高考化学-平衡常数 转化率 平衡图像专题讲义

高考化学—-平衡常数、转化率—-专题讲义
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授课主题化学平衡常数、转化率及反应方向的判断
教学目的能够写出化学平衡常数的表达式;能够计算出物质的平衡转化率;
教学重难点判断反应是否达到平衡状态;反应物平衡转化率的变化判断;焓变、熵变及化学反应方向的关系
教学内容
本节知识点讲解
１、化学平衡常数
(1)定义
在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用K表示。

(2)表达式
关于一般的可逆反应:m A(g)+ｎB(g)p C(g)+q D(g),K=、
(3)应用
①判断反应进行的限度
K值大,说明反应进行的程度大,反应物的转化率高、Ｋ值小,说明反应进行的程度小,反应物的转化率低、Ｋ<1０−510−５～105〉105反应程度特别难进行反应可逆反应可接近完全
②判断反应是否达到平衡状态
化学反应a A(g)＋b B(g)cＣ(g)+ｄD(g)在任意状态时,浓度商均为Ｑc＝。

Qｃ>K时,反应向逆反应方向进行;
Q c=K时,反应处于平衡状态;
Ｑｃ<K时,反应向正反应方向进行。

③利用平衡常数判断反应的热效应
若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应。

2、转化率
关于一般的化学反应:aＡ+b B c C+dＤ,达到平衡时反应物Ａ的转化率为
α(A)=×100%＝×10０%
［c0(A)为起始时Ａ的浓度,c(A)为平衡时A的浓度］
反应物平衡转化率的变化判断
判断反应物转化率的变化时,不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来,要视具体情况而定。

常见有以下几种情形:
反应类型条件的改变反应物转化率的变化
有多种反应物的可逆反应m A(g)+n B(g)ｐC(g)+qＤ(g) 恒容时只增加反
应物A的用量
反应物A的转化率减小,反应物B的转化率增大
同等倍数地增大
(或减小)反应物
A、B的量
恒温恒压条
件下
反应物转化率不变
恒温恒容条
件下
m+n〉p+
ｑ
反应物A和Ｂ的转化
率均增大
m＋n<ｐ
+q
反应物Ａ和B的转化
率均减小
m+n=p+q
反应物A和B的转化
率均不变
只有一种反应物的可逆反应m A(g)ｎB(g)+ｐC(ｇ) 增加反应物A的
用量
恒温恒压条
件下
反应物转化率不变
恒温恒容条
件下
m＞n＋
p
反应物A的转化率增大
ｍ〈n+p反应物A的转化率减小
m=ｎ
＋p
反应物A和B的转化率
不变
3。

化学反应进行的方向
一、自发过程
１。

含义
在一定条件下,不需要借助外力作用就能自动进行的过程。

2。

特点
05 J/(mol·K)
归纳总结:焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔHΔSΔＨ—ＴΔS反应情况
－＋永远是负值在任何温度下过程均自发进行
+—永远是正值在任何温度下过程均非自发进行
＋+低温为正;高温为负低温时非自发;高温时自发
－—低温为负;高温为正低温时自发;高温时非自发
1。

下列说法错误的是
A、某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应
Ｂ、2ＮO(g)+2CO(g)=N2(g)+２ＣO2(g)在常温下能自发进行,则该反应的ΔＨ〉0
C、反应NH３(ｇ)+HCｌ(g)=ＮＨ4Cl(ｓ)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH＜0
Ｄ、CaＣＯ3(s)=CaO(ｓ)＋CO２(g)室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH〉0
本知识点小结
化学平衡图象题的解题方法
化学平衡图象类试题是高考的热点题型,该类试题经常涉及到的图象类型有物质的量(浓度)、速率—时间图象,含量—时间—温度(压强)图象,恒温、恒压曲线等,图象中蕴含着丰富的信息量,具有简明、直观、形象的特点,命题形式灵活,难度不大,解题的关键是依照反应特点,明确反应条件,认真分析图象充分挖掘蕴含的信息,紧扣化学原理,找准切入点解决问题。

该类题型在选择题和简答题中都有涉及,能够特别好地考查学生分析问题和解决问题的能力,在复习备考中应引起足够的重视。

1。

常见的化学平衡图象
以可逆反应ａA(g)＋ｂB(g)ｃC(g) ΔＨ＝Q kＪ·mol−1
(１)含量—时间-温度(或压强)图:
(曲线a用催化剂,b不用催化剂或化学计量数ａ＋b=c时曲线a的压强大于b的压强)
(T2>T1,ΔH〉０) (T1<T2,ΔH＜0)
(p１>ｐ2,ａ+b＞c) (p1〉p2,a+b<c)
（2）恒压(温)线(如图所示):该类图象的纵坐标为物质的平衡浓度(ｃ)或反应物的转化率(α),横坐标为温度(T)或压强(p),常见类型如下所示:
(若a+ｂ>ｃ,则p1〉p2〉p３,ΔH＜0)(若T１〉T2,则ΔＨ>0,a+b>c)
(3)速率−时间图象
依照ｖ−ｔ图象,能够特别快地判断出反应进行的方向,依照ｖ正、v逆的变化情况,能够推断出外界条件的改变情况。

以合成氨反应为例:N2(g)＋3Ｈ2(g)2NH3(g) ΔH＜０。

条件c(N2)增大c(Ｈ2)减小ｃ(NH3)增大
v−t图象
平衡移动方向正反应方向移动逆反应方向移动逆反应方向移动
条件ｃ(NH3)减小增大压强减小压强
v−ｔ图象
平衡移动方向正反应方向移动正反应方向移动逆反应方向移动
条件升高温度降低温度使用催化剂
ｖ−t图象
平衡移动方向逆反应方向移动正反应方向移动不移动
(4)其他
如下图所示曲线,是其他条件不变时,某反应物的最大转化率(α)与温度(Ｔ)的关系曲线,图中标出的1、２、3、4四个点,ｖ(正)＞v(逆)的点是3,v(正)<v(逆)的点是1,v(正)＝v(逆)的点是2、4。

2、化学平衡图象解答原则
(1)解题思路
(2)解题步骤
以可逆反应a A(ｇ)+b B(g) c C(g)为例:
(1)“定一议二”原则
在化学平衡图象中,包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义三个量,确定横坐标所表示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所表示的量,讨论横坐标与曲线的关系、如图:
这类图象的分析方法是“定一议二”,当有多条曲线及两个以上条件时,要固定其中一个条件,分析其他条件之间的关系,必要时,作一辅助线分析、
(2)“先拐先平,数值大”原则
在化学平衡图象中,先出现拐点的反应先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图Ａ)或表示的压强较大(如图B)、
图A 图Ｂ
图A表示T２＞T1,正反应是放热反应。

图Ｂ表示p1<p2,A是反应物,正反应为气体总体积缩小的反应,即a＋b＞c。

等效平衡
1、含义
(1)化学平衡状态与建立平衡的条件有关,与建立平衡的途径无关。

(2)关于同一可逆反应,在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,不管是从正反应(反应物)、逆反应(生成物)或从中间状态(既有反应物、也有生成物)开始,只要建立平衡后,平衡混合物中各组分的比例相同,或各组分在混合物中的百分含量相等,如此的化学平衡互称为等效平衡。

(3)注意只是组分的百分含量相同,包括体积百分含量、物质的量百分含量或质量百分含量,而各组分的浓度不一定相等。

2。

审题方法
(1)注意反应特点:反应前后气体的物质的量是否发生变化。

(2)分清平衡建立的条件:是恒温恒压依然恒温恒容、
3、理解等效平衡的意义
(１)关于反应前后气体物质的量有变化的反应,如2SO2(g)＋O２(ｇ)２SO３(g)等温等压、等温等容下建立平衡如下图:
容易得出A与C等效,A与Ｄ不等效。

因为C→D是对反应前后气体体积有变化的反应加压,平衡发生了移动。

结论:关于反应前后气体物质的量有变化的反应,恒温恒压时只要起始加入的物质按方程式化学计量数转化到方程式一侧,比例相同就可建立等效平衡;而恒温恒容时,则需起始加入的物质按方程式化学计量数转化到方程式一侧,完全相同才能建立等效平衡,因为反应物物质的量的变化会引起平衡的移动。

(2)关于反应前后气体物质的量没有变化的反应,如:H2(g)＋I2(g)2HI(g)等温等压、等温等容下建立平衡如下图:
容易得出A与C等效,A与Ｄ等效。

因为Ｃ→D平衡不发生移动。

对反应前后气体体积不变的反应加压,平衡不移动、
结论:关于反应前后气体物质的量不变的反应,不管是恒温恒压依然恒温恒容,只要加入的物质按方程式化学计量数转化到方程式一侧,比例相同就可建立等效平衡、
当堂检测
−１ｌ·L−1
平衡Ⅰａ b ｃ d
平衡Ⅱm n x ｙ
a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为＿__＿_＿___。

4、[201９新课标全国Ⅲ节选]煤燃烧排放的烟气含有SO２和ＮO x,形成酸雨、污染大气,采纳NａClＯ2溶液作为
吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。

回答下列问题:
(２)在鼓泡反应器中通入含有SO2和ＮＯ的烟气,反应温度为３2３Ｋ,NaＣlＯ２溶液浓度为5×10−３ｍｏl·L−1。

反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。

离子Cl−c／(moｌ·L−
１) ８、３5×10−4
６、８7×１0−
６
1。

５×10−41、２×1０−53、4×10−3
①写出NaClＯ２溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式_＿_＿______。

增加压强,NO的转化率_____＿(填
“提高”、“不变”或“降低”)。

②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的ｐH逐渐___＿__(填“增大”“不变”或“减小”)。

③由实验结果可知,脱硫反应速率_＿____脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。

原因是除了ＳO２和NO在烟气
中的初始浓度不同,还估计是＿＿___＿_____。

(3)在不同温度下,NaClＯ2溶液脱硫、脱硝的反应中,ＳO2和ＮO的平衡分压p e如图所示。

①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均_＿___＿____＿__＿(填“增大”、“不变”
或“减小")。

②反应ClO２−+22+Cl−的平衡常数Ｋ表达式为______＿__＿＿、
5。

下列有关化学反应方向及其判据的说法中正确的是( )
A、非自发反应就是不估计发生的反应,自发反应就是能较快进行的反应
B、高温高压下能够使石墨转化为金刚石是自发的化学反应
C、由能量判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有的化学变化。