高考化学一轮复习第七章第三节化学平衡常数及计算化学反应进行的方向课件

pC(g)＋qD(g)，K＝
(2)应用示例：①C(s)＋H2O(g) c(CO)·c(H2)
表达式 K＝____c_(H__2O__)___。
CO(g)＋H2(g)的平衡常数
②Fe3+(aq)＋3H2O(l) c3(H＋)
达式 K＝___c(_F_e_3_+_) __。
Fe(OH)3(s)＋3H＋(aq)的平衡常数表
的总峰面积计为 1)如下表。
c0(M)/c0(L) 0 a b
S(L)
1.00 x
<0.01
S(ML)
0 <0.01 0.40
S(ML2) 0
0.64 0.60
【注】核磁共振氢谱中相对峰面积 S 之比等于吸收峰对应 H 的原子数目之比；“<0.01”表示未检测到。
①c0(M)/c0(L)＝a 时，x＝__________。 ②c0(M)/c0(L)＝b 时，平衡浓度比 c平(ML2)∶c平(ML)＝ __________。
的方向。
计算。
3.证据推理与模型认知：准确把握平衡的基本特征， 根据平衡常数的定义准确书写平衡常数表达式。
[自主测评] 1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1)同种物质气态时熵值最大。( ) (2)－10 ℃的水结成冰，可用熵变的判据来解释反应的自发 性。( ) (3)对于某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大。
第三节 化学平衡常数及计算 化学反应进行的方向
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课标要求
核心素养
1.能用ΔH－TΔS 说明
化学反应的方向。
1.宏观辨识与微观探析：了解平衡图像及应用。了解 反应的自发性和熵的定义及应用。
2.了解化学平衡常数
(K)的含义，能利用化
学平衡常数进行相关
2.变化观念与平衡思想：初步了解焓变和熵变对化学 反应方向的影响，能用焓变和熵变说明化学反应进行
③各物质的转化量之比等于各物质的化学计量数之比。
(3)计算模式
对以下反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，令 A、B 起始
物质的量(mol)分别为 a、b，达到平衡后，A 的消耗量为 mx mol，
容器容积为 V L。
mA(g) ＋ nB(g)
pC(g)＋qD(g)
起始/mol a
④A 的体积分数： φ(A)＝a＋b＋(ap－ ＋mq－x m－n)x×100%。 ⑤平衡压强与起始压强之比： pp平 始＝a＋b＋(pa＋＋qb－m－n)x。 ⑥混合气体的平均密度： ρ 混＝a·M(A)＋V b·M(B) g·L-1。
⑦混合气体的平均摩尔质量： －M＝a＋ab·M＋((Ap＋)＋qb－·Mm(－B)n)x g·mol-1。 ⑧生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。 一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。
和生活中都发挥着重要作用。
(1)R 的衍生物 L 可用于分离稀土。溶液中某稀土离子(用 M
表示)与 L 存在平衡：
M＋L ML＋L
ML K1 ML2 K2
研究组配制了L起始浓度c0(L)＝0.02 mol·L-1、M与L起始浓 度比 c0(M)/c0(L)不同的系列溶液，反应平衡后测定其核磁共振氢 谱。配体 L 上的某个特征 H 在三个物种 L、ML、ML2 中的化学位 移不同，该特征 H 对应吸收峰的相对峰面积 S(体系中所有特征 H
4.化学平衡常数的意义 通常，K 越大，说明平衡体系中生成物所占的比例__越__大__， 正反应进行的程度_越__大___，即该反应进行得越完全，平衡时反应 物的转化率__越__大__。
考点二 化学反应进行的方向 1.自发反应 在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反 应。 注意：自发反应是化学反应，水蒸气冷凝得到液态水属于自 发过程，但不是自发反应。
2x4 的物质的量分别为 1－x、1－x、2x，1－xV21 －x2＝16，x＝0.5 mol，
V V 则 B 的转化率为01.5mmooll×100%＝50%，D 正确。
答案：D
[方法技巧]化学平衡常数的应用 (1)判断可逆反应进行的程度。 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。
平衡常数
压强/Mpa

1.0
1.5
2.0
300
a
b
16
温度/℃
516
c
64
d
800
160
f
g
A.c＞a，g＞f
B.正反应是放热反应
C.2.0 MPa、800 ℃时，A 的转化率最小
D.1.5 MPa、300 ℃时，B 的转化率为 50%
解析：平衡常数只与温度相关，温度不变，K 不变，所以
g＝f，A 错误；由表格中的数据可知，平衡常数随温度升高而增大，
A.3.2
B.0.2
C.1180
D.445
答案：B
3.25 ℃和1.01×105 Pa时，反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ·mol-1 能自发进行，其原因是__________________。
解析：根据熵判据，该反应是熵增反应，能自发进行；根据 焓判据，该反应是吸热反应，不能自发进行。事实上该反应能自 发进行，说明熵增效应大于能量效应。
以平衡常数不变，K(A)＝K(B)，B 错误；该反应是反应前后气体分 子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，NH3 的产率 增大，C 错误；反应建立平衡后分离出部分 NH3 时，生成物的浓 度减小所以浓度商 Q 小于平衡常数 K，D 错误。
答案：A
2.(2023 年北京四中模拟)向一容积可变的密闭容器中充入等 物质的量的 A、B，发生反应：2A(g)＋2B(g) 3C(s)＋4D(g)。 在不同压强下，该反应平衡常数随温度变化如表所示。下列判断 正确的是( )
2.熵和熵变 (1)熵是衡量一个体系混乱程度的物理量。用符号 S 表示。 (2)熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS 表示，化学反应的 ΔS越大，越有利于反应自发进行。
3.判断化学反应进行的方向
<
> > ＝ <
对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后的气 体物质的化学计量数大小；若反应后气体的化学计量数变大，则 ΔS＞0，反之，则ΔS＜0。
2.化学平衡常数的影响因素 (1)化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值，通常情 况下只受温度影响。
(2)当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明反应达 到限度，即达到化学平衡状态。
3.化学平衡常数表达式
(1)表达式：对于反应 mA(g)＋nB(g) cp(C)·cq(D) __c_m_(_A_)_·_c_n(_B_)___。
b
0
0
变化/mol mx
nx
px
qx
平衡/mol a－mx b－nx px
qx
则有①平衡常数： K＝(a－V(mpVxx))pm··((qVbx－)Vq nx)n。 ②A 的平衡浓度：c(A)＝a－Vmx mol·L-1。 ③A 的转化率：α(A)＝max×100%，α(A)∶α(B)＝max∶nbx＝mnab。
K 反应程度
<10-5 很难进行
10-5～105 反应可逆
>105 反应接近完全
(2)判断化学反应进行的方向或平衡移动的方向。 根据浓度商(Q)与平衡常数(K)的大小判断平衡移动的方向：
(3)判断可逆反应的热效应。
考向 2 化学平衡常数和平衡转化率的计算
3.(2023 年广东卷节选)配合物广泛存在于自然界，且在生产
(4)√ (5)× 错因：化学平衡常数只受温度影响。
2.将 1 mol N2O5 置于 2 L 密闭容器中，在一定温度下发生下列 反应：①2N2O5(g) 2N2O4(g)＋O2(g)；②N2O4(g) 2NO2(g)。 达到平衡时，c(O2)＝0.2 mol·L-1，c(NO2)＝0.6 mol·L-1，则此温度 下反应①的平衡常数为( )
考点一 化学平衡常数 1.浓度商和化学平衡常数(固体或液体纯物质一般不列入浓度
商和平衡常数) (1)对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)，
在任意时刻的ccmp((CA))··ccqn((DB))称为___浓__度__商___，常用 Q 表示。
(2)当该反应在一定温度下达到化学平衡时，c(A)、c(B)、c(C) 和 c(D)之间有：ccmp((CA))··ccqn((DB))＝K，其中 K 是常数，称为化学平衡常 数，简称__平__衡__常__数____。
实际产量 产率＝理论产量×100%。
考向 1 化学平衡常数及应用 1.(2023 年天津模拟)某温度下，发生反应 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol-1，N2的平衡转化率(α)与体系总压强 (p)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.将1 mol N2和3 mol H2置于1 L密闭容器中发生反应，放 出的热量小于92.4 kJ
升温平衡正向移动，正反应是吸热反应，B 错误；因为正反应为 吸热反应，所以 800 ℃、相同压强时，A 的转化率最大，而反应 前后气体的分子数相等，所以 800 ℃时，三种压强下的 A 的转化 率都相同，C 错误；1.5 MPa、300 ℃时，平衡常数 b＝16，设平衡 时体积为 V，B 的物质的量的变化量为 x，则达平衡时，A、B、D
() (4)平衡常数发生变化，化学平衡必定发生移动。( ) (5)反应 A(g)＋3B(g) 2C(g)达到平衡后，温度不变，增大
压强，平衡正向移动，平衡常数增大。( )
答案：(1)√ (2)× 错因：应该用焓变来解释。 (3)× 错因：升高温度，吸热方向的化学平衡常数增大，放 热方向的化学平衡常数减小。
考点三 有关化学平衡的计算——“三段式法” “三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。 解题时，要注意准确地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要 求进行计算，同时还要注意单位的统一。
(1)分析三个量：起始量、转化量、平衡量。
(2)明确三个关系 ①对于同一反应物，起始量－转化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋转化量＝平衡量。
请填写下列空白。
(1)在 50～80 min 内，以γ-丁内酯的浓度变化表示的反应速率 为______mol·L-1·min-1。
(2)在 120 min 时，γ-羟基丁酸的转化率为________。 (3)在 25 ℃时，该反应的平衡常数为 K＝________。 (4)为提高平衡时γ-羟基丁酸的转化率，除适当控制反应温度 外，还可采取的措施是______________________________。 答案：(1)7×10-4 (2)50% (3)2.75 (4)将γ-丁内酯移走
答案：熵增效应大于能量效应
4.由γ-羟基丁酸(HOCH2CH2CH2COOH)生成γ-丁内酯(
)
的反应如下：
在 25 ℃时，溶液中γ-羟基丁酸的初始浓度为 0.180 mol·L-1， 随着反应的进行，测得γ-丁内酯的浓度随时间的变化如下表所示。
t/min 21 50 80 100 120 160 220 ∞ c/(mol·L-1) 0.024 0.050 0.071 0.081 0.090 0.104 0.116 0.132
(2)研究组用吸收光谱法研究了(1)中M与L反应体系。当c0(L) ＝1.0×10-5 mol·L-1时，测得平衡时各物种c平/c0(L)随c0(M)/c0(L) 的变化曲线如图。c0(M)/c0(L)＝0.51时，计算M的平衡转化率(写 出计算过程，结果保留两位有效数字)。
解析：(1)①c0(M)/c0(L)＝a时，S(ML2)＋S(ML)＋S(L)＝1，且 S(ML2)＝0.64，S(ML)<0.01，得 x＝0.36。②S(ML2)相比于 S(ML) 含有两个配体，则 S(ML2)与 S(ML)的浓度比应为 S(ML2)相对峰面 积 S 的一半与 S(ML)的相对峰面积 S 之比，即0.60×.4 12＝34。
B.平衡状态由A到B时，平衡常数K(A)<K(B) C.上述反应在达到平衡后，增大压强，NH3的产率减小 D.反应建立平衡后分离出部分NH3时，浓度商Q大于平衡 常数K
解析：该反应为可逆反应，加入的 1 mol N2 和 3 mol H2 不可 能完全反应生成 2 mol NH3，所以反应放出的热量小于92.4 kJ，A 正确；从状态 A 到状态 B，改变的是压强，温度未发生变化，所