第24講化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)進行的方向 考綱要求 1.了解化學(xué)平衡常數(shù)的含義并能利用化學(xué)平衡常數(shù)進行相關(guān)計算。2.能正確計算化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率()。3.了解化學(xué)反應(yīng)的方向與化學(xué)反應(yīng)的焓變與熵變的關(guān)系。,高頻考點一化學(xué)平衡常數(shù) 1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)。 (1)平衡常數(shù)表達式中，可以是物質(zhì)的任一濃度() (2)溫度、濃度、壓強、催化劑均能改變平衡常數(shù)() (3)升高溫度，平衡常數(shù)一定增大() (4)平衡常數(shù)變化，化學(xué)平衡不一定發(fā)生移動(),1化學(xué)平衡常數(shù) (1)概念 在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡時，生成物_與反應(yīng)物_的比值是一個常數(shù)，稱為化學(xué)平衡常數(shù)，用符號K表示。,濃度冪之積,濃度冪之積,(3)實例,2.化學(xué)平衡常數(shù)的意義 (1)K值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率_，正反應(yīng)進行的程度_。 (2)K只受_影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。 (3)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。,越大,越大,溫度,(2)判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng),【解析】 按先后順序?qū)Ψ磻?yīng)式進行編號，依次為、，由于所求的反應(yīng)式可用反應(yīng)式反應(yīng)式得到，故由化學(xué)平衡常數(shù)的意義知，K3K1/K2。 【答案】 D,考點2化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素 3(2016上海高考)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保要求的不斷提高，CO2的捕集利用技術(shù)成為研究的重點。 完成下列填空： (1)目前國際空間站處理CO2的一個重要方法是將CO2還原，所涉及的反應(yīng)方程式為 CO2(g)4H2(g) CH4(g)2H2O(g),已知H2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加。 若溫度從300 升至400 ，重新達到平衡，判斷下列表格中各物理量的變化。(選填“增大”“減小”或“不變”),(2)相同溫度時，上述反應(yīng)在不同起始濃度下分別達到平衡，各物質(zhì)的平衡濃度如下表：,【知識歸納】 (1)化學(xué)平衡常數(shù)與物質(zhì)狀態(tài)的關(guān)系 由于固體或純液體的濃度視為常數(shù)1，所以在平衡常數(shù)表達式中不再寫出。 (2)化學(xué)平衡常數(shù)與平衡移動的關(guān)系 即使化學(xué)平衡發(fā)生移動，但只要溫度不變，平衡常數(shù)就不會改變，利用此守恒可以計算恒定溫度下再次平衡后的轉(zhuǎn)化率等物理量，這也是定量計算的重要定律。,考點3應(yīng)用K判斷反應(yīng)的狀態(tài)及熱效應(yīng) 5(2018貴陽模擬)某溫度下反應(yīng)H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K57.0，現(xiàn)向此溫度下的真空容器中充入0.2 molL1H2(g)、0.5 molL1I2(g)及0.3 molL1HI(g)，則下列說法中正確的是() A反應(yīng)正好達平衡 B反應(yīng)向左進行 C反應(yīng)向某方向進行一段時間后K57.0 D反應(yīng)向某方向進行一段時間后c(H2)0.2 molL1,6(2016海南高考)順1，2二甲基環(huán)丙烷和反1，2二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化： 該反應(yīng)的速率方程可表示為：v(正)k(正)c(順)和v(逆)k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定溫度時為常數(shù)，分別稱作正、逆反應(yīng)速率常數(shù)?；卮鹣铝袉栴}：,(1)已知：t1溫度下，k(正)0.006 s1，k(逆)0.002 s1，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)值K1_；該反應(yīng)的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，則H_0(填“小于”“等于”或“大于”)。,(2)t2溫度下，圖中能表示順式異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨時間變化的曲線是_(填曲線編號)，平衡常數(shù)值K2_；溫度t2_t1(填“小于”“等于”或“大于”)，判斷理由是_。,【解析】 (1)根據(jù)v(正)k(正)c(順)、k(正)0.006 s1，則v(正)0.006c(順)，v(逆)k(逆)c(反)，k(逆)0.002 s1，v(逆)k(逆)c(反)0.002c(反)，化學(xué)平衡狀態(tài)時正逆反應(yīng)速率相等，則0.006c(順)0.002c(反)，K1c(反)/c(順)0.0060.0023；該反應(yīng)的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，說明斷鍵吸收的能量小于成鍵釋放的能量，即該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則H小于零。,(2)反應(yīng)開始時，c(順)的濃度大，單位時間的濃度變化大，w(順)的變化也大，故B曲線符合題意，設(shè)順式異構(gòu)體的起始濃度為x，該可逆反應(yīng)左右物質(zhì)系數(shù)相等，均為1，則平衡時，順式異構(gòu)體為0.3x，反式異構(gòu)體為0.7x，所以平衡常數(shù)值K20.7x0.3x7/3，因為K1K2，放熱反應(yīng)升高溫度時平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以溫度t2大于t1。 【答案】 (1)3小于 (2)B7/3大于因K1K2，放熱反應(yīng)升高溫度時平衡向逆反應(yīng)方向移動,高頻考點二化學(xué)平衡常數(shù)的計算 1某溫度下，向容積為2 L的密閉反應(yīng)器中充入0.10 mol SO3，當(dāng)反應(yīng)器中的氣體壓強不再變化時，測得SO3的轉(zhuǎn)化率為20%，則該溫度下反應(yīng)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的平衡常數(shù)為_。,考點1化學(xué)平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率的基本計算 1(2018銅川模擬)在10 L密閉容器中，1 mol A和3 mol B在一定條件下反應(yīng)：A(g)xB(g)2C(g)，2 min后反應(yīng)達到平衡時，測得混合氣體共3.4 mol，生成0.4 mol C，則下列計算結(jié)果正確的是() A平衡時，物質(zhì)的量之比n(A)n(B)n(C)2114 Bx值等于3 CA的轉(zhuǎn)化率為20% DB的平均反應(yīng)速率為0.4 molL1min1,2a0.4 mol，a0.2 mol。平衡時混合氣體的總物質(zhì)的量為3.4 mol，1a3xa2a3.4 mol，x4，B錯；平衡時A、B、C的物質(zhì)的量分別為0.8 mol、2.2 mol、0.4 mol，所以比值為4112，A錯；A的轉(zhuǎn)化率為0.2 mol/1 mol100%20%，C對；B的平均反應(yīng)速率為0.8 mol/(10 L2 min)0.04 molL1min1，D錯。 【答案】 C,2(2018遼寧五校聯(lián)考)t 時，在體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：X(g)3Y(g)2Z(g)，各組分在不同時刻的濃度如表所示，下列說法正確的是(),A.平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為20% Bt 時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為40 C增大平衡后的體系壓強，v正增大，v逆減小，平衡向正反應(yīng)方向移動 D前2 min內(nèi)，用Y的變化量表示的平均反應(yīng)速率v(Y)0.03 molL1min1,考點2化學(xué)平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率的相互換算 (一)已知化學(xué)平衡常數(shù)，求轉(zhuǎn)化率 3羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑，能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中，將CO和H2S混合加熱并達到下列平衡： CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)K0.1,反應(yīng)前CO物質(zhì)的量為10 mol，平衡后CO物質(zhì)的量為 8 mol。下列說法正確的是() A升高溫度，H2S濃度增加，表明該反應(yīng)是吸熱反應(yīng) B通入CO后，正反應(yīng)速率逐漸增大 C反應(yīng)前H2S物質(zhì)的量為7 mol DCO的平衡轉(zhuǎn)化率為80%,(二)已知轉(zhuǎn)化率，求化學(xué)平衡常數(shù) 4已知：C2H4(g)H2O(g) C2H5OH(g)H 45.5 kJmol1。 乙醇是重要的有機化工原料，可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產(chǎn)。 下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系(其中nH2OnC2H411)。,(1)列式計算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點的平衡常數(shù)Kp_(用平衡分壓代替平衡濃度計算。分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。,(2)圖中壓強(p1、p2、p3、p4)的大小順序為_，理由是 _ _。 (3)氣相直接水合法常采用的工藝條件為：磷酸/硅藻土為催化劑，反應(yīng)溫度290 ，壓強6.9 MPa。nH2OnC2H40.61。乙烯的轉(zhuǎn)化率為5%。若要進一步提高乙烯轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強外，還可以采取的措施有_、_。,高頻考點三化學(xué)反應(yīng)進行的方向,(4)由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù)，將更適合于所有的過程() (5)凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的() (6)10的水結(jié)成冰，可用熵變的判據(jù)來解釋反應(yīng)的自發(fā)性(),2能自發(fā)進行的反應(yīng)一定能實際發(fā)生嗎？ 【答案】 不一定；化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)指出的僅僅是在一定條件下化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的趨勢，并不能說明在該條件下反應(yīng)一定能實際發(fā)生，還要考慮化學(xué)反應(yīng)的快慢問題。,1自發(fā)過程 (1)含義：在一定條件下，不需要借助外力作用就能自動進行的過程。 (2)特點 體系趨向于從_狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)開狀態(tài)(體系對外部做功或_熱量)。 在密閉條件下，體系有從_轉(zhuǎn)變?yōu)開的傾向性 (無序體系更加穩(wěn)定)。,高能,低能,放出,有序,無序,2化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù) (1)焓判據(jù) 放熱過程中體系能量_，H_0，具有自發(fā)進行的傾向，但有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進行，故只用焓變判斷反應(yīng)方向不全面。 (2)熵判據(jù) 熵：描述體系_程度的物理量，符號為_，熵值越大，體系混亂度_。,降低,混亂,S,越大,同種物質(zhì)的熵值比較：S(g)_ S(l)_ S(s)。 熵判據(jù)：體系的混亂度_，S0，反應(yīng)有自發(fā)進行的傾向。但有些熵減的過程也能自發(fā)進行，故只用熵變來判斷反應(yīng)方向也不全面。,增大,(3)復(fù)合判據(jù) 在溫度、壓強一定的條件下，化學(xué)反應(yīng)方向是反應(yīng)的焓變和熵變共同影響的結(jié)果，反應(yīng)方向的復(fù)合判據(jù)為GHTS。,【注意】 (1)反應(yīng)能否自發(fā)進行，需要綜合考慮焓變和熵變對反應(yīng)的影響。 (2)復(fù)合判據(jù)HTS<0的反應(yīng)不一定能夠?qū)嶋H發(fā)生。 (3)自發(fā)反應(yīng)的熵不一定增大，非自發(fā)反應(yīng)的熵也不一定減小。,【解析】 A是熵減的放熱反應(yīng)；C是熵減的放熱反應(yīng)；D是放熱反應(yīng)。 【答案】 B,【答案】 D,考點2復(fù)合判據(jù)與自發(fā)反應(yīng) 3(2018西安模擬)下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方向及其判據(jù)的說法中正確的是() A非自發(fā)反應(yīng)就是不可能發(fā)生的反應(yīng)，自發(fā)反應(yīng)就是能較快進行的反應(yīng) B高溫高壓下可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)的化學(xué)反應(yīng),C由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù)，將更適合于所有的過程 D反應(yīng)NH3(g)HCl(g) NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進行，說明該反應(yīng)的H0,4(2018天水模擬)下列說法中，正確的是() A反應(yīng)產(chǎn)物的總能量大于反應(yīng)物的總能量時，H0的反應(yīng)在溫度低時不能自發(fā)進行 D在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，不能改變化學(xué)反應(yīng)進行的方向,【知識歸納】 焓變、熵變和溫度對化學(xué)反應(yīng)方向的影響規(guī)律,難點專攻(二十二)化學(xué)原理在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用,A催化劑活性降低B平衡常數(shù)變大 C副反應(yīng)增多 D反應(yīng)活化能增大,(3)丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n(氨)/n(丙烯)的關(guān)系如圖(b)所示。由圖可知，最佳n(氨)/n(丙烯)約為_，理由是 _。 進料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為_。,【解析】 (1)由于反應(yīng)是一個氣體分子數(shù)增加的放熱反應(yīng)，降溫、減壓均有利于提高丙烯腈的平衡產(chǎn)率。有機反應(yīng)中要提高某反應(yīng)的選擇性，關(guān)鍵是選擇合適的催化劑。 (2)由于反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度降低，平衡右移，丙烯腈的平衡產(chǎn)率應(yīng)增大，因此圖(a)中460 以下的產(chǎn)率不是對應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率。反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的升高而變小，反應(yīng)的活化能不受溫度的影響，故當(dāng)溫度高于460 時，丙烯腈的產(chǎn)率降低的可能原因是催化劑活性降低和副反應(yīng)增多。,【答案】 (1)降低溫度、降低壓強催化劑 (2)不是該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低AC (3)1該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低17.51,【反思歸納】 (1)化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則,(2)平衡類問題需考慮的幾個方面 原料的來源、除雜，尤其考慮雜質(zhì)對平衡的影響。 原料的循環(huán)利用。 產(chǎn)物的污染處理。 產(chǎn)物的酸堿性對反應(yīng)的影響。 氣體產(chǎn)物的壓強對平衡造成的影響。 改變外界條件對多平衡體系的影響。,對于反應(yīng)，一定可以提高平衡體系中H2百分含量，又能加快反應(yīng)速率的措施是_。 a升高溫度b增大水蒸氣濃度 c加入催化劑 d降低壓強 利用反應(yīng)，將CO進一步轉(zhuǎn)化，可提高H2產(chǎn)量。若1 mol CO和H2的混合氣體(CO的體積分?jǐn)?shù)為20%)與H2O反應(yīng)，得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合氣體，則CO轉(zhuǎn)化率為_。,(3)圖1表示500、60.0 MPa條件下，原料氣投料比與平衡時NH3體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系。根據(jù)圖中a點數(shù)據(jù)計算N2的平衡體積分?jǐn)?shù)：_。 (4)依據(jù)溫度對合成氨反應(yīng)的影響，在圖2坐標(biāo)系中，畫出一定條件下的密閉容器內(nèi)，從通入原料氣開始，隨溫度不斷升高，NH3物質(zhì)的量變化的曲線示意圖。,(5)上述流程圖中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是(填序號)_。簡述本流程中提高合成氨原料總轉(zhuǎn)化率的方法：_。,【解析】 (1)由題意可知空氣中的O2將2價硫氧化為硫單質(zhì)，同時生成NH3H2O，根據(jù)得失電子守恒將方程式配平即可。(2)反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的吸熱反應(yīng)，降低壓強使平衡右移，但反應(yīng)速率減小，d錯；催化劑不能改變反應(yīng)限度，即不能改變H2百分含量，c錯；增大水蒸氣濃度雖可使反應(yīng)速率增大且使平衡右移，但平衡體系中H2的百分含量卻減小，b錯；升高溫度可使反應(yīng)速率增大，且平衡右移，H2百分含量增大，a對。CO與H2O(g)的反應(yīng)中，反應(yīng)體系的氣體物質(zhì)的量不變，而1 mol CO與H2的混合氣體參加反應(yīng)生成,【反思歸納】 工業(yè)合成氨反應(yīng)條件的選擇依據(jù) (1)反應(yīng)原理 N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1 (2)反應(yīng)特點：反應(yīng)為可逆反應(yīng)；正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；反應(yīng)物、生成物均為氣體，且正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)。,(3)反應(yīng)條件的選擇,(4)原料氣的充分利用 合成氨反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率較低，從原料充分利用的角度分析，工業(yè)生產(chǎn)中可采用循環(huán)操作的方法可提高原料的利用率。,下列說法正確的是() A增加Fe2O3固體可以提高CO的轉(zhuǎn)化率 B該反應(yīng)的H<0 C減小容器體積既能提高反應(yīng)速率又能提高平衡轉(zhuǎn)化率 D容器內(nèi)氣體密度恒定時，不能標(biāo)志反應(yīng)達到平衡狀態(tài),2(2017臨沂模擬)工業(yè)上有一種方法有效地開發(fā)利用CO2，是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。為探究反應(yīng)原理，進行如下實驗，在體積為1 L的恒容密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H49.0 kJmol1。測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。,(1)從反應(yīng)開始到平衡，CO2的平均反應(yīng)速率v(CO2)_molL1min1。 (2)氫氣的轉(zhuǎn)化率_。 (3)求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K_。,(4)下列措施中能使平衡體系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_。 A將H2O(g)從體系中分離出去 B充入He(g)，使體系壓強增大 C升高溫度 D再充入1 mol CO2和3 mol H2 (5)當(dāng)反應(yīng)達到平衡時，CO2的物質(zhì)的量濃度為c1，然后向容器中再加入一定量CO2，待反應(yīng)再一次達到平衡后，CO2的物質(zhì)的量濃度為c2，則c1_c2(填“”“<”或“”)。,(4)要使n(CH3OH)/n(CO2)增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動。A項，將H2O(g)從體系中分離，平衡向正反應(yīng)方向移動，正確；B項，充入He(g)，使體系壓強增大，但平衡不移動，n(CH3OH)/n(CO2)不變，錯誤；C項，因正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則n(CH3OH)/n(CO2)減小，錯誤；D項，再充入1 mol CO2和3 mol H2，相當(dāng)于增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，則n(CH3OH)/n(CO2)增大，正確。(5)向容器中再加入一定量CO2，c(CO2)增大，平衡向右移動，故c1<c2。 【答案】 (1)0.075(2)75%(3)5.33(4)AD(5)<,