全国版2021高考化学一轮复习第22讲化学平衡常数化学反应进行的方向课件

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化学反应速率和化学平衡 第七章 第 22 讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向 1. 了解化学反应的方向与焓变和熵变的关系；能够利用焓变和熵变判断化学反应的方向。　 2. 了解化学平衡常数 (K) 的含义，能够利用化学平衡常数进行相关计算。　 3. 能正确计算化学反应的转化率 (α) 。 栏 目 导 航 考点一　化学平衡常数及其应用 　 考点二　有关化学平衡常数和转化率的计算 考点三　化学反应进行的方向 探究高考 · 明确考向 1 ． 概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到 __________ 时，生成物 ________________ 与反应物 ______________________ 的比值是一个常数，用符号 __________ 表示。 考点一　化学平衡常数及其应用 化学平衡 　 浓度幂之积 　 浓度幂之积 　 K 　 越大 越大 10 5 4 ． 影响因素 K 只受 __________ 影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 [ 想一想 ] 　化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数是增大还是减小？ 提示： 温度升高化学平衡常数的变化要视反应而定，若正反应是吸热反应，则温度升高 K 值增大，反之则减小。 温度 　 正反应 ＞ ＝ 逆反应 ＜ (3) 利用化学平衡常数随温度的变化判断反应的热效应，若升高温度， K 值增大，则正反应为 __________ 反应；若升高温度， K 值减小，则正反应为 __________ 反应。 吸热 　 放热 　 (1) 固体、纯液体的浓度视为常数，不包含在化学平衡常数的表达式中； (2) 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，同一反应化学方程式的书写形式不同，其平衡常数表达式也不相同。 C 　 解析 A 　 吸热　 830 　 50% 　 ＜ 考点二　有关化学平衡常数和转化率的计算 2 ． 明确三个量的关系 (1) 三个量：即起始量、变化量、平衡量。 (2) 关系 ①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 ③各转化量之比等于各反应物的 _________________ 之比。 化学计量数 20 　 解析 由平衡时 H 2 的浓度，可求得反应 ② 分解消耗 HI 的浓度， c 分解 (HI) ＝ 0.5 mol · L － 1 × 2 ＝ 1 mol · L － 1 ，故 ① 式生成 c (HI) ＝ c 平衡 (HI) ＋ c 分解 (HI) ＝ 4 mol · L － 1 ＋ 1 mol · L － 1 ＝ 5 mol · L － 1 ，则 c 平衡 (NH 3 ) ＝ 5 mol · L － 1 ，根据平衡常数表达式 K ＝ c 平衡 (NH 3 ) · c 平衡 (HI) ＝ 5 × 4 ＝ 20 。 实验 编号 温度 / ℃ 起始时物质的量 /mol 平衡时物质的量 /mol n (X) n (Y) n (M) ① 700 0.40 0.10 0.090 ② 800 0.10 0.40 0.080 ③ 800 0.20 0.30 a ④ 900 0.10 0.15 b 下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．实验①中，若 5 min 时测得 n (M) ＝ 0.050 mol ，则 0 ～ 5 min 时间内，用 N 表示的平均反应速率 v (N) ＝ 1.0×10 － 2 mol · L － 1 · min － 1 B ．实验②中，该反应的平衡常数为 K ＝ 2.0 C ．实验③中，达到平衡时， X 的转化率为 60% D ．实验④中，达到平衡时， b >0.060 C 　 解析 实验 编号 温度 / ℃ 起始时物质的量 /mol 平衡时物质的量 /mol n (A) n (B) n (C) ① 600 0.30 0.20 0.30 ② 700 0.20 0.30 0.24 ③ 800 0.10 0.10 a D 　 解析 25% 　 6 41% 解析 1 ． 自发反应 (1) 含义 在一定条件下， ______________________ 就能自发进行的反应称为自发反应。 (2) 特点 ①体系趋向于从 __________ 状态转变为 __________ 状态 ( 体系对外部做功或释放热量 ) 。 ②在密闭条件下，体系有从 __________ 转变为 __________ 的倾向性 ( 无序体系更加稳定 ) 。 考点三　化学反应进行的方向 无需外界帮助 高能 低能 有序 无序 [ 想一想 ] 　能自发进行的反应一定能实际发生吗？ 提示： 不一定，化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢等问题。 2 ． 熵和熵变 (1) 熵：熵是衡量一个体系 __________ 的物理量。用符号 __________ 表示，单位为 J · mol － 1 · K － 1 。 (2) 熵变：熵变是反应前后体系 __________ ，用 __________ 表示，化学反应的 Δ S 越大，越有利于反应 __________ 。 混乱度 　 S 　 熵的变化 　 ΔS 　 自发进行 　 ① 同一条件下，不同物质有不同的熵值。 ②熵的大小：同种物质，熵值：气态＞液态＞固态 ③对于有气体参与的化学反应，气态物质的物质的量增大的化学反应，其熵变通常是正值，是熵增大的反应；气态物质的物质的量减小的化学反应，其熵变通常是负值，是熵减小的反应。 3 ． 化学反应方向 (1) 判据 (2) 规律 ① Δ H __________0 ， Δ S __________0 的反应任何温度下都能自发进行； ② Δ H __________0 ， Δ S __________0 的反应任何温度下都不能自发进行； ③ Δ H 和 Δ S 的作用相反，且相差不大时， __________ 对反应的方向起决定性作用。当 Δ H ＜ 0 ， Δ S ＜ 0 时 __________ 下反应能自发进行；当 Δ H ＞ 0 ， Δ S ＞ 0 时， __________ 下反应能自发进行。 ＜ 　 ＞ 　 ＞ 　 ＜ 　 温度 　 低温 　 高温 　 D 　 解析 A.Δ H ＞ 0 ， Δ S ＞ 0 ，在较高温度下可满足 Δ H － T · Δ S ＜ 0 ，即在较高温度下反应能自发进行，故 A 不选； B.Δ H ＜ 0 ， Δ S ＜ 0 ，温度较低时即可满足 Δ H － T · Δ S ＜ 0 ，能自发进行，故 B 不选； C.Δ H ＞ 0 ， Δ S ＞ 0 ，在较高温度下可满足 Δ H － T · Δ S ＜ 0 ，即在较高温度下反应能自发进行，故 C 不选； D.Δ H ＞ 0 ， Δ S ＜ 0 ，一般情况下 Δ G ＝ Δ H － T · Δ S ＞ 0 ，不能自发进行，故选 D 。 答案　 A 3 ． (2019 · 江苏扬州调研 ) 下列有关叙述中正确的是 ( 　　 ) B 　 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A M(s)===X(g) ＋ Y(s) Δ H ＞ 0 它是非自发反应 B W(s) ＋ x G(g)===2Q(g) Δ H ＜ 0 ， 自发反应 x 可能等 于 1 、 2 、 3 C 4X(g) ＋ 5Y(g)=== 4W(g) ＋ 6G(g) 能自发 反应 Δ H 一定小于 0 D 4M(s) ＋ N(g) ＋ 2W(l) ===4Q(s) 常温下， 自发进行 Δ H ＞ 0 解析 该反应中固体分解生成气体和固体，则该反应熵增加，且为吸热反应，则有 Δ H ＞ 0 、 Δ S ＞ 0 ，当温度升高时，使 Δ H － T Δ S ＜ 0 ，该反应能自发进行， A 错误；该反应的 Δ H ＜ 0 ，若为熵增加反应，任何温度下都能自发进行；若为熵减反应，在低温下能自发进行，故 x 可能等于 1 、 2 或 3 ， B 正确；该反应为熵增反应，即 Δ S ＞ 0 ，当 Δ H ＜ 0 时，在任何温度下均能自发进行，当 Δ H ＞ 0 时，高温下可自发进行， C 错误；该反应为熵减反应，常温下能自发进行，说明该反应一定是放热反应，则有 Δ H ＜ 0 ， D 错误。 探究高考 · 明确考向 玉　 B 　 解析 A 错：增加 c (CO) ，平衡正向移动，温度不变，反应的平衡常数不变。 B 对：第一阶段，生成的 Ni(CO) 4 是气态，应选择高于其沸点的反应温度，故选 50 ℃ 。 C 错： 230 ℃ 时，化学平衡常数 K ＝ 2 × 10 － 5 ，有利于反应逆向进行， Ni(CO) 4 分解率较高。 D 错：反应达到平衡时， 4 v 生成 [Ni(CO) 4 ] ＝ v 生成 (CO) 。 3 ． (2018 · 全国卷 Ⅰ ， 28) 采用 N 2 O 5 为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。 F.Daniels 等曾利用测压法在刚性反应器中研究了 25 ℃ 时 N 2 O 5 (g) 分解反应： 13.4 　 4 ． (2018 · 全国卷 Ⅱ ， 27(1)) 已知 CH 4 － CO 2 催化重整反应为 CH 4 (g) ＋ CO 2 (g)===2CO(g) ＋ 2H 2 (g) 　 Δ H ＝＋ 247 kJ · mol － 1 ，某温度下，在体积为 2 L 的容器中加入 2 mol CH 4 、 1 mol CO 2 以及催化剂进行重整反应，达到平衡时 CO 2 的转化率是 50% ，其平衡常数为 ________ mol 2 · L － 2 。