2020版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第7單元 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率 第3節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向 化學(xué)平衡常數(shù)課件 魯科版.ppt

第3節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向 化學(xué)平衡常數(shù),考綱要求:1.了解化學(xué)平衡常數(shù)(K)的含義,能利用化學(xué)平衡常數(shù)進行相關(guān)計算。(變化觀念與平衡思想) 2.能正確計算化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率()。(證據(jù)推理與模型認知),考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,化學(xué)反應(yīng)的方向 1.自發(fā)過程 (1)定義:在一定條件下,不需要借助、等外力作用就能自動進行的過程。 (2)特點:體系趨向于從能量狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰繝顟B(tài)(體系對外部或能量);在密閉條件下,體系有從序轉(zhuǎn)變?yōu)樾虻膬A向性(無序體系更加穩(wěn)定)。 2.熵、熵變 (1)熵是量度體系程度的物理量,符號為。 (2)影響熵大小的因素 相同條件下,物質(zhì)不同熵不同。 同一物質(zhì)的熵:氣態(tài)(g)液態(tài)(l)固態(tài)(s)。 (3)熵變=的總熵-的總熵,符號為。,光 電,高,低,做功 放出,有,無,混亂,S,反應(yīng)產(chǎn)物,反應(yīng)物,S,考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,3.化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù),降低,<,增加,熵增,不能自發(fā)進行,達到平衡狀態(tài),能自發(fā)進行,考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,自主練習(xí) 1.判斷正誤,正確的畫“”,錯誤的畫“”。 (1)焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的唯一因素 () (2)吸熱且熵增加的反應(yīng),當(dāng)溫度升高時,反應(yīng)一定能自發(fā)進行 () (3)某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進行,因此該反應(yīng)是熵增反應(yīng) () (4)2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進行,則該反應(yīng)的H0() (5)反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行,則該反應(yīng)的H<0 () (6)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)室溫下不能自發(fā)進行,說明該反應(yīng)的H<0 (),考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,2.下列說法正確的是() A.所有能自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng) B.同一物質(zhì)固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同 C.H0的反應(yīng)可自發(fā)進行 D.在其他條件不變的情況下,使用催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)進行的方向,答案,解析,考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,3.下列說法不正確的是() A.H0、S0的反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進行 B.NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)H=+185.57 kJmol-1能自發(fā)進行,原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向 C.因為焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān),因此焓變或熵變均可以單獨作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù) D.在其他外界條件不變的情況下,使用催化劑,可以改變化學(xué)反應(yīng)進行的速率,答案,解析,考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,考向化學(xué)反應(yīng)進行的方向的判據(jù) 例下列有關(guān)說法不正確的是() A.Na與H2O的反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng),該反應(yīng)能自發(fā)進行 B.某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進行,因此該反應(yīng)是熵增反應(yīng) C.2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進行,則該反應(yīng)的H0 D.反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行,則該反應(yīng)的H<0,答案,解析,考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,易錯警示反應(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。 復(fù)合判據(jù)H-TS<0的反應(yīng)不一定能夠?qū)嶋H發(fā)生。 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。,考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,歸納總結(jié)焓變、熵變和溫度對化學(xué)反應(yīng)方向的影響,考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,對點演練 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,答案,解析,考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,化學(xué)平衡常數(shù)及其應(yīng)用 1.化學(xué)平衡常數(shù) (1)定義: 在一定溫度下,當(dāng)一個可逆反應(yīng)達到時,生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù),用符號表示。 (2)表達式: 對于反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),平衡常數(shù)K=。 (3)意義及影響因素: K值越大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大,正反應(yīng)進行的程度。 K只受影響,與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。 化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。,化學(xué)平衡,K,越大,溫度,考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,(4)應(yīng)用: 判斷可逆反應(yīng)進行的程度。 利用化學(xué)平衡常數(shù),判斷反應(yīng)是否達到平衡或向哪個方向進行。,QK,反應(yīng)向反應(yīng)方向進行。 利用K可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng):若升高溫度,K值增大,則正反應(yīng) 為熱反應(yīng);若升高溫度,K值減小,則正反應(yīng)為熱反應(yīng)。,正,平衡,逆,吸,放,考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,2.平衡轉(zhuǎn)化率 可逆反應(yīng)中某一反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率可表示為: (A)=c0(A)代表A的初始濃度,A代表A的平衡濃度。,考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,自主練習(xí) 1.判斷正誤,正確的畫“”,錯誤的畫“”。 (1)平衡常數(shù)表達式中,可以是物質(zhì)的任一濃度 () (2)催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率,也能改變平衡常數(shù) () (3)平衡常數(shù)發(fā)生變化,化學(xué)平衡不一定發(fā)生移動 () (4)化學(xué)平衡發(fā)生移動,平衡常數(shù)不一定發(fā)生變化 () (5)平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率都能體現(xiàn)可逆反應(yīng)進行的程度 () (6)化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響,溫度升高,化學(xué)平衡常數(shù)的變化取決于該反應(yīng)的反應(yīng)熱 (),考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,2.(2018山東濰坊質(zhì)檢)某溫度下,在一個2 L的密閉容器中,加入4 mol X和2 mol Y進行如下反應(yīng):3X(g)+2Y(g) 4Z(s)+2W(g),反應(yīng)一段時間后達到平衡,測得生成1.6 mol Z,則下列說法正確的是() A.該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為 B.此時,Y的平衡轉(zhuǎn)化率是40% C.增大該體系的壓強,化學(xué)平衡常數(shù)增大 D.達到平衡后增加Y,Y的平衡轉(zhuǎn)化率增大,答案,解析,考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,3.在一定溫度下,1 L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),平衡時測得C、H2O、CO、H2的物質(zhì)的量都為0.1 mol。 (1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=。 (2)若升高平衡體系的溫度,該反應(yīng)的平衡常數(shù)會增大,則該反應(yīng)的H(填“”或“<”)0。 (3)相同條件下,向該密閉容器中充入各物質(zhì)的起始量如下:均為0.2 molC(s)、H2O為0.2 mol,CO、H2為0.1 mol,判斷該反應(yīng)進行的方向:,。,答案,解析,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,考點一,考點二,考向1化學(xué)平衡常數(shù)的理解及表示方法 例1(2018河北邢臺期末聯(lián)考)只改變一個影響化學(xué)平衡的因素,平衡常數(shù)K與化學(xué)平衡移動的關(guān)系敘述不正確的是() A.K值不變,平衡可能移動 B.平衡向右移動時,K值不一定變化 C.K值有變化,平衡一定移動 D.相同條件下,同一個反應(yīng)的方程式的化學(xué)計量數(shù)增大到原來的2倍,K值也增大兩倍,答案,解析,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,考點一,考點二,歸納總結(jié)1.化學(xué)平衡常數(shù)與具體的化學(xué)反應(yīng)方程式有關(guān),同一類型的化學(xué)方程式,化學(xué)計量數(shù)不同,則K值不同。 2.Q與K的表達式相同,但代入的濃度不一定相同。K的表達式中各物質(zhì)濃度為平衡濃度,而Q表達式中為任意時刻物質(zhì)的濃度。 3.在水溶液中進行的可逆反應(yīng),水可視為純液體,不要寫入化學(xué)平衡常數(shù)表達式中;固體也不能寫入化學(xué)平衡常數(shù)表達式中。 4.溫度變化與化學(xué)平衡常數(shù)變化不一定對應(yīng)。若正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升溫,K值增大,降溫,K值減小;若正反應(yīng)為放熱反應(yīng),則相反。,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,考點一,考點二,對點演練 (2018陜西西安鐵一中學(xué)質(zhì)檢)O3是一種很好的消毒劑,具有高效、潔凈、方便、經(jīng)濟等優(yōu)點。O3可溶于水,在水中易分解,產(chǎn)生的O為游離氧原子,有很強的殺菌消毒能力。常溫常壓下發(fā)生的反應(yīng)如下:,下列敘述正確的是() A.降低溫度,總反應(yīng)K減小 B.K=K1+K2 C.適當(dāng)升溫,可提高消毒效率 D.壓強增大,K2減小,答案,解析,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,考點一,考點二,考向2化學(xué)平衡的有關(guān)計算 例2(2018課標全國,27節(jié)選)CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2),還對溫室氣體的減排具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}: CH4-CO2催化重整反應(yīng)為CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。 已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g)H=-75 kJmol-1 C(s)+O2(g)=CO2(g)H=-394 kJmol-1 C(s)+ O2(g)=CO(g)H=-111 kJmol-1 (1)該催化重整反應(yīng)的H= kJmol-1。有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是(填標號)。 A.高溫低壓B.低溫高壓C.高溫高壓D.低溫低壓 (2)某溫度下,在體積為2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化劑進行重整反應(yīng),達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,其平衡常數(shù)為mol2L-2。,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,考點一,考點二,解析 (1)將題給三個已知熱化學(xué)方程式依次編號為,根據(jù)蓋斯定律,由2可得CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),則該反應(yīng)的H=(111 kJmol-1)2(75 kJmol-1)(394 kJmol-1)=+247 kJmol-1。催化重整反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體總分子數(shù)增加的吸熱反應(yīng),升高溫度和降低壓強均有利于平衡正向移動,從而提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率,A項正確。 (2)某溫度下,在體積為2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2及催化劑進行重整反應(yīng),達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率為50%,則有,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,考點一,考點二,CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) 起始濃度/(molL-1) 1 0.5 0 0 轉(zhuǎn)化濃度/(molL-1) 0.25 0.250.5 0.5 平衡濃度/(molL-1) 0.75 0.250.5 0.5 則該溫度下,平衡常數(shù)為,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,考點一,考點二,歸納總結(jié)(1)計算步驟:,(2)具體方法: 可按下列模式進行計算:如mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),令A(yù)、B起始物質(zhì)的量濃度分別為a molL-1、b molL-1,達到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mx molL-1。,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,考點一,考點二,對點演練 (2017課標全國,28節(jié)選)近期發(fā)現(xiàn),H2S是繼NO、CO之后第三個生命體系氣體信號分子,它具有參與調(diào)解神經(jīng)信號傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能?；卮鹣铝袉栴}: H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng):H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)。在610 K時,將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中,反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分數(shù)為0.02。 (1)H2S的平衡轉(zhuǎn)化率1=%,反應(yīng)平衡常數(shù)K=。 (2)在620 K重復(fù)實驗,平衡后水的物質(zhì)的量分數(shù)為0.03,H2S的轉(zhuǎn)化率21,該反應(yīng)的H(填“”“<”或“=”)0。 (3)向反應(yīng)器中再分別充入下列氣體,能使H2S轉(zhuǎn)化率增大的是(填標號)。 A.H2SB.CO2C.COSD.N2,答案 (1)2.52.8510-3 (2)(3)B,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,考點一,考點二,必備知識自主預(yù)診,關(guān)鍵能力考向突破,考點一,考點二,(2)根據(jù)題目提供的數(shù)據(jù)可知溫度由610 K升高到620 K時,化學(xué)反應(yīng)達到平衡,水的物質(zhì)的量分數(shù)由0.02變?yōu)?.03,所以H2S的轉(zhuǎn)化率增大。a2a1;根據(jù)題意可知:升高溫度,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動,根據(jù)平衡移動原理:升高溫度,化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動,所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故H0。(3)增大H2S的濃度,平衡正向移動,根據(jù)勒夏特列原理分析,H2S的轉(zhuǎn)化率應(yīng)降低,A錯誤;增大CO2的濃度,平衡正向移動,使更多的H2S反應(yīng),所以H2S轉(zhuǎn)化率增大,B正確;COS是生成物,增大生成物的濃度,平衡逆向移動,H2S轉(zhuǎn)化率降低,C錯誤;N2是與反應(yīng)體系無關(guān)的氣體,充入N2,不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動,所以對H2S的轉(zhuǎn)化率無影響,D錯誤。,2,3,4,1,1,2,3,4,1.(2018安徽銅陵一中期中)對于化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行,下列說法中錯誤的是() A.若H0,任何溫度下都能自發(fā)進行 B.若H0、S<0,任何溫度下都不能自發(fā)進行 C.需要加熱才能夠進行的過程肯定不是自發(fā)過程 D.非自發(fā)過程在一定條件下可能變成自發(fā)過程,答案,解析,1,2,3,4,2.(2017天津理綜,6)常壓下羰基化法精煉鎳的原理為:Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。230 時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=210-5。已知:Ni(CO)4的沸點為42.2 ,固體雜質(zhì)不參與反應(yīng)。 第一階段:將粗鎳與CO反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)Ni(CO)4; 第二階段:將第一階段反應(yīng)后的氣體分離出來,加熱至230 制得高純鎳。 下列判斷正確的是() A.增加c(CO),平衡向正向移動,反應(yīng)的平衡常數(shù)增大 B.第一階段,在30 和50 兩者之間選擇反應(yīng)溫度,選50 C.第二階段,Ni(CO)4分解率較低 D.該反應(yīng)達到平衡時,v生成Ni(CO)4=4v生成(CO),答案,解析,1,2,3,4,3.某溫度下某氣體反應(yīng)達到化學(xué)平衡,平衡常數(shù) ,恒容時,若溫度適當(dāng)降低,F的濃度增加,下列說法正確的是() A.增大A、B的濃度,K增大 B.降低溫度,正反應(yīng)速率增大 C.該反應(yīng)的焓變?yōu)樨撝?D.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2E(g)+F(g) A(g)+2B(g),答案,解析,1,2,3,4,4.(2018課標全國,27節(jié)選)CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2),還對溫室氣體的減排具有重要意義。反應(yīng)中催化劑活性會因積碳反應(yīng)而降低,同時存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少。相關(guān)數(shù)據(jù)如下表:,1,2,3,4,(1)由上表判斷,催化劑X(填“優(yōu)于”或“劣于”)Y,理由是。 在反應(yīng)進料氣組成、壓強及反應(yīng)時間相同的情況下,某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關(guān)系如下圖所示。升高溫度時,下列關(guān)于積碳反應(yīng)、消碳反應(yīng)的平衡常數(shù)(K)和速率(v)的敘述正確的是 (填標號)。 A.K積、K消均增加 B.v積減小、v消增加 C.K積減小、K消增加 D.v消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大,1,2,3,4,(2)在一定溫度下,測得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為v=kp(CH4)p(CO2)-0.5(k為速率常數(shù))。在p(CH4)一定時,不同p(CO2)下積碳量隨時間的變化趨勢如下圖所示,則pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)從大到小的順序為。,答案 (1)劣于相對于催化劑X,催化劑Y積碳反應(yīng)的活化能大,積碳反應(yīng)的速率小;而消碳反應(yīng)活化能相對較小,消碳反應(yīng)速率大AD(2)pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2),1,2,3,4,解析 (1)分析表中數(shù)據(jù),對比催化劑X和Y的積碳反應(yīng)和消碳反應(yīng)的活化能發(fā)現(xiàn),相對于催化劑X,催化劑Y積碳反應(yīng)的活化能大,積碳反應(yīng)的速率小,而消碳反應(yīng)活化能相對小,消碳反應(yīng)速率大,故催化劑X劣于催化劑Y。積碳反應(yīng)和消碳反應(yīng)的H均大于0,升高溫度時,平衡正向移動,則K積、K消均增加,A項正確、C項錯誤;升高溫度,v積、v消均增大,B項錯誤;由圖可知,600 時積碳量達到最大值,再升高溫度,積碳量逐漸減小,說明v消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大,D項正確。(2)由已知條件可知,沉積碳的生成速率與p(CH4)成正比,與p(CO2)成反比,則p(CH4)一定時,p(CO2)越大,積碳量越小,由圖可知,p(CO2)的大小關(guān)系為pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。,