1、1化学平衡常数、转化率及反应方向的判断李仕才授课主题 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；可以计算出物质的平衡转化率；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）表达式对于一般的可逆反应： mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)， K=(C)DABpqmnc。（3）应用判断反应进行的限度K 值大，说
2、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 105反应程度 很难进行 反应可逆 反应可接近完全判断反应是否达到平衡状态化学反应 aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)在任意状态时，浓度商均为 Qc=(C)DABdab。QcK 时，反应向逆反应方向进行；Qc=K 时，反应处于平衡状态；Qcp+q反应物 A 和 B 的转化率均增大m+nn+p 反应物 A 的转化率增大mS(l)S(s)。b熵变的含义熵变是反应前后体系熵的变化，用 S 表示，化学反应的 S 越大，越有利于反应自发进行。（3）综合判断反应方向的依据 H T S0，反应不能自发进
3、行。例题解析考向一 化学平衡常数及影响因素典例 1 在一定条件下，已达平衡的可逆反应：2A(g)+B(g) 2C(g)，下列说法中正确的是4A平衡时，此反应的平衡常数 K 与各物质的浓度有如下关系： K= 2CABcB改变条件后，该反应的平衡常数 K 一定不变C如果改变压强并加入催化剂，平衡常数会随之变化D若平衡时增加 A 和 B 的浓度，则平衡常数会减小巩固练习1 研 究 氮 氧 化 物 与 悬 浮 在 大 气 中 海 盐 粒 子 的 相 互 作 用 时 ， 涉 及 如 下 反 应 ：2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g) K1 H1”“25% Cb重难点考向一：焓
4、变、熵变及化学反应方向的关系典例 1：下列反应中，一定不能自发进行的是( )A2KClO 3(s)=2KCl(s)3O 2(g) H78.03 kJ/mol S1 110 J/(molK)BCO(g)= =C(石墨，s)1/2O 2(g) H110.5 kJ/mol S89.36 J/ molKC4Fe(OH) 2(s)2H 2O(l)O 2(g)=4Fe(OH)3(s) H S280.1 444.3 kJ/mol J/ molKDNH 4HCO3(s)CH 3COOH(aq)=CO2(g)CH 3COONH4(aq)H 2O(l) H37.301 kJ/mol S184.05 J/(molK
5、)6归纳总结：焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 H S H T S 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B2NO（g）2CO（g）=N 2（g）2CO 2（g）在常温下能自发进行，则该反应的 H0C反应 NH3（g）HCl（g）=NH 4Cl（s）在室温下可自发进行，则该反应的 H0本知识点小结本节知识点讲解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
6、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，解题的关键是根据反应特点，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，能够很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) H Q kJmol1（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
7、)7(T2T1， H0) (T1p2， a bc) (p1p2， a bc，则 p1 p2p3， HT2，则 H0， a bc)（3）速率时间图象根据 vt 图象，可以很快地判断出反应进行的方向，根据 v 正 、 v 逆 的变化情况，可以推断出外界条件的改变情况。以合成氨反应为例：N 2(g)3H 2(g) 2NH3(g) H v(逆)的点是 3， v(正)T1，正反应是放热反应。图 B 表示 p1c。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）对于同一可逆反应，在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，无论是从正反应(反应物)、逆反应(生成物)或从中间状态(既
8、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，这样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。10（2）分清平衡建立的条件：是恒温恒压还是恒温恒容。3理解等效平衡的意义（1）对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 CD 是对反应前后气体体积有变化
9、的反应加压，平衡发生了移动。结论：对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）对于反应前后气体物质的量没有变化的反应，如：H 2(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 CD 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：对于反应前后气体物质的量不变的反应，无论是恒温恒压还
10、是恒温恒容，只要加入的物质按方程11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。三、当堂检测 1、常温下,将一定量的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(固体体积忽略不计)发生反应：H 2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)H,达到平衡时测得 c(CO2)=amolL-1。温度不变,达到平衡后压缩容器体积至原来的一半,达到新平衡时测得 c(NH3)=xmolL-1。下列说法正确的是（ ）A. 混合气体的平均相对分子质量不再变化时表明达到平衡状态B. 达到新平衡时，H 为原来的 2 倍C. 上述反应达到新平衡状态时 x=2aD. 上述反应体系中，压缩容器体积过程中 n(H2NCO
11、ONH4)不变2、NOx 是大气污染物之一，主要来源于工业烟气及汽车尾气等。除去 NOx 的方法统称为脱硝，一般有干法脱硝选择性催化剂法(SCR)、湿法脱硝等。请完成下列问题：(1)汽车发动机工作时会引发反应 N2(g)+O2(g) 2NO(g)。2000 K 时，向固定容积的密闭容器中充入等物质的量的 N2、O 2 发生上述反应，各组分体积分数()的变化如图 1 所示。N 2 的平衡转化率为 。(2)在密闭、固定容积的容器中，一定最 NO 发生分解的过程中，NO 的转化率随时间变化关系如图 2 所示。反应 2NO(g) N2(g)+O2(g) H 0 (填“”或“”“0，制取合成光气的原料气 CO。在体积可变的恒压( p 总 )密闭容器中充入 1 mol CO2 与足量的碳发生上述反应，在平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图 1 所示： T 时，在容器中若充入稀有气体， v 正 _v 逆 （填“”“”“” “”或“=”)。当容器内气体密度恒定时，该反应_（填“一定” “可能”或“没有” ）达到平衡状态；在1 000时，反应达到平衡，适当增加 Fe2O3的量，CO 的转化率_（填“增大” “减小”或“不变” ） 。
