单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级2022-3-19�›第七章化学反应速率与化学平衡第20讲化学平衡常数 化学反应进行的方向备考导航1．认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量，知道化学平衡常数的含义。2．知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。3．了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系。4．认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。核心素养1．平衡思想：从化学平衡常数的角度认识化学平衡的定量关系，并用化学平衡常数解决问题。2．证据推理：领会用有关浓度进行平衡常数的计算及利用平衡常数计算转化率等。3．模型认知：利用Q与K的关系进行平衡移动的定量判断，同时会利用焓变、熵变判断反应进行的方向。考点一考点二考点三考点一1．化学平衡常数(1)定义在一定_______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，简称平衡常数，用符号____表示。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。必备知识·梳理夯实考点一 化学平衡常数温度 化学平衡 浓度幂之积 浓度幂之积 K (3)意义：K值大小反映了化学反应进行的程度。①K值越大，正反应进行的程度_______，反应物的转化率_______。当K≥______时，可以认为反应进行得较完全。②K值越小，正反应进行的程度_______，反应物的转化率_______。当K≤________时，认为反应很难进行。(4)影响因素①内因：_____________的性质。②外因：只受_______影响，与_______、_______、_________等外界因素无关。即在一定温度下，平衡常数保持不变。越大 越大 105 越小 越小 10－5 反应物本身 温度 浓度 压强 催化剂 (5)平衡常数的应用①判断、比较可逆反应进行的程度一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：K值正反应进行的程度平衡时生成物浓度平衡时反应物浓度反应物转化率越大____________________________越小____________________________越大 越大 越小 越高 越小 越小 越大 越低 ③判断可逆反应的反应热2．平衡转化率转化率是指平衡时转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。可逆反应中某一反应物A的平衡转化率可表示为： α(A)＝________________[c0(A)代表A的初始浓度，c平(A)代表A的平衡浓度]。3．化学平衡的计算方法——“三段式法”化学平衡的计算模式可采取“三段式”的方式，依题意，列出化学方程式，并计算。“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时要注意清楚有条理地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位统一。③起始浓度之比、平衡浓度之比不一定与化学计量数成正比，但物质之间是按化学计量数之比反应和生成的，故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比，这是计算的关键。(4)化学平衡常数计算“四要求”有关K的计算要明确题目要求，一般有四种情况：①写出K的表达式——只要求写出化学平衡常数的表达式。②写出K的计算式——只要求写出K的计算式而不要求计算结果。③列式计算K——写出K的计算式(计算过程)并求出最后计算结果。④求K的数值——只要直接给出K的计算结果即可。另外，还要注意看计算时是否要求带单位，若无特别要求，一般不用带单位。使用化学平衡常数应注意的问题(1)化学平衡常数K值的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行的程度。一个反应的K值越大，表明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物的转化率也越大。可以说，化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。(2)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。特别提醒(3)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看作“1”，而不计入平衡常数表达式中。如H2O(l)的浓度、固体物质的浓度均不写，但水蒸气浓度要写。(4)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变，正、逆反应的平衡常数互为倒数；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。√ × × (4)反应物和生成物相同的同一类型的化学方程式，如果化学计量数不同，但K值可能完全相同。 ( )(5)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大。 ( )[提示] 增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，但K不变化，因为K只受温度的影响，温度不变，K不变。(6)平衡常数改变，化学平衡一定移动；化学平衡发生移动，平衡常数一定改变。 ( )[提示] 平衡常数只受温度影响，平衡移动K值不一定改变；平衡常数改变，温度一定变化，平衡一定移动。× × × (7)K值随温度升高而增大，说明正反应吸热。 ( )[提示] 升高温度，平衡向吸热方向移动，K值增大。√ × √ × × √ × × [提示] 反应前后气体分子数不等，平衡前容器内压强逐渐变小。(16)对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大。 ( )[提示] 对于正反应吸热的反应，升高温度平衡正向移动，K增大；对于正反应放热的反应，升高温度平衡逆向移动，K变小。× × (17)化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度。 ( )[提示] 化学反应达平衡时，各反应物的转化率达最大。化学平衡常数本身就是化学平衡时各物质浓度的关系。故平衡常数和转化率是从两个不同的角度来反映化学反应进行的程度。√ × 0.1 > 向逆反应方向 向正反应方向 ①结合平衡常数分析，煤气(CO)中毒导致患者缺氧的原因？②轻微煤气中毒患者需进入高压氧舱进行吸氧治疗，结合平衡移动原理，分析原因。③若39℃时，平衡常数K＝200，则该反应的正反应是吸热反应还是放热反应？[提示] ①37℃时，K＝220，反应正向进行程度较大，血红蛋白结合O2较少，导致患者缺氧。②高压氧舱中氧气浓度较高，可使平衡逆向移动，促进血红蛋白与O2结合，恢复输氧能力。③该反应的平衡常数随温度升高而减小，正反应是放热反应。考点突破·训练提升典例1下列叙述正确的是 ( )A．降低温度，总反应K减小 B．K＝K1＋K2C．适当升温，可提高消毒效率 D．压强增大，K2减小C D 萃取精华12345C B 典例2D < 75% (3)在1000℃时，平衡常数K＝0.5，当CO、H2O(g)、CO2、H2的物质的量浓度相等时，该反应___________(填“达到平衡状态”“正向进行”或“逆向进行”)。[解析] (1)由表格中数据可知，温度越高，平衡常数K越小，说明温度升高，平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH<0。逆向进行 典例3[答案] BB 萃取精华1 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。a．对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。b．对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。c．各反应物转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。23考点二1．自发反应(1)含义：在温度和压强一定的条件下_______________就能自发进行的反应称为自发反应。必备知识·梳理夯实考点二 化学反应进行的方向 化学反应的调控无需借助外力 (2)特点①体系趋向于从_______状态转变为_______状态(体系对外部_______或_______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)。高能 低能 做功 释放 有序 无序 2．熵、熵变(1)熵是描述体系_______程度的物理量，符号为____。熵值越大，体系混乱度_______。(2)影响熵大小的因素①相同条件下，物质不同熵不同。②同一物质的熵：气态(g)_____液态(l)_____固态(s)。混乱 S 越大 > > (3)熵变：ΔS＝S(反应产物)－S(反应物)。(4)常见的熵增过程①同一种物质的不同状态：S(g)_____S(l)_____S(s)。②反应后气体物质的量增加的反应。> > 3．化学反应方向的判据注意：T的单位是K，不是℃。(3)影响因素①增大合成氨反应速率的措施：_______温度、_______压强、_______反应物浓度、_____________等。②提高平衡混合气体中氨含量的措施：_______温度、_______压强、_______反应物浓度等。升高 增大 增大 使用催化剂 降低 增大 增大 5．实际合成氨工业中选择的生产条件(1)压强：工业上合成氨一般采用的压强为___________________。(2)温度：一般采用的温度为_______________。(3)催化剂：工业上合成氨普遍使用的是以_____为主体的多成分催化剂，又称_________。10MPa～30MPa 400～500℃ 铁 铁触媒 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)自发反应一定能发生，非自发反应一定不能发生。 ( )[提示] 某些自发反应需要在一定条件下才能发生，非自发反应具备了一定条件也能发生。(2)Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行。 ( )[提示] 该反应符合自发反应条件。× √ (3)吸热反应不可以自发进行。 ( )[提示] 吸热的熵增反应可能自发进行。(4)同种物质气态时熵值最大。 ( )[提示] 同一种物质，不同状态，熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。(5)－10℃水结成冰，可用熵变的判据来解释反应的自发性。 ( )[提示] 应该用焓判据来解释。× √ × (6)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应。 ( )(7)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进行。 ( )(8)焓变是影响反应是否具有自发性的唯一因素。 ( )(9)吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行。 ( )(10)8NH3(g)＋6NO2(g)══7N2(g)＋12H2O(g) ΔH<0，则该反应一定能自发进行。 ( )√ √ × × √ √ × √ × (15)反应NH3(g)＋HCl(g)══NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0。 ( )(16)CaCO3(s)══CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0。 ( )[提示] CaCO3(s)分解为吸热反应，ΔH>0。√ × 2．深度思考：(1)下列说法正确的是 ( )A．所有能自发进行的化学反应都是放热反应B．同一物质固、液、气三种状态的熵值相同C．ΔH<0，ΔS>0的反应可自发进行D．在其他条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向C (2)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问题。[提示] ①室温下，ΔG＝ΔH－TΔS＝2171kJ·mol－1－298K×635.5×10－3kJ·mol－1·K－1≈1982kJ·mol－1。因此室温下反应不能自发进行。该反应为吸热的熵增加反应，为使反应能自发进行，假设反应焓变与反应熵变不随温度变化而变化，当ΔG<0时，2171×1000－T×635.5<0，T>3416K。②当T>3416K时，该反应才能自发进行，而这么高的温度在工业生产中一般是很难满足的。因此，不使用焦炭还原氧化铝制备金属铝。微考点1 化学反应的方向 (1)(2022·江西赣州月考)下列关于化学反应方向及其判据的说法错误的是 ( )A．1molH2O在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]