版化学一轮精品复习学案73 化学平衡常数 化学反应进行的方向选修4.docx

版化学一轮精品复习学案73 化学平衡常数 化学反应进行的方向选修4.docx

《版化学一轮精品复习学案73 化学平衡常数 化学反应进行的方向选修4.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《版化学一轮精品复习学案73 化学平衡常数 化学反应进行的方向选修4.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

版化学一轮精品复习学案73化学平衡常数化学反应进行的方向选修4

第三节化学平衡的移动化学平衡常数化学反应进行的方向

【高考新动向】

考点梳理（三年17考）

1.理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。

2.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

【考纲全景透析】

一、化学平衡常数

1.化学平衡常数

（1）定义：

在一定温度下，达到平衡的可逆反应，其平衡常数用生成物平衡浓度（气体平衡分压）的方次之积与反应物平衡浓度（气体平衡分压）的方次之积的比值来表示，这时的平衡常数称为浓度平衡常数（压强平衡常数）

（2）表达式

用Kc（Kp）表示。

对:

aA（g）+bB（g）

cC（g）+dD（g）,

（3）影响因素：

.平衡常数K与温度有关，与浓度和压强无关。

（4）.平衡常数的意义：

①K的大小，可推断反应进行的程度。

K越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；K越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小

②.平衡常数表达式表明在一定温度条件下达成平衡的条件。

在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻产物的浓度商Qc与Kc比较大小来判断。

当Qc>kc，υ（正）<υ（逆）,未达平衡，反应逆向进行；

当Qcυ（逆）,未达平衡，反应正向进行；

当Qc=kc，υ（正）=υ（逆）,达到平衡，平衡不移动。

③平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。

如2SO2（g）+O2

2SO3（g）298K时Kp＝3.6×1024很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。

二、化学反应进行的方向。

1．自发过程

含义：

在一定条件下，不需要借助外力作用就能自发进行的过程。

2、化学反应方向进行的判据

（1）焓判据

放热过程中体系能量降低，△H＜0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以自发进行，故只用焓变判断反应的方向不全面。

（2）熵判据

①熵：

量度体系混乱（或有序）的程度的物理量，符号S（同一物质，三种状态下熵值：

气态＞液态＞固态）

②熵增原理：

在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大。

即熵变（△S）大于零。

③熵判据

体系的混乱度增大（既熵增），△S＞0，反应有自发进行的倾向，但有些熵减反应也可以自发进行，故只用熵变判断反应的方向也不全面。

（3）复合判据——自由能判据

①符号：

△G，单位：

kJ·mol－1②公式：

△G=△H—T△S

③应用：

△G＜0能自发进行

△G＝0平衡状态

△G＞0不能自发进行

具体的的几种情况：

焓变

（△H）

熵变

（△S）

反应的自发性

＜0

＞0

任何温度都能自发进行

＜0

＜0

较低温度下能自发进行

＞0

＞0

高温下能自发进行

＞0

＜0

任何温度都不能自发进行

注：

过程的自发性只能用于判断反应进行的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。

【热点难点全析】

〖考点一〗化学平衡常数应用

1．应用

（1）判断、比较可逆反应进行程度的大小。

K值越大，反应进行的程度越大；

K值越小，反应进行的程度越小。

（2）判断可逆反应是否达到化学平衡状态

对于可逆反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g），在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：

浓度商Q＝

Q

（3）判断可逆反应的反应热

若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；

若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。

（4）计算反应物或生成物的平衡浓度及反应物的转化率。

2．相关计算

（1）步骤

①写出有关化学平衡的方程式。

②确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。

③根据已知条件建立等式关系进行解答。

（2）模式

如mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），令A、B起始物质的量浓度分别为amol/L、bmol/L，达到平衡后消耗A的物质的量浓度mxmol/L。

　　　　　　　mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）

起始（mol/L）　　a　　　　b　　　　0　　　0

变化（mol/L）　　mx　　　nx　　　　px　　qx

平衡（mol/L）　　a－mx　b－nx　　　px　　qx

K＝

。

（3）说明

①反应物：

c平＝c始－c变；

生成物：

c平＝c始＋c变。

②各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比。

③转化率＝

×100%。

【另】平衡常数的其他应用

（1）利用化学平衡常数可以判断反应进行的程度。

一般K>105时认为该反应基本进行完全；K<10-5一般认为该反应难以进行；而K在10-5～105之间的反应被认为是典型的可逆反应。

（2）利用平衡常数可以判断达到平衡后的瞬间改变体系内各物质的物质的量和容器的体积而造成的平衡移动的方向。

如某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A（g）+B（g）

2C（g）达到平衡时，A、B、C的物质的量分别为4mol、2mol、4mol。

保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量作均减半或均加倍处理,平衡移动方向的判断可以利用等效平衡的知识，还可以利用K与Qc的关系来判断。

设未改变前容器的体积为V，则此时K

。

若都减半，瞬间容器的体积减半，设此时的体积为V1，V1=V/2，此时Qc

因为V1=V/2，所以Qc=K，平衡不发生移动。

同理可得都加倍时，平衡也不移动。

【典例1】关于化学平衡常数K的叙述正确的是（）

A.K越大，表示化学反应速率越大

B.对任一可逆反应，温度升高，则K值增大

C.对任一可逆反应，K越大，表示反应物的转化率越大

D.加入催化剂或增大反应物的浓度时，K值就增大

【解析】选C。

K值大，反应速率不一定大，对于放热反应，温度越低K值越大，反应速率越小，A错；对于正反应为放热反应的可逆反应，升高温度，K值减小，B错；K值越大，表示反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，C对；催化剂及反应物的浓度对平衡常数没有影响，D错。

〖考点二〗化学平衡的计算

1.解题步骤

（1）写出涉及到的可逆反应方程式。

（2）找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按三段式列出。

（3）根据问题建立相应的关系式进行计算。

2.模式（三段式）

令A、B起始物质的量浓度分别为amol/L、bmol/L，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol/L。

mA（g）+nB（g）

pC（g）+qD（g）

起始量ab00

转化量mxnxpxqx

平衡量a－mxb－nxpxqx

（1）求平衡常数

（2）求转化率

（3）①对于反应物：

n（平）=n（始）－n（变）

对于生成物：

n（平）=n（始）+n（变）

②各物质的转化量之比等于化学方程式中化学计量数之比。

【提醒】

（1）采用“三段式”解题时，要注意单位问题，可以先在起始、变化和平衡后面标出单位，也可以在计算过程中每个数值的后面书写单位，但是不能漏掉单位。

（2）计算转化率时,根据题目已知信息，只要转化量和起始量物理量相同即可，不一定要使用转化浓度除以起始浓度计算。

【典例2】某温度下，在一个2L的密闭容器中，加入4molA和2molB进行如下反应：

3A（g）＋2B（g）4C（s）＋2D（g），反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6molC，则下列说法正确的是（　　）

A．该反应的化学平衡常数表达式是K＝

B．此时，B的平衡转化率是40%

C．增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大

D．增加B，平衡向右移动，B的平衡转化率增大

[解析]化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体，而物质C是固体，A错误；根据化学方程式可知，平衡时减少的B的物质的量是1.6mol×0.5＝0.8mol，所以B的转化率为40%，B正确；增大压强时平衡右移，但平衡常数不变，平衡常数只与温度有关，C错误；增加B后平衡右移，A的转化率增大，而B的转化率减小，D错误。

[答案]B

【高考零距离】

【2012高考】

1、（2012·江苏高考·10）下列有关说法正确的是

A.CaCO3（s）=CaO（s）＋CO2（g）室温下不能自发进行，说明该反应的△H＜0

B.镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈

C.N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）△H＜0，其他条件不变时升高温度，反应速率Ｖ（H2）和氢气的平衡转化率均增大

D.水的离子积常数Kw随着温度的升高而增大，说明水的电离是放热反应

【参考答案】B

【分析】本题是化学反应与热效应、电化学等的简单综合题，着力考查学生对熵变、焓变，水解反应、原电池电解池、化学反应速率的影响因素等方面的能力。

A.分解反应一般是常识吸热反应，熵变、焓变都大于零，仅在高温下自发。

内容来源于《选修四》P34-P36中化学方向的判断。

B.铁比铜活泼，组成的原电池中铁为负极，更易被氧化。

C.据平衡移动原理，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡转化率减小。

D.水的离子积常数Kw随着温度的升高而增大，说明水的电离是吸热反应，越热越电离，水的离子积常数Kw随着温度的升高而增大。

【解题指南】解答本题时应注意深刻理解有关原理，利用相关原理分析具体问题。

【解析】选B。

选项

具体分析

结论

A

不能自发进行说明该反应△G=△H-T△S不小于零，该反应△S>0，△H>0

错误

B

铁比铜活泼，镀层受损后，形成原电池铁作负极，更易腐蚀

正确

C

合成氨为放热反应，升高温度，反应速率加快，氢气转化率变小（平衡逆向移动）

错误

D

水的离子积随温度升高增大，说明水电离吸热

错误

2、（2012·江苏高考·4）某反应的反应过程中能量变化如右图所示（图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能）。

下列有关叙述正确的是

A.该反应为放热反应

B.催化剂能改变反应的焓变

C.催化剂能降低反应的活化能

D.逆反应的活化能大于正反应的活化能

【参考答案】C

【分析】本题属于化学反应与能量的考查范畴，虽然《2012年江苏考试说明》中没有提及“活化能”这一概念，但《选修四》课本第3页的绪言中就有这些内容，新课程标准中也有“活化能”这一概念。

看来高三复习一定注意要抓课本、抓基础，抓《考试说明》的同时，适当兼顾新课程标准，不能急功近利、顾此失彼。

【解题指南】解答本题时应注意搞清化学反应的热效应与反应物和生成物能量的大小关系、催化剂对化学反应的影响、活化能的概念。

【解析】选C。

A项，该反应生成物能量比反应物高，该反应为吸热反应，A项错误；B项，焓变是反应的热效应，催化剂不能改变反应的热效应，B项错误；C项，对照图中有无催化剂的两种情况，有催化剂活化能较低，催化剂能降低反应的活化能，C项正确；D项，E1大于E2，正反应的活化能大，D项错误。

3、（2012·福建高考·23）（14分）23．

（1）元素M的离子与NH4+所含电子数和质子数均相同，则M的原子结构示意图为。

（2）硫酸铝溶液与过量氨水反应的离子方程式为。

（3）能证明Na2SO3溶液中存在SO32—+H2O

HSO3—+OH—水解平衡的事实

是（填序号）。

滴入酚酞溶液变红，再加入H2SO4溶液红色退去

滴入酚酞溶液变红，再加入氯水后红色退去

滴入酚酞溶液变红，再加入BaCl2溶液后产生沉淀且红色退去

（4）元素X、Y在周期表中位于同一主族，化合物Cu2X和Cu2Y可发生如下转化（其中D是纤维素水解的最终产物）：

①非金属XY（填“＞”或“＜”）

②Cu2Y与过量浓硝酸反应有红棕色气体生成，化学方程式为。

（5）在恒容绝热（不与外界交换能量）条件下进行2A（g）+B（g）

2C（g）+D（s）反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高，简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：

。

物质

A

B

C

D

起始投料/mol

2

1

2

0

【解题指南】解答本题时应明确如下几点：

（1）砖红色沉淀是Cu2O。

（2）要证明某溶液中存在水解平衡，要证明两点：

一要证明存在某种水解产物，二要证明水解平衡会发生移动。

（3）温度变化引起的平衡正向移动，平衡常数变大，反之变小。

【解析】

（1）铵根离子中含有10个电子，11个质子，H3O+和Na+中都含有11个质子和10个电子，与之相同的单核离子为钠离子，则M的原子结构示意图为

（2）硫酸铝溶液与过量氨水反应的离子方程式为：

Al3++3NH3·H2O=Al（OH）3↓+3NH4+，注意氨水为弱碱，在写离子方程式时要保留化学式形式；

（3）无论Na2SO3是否完全水解，则加硫酸都会中和OH－，酚酞都会褪色，只能证明发生了水解，而无法说明是否存在水解平衡，A选项错误；氯水既可能中和OH－，又可能将酚酞氧化，所以褪色不足以说明存在水解平衡，B选项错误；加入BaCl2溶液，若有白色沉淀产生，则该沉淀一定是BaSO3，说明SO32－没有水解完全，红色褪去，说明c（OH－）减小，因为OH－与BaCl2不反应，只能说明平衡逆向移动引起其浓度的减小，C选项正确；（4）先推断元素，悬浊液与D的溶液（葡萄糖溶液）生成砖红色沉淀是氧化亚铜，则Y为O元素，X，Y同主族，则X为S元素。

问题就很好回答，非金属性X＜Y，Cu2O与浓硝酸反应生成红棕色的气体NO2，利用氧化还原反应原理并配平可写出方程式：

Cu2O+6HNO3（浓）=2Cu（NO3）2+2NO2↑+3H2O

（5）在恒容绝热的情况下，反应达到平衡后，体系压强升高，可推知气体体积变大，说明反应是向左移（注意D为固态）。

因为该反应为气体体积减小的反应，反应后气体的物质的量减小，根据PV＝nRT，因为压强增大，所以温度必须升高才能满足该条件，说明该反应为放热反应。

所以升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。

23题考查得都是主干知识，只是觉得拼盘得太明显，5个小问各不相干，独立成题，是否可用10电子,18电子微粒把它们串起来，比如Na+，Al3+，O2—，S2—。

其中第4问涉及有机化学知识，把知识很好的揉合在一起，第3问，第5问要求思维推理能力较高。

【答案】

（1）

（2）Al3++3NH3·H2O

Al（OH）3↓+3NH4+

（3）C（4）①＜②Cu2O+6HNO3（浓）

2Cu（NO3）2+2NO2↑+3H2O

（5）平衡常数随升高的温度而减小（或其他合理答案）

4、（2012·浙江高考·27）甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。

向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：

反应过程

化学方程式

焓变△H

（kJ/mol）

活化能Ea

（kJ/mol）

甲烷氧化

CH4（g）＋2O2（g）

CO2（g）＋2H2O（g）

－802.6

125.6

CH4（g）＋O2（g）

CO2（g）＋2H2（g）

－322.0

172.5

蒸汽重整

CH4（g）＋H2O（g）

CO（g）＋3H2（g）

206.2

240.1

CH4（g）＋2H2O（g）

CO2（g）＋4H2（g）

165.0

243.9

回答下列问题：

（1）反应CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g）的△H=kJ/mol。

（2）在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率甲烷氧化的反应速率（填大于、小于或等于）。

（3）对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（PB）代替物质的量浓度（cB）也可以平衡常数（记作KP），则反应CH4（g）＋H2O（g）

CO（g）＋3H2（g）的KP＝；

随着温度的升高，该平衡常数（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（4）从能量阶段分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于。

（5）在某一给定进料比的情况下，温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图：

①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%，以下条件中最合适的是。

A．600℃，0.9MpaB．700℃，0.9MPaC．800℃，1.5MpaD．1000℃，1.5MPa

②画出600℃，0.1Mpa条件下，系统中H2物质的量分数随反应时间（从常温进料开始即时）

的变化趋势示意图：

（6）如果进料中氧气量过大，最终导致H2物质的量分数降低，原因是。

【解题指南】解答本题时应注意以下两点：

（1）掌握利用盖斯定律计算反应热的方法；

（2）吸热反应的平衡常数随温度的升高逐渐变大。

【解析】

（1）由蒸汽重整的两个反应可知，利用第二个反应减去第一个反应则得出该反应的反应热为：

△H=（165.0-206.2）kJ/mol=-41.2kJ/mol。

（2）由于甲烷氧化的活化能比甲烷蒸汽重整的活化能要小，所以一开始甲烷氧化的反应速率要比甲烷蒸汽重整的反应速率快。

（3）由平衡常数的定义可知则Kp=

，随着温度的升高，由于该反应是吸热反应，所以平衡会正向移动，平衡常数增大。

（4）由于甲烷自热重整的过程就是吸收能量的过程，而甲烷氧化的过程是放出能量的过程，所以该方法的先进之处在于系统内强放热的甲烷氧化反应为强吸热的蒸汽重整过程提供了所需的能量。

（5）①由上述两图分析，600℃，0.9Mpa时H2物质的量分数小于65%，采用700℃、0.9MPa时二者均能满足，800℃，1.5Mpa和1000℃，1.5MPaCO的物质的量分数均大于10%。

②根据以上分析可知，图示如下：

（6）如果进料中氧气量过大，会导致甲烷的氧化程度过高，氢气和氧气反应了，最终导致H2物质的量分数降低。

答案：

（1）41.2

（2）小于

（3）

增大

（4）系统内强放热的甲烷氧化反应为强吸热的蒸汽重整过程提供了所需的能量。

（其他合理答案均可）

（5）①B②

（6）甲烷的氧化程度过高，氢气和氧气反应。

（其他合理答案均可）

5、（2012·安徽高考·28）（13分）

工业上从废铅酸电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏（主要成分为PbSO4）发生反应：

PbSO4（s）+CO32—（aq）

PbCO3（s）+SO42—（aq）。

某课题组用PbSO4为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。

（1）上述反应的平衡常数表达式：

K＝。

（2）室温时，向两份相同的PbSO4样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可实现上述转化，在溶液中PbSO4转化率较大，理由是。

（3）查阅文献：

上述反应还可能生成碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb（OH）2]，它和PbCO3受热都易分解生成PbO。

该课题组对固体产物（不考虑PbSO4）的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：

假设一：

全部为PbCO3；

假设二：

；

假设三：

。

（4）为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。

①定性研究：

请你完成下表中内容。

实验步骤（不要求写出具体操作过程）

预期的实验现象和结论

取一定量样品充分干燥，……

②定量研究：

取26.7mg的干燥样品，加热，测得固体质量随温度的变化关系如下图。

某同学由图中信息得出结论：

假设一不成立。

你是否同意该同学的结论，并简述理由：

。

【解题指南】本题的难点是第4小题实验方案的设计，解答时要充分注意题目信息的提示，“PbCO3·Pb（OH）2和PbCO3受热都易分解生成PbO”，“取一定量样品充分干燥”这些信息都指向了运用二者加热分解产物不同的方法进行实验设计。

【解析】⑴根据反应方程式容易写出反应的平衡常数表达式：

K＝

。

⑵HCO－3难电离，相同浓度时，Na2CO3溶液中CO2－3浓度远大于NaHCO3溶液中CO2－3的浓度，CO2－3浓度越大，越有利于PbSO4的转化。

⑶根据信息及假设一，不难得出假设二和假设三分别为全部为PbCO3·Pb（OH）2、PbCO3与PbCO3·Pb（OH）2的混合物。

⑷

从题目信息可知“PbCO3·Pb（OH）2和PbCO3受热都易分解生成PbO”并且前者分解有水生成，而后者没有，再联系实验步骤开始的第一句话，不难推出用验证加热分解后是否有二氧化碳和水生成的方法设计实验方案。

若全部为PbCO3根据PbCO3

PbO＋CO2↑，26.7g全部分解得到的PbO：

×223g·mol－1＝22.3g，而实际质量为22.4g，因此假设一不成立

【答案】⑴

⑵Na2CO3相同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中，前者c（CO2－3）较大⑶全部为PbCO3·Pb（OH）2PbCO3与PbCO3·Pb（OH）2的混合物

⑷①

实验步骤

预期的实验现象和结论

取一定量样品充分干燥，然后将样品加热分解，将产生的气体依次通过盛有无水硫酸铜的干燥管和盛有澄清石灰水的烧瓶

若无水硫酸铜不变蓝色，澄清石灰

水变浑浊，说明样品全部是PbCO3

②同意若全部为PbCO3，26.7g完全分解后，其固体质量为22.3g

6、（2012·海南高考·15）15.（9分）已知A（g）+B（g）

C（g）+D（g）反应的平衡常数和温度的关系如下：

|温度/℃

700

900

830

1000

1200

平衡常数

1.7

1.1

1.0

0.6

0.4

回答下列问题：

（1）该反应的平衡常数表达式K=，△H0（填“<”“>”“=”）；

（2）830℃时，向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v（A）=0．003mol·L-1·s-1。

，则6s时c（A）=mol·L-1，C的物质的量为mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为，如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气，平衡时A的转化率为；

（3）判断该反应是否达到平衡的依据为（填正确选项前的字母）：

a．压强不随时间改变b.气体的密度不随时间改变

c.c（A）不随时问改变d.单位时间里生成c和D的物质的量相等

（4）1200℃时反应C（g）+D（g）

A（g）+B（g）的平衡常数的值为。

【解析】

（1）因平衡常数随温度的升高而降低，根据平衡移动原理，因而属于放热反应；

（2）根据三段式计算出C的物质的量；加入氩气后由于体积未发生变化，则A的转化率不变；（3）该反应属于前后体积不变的反应，则反应前后容器的体积不会发生变化，密度也不会变化，单位时间生成的C和D的物质的量一定相等，因此abd三项不能作为判断依据。

【答案】

（1）

（2）0.0220.0980%80%（3）c（4）2.5

【2011高考】

1.（2011·江苏高考·12）.下列说法正确的是

A.一定温度下，反应MgCl2

（1）==Mg

（1）+Cl2（g）的

B.水解反应NH+4+H2O

NH3·H2O+H+达到平衡后，升高温度平衡逆向移动

C.铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应

D.对于反应2H2O2==2H2O+O2↑,加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率

【答案】选A、D。

【解析】解答本题时应将相关的化学原理与具体实例相结合，具体问题具体分析。

A项，该反应吸热，△H>0,反应物为液体，有气态物质生成，所以△S>0,A项正确