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第三节 化学平衡的移动 化学平衡常数 【高考目标导航】
考纲导引 考点梳理 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.初步了解用焓变和熵变判断简单化学反应进行的方向。1.化学平衡常数 2.化学反应进行的方向。【基础知识梳理】
一、化学平衡常数 1.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),用Kc(Kp)表示。
对:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),.平衡常数K与温度有关,与浓度和压强无关。
.平衡常数 K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.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,反应正向进行; 当Qc=kc,υ(正)=υ(逆),达到平衡,平衡不移动。
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)+O22SO3(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。
3.根据平衡常数进行的有关计算 1.自发过程
(1)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)特点:
体系趋向于从 状态转变为 状态。
② 在密闭条件下,体系趋向于从 状态转变为 状态。、化学反应方向进行的判据
焓判据
放热过程中体系能量 △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。
熵判据
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)
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。
熵判据
体系的混乱度(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。
判据——自由能判据
符号:△G,单位:kJ·mol-1 公式:△G=△H—T△S 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,不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。化学平衡常数应用
判断化学反应可能进行的程度
K值越大,反应物的转化率越大,反应进行的程度越大。
判断化学反应是否达到平衡状态及平衡移动方向
对化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意状态,浓度商Q= ①若Q=K,反应达到平衡状态; ②若Q<K,平衡正向移动; ③若Q>K,平衡逆向移动。
利用K可判断反应的热效应
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。
计算化学反应中某反应物的平衡转化率。25 ℃时,密闭容器中 X、Y、Z 三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质 X Y Z 初始浓度 /mol·L - 1 0.1 0.2 0 平衡浓度 /mol·L - 1 0.05 0.05 0.1 下列说法错误的是()A .反应达到平衡时,X 的转化率为 50% B .反应可表示为 X + 3Y2Z,其平衡常数为 1600 C .增大压强使平衡向生成 Z 的方向移动,平衡常数增大 D .改变温度可以改变此反应的平衡常数 【答案】C 【解析】选项中有一明显的错误,就是 C 选项中平衡常数增大,增大压强不可能使平衡常数增大。其他选项均为平衡中的基础计算和基础知识,关键是根据表中数据(0.1 - 0.05)∶(0.2 - 0.05)∶(0.1 - 0)= 1 ∶ 3 ∶ 2 可推导出: X + 3Y 2Z。
二、化学平衡的计算 模式(三段式)
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始量 a b 0 0 转化量 mx nx px qx 平衡量 a-mx b-nx p x qx 对于反应物: n(平)= n(始)-n(变)对于生成物: n(平)= n(始)+ n(变)基本步骤
⑴确定反应物或生成物的起始加入量。⑵确定反应过程的变化量。⑶确定平衡量
⑷依据题干中的条件建立等式关系进行解答。NH4I 置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:
① NH4I(s)NH3(g)+ HI(g);
② 2HI(g)H2(g)+I2(g)c(H2)= 0.5 mol·L - 1,c(HI)= 4 mol·L - 1,则此温度下反应①的平衡常数为()A . 9
B . 16 C . 20 D . 25 【答案】 C
【解析】根据题意
2HI(g)H2(g)+ I2(g)平衡浓度: 4 mol·L - 1 0.5 mol·L - 1 起始浓度: c(HI)=平衡量+变化量= 4 mol·L - 1 + 0.5 mol·L - 1 × 2 = 5 mol·L - 1 则 c(NH3)= c(HI)起始浓度= 5 mol·L -1 K = c(NH3)·c(HI)= 5 mol·L - 1 × 4 mol·L - 1 = 20 mol2·L - 2,故 C 项正确。【感悟高考真题】
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+H2ONH3·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
选A、D。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