2022年高考化学化学平衡常数化学反应进行的方向考点全归纳 .pdf
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1、化学平衡常数、化学反应进行的方向 考纲要求 1. 理解化学平衡常数的定义并能进行简单计算。2. 了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系。3. 掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据,能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。考点一化学平衡常数1概念在一定温度下, 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,用符号K表示。2表达式对于反应mA(g)qD(g) ,K( 固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中) 。3意义(1)K 值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越大。(2)K 只受温度影响,与反应物或生成物的浓度
2、变化无关。(3) 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。深度思考1对于给定反应,正逆反应的化学平衡常数一样吗?是什么关系?答案正逆反应的化学平衡常数不一样,互为倒数关系。2化学平衡常数只受温度的影响,温度升高,化学平衡常数是增大还是减少?答案温度升高化学平衡常数的变化要视反应而定,若正反应是吸热反应,则温度升高K值增大,反之则减小。3对于一个可逆反应,化学计量数扩大或缩小,化学平衡常数表达式是否改变?是什么关系?转化率是否相同?试举例说明。答案对于一个可逆反应,化学计量数不一样,化学平衡常数表达式也就不一样,但对应物质的转化率相同。例如:(1)aA(g)K1(2)naA(g) K2Kn 1或
3、 K1nK2 无论 (1) 还是 (2) , A或 B的转化率是相同的。题组一化学平衡常数及其影响因素精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 13 页1温度为t 时,在体积为10 L 的真空容器中通入1.00 mol氢气和 1.00 mol碘蒸气,20 min 后,反应达到平衡,此时测得碘蒸气的浓度为0.020 molL 1。涉及的反应可以用下面的两个化学方程式表示:H2(g)2H2(g) 2I2(g)4HI(g) 下列说法正确的是( ) A反应速率用HI 表示时, v(HI) 0.008 mol L1min1 B两个化学方程式
4、的意义相同,但其平衡常数表达式不同,不过计算所得数值相同C氢气在两个反应方程式中的转化率不同D第二个反应中,增大压强平衡向生成HI 的方向移动答案A 解析H2(g) 初始浓度(molL 1) 0.100 0.100 0 平衡浓度(molL 1) 0.020 0.020 0.160 转化浓度(molL 1) 0.080 0.080 0.160 所以, v(HI) 0.160 mol L120 min0.008 mol L1min1, A 正确; K64,而 KK2 642 4 096 ,故选项B 错;两个化学方程式表示的是一个反应,反应达到平衡时,氢气的浓度相同,故其转化率相同,C错;两个反应相
5、同,只是表达形式不同,压强的改变对平衡的移动没有影响,D错。2已知反应:CO(g)Cu(s) 和反应: H2(g) H2O(g) 在相同的某温度下的平衡常数分别为K1 和K2,该温度下反应:CO(g) H2(g) 的平衡常数为K。则下列说法正确的是( ) A反应的平衡常数K1B反应的平衡常数KK1K2C对于反应,恒容时,温度升高,H2浓度减小,则该反应的焓变为正值D对于反应,恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小答案B 解析在书写平衡常数表达式时,纯固体不能表示在平衡常数表达式中,A错误;由于反应反应反应,因此平衡常数KK1K2,B正确;反应中,温度升高,H2浓度减小,则平衡左移,即逆反应为吸
6、热反应,正反应为放热反应,因此H0,请回答下列问题:(1) 在某温度下,反应物的起始浓度分别为c(M) 1 mol L 1, c(N) 2.4 mol L 1;达到平衡后, M的转化率为60% ,此时 N的转化率为 _;(2) 若反应温度升高,M的转化率 _( 填“增大”、“减小”或“不变”) ;(3) 若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c(M) 4 mol L 1,c(N) a mol L 1;精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 13 页达到平衡后, c(P) 2 mol L 1,a_;(4) 若反应温度不变,反应物的
7、起始浓度为c(M) c(N) b molL 1,达到平衡后, M的转化率为 _。答案(1)25% (2) 增大(3)6 (4)41% 解析(1) M(g) P(g) Q(g) 始态 molL 1 1 2.4 0 0 变化量 molL 1 160% 160%因此 N的转化率为1 mol L160%2.4 mol L 1100% 25% 。(2) 由于该反应的H0,即该反应为吸热反应,因此升高温度, 平衡右移, M的转化率增大。(3) 根据 (1) 可求出各平衡浓度:c(M) 0.4 mol L 1 c(N) 1.8 mol L 1 c(P) 0.6 mol L 1 c(Q) 0.6 mol L
8、1 因此化学平衡常数K 0.6 0.60.4 1.812由于温度不变,因此K不变,达到平衡后c(P) 2 mol L 1 c(Q) 2 mol L 1 c(M) 2 mol L 1 c(N) (a 2)molL 1 K2212解得 a 6。(4) 设 M的转化率为x,则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为c(M) b(1x)mol L 1 c(N) b(1 x)mol L 1 c(P) bx mol L 1 c(Q) bx mol L 1 Kbxbxx12解得 x41% 。4在体积为1 L 的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)H2O(g),化学平衡常数K与温度 T 的关系如下表:T/700
9、 800 850 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题:(1) 升高温度,化学平衡向_( 填“正反应”或“逆反应”) 方向移动。(2) 能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_。Ac(CO2) c(CO) BK不变C容器中的压强不变Dv 正(H2) v 正 (CO2) Ec(H2) 保持不变(3) 若某温度下,平衡浓度符合下列关系:c(CO2)c(H2) c(CO)c(H2O),此时的温度为_;在此温度下,若该容器中含有1 mol CO2 、1.2 mol H2、0.75 mol CO 、1.5 mol H2O ,则此时反应所处的状态为_( 填“向正反
10、应方向进行中”、“向逆反应方向精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 13 页进行中”或“平衡状态”) 。答案(1) 正反应(2)E (3)850 向正反应方向进行中解析(1) 由表格数据可得,随着温度升高,平衡常数增大,说明化学平衡向正反应方向移动; (2)A 项,达到平衡时c(CO2) 不一定等于c(CO) ,反之相等时也不一定处于平衡状态;B项,温度不变K 不变,不正确;C 项,此反应不论是否平衡,压强均不改变,故不正确;D项,v 正(CO2)与 v 正(H2) 表示的反应方向一致,故不能判断是否达到平衡;E项,达到平衡时
11、,各种反应物、生成物的浓度保持不变。(3) 由 c(CO2)c(H2) c(CO)c(H2O),则计算出 K1.0 ,即此时温度为850 ,此温度下0.751.511.20.941.0 ,故反应向正反应方向进行中。借助平衡常数可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态对于可逆反应aA(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:Qc,称为浓度商。Qcv逆K 反应处于化学平衡状态,v正 v逆K 反应向逆反应方向进行,v正v逆考点二有关化学平衡的计算【思路梳理】1分析三个量:即起始量、变化量、平衡量。2明确三个关系:(1) 对于同一反应物,起始量变化量平衡量。(2) 对
12、于同一生成物,起始量变化量平衡量。(3) 各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。3计算方法:三段式法化学平衡计算模式:对以下反应:mA(g)qD(g) ,令 A、B起始物质的量(mol) 分别为 a、 b,达到平衡后,A的消耗量为mx ,容器容积为V L 。mA(g) qD(g) 起始 (mol) a b 0 0 变化 (mol) mx nx px qx 平衡 (mol) amx b nx px qx 则有: (1)K pxVqxVamxVbnxV(2)c平(A) a mxV(molL 1) 。(3) (A) 平mxa100% , (A) (B) mxanxbmbna。精选学习资料 - -
13、 - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 13 页(4) (A) amxabqm 100% 。(5)平始ab qm ab。(6) ( 混) V(gL 1) 。(7)Mabq m (gmol 1) 。题组一有关转化率、反应速率等的基本计算1在 100 时,把0.5 mo l N2O4 通入体积为5 L 的真空密闭容器中,立即出现红棕色。反应进行到2 s 时, NO2的浓度为0.02 mol L 1。在 60 s 时,体系已达平衡,此时容器内压强为开始时的1.6 倍。下列说法正确的是( ) A前 2 s 以 N2O4的浓度变化表示的反应速率为0.01 m
14、ol L1s 1 B在 2 s 时体系内的压强为开始时的1.1 倍C在平衡时体系内含N2O4 0.25 mol D平衡时, N2O4的转化率为40% 答案B 解析N2O4和 NO2之间存在如下转化关系:N2O4(g) 2NO2(g) 起始 (mol) 0.5 0 反应 (mol) 0.05 0.0252s 时(mol) 0.50.05 0.025v(N2O4)0.05 mol2 s 5 L0.005 mol L1s1 气体总的物质的量为05 mol 0.05 mol 0.02 mol L15 L 0.55 mol 2 s 时的压强与开始时压强之比为p2sp始0.550.5 1.1 1。60 s
15、 达到平衡时,设有x mol N2O4 反应。则有N2O4(g) 2NO2(g) 起始 (mol) 0.5 0 反应 (mol) x 2x 平衡 (mol) 0.5x 2x 平 衡 时 , 气 体 总 的 物 质 的 量 为0.5 mol x mol 2x mol (0.5 x)mol , 所 以 有0.5 mol 1.6 ,解得 x 0.3 。平衡体系中含0.2 mol N2O4 ,N2O4的转化率为0.3 mol0.5 mol100 % 60% 。2某温度下,H2(g) CO(g)的平衡常数K9/4 ,该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2(g) 和 CO2(g),其起始浓度如表
16、所示:起始浓度甲乙丙c(H2)/mol L 1 0.010 0.020 0.020 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 13 页c(CO2)/mol L 1 0.010 0.010 0.020 下列判断不正确的是( ) A平衡时,乙中CO2的转化率大于60% B平衡时,甲中和丙中H2的转化率均是60% C平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2 倍,是 0.012 mo l L 1 D反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢答案C 解析甲:H2(g) CO(g) 起始量 /mol L 1 0.010 0.010 0 0
17、变化量 /mol L 1 x x x x 平衡量 /mol L 1 0.010 x 0.010 x x x Kx2/(0.010 x)2 9/4 解得 x0.006 0 mol L 1 c(H2) 0.010 xc(CO2)0.004 0 mol L 1 c(H2O)c(CO)0.006 0 mol L 1 (H2) 0.006 0 molL1/0.010 molL1100% 60% ,又因乙组中H2的起始浓度大于甲组的,故乙组中的反应相当于在甲组平衡的基础上再加入0.010 mol L 1 的 H2 ,使平衡又继续正向移动,导致乙中CO2的转化率大于60% ,因此 A项正确;丙可看作是2 个
18、甲合并而成的,又因H2(g) CO(g)是平衡不受压强影响的反应,故丙组达到平衡时, 物质的转化率不变,仅各物质的浓度是甲组达到平衡时各物质浓度的2 倍,所以 B项正确, C项错误;由于甲、乙、丙组中,丙中各物质的浓度最大,甲中各物质的浓度最小,所以丙反应速率最快,甲反应速率最慢,故D项正确。题组二综合应用3煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。已知 CO(g) CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表:温度/ 400 500 830 1 000 平衡常数K 10 9 1 0.6 试回答下列问题:(1) 上述反应的正反应是_反应 ( 填“放热”或“吸热” ) 。(2) 某温度
19、下, 上述反应达到平衡后,保持容器体积不变升高温度,正反应速率 _( 填“增大”、 “减小”或“不变” ) , 容器内混合气体的压强_( 填“增大”、 “减小”或“不变” ) 。(3)830 时,在恒容反应器中发生上述反应,按下表中的物质的量投入反应混合物,其中向正反应方向进行的有_( 选填字母 ) 投料A B C D n(CO2)/mol 3 1 0 1 n(H2)/mol 2 1 0 1 n(CO)/mol 1 2 3 0.5 n(H2O)/mol 5 2 3 2 (4) 在 830 时,在2 L的密闭容器中加入4 mol CO(g) 和 6 mol H2O(g) 达到平衡时,CO的转化率
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