2019高考化學大一輪復習 第七章 化學反應速率和化學平衡 第26講 化學平衡常數(shù) 化學反應進行的方向課件 魯科版.ppt

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第26講化學平衡常數(shù)化學反應進行的方向 1 理解化學平衡常數(shù)的含義并能進行簡單計算 2 了解化學反應的方向與化學反應的焓變與熵變的關(guān)系 3 掌握化學反應在一定條件下能否自發(fā)進行的判斷依據(jù) 能夠利用化學反應的焓變和熵變判斷化學反應的方向 考點一 考點二 探究高考 提升考能 考點三 微課26 考點一化學平衡常數(shù) 返回 返回 1 判斷正誤 正確的打 錯誤的打 1 平衡常數(shù)表達式中 可以是物質(zhì)的任一時刻的濃度 2 化學平衡移動 化學平衡常數(shù)一定改變 3 對某一可逆反應 升高溫度則化學平衡常數(shù)一定變大 4 反應A g 3B g 2C g 達平衡后 溫度不變 增大壓強 平衡正向移動 平衡常數(shù)K值增大 5 化學平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率都能體現(xiàn)反應進行的程度 6 其他條件不變 使用不同催化劑 反應的平衡常數(shù)不變 題目 1 2 3 2 書寫下列化學平衡的平衡常數(shù)表達式 1 Cl2 H2O HCl HClO 2 C s H2O g CO g H2 g 3 CH3COOH C2H5OH CH3COOC2H5 H2O 4 CO32 H2O HCO3 OH 5 CaCO3 s CaO s CO2 g 返回 題目 1 2 3 返回 題目 1 2 3 解析 D 題組一推導平衡常數(shù)之間的關(guān)系1 已知下列反應在某溫度下的平衡常數(shù) H2 g S s H2S g K1S s O2 g SO2 g K2在該溫度下反應H2 g SO2 g O2 g H2S g 的平衡常數(shù)為 A K1 K2B K1 K2C K1 K2D K1 K2 題目 1 2 3 4 5 返回 2 研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時 涉及如下反應 2NO2 g NaCl s NaNO3 s ClNO g K12NO g Cl2 g 2ClNO g K2則4NO2 g 2NaCl s 2NaNO3 s 2NO g Cl2 g 的平衡常數(shù)K 用K1 K2表示 解析 題目 1 2 3 4 5 返回 題組二速率常數(shù)與平衡常數(shù)的關(guān)系3 無色氣體N2O4是一種強氧化劑 為重要的火箭推進劑之一 N2O4與NO2轉(zhuǎn)換的熱化學方程式為N2O4 g 2NO2 g H 24 4kJ mol 上述反應中 正反應速率v正 k正 p N2O4 逆反應速率v逆 k逆 p2 NO2 其中k正 k逆為速率常數(shù) 則Kp為 以k正 k逆表示 若將一定量N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解 溫度298K 壓強100kPa 已知該條件下k正 4 8 104s 1 當N2O4分解10 時 v正 kPa s 1 K正 k逆 3 9 106 題目 1 2 3 4 5 返回 解析 上述反應中 正反應速率v正 k正 p N2O4 逆反應速率v逆 k逆 p2 NO2 其中k正 k逆為速率常數(shù) 平衡時 v正 v逆 k正 p N2O4 k逆 p2 NO2 Kp為 若將一定量N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解 溫度298K 壓強100kPa 已知該條件下k正 4 8 104s 1 當N2O4分解10 時 v正 4 8 104s 1 100kPa 3 9 106kPa s 題目 1 2 3 4 5 返回 吸熱 題目 1 2 3 4 5 返回 3 某溫度下 各物質(zhì)的平衡濃度符合下式 3c CO2 c H2 5c CO c H2O 試判斷此時的溫度為 4 若830 時 向容器中充入1molCO 5molH2O 反應達到平衡后 其化學平衡常數(shù)K 填 大于 小于 或 等于 1 0 5 830 時 容器中的化學反應已達到平衡 在其他條件不變的情況下 擴大容器的體積 平衡 填 向正反應方向 向逆反應方向 或 不 移動 700 等于 不 題目 1 2 3 4 5 返回 測得二氧化碳的物質(zhì)的量濃度隨溫度的變化關(guān)系如下圖所示 圖中A表示CO2的平衡濃度與溫度的關(guān)系曲線 B表示不同溫度下反應經(jīng)過相同時間時CO2的物質(zhì)的量濃度的變化曲線 請按要求回答下列問題 題目 1 2 3 4 5 返回 1 該反應正反應為 填 吸 或 放 熱反應 溫度為T5 時 該反應耗時40s達到平衡 則T5 時 該反應的平衡常數(shù)數(shù)值為 2 如果該反應的平衡常數(shù)K值變大 該反應 選填字母 a 一定向逆反應方向移動b 在平衡移動時正反應速率先增大后減小c 一定向正反應方向移動d 在平衡移動時逆反應速率先減小后增大 吸 0 2 bc 題目 1 2 3 4 5 返回 3 請說明隨溫度的升高 曲線B向曲線A逼近的原因 4 保持溫度 體積不變 充入CO2氣體 則CaCO3的質(zhì)量 CaO的質(zhì)量 CO2的濃度 填 增大 減小 或 不變 5 在T5 下 維持溫度和容器體積不變 向上述平衡體系中再充入0 5molN2 則最后平衡時容器中的CaCO3的質(zhì)量為 g 隨著溫度升高 反應速率加快 達到平衡所需要的時間變短 增大 減小 不變 10 題目 1 2 3 4 5 返回 考點二化學平衡的計算 三段式 法 返回 依據(jù)知識梳理中的三段式 填空 1 c平 A mol L 1 2 A 平 100 3 A 100 4 5 混 g L 1 6 g mol 1 返回 題組一化學平衡常數(shù)的計算1 加熱N2O5 依次發(fā)生分解反應為 N2O5 g N2O3 g O2 g N2O3 g N2O g O2 g 在2L密閉容器中充入8molN2O5 加熱到t 達到平衡狀態(tài)后O2為9mol N2O3為3 4mol 則t 時反應 的平衡常數(shù)為 A 10 7B 8 5C 9 6D 10 2 B 解析 題設中有兩個反應 可理解為先發(fā)生反應 其中生成的N2O3有一部分再發(fā)生分解反應 且在兩個反應中都有O2生成 再由已知條件列方程組求解 題目 1 2 3 返回 設反應 中生成N2O3物質(zhì)的量濃度為x 反應 中生成N2O物質(zhì)的量濃度為y 則 起始濃度 mol L 400轉(zhuǎn)化濃度 mol L xxx N2O3 g N2O g O2 g N2O5 g N2O3 g O2 g 起始濃度 mol L x00轉(zhuǎn)化濃度 mol L yyy平衡濃度 mol L x yyy 題目 1 2 3 返回 N2O5的平衡濃度為4mol L 3 1mol L 0 9mol LN2O的平衡濃度為1 4mol L則反應 平衡常數(shù)K 1 7 4 5 0 9 8 5 答案 B 解得x 3 1mol L y 1 4mol L N2O3的平衡濃度為x y 1 7mol L 題目 1 2 3 返回 題組二有關(guān)轉(zhuǎn)化率的計算及判斷2 已知可逆反應 M g N g P g Q g H 0 1 在某溫度下 反應物的起始濃度分別為 c M 1mol L 1 c N 2 4mol L 1 達到平衡后 M的轉(zhuǎn)化率為60 此時N的轉(zhuǎn)化率為 2 若反應溫度升高 M的轉(zhuǎn)化率 填 增大 減小 或 不變 3 若反應溫度不變 反應物的起始濃度分別為 c M 4mol L 1 c N amol L 1 達到平衡后 c P 2mol L 1 a 4 若反應溫度不變 反應物的起始濃度為 c M c N bmol L 1 達到平衡后 M的轉(zhuǎn)化率為 題目 1 2 3 返回 2 由于該反應的 H 0 即正反應為吸熱反應 因此升高溫度 平衡右移 M的轉(zhuǎn)化率增大 因此N的轉(zhuǎn)化率為 100 25 1 M g N g P g Q g 始態(tài)1mol L2 4mol L00變化量1mol L 60 1mol L 60 題目 1 2 3 返回 3 根據(jù) 1 可求出各平衡濃度 c M 0 4mol L c N 1 8mol L c P 0 6mol L c Q 0 6mol L 由于溫度不變 因此K不變 達到平衡后 c P 2mol L c Q 2mol L c M 2mol L c N a 2 mol L 因此化學平衡常數(shù)K 解得a 6 題目 1 2 3 返回 4 設M的轉(zhuǎn)化率為x 則達到平衡后各物質(zhì)的平衡濃度分別為 c M b 1 x mol L c N b 1 x mol L c P bxmol L c Q bxmol L 答案 1 25 2 增大 3 6 4 41 題目 1 2 3 返回 題組三壓強平衡常數(shù)的相關(guān)計算3 汽車尾氣是造成霧霾天氣的重要原因之一 尾氣中的主要污染物為CxHy NO CO SO2及固體顆粒物等 研究汽車尾氣的成分及其發(fā)生的反應 可以為更好的治理汽車尾氣提供技術(shù)支持 請回答下列問題 活性炭也可用于處理汽車尾氣中的NO 在1L恒容密閉容器中加入0 1000molNO和2 030mol固體活性炭 生成A B兩種氣體 在不同溫度下測得平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量以及容器內(nèi)壓強如下表 題目 1 2 3 返回 根據(jù)上表數(shù)據(jù) 寫出容器中發(fā)生反應的化學方程式 判斷p 用 或 填空 3 93Pa 計算反應體系在200 時的平衡常數(shù)Kp 用平衡分壓代替平衡濃度計算 分壓 總壓 體積分數(shù) C 2NON2 CO2 題目 1 2 3 返回 壓強平衡常數(shù) Kp 1 含義 在化學平衡體系中 各氣體物質(zhì)的分壓替代濃度 計算的平衡常數(shù)叫壓強平衡常數(shù) 單位與表達式有關(guān) 2 計算技巧 第一步 根據(jù) 三段式 法計算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度 第二步 計算各氣體組分的物質(zhì)的量分數(shù)或體積分數(shù) 第三步 根據(jù)分壓計算分式求出各氣體物質(zhì)的分壓 某氣體的分壓 氣體總壓強 該氣體的體積分數(shù) 或物質(zhì)的量分數(shù) 第四步 根據(jù)平衡常數(shù)計算公式代入計算 例如 N2 g 3H2 g 2NH3 g 壓強平衡常數(shù)表達式為Kp 題目 1 2 3 返回 考點三化學反應進行的方向 返回 題目 1 2 返回 答案 不一定 化學反應進行的方向的判據(jù)指出的僅僅是在一定條件下化學反應自發(fā)進行的趨勢 并不能說明在該條件下反應一定能實際發(fā)生 還要考慮化學反應的快慢等問題 2 能自發(fā)進行的反應一定能實際發(fā)生嗎 題目 1 2 返回 1 下列反應中 熵顯著增加的反應是 A CO g 2H2 g CH3OH g B CaCO3 2HCl CaCl2 H2O CO2 C C s O2 g CO2 g D 2Hg l O2 g 2HgO s B 返回 1 2 3 題目 2 下列反應在任何溫度下均能自發(fā)進行的是 A 2N2 g O2 g 2N2O g H 163kJ mol 1B Ag s Cl2 g AgCl s H 127kJ mol 1C HgO s Hg l O2 g H 91kJ mol 1D H2O2 l O2 g H2O l H 98kJ mol 1 解析 當 H0 反應在任何溫度下均有 H T S0 不符合要求 B項中的 S0 符合要求 D 返回 1 2 3 題目 3 2016 河南新鄉(xiāng)期中 灰錫結(jié)構(gòu)松散 不能用于制造器皿 而白錫結(jié)構(gòu)堅固 可以用于制造器皿 已知在0 100kPa條件下 白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的 H 2 18kJ mol 1 S 6 61J mol 1 K 1 現(xiàn)把由白錫制成的器皿在0 100kPa的室內(nèi)存放 它會不會變成灰錫而不能繼續(xù)使用 A 會B 不會C 不能確定D 升高溫度才會 A 解析 在0 100kPa條件下 白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的 G H T S 2 18kJ mol 1 273K 6 61 10 3kJ mol 1 K 1 0 375kJ mol 1 0 因此在該條件下白錫會變?yōu)榛义a 返回 1 2 3 題目 微課26 速率 平衡 原理在物質(zhì)制備中的應用 返回 在2017最新考試大綱中明確提出 了解化學反應速率和化學平衡的調(diào)控在生活 生產(chǎn)和科學研究領(lǐng)域中的重要作用 所以在全國新課標卷以及各省市高考卷中均有所涉及 且具有一定的難度 屬于難點拉分型題目 做該類題目應注意以下兩個方面 1 化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則 1 從化學反應速率分析 既不能過快 又不能太慢 2 從化學平衡移動分析 既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性 又要注意二者影響的矛盾性 3 從原料的利用率分析 增加易得廉價原料 提高難得高價原料的利用率 從而降低生產(chǎn)成本 4 從實際生產(chǎn)能力分析 如設備承受高溫 高壓能力等 5 注意催化劑的活性對溫度的限制 要點 1 2 3 返回 2 平衡類問題需綜合考慮的幾個方面 1 原料的來源 除雜 尤其考慮雜質(zhì)對平衡的影響 2 原料的循環(huán)利用 3 產(chǎn)物的污染處理 4 產(chǎn)物的酸堿性對反應的影響 5 氣體產(chǎn)物的壓強對平衡造成的影響 6 改變外界條件對多平衡體系的影響 要點 1 2 3 返回 3 化工生產(chǎn)中反應條件的選擇方法 以合成氨為例 1 反應原理 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 92 4kJ mol 1 2 反應特點 反應為可逆反應 正反應為放熱反應 反應物 生成物均為氣態(tài) 且正反應為氣體物質(zhì)的量減小的反應 要點 1 2 3 返回 3 反應條件的選擇 4 原料氣的充分利用合成氨反應的轉(zhuǎn)化率較低 從原料充分利用的角度分析 工業(yè)生產(chǎn)中可采用循環(huán)操作的方法可提高原料的利用率 要點 1 2 3 返回 1 合成氨工業(yè)中 原料氣 N2 H2及少量CO NH3的混合氣 在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅 溶液來吸收原料氣中的CO 其反應是Cu NH3 2Ac CO NH3Cu NH3 3Ac CO H 0 1 必須除去原料氣中CO的原因是 2 醋酸二氨合銅 吸收CO的生產(chǎn)適宜條件應是 3 吸收CO后的醋酸二氨合銅溶液經(jīng)過適當處理又可再生 恢復其吸收CO的能力以供循環(huán)使用 醋酸二氨合銅溶液再生的生產(chǎn)適宜條件應是 防止CO使催化劑中毒 低溫 高壓 高溫 低壓 題目 1 2 3 返回 解析 合成氨的流程中的除雜 是為了除去能使催化劑中毒的物質(zhì) 題中指出 在合成氨的過程中必須除去CO 因此CO是屬于使催化劑中毒的物質(zhì) 從吸收CO的化學方程式可得 吸收CO的反應是正反應為氣體體積縮小的放熱反應 因此為了使CO盡最大可能地被吸收 應采取高壓 低溫的辦法使平衡正向移動 要使醋酸二氨合銅 溶液再生 即使平衡逆向移動 故必須采取低壓 高溫的辦法 題目 1 2 3 返回 題目 1 2 3 返回 摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率 解釋說明該事實 控制反應溫度為600 的理由是 2 某研究機構(gòu)用CO2代替水蒸氣開發(fā)了綠色化學合成工藝 乙苯 二氧化碳耦合催化脫氫制苯乙烯 保持常壓和原料氣比例不變 與摻水蒸氣工藝相比 在相同的生產(chǎn)效率下 可降低操作溫度 該工藝中還能夠發(fā)生反應 CO2 H2 CO H2O CO2 C 2CO 新工藝的特點有 填編號 CO2與H2反應 使乙苯脫氫反應的化學平衡右移 不用高溫水蒸氣 可降低能量消耗 有利于減少積炭 有利于CO2資源利用 題目 1 2 3 返回 解析 1 因為該容器內(nèi)保持恒壓 摻入水蒸氣 相當于增大了容器的體積 而該反應的正反應是氣體化學計量數(shù)增大的反應 化學平衡向右移動 提高了乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率 從圖象可知 600 時 乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高 如果溫度過低 反應速率慢且轉(zhuǎn)化率低 如果溫度過高 選擇性下降 且高溫還可能使催化劑失去活性 同時還會消耗更多的能量 2 中二氧化碳與氫氣反應 可以促使平衡向右移動 所以正確 中不需要提供產(chǎn)生水蒸氣的能量 降低能耗 所以正確 中因為二氧化碳可以與碳反應生成一氧化碳 因此可以減少積炭 所以正確 中由于該反應消耗二氧化碳 因此有利于二氧化碳資源的利用 所以正確 題目 1 2 3 返回 答案 1 正反應方向氣體分子數(shù)增加 加入水蒸氣稀釋 相當于起減壓的效果 600 乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高 溫度過低 反應速率慢 轉(zhuǎn)化率低 溫度過高 選擇性下降 高溫還可能使催化劑失活且能耗大 2 題目 1 2 3 返回 3 化學反應原理在科研和生產(chǎn)中有廣泛應用 1 利用 化學蒸氣轉(zhuǎn)移法 制備TaS2晶體 發(fā)生如下反應 TaS2 s 2I2 g TaI4 g S2 g H 0 如圖所示 反應 在石英真空管中進行 先在溫度為T2的一端放入未提純的TaS2粉末和少量I2 g 一段時間后 在溫度為T1的一端得到了純凈 TaS2晶體 則溫度T1 T2 填 或 上述反應體系中循環(huán)使用的物質(zhì)是 I2 題目 1 2 3 返回 在1 3 104kPa下 CO的轉(zhuǎn)化率已較高 再增大壓強CO轉(zhuǎn)化率提高不大 同時生產(chǎn)成本增加 得不償失 題目 1 2 3 返回 返回 1 2017 天津理綜 6 常壓下羰基化法精煉鎳的原理為 Ni s 4CO g Ni CO 4 g 230 時 該反應的平衡常數(shù)K 2 10 5 已知 Ni CO 4的沸點為42 2 固體雜質(zhì)不參與反應 第一階段 將粗鎳與CO反應轉(zhuǎn)化成氣態(tài)Ni CO 4 第二階段 將第一階段反應后的氣體分離出來 加熱至230 制得高純鎳下列判斷正確的是 A 增加c CO 平衡向正向移動 反應的平衡常數(shù)增大B 第一階段 在30 和50 兩者之間選擇反應溫度 選50 C 第二階段 Ni CO 4分解率較低D 該反應達到平衡時 v生成 Ni CO 4 4v生成 CO B 題目 1 2 3 4 返回 解析 增加c CO 平衡正向移動 但由于反應溫度不變 故平衡常數(shù)不變 A錯 第一階段的目的是得到氣態(tài)Ni CO 4 因為Ni CO 4的沸點為42 2 故反應溫度選擇50 B正確 根據(jù)題給平衡常數(shù)知230 時反應Ni CO 4 g Ni s 4CO g 的平衡常數(shù)為5 104 故第二階段Ni CO 4分解率較高 C錯 反應達到平衡時 4v生成 Ni CO 4 v生成 CO D錯 題目 1 2 3 4 返回 2 2016 全國卷 27 2 元素鉻 Cr 在溶液中主要以Cr3 藍紫色 Cr OH 4 綠色 Cr2O72 橙紅色 CrO42 黃色 等形式存在 Cr OH 3為難溶于水的灰藍色固體 回答下列問題 CrO42 和Cr2O72 在溶液中可相互轉(zhuǎn)化 室溫下 初始濃度為1 0mol L 1的Na2CrO4溶液中c Cr2O72 隨c H 的變化如圖所示 題目 1 2 3 4 返回 1 用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應 2 由圖可知 溶液酸性增大 CrO42 的平衡轉(zhuǎn)化率 填 增大 減小 或 不變 根據(jù)A點數(shù)據(jù) 計算出該轉(zhuǎn)化反應的平衡常數(shù)為 3 升高溫度 溶液中CrO42 的平衡轉(zhuǎn)化率減小 則該反應的 H 0 填 大于 小于 或 等于 題目 1 2 3 4 返回 解析 題目 1 2 3 4 返回 題目 1 2 3 4 返回 1 隨著吸收反應的進行 吸收劑溶液的pH逐漸 填 大 不變 或 減小 2 由實驗結(jié)果可知 脫硫反應速率 脫硝反應速率 填 大于 或 小于 原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同 還可能是 題目 1 2 3 4 返回 3 在不同溫度下 NaClO2溶液脫硫 脫硝的反應中SO2和NO的平衡分壓pe 如圖所示 由圖分析可知 反應溫度升高 脫硫 脫硝反應的平衡常數(shù)均 填 增大 不變 或 減小 反應ClO2 2SO32 2SO42 Cl 的平衡常數(shù)K表達式為 題目 1 2 3 4 返回 1 脫硝反應消耗OH 故隨著吸收反應的進行 吸收劑溶液的pH逐漸減小 2 根據(jù)題中表格數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn) 反應一段時間后溶液中SO42 的濃度最大 說明脫硫反應速率大于脫硝反應速率 原因除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同 還可能是NO溶解度較低或脫硝反應活化能較高 3 由圖分析可知 溫度升高 SO2或NO平衡分壓的負對數(shù)均減小 說明升高溫度 平衡逆向移動 因此脫硫 脫硝反應的平衡常數(shù)均減小 根據(jù)反應 解析 可寫出平衡常數(shù)表達式為 題目 1 2 3 4 返回 答案 1 減小 2 大于NO溶解度較低 或脫硝反應活化能較高 3 減小 K 題目 1 2 3 4 返回 4 2015 全國卷 28 4 Bodensteins研究了下列反應 2HI g H2 g I2 g 在716K時 氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分數(shù)x HI 與反應時間t的關(guān)系如下表 題目 1 2 3 4 返回 1 根據(jù)上述實驗結(jié)果 該反應的平衡常數(shù)K的計算式為 2 上述反應中 正反應速率為v正 k正x2 HI 逆反應速率為v逆 k逆x H2 x I2 其中k正 k逆為速率常數(shù) 則k逆為 以K和k正表示 若k正 0 0027min 1 在t 40min時 v正 min 1 題目 1 2 3 4 返回 3 由上述實驗數(shù)據(jù)計算得到v正 x HI 和v逆 x H2 的關(guān)系可用下圖表示 當升高到某一溫度時 反應重新達到平衡 相應的點分別為 填字母 題目 1 2 3 4 返回 題目 1 2 3 4 返回 題目 1 2 3 4 返回 返回 本講結(jié)束 謝謝