2019版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第29講 化學(xué)平衡常數(shù)及化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向優(yōu)選學(xué)案

1、第29講化學(xué)平衡常數(shù)及化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向考綱要求考情分析命題趨勢1.了解化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)計算。2.了解化學(xué)反應(yīng)的方向與化學(xué)反應(yīng)的焓變與熵變的關(guān)系。3.掌握化學(xué)反應(yīng)在一定條件下能否自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)，能夠利用化學(xué)反應(yīng)的焓變和熵變判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。4.能正確計算化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。2017，全國卷，28T2016，全國卷甲，26T2016，全國卷乙，27T2016，全國卷丙，27T2016，天津卷，10T預(yù)計2019年高考將重點考查化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的計算，化工生產(chǎn)中適宜溫度、壓強及酸堿度的選擇。復(fù)習(xí)備考時，應(yīng)特別關(guān)注：化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率的計算，化學(xué)平衡圖像的分析

2、，化學(xué)平衡的思想和勒夏特列原理在其他平衡體系中的應(yīng)用等。分值：510分考點一化學(xué)平衡常數(shù)及應(yīng)用(見學(xué)用講義P147)1概念在一定_溫度_下，一個可逆反應(yīng)達(dá)到_化學(xué)平衡_時，生成物_濃度冪之積_與反應(yīng)物_濃度冪之積_的比值是一個常數(shù)，用符號K表示。2表達(dá)式對于一般的可逆反應(yīng)：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在一定溫度下達(dá)到平衡時：K(固體和純液體的濃度視為常數(shù)，不計入平衡常數(shù)表達(dá)式中)。3意義(1)K值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率_越高_(dá)，正反應(yīng)進(jìn)行的程度_越大_。(2)K只受_溫度_影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)，與壓強變化無關(guān)。(3)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)方程式的平衡常數(shù)。若反

3、應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變。若方程式中各物質(zhì)的計量數(shù)等倍數(shù)擴大或縮小，盡管是同一反應(yīng)，平衡常數(shù)也會改變，但意義不變。1判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“”。(1)對某一可逆反應(yīng)，升高溫度則化學(xué)平衡常數(shù)一定變大。()(2)平衡常數(shù)發(fā)生變化，化學(xué)平衡必定發(fā)生移動達(dá)到新的平衡。()(3)改變條件，使反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率都增大，該可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)一定增大。()(4)其他條件不變，當(dāng)增加一種反應(yīng)物的用量時，自身的平衡轉(zhuǎn)化率降低，而其他反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率升高。 ()2已知在600 時，以下三個反應(yīng)的平衡常數(shù)：反應(yīng)：CO(g)CuO(s)CO2(g)Cu(s)K1反應(yīng)：H2(g)CuO(s)Cu(s)H2O(g

4、)K2反應(yīng)：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)K3(1)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K1，反應(yīng)2CO(g)2CuO(s)2CO2(g)2Cu(s)的平衡常數(shù)K4與K1的關(guān)系是_K4K_。(2)反應(yīng)的K2值隨著溫度升高而增大，則反應(yīng)的反應(yīng)熱H_0。(3)反應(yīng)的K3值與K1、K2的關(guān)系是K3。(4)若其他條件不變，向反應(yīng)所在的密閉容器中充入H2O(g)，則平衡將向_正反應(yīng)方向_移動，該反應(yīng)的平衡常數(shù)_不變_(填“變大”“變小”或“不變”)。一化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用1利用K可以推測可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度。K的大小表示可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度，K越大說明反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大。K越小說明反應(yīng)進(jìn)行

5、的程度越小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小。2借助平衡常數(shù)，可以判斷一個化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。對于可逆反應(yīng)aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，在一定溫度下的任意時刻，反應(yīng)物與生成物濃度有如下關(guān)系：QcQc3利用K可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)。若升高溫度，K值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；若升高溫度，K值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。4計算平衡體系中的相關(guān)“量”。根據(jù)相同溫度下，同一反應(yīng)的平衡常數(shù)不變，計算反應(yīng)物或生成物的濃度、轉(zhuǎn)化率等。例1(2018銀川模擬)已知，相關(guān)數(shù)據(jù)見下表：編號化學(xué)方程式平衡常數(shù)溫度979 K1 173 KFe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)K11.472.15CO(g)H2O

6、(g)CO2(g)H2(g)K21.62bFe(s)H2O(g)FeO(s)H2(g)K3a1.68根據(jù)以上信息判斷，下列結(jié)論錯誤的是(C)AabB增大壓強，平衡狀態(tài)不移動C升高溫度平衡狀態(tài)向正反應(yīng)方向移動D反應(yīng)、均為放熱反應(yīng)解析 由，得K3K1K2，則a2.38，b0.78，ab，A項正確；是等體積反應(yīng)，增大壓強，平衡不移動，B項正確；由a2.38，b0.78可知，隨溫度升高K2、K3均減小，故反應(yīng)、均為放熱反應(yīng)，D項正確；升溫時平衡向逆反應(yīng)方向移動，C項錯誤。二化學(xué)平衡計算的一般思路和方法化學(xué)平衡的計算一般涉及各組分的物質(zhì)的量、濃度、轉(zhuǎn)化率、百分含量、氣體混合物的密度、平均摩爾質(zhì)量、壓強等

7、。通常的思路是寫出平衡式，列出相關(guān)量(起始量、變化量、平衡量)，確定各量之間的關(guān)系。列出比例式或等式或依據(jù)平衡常數(shù)求解，這種思路和方法通常稱為“三段式法”。如以下反應(yīng)：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，令A(yù)、B起始物質(zhì)的量(mol)分別為a、b，達(dá)到平衡后，A的消耗量(mol)為mx，容器容積為V L。mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始n a b 0 0變化n mx nx px qx平衡n amxbnxpxqx則有：1K。2對于反應(yīng)物：n(平)n(始)n(變)；對于生成物：n(平)n(始)n(變)。3c(A)平。4A的轉(zhuǎn)化率(A)100%或等于消耗的質(zhì)量(濃度)與起始質(zhì)量(濃

8、度)之比。(A)(B)。5A的體積(物質(zhì)的量)分?jǐn)?shù)：(A)100%。6.。例2在10 L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g)，發(fā)生反應(yīng)X(g)Y(g)M(g)N(g)，所得實驗數(shù)據(jù)如下表：實驗編號溫度/起始時物質(zhì)的量/mol平衡時物質(zhì)的量/moln(X)n(Y)n(M)7000.400.100.0908000.100.400.0808000.200.30a9000.100.15b下列說法正確的是(C)A實驗中，若5 min時測得n(M)0.050 mol，則0至5 min時間內(nèi)，用N表示的平均反應(yīng)速率v(N)1.0102 mol/(Lmin)B實驗中，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K2.0C實驗中，達(dá)到平衡

9、時，X的轉(zhuǎn)化率為60%D實驗中，達(dá)到平衡時，b0.060解析 該反應(yīng)是氣體分子數(shù)相等的反應(yīng)，由實驗數(shù)據(jù)知：溫度升高，M的產(chǎn)率減小，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。實驗中，05 min內(nèi)，v(N)v(M)1103 mol/(Lmin)，A項錯誤；實驗中，達(dá)到平衡時，c(X)(0.10.08) mol/10 L0.002 mol/L，c(Y)(0.40.08)mol/10 L0.032 mol/L，c(M)c(N)0.08 mol/10 L0.008 mol/L，K1，B項錯誤；實驗溫度與實驗相同，所以平衡常數(shù)相同，K1，解得a0.12，所以反應(yīng)轉(zhuǎn)化的X也是0.12 mol，X的平衡轉(zhuǎn)化率為100%

10、60%，C項正確；實驗中反應(yīng)物起始濃度均為實驗的一半，兩實驗中反應(yīng)物比值相等，因該反應(yīng)是氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，所以若在恒溫恒容條件下兩實驗所達(dá)平衡是等效的，即實驗在800 達(dá)平衡時，n(M)0.06 mol，現(xiàn)在溫度是900 ，因該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度，平衡逆向移動，故b”“_S(l)_S(s)；c反應(yīng)前無氣體，反應(yīng)后有氣體產(chǎn)生的過程；d反應(yīng)前后都有氣體，但氣體的物質(zhì)的量增加的反應(yīng)。熵判據(jù)：體系的混亂度_增大_，S0，反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向。但有些熵減的過程也能自發(fā)進(jìn)行，故只用熵變來判斷反應(yīng)方向也不全面。(3)復(fù)合判據(jù)在溫度、壓強一定的條件下，化學(xué)反應(yīng)方向是反應(yīng)的焓變和熵變共同影

11、響的結(jié)果，反應(yīng)方向的復(fù)合判據(jù)為GHTS。當(dāng)GHTS1判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“”。(1)H0的反應(yīng)在溫度低時不能自發(fā)進(jìn)行。()(2)NH4HCO3(g)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJmol1能自發(fā)進(jìn)行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向。()(3)一定溫度下，反應(yīng)MgCl2(l)Mg(l)Cl2(g)的H0、S0。()(4)反應(yīng)NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的H0C加熱0.1 molL1 Na2CO3溶液，CO的水解程度和溶液的pH均增大D對于乙酸與乙醇的酯化反應(yīng)(H0)，加入少量濃硫酸并加熱，該反應(yīng)的反應(yīng)

12、速率和平衡常數(shù)均增大答題送檢來自閱卷名師報告錯誤致錯原因扣分B此反應(yīng)的S0為自發(fā)反應(yīng)4解析 在海輪外殼附著一些銅，形成鐵銅原電池，鐵比銅活潑，鐵被腐蝕，A項錯誤；題中已知的反應(yīng)是一個熵減的反應(yīng)，若常溫下能自發(fā)進(jìn)行，則需要H0，B項錯誤；碳酸鈉水解吸熱，加熱促進(jìn)水解，氫氧根離子濃度增大，堿性增強，C項正確；因為此反應(yīng)放熱，加熱平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，D項錯誤。答案 C1下列說法不正確的是(C)ANa與H2O的反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng)，該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行B飽和Na2SO4溶液或濃硝酸均可使蛋白質(zhì)溶液產(chǎn)生沉淀，但原理不同CFeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，同等條件下二者對H2O2分解速率的改變

13、相同DMg(OH)2固體在溶液中存在平衡：Mg(OH)2(s)Mg2(aq)2OH(aq)，該固體可溶于NH4Cl溶液1判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“”。(1)(2017江蘇卷)反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)的H0，H_K2(填“”“”或“”)。由CO合成甲醇時，CO在250 、300 、350 下達(dá)到平衡時轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系曲線如圖乙所示，則曲線c所表示的溫度為_350_。實際生產(chǎn)條件控制在250 、1.3104 kPa左右，選擇此壓強的理由是_250 時，1.3104 kPa下CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果增大壓強，CO的轉(zhuǎn)化率提高不多，而生產(chǎn)成本增加很多，得不償失_。以下有關(guān)該

14、反應(yīng)的說法正確的是_AD_(填字母)。A恒溫、恒容條件下，若容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化，則可逆反應(yīng)達(dá)到平衡B一定條件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡C使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時間并提高CH3OH的產(chǎn)率D某溫度下，將2 mol CO和6 mol H2充入2 L密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測得c(CO)0.2 molL1，則CO的轉(zhuǎn)化率為80%(2)一定溫度下，向2 L固定體積的密閉容器中加入1 mol CH3OH(g)，發(fā)生反應(yīng)：CH3OH(g)CO(g)2H2(g)。H2的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖丙所示。02 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CH3OH)_0

15、.125 molL1min1_。該溫度下，反應(yīng)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)的平衡常數(shù)K_4_。相同溫度下，若開始時加入CH3OH(g)的物質(zhì)的量是原來的2倍，則_D_(填字母)是原來的2倍。A平衡常數(shù)BCH3OH的平衡濃度C達(dá)到平衡的時間D平衡時氣體的密度解析 (1)由圖可知，T2T1，升高溫度，CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度時K減小，所以K1K2。相同壓強下，曲線c對應(yīng)的轉(zhuǎn)化率最低，則其對應(yīng)的溫度最高，所以曲線c所表示的溫度為350 。(2)02 min內(nèi)n(H2)的改變量為1.0 mol，濃度的變化量為0.5 molL1，則v(H2)0.25 molL1min1

16、，v(CH3OH)0.125 molL1min1；各物質(zhì)的平衡濃度分別為c(H2)0.5 molL1，c(CO)0.25 molL1，c(CH3OH)0.25 molL1，則反應(yīng)CH3OH(g)CO(g)2H2(g)的平衡常數(shù)K10.25，所以反應(yīng)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)的平衡常數(shù)K1/K11/0.254。2以焦炭為原料的制氨流程示意如下：焦炭氨氣.“精制”過程是將含有少量CO、CO2、O2和H2S等雜質(zhì)的原料氣體通入含有氨水的醋酸二氨亞銅化學(xué)式為Cu(NH3)2Ac溶液中，以獲得純凈的原料氣。其中，吸收CO的反應(yīng)為COCu(NH3)2AcNH3H2OCu(NH3)3COAcH2

17、OH0。(1)為提高CO的吸收率，可采取的一項措施是_降低溫度、增大壓強(或其他合理答案)_。(2)除去氧氣時，氧氣將Cu(NH3)2Ac氧化為Cu(NH3)4Ac2，則反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比是_41_。.“造氣”過程中，焦炭與水蒸氣在反應(yīng)體系中將發(fā)生如下四個反應(yīng)：C(s)2H2O(g)=CO2(g)2H2(g)H190.2 kJ/molC(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H2131.4 kJ/molCO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H3C(s)2H2(g)=CH4(g)H4該體系中，一些物質(zhì)的平衡組成與溫度的關(guān)系圖如下圖所示。(3)由圖可知，若采用焦炭與水蒸氣反

18、應(yīng)來獲得優(yōu)質(zhì)的水煤氣，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)盡量使焦炭和水蒸氣在_高溫_(填“高溫”“低溫”或“常溫”)條件下進(jìn)行。(4)H3_41.2 kJ/mol_。(5)下表為碳與氫氣合成甲烷的相關(guān)數(shù)據(jù)：溫度/6008001 000平衡常數(shù)3.21001461.0102 0701.01020 000H4_”“”或“”)。預(yù)測1 000 ，焦炭與水蒸氣反應(yīng)體系中甲烷的含量_A_(填字母)。A幾乎為0B與CO濃度相當(dāng)C無法確定解析 (1)吸收CO的反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，要提高CO的吸收率，就要使平衡正向移動，因此可以采取加壓或降溫的方法。(2)1價銅轉(zhuǎn)化為2價銅，每1 mol Cu失去1 mol e，而1 mol O2可以得到4 mol e，根據(jù)電子守恒可知，還原劑Cu(1價)和氧化劑O2的物質(zhì)的量之比為41。(3)由圖可知，溫度越高，CO和H2的含量越高，因此工業(yè)生產(chǎn)水