《2020版高考化学苏教版大一轮复习讲义：专题7 第21讲 化学反应的方向和限度》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考化学苏教版大一轮复习讲义：专题7 第21讲 化学反应的方向和限度（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第 21 讲讲 化学反应的方向和限度化学反应的方向和限度 考纲要求 1 了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立 2 掌握化学平衡的特征 3 了解化 学平衡常数 K 的含义 能利用化学平衡常数进行相关计算 4 能正确计算化学反应的转化率 考点一考点一 可逆反应与化学平衡建立可逆反应与化学平衡建立 1 可逆反应 1 定义 在同一条件下 既可以向正反应方向进行 同时又可以向逆反应方向进行的化学反应 2 特点 二同 a 相同条件下 b 正 逆反应同时进行 一小 反应物与生成物同时存在 任一组分的转化率都小于 填 大于 或 小于 100 3 表示 在方程式中用 表示 2 化学平衡状态 1 概念 一定条件
2、下的可逆反应中 正反应速率与逆反应速率相等 反应体系中所有参加反应的物质 的质量或浓度保持不变的状态 2 建立 3 平衡特点 3 判断化学平衡状态的两种方法 1 动态标志 v正 v逆 0 同种物质 同一物质的生成速率等于消耗速率 不同物质 必须标明是 异向 的反应速率关系 如 aA bB cC dD 时 v正 A v逆 B a b 反应达到平衡状态 2 静态标志 各种 量 不变 各物质的质量 物质的量或浓度不变 各物质的百分含量 物质的量分数 质量分数等 不变 温度 压强 化学反应方程式两边气体体积不相等 或颜色 某组分有颜色 不变 总之 若物理量由变量变成了不变量 则表明该可逆反应达到平衡状
3、态 若物理量为 不变 量 则不能作为平衡标志 1 二次电池的充 放电为可逆反应 2 在化学平衡建立过程中 v正一定大于 v逆 3 恒温恒容下进行的可逆反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g 当 SO3的生成速率与 SO2的消 耗速率相等时 反应达到平衡状态 4 在一定条件下 向密闭容器中充入 1 mol N2和 3 mol H2充分反应 生成 2 mol NH3 1 向含有 2 mol SO2的容器中通入过量 O2发生 2SO2 g O2 g 2SO3 g H Q 催化剂 kJ mol 1 Q 0 充分反应后生成 SO3的物质的量 填 或 下同 2 mol SO2的物质的量 0 mol 转
4、化率 100 反应放出的热量 Q kJ 答案 2 总压强不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志 答案 恒温恒容条件下 对于反应前后气体化学计量数相等的反应 总压强不变不能作为判 断平衡的标志 恒温恒压条件下 对于一切反应 总压强不变均不能作为判断平衡的标志 3 混合气体的密度不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志 答案 恒温恒容条件下 反应物 生成物都是气体的化学反应 混合气体的密度不变不能作 为判断反应达到平衡的标志 题组一 极端转化 确定各物质的量 1 在密闭容器中进行反应 X2 g Y2 g 2Z g 已知 X2 Y2 Z 的起始浓度分别为 0 1 mol L 1 0 3 mol
5、 L 1 0 2 mol L 1 在一定条件下 当反应达到平衡时 各物质的浓 度有可能是 A Z 为 0 3 mol L 1 B Y2为 0 4 mol L 1 C X2为 0 2 mol L 1 D Z 为 0 4 mol L 1 答案 A 2 2018 长沙一中月考 一定条件下 对于可逆反应 X g 3Y g 2Z g 若 X Y Z 的起始浓度分别为 c1 c2 c3 均不为零 达到平衡时 X Y Z 的浓度分别为 0 1 mol L 1 0 3 mol L 1 0 08 mol L 1 则下列判断正确的是 A c1 c2 3 1 B 平衡时 Y 和 Z 的生成速率之比为 2 3 C X
6、 Y 的转化率不相等 D c1的取值范围为 0 c1 0 14 mol L 1 答案 D 解析 平衡浓度之比为 1 3 转化浓度亦为 1 3 故 c1 c2 1 3 A C 不正确 平衡时 Y 生成表示逆反应速率 Z 生成表示正反应速率且 v生成 Y v生成 Z 应为 3 2 B 不正确 由可逆反应的特点可知 0 c1 0 14 mol L 1 极端假设法确定各物质浓度范围 上述题目 1 可根据极端假设法判断 假设反应正向或逆向进行到底 求出各物质浓度的最大 值和最小值 从而确定它们的浓度范围 假设反应正向进行到底 X2 g Y2 g 2Z g 起始浓度 mol L 1 0 1 0 3 0 2
7、 改变浓度 mol L 1 0 1 0 1 0 2 终态浓度 mol L 1 0 0 2 0 4 假设反应逆向进行到底 X2 g Y2 g 2Z g 起始浓度 mol L 1 0 1 0 3 0 2 改变浓度 mol L 1 0 1 0 1 0 2 终态浓度 mol L 1 0 2 0 4 0 平衡体系中各物质的浓度范围为 X2 0 0 2 Y2 0 2 0 4 Z 0 0 4 题组二 化学平衡状态的判断 3 2018 石家庄高三模拟 对于 CO2 3H2 CH3OH H2O 下列说法能判断该反应达到平 衡状态的是 A v CO2 v H2 1 3 B 3v逆 H2 v正 H2O C v正 H
8、2 3v逆 CO2 D 断裂 3 mol H H 键的同时 形成 2 mol O H 键 答案 C 4 一定温度下 反应 N2O4 g 2NO2 g 的焓变为 H 现将 1 mol N2O4充入一恒压密闭容 器中 下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是 A B C D 答案 D 解析 H 是恒量 不能作为判断平衡状态的标志 该反应是充入 1 mol N2O4 正反应速率 应是逐渐减小直至不变 曲线趋势不正确 5 在一定温度下的恒容容器中 当下列物理量不再发生变化时 混合气体的压强 混 合气体的密度 混合气体的总物质的量 混合气体的平均相对分子质量 混合气体的 颜色 各反应物或生成物的浓度之
9、比等于化学计量数之比 某种气体的百分含量 1 能说明 2SO2 g O2 g 2SO3 g 达到平衡状态的是 2 能说明 I2 g H2 g 2HI g 达到平衡状态的是 3 能说明 2NO2 g N2O4 g 达到平衡状态的是 4 能说明 C s CO2 g 2CO g 达到平衡状态的是 5 能说明 NH2COONH4 s 2NH3 g CO2 g 达到平衡状态的是 6 能说明 5CO g I2O5 s 5CO2 g I2 s 达到平衡状态的是 答案 1 2 3 4 5 6 6 若上述题目中的 1 4 改成一定温度下的恒压密闭容器 结果又如何 答案 1 2 3 4 规避 2 个易失分点 1
10、化学平衡状态判断 三关注 关注反应条件 是恒温恒容 恒温恒压 还是绝热恒容容器 关注反应特点 是等体积反应 还是非等体积反应 关注特殊情况 是否有固体参加或生成 或固体的分解反应 2 不能作为 标志 的四种情况 反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比 恒温恒容下的体积不变的反应 体系的压强或总物质的量不再随时间而变化 如 2HI g H2 g I2 g 全是气体参加的体积不变的反应 体系的平均相对分子质量不再随时间而变化 如 2HI g H2 g I2 g 全是气体参加的反应 恒容条件下体系的密度保持不变 考点二考点二 化学平衡常数的概念及应用化学平衡常数的概念及应用
11、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 nB g pC 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 cp C cq D cm A cn B 如 1 C s H2O g CO g H2 g 的平衡常数表达式 K c CO c H2 c H2O 2 Fe3 aq 3H2O l Fe OH 3 s 3H aq 的平衡常数表达式 K c3 H c Fe3 3 意义及影响因素 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
12、反应物或生成物的浓度变化无关 3 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数 4 应用 1 判断可逆反应进行的程度 2 判断反应是否达到平衡或向何方向进行 对于化学反应 aA g bB g cC g dD g 的任意状态 浓度商 Q cc C cd D ca A cb B Q K 反应向正反应方向进行 Q K 反应处于平衡状态 Q K 反应向逆反应方向进行 3 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 1 平衡常数表达式中 可以是物质的任一浓度 2 催化剂既能改变速率常数 也能改变化学平衡常数 3 对于同一可逆反应 升高温度 则化学
13、平衡常数增大 4 增大反应物的浓度 平衡正向移动 化学平衡常数增大 5 Cl2 H2O HCl HClO 的平衡常数表达式 K c H c Cl c HClO c Cl2 1 在一定温度下 已知以下三个反应的平衡常数 反应 CO g CuO s CO2 g Cu s K1 反应 H2 g CuO s Cu s H2O g K2 反应 CO g H2O g CO2 g H2 g K3 1 反应 的平衡常数表达式为 2 反应 的 K3与 K1 K2的关系是 K3 答案 1 K1 2 c CO2 c CO K1 K2 解析 2 K3 K2 结合 K1 可知 K3 c CO2 c H2 c CO c
14、H2O c H2O c H2 c CO2 c CO K1 K2 2 在某温度下 N2 3H2 2NH3的平衡常数为 K1 则该温度下 NH3 N2 H2的平衡 1 2 3 2 常数 K3 答案 1 K1 化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系 1 正 逆反应的平衡常数互为倒数 2 若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的 n 倍 则化学平衡常数变为 原来的 n 次幂或 次幂 1 n 3 两方程式相加得到新的化学方程式 其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积 题组一 化学平衡常数及影响因素 1 2018 西安市铁一中学质检 O3是一种很好的消毒剂 具有高效 洁净 方便 经济等优 点 O
15、3可溶于水 在水中易分解 产生的 O 为游离氧原子 有很强的杀菌消毒能力 常温 常压下发生的反应如下 反应 O3 O2 O H 0 平衡常数为 K1 反应 O O3 2O2 H 0 平衡常数为 K2 总反应 2O3 3O2 H 或 0 3 500 时测得反应 在某时刻 H2 g CO2 g CH3OH g H2O g 的浓度 mol L 1 分别为 0 8 0 1 0 3 0 15 则此时 v正 填 或 v逆 答案 1 K1 K2 2 3 解析 1 K1 c CH3OH c2 H2 c CO K2 c CO c H2O c H2 c CO2 K3 c H2O c CH3OH c3 H2 c C
16、O2 K3 K1 K2 2 根据 K3 K1 K2 500 800 时 反应 的平衡常数分别为 2 5 0 375 升温 K 减小 平衡左移 正反应为放热反应 所以 H 0 3 500 时 K3 2 5 Q c CH3OH c H2O c3 H2 c CO2 0 88 K3 0 3 0 15 0 83 0 1 故反应正向进行 v正 v逆 6 1 CO2和 H2充入一定体积的密闭容器中 在两种温度下发生反应 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g 测得 CH3OH 的物质的量随时间的变化如图 1 该反应的平衡常数表达式为 曲线 对应的平衡常数大小关系为 K 填 或 K 在某压强下 合成甲醇的反应在不同温度 不同投料比时 CO2的转化率如图 2 所示 KA KB KC三者之间的大小关系为 2 一氧化碳可将金属氧化物还原为金属单质和二氧化碳 四种金属氧化物 Cr2O3 SnO2 PbO2 Cu2O 被一氧化碳还原时 lg 与温度 T 的关系如图 3 c CO c CO2 700 时 其中最难被还原的金属氧化物是 填化学式 700 时 一氧化碳还原该金属氧化物的化学方程式中化学计量
