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1、课时课时3化学平衡常数、化学反应进行的方向化学平衡常数、化学反应进行的方向1了解化学反了解化学反应应的方向与的方向与焓变焓变和和熵变熵变的关系；能的关系；能够够利用利用焓变焓变和和熵变熵变判断化学反判断化学反应应的方向。的方向。2了解化学平衡常数的含了解化学平衡常数的含义义，能，能够够利用化学平衡常数利用化学平衡常数进进行相关行相关计计算。算。最新考纲最新考纲考点一化学平衡常数考点一化学平衡常数平衡转化率平衡转化率1化学平衡常数化学平衡常数(1)概念概念在一定温度下，当一个可逆反应达到在一定温度下，当一个可逆反应达到_时，生成时，生成物物_与反应物与反应物_的比值是一个常数，的比值是一个常数，
2、用符号用符号_表示。表示。(2)表达式表达式化学平衡化学平衡浓浓度度幂幂之之积积浓浓度度幂幂之之积积K(3)意意义义化学平衡常数的大小反映了化学反化学平衡常数的大小反映了化学反应应可能可能进进行的程度，行的程度，K值值越大，反越大，反应应物的物的转转化率化率_，正反，正反应进应进行的程度行的程度_。注意注意：K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。无关。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。越大越大越大越大2平衡转化率平衡转化率注意注意：(1)同一个反应中，反应物可以有多种，但不同反同一个反应中，反应物可
3、以有多种，但不同反应物的转化率可能不同。应物的转化率可能不同。(2)增大一种反应物的浓度，可以提高其他反应物的转化增大一种反应物的浓度，可以提高其他反应物的转化率，工业生产中常常提高廉价原料的比例，从而增大昂率，工业生产中常常提高廉价原料的比例，从而增大昂贵原料的转化率，如工业合成氨中增大氮气的浓度，从贵原料的转化率，如工业合成氨中增大氮气的浓度，从而提高氢气的转化率。而提高氢气的转化率。3化学平衡常数的三种应用化学平衡常数的三种应用(1)利用化学平衡常数判断化学反应可能进行的程度，利用化学平衡常数判断化学反应可能进行的程度，K值越大，反应进行的程度越大。值越大，反应进行的程度越大。(3)利用
4、化学平衡常数随温度的利用化学平衡常数随温度的变变化判断反化判断反应应的的热热效效应应，若升高温度，若升高温度，K值值增大，增大，则则正反正反应为应为_反反应应；若升高；若升高温度，温度，K值值减小，减小，则则正反正反应为应为_反反应应。吸吸热热放放热热探究思考探究思考1对于给定反应，正逆反应的化学平衡常数是什么关系？对于给定反应，正逆反应的化学平衡常数是什么关系？答案答案正逆反正逆反应应的化学平衡常数互的化学平衡常数互为为倒数关系。倒数关系。答案答案吸吸A该该反反应应的的焓变为焓变为正正值值B恒温恒容下，增大恒温恒容下，增大压压强强，H2浓浓度一定减小度一定减小C升高温度，逆反升高温度，逆反应
5、应速率减小速率减小答案答案A回答下列回答下列问题问题：(1)上述反上述反应应的温度的温度T1_T2，平衡常数，平衡常数K(T1)_K(T2)。(填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)(2)若温度若温度T2时时，5 min后反后反应应达到平衡，达到平衡，A的的转转化率化率为为70%，则则：平衡平衡时时体系体系总总的物的物质质的量的量为为_。反反应应的平衡常数的平衡常数K_。反反应应在在05 min区区间间的平均反的平均反应应速率速率v(A)_。解析解析(1)图中显示，图中显示，T2时达到平衡所用时间少，反应速率大，所时达到平衡所用时间少，反应速率大，所以温度高；而温度越高以温度高；而温
6、度越高c(A)越小，说明平衡正向移动，可判断正越小，说明平衡正向移动，可判断正反应为吸热反应，升温反应为吸热反应，升温K将增大。将增大。答案答案(1)小于小于小于小于(2)0.085 mol0.082 molL10.007 molL1min11对对于可逆反于可逆反应应，下列，下列说说法正确的是法正确的是 ()。A化学平衡常数只与温度有关化学平衡常数只与温度有关B升高温度，化学平衡常数一定增大升高温度，化学平衡常数一定增大C正反正反应应的化学平衡常数与逆反的化学平衡常数与逆反应应的化学平衡常数一的化学平衡常数一定不相等定不相等D增大反增大反应应物物浓浓度，化学平衡常数可能增大度，化学平衡常数可能
7、增大解析解析B项，如果正反应是放热反应，升温则平衡常数减项，如果正反应是放热反应，升温则平衡常数减小，小，B错；错；C项，正、逆反应的化学平衡常数互为倒数，项，正、逆反应的化学平衡常数互为倒数，但不一定不相等，可以同时等于但不一定不相等，可以同时等于1，C错；错；D项，化学平项，化学平衡常数与浓度无关，衡常数与浓度无关，D错。错。答案答案A2在在25 时时，密，密闭闭容器中容器中X、Y、Z三种气体的初始三种气体的初始浓浓度和度和平衡平衡浓浓度如下表：度如下表：物物质质XYZ初始初始浓浓度度/(molL1)0.10.20平衡平衡浓浓度度/(molL1)0.050.050.1答案答案C温度温度K1
8、K2973 K1.472.381 173 K2.151.67A缩缩小反小反应应容器容容器容积积 B扩扩大反大反应应容器容容器容积积C降低温度降低温度 D升高温度升高温度E使用合适的催化使用合适的催化剂剂 F设设法减少法减少CO的量的量解析解析(1)反应反应的平衡常数随温度的升高而增大，说明温的平衡常数随温度的升高而增大，说明温度升高，平衡正向移动，反应度升高，平衡正向移动，反应的正反应为吸热反应。的正反应为吸热反应。应用化学平衡常数时应注意的四个问题应用化学平衡常数时应注意的四个问题1化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现
9、。性质的定量体现。2化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。无关。3反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看作作“1”，而不计入平衡常数表达式中。，而不计入平衡常数表达式中。4化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化向改变，则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。也会改变
10、。考点二化学反应进行的方向考点二化学反应进行的方向1自发反应自发反应(1)含义含义在温度和压强一定的条件下在温度和压强一定的条件下_就能自发进行的就能自发进行的反应称为自发反应。反应称为自发反应。(2)特点特点体系趋向于从体系趋向于从_状态转变为状态转变为_状态状态(体系对外部体系对外部_或或_热量热量)。在密闭条件下，体系有从在密闭条件下，体系有从_转变为转变为_的倾向性的倾向性(无无序体系更加稳定序体系更加稳定)。无需外界帮助无需外界帮助释释放放做功做功无序无序高能高能低能低能有序有序2判断化学反应方向的依据判断化学反应方向的依据(1)焓变与反应方向焓变与反应方向研究表明，对于化学反应而言
11、，绝大多数研究表明，对于化学反应而言，绝大多数_都能都能自发进行，且反应放出的热量自发进行，且反应放出的热量_，体系能量，体系能量_得得也也_，反应越，反应越_；有少数吸热反应也能自发进行。；有少数吸热反应也能自发进行。可见，可见，_是制约化学反应能否自发进行的因素是制约化学反应能否自发进行的因素之一。之一。(2)熵变与反应方向熵变与反应方向熵和熵变的含义熵和熵变的含义a熵的含义熵的含义熵是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号熵是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号_表示。表示。放放热热反反应应越多越多降低降低越多越多完全完全反反应应的的焓变焓变S注意注意：同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一条
12、件下，不同物质有不同的熵值，同一同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)S(l)S(s)。b熵变熵变的含的含义义熵变熵变是反是反应应前后体系前后体系_，用，用_表示，化学反表示，化学反应应的的S越大，越有利于反越大，越有利于反应应_。研究表明，除了研究表明，除了热热效效应应外，影响化学反外，影响化学反应应能否自能否自发进发进行的另一个因素是体系的行的另一个因素是体系的_。大多数自。大多数自发发反反应应有有趋趋向于体系向于体系_度增大的度增大的倾倾向。向。(3)综综合判断反合判断反应应方向的依据方向的依据HTS0，反，反应应_。熵熵的的变变化化S自
13、自发进发进行行混乱度混乱度混乱混乱能自能自发进发进行行达到平衡状达到平衡状态态不能自不能自发进发进行行探究思考探究思考1能自发进行的反应一定能实际发生吗？能自发进行的反应一定能实际发生吗？答案答案不一定，化学反不一定，化学反应应方向的判据指出的方向的判据指出的仅仅仅仅是在一定条是在一定条件下化学反件下化学反应应自自发进发进行的行的趋势趋势，并不能，并不能说说明在明在该该条件下反条件下反应应一定能一定能实际发实际发生，生，还还要考要考虑虑化学反化学反应应的快慢的快慢问题问题。2判断正误判断正误凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的 ()自
14、发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小()反应反应2Mg(s)CO2(g)=C(s)2MgO(s)能自发进行，则能自发进行，则该反应的该反应的H0 ()所有的放热反应都是自发进行的所有的放热反应都是自发进行的 ()焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素 ()焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据 ()答案答案【示例示例3】 判断正判断正误误：(1)反反应应NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自在室温下可自发进发进行行则该则该反反应应的的H0(201
15、3江苏化学江苏化学，11A) ()(2)CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自室温下不能自发进发进行，行，说说明明该该反反应应的的H0，S0(2011江苏化学江苏化学，12A) ()(4)常温下，反常温下，反应应C(s)CO2(g)=2CO(g)不能自不能自发进发进行，行，则该则该反反应应的的H0(2010江苏化学江苏化学，8B) ()思维启迪思维启迪 焓变和熵变只是影响化学反应方向的因素，而由焓焓变和熵变只是影响化学反应方向的因素，而由焓变和熵变组成的复合判据才是判断反应是否能自发进行的根变和熵变组成的复合判据才是判断反应是否能自发进行的根本依据，反应是否自发与温度有关，一般
16、低温时焓变影响为本依据，反应是否自发与温度有关，一般低温时焓变影响为主；高温时熵变影响为主。根据主；高温时熵变影响为主。根据HTS可准确判断反应进可准确判断反应进行的方向。行的方向。解析解析(1)反应的反应的S0，在室温下反应能自发进行，根据，在室温下反应能自发进行，根据HTS0，则该反应的，则该反应的H0且且S0，由此可知该反应高温下能自发进行。，由此可知该反应高温下能自发进行。(3)此反此反应为高温下应为高温下MgCl2的分解反应，的分解反应，H0，S0，正确。，正确。(4)该该反应反应S0，常温下不能自发进行，则有，常温下不能自发进行，则有HTS0故故H0。答案答案(1)(2)(3)(4
17、)1(2013韶关检测韶关检测)知道了某反知道了某反应应有自有自发发性之后，性之后，则则()。A可判断出反可判断出反应应的方向的方向B可确定反可确定反应应是否一定会是否一定会发发生生C可可预测预测反反应应速率的大小速率的大小D可判断反可判断反应应的的热热效效应应解析解析已知某反应可自发进行，只能判断反应的方向，已知某反应可自发进行，只能判断反应的方向，不能判断反应是否会发生、反应速率的大小、反应的热不能判断反应是否会发生、反应速率的大小、反应的热效应。效应。答案答案A2下列关于下列关于HTS说说法中正确的是法中正确的是 ()。AHTS可用于判断所有条件下的反可用于判断所有条件下的反应应能否自能
18、否自发进发进行行BHTS只用于判断温度、体只用于判断温度、体积积一定的反一定的反应应能否自能否自发进发进行行CHTS只用于判断温度、只用于判断温度、压压强强一定的反一定的反应应能否自能否自发进发进行行DHTS0的反的反应应，在，在该该条件下一定条件下一定剧剧烈反烈反应应解析解析HTS判据只适用判断一定温度和压强下的反应能否自判据只适用判断一定温度和压强下的反应能否自发进行，发进行，A、B错误，错误，C正确；正确；HTS0的反应可以自发进行，的反应可以自发进行，但不一定是剧烈反应，但不一定是剧烈反应，D错误。错误。答案答案C3(2013重庆模拟重庆模拟)下列下列说说法正确的是法正确的是 ()。A
19、能自能自发进发进行的反行的反应应一定能迅速一定能迅速发发生生B反反应应NH4HCO3(s)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJmol1能自能自发进发进行，是因行，是因为为体系有自体系有自发发地向混乱度增大的方向地向混乱度增大的方向转变转变的的倾倾向向C因因为焓变为焓变和和熵变熵变都与反都与反应应的自的自发发性有关，因此性有关，因此焓变焓变或或熵变熵变均可以均可以单单独作独作为为判断反判断反应应能否自能否自发进发进行的判据行的判据D在其他外界条件不在其他外界条件不变变的情况下，使用催化的情况下，使用催化剂剂，可以，可以改改变变化学反化学反应进应进行的方向行的方向 解析解析能
20、自发进行的反应并不一定能迅速发生，能自发进行的反应并不一定能迅速发生，A项错误；项错误；应将焓变和熵变二者综合起来即利用复合判据进行反应应将焓变和熵变二者综合起来即利用复合判据进行反应自发性的判断，自发性的判断，C项错误；项错误；D项中使用催化剂能改变反应项中使用催化剂能改变反应的活化能，但不能改变反应进行的方向，错误。的活化能，但不能改变反应进行的方向，错误。答案答案B(1)分析三个量：即起始量、分析三个量：即起始量、变变化量、平衡量。化量、平衡量。(2)明确三个关系：明确三个关系：对对于同一反于同一反应应物，起始量物，起始量变变化量平衡量。化量平衡量。对对于同一生成物，起始量于同一生成物，
21、起始量变变化量平衡量。化量平衡量。各各转转化量之比等于各反化量之比等于各反应应物的化学物的化学计计量数之比。量数之比。(3)掌握一种方法掌握一种方法“三段式法三段式法”素养素养19有关化学平衡计算题的解题技能有关化学平衡计算题的解题技能方方 法法 规规 律律【典例典例】 (2013全国新课标全国新课标，28)在在1.0 L密密闭闭容器中放入容器中放入0.10 mol A(g)，在一定温度，在一定温度进进行如下反行如下反应应：当当 场场 指指 导导反反应时间应时间(t)与容器内气体与容器内气体总压总压强强(p)的数据的数据见见下表：下表：时间时间t/h0124816202530总压总压强强p/1
22、00 kPa4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53回答下列回答下列问题问题：(1)欲提高欲提高A的平衡的平衡转转化率，化率，应应采取的措施采取的措施为为_。(2)由由总压总压强强p和起始和起始压压强强p0计计算反算反应应物物A的的转转化率，化率，(A)的表达的表达式式为为_。平衡。平衡时时A的的转转化率化率为为_，列式并，列式并计计算反算反应应的平衡常数的平衡常数K_。(3)由由总压总压强强p和起始和起始压压强强p0表示反表示反应应体系的体系的总总物物质质的量的量n总总和反和反应应物物A的物的物质质的量的量n(A)，n(总总)_ mol，n(A
23、)_ mol。下表下表为为反反应应物物A浓浓度与反度与反应时间应时间的数据，的数据，计计算：算：a_。反反应时间应时间t/h04816c(A)/(molL1)0.10a0.0260.006 5分析分析该该反反应应中反中反应应物的物的浓浓度度c(A)变变化与化与时间间时间间隔隔(t)的的规规律，得出的律，得出的结论结论是是_，由此，由此规规律推出反律推出反应应在在12 h时时反反应应物的物的浓浓度度c(A)为为_ molL1。解析解析(1)要提高要提高A的转化率，实际就是使平衡正向移动，的转化率，实际就是使平衡正向移动，根据方程式的特点正反应为气体物质的量增大的反应，根据方程式的特点正反应为气体
24、物质的量增大的反应，且为吸热反应，可确定采取的措施。且为吸热反应，可确定采取的措施。(2)由阿伏加德罗定律推论可知，在恒温、恒容条件下，由阿伏加德罗定律推论可知，在恒温、恒容条件下，压强与物质的量成正比，将压强变化转化为物质的量变压强与物质的量成正比，将压强变化转化为物质的量变化，从而解决压强与转化率的关系。化，从而解决压强与转化率的关系。化学平衡计算题的解题思路化学平衡计算题的解题思路 压压强强/MPa 体体积积分数分数/%温度温度/1.02.03.081054.0ab915c75.0d1 000ef83.0bf915 ，2.0MPa时时E的的转转化率化率为为60%该该反反应应的的S0K(1
25、 000 )K(810 )上述上述中正确的有中正确的有 ()。A4个个 B3个个 C2个个 D1个个解析解析该反应为气体体积增大的反应，温度一定时，加该反应为气体体积增大的反应，温度一定时，加压，平衡左移，压，平衡左移，G的体积分数减小，所以的体积分数减小，所以a54.075.0；当压强为当压强为2.0 MPa时，温度越高，时，温度越高，G的体积分数越大，说的体积分数越大，说明升温，平衡右移，正反应为吸热反应。明升温，平衡右移，正反应为吸热反应。答案答案A温度温度/7009008301 0001 200平衡常数平衡常数1.71.11.00.60.4回答下列回答下列问题问题：(1)该该反反应应的
26、平衡常数表达式的平衡常数表达式K_，H_0(填填“”、“”或或“”)；(2)830 时时，向一个，向一个5 L的密的密闭闭容器中充入容器中充入0.20 mol的的A和和0.80 mol的的B，如反，如反应应初始初始6 s内内A的平均反的平均反应应速率速率v(A)0.003 molL1s1。则则6 s时时c(A)_molL1，C的的物物质质的量的量为为_mol；若反；若反应经应经一段一段时间时间后，达到平衡后，达到平衡时时A的的转转化率化率为为_，如果，如果这时这时向向该该密密闭闭容器中容器中再充入再充入1 mol氩氩气，平衡气，平衡时时A的的转转化率化率为为_；1有关化学平衡的常见计算是化学平衡常数、物质的平衡有关化学平衡的常见计算是化学平衡常数、物质的平衡浓度和平衡转化率之间的相关计算。浓度和平衡转化率之间的相关计算。2在进行有关化学平衡的在进行有关化学平衡的“三段式三段式”计算时，要注意，各物计算时，要注意，各物质的起始量、平衡量和转化量三者单位的统一。质的起始量、平衡量和转化量三者单位的统一。3凡是气体的压强变化、密度变化均必须转化为物质的量凡是气体的压强变化、密度变化均必须转化为物质的量的变化或气体的体积变化才能进行相关计算。的变化或气体的体积变化才能进行相关计算。
