第七章第三節(jié)化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

全局性掌控全局性掌控本節(jié)重要知識有化學(xué)平衡常數(shù)的概念及計算、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向，主要考查化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與反應(yīng)熱的關(guān)系，化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率等的簡單計算．化學(xué)平衡常數(shù)的計算是近幾年高考新增的熱點，化學(xué)平衡的判斷及計算一直是高考的熱點，預(yù)測2012年的高考，結(jié)合化工生產(chǎn)，綜合考查化學(xué)平衡的判斷及化學(xué)平衡常數(shù)的計算會有所體現(xiàn).選項式診斷診斷判斷正誤，在診斷一欄內(nèi)打“√”或“×”1.2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

ΔH＜0，升高溫度，

平衡常數(shù)K正減小，K逆增大(2010·天津高考T6－B)2.將0.23molSO2和0.11molO2放入的密閉容器中，

2SO2＋O22SO3達(dá)到平衡時得到0.12molSO3，

則此溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)是23.8mol·L－1

(2010·全國新課標(biāo)卷T26－4)選項式診斷診斷判斷正誤，在診斷一欄內(nèi)打“√”或“×”3.在一定溫度下，反應(yīng)H2(g)＋

X2(g)HX(g)

的平衡常數(shù)為10.若將1.0mol的HX(g)通入體積為的

密閉容器中，在該溫度時HX(g)的最大分解率接近

于25%(2009·寧夏高考T13－C)4.CO吸入肺中與血紅蛋白(Hb)反應(yīng)：CO＋HbO2

O2＋HbCO，該反應(yīng)的平衡常數(shù)是K＝

(2009·天津高考T5－A)一、化學(xué)平衡常數(shù)1．概念在一定溫度下，一個可逆反應(yīng)達(dá)到

時，生成物

與反應(yīng)物

的比值是一個常數(shù)，用符號

表示．化學(xué)平衡狀態(tài)濃度冪之積濃度冪之積K2．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＝.3．意義(1)K值越大，正反應(yīng)進(jìn)行的程度

，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率

；K值越小，正反應(yīng)進(jìn)行的程度

，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率

．(2)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)．①若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變．②若方程式中各物質(zhì)的計量數(shù)改變，則平衡常數(shù)改變．越大越大越小越小4．影響因素K只受

影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)．溫度1．是否存在：“溫度改變，化學(xué)平衡常數(shù)不改變的可逆反應(yīng)”？為什么？提示：不存在．凡是化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化，不是吸熱，就是放熱，不存在既不吸熱也不放熱的化學(xué)反應(yīng)．二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向1．自發(fā)過程(1)含義：在一定條件下，不需要借助外力作用就能自發(fā)進(jìn)行的過程．(2)特點①體系趨向于從

狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

狀態(tài)(體系對外部

或

熱量)．②在密閉條件下，體系有從

轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)．高能量低能量做功放出有序無序2．化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)(1)焓判據(jù)放熱過程中體系能量

，ΔH

0，具有自發(fā)進(jìn)行的傾向，但有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行，故只用焓變判斷反應(yīng)方向不全面．降低＜(2)熵判據(jù)①熵：量度體系

程度的物理量，符號為

.②熵的大?。和N物質(zhì)，三種狀態(tài)下，熵值由大到小的順序為

．③熵判據(jù)體系的混亂度

，ΔS

0，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．混亂S(g)＞S(l)＞S(s)增大＞S(3)復(fù)合判據(jù)——自由能變化①符號：

，單位：②公式：ΔG＝③應(yīng)用恒溫、恒壓下，判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)，不僅與焓變和熵變有關(guān)，還與溫度有關(guān)，可推出下列關(guān)系式：a．當(dāng)ΔH＜0，ΔS＞0時，ΔG

0，反應(yīng)一定自發(fā)進(jìn)行．b．當(dāng)ΔH＞0，ΔS＜0時，ΔG

0，反應(yīng)不可自發(fā)進(jìn)行．c．當(dāng)ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0時，反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行與

有關(guān)．ΔGkJ·mol－1ΔH－TΔS＜＞溫度2．能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定能實際發(fā)生嗎？提示：不一定．化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)指出的僅僅是在一定條件下化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的趨勢，并不能說明在該條件下反應(yīng)是否實際發(fā)生，還要考慮化學(xué)反應(yīng)的快慢問題.A．平衡態(tài)Ⅰ與平衡態(tài)Ⅱ的正反應(yīng)速率相等B．平衡移動的原因可能是增大了反應(yīng)物濃度C．平衡移動的原因可能是增大了壓強(qiáng)D．平衡狀態(tài)Ⅰ和平衡狀態(tài)Ⅱ的平衡常數(shù)的大小關(guān)系為K1＜K2答案：B解析：由圖知，平衡態(tài)Ⅱ的正反應(yīng)速率比平衡態(tài)Ⅰ大，A錯誤；增大反應(yīng)物濃度，正反應(yīng)速率突然增大，逆反應(yīng)速率不變，平衡右移，達(dá)到新平衡，B項與圖象相符；如果增大壓強(qiáng)，雖然平衡向正反應(yīng)方向移動，但應(yīng)該是正逆反應(yīng)速率都增大，與圖象不符，所以C是錯誤的；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，K1等于K2，D錯誤．解析：溫度升高反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)為K2＜K1，均無單位，c1(CO)＜c2(CO)，C正確．答案：C3．(2011·杭州質(zhì)檢)升高溫度，下列數(shù)據(jù)不一定同時增大的是 (

)A．化學(xué)反應(yīng)速率v

B．弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)KaC．化學(xué)平衡常數(shù)K D．水的離子積常數(shù)KW解析：溫度升高，A、B、D均增大，若反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度則K增大，若反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度則K減小，C項符合題意．答案：C4．下列說法中，正確的是 (

)A．化學(xué)反應(yīng)總是伴隨著能量變化B．能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)不一定都是放熱反應(yīng)C．只有放熱反應(yīng)才能夠自發(fā)進(jìn)行D．能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)就一定能夠發(fā)生并完成解析：化學(xué)反應(yīng)一定伴隨能量變化，A項正確；吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行，B項正確，C項錯誤；能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)不一定能夠發(fā)生，D項錯誤．答案：AB1．特點(1)化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)．(2)反應(yīng)物或生成物中有固體和純液體存在時，由于其濃度可看做“1”而不代入公式．(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)．若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變．若方程式中各物質(zhì)的系數(shù)等倍擴(kuò)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．2．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大說明反應(yīng)進(jìn)行的程度大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率大．K小說明反應(yīng)進(jìn)行的程度小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率?。?3)利用K可判斷反應(yīng)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)．[例1]

(2009·海南高考)在25℃時，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表：物質(zhì)XYZ初始濃度/mol·L－10.10.20平衡濃度/mol·L－10.050.050.1[答案]

C進(jìn)行化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計算時要注意：濃度是指平衡狀態(tài)時的各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度，不是物質(zhì)的量，也不是某一時刻(未達(dá)平衡)時的濃度．以下說法正確的是 (

)A．常溫下，NO分解產(chǎn)生O2的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K1＝c(N2)·c(O2)B．常溫下，水分解產(chǎn)生O2，此時平衡常數(shù)的數(shù)值約為5×10－80C．常溫下，NO、H2O、CO2三種化合物分解放出O2的傾向由大到小的順序為NO＞H2O＞CO2D．以上說法都不正確答案：C答案：BΔHΔSΔH－TΔS反應(yīng)情況－＋永遠(yuǎn)是負(fù)值在任何溫度下過程均自發(fā)進(jìn)行＋－永遠(yuǎn)是正值在任何溫度下過程均非自發(fā)進(jìn)行＋＋低溫為正高溫為負(fù)低溫時非自發(fā)高溫時自發(fā)－－低溫為負(fù)高溫為正低溫時自發(fā)高溫時非自發(fā)C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)ΔH＝－444.3kJ·mol－1

ΔS＝－280.1J·mol－1·K－1D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===

CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)ΔH＝37.301kJ·mol－1ΔS＝184.05J·mol－1·K－1[名師精析]

ΔH－TΔS＝ΔG當(dāng)ΔH＜0，ΔS＞0時，ΔG＜0，反應(yīng)肯定能自發(fā)進(jìn)行當(dāng)ΔH＞0，ΔS＜0時，ΔG＞0反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行．

[答案]

B過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率．在討論過程的方向時，指的是沒有外界干擾時反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行．如果是通過連續(xù)提供外界條件使本不可自發(fā)的反應(yīng)發(fā)生了反應(yīng)，本質(zhì)上這類反應(yīng)不是自發(fā)反應(yīng)．3．下列說法正確的是 (

)A．凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的B．所有的自發(fā)反應(yīng)都是放熱的C．焓變是決定反應(yīng)是否具有自發(fā)性的判據(jù)D．焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一種重要因素解析：多數(shù)能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，但并不是所有自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)．自發(fā)性與焓變并不嚴(yán)格一致，因此，焓變只是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一種重要因素而不是唯一判據(jù)．答案：D4．汽車排氣管上安裝的催化轉(zhuǎn)化器使NO與CO反應(yīng)生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無毒氣體，其反應(yīng)原理是：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，在298K、100kPa下，ΔH＝－113kJ·mol－1，ΔS＝－145J·mol－1·K－1.下列說法中錯誤的是 (

)A．該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量B．該反應(yīng)常溫下不能自發(fā)進(jìn)行，因此需要高溫和催化劑條件C．該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進(jìn)行，高溫和催化劑條件只是加快反應(yīng)的速率D．汽車尾氣中的這兩種氣體會與血紅蛋白結(jié)合而使人中毒解析：

25℃時該反應(yīng)的自由能ΔH－TΔS＝－113kJ·mol－1－298K×(－0.145kJ·mol－1·K－1)＝－69.8kJ·mol－1＜0.答案：B化學(xué)平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，是近幾年高考的?？键c，主要考查平衡常數(shù)的表達(dá)式，平衡時物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率、物質(zhì)的量濃度、平衡移動的方向，反應(yīng)是放熱還是吸熱等．溫度K1973K1.472.381173K2.151.67(4)要使反應(yīng)③在一定條件下建