第22讲 化学平衡常数 化学反应的方向-【名师大课堂】2025年高考化学艺术生总复习必备（教师课件）

第七章　化学反应速率与化学平衡 第22讲　化学平衡常数　化学反应的方向 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 01 考 点 一 02 考 点 二 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 考点一　化学平衡常数的含义和应用　转化率 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 浓度幂之积 浓度幂之积 K 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 越大 越大 温度 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 正反应 逆反应 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 吸 放 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 A 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 BD 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 考点二　化学反应方向的判断 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 > > 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 能自发进行 不能自发进行 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 BD 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 AD 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 谢 谢 观 看 按ESC键退出全屏播放 必修第二册　选择性必修1 返回导航 下一页 上一页 1．化学平衡常数 (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____________与反应物______________的比值是一个常数，用符号______表示。 (2)表达式 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达到平衡时化学平衡常数可表示为K＝_________________。 [注意]　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。 eq \f(cbC·cqD,cmA·cnB) (3)意义及影响因素 ①K值越大，反应物的转化率________，正反应进行的程度________(当K>105时，该反应进行基本完全)。 ②K只受________影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 ③化学平衡常数指的是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利用化学平衡常数，判断反应是否达到平衡或向哪个方向进行。 对于化学反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Q＝eq \f(ccC·cdD,caA·cbB)。 Q<K，反应向__________方向进行； Q＝K，反应处于平衡状态； Q>K，反应向__________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______热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为______热反应。 2．转化率、产率、百分含量 (1)反应物的转化率＝eq \f(n转化,n起始)×100%＝eq \f(c转化,c起始)×100% (2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。产率＝eq \f(实际产量,理论产量)×100% (3)平衡时混合物中各组分的百分含量＝eq \f(某组分的平衡量,平衡时各物质的总量)×100% (1)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eq \f(1,n)次幂。 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。 (2)化学平衡常数与反应热的关系 (3)化学平衡常数与物质状态的关系 由于固体或纯液体的浓度视为常数1，所以在平衡常数表达式中不再写出。 (4)化学平衡常数与平衡移动的关系 即使化学平衡发生移动，但只要温度不变，平衡常数就不会改变，利用此守恒可以计算恒定温度下再次平衡后的转化率等物理量，这也是定量化学的重要定律。 （2024·黑吉辽卷）异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，150 ℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示。15 h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是(　　) A．3 h时，反应②正、逆反应速率相等 B．该温度下的平衡常数：①>② C．0～3 h平均速率v（异山梨醇） ＝0.014 mol·kg-1·h-1 D．反应②加入催化剂不改变其平衡转化率 解析：3 h时，1，4­失水山梨醇与异山梨醇浓度相等，但随着时间延长，二者浓度均仍在发生变化，则反应②未达到平衡状态，正、逆反应速率不相等，A错误；达到平衡时，山梨醇浓度特别小，是反应①平衡常数的分母，故反应①平衡常数特别大，所以平衡常数：①>②，B正确；3 h时，异山梨醇的浓度为0.042 mol·kg-1，则0～3 h平均速率v（异山梨醇）＝ eq \f(0.042 mol·kg-1,3 h)＝0.014 mol·kg-1·h-1，C正确；加入催化剂影响化学反应速率，不改变平衡转化率，D正确。 （2023·山东卷）（双选）在含HgI2(s)的溶液中，一定c(I－)范围内，存在平衡关系：HgI2(s)⥫⥬HgI2(aq)；HgI2(aq)⥫⥬Hg2+＋2I－；HgI2(aq)⥫⥬HgI＋＋I－；HgI2(aq)＋I－⥫⥬HgI eq \o\al(－,3)；HgI2(aq)＋2I－⥫⥬HgI eq \o\al(2-,4)，平衡常数依次为K0、K1、K2、K3、K4。已知lg c(Hg2+)、lg c(HgI＋)，lg c（HgI eq \o\al(－,3)）、lg c（HgI eq \o\al(2-,4)）随lg c(I－)的变化关系如图所示，下列说法错误的是(　　) A．线L表示lg c（HgI eq \o\al(2-,4)）的变化情况 B．随c(I－)增大，c[HgI2(aq)]先增大后减小 C．a＝lg eq \f(K1,K2) D．溶液中I元素与Hg元素的物质的量之比始终为2∶1 图像分析：HgI2溶液中各反应达到平衡后，增大c(I－)，平衡HgI2(aq)⥫⥬HgI＋＋I－、HgI2(aq)⥫⥬Hg2+＋2I－逆向移动，c(HgI＋)、c(Hg2+)减小，且开始时c(HgI＋)<c(Hg2+)；平衡HgI2(aq)＋I－⥫⥬HgI eq \o\al(－,3)、HgI2(aq)＋2I－⥫⥬HgI eq \o\al(2-,4)正向移动，c（HgI eq \o\al(－,3)）、c（HgI eq \o\al(2-,4)）增大，且开始时c（HgI eq \o\al(－,3)）>c（HgI eq \o\al(2-,4)）。 曲线L表示lg c（HgI eq \o\al(2-,4)）的变化情况，A正确；增大c(I－)，HgI2(aq)⥫⥬Hg2+＋2I－、HgI2(aq)⥫⥬HgI＋＋I－平衡逆向移动，c[HgI2(aq)]增大，从而使HgI2(s)⥫⥬HgI2(aq)平衡逆向移动，该溶液为HgI2的饱和溶液，则c[HgI2(aq)]不变，B错误；已知HgI2(aq)⥫⥬Hg2+＋2I－、HgI2(aq)⥫⥬HgI＋＋I－的平衡常数分别为K1、K2，由第二个反应－第一个反应， 可得Hg2+＋I－⥫⥬HgI＋　K＝ eq \f(c(HgI＋),c(Hg2+)·c(I－))＝ eq \f(K2,K1)，M点c(HgI＋)＝c(Hg2+)，则c(I－)＝ eq \f(K1,K2)，a＝lg c(I－)＝lg eq \f(K1,K2)，C正确；加入I－使各平衡移动，故溶液中I元素与Hg元素的物质的量之比不始终为2∶1，D错误。 1．自发过程和自发反应 (1)自发过程的含义 在一定条件下，不需要借助外力就可以自动进行的过程。 (2)自发反应 在一定条件下，无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。 2．化学反应方向的判据 (1)焓判据 放热反应过程中体系能量降低，ΔH<0，具有自发进行的倾向。 [注意]　有些吸热反应也可以自发进行，故只用焓变判断反应进行的方向有一定的局限性。 (2)熵判据 ①熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为S，单位为J·mol－1·K－1。 ②熵变＝生成物的总熵－反应物的总熵。 ③熵的大小：同种物质，三种聚集状态下，熵值由大到小的顺序为S(g)__S(1)__S(s)。 ④熵判据：体系的混乱度增加，ΔS>0，反应有自发进行的倾向。 [注意]　有些熵减的过程也能自发进行，故只用熵变来判断反应进行的方向也不全面。 (3)复合判据——自由能变化判据 在温度、压强一定的条件下，化学反应进行的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，因此，把焓变和熵变判据结合起来组成的复合判据即自由能变化ΔG，更适合于所有过程的判断。ΔG＝ΔH－TΔS(T为开尔文温度)，ΔG的正、负决定着反应的自发与否。 ①ΔH－TΔS<0，反应______________。 ②ΔH－TΔS>0，反应________________。 1．吉布斯自由能的应用 可以用ΔG＝ΔH－TΔS的数值判断反应能否自发进行。 ΔG＝ΔH－TΔSeq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(<0反应能自发进行,＝0反应处于平衡状态,>0反应不能自发进行)) 2．ΔH、ΔS与反应的自发性 类型 ΔH ΔS 反应的自发性 2 <0 >0 ΔG<0，反应一定能自发进行 2 >0 <0 ΔG>0，反应一定不能自发进行 3 <0 <0 反应能否自发进行与温度有关，一般低温时焓变影响为主，故低温自发 4 >0 >0 反应能否自发进行与温度有关，一般高温时熵变影响为主，故较高温度自发 （双选）下列说法正确的是(　　) A．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃的条件下ΔH不同 B．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 C．某反应低温条件下能够自发进行，则高温条件下一定能够自发进行 D．固体物质受热汽化的过程熵值增加 解析：ΔH只与反应的起始状态有关，与反应条件无关，所以同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同，A错误；反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)是熵增过程，即ΔS>0，常温下，反应不能自发进行，则ΔH－TΔS>0，由于ΔS>0，所以ΔH>0，B正确；反应能够自发进行，关键是使ΔH－TΔS<0，当ΔH<0，ΔS<0，只有在低温下反应能自发进行，而高温下不能自发进行，C错误；固体物质受热汽化，混合度增大，则熵值增加，D正确。 （双选）研究化学反应进行的方向对于反应设计等具有重要意义，下列说法正确的是(　　) A．ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度时均能自发进行 B．在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂，可以改变产生尾气的反应方向 C．反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)在室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0 D．一定温度下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0 解析：根据ΔG＝ΔH－TΔS，对于ΔH<0、ΔS>0的反应都有ΔG<0，即在任何温度下均能发生，故A正确；催化剂只能改变反应速率，不改变反应进行的方向，故B错误；反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)中有气体生成，即ΔS>0，由于室温下不能自发进行，所以ΔG＝ΔH－TΔS>0，即该反应的ΔH>0，故C错误；反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)中有气体生成，即ΔS>0，该分解反应是吸热反应，即ΔH>0，故D正确。 $$