高考化学复习：第7章·第23课时 化学平衡（山西）

欢迎进入化学课堂 第23课时化学平衡 一 化学平衡状态 1 概念 在一定条件下的可逆反应里 正反应和逆反应的速率相等 反应混合物中各组成成分的含量保持不变的状态叫做化学平衡 2 化学平衡的特征 1 等 处于密闭体系的可逆反应 化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等 即v 正 v 逆 0 这是可逆反应达到平衡状态的重要标志 2 定 一定条件下可逆反应一旦达平衡 可逆反应进行到最大的程度 状态时 在平衡体系的混合物中 各组成成分的含量 即反应物与生成物的物质的量 物质的量浓度 质量分数 体积分数等 保持一定而不变 即不随时间的改变而改变 这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要依据 3 动 指化学反应达平衡状态时 反应并没有停止 实际上正反应与逆反应始终在进行 且正反应速率等于逆反应速率 所以化学平衡状态是动态平衡状态 4 变 任何化学平衡状态均是暂时的 相对的 有条件的 与浓度 压强 温度等有关 而与达平衡的过程无关 化学平衡状态既可从正反应方向开始达平衡 也可以从逆反应方向开始达平衡 对于可逆反应 不管从正反应开始 只投入反应物 还是从逆反应开始 只投入生成物 或从正逆反应开始 同时投入反应物和生成物 在一定条件下都能达到v 正 v 逆 状态 如图 化学平衡的建立与反应的途径无关 如果外界条件不变时 不论采取何种途径 即反应是由反应物开始或由生成物开始 是一次投料或是分步投料 最后达到的化学平衡状态是相同的 即化学平衡状态只与反应条件有关而与反应途径无关 基础题一 恒温恒容条件下 反应N2 3H2 2NH3刚开始时 N2的物质的量为3mol H2的物质的量为5mol 3min后测得NH3物质的量为0 6mol 5min后测得H2的物质的量为4 1mol 7min后测得N2的物质的量为2 7mol 则此时间内 下列说法正确的是 A 反应在3min时就已经达到平衡B 反应在5min时才达到平衡C 反应在7min时才达到平衡D 无法判断何时达到平衡 A 二 化学平衡的有关概念 1 浓度 一般为物质的量浓度 如A物质的浓度表示为c A 在气体反应中 体积为容器体积 2 体积分数 由阿伏加德罗定律可知混合气体中某物质的体积分数等于物质的量分数 w B 3 转化率 用于衡量反应程度的量 转化率 100 在反应mA g nB g pC g qD g 进行到一定程度时 若反应物A的初始量为n A mol A的反应量 转化量 为 n A 则A在该时间段中的转化率 100 基础题二 在2L的密闭容器中 发生以下反应 2A g B g 2C g D g 若最初加入的A和B都是4mol 反应在10s之内达到平衡 在前10sA的平均反应速率为0 12mol L s 1 当其他条件不变时 13s时 容器中B的物质的量浓度是mol L A的转化率为 1 4 60 三 化学平衡常数 1 概念 对于一定条件下的可逆反应 aA bB cC dD 达到化学平衡时 生成物浓度的乘幂的乘积与反应物浓度的乘幂的乘积之比为一常数 记作Kc 称为化学平衡常数 浓度平衡常数 2 平衡常数的意义平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度 也叫反应的限度 K值越大 表示反应进行得越完全 反应物转化率越大 K值越小 表示反应进行得越不完全 反应物转化率越小 3 注意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 在平衡常数表达式中 反应物或生成物中固体 纯液体 稀溶液中水的浓度不写 C s H2O g CO g H2 g K c CO c H2 c H2O FeO s CO g Fe s CO2 g K c CO2 c CO 化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关例如 N2 g 3H2 g 2NH3 g 的平衡常数为K1 1 2N2 g 3 2H2 g NH3 g 的平衡常数为K2 NH3 g 1 2N2 g 3 2H2 g 的平衡常数为K3 写出K1和K2的关系式 K1 写出K2和K3的关系式 K2 K3 1 写出K1和K3的关系式 K1 1 基础题三 在25 时 密闭容器中X Y Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表 下列说法错误的是 A 反应达到平衡时 X的转化率为50 B 反应可表示为X 3Y 2Z 其平衡常数为1600C 增大压强使平衡向生成Z的方向移动 平衡常数增大D 改变温度可以改变此反应的平衡常数 C 解析 选项中有一明显的错误 就是C选项中平衡常数增大 增大压强不可能使平衡常数增大 其他选项均为平衡中的基础计算和基础知识 关键是根据表中数据 0 1 0 05 0 2 0 05 0 1 0 1 3 2可推导出 X 3Y2Z 思考题 反应 3H2 N22NH3 H2 N2NH3的化学平衡常数相等吗 解析 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 若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小 尽管是同一反应 平衡常数也会改变 重要考点1判断可逆反应是否达到平衡状态 1 根本依据 v正 v逆 指的是同一物质的正反应速率与逆反应速率相等 2 反应混合物中各组分的含量 质量分数 体积分数 物质的量分数 保持不变 3 具体分析 考点释例1 在体积固定的密闭容器中进行可逆反应 2NO22NO O2 下列情况中能作为反应达到平衡状态标志的是 单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2 单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO 用NO2 NO O2表示的反应速率之比为2 2 1 混合气体的颜色不再改变 混合气体的密度不再改变 混合气体的压强不再改变 混合气体的平均相对分子质量不再改变A B C D 全部 A 解析 化学平衡状态的根本标志是 v 正 v 逆 中单位时间内生成nmolO2必消耗2nmolNO2 而生成2nmolNO2时 必消耗nmolO2 能说明反应达到平衡 不能说明 中无论达到平衡与否 化学反应速率都等于化学计量数之比 有色气体的颜色不变 则表示物质的浓度不再变化 说明反应已达到平衡 体积固定 气体质量反应前后守恒 密度始终不变 反应前后 V g 0 压强不变 意味着各物质的含量不再变化 由于气体的质量不变 气体的平均相对分子质量不变时 说明气体中各物质的物质的量不变 该反应 V g 0 能说明反应达到平衡 答案 A 温馨提示 从化学平衡的特征判断可逆反应是否达到化学平衡时 要特别注意外界条件的限制及反应本身的特点 如 恒温 恒容 体积可变 体积不变 全是气体参加 等 1 湖南省长沙市一中2010届高三第五次月考 在一定温度下 一定体积的密闭容器中有如下平衡 H2 g I2 g 2HI g 已知H2和I2的起始浓度均为0 1mol L 1时 达平衡时HI的浓度为0 16mol L 1 若H2和I2的起始浓度均变为0 2mol L 1 则平衡时H2的浓度 mol L 1 是 A 0 16B 0 08C 0 04D 0 02 C 2 I2在KI溶液中存在下列平衡 I2 aq I aq aq 某I2 KI混合溶液中 的物质的量浓度c 与温度T的关系如图所示 曲线上任何一点都表示平衡状态 下列说法正确的是 双选 A 反应I2 aq I aq I aq 的 H 0B 若温度为T1 T2 反应的平衡常数分别为K1 K2 则K1 K2C 若反应进行到状态D时 一定有v正 v逆D 状态A与状态B相比 状态A的c I2 大 答案 BC 解析 随着温度的不断升高 的浓度逐渐减小 说明反应向逆方向移动 也就意味着该反应是放热反应 H 0 所以A项错 因为K T2 T1 所以当温度升高时 反应向逆方向移动 即K1 K2 C项 从图中可以看出D点并没有达到平衡状态 所以它要向A点移动 这时的浓度在增加 所以v正 v逆 C项正确 D项 从状态A到状态B 的浓度在减小 那么I2的浓度就在增加 3 将一定量的SO2和含0 7mol氧气的空气 忽略CO2 放入一定体积的密闭容器中 550 时 在催化剂作用下发生反应 2SO2 O22SO3 正反应放热 反应达到平衡后 将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液 气体体积减小了21 28L 再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2 气体的体积又减少了5 6L 以上气体体积均为标准状况下的体积 计算结果保留一位小数 请回答下列问题 1 判断该反应达到平衡状态的标志是 填字母 a SO2和SO3浓度相等b SO2百分含量保持不变c 容器中气体的压强不变d SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等e 容器中混合气体的密度保持不变 bc 2 欲提高SO2的转化率 下列措施可行的是 填字母 a 向装置中再充入N2b 向装置中再充入O2c 改变反应的催化剂d 升高温度 3 求该反应达到平衡时SO2的转化率 用百分数表示 4 若将平衡混合气体的5 通入过量的BaCl2溶液 生成沉淀多少克 b 94 7 10 5g 解析 1 bc均为 定 是判断依据 d为同向速率 e气体的密度始终不变都不能作为判断依据 2 提高SO2的转化率即使平衡正向移动 ac无影响 d升高温度向逆向移动 3 SO2的转化率 100 94 7 4 在给定的条件下 溶液呈强酸性 BaSO3不会沉淀 因此BaSO4的质量0 9mol 0 05 233g mol 10 5g 重要考点2化学平衡常数的应用 1 判断正在进行的可逆反应是否平衡及反应向何方向进行 对于可逆反应 mA g nB g pC g qD g 在一定的温度下的任意时刻 反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系 Qc cp C cq D cm A cn B 叫该反应的浓度商 QcK 反应向逆反应方向进行 2 利用K可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 考点释例2 一定条件下 在密闭容器中进行的如下反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g SO2的起始浓度是0 4mol L O2的起始浓度是1mol L 当SO2的转化率为80 时 反应达到平衡状态 1 求反应在该温度下的平衡常数 2 试利用平衡常数及有关计算 判断改变下列条件后化学平衡是否移动 如何移动 若将平衡时反应混合物的压强增大1倍 平衡将如何移动 若将平衡时反应混合物的压强减小为原来的 平衡将如何移动 平衡时保持体积不变 向平衡混合气体中充入稀有气体Ar 使体系总压强变为原来的3倍 平衡又将如何移动 解析 1 2SO2 g O2 g 2SO3 g 起始 mol L 0 410转化 mol L 0 4 80 1 2 0 4 80 0 32平衡 mol L 0 080 840 32平衡常数K 0 322 0 84 0 082 400 21 2 压强增大1倍 各组分的浓度增大1倍 Qc 0 642 1 68 0 162 200 21 400 21 即Qc K 所以平衡向正方向移动 压强减小为原来的 各组分的浓度减小为原来的 经过计算Qc K 所以平衡向逆方向移动 向平衡混合气体中充入稀有气体Ar 总压强增大 但反应混合物中的各组分的浓度不发生改变 Qc K 所以平衡不发生移动 温馨提示 任何时候都不要忘记 同一个反应的平衡常数只受温度影响 化学计量数不同 平衡常数也不一样 1 一定温度下 在一个容积为1L的密闭容器中 充入1molH2 g 和1molI2 g 发生反应H2 g I2 g 2HI g 经充分反应达到平衡后 生成的HI g 占气体体积的50 在该温度下 在另一个容积为2L的密闭容器中充入1molHI g 发生反应HI g H2 g I2 g 则下列判断正确的是 A 后一反应的平衡常数为1B 后一反应的平衡常数为0 5C 后一反应达到平衡时 H2的平衡浓度为0 25mol L 1D 后一反应达到平衡时 HI g 的平衡浓度为0 5mol L 1 B 温馨提示 任何时候都不要忘记 同一个反应的平衡常数只受温度影响 化学计量数不同 平衡常数也不一样 2 在一定温度下 反应H2 g X2 g HX g 的平衡常数为10 若将1 0mol的HX g 通入体积为1 0L的密闭容器中 在该温度时HX g 的最大分解率接近于 A 5 B 17 C 25 D 33 B 解析 1 2H2 g 1 2X2 g HX g 的平衡常数K1为10 那么HX g 1 2H2 g 1 2X2 g 的平衡常数K2为1 10 2HX g H2 g X2 g 的平衡常数K3为 1 10 2 0 01 设HX g 分解xmol L 有2HX g H2 g X2 g 起始量 mol L 100起始量 mol L x平衡量 mol L 1 xK3 0 01 得到x 0 17 所以 该温度时HX g 的最大分解率接近于B 17 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全