第六章第二讲化学平衡移动

1、第第2讲讲化学平衡状态化学平衡常数化学平衡状态化学平衡常数考纲要求考纲要求1.了解化学反应的可逆性了解化学反应的可逆性3. 理解化学平衡常数的含理解化学平衡常数的含义并能进行简单计算义并能进行简单计算2.理解化学平衡的定义理解化学平衡的定义考点一考点一 可逆反应与化学平衡状态可逆反应与化学平衡状态考点二考点二 化学平衡常数化学平衡常数考点三考点三 有关化学平衡的计算考点一可逆反应与化学平衡状态1.可逆反应可逆反应(1)定义定义在在 下既可以向正反应方向进行，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。同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点特点二同：二同：a.相同条

2、件下；相同条件下；b.正、逆反应同时进正、逆反应同时进行。行。同一条件同一条件一小：反应物与生成物同时存在；任一组一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都分的转化率都 (填填“大于大于”或或“小小于于”)100%。(3)表示表示在方程式中用在方程式中用“ ”“ ”表示。表示。小于小于2.化学平衡状态化学平衡状态(1)概念概念一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，一定条件下的可逆反应中，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反应体系中所有参加反应的物质的保持保持不变的状态。不变的状态。(2)化学平衡的建立化学平衡的建立质量或浓度质量或浓度正反应正反应逆反

3、应逆反应(3)平衡特点平衡特点3.化学平衡状态判断标志化学平衡状态判断标志1.“两审两审”审题审题一审题干条件一审题干条件,是是恒温恒容恒温恒容还是还是恒温恒压恒温恒压;二审反应二审反应特特点点:全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应应;有固体参与的等体积反应还是非等体积反应有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。2.“两标志两标志”分析特征分析特征(1)本质标志本质标志分析分析v正正、v逆逆的关系。主要分析在某一可逆反应中的关系。主要分析在某一可逆反应中,正正反应消耗掉某反应反应消耗掉某反应物的速率是否等于逆反应生成该反应物的速率。物的速率是否等于

4、逆反应生成该反应物的速率。(2)等价特征等价特征分析体系中各组分的分析体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量分物质的量浓度、体积分数、物质的量分数数是否保持不变。是否保持不变。对同一物质而言对同一物质而言,断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量是否相等。物质的量是否相等。对于有有色物质参加或生成的可逆反应对于有有色物质参加或生成的可逆反应,体系的颜色是否不再体系的颜色是否不再随时间而变化。例如随时间而变化。例如,2NO2(g) N2O4(g)。体系中某反应物的转化率或某生成物的产率是否达到最大值体系中某反应物的转化率或某生成物的产率是否达到

5、最大值且不再随时间而变化。且不再随时间而变化。化学平衡状态的判断化学平衡状态的判断以反应以反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例分析为例分析: 可能的情况举例可能的情况举例是否已达平是否已达平衡衡混合物体混合物体系中各组系中各组分的含量分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定一定平衡平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡平衡各气体的体积或体积分数一定各气体的体积或体积分数一定平衡平衡总压强、总体积、总物质的量一定总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡不一定平衡正、逆反正、逆反应速率应速率的关

6、系的关系在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了m mol A同时生成同时生成m mol A,即即v正正=v逆逆平衡平衡在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了n mol B同时生成同时生成p mol C不一定平衡不一定平衡v(A) v(B) v(C) v(D)=m n p q不一定平衡不一定平衡在单位时间内生成了在单位时间内生成了n mol B,同时消耗同时消耗q mol D不一定平衡不一定平衡压强压强压强不再变化压强不再变化,当当m+np+q时时平衡平衡压强不再变化压强不再变化,当当m+n=p+q时时不一定平不一定平衡衡混合气体混合气体的平均相的平均相对分子质对分子质量量一定一定,当当m+np+q

7、时时平衡平衡一定一定,当当m+n=p+q时时不一定平不一定平衡衡rMrM温度温度任何化学反应都伴随着能量变任何化学反应都伴随着能量变化化,在其他条件不变的情况下在其他条件不变的情况下,体系温度一定时体系温度一定时平衡平衡气体的密气体的密度度密度一定密度一定不一定平不一定平衡衡颜色颜色反应体系内有色物质的颜色不反应体系内有色物质的颜色不变变,就是有色物质的浓度不变就是有色物质的浓度不变平衡平衡重难一化学平衡状态的判断依据重难一化学平衡状态的判断依据典例典例1 (2014黑龙江双鸭山一中检测黑龙江双鸭山一中检测)可逆反应可逆反应:2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在体积固定的密闭容器中进行在

8、体积固定的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是达到平衡状态的标志是( )单位时间内生成单位时间内生成n mol O2的同时生成的同时生成2n mol NO2单位时间内生成单位时间内生成n mol O2的同时生成的同时生成2n mol NO用用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为表示的反应速率的比为2 2 1的状态的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A.B. C.D.全部全部重难

9、突破重难突破A1-1(2014北京朝阳模拟)在一定条件下,对于密闭容器中进行的可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),下列说法中能说明该反应已经达到化学平衡状态的是()A.N2、H2、NH3在密闭容器中共存B.N2、H2、NH3的浓度不再变化C.N2、H2、NH3的浓度相等D.正、逆反应速率都等于零B考点二考点二 化学平衡常数及平衡转化率化学平衡常数及平衡转化率1.化学平衡常数化学平衡常数(1)含义含义在一定在一定温度温度 下下,当一个可逆反应达到当一个可逆反应达到化学平衡化学平衡 时时,生成物生成物 浓度幂之积浓度幂之积 与反应物与反应物浓度幂之积浓度幂之积 的的比值是一个常数比值

10、是一个常数,简称简称平衡常数平衡常数 ,用符号用符号 K 表示。表示。(2)表达式表达式对于一般的可逆反应对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),平衡常数的表达式平衡常数的表达式:K= 。(C )(D )()(B)pqmncccAc(3)意义意义1)K值越大值越大,说明正反应能够进行的程度说明正反应能够进行的程度越大越大 ,反应物的转化反应物的转化率率 越大越大 ;反之反之,K值越小值越小,转化得越转化得越不完全不完全 ,转化率就转化率就越小越小 。2)K只受只受温度温度 的影响的影响,与反应物或生成物的与反应物或生成物的浓度浓度 无关。无关。2.转化率转化率转化率是

11、指转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量平衡时已转化了的某反应物的量与与转化前该反应物转化前该反应物的量之比的量之比,用来用来表示反应限度表示反应限度。对于反应。对于反应:aA+bB cC+dD,反反应物应物A的转化率可以的转化率可以表示为表示为:(A)= 100%AAA的 初 始 浓 度的 平 衡 浓 度的 初 始 浓 度1.化学平衡常数的理解化学平衡常数的理解(1)与化学方程式书写形式的关系与化学方程式书写形式的关系对于同一可逆反应对于同一可逆反应,正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数倒数,即即:K正正= 。若方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小。

12、若方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小,尽尽管是同一反应管是同一反应,平衡常数也会发生改变。平衡常数也会发生改变。(2)与反应热的关系与反应热的关系一般情况下一般情况下:1K逆(1)判断、比较可逆反应进行的程度判断、比较可逆反应进行的程度一般来说一般来说,一定温度下的一个具体的可逆反应一定温度下的一个具体的可逆反应:(3)与物质状态的关系与物质状态的关系由于固体或纯液体浓度视为一常数由于固体或纯液体浓度视为一常数,所以在平衡常数表达式中所以在平衡常数表达式中不再写出。稀溶液中进行的反应不再写出。稀溶液中进行的反应,如有水参加反应如有水参加反应,由于水的由于水的浓度视为常数而不必出现在表达式中。浓

13、度视为常数而不必出现在表达式中。2.化学平衡常数的应用化学平衡常数的应用K值值正反应进行正反应进行的程度的程度平衡时生成物平衡时生成物浓度浓度平衡时反应平衡时反应物浓度物浓度反应物转反应物转化率化率越大越大越大越大越大越大越小越小越高越高越小越小越小越小越小越小越大越大越低越低(3)判断可逆反应的反应热判断可逆反应的反应热升高温度升高温度,若若K值增大值增大,则正反应为吸热反应则正反应为吸热反应;若若K值减小值减小,则正反应为放热则正反应为放热反应。反应。(2)判断正在进行的可逆反应的反应方向以及反应是否达到平衡判断正在进行的可逆反应的反应方向以及反应是否达到平衡对于可逆反应对于可逆反应:mA

14、(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),若浓度商若浓度商Qc=,则将则将浓度商和平衡常数浓度商和平衡常数作比较可得可逆反应所处的状态。作比较可得可逆反应所处的状态。(C)(D)(A)(B)pqmnccccb.一般一般K105时时,认为该反应基本进行完全认为该反应基本进行完全;K10-5时时,一般认为一般认为该反应很难进行该反应很难进行;而而K在在10-5105之间的反应被认为是典型的可之间的反应被认为是典型的可逆反应。逆反应。(4)利用一定温度下一个可逆反应的平衡常数利用一定温度下一个可逆反应的平衡常数,求平衡时某组分求平衡时某组分的浓度或反应物的转化率。的浓度或反应物的转化率。特别提示特

15、别提示a.正向平衡常数数值的大小正向平衡常数数值的大小,只能表示一个可逆只能表示一个可逆反应的正反应所进行的最大程度反应的正反应所进行的最大程度,并不能预示反应达到平衡所并不能预示反应达到平衡所需要的时间。需要的时间。重难二化学平衡常数及其应用重难二化学平衡常数及其应用典例典例2 (2014广东广州一模广东广州一模)已知已知:反应反应Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)的平衡常数为的平衡常数为K1,反应反应Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)的的平衡常数为平衡常数为K2,不同温度下不同温度下K1、K2的值如下表所示的值如下表所示:温度温度 K1 K2 973 K 1

16、.47 2.38 1 173 K2.15 1.67 (1)从表中数据可以推断从表中数据可以推断:反应是反应是 (填填“吸吸”或或“放放”)热反热反应。应。(2)现有反应现有反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),写出该反应的平写出该反应的平衡常数衡常数K3的表达式的表达式: 。(3)根据反应与根据反应与,可推导出可推导出K1、K2与与K3之间的关系式。据此关之间的关系式。据此关系式及表中数据系式及表中数据,也能推断出反应是也能推断出反应是 (填填“吸热吸热”或或“放热放热”)反应。欲使反应在一定条件下建立的平衡向正反应方反应。欲使反应在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动向移动

17、,可采用的措施有可采用的措施有 (填序号填序号)。A.缩小反应容器容积缩小反应容器容积B.扩大反应容器容积扩大反应容器容积C.降低温度降低温度 D.升高温度升高温度 E.使用合适的催化剂使用合适的催化剂F.减少减少CO的量的量考查内容化学平衡常数的计算及应用。考查内容化学平衡常数的计算及应用。解题关键解答本题的关键是理解平衡常数的意义及应用。解题关键解答本题的关键是理解平衡常数的意义及应用。解析解析 (1)反应的平衡常数随温度的升高而增大反应的平衡常数随温度的升高而增大,说明温度升高说明温度升高,平衡正平衡正向移动向移动,反应的正反应为吸热反应。反应的正反应为吸热反应。(2)K1= K2= 故

18、故K3= (3)973 K时时,K3=0.62,而而1 173 K时时,K3= = 1.29,反应的反应的平衡常数随温度升高而增大平衡常数随温度升高而增大,故反应的正反应为吸热反应。升高温度故反应的正反应为吸热反应。升高温度,可可使平衡正向移动使平衡正向移动;由于该反应前后气体分子数不变由于该反应前后气体分子数不变,故改变容器容积故改变容器容积,不能不能使平衡发生移动使平衡发生移动;使用催化剂不能使平衡发生移动使用催化剂不能使平衡发生移动;减少生成物的量减少生成物的量,能使能使2(CO)(CO )cc22(H )(H)ccO12KK12KK1.472.3812KK2.151.67平衡正向移动。

19、平衡正向移动。答案答案 (1)吸吸 (2)K3=或或K3= (3)吸热吸热DF12KK222(CO )(H)(CO )(H )ccOcc2-1(2014河北秦皇岛模拟)已知下列反应的平衡常数:H2(g)+S(s)H2S(g)K1S(s)+O2(g)SO2(g)K2则反应H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数是()A.K1+K2B.K1-K2C.K1K2D.K1/K2D2-2 (2014黑龙江鸡西模拟黑龙江鸡西模拟)某温度下气体反应达到化学平衡某温度下气体反应达到化学平衡,平衡常数平衡常数K= ,恒容时恒容时,若温度适当降低若温度适当降低,F的浓度增加。的浓度增加。下列说法中

20、正确的是下列说法中正确的是( )A.增大增大c(A)、c(B),K增大增大B.降低温度降低温度,正反应速率增大正反应速率增大C.该反应的焓变为负值该反应的焓变为负值D.该反应的化学方程式为该反应的化学方程式为2E(g)+F(g) A(g)+2B(g)22(A)( )( )(F)ccBcEcD考点三有关化学平衡的计算1.分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。2.明确三个关系：明确三个关系：(1)对于同一反应物，起始量变化量平衡量。对于同一反应物，起始量变化量平衡量。(2)对于同一生成物，起始量变化量平衡量。对于同一生成物，起始量变化量平衡量。(3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。3.计算方法：三段式法计算方法：三段式法化学平衡计算模式：对以下反应：化学平衡计算模式：对以下反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，令，令A、B起始物质的量起