【学海导航】山西省高中化学总复习 第7章第23课时 化学平衡课件 新人教

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＋3H22NH3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Δn(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。1.460%三、化学平衡常数1．概念：对于一定条件下的可逆反应(aA＋bBcC＋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)化学平平衡常常数表表达式式与化化学方方程式式的书书写有有关例如：：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡衡常数数为K1，1/2N2(g)＋3/2H2(g)NH3(g)的平衡常数数为K2，NH3(g)1/2N2(g)＋3/2H2(g)的平衡常数数为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，密闭容容器中X、Y、Z三种气体的的初始浓度度和平衡浓浓度如下表表：物质XYZ初始浓度/mol·L－10.10.20平衡浓度/mol·L－10.050.050.1下列说法错错误的是()A．反应达到到平衡时，，X的转化率为为50%B．反应可表表示为X＋3Y2Z，其平衡常常数为1600C．增大压强强使平衡向向生成Z的方向移动动，平衡常常数增大D．改变温度度可以改变变此反应的的平衡常数数C【解析】选项中有一一明显的错错误，就是是C选项中平衡衡常数增大大，增大压压强不可能能使平衡常常数增大。。其他选项项均为平衡衡中的基础础计算和基基础知识，，关键是根根据表中数数据(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：①3H2＋N22NH3②H2＋N2NH3的化学平衡衡常数相等等吗？【解析】化学平衡常常数是指某某一具体反反应的平衡衡常数。若若反应方向向改变，则则平衡常数数改变。若若方程式中中各物质的的系数等倍倍扩大或缩缩小，尽管管是同一反反应，平衡衡常数也会会改变。重要考点1判断可逆反反应是否达达到平衡状状态1．根本依据：：v正＝v逆。指的是同同一物质的的正反应速速率与逆反反应速率相相等。2．反应混合物物中各组分分的含量(质量分数，，体积分数数，物质的的量分数)保持不变。。3．具体分析析：反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)混合物体系中各成分的浓度(1)各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定平衡(2)各物质的质量或质量分数一定平衡(3)各气体的体积或体积分数一定平衡(4)总体积、总压强、总物质的量一定不一定平衡反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)正逆反应速率的关系(1)单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA，则v(正)＝v(逆)平衡(2)在单位时间内消耗了nmolB同时消耗了pmolC平衡(3)v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q不一定平衡(4)在单位时间内生成了nmolB，同时消耗了qmolD不一定平衡压强(1)若m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定)平衡(2)若m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定)不一定平衡反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)混合气体的平均相对分子质量(Mr)(1)m＋n≠p＋q，Mr一定平衡(2)m＋n＝p＋q，Mr一定不一定平衡温度绝热情况下温度一定时(其他不变)平衡体系的密度(ρ)固定容积时，气体密度一定不一定平衡其他体系颜色不再变化平衡浓度商QcQc＝K平衡【考点释例1】在体积固定定的密闭容容器中进行行可逆反应应：2NO22NO＋O2，下列情况况中能作为为反应达到到平衡状态态标志的是是()①单位时间内内生成nmolO2的同时生成成2nmolNO2②单位时间内内生成nmolO2的同时生成成2nmolNO③用NO2、NO、O2表示的反应应速率之比比为2∶2∶1④混合气体的的颜色不再再改变⑤混合气体的的密度不再再改变⑥混合气体体的压强强不再改改变⑦混合气体体的平均均相对分分子质量量不再改改变A．①④⑥⑦⑦B．②③⑤⑦⑦C．①③④⑤⑤D．全部A【解析】化学平衡衡状态的的根本标标志是：：v(正)＝v(逆)，①中单位时时间内生生成nmolO2必消耗2nmolNO2，而生成成2nmolNO2时，必消消耗nmolO2，能说明明反应达达到平衡衡。②不能说明明。③中无论达达到平衡衡与否，，化学反反应速率率都等于于化学计计量数之之比。④有色气体体的颜色色不变，，则表示示物质的的浓度不不再变化化，说明明反应已已达到平平衡。⑤体积固定定、气体体质量反反应前后后守恒，，密度始始终不变变。⑥反应前后后ΔV(g)≠≠0，压强不不变，意意味着各各物质的的含量不不再变化化。⑦由于气体体的质量量不变，，气体的的平均相相对分子子质量不不变时，，说明气气体中各各物质的的物质的的量不变变，该反反应ΔV(g)≠0，能说明反应应达到平衡。。答案：A【温馨提示】从化学平衡的的特征判断可可逆反应是否否达到化学平平衡时，要特特别注意外界界条件的限制制及反应本身身的特点，如如“恒温、恒容”、“体积可变”、“体积不变”、“全是气体参加加”等。1.(湖南省长沙市市一中2010届高三第五次次月考)在一定温度下下，一定体积积的密闭容器器中有如下平平衡：H2(g)＋I2(g)A．0.16B．0.08C．0.04D．0.02C2.I2在KI溶液中存在下下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)(aq)某I2、KI混合溶液中，，的物质的量浓浓度c()与温度T的关系如图所所示(曲线上任何一一点都表示平平衡状态)。下列说法正正确的是(双选)()A．反应I2(aq)＋I－(aq)I(aq)的ΔH>0B．若温度为T1、T2，反应的平衡衡常数分别为为K1、K2，则K1＞K2C．若反应进行行到状态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】随着温度的不不断升高，的浓度逐渐减减小，说明反反应向逆方向向移动，也就就意味着该反反应是放热反反应，ΔH＜0，所以A项错；因为K＝，T2＞T1，所以当温度度升高时，反反应向逆方向向移动，即K1＞K2；C项，从图中可可以看出D点并没有达到到平衡状态，，所以它要向向A点移动，这时时的浓度在增加加，所以v正＞v逆，C项正确；D项，从状态A到状态B，的浓度在减小小，那么I2的浓度就在增增加。3.将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气(忽略CO2)放入一定体积积的密闭容器器中，550℃时，在催化剂剂作用下发生生反应：2SO2＋O22SO3(正反应放热)。反应达到平平衡后，将容容器中的混合合气体通过过过量NaOH溶液，气体体体积减小了21.28L；再将剩余气气体通过焦性性没食子酸的的碱性溶液吸吸收O2，气体的体积积又减少了5.6L(以上气体体积积均为标准状状况下的体积积)。(计算结果保留留一位小数)请回答下列问问题：(1)判断该反应达达到平衡状态态的标志是。。(填字母)a．SO2和SO3浓度相等b．SO2百分含量保持持不变c．容器中气体体的压强不变变d．SO3的生成速率与与SO2的消耗速率相相等e．容器中混合合气体的密度度保持不变bc(2)欲提高SO2的转化率，下下列措施可行行的是。。(填字母)a．向装装置中中再充充入N2b．向装装置中中再充充入O2c．改变变反应应的催催化剂剂d．升高高温度度(3)求该反反应达达到平平衡时时SO2的转化化率(用百分分数表表示)。(4)若将平平衡混混合气气体的的5%通入过过量的的BaCl2溶液，，生成成沉淀淀多少少克？？。。b94.7%10.5g【解析】(1)bc均为“定”，是判判断依依据，，d为同向向速率率、e气体的的密度度始终终不变变都不不能作作为判判断依依据。。(2)提高SO2的转化化率即即使平平衡正正向移移动，，ac无影响响，d升高温温度向向逆向向移动动。(3)SO2的转化化率：：×100%＝94.7%。(4)在给定定的条条件下下，溶溶液呈呈强酸酸性，，BaSO3不会沉沉淀。。因此此BaSO4的质量量0.9mol×0.05××233g/mol≈≈10.5g。重要考考点2化学平平衡常常数的的应用用1．判断正正在进进行的的可逆逆反应应是否否平衡衡及反反应向向何方方向进进行：：对于可可逆反反应：：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一一定的的温度度下的的任意意时刻刻，反反应物物的浓浓度和和生成成物的的浓度度有如如下关关系：：Qc＝[cp(C)··cq(D)]/[cm(A)··cn(B)]，叫叫该该反反应应的的浓浓度度商商。。Qc<K，反反应应向向正正反反应应方方向向进进行行；；Qc＝K，反反应应处处于于平平衡衡状状态态；；Qc>K，反反应应向向逆逆反反应应方方向向进进行行。。2．利用用K可判判断断反反应应的的热热效效应应若升升高高温温度度，，K值增增大大，，则则正正反反应应为为吸吸热热反反应应。。若升升高高温温度度，，K值减减小小，，则则正正反反应应为为放放热热反反应应。。【考点点释释例例2】】一定定条条件件下下，，在在密密闭闭容容器器中中进进行行的的如如下下反反应应：：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。SO2的起起始始浓浓度度是是0.4mol/L，O2的起起始始浓浓度度是是1mol/L，当当SO2的转转化化率率为为80%时，，反反应应达达到到平平衡衡状状态态。。(1)求反应在在该温度度下的平平衡常数数。(2)试利用平平衡常数数及有关关计算，，判断改改变下列列条件后后化学平平衡是否否移动？？如何移移动？①若将平衡衡时反应应混合物物的压强强增大1倍，平衡衡将如何何移动？？②若将平衡衡时反应应混合物物的压强强减小为为原来的的，，平衡将将如何移移动？③平衡时保保持体积积不变，，向平衡衡混合气气体中充充入稀有有气体Ar，使体系系总压强强变为原原来的3倍，平衡衡又将如如何移动动？【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平衡平衡常数数K＝0.322/(0.84××0.082)＝400/21；(2)①①压强增大大1倍，各组组分的浓浓度增大大1倍；Qc＝0.642/(1.68××0.162)＝200/21＜400/21。即Qc＜K，所以平平衡向正正方向移移动。②压强减小小为原来来的，，各组分分的浓度度减小为为原来的的，，经过计计算Qc＞K，所以平平衡向逆逆方向移移动。③向平衡混混合气体体中充入入稀有气气体Ar，总压强强增大，，但反应应混合物物中的各各组分的的浓度不不发生改改变，Qc＝K，所以平平衡不发发生移动动。【温馨提示示】任何时候候都不要要忘记：：同一个个反应的的平衡常常数只受受温度影影响；化化学计量量数不同同，平衡衡常数也也不一样样。1.一定温温度下下，在在一个个容积积为1L的密闭闭容器器中，，充入入1molH2(g)和1molI2(g)，发生生反应应H2(g)＋I2(