第20讲化学平衡及平衡常数

化学反应速率和化学平衡第七章第20讲化学平衡及平衡常数1．可逆反应(1)定义______条件下，既能向________方向进行，同时又能向________方向进行的反应。(2)特点①反应物和生成物______存在。②任一反应物的转化率______100%。③化学反应方程式中用______连接。化学平衡相同正反应逆反应同时小于2．化学平衡状态(1)定义在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，____________和____________相等，______________________不再发生变化的状态叫做化学平衡状态，简称化学平衡。正反应速率逆反应速率

反应物和生成物的浓度

(2)特征v(正)＝v(逆)≠0质量或浓度也随之改变

【答案】(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√(7)×【答案】<><【答案】B1．概念在一定温度下，当一个可逆反应达到____________时，生成物______幂之积与反应物______幂之积的比值是一个常数，用符号________表示。化学平衡常数、平衡转化率化学平衡浓度浓度K3．影响因素K只受________影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。4．注意事项(1)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。(2)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。(3)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。温度

增大减小

【答案】(1)√(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×5．下列关于平衡常数的说法中，正确的是()A．化学平衡常数较大的可逆反应，所有反应物的转化率一定大B．可以用化学平衡常数定量描述化学反应的限度C．压强一定，一个化学反应的平衡常数是一个常数D．两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变【答案】B一、化学平衡状态的判断1．化学平衡状态的标志(1)v(正)＝v(逆)——反应体系中同一物质的消耗速率和生成速率相等。(2)平衡混合物中各组成成分的含量保持不变——各组分的物质的量浓度、质量分数、物质的量分数、体积分数(有气体参加的可逆反应)、反应物的转化率等保持不变。2．实例分析【解析】平衡时容器内各物质的物质的量之比是没有规律的，只是各物质的物质的量浓度保持不变，A选项错；对于反应前后气体体积不变的反应，容器内的总压强不随时间的变化而改变，B选项错；C选项，由化学方程式中化学计量数，可知该反应正、逆反应速率相等，反应达到平衡，C选项正确；D选项，A、B的生成量必然相等，但不知A、B消耗的量，无法判断正、逆反应速率，D选项错。【答案】C⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化【答案】②⑥⑨二、化学平衡常数的应用及相关计算1．应用(1)判断、比较可逆反应进行程度的大小K值越大，正反应进行的程度越大；反之，则越小。(2)判断反应进行的方向若任意状态下的生成物与反应物的浓度幂之积的比值为Qc。①Qc<K：反应向正反应方向进行；②Qc＝K：反应处于化学平衡状态；③Qc>K：反应向逆反应方向进行。(3)利用K可判断反应的热效应①若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；②若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。(4)利用化学平衡常数计算平衡浓度、转化率等2．相关计算(1)步骤①写出有关化学平衡的方程式。②确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。③根据已知条件建立等式进行解答。(3)说明①对于反应物：c(平衡)＝c(起始)－c(转化)；对于生成物：c(平衡)＝c(起始)＋c(转化)。②各物质的转化浓度之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。(2)830℃时，向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)＝0.003mol·L－1·s－1，则6s时c(A)＝______mol·L－1，C的物质的量为______mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为________，如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气，平衡时A的转化率为__________。容器编号温度(℃)起始物质的量(mol)平衡物质的量(mol)CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)Ⅰ3870.200.0800.080Ⅱ3870.40Ⅲ2070.200.0900.090下列说法正确的是()A．该反应的正反应为吸热反应B．达到平衡时，容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小C．容器Ⅰ中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的长D．若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH0.1mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol，则反应将向正反应方向进行【答案】D【解析】容器Ⅰ与容器Ⅲ相比，甲醇的起始物质的量相等，但温度不同，温度较低时生成物的物质的量多，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正方应是放热反应，A错误；反应前后体积不变，则容器Ⅱ与容器Ⅰ相比，两个平衡等效，因此达到平衡时，容器Ⅰ中的CH3OH体积分数和容器Ⅱ中的相等，B不正确；容器Ⅰ中温度高，反应速率快，因此容器Ⅰ中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的少，C不正确；在研究影响化学反应速率和化学平衡的因素时，由于外界影响因素较多，故为搞清楚某个因素的影响就需控制其他因素相同或不变时，再进行实验。因此，控制变量思想在这部分体现较为充分，在近几年高考题中也考查较多且多以探究型实验方案设计的形式出现。这类题目以实验为研究手段，模拟科学探究过程对小课题展开研究。尽管涉及因素较多，有其复杂性，但仍然重在考查基础知识和基本技能、分析能力和实验能力。实际上这类题目并不可怕。实验题中的控制变量思想

(2012广东卷节选)碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50mol·L－1KI溶液、0.2%淀粉溶液、0.20mol·L－1K2S2O8溶液、0.10mol·L－1Na2S2O3溶液等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。【解析】由控制变量思想，每次实验中仅改变了K2S2O8的量，而其他量(KI、NaS2O3、淀粉等)均控制量不变。【答案】2.0保证反应物K2S2O8的浓度改变，而其他的因素不变，才能达到实验目的 Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好pH和Fe2＋浓度的废水中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物pCP，探究有关因素对该降解反应速率的影响。【实验设计】控制p­CP的初始浓度相同，恒定实验温度在298K或313K(其余实验条件见下表)，设计如下对比实验。(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。实验编号实验目的T/KpHc/(10－3mol·L－1)H2O2Fe2＋①为以下实验作参考29836.00.30②探究温度对降解反应速率的影响③298106.00.30【数据处理】实验测得p­CP的浓度随时间变化的关系如下图。(2)请根据上图实验①曲线，计算降解反应在50～150s的反应速率：v(pCP)＝________mol·L－1·s－1。【解释与结论】(3)实验①②表明温度升高，降解反应的速率增大。但温度过高时反而导致降解反应的速率减小，请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因：____________________________。(4)实验③得出的结论：当pH等于10时，_____________________________________________________________。【思考与交流】(5)实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法：_________________________________。【解析】(1)实验①是参照实验，所以与实验①相比，实验②和③只能改变一个条件，这样才能起到对比实验的目的，则实验②是探究温度对反应速率的影响，则T＝313K，pH＝3，c(H2O2)/10－3＝6.0mol·L－1，c(Fe2＋)/10－3＝0.30mol·L－1，实验③显然是探究pH的大小对反应速率的影响。(2)在50～150s，Δc(pCP)＝0.6×10－3mol·L－1，则v(pCP)＝6.0×10－6mol·L－1·s－1。(3)温度过高时，H2O2分解，c(H2O2)浓度减小，导致反应速率减小。(4)从图中可看出，当pH＝10时，c(p­CP)不变，即反应速率为0，说明在碱性条件下，有机物pCP不能降解。(5)从(4)问可以得出在反应液中加入NaOH溶液，使溶液的pH迅速增大，反应停止