人教版高中化学选修4第6讲：化学平衡(学生版)

化学平衡____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.理解化学平衡移动原理。2.学会运用化学平衡常数来解决具体问题。一、化学平衡1.定义化学平衡状态：一定条件下，当一个可逆反应进行到正逆反应速率相等时，各组成成分浓度不再改变，达到表面上静止的一种“平衡”，这就是这个反应所能达到的限度即化学平衡状态。2.化学平衡的特征逆（研究前提是可逆反应）等（同一物质的正逆反应速率相等）动（动态平衡）定（各物质的浓度与质量分数恒定）变（条件改变，平衡发生变化）3.判断平衡的依据判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据例举反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)混合物体系中各成分的含量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各物质的质量或各物质质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡即：各组分的量保持不变时一定能判断平衡。正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA，平衡②在单位时间内消耗了nmolB同时消耗了pmolC，平衡③V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q，V(正)不一定等于V(逆)不一定平衡即：用物质来判断平衡时，必须要一正一逆且要带上系数。用速率来判断平衡时，必须要一正一逆且速率之比等于计量数之比。总的压强，总的物质的量，总的体积①m+n≠p+q时，能判断平衡②m+n=p+q时，不能判断平衡。即：总的量看气体的计量数，气体的计量数不等时能判断。混合气体平均相对分子质量Mr或密度用公式判断推出公式是一个变化的量就能判断平衡温度任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时（其他不变）一定能判断平衡。平衡其他变化的量能判断平衡，固定不变的量不能判断平衡。二、影响化学平衡移动的因素1.浓度对化学平衡移动的影响（1）影响规律：在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减少生成物的浓度，都可以使平衡向正方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使平衡向逆方向移动（2）增加固体或纯液体的量，由于浓度不变，所以平衡不移动2.温度对化学平衡移动的影响影响规律：在其他条件不变的情况下，温度升高会使化学平衡向着吸热反应方向移动，温度降低会使化学平衡向着放热反应方向移动。3.压强对化学平衡移动的影响影响规律：其他条件不变时，增大压强，会使平衡向着体积缩小方向移动；减小压强，会使平衡向着体积增大方向移动。注意：（1）改变压强不能使无气态物质存在的化学平衡发生移动（2）气体减压或增压与溶液稀释或浓缩的化学平衡移动规律相似4.催化剂对化学平衡的影响：由于使用催化剂对正反应速率和逆反应速率影响的程度是等同的，所以平衡不移动。但是使用催化剂可以影响可逆反应达到平衡所需的时间。5.勒夏特列原理（平衡移动原理）：如果改变影响平衡的条件之一（如温度，压强，浓度），平衡向着能够减弱这种改变的方向移动。三、化学平衡常数1.定义：在一定温度下，当一个反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数比值。符号：K2.使用化学平衡常数K应注意的问题：①表达式中各物质的浓度是平衡时的浓度。②K只与温度（T）有关，与反应物或生成物的浓度无关。③反应物或生产物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度是固定不变的，可以看做是“1”而不代入公式。④稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度不必写在平衡关系式中。3.化学平衡常数K的应用:①化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越高。反之，则相反。一般地，K>105时，该反应就进行得基本完全了。②可以利用K值做标准，判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。（Q：浓度积）Q〈K:反应向正反应方向进行;Q=K:反应处于平衡状态;Q〉K:反应向逆反应方向进行③利用K值可判断反应的热效应若温度升高，K值增大，则正反应为吸热反应。若温度升高，K值减小，则正反应为放热反应。四、等效平衡1.概念：在一定条件下（定温、定容或定温、定压），只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的百分含量均相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。2.分类（1）定温，定容条件下的等效平衡第一类：对于反应前后气体分子数改变的可逆反应：必须要保证化学计量数之比与原来相同；同时必须保证平衡式左右两边同一边的物质的量与原来相同。第二类：对于反应前后气体分子数不变的可逆反应：只要反应物的物质的量的比例与原来相同即可视为二者等效。（2）定温，定压的等效平衡只要保证可逆反应化学计量数之比相同即可视为等效平衡。知识点一：影响化学平衡移动的因素、化学平衡移动的计算例1．（2015重庆理综化学）羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)K=0.1反应前CO物质的量为10mol，平衡后CO物质的量为8mol。下列说法正确的是（）A．升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应B．通入CO后，正反应速率逐渐增大C．反应前H2S物质的量为7molD．CO的平衡转化率为80%例2．（2015上海化学）对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是()A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大知识点二：化学平衡常数例3．（2015四川理综化学）一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)+CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：已知：气体分压（P分）=气体总压（P总）×体积分数。下列说法正确的是（）A．550℃时，若充入惰性气体，ʋ正，ʋ逆均减小，平衡不移动B．650℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%C．T℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动D．925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=24.0P总例4．（2015天津理综化学）某温度下，在2L的密闭容器中，加入1molX（g）和2molY（g）发生反应：X（g）+mY（g）3Z（g），平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1molZ（g），再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是（）A．m=2B．两次平衡的平衡常数相同C．X与Y的平衡转化率之比为1:1D．第二次平衡时，Z的浓度为0.4mol·L－1【基础演练】1．100mL6mol·L-1H2SO4跟过量锌粉反应，一定温度下，为了减缓反应进行的速率，但又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量（）A．碳酸钠(固体)B．水C．硫酸钾溶液D．硫酸铵(固体)2．一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入1molN2和3molH2，发生下列反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，反应达到平衡后，改变下述条件，NH3气体平衡浓度不改变的是（）A．保持温度和容器压强不变，充入1molNH3(g)B．保持温度和容器体积不变，充入1molNH3(g)C．保持温度和容器压强不变，充入1molN2(g)D．保持温度和容器体积不变，充入1molAr(g)3．在密闭容器中进行如下反应：X2(g)+Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是（）A．Z为0.3mol/L B．Y2为0.4mol/LC．X2为0.2mol/L D．Z为0.4mol/L4．下列对化学平衡移动的分析中，不正确的是（） ①已达平衡的反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，当增加反应物物质的量时，平衡一定向正反应方向移动 ②已达平衡的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，当增大N2的浓度时，平衡向正反应方向移动，N2的转化率一定升高 ③有气体参加的反应平衡时，若减小反应器容积时，平衡一定向气体体积增大的方向移动 ④有气体参加的反应达平衡时，在恒压反应器中充入稀有气体，平衡一定不移动 A．①④ B．①②③ C．②③④ D．①②③④5．对于可逆反应A（g）+2B(g)2C(g)(正反应吸热)，下列图象中正确的是（）【巩固提高】1．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：物质XYZ初始浓度/mol·L-10.10.20平衡浓度/mol·L-10.050.050.1下列说法正确的是：（）A．反应达到平衡时，X的转化率为60％B．反应可表示为X+3Y2Z，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2．人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力，CO吸入肺中发生反应：CO+HbO2O2+HbCO，37℃时，该反应的平衡常数K=220。HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.02倍，会使人智力受损。据此，下列结论正确的是（）A．CO与HbO2反应的平衡常数K=B．人体吸入的CO越多，与血红蛋白结合的O2也越多C．当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时，人的智力才会受损D．把CO中毒的病人放入高压氧仓中解毒，其原理是使上述平衡向左移动脱矿矿化3.牙齿表面由一层硬、组成为Ca(PO4)3脱矿矿化Ca(PO4)3OH（固）5Ca2++3PO43-+OH-进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿受腐蚀，其原因是。已知Ca(PO4)3F（固）的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚固。请用离子方程式表示，当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋牙的原因根据以上原理，请你提出一种其他促进矿化的办法：。4.在一定条件下，xA＋yBzC的反应达到平衡。（1）已知A、B、C都是气体，在减压后平衡向逆反应方向移动，则x、y、z之间的关系是__________________；（2）已知C是气体，且x＋y＝z，在增大压强时，如果平衡发生移动，则平衡一定向_____________移动；（3）已知B、C是气体，当其他条件不变，增大A的物质的量时，平衡不发生移动，则A是_____________态物质。（4）若加热后C的质量分数减少，则正反应是_________（填“放热”或“吸热”）反应。5.二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。（1）硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)某温度下，SO2的平衡转化率(a)与体系总压强(p)的关系如右图所示。根据图示回答下列问题：①将2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。该反应的平衡常数等于_____。②平衡状态由A变到B时．平衡常数K(A)_______K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。6．在20L恒容的密闭容器中，加入3mo1SO3(g)和lmo1氧气，在一定温度下使其反应，反应至4min时，氧气的浓度为0.06mol／L，当反应到8min时，反应到达平衡，此时三氧化硫浓度c(SO3)=amol／L。（1）0min～4min内生成O2平均速率v(O2)=mol/L·min（2）达到平衡时c(O2)=c(SO2)，则a=mol/L，在下列坐标系中作出0min～8min及之后SO2、O2、SO3浓度随时间变化曲线.（3）若起始时按下表数据投料，相同温度下达到平衡时，三氧化硫浓度大于amol/L的是ABCDSO31mol3mol3mol0molSO22mol1.5mol0mol6molO22mol1mol0mol5mol7.现有可逆反应.2NO2(g)N2O4(g)，△H＜0，试根据下列图象判断t2、t3、t4时刻采取的措施。t2：；t3：；t4：。8.下列反应在210℃达到平衡：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)△H＞0K＝1①CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)△H＜0K＝5×104②COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)△H＞0③（1）化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，K值越大，表示_______________________，K值大小与温度的关系是：温度升高，K值___________________（填一定增大、一定减小、或可能增大也可能减小）。（2）根据反应①的平衡常数K的表达式，平衡时，下列等式必定成立的是A．c(PCl5)=c(PCl3)=c(Cl2)=1B．c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2)=1C．c(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2)反应②和反应③的K值表达式(填“相同”或“不同”)（3）降低Cl2浓度，反应③的K值____(填“增大”、“减少”或“不变”)（4）要使反应①和反应②的K值相等，应采取的措施是A．反应①、反应②同时升高温度B．反应①、反应②同时降低温度C．反应①降低温度，反应②维持210℃1．对于密闭容器中进行的反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，达到平衡后，其他条件不变，增大CO的浓度，下列说法不正确的是（）A．正反应速率增大 B．逆反应速率先减小C．达到平衡时，逆反应速率比原平衡要大D．化学平衡常数不变2．当反应达到平衡时，下列措施：①恒容通入惰性气体②恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是（）A．①②B．①C．②D．都不能oabX的转化率oabX的转化率时间A.升高温度 B.加大X的投入量C.加催化剂 D.增大体积4.在密闭容器中，反应N2(g)+3H2(g)2NH3（g）；ΔH＜0，达到甲平衡。在仅改变某一条件后，达到乙平衡，改变的这一条件是（）A．加入适当催化剂B．升高温度C．增大反应物的浓度D．增大压强5.低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为：2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是（）A.平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大B.平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小C.单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1：2时，反应达到平衡D.其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大6．100mL6mol·L－1H2SO4跟过量锌粉反应，一定温度下，为了减缓反应进行的速率，但又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量()A．水 B．碳酸钠溶液 C．硫酸钾溶液 D．硝酸钠溶液7.下列说法不符合实验事实的有（）A．Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深B.双氧水溶液中加入氯化铁溶液后没有明显现象C．红棕色的NO2，用冰水冷却后颜色变深D．淀粉碘化钾溶液中加入稀硫酸，一定时间后变蓝8.对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H＜0，达到平衡后升高温度，则（）A．平衡正向移动B．平衡逆向移动C．反应速率减小D．反应速率增大9．反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)发生过程中的能量变化如图，△H表示反应的焓变。下列说法正确的是（）A．反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1减小，E2增大B．反应体系中加入催化剂，反应速率增大，△H不变C．△H<0，反应达到平衡时，升高温度，A的转化率减少D．△H>0，反应达到平衡时，升高温度，A的转化率增加10．将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)放入容积为1L的密闭容器中，反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在一定条件下达到平衡，测得c(SO3)＝0.040mol/L。计算该条件下反应的平衡常数K和SO2的平衡转化率（写出计算过程）。__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．（2105年海淀期末）工业上用CO和H2合成CH3OH：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。反应的平衡常数如下表：温度/℃0100200300400平衡常数667131.9×10-22.4×10-41×10-5下列说法正确的是（）A．该反应的△H>0B．加压、增大H2浓度和加入催化剂都能提高CO的转化率C．工业上采用5×103kPa和250℃的条件，其原因是原料气的转化率高D．t℃时，向1L密闭容器中投入0.1molCO和0.2molH2，平衡时CO转化率为50%，则该温度时反应的平衡常数的数值为1002．（2105年西城期末）在不同温度下，向2L密闭容器中加入1molNO和1mol活性炭，发生反应：

2NO(g)＋C(s)N2(g)＋CO2(g)ΔH＝﹣213.5kJ/mol，达到平衡时的数据如下：温度/℃n（活性炭）/moln（CO2）/molT10.70_______T2_______0.25下列说法不正确的是（）A．上述信息可推知：T1＜T2B．T1℃时，C．T2℃时，若反应达平衡后再缩小容器的体积，c(N2):c(NO)D．T1℃时，若开始时反应物的用量均减小一半，平衡后NO3．对于反应2L（g）+3M（g）XQ（g）+3R（g）,在容积为2L 的密闭容器中,将2mol气体L和3mol气体M混合,当反应经2min后达平衡时生成2.4mol气体R,并测得Q的浓度为0.4mol/L,则X的值为,L的转化率为。4．反应:2A(气)B(气)+xC(气),在一定的条件下达到平衡状态,密闭容器中的压强增大P%,测得A的转化率为P%,则x的值为___________.5．某温度下SO2的转化反应的平衡常数K＝532.4.2SO2+O22SO3下面三个混合体系中各物质的浓度如下表:体系c(SO2)mol/Lc(O2)mol/Lc(SO3)mol/L反应方向(1)0.06000.4002.000(2)0.09600.3000.500(3)0.08620.2631.020试判断各体系中反应进行的方向：体系(1)；体系(2)；体系(3)。6．某化学反应3A2B+D在四种不同条件下进行，B、D的起始浓度为0。反应物A的浓度c随时间t实验序号0102030405015002.01.61.31.00.80.82500C21.20.80.80.80.83500C31.71.31.01.01.046002.01.10.90.90.90.9根据上述数据，完成下列填空：（1）在实验1，反应在10min～20min内平均速率为_______mol/（L·min）（2）在实验2，A的初始浓度C2_______mol/L，反应经20min就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是____________________________（3）设实验3的反应速率为v3，实验1的反应速率为v1，则v3____v1(填＜、＞或＝)，且C3______2.0mol/L(填＜、＞或＝)（4）比较实验4和实验1，可推测正反应是______反应(填吸热或放热)。理由是_________________。7.在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2（g）＋H2（g）===CO（g）＋H2O（g）。其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：t℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=。（2）该反应为反应（选填吸热、放热）。（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是。a.容器中压强不变b.混合气体中c(CO)不变c.v正（H2）=v逆（H2O）d.c(CO2)=c(CO)（4）某温度下平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)。试判断此时的温度为______8.（2015年朝阳期末）甲醇汽油是一种新能源清洁燃料，可以作为汽油的替代物。工业上可用CO和H2制取甲醇，化学方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=akJ/mol为研究平衡时CO的转化率与反应物投料比(