高三化学一轮复习 平衡状态和平衡常数

化学平衡

[一]化学平衡状态[例]N2+3H2

⇌

2NH3，投料n(N2):n(H2)=1:3，请简要画出其n-t曲线、v-t曲线和v正/v逆-t曲线。化学平衡状态有何特征？从可以观察到的结果来看：

a.反应混合物中各组分的物质的量/浓度不再变化

b.表观反应速率降到0结合微观本质分析：

c.动态平衡，正逆反应仍在继续进行，ν(正)＝ν(逆)≠0[一]化学平衡状态[练习1]能够说明N2+3H2⇌2NH3反应在压强恒定的密闭容器中已达到平衡状态的是①容器内N2、H2、NH3三者浓度相等②一段时间内，生成6molN-H的同时生成3molH-H③容器内压强不再发生变化④容器内气体密度不再发生变化⑤容器内的平均摩尔质量不再发生变化⑥容器内N2的体积分数不再变化②④⑤⑥方法：①可变的量不再变化

②ν(正)＝ν(逆)[一]化学平衡状态[练习2]在恒容绝热容器内发生反应2NO2(g)⇌2NO(g)+O2(g)，下列能说明已达平衡的是。a.单位时间内，每生成一定物质的量浓度的NO，同时有相同物质的量浓度的O2生成b.气体混合物物质的量不再改变c.气体混合物平均相对分子质量不再改变d.容器内温度不再发生变化e.密闭容器内气体颜色不再改变f.混合气的密度不再改变bcde[一]化学平衡状态[练习3]将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭真空容器中（容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下反应:NH2COONH4(s)⇌2NH3(g)+CO2(g)可以判断该反应已经达到平衡的是A.2v(NH3)=v(CO2) B.容器中总压强不变C.容器中混合气体的平均相对分子质量不变 D.容器中氨气的体积分数不变E.容器中有固体残留，且固体质量不再变化EB项必须有前提“固体有残留”有些反应的平衡状态可能是无法达到的，其原因在于平衡状态存在定量关系[二]化学平衡常数的含义大量实验事实表明，对可逆反应：mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)在一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，反应达到平衡状态后，各物质的物质的量浓度代入下列表达式，结果是定值：此处的K也可写为Kc，Kc有单位吗？可能有单位，但单位不写一般不扣分化学平衡常数→c为各组分的平衡浓度[二]化学平衡常数的含义[例1]分析下表数据化学平衡常数的大小有什么实际意义？相似的反应，K越大，反应越完全——①一般而言，K>105，可认为反应较完全卤化氢生成反应的平衡常数(25°C)反应平衡常数KF2+H2=2HF6.5×1095Cl2+H2=2HCl2.57×1033Br2+H2=2HBr1.91×1019I2+H2

⇌2HI8.67×102[二]化学平衡常数的含义[例2]25℃时反应N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)的K=1×10-30，下列说法正确的是

A.25℃时N2和O2基本不会反应B.25℃时NO分解生成N2和O2的速率很快C.可以研究选择合适的催化剂，在常温下催化NO转化为无毒物质D.可以研究选择适当的催化剂，在该条件下利用此反应固定氮气逆反应为2NO(g)⇌N2(g)+O2(g)K=1×1030反应正向很完全，但实际NO不容易分解，原因是反应速率很慢一个反应的实际发生，需要同时考虑平衡和速率[二]化学平衡常数的含义[例3]对于合成氨反应1/2N2+3/2H2⇌NH3标准平衡常数K⊝=其中p⊝为标准压强(1×105Pa)

标准平衡常数有何意义？

K⊝无单位，

ΔG与K⊝直接相关，见后页ΔG是一座桥梁ΔG=ΔH–TΔSΔG=-RTlnKϴ做功能力取决于能量，即反应限度的大小也是取决于能量[思考]利用上面两个式子可以推导出van’tHoff等温式：(在较小温度范围内，可近似认为ΔH和ΔS不随温度变化)此式揭示了温度变化时K的变化[三]化学平衡常数的求算[例1]写出下列反应的化学平衡常数表达式2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)2NaHCO3(s)⇌Na2CO3+CO2(g)+H2O(g)Cl2(aq)+H2O⇌HCl+HClOFeCl3(aq)+3KSCN(aq)⇌Fe(SCN)3+3KCl规则：1.平衡常数应用真正存在的微粒来表达2.固体与溶剂(如H2O)可认为是定值，可不写入平衡常数(气态水，乙醇溶剂中的少量水，必须写入)3.弱电解质以不电离的形态写入[三]化学平衡常数的求算[例2]找出以下三组反应化学平衡常数间的数学关系1.4CO+2NO2⇌4CO2+N2

K12.2CO+NO2⇌2CO2+½N2

K2

K1=(K2)23.CH3COOH+H2O⇌CH3COO-+H3O＋K34.

H3O＋

+CH3COO-⇌CH3COOH+H2OK4

K3=1/K45.CO(g)＋CuO(s)⇌CO2(g)＋Cu(s)

K56.H2(g)＋CuO(s)⇌Cu(s)＋H2O(g)

K67.CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)

K7

K7=K5/K6特定的反应，特定的K[三]化学平衡常数的求算[例1]某温度下，向10.0L真空容器中注入1.00molH2(g)和1.00molI2(g)，反应平衡后I2(g)的浓度为0.0200mol/L。试求该温度下H2(g）+I2(g)⇌2HI(g)的平衡常数K。c0Δcc平若体积不变n0Δnn平若体积可变[三]化学平衡常数的求算[例2]某温度下，将6molH2和3molCO充入0.5L的密闭容器中，进行反应2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)，6min后体系达平衡，此时容器压强为开始时的0.6倍。试求该温度下反应2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)的平衡常数[三]化学平衡常数的求算[例3]在容积为2L的恒容密闭容器中充入1.00molN2O5，在T°C下发生下列反应：I2N2O5(g)⇌4NO2(g)+O2(g)II2NO2(g)⇌2NO(g)+O2(g)达到平衡时O2为1.00mol，NO2为0.40mol，则T°C时I的平衡常数为

。[三]化学平衡常数的求算什么是分压？①在气相环境中，若存在两种气体A和B，即pA+pB=p总气体A的分压pA=(nA/n总)×p总[例]空气中O2占总气体的比例(体积分数或物质的量分数)约为21%

其分压为0.21×p大气压

=0.21atm②由浓度换算，根据理想气体方程pAV=nART则pA=cART

通过该式可以理解，气体的分压与浓度成正比，将分压代入类似的表达式中，也可得到一常数——分压平衡常数Kp[三]化学平衡常数的求算[例4]体系中存在反应N2H4(g)⇌N2(g)+2H2(g)I3N2H4(g)⇌4NH3(g)+N2(g)II一开始往反应体系中充入N2H4，若某温度下反应达到平衡时N2H4、NH3、H2的体积分数分别为10%、12%、50%，平衡时总压强为p0，请写出该温度下反应I的平衡常数的化简表达式Kp

Kp

=0.7p02[三]化学平衡常数的求算[例5]乙苯催化脱氢制苯乙烯反应维持体系总压强p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢