高中化学选修四化学平衡

第三节化学平衡第二章化学反应速率和化学平衡爱尚学习课堂高中化学同步课程·选修四一、化学平衡状态1、可逆反应在同一条件下，既能向正相进行同时又能向逆向进行的反应特点：在同条件，双向，同时进行生成物与产物共存，不能进进行到底

V=1L的密闭容器，800℃，1atm,CO与H2O发生反应CO+H2OCO2+H2催化剂高温根据浓度对反应速率的影响试画出该反应的速率与时间的图象Vt●V正●V逆V正V逆V正＝V逆2、化学平衡状态指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。①前提条件：一定条件（T、P、V）②研究对象：密闭容器的可逆反应③平衡本质：V正

=V

逆≠0④平衡标志：各物质的浓度不变

V=1L的密闭容器，800℃，1atm,CO+H2OCO2+H2始0.10.100（mol/L)0.5min0.080.08 0.020.021min0.060.06 0.040.042min0.050.05 0.050.054min0.050.05 0.050.05催化剂高温3、化学平衡的特征①动：动态平衡②等：V正=V逆≠0③定：反应条件一定,反应混合物中各组分的浓度一定④变：条件改变，平衡将被破坏。4、化学平衡状态的判定①等：同一物质，正逆反应速率相等不为0

不同物质正逆反应速率比=系数比②不变：a、某物质的m,n,c,w%,转化率,颜色不再改变b、体系的温度不再改变c、对于有气体参加的反应若反应前后气体系数之和不等体系的总压强、总物质的量、平均摩尔质量，可以用于判定达到平衡若反应中有固体物质总质量、体系密度、平均摩尔质量，可以用于判定达到平衡

在一定温度下，反应X2(g)＋Y2(g)2XY(g)达到平衡的标志是⑴单位时间内同时生成nmolX2

和nmolXY⑵单位时间内生成2nmolXY的同时生成nmolY2

⑶X2、Y2或XY的浓度不再随时间的改变而改变⑷单位时间内有nmolX—X键断裂，同时有nmolY—Y键断裂⑸单位时间内生成nmolX2

同时生成nmolY2

⑹V正＝V逆＝0⑵⑶

在一定温度下，反应X2(g)＋Y2(g)2XY(g)达到平衡的标志是⑺X2、Y2的物质的量浓度相等⑻容器中X2、Y2、XY物质的量之比为1∶1∶2⑼容器中气体的总质量不随时间的改变而改变⑽若只有X2有颜色，容器中的颜色不随时间的改变而改变⑽二、影响化学平衡的因素指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。当外界条件发生改变时，化学平衡会发生移动，以建立新的平衡1、浓度因素Fe3++3SCN—Fe(SCN)3Cr2O72—+H2O2CrO42—

+2H+黄红橙黄增大某种反应物浓度或减小某种生成物浓度，平衡向正向移动减小某种反应物浓度或增大某种生成物浓度，平衡向逆向移动练习：判断平衡移动的方向2、4NH3+5O24NO+6H2O(g)△H

＜01、CaO+3CCaC2+CO△H

＞03、2NH3N2+3H2500~600℃△H

＞0加入C

，减少CaO

，增加CO

，减小CO

。加NH3

，减O2

，加NO

，减H2O

。加NH3

，减NH3

，加N2

，减H2

。2、压强因素增大压强，使得反应体系浓度增大的，平衡向气体系数和小的方向移动减小压强，使得反应体系浓度减小的，平衡向气体系数和大的方向移动练习：判断平衡移动的方向2、4NH3+5O24NO+6H2O(g)△H

＜03、N2+O22NO△H

＞01、CaO+3CCaC2+CO△H

＞04、2NH3N2+3H2500~600℃△H

＞0增加P

，减小P

。增加P

，减小P

。增加P

，减小P

。增加P

，减小P

。3、温度因素升高温度平衡向气吸热（△>0）的方向移动降低温度平衡向气放热（△<0）的方向移动练习：判断平衡移动的方向2、4NH3+5O24NO+6H2O(g)△H

＜03、N2+O22NO△H

＞01、CaO+3CCaC2+CO△H

＞04、2NH3N2+3H2500~600℃△H

＞0升温

，降温

。升温

，降温

。升温

，降温

。升温

，降温

。4、催化剂不使化学平衡移动5、勒沙(夏)特列原理改变影响平衡的条件之一，

平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动三、化学平衡常数1、化学平衡常数在一定温度下，对于一个达到平衡的可逆反应，其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mA+nBpC+qD

cp(C)·cq(D)

cm(A)·cn(B)K=K的单位为(mol/L)

n①K只受到温度影响，与浓度无关②纯固体、液体浓度，一般不出现在表达式中③同一反应，系数不同，K值不同K1

K2

K3

，

K1=K22，

K1=1/K3例

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)K1

1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)K22NH3(g)N2(g)+3H2(g)K3⑤一般来说，K＞105认为正反应进行得较完全K＜10-5认为正反应很难进行（逆反应较完全）10-5

≤K≤

105认为是可逆反应⑥浓度商QcQc与K公式相同，Qc可带入任何时数值，只有平衡式代入数据得到KQc=K平衡Qc>K逆向移动Qc<K正向移动2、三段式在化学计算中的应用三段法：初始，平衡态，变化量三段

其中只有变化量与方程式系数成正比转化率α=例：在某温度下，将H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c（H2）=0.0080mol/L，求：(1)该反应的平衡常数(2)求H2的转化率H2(g)+I2(g)2HI

(g)

初始0.01mol/L0.01mol/L0mol/L平衡0.008mol/Lc1c2

变化0.002mol/L0.01-c1c2

0.002mol/L=0.01-c1c2=0.002mol/L×2c1=0.008mol/Lc2=0.004mol/L

c2(HI)，

c(H2)·c(I2)

K=K=0.25t/ºC70080083010001200k0.60.91.01.72.6吸热在一定体积密闭容器中，进行如下反应：

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其平衡常数Ｋ和温度t的关系如下(1)k的表达式为：

。(2)该反应为

反应（“吸热”或“放热”）(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据（）Ａ.容器中压强不变Ｂ.混合气体中CO浓度不变Ｃ.v(H2)正=v(H2O)逆D.c(CO2)=c(CO)

(4)若c(CO2).c(H2)=c(CO).c(H2O),此时温度为

.

c(CO)·c(H2O)

c(CO2)·c(H2)K=BC830合成氨的反应N2+3H2

2NH3在某温度下各物质的浓度平衡是:c(N2)=3mol/L,c(H2)=9mol/L，c(NH3)=4mol/L求该反应的平衡常数和N2、H2的初始浓度。N2+3H22NH3初始c1c20mol/L平衡3mol/L

9mol/L

4mol/L变化c1-3c2-94mol/Lc1=5mol/Lc2=15mol/L

c2(NH3)，

c3(H2)·c(N2)

K=K=16/2187四、化学平衡图像1、浓度(物质的量)——时间图像(恒温恒压)①减少的为反应物增加的为生成物②最后时刻不为0，为可逆反应③Y轴若为物质的量计算时要除以体积变成浓度④变化量与系数成正比mol/Lmol/L某温度下，在密闭容器中3种物质X、Y、Z发生反应，其物质的量随时间变化的曲线如图所示，从图中数据分析：⑴该反应的化学方程式为___________________。⑵反应开始至2min末X的反应速率为_________。⑶该反应是由________反应同时开始的。2Z+Y3X0.2mol/(L·min)正逆③正在上向正向移动，逆在上向逆向移动2、速率——时间图像t1vv(逆)v(正)tv(正)v(逆)t1vt①相连改变浓度，不连改变温度或压强②上增加，下减少t1vv(逆)v(正)t反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)变化如图保持温度不变，t1时刻反应压强

，正反应速率

，逆反应速率

，平衡向

向移动，m+n

p+q减小减小减小小于正t1vv(正)v(逆)t反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)变化如图保持压强不变，t1时刻反应温度

，正反应速率

，逆反应速率

，平衡向

向移动，正反应△H

0升高增大增大小于逆3、浓度(物质的量、转化率)——时间图像

（变温、变压）mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g);

△H=QkJ/mol

P2P1A转化率时间0t1t2判断:P1

P2m+n

p+q<<①先拐先平数值大②固定一个看其他③竖直做线看变化T2T1mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g);

△H=QkJ/mol

C%时间0t1t2T1

T2Q

0>>判断:在密闭容器中进行下列反应：M（g）+N（g）R（g）+2L,在不同条件下R的百分含量R%的变化情况如下图，下列叙述正确的是（）A、正反应吸热，L是气体B、正反应吸热，L是固体C、正反应放热，L是气体D、正反应放热，L是固体或液体C4、等温、等压图像判断：A转化率温度01.01

107Pa1.01106Pa1.01105PaTmA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)；△H＝ＱkJ/molm+n

p+q>Q

0等温线<①固定一个看其他

竖直做线看变化②固定一个看其他

沿线分析看变化判断：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)；△H＝ＱkJ/mol><300C转化率压强0P等压线200C100Cm+n

p+qＱ

0五、等效平衡在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),由不同的起始加入达到相同的平衡效果,即平衡时各物质的百分含量分别相同。这样的化学平衡互称为等效平衡。1、恒温恒容，ａ＋ｂ≠ｃ＋ｄ将生成物按反应方程式完全转化至反应物，若反应物物质的量相同，即可达到同一平衡状态，也互为等效平衡。恒容不等全转化催化剂高温

2SO2

+

O2

2SO3(气)（１）２１０（２）００２（３）１．４０.７０.６某ｔ０.８０.４１.２

在一个恒温恒容的密闭容器中，加入２molA和1molB，发生反应：2A（气）+B（气）４C（气）下列配比作为起始物质，可达到同一平衡状态的是（）A、4molA+2molBB、4molCC、1.6molA+0.8molB+0.８molCD、4molA+2molB+3molCＢＣ2、恒温恒容，ａ＋ｂ＝ｃ＋ｄ将生成物按反应方程式完全转化至反应物，若反应物物质的量比相同，即互为等效平衡状态恒容相等比例同3、恒温恒压条件恒压条件比例同将生成物按反应方程式完全转化至反应物，若反应物物质的量比相同，即互为等效平衡状态在一个恒温恒容的密闭容器中，充入２molA和１molB，发生反应：２A+BｘC达平衡后，C的体积分数为ａ％，若维持容器体积不变，0.6molA、0.３molB、１.４molC为起始物质，达到平衡后，C的体积分数不变，则ｘ值为（）Ｃ．可能为２，也可能为３Ｂ．只能为３Ａ．只能为２Ｄ．无法确定Ｃ恒温恒压下,发生反应N2+3H2

2NH3以下列配比达到平衡时互为等效状态的是

N2H2NH3A.1mol3mol0molB.0.5mol1.5mol0molC.2mol

6mol