新版【新】高中化学化学平衡状态(基础)知识讲解学案新人教版选修4.doc

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化学平衡状态
【学****目标】
1、了解化学平衡建立的过程,知道化学平衡常数的含义;
2、理解化学平衡常数的含义,能利用化学平衡常数计算反响物的转化率。
【要点梳理】
要点一、化学平衡状态
。
在一定温度下,当把蔗糖晶体溶解于水时,一方面蔗糖分子不断离开蔗糖外表扩散到水中;另一方面,溶解在水中的蔗糖分子不断地在未溶解的蔗糖外表聚集成晶体,当这两个相反过程的速率相等时,蔗糖的溶解到达最大限度,即形成了饱和溶液,此时,我们说蔗糖到达了溶解平衡。
在溶解平衡状态下,溶解和结晶的过程并没有停止,只是速率相等罢了,故溶解平衡是一种动态平衡。
。
〔1〕定义:在同一条件下,既能向正反响方向进行同时又能向逆反响方向进行的反响叫做可逆反响,用“〞表示。
要点诠释:①在可逆反响中,把由反响物到生成物的反响叫正反响:把由生成物到反响物的反响叫逆反响。
②在同一条件下,不能同时向两个方向进行的反响叫不可逆反响。不可逆反响是相对的,可逆反响是绝对的。在一定条件下,几乎所有的反响均可以看做是可逆反响。
③必须是“同一条件〞。在不同条件下能向两个方向进行的反响,不能称作可逆反响。
④同一化学反响在不同条件下可能为可逆反响或不可逆反响。如敞口容器中,CaCO3(s)CaO(s)+CO2↑,反响产生的气体可及时脱离反响体系,反响不可逆;密闭容器中,CaCO3(s)CaO(s)+CO2,反响产生的气体不写“↑〞,气体物质不能从反响体系中逸出,与各反响物共存,反响可逆。又如2H2+O22H2O。
〔2〕重要的可逆反响:如盐的水解、酯的水解、2SO2+O22SO3、N2+3H22NH3等。
。
对于可逆反响aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),假设开始参加反响物,此时A和B的浓度最大,因而反响速率最大,由于C、D浓度为零,故此时逆反响速率为零,随着反响的进行,反响物浓度不断减少,生成物浓度不断增加,
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v正不断减小,v逆不断增大。当反响进行到某一时刻时v正=v逆,这时反响就到达了平衡,这个过程可用图甲来表示。
假设反响是从逆反响方向开始的〔开始时只有生成物而没有反响物〕,那么v逆在开始时最大,v正为零,随着反响的进行,生成物浓度不断减少,反响物浓度不断增加,v逆不断减小,v正不断增大,最后反响到达化学平衡,如图乙所示。
。
在一定条件下,可逆反响的正反响速率和逆反响速率相等,反响混合物中各组分的含量保持不变的状态叫化学平衡状态。
要点诠释:〔1〕可逆反响是前提,速率相等是实质,浓度保持不变是标志。
〔2〕v正=v逆≠0,正反响和逆反响仍在进行。
〔3〕百分含量指各组分的质量百分含量、物质的量百分含量、气体物质的体积百分含量。
【高清课堂:运动静止总相宜-化学平衡状态】
。
化学平衡状态具有“逆〞“等〞“动〞“定〞“变〞“同〞的特征。
〔1〕逆:化学平衡研究的对象是可逆反响。
〔2〕等:正反响速率和逆反响速率相等,即同一种物质的消耗速率与生成速率相等。注意,不同物质的反响速率不一定相等。
〔3〕动:化学平衡从外表上或宏观上看好似反响停止了,但从本质上看反响并未停止,只不过正反响速率与逆反响速率相等罢了,即v(正)=v(逆)>0。所以化学平衡是一种动态平衡。
〔4〕定:在平衡混合物中,各组成成分的百分含量保持一定,不再随时间的改变而改变。
〔5〕变:化学平衡是在一定条件下建立的暂时平衡,假设影响化学平衡的外界条件改变,化学平衡状态就会发生改变。
〔6〕同:在其他条件不变时,可逆反响不管是从正反响开始,还是从逆反响开始,还是从正反响和逆反响同时开始,途径虽然不同,但只要起始浓度相同,就可以到达相同的平衡状态,所建立的平衡是等效的。
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〔1〕本质标志。
v(正)=v(逆)≠0。对于某一可逆反响来说,正反响消耗掉某反响物的速率等于逆反响生成该反响物的速率。
〔2〕等价标志。
①全是气体参加的体积可变反响,体系的压强不随时间而变化。例如:N2+3H22NH3。
②体系中各组分的物质的量浓度或体积分数、物质的质量分数保持不变。
③全是气体参加的体积可变反响,体系的平均相对分子质量不随时间变化。例如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。
④对同一物质而言,断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。
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⑤对于有颜色的物质参加或生成的可逆反响,体系的颜色不再随时间而变化,如2NO2(g)N2O4(g)。
⑥体系中某反响物的转化率或某生成物的产率到达最大值且不再随时间而变化。
要点诠释:以下几种情况不能作为可逆反响到达化学平衡的标志:
〔1〕恒温、恒容下的体积不变反响,体系的压强或总物质的量不随时间而变化,如2HI(g)I2(g)+H2(g)。
〔2〕全是气体参加的体积不变反响,体系的平均相对分子质量不再随时间变化,如2HI(g)I2(g)+H2(g)。
〔3〕全是气体参加的反响,恒容条件下体系的密度保持不变。
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要点二、化学平衡常数
:在一定温度下,当一个可逆反响到达化学平衡时,生成物浓度以反响方程式中计量数为指数的幂的乘积与反响物浓度以反响方程式中计量数为指数的幂的乘积之比是一个常数,这个常数就是该反响的化学平衡常数〔简称平衡常数〕,用K表示。对于可逆反响mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下无论反响物的起始浓度如何,反响到达平衡状态后,总有:。
要点诠释:〔1〕上式中c(A)、c(B)、c(C)、c(D)是各物质处于化学平衡时的物质的量浓度。
〔2〕温度一定时,可逆反响无论从正反响开始,还是从逆反响开始,无论反响物起始浓度大小,K是一个常数。而且K只与温度有关。
〔3〕对于在溶液中进行的反响,溶剂的浓度是一个常数,此常数可归到平衡常数中去,在K的表达式中不出现溶剂的浓度项。如:
CO32―+H2OHCO3―+OH―
〔4〕当反响中有固体物质时,因固体的浓度可看作常数,在K的表达式中不出现固体的浓度项。如:
CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)K=c(CO2)
〔5〕平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。
同一个化学反响,化学方程式书写方式不同,平衡常数不同。如:
H2(g)+I2(g)2HI(g)
H2(g)+I2(g)HI(g)
2HI(g)H2(g)+I2(g)
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对于给定的化学反响,正、逆反响的平衡常数互为倒数。
。
〔1〕化学平衡常数值的大小是可逆反响进行程度的标志。它能够表示出可逆反响进行的完全程度。一个反响的K值越大,说明平衡时生成物的浓度越大,反响物的浓度越小,反响物转化率也越大。可以说,化学平衡常数是一定温度下一个反响本身固有的内在性质的定量表达。
要点诠释:一般地说,K>105时,该反响就根本进行完全了。
10-5<K<105时,典型的可逆反响,改变条件反响进行的方向就会变化。
K<10-5时,反响进行的程度很小,转化率极小,其逆反响会进行趋于完全。,
〔2〕可以利用平衡常数的值做标准,判断正在进行的可逆反响是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡,如:对于可逆反响:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度的任意时刻,反响物与生成物的浓度有如下关系:
,叫该反响的浓度商。
〔3〕利用K可判断反响的热效应
假设升高温度,K值增大,那么正反响为吸热反响;
假设升高温度,K值减小,那么正反响为放热反响。
。
平衡转化率是指平衡时已转化了的某反响物的量与转化前该反响物的量之比,用来表示反响限度。对于反响aA+bBcC+dD,反响物A的转化率可以表示为:
。
要点诠释:化学平衡常数和平衡转化率都可用来定量描述可逆反响进行的程度,它们是有不同的:
①一个特定的化学反响,在温度一定时虽然只有一个平衡常数,但反响物的平衡转化率却可以因反响物量的不同而不同。因此,脱离具体的反响物谈化学反响的平衡转化率是没有意义的。
②平衡转化率随着反响物起始浓度的不同而变化,而平衡常数却不受起始浓度的影响。
③平衡常数的表达式和数值根据化学方程式书写方式的变化而变化,平衡转化率不随方程式书写方式的变化而变化。
④在进行有关计算时,代入平衡常数K表达式中的必须是物质的平衡浓度,而代入平衡转化率表达式中的可以是物质的浓度,也可以是物质的物质的量、质量或气体的体积等。
⑤平衡常数更能反映出可逆反响的本质。
要点三、化学平衡计算的一般思路和方法
:建立模式、确定关系、依据题意列出方程。最常用、最重要的模式是“列三行〞,即列出起始量、变化量和平衡量。简记为:始、变、平、列方程。如:
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mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始ab00
变化mxnxpxqx
平衡a―mxb―nxpxqx
其中:a、b表示起始状态下反响物的物质的量或反响物的浓度或同温、同压下反响物中气体的体积,c、d表示起始状态下产物的物质的量或产物的浓度或同温、同压下产物中气体的体积。
计算中注意存在以下量的关系:①对反响物:起始浓度-转化浓度=平衡浓度;对生成物:起始浓度+转化浓度=平衡浓度。②各物质转化浓度之比等于化学方程式中各物质前面的化学计量数之比。
。
〔1〕转化率的计算。
。
假设a∶b=m∶n,那么任何时刻A、B的物质的量〔浓度〕之比均为a∶b,且A、B的转化率相同。
〔2〕产率的计算。
。
〔3〕各组分的体积分数〔〕。
。
〔4〕平均相对分子质量。
。
的变化取决于气体总质量和总物质的量的变化。
〔5〕密度。
。
的变化取决于气体总质量和体积的变化。
【典型例题】
类型一、可逆反响
例1、在一定量的密闭容器中进行反响:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。反响过程中某一时刻N2、H2、、、。当反响到达平衡时,可能存在的数据是〔〕。
,.15mol/L
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、.4mol/L
【答案】B
【解析】此题考查对可逆反响的特征的理解,解答时,应注意两点:〔1〕可逆反响既可向正反响方向进行,同时又可向逆反响方向进行;〔2〕可逆反响不能进行到底,只能反响到一定程度到达平衡状态,平衡时各物质的物质的量都大于零。
对于此题,假设反响从题给某一时刻开始向正反响方向进行并到达平衡,;假设反响从题给某一时刻开始向逆反响方向进行并到达平衡,,;从题给量的关系易知无论反响进行到什么程度,c(N2)∶c(H2)=1∶3,因此,。
【总结升华】解答可逆反响的问题要特别注意,即反响物不可能完全转化为生成物,生成物也不可能完全转化为反响物。另外还要注意量的变化,元素原子不可能凭空增加或减少。总之要注意:“可逆〞和“守恒〞。
举一反三:
【变式1】对于可逆反响2SO2+O22SO3,在混合气体中充入一定量的18O2,足够长的时间后,18O〔〕。

、O2和SO3中
【答案】D
类型二、化学平衡的概念及其建立
例2、对可逆反响4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),以下表达正确的选项是〔〕。
,4v正(O2)=5v逆(NO)
,消耗xmolNH3,那么反响到达平衡状态
,假设增大容器容积,那么正反响速率减小,逆反响速率增大
:2v正(NH3)=3v正(H2O)
【答案】A
【解析】A项,反响到达平衡时,v正(O2)与v逆(NO)之比等于对应物质的化学计量数之比;B项,假设单位时间内生成xmolNO,同时生成xmolNH3,说明反响到达平衡;C项,增大容器容积,压强减小,正、逆反响速率均减小;D项,3v正(NH3)=2v正(H2O)。
【总结升华】从反响速率关系的角度来判断反响是否到达平衡时,速率必须是一正一逆〔不能同是v正或v逆〕,且速率比等于化学计量数之比。
举一反三:
【变式1】哈伯因创造了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1molN2和3molH2,在一定条件下使该反响发生N2+3H22NH3,有关说法正确的选项是〔〕。
,N2将完全转化为NH3
,N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
,N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化
,正反响和逆反响的速率都为零
【答案】C
类型三、化学平衡的标志
例3、在一定温度下的定容密闭容器中,当容器中的以下物理量不再变化时,说明反响:A(s)+2B(g)
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C(g)+D(g)已达平衡的是〔〕。


【答案】B、C
【解析】考查反响:A(s)+2B(g)C(g)+D(g),方程式两边气体分子的化学计量数之和相等,显然混合气体的压强和总物质的量均始终保持不变,不能用来判断反响是否到达平衡;由于A是固体,所以(气)是一个变化量,而c(B)也是一个变化量,那么当(气)、c(B)不再变化时说明反响已到达平衡。
【总结升华】对于反响前后气体物质的分子数相等的可逆反响,不能用气体的总物质的量、总压强、平均相对分子质量等是否随时间变化来判断该反响是否到达了平衡状态。
举一反三:
【变式1】一定条件下,在密闭容器中,能表示反响X(g)+2Y(g)2Z(g)一定到达化学平衡状态的是〔〕
①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2②X、Y、Z的浓度不再发生变化③容器中的压强不再发生变化④单位时间内生成nmolZ,同时生成2nmolY
A.①②B.①④C.②③D.③④
【答案】C
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【变式2】在一定温度下,可逆反响A(g)+3B(g)2C(g)到达平衡的标志是〔〕

、B、C的浓度不再发生变化

、B、C的分子数之比为1:3:2
【答案】AB
【变式3】在一定温度下恒容容器中,以下表达不是可逆反响A(g)+3B(g)2C(g)+2D(s)到达平衡的标志的是〔〕
①C的生成速率与C的分解速率相等
②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB
③A、B、C的浓度不再变化
④A、B、C的密度不再变化
⑤混合气体的总压强不再变化
⑥混合气体的物质的量不再变化
⑦单位时间内消耗amolA,同时生成3amolB
⑧A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2
A.②⑧ B.②⑤⑧
C.①③④⑦ D.②⑤⑥⑧
【答案】A
类型四、化学平衡常数
例4、在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反响: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:
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T〔℃〕
700
800
1000
K



答复以下问题:
〔1〕该反响的化学平衡常数表达式为K=________。
〔2〕正反响为________〔填“吸热〞或“放热〞〕反响。
〔3〕能判断该反响到达化学平衡状态的依据是________。
,c(CO)不变
(H2)=v逆(H2O)(CO2)=c(CO)
〔4〕某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为________℃。
【答案】〔1〕。
〔2〕吸热
〔3〕b、c
〔4〕800
【解析】〔2〕由表中数据可以看出T升高,K增大。所以判断出正反响为吸热反响。
〔3〕由于该反响是一个反响前后气体物质化学计量数之和相等的反响,所以在恒容时,容器内的压强一直不变,不能用作平衡状态的判断;c(CO2)=c(CO)并不代表着它们的浓度就不发生变化,所以也不能判断是否到达平衡;b、c可以。
〔4〕根据c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),所以K=,对应表中温度为800℃。
[特别提示]理解好平衡常数K的含义,就可以理解好化学平衡状态,一定要熟练掌握T与K的关系以及平衡常数的表达式的书写。
举一反三:
【变式1】以下反响在210℃到达平衡:
①PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)ΔH1>1K=1
②CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)ΔH2<0K=5×104
③COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)ΔH3>0K
〔1〕根据反响①的平衡常数K的表达式,以下等式必定成立的是〔〕。
(PCl5)=c(PCl3)=c(Cl2)=1
(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2)=1
(PCl5)=c(PCl3)·c(Cl2)
反响②和反响③的平衡常数K的表达式________〔填“相同〞或“不同〞〕。
〔2〕降低Cl2浓度,反响③的K值________〔填“增大〞“减小〞或“不变〞〕。
〔3〕要使反响①和反响②的K值相等,应采取的措施是〔〕。
①②①②①降温,反响②维持210℃
【答案】C不同〔2〕不变〔3〕A
【解析】可逆反响到达化学平衡,生成物浓度幂的乘积与反响物浓度幂的乘积之比为一常数。对于反响①来说:,故〔1〕应选C。反响②和③的反响物、生成物恰好颠倒,K的表达式是不同的。平衡常数与物质浓度无关,只随温度而变,温度升高,正反响为吸热反响的K值增大,正反响为放热反响的K值减小,所以〔2〕应填不变,〔3〕应选A。
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类型五、化学平衡常数与平衡转化率的计算
例5、在某温度下,,充分反响,到达平衡后,测得c(H2)=·L-1。
〔1〕求该反响的平衡常数。
〔2〕在上述温度下,,试求到达化学平衡状态时各物质的浓度。
【答案】〔1〕。
〔2〕c(H2)=c(I2)=,c(HI)=。
【解析】〔1〕依题意可知:
平衡时c(H2)=·L-1,
消耗c(H2)=·L-1,
生成c(HI)=·L-1。
H2(g)+I2(g)2HI(g)
起始浓度/mol·L-
平衡浓度/mol·L-
〔2〕依题意可知,c(H2)=·L-1,c(I2)=·L-1,设H2的消耗浓度为x。那么:
H2(g)+I2(g)2HI(g)
平衡浓度/mol·L---x2x
因为K不随浓度发生变化,
解得x=·L-1。
平衡时c(H2)=c(I2)=·L-1,
c(HI)=·L-1。
举一反三:
【变式1】在密闭容器中给CO和水蒸气的混合物加热到800℃时,有以下平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),且K=1,假设用2molCO和10molH2O(g)相互混合并加热到800℃,那么CO的转化率为〔〕。
%%%%
【答案】D
【解析】设平衡时CO消耗xmol,假定总体积为1L
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始物质的量/mol21000
转化物质的量/molxxxx
平衡物质的量/mol2-x10-xxx
依题意:,
x2=(2―x)(10―x),
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x=。
所以CO的转化率。
考前的心理准备,考前可通过心理暗示缓解紧张情绪,进行临场心理调节。紧张时可用“我能行〞、“静心〞、“认真〞等自我暗示来稳定情绪,适当做做深呼吸。放松心情,减少压力,参加成考的学生需要将平时的家庭、学校、社会的压力全丢掉,轻装上阵。Comingbackhomeintheevening,familyandIsatandwatchedTVtogether,wearereturningandeatingthefruitwhilechatting,thewholefamilyishappyandharmonious!考试要淡定。拿到试卷后,不要急于动笔,先浏览试题,粗略知道各题的难易、分值后合理安排答题时间。分值较小的题,如果一时做不出来,可先放一放,抢时间先做会做的题,然后再回头考虑此题。.Iliveveryhappilytoday!Inthemorning,itisveryfine!ThenIclimbthemountainwithfamily,theaironthemountainisveryfresh,theflowersplantsandtreesonthemountainallseemextremelybeautiful.