第2講　化學平衡狀態(tài)

1、第2講化學平衡狀態(tài)考綱解讀1.了解可逆反應的定義。2.理解化學平衡的定義。3.理解影響化學平衡的因素。4.理解化學平衡常數的定義并能進行簡單計算?？键c一可逆反應可逆反應的概念：在同一條件下，既能向_反應方向進行，又能向_反應方向進行的化學反應。1反應2H2Oeq o(,sup7(電解),sdo5(點燃)2H2O2是否為可逆反應？2向含有2 mol的SO2的容器中通入過量氧氣發(fā)生2SO2O2eq o(,sup7(催化劑),sdo5(加熱)2SO3，充分反應后生成SO3的物質的量_2 mol(填“”或“”，下同)，O2的物質的量_0 mol，轉化率_100%。(1)可逆反應的可逆是指同一反應條件下

2、，正、逆反應同時進行，不同條件下的反應不是可逆反應。(2)可逆反應中任一物質的濃度都不能為零，而是介于完全正向轉化與逆向轉化之間。(3)參與反應的物質的轉化率不等于100%。考點二化學平衡狀態(tài)1概念一定條件下的可逆反應中，正反應速率與逆反應速率_，反應體系中所有參加反應的物質的_保持不變的狀態(tài)。2建立過程在一定條件下，將0.3 mol CO和0.2 mol H2O(g)通入2 L密閉容器中，發(fā)生反應：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)。(1)反應剛開始時，_濃度最大，正反應速率最大；_濃度為0，_反應速率為0。(2)隨著反應的進行，反應物濃度逐漸_，正反應速率逐漸_；生成物濃度逐漸

3、_，逆反應速率逐漸_，最終正、逆反應速率_，達到平衡狀態(tài)，此時反應體系中各物質的濃度均_。(3)依據以上敘述畫出的反應的vt圖像如下：(4)由vt圖像可以看出化學平衡是動態(tài)平衡，因為_，即反應仍在進行著。3平衡特點3在密閉容器中進行反應：X2(g)Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1，在一定條件下，當反應達到平衡時，各物質的濃度有可能是()AZ為0.3 molL1 BY2為0.4 molL1CX2為0.2 molL1 DZ為0.4 molL14對于N23H2eq o(,sup7(高溫、高壓),sdo5(催化劑)2N

4、H3， (1)若N2、H2、NH3的濃度不再隨時間的改變而改變，是否達到平衡狀態(tài)？平衡狀態(tài)的達到是否意味反應停止了？(2)若某一時刻，v正(N2)v逆(NH3)，此時是否達到平衡狀態(tài)？若3v正(N2)v正(H2)呢？5可逆反應：2NO2(g)2NO(g)O2(g)在體積固定的密閉容器中進行，達到平衡狀態(tài)的標志的是()單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO2單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO用NO2、NO、O2表示的反應速率的比為221的狀態(tài)混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài)混合氣體的平均相對分子質量不

5、再改變的狀態(tài)A BC D全部6向一密閉容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定條件下使反應N23H2eq o(,sup7(高溫、高壓),sdo5(催化劑)2NH3發(fā)生，有關說法正確的是 ()A達到化學平衡時，N2將完全轉化為NH3B達到化學平衡時，N2、H2和NH3的物質的量濃度一定相等C達到化學平衡時，N2、H2和NH3的物質的量濃度不再變化D達到化學平衡時，正反應和逆反應的速率都為零7一定條件下，對于可逆反應X(g)3Y(g) 2Z(g)，若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零)，達到平衡時，X、Y、Z的濃度分別為0.1 molL1、0.3 molL1、0.08

6、 molL1，則下列判斷正確的是()Ac1c231B平衡時，Y和Z的生成速率之比為23CX、Y的轉化率不相等Dc1的取值范圍為0 molL1c10.14 molL1(1)v正v逆0表明反應體系中同一物質的消耗速率和生成速率相等，即各物質的物質的量、質量不再發(fā)生變化，可逆反應達到平衡狀態(tài)，但反應仍在進行。對不同的兩種物質則必須是一個為正反應速率，另一個為逆反應速率且二者之比等于化學計量數之比。(2)可逆反應達到平衡狀態(tài)有兩個核心的判斷依據：正反應速率和逆反應速率相等。反應混合物中各組成成分的百分含量保持不變。只要抓住這兩個特征就可確定反應是否達到平衡狀態(tài)，對于隨反應的發(fā)生而發(fā)生變化的物理量如果不

7、變了，即說明可逆反應達到了平衡狀態(tài)。解達到平衡狀態(tài)標志的題目，關鍵是看給定的條件能否推出參與反應的任一物質的物質的量不再發(fā)生變化。(3)當兩種反應物按化學計量數之比投料時，二者任意時刻的轉化率都相等。反之根據不同投料比例時的兩種物質的轉化率，亦可確定二者的化學計量數之比。考點三化學平衡常數1概念在一定溫度下，當一個可逆反應達到_時，生成物_與反應物_的比值是一個常數，用符號_表示。2表達式對于反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，K_(固體和純液體的濃度視為常數，通常不計入平衡常數表達式中)。3意義(1)K值越大，反應物的轉化率_，正反應進行的程度_。(2)K只受_影響，與反應物或生成

8、物的濃度變化無關。(3)化學平衡常數是指某一具體反應的平衡常數。若反應方向改變，則平衡常數改變。若方程式中各物質的系數等倍擴大或縮小，盡管是同一反應，平衡常數也會改變。8對于給定反應，正逆反應的化學平衡常數一樣嗎？是什么關系？9化學平衡常數只受溫度的影響，溫度升高，化學平衡常數是增大還是減少？10如何由化學平衡常數判斷一個化學反應是否達到化學平衡狀態(tài)？11已知某化學反應的平衡常數表達式為Keq f(c(CO2)c(H2),c(CO)c(H2O)，在不同的溫度下該反應的平衡常數如下表：t7008008301 0001 200K1.671.111.000.600.38下列有關敘述不正確的是()A該

9、反應的化學方程式是CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)B上述反應的正反應是放熱反應C若在1 L的密閉容器中通入CO2和H2各1 mol,5 min后溫度升高到830 ，此時測得CO2為0.4 mol，該反應達到平衡狀態(tài)D若平衡濃度符合關系式eq f(c(CO2),3c(CO)eq f(c(H2O),5c(H2)，則此時的溫度為1 000 多角度評析化學平衡狀態(tài)1化學平衡狀態(tài)的標志(1)v正v逆反應體系中_的消耗速率和生成速率相等。(2)平衡混合物中各組成成分的含量保持不變各組分的_、_、_、_(有氣體參加的可逆反應)、_等保持不變。2實例分析例舉反應mA(g)nB(g)pC(g)qD

10、(g)是否達到平衡狀態(tài)混合物體系中各成分的量各物質的物質的量或各物質的物質的量分數一定各物質的質量或各物質的質量分數一定各氣體的體積或體積分數一定總體積、總壓強、總物質的量、總濃度一定正反應速率與逆反應速率的關系單位時間內消耗了m mol A，同時生成m mol A，即v正v逆單位時間內消耗了n mol B，同時消耗了p mol C，即v正v逆vAvBvCvDmnpq，v正不一定等于v逆單位時間內生成n mol B，同時消耗了q mol D，均指v逆，v正不一定等于v逆總壓強若mnpq，總壓強一定(其他條件不變)若mnpq，總壓強一定(其他條件不變)混合氣體平均相對分子質量(eq xto(M)

11、mnpq，eq xto(M)一定mnpq，eq xto(M)一定溫度任何化學反應都伴隨著能量變化，體系溫度一定(其他條件不變)體系的密度()密度一定【例1】下列說法可以證明H2(g)I2(g)2HI(g)已達平衡狀態(tài)的是_(填序號)。單位時間內生成n mol H2的同時，生成n mol HI一個HH 鍵斷裂的同時有兩個HI鍵斷裂百分含量w(HI)w(I2)反應速率v(H2)v(I2)eq f(1,2)v(HI)c(HI)c(H2)c(I2)211溫度和體積一定時，某一生成物濃度不再變化溫度和體積一定時，容器內壓強不再變化條件一定，混合氣體的平均相對分子質量不再變化溫度和體積一定時，混合氣體顏色

12、不再變化溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化討論：在上述的說法中能說明2NO2(g) N2O4(g)達到平衡狀態(tài)的是_(填序號)?！纠?】一定溫度下，下列敘述不能作為可逆反應A(g)3B(g) 2C(g)達到平衡狀態(tài)標志的是()C的生成速率與C的消耗速率相等單位時間內生成a mol A，同時生成3a mol BA、B、C的濃度不再變化C的物質的量不再變化混合氣體的總壓強不再變化混合氣體的總物質的量不再變化單位時間消耗a mol A，同時生成3a mol BA、B、C的分子數之比為132A B C D等效平衡的分類及判斷方法1含義在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)，對同一可逆反應體系，_時加

13、入物質的物質的量不同，而達到化學平衡時，同種物質的百分含量_。2原理同一可逆反應，當外界條件一定時，反應無論從正反應開始，還是從逆反應開始，最后都能達到平衡狀態(tài)。其中平衡混合物中各物質的含量_。由于化學平衡狀態(tài)與_有關，而與建立平衡的_無關。因而，同一可逆反應，從不同的狀態(tài)開始，只要達到平衡時條件(溫度、濃度、壓強等)完全相同，則可形成等效平衡。3分類及判斷方法(1)等溫、等容條件下，對于左右氣相物質的化學計量數不等的可逆反應，改變起始時加入物質的物質的量，若按可逆反應計量數之比換算成同一半邊物質(一邊倒)，其物質的量對應相同，則它們互為等效平衡。見下表，如可逆反應：2A(g)B(g)3C(g

14、)D(g)ABCD等效說明2 mol1 mol00互為等效平衡。表現在達到平衡后物質的量、質量、體積、物質的量濃度、組分百分含量(物質的量分數、質量分數、體積分數)相同4 mol2 mol001 mol0.5 mol1.5 mol0.5 mol01 mol3 mol1mol003 mol1 mol(2)等溫、等容條件下，對于左右氣相物質的化學計量數相等的可逆反應，改變起始時加入物質的物質的量，若按可逆反應計量數之比換算成同一半邊物質(一邊倒)，其物質的量對應成比例，則它們互為等效平衡。見下表，如可逆反應：2A(g)B(g)3C(g)D(s)ABCD等效說明互為等效平衡。表現在達到平衡后組分百分

15、含量(物質的量分數、質量分數、體積分數)相同2 mol1 mol004 mol2 mol001 mol0.5 mol1.5 mol0.5 mol01 mol3 mol1mol003 mol1 mol(3)等溫、等壓條件下，對于任何有氣相物質參加的可逆反應，改變起始時加入物質的物質的量，若按可逆反應計量數之比換算成同一半邊物質(一邊倒)，其物質的量對應成比例，則它們互為等效平衡。見下表，如可逆反應：2A(g)B(g)3C(g)D(g)ABCD等效說明互為等效平衡。表現在達到平衡后物質的量濃度、組分百分含量(物質的量分數、質量分數、體積分數)相同2 mol1 mol004 mol2 mol001

16、mol0.5 mol1.5 mol0.5 mol01 mol3 mol1mol003 mol1 mol【例3】在一定溫度下進行反應H2I22HI，有以下3種不同的起始投料方式(初始容器容積相同) H2(g)I2(g) 2HI(g) 1 mol 1 mol 0 mol 2 mol 2 mol 1 mol a mol b mol c mol(1)試判斷和是否是等效平衡？(2)和均達平衡時，H2的物質的量是否相同？物質的量濃度是否相同？(3)若使和成為等效平衡，則a、b、c應滿足什么關系？【例4】有甲、乙兩容器，甲容器容積固定，乙容器容積可變。一定溫度下，在甲中加入2 mol N2、3 mol H2

17、，反應N2(g)3H2(g)2NH3(g)達到平衡時生成NH3的物質的量為m mol。 (1)相同溫度下，在乙中加入4 mol N2、6 mol H2，若乙的壓強始終與甲的壓強相等，乙中反應達到平衡時，生成NH3的物質的量為_mol(從下列各項中選擇，只填序號，下同)；若乙的容積與甲的容積始終相等，乙中反應達到平衡時，生成NH3的物質的量為_mol。A小于m B等于mC在m2m之間 D等于2mE大于2m(2)相同溫度下，保持乙的容積為甲的一半，并加入1 mol NH3，要使乙中反應達到平衡時，各物質的體積分數與上述甲容器中達到平衡時相同，則起始時應加入_mol N2和_mol H2。高考題組一

18、化學平衡狀態(tài)的判斷及平衡特征1向絕熱恒容密閉容器中通入SO2和NO2，一定條件下使反應SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)達到平衡，正反應速率隨時間變化的示意圖如右圖所示。由圖可得出的正確結論是()A反應在c點達到平衡狀態(tài)B反應物濃度：a點小于b點C反應物的總能量低于生成物的總能量Dt1t2時，SO2的轉化率： ab段小于bc段2低溫脫硝技術可用于處理廢氣中的氮氧化物，發(fā)生的化學反應為2NH3(g)NO(g)NO2(g)eq o(,sup10(180 ),sdo10(催化劑) 2N2(g)3H2O(g)Hc3 Bab92.4C2p21C升高溫度可縮短反應達平衡的時間并能提高平衡

19、轉化率D從Y0到Y0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的eq f(n(0 ),n(20 )17700 時，向容積為2 L的密閉容器中充入一定量的CO和H2O，發(fā)生反應：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)反應過程中測定的部分數據見下表(表中t2t1)：反應時間/minn(CO)/moln(H2O)/mol01.200.60t10.80t20.20下列說法正確的是()A反應在t1 min內的平均速率為v(H2)eq f(0.40,t1)molL1min1B保持其他條件不變，起始時向容器中充入0.60 mol CO和1.20 mol H2O，達到平衡時n(CO2)0.30 mo

20、lC保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0.20 mol H2O，與原平衡相比，達到新平衡時CO轉化率增大，H2O的體積分數增大D溫度升高至800 ，上述反應平衡常數為0.64，則正反應為吸熱反應825 時，在含有Pb2+、Sn2+的某溶液中，加入過量金屬錫(Sn)，發(fā)生反應：Sn(s)+Pb2+(aq) Sn2+(aq)+Pb(s)，體系中c(Pb2+)和c(Sn2+)變化關系如圖所示。下列判斷正確的是()A往平衡體系中加入金屬鉛后，c(Pb2)增大B往平衡體系中加入少量Sn(NO3)2固體后，c(Pb2)變小C升高溫度，平衡體系中c(Pb2)增大，說明該反應H0D25 時，該反應的平衡常數

21、K2.29某溫度下，H2(g)CO2(g) H2O(g)CO(g)的平衡常數Keq f(9,4)。該溫度下在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始濃度如下表所示。起始濃度甲乙丙c(H2)/(molL1)0.0100.0200.020c(CO2)/(molL1)0.0100.0100.020下列判斷不正確的是()A平衡時，乙中CO2的轉化率大于60%B平衡時，甲中和丙中H2的轉化率均是60%C平衡時，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012 molL1D反應開始時，丙中的反應速率最快，甲中的反應速率最慢課時規(guī)范訓練教材習題回扣1(選修4P325)一定溫度下，對可逆反

22、應A(g)2B(g) 3C(g)的下列敘述中，能說明反應已達到平衡的是()AC生成的速率與C分解的速率相等B單位時間內消耗a mol A，同時生成3a mol CC容器內的壓強不再變化D混合氣體的物質的量不再變化2(選修4P322)已知反應A(g)3B(g)2C(g)在一定溫度下達到平衡，該反應的平衡常數表達式為_。若各物質的平衡濃度分別為c(A)2.0 molL1、c(B)2.0 molL1、c(C)1.0 molL1，則K_。3(選修4P339)已知一氧化碳與水蒸氣的反應為CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)。在427 時的平衡常數是9.4。如果反應開始時，一氧化碳和水蒸氣的濃度都

23、是0.01 molL1，計算一氧化碳在此反應條件下的轉化率。能力提升訓練1對于固定體積的密閉容器中進行的氣體反應A(g)B(g) C(s)2D(g)，可以說明在恒溫下已達到平衡狀態(tài)的是()反應容器中壓強不隨時間變化而變化A氣體和B氣體的生成速率相等混合氣體的平均摩爾質量不隨時間變化而變化反應混合氣體的密度不隨時間變化而變化A B C D2X、Y、Z三種氣體，取X和Y按11的物質的量之比混合，放入密閉容器中發(fā)生如下反應：X2Y2Z，達到平衡后，測得混合氣體中反應物的總物質的量與生成物的總物質的量之比為32，則Y的轉化率最接近于()A33% B40% C50% D65%3將固體NH4I置于密閉容器

24、中，在一定溫度下發(fā)生下列反應：NH4I(s) NH3(g)HI(g)；2HI(g) H2(g)I2(g)達到平衡時，c(H2)0.5 molL1，c(HI)4 molL1，則此溫度下反應的平衡常數為()A9 B16 C20 D254在25 時，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表：物質XYZ初始濃度/molL10.10.20平衡濃度/molL10.050.050.1下列說法錯誤的是()A反應達到平衡時，X的轉化率為50%B反應可表示為X3Y 2Z，其平衡常數為1 600C增大壓強使平衡向生成Z的方向移動，平衡常數增大D改變溫度可以改變此反應的平衡常數5T 時，在1 L的密閉容

25、器中充入2 mol CO2和6 mol H2，一定條件下發(fā)生反應：CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)H49.0 kJmol1。測得H2和CH3OH的濃度隨時間的變化情況如下表所示。時間/minc(H2)/ molL1c(CH3OH)/ molL1v正和v逆比較t060？t131v正v逆下列說法不正確的是()At0t1時間內，v(H2)3/(t1t0) molL1min1BT 時，該反應的平衡常數K1/27，CO2與H2的轉化率相等Ct0時，v正v逆Dt1時，若升高溫度或再充入CO2氣體，都可以提高H2的轉化率反應6高溫、催化劑條件下，某反應達到平衡，平衡常數Keq f(c(

26、CO)c(H2O),c(CO2)c(H2)。恒容時，溫度升高，H2濃度減小。下列說法正確的是()A該反應的焓變?yōu)檎礏恒溫恒容下，增大壓強，H2濃度一定減小C升高溫度，逆反應速率減小D該反應的化學方程式為COH2Oeq o(,sup7(催化劑),sdo5(高溫)CO2H27一定條件下，在體積為3 L的密閉容器中反應CO(g)2H2(g) CH3OH(g)Ha kJmol1，Sb Jmol1K1(a、b均為正數)，達到化學平衡狀態(tài)。(1)500 時，從反應開始到達到化學平衡，以H2的 濃度變化表示的化學反應速率是(用nB、tB表示)。(2)判斷該可逆反應達到化學平衡狀態(tài)的標志是(填字母)。av生

27、成 (CH3OH)v消耗(CO)b混合氣體的密度不再改變c混合氣體的平均相對分子質量不再改變dCO、H2、CH3OH的濃度均不再變化(3)300 時，將容器的容積壓縮到原來的1/2，在其他條件不變的情況下，對平衡體系產生的影響是_(填字母)。ac(H2)減小b正反應速率加快，逆反應速率減慢cCH3OH的物質的量增加d重新平衡時c(H2)/c(CH3OH)減小8. 在容積相同的五個密閉容器內，分別充入等量的N2和H2， 在不同溫度下，任其發(fā)生反應N2(g)+3H2(g)2NH3 (g)，并分別在t秒時測定其中NH3的體積分數，繪圖如右圖所示： (1)A，B，C，D，E五點中，尚未達到化學平衡狀態(tài)

28、的點 是。(2)此可逆反應的正反應是反應(填“放熱”或“吸熱”)。(3)AC段的曲線是增函數，CE段曲線是減函數，試從反應速率和平衡角度說明理由：_。9在一定溫度下將3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應：CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)(1)該反應的化學平衡常數表達式K_。(2)已知在700 時，該反應的平衡常數K10.6，則該溫度下反應CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)的平衡常數K2_，反應eq f(1,2)CO2(g)eq f(1,2)H2(g) eq f(1,2)CO(g)eq f(1,2)H2O(g)的平衡常數K3_。(3

29、)已知在1 000 時，該反應的平衡常數K4為1.0，則該反應為_反應(填“吸熱”或“放熱”)。(4)能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據是_。(填編號)A容器中壓強不變Bc(CO2)c(CO)C生成a mol CO2的同時消耗a mol H2D混合氣體的平均相對分子質量不變(5)在1 000 下，某時刻CO2的物質的量為2.0 mol，則此時v正_v逆(填“”、“”或“”)。該溫度下反應達到平衡時，CO2的轉化率為_。10由于溫室效應和資源短缺等問題，如何降低大氣中的CO2含量并加以開發(fā)利用引起了各界的普遍重視。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，該反應的能量變化如圖所示：(1)上述反應平衡常數K的表達式為_，溫度降低，平衡常數K(填“增大”、“不變”或“減小”)。(2)在體積為2 L的密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，測得CO2的物質的量隨