第20講化學平衡及平衡常數(shù)

化學反應速率和化學平衡第七章第20講化學平衡及平衡常數(shù)1．可逆反應(1)定義______條件下，既能向________方向進行，同時又能向________方向進行的反應。(2)特點①反應物和生成物______存在。②任一反應物的轉(zhuǎn)化率______100%。③化學反應方程式中用______連接。化學平衡相同正反應逆反應同時小于2．化學平衡狀態(tài)(1)定義在一定條件下可逆反應進行到一定程度時，____________和____________相等，______________________不再發(fā)生變化的狀態(tài)叫做化學平衡狀態(tài)，簡稱化學平衡。正反應速率逆反應速率

反應物和生成物的濃度

(2)特征v(正)＝v(逆)≠0質(zhì)量或濃度也隨之改變

【答案】(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√(7)×【答案】<><【答案】B1．概念在一定溫度下，當一個可逆反應達到____________時，生成物______冪之積與反應物______冪之積的比值是一個常數(shù)，用符號________表示。化學平衡常數(shù)、平衡轉(zhuǎn)化率化學平衡濃度濃度K3．影響因素K只受________影響，與反應物或生成物的濃度變化無關。4．注意事項(1)固體和純液體的濃度視為常數(shù)，通常不計入平衡常數(shù)表達式中。(2)化學平衡常數(shù)是指某一具體反應的平衡常數(shù)。若反應方向改變，則平衡常數(shù)改變。(3)若方程式中各物質(zhì)的系數(shù)等倍擴大或縮小，盡管是同一反應，平衡常數(shù)也會改變。溫度

增大減小

【答案】(1)√(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×5．下列關于平衡常數(shù)的說法中，正確的是()A．化學平衡常數(shù)較大的可逆反應，所有反應物的轉(zhuǎn)化率一定大B．可以用化學平衡常數(shù)定量描述化學反應的限度C．壓強一定，一個化學反應的平衡常數(shù)是一個常數(shù)D．兩種物質(zhì)反應，不管怎樣書寫化學方程式，平衡常數(shù)不變【答案】B一、化學平衡狀態(tài)的判斷1．化學平衡狀態(tài)的標志(1)v(正)＝v(逆)——反應體系中同一物質(zhì)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——各組分的物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量分數(shù)、物質(zhì)的量分數(shù)、體積分數(shù)(有氣體參加的可逆反應)、反應物的轉(zhuǎn)化率等保持不變。2．實例分析【解析】平衡時容器內(nèi)各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是沒有規(guī)律的，只是各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度保持不變，A選項錯；對于反應前后氣體體積不變的反應，容器內(nèi)的總壓強不隨時間的變化而改變，B選項錯；C選項，由化學方程式中化學計量數(shù)，可知該反應正、逆反應速率相等，反應達到平衡，C選項正確；D選項，A、B的生成量必然相等，但不知A、B消耗的量，無法判斷正、逆反應速率，D選項錯。【答案】C⑥溫度和體積一定時，某一生成物濃度不再變化⑦溫度和體積一定時，容器內(nèi)壓強不再變化⑧條件一定，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化⑨溫度和體積一定時，混合氣體的顏色不再變化⑩溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化【答案】②⑥⑨二、化學平衡常數(shù)的應用及相關計算1．應用(1)判斷、比較可逆反應進行程度的大小K值越大，正反應進行的程度越大；反之，則越小。(2)判斷反應進行的方向若任意狀態(tài)下的生成物與反應物的濃度冪之積的比值為Qc。①Q(mào)c<K：反應向正反應方向進行；②Qc＝K：反應處于化學平衡狀態(tài)；③Qc>K：反應向逆反應方向進行。(3)利用K可判斷反應的熱效應①若升高溫度，K值增大，則正反應為吸熱反應；②若升高溫度，K值減小，則正反應為放熱反應。(4)利用化學平衡常數(shù)計算平衡濃度、轉(zhuǎn)化率等2．相關計算(1)步驟①寫出有關化學平衡的方程式。②確定各物質(zhì)的起始濃度、轉(zhuǎn)化濃度、平衡濃度。③根據(jù)已知條件建立等式進行解答。(3)說明①對于反應物：c(平衡)＝c(起始)－c(轉(zhuǎn)化)；對于生成物：c(平衡)＝c(起始)＋c(轉(zhuǎn)化)。②各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比。(2)830℃時，向一個5L的密閉容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反應初始6s內(nèi)A的平均反應速率v(A)＝0.003mol·L－1·s－1，則6s時c(A)＝______mol·L－1，C的物質(zhì)的量為______mol；若反應經(jīng)一段時間后，達到平衡時A的轉(zhuǎn)化率為________，如果這時向該密閉容器中再充入1mol氬氣，平衡時A的轉(zhuǎn)化率為__________。容器編號溫度(℃)起始物質(zhì)的量(mol)平衡物質(zhì)的量(mol)CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)Ⅰ3870.200.0800.080Ⅱ3870.40Ⅲ2070.200.0900.090下列說法正確的是()A．該反應的正反應為吸熱反應B．達到平衡時，容器Ⅰ中的CH3OH體積分數(shù)比容器Ⅱ中的小C．容器Ⅰ中反應達到平衡所需時間比容器Ⅲ中的長D．若起始時向容器Ⅰ中充入CH3OH0.1mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol，則反應將向正反應方向進行【答案】D【解析】容器Ⅰ與容器Ⅲ相比，甲醇的起始物質(zhì)的量相等，但溫度不同，溫度較低時生成物的物質(zhì)的量多，這說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，因此正方應是放熱反應，A錯誤；反應前后體積不變，則容器Ⅱ與容器Ⅰ相比，兩個平衡等效，因此達到平衡時，容器Ⅰ中的CH3OH體積分數(shù)和容器Ⅱ中的相等，B不正確；容器Ⅰ中溫度高，反應速率快，因此容器Ⅰ中反應達到平衡所需時間比容器Ⅲ中的少，C不正確；在研究影響化學反應速率和化學平衡的因素時，由于外界影響因素較多，故為搞清楚某個因素的影響就需控制其他因素相同或不變時，再進行實驗。因此，控制變量思想在這部分體現(xiàn)較為充分，在近幾年高考題中也考查較多且多以探究型實驗方案設計的形式出現(xiàn)。這類題目以實驗為研究手段，模擬科學探究過程對小課題展開研究。盡管涉及因素較多，有其復雜性，但仍然重在考查基礎知識和基本技能、分析能力和實驗能力。實際上這類題目并不可怕。實驗題中的控制變量思想

(2012廣東卷節(jié)選)碘在科研與生活中有重要應用。某興趣小組用0.50mol·L－1KI溶液、0.2%淀粉溶液、0.20mol·L－1K2S2O8溶液、0.10mol·L－1Na2S2O3溶液等試劑，探究反應條件對化學反應速率的影響?！窘馕觥坑煽刂谱兞克枷耄看螌嶒炛袃H改變了K2S2O8的量，而其他量(KI、NaS2O3、淀粉等)均控制量不變?！敬鸢浮?.0保證反應物K2S2O8的濃度改變，而其他的因素不變，才能達到實驗目的 Fenton法常用于處理含難降解有機物的工業(yè)廢水，通常是在調(diào)節(jié)好pH和Fe2＋濃度的廢水中加入H2O2，所產(chǎn)生的羥基自由基能氧化降解污染物?，F(xiàn)運用該方法降解有機污染物pCP，探究有關因素對該降解反應速率的影響。【實驗設計】控制p-CP的初始濃度相同，恒定實驗溫度在298K或313K(其余實驗條件見下表)，設計如下對比實驗。(1)請完成以下實驗設計表(表中不要留空格)。實驗編號實驗目的T/KpHc/(10－3mol·L－1)H2O2Fe2＋①為以下實驗作參考29836.00.30②探究溫度對降解反應速率的影響③298106.00.30【數(shù)據(jù)處理】實驗測得p-CP的濃度隨時間變化的關系如下圖。(2)請根據(jù)上圖實驗①曲線，計算降解反應在50～150s的反應速率：v(pCP)＝________mol·L－1·s－1。【解釋與結(jié)論】(3)實驗①②表明溫度升高，降解反應的速率增大。但溫度過高時反而導致降解反應的速率減小，請從Fenton法所用試劑H2O2的角度分析原因：____________________________。(4)實驗③得出的結(jié)論：當pH等于10時，_____________________________________________________________?！舅伎寂c交流】(5)實驗時需在不同時間從反應器中取樣，并使所取樣品中的反應立即停止下來。根據(jù)上圖中的信息，給出一種迅速停止反應的方法：_________________________________。【解析】(1)實驗①是參照實驗，所以與實驗①相比，實驗②和③只能改變一個條件，這樣才能起到對比實驗的目的，則實驗②是探究溫度對反應速率的影響，則T＝313K，pH＝3，c(H2O2)/10－3＝6.0mol·L－1，c(Fe2＋)/10－3＝0.30mol·L－1，實驗③顯然是探究pH的大小對反應速率的影響。(2)在50～150s，Δc(pCP)＝0.6×10－3mol·L－1，則v(pCP)＝6.0×10－6mol·L－1·s－1。(3)溫度過高時，H2O2分解，c(H2O2)濃度減小，導致反應速率減小。(4)從圖中可看出，當pH＝10時，c(p-CP)不變，即反應速率為0，說明在堿性條件下，有機物pCP不能降解。(5)從(4)問可以得出在反應液中加入NaOH溶液，使溶液的pH迅速增大，反應停止