第16講,化學平衡,考綱導視,基礎反饋 1判斷正誤，正確的畫“”，錯誤的畫“”。,(1)2H2O,2H2O2為可逆反應(,)。,(2)二次電池的充、放電為可逆反應(,)。,(3)可逆反應不等同于可逆過程?？赡孢^程包括物理變化和,化學變化，而可逆反應屬于化學變化(,)。,(4)化學反應達到化學平衡狀態(tài)的正逆反應速率相等，是指 同一物質的消耗速率和生成速率相等，若用不同物質表示時，,反應速率不一定相等。(,)。,(5)一個可逆反應達到的平衡狀態(tài)就是這個反應在該條件,下所能達到的限度(,)。,(6)化學反應的限度可以通過改變反應條件而改變(,)。,(7)化學平衡發(fā)生移動，化學反應速率一定改變；化學反應,速率改變，化學平衡也一定發(fā)生移動(,)。,(8)升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，此時 v放減小，v吸,增大(,)。,答案：(1),(2),(3),(4),(5) (6),(7),(8),HQ kJmol1(Q0)，充分反應,2向含有 2 mol 的 SO2 容器中通入過量氧氣發(fā)生 2SO2(g),O2(g),2SO3(g),后生成 SO3 的物質的量_2 mol(填“”或“”，下同)， SO2 的物質的量_0 mol，轉化率_100%，反應放出的 熱量_Q kJ。,答案：<,<,<,考點一,化學平衡狀態(tài),【知識梳理】 一、化學反應的方向,1自發(fā)反應。,無需外界幫助,在一定條件下_就能自發(fā)進行的反應稱為自 發(fā)反應。,2判斷化學反應方向的依據(jù)。,焓變,熵變,溫度,要正確判斷一個化學反應是否能自發(fā)進行，必須綜合考慮 反應的_、_以及_。,3可逆反應。 在同一條件下既能向正反應方向進行又能向逆反應方向進,”表,行的反應叫可逆反應?？赡娣磻荒苓M行到底，用“ 示。,二、化學平衡狀態(tài) 1化學平衡狀態(tài)的定義。 在一定條件下的可逆反應里，當_ _，反應混合物中_的狀態(tài) 是化學平衡狀態(tài)，簡稱化學平衡?；瘜W平衡狀態(tài)是該條件下的該,反應進行的最大限度。,等(v 正v 逆0),各組分的濃度保持不變,正反應速率和逆反應速率相,2化學平衡狀態(tài)的特征。 (1)逆：研究對象必須是_。 (2)等：化學平衡狀態(tài)建立的條件是正反應速率和逆反應速 率相等，即_。 (3)動：動態(tài)平衡，即正反應、逆反應仍在進行，只是速率,相等。,濃度,(4)定：在平衡體系中，混合物中各組分的_保持一定。 (5)變：化學平衡是有條件的，當外界條件改變時，化學平 衡就會發(fā)生移動。,可逆反應,v(正)v(逆)0,【考點集訓】 例1制取 SO3 反應的化學方程式為 2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)，能夠說明在恒溫恒容條件下，上述反應已經(jīng)達到化學,平衡狀態(tài)的是(,)。,A每生成 1 mol SO3 的同時生成 0.5 mol O2 B容器中混合氣體的密度不變 CSO2、O2、SO3 的物質的量之比為 212 D容器中氣體總質量不變,解析：生成 1 mol SO3 代表正反應方向，生成0.5 mol O2 代 表逆反應方向，且物質的量之比等于化學計量數(shù)之比，A 項正 確；該反應質量m 守恒，體積 V 不變，密度始終不變，B項和 D 項錯誤；反應物、生成物物質的量之比等于化學計量數(shù)比， 是反應某一瞬間的數(shù)據(jù)巧合，不代表濃度不再改變，C 項錯誤。,答案：A,歸納總結,判斷化學平衡狀態(tài)的標志,(續(xù)表),(續(xù)表),(續(xù)表),例2在 1100 ，一定容積的密閉容器中發(fā)生反應：X(s),Y(g),Q(s)P(g) Ha kJmol1(a0)，該溫度下 K,0.203，下列有關該反應的說法正確的是(,)。,A若生成 1 mol P(g)，則放出的熱量等于 a kJ B若容器內壓強不隨時間變化，則可以判斷該反應已達 到化學平衡狀態(tài) C若升高溫度，正反應速率加快，逆反應速率減慢，化 學平衡正向移動,解析：生成 1 mol P 需吸收 a kJ 的熱量，A 項錯誤；該反 應是等體積反應，壓強始終不變，B 項錯誤；升高溫度，正逆 反應速率均增大，平衡正向移動，C 項錯誤；將c(Y)代入K 值,計算，K,c(P) c(Y),0.203，D 項正確。,答案：D,思路指導：化學平衡狀態(tài)的根本標志是：v(正)v(逆)， 各組分百分含量不變。氣體的顏色、密度、壓強、平均相對 分子質量的變化往往也與濃度變化有關。試題往往連同反應速 率、平衡移動方向等知識綜合考查，判斷時切勿急于求成。,例3298 K 時，在 2 L 固定體積的密閉容器中，發(fā)生可逆,反應：2NO2(g),N2O4(g),Ha kJ mol1(a0)。N2O4 的,物質的量濃度隨時間變化曲線如下圖。達平衡時， N2O4 的濃 度為 NO2 的 2 倍，回答下列問題：,A混合氣體的密度保持不變 B混合氣體的顏色不再變化 C氣壓恒定時,(3)若反應在 298 K 進行，某時刻測得 n(NO2)0.6 mol， n(N2O4)1.2 mol，則此時 v 正_v 逆(填“”“<”或“”)。,(2)A 項由于反應是在恒容的密閉容器內進行的，所以在任 何時刻都存在混合氣體的密度保持不變，一般不能判斷反應達 到平衡狀態(tài)； B 項由于容器的容積不變，若混合氣體的顏色不 再變化，說明物質的濃度不變，反應達到平衡狀態(tài)； C 項該反 應為氣體體積減小的反應，若未達到平衡狀態(tài)，則氣體的壓強 就會發(fā)生變化，因此氣壓恒定時，則反應處于平衡狀態(tài)。故選 項 A 符合題意。,(3)若反應在 298 K 進行，某時刻測得 n(NO2)0.6 mol， n(N2O4)1.2 mol，則由于物質的濃度不變，但是該反應的正反 應是放熱反應，根據(jù)平衡移動原理：升高溫度，平衡向吸熱反,應方向移動，即平衡逆向移動，所以v 正<v 逆。,答案：(1)6.67 (2)A (3)<,考點二,化學平衡常數(shù),【知識梳理】 1定義。 在一定溫度下，當一個可逆反應達到平衡時，生成物平衡 濃度冪之積與反應物平衡濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，叫化 學平衡常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)，用 K 表示。,2對于反應：mA(g)nB(g),pC(g)qD(g)，在一定溫,度下達平衡，平衡常數(shù)表達式為 K_(固體和純液,體，其濃度看作常數(shù)“1”不寫入表達式)。,3意義。,越大,越大,溫度,K 值越大，反應物的轉化率_，正反應進行的程度 _。K 只受_影響，與反應物或生成物的濃度變 化無關。 注意：化學平衡常數(shù)是指某溫度下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；若方程式中各物質的 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。,【考點集訓】 例4(2015 年陜西銅川模擬)已知反應：CO(g)CuO(s),CO2(g)Cu(s)和反應：H2(g)CuO(s),Cu(s)H2O(g),在相同的溫度下的平衡常數(shù)分別為 K1 和 K2，該溫度下反應：,CO(g)H2O(g),CO2(g)H2(g)的平衡常數(shù)為 K。則下列說法,正確的是(,)。,C對于反應，恒容時，溫度升高，H2 的濃度減小，則 該反應的焓變?yōu)檎?D對于反應，恒溫恒容下，增大壓強，H2 的濃度一定 減小,答案：B,解析：溫度升高，K 值變小，代表平衡逆向移動，即正反 應放熱，A 項正確；由反應式知 K 表達式正確，B 項正確；K 值只受溫度影響，C 項錯誤；升高溫度，平衡逆向移動，CO 轉 化率減小，D 項正確。,答案：C,易錯警示,1平衡常數(shù)只受溫度影響，與濃度變化無關；若溫度變化,能導致平衡正向移動，則 K 變大，反之變小。,2化學平衡常數(shù)是指某溫度下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；若方程式中各物質的系數(shù) 等倍擴大或縮小，盡管是同一反應，平衡常數(shù)也會改變。 3平衡常數(shù)的表達式中，只包括氣體和溶液中各溶質的濃 度，而不包括固體或純液體。一般而言，固體或純液體濃度不 變或變化很小，可以看作一個常數(shù)，不在表達式中出現(xiàn)。,例6(2015 年山東卷節(jié)選)合金貯氫材料具有優(yōu)異的吸收氫,性能，在配合氫能的開發(fā)中起著重要作用。,(1)一定溫度下，某貯氫合金(M)的貯氫過程如圖所示，縱 軸為平衡時氫氣的壓強(p)，橫軸表示固相中氫原子與金屬原子 的個數(shù)比(H/M)。,在 OA 段，氫溶解于 M 中形成固溶體 MHx，隨著氫氣壓強 的增大，H/M 逐慚增大；在 AB 段，MHx 與氫氣發(fā)生氫化反應 生成氫化物 MHy，氫化反應方程式為 zMHx(s)H2(g)=zMHy(s) H1()；在 B 點，氫化反應結束，進一步增大氫氣壓強，H/M 幾乎不變。反應()中 z_(用含 x 和 y 的代數(shù)式表示)。 溫度為 T1 時，2 g 某合金 4 min 內吸收氫氣 240 mL，吸氫速率,v_mLg1min1。反應()的焓變H1_0(填“”“<”,或“”)。,(2)表示單位質量貯氫合金在氫化反應階段的最大吸氫量 占其總吸氫量的比例，則溫度為T1、T2 時，(T1)_(T2)(填 “”“<”或“”)。當反應()處于圖中 a 點時，保持溫度不變， 向恒容體系中通入少量氫氣，達到平衡后反應()可能處于圖 中的_點( 填 “b”“c” 或 “d”) ， 該貯氫合金可通過_ 或 _的方式釋放氫氣。,答案：(1),2 yx,30 <,(2) c,加熱,減壓,例7在體積為 1 L 的密閉容器中，進行如下化學反應：,CO2(g)H2(g),CO(g)H2O(g)，化學平衡常數(shù)K與溫度T,的關系如下表： 回答下列問題： (1)升高溫度，化學平衡向_(填“正反應”或“逆反 應”)方向移動。,(2)能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是_。,Ac(CO2)c(CO) C容器中的壓強不變,BK 不變 Dv 正(H2)v 正(CO2),Ec(H2)保持不變 (3)若某溫度下，平衡濃度符合下列關系：c(CO2)c(H2) c(CO)c(H2O)，此時的溫度為_；在此溫度下，若該容 器中含有 1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 mol H2O， 則此時反應所處的狀態(tài)為_(填“向正反應方向進行 中”“向逆反應方向進行中”或“平衡狀態(tài)”)。,答案：(1)正反應 (2)E (3)850 向正反應方向進行中,考點三,化學平衡移動,【知識梳理】 1概念：達到平衡狀態(tài)的反應在條件改變后，平衡狀態(tài)被 破壞的過程。 2過程。,3平衡移動方向與反應速率的關系。,<,(1)v 正_v 逆，平衡向正反應方向移動。 (2)v 正_v 逆，平衡不移動。 (3)v 正_v 逆，平衡向逆反應方向移動。 4影響化學平衡的因素。 (1)外界條件。,在一定條件下：aA(g)bB(g),mC(g) H，達到了平,衡狀態(tài)，若其他條件不變，改變下列條件對平衡的影響如下：,(2)勒夏特列原理。 也叫化學平衡移動原理：如果改變影響平衡的條件之一(如 _)，平衡將向著能夠_這種改變的 方向移動。簡單講，改變條件，平衡移動方向是能削弱這種改 變的方向。勒夏特列原理也適用于溶解平衡、電離平衡、水解,平衡等。,溫度、壓強以及濃度,減弱,【考點集訓】 例8甲醇是一種優(yōu)質的液體燃料，目前工業(yè)上 CO 和 CO2 均可用于合成甲醇。在容積為2 L的密閉容器中進行反應：CO(g),2H2(g),CH3OH(g),H<0。,)。,若要提高甲醇的產(chǎn)率，可采取的措施有( A縮小容器體積 B減小壓強 C升高溫度 D使用合適的催化劑,思路指導：跟反應物的轉化率類似，能使反應平衡正向移,動的措施，往往能使生成物的產(chǎn)率增大。,答案：A,例9已知可逆反應 CO(g)H2O(g),CO2(g)H2(g),H0，反應達到平衡狀態(tài)后，欲提高 CO 的轉化率，可以采,取的措施為(,)。,A增大壓強 C增大 CO 的濃度,B升高溫度 D分離出 CO2,解析：增大壓強對等體積反應的平衡移動無影響，A項錯 誤；升溫使放熱反應逆向移動，B項錯誤；增大CO 濃度雖然 使平衡正向移動，但轉化率變小，C項錯誤；分離CO2，使平 衡正向移動，CO 轉化率增大，D 項正確。 答案：D,易錯警示,在 A(g)B(g),C(g)D(g)反應中，增大某反應物(如A),的濃度，雖然平衡正向移動，但其轉化率往往變小，而B的轉 化率增大。,例10(2015 年四川卷)一定量的 CO2 與足量的碳在體積可變,的恒壓密閉容器中反應：C(s)CO2(g),2CO(g)，平衡時，體,系中氣體體積分數(shù)與溫度的關系如圖所示：已知氣體分壓(p分),氣體總壓(p總)體積分數(shù)，下列說法正確的是(,)。,A550 時，若充入惰性氣體，v 正，v 逆均減小，平衡不移,動,B650 時，反應達平衡后 CO2 的轉化率為 25.0%,CT 時，若充入等體積的 CO2 和 CO，平衡向逆反應方向,移動,D925 時，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數(shù),Kp24.0p總,答案：B,歸納總結,例11不同溫度下，向裝有足量 I2O5 固體的 2 L 恒容密閉 容器中通入2 mol CO，測得CO2 的體積分數(shù)(CO2)隨時間t變 化曲線如下圖。請回答：,(1)從反應開始至 a 點時的反應速率為 v(CO)_，b,點時化學平衡常數(shù) Kb_。,(2)d 點時，溫度不變，若將容器體積壓縮至原來的一半，,請在圖中補充畫出 CO2 體積分數(shù)的變化曲線。 (3)下列說法正確的是_(填字母序號)。 A容器內氣體密度不變，表明反應達到平衡狀態(tài),B兩種溫度下，c 點時體系中混合氣體的平均相對分子質,量相等,C增加 I2O5 的投料量有利于提高 CO 的轉化率 Db 點和 d 點的化學平衡常數(shù)：KbKd,1024 或 45,答案：(1)0.6 molL1min1 (2)如下圖所示。 (3)AB,規(guī)律方法,化學平衡常數(shù)的應用,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判斷可逆反應是否達到化學平衡狀態(tài)。,對于可逆反應：aA(g)bB(g),cC(g)dD(g)，在一定溫,度下的任意時刻，反應物與生成物濃度有如下關系：,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。,典例1美國 Bay 等工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來制,取氫氣，其生產(chǎn)流程如下圖：,解析：(1)在830 時，K1，故利用 K 可求出平衡時CO 轉化了0.5 mol，即CO 的轉化率為50%。(2)將表中數(shù)據(jù)帶入K 的表達式，只有B 組數(shù)據(jù)Q<1(830 ，K1)，故起始時反應 正向進行的只有 B 組。,應用1T 時，在容積為 0.5 L 的密閉容器中發(fā)生如下反,應：mA(g)nB(g),pC(g)qD(s) H<0(m、n、p、q為最,簡整數(shù)比)。A、B、C、D 的物質的量變化如圖所示。 (1)前 3 min，v(C)_。,(2)當下列物理量不再發(fā)生變化時，表明該反應已達到平衡,狀態(tài)的是_(填選項字母)。,A混合氣體的壓強 B混合氣體的密度,C混合氣體的平均相對分子質量 DB 的物質的量,E混合氣體的總物質的量,(3)T 時，該反應的平衡常數(shù) K_。,(4)反應達到平衡后，下列措施對 A 的轉化率無影響的是,_(填選項字母)。,A保持體積不變，再通入 2 mol A 和 1 mol B B移走一部分 D,C把容器的體積縮小一倍 D升高溫度,(5)T 時，容積為 1 L 的密閉容器中，起始時充入 0.2 mol A、0.4 mol B、0.3 mol C、0.5 mol D，此時 v(正)_v(逆)(填 “”“<”或“”)，判斷的依據(jù)是_。,解析：根據(jù)反應圖象可知，前3 min，A、B、C、D 的物質的 量的變化量分別為0.4 mol、0.2 mol、0.6 mol、0.2 mol，根據(jù)反應 中物質的量的變化量與化學計量數(shù)成正比知，則m2、n1、p 3、q1。,思維模型,原理題中的化學平衡計算,常見類型：考卷中對化學平衡計算的考查，主要是圍繞平 衡常數(shù)、轉化率、體積分數(shù)等內容而展開。 1步驟。 (1)寫出有關化學平衡的化學方程式； (2)確定各物質的起始濃度、轉化濃度、平衡濃度； (3)根據(jù)已知條件建立等式進行解答。,3其他關系式。,(1)反應物：c(平)c(始)c(變)；生成物：c(平)c(始)c(變)。 (2)各物質的轉化濃度之比等于化學方程式中各物質的化學計,量數(shù)之比。,反應物的起始濃度反應物的平衡濃度,反應物的起始濃度,(3)轉化率 100%。,4類型。,.平衡常數(shù) K 與轉化率的計算。,典例2(2015 年新課標卷)碘及其化合物在合成殺菌劑、 藥物等方面具有廣泛用途?；卮鹣铝袉栴}： (1)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后濃縮，再向濃縮液 中加MnO2 和 H2SO4 ，即可得到I2 ， 該反應的還原產(chǎn)物為_ _。,(3)已知反應 2HI(g)=H2(g)I2(g)的H11 kJmol1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收 436 kJ、 151 kJ 的能量，則 1 mol HI(g)分子中化學鍵斷裂時需吸收的能 量為_kJ。,(4)Bodensteins 研究了下列反應：2HI(g),H2(g)I2(g),在 716 K 時，氣體混合物中碘化氫的物質的量分數(shù) x(HI) 與反應時間 t 的關系如下表：,根據(jù)上述實驗結果，該反應的平衡常數(shù) K 的計算式為_,_。,上述反應中，正反應速率為 v 正k 正x2(HI)，逆反應速率為 v逆k逆x(H2)x(I2)，其中k 正、k 逆為速率常數(shù)，則k 逆為_(以 K和 k正 表示) 。若k正 0.0027 min 1 ，在 t 40 min 時，v正 _ min1。,由上述實驗數(shù)據(jù)計算得到v 正x(HI)和v 逆x(H2)的關系可,用下圖表示。當升高到某一溫度時，反應重新達到平衡，相應的 點分別為_(填字母)。, 應用2 利用“化學蒸氣轉移法”制備二硫化鉭(TaS2) 晶,體，發(fā)生如下反應：TaS2(s)2I2(g),TaI4(g)S2(g),H0。,若該反應的平衡常數(shù)K1，向某恒容容器中加入1 mol I2 (g)和 足量 TaS2(s)，I2 (g)的平衡轉化率為_。 答案：66.7%,.讀取圖表信息，計算平衡常數(shù) K 或轉化率。 典例3通過研究不同溫度下平衡常數(shù)可以解決某些實際 問題。已知等體積的一氧化碳和水蒸氣進行反應時，會發(fā)生如,下反應：CO(g)H2O(g),H2(g)CO2(g)，該反應平衡常數(shù),隨溫度的變化如下表所示。 (1) 則該反應的正反應方向是_ 反應( 填“吸熱”或 “放熱”)。 (2)在 500 時，若設起始時 CO 和 H2O 的起始濃度均為 0.020 molL1，則 CO 的平衡轉化率為_。,答案：放熱,75%,應用3甲醇可作為燃料電池的原料。以 CH4 和 H2O為原,料，通過下列反應來制備甲醇。CH4(g)H2O(g),CO(g),3H2(g) H206.0 kJ mol1。 將 1.0 mol CH4 和 2.0 mol H2O(g)通入容積為 100 L 的反應 室中，在一定條件下發(fā)生反應，測得在一定的壓強下CH4的轉 化率與溫度的關系如下圖。,(1)假設 100 時達到平衡所需的時間為 5 min，則用 H2 表 示該反應從開始到達到平衡時的反應速率為_。 (2)100 時反應的平衡常數(shù)為_。,答案：(1)0.003 molL1min1,(2)2.25104,.體積分數(shù)與轉化率的互相換算。 典例4將燃煤廢氣中的 CO2 轉化為甲醚的反應原理為：,2CO2(g)6H2(g),CH3OCH3(g)3H2O(g),解析：與(1)的典例類似的解題思路，設CO2 的濃度變化為 x，將CO2和H2的起始濃度代入建立三段式，CH3OCH3的體積 分數(shù)等價于CH3OCH3的平衡濃度與各組分平衡濃度總和的比 值，解出x。然后利用轉化率的定義可得答案。,應用4(2015 年河南鄭州質檢)壓縮天然氣(CNG)汽車的優(yōu) 點之一是利用催化技術能夠將NOx轉變成無毒的CO2 和N2。已,知：CH4(g)2NO2(g),N2(g)CO2(g)2H2O(g)。 400 K,時，將投料比為 1 的 NO2 和 CH4 的混合氣體共 4 mol，充入一 裝有催化劑的容器中，充分反應達到平衡，此時 NO2 的平衡轉 化率為 60%，求平衡時 NO2 的體積分數(shù)(結果保留三位有效數(shù) 字)。,