第7章-第2节-化学平衡状态-化学平衡常数.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,【,考纲点击,】,1,了解化学反应的可逆性,2,了解化学平衡建立的过程,3,理解化学平衡常数的含义，能够利用化学,平衡常数进行简单的计算,【,考情播报,】,1,结合图象考查化学平衡建立的过程,2,化学平衡状态的分析、判断与比较,3,应用化学平衡常数进行有关计算，判断反应的,特点以及反应进行的方向,.,1,可逆反应,(1),定义,在相同条件下，既能向,方向进行，又能向,方向进行的化学反应,正反应,逆反应,1,可逆反应,(2),特点,反应物与生成物同时,；任一反应物的转化率都小,于,.,(3),表示,化学方程式中反应物与生成物用,“,”,号连接,存在,100%,2,化学平衡状态,(1),概念,一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率,，反应体系中所有反应物和生成物的,保持不变的状态,(2),建立过程,以可逆反应,N,2,3H,2,2NH,3,为例：,相等,质量或浓度,反应刚开始时，反应物浓度,，正反应速率,；生成物浓度为,，逆反应速率为,.,反应进行中，反应物浓度逐渐,，正反应速率逐渐,，生成物浓度逐渐,，逆反应速率逐渐,达到平衡时，正反应速率与逆反应速率,，此时反应物、生成物的浓度均保持不变,(,如图,),最大,最快,0,0,减小,减小,增大,增大,相等,(3),特点,动：化学平衡是一种,平衡,等：,定：反应物和生成物的,保持不变,变：条件改变，平衡状态,改变，新条件下建立新的平衡,动态,浓度或质量,可能,v,(,正,),v,(,逆,)0,举例反应,m,A(g,),n,B(g,),p,C(g,),q,D(g,),混合物,体系中,各成分,的含量,各物质的物质的量或物质的量浓度一定,平衡,各物质的质量或质量分数一定,平衡,各气体的体积或体积分数一定,平衡,总体积、总压强或总物质的量一定,不一定,平衡,化学平衡状态的判断,举例反应,m,A(g,),n,B(g,),p,C(g,),q,D(g,),正、逆反,应速率,的关系,在单位时间内消耗了,m,mol A,同时消耗,q,mol D,，即,v,(,正,),v,(,逆,),平衡,在单位时间内消耗了,n,mol B,同时消耗了,p,mol C,，即,v,(,正,),v,(,逆,),平衡,v,(A),v,(B),v,(C),v,(D,),m,n,p,q,，,v,(,正,),不一定等于,v,(,逆,),不一定,平衡,在单位时间内生成了,n,mol B,，同时消耗了,q,mol D,不一定,平衡,举例反应,m,A(g,),n,B(g,),p,C(g,),q,D(g,),压强,m,n,p,q,时，总压强一定,(,其他条件一定,),平衡,m,n,p,q,时，总压强一定,(,其他条件一定,),不一定平衡,举例反应,m,A(g,),n,B(g,),p,C(g,),q,D(g,),混合气体,的平均相,对分子质,量,(,M,r,),一定，,m,n,p,q,时,平衡,一定，,m,n,p,q,时,不一定,平衡,举例反应,m,A(g,),n,B(g,),p,C(g,),q,D(g,),温度,任何化学反应都伴随能量变化，当体系温度一定时,(,其他不变,),平衡,体系的,密度,(),密度一定,不一定平衡,(1),判断化学平衡状态时，首先要审清反应的外界条件，,抓住反应的特点,(,化学计量数、物质的状态等,),，然,后再具体分析,(2),化学平衡状态的判断中，无论是哪种情况，只要符,合,v,(,正,),v,(,逆,),、,各组分的质量或物质的量浓,度保持不变中的一个，则该反应就达到了平衡状态,1,对化学反应限度的叙述，错误的是,(,),A,任何可逆反应都有一定的限度,B,化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等,C,化学反应的限度是不可改变的,D,化学反应的限度与时间的长短无关,解析：,改变化学平衡的条件也可以改变化学反应的限度,答案：,C,1,概念,在一定,下，一个可逆反应达到,时，生,成物,与反应物,的比值是,一个常数，用符号,K,表示,化学平衡,浓度幂之积,浓度幂之积,温度,2,表达式,对于一般的可逆反应：,m,A(g,),n,B(g,),p,C(g,),q,D(g,),，,在一定温度下达到平衡时：,K,.,3,特点,(1)化学平衡常数只与,有关，与反应物或生成物的浓,度无关,(2),反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓,度可看作,“,1,”,而不代入公式,(3),化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常,数若反应方向改变，则平衡常数改变若方程式中,各物质的计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，,平衡常数也会改变，但意义不变,温度,4,应用,(1),判断、比较可逆反应进行程度的大小,K,值越大，反应进行的程度,；,K,值越小，反应进行的程度,(2),判断可逆反应是否达到化学平衡状态,对于可逆反应,a,A(g,),b,B(g,),c,C(g,),d,D(g,),，在一定温,度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：,浓度商,Q,.,越大,越小,Q,K,反应向,方向进行，,v,(,正,),v,(,逆,),正反应,K,反应处于,状态，,v,(,正,),v,(,逆,),化学平衡,K,反应向,方向进行，,v,(,正,),v,(,逆,),逆反应,(3),判断可逆反应的反应热,若升高温度，,K,值增大，则正反应为,反应；,若升高温度，,K,值减小，则正反应为,反应,(4),计算反应物或生成物的平衡浓度及反应物的转化率,吸热,放热,关于化学平衡常数的相关计算,1,步骤,(1),写出有关化学平衡的反应方程式,(2),确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度,(3),根据已知条件建立等式关系并做解答,2模式,如,m,A(g,),n,B(g,),p,C(g,),q,D(g,),，令,A,、,B,起始物质,的量浓度分别为,a,mol/L,、,b,mol/L,，达到平衡后消耗,A,的,物质的量浓度为,mx,mol/L.,m,A(g,),n,B(g,),p,C(g,),q,D(g,),起始,(mol/L),a,b,0 0,变化,(mol/L),mx,nx,px,qx,平衡,(mol/L),a,mx,b,nx,px,qx,K,3,常用计算关系,(1),反应物：,c,(,平,),c,(,始,),c,(,变,),；,生成物：,c,(,平,),c,(,始,),c,(,变,),(2),各物质的转化浓度之比等于化学方程式,中化学计量数之比,(3),转化率,100%.,(4),平衡混合物中,A,的体积分数,100%.,(5),在恒温恒容下，反应前后的压强之比等于物质的,量之比，即 ,.,由于上述气体反应方程式只反映各组分的物质的量之比或同温同压下各组分的体积之比，故凡是气体的压强变化，密度变化均必须转化为物质的量的变化或气体的体积变化才能按上述模式进行计算,2,下列叙述中，不正确的是,(,),A,某特定反应的平衡常数仅是温度的函数,B,催化剂不能改变平衡常数的大小,C,平衡常数发生变化，化学平衡必定发生移动达到,新的平衡,D,化学平衡发生移动，平衡常数必发生变化,.,解析：,化学平衡常数只受温度的影响，与是否使用催化剂无关，,A,、,B,正确；平衡常数改变，意味着温度改变，平衡必定移动，,C,正确；通过改变除温度之外的其他条件使平衡移动，则平衡常数不变，,D,不正确,答案：,D,3,高温下，某反应达平衡，平衡常数,K,.,恒容时，温度 升高，,H,2,浓度减小下列说法正确的是,(,),A,该反应的焓变为正值,B,恒温恒容下，增大压强，,H,2,浓度一定减小,C,升高温度，逆反应速率减小,D,该反应的化学方程式为,CO,H,2,O CO,2,H,2,解析：,由平衡常数表达式写出可逆反应为,CO,2,(g),H,2,(g),CO(g,),H,2,O(g),，,D,项错误；由于升高温度，,H,2,浓度减小，说明升温平衡向正反应方向进行，因此正反应是吸热的，焓变为正值，,A,项正确；由于反应前后气体体积相等，增大压强平衡不移动，但若通入,H,2,，其浓度会增大，,B,项错误；升高温度，正逆反应速率都会增大，,C,项错误,答案：,A,例,1,一定条件下，在密闭容器中，能表示反应,X(g,),2Y(g),2Z(g),一定达到化学平衡状态的是,(,),X,、,Y,、,Z,的物质的量之比为,122,X,、,Y,、,Z,的浓度不再发生变化,容器中的压强不再发生变化,单位时间内生成,n,mol Z,，同时生成,2,n,mol Y,A,B,C,D,思路点拨,解答此题时应注意：,(1),若推出,v,正,),v,(,逆,),，说明反应一定达平衡状态,(2),若出现只有达平衡时才有的现象，也能说明反应已达平衡状态,课堂笔记,选,该反应是有气体参加和生成的非等体积的反应，达到平衡的标志是正反应速率和逆反应速率相等，平衡体系中各物质的浓度不再随时间变化而变化，既然各物质的浓度不变，单位体积内的气体的物质的量也就不再变化，因而压强也不再发生变化，据此，,正确,C,(1),化学平衡状态的根本标志：,v,(,正,),v,(,逆,),；,各组分百分含量不变,(2),在根据颜色、密度、压强、平均相对分子质量等量,的变化判断平衡状态时，若某量开始变化，然后不,变化，可作为判断平衡的标志，若某量一直保持不变，,则不能作为判断平衡的标志,.,例,2,(2009,宁夏、辽宁高考,),在一定温度下，反应,H,2,(g),X,2,(g),HX(g,),的平衡常数为,10.,若将,1.0 mol,的,HX(g,),通入体积为,1.0 L,的密闭容器中，在该温度时,HX(g,),的最大分解率接近于,(,),A,5%B,17%,C,25%D,33%,思路点拨,解答本题要注意以下两点：,(1),明确三段式解题的方法和思路,(2),化学平衡常数的表达式会因反应方向、化学计量数的改变而变化,课堂笔记,选 设分解率为,x,，则：,H,2,(g),X,2,(g),HX(g,),始态,0 0 1 mol/L,平衡态,xmol/L,x,mol/L (1,x,)mol/L,K,10,解得,x,17%.,B,本题也可以根据,HX(g,)X,2,(g),H,2,(g),或,2HX(g),X,2,(g),H,2,(g),来解答，但易出现平衡常数变化而产生错解，前者的平衡常数变为 ，而后者的平衡常数则为,.,联系实际探究化学平衡常数的应用,化学平衡常数是近几年来高考考查的热点之一，考查的方式可能以选择题的形式出现，也可能出现在,卷综合化学平衡问题中该类试题常常联系生产实际，解答该类问题除具备化学平衡常数的基础知识外，还要求考生具有较高的数据处理能力以及综合分析问题的能力,(2009,嘉兴模拟,),煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题,已知：,CO(g,),H,2,O(g)H,2,(g),CO,2,(g),的平衡常数随温度的变化如下表：,温度,/,400,500,800,平衡常数,K,c,9.94,9,1,试回答下列问题：,(1),上述正向反应是：,_,反应,(,填,“,放热,”,或,“,吸热,”,),(2),在,800,发生上述反应，以下表中的物质的量投入恒,容反应器，其中向正反应方向移动的有,_(,选填,“,A,”“,B,”“,C,”“,D,”,或,“,E,”,).,A,B,C,D,E,n,(CO,2,),3,1,0,1,1,n,(H,2,),2,1,0,1,2,n,(CO,),1,23,0.5,3,n,(H,2,O),5,2,3,2,1,(3),若在,500,时进行，若,CO,、,H,2,O,的起始浓度均为,0.020 mol/L,，在该条件下，,CO,的最大转化率为：,_.,(4),若在,800,进行，设起始时,CO,和,H,2,O(g),共为,5 mol,，水蒸气的体积分数为,x,；平衡时,CO,转化率为,y,，试推导,y,随,x,变化的函数关系式为,_,【,解析,】,(1),升高温度，平衡常数,K,c,减小，说明平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应；,(2)800,平衡常数,K,c,1,，,Q,，,A,选项中,Q,K,c,，逆向移动；,B,选项中,Q,K,c,，正向移动；,C,项正向移动；,D,选项平衡不移动；,E,正向移动；,(3),K,c,9,，,CO(g,),H,2,O(g)H,2,(g),CO,2,(g),始态,0.020,0.020,0 0,转化量,x,x,x,x,平衡态,0.020,x,0.020,x,x,x,有：,9,，,x,0.015,，,CO,的最大转化率为,100%,75%,；,(4)CO(g),H,2,O(g)H,2,(g),CO,2,(g),始态,5(1,x,)/,V,5,x,/,V,0,0,平衡态,5(1,x,)5,x,5,y,5,y,5,y,(1,y,)/,V,(1,x,)/,V,(1,x,)/,V,(1,x,)/,V,Kc,1,化简得,y,x,.,【,答案,】,(1),放热,(2)B,、,C,、,E,(3)75%,(4),y,x,1,下列关于化学反应限度的说法中正确的是,(,),A,化学反应进行的限度只与化学反应本身有关，与,外界条件无关,B,当某反应在一定条件下达到反应限度时即达到了,化学平衡状态,C,当某反应体系中气体的压强不再改变时，该反应,一定达到反应限度,D,当某反应达到限度时，反应物和生成物的浓度一,定相等,解析：,A,项，化学反应限度是一定条件下的限度，而且外界条件改变时，可能会改变反应的限度,C,项，如反应,H,2,(g),I,2,(g)2HI(g),，在恒容条件下，压强一直不变，因此压强不变不能作为反应达到反应限度的标志,D,项，反应达到限度时，反应物和生成物的浓度不再变化，但并不一定相等,答案：,B,2,(2010,宁波模拟,),可逆反应：,2NO,2,(g)2NO(g),O,2,(g),，,在体积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是,(,),单位时间内生成,n,mol O,2,的同时生成,2,n,mol NO,2,单位时间内生成,n,mol O,2,的同时生成,2,n,mol NO,用,NO,2,、,NO,、,O,2,表示的反应速率的比为,221,的状态,混合气体的颜色不再改变的状态,混合气体的密度不再改变的状态,混合气体的压强不再改变的状态,混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态,A,B,C,D,全部,解析：,中单位时间内生成,n,mol O,2,的同时必消耗,2,n,mol NO,2,，而生成,2,n,mol NO,2,时，必消耗,n,mol O,2,，能说明反应达到平衡，,不能说明,中无论达到平衡与否，化学反应速率之比都等于化学计量数之比,有色气体的颜色不变，则表示物质的浓度不再变化，说明反应已达,到平衡,体积固定、气体质量反应前后守恒，密度始终不变,该反应为体积增大的反应，反应前后可逆反应压强不变，意味着各物质的含量不再变化,由于气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，说明反应达到平衡,答案：,A,3,(2010济南高三模拟,),下列关于平衡常数的说法中，,正确的是,(,),A,在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度表,示，生成物浓度用平衡浓度表示,B,化学平衡常数较大的可逆反应，所有反应物的转,化 率一定大,C,可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度,D,平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂有关,解析：,平衡常数中的浓度都是平衡浓度，平衡常数仅受温度影响，其大小可以描述反应的限度大小，,A,、,D,错误，,C,正确转化率不但受平衡常数的影响，而且还受自身起始浓度及其他物质浓度的影响,B,错误,答案：,C,4,在相同温度下，先在体积为,1 L,的密闭容器中充入,1,mol H,2,(g),和,1 mol I,2,(g),，发生反应：,H,2,(g),I,2,(g),2HI(g),；再在另一体积为,2 L,的密闭容器中充入,1 mol,HI(g,),，发生反应：,HI(g,)H,2,(g),I,2,(g),；达到平衡时，两容器中,HI,的体积分数均为,50%,，则这两者的平衡常数,(,),A,前者大,B,前者小,C,相等,D,无法比较,解析：,前者反应：,H,2,(g),I,2,(g),2HI(g),始态,(mol/L)1 1 0,平衡,(mol/L)0.5,0.5,1,K,4,后者反应：,HI(g,)H,2,(g),I,2,(g),始态,(mol/L)0.5 0 0,平衡,(mol/L)0.25 0.125,0.125,K,0.5.,故前者大,答案：,A,5,某工厂实验室用一氧化碳和氢气制备甲醇，其原理,为：,CO(g,),2H,2,(g)CH,3,OH(g),H,0.,试回答下列问题：,(1),若该反应在,298 K,、,398 K,时化学平衡常数分别为,K,1,、,K,2,，则,K,1,_,K,2,(,填,“,”,、,“,”,或,“,”,),；,(2),在恒温恒容条件下，判断该反应达到化学平衡状态的依据是,_(,填序号,),；,A,v,逆,(H,2,),2,v,正,(CH,3,OH),B,v,逆,(H,2,),v,正,(CO),C,容器内压强保持不变,D,混合气体的密度保持不变,(3),某温度时，向一定容积的密闭容器中充入,CO,和,H,2,，浓度分别为,1 mol/L,、,2 mol/L,，达到平衡时,CO,的浓度为,0.6 mol/L,，则该温度下的化学平衡常数为,_,解析：,(1),因正反应是放热反应，温度越高，正反应程度越小，故,K,1,K,2,.,(2)A,中，,v,逆,(H,2,),2,v,正,(CH,3,OH),v,正,(H,2,),，反应达平衡；,C,中，该反应达平衡前，压强始终减小，故压强不变，则达平衡,(3),CO(g,),2H,2,(g),CH,3,OH(g),c,0,(mol/L)1 2 0,c,平,(mol/L)0.6 1.2 0.4,K,0.463,答案：,(1),(2)AC,(3)0.463,6,PCl,5,的热分解反应如下：,PCl,5,(g)PCl,3,(g),Cl,2,(g),H,0,(1),写出反应的平衡常数表达式,_,(2),已知,t,时，在容积为,10.0 L,的密闭容器中充入,2.00,mol PCl,5,，达到平衡后，测得容器内,PCl,3,的浓度为,0.150,mol/L.,t,时的平衡常数,K,为,_,在,210,时，反应,PCl,5,(g)PCl,3,(g),Cl,2,(g),的平衡常数,K,为,1,，则,t,_210(,填,“,”,、,“,”,或,“,”,),t,时,PCl,5,的分解率为,_,解析：,(2),PCl,5,(g)PCl,3,(g),Cl,2,(g),起始浓度,/mol/L 0.200 0 0,平衡浓度,/mol/L 0.050 0.150,0.150,则,K,0.450,PCl,5,(g)PCl,3,(g),Cl,2,(g),为吸热反应，则温度越高，,K,值越大，,K,0.450,K,1,，则,t,210.,由,可知,PCl,5,分解浓度为,(0.200,0.050)mol/L,，则,PCl,5,的分解率为：,100%,75.0%.,答案：,(1),K,(2)0.450,75.0%,