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1、第第2 2节化学平衡状态化学平衡常数节化学平衡状态化学平衡常数考纲要求:1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2.掌握化学平衡的特征。了解化学平衡常数(K)的含义,能利用化学平衡常数进行相关计算。3.能正确计算化学反应的转化率()。2基础梳理考点突破化学平衡状态1.可逆反应(1)定义:在条件下既可以向反应方向进行,同时又可以向_反应方向进行的化学反应。(2)特点“三同一小”:三同:a.相同条件下;b.正逆反应进行;c.反应物与生成物同时存在。一小:任一组分的转化率都(填“大于”或“小于”)100%。(3)表示方法:在化学方程式中用“”表示。相同正逆同时小于3基础梳理考点突破2.化学平衡状态
2、(1)定义:在一定条件下的反应中,反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化,和相等的状态。(2)建立过程:在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。化学平衡的建立过程可用如右v-t图像表示:可逆正反应速率逆反应速率4基础梳理考点突破图像分析:0减小减小增大增大=保持不变5基础梳理考点突破(3)特征:可逆=浓度(或物质的量、质量、质量分数、物质的量分数)6基础梳理考点突破特别提醒(1)可逆反应不等同于可逆过程,可逆过程包括物理变化和化学变化,而可逆反应属于化学变化。(2)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立,也可以从逆反应方向建立。(3)化学反应达到化学平衡状态的正、
3、逆反应速率相等,是指同一物质的消耗速率和生成速率相等,若用不同物质表示时,反应速率不一定相等。(4)化学反应达平衡状态时,各组分的浓度、百分含量保持不变,但不一定相等。7基础梳理考点突破0,能说明该反应已达到平衡状态的是()A.v(SO3)=2v(O2)B.容器内压强保持不变C.v正(SO2)=2v正(O2)D.容器内密度保持不变 答案解析解析关闭反应前后压强不相等,所以可以用压强不再变化判断反应达平衡。答案解析关闭B15基础梳理考点突破2.(2016陕西西安铁一中模拟)可以证明可逆反应N2+3H22NH3已达到平衡状态的是()1个NN键断裂的同时,有3个HH键断裂;1个NN键断裂的同时,有6
4、个NH键断裂;其他条件不变时,混合气体平均相对分子质量不再改变;恒温恒容时,体系压强不再改变;NH3、N2、H2的体积分数都不再改变;恒温恒容时,混合气体的密度保持不变;正反应速率v(H2)=0.6molL-1min-1,逆反应速率v(NH3)=0.4molL-1min-1A.B.C.D.答案解析解析关闭根据两种化学键的断裂情况可知反应方向相同,不能判断反应是否达到平衡状态;反应方向相反,且速率之比等于化学计量数之比,说明反应已达到平衡状态;由于该反应为非等体积反应,混合气体平均相对分子质量不再改变,说明各物质的量不再变化,则说明反应已达到平衡状态;恒温恒容时,体系压强不再改变,说明各物质的量
5、不再变化,则说明反应已达到平衡状态;NH3、N2、H2的体积分数都不再改变,说明各物质的量不再变化,则说明反应已达到平衡状态;恒温恒容时,由于各物质均为气体,混合气体的密度始终不变,不能判断反应是否达到平衡状态;正、逆反应速率相等,则说明反应已达到平衡状态。答案解析关闭C16基础梳理考点突破化学平衡常数及其应用1.化学平衡常数(1)定义。在下,一个可逆反应达到时,生成物与反应物的比值是一个常数,用符号表示。(2)表达式。对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下达到平衡时,平衡常数K=。一定温度化学平衡状态浓度幂之积浓度幂之积K 17基础梳理考点突破(3)意义
6、及应用。K值越大,正反应进行的程度,反应物的转化率。当K时,可以认为反应进行得较完全。K值越小,正反应进行的程度,反应物的转化率。当K20基础梳理考点突破(4)若其他条件不变,向反应所在的密闭容器中充入H2O(g),则平衡将向移动,该反应的平衡常数(填“变大”“变小”或“不变”)。正反应方向不变21有关化学平衡常数的计算及应用1.判断、比较可逆反应进行的程度一般来说,一定温度下的一个具体的可逆反应:基础梳理考点突破22基础梳理考点突破23基础梳理考点突破24基础梳理考点突破25基础梳理考点突破例2(2016山东枣庄一模)增强环保意识、爱护环境是每个公民的职责。碳的氧化物合成甲醇等资源化利用对环
7、境保护具有重要意义。请回答下列问题:(1)下列为合成甲醇的有关化学方程式某温度下,上述三个反应的平衡常数数值分别为2.5、2.0和K3,则K3值为。26基础梳理考点突破(2)一定条件下,甲醇可同时发生下列反应:A.2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)B.2CH3OH(g)=C2H4(g)+2H2O(g)。上述反应过程中能量变化如图所示:写出反应速率较大的序号并说明原因。若在容器中加入催化剂,则E2-E1将(填“变大”“不变”或“变小”)。27基础梳理考点突破28基础梳理考点突破表中数据存在的关系为:|Q1|+|Q2|90(填“”“=”或“”,下同),2c2c3。在温度不变、恒
8、容条件下,该反应的平衡常数数值Kp=4.8010-2,若甲容器中反应达平衡状态时,p(CH3OH)=24.0kPa,则平衡时,混合气体中CH3OH的物质的量分数为(Kp是用平衡分压代替平衡浓度所得的平衡常数,分压=总压物质的量分数)。答案:(1)5.0(2)A反应A活化能低,在相同条件下反应速率较大不变(3)=”“”或“=”,下同)X2;平衡常数KAKB,KBKC。若B点时X=3,则平衡常数KB=(代入数据列出算式即可)。下列措施能同时满足增大反应速率和提高CO2转化率的是。a.升高温度b.加入催化剂c.增大投料比Xd.将产物从反应体系中分离出来39基础梳理考点突破40基础梳理考点突破41基础
9、梳理考点突破升高温度,平衡向逆反应方向移动,CO2转化率降低,a错误;加入催化剂,平衡不移动,b错误;增大投料比,增大H2浓度,反应速率加快,CO2转化率增大,c正确;将产物分离,提高CO2转化率,但反应速率降低,d错误。42基础梳理考点突破1.化学平衡状态的5个特征逆动等定变。2.2个化学平衡状态的标志(1)实质:v(正)=v(逆);(2)现象:各物质浓度、质量不变。3.化学平衡常数的3个应用(1)判断反应进行的程度。(2)由Qc与K的大小判断某时刻反应进行的方向。(3)计算平衡浓度和转化率。43基础梳理考点突破441234561.(人教版选修4P325改编)在一恒温、恒容的密闭容器中发生反
10、应A(s)+2B(g)C(g)+D(g),当下列物理量不再变化时,能够表明该反应已达平衡状态的是()A.混合气体的压强B.混合气体的平均相对分子质量C.A的物质的量浓度D.气体的总物质的量B解析:因反应前后气体分子总数不变,故无论反应是否达到平衡状态,混合气体的压强和气体的总物质的量都不改变;物质A为固体,不能用来判断反应是否达到平衡状态;因反应物A为固体,故混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态。45123456B.改变条件后,该反应的平衡常数K一定不变C.如果改变压强并加入催化剂,平衡常数会随之变化D.若平衡时增加X和Y的浓度,则平衡常数会减小A解析:化学平衡常数K只随温度的改
11、变而改变,改变其他条件都不会引起平衡常数的改变,B、C、D错误。46123456D解析:该反应前后气体物质的量不发生变化,故恒温、恒容条件下,容器内压强、气体密度均不发生变化,A、B项错误;B的消耗和C的生成均为正反应方向,C项错误;生成B、C分别表示逆反应、正反应,物质的量变化之比等于化学计量数之比,证明反应达到平衡状态,D项正确。471234564.(2016安徽合肥一中期末)在一个容积为2L的密闭容器中,加入0.8molA2气体和0.6molB2气体,一定条件下发生反应:A2(g)+B2(g)2AB(g)H0,反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示,下列说法不正确的是()A.图中a点
12、的值为0.15B.该反应的平衡常数K=0.03C.温度升高,平衡常数K值减小D.平衡时A2的转化率为62.5%答案解析解析关闭 答案解析关闭481234565.(2016课标全国丙,27节选)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题:在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。49123456501234566.(1)(2016天津理综,10节选)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)Hv(吸氢)51123456(2)(2016
13、海南化学,16)顺-1,2-二甲基环丙烷和反-1,2-二甲基环丙烷可发生如下转化:该反应的速率方程可表示为:v(正)=k(正)c(顺)和v(逆)=k(逆)c(反),k(正)和k(逆)在一定温度时为常数,分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题:已知:t1温度下,k(正)=0.006s-1,k(逆)=0.002s-1,该温度下反应的平衡常数值K1=;该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆),则H0(填“小于”“等于”或“大于”)。52123456t2温度下,图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是(填曲线编号),平衡常数值K2=;温度t2t1(填“小于”“等于”或“大于”),判断理由是。53