高三化学一轮复习讲义——化学平衡.pdf

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1、高三化学一轮复习讲义化学平衡黑龙江省庆安一中 孙秀民一、复习目标:一、复习目标:(1)考试大纲考试大纲1.了解化学平衡建立的过程。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。2.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响,认识其一般规律。3.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。(2)考纲解读考纲解读考纲内容考纲内容能力要求能力要求主要考点主要考点了解化学反应的可逆性,了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡标志的判断及“等价转换”原理。本讲是高考的重要内容,主要考点有:化学平衡状态的理解及平衡的判定;化学平衡的影响因素理

2、解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,认识其一般规律。掌握外界条件(浓度、温度、压强)对化学平衡的影响,理解及应用勒夏特列原理。资料下载来源:高考化学复习资料群:620501360,高中化学教师群:5139062,高中学霸笔记共享群:901323239,衡水中学内部资料群:591993305,北京四中内部资料群:704092170,黄冈中学内部资料群:791213513及其勒夏特列原理;等效平衡规律;化学平衡常数和化学平衡计算。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。理解化学平衡常数及其运用;理解“起”、“转”、“平”三步骤计算的技巧;掌握有关化学平衡的

3、基本计算。化学反应速率和化学平衡理论的初步知识是中学化学的重要基本理论。本部分考查的知识点主要是:有关反应速率的计算和比较;条件对反应速率影响的判断;确定某种情况是否是化学平衡状态的特征;平衡移动原理的应用;转化率的计算或比较;速率、转化率、平衡移动等多种图像的分析。要特别注意本单元知识与图像结合的试题比较多。从题型看主要是选择题和填空题,其主要形式有:根据化学方程式确定各物质的反应速率;根据给定条件,确定反应中各物质的平均速率;理解化学平衡特征的含义,确定某种情况下化学反应是否达到平衡状态;应用等效平衡的方法分析问题;应用有关原理解决模拟的实际生产问题;平衡移动原理在各类平衡中的应用;用图像

4、表示外界条件对化学平衡的影响或者根据图像推测外界条件的变化;根据条件确定可逆反应中某一物质的转化率、消耗量、气体体积、平均相对分子质量的变化等。从高考试题看,近年来命题更趋向于综合考核,以常见的可逆反应为题目依托,几乎涵盖上述涉及的点,重现率非常高,也可能以新情境从多个方面来考查考生对这部分知识的理解和掌握。二、知识归纳:二、知识归纳:1.化学平衡知识结构化学平衡知识结构2.化学平衡化学平衡(状态状态)的概念及其特征的概念及其特征(1)概念:在一定条件下可逆反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度不再发生变化,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。(2)特征:a

5、“等”处于密闭体系的可逆反应,化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等。即 v(正)=v(逆)0。这是可逆反应达到平衡状态的重要标志。b“定”当一定条件下可逆反应一旦达平衡(可逆反应进行到最大的程度)状态时,在平衡体系的混合物中,各组成成分的含量(即反应物与生成物的物质的量,物质的量浓度,质量分数,体积分数等)保持一定而不变(即不随时间的改变而改变)。这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要依据。资料下载来源:高考化学复习资料群:620501360,高中化学教师群:5139062,高中学霸笔记共享群:901323239,衡水中学内部资料群:591993305,北京四中内部资料群:704

6、092170,黄冈中学内部资料群:791213513c“动”指定化学反应已达化学平衡状态时,反应并没有停止,实际上正反应与逆反应始终在进行,且正反应速率等于逆反应速率,所以化学平衡状态是动态平衡状态。d“变”任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的(与浓度、压强、温度等有关)。而与达平衡的过程无关(化学平衡状态既可从正反应方向开始达平衡,也可以从逆反应方向开始达平衡)。3.平衡转化率:平衡转化率:一定条件下,对于可逆反应 aA+bBcC+dD,反应物 A 的平衡转化率可以表示为:某一反应物的平衡转化率说明说明:计算式中反应物各个量的单位可以是“molL1”、“mol”,对于气体来说还可以是

7、“L”或“mL”,但必须注意保持分子、分母中单位的一致性。4.4.化学平衡状态的化学平衡状态的判定:判定:例举反应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各物质的质量分数一定平衡各物质的质量或物质的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、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率相等在单位时间内消耗了 m mol A,同时也生成了 m mol A,即v(正)=v(逆)平衡在单位时间内消耗了 n mol B,同时也消耗了 p mol C,即v(正)=v(逆)平衡v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q,v(正)

8、不一定等于v(逆)不一定平衡在单位时间内生成了 n mol B,同时也消耗了 p mol C,因均指v(逆)不一定平衡压强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)不一定平衡混合气体的平均相对分子质量 M rM r 一定时,且 m+n p+q 时(非气体的不算)平衡M r 一定时,且 m+n=p+q 时(非气体的不算)不一定平衡温度任何化学反应都伴有能量的变化,当体系温度一定时(其他不变)平衡气体的密度密度一定不一定平衡颜色反应体系内有色物质的颜色稳定不变平衡【总结】化学平衡(状态)的标志:1.本质标志资料下载来源:高考化学复习资料群:62

9、0501360,高中化学教师群:5139062,高中学霸笔记共享群:901323239,衡水中学内部资料群:591993305,北京四中内部资料群:704092170,黄冈中学内部资料群:791213513对给定的反应:mA+nBpC+qD(A、B、C、D 均为气体),当 v正=v逆时,有:即:2.等价标志(1)可逆反应的正、逆反应速率不再随时间发生变化。(2)体系中各组成的物质的量浓度或体积分数、物质的量分数保持不变。(3)对同一物质,单位时间内该物质所代表的正反应的转化浓度和所代表的逆反应的转化浓度相等。(4)对同一反应而言,一种物质所代表的正反应速率,和另一物质所代表的逆反应速率的比值等

10、于它们的化学方程式中化学计量数之比。3.特殊标志“特殊标志”是指在特定环境、特定反应中,能间接衡量某一可逆反应是否达到化学平衡状态的标志。离开上述界定,它们不能作为一般反应是否达到化学平衡的判断依据。(1)压强 对于反应前后气态物质化学计量数有变化的可逆反应,当体系总压强不变时,可逆反应一定处于化学平衡状态。如:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)、2NO2(g)N2O4(g)、SO2(g)+O2(g)2SO3(g)、C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)等。对于化学反应前后气体的化学计量数没有变化的可逆反应,当体系总压强不变时,可逆 反 应 不 一 定 处 于 化 学 平 衡 状 态

11、。如:H2(g)+I2(g)2HI(g)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)等。(2)气体平均摩尔质量(3)气体密度(4)体系中气体的颜色有色气体参加反应的平衡体系的颜色观察,往往与观察的角度和具体的操作方法有关。5.化学平衡的影响因素及勒化学平衡的影响因素及勒夏夏特列原理特列原理化学平衡的移动化学平衡的移动:已达平衡状态的可逆反应,当外界条件(浓度、温度、压强)改变时,由于对正、逆反应速率的影响不同,致使正逆,则原有的化学平衡被破坏,各组分的质量(或体积)分数发生变化,直至在新条件一定的情况下正逆,建立新的平衡状态,这种可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立,由原平衡状态

12、向新化学平衡状态的转化过程,称为化学平衡的移动。资料下载来源:高考化学复习资料群:620501360,高中化学教师群:5139062,高中学霸笔记共享群:901323239,衡水中学内部资料群:591993305,北京四中内部资料群:704092170,黄冈中学内部资料群:791213513说明说明:(1)若条件的改变使正逆,则平衡向正反应方向移动;若条件的改变使正逆,则平衡向逆反应方向移动但若条件改变时,正仍然等于逆,则平衡没有发生移动。(2)化学平衡能够发生移动,充分说明了化学平衡是一定条件下的平衡状态,是一种动态平衡(3)化学平衡发生移动而达到新的平衡状态时,新的平衡状态与原平衡状态主要

13、的不同点是:新的平衡状态的正或逆与原平衡状态的正或逆不同;平衡混合物里各组分的质量(或体积)分数不同。(1)影响化学平衡的外界条件影响化学平衡的外界条件a.浓度对化学平衡的影响浓度对化学平衡的影响在其它条件不变的情况下,增大反应物的浓度,或减小生成物的浓度,都可以使平衡向着正反应方向移动;增大生成物的浓度,或减小反应物的浓度,都可以使平衡向着逆反应方向移动b.压强对化学平衡的影响压强对化学平衡的影响在其它条件不变的情况下,增大压强,会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动;减小压强,会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。应特别注意,在有些可逆反应里,反应前后气态物质的总体积没有变化,如:H2(

14、g)+I2(g)2HI(g)1 体积1 体积2 体积在这种情况下,增大或减小压强都不能使化学平衡移动。还应注意,改变压强对固态物质或液态物质的体积几乎不影响。因此平衡混合物都是固体或液体时,改变压强不能使化学平衡移动。c.温度对于化学平衡的影响温度对于化学平衡的影响在其它条件不变的情况下,温度升高,会使化学平衡向着吸热反应的方向移动;温度降低,会使化学平衡向着放热反应的方向移动。d.催化剂对化学平衡的影响催化剂对化学平衡的影响使用催化剂不影响化学平衡的移动。由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的幅度是等同的,所以平衡不移动。但应注意,虽然催化剂不使化学平衡移动,但使用催化剂可影响可逆反应

15、达平衡的时间。说明说明:浓度对化学平衡的影响,可用化学反应速率与浓度的关系来说明。对于一个已达平衡状态的可逆反应,正逆。若增大反应物的浓度,则正增大,而,逆增大得较慢,使平衡向正反应方向移动。如果减小生成物的浓度,这时虽然,正并未增大,但逆减小了,同样也使正逆,使平衡向正反应方向移动。同理可分析出:增大生成物的浓度或减小反应物的浓度时,平衡向逆反应方向移动。在生产上,往往采用增大容易取得的或成本较低的反应物浓度的方法,使成本较高的原料得到充分利用。例如,在硫酸工业里,常用过量的空气使 SO2充分氧化,以生成更多的SO3。资料下载来源:高考化学复习资料群:620501360,高中化学教师群:51

16、39062,高中学霸笔记共享群:901323239,衡水中学内部资料群:591993305,北京四中内部资料群:704092170,黄冈中学内部资料群:791213513(2)压强对化学平衡的影响一般规律:对于有气体参加且反应前后气体体积不相等的可逆反应,在其他条件不变的情况下,若增大压强(即相当于缩小容器的体积),则平衡向气体总体积减小的方向移动,若减小压强(即增大容器的体积),则平衡向气体总体积增大的方向移动。特殊性特殊性:对于反应前后气体总体积相等的可逆反应达平衡后,改变压强,平衡不发生移动,但气体的浓度发生改变例如可逆反应 H2(g)+I2(g)2HI(g)达平衡后,若加大压强,平衡不

17、会发生移动,但由于容器体积减小,使平衡混合气各组分的浓度增大,气体的颜色加深(碘蒸气为紫红色)。对于非气态反应(即无气体参加和生成的反应),改变压强,此时固、液体的浓度未改变,平衡不发生移动。恒温、恒容时充入不参与反应的气体,此时虽然容器内的压强增大了,但平衡混合气中各组分的浓度并未改变,所以平衡不移动。说明说明:压强对平衡的影响实际上是通过改变容器的容积,使反应混合物的浓度改变,造成正逆。而使平衡发生移动。因此,有时虽然压强改变了,但正仍等于正,则平衡不会移动。对于有气体参加且反应前后气体体积不相等的可逆反应,增大压强,正、逆都会增大,减小压强,正、逆都会减小,但由于正、逆增大或减小的倍数不

18、相同,从而导致平衡发生移动。例如,可逆反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在一定温度和压强下达到平衡后,其平衡常数 K 为:若将压强增至原来的 2 倍,则各组分的浓度增至原来的 2 倍。此时:由于在一定温度下,K 值为常数,要使上式的值仍等于 K,则必须使 c(NH3)增大、c(N2)和 c(H2)减小,即平衡向合成 NH3的方向(正反应方向)移动。对于反应前后气体总体积相等的可逆反应,改变压强,正与逆的变化程度相同,正仍然等于逆。,故平衡不发生移动。例如,可逆反应 H2(g)+I2(g)2HI(g)在一定温度和压强下达到平衡后,其平衡常数 K 为:若将压强增至原来的 2 倍,则各组分

19、的浓度增至原来的 2 倍,此时:上式的值仍与 K 值相等,即平衡不发生移动。资料下载来源:高考化学复习资料群:620501360,高中化学教师群:5139062,高中学霸笔记共享群:901323239,衡水中学内部资料群:591993305,北京四中内部资料群:704092170,黄冈中学内部资料群:791213513(3)温度对化学平衡的影响一般规律:当其他条件不变时,升高温度,使平衡向吸热方向移动;降低温度,则使平衡向放热反应方向移动。说明说明:化学反应过程均有热效应。对于一个可逆反应来说,如果正反应是放热反应,则逆反应必为吸热反应。当升高(降低)温度时,正、逆会同时增大(减小),但二者增

20、大(减小)的倍数不相同,从而导致化学平衡发生移动。(2)勒夏特列原理勒夏特列原理改变影响平衡的一个条件化学平衡移动方向化学平衡移动结果增大反应物浓度向正反应方向移动反应物浓度减小,但比原来大减小反应物浓度向逆反应方向移动反应物浓度增大,但比原来小增大生成物浓度向逆反应方向移动生成物浓度减小,但比原来大减小生成物浓度向正反应方向移动生成物浓度增大,但比原来小资料下载来源:高考化学复习资料群:620501360,高中化学教师群:5139062,高中学霸笔记共享群:901323239,衡水中学内部资料群:591993305,北京四中内部资料群:704092170,黄冈中学内部资料群:79121351

21、3增大体系压强向气体体积减小的反应方向移动体系压强减小,但比原来大减小体系压强向气体体积增大的反应方向移动体系压强增大,但比原来小升高温度向吸热反应方向移动体系温度降低,但比原来高降低温度向放热反应方向移动体系温度升高,但比原来低勒夏特列原理:勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。勒夏特列原理适用的范围:已达平衡的体系(如溶解平衡、化学平衡、电离平衡、水解平衡等)。勒夏特列原理不适用于未达平衡的体系,如对于一个刚从反应物开始进行的气相可逆反应来说,增大压强,反应总是朝着正反应方向进行的,由于未达平衡,也就无所谓平衡移动,因而不服从

22、勒夏特列原理。勒夏特列原理适用的条件:只限于改变影响平衡的一个条件。当有两个或两个以上的条件同时改变时,如果这些条件对平衡移动的方向是一致的,则可增强平衡移动。但如果这些条件对平衡移动的方向影响不一致,则需分析哪一个条件变化是影响平衡移动的决定因素。资料下载来源:高考化学复习资料群:620501360,高中化学教师群:5139062,高中学霸笔记共享群:901323239,衡水中学内部资料群:591993305,北京四中内部资料群:704092170,黄冈中学内部资料群:791213513勒夏特列原理中“减弱这种改变”的解释:外界条件改变使平衡发生移动的结果,是减弱对这种条件的改变,而不是抵消

23、这种改变。也就是说:外界因素对平衡体系的影响占主要方面。催化剂与化学平衡的关系:使用催化剂能同等程度地增大正、逆,因此,在一个可逆反应中使用催化剂时,能缩短反应达到平衡时所需的时间但由于正仍等于逆,所以,使用催化剂对化学平衡的移动没有影响,不能改变平衡混合物中各组分的百分比组成。6合成氨条件的选择合成氨条件的选择(1)合成氨反应的特点:反应物、生成物均为气体且正反应是气体体积减小、放热的可逆反应。N2(g)+H2(g)2NH3(g)(2)选择适宜条件的目的:尽可能增大合成氨的反应速率,缩短到达平衡的时间,提高氨的产率(3)选择适宜条件的依据:外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的规律。(4)选

24、择适宜条件的原则:既要注意外界条件对二者(合成氨的反应速率和氨的产率)影响的一致性,又要注意对二者影响的矛盾性;既要注意温度、催化剂对反应速率影响的一致性,又要注意催化剂的活性对温度的限制;既要注意理论上生产的要求,又要注意实际操作的可能性。(5)合成氨的适宜条件:温度为 500左右;压强为 20Mpa50MPa;使用以铁为主体的多成分催化剂(称为铁触媒)。说明说明:选择合成氨温度为 500的原因:a温度高时,虽然能增大合成 NH3的反应速率,但温度越高越会使平衡向逆反应方向移动,越不利于 NH3的合成;温度低时,虽有利于平衡向合成 NH3的方向移动,但反应速率太小,达到平衡所需的时间太长。b

25、铁触媒在 500左右时活性最大。选择合成氨压强为 20 MPa50 MPa 的原因:压强增大时,既能提高合成氨的反应速率,又能使平衡向合成氨的方向移动,但压强大时,对设备的要求和技术操作的要求就高,消耗的动力也大。(6)在合成氨生产中同时采取的措施:将生成的氨及时从平衡混合气体中分离出去,未反应的 N2、H2重新送回合成塔中进行循环操作,使平衡向合成氨的方向移动,以提高 N2和 H2的转化率;不断向循环气体中补充 N2、H2,以提高反应物的浓度;加入过量的 N2,使成本较高的 H2得以充分利用。资料下载来源:高考化学复习资料群:620501360,高中化学教师群:5139062,高中学霸笔记共

26、享群:901323239,衡水中学内部资料群:591993305,北京四中内部资料群:704092170,黄冈中学内部资料群:7912135137.化学平衡图像化学平衡图像对于化学平衡的有关图像问题,可按以下的方法进行分析:(1)认清坐标系,搞清纵、横坐标所代表的意义,并与勒沙特列原理挂钩。(2)紧扣可逆反应的特征,搞清正反应方向是吸热还是放热,体积增大还是减小、不变,有无固体、纯液体物质参加或生成等。(3)看清速率的变化及变化量的大小,在条件与变化之间搭桥。(4)看清起点、拐点、终点,看清曲线的变化趋势。(5)先拐先平,数值大。例如,在转化率-时间图上,先出现拐点的曲线先达到平衡,此时逆向推

27、理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。(6)定一议二。当图像中有三个量时,先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。解题一般方法:牢固掌握有关的概念与原理,尤其要注意外界条件的改变对一个可逆反应来讲,正逆反应速率如何变化,化学平衡如何移动,在速度-时间图像、转化率-时间图像、反应物的含量-浓度图像等上如何体现。要能够画出有关的变化图像。化学平衡图像的常见类型:化学平衡图像的常见类型:对于反应 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)H1.转化率时间关系图:P 一定时,H0 T 一定时,m+np+q T 一定时,m+np+q T 一定时,m+np+q2.含量时间关系图:P 一定时,H0P 一定

28、时,H0 T 一定时,m+np+q T 一定时,m+np+q3.转化率温度压强关系图:资料下载来源:高考化学复习资料群:620501360,高中化学教师群:5139062,高中学霸笔记共享群:901323239,衡水中学内部资料群:591993305,北京四中内部资料群:704092170,黄冈中学内部资料群:791213513m+np+q 时,H0m+np+q 时,H04.含量温度压强关系图:m+np+q 时,H0m+np+q 时,H0m+np+q 时,H0m+np+q 时,H 0【总结】解化学平衡图像问题题要注意识图的方法,总的来说有以下几点:一看面(即横坐标和纵坐标);二看线(即看线的走

29、向、变化的趋势);三看点(看线是否通过原点,两条线的交点及线的拐点)(重点理解);四看辅(要不要作辅助线,如等温线、等压线);五看数(定量图像中有关数值的多少大小)。8.等效平衡规律等效平衡规律(1)概念:相同条件下的同一可逆反应,无论反应是从正反应开始,还是从逆反应开始,或是从中间态(既有反应物又有生成物的状态)开始,起始时加入的各物质的量不同,但达到化学平衡时,同种物质的含量(物质的量分数、体积分数或质量分数等)相同,这样的平衡称为等效平衡。(2)概念理解:外界条件相同通常指:恒温恒容、恒温恒压。“等效平衡”与“等同平衡”不同,“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的含量(物质的量分数、体积

30、分数或质量分数等)对应相同即可,而对于物质的量、浓度、压强、反应速率等可以不相同。平衡状态只与始态有关,而与途径无关。如:无论反应是从正反应开始、逆反应开始,还是从中间状态开始;无论是一次投料,还是分几次投料;无论反应是经过扩大缩小,还是经过缩小扩大的过程,只要起始浓度相当,就能够达到等效平衡状态。(3)等效平衡规律:对于反应前后气体物质的量不等的反应A.定温、定容时,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡方程式左右两边同一物质的物质的量与原平衡相等就可以建立等效平衡。B.定温、定压时,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡方程式左右两边同一物质的物质的量之比与原平衡相等就可以建立

31、等效平衡。对于反应前后气体物质的量相等的反应不论定温、定容时还是定温、定压时,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡方程式左右两边同一物质的物质的量之比与原平衡相等就可以建立等效平衡。三类等效平衡的比较:三类等效平衡的比较:等效类型IIIIII资料下载来源:高考化学复习资料群:620501360,高中化学教师群:5139062,高中学霸笔记共享群:901323239,衡水中学内部资料群:591993305,北京四中内部资料群:704092170,黄冈中学内部资料群:791213513条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压起始投料换算为方程式同一边物质,其“量”相同换算为方程式同一边物质,其“

32、量”符合同一比例换算为方程式同一边物质,其“量”符合同一比例对反应的要求任何可逆反应反应前、后气体体积相等任何可逆反应平衡特点气体的物质的量分数相同相同相同浓度 c相同成比例相同物质的量 n相同成比例成比例(4)解题方法:利用极限原理进行“等价转换”(5)等效平衡的建立:一般通过建立假想平衡状态去比较分析新旧平衡。等效平衡课件 参考http:/ K 表示。平衡常数的数学表达式:如对于达到平衡的一般可逆反应:mA+nBpC+qD 反应物和生成物平衡浓度表示为c(A)、c(B)、c(C)、c(D)在一定温度下达到化学平衡时,其平衡常数表达式为:K=cp(C)cq(D)/cm(A)cn(B)说明:说

33、明:在书写平衡常数表达式时,要注意以下问题:a.在应用平衡常数表达时,稀溶液中的水分子浓度可以不写。因为稀溶液的密度接近于1g/mL。水的物质的量浓度为 55.6 mol/L。在化学变化过程中,水量的改变对水的浓度变化影响极小,所以水的浓度是一个常数,此常数可归并到平衡常数中去。对于非水溶液中的反应,溶剂的浓度同样是常数。b.当反应中有固体物质参加时,分子间的碰撞只能在固体表面进行,固体的物质的量浓度对反应速率和平衡没有影响,因此,固体的“浓度”作为常数,在平衡常数表达式中,就不写固体的浓度。资料下载来源:高考化学复习资料群:620501360,高中化学教师群:5139062,高中学霸笔记共享

34、群:901323239,衡水中学内部资料群:591993305,北京四中内部资料群:704092170,黄冈中学内部资料群:791213513c.化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。同一个化学反应,由于书写的方式不同,各反应物、生成物的化学计量数不同,平衡常数就不同,但是这些平衡常数可以相互换算。d.不同的化学平衡体系,其平衡常数不一样。平衡常数大,说明生成物的平衡浓度较大,反应物的平衡浓度相对较小,即表明反应进行得较完全。因此,平衡常数的大小可以表示反应进行的程度。影响化学平衡常数的因素:K 只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。化学平衡常数的应用:a.利用平衡常数解释浓度

35、改变对化学平衡的影响;b.利用平衡常数解释压强改变对化学平衡的影响;c.利用平衡常数判断反应的热效应和比较反应速率及求解转化率:若升高温度,值增大,则正反应为热反应;若升高温度,值减小,则正反应为热反应。注意注意:a 在平衡常数表达式中,反应物 A、B 和生成物 C、D 的状态全是气态,c(A)、c(B)、c(C)、c(D)均为平衡时的浓度。b当反应混合物中有固体或纯液体时,他们的浓度看做是一个常数,不写入平衡常数的表达式中。例如,反应在高温下反应 Fe3O4(s)+4H23Fe(s)+H2O(g)的平衡常数表达式为:又如,在密闭容器中进行的可逆反应 CaCO3(s)CaO(s)+CO2的平衡

36、常数表达式为:Kc(CO2)c平衡常数 K 的表达式与化学方程式的书写方式有关。例如:N2+3H22NH32NH3N2+3H2N2+H2NH3显然,K1、K2、K3具有如下关系:,平衡常数 K 值的特征:资料下载来源:高考化学复习资料群:620501360,高中化学教师群:5139062,高中学霸笔记共享群:901323239,衡水中学内部资料群:591993305,北京四中内部资料群:704092170,黄冈中学内部资料群:791213513a.K 值的大小与浓度、压强和是否使用催化剂无关。即对于一个给定的反应,在一定温度下,不论起始浓度(或压强)和平衡浓度(或压强)如何,也不论是否使用催化

37、剂,达平衡时,平衡常数均相同。b.K 值随温度的变化而变化。对于一个给定的可逆反应,温度不变时,K 值不变(而不论反应体系的浓度或压强如何变化);温度不同时,K 值不同。因此,在使用平衡常数 K 值时,必须指明反应温度。平衡表达式 K 值的意义:a.判断可逆反应进行的方向。对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),如果知道在一定温度下的平衡常数,并且知道某个时刻时反应物和生成物的浓度,就可以判断该反应是否达到平衡状态,如果没有达到平衡状态,则可判断反应进行的方向。将某一时刻时的生成物的浓度用化学方程式中相应的化学计量数为指数的乘积,与某一时刻时的反应物的浓度用化学方程式中相应

38、的化学计量数为指数的乘积之比值,叫做浓度商浓度商,用 Qc表示。即:c当 QcK 时,体系达平衡状态;当 QcK,为使 Qc等于 K,则分子(生成物浓度的乘积)应增大,分母(反应物浓度的乘积)应减小,因此反应自左向右(正反应方向)进行,直至到达平衡状态;同理,当 QcK 时,则反应自右向左(逆反应方向)进行,直至到达平衡状态。b.表示可逆反应进行的程度。K 值越大,正反应进行的程度越大(平衡时生成物的浓度大,反应物的浓度小),反应物的转化率越高。一般地说,K105时,该反应进行得就基本完全了;K 值越小,正反应进行的程度越小,逆反应进行的程度越大,反应物的转化率越低。(2)化学平衡的计算化学平

39、衡的计算“起”、“转”、“平”三步骤计算的技巧(一般表示如下):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)“起”始浓度:abcd“转”化浓度:mxnxpxqx“平”衡浓度:amxbnxc+pxd+qx此三种浓度中,只有“转”化浓度之比等于计量数之比,常常要用平衡时候的数据求其他的值:(1)如求 A 物质的平衡转化率(A)(A)(2)在恒温、恒容的条件下,反应前后的压强比等于物质的量之比(3)求 B 物质平衡时的体积分数(B):(B)资料下载来源:高考化学复习资料群:620501360,高中化学教师群:5139062,高中学霸笔记共享群:901323239,衡水中学内部资料群:59199330

40、5,北京四中内部资料群:704092170,黄冈中学内部资料群:791213513三、考点突破三、考点突破考点突破一:化学平衡的理解及平衡的判定考点突破一:化学平衡的理解及平衡的判定例例 1 1:对可逆反应 A2(g)B2(g)2AB(g)在一定条件下,达到平衡状态的标志是()A平衡时容器内各物质的物质的量比为 112B平衡时容器内的总压强不随时间而变化C单位时间内生成 2n mol AB 的同时,生成 n mol 的 B2D单位时间内,生成 n mol A2的同时,生成 n mol 的 B2解析:解析:平衡时容器内各物质的物质的量之比是没有规律的,只是各物质的物质的量浓度保持不变是一般规律,

41、A 错;对于反应前后气体不变的反应,容器内的总压强不随时间的变化而改变,无论是否平衡!B 不能选择;对于 C,对于 D,如果反应向左进行,单位时间内,本来就是生成 n mol A2的同时,一定生成了 n mol 的 B2;对于 C,表示反应向左进行的同时也在向右进行,而且程度相同!所以是正确的。答案:答案:C例例 2:能够充分说明在恒温恒容下的密闭容器中,反应 2SO2+O22SO3已达平衡状态的标志是()A容器中 SO2、O2、SO3的物质的量之比为 212BSO2和 SO3的物质的量浓度相等C反应容器内压强不随时间变化而变化D单位时间内生成 2 mol SO3时,即生成 1 mol O2解

42、析解析:由于题目中没有给出各物质的起始量,也没有给出反应的具体条件,所以无法知道容器中 SO2、O2、SO3的物质的量之比为 212 时,及 SO2和 SO3的物质的量浓度相等时反应是否达到平衡,也就是说无法知道达到平衡后,SO2和 SO3的物质的量浓度上否相等。所以 A、B 选项不能选为答案。由于此反应是气体非等体积反应,在恒温恒容下,压强不变,说明各物质的浓度不变,故 C 选项正确。由于单位时间内生成 2 mol SO3时,即消耗了 1 molO2,此时又生成 1 mol O2,即意味着正反应速率等于逆反应速率,所以 D 选项也正确。答案答案:C、D【变式训练 1】H2(g)+I2(g)2

43、HI(g)已经达到平衡状态的标志。c(H2)=c(I2)=c(HI)时c(H2)c(I2)c(HI)=112 时c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变单位时间内生成 n mol H2的同时生成 2 n mol HI单位时间内生成 n mol H2的同时生成 n mol I2反应速率 v(H2)=v(I2)=v(HI)一个 HH 键断裂的同时有两个 HI 键断裂温度和体积一定时,容器内压强不再变化资料下载来源:高考化学复习资料群:620501360,高中化学教师群:5139062,高中学霸笔记共享群:901323239,衡水中学内部资料群:591993305,北京四中内部资料群:70

44、4092170,黄冈中学内部资料群:791213513温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化解析:解析:浓度相等,不能说明已达到平衡状态;浓度之比与平衡状态无必然联系;浓度不变,说明已达平衡。注意不要把浓度不变与、两种情况混淆;“生成 n mol H2”指逆反应,“生成 2n mol HI”指正反应,且 v正=v逆,正确;“生成 n mol H2”、“生成 n mol I2”都指逆反应,不能判断;无论是 v正、v逆,用不同物质表示时,一定和化学计量数成正比,与是否达到平衡状态无关。从微观角度表示 v正=v逆,

45、正确;由于(g)=0,压强始终不改变;颜色不变,说明 I2(g)浓度不变,可以判断;由于(g)=0,体积始终不变,且反应混合物总质量始终不变,密度不变,不能判断是否达到平衡。反应前后气体的物质的量、质量均不变,所以平均分子量始终不变,不一定达到平衡状态。答案:答案:点评点评:此题从多个角度分析平衡态或不平衡态各种相关物理量的变化情况,有助于加深对平衡特点的理解。【变式训练 2】下列哪种说法可以证明反应 N2+3H22NH3已达到平衡状态()A1 个 N N 键断裂的同时,有 3 个 HN 键形成。B1 个 N N 断裂的同时,有 3 个 HN 键断裂。C1 个 N N 断裂的同时,有 6 个

46、HN 键断裂。D1 个 N N 键断裂的同时,有 6 个 HN 键形成。解析:解析:根据化学平衡的定义,当一个可逆反应达到平衡时 V正=V逆,同时各物质的百分含量保持不变,从本质上来讲反应虽然仍在进行,但各种物质的绝对量不再变化,我们就称为达到平衡状态,对此题关键要分清谁表示 V正谁表示 V逆,例如,1 个 NN 断裂,即表示要向右进行,生成 NH3即为 V正;而 6 个 NH 键断裂表示向左进行,生成 N2与 H2,即 V逆。6 个 NH 形成,相当于生成 2 mol NH3,表示 V正。根据同一反应中,用不同的物质来表示某反应的速率,若正、逆反应速率之比等于方程式各物质的系数之比,反应亦达

47、到平衡,所以答案为 A、C。答案:答案:A、C考点突破二:化学平衡的影响因素及勒夏特列原理考点突破二:化学平衡的影响因素及勒夏特列原理例例 3:(08 天津卷)对平衡 CO2(g)CO2(aq);H=19.75kJ/mol,为增大二氧化碳气体在水中的溶解度,应采用的方法是()A升温增压B降温减压C升温减压D降温增压资料下载来源:高考化学复习资料群:620501360,高中化学教师群:5139062,高中学霸笔记共享群:901323239,衡水中学内部资料群:591993305,北京四中内部资料群:704092170,黄冈中学内部资料群:791213513解析:解析:增大二氧化碳气体在水中的溶解

48、度,即使平衡向正向移动,而正向为一气体体积减少同时放热,因此可以降低温度,同时还可增大压强。答案:答案:D。特别提醒特别提醒:改变固本或纯液体的量,化学平衡不移动;恒温、恒容时,通入稀有气体,化学平衡不移动;恒温、恒压时,通入稀有气体,化学平衡向着气体分子数增大的方向移动;加入一种反应物后另一种反应物的转化率会增大,其本身的转化率反而减小;对于等体积反应,改变体系压强对化学平衡无影响。例例 4:各可逆反应达平衡后,改变反应条件,其变化趋势正确的是()解析解析:A 项 CH3COOH 溶液中加入 CH3COONa 固体,CH3COOH 溶液中 CH3COO浓度增加,电离平衡逆向移动,c(H+)减

49、小,pH 逐渐增大,A 错误;B 项加入 KCl 对平衡体系无影响,化学平衡不移动,B 错误;C 项恒温恒压,加入 Ar,各反应物的物质的量不变,体资料下载来源:高考化学复习资料群:620501360,高中化学教师群:5139062,高中学霸笔记共享群:901323239,衡水中学内部资料群:591993305,北京四中内部资料群:704092170,黄冈中学内部资料群:791213513积变大,各物质的量浓度成倍减小(等效于减压),化学平衡向体积增大的方向移动,H2的改变量减小,起始量不变,转化率减小,C 错误 21 世纪教育网答案答案:D【变式训练 3】可逆反应:3A(g)3B(?)+C(

50、?)H0,随着温度升高,气体平均相对分子质量有变小趋势,则下列判断正确的是()AB 和 C 可能都是固体BB 和 C 一定都是气体C若 C 为固体,则 B 一定是气体DB 和 C 可能都是气体解析解析:本题考查平衡移动知识,重在考查分析问题、解决问题的能力根据题干条件可对各选项逐一分析。选项 A 中,如果 B 和 C 都是固体,则无论平衡怎样移动,反应混合物中的气体只有 A 一种,A 的相对分子质量不随温度升高而改变,所以气体的平均相对分子质量不随温度升高而改变,因此选项 A 不符合题意。选项 C 中,当 C 为固体,B 为气体时,该反应为反应前后气体分子数不变的反应,由于温度升高平衡向吸热反

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