高考化学一轮复习 7.2化学平衡状态 化学平衡常数课件.ppt

第2讲化学平衡状态化学平衡常数 一 可逆反应与不可逆反应 1 可逆反应 1 概念 在同一条件下 既能向正反应方向进行 又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应 2 表示方法 采用 表示 把从左向右的反应称为正反应 从右向左的反应称为逆反应 例如 so2与h2o反应可表 示为so2 h2oh2so3 3 特征 正逆反应发生的条件 相同 反应 不可能进行到底 反应物 不可能实现完全转化 且反应体系中 与化学反应有关的各种物质 共存 2 不可逆反应 有些反应的逆反应进行程度太小 因而可忽略 把 完全进行的反应称为不可逆反应 用 表示 例如 ba2 sbaso4 互动探究1在一密闭容器中进行如下反应 2so2 g o2 g 2so3 g 已知反应过程中某一时刻so2 o2 so3的浓度分别为0 2mol l 1 0 1mol l 1 0 2mol l 1 当反应达平衡时 可能存在的数据是 a so2为0 4mol l 1 o2为0 2mol l 1 b so2为0 25mol l 1 c so2 so3均为0 15mol l 1 d so3为0 4mol l 1 答案 b 1 化学平衡的建立 如果把某一可逆反应的反应物装入密闭容器中 其反应过程如下 1 反应开始时 v 正 0 v 逆 0 2 反应进行时 反应物浓度 减小 v 正 逐渐减小 生成物浓度由0逐渐增大 v 逆 从0开始逐渐 增大 3 反应达到平衡时 v 正 v 逆 反应混合物中各组分的浓度不变 二 化学平衡状态 以上过程可用图示表示 2 化学平衡的概念 在一定条件下的可逆反应中 当 正反应速率和逆反应速率相等 v 正 v 逆 0 反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态是化学平衡状态 简称化学平衡 化学平衡状态是该条件下的z该反应的最大限度 互动探究22molso2和2molo2放在密闭容器中反应 反应达到平衡时 o2的物质的量在什么范围 答案 1mol n o2 2mol 3 化学平衡的特征 逆 研究对象必须是可逆反应 动 化学平衡是动态平衡 即当反应达到平衡时 从表面上 宏观上看好像反应停止了 但从本质上 微观上看反应并未停止 正反应和逆反应都仍在继续进行 等 正反应速率和逆反应速率相等 即同一物质的消耗速率与生成速率相等 本质 注意 不同物质的反应速率不一定相等 定 在平衡混合物中 各组分的含量或浓度保持一定 变 化学平衡是有条件的 当外界条件改变时 平衡可能被破坏 并在新的条件下 建立新的化学平衡 也就是化学平衡可能发生移动 三 化学平衡常数 1 定义 在一定温度下 当一个可逆反应达到平衡状态时 生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值 用符号k表示 2 表达式 以化学反应aa g bb g cc g dd g 为例 k 纯固体或溶剂不出现在平衡常数的表达式中 比如 当反应中有固体物质时 因固体的浓度可以看做常数 在k的表达式中不出现固体的浓度项 如 caco3 s cao s co2 g k c co2 3 意义 平衡常数的大小反映化学反应可能进行的程度 平衡常 数的数值越大 说明反应进行得越完全 4 影响因素 1 内因 反应物的性质 2 外因 反应体系的温度 特别提醒 当温度一定时 可逆反应无论是从正反应开始 还是从逆反应开始 又无论反应物的起始浓度为多少 k都是一个常数 互动探究3对于一个给定的可逆反应 其正反应和逆反应的平衡常数之间有什么关系 答案 正反应和逆反应的平衡常数之间呈倒数关系 如 n2 3h22nh3 2nh3n2 3h2 二者k的表达式分别为k1 k2 从表达式可知二者呈倒数关系 1 定义 物质在反应中已转化的量与该物质总量的比值 2 表达式 100 对于反应 aa bbcc dd 反应物a的平衡转化率为 a 100 式中c0 a 和c a 分别表示a的初始浓度和a的平衡浓度 3 意义 四 平衡转化率 反应的平衡转化率表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度 在一定温度和一定起始浓度下 越大 说明反应进行的程度越大 4 影响因素 1 初始浓度和平衡浓度 2 多种反应物参加反应时 提高一种物质的浓度 可以提高其他物质的转化率 而此物质本身转化率则会降低 应进行的程度 二者有什么不同 互动探究4平衡常数和平衡转化率都可以表示反 答案 一个特定的化学反应 在温度一定时虽然只有一个平衡常数 但反应物的平衡转化率却可以因反应物的不同而不同 因此 脱离具体的反应物谈化学反应的平衡转化率是没有意义的 平衡转化率随着反应物起始浓度的不同而变化 而平衡常数却不受起始浓度的影响 平衡常数的表达式和数值根据化学方程式书写方式的变化而变化 平衡转化率不随化学方程式书写方式的变化而变化 在进行有关计算时 代入平衡常数k表达式中的必须是物质的平衡浓度 而代入平衡转化率 表达式中的可以是物质的浓度 也可以是物质的物质的量 质量或气体的体积等 平衡常数更能反映出可逆反应的本质 考点透析 考点1可逆反应是否达到平衡状态的判断 典例1可逆反应 2no2 g 2no g o2 g 在容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nmolo2的同时生成2nmolno2 单位时间内生成nmolo2的同时生成2nmolno 用no2 no o2表示的反应速率之比为2 2 1的状态 混合气体的颜色不再改变 混合气体的密度不再改变 混合气体的压强不再改变 混合气体的平均相对分子质量不再改变 a b c d 全部 解析 中单位时间内生成nmolo2的同时生成2nmolno2 能说明反应达到平衡 单位时间内生成nmolo2必生成2nmolno 不能说明反应达到平衡状态 中无论达到平衡与否 用各物质表示的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 能说明反应已达到平衡 气体体积固定 反应前后质量守恒 密度始终不变 反应前后 v g 0 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 说明气体中各物质的物质的量不变 反应达到平衡 答案 a 1 直接判断法 1 正反应速率 逆反应速率 0 2 同一物质的消耗速率与生成速率相等 3 各组分的含量或浓度保持不变 2 间接判断法 1 各组分的百分含量保持不变 2 各组分的物质的量保持不变 3 各气体的体积不随时间的改变而改变 技能归纳 判断可逆反应是否达到平衡状态的方法有 3 可逆反应达到平衡状态时有两个核心判断依据 1 正反应速率和逆反应速率相等 2 反应混合物中各组分的百分含量保持不变 依据其他有关的量判断可逆反应是否达到平衡状态时 最终都要回归到这两个核心依据上来 学以致用 1 下列说法中可以说明2hi g h2 g i2 g 已达到平衡状态的是 填序号 单位时间内生成nmolh2的同时生成nmolhi 1molh h键断裂的同时有2molh i键断裂 c hi c i2 反应速率 v h2 v i2 0 5v hi c h2 c i2 c hi 1 1 2 温度和体积一定时 某一生成物浓度不再变化 温度和体积一定时 容器内压强不再变化 条件一定 混合气体的平均相对分子质量不再变化 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 答案 考点2化学平衡常数k的意义 典例2在一定体积的密闭容器中 进行如下化学反应 co2 g h2 g co g h2o g 其化学平衡常数k和温度t的关系如表所示 回答下列问题 1 该反应的化学平衡常数表达式为k 2 该反应为 填 吸热 或 放热 反应 3 能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是 填字母 a 容器中压强不变 b 混合气体中c co 不变 c v正 h2 v逆 h2o d c co2 c co 4 某温度下 平衡浓度符合下式 c co2 c h2 c co c h2o 试判断此时的温度为 5 在800 时 发生上述反应 某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c co2 2mol l 1 c h2 1 5mol l 1 c co 1mol l 1 c h2o 3mol l 1 则下一时刻 反应向 填 正反应 或 逆反应 方向进行 解析 通过表中k和温度t的关系可知 温度越高 k值越大 反应向正反应方向进行的程度越大 说明正反应为吸热反应 当c co2 c h2 c co c h2o 时 k 1 0 由表中数据可知此时温度为830 判断反应进行的方向时 可根据qc与k的大小关系判断 此时 qc 1 0 9 所以反应向逆反应方向进行 2 吸热 3 bc 4 830 5 逆反应 答案 1 应进行的程度越大 反应物的转化率也越大 k越小说明反应进行的程度越小 反应物的转化率也越小 一般来说 如果一个反应的平衡常数的数值大于1 105 通常认为该反应可以进行得较完全 相反 如果一个反应的平衡常数的数值小于1 10 5 则认为这个反应很难进行 技能归纳 化学平衡常数k的意义有 1 表示可逆反应可能进行的程度 k的大小表示可逆反应可能进行的程度 k越大说明反 为放热反应 3 计算转化率 依据起始浓度 或平衡浓度 和平衡常数 可以计算反应物的转化率 从而判断反应进行的程度 4 化学平衡常数的大小不表示反应的快慢 即化学反应速率大 k值不一定大 2 判断反应的热效应 利用k值可判断反应的热效应 若升高温度 k值增大 则正反应为吸热反应 若升高温度 k值减小 则正反应 度下的任意时刻 反应物与生成物的浓度有如下关系 q q叫做该反应的浓度商 q k 反应向正反应方向进行 q k 反应处于化学平衡状态 q k 反应向逆反应方向进行 5 判断可逆反应进行的方向 对于可逆反应 aa g bb g cc g dd g 在一定温 的是 a 平衡常数k值越大 x的转化率越大 b 达到平衡时 反应速率v正 x 2v逆 z c 达到平衡后 降低温度 正向反应速率减小的倍数大于逆向反应速率减小的倍数 d 达到平衡后 升高温度或增大压强都有利于该反应平衡向逆反应方向移动 学以致用 2 等物质的量的x g 与y g 在密闭容器中进行可逆反应 x g y g 2z g w s h 0 下列叙述中正确 解析 由平衡常数概念可知k值越大 x的转化率越大 a项正确 达到平衡时2v正 x v逆 z 故b项错误 达到平衡后降低温度 正 逆反应速率均减小 又因平衡向正反应方向移动 所以正反应速率减小的倍数小于逆反应速率减小的倍数 c项错误 增大压强平衡不移动 升高温度平衡向逆反应方向移动 d项错误 答案 a 考点3有关化学平衡的计算 典例3将0 050molso2 g 和0 030molo2 g 充入容积为1l的密闭容器中 反应2so2 g o2 g 2so3 g 在一定条件下达到平衡 测得c so3 0 040mol l 1 则该条件下反应的平衡常数k为 a 4b 16c 32d 1 6 103 解析 由题意可知 2so2 g o2 g 2so3 g 起始浓度 mol l 10 0500 0300 平衡浓度 mol l 10 050 0 0400 030 0 040 0 010 0 010 所以 k 1 6 103 故d项正确 答案 d 1 写出有关反应的化学方程式 2 找出各物质的初始量 转化量 平衡量 3 根据已知条件列方程计算 例如 反应 ma nbpc 起始浓度 mol l 1 abc 转化浓度 mol l 1 x 平衡浓度 mol l 1 a xb c 技能归纳 有关化学平衡计算的解题步骤 计算中注意以下量的关系 对反应物 起始浓度 转化浓度 平衡浓度 对生成物 起始浓度 转化浓度 平衡浓度 各组分的浓度变化量之比等于化学方程式的化学计量数之比 等于它们的反应速率之比 解答题设问题时 要先明确 始 转 平 三个量的具体数值 再根据相应关系对反应物的转化率 化学平衡常数 混合气体的密度 平均相对分子质量等解出答案 学以致用 3 在某一容积为5l的密闭容器内 加入0 3molco和0 3molh2o 在催化剂存在和800 的条件下加热 发生如下反应 co g h2o g co2 g h2 g 反应中co2的浓度随时间的变化情况如图所示 1 根据图中数据 反应开始至达到平衡时 用co的浓度变化表示的化学反应速率为v co mol l 1 min 1 反应达到平衡时 c co mol l 1 该温度下的平衡常数k 2 下列能作为判断该反应达到平衡的依据是 填序号 co h2o co2 h2的浓度都相等 正 逆反应速率都为零 co h2o co2 h2的浓度都不再发生变化 混合气体的密度不再发生变化 答案 1 0 003 0 03 1 2 误点警示 1 化学平衡常数 1 给定化学反应的平衡常数只与温度有关 与其他因素无关 2 固体和纯液体的浓度看做常数 故不写入化学平衡常数的表达式中 3 化学平衡常数的表达式与化学方程式的书写有关 对于同一化学反应 由于书写方式不同 各反应物