高考化学总复习 第七单元 第2节 化学平衡 化学平衡常数配套课件.ppt

第2节 化学平衡化学平衡常数 1 了解化学平衡建立的过程 2 了解化学平衡常数的含义 能利用化学平衡常数进行相 关计算 h cl hclo 回归教材 一 可逆反应 正反应 逆反应 1 定义在同一条件下 既能向 方向进行 同时又能向 方向进行的反应称为可逆反应 2 表示方法 采用 表示 如 cl2 h2o 3 特点可逆反应不能进行到底 对于任何一个可逆反应进行一段 时间后 一定会达到 状态 化学平衡 二 化学平衡 可逆 相等 不变 1 化学平衡状态在一定条件下 反应中正反应速率与逆反应速率 反应混合物中各组成成分浓度 含量保持 的状态 叫做化学平衡状态 2 化学平衡的建立 最大 零 小 大 在一定条件下 可逆反应进行的过程中 若开始只有反应物 没有生成物 则v正 v逆为 随着反应的进行 反应物不断减少 生成物就不断增加 v正越来越 v逆越来越 当反应进行到某一时刻 v正 v逆时 就达到了化学平衡 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 化学平衡的特点 动态 不变 改变 1 动 化学平衡是一种 平衡 即v正 v逆 0 v正 v逆 0是可逆反应达到平衡状态的本质 2 定 条件不变时 反应物与生成物浓度 百分组成保持 或反应物与生成物的含量保持一定 这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要特征 3 变 任何化学平衡状态均是暂时的 相对的 有条件的 影响平衡的外界条件 平衡状态即被破坏 发生平衡移动 三 化学平衡常数1 平衡常数的定义在一定温度下 当一个可逆反应达到化学平衡时 体系内所有反应物和生成物的浓度保持不变 所以生成物浓度幂 以其化学计量数为幂 之积与反应物浓度幂之积的比值就是一个常数 叫做该反应的化学平衡常数 简称平衡常数 用符号k表 示 对于反应 ma g nb g pc g qd g k 1 化学平衡常数k只受 影响 既与任何一种反应物或生成物的 变化无关 也与 的改变无关 由于催化剂同等程度地改变正逆反应速率 故平衡常数不受催 化剂影响 温度 浓度 压强 不变 2 任何可逆反应 当温度保持不变 改变影响化学平衡的其他条件时 即使平衡发生移动 k值 3 其他条件不变时 若正反应是吸热反应 升高温度时平衡向 反应方向移动 k 若正反应是放热反应 由于升高温度时平衡向 反应方向移动 k 所以温度升高时平衡常数可能增大 也可能减小 但不会不变 正 增大 逆 减小 2 化学平衡常数的意义 1 平衡常数k的大小 可推断反应进行的程度 k越 表示反应进行的程度越 反应物的转化率越 k越 表示反应进行的程度越 反应物的转化率越 一般来说 反应的平衡常数k 105认为正反应进行得较完全 k 10 5认为这个反应的正反应很难 进行 逆反应较完全 大 大 大 小 小 小 2 k值大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限 度 但 预示反应达到平衡所需要的时间 不能 3 化学平衡常数的书写 变化 1 每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数 当化学反应方程式的计量数增倍或减倍时 化学平衡常数也相应地发生 平衡常数及单位必须与反应方程式的表示一一对应 2 如果反应中有固体或纯液体参加 它们的浓度不应写在平衡关系式中 因为它们的浓度是固定不变的 化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度 例如 fe3o4 s 4h2 g 高温 3fe s 4h2o g 在一定温度下 化学平衡常数表达式为 3 稀溶液中进行的反应 如有水参加 水的浓度不必写在平衡关系式中 非溶液以及有机反应 水应该写在平衡关系式中 为 c2h5oh ch3cooh ch3cooc2h5 h2o化学平衡常数表达式为 4 化学平衡常数的应用 大 大 吸热 放热 1 依据k值的大小 判断反应进行的限度 一定温度下 k值越 反应进行的程度越 2 依据k的表达式 书写对应的化学方程式 3 依据k值随温度的变化情况 判断可逆反应的正反应是放热还是吸热 温度升高 k值增大 说明正反应是 反应 k值减小说明正反应是 反应 右 左 4 用浓度商qc与平衡常数 或压强平衡常数 的大小 判断平衡移动的方向 qc k 平衡向 移动 qc k 达到化学平衡 qc k 平衡向 移动 自主测评 1 2013年广东质检 在一定温度下向al密闭容器中加入 1molno2 g 发生反应 2no2 g n2o4 g 下列不能作为此 反应达到平衡的标志的是 a 容器的总压强不再随时间而变化b 容器中气体的颜色不再变化c 单位时间内生成1moln2o4的同时生成2molno2d 混合气体的密度不再随时间而变化 解析 该反应前后气体体积不等 平衡时总压强不变可作为平衡的标志 a正确 no2为红棕色 颜色不变说明c no2 不变 则反应已达平衡状态 b正确 c项可以说明v正 v逆 则反应已达平衡状态 c正确 恒容恒质量时 密度不变不可以作为平衡的标志 d错误 答案 d 2 下列说法不正确的是 a 反应so2 g 2co g 2co2 g s l h 0在恒容 的密闭容器中进行 平衡前 随着反应的进行 容器内压强始终不变 b 反应2nh3 g no g no2 g 2n2 g 3h2o g h 0在恒容密闭容器中进行 单位时间内消耗no和n2的物质的量之比为1 2时 反应达到平衡 c 反应so2 g 2co g 2co2 g s l h 0 其他 条件不变 使用不同催化剂 该反应的平衡常数不变 2so3 g d 如下图所示曲线表示反应2so2 g o2 g h 0正 逆反应的平衡常数k随温度的变化 解析 反应前后气体分子数不等 平衡前容器内压强逐渐变小 a错误 no与n2的化学计量数之比为1 2 当两者消耗的量为1 2时表示v正 v逆 说明已达平衡 b正确 化学平衡常数只与温度有关 温度不变 化学平衡常数不变 c正确 该反应为放热反应 升温平衡逆向移动 正反应的k减小 逆反应的k增大 d正确 答案 a 3 关于化学平衡常数k的叙述正确的是 a k越大 表示化学反应速率越大b 对任一可逆反应 温度升高 则k值增大c 对任一可逆反应 k越大 表示反应物的转化率越大d 加入催化剂或增大反应物的浓度时 k值就增大解析 k值大 反应速率不一定大 对于放热反应 温度越低k值越大 反应速率越小 a错误 对于正反应为放热反应的可逆反应 升高温度 k值减小 b错误 k值越大 表示反应正向进行的程度越大 反应物的转化率越大 c正确 催化剂及反应物的浓度对平衡常数没有影响 d错误 答案 c 4 在一定温度下 向2l体积固定的密闭容器中加入1mol hi 2hi h2 i2 h 0 h2的物质的量随时间的变化如下 图所示 下列说法正确的是 a 该温度下 反应的平衡常数是 116 b 0 2min内的hi的平均反应速率为0 05mol l 1 min 1c 恒压下向该体系中加入n2 平衡不移动 反应速率不变d 升高温度 平衡向正反应方向移动 只有正反应速率加快 平衡浓度 mol l 1 解析 2hi h2 i2 起始浓度 mol l 1 转化浓度 mol l 1 0 50 10 4 00 050 05 00 050 05 该温度下 平衡常数为0 052 0 42 1 64 a错误 恒压下通入n2 体积增大 平衡不移动 但是反应速率降低 c错误 升高温度 正 逆反应速率均增大 d错误 答案 b 有关该平衡体系的说法正确的是 5 t 时 某一气态平衡体系中含有x g y g z g w g 四种物质 此温度下该反应的平衡常数表达式为k 2z 2w c x c2 y c2 z c2 w a 升高温度 平衡常数k一定增大b 增大压强 w g 质量分数增加c 该反应的化学反应方程式为 x 2yd 增大x g 浓度 平衡向逆反应方向移动 解析 不知该反应是吸热还是放热 故无法判断温度对平衡常数的影响 a错误 根据平衡常数的定义可知该反应为 2z 2w x 2y c错误 增大压强 平衡向右移动 w g 质量分数减小 b错误 增大生成物x g 浓度 平衡向逆反应方向移动 d正确 答案 d 重点一 化学平衡的标志 1 一个可逆反应达到平衡状态的最根本标志是v 正 v 逆 运用速率标志要注意 正逆反应速率相等是指用同一种物质表示的反应速率 若一个可逆反应的正逆反应速率是分别用两种不同物质表示时 则当这两者的速率之比等于这两种物质的化学计量数之比时才标志着化学平衡 2 v 正 v 逆 其必然结果是反应混合物各组分的含量保持不变 所以 各组分的浓度或含量不再随时间而改变也标志着已达化学平衡 3 如果一个可逆反应达到平衡状态 则整个反应体系的物理参数 如总压强 总体积 总物质的量以及气体的平均分子量和密度等肯定都要保持定值 不会再随时间而改变 但反过来 在一定条件下 这些物理参数若保持不变的可逆反应 不一定就达到了化学平衡 要作具体分析 如 aa g bb g cc g dd g 若a b c d 由于反应前后气体分子数始终不发生改变 使反应体系的总压 平均分子量等参量在任何时刻都保持不变 这种情况下这些物理参量不能作为化学平衡态的标志 例1 可逆反应 2no2 g 2no g o2 g 在体积固定 的密闭容器中进行 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表示的反应速率的比为2 2 1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 单位时间内生成nmolo2的同时生成2nmolno2 能说明达到平衡状态 描述的都是正反应方向的速率 无法判断是否达到平衡状态 无论达到平衡与否 同向的速率之比总是符合化学方程式中化学计量数之比 混合气体的颜色不变能够说明达到了化学平衡状态 因容器体积固定 密度是一个常数 所以 不能说明反应达到平衡状态 该反应是一个反应前后气体体积不等的反应 容器的体积又固定 所以 均能说明达到平衡 答案 a 拓展应用 在一定温度下向al密闭容器中加入1molx气体和2mol y气体发生如下反应 x g 2y g 2z g 此反应达到平 衡的标志是 a 容器内压强随时间变化而变化b 容器内各物质的浓度不随时间变化c 容器内x y z的浓度之比为1 2 2d 单位时间内消耗0 1molx同时生成0 2molz 解析 该反应不是等体积反应 只要压强不变 各物质的物质的量浓度也就不变 可证明平衡已建立 故a错误 b正确 而平衡时 x y z的浓度之比并不一定是1 2 2 c错误 单位时间内消耗x和生成z 描述的是同一反应方向 不存在v 正 和v 逆 的关系 故不能判断该反应平衡已建立 d错误 答案 b 重点二化学平衡计算1 有关计算量间关系 1 反应物 起始量 变化量 平衡量 生成物 起始量 变 化量 平衡量 2 初始量可以是任意值 物质变化量之比等于化学方程式中计量数之比 平衡量一般不会等于化学计量数之比 但要受化学平衡常数k的制约 3 若起始投料量是按化学计量数比例 则在平衡时平衡量之 比也要等于计量数之比 4 转化率 反应物转化的量 反应物起始的量 100 5 平衡混合物中百分含量 b 物质b平衡量 平衡时各物 质总量 100 2 三量法 的计算模式 三量 mol初始量变化量 3h2 a3x n2bx 2nh302x na b 2x 平衡量 a 3x b x2x a b 2x 1 转化率 h2 3x a 100 n2 x b 100 2 平衡混合物中百分含量 nh3 2x a b 2x 100 3 混合气体平均相对分子质量 mr 6a 28b a b 2x 4 平衡常数 k 2x 2 a 3x 3 b x 例2 已知可逆反应co h2o g co2 h2在下列条 件下达到平衡状态 1 830k时 若起始浓度c co 2mol l 1 c h2o 3mol l 1 平衡时co的转化率为60 水蒸气的转化率为 k值为 2 830k时 若只将起始c h2o 改为6mol l 1 则水蒸气的转化率为 3 若830k时 起始浓度c co amol l 1 c h2o bmol l 1 h2的平衡浓度c h2 cmol l 1 a b c之间的关系式是 当a b时 a c 解析 1 co h2o g co2 h2 起始浓度 mol l 1 转化浓度 mol l 1 平衡浓度 mol l 1 21 20 8 31 21 8 01 21 2 01 21 2 k 1 2 1 20 8 1 8 1 h2o 1 23 100 40 平衡浓度 mol l 1 1 解得x 1 5mol l 2 设co的转化浓度为x 则 co h2o g co2 h2 起始浓度 mol l 1 转化浓度 mol l 1 2x2 x 6x6 x 0 xx 0 xx k h2o 1 56 100 25 x2 1 2 x 6 x 化学图像的识别与绘制 化学图像题指基于某种化学量随时间或条件的改变而产生连续性变化的曲线图像并依此而设计问题的试题 图像的识别与绘制旨在考查从图像中获得数据 处理应用数据的能力以及对曲线的数学意义和化学意义之间对应关系的运用能力 要求基于图像进行辨析或将化学信息进行归纳而总结出一定的规律 并运用此规律 进行推理或抽象成数学规律而解决问题 在解决化学图像题时常需将试题所给的新信息 与课内已学过的有关知识结合起来 从而形成解决问题所需的新的知识或方法 化学图像也是化学实验中处理实验数据的一种典型方式 这也考查了实验能力 1 图像的识别方法 识图的关键在于对 数 形 义 性 的综合思考 重点是弄清图像的 原点 交点 转折点 终点 的涵义 1 认清纵 横坐标各表示什么量 然后再从曲线的起点位 置及曲线的变化趋势确定函数曲线的增减性 2 理解曲线斜率大小即曲线 平 与 陡 的化学意义 3 准确把握各特殊点 原点 曲线的拐点 最高点及交叉点 等 的含义 4 准确理解某些关键数据在解题中的特定作用 找出直接 或隐含的化学相关知识 2 图像的绘制方法 数据转化为图像时一定要具备寻找分段函数的能力和寻找特殊值的能力 明白任何方程均有其独特的图像表现能力 有时是连续线段 有时是不连续的跳跃线段 有时是交叉线段等 答题时能够从数据中先理出几个特殊点 连接时一定要注意是直线还是曲线 是变点还是不变点 是否有拐点 1 确定变量和因变量 明确横纵坐标所表示的化学意义 2 清楚每条或每段曲线所代表的物质 3 清楚在指定条件范围内生成物的种类 4 计算在该条件下各生成物质的量或物质的量之比 例3 广东高考试题组编 1 将所得ch4与h2o g 通入 聚焦太阳能反应器 发生反应 ch4 g h2o g co g 3h2 g h 206kj mol 1 在坐标图中 画出反应过程中体 系的能量变化图 进行必要的标注 2 工业中常用以下反应合成氨 n2 3h2 2nh3 h 0 某实验室在3个不同条件的密闭容器 体积不变 中 分 别加入浓度均为c n2 0 100mol l 1 c h2 0 300mol l 1进行反应时 n2的浓度随时间的变化如下图中 曲线所示 据图所示 两容器中各有一个条件与 不同 请指出 并说明判断的理由 条件 理由 条件 理由 解析 1 反应ch4 g h2o g co g 3h2 g 是一个吸 热反应 所以反应物的总能量小于生成物的总能量 在绘制图时注意表明反应物和生成物 还要注意表明反应热 h 2 均较 先到达平衡 说明反应速率大 较 平衡时c n2 大 是在 基础上逆向移动的结果 综合考虑 为升高温度 较 平衡时c n2 不变 是在 基础上没有发生平衡移动 综合考虑 为加入了催化剂 答案 1 2 加了催化剂因为加入催化剂能缩短达到平衡的时间 但化学平衡不移动 所以 达到平衡时n2的浓度相同 温 度高该反应为放热反应 温度升高 达到平衡的时间缩短 但平衡向逆反应方向移动 中到达平衡时n2的浓度高于 2so3 g 不能说明该反应一定达到平衡状态的是 考点一 化学平衡 1 一定温度下的密闭容器中发生可逆反应 2so2 g o2 g a so3的质量保持不变b so2的百分含量保持不变c so2和so3的生成速率相等d so2 o2 so3的物质的量之比为2 1 2 解析 只有正反应速率与逆反应速率相等或反应物与生成物的浓度不再改变 才能说明反应已经达到化学平衡 故a b c项均能说明该反应一定达到平衡状态 d项则不能 答案 d 错误的是 2c g h 0 下列说法 2 对于反应 a2 g 3b2 g a 其他条件不变 降低温度 该反应的平衡常数增大b 使用催化剂能使平衡向生成c的方向移动 并放出更多的热量c c的产率与温度 压强 p 的关系如下图d 恒温恒容时 若密闭容器内压强不再改变 则表示该反应已达到平衡 解析 a项 该反应为放热反应 降低温度有利于反应正向移动 平衡常数增大 b项 催化剂只能改变反应速率 不能使化学平衡移动 也不影响反应放出的热量 c项 该反应放热 温度低 c的产率较高 压强增大 c的产率增大 d项考查化学平衡的判断 答案 b 考点二化学平衡常数3 人体血液内的血红蛋白 hb 易与o2结合生成hbo2 因此 具有输氧能力 co吸入肺中发生反应 co hbo2 o2 hbco 37 时 该反应的平衡常数k 220 hbco的浓度达到 a co与hbo2反应的平衡常数k c o2 c hbco c co c hbo2 b 人体吸入的co越多 与血红蛋白结合的o2越少c 当吸入的co与o2浓度之比大于或等于0 02时 人的智力