高考化学一轮总复习 第七单元 第2讲 化学平衡 化学平衡常数课件.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 回归教材 一 可逆反应 1 定义 正反应 逆反应 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 小于 采用 表示 如 cl2 h2o h cl hclo 3 特点 1 二同 相同条件下 正 逆反应同时进行 2 一小 反应物与生成物同时存在 任一组分的转化率都 填 大于 或 小于 100 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 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 温度 浓度 压强 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 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 大 大 高 小 小 低 不能 3 化学平衡常数的应用 大 大 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 吸热 放热 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 2015年吉林实验中学质检 对可逆反应n2 g 3h2 g 2nh3 g h 92 4kj mol 1 下列叙述正确的是 a 达到化学平衡时 若增加容器体积 则正反应速率减小 逆反应速率增大b 若单位时间内生成xmoln2的同时 消耗2xmolnh3 则反应达到平衡状态c 达到化学平衡时 2v正 h2 3v逆 nh3 d 加入催化剂 正反应速率增大 逆反应速率不变 解析 达到化学平衡时 若增加容器体积 则压强减小 正逆反应速率均减小 a错误 若单位时间内生成xmoln2的同时 消耗2xmolnh3 都表示逆反应速率 不能判断反应达到平衡状态 b错误 达到化学平衡时 2v正 h2 3v逆 nh3 符合正逆反应速率相等 c正确 加入催化剂 正逆反应的速率都加快 d错误 答案 c 2 2015年四川卷 一定量的co2与足量的碳在体积可变的 恒压密闭容器中反应 c s co2 g 2co g 平衡时 体 系中气体体积分数与温度的关系如下图所示 已知 气体分压 p分 气体总压 p总 体积分数 下列说 法正确的是 a 550 时 若充入惰性气体 v正 v逆均减小 平衡不移动b 650 时 反应达平衡后co2的转化率为25 0 c t 时 若充入等体积的co2和co 平衡向逆反应方向移动d 925 时 用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数kp 24 0p总 解析 平衡向正反应方向移动 a错误 利用三段式 可得co2的转化率为25 0 b正确 由图可知t 时 平衡体系中co2和co体积分数相等 则在恒压密闭容器中再充入等体积的co2和co 平衡不移动 c错误 925 时 平衡后 d错误 答案 b h 92 6kj mol 1 测得数据如下表 下列叙述不正确的是 3 2015年江苏南开中学检测 同温度下 体积均为1l的 2nh3 g 两个恒容密闭容器中发生可逆反应 n2 g 3h2 g a 容器 中反应开始时v 正 v 逆 b 容器 中反应达平衡时压强相等c 容器 中反应达平衡时 吸收的热量q为9 26kjd 若条件为 绝热恒容 容器 中反应达平衡时n nh3 0 6mol 解析 根据容器 放出的热量可知反应的n2的物质的量为27 78kj 92 6kj mol 1 0 3mol 则平衡时n2为1 7mol h2为2 1mol nh3为0 6mol 所以容器 向逆反应方向移动 故v 正 v 逆 a错误 容器 为等效平衡 所以容器 中反应达平衡时压强相等 b正确 容器 中反应达平衡时 生成n2物质的量为1 7mol 1 6mol 0 1mol 则吸收热量 0 1mol 92 6kj mol 1 9 26kj c正确 若条件为 绝热恒 容 反应放热 容器 温度升高 平衡向逆反应方向移动 则达平衡时n nh3 0 6mol d正确 答案 a 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 b 0 2min内的hi的平均反应速率为0 05mol l min a 该温度下 反应的平衡常数是 116 1 1 c 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 a错误 恒压下通入n2 解析 起始浓度 mol l 1 转化浓度 mol l 1 平衡浓度 mol l 1 2hi0 50 10 4 h200 050 05 i200 050 05 该温度下 平衡常数为 0 0520 42 164 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 考点一考向1 化学平衡化学平衡的标志 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 c b d 全部 解析 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 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 答案 a 方法技巧 化学平衡的标志 1 本质标志 v正 v逆 0 对于某一可逆反应来说 正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率 2 等价标志 全部是气体参加的气体体积可变的反应 体系的压强 平均相对分子质量不再随时间而变化 例如 n2 g 3h2 g 2nh3 g 体系中各组分的物质的量浓度 体积分数 物质的量分数 质量分数等保持不变 对同一物质而言 断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等 对于有有色物质参加或生成的可逆反应 体系的颜色不 再随时间而变化 例如 2no2 g n2o4 g 体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化 考向2 化学平衡计算 例2 2015年重庆卷 羰基硫 cos 可作为一种粮食熏蒸剂 能防止某些昆虫 线虫和真菌的危害 在恒容密闭容器中 将co和h2s混合加热并达到下列平衡 co g h2s g cos g h2 g k 0 1 反应前co物质的量为10mol 平衡后co物质的量为 8mol 下列说法正确的是 a 升高温度 h2s浓度增加 表明该反应是吸热反应b 通入co后 正反应速率逐渐增大c 反应前h2s物质的量为7mold co的平衡转化率为80 解析 升高温度 h2s浓度增加 说明平衡逆向移动 则该反应是放热反应 通入co后 正反应速率瞬间增大 又逐 渐减小 根据co g h2s g cos g h2 g k 0 1 设 该容器的体积为v 反应前h2s物质的量为nmol 根据k 0 1 列关系式得 2 v 2 v 8 v n 2 v 0 1 解得n 7 根据上述数据co的平衡转化率为2 10 100 20 答案 c 2so3 g 不能说明该反应一定达到平衡状态的是 考点练透 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 d项中物质的量之比为化学计量数之比 不能说明反应达到平衡 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 对于气体体积减小的反应 压强不再改变 则表示该反应已达到平衡 答案 b 3 b a 3 2015年河南安阳模拟 将alnh3通入某恒压的密闭容器中 在一定条件下让其分解 达到平衡后气体体积增大到b l 气体体积在相同条件下测定 下列说法中正确的是 a 平衡后氨气的分解率为 a ba 100 b 平衡混合气体中h2的体积分数为 2b 100 c 反应前后气体的密度比为 ab d 平衡后气体的平均摩尔质量为 17ab g 解析 设分解的nh3为xl 则 2nh3 g n2 g 3h2 g 起始体积 l a 0 0 转化体积 l x x2 32 x 平衡体积 l a x x2 32 x 答案 b 考点二化学平衡常数 考向1 化学平衡常数的理解 例3 2015年四川资阳检测 在2l的密闭容器中进行如下 反应 co g h2o g 下列说法正确的是 co2 g h2 g 有如下数据 a 正反应为吸热反应b 实验 中 co的转化率为80 0 4mol l 1 因此该温度下平衡常数k 同样可知实验 中 d 实验 再加入1 0molh2o 重新达到平衡时 n co2 为1 6mol 解析 根据表中数据可知实验 中平衡时co2的物质的量是0 8mol 则根据反应方程式可知消耗co和水蒸气的物质的量均是0 8mol 生成氢气的物质的量也是0 8mol 剩余co和水蒸气的物质的量分别是1 2mol和0 2mol 则平衡时co h2o co2 h2的浓度分别是0 6mol l 1 0 1mol l 1 0 4mol l 1 8 3 学平衡常数k c正确 实验 再加入1 0molh2o 如果重 平衡常数k 1 这说明升高温度平衡常数减小 则升高温度平衡向逆反应方向进行 正反应是放热反应 a错误 实验 中 co的转化率为40 b错误 根据以上分析可知650 时 化 83 新达到平衡时生成co2是1 6mol 则根据平衡常数表达式可知此时k 16 这说明假设是不正确的 d错误 答案 c 考向2 化学平衡常数的应用 例4 某温度下反应h2 g i2 g 2hi g 的平衡常数k 57 0 现向此温度下的真空容器中充入0 2mol l 1h2 g 0 5mol l 1i2 g 及0 3mol l 1hi g 则下列说法中正确的是 a 反应正好达平衡b 反应向左进行c 反应向某方向进行一段时间后k 57 0 d 反应向某方向进行一段时间后c h2 0 2mol l 1 解析 此时的浓度商为qc c2 hi 0 32c h2 c i2 0 2 0 5 0 9 k 故平衡右移 c h2 的浓度降低 答案 d 方法技巧 化学平衡常数的应用 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 2 判断可逆反应进行的方向 对于可逆反应 ma g nb g qc k 反应向正反应方向进行qc k 反应处于平衡状态 qc k 反应向逆反应方向进行 3 判断可逆反应的热效应 升高温度 若k值增大 则正反应为吸热反应 若k值减小 则正反应为放热反应 4 计算平衡体系中的相关量 根据相同温度下 同一反应的平衡常数不变 计算反应物或生成物的浓度 转化率等 下列说法错误的是 考点练透 4 在25 时 密闭容器中x y z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表 a 反应达到平衡时 x的转化率为50 b 反应可表示为x 3y 2z 其平衡常数为1600 c 增大压强使平衡向生成z的方向移动 平衡常数增大d 改变温度可以改变此反应的平衡常数 解析 平衡常数只受温度影响 c错误 答案 c 5 2015年山东卷 合金贮氢材料具有优异的吸收氢性能 在配合氢能的开发中起着重要作用 1 一定温度下 某贮氢合金 m 的贮氢过程如图所示 纵轴为平衡时氢气的压强 p 横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比 h m 在oa段 氢溶解于m中形成固溶体mhx 随着氢气压强的增大 h m逐惭增大 在ab段 mhx与氢气发生氢化反应生成氢化物mhy 氢化反应方程式为zmhx s h2 g zmhy s h1 在b点 氢化反应结束 进一步增大氢气压强 h m几乎不变 反应 中z 用含x和y的代数式表示 温度为t1时 2g某合金4min内吸收氢气240ml 吸氢速率 v ml g 1 min 1 反应 的焓变 h1 0 填 或 2 表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例 则温度为t1 t2时 t1 t2 填 或 当反应 处于图中a点时 保持温度不变 向恒容体系中通入少量氢气 达到平衡后反应 可能处于图中的 点 填 b c 或 d 该贮氢合金可通过 或 的方式释放氢气 3 贮氢合金thni5可催化由co h2合成ch4的反应 温度为t时 该反应的热化学方程式为 已知温度为t时 ch4 g 2h2o g co2 g 4h2 g h h 165kj mol 1 co g h2o g co2 g h2 g 41kj mol 1 解析 1 根据元素守恒可得z x 2 z y 解得z 2y x 吸 氢速率v 240ml 2g 4min 30ml g 1 min 1 因为t1 t2 t2时氢气的压强大 说明升温向生成氢气的方向移动 逆反应为吸热反应 所以正反应为放热反应 则 h1 0 2 根据图象可知 横坐标相同 即氢原子与金属原子的个数比相同时 t2 答案 1 时氢气的压强大 说明t2时吸氢量少 则 t1 t2 处于图中a点时 保持温度不变 向恒容体系中通入少量氢气 氢气压强的增大 h m逐渐增大 根据图象可能处于c点 根据平衡移动原理 可以通过加热 使温度升高或减小压强使平衡向左移动 释放氢气 2y x 30 2 c 加热 减压 3 co g 3h2 g ch4 g h2o g h 206kj mol 1 化学图象的识别与绘制 化学图象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象并依此而设计问题的试题 在解决化学图象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 化学图象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 图象的识别方法 1 认清横 纵坐标各表示什么量 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 图象的绘制方法 数据转化为图象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象表现能力 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 例5 2015年湖南衡阳检测 我国是个钢铁大国 钢铁产量为世界第一 高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法 已知反应fe2o3 s 3co g 2fe s 3co2 g h 23 5kj mol 1 该反应在1000 的平衡常数等于64 在一个容积为10l的密闭容器中 1000 时加入fe fe2o3 co co2各1 0mol 反应经过10min后达到平衡 1 co的平衡转化率 2 欲提高co的平衡转化率 促进fe2o3的转化 可采取的措施是 填序号 a 提高反