第二章第三节23《化学平衡》

第二章化学反应速率和化学平衡 第三节化学平衡 一 化学平衡状态的建立 对于可逆反应N2 3H22NH3 在密闭容器中加入1mol的N2 3mol的H2 反应速率与时间的关系 2 化学平衡的特征 1 逆 研究的对象是可逆反应 2 等 化学平衡的条件是v正 v逆 3 动 化学平衡是一种动态平衡 此时反应并未停止 4 定 当反应达到平衡时 各组分的浓度为一定值 5 变 外界条件改变 平衡可能发生改变 并在新条件下建立新的平衡 定义 反应仍在进行 但是各物质的浓度均保持不变 达到动态平衡 这就是化学平衡状态 二 化学平衡常见题型分析 1 平衡状态的判断 例1 对于反应mA g nB g pC g qD g 能说其达到平衡的是 1 各物质的物质的量或物质的量分数一定2 气体的总体积保持一定 3 在单位时间内消耗了nmolB 同时消耗了pmolC 4 v A v B v C v D m n p q 5 容积一定时m n p q时 压强保持不变6 m n p q时 Mr一定7 绝热容器中体系的温度一定 平衡 不一定平衡 不一定平衡 平衡 平衡 不一定平衡 平衡 习题 在一定温度下的定容密闭容器中 当下列物理量不再改变时 表明反应 A s 2B g C g D g 已达平衡的是 A 混合气体的压强B 混合气体的密度C 气体的平均相对分子质量D 气体的总物质的量 若A为气体 则选 BC ACD 若改为A g B g C g D g 则选 无 2 极限法的应用 例2 在密闭容器中进行如下反应 X2 g 4Y2 g 2Z g 已知X2 Y2 Z的起始浓度分别为0 1mol L 1 0 3mol L 1 0 2mol L 1 在一定条件下 当反应达到平衡时 各物质的浓度有可能是 习题 在一定条件下 可逆反应2A2 g B2 g 4C g 达到平衡时 各物质的平衡浓度c A2 a c B2 b c C c 且a 2b 0 则A2的初始浓度的取值范围是 3 三段式的计算 转化率 转化浓度 起始浓度 例3 在5L的密闭容器中充入2molA气体和1molB气体 在一定条件下发生反应 2A g B g 2C g 达平衡时 在相同条件下测得容器内混合气体的压强是反应前的5 6 则A的转化率为 A 67 B 50 C 25 D 5 习题1 1molA气体和nmolB气体 按下式反应生成气体C A g nB g mC g 一段时间后测得A的转化率为50 反应前气体的密度在同温同压下是反应后的3 4 则n和m的数值可能是A n 1 m 1B n 2 m 2C n 3 m 2D n 2 m 3 习题2 X Y Z三种气体 取X和Y按1 1的物质的量之比混合 放入密闭容器中发生如下反应 X 2Y2Z 达到平衡后 测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3 2 则Y的转化率最接近于A 33 B 40 C 50 D 66 习题3 加热时 N2O5可按下列分解 N2O5N2O3 O2 N2O3又可按下列分解 N2O3N2O O2 将4molN2O5充入一升密闭容器中 加热至t 时反应达到了平衡状态 平衡时 c O2 4 5mol L c N2O3 1 62mol L c N2O mol L 此时N2O5的分解率为 化学平衡的移动第一课时浓度 压强对平衡移动的影响 可逆反应中 旧化学平衡的破坏 新化学平衡建立过程叫做化学平衡的移动 V正 V逆 V正 V逆 0 条件改变 平衡1不平衡平衡2 建立新平衡 破坏旧平衡 V正 V逆 0 一定时间 1 化学平衡移动的定义 平衡v正 v逆 改变条件 速率不变 平衡不移动 速率改变 程度相同 v正 v逆 平衡不移动 程度不同 v正 v逆 平衡向正反应方向移动 v正 v逆 平衡向逆反应方向移动 2 化学平衡移动方向的判断 3 化学平衡移动原理 勒夏特列原理 原理 如果改变影响平衡的一个条件 浓度 温度 压强等 化学平衡就向减弱这种改变的方向移动 此原理只适用于已达平衡的体系 平衡移动方向与条件改变方向相反 移动的结果只能是减弱外界条件的改变量 但不能抵消 例1 在密闭容器中 对于反应2AB 执行下列操作 判断平衡移动方向 并画出速率时间图 增加A的浓度 减少B的浓度 增加B的浓度 减少A的浓度 滴加3 10滴浓硫酸 滴加10 20滴NaOH 溶液橙色加深 溶液黄色加深 结论 增加生成物浓度 平衡向逆反应方向移动 减小生成物浓度 平衡向正反应方向移动 4 影响化学平衡的条件 1 浓度对化学平衡的影响 实验2 5 分析过程 实验2 6 Fe3 3SCN Fe SCN 3 红色变深 红色变深 增大反应物的浓度 平衡向正反应方向移动 产生红褐色沉淀 溶液红色变浅 减小反应物的浓度 平衡向逆反应方向移动 红色 向盛有4滴FeCl3溶液的试管中加入2滴KSCN溶液 溶液呈红色 分析过程 思考 可逆反应H2O g C s CO g H2 g 在一定条件下达平衡状态 改变下列条件 能否引起平衡移动 增大水蒸气浓度 加入更多的碳 增加H2浓度改变条件后能使CO浓度有何变化 2 压强对化学平衡的影响 NH3 随着压强的增大而增大 即平衡向正反应的方向移动 实验数据 压强对化学平衡的影响实质是对浓度的影响 例1 反应CO2 g C s 2CO g 在密闭容器中达到平衡后 保持温度不变 减小密闭容器体积 则平衡 c CO2 保持密闭容器体积不变 通入N2 则平衡 c CO2 保持密闭容器压强不变 通入N2 则平衡 c CO2 例2 如果改成反应I2 g H2 g 2HI g 回答 V molL 1S 1 0 t2 V 正 V 逆 V 逆 V 正 增大压强 速率 时间关系图 aA g bB g cC g dD g a b c d aA g bB g cC g 图象观察 练习 1 下列反应达到化学平衡时 增大压强 平衡向哪个方向移动 2NO g O2 g 2NO2 g CaCO3 s CaO s CO2 g H2O g C s CO g H2 g H2O g CO g CO2 g H2 g H2S g H2 g S s 正 逆 逆 不移 不移 增大压强 平衡向计量数小的方向移动 2 在密闭容器中A BC反应达到平衡后 增大压强A的转化率增大 若B物质为固体时 下列说法正确的是 A A若为气体则C一定为气体B A可能是气体 C可能是液体C A一定是气体 C可能是液体D A一定是液体 C一定是气体 C 3 体积相同的甲 乙两个容器分别都充有等物质的量的SO2和O2 在相同温度下发生反应 2SO2 O22SO3达到平衡 在这个过程中 甲容器保持体积不变 乙容器保持压强不变 若甲容器中SO2的转化率为p 则乙容器中SO2的转化率 A 等于p B 大于p C 小于p D 无法判断 4 已知T PkPa时 在容积为VL密闭容器内充有1molA和1molB 保持恒温恒压 使反应 A g B g C g 达到平衡时 C的体积分数为40 试回答有关问题 1 若另选一容积固定不变的密闭容器 仍控制温度为T 使1molA和1molB反应达到平衡状态时 C的体积分数仍为40 则该密闭容器的容积为 三 温度对化学平衡的影响 探究实验3 p28页实验2 7 红棕色变深 红棕色变浅 温度降低 温度升高 变大 变小 向逆反应方向即吸热方向移动 向正反应方向即放热方向移动 结论 升高温度 降低温度 平衡向吸热反应方向移动 平衡向放热反应方向移动 t2 V 正 V 逆 V 逆 V 正 升高温度 H 0 速率 时间关系图 2NO2N2O4 温度对化学平衡的影响 图像 升温 升温 降温 降温 练习 1 对于反应2X g Y g 2Z g 正反应为放热反应 若升高温度 则能使 A 反应速率不变 Z的产量减少B 反应速率增大 Z的产量减少C 反应速率增大 Y的转化率降低D 反应速率减少 Z的产量增大 BC 2 在容积不变的密闭容器中进行如下反应 H2O g C s H2 g CO g H 0 达到平衡后 改变下列反应条件 相关叙述正确的是 A 加入H2O g 平衡向正反应方向移动 体系压强减少B 加入少量C 正反应速率增大C 降低温度 平衡向正反应方向移动D 加入CO H2浓度减小 D 练习 4 催化剂对化学平衡的影响 同等程度改变化学反应速率 V 正 V 逆 只改变反应到达平衡所需要的时间 而不影响化学平衡的移动 V 正 V 逆 催化剂对可逆反应的影响 例题1 下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A 由H2 I2蒸气 HI组成的平衡体系加压后颜色变深 B 黄绿色的氯水光照后颜色变浅 C 使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率D 在含有Fe SCN 3的红色溶液中加铁粉 振荡静置 溶液颜色变浅或褪去 AC 在一密闭容器中 反应aA g bB g 达平衡后 B的浓度是1mol L 保持温度不变 将容器体积增大一倍 达到新平衡时 B的浓度变为0 6mol L 则 A 平衡向正反应方向移动了B 物质A的转化率减小了C B的质量分数增加了D a b 例题2 AC 某温度下 N2O4 气 2NO2 气 H 0 在密闭容器中达到平衡 下列说法不正确的是 A 加压时 体积变小 将使正反应速率增大 平衡向逆反应方向移动B 保持体积不变 加入少许NO2 将使正反应速率减小 逆反应速率增大 平衡向逆反应方向移动C 保持体积不变 加入少许N2O4 再达到平衡时 颜色变深D 保持体积不变 升高温度 再达平衡时颜色变深E 保持体积不变 充入He 压强增大 平衡向逆反应方向移动 NO2物质的量浓度减小F 保持压强不变 充入He 平衡不移动 NO2物质的量浓度减小 BEF 例题3 气体反应A BC 正反应为放热反应 在密闭容器中进行 若反应在2000C 无催化剂时A的浓度变化示意曲线如图所示 试在图中画出在反应物起始浓度不变的情况下 1 保持2000C和原压强 但反应在适当催化剂条件下进行时 A的浓度变化示意曲线 2 在无催化剂 保持原压强下 使反应在5000C下进行 此时A的浓度变化示意曲线 例题4 已建立化学平衡的某可逆反应 当条件改变使化学平衡向正反应方向移动时 下列叙述正确的是 生成物的质量分数一定增加 某种生成物总量一定增加 反应物的转化率一定增大 反应物的浓度一定降低 正反应速率一定大于逆反应速率 一定使用催化剂A B C D C 例题5 K 四 化学平衡常数 一定温度下 可逆反应处于平衡状态时 生成物浓度的系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比为一常数 mA nBpC qD 影响因素 温度 若T升高 K越大 表示反应物转化率 则正反应为反应 越大 若T升高 K越小 表示反应物转化率 则正反应为反应 越小 放热 吸热 平衡常数书写注意 反应中的固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中 例1 密闭体系中存在如下化学反应 已知其化学平衡常数K1 K2 求K2NO g O2 g 2NO2K12NO2 g N2O4K22NO g O2 g N2O4 g K 变式 C s H2O g CO g H2 g K1CO g H2O g CO2 g H2 g K21 2C s 1 2CO2 g CO g K