高中化学平衡知识点串讲

1、第第20讲化学平衡状态化学平衡常数讲化学平衡状态化学平衡常数题组一可逆反应与化学平衡状态1.可逆反应(1)概念教材研读教材研读在相同条件下,既可以向正反应方向进行,同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点a.二同:相同条件下;正逆反应同时进行。b.一小:反应物与生成物同时存在,任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。(3)表示用“”连接。2.化学平衡状态(1)概念在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定的状态。(2)平衡特点题组二化学平衡常数及平衡转化率1.化学平衡常数(1)含义在一定温度下,当一个可逆反应达到

2、化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,简称平衡常数,用符号K表示。(2)表达式对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),平衡常数的表达式:K=。(C)(D)( )(B)pqmncccAc(3)意义1)K值越大,说明正反应能够进行的程度越大,反应物的转化率越大;反之,K值越小,转化得越不完全,转化率就越小。2)K只受温度的影响,与反应物或生成物的浓度无关。2.转化率转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比,用来表示反应限度。对于反应:aA+bBcC+dD,反应物A的转化率可以表示为:(A)=100%AAA的初始浓度的平衡浓度的

3、初始浓度判断化学平衡状态的方法1.“两审”审题一审题干条件,是恒温恒容还是恒温恒压;二审反应特点:全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应;有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。2.“两标志”分析特征(1)本质标志分析v正、v逆的关系。主要分析在某一可逆反应中,正反应消耗掉某反应物的速率是否等于逆反应生成该反应物的速率。(2)等价特征分析体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量分数是否保持不变。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是否相等。对于有有色物质参加或生成的可逆反应,体系的颜色是否不再随时间而变化。例如,2NO2(g)N2O4(g)。体系中某反应物的

4、转化率或某生成物的产率是否达到最大值且不再随时间而变化。化学平衡状态的判断以反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例分析:可能的情况举例是否已达平衡混合物体系中各组分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各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压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA,即v正=v逆平衡在单位时间内消耗了nmolB同时生成pmolC不一定平衡v(A) v(B) v(C) v(D)=m n p q不一定平衡在单位时间内生成了nmolB,同时消耗qmolD不一定平衡

5、压强压强不再变化,当m+np+q时平衡压强不再变化,当m+n=p+q时不一定平衡混合气体的平均相对分子质量一定,当m+np+q时平衡一定,当m+n=p+q时不一定平衡rMrM温度任何化学反应都伴随着能量变化,在其他条件不变的情况下,体系温度一定时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不变,就是有色物质的浓度不变平衡1.化学平衡常数的理解(1)与化学方程式书写形式的关系对于同一可逆反应,正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数,即:K正=。若方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会发生改变。(2)与反应热的关系一般情况下:1K逆(1)判断、比较可逆

6、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:(3)与物质状态的关系由于固体或纯液体浓度视为一常数,所以在平衡常数表达式中不再写出。稀溶液中进行的反应,如有水参加反应,由于水的浓度视为常数而不必出现在表达式中。2.化学平衡常数的应用K值正反应进行的程度平衡时生成物浓度平衡时反应物浓度 反应物转化率越大越大越大越小越高越小越小越小越大越低(3)判断可逆反应的反应热升高温度,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。(2)判断正在进行的可逆反应的反应方向以及反应是否达到平衡对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),若浓度商Qc=,则将浓度商和平衡常

7、数作比较可得可逆反应所处的状态。(C)(D)(A)(B)pqmnccccb.一般K105时,认为该反应基本进行完全;Kv逆,平衡向正反应方向移动。(2)v正=v逆,平衡不移动。(3)v正v(逆)时,才使平衡向正反应方向移动。(2)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来,当反应物总量不变时,平衡向正反应方向移动,反应物转化率提高;当增大一种反应物的浓度使平衡向正反应方向移动时,只会使其他反应物的转化率提高。3.平衡移动的结果平衡移动只能减弱外界条件的改变,而不能消除这种改变的影响。一、化学平衡图像1.浓度-时间图像此类图像能说明平衡体系中各组分或某一组分在反应过程中的变化情况,可判

8、断出反应物和生成物,从而判断出可逆反应的化学方程式。如图所示,则该反应的化学方程式为:A(g)+B(g)3C(g)。此类图像要注意各物质浓度变化曲线的折点所处时刻相同,各物质的浓度变化量之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。2.含量-时间-温度(压强)图像常见图像形式有如下几种(其中C%指生成物的百分含量,B%指反应物的百分含量)。其他条件不变,使用催化剂或升高温度或增大压强时,都能加快反应速率,缩短达到平衡所需的时间。该类图像越先出现折点,达到平衡所用的时间越短,说明反应速率越快,进一步可以确定温度的高低或压强的大小;根据平衡线的高低可判断出平衡移动的方向,确定可逆反应的特点。3.恒温

9、(压)线该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的平衡转化率(),横坐标为温度(T)或压强(p),每一条曲线均为相同温度下不同压强时的平衡转化率(或平衡浓度)曲线,或相同压强下不同温度时的平衡转化率(或平衡浓度)曲线。常见类型如图:二、化学平衡图像题解题指导(1)看图像:一看轴,即纵、横坐标的意义;二看点,即起点、拐点、交点、终点;三看线,即线的走向和变化趋势;四看辅助线,即等温线、等压线、平衡线等;五看量的变化,如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的量的变化等。(2)依据图像信息,利用平衡移动原理,分析可逆反应的特征:吸热还是放热,气体体积增大、减小还是不变,有无固体或纯液体参加或生

10、成等。(3)先拐先平数值大:在化学平衡图像中,先出现拐点的先达到平衡,可能是温度高、浓度大、压强大或使用了催化剂。(4)定一议二:图像中有三个变量时,先固定一个量,再讨论另外两个量的关系。化学平衡的计算方法“三段法”(1)步骤写出有关化学平衡的反应方程式。确定各物质的起始量、变化量和平衡量。根据问题建立相应的关系式进行解答。(2)模式(“三段式”)如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为amol/L、bmol/L,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol/L。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始(mol/L)ab00变化(mol/L)mxnx

11、pxqx平衡(mol/L)a-mxb-nxpxqxK=。(3)说明反应物:c(平)=c(始)-c(变)生成物:c(平)=c(始)+c(变)各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比。()()()()pqmnpxqxamxbnx等效平衡规律1.对于恒温、恒容条件下体积可变的反应如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质,其与对应组分的相同,则建立的化学平衡状态是等效的。如可逆反应2SO2+O22SO32mol1mol0mol0mol0mol2mol物质的量起始加入量0.5mol0.25mol1.5mol上述三种配比,按方程式的化学计量关系均转化为反应物,则SO2均为2mol、O2均为1mol,三者建立的平衡状态完全相同。2.对于恒温、恒容条件下体积不变的反应如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质,其与对应组分的相同,则建立的化学平衡状态是等效的。例如H2(g)+I2(g)2HI(g)1mol1mol0mol2mol2mol1mol物质的量之比起始加入量之比上述两种配比,按方程式中化学计量关系均转化为反应物,两种情况下H2(g)与I2(g)的物质的量之比均为1 1,因此上述两种情况下建立的化学平衡状态是等效的。3.对于恒温、恒压条件下的可逆反应