届高考化学一轮复习-第7章-化学反应速率和化学平衡-第1课时-化学平衡状态-化学平衡常数课件

1.了解化学反应的可逆性。2.结合图象考查化学平衡建立的过程。3.化学平衡状态的分析、判断与比较。4.理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算，并判断

反应进行的方向。

第二节化学平衡和化学反应进行的方向第1课时化学平衡状态化学平衡常数第一页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第一页，编辑于星期四:二十点

三分。

1.可逆反应

在

条件下，既能向

方向进行又能向

方向进行的反应。2.化学平衡状态

化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，当

与

相等时，反应混合物中各组分的

保持不变的状态，称为化学平衡状态。

相同正反应逆反应正反应速率逆反应速率质量或浓度第二页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第二页，编辑于星期四:二十点

三分。

3．化学平衡状态的特征 (1)逆:研究对象必须是

反应。 (2)动:化学平衡是

平衡，达到平衡时v正＝v逆0，

即:正、逆反应仍在

进行。 (3)等:正反应速率

逆反应速率，是化学平衡的实质。 (4)定:各组分物质的量浓度保持

，反应混合物的百分组成

。 (5)变:化学平衡状态是有条件的、暂时的，改变影响平衡的外界条件，平衡会发生

，达到新的平衡。

可逆动态≠继续＝不变不变移动第三页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第三页，编辑于星期四:二十点

三分。

1.概念

在一定温度下，当一个

达到平衡状态时，生成物

与

反应物

的比值是一个常数，用符号

表示。2.表达式

对于反应mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，K＝

。3.平衡常数的应用和注意事项 (1)在不同条件下进行的同一可逆反应，K值越大，反应物的转化率

，

正反应进行的程度

。

可逆反应浓度计量数次方的乘积浓度计量数次方的乘积K越大越高第四页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第四页，编辑于星期四:二十点

三分。

3．平衡常数的应用和注意事项 (1)在不同条件下进行的同一可逆反应，K值越大，反应物的转化率

，

正反应进行的程度

。 (2)平衡常数只与

有关，与其他因素无关。 (3)和

的浓度通常看作常数"1”，不计入平衡常数表达式中。

思考：

反应：①3H2＋N2

2NH3

②H2＋N2

NH3的化学平衡常数相等吗？越大越高温度固体纯液体提示:化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。

第五页，编辑于星期四:一点

四十三分。

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三分。

1.v正＝v逆。指的是同一物质的正反应速率与逆反应速率相等。2.反应混合物中各组分的含量(质量分数，体积分数，物质的量分数)保持不变。3.反应类型分析(如下表所示)

对于密闭容器中的反应mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，根据对化学平衡概念的理解，判断下列各情况，是否达到平衡。

第六页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第六页，编辑于星期四:二十点

三分。

可能的情况举例是否已达平衡混合物体系中各成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，v正不一定等于v逆不一定平衡在单位时间内生成了nmolB，同时消耗qmolD不一定平衡第七页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第七页，编辑于星期四:二十点

三分。

压强压强不再变化，当m＋n≠p＋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(Mr)Mr一定，当m＋n≠p＋q时平衡Mr一定，当m＋n＝p＋q时不一定平衡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第八页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第八页，编辑于星期四:二十点

三分。

【例1】

一定条件下可逆反应：2NO2(g)

2NO(g)＋O2(g)，在体积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是(

)

①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2.NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的压强不再改变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦C．①③④⑤D．全部第九页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第九页，编辑于星期四:二十点

三分。

解析:化学平衡状态的根本标志是:①本质:v(正)＝v(逆)，②现象:各组分百分含量不变。解答该题时，要牢牢抓住两个根本标志，并明确气体的颜色、密度、压强、平均相对分子质量的变化与根本标志间的关系，才能全面分析，顺利解答。本题不仅考查了化学平衡的直接标志，也要求对化学平衡的间接标志进行分析，判断。①中单位时间内生成nmolO2必消耗2nmolNO2，而生成2nmolNO2时，必消耗nmolO2，能说明反应达到平衡。②不能说明。③中无论达到平衡与否，化学反应速率都等于化学计量数之比。

第十页，编辑于星期四:一点

四十三分。

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三分。

④有色气体的颜色不变，则表示物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡。⑤体积固定、气体质量反应前后守恒，密度始终不变。⑥反应前后Δvg≠0，压强不变，意味着各物质的含量不再变化。⑦由于气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，该反应Δvg≠0，能说明反应达到平衡。答案:A第十一页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第十一页，编辑于星期四:二十点

三分。

(1)化学平衡研究的对象：封闭体系的可逆反应。只有可逆反应才有可能存在化学平衡状态。(2)"v(正)＝v(逆)”，是化学平衡状态微观本质的条件，其含义可简单地理解为：对反应物或生成物中同一物质而言，其生成速率等于消耗速率。"反应混合物中各组分的浓度不变”是平衡状态的宏观表现，是v(正)＝v(逆)的必然结果。(3)平衡状态直接规定了在一定条件下可逆反应进行的程度大小，也是可逆反应进行到最大限度的结果。

(4)从化学平衡的特征判断可逆反应是否达到化学平衡时，要特别注意外界条件的限制及反应本身的特点，如"恒温、恒容”、"体积可变”、"体积不变”、"全是气体参加”等。

第十二页，编辑于星期四:一点

四十三分。

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三分。

1.在一定温度下的定容容器中，当下列哪些物理量不再发生变化时，表明反应A(g)＋2B(g)===C(g)＋D(g)已达到平衡状态的是(

)

①混合气体的压强②混合气体的密度③B的物质的量浓度④混合气体总物质的量⑤混合气体的平均相对分子质量⑥v(C)与v(D)的比值⑦混合气体总质量

⑧混合气体总体积 A.①②③④⑤⑥⑦⑧B.①③④⑤C.①②③④⑤⑦D.①③④⑤⑧第十三页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第十三页，编辑于星期四:二十点

三分。

解析：②由于是定容容器，反应前后气体的质量不变，故反应中气体的密度始终保持不变，故不能作为判断是否达到平衡状态的依据，同理⑧不正确;⑥反应速率之比等于反应方程式中的计量数之比，故不论是否达到平衡，它们的速率比值总是计量数之比，故不正确;⑦由于反应物生成物全部是气体，根据质量守恒，不论是否达到平衡，气体总质量保持不变，故不正确;综上所述，选项B符合题意。答案：B第十四页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第十四页，编辑于星期四:二十点

三分。

1.含义

在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同，即为等效平衡。2.分析方法

按照化学方程式的化学计量数关系，把起始物转化为方程式同一半边的物质，通过对比两种情况下对应组分的起始量是相等，还是等比，来判断化学平衡是否等效。

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四十三分。

第十五页，编辑于星期四:二十点

三分。

3．分类及判断方法 (1)对于恒温、恒容条件下，气体体积有变化的反应

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，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的。

如合成氨反应，初始充入1molN2和3molH2:

N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)

起始量:

1mol

3mol

0(从正反应开始)

等效于:00

2mol(从逆反应开始)

起始量:amolbmolcmol第十六页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第十六页，编辑于星期四:二十点

三分。

则a＋

＝1且b＋

＝3时与原平衡是等效平衡(2)对于恒温、恒容条件下气体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，其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同，则建立的化学平衡是等效的。例如:H2(g)＋I2(g)

2HI(g)①1mol1mol0mol②2mol2mol1mol第十七页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第十七页，编辑于星期四:二十点

三分。

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与I2(g)的物质的量比均为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(气体体积有变化的反应或气体体积不变的反应)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,其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同,则建立的化学平衡状态是等效的。

注意:三种情况下的等效均指的是平衡混合物中各组分的百分含量保持不变。实际上三种等效是有差别的，第(1)种情况是绝对等效(包括浓度、密度、平均相对分子质量等都相等)，而在第(2)、(3)种情况下，物质的量等存在倍数关系。

第十八页，编辑于星期四:一点

四十三分。

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三分。

【例2】

向某密闭容器中充入1molCO和2molH2O(g)，发生反应:CO＋H2O(g) CO2＋H2。当反应达到平衡时，CO的体积分数为x。若维持容器的体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时CO的体积分数大于x的是(

) A．0.5molCO＋2molH2O(g)＋1molCO2＋1molH2 B．1molCO＋1molH2O(g)＋1molCO2＋1molH2 C．0.5molCO＋1.5molH2O(g)＋0.4molCO2＋0.4molH2 D．0.5molCO＋1.5molH2O(g)＋0.5molCO2＋0.5molH2第十九页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第十九页，编辑于星期四:二十点

三分。

解析：在等温等体积反应前后气体体积相等的可逆反应，只需投料比例相等，则两平衡等效。A项逆推后为1.5molCO＋3molH2(g)与原平衡等效;B项逆推后，为2molCO＋2molH2O(g)，CO比例偏高，则平衡后CO体积分数也偏高;C项逆推后为0.9molCO＋1.9molH2O(g)，CO比例偏低，则平衡后CO体积分数也偏低;D项逆推后为1molCO＋2molH2O(g)与原平衡等效。答案：B第二十页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第二十页，编辑于星期四:二十点

三分。

(1)解答有关等效平衡问题首先应弄清楚外界条件,是恒温恒容还是恒温恒压,然后再利用有关结论。(2)解答有关这类问题关键在于根据题目的条件建立等效平衡模型,利用等效假设进行有关问题的分析(如转化率、压强、平均相对分子质量等)。

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四十三分。

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三分。

2．(1)在某压强恒定的密闭容器中加入2molN2和4molH2，发生如下反应：N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)

ΔH＝－92.4kJ/mol

达到平衡时，体积为反应前的三分之二。求：

①达到平衡时，N2的转化率为________。

②若向该容器中加入amolN2.bmolH2.cmolNH3，且a、b、c均>0，在相同条件下达到平衡时，混合物中各组分的物质的量与上述平衡相同，试比较反应放出的能量：①________②(填“>”、“<”或“＝”)。

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四十三分。

第二十二页，编辑于星期四:二十点

三分。

(2)若将2molN2和4molH2放入起始体积相同的恒容容器中，在与(1)相同的温度下达到平衡，试比较平衡时NH3的浓度：(1)________(2)(填">”、"<”或"＝”)。解析：①由反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起始物质的量(mol)

2

4

0转化物质的量(mol)

x

3x2x第二十三页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第二十三页，编辑于星期四:二十点

三分。

平衡物质的量(mol)

2－x

4－3x2x平衡时体积为反应前的三分之二，即

，求得x＝1，则N2的转化率为50%。因为正反应是放热反应，逆反应是吸热反应，即生成氨气时放热，虽然①与②平衡时是等效平衡，但①生成氨气的量大于②反应生成的氨气量，故放出的能量是①>②。

(1)是恒温恒压，(2)是恒温恒容，可以假设先让(1)也保持恒温恒容，则此时与(2)平衡相同，再让其恢复恒压，则容器的活塞位置会改变，相当于加压，则化学平衡又向正反应方向移动，即NH3的浓度增大，即(1)>(2)。答案：(1)①50%②>

(2)>第二十四页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第二十四页，编辑于星期四:二十点

三分。

1．应用 (1)判断、比较可逆反应进行程度的大小。 K值越大，反应进行的程度越大; K值越小，反应进行的程度越小。 (2)判断可逆反应是否达到化学平衡状态

对于可逆反应aA(g)＋bB(g)

cC(g)＋dD(g)，

在一定温度下的任意时刻，

反应物与生成物浓度有如下关系：

浓度商Q＝第二十五页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第二十五页，编辑于星期四:二十点

三分。

Q(3)判断可逆反应的反应热若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应;若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。(4)计算反应物或生成物的平衡浓度及反应物的转化率。

第二十六页，编辑于星期四:一点

四十三分。

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三分。

2．相关计算 (1)步骤

①写出有关化学平衡的方程式。

②确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。

③根据已知条件建立等式关系进行解答。 (2)模式

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mxmol/L。

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四十三分。

第二十七页，编辑于星期四:二十点

三分。

mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)起始(mol/L)

a

b

0

0

变化(mol/L)mx nx pxqx平衡(mol/L)a－mxb－nxpxqxK＝(3)说明①反应物：c(平)＝c(始)－c(变);生成物：c(平)＝c(始)＋c(变);②各物质的转化浓度之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。

第二十八页，编辑于星期四:一点

四十三分。

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三分。

【例3】(2009·天津理综，5)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°C时，该反应的平衡常数K＝220。HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.02倍，会使人智力受损。据此，下列结论错误的是(

) A．CO与HbO2反应的平衡常数K＝ 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，人的智力才会受损 D．把CO中毒的病人放入高压氧仓中解毒，其原理是使上述平衡向左移动第二十九页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第二十九页，编辑于星期四:二十点

三分。

解析：由平衡常数的定义可知该反应的平衡常数K＝

由平衡移动原理可知吸入CO越多，平衡向右移动，与血红蛋白结合的O2越少；把病人放入高压氧仓中，则平衡向左移动，释放出CO，故可解毒，A、B.D均正确。C项，由平衡常数表达式可知，人智力受损时：220＝

×0.02，即

，故C项错误。答案：C第三十页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第三十页，编辑于星期四:二十点

三分。

3．将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①NH4I(s)

NH3(g)＋HI(g);②2HI(g)

H2(g)＋I2(g)，达到平衡时，c(H2)＝0.5mol·L－1， c(HI)＝4mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数的值为(

) A．9B．16 C．20 D．25

解析：根据题干信息，可知平衡时：c(NH3)＝c(HI)＋2c(H2)＝4mol·L－1＋ 0.5mol·L－1×2＝5mol·L－1，由化学平衡常数的定义。则①平衡常数 K＝c(NH3)·c(HI)＝5×4＝20。

答案：C第三十一页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第三十一页，编辑于星期四:二十点

三分。

【例1】

等物质的量的X(g)与Y(g)在体积不变的密闭容器中进行可逆反应: X(g)＋Y(g)

2Z(g)＋W(s)

ΔH>0，下列叙述不正确的是(

) 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)＝v逆(Z) C．达到平衡后，升高温度，平衡常数K值增大 D．当压强不再发生变化时，说明反应达到了化学平衡状态第三十二页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第三十二页，编辑于星期四:二十点

三分。

解析：v逆(Z)＝v逆(X)＝v正(X)，B项正确;在一定温度下，平衡常数K值越大，表明反应物的转化率越大，A项正确;平衡后升高温度，平衡向正方向移动，K值增大，C项正确;由于反应是等体积反应，反应过程中压强不变，因此，压强不再发生变化不能说明反应已达平衡状态，D项错误。答案：D第三十三页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第三十三页，编辑于星期四:二十点

三分。

(1)反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。(2)恒温、恒容下的体积不变反应,体系的压强或总物质的量不再随时间变化,如2HI(g)

I2(g)＋H2(g)。(3)全是气体参加的体积不变反应,体系的平均相对分子质量不再随时间而变化,如2HI(g)

I2(g)＋H2(g)。(4)全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。

高分策略第三十四页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第三十四页，编辑于星期四:二十点

三分。

【例2】(2009·浙江理综)(15分)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下: 2NO＋2CO2CO2＋N2

为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:第三十五页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第三十五页，编辑于星期四:二十点

三分。

时间/sc(NO)/mol·L－1c(CO)/mol·L－101.00×10－33.60×10－314.50×10－43.05×10－322.50×10－42.85×10－331.50×10－42.75×10－341.00×10－42.70×10－351.00×10－42.70×10－3第三十六页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第三十六页，编辑于星期四:二十点

三分。

请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响)：(1)在上述条件下反应能够自发进行，则反应的ΔH________0(填写">”、"<”、"＝”)。(2)前2s内的平均反应速率v(N2)＝________。(3)在该温度下，反应的平衡常数K＝________。(4)假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是(

)A.选用更有效的催化剂 B．升高反应体系的温度C.降低反应体系的温度 D．缩小容器的体积

第三十七页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第三十七页，编辑于星期四:二十点

三分。

(5)研究表明:在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

实验编号T/℃NO初始浓度/mol·L－1CO初始浓度/mol·L－1催化剂的比表面积/m2·g－1Ⅰ2801.20×10－35.80×10－382Ⅱ124Ⅲ350124第三十八页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第三十八页，编辑于星期四:二十点

三分。

①请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。②请在给出的坐标图中,画出上表中的三个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图,并标明各条曲线的实验编号。

第三十九页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第三十九页，编辑于星期四:二十点

三分。

第四十页，编辑于星期四:一点

四十三分。

第四十页，编辑于星期四:二十点

三分。

(1)易失2分,不能联系焓熵联合判据,结合反应特点来分析焓变。(4)易失2分,忽略了催化剂对正逆反应速率的影