高中化學(xué)專題16化學(xué)反應(yīng)平衡[1]

1、【知識動脈】一、化學(xué)反應(yīng)方向1自發(fā)過程（1）含義：（2）特點(diǎn)： 體系趨向于從 狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?狀態(tài)。 在密閉條件下，體系趨向于從 狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?狀態(tài)。2判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的方向與焓變二、化學(xué)平衡（一）、可逆反應(yīng)1概念：在 條件下，既能向 方向進(jìn)行，同時又能向 方向進(jìn)行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。2表示：采用“”表示，如：Cl2 + H2O H+ +Cl- + HClO3特點(diǎn)：可逆反應(yīng)在同一體系中同時進(jìn)行?？赡娣磻?yīng)進(jìn)行一段時間后，一定會達(dá)到 狀態(tài)【練習(xí)】當(dāng)反應(yīng)2SO2 + O22SO3達(dá)到平衡后，向容器中加入一定量的18O2，經(jīng)過一段時間后18O存在于 ASO3中 B剩余的O2中 C剩余的SO2中

2、 DSO2、SO3、O2中都有答案：D（二）化學(xué)平衡狀態(tài)在 下的 反應(yīng)里，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中所有參加反應(yīng)的物質(zhì)的 （溶液中表現(xiàn)為 ）保持恒定的狀態(tài)。在平衡時，反應(yīng)物和生成物均處于 中，反應(yīng)條件不變，反應(yīng)混合物的所有反應(yīng)物和生成物的 或 保持不變【例1】（09江蘇卷14題）I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq) (aq) (aq) ， 某 I2、KI混合溶液中，的物質(zhì)的量濃度c(I3)與溫度T的關(guān)系如圖所示（曲線上任何一點(diǎn)都表示平衡狀態(tài)）。下列說法正確的是 （ ） A反應(yīng)I2(aq) (aq) (aq)的H0B若溫度為T1、T2，反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2，則K1K2

3、C若反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D時，一定有v正v逆D狀態(tài)A與狀態(tài)B相比，狀態(tài)A的c(I2)大解析與評價：化學(xué)平衡移動是中學(xué)化學(xué)基本理論的一個重點(diǎn)內(nèi)容?；瘜W(xué)平衡移動的根據(jù)是勒沙特列原理，它將抽象的理論形象具體化。對平衡移動的原理深刻理解和掌握，應(yīng)用起來卻比較方便。根據(jù)題中圖示可知，c(I3)是隨著溫度T 的升高而減小的，說明：I2(aq)I(aq)I3(aq) 是一個放熱反應(yīng)，即H0 ，所以A錯誤；根據(jù)平衡移動規(guī)律，c(I3)變小，則c(I2)應(yīng)變大，所以 狀態(tài)B的c(I2)大，所以D錯誤答案：B、C?！咀兪接?xùn)練1】可逆反應(yīng)2SO2 + O2 2SO3，正反應(yīng)速度分別用、mol·L-1·

4、min-1表示，逆反應(yīng)速度分別用、mol·L-1·min-1表示。當(dāng)達(dá)到平衡時正確的關(guān)系是 A= B= C= D=2【變式訓(xùn)練2】恒溫、恒壓下，n molA和1molB在一個容積可變的容器中發(fā)生如下反應(yīng)：A(g) + 2B(g) 2C(g) 一段時間后達(dá)到平衡，生成amolC。則下列說法中正確的是： A物質(zhì)A、B的轉(zhuǎn)化率之比為1 : 2B當(dāng)v正A=2v逆(C) 時，可斷定反應(yīng)達(dá)到平衡C若起始時放入3nmolA和3molB，則達(dá)平衡時生成3amolC D起始時刻和達(dá)平衡后容器中的壓強(qiáng)比為（1+n）:（1+n-）（三）化學(xué)平衡的特征1逆：研究對象必須是 反應(yīng)2動：化學(xué)平衡是 平

5、衡，即當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，正反應(yīng)和逆反應(yīng)仍都在進(jìn)行(可通過 證明)3等：正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率>04定：反應(yīng)混合物中，各組分的 或 保持一定5變：化學(xué)平衡狀態(tài)是有條件的、相對的、暫時的，改變影響平衡的條件，平衡會被破壞，直至達(dá)到新的平衡。6同：在恒溫恒容時，根據(jù)化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，采用極限思維的方法，換算成反應(yīng)物或生成物后，若對應(yīng)各物質(zhì)的物質(zhì)的量相同時，達(dá)到平衡后平衡狀態(tài)相同。無論投料從反應(yīng)物開始、從生成物開始、還是從反應(yīng)物和生成物同時開始。（四）、化學(xué)平衡的標(biāo)志1本質(zhì)標(biāo)志 對給定的反應(yīng)：mA + nB pC + qD（A、B、C、D均為氣體），當(dāng)v正 = v逆時，有：平衡的標(biāo)志即

6、：2等價標(biāo)志（1）可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率不再隨時間發(fā)生變化。（2）體系中各組成的物質(zhì)的量濃度或體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變。（3）對同一物質(zhì)，單位時間內(nèi)該物質(zhì)所代表的正反應(yīng)的轉(zhuǎn)化濃度和所代表的逆反應(yīng)的轉(zhuǎn)化濃度相等。（4）對同一反應(yīng)而言，一種物質(zhì)所代表的正反應(yīng)速率，和另一物質(zhì)所代表的逆反應(yīng)速率的比值等于它們的化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。3特殊標(biāo)志“特殊標(biāo)志”是指在特定環(huán)境、特定反應(yīng)中，能間接衡量某一可逆反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志。離開上述界定，它們不能作為一般反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡的判斷依據(jù)。（1）壓強(qiáng) 對于反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)化學(xué)計(jì)量數(shù)有變化的可逆反應(yīng)，當(dāng)體系總壓強(qiáng)不變時，可逆反應(yīng) 處于化學(xué)

7、平衡狀態(tài)。如：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)、2NO2(g)N2O4(g)、2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)、C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)等。 對于化學(xué)反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)沒有變化的可逆反應(yīng)，當(dāng)體系總壓強(qiáng)不變時，可逆反應(yīng) 處于化學(xué)平衡狀態(tài)。如：H2(g)+I2(g)2HI(g)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)等。（2）氣體平均摩爾質(zhì)量（3）氣體密度（4）體系中氣體的顏色有色氣體參加反應(yīng)的平衡體系的顏色觀察，往往與觀察的角度和具體的操作方法有關(guān)?！纠?】、（08江蘇卷）將一定量的SO2和含0.7mol氧氣的空氣（忽略CO2）放入一定體積的密閉

8、容器中，550時，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：2SO2+O2 2SO3（正反應(yīng)放熱）。反應(yīng)達(dá)到平衡后，將容器中的混合氣體通過過量NaOH溶液，氣體體積減少了21.28L；再將剩余氣體通過焦性沒食子酸的堿性溶液吸收O2，氣體的體積又減少了5.6L（以上氣體體積均為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）。（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）請回答下列問題：(1）判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是 。（填字母）aSO2和SO3濃度相等 bSO2百分含量保持不變c容器中氣體的壓強(qiáng)不變 dSO3的生成速率與SO2的消耗速率相等e容器中混合氣體的密度保持不變(2）欲提高SO2的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是 。（填字母） a向裝置中再充入N2 b向裝

9、置中再充入O2 c改變反應(yīng)的催化劑 d生高溫度(3）求該反應(yīng)達(dá)到平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率（用百分?jǐn)?shù)表示）。(4）若將平衡混合氣體的5%通入過量的BaCl2溶液，生成沉淀多少克？答案：（1）bc (2）b(3）消耗的O2物質(zhì)的量： 生成的SO3物質(zhì)的量： SO2和SO3的物質(zhì)的量和： 反應(yīng)前的SO2物質(zhì)的量： SO2的轉(zhuǎn)化率：(4）在給定的條件下，溶液呈強(qiáng)酸性，BaSO3不會沉淀。因此BaSO4的質(zhì)量【變式訓(xùn)練3】在一定溫度下，在固定體積的密閉容器中進(jìn)行可逆反應(yīng)：N2+3H22NH3。該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是_A3v(H2,正)=2v(NH3,逆)B單位時間生成m mol N2的同時生成3m mol

10、H2CN2、H2、NH3各物質(zhì)濃度不再隨時間而變化D容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不再隨時間而變化E混合氣體的密度不再隨時間變化F單位時間內(nèi)N-H鍵的形成和斷開的數(shù)目相等GN2、H2、NH3的分子數(shù)之比為132H2c(N2)=c(NH3)【變式訓(xùn)練4】下列方法中可以證明2HIH2+I2(g)已達(dá)平衡的是_A單位時間內(nèi)生成nmolH2的同時生成nmolHIB一個鍵斷裂的同時有兩個鍵斷裂C分子組成HI%=I2%D速率v(H2)=v(I2)=v(HI)/2Ec(HI)c(H2) c(I2)=2 1 1F溫度和體積一定時，某一生成物濃度不再變化G條件一定，混合氣體的平均分子質(zhì)量不再發(fā)生變化H溫度和體積一定時，混合氣體

11、的顏色不再變化I溫度和壓強(qiáng)一定時，混合氣體的密度不再變化（五）.化學(xué)平衡常數(shù)一、化學(xué)平衡常數(shù)的理解1. 化學(xué)平衡常數(shù)定義： 2. 平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式及單位：如對于達(dá)到平衡的一般可逆反應(yīng)：aA + bB pC + qD反應(yīng)物和生成物平衡濃度表示為C(A) 、 C (B)、C(C) 、C(D) 化學(xué)平衡常數(shù)：K= K的單位為 思考與交流 K值的大小說明了什么? 化學(xué)平衡常數(shù)與哪些因素有關(guān)？3. K值的大小意義：4. 影響化學(xué)平衡常數(shù)的因素：二、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用及計(jì)算1. 利用平衡常數(shù)解釋濃度改變對化學(xué)平衡的影響。【例3】A 、B、 C、D為四種易溶物質(zhì)，它們在稀溶液中建立如下平衡：A+2B+H

12、2OC+D。當(dāng)加水稀釋時，平衡向 （填“正”或“逆”）反應(yīng)方向移動，理由是 解析：該化學(xué)平衡常數(shù)Kc=C·D/A·B2，加水稀釋后，A 、B、 C、D四種物質(zhì)稀釋相同的倍數(shù)，但Qc=c（C）·c（D）/c（A）·c（B）2Kc，所以加水稀釋后，平衡向逆方向移動。答案：逆，Qc=c（C）·c（D）/c（A）·c（B）2Kc2. 利用平衡常數(shù)解釋壓強(qiáng)改變對化學(xué)平衡的影響【例4】在密閉容器中進(jìn)行的如下反應(yīng)：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）。SO2的起始濃度是0.4mol/l, O2的起始濃度是1mol/l,當(dāng)SO2的轉(zhuǎn)化率為80%時

13、,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài).（1）求反應(yīng)的平衡常數(shù)（2）若將平衡時反應(yīng)混合物的壓強(qiáng)增大1倍,平衡將如何移動?（3）若將平衡時反應(yīng)混合物的壓強(qiáng)減少1倍,平衡將如何移動?（4）平衡時保持體積不變,向平衡混合氣體中充入稀有氣體Ar,使體系總壓變?yōu)樵瓉淼?倍,平衡又將如何移動?解析與答案: 2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）2 1 2起始時(mol/l) 0.4 1 0轉(zhuǎn)化了(mol/l) 0.4×80% 1/2×0.4×80% 0.32平衡時(mol/l) 0.08 0.84 0.32平衡常數(shù)K=0.322(0.84 ×0.082)= 400/21；壓強(qiáng)增大1倍

14、,各組分的濃度增大1倍；Qc=0.642(1.68 ×0.162)=200/21400/21.即QcK,所以平衡向正方向移動.同理壓強(qiáng)減少1倍,各組分的濃度減少1倍,經(jīng)過計(jì)算QcK,所以平衡向逆方向移動. 向平衡混合氣體中充入稀有氣體Ar,總壓增大，但反應(yīng)混合物中的各組分的濃度不發(fā)生改變，所以平衡不發(fā)生移動。3. 利用平衡常數(shù)判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)和比較反應(yīng)速率及求解轉(zhuǎn)化率（）若升高溫度，值增大，則正反應(yīng)為 熱反應(yīng)（）若升高溫度，值減小，則正反應(yīng)為 熱反應(yīng)【例5】在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度t的關(guān)系如下：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)

15、,其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下表：t70080083010001200K0.60.91.01.72.6請回答下列問題：（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K = 。（2）該反應(yīng)為 反應(yīng)。（填“吸熱”或“放熱”）（3）800，固定容器的密閉容器中，放入混合物，其始濃度為c(CO) =0.01mol/L, c(H2O) =0.03mol/L, c(CO2) =0.01mol/L, c(H2) =0.05mol/L ,則反應(yīng)開始時,H2O的消耗速率比生成速率 (填大小或不能確定)(4)830,在1L的固定容器的密閉容器中放入2molCO2和1molH2,平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率為 , H2的轉(zhuǎn)化率為 .解析

16、與答案：由平衡常數(shù)的定義知該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K的表達(dá)K=c(CO)×c(H2O)/c(CO2)×c(H2) ;. 可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)一般只隨溫度的改變而改變，吸熱反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，放熱反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而減??；由表中數(shù)據(jù)知該反應(yīng)隨溫度的升高而增大,可推知升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動,所以該反應(yīng)為吸熱反應(yīng).把起始濃度代入平衡常數(shù)的表達(dá)式中,其比值小于800時的K值,則反應(yīng)將向正反應(yīng)方向移動, H2O的消耗速率比生成速率小;830時,平衡常數(shù)為1,設(shè)反應(yīng)中轉(zhuǎn)化的CO2濃度為x,則反應(yīng)過程中物質(zhì)濃度的變化情況為：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O

17、(g) 起始時(mol/l) 2 1 0 0轉(zhuǎn)化了(mol/l) x x x x 平衡時(mol/l) 2x 1x x x 據(jù)平衡常數(shù)的關(guān)系可得(2x) ×(1x )= x×x,解得x=2/3, 則平衡后CO2的轉(zhuǎn)化率為1/3,H2的轉(zhuǎn)化率為2/3【變式訓(xùn)練5】抽煙對人體有害。煙草不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳被吸進(jìn)肺里跟血液中的血紅蛋白（用HbO2表示）化合，發(fā)生下述反應(yīng)：CO+HbO2O2+HbCO實(shí)驗(yàn)表明，HbCO的濃度即使只有HbO2濃度的2%，也足以使人的智力受損。試回答：（1）上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K= 。（2）抽煙后，吸入肺部的空氣中測得的CO和O2的濃度分別

18、為10-6摩/升和10-2摩/升。已知37時，平衡常數(shù)K=220，這時HbCO的濃度 （填大于、等于或小于）HbO2濃度的0.02倍【變式訓(xùn)練6】在一定條件下，二氧化硫和氧氣發(fā)生如下反應(yīng)：2SO2（g） O2 (g) 2SO3(g) H0（1）寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K （2）降低溫度，該反應(yīng)K值 ，二氧化硫轉(zhuǎn)化率 ，化學(xué)反應(yīng)速率 （以上均填增大、減小或不變）（3）600時，在一密閉容器中，將二氧化硫和氧氣混合，反應(yīng)過程中SO2、O2、SO3物質(zhì)的量變化如圖，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的時間是 。（4）據(jù)圖判斷，反應(yīng)進(jìn)行至20 min時，曲線發(fā)生變化的原因是 （用文字表達(dá)）；10 min到15 m

19、in的曲線變化的原因可能是 （填寫編號）。A. 加了催化劑 B. 縮小容器體積 C. 降低溫度 D. 增加SO3的物質(zhì)的量（六）.化學(xué)平衡的移動1影響化學(xué)平衡的條件（1）濃度v正v逆v平c(反應(yīng)物)c(反應(yīng)物)c(生成物)c(生成物)tvv逆v平0v正v逆v平pptv0（2）壓強(qiáng)v正v逆v平TTtv0（3）溫度v正v逆v平催化劑tv0（4）催化劑反應(yīng)特征改變條件改變條件瞬間達(dá)到新平衡前平衡移動方向V(正)V(逆)V(正) 與V(逆)關(guān)系H<0升高溫度降低溫度氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)減小增大壓強(qiáng)減小壓強(qiáng)氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)不變增大壓強(qiáng)減小壓強(qiáng)改變濃度增大c(反應(yīng)物)增大c(生成物)減小c(反應(yīng)物)減小c(

20、生成物)充入惰性氣體恒溫恒容恒溫恒壓氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)減小氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)不變使用催化劑勒夏特列原理【例6】（09年山東理綜·28）（14分）運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究氮、氧等單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)有重要意義。（1）合成氨反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)，若在恒溫、恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，平衡 移動（填“向左”、“向右”或“不”）；使用催化劑 反應(yīng)的H（填“增大”、“減小”或“不改變”）。（2）已知：O2(g) = O2+(g)+e H1=1175.7 kJ·mol-1PtF6(g)+e=PtF6(g) H2=-771.1 kJ·mol-1O2PtF6(S)=O

21、2+(g)+PtF6(g) H3=482.2 kJ·mol-1則反應(yīng)O2(g)+PtF6(g) = O2+PtF6(s)的H=_ kJ·mol-1。（3）在25下，向濃度均為0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成 沉淀（填化學(xué)式），生成該沉淀的離子方程式為 。已知25時KspMg(OH)2=1.8×10-11，KsPCu(OH)2=2.2×10-20。（4）在25下，將a mol·L-1的氨水與0.01 mol·L-1的鹽酸等體積混合，反應(yīng)時溶液中c(NH4*)=c(Cl-)。則溶液顯

22、性（填“酸”、“堿”或“中”）；用含a的代數(shù)式表示NH3·H2O的電離常數(shù)Kb= 答案：（1）向左 不改變（2）77.6 （3）Cu(OH)2 Cu2+2NH3·H2O = Cu(OH)2 +2NH4+ （4）中 mol·L-1【變式訓(xùn)練7】有下列三個體系 分別在某溫度下達(dá)到平衡 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) -（a）PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) -（b）CO(g) +Cl2(g) COCl2(g) -（c） 保持總體積和溫度不變，加入一定量惰性氣體，使總壓力增加一倍，平衡分別如何移動？ 說明理由。a,b,c三者都

23、不發(fā)生移動。 保持總壓力和溫度不變，加入一定量惰性氣體，使總體積增加一倍，平衡分別如何移動？ 通過簡單計(jì)算說明。a不移動，b正向移動，c逆向移動2平衡移動對平衡體系的性質(zhì)的影響有可逆反應(yīng)N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) H 0，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，改變下列條件，試分析外界條件的變化對平衡體系造成的影響：（設(shè)起始投料為：n(N2)=1mol n(H2)=3mol）平衡時 (N2) (H2)p增加n(N2)(等溫等容)增加n(H2)(等溫等容)增加n(NH3)(等溫等容)縮小體積（等溫）升高溫度（等壓）有可逆反應(yīng)2NO2(g) N2O4(g) H 0，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，改變下列條件，試分析外界條件的變化對平衡體系造成的影響：（設(shè)起始投料為：n(NO2)=1mol）平衡時(NO2)p增加n(NO2)(等溫等容)增加n(N2O4)(等溫等容)縮小體積（等溫）升高溫度（等壓）（六）、化學(xué)平衡圖像的考查【例7】（09重慶卷13題）各可逆反應(yīng)達(dá)平衡后，改變反應(yīng)條件，其變化趨勢正確的是（ ）解析：化學(xué)平衡的移動與化學(xué)平衡圖像題將化學(xué)知識與數(shù)學(xué)知識有機(jī)地結(jié)合到一起，既能很好地考查學(xué)生綜合運(yùn)用化學(xué)平衡移動原理等化學(xué)知識的