2023版高三一輪總復(fù)習(xí)化學(xué)魯科版教案：第6章 第32講 化學(xué)平衡狀態(tài)和化學(xué)平衡常數(shù)(基礎(chǔ)課)

1、PAGE PAGE 15第32講化學(xué)平衡狀態(tài)和化學(xué)平衡常數(shù)(基礎(chǔ)課)1.了解可逆反應(yīng)的特點(diǎn)和化學(xué)平衡的建立與特征。2.會(huì)判斷化學(xué)平衡狀態(tài)。3.了解化學(xué)平衡的含義和影響因素。4.掌握化學(xué)平衡常數(shù)的基本計(jì)算?？赡娣磻?yīng)與化學(xué)平衡狀態(tài)1可逆反應(yīng)2化學(xué)平衡(1)建立(以N23H22NH3為例)濃度時(shí)間圖：正向建立：圖(a)(a)逆向建立：圖(b)(b)vt圖：a平衡建立過程在一定條件下，把某一可逆反應(yīng)的反應(yīng)物加入固定容積的密閉容器中。反應(yīng)過程如下：bvt圖：；若開始加入生成物，從逆反應(yīng)建立平衡，則v t圖為。因此，化學(xué)平衡狀態(tài)的建立可以從正反應(yīng)方向建立，也可以從逆反應(yīng)方向建立，還可以從正、逆兩反應(yīng)方向同

2、時(shí)建立，即平衡建立與反應(yīng)途徑無關(guān)。(2)含義：一定條件下的可逆反應(yīng)體系中，當(dāng)正、逆反應(yīng)速率相等時(shí)，反應(yīng)物和生成物濃度均保持不變，即體系的組成不隨時(shí)間而改變，表明反應(yīng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化達(dá)到了“限度”，這種狀態(tài)稱之為化學(xué)平衡狀態(tài)。(3)特征：可逆反應(yīng)的判斷與特點(diǎn)1判一判(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)。(1)2H2O2eq o(,sup9(點(diǎn)燃),sdo9(通電)2H2O為可逆反應(yīng)。()(2)將1 mol Cl2通入足量水中，轉(zhuǎn)移電子為1 mol。()(3)2 mol SO2和2 mol O2在一定條件下的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，平衡時(shí)O2的物質(zhì)的量為1 mol。()(4

3、)2 mol NO與足量O2完全反應(yīng)生成NO2 2 mol。()(5)將SO2與18O2混合在一定條件下反應(yīng)，平衡時(shí)SO2、O2、SO3中均含18O。()答案(1)(2)(3)(4)(5)2在一個(gè)密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，反應(yīng)過程中某一時(shí)刻測得SO2、O2、SO3的濃度分別為0.2 molL1、0.2 molL1、0.2 molL1，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，不可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)是()Ac(SO3)0.4 molL1B0.1 molL1c(O2)0.3 molL1C0c(SO3)0.4 molL1Dc(SO2)c(SO3)0.4 molL1Ac(SO3)0.4 molL1時(shí)

4、，c(SO2)0 molL1，不合理，A錯(cuò)誤，根據(jù)極值轉(zhuǎn)化法和守恒法，B、C、D正確。極值轉(zhuǎn)化法確定范圍的思維模板說明：可逆反應(yīng)的平衡物理量一定在最大值和最小值之間，但起始物理量可以為最大值或最小值?；瘜W(xué)平衡建立、特征和判定3一定條件下，在密閉恒容的容器中，發(fā)生反應(yīng)：3SiCl4(g)2N2(g)6H2(g)Si3N4(s)12HCl(g)H”“”“(2)由圖像知，A點(diǎn)未達(dá)平衡，B點(diǎn)已達(dá)平衡，A點(diǎn)v正(CO2)B點(diǎn)v正(CO2)B點(diǎn)v逆(CO2)B點(diǎn)v逆(H2O)，故A點(diǎn)v正(CO2)B點(diǎn)v逆(H2O)(3)v正(CO2)eq f(1,2)v逆(NH3)(4)A點(diǎn)v逆(CO2)B點(diǎn)v正(CO2

5、)(5)是化學(xué)平衡狀態(tài)判定思路第一步：審題干一審“反應(yīng)條件”：恒溫恒容或恒溫恒壓。二審“反應(yīng)特點(diǎn)”：等體積反應(yīng)或非等體積反應(yīng)或是否有固、液體參與等。第二步：審標(biāo)志一審“正逆相等”：反應(yīng)速率必須一個(gè)是正反應(yīng)的速率，一個(gè)是逆反應(yīng)的速率，且經(jīng)過換算后同一種物質(zhì)的減少速率和生成速率相等。二審“變量不變”：如果一個(gè)量是隨反應(yīng)進(jìn)行而改變的，當(dāng)其不變時(shí)為平衡狀態(tài)；一個(gè)隨反應(yīng)的進(jìn)行而保持不變的量，不能作為是否達(dá)到平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)?；瘜W(xué)平衡常數(shù)1化學(xué)平衡常數(shù)(1)表達(dá)式對(duì)于反應(yīng)aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)濃度商Qeq f(ccCcdD,caAcbB)，其中的濃度為任一時(shí)刻濃度。平衡常數(shù)Keq f(

6、coal(c,平)Ccoal(d,平)D,coal(a,平)Acoal(b,平)B)，其中的濃度為平衡時(shí)濃度。(2)實(shí)例Cl2(g)H2O(l)HClO(aq)H(aq)Cl(aq)Keq f(c平HClOc平Hc平Cl,c平Cl2)。C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)Keq f(c平COc平H2,c平H2O)。COeq oal(2,3)(aq)H2O(l)HCOeq oal(,3)(aq)OH(aq)Keq f(c平HCOoal(,3)c平OH,c平COoal(2,3)。CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)Kc平(CO2)。(3)平衡常數(shù)的有關(guān)換算對(duì)于N2(g)3H2(g)2NH3

7、(g)K12NH3(g)N2(g)3H2(g)K2NH3(g)eq f(1,2)N2(g)eq f(3,2)H2(g)K3K1、K2、K3的表達(dá)式分別為K1eq f(coal(2,平)NH3,c平N2coal(3,平)H2)，K2eq f(c平N2coal(3,平)H2,coal(2,平)NH3)，K3；K1與K2的關(guān)系為K1eq f(1,K2)，K2與K3的關(guān)系為K2Keq oal(2,3)。已知：H2(g)S(s)H2S(g)K1S(s)O2(g)SO2(g)K2則在該溫度下反應(yīng)H2(g)SO2(g)O2(g)H2S(g)的平衡常數(shù)K為eq f(K1,K2)(用“K1、K2”表示)。固體或

8、液體純物質(zhì)不列入濃度商和平衡常數(shù)表達(dá)式。(4)意義：平衡常數(shù)越大，化學(xué)反應(yīng)程度或限度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大。一般地說，當(dāng)平衡常數(shù)數(shù)值大于105(或106)時(shí)就認(rèn)為反應(yīng)完全，當(dāng)平衡常數(shù)數(shù)值小于105(或106)時(shí)認(rèn)為反應(yīng)很難進(jìn)行。(5)平衡常數(shù)的影響因素對(duì)于確定的化學(xué)反應(yīng)，平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，與濃度、壓強(qiáng)無關(guān)。對(duì)于吸熱反應(yīng)，升高溫度，K值增大。對(duì)于放熱反應(yīng)，升高溫度，K值減小。2平衡常數(shù)的三大應(yīng)用(1)判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向Qv逆QK反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)，v正v逆QK反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，v正”或“(3)正反應(yīng)0.1(4)逆反應(yīng)H2O的轉(zhuǎn)化率減小，平衡常數(shù)不變化學(xué)平衡常數(shù)及其應(yīng)用1某溫度下

9、氣體反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)Keq f(c平Acoal(2,平)B,coal(2,平)Ec平F)，恒容時(shí)，若溫度適當(dāng)降低，F(xiàn)的濃度增大。下列說法中正確的是()A該反應(yīng)的方程式為A(g)2B(g)2E(g)F(g)B該反應(yīng)的焓變H”或“”“”或“”)。解析(1)反應(yīng)可通過反應(yīng)、加和得到，故K3K1K2。(2)500 時(shí)K32.5 mol2L21.02.5 mol2L2,800 時(shí)K30.15 mol2L22.502.5 mol2L2，故升溫，K減小，平衡左移，H0。(3)Qeq f(0.30.15,0.830.1) mol2L20.88 mol2L2v逆。答案(1)K1K2(2)化學(xué)平衡常

10、數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變；若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，盡管是同一反應(yīng)，平衡常數(shù)也會(huì)改變?！叭问健蓖黄芀、的計(jì)算【典例】H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng)：H2S(g)CO2(g)COS(g)H2O(g)。在610 K時(shí)，將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中，反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02。H2S的平衡轉(zhuǎn)化率1_%，反應(yīng)平衡常數(shù)K_。思路點(diǎn)撥第一步：寫方程式，列三段式H2S(g)CO2(g)COS(g)H2O(g)n(始)/mol 0.40 0.10 0 0n/mol x x x xn(平)/mo

11、l 0.40 x 0.10 x x x第二步：列方程，求未知量eq f(x,0.40 x0.10 xxx)0.02解得：x0.01第三步：明確問題，規(guī)范答案H2S的平衡轉(zhuǎn)化率1eq f(nH2S,n始H2S)100%eq f(0.01 mol,0.40 mol)100%2.5%。Keq f(c平COSc平H2O,c平H2Sc平CO2)eq f(f(0.01,2.5)f(0.01,2.5),f(0.400.01,2.5)f(0.100.01,2.5)eq f(1,351)2.8103。答案2.52.8103(1)610 K時(shí)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為_，比H2S的平衡轉(zhuǎn)化率_。(2)610 K時(shí)，2

12、H2S(g)2CO2(g)2COS(g)2H2O(g)的平衡常數(shù)K與K的關(guān)系為_。(3)在620 K時(shí)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.03，620 K時(shí)，化學(xué)平衡常數(shù)K約為_，比610 K時(shí)的平衡常數(shù)K_。答案(1)10%大(2)KK2(3)6.9103大“三段式”突破化學(xué)平衡的綜合計(jì)算已知反應(yīng)：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，令A(yù)、B起始物質(zhì)的量濃度分別為a molL1、b molL1，達(dá)到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mx molL1。mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)eq avs4al(起始/molL1) a b 0 0eq avs4al(變化/molL1) mx n

13、x px qxeq avs4al(平衡/molL1) amx bnx px qx相關(guān)計(jì)算：平衡常數(shù)：Keq f(pxpqxq,amxmbnxn)。A的平衡轉(zhuǎn)化率：(A)eq f(mx,a)100%。A的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(或氣體A的體積分?jǐn)?shù))：(A)eq f(amx,amxbnxpxqx)100%。v(A)eq f(mx,t)。混合氣體的平均密度：eq xto()混eq f(m總,V)。注意：在求有關(guān)物理量時(shí)，一定注意是用“物質(zhì)的量”還是用“物質(zhì)的量濃度”代入計(jì)算。3CO2經(jīng)催化加氫可以生成低碳烴，主要有兩個(gè)競爭反應(yīng)：反應(yīng)：CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)反應(yīng)：2CO2(g)6H2

14、(g)C2H4(g)4H2O(g)在1 L 恒容密閉容器中充入1 mol CO2和4 mol H2，測得平衡時(shí)有關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量隨溫度變化如圖所示。下列說法不正確的是()A520 時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率為60%B520 時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)K0.045(mol/L)2C840 時(shí)，有利于CH4的生成D兩反應(yīng)均為放熱反應(yīng)D520 時(shí)，反應(yīng)：CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)n(始)/mol 1 4 0 0n/mol 0.2 0.8 0.2 0.4反應(yīng)：2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)n(始)/mol 1 4 0 0n/mol 0.4 1.2 0.2 0.8由兩反應(yīng)

15、可知：共消耗n(CO2)0.6 mol，(CO2)eq f(0.6,1)100%60%，A正確；520 ，平衡時(shí)c平(CO2)0.4 mol/L、c平(H2)2 mol/L、c平(CH4)0.2 mol/L、c平(H2O)1.2 mol/L，反應(yīng)的Keq f(0.21.22,0.424)(mol/L)20.045(mol/L)2，B正確；由圖可知，840 時(shí)，CH4的生成量最多，C正確；由題意可知曲線為平衡曲線，前半段平衡受溫度影響，溫度升高，產(chǎn)物增多，則兩個(gè)反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，溫度繼續(xù)升高，產(chǎn)物減少，可能是因?yàn)楫a(chǎn)物分解等，D錯(cuò)誤。1(雙選)(2021湖南等級(jí)考，T11)已知：Aeq blc(r

16、c)(avs4alco1(g)2Beq blc(rc)(avs4alco1(g)3Ceq blc(rc)(avs4alco1(g)H()D平衡常數(shù)K：K()()，C正確；化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，即K()K()，D錯(cuò)誤。2(2021浙江6月選考，T29節(jié)選)已知2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H198 kJmol1。850 K時(shí)，在一恒容密閉反應(yīng)器中充入一定量的SO2和O2，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后測得SO2、O2和SO3的濃度分別為6.0103 molL1、8.0103 molL1和4.4102 molL1。(1)該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為_。(2)平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率為

17、_。解析(1)根據(jù)題中所給的數(shù)據(jù)可以求出該溫度下2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的平衡常數(shù)為Keq f(c2SO3,c2SO2cO2)eq f(4.4102 molL12,6.0103 molL128.0103 molL1)6.7103 mol1L。(2)平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率為eq f(4.4102 molL1,6.0103 molL14.4102 molL1)100%88%。答案(1)6.7103 mol1L(2)88%3(2020山東學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試，T18節(jié)選)探究CH3OH合成反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素，有利于提高CH3OH的產(chǎn)率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應(yīng)如下

18、： .CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H149.5 kJmol1.CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H290.4 kJmol1.CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H340.9 kJmol1一定條件下，向體積為V L的恒容密閉容器中通入1 mol CO2和3 mol H2發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，容器中CH3OH(g)為a mol，CO為b mol，此時(shí)H2O(g)的濃度為_molL1(用含a、b、V的代數(shù)式表示，下同)，反應(yīng)的平衡常數(shù)為_。解析由題給反應(yīng)方程式可知，對(duì)于反應(yīng)，每生成1 mol甲醇的同時(shí)生成1 mol 水；對(duì)于反應(yīng)，每生成1 mol一氧化碳的同時(shí)

19、生成1 mol水；對(duì)于反應(yīng)，每消耗1 mol一氧化碳的同時(shí)生成1 mol 甲醇；由此可知，生成的水的物質(zhì)的量等于生成的甲醇和一氧化碳的物質(zhì)的量之和，即生成水的物質(zhì)的量為(ab) mol，即水的濃度為eq f(ab,V) molL1。由碳原子個(gè)數(shù)守恒可知，平衡時(shí)混合氣體中CO2的物質(zhì)的量為(1ab)mol，由氫原子個(gè)數(shù)守恒可知，平衡時(shí)混合氣體中H2的物質(zhì)的量為32a(ab)mol，因此平衡常數(shù)Keq f(bab,1ab33ab)。答案eq f(ab,V)eq f(bab,1ab33ab)1對(duì)于物質(zhì)狀態(tài)不同的多相反應(yīng)，其平衡常數(shù)表達(dá)式中液相物質(zhì)可用eq f(c平X,c)c(X)為平衡濃度，c為標(biāo)準(zhǔn)濃度表示，氣相物質(zhì)可用eq f(pX,p)p(X)為平衡分壓，p為標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)表示。已知苯乙腈水解生成苯乙酸的化學(xué)方程式為C6H5CH2CN(aq)2H2O(l)C6H5CH2COOH(aq)NH3(g)，寫出上述化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K_。解析根據(jù)題意可知：Keq f(f(c平C6H5CH2COOH,c)f(pNH3,p),f(c平C6H5CH2CN,c)eq f(c平C6H5CH2COOHpNH3,c平C6H5CH2CN