化學(xué)平衡化學(xué)平衡常數(shù)（熱點(diǎn)講義）學(xué)生版

文檔來(lái)源網(wǎng)絡(luò)整理侵權(quán)必刪2022屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)熱點(diǎn)題型歸納與變式訓(xùn)練專(zhuān)題22化學(xué)平衡化學(xué)平衡常數(shù)【考向預(yù)測(cè)】本部分內(nèi)容考查的知識(shí)點(diǎn)和題目形式比較明確。題目多以圖象、圖表等形式呈現(xiàn)。知識(shí)內(nèi)容考查包括定性和定量?jī)蓚€(gè)方面。定性方面包括:①化學(xué)平衡概念的分析;②確定某種情況是否是化學(xué)平衡狀態(tài)的特征;③平衡常數(shù)(濃度平衡常數(shù))的含義及其表達(dá)式。定量方面包括:平衡常數(shù)的計(jì)算以及利用化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率?！緦?zhuān)題導(dǎo)航】熱點(diǎn)題型一：從定性、定量?jī)蓚€(gè)角度考查可逆反應(yīng)的特點(diǎn)熱點(diǎn)題型二：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷熱點(diǎn)題型三：化學(xué)平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率熱點(diǎn)題型四：化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用熱點(diǎn)題型五：壓強(qiáng)平衡常數(shù)【題型歸納】熱點(diǎn)題型一：從定性、定量?jī)蓚€(gè)角度考查可逆反應(yīng)的特點(diǎn)【知識(shí)清單】1.可逆反應(yīng)：在同一條件下既可以向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又可以向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。特點(diǎn)：①相同條件下；正、逆反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。②反應(yīng)物與生成物同時(shí)存在；任一組分的轉(zhuǎn)化率都小于100%。注意：可逆反應(yīng)不等同于可逆過(guò)程?？赡孢^(guò)程包括物理變化和化學(xué)變化，而可逆反應(yīng)屬于化學(xué)變化。2.極端假設(shè)法確定物質(zhì)的濃度范圍（1）原理：可逆反應(yīng)不可能進(jìn)行完全，反應(yīng)體系各物質(zhì)同時(shí)共存。（2）假設(shè)反應(yīng)正向或逆向進(jìn)行到底，求出各物質(zhì)濃度的最大值和最小值，從而確定它們的濃度介于最大值和最小值之間?！纠?】在密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)：X2(g)+Y2(g)?2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1mol?L﹣1、0.3mol?L﹣1、0.2mol?L﹣1，在一定條件下，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度有可能是A．Y2為0.2mol?L﹣1 B．Y2為0.35mol?L﹣1C．X2為0.2mol?L﹣1 D．Z為0.4mol?L﹣1【例2】化學(xué)反應(yīng)在硫酸工業(yè)中有重要應(yīng)用。關(guān)于該反應(yīng)的敘述正確的是A．無(wú)限延長(zhǎng)化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間能改變化學(xué)反應(yīng)的限度B．、、的物質(zhì)的量比1：2：2時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)C．該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等且等于零D．若開(kāi)始加入和，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)核素存在于三種物質(zhì)中【變式】在某恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：。已知：反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，，，。在一定條件下，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，下列各物質(zhì)的濃度關(guān)系可能存在的是A．B．C．D．熱點(diǎn)題型二：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷【知識(shí)清單】1.判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的兩種方法(1)動(dòng)態(tài)標(biāo)志：v正＝v逆≠0①同種物質(zhì)：同一物質(zhì)的生成速率等于消耗速率。②不同物質(zhì)：必須標(biāo)明是“異向”的反應(yīng)速率關(guān)系。如aA＋bBcC＋dD，eq\f(v正（A）,v逆（B）)＝eq\f(a,b)時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。(2)靜態(tài)標(biāo)志：各種“量”不變①各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量或濃度不變。②各物質(zhì)的百分含量(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)等)不變。③溫度、壓強(qiáng)(化學(xué)反應(yīng)方程式兩邊氣體體積不相等)或顏色(某組分有顏色)不變。注意：不能作為“平衡標(biāo)志”的四種情況(1)反應(yīng)組分的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。(2)恒溫恒容下的氣體體積不變的反應(yīng)，體系的壓強(qiáng)或總物質(zhì)的量不再隨時(shí)間而變化，如2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)。(3)全是氣體參加的氣體體積不變的反應(yīng)，體系的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再隨時(shí)間而變化，如2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)。(4)全是氣體參加的反應(yīng)，恒容條件下體系的密度保持不變。【例1】一定條件下，在恒壓絕熱容器中發(fā)生反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ·mol-1。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A．達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，v正(N2)=3v逆(H2)B．容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)C．向容器中充入氮?dú)?，正反?yīng)速率增大D．加入1molN2和3molH2，充分反應(yīng)后放出熱量92.4kJ【例2】在恒溫恒容的容器中進(jìn)行反應(yīng)：2X(g)+Y(g)?3Z(g)+Q(s)?H=-akJ·mol-1(a>0)，下列說(shuō)法不正確的是A．容器中壓強(qiáng)不變，表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)B．反應(yīng)過(guò)程中X、Y的轉(zhuǎn)化率不一定相同C．增加X(jué)的濃度，平衡時(shí)Y的體積分?jǐn)?shù)減少D．容器中氣體的密度不變，表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)【變式1】6．將一定量純凈的氨基甲酸銨置于密閉真空容器中(假設(shè)容器體積不變，固體試樣體積忽略不計(jì))，在恒定溫度下使其達(dá)到分解平衡：H2NCOONH4(s)?2NH3(g)+CO2(g)。能判斷該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡的是①v(NH3)正=2v(CO2)逆②密閉容器中總壓強(qiáng)不變③密閉容器中混合氣體的密度不變④密閉容器中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變⑤密閉容器混合氣體的總物質(zhì)的量不變⑥密閉容器中CO2的體積分?jǐn)?shù)不變⑦混合氣體總質(zhì)量不變A．①②⑤⑦ B．①②③⑤⑦ C．①②③⑤⑥ D．全部【變式2】在一定溫度下、容積不變的密閉容器中，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是①C的生成速率與C的消耗速率相等②單位時(shí)間內(nèi)生成，同時(shí)生成③A、B、C的濃度不再改變④混合氣體的密度不再改變⑤混合氣體的總壓強(qiáng)不再改變⑥混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變⑦A，B、C的濃度之比為1:3:2A．③④⑤⑥① B．①③④⑤⑥ C．①②③④⑦ D．②③④⑤⑥【方法提煉】判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的方法：“正逆相等，變量不變”熱點(diǎn)題型三：化學(xué)平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率【知識(shí)清單】1.化學(xué)平衡常數(shù)：在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)，用符號(hào)K表示。對(duì)于反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，表達(dá)式：K＝eq\f(cp（C）·cq（D）,cm（A）·cn（B）)化學(xué)方程式平衡常數(shù)關(guān)系式N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K1＝eq\f(c2（NH3）,c（N2）·c3（H2）)K2＝eq\r(K1)(或)K3＝eq\f(1,K1)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)K2＝eq\f(c（NH3）,c\s\up6(\f(1,2))（N2）·c\s\up6(\f(3,2))（H2）)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)K3＝eq\f(c（N2）·c3（H2）,c2（NH3）)注意：(1)純液體、純固體物質(zhì)或稀溶液中水的濃度均不寫(xiě)，但是水蒸氣的濃度要寫(xiě)。在非水溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，若有水參加或生成，則水的濃度不可視為常數(shù)，應(yīng)寫(xiě)進(jìn)平衡常數(shù)表達(dá)式中。(2)平衡常數(shù)表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度為平衡時(shí)的濃度，其書(shū)寫(xiě)形式與化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)有關(guān)。2.化學(xué)平衡常數(shù)的意義及影響因素(1)意義：K值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，通常K＞105可認(rèn)為反應(yīng)徹底，K<10－5認(rèn)為反應(yīng)不能發(fā)生。(2)影響因素：K只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無(wú)關(guān)。3.平衡轉(zhuǎn)化率對(duì)于上例反應(yīng)中A(g)的平衡轉(zhuǎn)化率可表示為：α(A)＝eq\f(c0（A）－c平（A）,c0（A）)×100%{c0(A)代表A的初始濃度，c平(A)代表A的平衡濃度}。注意：1.對(duì)于aA(g)＋bB(g)cC(g)+dD(g)類(lèi)反應(yīng)，達(dá)到平衡后，保持溫度、容積不變，又加入一定量的A，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，α(B)增大而α(A)減小。若按原比例同倍數(shù)地增加A和B，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但是反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與氣體物質(zhì)的計(jì)量數(shù)有關(guān)：若a＋b＝c＋d，A、B的轉(zhuǎn)化率都不變；若a＋b>c＋d，A、B的轉(zhuǎn)化率都增大；若a＋b<c＋d，A、B的轉(zhuǎn)化率都減小。2.對(duì)于aA(g)bB(g)類(lèi)反應(yīng)，達(dá)到平衡后，保持溫度、容積不變，又加入一定量的A，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)?！纠?】已知化學(xué)反應(yīng)①，其平衡常數(shù)為K1；化學(xué)反應(yīng)②：，其平衡常數(shù)為K2。在溫度973K和1173K情況下，K1、K2的值分別如下：溫度K1K2973K1.472.381173K2.151.67（1）通過(guò)表格中的數(shù)值可以推斷：反應(yīng)①是___________填“吸熱”或“放熱”反應(yīng)。（2）現(xiàn)有反應(yīng)③，請(qǐng)你寫(xiě)出該反應(yīng)的平衡常數(shù)K3的數(shù)學(xué)表達(dá)式：K3=___________。（3）根據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K3、K32與K3之間的關(guān)系式___________。據(jù)此關(guān)系及上表數(shù)據(jù)，也能推斷出反應(yīng)③是___________填“吸熱”或“放熱”反應(yīng)。要使反應(yīng)③在一定條件下建立的平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可采取的措施有___________填寫(xiě)序號(hào)。A．縮小反應(yīng)容器容積擴(kuò)大反應(yīng)容器容積降低溫度D．升高溫度使用合適的催化劑設(shè)法減少CO的量【例2】某溫度下，反應(yīng)X(g)+3Y(g)?2Z(g)?H=-92.4kJ/mol，X的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(P)的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A．上述反應(yīng)在達(dá)到平衡后，增大壓強(qiáng)，Y的轉(zhuǎn)化率提高B．平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，平衡常數(shù)K(A)<K(B)C．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，說(shuō)明逆反應(yīng)速率增大，正反應(yīng)速率減小D．將1.0molX、3.0molY，置于1L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，放出的熱量為92.4kJ【變式1】在淀粉-KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I(xiàn)-(aq)I(aq)。測(cè)得不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K如表所示：t/℃515253550K1100841689533409下列說(shuō)法正確的是A．反應(yīng)I2(aq)＋I(xiàn)-(aq)I(aq)的ΔH>0B．其他條件不變，升高溫度，溶液中c(I)減小C．該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=D．25℃時(shí)，向溶液中加入少量KI固體，平衡常數(shù)K小于689【變式2】相同溫度下，分別在起始體積均為1L的兩個(gè)密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：X2(g)+3Y2(g)2XY3(g)△H=-akJ/mol。實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)的有關(guān)數(shù)據(jù)如表。下列敘述正確的是容器反應(yīng)條件起始物質(zhì)的量/mol達(dá)到平衡所用時(shí)間/min達(dá)平衡過(guò)程中的能量變化X2Y2XY3①恒容13010放熱0.1akJ②恒壓130t放熱bkJA．對(duì)于上述反應(yīng)，①、②中反應(yīng)的平衡常數(shù)K的值不同B．①中：從開(kāi)始至10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(X2)=0.1mol/(L?min)C．②中：X2的平衡轉(zhuǎn)化率小于10%D．b＞0.1a熱點(diǎn)題型四：化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用【知識(shí)清單】化學(xué)平衡常數(shù)的兩大應(yīng)用1.判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向?qū)τ诳赡娣磻?yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定溫度下的任意時(shí)刻，反應(yīng)物與生成物濃度有如下關(guān)系：Qc＝eq\f(cc（C）·cd（D）,ca（A）·cb（B）)，稱(chēng)為濃度商。Qc＜K反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，v正＞v逆Qc＝K反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)，v正＝v逆Qc＞K反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，v正＜v逆2.判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)【例1】1000K時(shí)，反應(yīng)C(s)+2H2(g)?CH4(g)的K=8.28×107，當(dāng)各氣體物質(zhì)的量濃度分別為H20.7mol·L-1、CH40.2mol·L-1時(shí)，上述平衡A．向正反應(yīng)方向移動(dòng) B．向逆反應(yīng)方向移動(dòng)C．達(dá)到平衡 D．無(wú)法判斷移動(dòng)方向【例2】一定溫度下，反應(yīng)2A(g)?B(g)+D(g)，密閉容器中達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得c(A)=0.11mol?L-1，c(B)=0.11mol?L-1，c(D)=1.54mol?L-1。相同溫度下，按下列4組初始濃度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)逆向進(jìn)行的是ABCDc(A)/mol?L-11.000.220.400.11c(B)/mol?L-11.000.220.400.22c(D)/mol?L-11.003.084.001.54【變式】將E(s)和F(g)加入密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：E(s)＋4F(g)G(g)，已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)如表。下列說(shuō)法正確的是溫度/℃2580230平衡常數(shù)5×10421.9×10-5A．正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)B．25℃時(shí)，反應(yīng)G(g)E(s)＋4F(g)的平衡常數(shù)為0.5C．80℃時(shí)，測(cè)得某時(shí)刻F、G的濃度均為0.5mol·L-1，此時(shí)v正>v逆D．恒溫恒容下，向容器中再充入少量G(g)，達(dá)新平衡時(shí)，G的體積分?jǐn)?shù)增大熱點(diǎn)題型五：壓強(qiáng)平衡常數(shù)【解題方法】壓強(qiáng)平衡常數(shù)(Kp)：在化學(xué)平衡體系中，用各氣體物質(zhì)的分壓代替濃度，計(jì)算的平衡常數(shù)叫壓強(qiáng)平衡常數(shù)。其計(jì)算技巧如下：【例1】現(xiàn)代技術(shù)用氨氣將汽車(chē)尾氣中的NOx還原為N2和H2O，反應(yīng)原理是NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g)?H<0。500℃時(shí)，在2L恒容密閉容器中充入1molNO、1molNO2和2molNH3，8min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化率為40%，體系壓強(qiáng)為p0MPa，則0～8min內(nèi)用N2表示的平均反應(yīng)速率v(N2)=_______mol·L-1·min-1，500℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=_______MPa(用含p0的代數(shù)式表示，Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))?！纠?】在汽車(chē)排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器可以有效降低汽車(chē)尾氣中的NO和CO，反應(yīng)方程式為：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)，若在密閉的容積不變的容器中進(jìn)行該反應(yīng)，起始加入的CO和NO的物質(zhì)的量之比為3：2，起始?jí)簭?qiáng)為p，達(dá)到平衡時(shí)總壓強(qiáng)為起始?jí)簭?qiáng)的85%，則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=______。(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓×某物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))【變式1】回答下列問(wèn)題：容器中通入等物質(zhì)的量的乙烷和氫氣，在等壓(p)下發(fā)生反應(yīng)C2H6(g)=C2H4(g)＋H2(g)ΔH1