高三化学复习专题十六《化学反应平衡》Word格式文档下载.docx
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化学反应的方向与焓变
二、化学平衡
（一）、可逆反应
1．概念：
在条件下，既能向方向进行，同时又能向方向进行的反应称为可逆反应。
2．表示：
采用“
”表示，如：
Cl2+H2O
H++Cl-+HClO
3．特点：
可逆反应在同一体系中同时进行。
可逆反应进行一段时间后，一定会达到状态
【练习】当反应2SO2+O2
2SO3达到平衡后，向容器中加入一定量的18O2，经过一段时间后18O存在于
A．SO3中B．剩余的O2中C．剩余的SO2中D．SO2、SO3、O2中都有
答案：
D
（二）化学平衡状态
在下的反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的（溶液中表现为）保持恒定的状态。
在平衡时，反应物和生成物均处于中，反应条件不变，反应混合物的所有反应物和生成物的或保持不变
【例1】
（09江苏卷14题）I2在KI溶液中存在下列平衡：
I2（aq）＋
（aq）＝
（aq），某I2、KI混合溶液中，
的物质的量浓度c（I3－）与温度T的关系如图所示（曲线上任何一点都表示平衡状态）。
下列说法正确的是（）
A．反应I2（aq）＋
（aq）的△H＞0
B．若温度为T1、T2，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1＞K2
C．若反应进行到状态D时，一定有v正＞v逆
D．状态A与状态B相比，状态A的c（I2）大
解析与评价：
化学平衡移动是中学化学基本理论的一个重点内容。
化学平衡移动的根据是勒沙特列原理，它将抽象的理论形象具体化。
对平衡移动的原理深刻理解和掌握，应用起来却比较方便。
根据题中图示可知，c（I3－）是随着温度T的升高而减小的，说明：
I2（aq）＋I－（aq）＝I3－（aq）是一个放热反应，即△H＜0，所以A错误；
根据平衡移动规律，c（I3－）变小，则c（I2）应变大，所以状态B的c（I2）大，所以D错误
B、C。
【变式训练1】可逆反应2SO2+O2
2SO3，正反应速度分别用
、
[mol·
L-1·
min-1]表示，逆反应速度分别用
min-1]表示。
当达到平衡时正确的关系是
A．
=
B．
=
C．
=
D．
=2
【变式训练2】恒温、恒压下，nmolA和1molB在一个容积可变的容器中发生如下反应：
A（g）+2B（g）
2C（g）一段时间后达到平衡，生成amolC。
则下列说法中正确的是：
A．物质A、B的转化率之比为1:
2
B．当v正A．=2v逆（C）时，可断定反应达到平衡
C．若起始时放入3nmolA和3molB，则达平衡时生成3amolC
D．起始时刻和达平衡后容器中的压强比为（1+n）:
（1+n-
）
（三）化学平衡的特征
1．逆：
研究对象必须是反应
2．动：
化学平衡是平衡，即当反应达到平衡时，正反应和逆反应仍都在进行（可通过
证明）
3．等：
正反应速率等于逆反应速率>
4．定：
反应混合物中，各组分的或保持一定
5．变：
化学平衡状态是有条件的、相对的、暂时的，改变影响平衡的条件，平衡会被破坏，直至达到新的平衡。
6．同：
在恒温恒容时，根据化学方程式的化学计量关系，采用极限思维的方法，换算成反应物或生成物后，若对应各物质的物质的量相同时，达到平衡后平衡状态相同。
无论投料从反应物开始、从生成物开始、还是从反应物和生成物同时开始。
（四）、化学平衡的标志
1．本质标志
对给定的反应：
mA+nB
pC+qD（A、B、C、D均为气体），当v正=v逆时，有：
平衡的标志
即：
2．等价标志
（1）可逆反应的正、逆反应速率不再随时间发生变化。
（2）体系中各组成的物质的量浓度或体积分数、物质的量分数保持不变。
（3）对同一物质，单位时间内该物质所代表的正反应的转化浓度和所代表的逆反应的转化浓度相等。
（4）对同一反应而言，一种物质所代表的正反应速率，和另一物质所代表的逆反应速率的比值等于它们的化学方程式中化学计量数之比。
3．特殊标志
“特殊标志”是指在特定环境、特定反应中，能间接衡量某一可逆反应是否达到化学平衡状态的标志。
离开上述界定，它们不能作为一般反应是否达到化学平衡的判断依据。
（1）压强
①对于反应前后气态物质化学计量数有变化的可逆反应，当体系总压强不变时，可逆反应处于化学平衡状态。
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。
②对于化学反应前后气体的化学计量数没有变化的可逆反应，当体系总压强不变时，可逆反应处于化学平衡状态。
2HI（g）、CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g）等。
（2）气体平均摩尔质量
（3）气体密度
（4）体系中气体的颜色
有色气体参加反应的平衡体系的颜色观察，往往与观察的角度和具体的操作方法有关。
【例2】、（08江苏卷）将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气（忽略CO2）放入一定体积的密闭容器中，550℃时，在催化剂作用下发生反应：
2SO2+O2
2SO3（正反应放热）。
反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，气体体积减少了21.28L；
再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2，气体的体积又减少了5.6L（以上气体体积均为标准状况下的体积）。
（计算结果保留一位小数）
请回答下列问题：
（1）判断该反应达到平衡状态的标志是。
（填字母）
a．SO2和SO3浓度相等b．SO2百分含量保持不变
c．容器中气体的压强不变d．SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
e．容器中混合气体的密度保持不变
（2）欲提高SO2的转化率，下列措施可行的是。
（填字母）
a．向装置中再充入N2b．向装置中再充入O2
c．改变反应的催化剂d．生高温度
（3）求该反应达到平衡时SO2的转化率（用百分数表示）。
（4）若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液，生成沉淀多少克？
（1）bc
（2）b
（3）消耗的O2物质的量：
生成的SO3物质的量：
SO2和SO3的物质的量和：
反应前的SO2物质的量：
SO2的转化率：
（4）在给定的条件下，溶液呈强酸性，BaSO3不会沉淀。
因此BaSO4的质量
【变式训练3】在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：
N2+3H2
2NH3。
该反应达到平衡的标志是________________
A．3v（H2,正）=2v（NH3,逆）
B．单位时间生成mmolN2的同时生成3mmolH2
C．N2、H2、NH3各物质浓度不再随时间而变化
D．容器内的总压强不再随时间而变化
E．混合气体的密度不再随时间变化
F．单位时间内N-H键的形成和断开的数目相等
G．N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2
H．2c（N2）=c（NH3）
【变式训练4】下列方法中可以证明2HI
H2+I2（g）已达平衡的是________________
A．单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI
B．一个Ｈ－Ｈ键断裂的同时有两个Ｈ－Ｉ键断裂
C．分子组成HI%=I2%
D．速率v（H2）=v（I2）=v（HI）/2
E．c（HI）∶c（H2）∶c（I2）=2∶1∶1
F．温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化
G．条件一定，混合气体的平均分子质量不再发生变化
H．温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化
I．温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
（五）.化学平衡常数
一、化学平衡常数的理解
1.化学平衡常数定义：
2.平衡常数的数学表达式及单位：
如对于达到平衡的一般可逆反应：
aA+bB
pC+qD反应物和生成物平衡浓度表示为C（A）、C（B）、C（C）、C（D）
化学平衡常数：
K=K的单位为
[思考与交流]K值的大小说明了什么?
化学平衡常数与哪些因素有关？
3.K值的大小意义：
4.影响化学平衡常数的因素：
二、化学平衡常数的应用及计算
1.利用平衡常数解释浓度改变对化学平衡的影响。
【例3】A、B、C、D为四种易溶物质，它们在稀溶液中建立如下平衡：
A+2B+H2O
C+D。
当加水稀释时，平衡向（填“正”或“逆”）反应方向移动，理由是
解析：
该化学平衡常数Kc=[C]·
[D]/[A]·
[B]2，加水稀释后，A、B、C、D四种物质稀释相同的倍数，但Qc=c（C）·
c（D）/c（A）·
c（B）2＞Kc，所以加水稀释后，平衡向逆方向移动。
逆，Qc=c（C）·
c（B）2＞Kc
2.利用平衡常数解释压强改变对化学平衡的影响
【例4】在密闭容器中进行的如下反应：
2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g）。
SO2的起始浓度是0.4mol/l,O2的起始浓度是1mol/l,当SO2的转化率为80%时,反应达到平衡状态.
（1）求反应的平衡常数
（2）若将平衡时反应混合物的压强增大1倍,平衡将如何移动?
（3）若将平衡时反应混合物的压强减少1倍,平衡将如何移动?
（4）平衡时保持体积不变,向平衡混合气体中充入稀有气体Ar,使体系总压变为原来的3倍,平衡又将如何移动?
解析与答案:
2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g）
212
起始时（mol/l）0.410
转化了（mol/l）0.4×
80%1/2×
0.4×
80%0.32
平衡时（mol/l）0.080.840.32
平衡常数K=0.322／（0.84×
0.082）=400/21；
压强增大1倍,各组分的浓度增大1倍；
Qc=0.642／（1.68×
0.162）=200/21＜400/21.即Qc＜K,所以平衡向正方向移动.同理压强减少1倍,各组分的浓度减少1倍,经过计算Qc＞K,所以平衡向逆方向移动.向平衡混合气体中充入稀有气体Ar,总压增大，但反应混合物中的各组分的浓度不发生改变，所以平衡不发生移动。
3.利用平衡常数判断反应的热效应和比较反应速率及求解转化率
（１）若升高温度，Ｋ值增大，则正反应为热反应
（２）若升高温度，Ｋ值减小，则正反应为热反应
【例5】在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
其化学平衡常数K与温度t的关系如下：
CO2（g）+H2（g）
CO（g）+H2O（g）,其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
（1）该反应的化学平衡常数K=。
（2）该反应为反应。
（填“吸热”或“放热”）
（3）800℃，固定容器的密闭容器中，放入混合物，其始浓度为c（CO）=0.01mol/L,c（H2O）=0.03mol/L,c（CO2）=0.01mol/L,c（H2）=0.05mol/L,则反应开始时,H2O的消耗速率比生成
速率（填＂大＂＂小＂或＂不能确定＂）
（4）830℃,在1L的固定容器的密闭容器中放入2molCO2和1molH2,平衡后CO2的转化率为,H2的转化率为.
解析与答案：
由平衡常数的定义知该反应的化学平衡常数K的表达K=c（CO）×
c（H2O）/c（CO2）×
c（H2）;
.可逆反应的平衡常数一般只随温度的改变而改变，吸热反应的平衡常数随温度升高而增大，放热反应的平衡常数随温度升高而减小；
由表中数据知该反应随温度的升高而增大,可推知升高温度,平衡向正反应方向移动,所以该反应为吸热反应.把起始浓度代入平衡常数的表达式中,其比值小于800℃时的K值,则反应将向正反应方向移动,H2O的消耗速率比生成速率小;
830℃时,平衡常数为1,设反应中转化的CO2浓度为x,则反应过程中物质浓度的变化情况为：
CO（g）+H2O（g）
起始时（mol/l）2100
转化了（mol/l）xxxx
平衡时（mol/l）2－x1－xxx
据平衡常数的关系可得（2－x）×
（1－x）=x×
x,解得x=2/3,则平衡后CO2的转化率为1/3,H2的转化率为2/3
【变式训练5】抽烟对人体有害。
烟草不完全燃烧产生的一氧化碳被吸进肺里跟血液中的血红蛋白（用Hb•O2表示）化合，发生下述反应：
CO+Hb•O2
O2+Hb•CO实验表明，Hb•CO的浓度即使只有Hb•O2浓度的2%，也足以使人的智力受损。
试回答：
（1）上述反应的平衡常数表达式为：
K=。
（2）抽烟后，吸入肺部的空气中测得的CO和O2的浓度分别为10-6摩/升和10-2摩/升。
已知37℃时，平衡常数K=220，这时Hb•CO的浓度（填大于、等于或小于）Hb•O2浓度的0.02倍
【变式训练6】在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：
2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）⊿H＜0
（1）写出该反应的化学平衡常数表达式K＝
（2）降低温度，该反应K值，
二氧化硫转化率，化学反应速率
（以上均填增大、减小或不变）
（3）600℃时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混
合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图，
反应处于平衡状态的时间是。
（4）据图判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是（用文字表达）；
10min到15min的曲线变化的原因可能是（填写编号）。
A加了催化剂B.缩小容器体积C.降低温度D.增加SO3的物质的量
（六）.化学平衡的移动
1．影响化学平衡的条件
（1）浓度
（2）压强
（3）温度
（4）催化剂
反应特征
改变条件
改变条件瞬间
达到新平衡前
平衡移动方向
V（正）
V（逆）
V（正）与
V（逆）关系
△H<
升高温度
降低温度
气体化学计量数减小
增大压强
减小压强
气体化学计量数不变
改变浓度
增大c（反应物）
增大c（生成物）
减小c（反应物）
减小c（生成物）
充入惰性气体
恒温恒容
恒温恒压
使用催化剂
勒夏特列
原理
【例6】
（09年山东理综·
28）（14分）运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义。
（1）合成氨反应N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g），若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，平衡移动（填“向左”、“向右”或“不”）；
使用催化剂反应的△H（填“增大”、“减小”或“不改变”）。
（2）已知：
O2（g）=O2+（g）+e－
H1=1175.7kJ·
mol-1
PtF6（g）+e－=PtF6－（g）
H2=-771.1kJ·
O2PtF6（S）=O2+（g）+PtF6－（g）
H3=482.2kJ·
则反应O2（g）+PtF6（g）=O2+PtF6－（s）的
H=_____________kJ·
mol-1。
（3）在25℃下，向浓度均为0.1mol·
L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成沉淀（填化学式），生成该沉淀的离子方程式为。
已知25℃时Ksp[Mg（OH）2]=1.8×
10-11，KsP[Cu（OH）2]=2.2×
10-20。
（4）在25℃下，将amol·
L-1的氨水与0.01mol·
L-1的盐酸等体积混合，反应时溶液中c（NH4*）=c（Cl-）。
则溶液显性（填“酸”、“碱”或“中”）；
用含a的代数式表示NH3·
H2O的电离常数Kb=
（1）向左不改变
（2）－77.6
（3）Cu（OH）2Cu2++2NH3·
H2O=Cu（OH）2↓+2NH4+
（4）中
mol·
L-1
【变式训练7】有下列三个体系分别在某温度下达到平衡
CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g）-----------------------（a）
PCl5（g）
PCl3（g）+Cl2（g）---------------------------（b）
CO（g）+Cl2（g）
COCl2（g）------------------------------（c）
⑴保持总体积和温度不变，加入一定量惰性气体，使总压力增加一倍，平衡分别如何移动？
说明理由。
a,b,c三者都不发生移动。
⑵保持总压力和温度不变，加入一定量惰性气体，使总体积增加一倍，平衡分别如何移动？
通过简单计算说明。
a不移动，b正向移动，c逆向移动
2．平衡移动对平衡体系的性质的影响
有可逆反应N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）ΔH0，当反应达到平衡时，改变下列条件，试分析外界条件的变化对平衡体系造成的影响：
（设起始投料为：
n（N2）=1moln（H2）=3mol）
平衡时
α（N2）
α（H2）
p
ρ
增加n（N2）
（等温等容）
增加n（H2）
增加n（NH3）
缩小体积
（等温）
（等压）
有可逆反应2NO2（g）
N2O4（g）ΔH0，当反应达到平衡时，改变下列条件，试分析外界条件的变化对平衡体系造成的影响：
n（NO2）=1mol）
α（NO2）
增加n（NO2）
增加n（N2O4）
（六）、化学平衡图像的考查
【例7】
（09重庆卷13题）各可逆反应达平衡后，改变反应条件，其变化趋势正确的是（）
化学平衡的移动与化学平衡图像题将化学知识与数学知识有机地结合到一起，既能很好地考查学生综合运用化学平衡移动原理等化学知识的能力，又能充分考查学生的观察能力和思维能力，成为高考的热点题型，但化学平衡图像题因其综合性强。
思维难度大，成为大多数学生感到解决起来比较困难的题型。
A项CH3COOH溶液中加入CH3COONa固体，CH3COOH溶液中CH3COO—浓度增加，电离平衡逆向移动，c（H+）减小，pH逐渐增大，A错误；
B项加入KCl对平衡体系无影响，化学平衡不移动，B错误；
C项恒温恒压，加入Ar，各反应物的物质的量不变，体积变大，各物质的量浓度成倍减小（等效于减压），化学平衡向体积增大的方向移动，H2的改变量减小，起始量不变，转化率减小，C错误
答案：
对于化学平衡的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：
（1）认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与平衡移动原理挂钩。
（2）紧扣可逆反应的特征，看清正反应方向是吸热还是放热、体积增大还是减小、不变、有无固体、纯液体物质参加或生成等
（3）看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。
（4）看清起点、拐点、终点，交点、极值点、原点、看清曲线的变化趋势。
（5）先拐先平。
例如，在转化率一时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。
（6）定一议二。
当图象中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。
（7）看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物；
一般生成物多数以原点为起点
（8）抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应。
升高温度时，v（吸）＞v（放），在速率一时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。
例如，升高温度时，v（吸）大增，v（放）小增；
增大反应物浓度时，v（正）突变，v（逆）渐变。
（9）注意终点。
例如在浓度一时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断
1.（09年上海化学·
25）铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。
（1）在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：
Fe2O3（s）＋3CO（g）
2Fe（s）＋3CO2（g）
①该反应的平衡常数表达式为：
②该温度下，在
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