第_3_课_时___化学平衡状态和化学平衡常数有关化学平衡的计算(使用稿)

一、可逆反应的特点在同一条件下，同时正反应和你反应两个方向进行的反应同一条件下，同时特点：反应物和生成物共存，反应存在限度（反应不完全）化学平衡状态.(1)反应刚刚开始时:反应物浓度最大,生成物浓度为零,(2)反应进行中:反应物浓度逐渐减小,生成物浓度逐渐增大,(3)肯定有一时刻:正反应速率和逆反应速率的大小相等可逆反应速率变化过程分析:正反应速率最大.逆反应速率为零.正反应速率减小.逆反应速率增大.时间速率0.V正V逆V正=V逆化学平衡建立过程化学平衡，就是指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。化学平衡状态的特征（2）等：正反应速率=逆反应速率（3）动：动态平衡（正逆反应仍在行）（4）定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的含量一定。（5）变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。（1）逆：可逆反应平衡判断的专题分析一、从V正=V逆进行判断（1）用同一种物质来表示反应速率时，该物质的生成速率与消耗速率相等。（2）用不同种物质来表示反应速率时速率不一定相等但必须符合两方面（i）表示两个不同的方向。（ii）速率之比=化学计量数之比。例：在一定温度下,可逆反应N2+3H22NH3达到平衡的标志是（）A.N2的消耗速率等于N2的生成速率B.H2的消耗速率等于N2的生成速率的3倍C.NH3的消耗速率等于N2生成速率的2倍E.1个N≡N键断裂的同时，有3个H-H键形成F.1个N≡N键断裂的同时，有6个N-H键断裂√√√D.单位时间内生成nmolN2,同时生成3nmolNH3√达化学平衡时除各物质的浓度（颜色）不再改变外，各物质的物质的量、物质的量分数、质量、质量分数、体积、体积分数、物质的转化率不随时间而变化均能说明反应已处于平衡状态。至于其他的物理量，如气体的总物质的量、气体的总压强、气体的密度是否能作为判断达到平衡的标志则还要看具体题意而定：二、从各物质的百分含量保持不变入手不随时间而变化例：在一定温度下的定容密闭容器中，当物质的下列物理量不再变化时，表明反应：A(固)+2B(气)C(气)+D(气)已达到平衡的是（）A.混合气体的压强；B.混合气体的密度；C.混合气体的总质量；D.气体的总物质的量；BC解析：方程式两边气体的化学计量数相等，所以混合气体的压强和总物质的量均始终保持不变，故不能用来判断反应是否达到平衡。强化：研究平衡问题先要观察物质的状态及气体物质的化学计量数关系。例：可逆反应。2HI(g)H2(g)+I2(g)在密闭容器中进行，当下列4项中某项不取随时间变化时，才能说明反应已达平衡（）A.容器内压强B.平均相对分子质量C.各组分浓度D.混合气体颜色CD牢记（一）对于全气相的等体反应来说，体系的总压、总物质的量、总体积、平均相对分子质量等标志，无论反应是否达到平衡，都不会发生改变。故不能作为平衡的依据。ANO、O2、NO2分子数目比是2:1:2B.反应混合物中各组成物质的浓度相等C.混合气体的颜色不再发生变化D.混合气体的平均相对分子质量不变例：在一定条件下，反应2NO+O22NO2达到平衡的标志（）CD（二）从平均相对分子质量M考虑总总nmM=1.若各物质均为气体（1）对于非等摩反应，如2SO2+O22SO3M若不变，一定可做为平衡标志！（2）对于等摩反应，如H2+I22HIM若不变，不能做为平衡标志，因始终不变。2.若有非气体参与如：CO2(g)+C(s)2CO(g)，M若不变，一定可做为平衡标志！（三）从气体密度r考虑vm=r1.若有非气体参与无论恒容或恒压，ρ若不变，一定可作为平衡标志！2若反应物和生成物均为气体.恒容，ρ若不变，一定不能作为平衡标志！【例题】在一个固定体积的容器中，放入3LX（g）和2LY（g），在一定条件下发生下列反应：4X(g)+3Y(g)2Q(g)+nR(g)达到平衡后，容器内温度不变，混合气体的压强比原来增加5%，x的浓度减少1/3，则该反应方程式中的n值是（）A、3B、4C、5D、6D【例题】加热N2O5时，发生以下两个分解反应：N2O5N2O3+O2N2O3N2O+O2在1L密闭容器中加热4molN2O5达到化学平衡时c(O2)为4.50mol/L，c(N2O3)为1.62mol/L。则在该温度下各物质的平衡浓度不正确的是（）Ac(N2O5)平=1.44mol/LBc(N2O5)平=0.94mol/LCc(N2O)平=1.44mol/LDc(N2O)平=3.48mol/LAD“平衡常数”是重点新增内容化学课程标准2012年化学高考大纲新课程卷4．化学反应原理（B4）主题2化学反应速率和化学平衡5.描述化学平衡建立的过程，知道化学平衡常数的涵义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。了解化学平衡建立的过程。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。1.定义:在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度系数之幂的积与反应物浓度系数之幂的积比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数。用K表示。2.表达式：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)在一定温度下无论反应物的起始浓度如何，反应达平衡状态后，将各物质的物质量浓度代入下式，得到的结果是一个定值。()()()()cdabcCcDKcAcB=二、化学平衡常数化学平衡常数的书写注意事项：K=c(CO2)K=c(HCl)·c(HClO)c(Cl2)(1).如果反应中有固体或纯液体参加时，不写它们的浓度CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)(2).稀溶液中有水参加反应时，不写水的浓度Cl2+H2OHCl+HClO但非水溶液中的反应，如果反应物或生成物中有水，此时水的浓度不能看成常数。(4)一定温度时，同一个反应,其化学方程式书写方式、配平计量数不同，平衡常数表达式不同。例如：2NO2N2O4N2O42NO2NO21/2N2O4)NO(c)ON(cK22421=)ON(c)NO(cK42222=)NO(c)ON(cK242213=2321KK1K==(3)平衡常数不随浓度、压强、催化剂的改变而变化，与平衡建立的途径也无关，只与温度有关。注意使用平衡常数时必须指明是在哪一温度下进行的可逆反应（1）判断反应进行的程度3.平衡常数意义及应用：K值越大，反应进行的程度越大。反应物的转化率也越大，当K107时，可以认为反应完全，反应为不可逆反应K值越小，反应进行的程度越小。反应物的转化率也越小，当K10-7时，可以认为未发生反应，反应不能进行K值在107~10－7范围内的反应为可逆反应（2）判断化学平衡移动的方向化学反应进行程度的判断：对于可逆反应aA+bBcC+dD，平衡常数K与化学反应程度的关系为：（1）当=K时,为化学平衡状态（2）当＜K时,反应主要向正反应方向进行（3）当＞K时,反应主要向逆反应方向进行)B(c)A(c)D(c)C(cbadc引申思考%100)(c)(c)(c%100)(n)(n)(n==始平始始平始转化率衡量某反应的限度方法：1、化学平衡常数2、平衡转化率(1)定义:物质在反应中已转化的量与该物质总量的比值(2)表达式:化学平衡常数的计算1、利用平衡常数,求平衡时各组分的浓度例1.在某温度下,第一将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后,测得c(H2)=0.0080mol/L。(1)求反应的平衡常数。(2)在上述温度下,再将H2和I2各0.20mol的气态混合物充入该密闭容器中，试求达到平衡时各物质的浓度。例2：在密闭容器中给CO和H2O(g)的混合物加热到800℃时，有下列平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)若用2molCO和10molH2O(g)相互混合并加热至800℃，测得其平衡常数为K=1，则CO的转化率是多少？若在某一个时刻，测得CO(g)、H2O(g)、CO2(g)、H2(g)的物质的量分别为1mol、9mol、1mol、1mol，请判断反应朝哪个方向进行？83.3%正反应方向t/oC70080083010001200k0.60.91.01.72.6练习(02上海）在一定体积密闭容器中，进行如下反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其平衡常数Ｋ和温度t的关系如下：(1)k的表达式为：(2)该反应为(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据（）Ａ、容器中压强不变Ｂ、混合气体中CO浓度不变Ｃ、v(H2)正=v(H2O)逆D、c(CO2)=c(CO)(4)若c(CO2).c(H2)=c(CO).c(H2O),此时温度为25（08宁夏）．已知可逆反应：M(g)+N(g)P(g)+Q(g)，△H0。请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)=1mol·L-1，c(N)=2.4mol·L-1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为___；(2)若反应温度升高，M的转化率（填“增大”、“减小”或“不变”）；(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c(M)=4mol·L-1，c(N)=amol·L-1；达到平衡后，c(P)=2mol·L-1，a=；(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c(M)=c(N)=bmol·L-1，达到平衡后，M的转化率为。【练习2】0.2molCO与0.2mol水蒸气在2L密闭容器里加热至1200℃，生成CO2和H2，2min内，已知V（CO2）=0.03mol／（L·min）。（1）求该温度下的平衡常数及CO、水蒸气的转化率。（2）若水蒸气加倍投料求CO、水蒸气的转化率。例1．（08广东卷）碘钨灯比白炽灯使用寿命长。灯管内封存的少量碘与使用过程中沉积在管壁上的钨可以发生反应：W（s）+I2（g）WI2ΔH＜0（温度T1＜T2）。下列说法正确的是（）A.灯管工作时，扩散到灯丝附近高温区的WI2（g）会分解出W，W重新沉积到灯丝上B.灯丝附近温度越高，WI2（g）的转化率越低C.该反应的平衡常数表达式是K＝)()()(22WIcIcWcD.利用该反应原理可以提纯钨T1T2【答案】AD【高考考点】化学平衡的移动，平衡常数例4．（08海南卷）反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。(1)该反应是____________________反应(填“吸热”“放热”);(2)当反应达到平衡时，升高温度，A的转化率______(填“增大”“减小”“不变”)，原因是____________________________________________；(3)反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响?_______________，原因是_________。(4)在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化是：E1_________，E2________(填“增大”“减小、”“不变”)。【高考考点】反应的热效应，化学平衡移动，活化能。重在考察学生的综合应用能力。例5．（08年山东理综·29）北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C3H6）。（1）丙烷脱氢可得丙烯。已知：C3H8(g)=CH4(g)→HC≡CH(g)＋H2(g)△H1=156.6kJ·mol－1CH3CH＝CH2(g)→CH4(g)＋HC≡CH(g)△H2=32.4kJ·mol－1则相同条件下，反应C3H8(g)→CH3CH＝CH2(g)＋H2(g)的△H=kJ·mol－1。（2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为；放电时CO32－移向电池的（填“正”或“负”）极。（3）碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60，c(H2CO3)=1.5×10-5mol·L-1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3HCO3－＋H＋的平衡常数K1=。（已知10-5