化学平衡讲义

化学反应速率与化学平衡知识点总结第一部分化学反应速率一．化学反应速率的表示方法1．注意化学反应速率单位的书写方式，例如mol/(L·s)或mol·L—1·s—1。2．同一反应用不同物质表示速率，数值可能不同但表示的意义相同。对于同一反应，各物质化学反应速率之比＝化学计量数之比＝各物质转化浓度之比。如：mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。3．纯固体、纯液体的浓度视为定值，故不能用该速率表达式表示它们的化学反应速率。二．影响化学反应速率的因素1．内因：反应物的结构和性质，内因才是影响化学反应速率的主要原因（决定因素）。2．①纯固体和纯液体的浓度无法改变，只能改变其接触面积；②改变压强（一般是指通过改变体积而实现的）相当于改变气体的浓度，压强对固体、液体的影响忽略不计；③催化剂不特殊声明均指加快化学反应速率，对于可逆反应催化剂可以同等地改变正、逆反应速率。1.可逆反应A（g）+4B（g）C（g）+D（g），在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是（）A.vA==0.15mol/(L·min)B.vB==0.6mol/(L·min)C.vC==0.4mol/(L·min)D.vD==0.01mol/(L·s)2．将6molA和5molB两种气体通入容积为4L的密闭容器，一定条件下发生反应：3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g)△H＜0，经5min达平衡，此时生成2molC，测得D的平均反应速率为0.1mol·(L·min)-1。下列说法中正确的是A．若降低该平衡体系的温度，则逆反应速率减小，正反应速率增大，平衡正向移动B．恒温下，当容器中C和D的生成速率相等时，该反应达到平衡状态C．A的平均反应速率为0.15mol·(L·min)-1D．达平衡时B的转化率为25％3.用铁片与稀硫酸反应制取氢气，下列措施不能使氢气生成速率加大的是A．加热B．不用稀硫酸，改用98％浓硫酸C．滴加少量CuSO4溶液D．不用铁片，改用铁粉4.在锌片与盐酸的反应中，加入如下试剂或操作，可使生成氢气速率减慢，但生成氢气的量不变的是A．氯化钠晶体B．氯化钾溶液C．醋酸钾晶体D．加热第二部分化学平衡化学平衡的特征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3．等：正反应速率等于逆反应速率04．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。一．化学平衡的标志1．本质标志对给定的反应：mA+nBpC+qD（A、B、C、D均为气体），当v正=v逆时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，不能判断可逆反应处于化学平衡状态。如：H2(g)+I2(g)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。(5)假象标志：①各物质的反应速率之比＝化学计量数之比（任何时候都是如此）；②各物质的物质的量或浓度之比＝化学计量数之比（与平衡状态没有任何关系）。练一练：1．下列方法中可以证明2HI(g)H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是①单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI；②一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂；③百分组成HI%=I2%；④反应速率υ(H2)=υ(I2)=0.5υ(HI)；⑤平衡浓度c(HI):c(H2):c(I2)=2:1:1；⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化；⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化；⑧温度和体积一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化；⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化；⑩温度和压强一定时，混合气体密度不再变化。2.下列叙述中能表示可逆反应N2+3H2=2NH3一定处于平衡状态的是A．N2、3H2、NH3百分含量相等B．单位时间内，消耗1molN2的同时消耗3molH2C．单位时间内，消耗1molN2的同时生成3molH2D．反应若在定容的密闭容器中进行，温度一定时，压强不随时间改变3.在2NO2N2O4的可逆反应中，下列状态说明达到平衡的标志是A．c(N2O4)=c(NO2)的状态B．容器内的总压强不再变化C．NO2和N2O4的分子数之比为2:1的状态D．容器内的气体的颜色不再变化二．化学平衡的移动平衡移动原理（勒夏特列原理）①勒夏特列原理的研究对象是：已达平衡的可逆反应体系；②平衡移动原理的适用范围是单一因素发生变化的情况（温度或压强或一种物质的浓度）；③平衡移动的结果是：削弱而不是消除外在条件的改变；④当反应条件改变时，化学平衡不一定发生移动。1．下列各组物质的颜色变化，可用勒夏特列原理解释的是A．新制的氯水在光照条件下颜色变浅B．H2、I2、HI平衡混合气加压后颜色变深C．氯化铁溶液加铁粉振荡后颜色变浅D．加入催化剂有利于氨的催化氧化2．已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正向移动时，下列有关叙述正确的是①生成物的百分含量一定增加；②生成物的产量一定增加；③反应物的转化率一定增大；④反应物的浓度一定降低；⑤正反应速率一定大于逆反应速率；⑥使用合适的催化剂A．①②B．②⑤C．②③⑤D．②③④⑤3.在一密闭容器中，反应aA（气）bB（气）达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则()A.平衡向正反应方向移动了B.物质A的转化率减少了C.物质B的质量分数增加了D.ab三化学平衡常数在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积与反应物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积的比值是一个常数，这个常数叫做化学平衡常数，简称平衡常数．用符号K表示．(1)平衡常数K的表达式：对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)当在一定温度下达到化学平衡时，该反应的平衡常数为：nmqpBcAcDcCcK)]([)]([)]([)]([注意：a．在平衡常数表达式中，反应物A、B和生成物C、D的状态全是气态，c(A)、c(B)、c(C)、c(D)均为平衡时的浓度．b．当反应混合物中有固体或纯液体时，他们的浓度看做是一个常数，不写入平衡常数的表达式中．例如，反应在高温下Fe3O4(s)+4H23Fe(s)+H2O(g)的平衡常数表达式为：4242)]([)]([HcOHcK又如，在密闭容器中进行的可逆反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2↑的平衡常数表达式为：K＝c(CO2)c．平衡常数K的表达式与化学方程式的书写方式有关．例如：N2+3H22NH3)]([)]([)]([232231NcHcNHcK2NH3N2+3H2233222)]([)]([)]([NHcHcNcK显然，K1、K2具有如下关系：121KK(2)平衡常数K值的特征：①K值的大小与浓度、压强和是否使用催化剂无关．即对于一个给定的反应，在一定温度下，不论起始浓度(或压强)和平衡浓度(或压强)如何，也不论是否使用催化剂，达平衡时，平衡常数均相同．②K值随温度的变化而变化．对于一个给定的可逆反应，温度不变时，K值不变(而不论反应体系的浓度或压强如何变化)；温度不同时，K值不同．因此，在使用平衡常数K值时，必须指明反应温度．(3)平衡表达式K值的意义：①判断可逆反应进行的方向．对于可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，如果知道在一定温度下的平衡常数，并且知道某个时刻时反应物和生成物的浓度，就可以判断该反应是否达到平衡状态，如果没有达到平衡状态，则可判断反应进行的方向．②表示可逆反应进行的程度．K值越大，正反应进行的程度越大(平衡时生成物的浓度大，反应物的浓度小)，反应物的转化率越高；K值越小，正反应进行的程度越小，逆反应进行的程度越大，反应物的转化率越低．1、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+H2OC+D。当加水稀释时，平衡向-------（填“正”或“逆”）反应方向移动，理由是-----------2.利用平衡常数解释压强改变对化学平衡的影响2、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?3．高温下，某反应达到平衡，平衡常数K＝。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是A．该反应是焓变为正值B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小C．升高温度，逆反应速率减小D．该反应化学方程式为CO＋H2OCO2＋H2四化学平衡图像题解答化学平衡图像题的一般方法：一轴：分析横、纵坐标的含义，关键是看纵坐标代表反应的哪个方向；二点：对特殊的点（交点、拐点、极值点等）进行分析，关键是对平衡点的把握；三走向：斜率的大小和平衡位置的高低，重点分析斜率是否可以代表速率。练一练1．对于密闭容器中的反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，在673K、30MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是（）A．点a的正反应速率比点b的大B．点c处反应达到平衡C．点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不等D．其它条件不变，773K下反应至t1时刻，n(H2)比上图中d点的值大2.可逆反应aA(g)+bB(g)pC(g)，反应时间与C%(产物C的体积分数)函数关系如图所示。A图表示压强不同的曲线，B图表示的是温度不同的曲线，试比较下列大小关系：P1______P2，T1______T2，ΔH_____0，a+b______p。2．已知某可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)，在密闭容器中进行，上图表示在不同时间t、温度T、压强p与反应物B的百分含量的关系曲线，下列判断正确的是A．T2＞T1P1＞P2m+n＞P△H＜0B．T1＞T2P1＜P2m+n＜P△H＞0C．T1＜T2P1＜P2m+n＜P△H＜0D．T1＞T2P1＜P2m+n＞P△H＞04．右图是温度和压强对X+Y2Z反应影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是A．上述可逆反应的正反应为放热反应B．X、Y、Z均为气态C．X和Y中只有一种为气态，Z为气态D．上述反应的逆反应的△H＞05.I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I(aq)＝3I(aq)，某I2、KI混合溶