（江苏专用版）2020版高考化学总复习 专题六 第2讲 化学反应的方向和限度 化学平衡状态课件

第2讲化学反应的方向和限度化学平衡状态考点一平衡标志与化学平衡常数考点二化学反应进行的方向总纲目录高考演练考点一平衡标志与化学平衡常数1.可逆反应  特别提醒可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化,而可逆反应属于化学变化。2.化学平衡状态(1)概念:一定条件下的可逆反应中,正反应速率与逆反应速率⑥相等时,反应体系中所有参加反应的物质的⑦浓度保持不变的状态。(2)建立过程在一定条件下,把反应物加入到固定容积的密闭容器中,平衡的建立过程如下:图像  反应开始反应物浓度最大,v正⑧最大;生成物浓度为0,v逆=0反应过程反应物浓度逐渐减小,v正⑨减小;生成物浓度逐渐增大,v逆⑩增大达到平衡v正 =v逆,混合物中各组分的浓度保持不变(3)特征  特别提醒(1)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立,也可以从逆反应方向建立。(2)化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等,是指同一物质的消耗速率和生成速率相等,若用不同物质表示时,反应速率不一定相等。(3)化学反应达到平衡状态时,各组分的浓度、百分含量保持不变,但不一定相等。3.化学平衡常数(1)概念在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡状态时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,用符号 K表示。(2)表达式对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),K= (固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中)。(C)(D)(A)(B)pqmncccca.K值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越大。b.K只受 温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。c.化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 特别提醒(1)计算化学平衡常数利用的是物质的平衡浓度,而不是任意时刻浓度,也不能用物质的量。(2)催化剂能加快化学反应速率,但对化学平衡无影响,也不会改变平衡常数的大小。(3)化学反应方向改变或化学计量数改变,化学平衡常数均发生改变。(3)意义1.【易错辨析】判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。(1)2H2O 2H2↑+O2↑为可逆反应。 (✕)(2)可逆过程就是可逆反应。 (✕)(3)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。 (√)(5)一定条件下反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡时,3v正(H2)=2v逆(NH3)。 (✕)(6)平衡常数发生变化,化学平衡不一定发生移动。 (✕)(7)催化剂能改变化学反应速率,也能改变平衡常数。 (✕)(4)对反应A(g)+B(g) C(g)+D(g),压强不随时间而改变,说明反应已达平衡状态。 (✕)2.【多维思考】(1)总压强不变在什么情况下不可以作为反应达到平衡的标志?(2)化学平衡常数只受温度的影响,温度升高,化学平衡常数是增大还是减小?答案(1)恒温恒容条件下,对于反应前后气体化学计量数之和相等的反应,如H2(g)+I2(g) 2HI(g),总压强不变不能作为达到平衡的标志;恒温恒压条件下,对于一切反应,总压强不变均不可以作为反应达到平衡的标志。(2)温度升高化学平衡常数的变化要视反应而定,若正反应是吸热反应,则温度升高K值增大,反之则减小。化学平衡状态的判断化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)是否平衡混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或物质的量分数一定平衡②各物质的质量或质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡④总体积、总压强、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率之间的关系①在单位时间内消耗了mmolA,同时也生成了mmolA平衡②在单位时间内消耗了nmolB,同时也消耗了pmolC平衡③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q不一定平衡④在单位时间内生成了nmolB,同时也消耗了qmolD不一定平衡压强①其他条件一定、总压强一定,且m+n≠p+q平衡②其他条件一定、总压强一定,且m+n=p+q不一定平衡混合气体的平均相对分子质量①平均相对分子质量一定,且m+n≠p+q平衡②平均相对分子质量一定,且m+n=p+q不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时平衡气体的密度密度一定不一定平衡颜色反应体系内有色物质的颜色稳定不变平衡典例在恒容密闭容器中发生反应A(g)+B(g) C(g)+D(?)ΔH0,其中B为紫色,A、C、D皆为无色,D的状态不明确。下列选项中能够确定上述容器中反应已达平衡的是 (BC)A.密度不变B.温度不变C.颜色不变D.压强不变解析如果D是气体,混合气体的密度始终不变,不一定平衡,A错误;温度不变,说明正、逆反应速率相等,达平衡状态,B正确;颜色不变,说明B的浓度不变,反应达平衡状态,C正确;如果D是气体,反应前后气体体积相等,压强始终不变,不一定平衡,D错误。题组一化学平衡状态的判断1.对于反应:2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)ΔH0。若该反应在绝热恒容的密闭体系中进行,则下列示意图正确且能说明反应进行到t1时已达到平衡状态的是 (B) 解析t1时正反应速率仍然在变化,说明没有达到平衡状态,A项错误;因此反应为反应物的化学计量数之和与生成物的化学计量数之和相等的反应,故t1时压强不再变化,正、逆反应速率相等,说明达到了平衡状态,B项正确;t1时二氧化碳和一氧化氮的物质的量还在变化,说明正、逆反应速率不相等,反应没有达到平衡状态,C项错误;t1时逆反应速率仍然在变化,说明没有达到平衡状态,D项错误。2.CO2和H2可直接合成甲醇,向一密闭容器中充入CO2和H2,发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH保持温度、体积一定,能说明上述反应达到平衡状态的是 (AD)A.容器内压强不变B.3v正(CH3OH)=v正(H2)C.容器内气体的密度不变D.CO2与H2O的物质的量之比保持不变解析反应前后气体分子数不相同,容器内压强不变意味着气体分子数不发生变化,反应到达平衡,A项正确;3v正(CH3OH)=v正(H2),表示的是同一方向反应速率,不能说明达到平衡状态,B项错误;密度等于质量除以容器体积,反应体系质量保持不变,容器体积固定,容器内气体的密度始终不变,故容器内气体的密度不变,不能说明反应达到平衡状态,C项错误;CO2是反应物,H2O为生成物,两者的物质的量之比保持不变能够说明反应达到平衡状态,D项正确。3.在一定温度下的恒容密闭容器中发生反应A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)。下列能说明反应已达平衡状态的是(填序号)。①C的生成速率与C的分解速率相等②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB③3v(B)正=2v(C)逆④B、C、D的浓度不再变化⑤B在混合气体中的体积分数不再变化⑥A、B、C、D的分子数之比为1∶3∶2∶1⑦气体的总物质的量不变⑧混合气体的压强不变⑨混合气体的密度不变⑩混合气体的平均相对分子质量不变答案①④⑤⑨⑩解析C的生成速率与C的分解速率相等,说明正、逆反应速率相等,①正确;单位时间内生成amolA,同时生成3amolB,都表示逆反应速率,②错误;当2v正(B)=3v逆(C)时,说明反应已达平衡状态,③错误;各组分的浓度、物质的量、百分含量不再变化(并不是成比例),说明反应达平衡状态,④、⑤正确,⑥错误;反应前后气体体积不变,则气体的总物质的量始终不变,⑦错误;反应前后气体体积不变,则压强始终不变,⑧错误;密度是混合气体的质量和容器容积的比值,在反应过程中容积始终不变,但气体的质量变化,则混合气体的密度不变说明反应已达平衡状态,⑨正确;混合气体的平均相对分子质量是混合气体的质量和混合气体的总物质的量的比值,反应未达平衡时,物质的量不变,但质量是变化的,所以混合气体的平均相对分子质量不变说明反应已达平衡状态,⑩正确。方法技巧判断化学平衡状态的方法——“正逆相等,变量不变”题组二化学平衡常数的应用及其影响因素4.只改变一个影响化学平衡的因素,平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述不正确的是 (D)A.K值不变,平衡可能移动B.平衡向右移动时,K值不一定变化C.K值有变化,平衡一定移动D.相同条件下,同一个反应的方程式的化学计量数增大到原来的2倍,K值也增大到原来的2倍解析因改变压强或浓度引起化学平衡移动时,K值不变,K只与温度有关,A项和B项均正确;K值只与温度有关,K值发生了变化,说明体系的温度改变,则平衡一定移动,C项正确;相同条件下,同一个反应的方程式的化学计量数增大到原来的2倍,K值应该变为 ,D项错误。2K原5.(2018扬州高三上期末)在两个2L的密闭恒容容器中分别充入0.6molCH4和1.0molNO2,发生反应CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)。测得n(NO2)随时间(t)的变化数据如下表所示。下列说法正确的是()容器时间/minn(NO2)/min温度/K0t1t2t3t4ⅠT11.00.650.40.20.2ⅡT21.00.60.330.3A.该反应的正反应为放热反应B.容器Ⅰ中,0~t4min内,NO2平均反应速率为 mol·L-1·min-1C.T1K时,达到平衡后,保持其他条件不变,向容器Ⅰ中再充入0.4molCH4和0.4molCO2,此时v正v逆D.T1K时,达到平衡后,保持其他条件不变,向容器Ⅰ中再充入0.4molCH4和1.0molNO2,达到新的平衡时,NO2的转化率增大40.8t答案AC由表中数据可知,容器Ⅰ和容器Ⅱ中,起始时n(NO2)相同,在相同时间内,容器Ⅱ中n(NO2)减小得快,则T2T1;t2~t3时间段内,Δn(NO2)Ⅰ=0.2mol,因为T2T1,如果t3时容器Ⅱ中反应未达到平衡状态,则Δn(NO2)Ⅱ=0.33mol-0.2mol=0.13mol,因0.13mol0.3mol,则说明t3时反应已达到平衡状态,则容器Ⅱ中,t3时的n(NO2)=0.3mol,平衡时n(NO2)Ⅱn(NO2)Ⅰ,说明升高温度,平衡逆向移动,故正确;B项,0~t4min内v(NO2)= = mol·L-1·min-1,故错误;C项,容器Ⅰ中:40.8mol2Ltmin40.4tn(起始)/mol0.61.0000n(转化)/mol0.40.80.40.40.8n(平衡)/mol0.20.20.40.40.8K= =6.4,Qc= ≈4.27,QcK,平衡正向移动,故正确;D项,若向容器Ⅰ中再充入0.4molCH4和1.0molNO2,与起始量相比,相当于增大了NO2的浓度,则α(NO2)减小,故错误。220.20.20.40.10.1220.20.40.40.30.1CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)6.(2019南通模拟)无色气体N2O4是一种强氧化剂,为重要的火箭推进剂之一。N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g) 2NO2(g)ΔH=+24.4kJ/mol。(1)平衡常数K可用反应体系中气体物质的分压表示,即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数[例如:p(NO2)=p总×x(NO2)]。写出上述反应平衡常数Kp的表达式:(用p总、各气体物质的量分数x表示);影响Kp的因素为。(2)上述反应中,正反应速率v正=k正·p(N2O4),逆反应速率v逆=k逆·p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,则Kp为(以k正、k逆表示)。答案(1) (其他合理答案亦可)温度(2) 2224(O)(NO)pxNx总kk正逆解析(1)Kp= = ,与化学平衡常数K一样,影响Kp的因素为温度。(2)Kp= ,达到平衡时,v正=v逆,即k正·p(N2O4)=k逆·p2(NO2), = ,故Kp= 。2224[(NO)](NO)pxpx总总2224(O)(NO)pxNx总2224(O)(NO)pNp2224(O)(NO)pNpkk正逆kk正逆方法技巧化学平衡常数的应用1.判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或