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1、专题十六 化学反应平衡1. （09 年北京理综9）已知：H2(g)+I2(g)2HI(g)；H 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。（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：即：qv pv
2、nv mv qv pv nv mvDCBADCBA=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 对于反应前后气态物质化学计量数有变化
3、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。 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。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。【例例 2】、（08 江苏卷）将一定量的 SO2
4、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，气体体积减少了平衡的标志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）aSO2和 SO3浓度相等 bSO2百分含量保持不变c容器中气体的压强不变 dSO3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
5、）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 N2 b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？答案：（1）bc (2）b(3）消耗的 O2物质的量：molmolLLmol45. 0/4 .226 . 57 . 0 生成的 SO3物质的量：molmol9 . 0245. 0SO2和 SO3的物质的量和：molmolLL95. 0/4 .2228.21反应前的 SO2物质的量：molmolLL95. 0/4 .2228.21S
6、O2的转化率：%7 .94%10095. 09 . 0molmol(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gmolgmol5 .10/23305. 09 . 0【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+3H22NH3。该反应达到平衡的标志是_A3v(H2,正)=2v(NH3,逆)B单位时间生成 m mol N2的同时生成 3m mol H2CN2、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GN2、H2、NH3的分子数之比为
7、132H2c(N2)=c(NH3)【变式训练 4】下列方法中可以证明 2HIH2+I2(g)已达平衡的是_A单位时间内生成 nmolH2的同时生成 nmolHIB一个键断裂的同时有两个键断裂C分子组成 HI%=I2%D速率 v(H2)=v(I2)=v(HI)/2Ec(HI)c(H2) c(I2)=2 1 1F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
8、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 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+H2OC+D。当加水稀释时，平衡向 （填“正”或“逆”）反应方向移动，理由是 解析解析：该化学平衡常数 Kc=/2，加水稀释后，A 、B、 C、D 四种物质稀释相同的倍数，但
9、 Qc=c（C）c（D）/c（A）c（B）2Kc，所以加水稀释后，平衡向逆方向移动。答案答案：逆，Qc=c（C）c（D）/c（A）c（B）2Kc2. 利用平衡常数解释压强改变对化学平衡的影响【例例 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
10、,使体系总压变为原来的3 倍,平衡又将如何移动?解析与答案解析与答案: 2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）2 1 2起始时(mol/l) 0.4 1 0转化了(mol/l) 0.480% 1/20.480% 0.32平衡时(mol/l) 0.08 0.84 0.32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)=200/21400/21.即 QcK,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 QcK,所以平衡向逆方向移动. 向平衡混合气体中充入稀有气体
11、 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（）若升高温度，值增大，则正反应为 热反应（）若升高温度，值减小，则正反应为 热反应【例例 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：t70080083010001200K0.60.91.01.72.6请回答下列问题：（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
12、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
13、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：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) 起始时(mol/l) 2 1 0 0转化了(mol/l) x x x x 平衡时(mol/l) 2x 1x x x 据平衡常数的关系可得(2x) (1x )= xx,解得 x=2/3, 则平衡后
14、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 HbO2表示）化合，发生下述反应：CO+HbO2O2+HbCO 实验表明，HbCO 的浓度即使只有 HbO2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 HbCO 的浓度 （填大于、等于或小于）HbO2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) H0（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
