高中化学 2.3 化学平衡知识导学素材 新人教版选修4

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1、1 第三节第三节 化学平衡化学平衡 案例探究案例探究 汽水清凉止渴，是消暑佳品，打开汽水瓶盖子，你会发现有大量气泡冒出。原来，汽 水中溶解有一定量的 CO2，在高压下 CO2的溶解度增大，可以用下列反应来表示这一过程： CO2+H2O H2CO3。当开启瓶盖时，CO2逸出，即 H2CO3转化成 CO2和 H2O，说明该反应向 左进行，H2CO3不断分解生成 CO2，故可以看到有 CO2气体持续放出，这是化学平衡移动的 结果。 问题与讨论： 1.CO2的水溶液中，存在哪些分子？ 2.压强、温度等外界条件对气体的溶解度产生影响，试分析上述条件对气体的溶解度有何 影响？ 3.可逆反应的特征是什么？

2、在可逆反应中，实际同时存在两个反应： (1)CO2+H2O=H2CO3；(2)H2CO3=CO2+H2O，所以会使得 H2CO3、CO2、H2O 三种分子同时存 在。在其他可逆反应体系中，也同样存在两个方向相反的反应。例如在氯水中，同时存在 三种分子：HClO、Cl2、H2O；也同时存在四种离子：Cl-、H+、ClO-、OH-。这是由于在氯水 中存在两个可逆反应： (1)Cl2+H2O HCl+HClO；(2)H2O H+OH-，它们均达到了化学平衡状态。 自学导引自学导引 1.可逆反应与不可逆反应 当温度一定时，饱和溶液中的固体溶质溶解和溶液中的溶质分子回到固体溶质表面的结晶 过程一直在进行

3、，而且两种过程的速率_，于是饱和溶液的浓度和固体溶质的质 量都_。我们把这类过程称作_。表述这类过程时，约定采用 “_”来代替反应式中原来用的“_”号，把从左向右的过程称作 _，由右向左的反应称作_。 溶解、结晶过程可表示为_。 过程的可逆性是了解过程限度的基础，过程的限度取决于过程可逆性的大小。化学反应的 _非常普遍。当你学会从_和_来观察和分析客观事物时，你 对自然现象的认识会更加深入、更加面。 答案:相等 不变 溶解平衡 正反应逆反应 固体溶质溶液中的溶 质 可逆性 可逆性化学平衡 2.化学平衡状态 (1)化学平衡状态的含义：在一定条件下，当_时，反应体系中所有参 加反应的_保持_。这时

4、的状态就是在给定条件下，反应达到了 “_”。对于_来说，称之为“_”。 (2)化学平衡状态的特征 反应物和生成物处于同一_体系中，_保持不变。 平衡状态时，体系中所有物质的_ (或_)保持不变。 正、逆反应速率_，且不为_，因此体系的反应并未停止。 (3)化学平衡状态的影响因素 2 当一个可逆反应达到平衡状态后，如果改变_、_、_等反应 条件，原来的平衡状态会被破坏，化学平衡会发生移动。 浓度 实验 2-5：当加入 310 滴浓硫酸时，溶液_加深；加入 1020 滴 6 molL-1 NaOH 时，溶液颜色_。 实验 2-6：当反应体系中加入饱和 FeCl3溶液和 1 molL-1 KSCN

5、溶液时，溶液颜色 _；当反应体系中加入 0.1 molL-1 NaOH 溶液时，溶液颜色_。 以上两个实验中，化学平衡状态都发生了_。增大反应物浓度，_加快， 平衡向_移动；增大生成物浓度，_加快，平衡向_移动。 温度 实验 2-7：2NO2 N2O4；H=-56.9 kJmol-1 温度升高，_变深，说明平衡_移动；温度降低，_变浅，说明平 衡_移动。所以温度升高平衡向_移动，温度降低平衡向_移动。 压强 对于有气体参加或有气体生成的可逆反应来说，压强对于平衡状态的影响是通过改变浓度 来实现的。压强改变，浓度不变时，则_不变，平衡_发生移动。不特别 指明的情况下，体系压强改变，就是通过改变体

6、积来实现的。 小结：(1)化学反应体系的平衡状态通过改变反应条件而发生了变化。这种现象称作化学平 衡状态的移动，简称平衡移动。 (2)勒夏特列原理：如果改变影响平衡的条件之一(如：_、_以及 _)，平衡就会向着_的方向移动。 答案:(1)正、逆两个方向的反应速率相等 物质的量 恒定 限度 反应体系 各物质的 平衡状态 (2)反应 反应条件 质量 浓度 相等 0 (3)温度 浓度 压强 橙色 变黄 变红 产生红褐色沉淀，溶液红色变浅的变化 正反应速率 右 逆反应 速率 左 红棕色 向左 红棕色 向右 吸热方向 放热方向 反应速率 不 小结：温度 压强 参加反应的化学物质的浓度 能够减弱这种改变

7、3.化学平衡常数的含义及其表达式 在一定温度下，当一个_达到化学平衡状态时，生成物_与反应物 _的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)，符号 用“_”表示。 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状 态时，平衡常数的表达式为：K=_。 注意：(1)K 值越大，说明反应进行的_越大；反之，_进行的程度越小， _越小。 (2)K 只受_影响，与反应物或生成物的_无关。 (3)对于只有固体、水参加或生成的反应来说，固体、水的浓度视为“1”。 答案:可逆反应 浓度幂之积 浓度幂之积 K nm qp BcAc DcCc

8、)()( )()( 3 注意：(1)程度 反应 K 值 (2)温度 浓度 4.反应物的转化率 转化率是对反应物而言的。它有三种表示形式： 某指定反应物的转化率=_ =_ =_。 答案:100% 反应物起始的物质的量 反应物转化的物质的量 100% 浓度反应物起始的物质的量 浓度反应物转化的物质的量 100%(对于相同条件下的气体而言) 气体反应物起始的体积 积气体反应物的转化的体 疑难剖析疑难剖析 一、判断可逆反应达到平衡的标志一、判断可逆反应达到平衡的标志 判断某一可逆反应是否达到化学平衡状态，关键要抓住：v(正)=v(逆)；各组分的浓度 (或质量分数，体积分数)不变。而容器内气体的压强、物

9、质的量、相对分子质量、密度等 能否作为判断依据，则应据反应的具体情况而定。 【例 1】一定温度下，反应 A2(g)+B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是( ) A.单位时间内生成 n mol A2的同时生成 n mol AB B.容器内的总压强不随时间的变化而变化 C.单位时间内生成 2n mol AB 的同时生成 n mol B2 D.单位时间内生成 n mol A2的同时生成 n mol B2 解析：在一定条件下，判断一个反应是否达到平衡，主要看正、逆反应速率是否相等，体 系中各组分的浓度(或含量)是否保持不变。A 项生成 A2是逆反应，生成 AB 是正反应，但是 v(正)v(逆)，没

10、有达到平衡。对于左、右两边气体的化学计量数相等的反应来说，B 项 压强不随时间的变化而变化，不能说明反应混合物中 A2、B2和 AB 的浓度是否保持一定， v(正)是否等于 v(逆)。该反应前后气体总的物质的量保持不变，在其他条件一定时，反应 从开始至反应达到平衡就一直保持不变，故压强不变不能说明反应是否达到平衡状态。C 项表明 v(正)=v(逆)，反应已达到平衡状态。D 项只说明了逆反应速率，没有说明正反应速 率，且不管平衡是否建立，只要反应在进行，生成 A2和 B2的物质的量之比始终为 11。 答案：C 友情提示友情提示: :可逆反应达到平衡状态的标志 (1)微观标志：v(正)=v(逆)0

11、。具体表现在： 同一种物质的生成速率等于消耗速率。 在化学方程式同一边的不同物质生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比。 化学方程式两边的不同物质生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比。 (2)宏观标志：各组分的浓度保持一定。具体表现在： 各组分的物质的量浓度不随时间的改变而改变。 各气体组成的体积分数不随时间的改变而改变。 各组分的物质的量之比、分子个数之比保持不变。 二、影响平衡的条件二、影响平衡的条件 4 浓度、温度、压强是影响化学平衡的三个主要条件，它们的改变对化学平衡的影响遵循勒 夏特列原理。 【例 2】 某化学反应 2A B+D 在四种不同条件下进行，B、D 起始浓度为 0，反

12、应物 A 的浓度(molL-1)随反应时间(min)的变化情况如下表所示。 根据上述数据，完成下列填空： (1)在实验 1 中，反应在 1020 min 时间内平均反应速率为_molL-1min-1。 (2)在实验 2 中，A 的初始浓度 c2=_ molL-1，反应经 20 min 就达到平衡，可推测 实验 2 中还隐含的条件是_。 (3)设实验 3 的反应速率为 v3，实验 1 的反应速率为 v1，则 v3_v1 (填“”“=”或 “”，且 c3_1.0 molL-1(填“”“=”或“”。 (4)比较实验 4 和实验 1，可推测该反应是_(填“吸热”或“放热”)反应。理由 是_。 解析：(

13、1)根据反应速率公式 v1(A)=0.013 t Ac )( min10 67 . 0 8 . 0 11 LmolLmol molL-1min-1。 (2)由于实验 1、2 达到的平衡状态相同，则相同外界条件下，只有 A 的初始浓度相同，才 能达此结果，故 c2=1.0 molL-1。由于 A 的起始浓度、平衡转化率都相同，但实验 2 达到 平衡所需时间比实验 1 短，即反应速率快。从影响反应速率的因素：浓度(已相同)、压强 (已相同)、温度(已相同)、催化剂(能提高反应速率，但不能改变转化率)等分析，可推测 实验 2 中使用了催化剂。 (3)实验 1、3，反应温度相同，而达到平衡时 A 的浓

14、度不同，并且实验 3 比 1 大。所以 c31.0 molL-1，由表中数据对比可知 v3v1。 (4)在 A 的起始浓度相同时，升高温度，A 的平衡浓度下降，说明平衡向正反应方向移动。 故该反应的正反应是吸热反应。 答案：(1)0.013 (2)1.0 使用催化剂 (3) (4)吸热 在 A 的起始浓度相同时，升高温度，A 的平衡浓度下降，说明平衡向正反应方向 移动，故反应是吸热反应 友情提示友情提示: :此题为数据处理题，关键是在审清题意的基础上提炼出有效信息，并根据信息的 指向解决问题。 三、平衡常数及平衡转化率的计算三、平衡常数及平衡转化率的计算 借助平衡常数，我们可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态；平衡转化率在实 际生产中有很重要的应用。计算中要运用好“三段式”计算方法。 【例 3】 在密闭容