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1、第2节化学平衡化学平衡常数1了解化学平衡建立的过程。2了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。 回归教材 一、可逆反应1定义。正反应逆反应在同一条件下，既能向_方向进行，同时又能向_方向进行的反应称为可逆反应。2表示方法。小于采用“_”表示，如：Cl2H2OHClHClO。3特点。(1)二同：相同条件下；正、逆反应同时进行。(2)一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都_(填“大于”或“小于”)100%。二、化学平衡可逆相等不变1化学平衡状态。在一定条件下，_反应中正反应速率与逆反应速率_，反应混合物中各组成成分浓度、含量保持_的状态，叫做化学平衡状态。2化学平衡的建立
2、。最大零小大在一定条件下，可逆反应进行的过程中，若开始只有反应物，没有生成物。则 v正_，v逆为_。随着反应的进行，反应物不断减少，生成物就不断增加，v正越来越_，v逆越来越_，当反应进行到某一时刻，v正_v逆时，就达到了化学平衡。化学平衡状态既可从正反应方向开始达平衡，也可以从逆反应方向开始达平衡。3化学平衡的特点。动态不变改变(1)动：化学平衡是一种_平衡，即 v正v逆0。v正v逆0 是可逆反应达到平衡状态的本质。(2)定：条件不变时，反应物与生成物浓度、百分组成保持_(或反应物与生成物的含量保持一定)。这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要特征。(3)变：任何化学平衡状态均是暂时的、相对
3、的、有条件的。影响平衡的外界条件_，平衡状态即被破坏，发生平衡移动。三、化学平衡常数1平衡常数的定义。在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，体系内所有反应物和生成物的浓度保持不变，所以生成物浓度幂(以其化学计量数为幂)之积与反应物浓度幂之积的比值就是一个常数，叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号 K 表示。对于反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，K_。化学平衡常数 K 只受_影响，既与任何一种反应物或生成物的_变化无关，也与_的改变无关。温度浓度压强2化学平衡常数的意义。(1)平衡常数 K 的大小，可推断反应进行的程度。K 越_，表示反应进行的程度越_，反应物的转化
4、率越_；K 越_，表示反应进行的程度越_，反应物的转化率越_。一般来说，反应的平衡常数 K105 认为正反应进行得较完全；K105 认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全)。(2)K 值大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限度，但_预示反应达到平衡所需要的时间。大大高小小低不能3化学平衡常数的应用。大大(1)依据 K 值的大小，判断反应进行的限度。一定温度下，K 值越_，反应进行的程度越_。吸热放热(2)依据 K 的表达式，书写对应的化学方程式。(3)依据 K 值随温度的变化情况，判断可逆反应的正反应是放热还是吸热。温度升高，K 值增大，说明正反应是_反应；K 值减小说明正反应是_反应
5、。右左(4)用浓度商 Qc 与平衡常数(或压强平衡常数)的大小，判断平衡移动的方向：QcK，平衡向_移动；QcK，达到化学平衡；QcK，平衡向_移动。 自主测评 1(2015年吉林实验中学质检)对可逆反应 N2 (g)3H2(g)2NH3(g) H92.4 kJmol1，下列叙述正确的是()。A达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大B若单位时间内生成 x mol N2 的同时，消耗 2x mol NH3，则反应达到平衡状态C达到化学平衡时，2v正(H2)3v逆(NH3)D加入催化剂，正反应速率增大，逆反应速率不变解析：达到化学平衡时，若增加容器体积，则压强减小，正逆反
6、应速率均减小，A 错误；若单位时间内生成 x mol N2 的同时，消耗 2x mol NH3，都表示逆反应速率，不能判断反应达到平衡状态，B 错误；达到化学平衡时，2v正(H2)3v逆(NH3)，符合正逆反应速率相等，C 正确；加入催化剂，正逆反应的速率都加快，D 错误。答案：C2(2015 年四川卷)一定量的 CO2 与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：已知：气体分压(p分)气体总压(p总)体积分数。下列说法正确的是()。A550 时，若充入惰性气体，v正、v逆 均减小，平衡不移动B650 时，反应达
7、平衡后 CO2 的转化率为 25.0%CT 时，若充入等体积的 CO2 和 CO，平衡向逆反应方向移动D925 时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 Kp24.0p总解析：平衡向正反应方向移动，A 错误；利用三段式，可得CO2 的转化率为25.0%，B 正确，由图可知T 时，平衡体系中CO2 和 CO 体积分数相等，则在恒压密闭容器中再充入等体积的CO2 和CO，平衡不移动，C 错误；925 时，平衡后D 错误。答案：BH92.6 kJmol1。测得数据如下表：下列叙述不正确的是(3(2015 年江苏南开中学检测)同温度下，体积均为 1 L 的2NH3(g)两个恒容密闭容器中发生可逆反
8、应:N2(g)3H2(g) )。A容器中反应开始时 v(正)v(逆)B容器、中反应达平衡时压强相等C容器中反应达平衡时，吸收的热量 Q 为 9.26 kJD若条件为“绝热恒容”，容器中反应达平衡时 n(NH3)0.6 mol容器编号起始时各物质物质的量/mol达平衡时体系能量的变化N2H2NH323027.78 kJ1.61.80.8Q. . .解析：根据容器放出的热量可知反应的N2 的物质的量为27.78 kJ92.6 kJmol1 0.3 mol ，则平衡时N2 为1.7 mol 、H2为 2.1 mol、NH3 为0.6 mol，所以容器向逆反应方向移动，故v(正) v(逆)，A 错误；
9、容器、为等效平衡，所以容器、中反应达平衡时压强相等，B 正确；容器中反应达平衡时，生成 N2 物质的量为1.7 mol1.6 mol0.1 mol，则吸收热量：0.1 mol92.6 kJmol1 9.26 kJ，C 正确；若条件为“绝热恒容”，反应放热，容器温度升高，平衡向逆反应方向移动，则达平衡时n(NH3) 0.6 mol，D 正确。答案：A4在一定温度下，向2 L 体积固定的密闭容器中加入1 molHI,2HIH2I2H0，H2 的物质的量随时间的变化如下图所示，下列说法正确的是()。B02 min 内的 HI 的平均反应速率为 0.05 molL minA该温度下，反应的平衡常数是1
10、1611C恒压下向该体系中加入 N2，平衡不移动，反应速率不变D升高温度，平衡向正反应方向移动，只有正反应速率加快 ，A 错误；恒压下通入N2，解析：起始浓度/(molL1)：转化浓度/(molL1)：平衡浓度/(molL1)：2HI0.50.10.4H200.050.05I200.050.05该温度下,平衡常数为0.0520.42164体积增大，平衡不移动，但是反应速率降低，C 错误；升高温度，正、逆反应速率均增大，D 错误。答案：B，有关该平衡体系的说法正确的是(5t 时，某一气态平衡体系中含有 X(g)、Y(g)、Z(g)、W(g) 四种物质，此温度下该反应的平衡常数表达式为 K )。2
11、Z2Wc(X)c2(Y)c2(Z)c2(W)A升高温度，平衡常数 K 一定增大B增大压强，W(g)质量分数增加C该反应的化学反应方程式为 X2YD增大 X(g)浓度，平衡向逆反应方向移动解析：不知该反应是吸热还是放热，故无法判断温度对平衡常数的影响，A 错误；根据平衡常数的定义可知该反应为2Z2WX2Y，C 错误；增大压强，平衡向右移动，W(g)质量分数减小，B 错误；增大生成物X(g)浓度，平衡向逆反应方向移动，D 正确。答案：D考点一考向考向1 1化学平衡化学平衡的标志化学平衡的标志例1可逆反应：2NO2(g)2NO(g)O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是()。单位
12、时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2 ；单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO；用 NO2、NO、O2 表示的反应速率的比为 221 的状态；混合气体的颜色不再改变的状态；混合气体的密度不再改变的状态；混合气体的压强不再改变的状态；混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态。ACBD全部解析：描述的都是正反应方向的速率，无法判断是否达到平衡状态；无论达到平衡与否，同向的速率之比总是符合化学方程式中化学计量数之比；因容器体积固定，密度是一个常数，所以不能说明反应达到平衡状态。答案：A方法技巧化学平衡的标志。(1)本质标志。v正v逆0。对于某一可逆
13、反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。(2)等价标志。全部是气体参加的气体体积可变的反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如， N2(g) 3H2(g)2NH3(g)。体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量分数、质量分数等保持不变。对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。对于有有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。例如，2NO2(g)N2O4(g)。体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。考向考向2化学平衡计算化学平衡计算 例2(2015 年重庆卷)羰基硫(COS)
14、可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将 CO 和 H2S 混合加热并达到下列平衡：CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g) K0.1反应前 CO 物质的量为 10 mol，平衡后 CO 物质的量为8 mol。下列说法正确的是()。A升高温度，H2S 浓度增加，表明该反应是吸热反应B通入 CO 后，正反应速率逐渐增大C反应前 H2S 物质的量为 7 molDCO 的平衡转化率为 80%解析：升高温度，H2S 浓度增加，说明平衡逆向移动，则该反应是放热反应；通入 CO 后，正反应速率瞬间增大，又逐渐减小； 根据CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)
15、K0.1，设该容器的体积为V，反应前H2S 物质的量为n mol，根据K0.1，列关系式得(2V)(2V)(8V)(n2)V0.1，解得n7；根据上述数据CO 的平衡转化率为210100%20%。答案：C2SO3(g)，不能说明该反应一定达到平衡状态的是(【考点练透】1一定温度下的密闭容器中发生可逆反应：2SO2(g)O2(g)。ASO3 的质量保持不变BSO2 的百分含量保持不变CSO2 和 SO3 的生成速率相等DSO2、O2、SO3 的物质的量之比为 212解析：只有正反应速率与逆反应速率相等或反应物与生成物的浓度不再改变，才能说明反应已经达到化学平衡，D 项中物质的量之比为化学计量数之
16、比，不能说明反应达到平衡。答案：D. .错误的是(2C(g)H0，下列说法2对于反应：A2(g)3B2(g)。A其他条件不变，降低温度，该反应的平衡常数增大B使用催化剂能使平衡向生成 C 的方向移动，并放出更多的热量CC 的产率与温度、压强(p)的关系如下图. .D恒温恒容时，若密闭容器内压强不再改变，则表示该反应已达到平衡解析：A 项，该反应为放热反应，降低温度有利于反应正向移动，平衡常数增大；B 项，催化剂只能改变反应速率，不能使化学平衡移动，也不影响反应放出的热量；C 项，该反应放热，温度低，C 的产率较高，压强增大，C 的产率增大；D项，对于气体体积减小的反应，压强不再改变，则表示该反
17、应已达到平衡。答案：B3(ba)3(2015年河南安阳模拟)将 a L NH3 通入某恒压的密闭容器中，在一定条件下让其分解，达到平衡后气体体积增大到 bL(气体体积在相同条件下测定)。下列说法中正确的是()。A平衡后氨气的分解率为aba100%B平衡混合气体中 H2 的体积分数为2b100%C反应前后气体的密度比为abD平衡后气体的平均摩尔质量为17abg解析：设分解的 NH3 为 x L，则2NH3(g)N2(g)3H2(g)起始体积(L)：a00转化体积(L)：xx232x平衡体积(L)：axx232x答案：B考点二 化学平衡常数考向考向1 1化学平衡常数的理解化学平衡常数的理解例3(2
18、015 年四川资阳检测)在2 L 的密闭容器中进行如下反应：CO(g)H2O(g)下列说法正确的是(CO2(g)H2(g)，有如下数据：)A正反应为吸热反应B实验中，CO 的转化率为 80% 实验温度/起始量/mol平衡量/molCOH2OCO2H2CO26502.01.0000.88002.02.0001.00.4molL1，因此该温度下平衡常数K；同样可知实验中D实验再加入 1.0 mol H2O，重新达到平衡时，n(CO2)为 1.6 mol解析：根据表中数据可知实验中平衡时CO2 的物质的量是0.8 mol，则根据反应方程式可知消耗CO 和水蒸气的物质的量均是0.8 mol，生成氢气的
19、物质的量也是0.8 mol，剩余CO 和水蒸气的物质的量分别是1.2 mol 和0.2 mol,则平衡时CO、H2O、CO2、H2 的浓度分别是0.6 molL1、0.1 molL1、0.4 molL1、83学平衡常数K，C正确；实验再加入1.0 mol H2O，如果重平衡常数K1，这说明升高温度平衡常数减小，则升高温度平衡向逆反应方向进行，正反应是放热反应，A 错误；实验中，CO 的转化率为40%，B 错误；根据以上分析可知650 时，化83新达到平衡时生成CO2 是 1.6 mol，则根据平衡常数表达式可知此时 K16，这说明假设是不正确的，D 错误。答案：C考向考向2化学平衡常数的应用化
20、学平衡常数的应用例4 某温度下反应 H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常数 K57.0，现向此温度下的真空容器中充入0.2 molL1 H2(g)、0.5molL1 I2(g)及0.3 molL1 HI(g) ， 则下列 说 法 中 正 确 的 是()。A反应正好达平衡B反应向左进行C反应向某方向进行一段时间后 K57.0D反应向某方向进行一段时间后 c(H2)0.2 molL1解析：此时的浓度商为Qcc2(HI) 0.32c(H2)c(I2) 0.20.50.9”“”“”或“”)。当反应()处于图中 a 点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达到平衡后反应()可能处于图中的 _
21、点( 填 “b”“c” 或 “d”) ，该贮氢合金可通过 _ 或_的方式释放氢气。(3)贮氢合金 ThNi5 可催化由 CO、H2 合成 CH4 的反应，温度为 T 时，该反应的热化学方程式为_。已知温度为T时：CH4(g) 2H2O(g)=CO2(g) 4H2(g)HH165 kJmol1，CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)41 kJmol1。解析：(1)根据元素守恒可得zx2zy，解得z2yx；吸氢速率v240 mL2 g4 min30 mLg1min1；因为T1T2，T2 时氢气的压强大，说明升温向生成氢气的方向移动，逆反应为吸热反应，所以正反应为放热反应，则H1 (T2)；
22、处于图中 a 点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，氢气压强的增大，H/M 逐渐增大，根据图象可能处于 c 点；根据平衡移动原理，可以通过加热，使温度升高或减小压强使平衡向左移动，释放氢气。2yx30 c加热减压(3)CO(g)3H2(g)=CH4(g)H2O(g) H206 kJmol1化学图象的识别与绘制化学图象题指基于某种化学量随时间或条件的改变而产生连续性变化的曲线图象并依此而设计问题的试题。在解决化学图象题时常需将试题所给的新信息，与课内已学过的有关知识结合起来，从而形成解决问题所需的新的知识或方法，化学图象是化学实验中处理实验数据的一种典型方式，这也考查了实验能力。1图象的
23、识别方法：(1)认清横、纵坐标各表示什么量，然后再从曲线的起点位置及曲线的变化趋势确定曲线的增减性。(2)理解曲线斜率大小即曲线“平”与“陡”的化学意义。(3)准确把握各特殊点(原点、曲线的拐点、最高点及交叉点等)的含义。(4)准确理解某些关键数据在解题中的特定作用，找出直接或隐含的化学相关知识。2图象的绘制方法：数据转化为图象时一定要具备寻找分段函数的能力和寻找特殊值的能力，明白任何方程均有其独特的图象表现能力，有时是连续线段、有时是不连续的跳跃线段、有时是交叉线段等。答题时能够从数据中先理出几个特殊点，连接时一定要注意是直线还是曲线，是变点还是不变点，是否有拐点。例5(2015年湖南衡阳检
24、测)我国是个钢铁大国，钢铁产量为世界第一，高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法。. 已知反应 Fe2O3(s) 3CO(g)2Fe(s) 3CO2(g)H23.5 kJmol1，该反应在 1000 的平衡常数等于 64。在一个容积为 10 L 的密闭容器中，1000 时加入 Fe、Fe2O3、CO、CO2 各 1.0 mol，反应经过 10 min 后达到平衡。(1)CO 的平衡转化率_。(2)欲提高 CO 的平衡转化率，促进 Fe2O3 的转化，可采取的措施是_(填序号)。a提高反应温度b增大反应体系的压强c选取合适的催化剂d及时吸收或移出部分 CO2e粉碎矿石，使其与平衡混合气体充分接触.高炉炼铁
25、产生的废气中的 CO 可进行回收，使其在一定CH3OH(g)，请条件下和 H2 反应制备甲醇：CO(g)2H2(g)根据图示回答下列问题：(3)从反应开始到平衡，用 H2 浓度变化表示平均反应速率v(H2)_。(4)若在温度和容器相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下表：则下列关系正确的是_(填字母序号)。Ac1c2B2Q1Q3C213D121容器反应物投入的量反应物的转化率CH3OH的浓度能量变化(Q1、Q2、Q3均大于0)甲1 mol CO和2 mol H21c1放出Q1 kJ热量乙1 mol CH3OH2c2吸收Q2 kJ热量丙2 mol CO和4
26、mol H23c3放出Q3kJ热量解析：.(1)设消耗CO 的物质的量是x mol，则生成CO2的物质的量也是x mol，因此平衡时CO 和CO2 的物质的量分别是(1x) mol 和(1x) mol。则根据平衡常数可知，解得x0.6，则CO 的平衡转化率60%。(2)正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向进行，转化率降低，a 错误；反应前后体积不变，增大反应体系的压强平衡不移动，转化率不变，b 错误；催化剂不能改变平衡状态，则选取合适的催化剂不能改变转化率，c 错误；及时吸收或移出部分CO2，平衡向正反应方向移动，转化率增大，d 正确；粉碎矿石，使其与平衡混合气体充分接触可以加快反应速率
27、，但不能影响平衡状态，转化率不变，e错误。.(3)根据图象可知反应进行到10 min时达到平衡状态，生成甲醇的浓度是0.75 molL1，则根据化学方程式可知消耗氢气的浓度是1.5 molL1，所以用H2浓度变化表示的反应速率为1.5 molL110 min0.15 molL1min1。(4)温度和容器容积相等，则根据表中数据可知甲和乙的平衡是等效的，则c1c2，A正确；丙相当于在甲的基础上再加入1 mol CO和2 mol H2，压强增大平衡向正反应方向进行，反应物的转化率增大，所以2Q1Q3，B错误；根据B中分析可知21不一定等于3，C错误；甲、乙平衡等效，则121，D正确。答案：.(1)60%(2)d.(3)0.15(4)AD
