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1、化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡 第七章第七章第第20讲化学平衡及平衡常数讲化学平衡及平衡常数1可逆反应可逆反应(1)定义定义_条条件件下下，既既能能向向_方方向向进进行行，同同时时又又能能向向_方向进行的反应。方向进行的反应。(2)特点特点反应物和生成物反应物和生成物_存在。存在。任一反应物的转化率任一反应物的转化率_100%。化学反应方程式中用化学反应方程式中用_连接。连接。化学平衡化学平衡相同相同正反应正反应逆反应逆反应同时同时小于小于2化学平衡状态化学平衡状态(1)定义定义在在一一定定条条件件下下可可逆逆反反应应进进行行到到一一定定程程度度时时，_和和_相相等等，_不不再再
2、发发生生变变化化的状态叫做化学平衡状态，简称化学平衡。的状态叫做化学平衡状态，简称化学平衡。正反应速率正反应速率逆反应速率逆反应速率 反应物和生成物的浓度反应物和生成物的浓度 (2)特征特征v(正正)v(逆逆)0质量或浓度质量或浓度也随之改变也随之改变 【答案】【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)【答案】【答案】【答案】【答案】B1概念概念在在一一定定温温度度下下，当当一一个个可可逆逆反反应应达达到到_时时，生生成成物物_幂幂之之积积与与反反应应物物_幂幂之之积积的的比比值值是是一一个个常常数数，用符号用符号_表示。表示。化学平衡常数、平衡转化率化学平衡常数、平衡转化率化学平衡化
3、学平衡浓度浓度浓度浓度K3影响因素影响因素K只受只受_影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。4注意事项注意事项(1)固固体体和和纯纯液液体体的的浓浓度度视视为为常常数数，通通常常不不计计入入平平衡衡常常数数表表达式中。达式中。(2)化化学学平平衡衡常常数数是是指指某某一一具具体体反反应应的的平平衡衡常常数数。若若反反应应方方向改变，则平衡常数改变。向改变，则平衡常数改变。(3)若若方方程程式式中中各各物物质质的的系系数数等等倍倍扩扩大大或或缩缩小小，尽尽管管是是同同一一反应，平衡常数也会改变。反应，平衡常数也会改变。温度温度 增大增大减小减小 【答案】【答
4、案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)5下列关于平衡常数的说法中，正确的是下列关于平衡常数的说法中，正确的是()A化化学学平平衡衡常常数数较较大大的的可可逆逆反反应应，所所有有反反应应物物的的转转化化率率一定大一定大B可以用化学平衡常数定量描述化学反应的限度可以用化学平衡常数定量描述化学反应的限度C压强一定，一个化学反应的平衡常数是一个常数压强一定，一个化学反应的平衡常数是一个常数D两两种种物物质质反反应应，不不管管怎怎样样书书写写化化学学方方程程式式，平平衡衡常常数数不变不变【答案】【答案】B一、化学平衡状态的判断一、化学平衡状态的判断1化学平衡状态的标志化学平衡状态的标志(1)v(正正)
5、v(逆逆)反反应应体体系系中中同同一一物物质质的的消消耗耗速速率率和和生生成速率相等。成速率相等。(2)平平衡衡混混合合物物中中各各组组成成成成分分的的含含量量保保持持不不变变各各组组分分的的物物质质的的量量浓浓度度、质质量量分分数数、物物质质的的量量分分数数、体体积积分分数数(有有气气体体参参加的可逆反应加的可逆反应)、反应物的转化率等保持不变。、反应物的转化率等保持不变。2实例分析实例分析【解解析析】平平衡衡时时容容器器内内各各物物质质的的物物质质的的量量之之比比是是没没有有规规律律的的，只只是是各各物物质质的的物物质质的的量量浓浓度度保保持持不不变变，A选选项项错错；对对于于反反应应前前
6、后后气气体体体体积积不不变变的的反反应应，容容器器内内的的总总压压强强不不随随时时间间的的变变化化而而改改变变，B选选项项错错；C选选项项，由由化化学学方方程程式式中中化化学学计计量量数数，可可知知该该反反应应正正、逆逆反反应应速速率率相相等等，反反应应达达到到平平衡衡，C选选项项正正确确；D选选项项，A、B的的生生成成量量必必然然相相等等，但但不不知知A、B消消耗耗的的量量，无无法判断正、逆反应速率，法判断正、逆反应速率，D选项错。选项错。【答案】【答案】C温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化温度和体积一定时，容器内压强不再变化温度和体积一定时，容
7、器内压强不再变化条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化【答案】【答案】二、化学平衡常数的应用及相关计算二、化学平衡常数的应用及相关计算1应用应用(1)判断、比较可逆反应进行程度的大小判断、比较可逆反应进行程度的大小K值越大，正反应进行的程度越大；反之，则越小。值越大，正反应进行的程度越大；反之，则越小。(2)判断反应进行的方向判断反应进行的方向若若任任意意状状态态下下的的生生成成物物与与
8、反反应应物物的的浓浓度度幂幂之之积积的的比比值值为为Qc。QcK：反应向逆反应方向进行。：反应向逆反应方向进行。(3)利用利用K可判断反应的热效应可判断反应的热效应若升高温度，若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。值减小，则正反应为放热反应。(4)利用化学平衡常数计算平衡浓度、转化率等利用化学平衡常数计算平衡浓度、转化率等2相关计算相关计算(1)步骤步骤写出有关化学平衡的方程式。写出有关化学平衡的方程式。确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。根据已知条件建立等式进
9、行解答。根据已知条件建立等式进行解答。(3)说明说明对对于于反反应应物物：c(平平衡衡)c(起起始始)c(转转化化)；对对于于生生成成物物：c(平衡平衡)c(起始起始)c(转化转化)。各各物物质质的的转转化化浓浓度度之之比比等等于于化化学学方方程程式式中中各各物物质质的的化化学学计量数之比。计量数之比。(2)830 时时，向向一一个个5 L的的密密闭闭容容器器中中充充入入0.20 mol的的A和和0.80 mol的的B，如如反反应应初初始始6 s内内A的的平平均均反反应应速速率率v(A)0.003 molL1s1，则则6 s时时c(A)_molL1，C的的物物质质的的量量为为_mol；若若反反
10、应应经经一一段段时时间间后后，达达到到平平衡衡时时A的的转转化化率率为为_，如如果果这这时时向向该该密密闭闭容容器器中中再再充充入入1 mol氩氩气气，平平衡衡时时A的转化率为的转化率为_。容器容器编号编号温度温度()起始物质起始物质的量的量(mol)平衡物质的量平衡物质的量(mol)CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)3870.200.0800.0803870.402070.200.0900.090下列说法正确的是下列说法正确的是 ()A该反应的正反应为吸热反应该反应的正反应为吸热反应B达达到到平平衡衡时时，容容器器中中的的CH3OH体体积积分分数数比比容容器器中中的的小小C容器
11、容器中反应达到平衡所需时间比容器中反应达到平衡所需时间比容器中的长中的长D若若起起始始时时向向容容器器中中充充入入CH3OH 0.1 mol、CH3OCH3 0.15 mol和和H2O 0.10 mol，则反应将向正反应方向进行，则反应将向正反应方向进行【答案】【答案】D【解解析析】容容器器与与容容器器相相比比，甲甲醇醇的的起起始始物物质质的的量量相相等等，但但温温度度不不同同，温温度度较较低低时时生生成成物物的的物物质质的的量量多多，这这说说明明升升高高温温度度平平衡衡向向逆逆反反应应方方向向移移动动，因因此此正正方方应应是是放放热热反反应应，A错错误误；反反应应前前后后体体积积不不变变，则
12、则容容器器与与容容器器相相比比，两两个个平平衡衡等等效效，因因此此达达到到平平衡衡时时，容容器器中中的的CH3OH体体积积分分数数和和容容器器中中的的相相等等， B不不正正确确；容容器器中中温温度度高高，反反应应速速率率快快，因因此此容容器器中中反反应应达达到平衡所需时间比容器到平衡所需时间比容器中的少，中的少，C不正确；不正确；在在研研究究影影响响化化学学反反应应速速率率和和化化学学平平衡衡的的因因素素时时，由由于于外外界界影影响响因因素素较较多多，故故为为搞搞清清楚楚某某个个因因素素的的影影响响就就需需控控制制其其他他因因素素相相同同或或不不变变时时，再再进进行行实实验验。因因此此，控控制
13、制变变量量思思想想在在这这部部分分体体现现较较为为充充分分，在在近近几几年年高高考考题题中中也也考考查查较较多多且且多多以以探探究究型型实实验验方方案案设设计计的的形形式式出出现现。这这类类题题目目以以实实验验为为研研究究手手段段，模模拟拟科科学学探探究究过过程程对对小小课课题题展展开开研研究究。尽尽管管涉涉及及因因素素较较多多，有有其其复复杂杂性性，但但仍仍然然重重在在考考查查基基础础知知识识和和基基本本技技能能、分分析析能能力力和和实实验验能能力力。实际上这类题目并不可怕。实际上这类题目并不可怕。实验题中的控制变量思想实验题中的控制变量思想(2012广广东东卷卷节节选选)碘碘在在科科研研与
14、与生生活活中中有有重重要要应应用用。某某兴兴趣趣小小组组用用0.50 molL1 KI溶溶液液、0.2% 淀淀粉粉溶溶液液、0.20 molL1 K2S2O8溶溶液液、0.10 molL1 Na2S2O3溶溶液等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。液等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。【解解析析】由由控控制制变变量量思思想想，每每次次实实验验中中仅仅改改变变了了K2S2O8的的量，而其他量量，而其他量(KI、NaS2O3、淀粉等、淀粉等)均控制量不变。均控制量不变。【答答案案】2.0保保证证反反应应物物K2S2O8的的浓浓度度改改变变，而而其其他他的的因素不变，才能达到实验目的因素不
15、变，才能达到实验目的Fenton法法常常用用于于处处理理含含难难降降解解有有机机物物的的工工业业废废水水，通通常常是是在在调调节节好好pH和和Fe2浓浓度度的的废废水水中中加加入入H2O2，所所产产生生的的羟羟基基自自由由基基能能氧氧化化降降解解污污染染物物。现现运运用用该该方方法法降降解解有有机机污污染染物物pCP，探探究究有有关关因因素素对对该该降降解解反反应应速速率的影响。率的影响。【实实验验设设计计】控控制制pCP的的初初始始浓浓度度相相同同，恒恒定定实实验验温温度度在在298 K或或313 K(其余实验条件见下表其余实验条件见下表)，设计如下对比实验。，设计如下对比实验。(1)请完成
16、以下实验设计表请完成以下实验设计表(表中不要留空格表中不要留空格)。实验实验编号编号实验目的实验目的T/KpHc/(103molL1)H2O2Fe2为以下实验作参考为以下实验作参考29836.00.30探究温度对降解反探究温度对降解反应速率的影响应速率的影响298106.00.30【数数据据处处理理】实实验验测测得得pCP的的浓浓度度随随时时间间变变化化的的关关系系如如下下图。图。(2)请请根根据据上上图图实实验验曲曲线线，计计算算降降解解反反应应在在50150 s 的的反应速率：反应速率：v(pCP)_molL1s1。【解释与结论】【解释与结论】(3)实实验验表表明明温温度度升升高高，降降解
17、解反反应应的的速速率率增增大大。但但温温度度过过高高时时反反而而导导致致降降解解反反应应的的速速率率减减小小，请请从从 Fenton 法法所所用用试试剂剂H2O2的角度分析原因：的角度分析原因：_。(4)实实验验得得出出的的结结论论：当当pH等等于于10时时，_ _。【思考与交流】【思考与交流】(5)实实验验时时需需在在不不同同时时间间从从反反应应器器中中取取样样，并并使使所所取取样样品品中中的的反反应应立立即即停停止止下下来来。根根据据上上图图中中的的信信息息，给给出出一一种种迅迅速速停停止止反应的方法：反应的方法：_。【解解析析】(1)实实验验是是参参照照实实验验，所所以以与与实实验验相相
18、比比，实实验验和和只只能能改改变变一一个个条条件件，这这样样才才能能起起到到对对比比实实验验的的目目的的，则则实实验验是是探探究究温温度度对对反反应应速速率率的的影影响响，则则T313 K，pH3，c(H2O2)/1036.0 molL1，c(Fe2)/1030.30 molL1，实实验验显然是探究显然是探究pH的大小对反应速率的影响。的大小对反应速率的影响。(2)在在 50 150 s， c(pCP) 0.610 3 molL 1， 则则v(pCP)6.0106 molL1s1。(3)温温度度过过高高时时，H2O2分分解解，c(H2O2)浓浓度度减减小小，导导致致反反应应速率减小。速率减小。
19、(4)从从图图中中可可看看出出，当当pH10时时，c(pCP)不不变变，即即反反应应速速率为率为0，说明在碱性条件下，有机物，说明在碱性条件下，有机物pCP不能降解。不能降解。(5)从从(4)问问可可以以得得出出在在反反应应液液中中加加入入NaOH溶溶液液，使使溶溶液液的的pH迅速增大，反应停止。迅速增大，反应停止。【答案】【答案】(1)如下表所示如下表所示实验实验编号编号实验目的实验目的T/KpHc/(103 molL1)H2O2Fe231336.00.30探究探究pH对降解反对降解反应速率的影响应速率的影响(2)6.0106(3)过氧化氢在温度过高时迅速分解过氧化氢在温度过高时迅速分解(4)反应速率趋向于反应速率趋向于0(或该降解反应趋于停止或该降解反应趋于停止)(5)将将所所取取样样品品迅迅速速加加入入到到一一定定量量的的NaOH溶溶液液中中，使使pH约约为为10(或将所取样品骤冷等其他合理答案均可或将所取样品骤冷等其他合理答案均可)
