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③若反应前后的物质都是气体,且系数不等,总物质的量、总压强(恒温、恒容)、保持不变。
④反应物的转化率、产物的产率保持不变。
总之:
能变的量保持不变说明已达平衡。
(3)具体方法
注意事项:
在研究化学平衡时注意各物质的状态,和左右两边气体系数和是否相等。
做题时注意用公式推出结论,在进行讨论,在此要注意哪些是可变量,哪些是不变量。
1、密度(填能、否)ρ密度=质量/体积
①可逆反应:
2NO(g)+O2(g),在体积固定的密闭容器中,密度保持不变能否判断是平衡状态()
②可逆反应:
2NO(g)+O2(g),在压强固定的密闭容器中,密度保持不变能否判断是平衡状态()
③可逆反应2HI(g)
H2(g)+I2(g)中,恒定压强下密度保持不变能否判断是平衡状态()
④可逆反应C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g),在恒定体积下发生反应,某时刻发现密度保持不变能否判断达到平衡状态。
()
2、物质的量(分子数)
可逆反应中,任何物质的物质的量(分子数)保持不变,都能判断已经达到平衡状态。
n总保持不变能否判断是否为平衡状态,就要具体问题具体分析了。
如左右两边气体系数和不等的反应,n总不变就能判断已达平衡状态
3、体积(在恒压下讨论)
V总保持不变能否判断是否为平衡状态,就要具体问题具体分析了。
如左右两边气体系数和不等的反应,V总就能判断已达平衡状态,左右两边气体系数相等的反应。
4、体积分数
任何物质的体积分数不变都能判断平衡状态。
5、平均相对分子质量(填能、否)M=质量m/物质的量n
①在恒温恒压下发生2HI(g)
H2(g)+I2(g),某时刻发现平均相对分子质量保持不变能否判断达到平衡状态。
()
②在恒温恒压下发生A(s)+3B(g)
2C(g)+D(g)反应,某时刻发现平均相对分子质量保持不变能否判断达到平衡状态。
③在恒温恒容下发生N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)反应,某时刻发现平均相对分子质量保持不变能否判断达到平衡状态。
④在恒温恒容下发生CO(g)+H2(g)
CO2(g)+H2O(g)反应,某时刻发现平均相对分子质量保持不变能否判断达到平衡状态。
⑤在恒温恒容下发生A(s)
3C(g)+2D(s)反应,某时刻发现平均相对分子质量保持不变能否判断达到平衡状态。
6、压强
在恒温恒容条件下,左右两边气体系数相等,就不能用压强来判断;
左右两边气体系数不等就能用压强判断。
7、质量
任何物质的质量不变都能判断该反应已经达到平衡。
8、温度
任何化学反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时肯定是平衡状态。
9、颜色
颜色的深浅代表着有色物质的浓度大小
在体积固定的密闭容器中发生可逆反应:
2NO(g)+O2(g),某时刻颜色不变能否判断是否为平衡状态()
注意:
颜色改变平衡并不一定发生移动,比如2HI(g)
H2(g)+I2(g)反应中,改变体积颜色肯定改变,但平衡不会发生移动,这种颜色改变是由体积变化导致的。
10、转化率
任何物质的转化率不再改变都能判断已达平衡状态。
【练习1】
(1)下列方法可以证明2HI(g)
H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是______________
①单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI;
②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂;
③百分组成w(HI)=w(I2)时;
④反应速率v(H2)=v(I2)=1/2v(HI);
⑤c(HI)︰c(H2)︰c(I2)=2︰1︰1;
⑥温度和体积一定时,容器内压强不再变化;
⑦温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化;
⑧条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化;
⑨温度和体积一定时,混合气体的密度不再变化;
⑩温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化
(2)在上述⑥—⑩的说法中能说明2NO2(g)
N2O4(g)达到平衡状态的是_______________
(3)在上述⑥—⑨的说法中能说明C(s)+H2O(g)
H2(g)+CO(g)达到平衡状态的是_____
二、化学平衡常数
1、化学平衡常数及其应用
(1)对于反应aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)△H<
0平衡常数
K=____________________浓度商Q=_________________
对于参加反应的__________、__________不列入平衡常数表达式。
(2)平衡常数的大小反映了__________________________________________,
平衡常数的数值越大,说明_________________________________________.
(3)利用浓度商Q和平衡常数K的关系判断反应进行方向的依据:
(4)可逆反应的平衡常数并不随反应物或生成物浓度的改变而改变,但随温度的改变而改变。
思考:
于一个给定的可逆反应,其正反应和逆反应的平衡常数之间有什么关系?
化学平衡常数有统一的固定单位吗?
举例说明方程式书写与平衡常数表达式的书写的关系?
问题:
不同的反应能通过平衡常数表达的值比较反应进行的程度吗?
【合作探究】
平衡常数的有关计算:
已知平衡常数求转化率、已知转化率求平衡常数
★1、硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
某温度下,SO2的平衡转化率(a)与体系总压强(p)的关系如右图所示。
根据图示回答下列问题:
①将2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中,反应达平衡后,
体系总压强为0.10MPa。
该反应的平衡常数等于_____。
②平衡状态由A变到B时.平衡常数K(A)_______K(B)(填“>”、“<”或“=”)。
【练习】200℃时测得H2(g)+CO2(g)
H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=2.25。
某时刻时各物质的浓度如下表
某时刻时的浓度(mol/L)
H2
CO2
H2O
CO
第1组
0.0040
0.0060
第2组
0.0050
通过计算回答:
第1组、第2组反应是否达到平衡状态?
若没有达到平衡状态,反应向哪个方向进行?
化学反应的限度二
三、化学平衡移动——勒夏特列原理
(1)将充有二氧化氮的烧瓶放入热水中,发现烧瓶内气体的颜色
[思考]①上述反应的平衡常数的表达式是什么?
②分析:
升高温度,会使NO2的浓度,平衡常数K的值。
降低温度,会使NO2的浓度,平衡常数K的值。
③温度对平衡移动的影响是能过改变来实现的。
温度改变平衡一定会发生移动。
其他条件不变时,升高温度,平衡向方向移动;
降低温度,平衡向方向移动;
(2)将盛有NO2气体的针筒活塞向里推动一段距离,现象是
请从平衡常数角度分析颜色变化的原因
对于可逆反应:
aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g
(1)若a+b>
c+d,增大压强平衡向____方向移动,减小压强平衡向_____方向移动。
(2)若a+b=c+d,增大压强和减小压强平衡_______移动。
(3)若a+b<
c+d,增大压强平衡向______方向移动,减小压强平衡向____方向移动。
[针对练习]有一处于平衡状态的反应:
X(s)+3Y(g)
2Z(g),ΔH<0。
为了使平衡向生成Z的方向移动,应选择的条件是()
①高温②低温③高压④低压⑤加催化剂⑥分离出Z
A.①③⑤B.②③⑤C.②③⑥D.②④⑥
[练习对于任何一个化学平衡体系,采取以下措施,一定会使平衡发生移动的是
A、加入一种反应物B、增大体系的压强
C、升高温度D、使用催化剂
(3)将0.01mol/LFeCl3溶液与0.03mol/LKSCN溶液等体积混合后,再加入少量1mol/LKSCN溶液,现象是,若加入少量KCl固体,现象是,
其他条件不变时,增大物的浓度或减小的浓度,会使Q﹤K平衡正移;
减小物的浓度或增大物的浓度会使Q﹥K,平衡左移。
结论:
在_________体系中,如果只改变平衡系统的一个条件时,平衡将_________________
【练习】下列说法不正确的是()
A.在其他条件不变时,改变浓度使Q>
K,则平衡向左移动
B.在其他条件不变时,使用催化剂只能改变反应速率,而不能使平衡发生移动
C.在其他条件不变时,升高温度可以使化学平衡向吸热反应的方向移动
D.在其他条件不变时,增大压强一定会破坏气体的平衡状态
四、平衡转化率
1、概念:
用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观,在实际应用中,常用来表示反应限度。
对于反应:
aA+bB
cC+dD,反应物A的平衡转化率(该条件最大转化率)可表示为:
α(A)=或α(A)=
2、规律:
(1)平衡转化率越大,反应越完全!
(2)在温度一定时,一个已标明化学方程式的化学反应,虽然只有一个平衡常数,但同一反应的不同反应物的平衡转化率可以相同也可以不同.
(3)相同条件下,增大某一反应物的浓度,可另一反应物的转化率,而增大浓度的反应物的转化率一般会减小.
【例1】练习:
在密闭容器中,将NO2加热到某温度时,可进行如下反应:
2NO(g)+O2(g),在平衡时各物质的浓度分别是:
[NO2]=0.06mol/L,[NO]=0.24mol/L,[O2]=0.12mol/L.试求:
(1)该温度下反应的平衡常数。
(2)开始时NO2的浓度。
(3)NO2的转化率。
【例2】反应SO2(g)+NO2(g)
SO3(g)+NO(g),若在一定温度下,将物质的量浓度均为2mol/L的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中,当达到平衡状态时,测得容器中SO2(g)的转化率为60%,试求:
在该温度下此反应的平衡常数。
【例3】现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),知CO(g)和H2O(g)的起始浓度均为2mol/L,经测定该反应在该温度下的平衡常数K=9,计算:
各物质的平衡浓度及CO(g)和H2O(g)的转化率。
★★2、在2L的密闭容器中,把4molA和2molB混合,在一定条件下发生反应:
3A(g)+2B(g)
4C(g)+2D(g),该反应达到化学平衡状态时,生成1.6molC,计算此条件下该反应的化学平衡常数和A的转化率。
化学限时作业班级姓名
编制:
王伟审核:
高三化学组
1、关于化学平衡常数的叙述正确的是()
A.温度一定,一个化学反应的平衡常数是一个常数
B.浓度商Q<
K,则V正<
V逆
C.对同一化学反应,不管怎样书写化学方程式,平衡常数不变
D.温度一定时,对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数
2、在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质
X
Y
Z
初始浓度/mol·
L-1
0.1
0.2
平衡浓度/mol·
0.05
下列说法错误的是:
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X+3Y
2Z,其平衡常数为1600
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
3、高温下,某反应达到平衡,平衡常数K=
。
恒容时,温度升高,H2浓度减小下列说法正确的是()
A.该反应是焓变为正值B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
C.升高温度,逆反应速率减小
D.该反应化学方程式为CO+H2OCO2+H2
4、合成氨反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),若在恒温、恒压条件下向平恒体系中通入氩气,则平衡移动(填“向左”“向右”或“不”);
使用催化剂反应的△H(填“增大”“减小”或“不改变”)。
5、高炉炼铁中发生的基本反应之一如下:
FeO(s)+CO(g)
Fe(s)+CO2(g)(正反应为吸热反应),已知1100℃时,K=0.263。
(1)该反应的平衡常数表达式为______________________。
温度升高,达到新的平衡,平衡常数K值__________(填“增大”或“减小”或“不变”)
(2)1100℃时测得高炉中c(CO2)=0.025mol·
L-1,c(CO)=0.1mol·
L-1,在这种情况下,该反应是否处于化学平衡状态______________,此时化学反应速度是v正_______v逆。
(填“大于”或“小于”或“等于”)
6、可逆反应CO(g)+H2O(g)
H2(g)+CO2(g)在密闭容器中建立了平衡。
当温度为749K时,K=1.00
①当CO起始浓度为2mol/L,H2O的起始浓度为2mol/L,CO的转化率为_______________
②当CO起始浓度仍为2mol/L,H2O的起始浓度为6mol/L,CO的转化率为_____________
练习1】
(1)②⑦⑩
(2)⑥⑦⑧⑩(3)⑥⑦⑧⑨
1、
(1)K=[C]c[D]d/[A]a[B]bQ=cc(C)cd(D)/ca(A)cb(B)固体、溶剂(或纯液体)
(2)化学反应可能进行的程度(即反应限度)反应进行得越完全
(3)①Q>
K反应逆向进行;
②Q=K反应达到平衡状态;
③Q<
K反应正向进行
【练习2】
第1组:
Q=c(H2O)·
c(CO)/c(H2)·
c(CO2)=(0.0060mol/l)2/(0.0040mol/l)2=2.25
Q=K达平衡状态
第2组:
Q=c(H2O)·
c(CO2)=(0.005mol/l)2/(0.005mol/l)2=1
Q<K未达平衡状态反应正向进行
化学平衡移动——勒夏特列原理
(1)加深;
升高温度时,反应2NO2
N2O4的平衡常数K减小,平衡逆向移动。
(2)先变深后变浅但比原来要深;
增大压强,NO2浓度增大,颜色变深;
反应2NO2
N2O4
的浓度商Q<K,平衡右移,NO2浓度减小,颜色变浅,但NO2浓度比最初大。
(3)颜色加深,温度一定时,平衡常数是一个定值,增大反应物的浓度时Q<K,平衡右移,;
颜色无变化,加入KCl固体不影响平衡体系中各组分的浓度,Q=K,平衡不移动。
封闭,向减弱这个改变的方向移动。
【练习3】D
★1、①800L/mol②=
★★2、解:
3A(g)+2B(g)
4C(g)+2D(g)
初始浓度/mol/L2100
变化浓度/mol/L0.60.40.80.4
平衡浓度/mol/L1.40.60.80.4
K=[C]4·
[D]2/[A]3·
[B]2=(0.8mol/L)4×
(0.4mol/L)2/(1.4mol/L)3×
(0.6mol/L)2=0.066mol/L
а(A)=0.6mol·
L-1/2mol·
L-1×
100%=30%
【小结】做这类题的步骤和注意事项:
步骤:
1、写出相应的方程式;
2、在相应的物质下面标记起始量,变化量,平衡量用浓度表示;
、
3、用各物质的平衡浓度写出平衡常数的表达式并代入计算
1、注意平衡常数K的单位
2、计算时用平衡浓度表示;
3、转化率α是一个百分数
【课堂训练】
1、D2、BC
3、
(1)K=[CO2]/[CO]增大
(2)否大于
Q=c(CO2)/c(CO)=(0.025mol/L)/(0.1mol/L)=0.25Q<K反应正向进行,所以v正大于v逆
4、①50%②75%
【当堂检测】
1、A2、向左不改变
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- 化学反应 限度