苏教版备战高考化学复习必修讲义化学平衡状态化学平衡常数

苏教版备战高考化学复习必修讲义化学平衡状态化学平衡常数

‎2012届高考化学第一轮复习必修部分讲义 第六单元第2讲化学平衡状态 化学平衡常数 解读与阐释 考纲要求 权威解读 ‎1.了解化学反应的可逆性。‎ ‎2．了解化学平衡建立的过程。‎ ‎3．理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。‎ ‎　　常见的考查形式：①结合图像考查化学平衡建立的过程；②化学平衡状态的分析、判断及比较；③应用化学平衡常数进行有关计算判断反应进行的方向。(预计2012年高考还会加强此方面的考查)‎ 梳理与整合 一、可逆反应 导学诱思 向含有2 mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2＋O22SO3，充分反应后生成SO3的物质的量____2 mol(填“＜”“＞”或“＝”)。‎ 教材回归 ‎1．定义 在________条件下，既可以向____反应方向进行，同时又可以向____反应方向进行的化学反应。‎ ‎2．特点 反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都____于100%。‎ ‎3．表示 在方程式中用“________”表示。‎ 判断一个反应是否为可逆反应，一定要注意“相同条件下”“同时”，如2H2＋O22H2O与2H2O2H2↑＋O2↑因条件不同就不属于可逆反应。‎ 二、化学平衡状态 导学诱思 对于N2＋3H22NH3，(1)若N2、H2、NH3的浓度不再随时间的改变而改变，是否达到平衡状态？答：____；(2)若某一时刻，v正(N2)＝v逆(NH3)，此时是否达到平衡状态？答：____。‎ 教材回归 ‎1．化学平衡状态的建立 对一定条件下的某个可逆反应，在向一定容积的密闭容器中投入一定量反应物时，反应物的浓度最大。反应开始后，反应物的浓度逐渐__________，生成物的浓度则由零开始逐渐________。因此，反应开始时，v正最____，v逆为______。随着反应的进行，v正逐渐________，v逆逐渐________。反应进行到某一时刻，________________，此时，该可逆反应达到了________状态。‎ ‎2．化学平衡状态及特征 ‎(1)化学平衡状态是指在一定条件下的________反应，当反应物和生成物中各组分的百分含量______________的状态。‎ ‎(2)特征 逆：研究对象是________反应。‎ 等：v正____v逆____0(化学平衡的实质)。‎ 动：动态平衡，反应仍在进行。‎ 定：平衡后，各组分的浓度__________。‎ 变：条件改变，平衡________。‎ 三、化学平衡常数 导学诱思 对于N2＋3H2 2NH3　ΔH＜0，(1)若增大压强、增大N2浓度、升高温度、加入催化剂，K值将分别________、________、__________、________(填“不变”“增大”或“减小”)；(2)如果K＝a，温度相同时，那么对于 ‎2NH3 N2＋3H2反应的平衡常数为________。‎ 教材回归 ‎1．概念 在________下，一个可逆反应达到______________时，生成物__________与反应物__________的比值是一个常数，用符号______表示。‎ ‎2．表达式 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g) ‎ pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达到平衡时，K＝________________________。‎ ‎3．意义及应用 ‎(1)K值越大，正反应进行的程度________，反应物的转化率________。‎ K值越小，正反应进行的程度________，反应物的转化率________。‎ ‎(2)化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常数。‎ ‎①若反应方向改变，则平衡常数改变。‎ ‎②若方程式中各物质的计量数改变，则平衡常数改变。‎ 在使用平衡常数时要注意以下两点：(1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物生成物的浓度无关。(2)反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看作“1”而不代入公式。‎ 理解与深化 一、化学平衡的标志 ‎1．绝对标志 ‎(1)v正＝v逆≠0‎ ‎(2)各组分的浓度保持一定 ‎2．相对标志 反应体系中总压强不随时间变化(适用于气体反应中前后体积不等的反应)。‎ ‎3．综合分析 对于密闭容器中的可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，根据对化学平衡概念的理解，判断下列各情况，是否达到平衡：‎ 可能的情况举例 是否能判断 已达平衡 混合物体 系中各成 分的含量 ‎①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 平衡 ‎②各物质的质量或各物质的质量分数一定 平衡 ‎③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ‎④总压强、总体积、总物质的量一定 不一定平衡 正、逆反 应速率 的关系 ‎①在单位时间内消耗了m mol A同时生成m mol A，即v正＝v逆 平衡 ‎②在单位时间内消耗了n mol B同时生成p mol C 不一定平衡 ‎③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q 不一定平衡 ‎④在单位时间内生成了n mol B，同时消耗q mol D 不一定平衡 压强不变 ‎①m＋n≠p＋q(其他条件一定)‎ 平衡 ‎②m＋n＝p＋q(其他条件一定)‎ 不一定平衡 混合气体 的平均相 对分子质 量()‎ ‎①一定，当m＋n≠p＋q时 平衡 ‎②一定，当m＋n＝p＋q时 不一定平衡 温度 任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的情况下，体系温度一定时 平衡 气体的密度 密度一定 不一定平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色不变，就是有色物质的浓度不变 平衡 ‎【例1】 可逆反应：2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)，在容积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是(　　)。‎ ‎①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2‎ ‎②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO ‎③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态 ‎④混合气体的颜色不再改变的状态 ‎⑤混合气体的密度不再改变的状态 ‎⑥混合气体的压强不再改变的状态 ‎⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态　　　　　　　　　　　　　　　‎ A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦‎ C．①③④⑤ D．全部 二、化学平衡常数 ‎1．特点 对于反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，K＝。‎ 注意：(1)不要把反应体系中固体、纯液体以及稀溶液中水的浓度写进平衡常数的表达式中。如：CaCO3(s) CaO(s)＋CO2(g)　K＝c(CO2)‎ Cr2O(aq)＋H2O(l) 2CrO(aq)＋2H＋(aq)‎ K＝ 但非水溶液中发生的反应，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数的表达式中。如：‎ C2H5OH＋CH3COOHCH3COOC2H5＋H2O K＝ ‎(2)同一化学反应，化学方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。如：‎ N2O4(g) 2NO2(g)　K＝＝0.36‎ ‎1/2N2O4(g) NO2(g)　K′＝＝＝0.60‎ ‎2NO2(g) N2O4(g)　K″＝＝≈2.8‎ 因此书写化学平衡常数表达式及数值，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。‎ ‎2．应用 ‎(1)利用K可以推测可逆反应进行的程度。‎ K的大小表示可逆反应进行的程度，K大说明反应进行程度大，反应物的转化率大。K小说明反应进行的程度小，反应物的转化率小。‎ ‎(2)借助平衡常数，可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态。‎ 对于可逆反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：‎ Q＝ Q ‎(3)利用K可判断反应的热效应 若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；‎ 若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。‎ ‎(4)K值与温度的关系 升高温度，化学平衡常数一定发生变化，当正反应是吸热反应时K值增大；反之，则减小。‎ ‎【例2】 (2011·湖南常德检测)已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝，在不同的温度下该反应的平衡常数如下表：‎ t ℃‎ ‎700‎ ‎800‎ ‎830‎ ‎1 000‎ ‎1 200‎ K ‎1.67‎ ‎1.11‎ ‎1.00‎ ‎0.60‎ ‎0.38‎ 下列有关叙述不正确的是(　　)。‎ A．该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)‎ B．上述反应的正反应是放热反应 C．若在1 L的密闭容器中通入CO2和H2各1 mol,5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO2为0.4 mol时，该反应达到平衡状态 D．若平衡浓度符合下列关系式：＝，则此时的温度为1 000 ℃‎ 三、化学平衡的计算 平衡常数与平衡转化率的计算，通常利用“三段式”列式求解。所谓“三段式”就是在反应方程式下面，表示出“初始状态”“转化部分”“平衡状态”各组分的浓度或物质的量，进行列式求解。‎ 例：　　mA ＋ nBpC ＋ qD 起始： a b 0 0‎ 转化： mx nx px qx 平衡： a－mx b－nx px qx 注意：(1)转化量与方程式中各物质的化学计量数成比例。‎ ‎(2)这里a、b可指物质的量等。‎ ‎(3)转化率＝×100%‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎【例3】 在一定温度下，反应H2(g)＋X2(g) HX(g)的平衡常数为10。若将1.0 mol的HX(g)通入体积为1.0 L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于(　　)。‎ A．5% B．17%‎ C．25% D．33%‎ 实验与探究 化学平衡常数的测定 化学平衡常数是新课标新增的内容，是高考必考内容，随着改革的深入，对此知识点的考查形式越来越灵活，如结合定量实验对化学平衡常数进行测定。‎ 实验典例 ‎(2011·江苏栟茶模拟)测定平衡常数对定量认识化学反应具有重要意义。已知：I2能与I－反应成I，并在溶液中建立如下平衡：I2＋I－I。通过测平衡体系中c(I2)、c(I－)和c(I)，就可求得该反应的平衡常数。‎ Ⅰ.某同学为测定上述平衡体系中c(I2)，采用如下方法：取V1 mL平衡混合溶液，用c mol·L－1的Na2S2O3溶液进行滴定(反应为I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6)，消耗V2 mL的Na2S2O3溶液。根据V1、V2和c可求得c(I2)。‎ ‎(1)上述滴定时，可采用__________________________作指示剂，滴定终点的现象是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)下列对该同学设计方案的分析，正确的是________(填字母)。‎ A．方案可行，能准确测定溶液中的c(I2)‎ B．不可行，因为I－能与Na2S2O3发生反应 C．不可行，只能测得溶液中c(I2)与c(I)之和 Ⅱ.化学兴趣小组对上述方案进行改进，拟采用下述方法来测定该反应的平衡常数(室温条件下进行，溶液体积变化忽略不计)：‎ 已知：①I－和I不溶于CCl4；②一定温度下碘单质在四氯化碳和水的混合液中，碘单质的浓度比值即是一个常数(用Kd表示，称为分配系数)，且室温条件下Kd＝85。回答下列问题：‎ ‎(3)操作Ⅰ使用的玻璃仪器中，除烧杯、玻璃棒外，还需要的仪器是________________(填名称)。‎ 试指出该操作中应注意的事项为____________________________。(任写一条)‎ ‎(4)下层液体中碘单质的物质的量浓度是________________________。‎ ‎(5)实验测得上层溶液中c(I)＝0.049 mol·L－1，结合上述有关数据，计算室温条件下反应I2＋I－I的平衡常数K＝__________________________。‎ 答案与解析 梳理与整合 一、‎ 导学诱思 ‎＜‎ 教材回归 ‎1．相同　正　逆 ‎2．小 ‎3．‎ 二、‎ 导学诱思 是　否 教材回归 ‎1．减小　增大　大　0　减小　增大　v正＝v逆　平衡 ‎2．(1)可逆　保持不变 ‎(2)可逆　＝　≠　保持不变　移动 三、‎ 导学诱思 不变　不变　减小　不变　 教材回归 ‎1．一定温度　化学平衡状态　浓度幂之积　浓度幂之积　K ‎2. ‎3．越大　越大　越小　越小 理解与深化 ‎【例1】A　解析：本题不仅考查了化学平衡的直接标志，也要求对化学平衡的间接标志进行分析、判断。①中单位时间内生成n mol O2必消耗2n mol NO2，而生成2n mol NO2时，必消耗n mol O2，能说明反应达到平衡。②不能说明。③中无论达到平衡与否，化学反应速率之比都等于化学计量数之比。④有色气体的颜色不变，则表示物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡。⑤体积固定、气体质量反应前后守恒，密度始终不变。⑥反应前后气体体积不相等，压强不变，意味着各物质的含量不再变化。⑦该反应反应前后气体体积不相等，由于气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，能说明反应达到平衡。‎ ‎【例2】C　解析：依平衡常数的表达式可知A正确；升高温度K减小，平衡左移，正反应为放热反应，B正确；5 min后CO、H2O、CO2、H2的浓度分别为0.6 mol·L－1、0.6 mol·L－1、0.4 mol·L－1、0.4 mol·L－1，＝＜1，平衡向右移动，C错误；＝，D正确。‎ ‎【例3】B　解析：本题考查平衡常数、分解率的计算。设分解率为x。‎ ‎　　　　H2(g)　＋　X2(g) HX(g)‎ 始态 　0 　0 1 mol·L－1‎ 平衡态 x mol·L－1 x mol·L－1 (1－x) mol·L－1‎ K＝＝10‎ 解得x＝，分解率约为17%。‎ 实验与探究 答案：(1)淀粉　溶液由蓝色变无色，且半分钟后颜色不再改变 ‎(2)C ‎(3)分液漏斗　分液时上层液体应从上口倒出，下层液体应从下口放出(或分液漏斗末端应紧靠烧杯内壁或打开上口活塞，使分液漏斗内外压强相等便于液体流下等其他合理答案也可)‎ ‎(4)0.085 mol·L－1　(5)961‎ 解析：(2)消耗I2，c(I2)降低，平衡I2＋I－I左移，所以选C；(4)n(Na2S2O3)＝0.001 7 mol，n(I2)＝0.001 7 mol÷2＝0.000 85 mol，c〔I2(CCl4)〕＝＝0.085 mol·L－1；(5)85＝，c〔I2(H2O)〕＝0.001 mol·L－1，溶液中的c(I－)＝0.1 mol·L－1－0.049 mol·L－1＝0.051 mol·L－1，K＝＝961。‎