2018年高考化學(xué)第一輪復(fù)習(xí) 專題 化學(xué)平衡狀態(tài)及化學(xué)平衡常數(shù)學(xué)案 蘇教版.doc

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化學(xué)平衡狀態(tài)及化學(xué)平衡常數(shù) 【本講教育信息】 一、教學(xué)內(nèi)容： 高三第一輪復(fù)習(xí)：化學(xué)平衡狀態(tài)及化學(xué)平衡常數(shù) 二、教學(xué)目標(biāo) 理解化學(xué)平衡和化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能用化學(xué)平衡常數(shù)計算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率； 理解化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志及判斷方法 三、重點、難點： 化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志及判斷方法 平衡常數(shù)的計算； 四、教學(xué)過程： （一）化學(xué)平衡狀態(tài)： 1、在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡。 前提：可逆反應(yīng)；實質(zhì)：正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率 特征：反應(yīng)混合物中各組分成分保持不變。 化學(xué)平衡具有：逆、等、動、定、變、同等特征。 2、化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志： （1）直接標(biāo)志：①V（正）=V（逆）；②各組分百分含量（不是濃度）不隨時間變化而變化。 （2）間接標(biāo)志：　 ①各物質(zhì)濃度不隨時間改變而改變　　　 ②各物質(zhì)的物質(zhì)的量不隨時間改變而改變 ③各氣體的壓強不隨時間改變而改變 　?、軞怏w的顏色不隨時間改變而改變 ⑤氣體的密度不隨時間改變而改變　　　 ⑥氣體平均式量不隨時間改變而改變 （3）化學(xué)反應(yīng)實質(zhì)：化學(xué)反應(yīng)為舊鍵的斷裂與新鍵的生成；對同一物質(zhì)，斷鍵的量與生成鍵的量相等。 對于不同類型的可逆反應(yīng)，某一物理量不變是否可作為平衡已到達的標(biāo)志，取決于該物理量在反應(yīng)過程中是否發(fā)生變化。即：能變化的量保持不變則達平衡。 說明： 1、可逆反應(yīng)是指 ①向兩個方向進行的兩個化學(xué)反應(yīng)，在相同的條件下同時進行、共存，兩個反應(yīng)構(gòu)成一個對立的統(tǒng)一體； ②在相同條件下，要用“”代替“=”作為連接反應(yīng)物和生成物的符號； ③在反應(yīng)體系中，與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的各類物質(zhì)共同存在； ④解答可逆反應(yīng)的問題時要特別注意，即反應(yīng)物不可能完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，產(chǎn)物也不可能完全轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物。另外，還要注意量的變化，元素原子不可能憑空增加或減少?？傊?，要注意：“可逆”與“守恒”。 2、理解化學(xué)平衡的概念時應(yīng)注意： ①前提是“一定條件”下的“可逆反應(yīng)”； ②實質(zhì)是正、逆反應(yīng)速率相等； ③標(biāo)志是“反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變”； ④特征是： 逆：只有可逆反應(yīng)，在一定條件下才建立平衡。對于非可逆反應(yīng)，由于反應(yīng)終了時，某物質(zhì)已經(jīng)完全消耗，因此，不存在平衡狀態(tài)； 動：是動態(tài)平衡，即V不等于零，V正=V逆≠0； 等：V正=V逆。即在同一瞬間，某一成分的生成速率等于其消耗速率； 定：反應(yīng)混合物或平衡混合物各成分含量不變。是V正=V逆的結(jié)果。反應(yīng)混合物的含量不變，有多種可能：可以是濃度、物質(zhì)的量、百分含量、壓強、密度等； 變：可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)是在一定條件下達到的， 條件改變，平衡就會被破壞； 同：相同條件下，同一可逆反應(yīng)可由不同途徑（不同的起始量）達到同一個平衡狀態(tài)（等效平衡）。 　3、化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志： 抓住兩點：①正逆反應(yīng)速率是否相等？ ②各組分的濃度（或百分含量）是否不變。 　　（1）正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等（注意：指同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率），對不同的物質(zhì)可以采用“異方向、量相當(dāng)”來判斷； （2）反應(yīng)達到了平衡狀態(tài)時，各物質(zhì)的濃度、百分含量、物質(zhì)的量、溫度、顏色等為一定值，反過來，也可以據(jù)此判斷一個可逆反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)； （3）當(dāng)對一個具體的可逆反應(yīng)判斷是否達到平衡狀態(tài)時，還會碰到一些與具體的反應(yīng)有關(guān)的壓強、密度、相對分子質(zhì)量相關(guān)的新問題，可以通過反應(yīng)前后氣體的分子總數(shù)是否變化、質(zhì)量是否變化，反應(yīng)是在恒溫恒壓還是在恒溫恒容條件下進行來具體分析判斷。 [例1]下列說法中錯誤的是 A、可逆反應(yīng)在一定條件下可建立化學(xué)平衡狀態(tài) B、處于化學(xué)平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)，υ（正）=υ（逆）≠0 C、可逆反應(yīng)建立平衡時，與反應(yīng)起始方向無關(guān)，與反應(yīng)物起始濃度大小無關(guān) D、一定溫度下，可逆反應(yīng)平衡時，其生成物濃度乘積與反應(yīng)物濃度的乘積比為常數(shù) 解析：可逆反應(yīng)在一條件下建立化學(xué)平衡時，與反應(yīng)的初始方向和起始濃度的大小無關(guān)，達平衡后，υ（正）=υ（逆）≠0，反應(yīng)混合物中各組份的含量、濃度等保持不變，在一定溫度下，可逆反應(yīng)達平衡后，生成物濃度冪次方乘積與反應(yīng)物濃度的冪次方乘積之比為常數(shù)，稱為化學(xué)平衡常數(shù)，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與其他條件無關(guān)。綜上所述，本題的答案為D 答案：D [例2]可逆反應(yīng)：2SO2＋O22SO3，正反應(yīng)速率用、、表示，逆反應(yīng)速率用、、，反應(yīng)達平衡時，正確關(guān)系是 A、 B、== C、 D、 解析：同一可逆反應(yīng)在同一時間內(nèi)用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，可能相同，也可能不同，但表達的意思相同，且反應(yīng)速率等于方程式前面的系數(shù)比?？赡娣磻?yīng)達平衡后，V正=V逆。即在同一瞬間，某一成分的生成速率等于其消耗速率；對不同的物質(zhì)可以采用“異方向、量相當(dāng)”來判斷，即可將某物質(zhì)的逆反應(yīng)速率與正反應(yīng)速率看成相等，比較不同物質(zhì)的反應(yīng)速率之比是否與方程式前面的系數(shù)成正比，即可判斷。A中均為正反應(yīng)速率，B中均為逆反應(yīng)速率，C、D中分別為正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率，且C中反應(yīng)速率之比應(yīng)等于方程式前面的系數(shù)比，但本題中D表示的反應(yīng)速率之比不等于方程式前的系數(shù)比，所以不符合題意。故D不正確。 答案：C [例3]下述說法可充分證明：P（g）＋Q（g）R（g）＋S（g），在恒溫下已達平衡的是 A、容器壓強不隨時間變化 B、容器內(nèi)P、Q、R、S四者共存 C、P和S的生成速率相等 D、P的轉(zhuǎn)化率和S的產(chǎn)率相等 解析：化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志的判斷主要抓住兩點：①正逆反應(yīng)速率是否相等？ ②各組分的濃度（或百分含量）是否不變。 　　對于上述可逆反應(yīng)，在反應(yīng)前后氣體的分子數(shù)保持不變，因此，反應(yīng)前后的壓強始終保持恒定，且在反應(yīng)中，四種物質(zhì)始終共存，故AB錯誤；C中P的生成速率是逆反應(yīng)速率，S的生成速率是正反應(yīng)速率，且反應(yīng)速率之比為方程式前系數(shù)比，符合題意；D中當(dāng)反應(yīng)按照方程式前面的系數(shù)比進行時，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等于產(chǎn)物的產(chǎn)率，但如果不是以方程式前的系數(shù)比進行，則轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)率不一定相同，故D不一定正確。 答案：C [例4]把6molA氣體和5molB氣體混合放入4L的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)： 3A（g）＋B（g）2C（g）＋xD（g），經(jīng)5min達到平衡，此時生成C為2mol，測定D的平均反應(yīng)速率為0.1mol/Lmin，下列說法中錯誤的是　 A、A的平均反應(yīng)速率為0.15 mol/Lmin　　　 B、恒溫達平衡時容器內(nèi)壓強為開始時的85% C、B的轉(zhuǎn)化率為20% D、平衡時A的濃度為0.8 mol/L 解析：本題是有關(guān)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的計算題。按題意，5min達到平衡，此時生成C為2mol，測定D的平均反應(yīng)速率為0.1mol/Lmin，說明生成D2mol，則C、D的物質(zhì)的量之比為1：1，即x=2，每生成2mol的D，消耗3mol的A和1mol的B，則A的平均反應(yīng)速率為：0.15 mol/Lmin，B的轉(zhuǎn)化率為：20%，平衡時A的濃度為0.75mol/L，由于反應(yīng)前后氣體的分子總數(shù)沒有發(fā)生變化，因此，在反應(yīng)過程中體系的壓強保持不變。綜上所述，本題的答案為BD 答案：BD [例5]可逆反應(yīng)2NO22NO＋O2在密閉容器中反應(yīng)，達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是：①單位時間內(nèi)生成n mol O2的同時生成2n mol NO2；②單位時間內(nèi)生成n mol O2的同時，生成2n mol NO；③用NO2、NO、O2的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率的比為2∶2∶1的狀態(tài)；④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)；⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)；⑥混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài) A、①④⑥ B、②③⑤ C、①③④ D、①②③④⑤⑥ 解析：對于不同類型的可逆反應(yīng)，正逆反應(yīng)速率是否相等，某一物理量不變是否可作為平衡已到達的標(biāo)志，取決于該物理量在反應(yīng)過程中是否發(fā)生變化。即：能變化的量保持不變則達平衡。 　?、倥c②中單位時間內(nèi)生成n mol O2和2n mol NO的反應(yīng)是正反應(yīng)，生成2n mol NO2的反應(yīng)是逆反應(yīng)，①中正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，達平衡狀態(tài)，②中均為正反應(yīng)速率，無法判斷；③中同一反應(yīng)，在任何時候用不同物質(zhì)所表示的反應(yīng)速率之比均為方程式前面的系數(shù)比，因此無法判斷是否達到平衡狀態(tài)；④中由于NO2屬于有色氣體，當(dāng)其濃度保持不變時，顏色也就不變，因此可判斷達到平衡狀態(tài)；⑤中在密閉容器中混合氣體的質(zhì)量和體積均保持不變，因此，無論反應(yīng)進行如何，混合氣體的密度始終不變，也無法判斷是否達平衡；⑥中混合氣體的總質(zhì)量恒定，但總物質(zhì)的量隨反應(yīng)的進行不斷發(fā)生改變，當(dāng)反應(yīng)達平衡后，混合氣體的總物質(zhì)的量也保持不變，則平均相對分子質(zhì)量達平衡后也就保持不變，可判斷反應(yīng)是否達平衡。綜上所述，能用來判斷反應(yīng)是否達平衡的有：①④⑥ 答案：A （二）化學(xué)平衡常數(shù)： 1、在一定溫度時，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物平衡濃度的冪之積與反應(yīng)物平衡濃度的冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)稱為化學(xué)平衡常數(shù)簡稱平衡常數(shù)。 平衡常數(shù)一般有濃度平衡常數(shù)Kc和壓強平衡常數(shù)Kp兩種。我們常用的是濃度平衡常數(shù)： 　 2、有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)的計算 對于可逆反應(yīng)達到平衡后各物質(zhì)的濃度變化關(guān)系，在計算中注意： （1）反應(yīng)物：平衡濃度=初始濃度－轉(zhuǎn)化濃度； 反應(yīng)物A：c（A）=c0（A）－△c（A） （2）生成物：平衡濃度=初始濃度＋轉(zhuǎn)化濃度 生成物D：c（D）=c0（D）＋△c（D） （3）各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于它們在化學(xué)方程式中相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比。 △c（A）：△c（D）=a：d 反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率（該條件最大轉(zhuǎn)化率）可表示： 說明： 1、平衡常數(shù)Kc與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)，由Kc隨溫度的變化可推斷正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱。 若正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，Kc增大；若正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，Kc減??； 2、平衡常數(shù)Kc值的大小，可推斷反應(yīng)進行的程度。Kc值越大，表示反應(yīng)進行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；Kc值越小，表示反應(yīng)進行的程度越弱，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越低。 3、反應(yīng)的平衡常數(shù)與反應(yīng)可能進行的程度。一般來說，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kc≥105，認為正反應(yīng)進行得較完全；Kc ≤10－5則認為這個反應(yīng)的正反應(yīng)很難進行（逆反應(yīng)較完全）。 4、在某溫度下，某時刻反應(yīng)是否達平衡，可用該時刻產(chǎn)物的濃度的冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，即濃度商：Qc與Kc比較大小來判斷。 5、反應(yīng)中的固體或純?nèi)軇┎涣腥肫胶獬?shù)的表達式中。 6、化學(xué)平衡常數(shù)表達式與化學(xué)方程式的書寫有關(guān) 7、關(guān)于轉(zhuǎn)化率 （1）對于某反應(yīng)，如果起始物質(zhì)的物質(zhì)的量按反應(yīng)方程式中各物質(zhì)前的化學(xué)計量數(shù)之比投料，則反應(yīng)后各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相等。 （2）若增加某種物質(zhì)的物質(zhì)的量，其轉(zhuǎn)化率可能增大、不變或降低。 [例1]在373K時，把0.5molN2O4氣體通入為5L的真空密閉容器中，立即出現(xiàn)棕色，反應(yīng)進行到2s時，N2O4的濃度為0.02mol/L，在60s時，體系已達到平衡，此時容器內(nèi)壓強為開始時的1.6倍，下列說法正確的是 A、前2s，以N2O4的濃度變化表示的平均反應(yīng)速度為0.01mol/（Ls） B、在2s時體系內(nèi)壓強為開始時壓強的1.1倍 C、在平衡體系內(nèi)含N2O40.25mol D、平衡時，如果壓縮容器體積，則可降低N2O4的轉(zhuǎn)化率 解析：本題考查的是有關(guān)化學(xué)平衡的計算?？赡娣磻?yīng)：N2O42NO2進行到2s時，N2O4的平衡濃度為0.02mol/L，說明此時消耗N2O4的物質(zhì)的量為0.4mol，生成NO2的物質(zhì)的量為0.8mol，則此時的反應(yīng)速率用N2O4表示為：0.08 mol/（Ls），反應(yīng)混合氣體的總物質(zhì)的量為：0.9mol，故根據(jù)同溫下壓強比等于物質(zhì)的量之比可得，2s時壓強是反應(yīng)前的0.9/0.5=1.8倍，故A、B均不正確；達平衡時，反應(yīng)混合氣體的壓強是反應(yīng)前的1.6倍，說明混合氣體的總物質(zhì)的量為原來的1.6倍，即為1.60.5mol=0.8mol，設(shè)達平衡時，消耗的N2O4的物質(zhì)的量為x mol，則有：0.5mol－x＋2x=0.8mol，x=0.3mol，則此時平衡體系內(nèi)含有的N2O4的物質(zhì)的量為0.2mol，故C也不正確；該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體的分子總數(shù)增大，故，增大壓強有利于平衡逆向移動，使反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低，故D正確 答案：D [例2]在一個6L的密閉容器中，放入3LX（g）和2LY（g），在一定條件下發(fā)生下列反應(yīng)： 4X（g）＋3Y（g） 2Q（g）＋nR（g） 達到平衡后，容器內(nèi)溫度不變，混合氣體的壓強比原來增加5%，X的濃度減小1/3，則該反應(yīng)方程式中的n值是 A、3　 　　 B、4 　 　　 C、5 　　 D、6 解析：本題也是關(guān)于平衡的計算。在恒溫、恒容的容器中發(fā)生的可逆反應(yīng)，壓強比等于混合氣體的總物質(zhì)的量之比，則可根據(jù)反應(yīng)過程中壓強的變化值和X的濃度的減小值，計算出X等于6。其實本題的解法很簡單，由于反應(yīng)后氣體的壓強增大，說明反應(yīng)過程中氣體的分子總數(shù)增大，則有：2＋n＞4＋3，結(jié)合選擇項可得n=6 答案：D [例3]將固體NH4I置于密閉容器中，在某溫度下發(fā)生下列反應(yīng)： NH4I（固） NH3（g）+HI（g），2HI（g） H2（g）+I2（g），當(dāng)達到平衡時 ，［H2］=0.5mol/L，［HI］=4mol/L，則NH3的濃度為 A、3.5mol/L 　　　B、4mol/L　　　　C、4.5mol/L　　　　D、5mol/L 解析：本題所給的信息是兩個連續(xù)的可逆反應(yīng)達平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量，則根據(jù)方程式的計算要求，可列出如下的關(guān)系式： 設(shè)：第一步反應(yīng)中生成的NH3的物質(zhì)的量為x，第二步反應(yīng)中消耗的HI的物質(zhì)的量為2y，則有： NH4I（固） NH3（g）＋HI（g），2HI（g） H2（g）＋I2（g） 比例關(guān)系　　1　　 　　　1　 　　1　　　 2　　　　　 1　　　 1 起始物質(zhì)的量（mol） x 0 0 平衡物質(zhì)的量（mol）　　　　 x x x－2y y y 則有：y=0.5mol/L，x－2y=4mol/L，解得x=5mol/L 答案：D [例4] 高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)之一如下： FeO（s）＋CO（g）Fe（s）＋CO2（g）；△H＜0， （1）該反應(yīng)的濃度平衡常數(shù)表達式Kc=____________； （2）已知1100℃時，Kc=0.263.溫度升高，化學(xué)平衡移動后達到新的平衡，平衡常數(shù)Kc________（增大，減少或不變）； （3）1100℃時測得高爐中[]=0.025mol/L [CCO]=0.1mol/L，在這種情況下，該反應(yīng)是否處于化學(xué)平衡狀態(tài) （選填“是”或“否”），此時，化學(xué)反應(yīng)速度是V正 V逆（選填：大于、小于或等于），其原因是 解析：本題是有關(guān)平衡常數(shù)的信息題，考查了平衡常數(shù)的表達式及影響平衡常數(shù)的因素和如何根據(jù)濃度商判斷反應(yīng)是否達到平衡及平衡移動的方向等問題。 生成物平衡濃度的冪之積與反應(yīng)物平衡濃度的冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)稱為化學(xué)平衡常數(shù)簡稱平衡常數(shù)，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，若正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，Kc增大；若正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，Kc減小；反應(yīng)中的固體或純?nèi)軇┎涣腥肫胶獬?shù)的表達式中。 因此（1）中平衡常數(shù)的表達式為：Kc=c（CO2）/c（CO）；（2）中由于正反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向左移動，平衡常數(shù)將減??；（3）中根據(jù)濃度商與平衡常數(shù)之間的關(guān)系可得：Qc=c（CO2）/c（CO）=0.025mol/L/0.1mol/L=0.25＜Kc，說明生成物濃度偏大，平衡逆向移動，此時的反應(yīng)速率為：V正＜V逆 答案：（1）Kc=c（CO2）/c（CO）；（2）減小；（3）否、V正＞V逆、Qc＜Kc，說明生成物濃度偏小，平衡正向移動。 [例5]在密閉容器中，將NO2加熱到某溫度時，可進行如下反應(yīng)：2NO22NO+O2，在平衡時各物質(zhì)的濃度分別是：=0.06mol/L，c（NO）=0.24mol/L，=0.12mol/L。試求： （1）該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)。 （2）開始時NO2的濃度。 （3）NO2的轉(zhuǎn)化率。 解析：根據(jù)平衡常數(shù)的計算公式可得：Kc=c（NO）2/2=0.2420.12/0.062=2.56； 開始時=平衡時＋消耗=0.06mol/L＋0.24mol/L=0.3mol/L，轉(zhuǎn)化率為：0.24/0.3=80% 答案：（1）2.56；（2）0.3mol/L；（3）80%