化学平衡1可逆反应(1)定义在条件下既可以向正反应方向进行,同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
(2)特点:三同一小。
①三同:a.相同条件下;b.正逆反应同时进行;c.反应物与生成物同时存在。
②一小:任一组分的转化率都100%。
(3)表示方法:在化学方程式中用“”表示。
2化学平衡状态(1)定义一定条件下的可逆反应,当反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率,反应物的浓度和生成物的浓度,我们称之为“化学平衡状态”,简称化学平衡。
(2)特征①“逆”指化学平衡研究的对象是。
②“动”指化学平衡是一种,反应达到平衡状态时,反应并没有停止。
③“等”指和相等,都大于零。
④“定”指平衡体系混合物中,一定,不再随时间改变而改变。
⑤“变”指当改变时,原平衡被破坏,会使,在新条件下建立新的平衡。
3化学平衡的移动(1)定义可逆反应达到平衡状态以后,若反应条件(或、、等)发生了变化,平衡混合物中各组分的浓度也会随之,从而在一段时间后达到。
这种由向的变化过程,叫做化学平衡的移动。
(2)化学平衡移动原理(勒夏特列原理)①概念如果改变影响化学平衡的条件(浓度、压强、温度等)之一,平衡将向着的方向移动。
②具体内容若其他条件不变,改变下列条件对平衡的影响如下:学霸巧学卡(1)改变固体或纯液体的量,对平衡无影响。
(2)当反应混合物中不存在气态物质时,压强的改变对平衡无影响。
(3)对于反应前后气体体积无变化的反应,如H 2(g)+I 2(g)⇌2HI(g),压强的改变对平衡无影响。
但增大(或减小)压强会使各物质的浓度增大(或减小),混合气体的颜色变深(或浅)。
(4)“惰性气体”对化学平衡的影响 ①恒温、恒容条件原平衡体系――→充入惰性气体体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。
②恒温、恒压条件(5)恒容时,同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响,增大(减小)浓度相当于增大(减小)压强。
(6)在恒容容器中,当改变其中一种气态物质的浓度时,必然会引起压强的改变,在判断平衡移动的方向和物质的转化率、体积分数变化时,应灵活分析浓度和压强对化学平衡的影响。
1.思维辨析(1)增大任何一种反应物的量,化学平衡一定正向移动。
( ) (2)改变化学反应速率,化学平衡一定会发生移动。
( )(3)对一个可逆反应而言,改变温度,化学平衡一定会发生移动。
( )(4)其他条件不变,增大体系的压强,对一个有气体参与的可逆反应而言,平衡一定会发生移动。
( )(5)不论恒温恒容,还是恒温恒压容器,加入稀有气体,平衡皆发生移动。
( ) (6)起始加入原料的物质的量相等,则各种原料的转化率一定相等。
( ) (7)通过改变一个条件使某反应向正反应方向移动,转化率一定增大。
( )2.将NO2装入带有活塞的密闭容器中,当反应2NO2(g)⇌N2O4(g)达到平衡后,改变某个条件,下列叙述正确的是()A.升高温度,气体颜色加深,则正反应为吸热反应B.慢慢压缩气体体积,平衡向正反应方向移动,混合气体的颜色变浅C.慢慢压缩气体体积,若体积减小一半,压强增大,但小于原来压强的两倍D.恒温恒容时,充入惰性气体,压强增大,平衡向正反应方向移动,混合气体的颜色变浅[考法综述]化学平衡是中学化学重要理论之一,考查内容主要集中在平衡状态的判断;应用平衡移动原理判断平衡移动的方向以及由此引起的反应物的转化率、各组成成分的百分含量、气体的体积、压强、密度、混合气体的平均相对分子质量等变化。
考查方式多配图表,非选择题部分常结合化工生产形式出现,综合性较强,属偏难题。
命题法1化学平衡状态的判断典例1将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)⇌2NH3(g)+CO2(g)。
判断该分解反应已经达到化学平衡的是()A.2v(NH3)=v(CO2)B.密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)=2∶1C.密闭容器中混合气体的密度不变D.密闭容器中氨气的体积分数不变【解题法】化学平衡状态常用的判断方法练习1.在两个密闭容器中进行下列两个可逆反应:(甲)2NO(g)+O2(g) ⇌ 2NO2(g);(乙)H2(g)+I2(g) ⇌ 2HI(g)。
现有下列状态:①反应物的消耗速率与生成速率相等;②反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比;③各物质浓度之比等于化学计量数之比;④恒温恒容条件下,混合气体的压强不再改变;⑤恒温恒压条件下,混合气体的体积不再改变;⑥恒温恒容条件下,气体的密度不再改变;⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变;⑧反应物的转化率不再改变;⑨生成物的百分含量不再改变;⑩恒温恒压或恒温恒容条件下,混合气体的颜色不再改变;⑪恒容绝热条件下,体系温度不再改变其中,能表明(甲)达到化学平衡状态的是___________________。
能表明(乙)达到化学平衡状态的是_____________________。
命题法2化学平衡常数及转化率的相关应用典例2在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)⇌M(g)+N(g),所得实验数据如下表:A .实验①中,若5 min 时测得n (M)=0.050 mol ,则0至5 min 时间内,用N 表示的平均反应速率v (N)=1.0×10-2mol/(L·min)B .实验②中,该反应的平衡常数K =2.0C .实验③中,达到平衡时,X 的转化率为60%D .实验④中,达到平衡时,b >0.060【解题法】 化学平衡常数和转化率的应用总结 (1)化学平衡常数的应用 ①判断平衡移动的方向对于可逆反应:m A(g)+n B(g)⇌p C(g)+q D(g),在任意状态下,生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用浓度商Q c =c p (C)·c q (D )c m (A )·c n (B )表示,则:Q c⎩⎨⎧<K 反应向正反应方向进行,v 正>v逆=K 反应处于化学平衡状态,v 正=v 逆>K 反应向逆反应方向进行,v 正<v逆②判断反应进行的程度升高温度,若K 值增大,则正反应为吸热反应;若K 值减小,则正反应为放热反应。
④计算平衡体系中的相关“量”根据相同温度下,同一反应的平衡常数不变,计算反应物或生成物的浓度、转化率等。
⑤书写化学平衡表达式不能把反应体系中固体、纯液体及稀溶液中水的浓度写入平衡常数表达式中。
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,应写入平衡常数表达式中。
如C 2H 5OH(l)+CH 3COOH(l)⇌CH 3COOC 2H 5(l)+H 2O(l) K =c (CH 3COOC 2H 5)·c (H 2O )c (C 2H 5OH )·c (CH 3COOH )⑥推导平衡常数间的关系对于同一可逆反应,正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数,即:K 正=1K 逆;若化学方程式中的化学计量数等倍扩大n 倍,则K 2=K n 1;若化学计量数等倍缩小n 倍,则K 2=nK 1;运用盖斯定律,若方程式相加,则K 相乘,若方程式相减,则K 相除。
(2)转化率的分析与判断①反应a A(g)+b B(g)⇌c C(g)+d D(g)的转化率分析a .若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比,达到平衡后,它们的转化率相等。
b .若只增加A 的量,平衡正向移动,B 的转化率提高,A 的转化率降低。
c .若按原比例同倍数地增加(或降低)A 、B 的浓度,等效于压缩(或扩大)容器体积,气体反应物的转化率与其化学计量数有关。
同倍增大c (A )和c (B )⎩⎨⎧a +b =c +d A 、B 的转化率不变a +b >c +d A 、B 的转化率增大a +b <c +d A 、B 的转化率减小②反应m A(g) n B(g)+q C(g)的转化率分析在T 、V 不变时,增加A 的量,等效于压缩容器体积,A 的转化率与化学计量数有关。
增大c (A)⎩⎨⎧m =n +q A 的转化率不变m >n +q A 的转化率增大m <n +q A 的转化率减小练习:1.[2016·长郡中学测试]已知在25 ℃时,下列反应的平衡常数如下: ①N 2(g)+O 2(g) ⇌ 2NO(g) K 1=1×10-30 ②2H 2(g)+O 2(g) ⇌ 2H 2O(g) K 2=2×1081 ③2CO 2(g) ⇌ 2CO(g)+O 2(g) K 3=4×10-92 下列说法正确的是( )A .NO 分解反应:NO(g) ⇌ 12N 2(g)+12O 2(g)的平衡常数为1×10-30B .根据K 2的值可以判断常温下H 2和O 2很容易反应生成H 2OC .常温下,NO 、H 2O 、CO 2三种物质分解放出O 2的倾向顺序为NO>H 2O>CO 2D .温度升高,上述三个反应的平衡常数均增大2.一定量的CO 2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO 2(g)⇌2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如图所示。
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( )A.550 ℃时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动B.650 ℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%C.T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动D.925 ℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K p=24.0p总3.某温度下,在2 L的密闭容器中,加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应:X(g)+m Y(g)⇌3Z(g),平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。
在此平衡体系中加入1 mol Z(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。
下列叙述不正确的是() A.m=2B.两次平衡的平衡常数相同C.X与Y的平衡转化率之比为1∶1D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4 mol·L-14.已知,相关数据见下表:根据以上信息判断,下列结论错误的是()A.a>bB.增大压强,平衡状态Ⅱ不移动C.升高温度平衡状态Ⅲ向正反应方向移动D.反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应命题法3 等效平衡的应用典例3 (双选)在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N 2(g)+3H 2(g)⇌2NH 3(g) ΔH =-92.4 kJ·mol -1]:A .2c 1>c 3B .a +b =92.4C .2p 2<p 3D .α1+α3<1【解题法】 “等效平衡”解题策略 (1)等效平衡的类型及特点①构建等温等容平衡思维模式新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。