第46講化學(xué)平衡狀態(tài)與化學(xué)平衡常數(shù)[復(fù)習(xí)目標(biāo)]1.理解化學(xué)反應(yīng)的可逆性，能利用圖像、數(shù)據(jù)等描述化學(xué)平衡的建立過程。2.理解化學(xué)平衡的含義，并能根據(jù)反應(yīng)情況判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡。3.知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義及其表示方法，能通過化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算?？键c(diǎn)一可逆反應(yīng)、化學(xué)平衡狀態(tài)1．可逆反應(yīng)(1)概念在同一條件下，既可以向____________進(jìn)行，同時又能向____________進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。(2)特點(diǎn)①雙向性；②雙同性(正、逆反應(yīng)是在同一條件下，同時進(jìn)行)；③共存性。[應(yīng)用舉例](1)判斷下列有關(guān)說法是否正確？不正確的請說明理由。①氫氣燃燒生成水，而水可電解生成氫氣和氧氣，故此反應(yīng)是可逆反應(yīng)。②在工業(yè)生產(chǎn)條件下，氫氣與氮?dú)獬浞职l(fā)生反應(yīng)，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率約為15%，故此反應(yīng)是可逆反應(yīng)。③少量氯氣通入大量水中，所得溶液呈淺黃綠色，且具有酸性和漂白性，故氯氣與水的反應(yīng)為可逆反應(yīng)。________________________________________________________________________________(2)在一定條件下，將SO2和18O2充入反應(yīng)容器使之發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時18O原子將存在于哪些物質(zhì)中？________________________________________________________________________________2．化學(xué)平衡狀態(tài)(1)概念在一定條件下的________反應(yīng)體系中，當(dāng)正、逆反應(yīng)速率________時，反應(yīng)物和生成物的濃度均保持不變，即體系的組成不隨時間而改變，表明該反應(yīng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化達(dá)到了“限度”，這時的狀態(tài)稱之為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡。(2)化學(xué)平衡的建立繪制“反應(yīng)速率－時間”圖像，表示從正反應(yīng)開始建立化學(xué)平衡狀態(tài)的過程。(3)平衡特征1．在化學(xué)平衡建立過程中，v正一定大于v逆()2．恒溫恒容下進(jìn)行的可逆反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，當(dāng)SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等時，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)()3．任何可逆反應(yīng)都有一定限度，達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)即達(dá)到了該反應(yīng)的限度()4．化學(xué)反應(yīng)達(dá)到限度時，正、逆反應(yīng)速率相等()5．化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡后，反應(yīng)物和生成物的濃度或百分含量相等()6．在一定條件下，向密閉容器中充入1molN2和3molH2充分反應(yīng)，生成2molNH3()化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法1．一定溫度下，反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)的焓變?yōu)棣?，F(xiàn)將1molN2O4充入一恒壓密閉容器中，下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是()A．①②B．②④C．③④D．①④2．在一定溫度下的恒容容器中，當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時：①混合氣體的壓強(qiáng)；②混合氣體的密度；③混合氣體的總物質(zhì)的量；④混合氣體的平均相對分子質(zhì)量；⑤混合氣體的顏色；⑥各反應(yīng)物或生成物的濃度之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；⑦某種氣體的百分含量。(1)能說明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________(填序號，下同)。(2)能說明I2(g)＋H2(g)2HI(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________。(3)能說明C(s)＋CO2(g)2CO(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________。(4)能說明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________。(5)能說明5CO(g)＋I(xiàn)2O5(s)5CO2(g)＋I(xiàn)2(s)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________。3．若上述題目中的(1)～(3)改成一定溫度下的恒壓密閉容器，結(jié)果又如何？(1)________________________________。(2)________________________________。(3)________________________________?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法(1)v正＝v逆eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(同種物質(zhì)，消耗速率等于生成速率,不同種物質(zhì)，速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，但必須同時有正、逆反應(yīng)))(2)宏觀組成標(biāo)志各組分的濃度保持不變，或各組分的質(zhì)量、物質(zhì)的量、百分含量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)等保持不變的狀態(tài)是平衡狀態(tài)。(3)間接標(biāo)志①有氣體參加的不等體反應(yīng)，氣體的總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量不變時，達(dá)到平衡狀態(tài)。②如果平衡體系中的物質(zhì)有顏色，則平衡體系的顏色不變時，達(dá)到平衡狀態(tài)。③氣體的密度、氣體的平均相對分子質(zhì)量不變時，要具體分析各表達(dá)式中的分子或分母變化情況，判斷是否平衡(若體系中各組分均為氣體，氣體質(zhì)量守恒；若體系中不全是氣體，要注意氣體質(zhì)量變化)。考點(diǎn)二化學(xué)平衡常數(shù)1．概念在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，即化學(xué)平衡常數(shù)，用符號____表示。2．表達(dá)式對于一般的可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，當(dāng)在一定溫度下達(dá)到平衡時，K＝____________________(固體和純液體的濃度視為常數(shù)，通常不計(jì)入化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中)。[應(yīng)用舉例]寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：(1)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)K＝_______________。(2)Cr2Oeq\o\al(2－,7)(aq)＋H2O(l)2CrOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2H＋(aq)K＝________________。3．影響化學(xué)平衡常數(shù)的因素K只受________影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化、壓強(qiáng)變化、是否使用催化劑無關(guān)。4．平衡常數(shù)的意義及應(yīng)用(1)判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度K<10－510－5～105>105反應(yīng)程度很難進(jìn)行反應(yīng)可逆反應(yīng)接近完全(2)判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡或進(jìn)行的方向?qū)τ诨瘜W(xué)反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意狀態(tài)，濃度商Q＝eq\f(ccC·cdD,caA·cbB)。Q＜K，反應(yīng)向____反應(yīng)方向進(jìn)行；Q＝K，反應(yīng)處于________狀態(tài)；Q＞K，反應(yīng)向____反應(yīng)方向進(jìn)行。(3)判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)1．C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝eq\f(cCO·cH2,cC·cH2O)()2．平衡常數(shù)發(fā)生變化，化學(xué)平衡一定發(fā)生移動()3．化學(xué)平衡發(fā)生移動，平衡常數(shù)一定發(fā)生變化()4．平衡常數(shù)K越大，表示反應(yīng)進(jìn)行得越快()5．溫度不變，增大反應(yīng)物濃度，平衡正向移動，平衡常數(shù)增大()6．反應(yīng)A(g)＋B(g)C(g)達(dá)到平衡后，溫度不變，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，平衡常數(shù)增大()一、化學(xué)平衡常數(shù)與化學(xué)方程式的關(guān)系1．請寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)，并找出K1和K2、K3的關(guān)系。(1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K1(2)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)K2(3)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)K3____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：①H2(g)＋S(s)H2S(g)K1；②S(s)＋O2(g)SO2(g)K2；則反應(yīng)H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常數(shù)K＝________(用K1和K2表示)。(1)正、逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)互為倒數(shù)。(2)若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)都變成n倍或eq\f(1,n)倍，則化學(xué)平衡常數(shù)變?yōu)樵瓉淼膎次冪或eq\f(1,n)次冪。(3)兩化學(xué)方程式相加得到新的化學(xué)方程式，其化學(xué)平衡常數(shù)是兩反應(yīng)平衡常數(shù)的乘積。二、平衡常數(shù)的簡單計(jì)算3．[2018·全國卷Ⅱ,27(1)節(jié)選]CH4—CO2催化反應(yīng)為CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋247kJ·mol－1。某溫度下，在體積為2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化劑進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率是50%，其平衡常數(shù)為________。4．甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。已知制備甲醇的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如下表所示：化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)溫度/℃500800①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)K12.50.15②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)K21.02.50③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)K3(1)據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，則K3＝________(用K1、K2表示)。(2)反應(yīng)③的ΔH________0(填“>”或“＜”)。(3)500℃時測得反應(yīng)③在某時刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度(mol·L－1)分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時v正____v逆(填“＞”“＝”或“＜”)。1．(2020·北京，10)一定溫度下，反應(yīng)I2(g)＋H2(g)2HI(g)在密閉容器中達(dá)到平衡時，測得c(I2)＝0.11mmol·L－1，c(HI)＝0.78mmol·L－1。相同溫度下，按下列4組初始濃度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)逆向進(jìn)行的是()ABCDc(I2)/(mmol·L－1)1.000.220.440.11c(H2)/(mmol·L－1)1.000.220.440.44c(HI)/(mmol·L－1)1.001.564.001.56(注：1mmol·L－1＝10－3mol·L－1)2．[2023·全國甲卷，28(1)節(jié)選]甲烷選擇性氧化制備甲醇是一種原子利用率高的方法?；卮鹣铝袉栴}：①3O2(g)=2O3(g)K1ΔH1＝＋285kJ·mol－1②2CH4(g)＋O2(g)=2CH3OH(l)K2ΔH2＝－329kJ·mol－1反應(yīng)③CH4(g)＋O3(g)=CH3OH(l)＋O2(g)ΔH3的平衡常數(shù)K3＝__________(用K1、K2表示)。3．[2023·浙江6月選考，19(2)①]已知水煤氣變換反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.2kJ·mol－1。恒定總壓1.70MPa和水碳比[n(H2O)/n(CO)＝12∶5]投料，在不同條件下達(dá)到平衡時CO2和H2的分壓(某成分分壓＝總壓×該成分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))如下表：p(CO2)/MPap(H2)/MPap(CH4)/