考點28化學平衡

1．復(fù)習重點

1.       建立化學平衡的觀點.

2.       理解化學平衡的特征.

3.       常識性介紹化學平衡常數(shù).

2．難點聚焦

在化學研究和化工生產(chǎn)中,只考慮化學反應(yīng)的速率是不夠的.

例如:

這是一個可逆反應(yīng)�。ㄕ�反應(yīng)的生成物，是逆反應(yīng)的反應(yīng)物。）

特點：（二同）同一條件下；同時進行。

顯然，可逆反應(yīng)不能進行到底。（即：反應(yīng)物不能全部轉(zhuǎn)化為生成物。）

因此，對任一可逆反應(yīng)來說，都有一個化學反應(yīng)進行的程度問題。

這就牽涉到化學平衡。

化學平衡主要是研究可逆反應(yīng)規(guī)律的。

如：可逆反應(yīng)進行的程度，以及各種條件對反應(yīng)進行的程度的影響等。

（一）   化學平衡的建立：

當我們把蔗糖不斷的溶入水中，直至蔗糖不能繼續(xù)溶解。

此時，所得溶液為蔗糖的飽和溶液。

在此溶液中,繼續(xù)加入蔗糖,蔗糖不再減少.(溫度等其它條件不變時.)

蔗糖真的不能繼續(xù)溶解了嗎？

我們做一個小實驗：用一塊中間有凹痕的蔗糖，放入蔗糖的飽和溶液中。過一段時間，我們會看到，凹痕不見了。取出蔗糖，小心稱量，質(zhì)量未變！

這是怎么回事呢？

原來，在蔗糖的飽和溶液中，蔗糖并非不再溶解，而是蔗糖溶解的同時，已溶解的蔗糖分子又回到晶體表面。而且，溶解的速率和結(jié)晶的速率相同。

所以，在蔗糖的飽和溶液中，加入蔗糖晶體。晶體的質(zhì)量不會減少，但凹痕卻不見了。

這種狀態(tài)，叫溶解－結(jié)晶平衡狀態(tài)。簡稱：溶解平衡狀態(tài)。

顯然，溶解平衡狀態(tài)是動態(tài)平衡狀態(tài)。

可逆反應(yīng)的情形又是怎樣呢？

實驗證明:

在一氧化碳和水蒸汽的反應(yīng)中:

如果溫度不變,反應(yīng)無論進行多長時間,容器里混合氣體中各種氣體的濃度都不再發(fā)生變化.

正反應(yīng),逆反應(yīng)都在繼續(xù)進行!

只是:

正反應(yīng)速率==逆反應(yīng)速率

這種狀態(tài),稱化學平衡狀態(tài).簡稱:化學平衡.

化學平衡是動態(tài)平衡.

當可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時,正反應(yīng)和逆反應(yīng)都仍在繼續(xù)進行.只是由于在同一瞬間,正反應(yīng)生成的CO₂和H₂,的分子數(shù),和逆反應(yīng)所消耗的CO₂和H₂,的分子數(shù)相等!

即: 正反應(yīng)速率==逆反應(yīng)速率

反應(yīng)混合物中,各組份的濃度不變!

化學平衡:

  化學平衡狀態(tài),是指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).

（二）   化學平衡常數(shù)：

參見表2-1

分析數(shù)據(jù)可知:

1.       在一定溫度下,可逆反應(yīng)無論從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,最后都能達到化學平衡.

2.       達到化學平衡后,反應(yīng)物的濃度之積,比上生成物的濃度之積,是一個常數(shù).---化學平衡常數(shù).

注意:

1.對同一個化學反應(yīng)來說,溫度不變,化學平衡常數(shù)不變!(但不一定是1)

2.化學計量數(shù)為濃度的指數(shù).

3.K值越大,反應(yīng)進行的程度越大.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率也越大.反之亦然.

3．例題精講

例1： H₂(g)+ I₂(g) 2HI(g)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的標志                      。

    ①c(H₂)=c(I₂)=c(HI)時

②c(H₂):c(I₂):c(HI)=1:1:2時

③c(H₂)、c(I₂)、c(HI)不再隨時間而改變

④單位時間內(nèi)生成nmolH₂的同時生成2nmolHI

⑤單位時間內(nèi)生成nmolH₂的同時生成nmolI₂

⑥反應(yīng)速率v(H₂)=v(I₂)=v(HI)

⑦一個H-H鍵斷裂的同時有兩個H-I鍵斷裂

⑧溫度和體積一定時，容器內(nèi)壓強不再變化

⑨溫度和體積一定時，混合氣體的顏色不再變化

⑩溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化

⑾條件一定，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化

[解析]

①濃度相等，不能說明已達到平衡狀態(tài)；

②濃度之比與平衡狀態(tài)無必然聯(lián)系；

③濃度不變，說明已達平衡。注意不要把濃度不變與①、②兩種情況混淆；

④“生成nmolH₂”指逆反應(yīng)，“生成2nmolHI”指正反應(yīng)，且v_正=v_逆，正確；

⑤“生成nmolH₂”、“生成nmolI₂”都指逆反應(yīng)，不能判斷；

⑥無論是v_正、v_逆，用不同物質(zhì)表示時，一定和化學計量數(shù)成正比，與是否達到平衡狀態(tài)無關(guān)。

⑦從微觀角度表示v_正=v_逆，正確；

⑧由于Δν(g) = 0，壓強始終不改變；

⑨顏色不變，說明I₂(g)濃度不變，可以判斷；

⑩由于Δν(g) = 0，體積始終不變，且反應(yīng)混合物總質(zhì)量始終不變，密度不變，不能判斷是否達到平衡。

⑾反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量、質(zhì)量均不變，所以平均分子量始終不變，不一定達到平衡狀態(tài)。解答：③④⑦⑨

[點評] 此題從多個角度分析平衡態(tài)或不平衡態(tài)各種相關(guān)物理量的變化情況，有助于加深對平衡特點的理解。

[變式] 若反應(yīng)為：2NO₂（g）2N₂O₄（g）呢？

[ 方法提示]

1．  判斷是否達到平衡狀態(tài)式可抓住以下標志：

          ①

⑴直接標志  ②各組分的m、n不變（單一量）

  ③通過濃度（或百分含量）：各組分的濃度（或百分含量）不變

①通過總量：對Δn(g) 0的反應(yīng)，n_總(或恒溫恒壓下的V_總，恒溫恒容下的P_總)不變；

⑵間接標志   ②通過復(fù)合量：()、ρ()，需具體分析關(guān)系式中上下兩項的變化。

③其它：如平衡體系顏色等（實際上是有色物質(zhì)濃度）

例2   把6molA氣體和5molB氣體混合放入4L密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：

3A（氣）+B（氣）  2C（氣）+（氣）經(jīng)達到平衡，此時生成C為，測定D的平均反應(yīng)速率為0.1mol/L•min，下列說法中錯誤的是   （    ）

A.x = 2                         B. B的轉(zhuǎn)化率為20%

C. 平衡時A的濃度為0.8mol/L    D. 恒溫達平衡時容器內(nèi)壓強為開始時的85%

[解析]

本題是一道有關(guān)化學平衡的基礎(chǔ)計算題，解題的關(guān)鍵是弄清各量的含義。

因

，所以。

3A（氣）+B（氣） 2C（氣）+2D（氣）

起始量（mol）  6         5          0         0

變化量（mol）  3         1          2         2

平衡量（mol）  3         4          2         2

B的轉(zhuǎn)化率為：

平衡時A的濃度：

，所以

[答案]C、D

例3一定條件下，可逆反應(yīng)A₂（g） + B₂(g)  2 C(g)達到平衡時，各物質(zhì)的平衡濃度為：

c（A₂）= 0.5mol/L；c（B₂）= 0.1mol/L； c（C）= 1.6mol/L。若用a、b、c分別表示A₂、B₂、C的初始濃度（mol/L）,則：

（1）a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是                    ；

（2）a的取值范圍是                          。

 [解析] (1)設(shè)轉(zhuǎn)化過程中，A₂（g）轉(zhuǎn)化濃度為xmol/L，則B₂（g）轉(zhuǎn)化濃度也為xmol/L。平衡濃度： a?x = 0.5   b?x = 0.1 則有：a = b +0.4

   （2）考慮兩種極端情況：①A₂、B₂為起始物質(zhì)；②A₂、C為起始物質(zhì)。

                          A₂（g） +   B₂(g)      2 C(g)

物質(zhì)的平衡濃度（mol/L）   0.5          0.1           1.6

    ①A₂、B₂為起始物質(zhì)    0.5+0.8      0.1+0.8       0

    ②A₂、C為起始物質(zhì)    0.5-0.1       0            1.6+0.2

故a的取值范圍為0.4≤ b ≤1.3。

[答案] （1）a = b +0.4  (2) 0.4≤ b ≤1.3

 [點評]

本題重點考查可逆反應(yīng)的特點，由此可得B₂的取值范圍為：0<b≤0.9,C的取值范圍為： 0< C ≤1.8。

 [ 方法提示]

有關(guān)化學平衡的基本計算：

　　可逆反應(yīng)mA＋nBpC+qD達到平衡時：

①     用各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于化學方程式中的化學計量數(shù)之比．

即：vA．∶vB．∶vC．∶vD．=m∶n∶p∶q

　�、诟魑镔|(zhì)的變化量（變化濃度）之比等于化學方程式中相應(yīng)化學計量數(shù)之比

　�、鄯磻�(yīng)物的平衡量（或濃度）=起始量（或濃度）-消耗量（或濃度）

　　生成物的平衡量（或濃度）=起始量（或濃度）+增加量（或濃度）

　　⑤阿伏加德羅定律的兩個重要推論

　　⑥混合氣體平均式量的計算（由A、B、C三種氣體混合）

　　其中M(A)、M(B)、M(C)分別表示A、B、C的相對分子質(zhì)量；a％、b％、c％分別表示這3種氣體的體積（或質(zhì)量）分數(shù)．

例4:某容積可變的密閉容器中放入一定量的A和B的混合氣體，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：。若維持溫度和壓強不變，當達到平衡時，容器的體積為V，此時氣體C的體積占40%，則下列判斷正確的是         （    ）

A. 原混合氣體的體積為1.1V 

B. 原混合氣體的體積為0.9V

C. 反應(yīng)達到平衡時，氣體A消耗了0.2V

D. 反應(yīng)達到平衡時，氣體B消耗了0.2V

 [解析] 本題可直接結(jié)合反應(yīng)方程式和題中給出的條件計算，方程式的特征是反應(yīng)掉的A的量就是總體積的減少量�？捎蒀直接求出氣體A消耗了0.2V，所以總體積為1.2V，氣體B消耗了0.4V。

[答案] C

[點評] 本題可以改為考查某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率、體積分數(shù)的計算等等。

4．實戰(zhàn)演練

一、選擇題

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