高考化学一轮复习 第1课时 化学平衡状态 化学平衡常数课件

(1)化学平衡研究的对象：封闭体系的可逆反应。只有可逆反应才有可能存在化学 平衡状态。 (2)“v(正)＝v(逆)”，是化学平衡状态微观本质的条件，其含义可简单地理解为：对 反应物或生成物中同一物质而言，其生成速率等于消耗速率。“反应混合物中各 组分的浓度不变”是平衡状态的宏观表现，是v(正)＝v(逆)的必然结果。 (3)平衡状态直接规定了在一定条件下可逆反应进行的程度大小，也是可逆反应进 行到最大限度的结果。 (4)从化学平衡的特征判断可逆反应是否达到化学平衡时，要特别注意外界条件 的限制及反应本身的特点，如“恒温、恒容”、“体积可变”、“体积不变”、 “全是气体参加”等。
(2)若将2 molN2和4 molH2放入起始体积相同的恒容容器中，在与(1)相同的温 度下达到平衡，试比较平衡时NH3的浓度：(1)________(2)(填“>”、“<”或 “＝”)。
解析：①由反应：N2(g)＋3H2(g) 起始物质的量
2NH3(g)
(mol)
2
4
0
转化物质的量
(mol)
x
正反应进行的程度 越高 。
3．平衡常数的应用和注意事项 (1)在不同条件下进行的同一可逆反应，K值越大，反应物的转化率 越大 ， 正反应进行的程度 越高 。
(2)平衡常数只与 温度 有关，与其他因素无关。 (3)固体 和纯液体 的浓度通常看作常数“1”，不计入平衡常数表达式中。
思考：
反应：①3H2＋N2
1．应用 (1)判断、比较可逆反应进行程度的大小。 K值越大，反应进行的程度越大； K值越小，反应进行的程度越小。 (2)判断可逆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： 浓度商Q＝
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】 一定条件下可逆反应：2NO2(g) 中，达到平衡状态的标志是( )
2NO(g)＋O2(g)，在体积固定的密闭容器
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
正、逆反 应速率的
关系
在单位时间内消耗了m mol A同时生成m mol A， 即v正＝v逆
在单位时间内消耗了n mol B同时生成p mol C
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v正不一定等 于v逆
在单位时间内生成了n mol B，同时消耗q mol D
平衡 平衡 平衡 不一定平衡
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Δvg≠0，压强不 变，意味着各物质的含量不再变化。⑦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，该反应Δvg≠0，能说明反应 达到平衡。 答案：A
3 mol
0(从正反应开始)
等效于： 0
0
2 mol(从逆反mol c mol
则a＋ ＝1且b＋ ＝3时与原平衡是等效平衡
(2)对于恒温、恒容条件下气体体积不变的反应
如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量之比 与对应组分的起始加入量之比相同，则建立的化学平衡是等效的。例如：
A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部
解析：化学平衡状态的根本标志是：①本质：v(正)＝v(逆)，②现象：各组分百 分含量不变。解答该题时，要牢牢抓住两个根本标志，并明确气体的颜色、密度、 压强、平均相对分子质量的变化与根本标志间的关系，才能全面分析，顺利解答。 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， 化学反应速率都等于化学计量数之比。
3．分类及判断方法
(1)对于恒温、恒容条件下，气体体积有变化的反应
如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量 与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的。
如合成氨反应，初始充入1 mol N2和3 mol H2：
N2(g) ＋ 3H2(g)
2NH3(g)
起始量： 1 mol
2NH3
② H2＋ N2
NH3的化学平衡常数相等吗？
提示：化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常
数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数
也会改变。
1．v正＝v逆。指的是同一物质的正反应速率与逆反应速率相等。 2．反应混合物中各组分的含量(质量分数，体积分数，物质的量分数)保持不变。 3．反应类型分析(如下表所示)
【例2】 向某密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2O(g)，发生反应：CO＋H2O(g) CO2＋H2。当反应达到平衡时，CO的体积分数为x。若维持容器
的体积和温度不变，起始物质按下列四种配比充入该容器中，达到平衡时 CO的体积分数大于x的是( ) A．0.5 mol CO＋2 mol H2O(g)＋1 mol CO2＋1 mol H2 B．1 mol CO＋1 mol H2O(g)＋1 mol CO2＋1 mol H2 C．0.5 mol CO＋1.5 mol H2O(g)＋0.4 mol CO2＋0.4 mol H2 D．0.5 mol CO＋1.5 mol H2O(g)＋0.5 mol CO2＋0.5 mol H2
1．在一定温度下的定容容器中，当下列哪些物理量不再发生变化时，表明反 应A(g)＋2B(g)===C(g)＋D(g)已达到平衡状态的是( ) ①混合气体的压强 ②混合气体的密度 ③B的物质的量浓度 ④混合气 体总物质的量 ⑤混合气体的平均相对分子质量 ⑥v(C)与v(D)的比值 ⑦混合气体总质量 ⑧混合气体总体积 A．①②③④⑤⑥⑦⑧ B．①③④⑤ C．①②③④⑤⑦ D．①③④⑤⑧
解析：在等温等体积反应前后气体体积相等的可逆反应，只需投料比例相等， 则两平衡等效。A项逆推后为1.5 mol CO＋3 mol H2(g)与原平衡等效；B项逆 推后，为2 mol CO＋2 mol H2O(g)，CO比例偏高，则平衡后CO体积分数也 偏高；C项逆推后为0.9 mol CO＋1.9 mol H2O(g)，CO比例偏低，则平衡后 CO体积分数也偏低；D项逆推后为1 mol CO＋2 mol H2O(g)与原平衡等效。 答案：B
1．概念
在一定温度下，当一个可逆反应 达到平衡状态时，生成物 浓度计量数次方的乘积 与
反应物浓度计量数次方的乘积 的比值是一个常数，用符号 K 表示。
2．表达式
对于反应mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)，K＝
。
3．平衡常数的应用和注意事项
(1)在不同条件下进行的同一可逆反应，K值越大，反应物的转化率 越大 ，
反应进行的方向。
1．可逆反应
在相同 条件下，既能向 正反应 方向进行又能向 逆反应方向进行的反应。
2．化学平衡状态
化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，当 正反应速与率 逆反应速相率等时，
反应混合物中各组分的
质量或浓保度持不变的状态，称为化学平衡状态。
3．化学平衡状态的特征 (1)逆：研究对象必须是 可逆 反应。 (2)动：化学平衡是 动态 平衡，达到平衡时v正＝v逆 ≠ 0， 即：正、逆反应仍在 继续 进行。 (3)等：正反应速率 ＝ 逆反应速率，是化学平衡的实质。 (4)定：各组分物质的量浓度保持 不变 ，反应混合物的百分组成 不变 。 (5)变：化学平衡状态是有条件的、暂时的，改变影响平衡的外界条件， 平衡会发生 移动 ，达到新的平衡。
高考化学一轮复习 第1课时 化学平衡状态 化学平衡常数课件
第二节 化学平衡和化学反应进行的方向
第1课时 化学平衡状态 化学平衡常数
1. 了解化学反应的可逆性。 2．结合图象考查化学平衡建立的过程。 3．化学平衡状态的分析、判断与比较。 4．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，并判断
解析：②由于是定容容器，反应前后气体的质量不变，故反应中气体的密度 始终保持不变，故不能作为判断是否达到平衡状态的依据，同理⑧不正确； ⑥反应速率之比等于反应方程式中的计量数之比，故不论是否达到平衡，它 们的速率比值总是计量数之比，故不正确；⑦由于反应物生成物全部是气体， 根据质量守恒，不论是否达到平衡，气体总质量保持不变，故不正确；综上 所述，选项B符合题意。 答案：B
对于密闭容器中的反应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
是否已达平衡
混合物体 系中
各成分的 含量
各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 各物质的质量或各物质的质量分数一定 各气体的体积或体积分数一定 总压强、总体积、总物质的量一定
H2(g)＋I2(g)
2HI(g)
① 1 mol 1 mol 0 mol
② 2 mol 2 mol 1 mol
上述两种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，两种情况下H2与 I2(g)的物质的量比均为1∶1，因此上述两种情况下建立的化学平衡状态是等 效的。 (3)对于恒温、恒压条件下的可逆反应(气体体积有变化的反应或气体体积不 变的反应) 如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量之 比与对应组分的起始加入量之比相同，则建立的化学平衡状态是等效的。 注意：三种情况下的等效均指的是平衡混合物中各组分的百分含量保持不变。实 际上三种等效是有差别的，第(1)种情况是绝对等效(包括浓度、密度、平均相对 分子质量等都相等)，而在第(2)、(3)种情况下，物质的量等存在倍数关系。
3x
2x
平衡物质的量
(mol)
2－x
4－3x
2x
平衡时体积为反应前的三分之二，即
，求得x＝1，则N2的转化率为50%。 因为正反应是放热反应，逆反应是吸热反应，即生成氨气时放热，虽然①与 ②平衡时是等效平衡，但①生成氨气的量大于②反应生成的氨气量，故放出 的能量是①>②。
(1)是恒温恒压，(2)是恒温恒容，可以假设先让(1)也保持恒温恒容，则此时 与(2)平衡相同，再让其恢复恒压，则容器的活塞位置会改变，相当于加压， 则化学平衡又向正反应方向移动，即NH3的浓度增大，即(1)>(2)。 答案：(1)①50% ②> (2)>
1．含义 在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的 物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同，即为等效平衡。
2．分析方法 按照化学方程式的化学计量数关系，把起始物转化为方程式同一半边的物质，通 过对比两种情况下对应组分的起始量是相等，还是等比，来判断化学平衡是否等 效。
(1)解答有关等效平衡问题首先应弄清楚外界条件，是恒温恒容还是恒温恒压， 然后再利用有关结论。 (2)解答有关这类问题关键在于根据题目的条件建立等效平衡模型，利用等效 假设进行有关问题的分析(如转化率、压强、平均相对分子质量等)。
2．(1)在某压强恒定的密闭容器中加入2 mol N2和4 mol H2，发生如下反应： N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol 达到平衡时，体积为反应前的三分之二。求： ①达到平衡时，N2的转化率为________。 ②若向该容器中加入a molN2、b molH2、c molNH3，且a、b、c均>0，在相 同条件下达到平衡时，混合物中各组分的物质的量与上述平衡相同，试比 较反应放出的能量：①________②(填“>”、“<”或“＝”)。
平衡 不一定平衡 不一定平衡 不一定平衡
压强
压强不再变化，当m＋n≠p＋q时 压强不再变化，当m＋n＝p＋q时
平衡 不一定平衡
混合气体的平 均相对分 子质量(Mr)
温度
Mr一定，当m＋n≠p＋q时
Mr一定，当m＋n＝p＋q时 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 不一定平衡