化學反應的限度

1、第24講 化學反應的限度（建議2課時完成）考試目標1了解化學反應的可逆性。2了解化學平衡建立的過程。理解化學平衡常數(shù)的含義能夠利用化學平衡常數(shù)進行簡單的計算。3理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對化學平衡的影響，認識其一般規(guī)律。4了解化學平衡的調(diào)探在生產(chǎn)、生活和科學研究領域中的重大作用。要點精析一、化學平衡狀態(tài)的特征。1在一定溫度的密閉容器中，可逆反應進行一段時間后，會達到平衡狀態(tài)。此時正反應速率和逆反應速率相等，反應體系的組成不再隨時間的延續(xù)而變化，化學反應達到一定的限度?；瘜W平衡是動態(tài)平衡。外界條件的變化會導致平衡發(fā)生移動。2化學平衡狀態(tài)與化學平衡常數(shù)的關系:一個反應在同一溫度下，

2、可有不同的化學平狀態(tài)，但平衡常數(shù)只有一個，即平衡時各物質(zhì)的濃度關系只有一個。3等效平衡：可逆反應可從左自右達到平衡狀態(tài)，也可從右向左達到平衡狀態(tài)，甚至從某一中間過渡狀態(tài)達到同一平衡狀態(tài)。條件是對反應前后氣體體積變化的反應同一溫度下、體積不變時，反應混合物的組成經(jīng)過轉(zhuǎn)換實質(zhì)上是相同的。同一溫度下、壓強不變時，反應混合物經(jīng)過轉(zhuǎn)換在組成比例上是相同的。對反應前后氣體體積不變的反應，恒溫恒容或恒溫恒容條件下，只要反應混合物組成比例上相同的，平衡均可達到等效。例1在一定條件下，在固定容積的密閉容器中，能表示反應X(氣)+2Y（氣）2Z(氣)一定達到化學平衡狀態(tài)的是（ ）A容器內(nèi)壓強不隨時間改變BC正反應

3、生成Z的速率與逆反應生成Y的速率相等D容器內(nèi)混合氣體的密度不隨時間改變EX、Y、Z的物質(zhì)的量之比 1：2：2F一定溫度下 為一常數(shù)解析：化化學平衡的特征是平衡混合物各性質(zhì)（如顏色、濃度、密度）不再改變，正反應速率和逆反應速率相等，但反應繼續(xù)進行，為動態(tài)平衡。生成物平衡濃度的方次之積與反應物平衡濃度的方次之積的比值為一常數(shù)。答案為A、C、D、F。二、外界條件(濃度、溫度、壓強等)對化學平衡的影響1化學平衡移動實質(zhì)：化學平衡移動是由于濃度、溫度、壓強的變化使可逆反應從一種平衡狀態(tài)變?yōu)榱硪黄胶鉅顟B(tài)的過程。平衡移動的實質(zhì)因為條件的變化打破了正反應、逆反應速率相等的關系。(正) (逆)，正向移動；(正)

4、<(逆)，平衡逆向移動。對可逆反應：mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)條件變化反應特點(正)(逆)正 逆移動方向說明反應物濃度增大增不變正 逆向右固體或純液體濃度視為固定不變的生成物濃度減小不變減反應物濃度減小減不變正 逆向左生成物濃度增大不變增升高溫度正反應吸熱增增正 逆向右升高或降低溫度，正 逆增加或減小程度不同正反應放熱增增正 逆向左降低溫度正反應吸熱減減正 逆向左正反應放熱減減正 逆向右壓縮體積增大壓強m+np+q增增正 逆向右反應物產(chǎn)物都是固體或液體，壓強對平衡無影響。m+n=p+q增增正= 逆不移動m+np+q增增正 逆向左容積不變，充入He不變不變正= 逆不移

5、動分壓不變壓強不變充入Hem+np+q減減正 逆向左相當于減壓m+n=p+q減減正= 逆不移動m+np+q減減正 逆向右例2T時，將一定量的混合氣體在密閉容器中發(fā)生反應aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，平衡后測得B氣體的濃度為0.6mol/L，恒溫下，將密閉容器的容積擴大1倍，重新達到平衡后，測得B氣體濃度為0.4mol/L，下列敘述正確的是( )A重新達到平衡時，D的體積分數(shù)減小 Ba+b<c+dC平衡向右移動D重新達到平衡時，A氣體濃度增大解析：若平衡不移動，容積擴大1倍，B濃度應為0.3mol/L，說明平衡逆向移動。答案為A。 2用K判斷平衡移動的方向：可運用濃度商（或

6、壓強商）與濃度平衡常數(shù)（或壓強平衡常數(shù)）的大小比較判斷：Qk 平衡向右移動；Qk平衡向左移動。對可逆反應：mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)條件變化反應特點QkQ與k移動方向說明反應物濃度增大生成物濃度減小QC變小kC不變QCkC向右固體或純液體參加反應，其濃度視為固定不變的。生成物濃度增大反應物濃度減小QC變大kC不變QCkC向左升高溫度正反應吸熱不變變大Qk向右吸熱反應K隨溫度升高增大。放熱反應K隨溫度升高減小。正反應放熱不變變小Qk向左降低溫度正反應吸熱不變變小Qk向左正反應放熱不變變大Qk向右壓縮體積增大壓強m+np+q變小不變Qk向右反應物產(chǎn)物都是固體或液體，壓強對平衡

7、無影響。m+n=p+q不變不變Q=k不移動m+np+q變大不變Qk向左容積不變，充入He不變不變Q=k不移動分壓不變壓強不變充入Hem+np+q變大不變Qk向左相當于減壓m+n=p+q不變不變Q=k不移動m+np+q變小不變Qk向右例3在下列的平衡系中，所用措施，可使反應向右移動達到新平衡的是（ ） A I-3（aq） I2 + I-（aq)(加入四氯化碳) B H2O( l ) H2O(g)(加入蔗糖) CAg+（aq）+ Cl-（aq） AgCl(s)(加入固體AgNO3) DFe(SCN)2+（aq） Fe3+（aq） + SCN-（aq）(加入固體NaSCN) EBaSO4(s） Ba

8、2+（aq）+ SO42-（aq)(加入水) 解析：勒沙特列原理是一個經(jīng)驗性的平衡移動原理，適用于封閉體系，當改變平衡系統(tǒng)的一個條件時，平衡將向減弱這種改變的方向移動。不僅適用于一般的化學平衡，也適用于沉淀溶解平衡、配合平衡、電離平衡、水解平衡等。答案為A、C、E。例4：T時，A氣體與B氣體反應生成C氣體。反應過程中A、B、C濃度變化如圖（）所示，若保持其他條件不變，溫度分別為T1和T2時，B的體積分數(shù)與時間的關系如圖（）所示，則下列結論正確的是A在（t1+10）min時，其他條件不變，增大壓強，平衡向逆反應方向移動B（t1+10）min時，保持容器總壓強不變，通入稀有氣體，平衡向左方向移動C

9、T時，在相同容器中，若由0.3mol·L-1 A、0.1 mol·L-1 B和0.4 mol·L-1 C反應，達到平衡后，C的濃度仍為0.4 mol·L-1D其他條件不變，升高溫度，正、逆反應速率均增大，且A的轉(zhuǎn)化率增大解析：化學平衡圖象題：一看坐標：一般縱坐標為v、n、c、p、（百分含量）等，橫坐標為t、p、T等；二看線（線的變化趨勢、斜率大小）：橫坐標為t時圖象會出現(xiàn)平臺，反映了建立平衡及平衡移動的大致動態(tài)變化過程；橫坐標為p、T，實際上在考查p、T對化學平衡的影；三看點（起點、折點、交點、終點）。圖是c-t圖，根據(jù)A、B濃度分別減少0.2 mol&

10、#183;L-1 、0.6 mol·L-1,C的濃度增大0.4 mol·L-1，則反應方程式為A+3B 2C，得出A、D不對。答案為B、C。三、平衡轉(zhuǎn)化率對于可逆反應: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)。 反應物A的平衡轉(zhuǎn)化率（該條件最大轉(zhuǎn)化率）可表示： 例5：等容積的三個密閉容器中，在一定條件下，甲、乙、丙三容器中分別進行可逆反應：2A(g)+B(g) 3C(g)+2D(g),起始時三個容器中反應物的物質(zhì)的量(mol)分別如下表所示,在相同條件下，反應物A、B的轉(zhuǎn)化率大小關系為反應物甲乙丙 A211 B121A.A的轉(zhuǎn)化率甲<丙<乙B.A的轉(zhuǎn)化

11、率甲<乙<丙C.B 的轉(zhuǎn)化率甲>丙>乙D.B的轉(zhuǎn)化率甲<乙<丙解答：對于aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)的反應，增大反應物A(g)的濃度，A的轉(zhuǎn)化率減少，B的轉(zhuǎn)化率增大；減少反應物A(g)的濃度，A的轉(zhuǎn)化率增大，B的轉(zhuǎn)化率減少。答案為A、C。四、化學平衡常數(shù)K（Kc和Kp）在一定溫度下，達到平衡的可逆反應，其平衡常數(shù)用生成物平衡濃度(氣體平衡分壓)的方次之積與反應物平衡濃度(氣體平衡分壓)的方次之積的比值來表示，這時的平衡常數(shù)稱為濃度平衡常數(shù)(壓強平衡常數(shù))，用Kc(Kp)表示。對:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g), 1. 書寫平衡

12、常數(shù)關系式的規(guī)則同一化學反應，可以用不同的化學反應式來表示，每個化學方程式都有自己的平衡常數(shù)關系式及相應的平衡常數(shù)。平衡常數(shù)及單位必須與反應方程式的表示一一對應。如果反應中有固體或純液體參加，它們的濃度不應寫在平衡關系式中，因為它們的濃度是固定不變的，化學平衡關系式中只包括氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度。稀溶液中進行的反應，如有水參加，水的濃度也不必寫在平衡關系式中。如：下列可逆反應的濃度平衡常數(shù)的數(shù)學表達式CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) Kc=CO2CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) Kc=COH2O/(CO2H2Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+ Kc

13、=CrO42-2H+2/Cr2O72-2. 平衡常數(shù)K的性質(zhì)和意義.平衡常數(shù)K與溫度有關，與濃度和壓強無關。.平衡常數(shù)K的大小，可推斷反應進行的程度。K越大，表示反應進行的程度越大，反應物的轉(zhuǎn)化率越大；K越小，表示反應進行的程度越小，反應物的轉(zhuǎn)化率越小。一般來說，反應的平衡常數(shù)K105認為正反應進行得較完全；K10-5認為這個反應的正反應很難進行(逆反應較完全).平衡常數(shù)表達式表明在一定溫度條件下達成平衡的條件。在某溫度下，某時刻反應是否達平衡，可用該時刻產(chǎn)物的濃度商Qc與Kc比較大小來判斷。當Qc>kc，(正)<(逆),未達平衡，反應逆向進行；當Qc<kc，(正)>(

14、逆),未達平衡，反應正向進行；當Qc=kc，(正)=(逆),達到平衡，平衡不移動。平衡常數(shù)數(shù)值的大小，只能大致告訴我們一個可逆反應的正向反應所進行的最大程度，并不能預示反應達到平衡所需要的時間。如2SO2(g)+O22SO3(g) 298K時Kp3.6×1024很大，但由于速度太慢，常溫時，幾乎不發(fā)生反應。例5: 已知可逆反應CO + H2O(g) CO2 + H2，達到平衡時。（1）830K時，若起始時：c (CO) = 2 mol/L，c (H2O) = 3 mol/L，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為60%，水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為_；K值為_。（2）830K，若只將起始時c (H2O)改為6 m

15、ol/L，則水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為_。（3）若830K時，起始濃度c (CO) = a mol/L，c (H2O) = b mol/L，H2的平衡濃度c (H2) = c mol/L，a、b、c之間的關系式是_ ； 當a = b時，a = _c。 解析（1） CO + H2O(g)CO2 + H2 起始濃度（單位均為mol/L） 2 3 0 0 轉(zhuǎn)化濃度 1.2 1.2 1.2 1.2 平衡濃度 0.8 1.8 1.2 1.2 K= （2）設CO的轉(zhuǎn)化濃度為x CO + H2O(g)CO2 + H2起始濃度（單位均為 mol/L） 2 6 0 0轉(zhuǎn)化濃度 x x x x平衡濃度 2 x 6 x x

16、x K =，x = 1.5 mol/L （3） CO + H2O(g)CO2 + H2 起始濃度（單位均為mol/L） a b 0 0轉(zhuǎn)化濃度c c c c平衡濃度 a c b c c c ，a = b，則a = 2c3根據(jù)平衡常數(shù)進行的有關計算3. 平衡常數(shù)的組合(多重平衡規(guī)則)： 如果某個反應可以表示為兩個或多個反應的總和，則總反應的平衡常數(shù)等于各分步反應平衡常數(shù)之積。例6：已知(1) 2H2O(g)2H2(g)+O2(g) K1，(2) 2CO2(g)2CO(g)+O2 K2 試求：(3)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) K3 (4)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) K4的平衡常數(shù)K3和K4解析： 規(guī)律如下：“方程式倒寫，K倒數(shù)；方程式相加，K相乘；方程式×n倍，K則n次方”。答案為、4.