第46讲 化学平衡状态与平衡常数-【精梳精讲】2024年高考化学大一轮精品复习课件（新教材）

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1.掌握化学平衡状态的特征及判定方法。2.了解化学平衡常数的含义及影响因素。3.能利用化学平衡常数进行有关计算。
考点一 可逆反应、化学平衡状态
考点二 化学平衡常数
考点一 可逆反应、化学平衡状态
少数反应,在逆反应条件还没建立时反应物已经耗尽了, 可逆程度很小，通常不认为是可逆反应。(称作完全反应)
在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应
大多数化学反应都是可逆反应。
下列属于可逆反应的是________。A．氯化钠溶解与结晶析出B．氯气溶于水C．电解水生成H2、O2与H2在O2中燃烧生成H2OD．反应物和生成物相反的反应E．SO2被氧气氧化成SO3F．H2和I2在高温下边化合边分解G．品红溶液通入SO2褪色，加热后又恢复红色H．Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
①反应体系中，反应物和生成物共存
③可逆反应不能进行到底,因此存在化学反应限度。
(正反应如果放热，则逆反应吸热且数值相等)
*指在一定条件下的可逆反应里，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
v(正)= v(逆) ≠0
反应混合物中各组分的浓度保持不变
c(N2) 、c(H2)
c(NH3) =
v正
v逆=
v正
c(NH3)
v逆
③假设反应进行到t1时，v正=v逆
t1时c(N2) 、c(H2)、c(NH3)各自达到一定值，浓度不再变化
t1时往后，正、逆反应都进行，v正=v逆
则此时， c(N2) 、 c(H2)、 c(NH3)都不再改变
a mlN2b mlH2
3.化学平衡状态的特征
动态平衡, v(正)= v(逆) ≠0
v(正) = v(逆)
反应混合物中各组分的浓度保持一定，各组分的含量保持不变。
条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。
(1)直接标志：(2)间接标志：
①v(正) = v(逆)
②各组分的浓度(百分含量、质量、物质的量等)不随时间改变而改变
4.判断是否达到平衡状态的标志
【例１】 在一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是（　　）A、C的生成速率与C的分解速率相等 B、单位时间生成nmlA,同时生成3nmlBC、单位时间生成B的速率,与生成C的速率相等 D、单位时间生成nmlA,同时生成2nmlC
怎样理解v(正) = v(逆)？
对于同种物质，v(正)=v(逆)，即消耗速率等于生成速率等。对于不同的两种物质，则一正一逆，速率之比等于化学计量数之比；
归纳:等——v(正)=v(逆)
【例2】下列各关系中能说明反应N2＋3H2 2NH3已达到平衡状态的是 A．3v正(N2)＝v正(H2)B．v正(N2)＝v逆(NH3)C．2v正(H2)＝3v逆(NH3)D．v正(N2)＝3v逆(H2)
【例3】下列说法中可以充分说明反应: P(g)+Q(g) R(g)+S(g) , 在恒温下已达平衡状态的是（　　　） (A) P、Q、R、S的浓度不再变化 (B) P、Q、R、S的分子数比为1:1:1:1 (C)反应容器内P、Q、R、S共存 (D)反应容器内总物质的量不随时间而变化
怎样理解反应混合物中各组分的浓度保持不变
【例4】在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,无法表明反应: A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)已达平衡状态的是(其中只有B气体有颜色) ( )A.混合气体的压强 B.混合气体的密度C.气体的平均分子量 D.气体的颜色
如何理解：“变量”不变，则平衡
【例5】将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的恒容真空密闭容器中(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)下列可以判断反应已达化学平衡状态的是 ( )A.混合气体中氨气的体积分数不变B.密闭容器中总压强不变C.2 v(CO2)= v(NH3)D.混合气体的平均摩尔质量不变E.密闭容器中混合气体的密度不变
判断下列条件能否说明该反应已达化学平衡？
在反应速率、平衡状态的判定、以及后面所要学习的平衡常数的计算里，务必看清物质的集聚状态——固态（s）。
1. 一定条件下，将A、B、C三种物质各1ml通入一个密闭容器中，
1+0.5=1.5mlB
达到化学反应限度时，B的物质的量可能是
B. 1ml C. 0.5ml D. 0
1.在一密闭容器中进行反应：2X(g)＋Y(g) 2Z(g)。已知反应过程中某一时刻X、Y、Z的浓度分别为0.3 ml·L－1、0.1 ml·L－1、0.4 ml·L－1，当反应达到平衡时，不可能存在的是A.c(X)＝0.5 ml·L－1 B.c(Y)＋c(X)＝0.5 ml·L－1C.c(Y)＋c(Z)＝1.05 ml·L－1 D.c(X)＋c(Y)＋c(Z)＝0.75 ml·L－1
2X(g)＋Y(g) 2Z(g)
0.3 0.1 0.4
0.2 0.1 0.2
0.1 0 0.6
0.4 0.2 0.4
0.7 0.3 0
0.1 ml/L＜c(Y)＋c(X)＜1.0 ml/L
0.7 ml/L＜c(X)＋c(Y)＋c(Z)＜1.0 ml/L
0.3 ml/L＜c(Y)＋c(Z)＜0.6 ml/L
2.在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量
(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是________。(2)能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是______。(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是____________。
(4)能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是___________。
(5)能说明NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是 。(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s) 5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是 。
考点二 化 学 平 衡 常 数
在 ，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），符号用“ ”表示。
化学平衡常数只与温度有关.
与压强、反应物或生成物浓度、是否使用催化剂均无关。
1、定义(选1课本P32)：
与平衡建立的途径无关。
说明：其中c为各组分的平衡浓度
∵浓度的单位为ml·L-1　
∴K的单位为(ml·L-1)n；
n=(p+q)-(m+n)
※当浓度的单位为 ml·L-1，称标准平衡常数，标准平衡常数不写单位
注：纯固体和纯液体浓度计为1，不列入平衡常数表达式
(1) 纯固体、纯液体浓度固定,不列入平衡常数的表达式中！
4.书写平衡常数关系式的规则
注意：水溶液中的反应如有水参加，水浓度为常数，不列入。 但对非水溶液反应，如有水生成或有水参加，必须写上。
(2)平衡常数与方程式书写方法有关。
K1 与 K3的关系？
K1 = 1/K2
K1 与 K2的关系？
对可逆反应，若反应方向改变，平衡常数与原平衡常数互为倒数
若方程式中化学计量数整体扩大n倍，平衡常数变为原来的n次方
例1: ①2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1 ②2NO2 (g) N2O4 K2 ③2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K
规律：若方程式相加，则总反应平衡常数等于分步平衡常数之乘积,反之，相减则“除”
(1)判断可逆反应进行的程度
K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大
3.化学平衡常数的应用
表示反应正向进行的程度越大，反应物转化率也越大
一般来说，K＞105，认为该反应接近完全。
①平衡常数数值大，并不代表此温度下反应速率快。及并不能预示反应达到平衡所需要的时间。
②平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该温度下不可能进行，如:N2+O2 2NO K=10-30(298K)所以常温下用此反应固定氮气是不可能的。因此没有必要在该温度下进行实验，以免浪费人力物力
也不代表常温下很容易发生。
(2)判断可逆反应的热效应
例：不同温度时,反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数与温度的关系如下：
由表格可以判断该反应的
ΔH ____ 0
该反应正方向为____反应。
(3)判断可逆反应是否达到平衡或进行的方向
①QC＜K ，反应向 方向进行；
②QC＝K ，反应处于 状态；
③QC＞K ，反应向 方向进行;
注意：浓度商Qc中的浓度为任意时刻的浓度， 而平衡常数K中的浓度为平衡时的浓度。
该反应物的起始浓度－该反应物的平衡浓度
2、注意：(1)转化率是对反应物而言的；(2)在一定温度下可逆反应中，K值越大，反应物的转化率就越高 (3)对于一给定可逆反应，K值只与温度有关，而不仅与温度有关也与反应物起始浓度有关。
(4)对于有多种反应物的可逆反应，增加其中一种反应物，其他反应物的转化率提高，而自身的转化率却降低。
1.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为K＝ (　　)
2.平衡常数发生变化，化学平衡一定发生移动(　　)3.化学平衡发生移动，平衡常数一定发生变化(　　)4.平衡常数K越大，表示反应进行得越快(　　)5.温度不变，增大反应物浓度，平衡正向移动，平衡常数增大(　　)6.反应A(g)＋B(g) C(g)达到平衡后，温度不变，增大压强， 平衡正向移动，平衡常数增大(　　)
1.研究发现，液态苯是优质储氢材料：C6H6(l)＋3H2(g) C6H12(l)。一定温度下，在密闭容器中充入一定量液态苯(足量)和适量氢气，经反应达到平衡后，测得c(H2)＝2 ml/L。保持温度不变，将体积压缩至原来的一半，达到新平衡时c(H2)为A.1 ml·L－1 B.2 ml·L－1 C.3 ml·L－1 D.4 ml·L－1
2.在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g) Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如下表所示。下列说法不正确的是
A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应B.25 ℃时,反应Ni(CO)4(g) Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10－5C.80 ℃时,测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 ml/L，则此时v正>v逆D.80 ℃达到平衡时,测得n(CO)=0.3 ml,则Ni(CO)4的平衡浓度为2 ml/L
T升高,K减小,故正反应为放热反应
计算Qc＝8>K，逆向
根据80 ℃时 K值计算