第24讲化学平衡限度5268.pdf

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1、8257057.doc Page 1 of 6 第 24 讲 化学反应的限度（建议 2 课时完成）考试目标 1了解化学反应的可逆性。2了解化学平衡建立的过程。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。3理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识其一般规律。4了解化学平衡的调探在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。要点精析 一、化学平衡状态的特征。1在一定温度的密闭容器中，可逆反应进行一段时间后，会达到平衡状态。此时正反应速率和逆反应速率相等，反应体系的组成不再随时间的延续而变化，化学反应达到一定的限度。化学平衡是动态平衡。外界条件的变化会导致平衡发生移动

2、。2化学平衡状态与化学平衡常数的关系:一个反应在同一温度下，可有不同的化学平状态，但平衡常数只有一个，即平衡时各物质的浓度关系只有一个。3等效平衡：可逆反应可从左自右达到平衡状态，也可从右向左达到平衡状态，甚至从某一中间过渡状态达到同一平衡状态。条件是对反应前后气体体积变化的反应同一温度下、体积不变时，反应混合物的组成经过转换实质上是相同的。同一温度下、压强不变时，反应混合物经过转换在组成比例上是相同的。对反应前后气体体积不变的反应，恒温恒容或恒温恒容条件下，只要反应混合物组成比例上相同的，平衡均可达到等效。例 1在一定条件下，在固定容积的密闭容器中，能表示反应 X(气)+2Y（气）2Z(气)

3、一定达到化学平衡状态的是（）A容器内压强不随时间改变 B 22ZYX C正反应生成 Z 的速率与逆反应生成 Y 的速率相等 D容器内混合气体的密度不随时间改变 EX、Y、Z 的物质的量之比 1：2：2 F一定温度下 22ZXZ 为一常数 解析：化化学平衡的特征是 平衡混合物各性质（如颜色、浓度、密度）不再改变，正反应速率和逆反应速率相等，但反应继续进行，为动态平衡。生成物平衡浓度的方次之积与反应物平衡浓度的方次之积的比值为一常数。答案为 A、C、D、F。二、外界条件(浓度、温度、压强等)对化学平衡的影响 1化学平衡移动实质：化学平衡移动是由于浓度、温度、压强的变化使可逆反应从一种平衡状态变为另

4、一平衡状态的过程。平衡移动的实质因为条件的变化打破了正反应、逆反应速率相等的关系。(正)(逆)，正向移动；(正)(逆)，平衡逆向移动。对可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)条件变化 反应特点(正)(逆)正 逆 移动方向 说明 8257057.doc Page 2 of 6 反应物浓度增大 增 不变 正 逆 向右 固体或纯液体浓度视为固定不变的 生成物浓度减小 不变 减 反应物浓度减小 减 不变 正 逆 向左 生成物浓度增大 不变 增 升高温度 正反应吸热 增 增 正 逆 向右 升 高 或 降 低温度，正 逆增 加 或 减 小程度不同 正反应放热 增 增 正 逆 向左 降低温度

5、 正反应吸热 减 减 正 逆 向左 正反应放热 减 减 正 逆 向右 压缩体积 增大压强 m+np+q 增 增 正 逆 向右 反应物产物都是固体或液体，压强对平衡无影响。m+n=p+q 增 增 正=逆 不移动 m+np+q 增 增 正 逆 向左 容积不变，充入 He 不变 不变 正=逆 不移动 分压不变 压强不变 充入 He m+np+q 减 减 正 逆 向左 相当于减压 m+n=p+q 减 减 正=逆 不移动 m+np+q 减 减 正 逆 向右 例 2T时，将一定量的混合气体在密闭容器中发生反应 aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，平衡后测得 B 气体的浓度为 0.6mol/L，恒

6、温下，将密闭容器的容积扩大 1 倍，重新达到平衡后，测得 B 气体浓度为 0.4mol/L，下列叙述正确的是()A重新达到平衡时，D 的体积分数减小 Ba+bc+d C平衡向右移动 D重新达到平衡时，A 气体浓度增大 解析：若平衡不移动，容积扩大 1 倍，B 浓度应为 0.3mol/L，说明平衡逆向移动。答案为 A。2用 K 判断平衡移动的方向：可运用浓度商（或压强商）与浓度平衡常数（或压强平衡常数）的大小比较判断：Qk 平衡向右移动；Qk 平衡向左移动。对可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)条件变化 反应特点 Q k Q 与 k 移动方向 说明 反应物浓度增大 生成物浓度减

7、小 QC变小 kC不变 QCkC 向右 固体或纯液体参加反应，其浓度视为固定不变的。生成物浓度增大 反应物浓度减小 QC变大 kC不变 QCkC 向左 升高温度 正反应吸热 不变 变大 Qk 向右 吸热反应 K随 温 度 升 高增大。放热反应 K 随温度升高减小。正反应放热 不变 变小 Qk 向左 降低温度 正反应吸热 不变 变小 Qk 向左 正反应放热 不变 变大 Qk 向右 压缩体积 增大压强 m+np+q 变小 不变 Qk 向右 反应物产物都是固体或液体，压强对m+n=p+q 不变 不变 Q=k 不移动 m+np+q 变大 不变 Qk 向左 8257057.doc Page 3 of 6

8、 平衡无影响。容积不变，充入 He 不变 不变 Q=k 不移动 分压不变 压强不变 充入 He m+np+q 变大 不变 Qk 向左 相当于减压 m+n=p+q 不变 不变 Q=k 不移动 m+np+q 变小 不变 Qk 向右 例 3在下列的平衡系中，所用措施，可使反应向右移动达到新平衡的是（）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)(加入固体 AgNO3)DFe(SCN)2+（aq）Fe3+（aq）+SCN-（aq）(加入固体 NaSCN)EBaSO4(s）Ba2+（aq）+SO42-（aq)(

9、加入水)解析：勒沙特列原理是一个经验性的平衡移动原理，适用于封闭体系，当改变平衡系统的一个条件时，平衡将向减弱这种改变的方向移动。不仅适用于一般的化学平衡，也适用于沉淀溶解平衡、配合平衡、电离平衡、水解平衡等。答案为 A、C、E。例 4：T 时，A 气体与 B 气体反应生成 C 气体。反应过程中 A、B、C 浓度变化如图（）所示，若保持其他条件不变，温度分别为 T1和 T2时，B 的体积分数与时间的关系如图（）所示，则下列结论正确的是 A在（t1+10）min 时，其他条件不变，增大压强，平衡向逆反应方向移动 B（t1+10）min 时，保持容器总压强不变，通入稀有气体，平衡向左方向移动 CT

10、 时，在相同容器中，若由 0.3molL-1 A、0.1 molL-1 B 和 0.4 molL-1 C 反应，达到平衡后，C 的浓度仍为 0.4 molL-1 D其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，且 A 的转化率增大 解析：化学平衡图象题：一看坐标：一般纵坐标为 v、n、c、p、（百分含量）等，横坐标为 t、p、T 等；二看线（线的变化趋势、斜率大小）：横坐标为 t 时图象会出现平台，反映了建立平衡及平衡移动的大致动态变化过程；横坐标为 p、T，实际上在考查 p、T 对化学平衡的影；三看点（起点、折点、交点、终点）。图 是 c-t 图，根据 A、B 浓度分别减少 0.2 molL

11、-1、0.6 molL-1,C 的浓度增大 0.4 molL-1，则反应方程式为 A+3B 2C，得出 A、D 不对。答案为 B、C。三、平衡转化率 8257057.doc Page 4 of 6 对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)。反应物 A 的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：%)()(%100)()()(000AcAcAcAAcA%)()()%(0AnAnA 例 5：等容积的三个密闭容器中，在一定条件下，甲、乙、丙三容器中分别进行可逆反应：2A(g)+B(g)3C(g)+2D(g),起始时三个容器中反应物的物质的量(mol)分别如下表所示,在相同条件下，反应物

12、A、B 的转化率大小关系为 反应物 甲 乙 丙 A 2 1 1 B 1 2 1 A.A 的转化率甲丙乙 B.A 的转化率甲乙丙乙 D.B 的转化率甲乙kc，(正)(逆),未达平衡，反应逆向进行；当 Qc(逆),未达平衡，反应正向进行；当 Qc=kc，(正)=(逆),达到平衡，平衡不移动。平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。如2SO2(g)+O22SO3(g)298K 时 Kp3.61024很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。例 5:已知可逆反应 CO+H2O(g)CO2+H2，达到平衡时。（1）830K 时，

13、若起始时：c(CO)=2 mol/L，c(H2O)=3 mol/L，平衡时 CO 的转化率为 60%，水蒸气的转化率为_；K 值为_。（2）830K，若只将起始时 c(H2O)改为 6 mol/L，则水蒸气的转化率为_。（3）若 830K 时，起始浓度 c(CO)=a mol/L，c(H2O)=b mol/L，H2的平衡浓度 c(H2)=c mol/L，a、b、c 之间的关系式是_ ；当 a=b 时，a=_c。解析（1）CO+H2O(g)CO2+H2 起始浓度（单位均为 mol/L）2 3 0 0 转化浓度 1.2 1.2 1.2 1.2 平衡浓度 0.8 1.8 1.2 1.2 K=18.1

14、8.02.12.1%40%10032.1)OH(2 （2）设 CO 的转化浓度为 x CO+H2O(g)CO2+H2 起始浓度（单位均为 mol/L）2 6 0 0 转化浓度 x x x x 平衡浓度 2 x 6 x x x K=1x)6x)(2x2，x=1.5 mol/L%25%10065.1)OH(2 （3）CO+H2O(g)CO2+H2 起始浓度（单位均为 mol/L）a b 0 0 转化浓度 c c c c 平衡浓度 a c b c c c 1)cb)(ca(c2，a=b，则 a=2c 3.平衡常数的组合(多重平衡规则)：如果某个反应可以表示为两个或多个反应的总和，则总反应的平衡常数等

15、于各分步反应平衡常数之积。例 6：已知(1)2H2O(g)2H2(g)+O2(g)K1，(2)2CO2(g)2CO(g)+O2 K2 试求：(3)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)K3 (4)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K4的平衡常数 K3和 K4 8257057.doc Page 6 of 6 解析：规律如下：“方程式倒写，K 倒数；方程式相加，K 相乘；方程式n 倍，K 则 n 次方”。答案为123k/kK、214k/kK 4.Kc与 Kp的关系 对于反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)若(p+q)-(m+n)=n ncPRTKK 五、化学反应条件的优化（合成氨工业）条件 提高平衡 转化率 提高化学反应速率 其它因素 适宜条件 温度 低温有利 高温有利 催化剂活性 反应温度在 700K 左右 压强 加压有利 加压有利 反应器材质要求 一般为 20MPa 50MPa 浓度 原料气压缩并循环使用 及时将氨气移走 N2：H2 的分压为：.投料比，循环使用 N2 H2，迅速冷却，氨气液化移走 催化剂 防止催化剂中毒 研制优良的催化剂 催化剂对H2的吸附能力强于 N2 以铁为主体的多成分催化剂