思考 化學反應中 反應物能全部轉化為生成物嗎 舉例說明 有些化學反應能進行完全 如鎂的燃燒 鈉與水的反應 有些化學反不能進行完全 如合成氨 二氧化硫的催化氧化等 化學平衡狀態 1 可逆反應 定義 在相同條件下同時向正 反兩個方向進行的反應稱可逆反應 交流 研討 下列說法是否正確 1 氫氣在氧氣中燃燒生成水 水在電解時生成氫氣和氧氣 h2 o2 h2o是可逆反應 2 硫酸銅晶體加熱變成白色粉末 冷卻又變成藍色 所以無水硫酸銅結合結晶水的反應是可逆反應 3 氯化銨加熱變成氨氣和氯化氫氣體 兩種氣體又自發變成氯化銨 氯化銨的分解是可逆反應 1 可逆反應 可逆反應的特點 1 不能進行到底 有一定限度 2 正反兩個方向的反應在同時進行 3 一定條件下 正逆反應達平衡 1 可逆反應 人們利用可逆反應進行化工生產時要同時考慮兩個因素 反應進行的速和反應進行的限度 化學反應限度決定原料利用率和產品的產率 因此 研究可逆反應 提高化學反應的限度具有重要意義 1 可逆反應 2體積so21體積o2500 101kpa v2o5 so2 6 o2 3 so3 91 如前 如前 反應停止了嗎 反應開始v正 v逆 到一定時間v正 v逆 0 反應過程中v正減小 v逆增大 1 可逆反應在反應過程中的速率變化 2 化學平衡 定義 在一定條件下可逆反應進行到一定程度時 正反應速率和逆反應速率相等 反應物和生成物的濃度不再發生變化 這種狀態稱為化學平衡狀態 簡稱化學平衡 要點 對象 可逆反應條件 一定條件下 v正 v逆特征 各成份的濃度不再變化 特點 動 化學平衡是一種動態平衡v正 v逆 0 定 反應混合物中各組成的濃度保持不變 變 當外界條件 c p t 改變時 v正 v逆 平衡發生改變 2 化學平衡 同一種物質 該物質的生成速率等于它的消耗速率 不同的物質 速率之比等于方程式中各物質的計量數之比 但必須是不同方向的速率 化學平衡狀態的標志 1 等速標志 正 逆 本質特征 2 恒濃標志 反應混合物中各組成成分的濃度保持不變 外部表現 各組成成分的質量 物質的量 分子數 體積 氣體 物質的量濃度均保持不變 各組成成分的質量分數 物質的量分數 氣體的體積分數均保持不變 若反應前后的物質都是氣體 且總體積不等 則氣體的總物質的量 總壓強 恒溫 恒容 平均摩爾質量 混合氣體的密度 恒溫 恒壓 均保持不變 反應物的轉化率 產物的產率保持不變 2 恒濃標志 反應混合物中各組成成分的濃度保持不變 外部表現 重要題型 判斷可逆反應達到平衡狀態 能夠說明n2 3h22nh3反應在密閉容器中已達到平衡狀態的是 容器內n2 h2 nh3三者共存 容器內n2 h2 nh3三者濃度相等 容器內n2 h2 nh3的濃度比恰為1 3 2 某時間內斷裂3molh h鍵的同時 斷裂6moln h鍵 容器內質量不隨時間的變化而變化 tmin內生成1molnh3同時消耗0 5moln2 tmin內 生成1moln2同時消耗3molh2 容器內壓強不隨時間的變化而變化 容器內密度不再發生變化 容器內的平均摩爾質量不再發生變化 判斷化學平衡狀態的方法 是指在一定條件下 恒溫 恒容或恒溫 恒壓 對同一可逆反應 只要起始時加入物質的物質的量不同 而達到化學平衡時 同種物質的含量相同的平衡狀態 等效平衡 只改變起始時加入物質的物質的量 如果根據反應方程式中的計量數換算成等號同一邊的物質的物質的量 只要對應物質的物質的量相等就可達到同一平衡狀態 規律 在恒溫恒容 t v 下 若反應前后氣體物質的總體積不相等 此時 混合物中各物質的質量 物質的量 百分含量與已知的平衡狀態相同 物質的量 濃度 甚至總壓強 總物質的量也相同 只改變起始時加入物質的物質的量 如根據可逆反應方程式的計量數換算成等號同一邊的物質的物質的量 對應物質的物質的量之比相等 各組分的百分含量與已知的平衡狀態相同 但各組分的物質的量及濃度不一定相同 在恒溫恒容 t v 下 若反應前后氣體物質的總體積相等 只改變起始時加入物質的物質的量 如根據可逆反應方程式的計量數換算成等號同一邊的物質的物質的量 對應物質的物質的量之比相等 各組分的百分含量與已知的平衡狀態相同 但各組分的物質的量不一定相同 在恒溫恒壓 t p 下 1 當可逆反應2so2 o22so3達平衡時 通入18o2 再次平衡時 18o存在于 a so3o2b so2so3c so2o2d so2o2so3 d 練習 2 在密閉容器中進行如下反應x2 g y2 g 2z g 已知x2 y2 z的起始濃度分別為0 1mol l 0 3mol l 0 2mol l 在一定的條件下 當達到平衡時 各物質的濃度有可能是 a z為0 3mol lb y2為0 35mol lc x2為0 2mol ld z為0 4mol l 答 ab 3 n2 3h22nh3反應達到平衡時 下列說法正確的是 a n2和h2不再化合了b n2 h2 nh3的濃度相等c 平衡建立前體系的總質量在不斷變化而平衡建立后體系的總質量就不再變了d n2 h2 nh3的濃度保持不變 d 4 在一定溫度下 可逆反應 a g 3b g 2c g 達到平衡的標志是 a a生成的速率與c分解的速率相等b a b c的濃度不再變化c 單位時間生成nmola同時消耗3nmolbd a b c的分子數之比為1 3 2 bc 5 可逆反應n2 3h22nh3的正 逆反應速率可用各反應物或生成物濃度的變化來表示 下列各關系中能說明反應已達到平衡狀態的是 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 c 6 體積相同的甲 乙兩個容器中 分別都充有等物質的量的so2和o2 在相同溫度下發生反應 2so2 g o2 g 2so3 g 并達到平衡 反應過程中 甲容器保持體積不變 乙容器保持壓強不變 若甲容器中so2的轉化率為p 則乙容器中so2的轉化率為 a 等于p b 大于p c 小于p d 無法判斷 b vl p vl p vl 恒容 恒壓 加壓 甲 乙 起始狀態 平衡狀態 反應過程分析 7 在一個固定體積的密閉容器中 加入2mola和1molb 發生反 2a g b g 3c g d g 達到平衡時 c的濃度為wmol l 若維持容器體積和溫度不變 按下列幾種配比作為起始物質 達到平衡后 c的物質的量濃度 大于wmol l 等于wmol l 小于wmol l a b c f i d g e h a 4mola 1molbb 2mola 2molbc 4mola 2molbd 3molc 1molde 2mola 1molb 3molc 1moldf 3molc 1mold 1molbg 1mola 0 5molb 1 5molc 0 5moldh 3molc 2moldi 4molc 1mold 2l 2l 1l 4mola 2molb 平衡狀態1 平衡狀態2 加壓 8 在一個固定體積的密閉容器中 保持一定溫度 進行以下反應 h2 g br2 g 2hbr g 已知加入1molh2和2molbr2時 達到平衡后生成amolhbr 見下表 已知 項 在同溫同壓下 且保持平衡時各組成成分的百分含量不變 對下列編號 和 的狀態 填寫表中的空白 0 0 5 2a 2l 2l 1l 1l 1l 已知 甲 乙 丙 1 起始狀態 平衡狀態 加壓 化學平衡常數 k 化學平衡常數 實驗測得 同一反應 如 aa bbcc dd 在某溫度下達到的化學平衡狀態 平衡體系中各物質的濃度滿足下面關系 其中c為各組分的平衡濃度 溫度一定 k為定值 一 表達式 結論 一定溫度下 生成物濃度的系數次方的乘積與反應物濃度系數次方的乘積之比為一常數 k值的大小 表示在一定溫度下 反應達到平衡時該反應進行的程度 反應的限度 1 k值越大 反應程度增大 轉化率越高 反之則轉化率越低 2 k值與濃度無關 隨溫度變化而變化 二 意義 化學平衡常數 三 使用平衡常數應注意的問題 化學平衡常數 1 必須指明溫度 反應必須達到平衡狀態 2 平衡常數表示反應進行的程度 不表示反應的快慢 即速率大 k值不一定大 3 在進行k值的計算時 固體不作考慮 表達式中不需表達 一定溫度下 三 使用平衡常數應注意的問題 4 在進行k值的計算時 稀溶液中的h2o的濃度可不表達 一定溫度下 5 平衡常數的表達式與方程式的書寫有關 n2 3h22nh3 2nh3n2 3h2 1 2n2 3 2h2nh3 k1 1 k2 k32 三 使用平衡常數應注意的問題 某溫度下 6 利用k值可判斷某狀態是否處于平衡狀態 三 使用平衡常數應注意的問題 如某溫度下 可逆反應ma g nb g pc g qd g 平衡常數為k 若某時刻時 反應物和生成物的濃度關系如下 k k v正 v逆 反應向正方向進行 k k v正 v逆 反應處于平衡狀態 k k v正 v逆 反應向逆方向進行 則 四 平衡轉化率 平衡轉化率 平衡時已轉化了的某反應物的量轉化前該反應物的量 100 例題 一氧化碳變換反應co g h2o g co2 g h2 g 在773k時 平衡常數kc 9 如反應開始時co和h2o的濃度都是0 020mol l 計算在這條件下 co的轉化率最大是多少 c 始 0 0200 02000c 平 0 020 x0 20 xxx 解得 x 0 015 mol l 1 解 設平衡時co2和h2的濃度為xmol l co g h2o g co2 g h2 g 答 該反應在所給條件下的最大轉化率是75 例 高爐煉鐵中發生的基本反應如下 feo s co g fe s co2 g q 其平衡常數可表達為 k c co2 c co 已知1100 k 0 263 1 若平衡向右進行 高爐內co2和co的體積比值 平衡常數k值 填 增大 減小 或 不變 2 1100 時 測得高爐中c co2 0 025mol l c co 0 1mol l 在這種情況下該反應是否處于平衡狀態 填 是 或 否 此時化學反應速率是v正 v逆