第23講化學(xué)反應(yīng)的限度

復(fù)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)

1.變化觀念與平衡思想：能從化學(xué)平衡常數(shù)的角度分析化學(xué)

反應(yīng)，運用化學(xué)平衡常數(shù)解決問題。能多角度、動態(tài)地分析

1.了解可逆反應(yīng)的含義，知道

化學(xué)反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，運用化學(xué)反應(yīng)原理解決實際

可逆反應(yīng)在一定條件下能達到

問題。

化學(xué)平衡狀態(tài)。

2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：知道可以通過分析、推理等方法

2.認(rèn)識化學(xué)平衡常數(shù)是表征反

認(rèn)識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關(guān)系，建立模

應(yīng)限度的物理量，知道化學(xué)平

型。能運用模型(。與K的關(guān)系)解釋化學(xué)平衡的移動，揭示

衡常數(shù)的含義。了解濃度商和

現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。

化學(xué)平衡常數(shù)的相對大小與反

3.科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)

應(yīng)方向間的聯(lián)系。

觀念，能運用化學(xué)平衡原理對與化學(xué)有關(guān)的社會熱點問題做

出正確的價值判斷。

考點一化學(xué)平衡狀態(tài)

「知識梳理------卻?過關(guān)」

1.可逆反應(yīng)——“二同一不能”

(1)“二同”：同一條件下;正、逆反應(yīng)同時進行。

(2)“一不能”：不能進行徹底。

2.化學(xué)平衡狀態(tài)

(1)概念：

一定條件下的可逆反應(yīng)中，正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中所有參加反應(yīng)的

物質(zhì)的質(zhì)量或濃度保持恒定的狀態(tài)。

(2)化學(xué)平衡的建立：

(3)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：

化學(xué)平衡的特征可以概括為逆、等、動、定、變，即:

可逆反應(yīng)

化學(xué)平衡狀態(tài)建立的條件是正反應(yīng)速率和逆

反應(yīng)速率相等,即u(逆)二m正)式。

可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時?反應(yīng)并沒有停止,

而是始終在進行,是一種助態(tài)平衡

在一定條件下的平衡體系中,各組成成分的含

錄、物質(zhì)的呆、物質(zhì)的顯濃度、質(zhì)加分?jǐn)?shù)、體積

分?jǐn)?shù)、轉(zhuǎn)化率等保持一定而不變(不隨時間的

改變而改變。不是相等,條件改變可能改變)

任何化學(xué)平衡狀態(tài)均是暫時的、相對的、有條

件的(與濃度、壓強、溫度等有關(guān))。條件改變.

化學(xué)平衡可能發(fā)生改變(平衡發(fā)生移動)

3.化學(xué)平衡狀態(tài)的正確理解

(1)構(gòu)成化學(xué)平衡體系的基本要求是反應(yīng)物和所有產(chǎn)物均處于同一反應(yīng)體系中,反應(yīng)條

件保持不變。

(2)達到化學(xué)平衡狀態(tài)時，體系中所有反應(yīng)物和生成物的含量保持不變。但反應(yīng)并沒停

止，而且正、逆反應(yīng)速率相等,這說明化學(xué)平衡是動態(tài)平衡。

(3)化學(xué)平衡研究的對象：對于弱電解質(zhì)的電離、氣體的溶解和逸出、固體的溶解和結(jié)

晶及鹽類的水解等存在可逆過程的問題都可用平衡的觀點去分析。

［微思考J

向含有2molSCh的容器中通入過量。2發(fā)生2SO2(g)+O2(g)催;第2SO3(g)?H=-

QkJm0「1(。>0),充分反應(yīng)后生成SCh的物質(zhì)的量_______(填”或“="，下同)2mol,

SO2的物質(zhì)的量0mol,轉(zhuǎn)化率100%,反應(yīng)放出的熱量QkJ。

提示：<><<

夕秒判正誤

(1)二次電池的充、放電為可逆反應(yīng)。()

(2)在化學(xué)平衡建立過程中，。正一定大于。逆。()

(3)恒溫恒容下進行的可逆反應(yīng)：2SO2(g)+θ2(g)2Sθ3(g),當(dāng)SO3的生成速率與SO2

的消耗速率相等時，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。()

(4)在一定條件下，向密閉容器中充入1molN2和3mo?叢充分反應(yīng)，生成2molNH3。

)

答案：(1)×(2)×(3)×(4)×

［能力突破-----題亙盤秀」

［典例］將一定量純凈的氨基甲酸核固體置于密閉真空容器中(容器體積不變，固體試樣

體積忽略不計)，在恒定溫度下使其達到平衡：NH2COONH4(S)2NH3(g)+CO2(g)o可以

判斷該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡的是()

A.O(NH3)=2。(CO2)

B.容器中氣體顏色不變

C.容器中混合氣體的氣體密度不變

D.容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)不變

［解析JA.當(dāng)O(NH3)正=O(NH3加或O(NH3)iE=2o(Cθ2)及時，即該反應(yīng)正反應(yīng)和逆反應(yīng)

速率相等，達到平衡狀態(tài)，2。(NH3)=。(CO2)不能表明正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率相等，，體系無顏

色，P=者,混合氣體都是產(chǎn)物，當(dāng)混合氣體的密度不再改變時，即“應(yīng)不發(fā)生改變，可以

判斷反應(yīng)已經(jīng)達到平衡，可作為判據(jù)，3和C02按物質(zhì)的量之比為2：1混合而成，NH3的

體積分?jǐn)?shù)始終為*故D不符合題意。

［答案］C

［對點練1］(根據(jù)。正=。逆判定化學(xué)平衡狀態(tài)河逆反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NE(g)的正、

逆反應(yīng)速率可用各反應(yīng)物或生成物濃度的變化來表示。下列各關(guān)系中能說明反應(yīng)已達到平衡

狀態(tài)的是()

A.3。MN2)=。正(H2)

B.VIF(N2)=Ui￡(NH3)

C.2。正(氏)=3。逆(NH3)

D.O∣E(N2)=3。逆(H2)

解析：CA項無逆反應(yīng)速率；B項幺(F)一.二.一(：:)一時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；C

正(H2)V逆(NH3)CtrI1…—丁。正(N2)

項一?-----h2一,即2v1∑(H2)=3υ逆(NH3)時反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；D項----j------=

巴即3。F(N2)=0虱H2)時反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。

［對點練2J(根據(jù)題給物理量的變化判定化學(xué)平衡狀態(tài))在一定溫度下的定容容器中，

當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時：①混合氣體的壓強，②混合氣體的密度，③混合氣體的總物

質(zhì)的量，④混合氣體的平均相對分子質(zhì)量，⑤混合氣體的顏色，⑥各反應(yīng)物或生成物的濃度

之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，⑦某種氣體的百分含量。

(1)能說明2SO2(g)+O2(g)2SCh(g)達到平衡狀態(tài)的是。

(2)能說明I2(g)+H2(g)2HI(g)達到平衡狀態(tài)的是0

(3)能說明2NO2(g)N2O4(g)達到平衡狀態(tài)的是。

(4)能說明C(s)+CO2(g)2C0(g)達到平衡狀態(tài)的是c

(5)能說明NH2COONH4(S)2NH3(g)+CO2(g)達到平衡狀態(tài)的是。

(6)能說明5C0(g)+I2O5(s)5Cθ2(g)+L(s)達到平衡狀態(tài)的是。

答案：⑴①③④⑦(2)@?

(3)①③④⑤⑦(4)①②③④⑦

(5)①②③⑹②Θ⑦

I對點練3J(極端假設(shè)，界定范圍，突破判斷)在密閉容器中進行如下反應(yīng)：X2(g)+

Y2(g)=2Z(g),已知X2、YImol/L、mol∕L,在一定條件下，當(dāng)反應(yīng)達到平衡時，各物質(zhì)

的濃度有可能是()

A.Zmol/LB.Y2mol/L

C.X2mol/LD.mol/L

解析：A本題考查化學(xué)平衡的計算。用極值法：當(dāng)Z完全轉(zhuǎn)化為X2、Y2時，X2,Y2

mol/LX2完全轉(zhuǎn)化為Z時，丫2mol/L,Zmol/L,貝U0<X2mol/L,mol∕L<Y2mol/L,mol/L,

A選項符合題意。

0知識錦囊

判斷平衡狀態(tài)的方法——“正逆相等，變量不變”

(1)“正逆相等"：反應(yīng)速率必須一個是正反應(yīng)的速率，一個是逆反應(yīng)的速率，且經(jīng)過

換算后正逆反應(yīng)速率相等。

(2)“變量不變”：如果一個量是隨反應(yīng)進行而改變的，當(dāng)其不變時為平衡狀態(tài)；一個

隨反應(yīng)進行保持不變的量，不能作為判斷是否平衡的依據(jù)。

考點二化學(xué)平衡常數(shù)

［知識蕊理------基礎(chǔ)過關(guān)」

1.化學(xué)平衡常數(shù)的表達式

對于可逆反應(yīng)：“A(g)+6B(g)cC(g)+√D(g),化學(xué)平衡常數(shù)K=?，號果(式

Cψ?cψID√

中各物質(zhì)的濃度為平衡時的濃度)。

2.影響因素

(I)K只與溫度有關(guān)。

放熱反應(yīng)：K值減小

(2)升高溫度

吸熱反應(yīng)：K值增大

3.應(yīng)用

(1)判斷可逆反應(yīng)進行的程度。

(2)利用化學(xué)平衡常數(shù)，判斷反應(yīng)是否達到平衡或向何方向進行。

if(C)?cd(D)

對于化學(xué)反應(yīng)“A(g)+AB(g)cC(g)+#(g)的任意狀態(tài),濃度商Q=J(A)(B)

Q<K,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行;

Q=K,反應(yīng)處于壬衡狀態(tài)；

Q>K,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行。

(3)利用K可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)：若升高溫度，K值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；若升

高溫度，K值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

［微思考］

一定溫度下，分析下列三個反應(yīng)的平衡常數(shù)的關(guān)系

①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)Kl

②5N2(g)+5H2(g)NH3(g)K2

③2NH3(g)N2(g)+3H2(g)&

(I)Kl和任，Kl=。

⑵KI和KI=。

提示：(I)XlQ京

射秒判正誤

(1)平衡常數(shù)表達式中，可以是物質(zhì)的任一時刻的濃度。()

(2)化學(xué)平衡移動，化學(xué)平衡常數(shù)一定改變。()

(3)對某一可逆反應(yīng)，升高溫度則化學(xué)平衡常數(shù)一定變大。()

(4)反應(yīng)A(g)+3B(g)2C(g)達平衡后，溫度不變，增大壓強，平衡正向移動，平衡常

數(shù)K值增大。()

(5)化學(xué)平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率都能體現(xiàn)反應(yīng)進行的程度。()

(6)其他條件不變，使用不同催化劑，反應(yīng)的平衡常數(shù)不變。()

答案：⑴X(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√

［能力突破------題直盤歪」

題點一推導(dǎo)平衡常數(shù)之間的關(guān)系

1.己知下列反應(yīng)在某溫度下的平衡常數(shù)：

H2(g)+S(s)H2S(g)Kl

S(s)+O2(g)SO2(g)K2

則在該溫度下反應(yīng)H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常數(shù)為()

A.Kι+K2B.Ki-K?

C.KIXK2D.KIIK2

解析：D由平衡常數(shù)的定義可知，K=詈翳，匕=詈窗

反應(yīng)∏2(g)+

Sθ2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常數(shù)K=;烹卜,可知K=K∕K2°

2.研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時，涉及如下反應(yīng):

2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)K1

2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)K2

則4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Ch(g)的平衡常數(shù)K=(用Ki、

Kz表示)。

?..,c(ClNO)

解析r：Kl=&(NO2)'

K,=WCNO)_

2

&(NO)G(CI2)'

K=T專#L,所以K筆

ck(NO?)Az

較案.—

題點二化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用

3.在一定體積的密閉容器中，進行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),

其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如表所示：

tΓC70080083010001200

-K

回答下列問題：

(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為K=。

(2)該反應(yīng)為(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

⑶某溫度下，各物質(zhì)的平衡濃度符合下式：3C(CO2)?C(H2)-Sc(CO)C(H2O),試判斷此

時的溫度為℃。

(4)若830°C時，向容器中充入ImolCO、5molH2O,反應(yīng)達到平衡后，其化學(xué)平衡常

數(shù)K(填“大于”“小于”或“等于")1.0?

(5)83(TC時，容器中的化學(xué)反應(yīng)已達到平衡。在其他條件不變的情況下，擴大容器的體

積。平衡(填“向正反應(yīng)方向”“向逆反應(yīng)方向"或"不")移動.

小gc(CO)C(HO)…

答案：⑴C(COa)?C(H2QQ)吸熱(3)70°

(4)等于(5)不

考點三化學(xué)平衡的計算——“三段式”法

［知識蕊理-----基礎(chǔ)過關(guān)」

1.分析三個量：即起始量、變化量、平衡量。

2.明確三個關(guān)系

(1)對于同一反應(yīng)物，起始量一變化量=平衡量。

(2)對于同一生成物，起始量+變化量=平衡量。

(3)各物質(zhì)轉(zhuǎn)化量之比等于各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比。

3.計算模型——“三段式”法

(1)步驟：書寫(寫出有關(guān)化學(xué)平衡的化學(xué)反應(yīng)方程式)一＞列變量(列出各物質(zhì)的起始、變

化、平衡量)一＞計算(根據(jù)已知條件列方程式計算)。

(2)模式：如反應(yīng)：能A(g)+"B(g)pC(g)+qD(g),令A(yù)、B起始物質(zhì)的量(mol)分別為

a、b,達到平衡后，A的消耗量為〃優(yōu)，容器容積為YL。

^A(g)H-^B(g)PC(g)+4D(g)

起始∕molab00

變化∕moltnxnxpxqχ

平衡∕mola-mxh-nxpxqχ

①求+倒吊數(shù)：A-Z

件-m??.(〃一〃XJ

②求轉(zhuǎn)化率

轉(zhuǎn)化率=展備普符卷系瑞善X100%,如α(A),F=詈X100%O

呆反四物也知的里a

(3)依據(jù)知識梳理中的三段式，填空：

①CKA)=(mol?L')o

②ɑ(AR=X100%o

③9(A)=X100%?

N(平)

--------°

⑤p(混)=(g?Ll),,

⑥M=(g?moΓ1)o

答案：①^譚鱷

Ca-fwc

?a+b+(.p+q-m-n)x

a+。+(p+q—，n—〃)X

④

a+b

a?M(A)+h-M(B)

V

⑥4?M(A)+6M(B)

Ja+Z?+(p+q—m—n)x

1能力突破-----題皮歧重」

［典例］mo?A(g),在一定溫度條件下進行如下反應(yīng)：A(g)B(g)+C(g)ΔHkJmo?

r。反應(yīng)時間⑺與容器內(nèi)氣體總壓強S)的數(shù)據(jù)見下表：

時間f/h^^O1~2^^4~8^^~16^^~20^^^^25^^^^3(Γ

總壓強p/100kPa

回答下列問題：

(1)欲提高A的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)采取的措施為(答出兩項措施)。

(2)由總壓強P和起始壓強Po計算平衡時A的轉(zhuǎn)化率為,并計算反應(yīng)的平衡常

數(shù)K=O

(3)①由總壓強p和起始壓強Po表示反應(yīng)體系的總物質(zhì)的量n總和反應(yīng)物A的物質(zhì)的量

Zi(A),n總=________mol,〃(A)=_______mol。

②下表為反應(yīng)物A濃度與反應(yīng)時間的數(shù)據(jù)，計算，2=_____O

反應(yīng)時間t/h04816

c(A)∕(mol?L^^1)a

分析該反應(yīng)中反應(yīng)物的濃度C(A)變4匕與時間間隔(加)的規(guī)律，得出的結(jié)論是________

由此規(guī)律推出反應(yīng)在12h時反應(yīng)物的濃度C(A)為mol?L^?

[解析](2)壓強之比等于氣體的物質(zhì)的量之比，依據(jù)三段式進行求解:

A(g)B(g)+C(g)

始態(tài)：PO00

反應(yīng):po*α(A)Po?α(A)po?Cf(A)

終態(tài)：PLPo*Q(A)PO?α(A)Po?a(A)

?α(A)求得α(A)=慮-I)XIO0%；25h

P=IPLPO?Q(A)+po??(A)+po?α(A)]=po+po

(953、

時反應(yīng)已平衡，α(A)=(兩?一1)X1OO%=94.1%;依據(jù)三段式進行求解:

A(g)B(g)+C(g)

始態(tài)/(molLf):00

反應(yīng)/(mol?L-1):

平衡態(tài)/(mol?L-i):

K=錯誤！mol?L'；

(3)①依據(jù)2=錯誤！可得〃點=錯誤！Xmol；〃(A)=molX[l-α(A)]molX錯誤！molX

Po

(2—習(xí)；②"(A)molX(2一§molX(2一篇)mol,體積為1L,amol?L'；0?4h濃度大

約變?yōu)镺h時的;，4?8h濃度又變?yōu)?h的;，從8?16h經(jīng)過8個小時濃度變?yōu)?h的士

所以每經(jīng)過4個小時濃度均降低為原來的宏

［答案］(1)升高溫度；降低壓強

(2)94.1%mol?I√∣

(3)①啜X(2啕

②mol?L1達到平衡前每間隔4h,C(A)減少約一半

［對點練IJ(化學(xué)平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率的計算)將固體NH4I置于密閉容器中，在一定溫度

下發(fā)生下列反應(yīng):①NHH(S)NH3(g)+HI(g),②2HI(g)H2(g)+I2(g)。達到平衡時：c(H2)

mol?Lr,c(HI)=4mol?L-∣,則此溫度下反應(yīng)①的平衡常數(shù)為。

解析：由平衡時H2的濃度，可求得反應(yīng)②分解消耗Hl的濃度，C分解(HDmol?L7∣X2=1

mol?L1,故①式生成C(HI)=C÷?(HI)+c分解(HI)=4mol?L-'+lmol?Lr=5

mol?L^l,則C(NH3)=5mol?L∕∣,根據(jù)平衡常數(shù)表達式K=C平行(NH3)?c平傳(HI)=5X4

=20。

答案：20

［對點練2］(借用“題鏈”跟蹤化學(xué)平衡常數(shù)的考查方向)

題鏈1乙醇是重要的有機化工原料，可由乙烯直接水合法或間接水合法生產(chǎn)。乙烯氣

相直接水合反應(yīng)C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g),回答下列問題：

下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系［其中n(H2O)：n(C2H4)

200250300350t/V.

列式計算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點的平衡常數(shù)KP=(用平衡分壓代替平

衡濃度計算，分壓=總壓X物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

解析：A點乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率是20%。根據(jù)反應(yīng)列三段式：

催化劑

=CH2+H2O≡^C2H5OH

CH2=

起始1molImolO

轉(zhuǎn)化molmolmol

平衡molmolmol

則平衡時乙烯的分壓：P(C2H4)MPaXmol∕molMPa

水蒸氣的分壓：P(H2O)MPa×MPa

乙醇的分壓：/J(C2H5OH)MPa×MPa

則平衡常數(shù)KP=/根HQ/c?=MPaXMPa=MPa'

P(C2H4)?p(H2。)

答案：MPa1

題鏈2Bodensteins研究了下列反應(yīng)：

2HI(g)H2(g)+I2(g)

在716K時，氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)KHI)與反應(yīng)時間t的關(guān)系如下表:

/∕min020406080120

A(HI)1

X(HI)0

(1)根據(jù)上述實驗結(jié)果，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計算式為。

(2)上述反應(yīng)中,正反應(yīng)速率為Vι=kz?Λ-2(HI),逆反應(yīng)速率為。逆=2逆?X(H2>X(L),

其中左正、上逆為速率常數(shù)，則上逆為(以K和&正表示)。

解析：(1)觀察表中數(shù)據(jù)知，120min時反應(yīng)達到平衡，此時X(HI),x(H2)=x(I2)=()xT=，

故反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計算式為T??h2-=錯誤!。

xz(HI)

-?x2(HI)?

2

(2)達平衡時，。正=。速，?IΛ-(HI)=Λ?Λ(H2)?X(I2),ki=-ττ-~~-y—=ψo

答案：(I)K=錯誤！(2)kx∕K

題鏈3元素銘(Cr)在溶液中主要以C'(藍紫色)、Cr(OH)4(綠色)、Cr2。歹(橙紅色)、

CrOk(黃色)等形式存在，Cr(OH)3為難溶于水的灰藍色固體。CrOT和CnO廠在溶液中可相

互轉(zhuǎn)化。室溫下，初始濃度為mol?L-的Na2CrO4溶液中C(Cr2。歹)隨C(H+)的變化如圖所

不O

1.02.03.04.05.06.0

c(H*)∕(10-7mol?LT)

(1)用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)：.

(2)由圖A點數(shù)據(jù)，計算該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)為。

解析：根據(jù)反應(yīng)并結(jié)合A點數(shù)據(jù)，列三段式：

+

2Crθ5+2HCr2θΓ+H2O

起始(mol∕L)1.00

轉(zhuǎn)化(mol∕L)0.5

平衡×W7

C(C門0丁)_l

lζ~c2(CrOF)C2(才)一錯俁?

XlO14

+

答案：(l)2CrθΓ+2HCr2Of+H2O

(2)×IO14

［練后歸納］

題鏈1題鏈2題鏈3

知識平衡常數(shù)、質(zhì)量作用定

壓強平衡常數(shù)平衡常數(shù)

內(nèi)容律

用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替平

解題用平衡分壓代替平衡濃衡分壓計算平衡常數(shù)，

圖中數(shù)據(jù)信息的讀取

難點度計算平衡常數(shù)理解表達式與計算式的

區(qū)別

由平衡常數(shù)遷移到壓強

思維利用平衡時Vi∏=o迎，找對教材中平衡常數(shù)的理

平衡常數(shù)，貌似新概念，

突破到k∣∣sk逆和K的聯(lián)系解和題中數(shù)據(jù)的處理

實質(zhì)是對信息的理解

物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計算平衡

壓強平衡常數(shù)也是研究平衡常數(shù)是研究可逆反

化學(xué)常數(shù)同樣也是研究可逆

可逆反應(yīng)平衡狀態(tài)的?應(yīng)平衡狀態(tài)的一種手

觀念反應(yīng)平衡狀態(tài)的手段、

種手段、工具段、工具

工具

匚士素條微專題(24速率常想與華雷常於的關(guān)彖國的計案

『知識歸納」

一、速率常數(shù)與平衡常數(shù)的換算及應(yīng)用

1.推導(dǎo)過程

已知反應(yīng)αA(g)+8B(g)CC(g),反應(yīng)速率OiE=MY(A)?c'(B),0逆=%逆CC(C),當(dāng)。正

CC(C)k

=0逆時，反應(yīng)達到平衡，即kjECo(A)?<?(B)=Z迎d'(C),故“/A?~~,?.=γ-=K<,

CTIA√?(Γko√K逆

2.結(jié)論：K=*

k迎

二、計算KP的答題模板

計算KP的兩套模板［以N2(g)+3H2(g)2NH3(g)為例］

模板1：N2(g)+3H2(g)2N%(g)(平衡時總壓為PO)

〃(始)1mol3mol0

?n0.5mol1.5mol1mo?

〃(平)0.5mol1.5mol1mol

模板2：剛性反應(yīng)器中

N?(g)+3H2(g)2NH3(g)

p(始)Po3poO

XPP'3p，2p'

p(平)Po-P'3po-3p'2p,

K_12p')2

P(po—p')(3〃o—3p')3

「遷杼應(yīng)用」

1.(I)NO2可發(fā)生二聚反應(yīng)生成N2O4,化學(xué)方程式為2NOKg);N2O4(g),上述反

應(yīng)達到平衡后，升高溫度可使體系顏色加深，則該反應(yīng)的0(填“>"或“<”)。

已知該反應(yīng)的正反應(yīng)速率方程為。正=左,E/(NO?),逆反應(yīng)速率方程為。逆=左逆r(N2O4),

其中如:、/逆分別為正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)。則如圖(IgZ表示速率常數(shù)的對數(shù)；暴示溫度

的倒數(shù))所示①、②、③、④四條斜線中，能表示Igk正隨挺化關(guān)系的是斜線,能

表示IgZ逆隨聶化關(guān)系的是斜線。

(2)圖中A、B、C、D四點的縱坐標(biāo)分別為a+、a+、a—0.5、a,則溫度八時化學(xué)平

l

衡常數(shù)K=O已知溫度Tl時，某時刻恒容密閉容器中NO2、N2O4mol?L^^,此時。

IEV逆(填“>”或

解析：(1)升高溫度體系顏色加深，平衡逆向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，Δ∕∕<0;化學(xué)

反應(yīng)速率和溫度成正比，隨著溫度降低，%大，正、逆反應(yīng)速率減小，則Igk正和Igk送均減

小，由于溫度降低平衡正向移動，。工>。送，則降低相同溫度時Igk遍減小更快，則③表示IgR

追隨聶化關(guān)系的斜線，④表示Igh隨聶化關(guān)系的斜線。

八包丁加皿，業(yè),c(N2O4)k楚?c(N2O4)k正。逆左正IOa

(2)化學(xué)平衡常數(shù)K=I(ZC)=7?~?(Ze)X∑^^=丁*廠=Ina=I。；NO2、N2O4

CL(NO2)k正?CL(Ne)2)k逆0正k辿1。

mo卜Lr時，濃度商Q=錯誤!=5L?mol∣<K,則平衡向正反應(yīng)方向移動，vι>v?o

答案：(1)<③④⑵10>

2.無色氣體N2O4是一種強氧化劑，為重要的火箭推進劑之一。NzCU與NCh轉(zhuǎn)換的熱

1

化學(xué)方程式為N2O4(g)2NO2(g)AHkJ?moΓo

上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率。正=Z正?p(N2O4),逆反應(yīng)速率。逆=女逆?p2(NCh),其中攵正、

k逆為速率常數(shù)，則KP為(以左正、左逆表示)。若將一定量NzCU投入真空容器中恒溫

恒壓分解(溫度298K、壓強100kPa),已知該條件下k正XIO4s^1,當(dāng)N2O4分解10%時,υ

正=kPa?s^,o

解析：上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率0正=上正?p(N2O4),逆反應(yīng)速率。逆=&逆?p2(NCh),其

中女正、女逆為速率常數(shù)，平衡時，。正=。逆，左正?p(N2O4)=Z逆?/ANO?),KP為=若將一

定量N2O4投入真空容器中恒溫恒壓分解(溫度298K、壓強IOOkPa),已知該條件下Z正義10」

_()O

4l6

si當(dāng)N2O4分解10%時，viE×10s^×100kPa×γγ×IOkPa?s^^'o

答案：τi×ιo6

k迪

3.升高溫度，絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)速率增大，但是2NO(g)+C>2(g)2NCh(g)的反應(yīng)

速率卻隨著溫度的升高而減小。查閱資料知：2N0(g)+02(g)2NO2(g)的反應(yīng)歷程分兩步：

I?2NO(g)N2O2(g)(快)ΔW∣<0

v?正=,EC2(NO)S逆=Zl逆c[N2O2)

U.N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)

Δ∕∕2<0

Vl,k-faIEC(N2O2)C(O2)。2逆=左2i?C'2(Nθ2)

請回答下列問題：

(1)I、II反應(yīng)的平衡常數(shù)KI=,KlI=(用心正、21逆、&2正、依逆表示)。

(2)反應(yīng)2NO(g)+θ2(g)2NO2(g)的△H=(用含AM和AIh的式子表示)。一

定溫度下，反應(yīng)2N0(g)+Ch(g)2NCh(g)達到平衡狀態(tài)，請寫出用木正、心迪、公正、依逆

表示的平衡常數(shù)表達式K=c升高溫度，K值________(填“增大”“減小”或“不

變”)o

Vl

解析：(I)KI=-=紅,平衡時OIM=OI正,

CL(NO)S正

ZI正

故&喏;同理心=償

(2)Δ∕∕=Δ∕∕∣+??2,I+II=目標(biāo)反應(yīng)

..公正?％2正

故K=K-K尸盛”嬴

該反應(yīng)的A4<0,升溫，該反應(yīng)平衡逆向移動，K減小。

答案：(I)Aγ-(2)Δ∕∕I+?W2γ---A減小

抬逆化2逆攵1逆女2逆

4.科學(xué)家研究出了一種高效催化劑，可以將Co和NO?兩者轉(zhuǎn)化為無污染氣體,反應(yīng)

的熱化學(xué)方程式為2NCh(g)+4CO(g)4CO2(g)+N2(g)ΔW<0o某溫度下，向10mol

NO2molCO,發(fā)生上述反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進行，容器內(nèi)的壓強變化如下表所示?

時間/mir?024681012

壓強ZkPa75

在此溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)KP=.kPa∣(KP為以分壓表示的平衡常數(shù))；若保

持溫度不變，再將CO、CO2氣體濃度分別增加一倍，則平衡..(填“右移”“左移”

或“不移動”)。

解析：由題表數(shù)據(jù)可知，向10HiolNChmolCO,10min時反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，體系

內(nèi)壓強由75kPa,設(shè)平衡時轉(zhuǎn)化的NCh為Irmol?I7∣,列三段式得:

2NO2(g)+4C0(g)4CO2(g)+N2(g)

起始/(mol?I√I)0.010.0200

轉(zhuǎn)化/(mol?Ll)2x4x4xX

平衡/(mol?Lr)0.01—2χ-4x4xX

IC越始P&始75

人J,-,解得X=,平衡時”(NCh)=0.05mol,/J(CO)=W(CO2)=O.1mol,

C平街P平街68.75

39九(A)p(N2)?P4(Co2),.

4,wh

H(N2)—0.025mol,根據(jù)P(A)=P總X,KP=2(NC)(CCi')解傳KP=O.04kPa

c(Ni)?c4(eθ?)

r。該溫度下，K=FK..re〉"，將CO、CO2氣體濃度分別增加一倍,C(Co)=C(Co2),

則Q=K,平衡不移動。

答案：不移動

5.在把基催化劑表面上，甲醇制氫的反應(yīng)歷程如圖所示，其中吸附在鈿催化劑表面上

的物種用*標(biāo)注。

(

-

?160

E120

P?80

O40

、

曲

建-40

玄

過

過

過

過

G**過

***3s

SHHHHx

渡

渡

渡

渡

)H渡

H+ZEbx

0+zz

態(tài)

態(tài)

態(tài)

態(tài)

o*+態(tài)++

x0***+

≡IπmONoV(

JxO□*

?J3XH0

3Ubo)

ω0

3

(l)CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的AH=kJ?moΓ';該歷程中最大能壘(活化

1

能)EJE=kJ?moΓ,寫出該步驟的化學(xué)方程式.

(2)在一定溫度下，CO和H?混合氣體發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),反應(yīng)速

率。正一。逆=人C(Co)d(H2)—次逆C(CH30H),%￡、氏逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。達到

平衡后，若加入高效催化劑，4將(填“增大”“減小”或“不變”)；若升高溫度,

(填“增大”“減小”或“不變”

(3)353K時，在剛性容器中充入CH3OH(g),發(fā)生反應(yīng)：CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)o

體系的總壓強P隨時間t的變化如表所示。

r/minO5101520OO

p/kPa

①若升高反應(yīng)溫度至373K,則CH3θH(g)分解后體系壓強外(373K)kPa(填“大

于”“小于”或“等于")，原因是?

②353K時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)KP=(kPa>(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計算

結(jié)果保留1位小數(shù))。

解析：(1)由圖中信息可得甲醇的相對能量為0,kJ?mol根據(jù)AH=生成物總能量一

反應(yīng)物總能量，則CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)在kJ?mo□;根據(jù)圖可以看出，CO*+

4H*=CO*+2H2(g)［或4H*=2H2(g)］反應(yīng)歷程中活化能E正最大，EIEkJ?mol'—(kJ?mol')

kJ?moΓl,,(2)平衡時正逆反應(yīng)速率相等，即0正=。速，則,=1,反應(yīng)速率。正一o建=&t

C(CO)?∕(H2)T送C(CH3OH)=0,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=:,、=3催化劑

C?LU)c"\112)K逆

可加快反應(yīng)速率，但不影響平衡移動，正逆反應(yīng)速率仍相等，則’"不變；根據(jù)⑴中分析

。逆

CH3OH(g)Co(g)+2Eh(g)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)為放熱

反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)K減小，則肉將減小。(3)①反應(yīng)CH3OH(g)CO(g)

+2H2(g)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡正向移動，氣體物質(zhì)的量

增加，剛性容器，容器體積不變，總壓強變大，則升高溫度至373K,CH3OH(g)分解后體

系壓強ps(373K)kPa0②設(shè)初始投入CHQH(g)為ImOL平衡時消耗CHQH(g)的物質(zhì)的量

為Xmo1,列三段式：

CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)

開始∕mol1OO

轉(zhuǎn)化∕molXX2x

平衡∕mol?-χX2x

根據(jù)相同條件下，物質(zhì)的量之比等于壓強之比，353K時，kPa,kPa,則E年

=錯誤！，解得X=錯誤!，則平衡時,H2的物質(zhì)的量為錯誤！mol,CEOH的物質(zhì)的量為錯誤!

mol,Co的物質(zhì)的量為忐mol,平衡時總物質(zhì)的量為嘿mo?,該反應(yīng)的平衡常數(shù)KP=

P1(H)P(CO)

2=錯誤！七(kPaA。

p(CH3OH)

答案：(I)CO*+4H*-CO*+2H2(g)[或4H*=2Fh(g)](2)不變減小(3)①大于

CH3OH(g)Co(g)+2H2(g)的正反應(yīng)氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡右移，氣

體物質(zhì)的量增加，容器體積不變，總壓強變大②

----------------------------；真題鏈接隨堂測訊----------------------

1.(2021?湖南卷，11)(雙選)已知：A(g)+2B(g)3C(g)ΔW<O,向一恒溫恒容的密

閉容器中充入1molA和3molB發(fā)生反應(yīng)，/,時達到平衡狀態(tài)1,在會時改變某一條件，B

時重新達到平衡狀態(tài)∏,正反應(yīng)速率隨時間的變化如圖所示。下列說法正確的是()

A.容器內(nèi)壓強不變，表明反應(yīng)達到平衡

B.B時改變的條件：向容器中加入C

C.平衡時A的體積分?jǐn)?shù)φ:φ(ll)>φ(I)

D.平衡常數(shù)K：K(II)VK(I)

解析：BCA.容器內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為A(g)+2B(g)3C(g),該反應(yīng)是氣體分子數(shù)不變

的可逆反應(yīng)，所以在恒溫恒容條件下，氣體的壓強始終保持不變，則容器內(nèi)壓