搜索
大连市第二十三中学高级教师杜彦2003年名师课堂辅导讲座—高中部分[学习要求]1、了解化学反应的可逆性；理解化学平衡的涵义；掌握化学平衡与反应速率之间的内在联系。2、理解勒夏特列原理的涵义；掌握浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。1、化学平衡状态：化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。[学习内容]说明：可逆反应①在同一条件下，能同时向正、逆两个方向进行的化学反应称可逆反应。②可逆反应进行的过程中，若开始只有反应物，没有生成物，则开始时v正最大，v逆为零。随着反应的进行，反应物不断减少，生成物不断增多，v正越来越小，v逆越来越大，反应进行到某一时刻，v正＝v逆，这时就达到了化学平衡，如图：Ovtv正v逆化学平衡v正=v逆③绝大多数化学反应都有一定的可逆性。但有的反应逆反应倾向比较小，从整体上看，反应实际上是朝着一个方向进行的，如Mg2++2OH-Mg(OH)2↓,H++OH-H2O；还有一些反应，产物一旦脱离了反应体系，它就不具备可逆反应的条件，如2H2O22H2O+O2↑。这些反应不能称为可逆反应；也有些反应向相反方向进行时，反应条件不同，如2H2+O22H2O，2H2O2H2↑+O2↑，这样的反应也不叫可逆反应。MnO2点燃电解2、化学平衡的特征：“逆、等、动、定、变”①逆：是指可逆反应，表示化学平衡状态可以从正、逆反应两个方向达到，不论是从正反应开始还是从逆反应开始，都可以达到平衡状态。②等：表示正、逆反应速率相等③动：表示处于平衡状态下的化学反应，从表面上、从宏观上看好像反应停止了，但从本质上、从微观的角度上看反应并未停止，只不过正反应速率与逆反应速率相等罢了。④定：因为正、逆反应速率相等，所以混合物中各反应物、生成物的浓度保持不变，因此各组分的质量分数不变，。⑤变：表示化学平衡状态都是在一定的条件下建立的，当这个条件改变了，化学平衡也就被破坏了，它会在新的条件下建立新的化学平衡。①速率：v正=v逆（即任何一种物质的生成速率等于其消耗速率）②各成分的含量保持不变直接以xA(g)+yB(g)zC(g)为例，分析化学反应达到平衡状态的标志：③混合气体的总压、总体积、总物质的量不随时间的延长而改变(x+y≠z)④各物质的物质的量，物质的量浓度不随时间的延长而改变间接注意（1）对于反应前后的气体物质的分子总数不相等的可逆反应（如2SO2+O22SO3）来说，可利用混合气体的总压、总体积、总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡。（2）对于反应前后气体物质的分子数相等的可逆反应（如H2+I2(g)2HI），不能用此标志判断平衡是否到达，因为在此反应过程中，气体的总压、总体积、总物质的量都不随时间的改变而改变。（3）对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志，取决于该物理量在平衡到达前（反应过程中）是否发生变化。若是则可；否则，不行。4、化学平衡移动勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的某一条件（如温度、浓度、压强等），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。（1）浓度：增大c反应物或减少c生成物，平衡正向移动；减小c反应物或增大，c生成物，平衡逆向移动。升温，平衡向吸热方向移动降温，平衡向放热方向移动加压，平衡向气体体积缩小方向移动减压，平衡向气体体积扩大方向移动（4）催化剂对化学平衡无影响，只是缩短到达平衡所需的时间。（2）温度（3）压强注意：（1）只有互相混溶的物质才有浓度的意义，因此纯液体和固体其物质的量变化不影响平衡。（2）压强：必须有气体参加的反应，且反应前后气体总体积有变化的可逆反应，压强变化才影响平衡。气体总体积不变时压强变化对平衡无影响。（3）定容的密闭容器中充入与反应无关的惰性气体虽总压增大，但参加反应的气体的浓度未变，分压未变，平衡不移动。（4）恒压的容器中压入与反应无关的气体，容器因维持恒压而体积变大，参加反应的气体浓度减小，分压降低，平衡向体积扩大的方向移动。有关化学平衡计算的一般步骤为：①写出有关平衡的化学方程式；②列出或计算相关物质的起始量、转化量、平衡量；③据已知条件列出相应方程计算。例如：5、化学平衡计算的基本方法可逆反应在达到平衡的过程中各物质浓度变化关系。反应mA+nBpC起始浓度(mol·L-1)abc变化浓度(mol·L-1)xxx平衡浓度(mol·L-1)(a-x)(b-x)(c+x)对于反应物：c平=c起-c变对于生成物：c平=c起+c变mnmpmnmp3、平衡的种类（1）溶解-结晶平衡KNO3(s)K++NO3--Q（2）化学平衡N2+3H22NH3+Q（3）电离平衡CH3COOHCH3COO-+H+-Q（4）沉淀溶解平衡AgCl(s)Ag++Cl--Q（5）盐类水解平衡Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+-Q溶解结晶[典型例题分析]有关化学平衡的考题主要有以下四种类型：1、可逆反应平衡状态的判定：例1、一定温度下，可逆反应2NO22NO+O2在体积固定的密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是（）①单位时间内生成nmolO2，同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2，同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2:2:1④混合气体的压强不再改变⑤混合气体的颜色不再改变⑥混合气体的平均分子量不再改变A.①④⑤⑥B.①②③⑤C.②③④⑥D.以上全部解析：①生成nmolO2，就是消耗2nmolNO2，即生成NO2的速率等于消耗NO2的速率，能表示v正=v逆，正确。②表示同一方向的反应速率，不能表示v正=v逆，不正确。③只要发生反应，或者说不论反应是否达到平衡，NO2、NO、O2的速率之比均为2:2:1，它不能反映可逆反应是否达到平衡，不正确。④温度、体积一定，混合气体压强不再改变，说明气体的总物质的量不变，表明已达平衡。⑤颜色的深浅决定于有色物质NO2的浓度，混合气体颜色不变，说明NO2的浓度不再改变，对固定容器来说，NO2的物质的量不再变化，能说明已达平衡，正确。⑥混合气体的平均分子量(M=)不变，说明气体的总物质的量(n)不变，表明已达平衡，正确。答案：Anm2、可逆反应平衡状态的比较或它的逆向思维例2、体积相同的甲、乙两个容器中，分别都充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应：2SO2+O22SO3，并达到平衡。在这过程中甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为P%，则乙容器中SO2的转化率（）A、等于p%B、大于P%C、小于p%D、无法判断解析：本题是一道可逆反应平衡状态的比较问题。比较时，选乙容器为标准状态，设乙容器压强保持1.01×105Pa；甲容器体积不变，由于2SO2+O22SO3的正反应是个气体物质的量减小的反应，达到平衡时，甲容器压强小于1.01×105Pa，减小压强，该平衡向逆反应方向移动，则甲容器中SO2的转化率比乙容器的SO2转化率低。（或：由于乙容器中压强大于甲容器中的压强，而增大压强，上述平衡向正反应方向移动，故乙中SO2的转化率大于甲中SO2的转化率）答案：B催化剂例3、在固定体积的密闭容器内，加入2molA、1molB，发生反应：A(气)+B(气)2C(气)达到平衡时，C的质量分数为W。在相同条件下，按下列情况充入物质达到平衡时C的质量分数仍为W的是（）A.2molCB.3molCC.4molA、2molBD.1molA、2molC解析：这是一道可逆反应平衡状态比较的逆向思维题，即等效平衡的条件选择问题。本题中反应前后气体的物质的量相同，如果给反应体系加压，使体积缩小，或者按比例加大或减小各反应物的物质的量，平衡将不会发生移动，各物质的质量分数将保持不变（浓度要发生变化）。也就是说，本题中加入的各种物质如果完全转化为A和B，只要n(A):n(B)=2:1就可以了。选项A和B均不符合要求，因为本题中初始加入的A和B的物质的量与方程式系数不一致，单纯从C开始，无法达到n(A):n(B)=2:1的状态；C符合要求；D中2molC经转化相当于1molA和1molB，加上加入的1molA，A与B的物质的量之比为2:1。答案：C、D例4、在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2+O22SO3，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中，维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量（mol）。如果a、b、c取不同数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的质量分数仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：催化剂（1）若a=0，b=0，c=_________。（2）若a=0.5，则b=____和c=_____。（3）a、b、c取值必须满足的一般条件是（请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个含b和c）：_______，_______。解析：同上例一样，本题也是等效平衡条件的选择问题，不同的是本题研究的2SO2+O22SO3是一个反应前后气体分子数不等的可逆反应。由于这一反应与压强有关，故它在定温定容下要与原平衡建立等效平衡，就只能满足加入物质的物质的量经转化为原平衡的起始物质，其值相等。（1）是从逆反应开始的，从2molSO3开始与从2molSO2和1molO2开始是等效的，故c=2。（2）是从正、逆反应同时开始，0.5molSO2、0.25molO2与0.5molSO3是等效的，再加入1.5molSO3就与起始2molSO3等效了。（3）题中要求“2molSO2+1molO2”与“amolSO2+bmolO2+cmolSO3”建成等效平衡。从2SO2+O22SO3知：cmolSO3cmolSO2+molO2，所以amolSO2+bmolO2+cmolSO3(a+c)molSO2+(b+)molO2，于是a+c=2，b+=1。答案：（1）2（2）0.251.5（3）a+c=2b+=12c2c2c2c例5、将等物质的量的A、B、C、D四种物质混合，发生如下反应：aA+bBcC(固)+dD当反应进行一定时间后，测得A减少了nmol，B减少了mol，C增加了nmol，D增加了nmol，此时达到化学平衡：2n233、外界条件对化学平衡移动的影响及其应用（1）该化学方程式中各物质的化学计量数为a=______,b=______,c=_____,d=_____;（2）若只改变压强，反应速率发生变化，但平衡不发生移动，该反应中各物质的聚集状态；A_______,B_______,D______;（3）若只升高温度，反应一段时间后，测知四种物质的量又达到相等，则该反应为________反应（填放热或吸热）。解析：（1）反应方程式的化学计量数之比等于各物质的物质的量的变化值之比，即a:b:c:d=n::n:n=2:1:3:2，故a、b、c、d的数值分别为2、1、3、2。（2）由（1）可知可逆反应的方程式为2A+B3C(固)+2D。现改变压强，反应速率发生变化，但平衡不发生移动，则该反应必须是反应前后气体体积不变的可逆反应，故只有当B物质为固体或液体，A、D均为气体时才满足题意。2n23（3）升高温度，各物质又恢复到起始时的状况，说明平衡向逆反应方向移动，根据平衡移动知识可知：升高温度，平衡向吸热反应方向移动，故该反应的逆反应为吸热，则该反应的正反应为放热反应。答案：（1）2、1、3、2（2）气、固或液、气（3）放热4、有关化学平衡计算例6、把6molA气体和5molB气体混合放入4L密闭容器中，在一定条件下发生反应：3A(气)+B(气)2C(气)+xD(气)经5min达到平衡，此时生成C为2mol，测定D的平均反应速率为0.1mol·(L·min)-1，下列说法中错误的是()A、x=2B、B的转化率为20%C、平衡时A的浓度为0.8mol·L-1D、恒温达平衡时容器内压强为开始时85%解析：本题是一道有关化学平衡的基础计算题，解