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第七章化学反应速率和化学平衡第22讲化学平衡化学平衡常数微考点•大突破微充电•提素养微真题•大揭秘考纲微解读考向微预测1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立2．掌握化学平衡的特征。了解化学平衡常数(K)的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算3．能正确计算化学反应的转化率(α)本部分内容考查的知识点和题目形式比较明确，知识内容考查包括定性和定量两个方面。定性方面包括：①化学平衡概念的分析；②确定某种情况是否是化学平衡状态的特征；③平衡常数(浓度平衡常数)的含义及其表达式。定量方面包括：平衡常数的计算以及利用化学平衡常数计算反应物转化率。题目多以图象、图表等形式呈现。微考点•大突破A基础篇微考点1化学平衡1．可逆反应及其特征(1)溶液达到饱和之后，溶液中固体溶质溶解和溶质分子回到固体溶质表面的结晶过程一直在进行，而这两种过程速率相等，我们把这类过程称作，表述这类过程可采用号，把从左向右的过程称作，把从右向左的过程称作。(2)可逆反应指反应物和产物必须同时存在于，而且在条件下，正、逆反应都能够。可逆过程正反应逆反应同一反应体系中相同自发进行2．化学平衡状态的含义(1)构成化学平衡体系的基本要求是反应物和所有产物均处于，保持不变。(2)达到化学平衡状态时，体系中所有反应物和生成物的保持不变。但反应并没停止，而且正、逆反应速率，这说明化学平衡是平衡。(3)化学平衡研究的对象是反应，对于弱电解质的电离、气体的溶解和逸出、固体的溶解和结晶及盐类的水解等存在可逆过程的问题都可用平衡的观点去分析。同一反应体系中反应条件含量相等动态可逆3．化学平衡状态的标志以mA(g)＋nB(g)xC(g)＋yD(g)(m＋n≠x＋y)为例。(1)实质：v正＝v逆≠0，如v(B)耗＝v(B)生；v(C)耗∶v(C)生＝。(2)某物质的质量、、、等不变。(3)反应体系的总物质的量或恒定。(4)若A为有色气体，气体的不变。(5)单位时间内A物质化学键的等于。(6)转化率不变，如α(A)不变。(7)体系的平均相对分子质量不变。浓度物质的量质量分数压强颜色断裂量形成量1∶1微助学高考警示化学平衡状态判断误区1．可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化。2．化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立。3．化学反应达到化学平衡状态的正逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。4．化学反应达平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定是相等。5．用不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比，不一定是平衡状态，因为不论是否达到平衡，该关系一定存在。6．各物质的物质的量之比等于方程式的化学计量数之比，不一定是平衡状态。因为此条件并不能说明各组分的物质的量不再变化。微诊断判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。1．对于反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，压强不随时间而变，说明反应已达到平衡状态。()2．对于反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，当每消耗1molSO3的同时生成1molNO2时，说明反应达到平衡状态。()提示该反应前后气体的化学计量数之和保持不变，则压强始终保持不变。××提示消耗1molSO3和生成1molNO2表示的是反应的同一个方向，不能作为是否达到平衡的标志。3．对于反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，当密度保持不变，在恒温恒容或恒温恒压条件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志。()提示根据公式ρ＝mV和反应前后混合气体的总质量是一个恒量可知，恒温恒压时密度保持不变可证明化学反应已达平衡状态。恒温恒容时密度始终不变，则密度不能判断是否达到平衡状态。×4．2H2O电解点燃2H2↑＋O2↑为可逆反应。()5．在已达到平衡的可逆反应2SO2＋O22SO3中，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于二氧化硫、氧气和二氧化硫中。()√提示正逆反应应在同一条件下进行。×提示对于已达平衡的反应2SO2＋O22SO3中，充入由18O组成的O2，平衡右移，18O存在于SO3中，由于SO3不断分解，因此SO2中也存在18O。微练一极端假设解化学平衡状态题的应用1．在一个密闭容器中发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol·L－1、0.2mol·L－1、0.2mol·L－1，当反应达到平衡时，可能出现的数据是()A．c(SO3)＝0.4mol·L－1B．c(SO2)＝c(SO3)＝0.15mol·L－1C．c(SO2)＝0.25mol·L－1D．c(SO2)＋c(SO3)＝0.5mol·L－1解析2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)c(某时刻)0.2mol·L－10.2mol·L－10.2mol·L－1c向右进行完全00.1mol·L－10.4mol·L－1c向左进行完全0.4mol·L－10.3mol·L－10由于反应为可逆反应，SO3的浓度一定小于0.4mol·L－1，故A项错误；SO2与SO3浓度不会均为0.15mol·L－1，故B项错误；由于反应为可逆反应，SO2的浓度一定小于0.4mol·L－1，大于0，则可能为0.25mol·L－1，故C项正确；根据硫元素守恒，c(SO2)＋c(SO3)＝0.4mol·L－1，故D项错误。答案C2．在密闭容器中进行如下反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()A．Z为0.3mol·L－1B．Y2为0.4mol·L－1C．X2为0.2mol·L－1D．Z为0.4mol·L－1解析用极值法：当Z完全转化为X2、Y2时，X2、Y2分别为0.2mol·L－1、0.4mol·L－1；当0.1mol·L－1X2完全转化为Z时，Y2为0.2mol·L－1，Z为0.4mol·L－1，则0X20.2mol·L－1，0.2mol·L－1Y20.4mol·L－1，0Z0.4mol·L－1，A选项符合题意。答案A微练二化学平衡状态及其判断3．一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是()A．①②B．②④C．③④D．①④解析因反应容器保持恒压，所以容器体积随反应进行而不断变化，结合ρ气＝m/V可知，气体密度不再变化，说明容器体积不再变化，即气体的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，①符合题意；无论是否平衡，反应的ΔH都不变，②不符合题意；反应开始时，加入1molN2O4，随着反应的进行，N2O4的浓度逐渐变小，故v正(N2O4)逐渐变小，直至达到平衡，③不符合题意；N2O4的转化率不再变化，说明N2O4的浓度不再变化，反应达到平衡状态，④符合题意，故选D。答案D4．一定温度下某容积固定的密闭容器中，对可逆反应A(g)＋B(g)2C(g)，下列叙述能说明反应已达到平衡的是()A．容器内的压强不再变化B．混合气体的密度不再变化C．消耗B的速率是生成C的速率的12D．单位时间内生成amolB，同时生成2amolC解析该反应为反应前后体积不变的可逆反应，且容积固定，故压强、密度始终不变，A、B两项错误；消耗B与生成C均为正反应方向，C项错误。答案D5．下列方法中可以证明2HI(g)H2(g)＋I2(g)已达到平衡状态的是__________(填序号)。①单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI②一个H－H键断裂的同时有两个H－I键断裂③HI的体积分数与I2(g)的体积分数相等④反应速率v(H2)＝v(I2)＝12v(HI)⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化②⑥⑨⑦温度和体积一定时容器内压强不再变化⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化讨论：在上述⑥～⑩的说法中能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是_______________(填序号)。⑥⑦⑧⑨⑩解析这是一个反应前后气体体积不变的反应。无论是否平衡，混合气体的总压强、M、ρ都不发生变化(从其公式推导)。①②④从“v正是否等于v逆”来判断。③⑤⑥从“浓度保持不变”来判断。化学平衡状态的判断可逆反应达到化学平衡状态时有两个主要特征：一是正反应速率和逆反应速率相等；二是反应混合物中各组成成分的含量保持不变。这两个特征就是判断可逆反应是否达到化学平衡状态的核心依据。1．直接特征：v正＝v逆，要求大小相等，方向相反。(1)速率特征：指“等”，即v正＝v逆。有两层含义：对于同一物质而言，该物质的生成速率等于它的消耗速率；对于不同的物质而言，速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。(2)含量特征：指“定”，即反应混合物中各组成成分的含量保持不变。2．间接特征：指所表述的内容并非直接而是间接反映“等”和“定”的意义。(1)反应物的转化率保持不变。(2)产物的产率保持不变。(3)平衡体系的颜色保持不变。(4)绝热的恒容反应体系中的温度保持不变。3．“特殊”特征：指所表述的内容并不能表明所有反应均已达平衡状态，只是在某些特定的情况下才能表示反应已经达到化学平衡状态。(1)体系中气体物质的总质量保持不变。(2)体系中气体物质的总物质的量(或体积或分子个数)保持不变。(3)体系中气体物质的平均相对分子质量保持不变。(4)气体的总压强不再发生改变。(5)体系中气体的密度不再发生改变。以上五项中，对于Δn≠0的可逆反应如2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)来说，除①外均可作为判断平衡的特征，其中⑤在体积固定时亦不是判断平衡的特征；但对于Δn＝0的可逆反应如H2(g)＋I2(g)2HI(g)来说，此五项均不能作为判断平衡的特征。微考点2等效平衡1．含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的含量相同，这样的平衡称为等效平衡。由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。如常温常压下，可逆反应：2SO2＋O22SO3①2mol1mol0mol②0mol0mol2mol③0.5mol0.25mol1.5mol①从正反应开始，②从逆反应开始，③从正逆反应同时开始，由于①②③三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等(如将②③折算为①)，因此三者为等效平衡。2．分析方法(1)极值思维法：按照化学方程式的化学计量数关系，把起始物转化为方程式同一侧的物质，通过对比两种情况对应组分的起始量是相等还是等比，来判断化学平衡是否等效的一种思维方法。(2)化学平衡计算的基本模式——平衡“三段式”例mA＋nBpC＋qD起始：ab00转化：mxnxpxqx平衡：a－mxb－nxpxqx注意①转化量与方程式中各物质的化学计量数成比例；②这里a、b可指物质的量、浓度、体积等；③对反应物：平＝始－转。对生成物：平＝始＋转。3．分类及方法总结(1)恒温、恒容条件下的体积可变反应：方法：极值等量即等效例如一定条件下的可逆反应：2SO2＋O22SO3①2mol1mol0mol②0mol0mol2mol③0.5mol0.25mol1.5mol④amolbmolcmol上述①②③三种配比，按方程式的计量数关系均转化为反应物，则SO2均为2mol、O2均为1mol，三者建立的平衡状态完全相同。④中a、b、c三者的关系满足：c2×2＋a＝2，c2×1＋b＝1，即与上述平衡等效。(2)恒温、恒压条件下的体积可变反应：方法：极值等比即等