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1、第16章 化学平衡,考法1 化学平衡状态的判断方法,考点44 化学平衡状态,1.可逆反应,(2)特点：不能进行到底，正、逆反应 ；任一组分的转化率都小于100%；反应物和生成物 ；化学方程式中用“ ”表示。,2.化学平衡状态的定义及特征,(1)化学平衡状态：在一定条件下，当正、逆两个方向的反应速率 时，反应体系中所有参加反应的物质的含量或浓度 ，这个状态叫化学平衡状态。,(1)定义：在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。,同时进行,同时存在,相等,保持恒定,考点44 化学平衡状态,(2)建立过程,(3)化学平衡状态的特征,“逆”：化学平衡的研究对象必须是可逆反应。
2、 “等”：化学平衡的本质是v(正)v(逆)0。 “动”：化学平衡是动态平衡，即处于化学平衡状态时，化学反应并没有停止，正反应和逆反应仍在继续进行。 “定”：达到化学平衡状态时，反应混合物中各组分的含量保持恒定。 “同”：在相同条件下，从正反应方向开始和从逆反应方向开始，都能达到相同的平衡状态。 “变”：化学平衡是有条件的、相对的、暂时的，而“动”则是绝对的。当改变影响化学平衡的条件(如温度、压强、浓度)时，原有的化学平衡状态会被破坏，直至在新的条件下建立新的平衡状态。,逆,等,动,定,同,变,2.化学平衡状态的定义及特征,考点44 化学平衡状态,3.化学平衡状态的标志,（1）本质标志,对于同种
3、物质而言，消耗速率与生成速率 。 对于不同的物质而言，一种物质所代表的正反应速率与另一种物质所代表的逆反应速率之比等于 。,（2）特征标志,可用体系中某组分的浓度、百分含量、体系的总物质的量、总压强、平均相对分子质量、密度、颜色等来判断反应是否达到平衡状态。 总之，达到平衡状态就达到了一种相对静止状态，体系中任何物理量或外观特征都不再发生变化。,相等，即v正v逆,二者在化学方程式中的化学计量数之比,考点44 化学平衡状态,1.根据平衡状态的特征直接判断,考法1 化学平衡状态的判断方法,考点44 化学平衡状态,2.根据平衡状态的特征间接判断,考点44 化学平衡状态,浙江选考化学2018年4月14
4、，2分 反应N2(g)3H2(g) 2NH3(g) H0， 若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是 ( ) A容器内的温度不再变化 B容器内的压强不再变化 C相同时间内，断开HH键的数目和生成NH键的数目相等 D容器内气体的浓度c(N2)c(H2)c(NH3)132,【解析】该反应是放热反应，在绝热容器中，当温度不再改变时，表明反应已达到平衡状态，A符合题意；该反应在恒压条件下进行，压强始终不变，B不符合题意；断开HH键和生成NH键表示的都是正反应速率，不能判断是否达到平衡状态，C不符合题意；在反应过程中某个时刻可能存在容器内气体的浓度c(N2)c(H2)c(NH3)13
5、2，但不能判断反应是否达到平衡状态，D不符合题意。,A,考点44 化学平衡状态,考点44 化学平衡状态,考点45 化学平衡常数及转化率的相关计算,考法2 化学平衡常数的理解和应用 考法3 化学平衡常数与转化率的计算,1.化学平衡常数,(1)概念 在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。,(2)表达式 对于一般的可逆反应：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，在一定温度下达到平衡时 。,(3)平衡常数的意义,平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度，K值越大，表示 ，反应物转化率 ； K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物
6、的平衡转化率越小。一般认为， 时，该反应进行完全。,反应进行得越完全,越大,K105,考点45 化学平衡常数及转化率的相关计算,2.平衡转化率,(2)平衡转化率的特点,不同反应物所表示的平衡转化率的值可能不同，所以转化率应针对具体的反应物而言。 在化学反应中，增大某一反应物的量，可以 其他反应物的转化率，而该反应物的转化率 。 平衡转化率是在一定条件下一个化学反应进行到最大限度时的转化率。,提高,减小,考点45 化学平衡常数及转化率的相关计算,考法2 化学平衡常数的理解和应用,1化学平衡常数含义的深化,(1)化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系 对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的
7、平衡常数的倒数，即 。 若化学方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会发生改变。 两反应加和得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积；两反应相减得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数相除得到的商。 (2)化学平衡常数与平衡移动的关系 对于给定可逆反应，即使化学平衡发生移动，但只要温度不变，平衡常数就不会改变，利用此规律可以计算恒定温度下平衡移动后反应再次达到平衡时各物质的转化率等物理量，这也是定量化学的重要定律。,考点45 化学平衡常数及转化率的相关计算,2化学平衡常数的应用,考点45 化学平衡常数及转化率的相关计算,(1)利用K值可以推测可逆反应进行的
8、程度 (2)利用K值可判断反应的热效应 若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。 (3)利用平衡常数的表达式确定化学反应方程式 根据平衡常数的书写原则确定出反应物、生成物在化学方程式中的化学计量数。 (4)利用平衡常数判断化学平衡状态及反应进行的方向 对于可逆反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，在一定温度下的任意时刻，通过浓度商与K的相对大小来确定反应是否达到平衡状态。某一时刻的浓度商：,考法3 化学平衡常数与转化率的计算,如mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a molL1、b molL1，达到平衡
9、后消耗A的物质的量浓度为mx molL1。,考点45 化学平衡常数及转化率的相关计算,考法3 化学平衡常数与转化率的计算,考点45 化学平衡常数及转化率的相关计算,(1)343 K时反应的平衡转化率_%。平衡常数K343 K_(保留2位小数)。 (2)在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是_；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有_、_。 (3)比较a、b处反应速率大小：va_vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率vv正v逆k正x2SiHCl3k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的_(保留1位小数)。,课
10、标理综201828题节选三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题： 对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。,考点45 化学平衡常数及转化率的相关计算,【答案】(1)22 0.02 (2)及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强(浓度) (3)大于 1.3,考点45 化学平衡常数及转化率的相关计算,【解析】(1)利用“先拐先平数值大”可知，a点所在曲线是343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的曲线，由图示可知，343 K下SiHC
11、l3的平衡转化率为22%；假设起始时c(SiHCl3)1 molL1，采用“三段式”可知平衡时SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的浓度分别为0.78 molL1、0.11 molL1、0.11 molL1，故反应的平衡常数 0.02。 (2)在343 K下，要提高平衡转化率，可采取不断移去产物的方法；要缩短达到平衡的时间，则需要加快反应速率，所以可采取改进催化剂或缩小反应容器容积以增大反应物的浓度等措施。 (3)a、b两点处容器内各物质浓度相同，但a点温度高，故a点反应速率大；在343 K反应达到平衡时，可以求得K0.02；而a点SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4物质的量分数分别为
12、0.8、0.1、0.1，故0.02641.3。,考点46 化学平衡的移动和化学反应进行的方向,考法4 化学平衡的影响因素 考法5 “惰性气体”对化学平衡的影响 考法6 平衡转化率的分析与判断,1.化学平衡的移动,(1)化学平衡的移动的概念,(2)影响化学平衡的外界因素（以aA(g)bB(g) mC(g) H0为例）,考点46 化学平衡的移动和化学反应进行的方向,(3)勒夏特列原理（平衡移动原理） 如果改变影响平衡的条件之一(如浓度、压强或温度等)，平衡就向着 的方向移动。,1.化学平衡的移动,2.化学反应进行的方向,(1)自发过程,在一定条件下不需要借助外力作用就能自发进行的过程。,能够减弱这
13、种改变,考点46 化学平衡的移动和化学反应进行的方向,2.化学反应进行的方向,（2）反应焓变与反应方向,焓判据：体系总是趋向于从高能状态转变为低能状态，这一经验规律就是能量判据。,自发反应与焓变的关系：多数自发反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行。因此，只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。反应焓变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。,(3)反应熵变与反应方向,熵：表示体系不规则或无序状态程度的物理量。 熵值的大小判断：对于同一种物质，物质的量相等时，S(g)S(l)S(s)；对于同一状态的同一物质，物质的量越大，熵值越大。 反应熵变S=生成物总熵
14、反应物总熵。 熵判据：熵增原理。 熵增的过程具有自发进行的倾向。,考点46 化学平衡的移动和化学反应进行的方向,(4)焓变与熵变对反应方向的共同影响,2.化学反应进行的方向,考点46 化学平衡的移动和化学反应进行的方向,1.判断化学平衡移动的一般思路,考法4 化学平衡的影响因素,考点46 化学平衡的移动和化学反应进行的方向,(5)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为 的影响。,2.应用上述规律分析问题时的注意事项,考法4 化学平衡的影响因素,(1)不要把v(正)增大与平衡向正反应方向移动等同起来， 只有当v(正)v(逆)时，平衡才向 方向移动。,(2)改变固体和纯液体的量时，对平衡
15、基本无影响。,(3)反应混合物中不存在气态物质时，改变压强对平衡 。,(4)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来，当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他反应物的转化率 ，而该反应物的转化率 。,正反应,无影响,提高,降低,压强,考点46 化学平衡的移动和化学反应进行的方向,若改变影响平衡的一个条件，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动，且化学平衡移动的结果只是减弱了外界条件的改变，而不能完全抵消外界条件的变化。,考法4 化学平衡的影响因素,3.勒夏特列原理的理解和应用,考点46 化学平衡的移动和化学反应进行的方向,考法5 “惰性气体”对化学平衡的影响,1.
16、恒温恒容时,2.恒温恒压时,考点46 化学平衡的移动和化学反应进行的方向,考法6 平衡转化率的分析与判断,1反应mA(g) nB(g)qC(g)的转化率分析,在T、V不变时，增加A的量，等效于压缩容器体积，A的转化率与化学计量数有关。,考点46 化学平衡的移动和化学反应进行的方向,考法6 平衡转化率的分析与判断,2.反应mA(g) nB(g)+qC(g)的转化率分析,(1)若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。 (2)若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率提高，A的转化率降低。(3)若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器体积
17、，气体反应物的转化率与化学计量数有关。,考点46 化学平衡的移动和化学反应进行的方向,课标理综201727，14分丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题： (1)正丁烷(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下： 已知：C4H10(g)=C4H8(g)H2(g) H1 C4H10(g)O2(g)=C4H8(g)H2O(g) H2119 kJmol1 H2(g) O2(g)=H2O(g) H3242 kJmol1 反应的H1为_kJmol1。图甲是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x_0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是
18、_(填标号)。 A升高温度 B降低温度 C增大压强 D降低压强,考点46 化学平衡的移动和化学反应进行的方向,(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图乙为丁烯产率与进料气中的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是_。 (3)图丙为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 之前随温度升高而增大的原因可能是_、_；590 之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_。,考点46 化学平衡的移动和化学反应进行的方向,【答案】(1)123 小于 AD (2)
19、氢气是产物之一，随着增大，逆反应速率增大 (3)升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高反应速率增大 丁烯高温裂解生成短碳链烃类化合物,考点46 化学平衡的移动和化学反应进行的方向,【解析】(1)根据盖斯定律，由反应反应可得反应C4H10(g)=C4H8(g)H2(g) H1H2H3119 kJmol1(242 kJmol1)123 kJmol1。由图甲可知，温度相同时，压强由 0.1 MPa 变为x MPa时，反应的平衡转化率增大，由反应的化学方程式可知，该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，平衡转化率减小，故x小于0.1。反应的正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，丁烯
20、的平衡产率提高，A正确；降低温度，平衡逆向移动，丁烯的平衡产率降低，B错误；增大压强，反应的平衡逆向移动，丁烯的平衡产率降低，C错误；降低压强，反应的平衡正向移动，丁烯的平衡产率提高，D正确。 (2)氢气是反应的产物之一，随着 的增大，氢气的含量增大，浓度增大， 则反应的逆反应速率增大，平衡逆向移动，所以丁烯产率降低。 (3)590 之前，温度升高时反应速率增大，生成的丁烯会增多，同时由于反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，丁烯的产率升高；而温度超过 590 时，丁烯会裂解生成短碳链烃类化合物，所以丁烯产率快速降低。,考点47 等效平衡,考法7 等效平衡的判断及应用 考法8 “中间态”法构
21、建等效平衡,1.等效平衡的定义,在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（质量分数、物质的量分数、体积分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。,2.对等效平衡的理解,（1）外界条件：通常可以是恒温恒容或恒温恒压。 （2）平衡状态只与始态有关，而与途径无关(如：无论反应从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始；投料是一次投放还是分成几次投放；反应容器经过扩大缩小还是缩小扩大的过程)，只要起始浓度相当，就达到相同的平衡状态。,考点47 等效平衡,3.等效平衡的类型和特征,考点47
22、 等效平衡,(1)反应前后气体分子数不等的可逆反应 对于反应前后气体分子数不等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质(一边倒)，其物质的量对应相等，则它们互为等效平衡。,考法7 等效平衡的判断及应用,1.恒温恒容条件下等效平衡的判断,(2)反应前后气体分子数相等的可逆反应 对于反应前后气体分子数相等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质(一边倒)，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。,考点47 等效平衡,考法7 等效平衡的判断及应用,2恒温恒压下等效平衡的判断,在恒温恒压条件下，对于任何有气体
23、物质参加的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质(一边倒)，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。,考点47 等效平衡,C,考点47 等效平衡,【解析】比较容器1、2，容器2中投料相当于容器1中的2倍，则相当于容器2中起始压强是1中的2倍，所以平衡时用2中各物质表示的反应速率均大于1中，由于2中压强大，更有利于反应正向移动，故平衡时c2c1，A错误。比较容器1、3，3中温度高，该反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，所以K1K3; 比较容器2、3中投料， 2中投料相当于3中2倍，若不考虑温度影响，则p23(SO2)，C正确。比较
24、容器2、3，2中投料相当于3中2倍，若建立相同平衡则c22c3，若不考虑温度，2中压强大，有利于反应正向进行，则c22c3，再考虑温度，2中温度低，有利于反应正向进行，所以仍然有c22c3；容器2、3分别从不同方向建立平衡，若建立相同平衡则有2(SO3)3(SO2)1，但由于2中温度低、压强大，更利于反应正向进行，2(SO2)减小，故2(SO3)3(SO2)1，D正确。,CD,考点47 等效平衡,考法8 “中间态”法构建等效平衡,1.构建等温等容平衡思维模式,新平衡体系可认为是两个原平衡体系简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。,2.构建等温等压平衡思维模式,新平衡状态可认为是两个原平衡状态简
25、单的叠加，压强不变，平衡不移动。,考点47 等效平衡,专题 化学平衡图像,考法9 化学平衡图像分析,考法9 化学平衡图像分析,1.化学平衡图像类型,对于反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，mnpq且H0，一般有如下几种图像类型。,(1)v-t图像,专题 化学平衡图像,考法9 化学平衡图像分析,1.化学平衡图像类型,(2)c-t图像,(3)(或c)-p(T)图像,专题 化学平衡图像,(4)v-p(T)图像,考法9 化学平衡图像分析,1.化学平衡图像类型,(5)两种特殊图像,对于化学反应：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，M点前，表示从反应开始，v(正)v(逆)；M点为刚达到
26、平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应的H0。,专题 化学平衡图像,考法9 化学平衡图像分析,1.化学平衡图像类型,(5)两种特殊图像,对于化学反应：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。L线的上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系中A的百分含量，所以E点满足v(正)v(逆)；同理L线的下方(F点)满足v(正)v(逆)。,专题 化学平衡图像,考法9 化学平衡图像分析,2.解题思路,专题 化学平衡图像,(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒夏特列原理相结合。 (2)紧扣可逆反应的特
27、征，搞清正反应是吸热还是放热；体积增大、减小还是不变；有无固体、纯液体物质参加反应或生成等。 (3)看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。反应速率时间图像中，若改变某一反应条件，而反应速率时间图像中不出现“断点”，则改变的条件为反应物或生成物的浓度，若图像中出现“断点”，则是由其他条件(如压强、温度、催化剂等)改变引起的。 (4)看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势，尤其要对拐点的产生进行仔细分析。 (5)先拐先平。 (6)定一议二。,考法9 化学平衡图像分析,3.分析过程,专题 化学平衡图像,课标理综201827题节选CH4CO2催化重整反应为CH4(g)CO2(g) 2C
28、O(g)2H2(g) H247 kJmol1。反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：,由上表判断，催化剂X_Y(填“优于”或“劣于”)，理由是_。,专题 化学平衡图像,在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为vkp(CH4)p(CO2)0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为_。,AK积、K消均增加 Bv积减小、v消增加 CK积减小、K消增加 Dv消增加的倍数比v积增加的倍数大,在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情
29、况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。 升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是_(填标号)。,专题 化学平衡图像,【解析】表中数据表明催化剂Y的积碳反应活化能大，消碳反应活化能小，故积碳反应速率小，消碳反应速率大；而催化剂X的积碳反应活化能小，消碳反应活化能大，其积碳反应速率大，消碳反应速率小，所以催化剂X劣于Y。由表中积碳反应和消碳反应的H均大于0知，积碳反应和消碳反应均为吸热反应，升高温度，平衡常数均增加，A正确，C错误；升高温度，无论是放热反应还是吸热反应，反应速率均增加，故v积、v消均增加，B错误；图中600 后，升高温度积碳量减少，说明升高温度消碳反应速率增加的倍数比积碳反应速率增加的倍数大，D正确。由速率方程可知，p(CH4)一定，p(CO2)越大，p(CO2)0.5越小，催化剂上沉积碳的生成速率越小，积碳量越小，即积碳量随着p(CO2)的增大而减小，故pc(CO2)最大、pa(CO2)最小，即从大到小的顺序为pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)。,【答案】劣于 相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应的活化能相对小，消碳反应速率大 AD pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2),专题 化学平衡图像,后续更加精彩,