苏教版高中化学选修四课件：2.2.2化学平衡状态 化学平衡常数.ppt

1、第2课时 化学平衡状态 化学平衡常数 【目标定位目标定位】 1.1.掌握化学平衡状态的特征及标志。掌握化学平衡状态的特征及标志。 2.2.了解化学平衡常数的含义、表达式及影响因素了解化学平衡常数的含义、表达式及影响因素, ,能够利用平能够利用平 衡常数进行简单计算。衡常数进行简单计算。 3.3.了解平衡转化率的含义。了解平衡转化率的含义。 4.4.认识化学平衡常数与反应限度、转化率的关系。认识化学平衡常数与反应限度、转化率的关系。 【基础清单基础清单】 一、化学平衡状态一、化学平衡状态 1.1.概念概念: :在一定条件下在一定条件下, ,可逆反应可逆反应 的 的_ _,_,反应物和生成物的浓度

2、不再随时间而发生变化的状态。反应物和生成物的浓度不再随时间而发生变化的状态。 正反应速率和逆反应速正反应速率和逆反应速 率相等率相等 2.2.建立过程中物质浓度和反应速率的变化建立过程中物质浓度和反应速率的变化: : (1)(1)物质浓度随时间的变化物质浓度随时间的变化( (图图1)1)。 (2)(2)反应速率随时间的变化反应速率随时间的变化( (图图2)2)。 3.3.特点特点“五大特征五大特征”。 可逆可逆 动态动态 质量或浓度质量或浓度 二、化学平衡常数二、化学平衡常数 1.1.表达式表达式: :在一定温度下在一定温度下, ,对于下列可逆反应对于下列可逆反应aA+bB cC+dD,aA+

3、bB cC+dD,无无 论反应物的起始浓度如何论反应物的起始浓度如何, ,反应达到平衡后反应达到平衡后, ,各物质的物质的量各物质的物质的量 浓度存在以下关系浓度存在以下关系: :K=_,=_,K为定值为定值, ,称为化学平衡常称为化学平衡常 数。数。 2.2.影响因素影响因素: : (1)(1)内因内因: :反应物本身的反应物本身的_。 (2)(2)外因外因: :反应体系的反应体系的_。 ( ) ( ) ( ) ( ) cd ab cC cD cA cB 性质性质 温度温度 3.3.应用应用: : (1)(1)K值的大小能说明反应进行的程度。值的大小能说明反应进行的程度。K值值_,_,表示反

4、应进表示反应进 行得越完全。行得越完全。 (2)(2)利用化学平衡常数可预测一定温度和起始浓度下反应进行利用化学平衡常数可预测一定温度和起始浓度下反应进行 的限度。的限度。 越大越大 三、平衡转化率三、平衡转化率 1.1.概念概念: :某一反应物的转化率等于该物质在反应中某一反应物的转化率等于该物质在反应中_的量的量 与该物质与该物质_的比值。的比值。 2.2.表达式表达式: :可逆反应在一定条件下达到平衡时可逆反应在一定条件下达到平衡时, ,某一反应物的平某一反应物的平 衡转化率可表示为衡转化率可表示为 = = 100%100% 3.3.意义意义: :反应的平衡转化率表示在一定温度和一定起始

5、浓度下反应的平衡转化率表示在一定温度和一定起始浓度下 反应进行的限度。反应进行的限度。 -该反应物的起始浓度该反应物的平衡浓度 该反应物的起始浓度 已转化已转化 总量总量 【思考辨析思考辨析】 1.1.判断正误判断正误: : (1)(1)一定温度下的反应一定温度下的反应A(g)+3B(g) 2C(g),A(g)+3B(g) 2C(g),若单位时间内生成若单位时间内生成 amol A,amol A,同时生成同时生成3amol B,3amol B,表示反应达到了平衡状态。表示反应达到了平衡状态。 ( )( ) 分析分析: :反应物反应物A A和和B B的生成都代表了逆反应速率的生成都代表了逆反应速

6、率, ,不能表示反应达不能表示反应达 到了平衡状态。到了平衡状态。 (2)(2)化学平衡常数与反应物和生成物的浓度有关。化学平衡常数与反应物和生成物的浓度有关。 ( ( ) ) 分析分析: :化学平衡常数只与温度有关化学平衡常数只与温度有关, ,与反应物和生成物的浓度无与反应物和生成物的浓度无 关。关。 (3)(3)化学平衡常数化学平衡常数K越大表示反应进行得越彻底。越大表示反应进行得越彻底。( )( ) 分析分析: :K的大小反映了反应进行的程度的大小反映了反应进行的程度, ,K越大表示反应进行得越大表示反应进行得 越彻底。越彻底。 (4)(4)同一个化学反应中的两种反应物的转化率一定相等。

7、同一个化学反应中的两种反应物的转化率一定相等。( ( ) ) 分析分析: :反应物的转化率与初始充入的量及转化的量有关反应物的转化率与初始充入的量及转化的量有关, ,同一个同一个 化学反应中的两种反应物的转化率不一定相等。化学反应中的两种反应物的转化率不一定相等。 (5)(5)平衡常数平衡常数K值越大值越大, ,表明该反应越有利于生成物的生成表明该反应越有利于生成物的生成, ,反应反应 物的转化率越大。物的转化率越大。 ( )( ) 分析分析: :平衡常数平衡常数K的大小与反应物的转化率无关。的大小与反应物的转化率无关。 2.2.问题思考问题思考: : (1)(1)各物质的浓度相等时各物质的浓

8、度相等时, ,反应一定达到平衡状态了吗反应一定达到平衡状态了吗? ? 分析分析: :不一定。各物质的浓度相等时不一定。各物质的浓度相等时, ,正逆反应速率不一定相等正逆反应速率不一定相等, , 反应不一定达到平衡状态。反应达到平衡状态时反应不一定达到平衡状态。反应达到平衡状态时, ,各物质的浓各物质的浓 度不一定相等。度不一定相等。 (2)(2)对合成氨的反应对合成氨的反应, ,加入加入N N2 2后平衡移动后平衡移动, ,平衡常数变化吗平衡常数变化吗? ? 分析分析: :平衡移动平衡移动, ,平衡常数不一定变化平衡常数不一定变化, ,平衡常数只受温度影响平衡常数只受温度影响, , 与浓度、压

9、强等无关。与浓度、压强等无关。 【知识链接知识链接】 可逆反应可逆反应 在同一条件下在同一条件下, ,既能向正反应方向进行既能向正反应方向进行, ,同时又能向逆反应方向同时又能向逆反应方向 进行的反应进行的反应, ,叫做可逆反应。绝大部分的反应都存在可逆性。叫做可逆反应。绝大部分的反应都存在可逆性。 化学平衡常数化学平衡常数 可逆反应无论从正反应开始可逆反应无论从正反应开始, ,还是从逆反应开始还是从逆反应开始, ,也不管反应物也不管反应物 起始浓度大小起始浓度大小, ,最后达到平衡时最后达到平衡时, ,各生成物浓度的化学计量数次各生成物浓度的化学计量数次 幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数

10、次幂的乘积所得的比幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比 值都是个常数。值都是个常数。 一、化学平衡状态的判断一、化学平衡状态的判断 1.v(1.v(正正)=v()=v(逆逆):): (1)(1)同种物质同种物质:v(:v(生成生成)=v()=v(消耗消耗) )。 (2)(2)不同物质不同物质: :遵循正、逆反应速率数值之比等于其化学计量数遵循正、逆反应速率数值之比等于其化学计量数 之比的规律之比的规律, ,但必须一个是但必须一个是v(v(正正),),一个是一个是v(v(逆逆) )。 2.2.变量不变变量不变: : (1)(1)各组分的浓度各组分的浓度: :某一组分的物质的量、

11、物质的量浓度、质量、某一组分的物质的量、物质的量浓度、质量、 体积分数等不变时即反应达到平衡。体积分数等不变时即反应达到平衡。 (2)(2)恒容反应体系中的压强。恒容反应体系中的压强。 反应前后气体体积相等的反应反应前后气体体积相等的反应, ,不能根据体系中的压强来判不能根据体系中的压强来判 断反应是否达到平衡断反应是否达到平衡, ,因为容器中的压强一直不变。因为容器中的压强一直不变。 反应前后气体体积发生变化的反应反应前后气体体积发生变化的反应, ,压强不变时压强不变时, ,反应达到平反应达到平 衡。衡。 (3)(3)容器内气体的密度容器内气体的密度( ( = )= )。 恒容容器中恒容容器

12、中, ,反应前后都为气体的反应不能根据气体密度不反应前后都为气体的反应不能根据气体密度不 变判断反应是否达到平衡。变判断反应是否达到平衡。 恒容容器内反应前后有非气态物质的恒容容器内反应前后有非气态物质的, ,容器内密度不变容器内密度不变, ,反应反应 达到平衡。达到平衡。 恒压容器内反应前后气体分子数不变的反应恒压容器内反应前后气体分子数不变的反应, ,不能根据气体不能根据气体 密度不变判断反应是否达到平衡状态。密度不变判断反应是否达到平衡状态。 恒压容器内反应前后气体分子数不相等的反应恒压容器内反应前后气体分子数不相等的反应, ,气体密度不气体密度不 变时变时, ,反应达到平衡。反应达到平

13、衡。 m V (4)(4)有色物质的颜色有色物质的颜色: :有色物质的颜色深浅与有色物质的浓度大有色物质的颜色深浅与有色物质的浓度大 小有关小有关, ,容器内有色物质的颜色不变容器内有色物质的颜色不变, ,反应达到平衡。反应达到平衡。 (5)(5)平均摩尔质量平均摩尔质量M= M= 。 反应前后都为气体且气体的物质的量没有发生变化的反应反应前后都为气体且气体的物质的量没有发生变化的反应, , 反应前后气体的总质量和总物质的量不变反应前后气体的总质量和总物质的量不变, ,不能根据平均摩尔不能根据平均摩尔 质量不变判断反应是否达到平衡。质量不变判断反应是否达到平衡。 反应前后气体的物质的量不相等的

14、反应或有非气态物质参加反应前后气体的物质的量不相等的反应或有非气态物质参加 的反应的反应, ,若平均摩尔质量不变若平均摩尔质量不变, ,反应达到平衡。反应达到平衡。 m() n() 总 总 【思思悟悟】 对于可逆反应对于可逆反应N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3。 (1)(1)若反应体系的压强不再发生变化若反应体系的压强不再发生变化, ,此时反应是否达到平衡状此时反应是否达到平衡状 态态? ?对于反应对于反应H H2 2+I+I2 2 2HI 2HI呢呢? ? 提示提示: :对于反应对于反应N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3, ,反应发生反应发生, ,气体体

15、积发生变化气体体积发生变化, ,当当 体系的压强不再发生变化时体系的压强不再发生变化时, ,各组分含量不再发生变化各组分含量不再发生变化, ,已达到已达到 平衡状态平衡状态; ;而对于反应而对于反应H H2 2+I+I2 2 2HI, 2HI,反应前后气体体积不变反应前后气体体积不变, ,压压 强始终不变强始终不变, ,所以当体系的压强不再发生变化时所以当体系的压强不再发生变化时, ,无法确定该反无法确定该反 应是否已达到平衡状态。应是否已达到平衡状态。 (2)(2)若混合气体的平均相对分子质量不再发生变化若混合气体的平均相对分子质量不再发生变化, ,此时反应是此时反应是 否达到平衡状态否达到

16、平衡状态? ?对于反应对于反应H H2 2+I+I2 2 2HI 2HI呢呢? ? 提示提示: :对于反应对于反应N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3, ,若混合气体的平均相对分子质量若混合气体的平均相对分子质量 不再发生变化不再发生变化, ,则已达到平衡状态则已达到平衡状态; ;而对于反应而对于反应H H2 2+I+I2 2 2HI, 2HI,反反 应过程中平均相对分子质量是保持不变的应过程中平均相对分子质量是保持不变的, ,若混合气体的平均若混合气体的平均 相对分子质量不再发生变化相对分子质量不再发生变化, ,无法确定是否已达到平衡状态。无法确定是否已达到平衡状态。 (3)

17、(3)在恒压容器内若混合气体的密度不再发生变化在恒压容器内若混合气体的密度不再发生变化, ,此时反应是此时反应是 否达到平衡状态否达到平衡状态? ?对于反应对于反应H H2 2+I+I2 2 2HI 2HI呢呢? ? 提示提示: :对于反应对于反应N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3, ,若混合气体的密度不再发生变化若混合气体的密度不再发生变化, , 则已达到平衡状态则已达到平衡状态; ;而对于反应而对于反应H H2 2+I+I2 2 2HI, 2HI,若混合气体的密度若混合气体的密度 不再发生变化不再发生变化, ,则无法确定是否已达到平衡状态。则无法确定是否已达到平衡状态。

18、【知识备选知识备选】其他情况的化学平衡状态判断其他情况的化学平衡状态判断 (1)(1)对于容积不变的密闭容器中的反应对于容积不变的密闭容器中的反应mA(s)+nB(g) pC(g)+mA(s)+nB(g) pC(g)+ qD(g)qD(g)。 各组成成分的质量或质量分数不变表明反应达到平衡。各组成成分的质量或质量分数不变表明反应达到平衡。 各组成成分的物质的量或物质的量分数或体积分数不变表明各组成成分的物质的量或物质的量分数或体积分数不变表明 反应达到平衡。反应达到平衡。 各组成成分的物质的量浓度保持不变表明反应达到平衡。各组成成分的物质的量浓度保持不变表明反应达到平衡。 各反应物的转化率、各

19、产物的产率保持不变表明反应达到平各反应物的转化率、各产物的产率保持不变表明反应达到平 衡。衡。 气体密度不变气体密度不变, ,表明反应达到平衡。表明反应达到平衡。 若若n=p+q,n=p+q,气体的总物质的量不变或压强不变或气体的平均相气体的总物质的量不变或压强不变或气体的平均相 对分子质量不变对分子质量不变, ,不能表明反应达到平衡不能表明反应达到平衡; ; 若若np+q,np+q,气体的总物质的量不变或压强不变或气体的平均相气体的总物质的量不变或压强不变或气体的平均相 对分子质量不变对分子质量不变, ,能表明反应达到平衡。能表明反应达到平衡。 (2)(2)对于反应对于反应mA(g)+nB(

20、g) pC(g)+qD(g):mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g):反应在恒温恒压的密反应在恒温恒压的密 闭容器中进行闭容器中进行, ,若若m+n=p+q,m+n=p+q,气体的密度不变气体的密度不变, ,不能说明反应达到不能说明反应达到 平衡状态平衡状态; ;若若m+np+q,m+np+q,气体的密度不变气体的密度不变, ,能说明反应达到平衡能说明反应达到平衡 状态。状态。 (3)(3)对于绝热的密闭容器中的可逆反应对于绝热的密闭容器中的可逆反应, ,若体系的温度保持不变若体系的温度保持不变, , 则说明反应已达平衡状态。则说明反应已达平衡状态。 (4)(4)特殊情况。特殊情况。

21、反应反应A(s) B(g)+C(s),A(s) B(g)+C(s),气体的相对分子质量不变化气体的相对分子质量不变化, ,不能说不能说 明反应达到平衡状态。明反应达到平衡状态。 反应反应A(g)+B(g) A(g)+B(g) C(s),AC(s),A的体积分数不变的体积分数不变, ,不能说明反应达到不能说明反应达到 平衡状态。平衡状态。 (5)(5)对于有有色物质参加的可逆反应对于有有色物质参加的可逆反应, ,体系的颜色不变。体系的颜色不变。 如如2NO2NO2 2(g) (g) 2NO(g)+O2NO(g)+O2 2(g),2HI(g) (g),2HI(g) H H2 2(g)+I(g)+I

22、2 2(g)(g)等反应体系的等反应体系的 颜色不变颜色不变, ,则表明有色气体则表明有色气体NONO2 2、I I2 2的浓度不变的浓度不变, ,反应达到平衡。反应达到平衡。 二、化学平衡常数与转化率二、化学平衡常数与转化率 1.1.化学平衡常数化学平衡常数: : (1)(1)平衡常数的表达式。平衡常数的表达式。 书写形式与化学方程式的书写有关书写形式与化学方程式的书写有关: :同一个化学反应同一个化学反应, ,化学方化学方 程式书写形式不同程式书写形式不同, ,平衡常数表达式不同。对于给定的化学反平衡常数表达式不同。对于给定的化学反 应应, ,正、逆反应的平衡常数互为倒数正、逆反应的平衡常

23、数互为倒数, ,即即K正 正 K逆 逆=1 =1。如。如 2SO2SO2 2(g)+O(g)+O2 2(g) 2SO(g) 2SO3 3(g),(g),K1 1= = 2SO2SO3 3(g) (g) 2SO2SO2 2(g)+O(g)+O2 2(g),(g),K2 2= = SOSO2 2(g)+ O(g)+ O2 2(g) (g) SOSO3 3(g),(g),K3 3= = () () () 2 3 2 22 cSO cSOc O () () () 2 22 2 3 cSOc O cSO () ()() 3 1 2 22 c SO c SOcO 1 2 平衡常数中的浓度专指气体或溶液的物

24、质的量浓度平衡常数中的浓度专指气体或溶液的物质的量浓度, ,单位为单位为 molmolL L- -1 1, ,固体和纯液体的浓度可看做常数固体和纯液体的浓度可看做常数, ,不列入表达式。不列入表达式。 如如FeFe2 2O O3 3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2 2(g),(g),K= = () () 3 2 3 cCO cCO (2)(2)化学平衡常数的影响因素化学平衡常数的影响因素: :虽然化学平衡常数可用各组分的虽然化学平衡常数可用各组分的 平衡浓度计算得到平衡浓度计算得到, ,但化学平衡常数只与温度有关但化学平衡常数只与温度有关,

25、 ,与各组分的与各组分的 浓度无关。当温度一定时浓度无关。当温度一定时, ,可逆反应无论从正反应开始可逆反应无论从正反应开始, ,还是从还是从 逆反应开始逆反应开始, ,又无论反应物起始浓度是多少又无论反应物起始浓度是多少, ,K是一个常数是一个常数; ;若温若温 度发生变化度发生变化, ,K值有可能变大也有可能变小值有可能变大也有可能变小, ,若温度变化使得化若温度变化使得化 学平衡正向移动时学平衡正向移动时, ,平衡常数增大平衡常数增大, ,使化学平衡逆向移动时使化学平衡逆向移动时, ,则则 平衡常数减小。平衡常数减小。 (3)(3)平衡常数的计算平衡常数的计算: :平衡常数是用化学反应中

26、各组分的平衡浓平衡常数是用化学反应中各组分的平衡浓 度计算的度计算的, ,表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的值表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的值, ,不能不能 是任一时刻的浓度值。是任一时刻的浓度值。 2.2.转化率转化率: : (1)(1)转化率的表达式转化率的表达式: :反应物反应物A A的平衡转化率的平衡转化率( (该条件最大转化率该条件最大转化率) ) 可表示为可表示为 (A)= (A)= 100%= 100%= 100%100% 或或 (A)= (A)= 100%100% ( )( ) ( ) 0 0 cAc A cA -( ) ( ) 0 c A cA D ( ) ( )

27、 0 n A nA D (2)(2)转化率的影响因素。转化率的影响因素。 化学平衡发生移动时化学平衡发生移动时, ,反应物的平衡转化率也会发生变化。反应物的平衡转化率也会发生变化。 对于容积不变的密闭容器中的反应对于容积不变的密闭容器中的反应mA(g)+nB(g) pC(g)+mA(g)+nB(g) pC(g)+ qD(g)qD(g) 向上述反应的平衡体系中再加入向上述反应的平衡体系中再加入A,A,会增大会增大B B的转化率的转化率, ,会使会使A A的的 转化率变小。转化率变小。 【思思悟悟】 (1)(1)若反应若反应H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g) 2HI(g)(g) 2HI(

28、g)的平衡常数为的平衡常数为K, ,则反应则反应2HI(g) 2HI(g) H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)(g)、 H H2 2(g)+ I(g)+ I2 2(g) HI(g)(g) HI(g)的平衡常数分别为多的平衡常数分别为多 少少? ? 提示提示: :反应反应2HI(g) H2HI(g) H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)(g)的平衡常数为的平衡常数为 , H, H2 2(g)+(g)+ I I2 2(g) HI(g)(g) HI(g)的平衡常数为的平衡常数为 。 1 2 1 2 1 K 1 2 1 2 K (2)(2)已知已知: :加入加入2 mol A2 mol

29、A和和2 mol B2 mol B在在1 L1 L的容器内发生反应的容器内发生反应4A(g)4A(g) +B(g) 2C(g)+D(s),+B(g) 2C(g)+D(s),当其一定条件下达到平衡时当其一定条件下达到平衡时, ,测得生成测得生成 0.25 mol D,0.25 mol D,则物质则物质A A与与B B平衡转化率相同吗平衡转化率相同吗? ? 提示提示: :不同。由方程式和题意得平衡时不同。由方程式和题意得平衡时n(A)=1 mol,n(B)=n(A)=1 mol,n(B)= 1.75 mol,1.75 mol,则则(A)= (A)= 100% = 100% = 100%100% =

30、50%,(B)= =50%,(B)= 100%= 100%= 100%=12.5%100%=12.5%。 ( )( ) ( ) 0 0 cAc A cA -()21 /1 2/1 - ( )( ) ( ) 0 0 cBc B cB - ()21.75 /1 2/1 - 三、化学平衡的计算三、化学平衡的计算“三段式三段式”法法 有关化学平衡的计算问题有关化学平衡的计算问题, ,可按下列步骤建立模式可按下列步骤建立模式, ,确定关系进确定关系进 行计算。如可逆反应行计算。如可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),假定反应物假定反应物A

31、 A、 B B的起始加入量分别为的起始加入量分别为amolamolL L- -1 1、bmolbmolL L- -1 1, ,达到平衡时达到平衡时, ,设设A A 物质转化的物质的量浓度为物质转化的物质的量浓度为mxmolmxmolL L- -1 1。 1.1.模式模式: : mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 起始量起始量(mol(molL L- -1 1) a) a b 0 0b 0 0 变化量变化量(mol(molL L- -1 1) mx nx px qx) mx nx px qx 平衡量平衡量(mol(molL L- -1 1

32、) a) a- -mx bmx b- -nx px qxnx px qx 对于反应物对于反应物:c(:c(平平)=c()=c(始始) )- -c(c(变变) ) 对于生成物对于生成物:c(:c(平平)=c()=c(始始)+c()+c(变变) ) 2.2.基本解题思路基本解题思路: : (1)(1)设未知数设未知数: :具体题目要具体分析具体题目要具体分析, ,灵活设立灵活设立, ,一般设某物质的一般设某物质的 转化量为转化量为x x。 (2)(2)确定三个量确定三个量: :根据反应物、生成物及变化量的关系代入未知根据反应物、生成物及变化量的关系代入未知 数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、

33、平衡量数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量, ,并按并按 “模式模式”列出。列出。 (3)(3)解答题设问题解答题设问题: :明确了明确了“始始”“”“变变”“”“平平”三个量的具体数三个量的具体数 值值, ,再根据相应关系求反应物转化率、混合气体的密度、平均再根据相应关系求反应物转化率、混合气体的密度、平均 相对分子质量等相对分子质量等, ,给出题目答案。给出题目答案。 【思思悟悟】 (1)(1)化学反应中各物质的变化量与化学方程式中的化学计量数化学反应中各物质的变化量与化学方程式中的化学计量数 有什么关系有什么关系? ? 提示提示: :各物质的变化量之比等于化学方程式中的化学计量

34、数之各物质的变化量之比等于化学方程式中的化学计量数之 比。比。 (2)(2)化学反应中各物质的平衡量与化学方程式中的化学计量数化学反应中各物质的平衡量与化学方程式中的化学计量数 有什么关系有什么关系? ? 提示提示: :各物质的平衡量取决于起始量和变化量各物质的平衡量取决于起始量和变化量, ,与化学方程式中与化学方程式中 的化学计量数无直接关系。的化学计量数无直接关系。 类型一类型一 化学平衡状态的判断化学平衡状态的判断 【典例典例】(2013(2013梅州高二检测梅州高二检测) )在体积固定的密闭容器中进行在体积固定的密闭容器中进行 可逆反应可逆反应:2NO:2NO2 2 2NO+O 2NO

35、+O2 2, ,下列情况中能作为反应达到平衡状态下列情况中能作为反应达到平衡状态 标志的是标志的是 ( ( ) ) 单位时间内生成单位时间内生成nmol Onmol O2 2的同时生成的同时生成2nmol NO2nmol NO2 2 单位时间内生成单位时间内生成nmol Onmol O2 2的同时生成的同时生成2nmol NO2nmol NO 用用NONO2 2、NONO、O O2 2表示的反应速率之比为表示的反应速率之比为221221 混合气体的颜色不再改变混合气体的颜色不再改变 混合气体的密度不再改变混合气体的密度不再改变 混合气体的压强不再改变混合气体的压强不再改变 混合气体的平均相对分

36、子质量不再改变混合气体的平均相对分子质量不再改变 A.A. B.B. C.C. D.D.全部全部 【解题指南解题指南】解答本题时应注意以下解答本题时应注意以下3 3点点: : (1)(1)利用相同时间内不同物质的变化量判断是否达到平衡时利用相同时间内不同物质的变化量判断是否达到平衡时, ,注注 意表示的是同方向还是不同方向。意表示的是同方向还是不同方向。 (2)(2)该反应为在恒容容器中进行的反应前后气体体积不相等的该反应为在恒容容器中进行的反应前后气体体积不相等的 反应。反应。 (3)(3)反应物反应物NONO2 2为有色气体。为有色气体。 【解析解析】选选A A。生成。生成O O2 2为正

37、反应速率为正反应速率, ,生成生成NONO2 2为逆反应速率为逆反应速率, ,两两 者的速率之比等于者的速率之比等于12,12,证明反应达到平衡证明反应达到平衡, ,对对; ;生成生成O O2 2和和NONO 都是正反应速率都是正反应速率, ,错错;NO;NO2 2、NONO、O O2 2的反应速率在任何时刻都的反应速率在任何时刻都 是是221,221,错错; ;混合气体的颜色不再发生变化混合气体的颜色不再发生变化, ,说明说明NONO2 2的浓的浓 度不再发生变化度不再发生变化, ,说明反应达到了平衡状态说明反应达到了平衡状态, ,对对; ;因为反应前因为反应前 后都是气体后都是气体, ,气

38、体的密度在恒容容器中始终不变气体的密度在恒容容器中始终不变, ,错错; ;因为反因为反 应前后气体的体积不等应前后气体的体积不等, ,当容器内气体的压强不再发生变化当容器内气体的压强不再发生变化, ,说说 明容器内气体的物质的量不再发生变化明容器内气体的物质的量不再发生变化, ,则反应达到平衡状态则反应达到平衡状态, , 对对; ;该反应是气体物质的量变化的反应该反应是气体物质的量变化的反应, ,混合气体的平均相对混合气体的平均相对 分子质量不发生变化分子质量不发生变化, ,反应达到了平衡状态反应达到了平衡状态, ,对。因此对。因此A A项正项正 确。确。 【互动探究互动探究】(1)(1)中怎

39、样用中怎样用NONO和和O O2 2的速率关系表示反应达到的速率关系表示反应达到 平衡状态平衡状态? ? 提示提示: :单位时间内生成单位时间内生成2 mol NO2 mol NO的同时消耗的同时消耗1 mol O1 mol O2 2。 (2)(2)若该反应在恒压容器内进行若该反应在恒压容器内进行, ,则中能够证明反应达到则中能够证明反应达到 平衡的有哪些平衡的有哪些? ? 提示提示: :。有正、逆反应速率。有正、逆反应速率, ,且反应速率之比等于化且反应速率之比等于化 学计量数之比学计量数之比, ,对对; ;错错; ;任何情况都符合任何情况都符合, ,错错; ;混合气体颜混合气体颜 色不变色

40、不变, ,说明反应达到平衡说明反应达到平衡, ,对对; ;因为容器的体积可变因为容器的体积可变, ,密度不密度不 变变, ,说明反应达到平衡说明反应达到平衡, ,对对; ;恒压容器压强一直不变恒压容器压强一直不变, ,错错; ;气气 体的平均相对分子质量不变体的平均相对分子质量不变, ,说明气体的物质的量不再发生变说明气体的物质的量不再发生变 化化, ,反应达到平衡反应达到平衡, ,对。对。 【名师点评名师点评】讲解本题时要注意以下两点讲解本题时要注意以下两点: : (1)(1)引导学生注意分析清楚反应特点。因为反应不同引导学生注意分析清楚反应特点。因为反应不同, ,反应达到反应达到 平衡的条

41、件不同。平衡的条件不同。 (2)(2)引导学生注意分析清楚速率特点。只有引导学生注意分析清楚速率特点。只有v(v(正正)=v()=v(逆逆) )时才能时才能 确定反应达到平衡状态确定反应达到平衡状态, ,题目中可能利用题目中可能利用“两个同向的速率相两个同向的速率相 等等”设置干扰项。设置干扰项。 【方法规律方法规律】判断反应达到平衡状态的方法判断反应达到平衡状态的方法 平衡状态强调两方面平衡状态强调两方面: :各组成成分的百分含量保持不变各组成成分的百分含量保持不变; ;正反应正反应 速率等于逆反应速率。例如速率等于逆反应速率。例如, ,对于反应对于反应A A2 2(g)+B(g)+B2 2

42、(g) 2AB(g):(g) 2AB(g): (1)(1)不变不变: :若说不变若说不变, ,则是指含量则是指含量, ,或能表明含量的叙述。可以是或能表明含量的叙述。可以是 A A2 2、B B2 2、ABAB的体积分数、物质的量分数、质量分数以及分子数的体积分数、物质的量分数、质量分数以及分子数 之比不变之比不变,A,A2 2、B B2 2的转化率不变的转化率不变, ,体系的温度不变体系的温度不变, ,体系的颜色体系的颜色 不变不变; ;对于反应前后气体体积发生变化的反应对于反应前后气体体积发生变化的反应, ,还可以是体系平还可以是体系平 均相对分子质量、压强、总物质的量等不变。均相对分子质

43、量、压强、总物质的量等不变。 (2)(2)相等相等: :若说相等若说相等, ,则是指正、逆反应速率相等。例如则是指正、逆反应速率相等。例如, ,生成生成ABAB 的速率与的速率与ABAB分解的速率相等分解的速率相等; ;单位时间内单位时间内, ,反应掉反应掉A A2 2的分子数与的分子数与 生成生成A A2 2的分子数相等。有些叙述肯定不对的分子数相等。有些叙述肯定不对, ,如生成如生成B B2 2的速率与反的速率与反 应掉应掉ABAB的速率相等的速率相等; ;反应掉反应掉A A2 2的速率与反应掉的速率与反应掉B B2 2的速率相等的速率相等;A;A2 2 的浓度与的浓度与B B2 2的浓度

44、相等的浓度相等;B;B2 2与与ABAB的体积分数相等的体积分数相等;A;A2 2与与B B2 2的转化的转化 率相等。率相等。 【变式训练变式训练】(2014(2014湖州高二检测湖州高二检测) )在一定温度下的某容积可在一定温度下的某容积可 变的密闭容器中变的密闭容器中, ,建立下列化学平衡建立下列化学平衡:C(s)+H:C(s)+H2 2O(g) CO(g)+O(g) CO(g)+ H H2 2(g),(g),不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状 态的是态的是 ( ( ) ) A.A.体系的压强不再发生变化体系的压强不再发生变化

45、 B.vB.v正 正(CO)=v (CO)=v逆 逆(H (H2 2O)O) C.C.生成生成nmol COnmol CO的同时生成的同时生成nmol Hnmol H2 2 D.1 mol HD.1 mol HH H键断裂的同时断裂键断裂的同时断裂2 mol H2 mol HO O键键 【解析解析】选选C C。反应无论达到平衡。反应无论达到平衡, ,还是未达到平衡还是未达到平衡, ,生成生成nmol nmol COCO的同时都会生成的同时都会生成nmol Hnmol H2 2。 【变式备选变式备选】一定条件下反应一定条件下反应2AB(g) A2AB(g) A2 2(g)+B(g)+B2 2(g

46、)(g)达到平衡达到平衡 状态的标志是状态的标志是 ( ( ) ) A.A.单位时间内生成单位时间内生成nmol Anmol A2 2, ,同时消耗同时消耗2nmol AB2nmol AB B.B.容器内容器内,3,3种气体种气体ABAB、A A2 2、B B2 2共存共存 C.ABC.AB的消耗速率等于的消耗速率等于A A2 2的消耗速率的消耗速率 D.D.容器中各组分的物质的量分数不随时间变化容器中各组分的物质的量分数不随时间变化 【解析解析】选选D D。A A项均表示正反应方向项均表示正反应方向;B;B项是可逆反应的特点项是可逆反应的特点, , 无法判断反应是否达到平衡无法判断反应是否达到平衡;C;C项表示的正、逆反应速率的大小项表示的正、逆反应速率的大小 不符合化学计量数之比不符合化学计量数之比;D;D项项, ,反应达到化学平衡时反应达到化学平衡时, ,各组分的百各组分的百 分含量保持不变分含量保持不变, ,故只有故只有D D正确。正确。 类型二类型二 化学平衡常数的应用化学平衡常数的应用 【典例典例】(2014(2014丽水高二检测丽水高二检测) )在一定体积的密闭容器中在一定体积的密闭容器中, ,进进 行如下化学反应行如下化学反