内容正文:
第二节 化学平衡状态 平衡常数
【备考目标】 1.了解化学反应的可逆性的特点。2.掌握化学平衡状态的建立及特征。3.了解平衡常数的概念及意义,能正确计算化学反应的转化率α。4.能进行化学平衡常数的简单计算。5.了解压强平衡常数的含义,并能进行简单计算。
考点1 可逆反应与化学平衡状态
梳理必备知识
1.可逆反应
[注意] 从能量角度看,能量转化类型相反:若正反应放热,则逆反应吸热,反之亦然。
2.化学平衡状态
(1)概念:一定条件下的可逆反应,当反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物的浓度与生成物的浓度不再改变,达到一种表面静止的状态,称为化学平衡状态,简称化学平衡。
(2)建立过程
在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下:
以上过程可用如图表示:
[注意] 一个化学平衡状态,可以从正反应建立,也可以从逆反应建立,也可以从正、逆两反应方向同时建立。
(3)特点
(4)判断(以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例)
判据
是否平衡
混合物体系中
各成分的含量
各物质的物质的量、物质的量分数、质量、质量分数、各气体的体积或体积分数一定
平衡
总体积、总压强、总物质的量一定
不一定平衡
正、逆反应速
率之间的关系
单位时间内消耗了m mol A,同时也生成了m mol A
平衡
单位时间内消耗了n mol B,同时也消耗了p mol C
平衡
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q
不一定平衡
单位时间内生成了n mol B,同时也消耗了q mol D
不一定平衡
压强
①其他条件一定、总压强一定,且m+n≠p+q
平衡
②其他条件一定、总压强一定,且m+n=p+q
不一定平衡
混合气体的平均
相对分子质量
①平均相对分子质量一定,且m+n≠p+q
平衡
②平均相对分子质量一定,且m+n=p+q
不一定平衡
温度
任何化学反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时
平衡
气体密度(ρ)
①只有气体参加的反应,密度保持不变(恒容密闭容器中)
不一定平衡
②m+n≠p+q时,密度保持不变(恒压容器中)
平衡
③m+n=p+q时,密度保持不变(恒压容器中)
不一定平衡
颜色
反应体系内有色物质的颜色稳定不变(其他条件不变)
平衡
巩固题组过关
题组一 可逆反应与反应“极值”
1.在一密闭容器中进行如下反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L,当反应达平衡时,可能存在的数据是( )
A.SO2为0.4 mol/L、O2为0.2 mol/L
B.SO2、SO3均为0.15 mol/L
C.SO3为0.25 mol/L
D.SO3为0.4 mol/L
解析:选C。假设该反应完全转化,列三段式
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
c(某时刻) 0.2 0.1 0.2
c(逆反应极限) 0.4 0.2 0
c(正反应极限) 0 0 0.4
则0<c(SO2)<0.4,0<c(O2)<0.2,0<c(SO3)<0.4,故A、D错误,C正确;反应物、生成物的浓度不可能同时减小,只能一个减小,另一个增大,B错误。
2.已知: X(g)+2Y(g) 3Z(g) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)。下列说法正确的是( )
A.达到化学平衡状态时,Y 的正反应速率和 Z 的逆反应速率相等
B.达到化学平衡状态时,X、Y、Z 的浓度之比为 1∶2∶3
C.达到化学平衡状态时,反应放出的总热量一定小于a kJ
D.0.2 mol X 和 0.2 mol Y 充分反应生成 Z 的物质的量一定小于 0.3 mol
解析:选D。由题意知,该反应是气体分子数不变的放热反应。达到化学平衡状态时,Y 的正反应速率和 Z 的逆反应速率不相等,3v(Y)=2v(Z),A不正确; 达到化学平衡状态时,X、Y、Z 的浓度之比不一定是1∶2∶3,B不正确;不知道反应物的投料和反应物的转化率是多少,无法判断达到化学平衡状态时反应放出的总热量,C不正确;可逆反应的反应物不能完全转化为生成物,所以,0.2 mol X 和 0.2 mol Y 充分反应生成 Z 的物质的量一定小于 0.3 mol,D正确。
题组二 化学平衡状态的判断
3.一定温度下的定容密闭容器中发生反应:A(s)+2B(g) C(g)+D(g),能说明该反应达到平衡状态的是( )
A.v(B)∶v(