(讲义)第2章 第2节 基础课时5 化学平衡状态 化学平衡常数-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1(人教版2019)

第二节　化学平衡 基础课时5　化学平衡状态　化学平衡常数 1．通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡，理解并会判断化学平衡状态的标志。 2．认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量，知道化学平衡常数的含义。 3．了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系，培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。 一、化学平衡状态 1．化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。 2．化学平衡的特征 化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变。 (1)逆：研究的对象是可逆反应。 (2)等：化学平衡的条件是v正和v逆相等。 (3)动：化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止。 (4)定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一定值。 (5)变：若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡。 在200 ℃时，将1 mol H2(g)和2 mol I2(g)充入体积为V L 的密闭容器中，发生反应： I2(g)＋H2(g) 2HI(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1。 (1)反应刚开始时，由于c(H2)＝________，c(I2)＝________，而c(HI)＝________，所以化学反应速率________最大，而________最小(为零)。 (2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)________，c(I2)________，而c(HI)________，从而化学反应速率v正________，而v逆________(以上均填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)当反应进行到v正与v逆________时，此可逆反应就达到了平衡。若保持外界条件不变时，反应混合物的总物质的量为_______ mol。此时放出的热量Q________a kJ(填“＝”“>”或“<”)。 [解析]　(1)根据c＝即可求出各自的浓度。(3)该反应为等体积反应，反应前后物质的量不变，所以混合物总物质的量仍为3 mol。因为该反应为可逆反应，不可能进行完全，所以放出的热量小于a kJ。 [答案]　(1) mol·L－1　 mol·L－1　0　v正　v逆　(2)减小　减小　增大　减小　增大 (3)相等　3　< 二、化学平衡常数 1．浓度商 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示。 2．化学平衡常数 (1)表达式 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，平衡常数的表达式为K＝。 (2)注意事项 ①化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。 ②化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度，不能用任一时刻的浓度。 ③化学平衡常数不表示反应的快慢，即化学反应速率快，K值不一定大。 ④K的单位一般不作要求。 ⑤书写平衡常数表达式时，固体、纯液体(如水、乙醇等)的浓度视为常数，不写入表达式中。 如Cr2O(aq)＋H2O(l)2CrO(aq)＋2H＋(aq)，平衡常数K＝； Fe3O4(s)＋4H2(g)3Fe(s)＋4H2O(g)，平衡常数K＝。 ⑥化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，由于化学方程式的书写不同，平衡常数的表达式不同，如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，K＝a则有：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，K′＝；N2＋H2NH3，K″＝。 (3)意义 K越大→平衡体系中生成物所占的比例越大→正反应进行的程度越大→反应进行得越完全→平衡时反应物的转化率越大；反之，K越小，该反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率就越小。一般来说，当K>105时，该反应就进行得基本完全了。 对于可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，其平衡常数K的表达式是什么？若保持其他条件不变，分别增大压强、增大N2浓度，平衡如何移动？平衡常数K如何变化？ [提示]　K＝；增大压强，增大N2的浓度，平衡均正向移动，但平衡常数K不变。 3．利用浓度商、化学平衡常数判断反应方向 Q＜K，反应向正反应方向进行； Q＝K，反应处于平衡状态； Q＞K，反应向逆反应方向进行。 (正确的打“√”，错误的打“×”) (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度。 (×) (2)催化剂既能改变反应的活化能，也能改变化学平衡常数。 (×) (3)对于同一可逆反应，升高温度，则化学平衡常数增大。 (×) (4)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大。 (×) 化学平衡状态的判断方法 德国化学家哈伯(F．Haber,1868～1934