化学平衡（人教版）

第三节 化学平衡 （第一课时） 一、化学平衡状态 1、那么对于可逆反应来说，又是怎样的情形呢?我们以 CO 和 H2O (g)的反应为例 来说明化学平衡的建立过程。 CO + H2O (g) CO2 + H2 开始浓度 0．01 0．01 0 0 一段时间后 0．005 0．005 0．005 0．005 如图： 思考：当可逆反应达到平衡状态时，反应是否停止了? 2、化学平衡的定义： 在 一定温度 下的 可逆 反应里，正反应和逆反应速率 相等时 ，反应混 合物中各组分的 物质的量 或 浓度 保持不变的状态。 3、化学平衡的特征： (1)条件： 条件（浓度、温度、压强等）改变，平衡发生移动，在新条件下建立 新平衡。任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的。 (2)对象：可逆反应 (3) 等： (4) 动： (5) 定：反应物和生成物的含量（即物质的量、物质的量浓度、质量分数、体 积分数等）保持不变 4、应用： 例 1、可逆反应 2NO2 2NO + O2 在密闭容器中反应，达到平衡状态的标志 是( ) ①单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2 ②单位时间内生成 n mol O2 的同时，生成 2n mol NO ③用 NO2 、NO、O2 的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为 2∶2∶1 的状 态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 l A．① ④ ⑥ B．② ③ ⑤ C．① ③ ④ D．① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 反馈练习： 1、可以说明密闭容器中可逆反应 P（g） + Q（g） R（g） + S（g） 在恒温下已达平衡的是（ ） A.容器内压强不随时间变化 B.P 和 S 生成速率相等 C.R 和 S 的生成速率相等 D.P、Q、R、S 的物质的量相等 2、下列方法中可以证明 A(s) + 2B2(g)  2C2(g) +D2(g) 已经达到平衡状态的是______________________. ⑴、单位时间内生成了 2molC2 的同时也生成了 1molA ⑵、一个 B — B 键的断裂的同时有一个 C — C 键的生成 ⑶、反应速率 v(B2)=v(C2)=1/2v(D2) ⑷、C(B2):C(C2):C(D2) = 2:2:1 ⑸、温度、体积一定时，[B2]、[C2]、[D2]浓度不再变化 ⑹、温度、体积一定时，容器内的压强不再变化 ⑺、条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化 ⑻、温度、体积一定时，混合气体的密度不再变化 ⑼、百分组成 B2% = C2% = D2% 3、在一定温度下，可逆反应：A2(气)+B2(气) 2AB(气)达到平衡的标志是 ( ) (A) A2、B2、AB 的浓度不再变化 (B) 容器中的压强不再随时间变化 (C) 单位时间内生成 n mol 的 A2 同时生成 2n mol 的 AB (D) A2、B2、AB 的浓度之比为 1:1:2 4、在 1 大气压 390℃时，可逆反应：2NO2 2NO+O2 达到平衡，此时平衡 混合气体的密度是相同条件下 H2 密度的 19.6 倍，求 NO2 的分解率。 课　标　解　读 重　点　难　点 1.理解化学平衡移动的影响因素。 2.理解勒夏特列原理。 3.学会用图示的方法表示在可逆反应中 正逆反应速率随外界条件的变化，并分 析平衡移动的方向。 1.加深对勒夏特列原理中“减弱”这种 改变的理解。(重点) 2.浓度、温度、压强等外界条件如何影 响化学平衡。(难点) 3.运用化学反应速率图像，如何推断化 学平衡的移动方向。(重难点) 化学平衡移动 1.含义：当一个可逆反应达到平衡后，如果改变浓度、温度、压强等反应条 件，原来的平衡状态会被破坏，化学平衡会发生移动，在一段时间后达到新的平 衡。 2．实质：改变条件后： (1)v 正≠v 逆。 (2)各组分的百分含量发生改变。 3．某一可逆反应，一定条件下达到了化学平衡。 (1)若化学反应速率改变，化学平衡是否发生移动？ (2)若化学平衡发生移动，化学反应速率是否一定发生改变？ 【提示】　(1)若 v 正、v 逆依然相等，则平衡不移动，否则移动。(2)只要平衡发生移动，则反应速率一定变。 因素 化学平衡的移动 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度，平 衡向正反应方向移动，反之，逆向移动 温度 其他条件不变，升温平衡向吸热反应方 向移动， 降温平衡向放热反应方向移动 压强 对于有气体参加的反应，其他条件不变， 增大压强，平衡向气体体积减小的方向 移动，减小压强，平衡向气体体积增大 的方向移动 催化剂 能同等程度改变正逆反应速率，对平衡 移动不移动 结论：如果改变影响平衡的条件之一， 平衡将向着减弱这种改变的方向移动 (即勒夏特列原理)。 2．对一定条件下的化学平衡状态： (1)若改变物质的浓度、化学平衡是否一定发生移动？ (2)若改变体系的温度呢？ 【提示】　 (1)改变浓度化学平衡不一定发生移动，如 H2(g)＋I2(g)2HI(g)，其他条件 不变，把容器体积缩小，浓度增大，但平衡不动。 (2)若改变温度，化学平衡一定发生移动。 【问题导思】　 ①如何根据 v－t 图像判断平衡移动方向？ 【提示】　看改变条件对 v 正、v 逆的影响，若 v 正>v 逆，正移，反之逆移。 ②增大体系的压强，平衡一定发生移动吗？ 【提示】　不一定。 ③催化剂对化学平衡有影响吗？ 【提示】　无影响。(v－t 图像) 外界条件变化 平衡移动方向 反应速率变化 增大反应物浓度 减小生成物浓度 正向移动 v 正先增大，v 逆后增大 v 逆先减小，v 正后减小 增大生成物浓度 减小反应物浓度 逆向移动 v 逆先增大，v 正后增大 v 正先减小，v 逆后减小 △H＞0， 升高温度 降低温度 向吸热反应方向 移动 向放热反应方向 移动 v 正、v 逆同时增大 平衡时且 v 正>v 逆 v 正、v 逆同时减小 平衡时且 v 正＜v 逆 v 吸先增大，v 放后增大 v 吸先减小，v 放后减小 △H＜0， 升高温度 降低温度 向放热反应方向 移动 向吸热反应方向 移动 v 正、v 逆同时增大 平衡时且 v 正＜v 逆 v 正、v 逆同时减小 平衡时且 v 正>v 逆 （气体体积分子数 减小的反应） 增大压强 减小压强 向气体体积减小 的方向移动 正向移动 向气体体积增大 的方向移动 v 正、v 逆同时增大 平衡时且 v 正>v 逆 v 正、v 逆同时减小 平衡时且 v 正＜v 逆逆向移动 （气体体积分子数 增大的反应） 增大压强 减小压强 逆向移动 正向移动 ①v 正、v 逆同时增大 平衡时且 v 正＜v 逆 ②v 正、v 逆同时减小 平衡时且 v 正>v 逆 反应前后气体体积 不变的反应 增大压强 减小压强 平衡不移动 ①v 正、v 逆同时增大 平衡时且 v 正=v 逆 ②v 正、v 逆同时减小 平衡时且 v 正=v 逆 使用催化剂 平衡不移动 v 正、v 逆同时增大 平衡时且 v 正=v 逆 1．v－t 图中，只有浓度的改变其图像是连续的，其他条件都不连续。 2．升温、增大压强，增大浓度若平衡发生移动，则正、逆反应速率都增大， 只不过增大的幅度不同。平衡向增大的多的方向移动。 　(2012·池州实验中学月考)某密闭容器中发生如下反应：X(g)＋ 3Y(g)2Z(g)　ΔH＜0。下图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、 t5 时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确 的是(　　) A．t2 时加入了催化剂 B．t3 时降低了温度 C．t5 时增大了压强 D．t3～t4 时间内转化率最低 【解析】　由图像知，在 t1 时刻化学反应达到平衡，t2～t3 化学平衡没有移 动，可能是加了催化剂或增加压强，但该反应是一个体积发生变化的反应，压强的改变是不可能的，只能是加入了催化剂；t3～t4 平衡逆向移动，并且化学反应 速率在减小，是减小了压强；t5～t6 平衡逆向移动，反应物的转化率最小，t5 时 升高了温度，不是压强的影响。 【答案】　A 1．只改变反应速率，而不使平衡发生移动的措施： ①使用催化剂。 ②若前后气体计量数相等，可改变压强。 2．“惰性气体”对化学平衡的影响 ①恒温、恒容条件： 原平衡体系 ― ― →充入“惰性气体” 体系总压强增大―→体系中各反应成分的浓 度不变―→平衡不移动。 ②恒温、恒压条件： 原平衡体系 ― ― →充入“惰性气体” 容器容积增大，体系的分压减小―→各组分的 浓度同等倍数减小。 ― ― →体积不变的反应 平衡不移动 ― ― →体积改变的反应 平衡向气体体积增大的方向移 动 1．在容积可变的密闭容器中存在如下反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　 ΔHv(逆)；升温，v(正)、v(逆)均应增 大，但 v(逆)增大的程度大，平衡向逆反应方向移动；压强增大平衡不移动，但 v(正)、v(逆)都增大；催化剂不能使化学平衡发生移动，B 的转化率不变。 【答案】　B 化学平衡图像问题的解法 【问题导思】　 对于反应 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔHT2 或温 度越高，H2 的转化率越高，故 T1>T2；(Ⅱ)中在同一压强下，T2 时 NH3%大，则 说明平衡正移程度大，故 T2p1。 (2)“先拐先平，数值大”原则 对于同一化学反应在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，先出 现拐点的曲线表示的温度较高(如图甲)或表示的压强较大(如图乙)。 例如，反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，C、A 的百分含量与温度(或压强)、时 间的关系如下： 甲　　　　　　　　　　　　乙 图甲表示 T2>T1，且正反应放热。图乙表示 p1m＋n。 【答案】　BD 5. 在一定条件下，可逆反应 A＋BmC 变化如右图所示。已知纵坐标表示在 不同温度和压强下生成物 C 在混合物中的质量分数，p 为反应在 T2 温度时达到 平衡后增大容器内压强的变化情况，问： (1)温度 T1________T2(填“大于”、“等于”或“小于”)，正反应是________(填 “吸热”或“放热”)反应。 (2)如果 A、B、C 均为气体，则 m ________2(填“大于”、“等于”或“小 于”)。 (3)当温度和容积不变时，如向平衡体系中加入一定量的某稀有气体，则体 系的压强________，平衡________移动。 (4)当温度和压强不变时，如向平衡体系中加入一定量的某稀有气体，平衡 ________移动。 【解析】　(1)由图像可知，T1>T2，温度高，w(C)的含量低，所以升温，平 衡左移，正反应为放热反应。 (2)增大压强，w(C)含量降低，平衡左移，正反应为体积扩大的反应，m>2。 (3)当温度、容积不变时，充入“惰”气，由于各反应物、生成物的浓度不 变，所以平衡不移动。 (4)当温度、压强不变时，充入“惰”气，体积扩大，根据 m>2，平衡右移。【答案】　(1)大于　放热　(2)大于(3)增大　不　(4)向正反应方向 4．对处于平衡状态的反应：2A(g)＋B(g)2C(g)(已知反应为放热反应)， 下列叙述正确的是(　　) A．增大压强，v(正)增大，v(逆)减小 B．升高温度，v(正)减小，v(逆)增大 C．增大 A 浓度的瞬间，v(正)增大，v(逆)不变 D．增大 A 浓度的瞬间，v(正)增大而 v(逆)减小 【解析】　增大压强，正、逆反应速率都增大，A 错；升高温度，正、逆反 应速率都增大，B 错；增大 A 浓度的瞬间，v(正)增大，v(逆)不变，故 C 正确， D 错误。 【答案】　C 5．一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的 是(　　) A．CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH0 C．CH3CH2OH(g)CH2===CH2(g)＋H2O(g)　ΔH>0 D．2C6H5CH2CH3(g)＋O2(g)2C6H5CH===CH2(g)＋2H2O(g)　ΔHT1，升温，水蒸气含量减小，平衡左移，所以正反应为放热 反应即 ΔHp2，增压，水蒸气含量增加，即正反应 为气体体积减小的反应，D 错。 【答案】　A 7．反应 2X(g)＋Y(g)2Z(g)＋Q，在不同温度(T1 和 T2)及压强(p1 和 p2)下， 产物 Z 的物质的量 n 与反应时间 t 的关系如下图所示。下列判断正确的是(　　)A．T1p2 D．T1>T2，p1T2；压强越大，速度越快，反应先达到平衡，因此 T2 相同时，p1>p2。 【答案】　C 8．在容积一定的密闭容器中，反应 2AB(g)＋C(g)达到平衡后，升高温 度，容器内气体的密度增大，则下列叙述正确的是(　　) A．正反应是吸热反应，且 A 不是气态 B．正反应是放热反应，且 A 是气态 C．其他条件不变，加入少量 C，物质 A 的转化率增大 D．改变压强对该平衡的移动无影响 【解析】　升高温度，容器内气体的密度增大，说明气体的物质的量增大， 则 A 一定不是气体，且平衡正向移动，即正反应方向为吸热反应，A 选项正确； 加了少量的 C，平衡逆向移动，A 的转化率减小，C 选项错误；该反应为气体的 体积增大的反应，则改变压强可以使平衡移动，D 选项错误。 【答案】　A 9．(2012·岳阳高二月考)某温度下，对可逆反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s)　 ΔH>0 的下列叙述正确的是(　　) A．加入少量 W，逆反应速度增大 B．升高温度时，正反应速率增大，逆反应速率减小 C．压强不变，充入与反应体系不反应的 N2，反应速率减小；体积不变，充 入 N2，反应速度不变 D．平衡后加入 X，上述反应的 ΔH 增大 【解析】　W 为固体，加入 W，反应速率不变，A 错；升温正逆反应速率 均增大，B 错；平衡后加入 X，反应的 ΔH 不变，D 错。 【答案】　C课后作业： 1、在密闭容器中存在下列平衡： ，CO2 的平衡浓度为 C1 摩/升，现再充入 CO2 使其浓度达到 2C1 摩/升，重新达到平衡后， CO2 的浓度为 C2 摩/升(设温度不变)，则 C1 和 C2 的关系是（ ） A. C1 < C2 B. C1 = C2 C. C1 > C2 D. 2C1 = C2 2、现有可逆反应 2A + B + H2O C + D 已达到平衡，往平衡体系中加水稀释， 平衡向_____方向移动，理由是__________________________________ 3、对于 mA(气)+nB(气) pC(气)+qD(气)的平衡体系，当升高温度时，体系对 氢气的相对密度从 16.5 变成 16.9，则下列说法正确的是 （ ） A.m+n>p+q 正反应是放热反应 B.m+n>p+q 正反应是吸热反应 C.m+np+q），下列说法正确的是 （ ） ①升温时 C（B）/C（C）的值减小 ②降温时，体系内混合气体的平均相对分子 质量增大③加入 B 后，A 的转化率变大 A．①②③　　　　B．②③　　　　C．①②　　　　D．①③ 1、对于反应 A2+3B2 2AB3 以下表示的反应速率中，速率最大的是 A、vA=0.4mol·L-1min-1 B、vB=0.8mol·L-1min-1 C、v =0.6mol·L-1min-1 D、v =0.01mol·L-1·S-1 2、在 2L 密闭容器中，盛有 2mol X 和 2molY 物质进行如下反应： X(s)+3Y(g) Z(g)，当反应进行到 10s 后，测得生成 0.5mol Z，这期间的平均反 应速率为 A、vX=0.05mol·s-1 B、vX=0.025mol·L-1·s-1 C、vy=0.05mol·L-1·s-1 D、vy=0.075mol·L-1·s-1 3、现有三个体积相等的密闭容器中都进行如下反应： CO2+H2 CO+H2O(g)，反应所处的温度相同，但反应的起始浓度不同，其中甲： 3AB 2A[H2]=[CO]=amol 乙：[CO2]=amol [H2]=2amol 丙[CO2]=[H2]=[H2O]=amol，达到 平衡时，CO 的浓度由大到小的顺序排列正确的是 A、丙>甲>乙 B、甲>乙>丙 C、乙>丙>甲 D、乙>甲>丙 4、在一个固定体积的密闭容器中，放入 mmol 的 A 和 nmol 的 B，发生如下反应： mA(g)+nB(g) PC(g)，平衡时 C 的浓度是 wmol·L-1，若维持容器的体积不变， 起始时放入 amolA、bmolB 和 cmolC，要使平衡时 C 的浓度仍为 wmol·L-1，则 a、b、c 必须满足的条件是 A、a:b:c=m:n:p B、a:b=m:n 和 C、 和 D、a= , c= 和 c= 5、对处于化学平衡的体系，以化学平衡与化学反应速率的关系可知： A、化学反应速率变化时，化学平衡一定发生移动。 B、化学平衡发生移动时、化学反应速率一定变化。 C、正反应进行的程度大、正反应速率一定大。 D、只有催化剂存在下，才会发生化学反应速率变化，而化学平衡不移动的 情况。 6、在 PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)，达到平衡后，其它条件不变，向平衡体系中加 入 37Cl2，达到新平衡后，含 37Cl 的 PCl3 的物质的量与原平衡相比 A、增大 B、减小 C、不变 D、不能确 定 7、下列事实不能用勒沙特列原理说明的是 A：往氢硫酸溶液中加入盐酸，[S2-]降低。 B：温度不变时，敞口久置于空气中的饱和 KNO3 溶液含有晶体析出。 C：在合成氨的工业生产中，使用较高的温度有利于提高产量。 D：在密闭容器中，水面上方的蒸气压强随温度升高而增大。 8：下列平衡：C2H2+H2 C2H4……① 2CH4 C2H4+2H2……②当降低温 度时，①式 向右移动，②式向左移动，试判断下列式中 C+2H2 CH4+Q1 2C+H2 C2H2+2Q2 2C+2H2 C2H4+2Q3 Q1、Q2、Q3 的大小顺序为 pcm ap =+ map mc =+ nbn pc =+ 3 m 3 n 3 2pA、Q1>Q2>Q3 B、Q1> Q3> Q2 C 、Q2> Q1 >Q3、 D、Q2>Q3 >Q1 9、在 CuCl2 水溶液中存在如下平衡：[Cu(H2O)4]2++4Cl- [CuCl4]2-+4H2O 能使黄绿 （蓝） （绿） 色 CuCl2 溶液向蓝色转化的操作是 A、蒸发浓缩 B、加水稀释 C、加入 AgNO3 D、加入食盐晶 体 10、反应 A(g)+xB(g) yC(g)，将 A 与 B 按体积比 1:x 混合反应当 A 的转化 率是 50%时，反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的 （同温同压）， 则 x、y 的值可能是 A、3，4 B、3，2 C、3，3 D、1，1 11、在容积一定的密闭窗口中，反应 A B(g)+C(s)达平衡，若继续升高温度， 容器内气体的密度增大，下列判断正确的是 A、 压强对该反应的平衡移动没有影响 B、 在平衡体系中加入 C，混合气体平均分子量增大 C、 若正反应为吸热反应，则 A 为非气态 D、 若正反应为放热反应，则 A 为气态 12、 某温度下，反应 H2(g)+I2(g) 2HI(g)+Q,在一带有活塞的密闭容器中达 到平衡， 下列说法不正确的是 A、 恒温压缩体积，平衡不移动，颜色加深 B、 恒压迅速充入 HI，开始时正反应速率减小 C、 恒容，升温正反应速率减小 D、 恒容，充入 H2，I2 的百分比含量降低 二：填空 1、t0C 在 VL 密闭容器中加入 vmol N2 和 3vmol H2，当反应 N2+3H2 2NH3 达平衡时， 混合气体中 N2、H2、NH3 分别为 A、B、Cmol，仍在 t0C，若只改变起始物的加入 量，但要维持 A、B、C 值不变，则在 N2、H2、NH3 的加入量用 X、Y、Z 表示，应 4 3满足的条件是 （1） 若 X=0，Y=0，则 Z=_______ （2） 若 X=0.75vmol，则 Y=________ Z=________ （3） X、Y、Z 应满足的一般条件，用 X、Y、Z 的方程式表示式是 ______________________________、________________________。 2、在一定温度下，把 2 体积 N2 和 6 体积 H2 通入一个带有活 塞的容积可变的容器中，活塞的 一端与大气相通，发生反应 N2+3H2 2NH3+Q 达到平衡，测得混合气体为 7 体积 （1）保持上述反应温度不变，设 a、b、c 分别代表初始加入的 N2、H2、NH3 体积，若反应达到平衡后，混合气体中各物质的百分含量仍与上述平衡完全相同， 那么： ① 若 a=1, c=2 则 b=_____，在此情况下，反应起始时将向_____方向进行。 ② 若规定起始时反应向逆方向进行，则 C 的取值范围是______________ （2）在上述装置中，若起始时的 a、b、c 值均与（1）相同，但需控制平衡 后混合气 体为 6.5 体积，则可采取措施是______，其原因是______。 3、在一个容积不变的反应容器中，要求通过调节体系的温度使下列反应达 到平衡时保 持容器内气体总物质的量为 12mol，A(g)+2B(g) 2C(g)。现向反应器中加入 6.5molA，X molB，2.0 molC. （1）若 x=5.5 时，需要降低体系温度使反应在平衡时达到题设条件，则正 反应为_____热反应。 （2）欲使起始反应维持向逆方向移动，则 x 取值范围是__________ 【答案】 一、 选择题 1、 D 2、AD 3、D 4、B 5、B 6、A 7、C 8、B 9、BC 10、BD 11、CD 12、C N2 （2体积） 大气（6体积）2H二、 填空题： 1、 (1) 2vmol (2)2.25v, 0.5v (3) x+2z=v Y+ Z=3V 2、 (1) ①3,逆 ② 1S(s)>S(1) 4．已知反应 2H2 (g) + O2 (g) == 2H2O (1) ∆H == 285．8 kJ·mol-1，下列结论中， 正确的是 ( ) A．E(反应物)>E(生成物) B．E(反应物)