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化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡,第七章,第20講 化學(xué)平衡及平衡常數(shù),1．可逆反應(yīng) (1)定義 ______條件下，既能向________方向進(jìn)行，同時(shí)又能向________方向進(jìn)行的反應(yīng)。 (2)特點(diǎn) ①反應(yīng)物和生成物______存在。 ②任一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率______100%。 ③化學(xué)反應(yīng)方程式中用______連接。,化學(xué)平衡,相同,正反應(yīng),逆反應(yīng),同時(shí),小于,2．化學(xué)平衡狀態(tài) (1)定義 在一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，____________和____________相等，______________________不再發(fā)生變化的狀態(tài)叫做化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)化學(xué)平衡。,,正反應(yīng)速率,逆反應(yīng)速率,反應(yīng)物和生成物的濃度,(2)特征,v(正)＝v(逆)≠0,質(zhì)量或濃度,也隨之改變,【答案】(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)×,【答案】 ,【答案】B,1．概念 在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到____________時(shí)，生成物______冪之積與反應(yīng)物______冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)，用符號(hào)________表示。,化學(xué)平衡常數(shù)、平衡轉(zhuǎn)化率,化學(xué)平衡,濃度,濃度,K,3．影響因素 K只受________影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無(wú)關(guān)。 4．注意事項(xiàng) (1)固體和純液體的濃度視為常數(shù)，通常不計(jì)入平衡常數(shù)表達(dá)式中。 (2)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變。 (3)若方程式中各物質(zhì)的系數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，盡管是同一反應(yīng)，平衡常數(shù)也會(huì)改變。,溫度,增大,減小,【答案】(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×,5．下列關(guān)于平衡常數(shù)的說(shuō)法中，正確的是( ) A．化學(xué)平衡常數(shù)較大的可逆反應(yīng)，所有反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定大 B．可以用化學(xué)平衡常數(shù)定量描述化學(xué)反應(yīng)的限度 C．壓強(qiáng)一定，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)是一個(gè)常數(shù) D．兩種物質(zhì)反應(yīng)，不管怎樣書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式，平衡常數(shù)不變 【答案】B,一、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷 1．化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志 (1)v(正)＝v(逆)——反應(yīng)體系中同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等。 (2)平衡混合物中各組成成分的含量保持不變——各組分的物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)(有氣體參加的可逆反應(yīng))、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等保持不變。,2．實(shí)例分析,【解析】平衡時(shí)容器內(nèi)各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是沒(méi)有規(guī)律的，只是各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度保持不變，A選項(xiàng)錯(cuò)；對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而改變，B選項(xiàng)錯(cuò)；C選項(xiàng)，由化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)，可知該反應(yīng)正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡，C選項(xiàng)正確；D選項(xiàng)，A、B的生成量必然相等，但不知A、B消耗的量，無(wú)法判斷正、逆反應(yīng)速率，D選項(xiàng)錯(cuò)。 【答案】C,⑥溫度和體積一定時(shí)，某一生成物濃度不再變化 ⑦溫度和體積一定時(shí)，容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化 ⑧條件一定，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化 ⑨溫度和體積一定時(shí)，混合氣體的顏色不再變化 ⑩溫度和壓強(qiáng)一定時(shí)，混合氣體的密度不再變化 【答案】②⑥⑨,二、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用及相關(guān)計(jì)算 1．應(yīng)用 (1)判斷、比較可逆反應(yīng)進(jìn)行程度的大小 K值越大，正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大；反之，則越小。 (2)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向 若任意狀態(tài)下的生成物與反應(yīng)物的濃度冪之積的比值為Qc。 ①Q(mào)cK：反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。,(3)利用K可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng) ①若升高溫度，K值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)； ②若升高溫度，K值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。 (4)利用化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算平衡濃度、轉(zhuǎn)化率等,2．相關(guān)計(jì)算 (1)步驟 ①寫(xiě)出有關(guān)化學(xué)平衡的方程式。 ②確定各物質(zhì)的起始濃度、轉(zhuǎn)化濃度、平衡濃度。 ③根據(jù)已知條件建立等式進(jìn)行解答。,(3)說(shuō)明 ①對(duì)于反應(yīng)物：c(平衡)＝c(起始)－c(轉(zhuǎn)化)；對(duì)于生成物：c(平衡)＝c(起始)＋c(轉(zhuǎn)化)。 ②各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。,(2)830 ℃時(shí)，向一個(gè)5 L的密閉容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，如反應(yīng)初始6 s內(nèi)A的平均反應(yīng)速率v(A)＝0.003 mol·L－1·s－1，則6 s時(shí)c(A)＝______mol·L－1，C的物質(zhì)的量為_(kāi)_____mol；若反應(yīng)經(jīng)一段時(shí)間后，達(dá)到平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______，如果這時(shí)向該密閉容器中再充入1 mol氬氣，平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_________。,下列說(shuō)法正確的是 ( ) A．該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) B．達(dá)到平衡時(shí)，容器Ⅰ中的CH3OH體積分?jǐn)?shù)比容器Ⅱ中的小 C．容器Ⅰ中反應(yīng)達(dá)到平衡所需時(shí)間比容器Ⅲ中的長(zhǎng) D．若起始時(shí)向容器Ⅰ中充入CH3OH 0.1 mol、CH3OCH3 0.15 mol和H2O 0.10 mol，則反應(yīng)將向正反應(yīng)方向進(jìn)行 【答案】D,【解析】容器Ⅰ與容器Ⅲ相比，甲醇的起始物質(zhì)的量相等，但溫度不同，溫度較低時(shí)生成物的物質(zhì)的量多，這說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此正方應(yīng)是放熱反應(yīng)，A錯(cuò)誤；反應(yīng)前后體積不變，則容器Ⅱ與容器Ⅰ相比，兩個(gè)平衡等效，因此達(dá)到平衡時(shí)，容器Ⅰ中的CH3OH體積分?jǐn)?shù)和容器Ⅱ中的相等， B不正確；容器Ⅰ中溫度高，反應(yīng)速率快，因此容器Ⅰ中反應(yīng)達(dá)到平衡所需時(shí)間比容器Ⅲ中的少，C不正確；,在研究影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素時(shí)，由于外界影響因素較多，故為搞清楚某個(gè)因素的影響就需控制其他因素相同或不變時(shí)，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因此，控制變量思想在這部分體現(xiàn)較為充分，在近幾年高考題中也考查較多且多以探究型實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的形式出現(xiàn)。這類(lèi)題目以實(shí)驗(yàn)為研究手段，模擬科學(xué)探究過(guò)程對(duì)小課題展開(kāi)研究。盡管涉及因素較多，有其復(fù)雜性，但仍然重在考查基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能、分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。?shí)際上這類(lèi)題目并不可怕。,實(shí)驗(yàn)題中的控制變量思想,(2012廣東卷節(jié)選)碘在科研與生活中有重要應(yīng)用。某興趣小組用0.50 mol·L－1 KI溶液、0.2% 淀粉溶液、0.20 mol·L－1 K2S2O8溶液、0.10 mol·L－1 Na2S2O3溶液等試劑，探究反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。,【解析】由控制變量思想，每次實(shí)驗(yàn)中僅改變了K2S2O8的量，而其他量(KI、NaS2O3、淀粉等)均控制量不變。 【答案】2.0 保證反應(yīng)物K2S2O8的濃度改變，而其他的因素不變，才能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?Fenton法常用于處理含難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水，通常是在調(diào)節(jié)好pH和Fe2＋濃度的廢水中加入H2O2，所產(chǎn)生的羥基自由基能氧化降解污染物?，F(xiàn)運(yùn)用該方法降解有機(jī)污染物pCP，探究有關(guān)因素對(duì)該降解反應(yīng)速率的影響。 【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】控制p-CP的初始濃度相同，恒定實(shí)驗(yàn)溫度在298 K或313 K(其余實(shí)驗(yàn)條件見(jiàn)下表)，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。,(1)請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表(表中不要留空格)。,【數(shù)據(jù)處理】實(shí)驗(yàn)測(cè)得p-CP的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如下圖。 (2)請(qǐng)根據(jù)上圖實(shí)驗(yàn)①曲線，計(jì)算降解反應(yīng)在50～150 s 的反應(yīng)速率：v(pCP)＝________mol·L－1·s－1。,,【解釋與結(jié)論】 (3)實(shí)驗(yàn)①②表明溫度升高，降解反應(yīng)的速率增大。但溫度過(guò)高時(shí)反而導(dǎo)致降解反應(yīng)的速率減小，請(qǐng)從 Fenton 法所用試劑H2O2的角度分析原因：____________________________。 (4)實(shí)驗(yàn)③得出的結(jié)論：當(dāng)pH等于10時(shí)，___________ __________________________________________________。 【思考與交流】 (5)實(shí)驗(yàn)時(shí)需在不同時(shí)間從反應(yīng)器中取樣，并使所取樣品中的反應(yīng)立即停止下來(lái)。根據(jù)上圖中的信息，給出一種迅速停止反應(yīng)的方法：_________________________________。,【解析】(1)實(shí)驗(yàn)①是參照實(shí)驗(yàn)，所以與實(shí)驗(yàn)①相比，實(shí)驗(yàn)②和③只能改變一個(gè)條件，這樣才能起到對(duì)比實(shí)驗(yàn)的目的，則實(shí)驗(yàn)②是探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，則T＝313 K，pH＝3，c(H2O2)/10－3＝6.0 mol·L－1，c(Fe2＋)/10－3＝0.30 mol·L－1，實(shí)驗(yàn)③顯然是探究pH的大小對(duì)反應(yīng)速率的影響。 (2)在50～150 s，Δc(pCP)＝0.6×10－3 mol·L－1，則v(pCP)＝6.0×10－6 mol·L－1·s－1。,(3)溫度過(guò)高時(shí)，H2O2分解，c(H2O2)濃度減小，導(dǎo)致反應(yīng)速率減小。 (4)從圖中可看出，當(dāng)pH＝10時(shí)，c(p-CP)不變，即反應(yīng)速率為0，說(shuō)明在堿性條件下，有機(jī)物pCP不能降解。 (5)從(4)問(wèn)可以得出在反應(yīng)液中加入NaOH溶液，使溶液的pH迅速增大，反應(yīng)停止。,【答案】(1)如下表所示,(2)6.0×10－6 (3)過(guò)氧化氫在溫度過(guò)高時(shí)迅速分解 (4)反應(yīng)速率趨向于0(或該降解反應(yīng)趨于停止) (5)將所取樣品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH約為10(或?qū)⑺悠敷E冷等其他合理答案均可),