【本讲教育信息】
一. 教学内容：
高考第一轮复习《化学选修4》
第2章 化学反应方向、限度和速率
第2节 化学反应的限度
1. 化学平衡常数
2. 浓度平衡常数和压强平衡常数
3. 平衡转化率的计算
4. 反应条件对化学平衡的影响
二. 教学目的
1、理解平衡常数的含义，掌握反应的平衡常数与反应进行的程度之间的关系。
2、掌握浓度平衡常数，压强平衡常数的表达方式。能通过浓度商与平衡常数的比较判断一个反应是否达到平衡。
3、掌握平衡转化率的计算。
4、掌握反应条件对化学平衡的影响。
三. 重点和难点
1、化学平衡常数的含义
2、反应条件（浓度、温度、压强）对化学平衡的影响
四. 考点分析
本节内容在高考中的主要考查点是：
1. 化学平衡常数的含义，有关平衡常数的计算。
2. 平衡转化率的计算。
3. 反应条件对化学平衡的影响。
五. 知识要点
1. _________叫可逆反应，化学平衡状态是指_________。化学平衡的特点是_________。在一定温度下，可逆反应达到平衡时，各生成物的浓度（或分压力）以反应方程式中化学计量数为幂的乘积与各反应物的浓度（或分压力）以反应方程式中化学计量数为幂的乘积之比是一个常数，该常数即为_________。
2. 外界条件对平衡常数的影响可以概括为_________。
3. 在化学平衡常数表达式所用的物质的量浓度（mol/L）换用其他浓度单位可否？为什么？
4. 平衡常数表达式与反应历程有关吗？
5. 如何知道化学平衡常数K与温度有关？
注意：
1. （1）可逆反应：在相同条件下，既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应，在化学方程式中用“”表示。
（2）可逆反应的特征：
①可逆反应必须是同一条件下既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应，对于在不同条件下向正、逆反应方向进行的反应则不能认为是可逆反应。
②在一定的条件下，几乎所有的反应都具有不同程度的可逆性，但有些反应的逆反应进行程度太小而忽略，把几乎完全进行的反应叫不可逆反应。
③可逆反应是不能进行到底的，不能实现完全转化。
④对于有气体参加的可逆反应，必须在密闭容器中进行。
2. （1）定义：在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，称为化学平衡状态。
（2）速率时间图象（如下图）：
（3）化学平衡的建立与反应途径的关系
①化学平衡的建立与反应途径无关，从正反应或逆反应开始都可以建立平衡状态。
②可逆反应同时向正、逆两个方向进行，起始加入的量，仅能影响、的大小，但只要，在外观上反应就会向某方向进行，最终使，建立平衡。
3. 化学平衡状态的特点可以概括为：逆、等、动、定、变。
（1）“逆”——研究对象是可逆反应。
（2）“等”——化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等，即v（正）=v（逆），这是可逆反应达到平衡状态的重要标志。
（3）“动”——指化学反应已达到化学平衡状态时，反应并没有停止，实际上正反应与逆反应始终在进行。
（4）“定”——在一定条件下可逆反应达到平衡（可逆反应进行到最大的程度）状态时，在平衡体系的混合物中，各组成成分的含量（即反应物与生成物的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数等），保持不变（即不随时间的改变而改变）。这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要依据。
（5）“变”——任何化学平衡状态均是暂时的，相对的、有条件的，与浓度、压强、温度等有关，而与达到平衡的过程无关（化学平衡状态既可从正反应方向开始达到平衡，也可以从逆反应方向开始达到平衡）。当外界条件变化时，原来的化学平衡即被破坏，在新的条件下建立起新的化学平衡。
4.
化学反应模型 |
|
|
混合物体系中各成分的含量 | ①各物质的物质的质量或物质的量分数一定 | 平衡 |
②各物质的质量或质量分数一定 | 平衡 | |
③各气体的体积或体积分数一定 | 平衡 | |
④总体积、总压强、总物质的量一定 | 不一定平衡 | |
正、逆反应速率的关系 | ①在单位时间内消耗了m molA，同时也生成了m molA，即 | 平衡 |
②在单位时间内消耗了n molB的同时也消耗了p mol C，即 | 平衡 | |
③ | 不一定平衡 | |
④在单位时间内生成了n mol B的同时消耗了 | 不一定平衡 | |
压强 | ① | 平衡 |
② | 不一定平衡 | |
混合气体的平均相对分子质量（ | ① | 平衡 |
② | 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（其他不变） | 平衡 |
气体的密度（ | 密度一定 | 不一定平衡 |
颜色 | 反应体系内有色物质的颜色不变 | 平衡 |
5. （1）化学平衡常数可以定量描述化学反应的限度，符号为K。
对于反应：
当A、B、C、D均为气体，也可表示为：
平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度；平衡常数的数值越大，说明反应进行得越完全。
（2）平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。
（3）借助平衡常数，可以判别一个化学反应是否达到化学平衡状态。对于反应的任意状态浓度商为，若，反应达到平衡状态。
6. 对于化学反应：aA+bBcC+dD
反应物A的平衡转化率可以表示为：
对于一个反应，在温度一定时，只有一个平衡常数，但不同反应物的平衡转化率可能不同，常用表示反应限度。
7. 化学平衡是在一定条件下建立起来的。由于温度、压强、浓度的变化而使可逆反应由一个平衡状态变为另一个平衡状态的过程，称为化学平衡的移动。
（1）温度的影响
温度对化学平衡的影响是通过改变平衡常数实现的。温度的影响规律是：在其他条件不变时升高温度，化学平衡向吸热方向移动；降低温度，化学平衡向放热方向移动。
（2）浓度的影响
在其它条件不变时增大反应物浓度或减小生成物浓度，，平衡正向移动；
在其它条件不变时减小反应物浓度或增大生成物浓度，，平衡逆向移动。
（3）压强对平衡的影响：在其它条件不变时
，改变压强 化学平衡状态不变；
，增大压强 ，化学平衡向气态物质化学计量数减小的方向移动，即平衡向左移动；
，增大压强 ，化学平衡向气态物质化学计量数减小的方向移动，即平衡向右移动。
对于只涉及固体或液体的反应，压强的影响极其微弱，可以不予考虑。
在密闭体系中，如果仅改变平衡系统的一个条件（如温度、浓度、压强），平衡将向减弱这种改变的方向移动。这个原理叫做平衡移动原理，又叫勒夏特列原理。
说明：
①平衡移动原理虽有分述和总述之分，但其涵义完全相同。
②平衡移动原理不仅能用于判断化学平衡移动的方向，也能用于判断溶解平衡等其它平衡移动的方向。
③平衡移动原理对所有的动态平衡都适用，在以后学习电离平衡、水解平衡时，要注意应用平衡移动原理。
④平衡移动原理能用来判断平衡移动的方向，但不能用来判断建立新平衡所需要的时间。
【典型例题】
例1. （2006·北京）一定条件下，在密闭容器中，能表示反应一定达到化学平衡状态的是：①X、Y、Z的物质的量之比1：2：2；②X、Y、Z的浓度不再发生变化；③容器中的压强不再发生变化；④单位时间内生成，同时生成
A. ①② B. ①④ C. ②③ D. ③④
分析：这是一道考查化学平衡状态的题，“一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态”，这里判断平衡状态的标志是两个：正反应速率和逆反应速率相等和反应混合物中各组分浓度保持不变。浓度保持不变可推出物质的量不变（体积相同），也可推出反应前后化学计量数之和不等压强不变等。不能用化学计量数之比和物质的量之比作为标志，④中表示的反应速率不相等。
答案：C
例2. 写出下表中各反应的平衡常数的表达式。
反应 |
|
（1） |
|
（2） |
|
（3） |
|
（4） |
|
分析：对于化学反应
其中，A、B代表反应物，C、D代表生成物，它们不是固体，也不是纯液体，各物质浓度必须是平衡浓度，对于固体或溶剂参加的反应，它们的浓度不列入平衡常数的表达式中。
对于反应：aA+bBcC+dD
当A、B、C、D均为气体，也可表示为：
1. 平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度；平衡常数的数值越大，说明反应进行得越完全。
2. 平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。
3. 借助平衡常数，可以判别一个化学反应是否达到化学平衡状态。对于反应aA+bBcC+dD的任意状态浓度商为，若，反应达到平衡状态。
答案：（1） （2）
（3） （4）
例3. （2007·哈尔滨）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：
t℃ | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
K | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=_______
（2）该反应为_______反应（选填“吸热”“放热”）。
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_______。
A. 容器中压强不变
B. 混合气体中不变
C.
D.
（4）某温度下，平衡浓度符合下式：，试判断此时的温度为_______℃。
分析：（1）根据化学平衡常数的表达式，即可写出K的表达式。
（2）由化学平衡常数K和温度t的关系可以看出，温度越高，平衡常数越大，说明反应混合物中CO和水蒸气的浓度越大，即升高温度，有利于向正反应方向进行，则正反应为吸热反应。
（3）化学平衡状态的特征是，各组分的浓度保持不变，以此作为的依据可判断：容器内的压强不应根据反应前后气体的物质的量是否改变而定。
（4）当时，即K=1
答案：（1）（2）吸热（3）B、C（4）830
例4. 现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：，知，，经测定该反应在该温度下的平衡常数，试判断，（1）当转化率为50%时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，向哪个方向进行？（2）达平衡状态时，的转化率应为多少？
分析：（1）
开始/ 0.4 1 0
转化/ 0.2 0.1 0.2
转化后/ 0.2 0.9 0.2
此时：。因为当转化率为50%时，反应未达平衡状态，反应向正反应方向进行。（2）设达平衡时，转化的物质的量为x，则转化，生成为x。所以，，所以转化率为
答案：（1）反应未达平衡，正向进行
例5. 对于任何一个化学平衡体系，采取以下措施，一定会使平衡发生移动的是
A. 加入一种反应物 B. 增大体系的压强
C. 升高温度 D. 使用催化剂
分析：当一个平衡体系中有固体存在时，增大固体的量（注意区别于增大固体的接触面积）不会引起反应速率的变化，平衡不移动。对于一个反应前后气体物质的量不变的可逆反应，压强的变化不会引起平衡的移动。升高温度，化学平衡一定发生移动，因为不存在既不放热也不吸热的化学反应。使用催化剂可以同等程度地改变化学反应速率，所以化学平衡不移动。
答案：C。
【模拟试题】
1. 将和气体混合于某固定体积的密闭容器中，在一定条件下反应：，平衡时为W mol。相同温度下，分别按下列配比在相同体积的容器中反应，反应达到平衡时，的物质的量大于Wmol的是
A.
B.
C.
D.
2. 在容器中充入和只由原子组成的氧气，在一定条件下达到平衡时，存在于
A. 只存在于中
B. 只存在于和中
C. 只存在于和中
D. 、和中都有可能存在
3. 在密闭容器中进行如下反应：。已知、、Z的起始浓度分别为、、，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度不可能是
A. Z为 B. 为
C. 为 D. Z为
4. 在可逆反应：2Z（正反应为吸热反应），X、Y、Z是三种气体，为了有利于Z的生成，应采用的反应条件是
A. 高温高压 B. 高温低压
C. 低温高压 D. 低温低压
5. 某温度下，在一容积可变的容器中，反应达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是
A. 均减半 B. 均加倍
C. 均增加1mol D. 均减少1mol
6. 已知反应的，下列说法正确的是
A. 升高温度，正向反应速率增加，逆向反应速率减小
B. 升高温度有利于反应速率增加，从而缩短达到平衡的时间
C. 达到平衡后，升高温度或增大压强有利于该反应平衡正向移动
D. 达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动
7. 体积相同的甲、乙两个容器中，分别都充有等物质的量的和，在相同温度下发生反应：，并达到平衡，在这过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中的转化率为，则乙容器中的转化率
A. 等于p% B. 大于p%
C. 小于p% D. 无法判断
8. 在一密闭容器中，反应达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则下列说法不正确的是
A. 平衡向正反应方向移动了
B. 物质A的转化率增大了
C. 物质B的质量分数增加了
D.
9. 在高温下，反应（正反应为吸热反应）达到平衡时，要使混合气体的颜色加深，且使的百分含量保持不变，可采取的方法是
A. 减小压强 B. 缩小体积
C. 升高温度 D. 增大氢气浓度
10. 在一定温度和不同压强（）下，可逆反应中，生成物Z在反应混合物中的体积分数）与反应时间（t）的关系有以下图示，正确的是
11. 在体积可变的密闭容器中，反应达到平衡后，压缩容器的体积，发现A的转化率随之降低。下列说法中，正确的是
A. 必定小于p
B. 必定大于p
C. m必定小于p
D. m必定大于p
12. 可逆反应：（△H>0），随着温度升高，气体平均相对分子质量有变小趋势，则下列判断正确的是
A. B和C可能都是固体
B. B和C一定都是气体
C. 若C为固体，则B一定是气体
D. B和C可能都是气体
13. 在密闭容器中把CO和的混合物加热到800℃，反应达到化学平衡状态，平衡常数，若在密闭容器中把和混合加热到800℃，则CO的转化率为
A. 16.7% B. 50% C. 66.7% D. 83.3%
14. 在水溶液中呈橙红色的与呈黄色的有下列平衡关系：，把重铬酸钾（）溶于水配成稀溶液呈橙色。
（1）向上述溶液中加入溶液，溶液变_________色，因为________________
_____________________________。
（2）向已加入溶液的（1）中再加入过量稀，则溶液呈_________色，因为_____________________________________________。
（3）向原溶液中加入溶液（已知为黄色沉淀），则平衡_________，溶液颜色将_________。
15. 在某固定容积的密闭容器中，存在下列化学平衡：，在温度不变的条件下，向容器中再充入一定量的A物质，重新达到平衡时，判断在下列情况下有关物质的量的变化趋势（在下列空白中填写“增大、减少或不变”）。
（1）当时，B的物质的量分数_________。
（2）当时，A的物质的量分数_________。
（3）当时，A的转化率_________。
16. 在一定温度下，把和通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的、和的物质的量（mol）。如a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，都能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：
（1）若，，则=__________。
（2）若，则b=__________和c=__________。
（3）a、b、c必须满足的一般条件是（请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c）：__________、____________________。
17. 有A、B两只密闭容器，A容器有1个移动的活塞，能使容器内保持恒压，B容器能保持恒容，起始时向A容器中充入2、，向B容器充入、并使A、B容积都为1L，在保持400℃的条件下，发生，平衡时，A容器的体积为0.8L。
填空：
（1）A容器中的转化率为__________；
（2）A、B两容器中的转化率是A__________B（填“>”“=”或“<”）；
（3）当A、B两容器连接后，打开开关使互通一段时间后又重新达到平衡时，A容器的体积为__________L。（设连通管中气体体积不变）
（4）若开始时中充入，则连通A和B后，A容器的容积为__________L。
18. 图（1）为一恒压容器。在恒定温度下，将和混合后由A口快速充入容器，封闭A，反应在时刻达到平衡，时刻再从A中快速充入一定量，封闭A，时刻重新达到平衡至。在图（2）中画出时间段内混合气体的体积数（y坐标）随时间（x坐标）变化的曲线。
（1） （2）
【试题答案】
1. C 2. D 3. D 4. A 5. C 6. B 7.B 8. D 9. B 10. B
11. C 12. CD 13. D
14. （1）黄 加入，中和了，使降低，平衡向正反应方向移动，减小，增大
（2）橙红 加入，溶液中增大，平衡向逆反应方向移动，降低，增大
（3）向正反应方向移动 变浅直到无色
15. （1）不变 （2）减小 （3）减小
16. （1）2 （2）0.25 1.5 （3）a+c=2
17. （1）60% （2）< （3）1.4 （4）0.6
18. 如图所示
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