高考总复习化学平衡.doc

第 10 页 共 10 页高考总复习 化学平衡（基础）【考纲要求】 1了解化学反应的可逆性。2了解化学平衡建立的过程，理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。3理解化学平衡的标志。【考点梳理】考点一、可逆反应1概念：在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。2可逆反应的特点： 要点诠释：(1) 在相同条件下，正、逆反应能同时进行。(2) 反应有一定的限度，不能进行完全，任一反应物的转化率均小于100%。(3) 最终只能得到反应物和生成物的混合物。3表示：化学方程式中的“=”用“”代替。考点二、化学平衡状态1化学平衡状态的含义：指在一定条件下的可逆反应中，正反应和逆反应的速率相等，反应体系中所有反应物和生成物的质量（或浓度）保持不变的状态。2化学平衡状态的特征：“逆、等、定、动、变、同”要点诠释：（1）“逆”：可逆反应。（2）“等”：正逆对于同种物质：该物质的生成速率消耗速率；对于不同物质：要将不同物质表示的速率按照速率比等于系数比折算成同一物质表示的速率，且满足上述条件（正逆）。（3）“定”：条件一定时，反应体系中所有反应物和生成物的浓度（或质量、物质的量、物质的量百分含量、反应物转化率等）不再随时间变化。（4）“动”：正逆反应都在进行，对同一物质：正逆0，体系处于动态平衡。（5）“变”：反应条件改变，正逆反应速率可能不再相等，平衡就会发生移动，直至建立新的平衡，正逆反应速率又达到相等。（6）“同”：一个特定化学平衡的建立与反应途径无关（等效平衡）。对于同一个可逆反应，只要条件相同（温度、浓度、压强），不论从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，或从正、逆两个方向同时开始，只要投料相当，均能达到同一平衡状态。例如：相同条件下，对于可逆反应2SO2(g) + O2(g)2SO3(g)，投料2 mol SO2和1 mol O2或投料2 mol SO3，最终达到同一平衡状态。3判断化学平衡状态的标志：（1）等速标志：正逆(对同一种物质而言)，这是本质特征。（2）恒浓标志：各物质的物质的量浓度、质量、物质的量、物质的量百分含量（即体积分数）均保持不变，这是外部特征。考点三、化学平衡常数1定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度以系数为指数的幂的乘积与反应物浓度以系数为指数的幂的乘积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）。2表达式：对于可逆反应mA(g) + nB(g)pC(g) + qD(g)，在一定温度下达到平衡，其平衡常数的表达式：3使用平衡常数应注意的几个问题：要点诠释：（）纯固体或纯液体（如液态水）的浓度为一定值，不列入平衡常数的表达式中。如：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，K=c(CO)c(H2)/c(H2O)FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)，K=c(CO2)/c(CO)（2）任何一个平衡常数表达式必须和具体的化学反应方程式相匹配。对于同一化学反应，由于方程式书写形式不同，其平衡常数表达式也会相应改变，平衡常数数值也会改变。 若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。不同书写形式的平衡常数，虽然表达式不同，但实际含义相同。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为K1，1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)的平衡常数为K2，NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g)的平衡常数为K3；K1和K2的关系式： K1=K22 。K2和K3的关系式： K2K3=1 。K1和K3的关系式： K1K32=1 。（3）影响K的因素：不同的化学反应，K值一般不同。对于特定的化学反应方程式，影响K值的外界因素只有温度,与反应物或生成物的浓度无关。温度升高时，对H0的反应K值变小，对H0的反应K值增大。4平衡常数的意义：（1）平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度（也叫反应的限度）。表示可逆反应的限度，K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率也就越高；反之，反应就越不完全，转化率就越低。一般认为K105时，该反应进行得就基本完全。（2）判断正在进行的可逆反应是否达到平衡及反应向何方向进行：对于可逆反应：mA(g)+ nB(g)pC(g)+ qD(g)，在一定的温度下的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：Qc=Cp(C)Cq(D)/Cm(A)Cn(B)，叫该反应的浓度商。QcK ，反应向正反应方向进行QcK ，反应处于平衡状态QcK ，反应向逆反应方向进行（3）利用可判断反应的热效应若升高温度，值增大，则正反应为吸热反应(填“吸热”或“放热”)。若升高温度，值减小，则正反应为放热反应(填“吸热”或“放热”)。（4）计算反应物或生成物的平衡浓度及反应物的转化率。5利用平衡常数的计算模式：（1）步骤写出有关化学平衡的方程式。确定各物质的起始量、转化量、平衡量。根据已知条件建立等式关系进行解答。（2）模式（“三段式”）如mA (g)+nB (g)pC (g)+qD (g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol / L、b mol / L，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol / L。 mA (g) + nB (g)pC (g)+qD (g)起始（molL1） a b 0 0变化（molL1） mx nx px qx平衡（molL1） amx bnx px qx（3）说明反应物：c（平）=c（始）c（变）生成物：c（平）=c（始）+c（变）各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比。【典型例题】类型一：化学平衡状态的判断例1、H2(g)+ I2(g)2HI(g)已经达到平衡状态的标志是_。c(H2)=c(I2)=c(HI)时c(H2):c(I2):c(HI)=1:1:2时c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变单位时间内生成nmolH2的同时生成2nmolHI单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolI2反应速率v(H2)=v(I2)=1/2v(HI)一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂温度和体积一定时，容器内压强不再变化温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化【思路点拨】要抓住本反应前后体积不变的特点来分析。【答案】【解析】三者浓度相等，不能说明已达到平衡状态；浓度之比与平衡状态无必然联系；浓度不变，说明已达平衡。注意不要把浓度不变与、两种情况混淆；“生成nmolH2”指逆反应，“生成2nmolHI”指正反应，且v正=v逆，正确；“生成nmolH2”、“生成nmolI2”都指逆反应，不能判断；无论是v正、v逆，用不同物质表示时,一定和化学计量数成正比,与是否达到平衡状态无关。从微观角度表示v正=v逆，正确； 该反应是一个气体总质量不变、反应前后等体积的可逆反应，压强始终不改变；故温度和体积一定时，容器内压强不再变化不能表明达到平衡。颜色不变，说明I2(g)浓度不变，可以判断；由于(g) = 0，体积始终不变，且反应混合物总质量始终不变，密度不变，不能判断是否达到平衡。反应前后气体的物质的量、质量均不变，所以平均分子量始终不变，不一定达到平衡状态。【总结升华】（1）从化学平衡的本质判断可逆反应是否达到化学平衡时，必须同时表明正反应速率和逆反应速率，且对同一种物质而言满足：v (正)=v (逆)。（2）要抓住本反应前后体积不变的特点来分析。举一反三：【变式1】在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体，发生反应：X (g)+2Y (g)2Z (g)，此反应达到平衡的标志是（ ）容器内压强不随时间变化容器内各物质的浓度不随时间变化容器内X、Y、Z的浓度之比为122单位时间消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol ZA B C D【答案】C【变式2】A对可逆反应4NH3(g) + 5O2(g)4NO(g) + 6H2O(g)，下列叙述正确的是A达到化学平衡时，4正(O2)= 5逆(NO)B若单位时间内生成x mol NO同时消耗x mol NH3 ，则反应达到平衡状态C达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减少，逆反应速率增大D化学反应速率的关系是2正(NH3)= 3正(H2O)【答案】A【解析】A项，达到化学平衡时，4正(O2)= 5逆(NO)，又因为正(O2)：正(NO)=5:4，则有正(NO)= 逆(NO)，故A成立。B项描述的是同一方向，不能判断平衡。C项，若增加容器体积，正逆反应速率均减小。D项，化学反应速率的关系是3正(NH3)= 2正(H2O)。类型二：化学平衡常数例2、（2016 清华附中）一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收，其中Y是单质。SO 2(g) + 2CO(g)2X(g)+Y(l)，为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用超灵敏气体传感器测得不同时间的SO2和CO浓度如下表： 时间/s01234c(SO2)/molL-11.000.500.233.0010-373.0010-37c(CO)/molL-14.003.002.462.002.00下列说法不正确的是 AX的化学式为CO2B前1s内v(X)= 1.00 molL-1s-1C该回收原理运用了SO 2的还原性D该温度下，此反应的平衡常数的数值是3.331036【思路点拨】对于反应: mA + nB pC + qD ，平衡常数表达式为：【答案】C【解析】根据X、Y前的计量数知X是CO2，Y是S，A正确；前1s内v(SO2)=（1.0-0.5）molL-11s=0.5 molL-1s-1，根据反应速率之比=计量数之比知前1s内用表示的反应速率为：v(CO2)=1.00 molL-1s-1，B正确；该回收原理运用了SO 2的氧化性，被还原为S，C错误。SO 2(g) + 2CO(g) 2 CO2 (g)+S(l)起始： 1.00 4.00 0 0变化： 2.00 2.00 平衡： 3.0010-37 2.00 2.00K= 3.331036，故D正确。【总结升华】本题考查反应速率、平衡常数、二氧化硫的性质。举一反三：【变式1】工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol N2(g)和1.60 mol H2(g),反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为4/7。计算： 该条件下N2的平衡转化率；该条件下反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常数。【答案】该条件下N2的平衡转化率：66.7%该条件下反应2NH3(g)N2(g) +3H2(g)的平衡常数为0.005【解析】起始时，c(N2)=0.3 mol/L；c(H2)=0.8 mol/L。由三行式法计算可知： N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起始浓度 0.3 0.8 0转化浓度 x3x 2x平衡浓度 0.3-x 0.8-3x 2x平衡时NH3的物质的量分数2x / (0.3-x+0.8-3x+2x)4/7；x= 0.2 mol/L。平衡时，c(N2)=0.1 mol/L；c(H2)=0.2 mol/L；c(NH3)=0.4 mol/L。N2的平衡转化率= (0.3-0.1) 0.3100%=66.7%；反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常数K= c(N2)c3(H2)/ c2(NH3)=0.005。答案：66.7%；0.005【变式2】某温度下H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数是50，在这个温度下使H2与I2(g)发生反应，反应开始时，碘蒸气的浓度是1mol/L，当达到平衡时c(HI)=0.9mol/L，求H2的转化率。【答案】93.8%根据题给条件可知，H2的转化浓度应该是H平衡浓度的一半为0.45mol/L。因此要求出H2的转化率必然应求出H2的起始浓度。而H2的起始浓度为H2的转化浓度和H2平衡浓度之和。设c(H2)的起始浓度为xmol/L，c(H2)的平衡浓度为ymol/L。 H2 + I2(g) 2HI 起始浓度（mol/L） x 1 0转化浓度（mol/L） 0.45 0.45 0.9 平衡浓度（mol/L） y 0.55 0.9y=0.0295mol/Lx=0.0295 mol/L +0.45 mol/L =0.4795mol/L【变式3】（2015 甘肃部分高中第一次联考）等物质的量的X（g）与Y（g）在密闭容器中进行反应：X（g）+2Y（g）3Z（g）+Q（s） H0，下列叙述正确的是（ ） A当容器中X与Y的物质的量之比满足12时反应达到平衡 B达到平衡时X的转化率为25，则平衡常数K为94 C达到平衡后，反应速率2v正（Y）=3v逆（Z） D达到平衡后，加入Q，平衡逆向移动【答案】B 【解析】反应中X、Y按照物质的量之比l2进行反应，而容器中两者物质的量之比为l2时不一定达到平衡，A项错误；设X、Y起始的物质的量都为1 mol，容器的体积为V L，达到平衡时X的物质的量是1 mol(125)=0.75 mol，消耗X的物质的量是0.25 mol，则Y的物质的量为1 mol0.25 mol2=0.5 mol，生成Z的物质的量为0.25 mol3=0.75 mol，则平衡常数，B项正确；达到平衡后3v正（Y）=2v正（Z），C项错误；由于Q为固体，加入Q后平衡不移动，D项错误。类型三：化学平衡的计算例3、在5L的密闭容器中充入2molA气体和1molB气体，在一定条件下发生反应：2A(g) + B(g) 2C(g)达平衡时，在相同条件下测得容器内混合气体的压强是反应前的5/6，则A 的转化率为( )A.67 B. 50 C. 25 D. 5【思路点拨】将题给条件中的压强关系转化成气体物质的量关系是解题的基础；本题利用了“三段式”（起始量、变化量、平衡量）的化学平衡计算的基本模式。【答案】B【解析】根据阿伏加德罗定律的推论，同温同体积时，气体压强之比等于物质的量之比，平衡时气体的物质的量为(2+1) mol=2.5mol。设达平衡时，B反应的物质的量为x mol，根据 【总结升华】有关化学平衡的计算包括：求平衡时各组分含量，平衡浓度、起始浓度、反应物转化率、混合气体的密度或平均相对分子质量，某物质的化学计量数等。解这类试题时要用到下列方法或规律：(1)化学平衡计算的基本方法是“始”、“变”、“平”三段分析法。基本模式：三段分析根据条件列方程(2)化学平衡计算中用到的基本关系与定律：各物质变化浓度之比方程式中的化学计量数之比；反应物转化率其消耗浓度与起始浓度之比；平衡时某组分体积分数该组分在平衡混合物中的物质的量的分数；阿伏加德罗定律及其推论。举一反三：【变式1】A、B、C为三种的气体，把amolA和bmolB充入一密闭容器中，发生反应A+2B2C，达到平衡时，若它们的物质的量满足n(A)+ n(B)= n(C)，则A的转化率为： A、(a+b)/5； B、2(a+b)/5b； C、2(a+b)/5； D、(a+b)/5a。【答案】D【变式2】（2015 重庆高考）羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡： CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) K=0.1反应前CO的物质的量为10mol，平衡后CO物质的量为8mol，下列说法正确的是（ ）A升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应B通入CO后，正反应速率逐渐增大C反应前H2S物质的量为7molDCO的平衡转化率为80%【解析】A. 升高温度，H2S浓度增加，表明平衡逆向移动，则该反应是放热反应，故A错误；B通入CO后，正反应速率瞬间增大，随着反应的进行又逐渐减小，故B错误；C. 根据 CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) K=0.1起始物质的量 10 n 0 0变化物质的量 2 2 2 2平衡物质的量 8 n-2 2 2设该容器的体积为V，根据K=0. 1，列关系式得 （22）/8（n-2）=0.1，解得n=7，故C正确；D.根据上述数据CO的平衡转化率为2/10100%=20%，故D错误；故选C。【巩固练习】一、选择题（每题有1-2个选项符合题意）1对可逆反应，R (g)+P (g)Q (g)+S (g)，达到平衡状态的标志是（ ）AR、P、Q、S浓度相等 B反应前后压强不变C反应前后质量不变 DR、P、Q、S浓度不变2（2016 北京四中）可逆反应：2NO22NO+O2在体积不变的密闭容器中，达到平衡状态的标志是_。单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO2单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为221的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A B C D3.(2015 西城期中)在一定条件下，把一定量NH3充入容积固定的密闭容器中，发生反应:2NH3 (g)3H2 (g)+N2 (g)。达到平衡时，如果保持温度不变，增加N2的浓度。下列说法正确的是（ ）A平衡向正反应方向移动 B化学平衡常数不变C化学平衡常数增大 D化学平衡常数减小 4高温下，某反应达平衡，平衡常数。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是（ ）A该反应的焓变为正值B恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小C升高温度，逆反应速率减小5在密闭容器中进行如下反应：，已知、Z的起始浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是（ ） A. Z为0.3mol/LB. 为0.35mol/L C. 为0.2mol/L D. 为0.4mol/L6（2015 青岛二中）在4 L密闭容器中充入6 mol A气体和5 mol B气体，在一定条件下发生反应：3A (g)+B (g)2C (g)+xD (g)，达到平衡时，生成了2 mol C，经测定D的浓度为0.5 mol / L，下列判断正确的是（ ）Ax=1BB的转化率为20%C平衡时A的浓度为1.50 mol / LD达到平衡时，在相同温度下容器内混合气体的压强是反应前的85%7 在25时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：物质XYZ初始浓度/molL-10.10.20平衡浓度/molL-10.050.050.1下列说法错误的是：A反应达到平衡时，X的转化率为50B反应可表示为X+3Y2Z，其平衡常数为1600C增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大D改变温度可以改变此反应的平衡常数8在一定温度下，反应：的平衡常数为10。若将1.0mol的HX(g)通入体积为1.0L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于A5%B17%C25%D33%【答案与解析】一、选择题1【答案】D【解析】该反应是一个气体总质量不变、反应前后等体积的可逆反应，压强、质量始终不改变；故容器内压强、总质量不再变化不能表明达到平衡。若R、P、Q、S浓度瞬时相等不能表明平衡，只有R、P、Q、S浓度不变才能说明达到平衡。2【答案】A【解析】中描述的均是同一方向，恒成立，与平衡无关；中混合气体的密度始终不变，与平衡无关。3【答案】B4【答案】A 【解析】由平衡常数表达式写出可逆反应为：，D项错误；由于升高温度，H2浓度减小，说明升温平衡向正反应方向进行，因此正反应是吸热的，焓变（即反应热）为正值，A项正确；由于反应前后气体体积相等，增大压强平衡不移动，B项错误；升高温度，正、逆反应速率都会增大，C项错误。5 【答案】AB【解析】可逆反应不能进行到底，采取极端假设法分析得出各物质平衡浓度取值范围： 0X20.2；0.2Y20.4；0Z0.46【答案】B7【答案】C【解析】题中有一明显的错误，就是C选项中平衡常数增大，增大压强不可能使平衡常数增大。其他选项均为平衡中的基础计算和基础知识，关键是根据表中数据（0.10.05）(0.20.05)(0.10)=132可推导出：X+3Y2Z。8【答案】B【解析】1/2H2(g)+ 1/2X2(g) HX(g)的平衡常数K1为10，那么HX(g) 1/2H2(g)+ 1/2X2(g) 的平衡常数K2为1/10， 2HX(g) H2(g)+ X2(g) 的平衡常