（全国通用）2019版高考化学一轮复习 第24讲 化学平衡学案.doc

第24讲化学平衡一、化学平衡状态1可逆反应(1)概念：在相同条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应，叫做可逆反应。(2)符号：可逆反应用“”符号，而不用“=”表示。(3)特点：在相同条件下，正、逆反应同时进行，平衡时反应物的转化率小于100%。2化学平衡的建立(1)概念：在一定条件下的可逆反应里，当正反应速率等于逆反应速率，反应混合物中各组分的浓度或质量分数保持不变的状态，称为化学平衡状态。(2)化学平衡的建立 (3)化学平衡的特点二、化学平衡的移动1化学平衡移动的过程2化学平衡移动的原理化学平衡发生移动的根本原因是外界条件的改变造成了v正v逆，其具体情况如下：(1)v正v逆，平衡向正反应方向移动。(2)v正v逆，平衡不移动。(3)v正v逆，平衡向逆反应方向移动。3影响化学平衡的因素若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：4勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。1正误判断，正确的画“”，错误的画“”。(1)二次电池的充、放电为可逆反应。()(2)恒温恒容下，反应a(g)b(g)c(g)d(g)体系压强不随时间而变，说明反应已达平衡状态。()(3)达到化学平衡状态指的是反应停止了，不再反应了。()(4)对于反应2so2(g)o2(g)2so3(g)，若每消耗1 mol o2，同时生成2 mol so2，则平衡正向移动。()(5)对于反应i2(g)h2(g)2hi(g)，若使体系颜色变浅，则平衡一定正向移动。()(6)对于反应2a(g)b(g)2c(g)，当v(a)正v(b)逆时，平衡不移动。()(7)合成氨反应需使用催化剂，说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动。()(8)平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，v正加快。()(9)向平衡体系fecl33kscnfe(scn)33kcl中加入kcl固体，平衡将向逆反应方向移动，溶液颜色将变浅。()答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)2教材改编题(据人教必修二p53 t2)在密闭容器中进行的如下反应：2so2o22so3，下列有关说法中正确的是()a使用催化剂可以加快反应速率，提高so2的转化率b在上述条件下，so2可以完全转化为so3c适当提高o2的浓度，可以提高so2的转化率d反应达到平衡时，c(so2)c(o2)c(so3)212答案 c考点1化学平衡状态 题型一可逆反应的特点典例1在一个密闭容器中发生如下反应：2so2(g)o2(g)2so3(g)，反应过程中某一时刻测得so2、o2、so3的浓度分别为：0.2 moll1、0.2 moll1、0.2 moll1，当反应达到平衡时，可能出现的数据是()ac(so3)0.4 moll1bc(so2)c(so3)0.15 moll1cc(so2)0.25 moll1dc(so2)c(so3)0.5 moll1解析2so2(g) o2(g) 2so3(g)c(某时刻) 0.2 moll1 0.2 moll1 0.2 moll1向右进行完全 0 0.1 moll1 0.4 moll1向左进行完全 0.4 moll1 0.3 moll1 0a项，由于反应为可逆反应，so3的浓度一定小于0.4 moll1，故a错误；b项，so2与so3浓度不会均为0.15 moll1，只能一种物质的浓度增大，另一种物质的浓度减小，故b错误；c项，由于反应为可逆反应，so3的浓度一定小于0.4 moll1，大于0，则可能为0.25 moll1，故c正确；d项，根据元素守恒，c(so2)c(so3)0.4 moll1，故d错误。答案 c名师精讲极端假设法确定物质的浓度范围(1)原理：可逆反应不可能进行完全，反应体系各物质同时存在。(2)假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。1可逆反应n23h22nh3，在容积为10 l的密闭容器中进行，开始时加入2 mol n2和3 mol h2，达平衡时，nh3的浓度不可能达到()a0.1 moll1 b0.2 moll1c0.05 moll1 d0.15 moll1答案 b解析2 mol n2和3 mol h2反应，假设反应能够进行到底，则3 mol h2完全反应，生成2 mol nh3，此时nh3的浓度为0.2 moll1，但由于是可逆反应，不能完全反应，所以nh3的浓度达不到0.2 moll1。2在一密闭容器中充入1 mol co和1 mol h2o(g)，在一定条件下发生反应co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)，达到平衡时，生成2/3 mol co2，当充入的h2o(g)改为4 mol时，在上述条件下生成的co2为()a0.60 mol b0.93 molc1.0 mol d2.50 mol答案 b解析假设反应向正向进行到底，由于co仍为1 mol，故生成的co2最多为1 mol，但由于反应的可逆性，这是不可能的。同时增大c(h2o)提高co的转化率，所以 moln(co2)1 mol。b项正确。题型二化学平衡状态的判断典例2在一个恒容绝热的密闭容器中，发生可逆反应：m(？)2n(g)p(g)q(g)h0，已知m的状态未知，则反应达到平衡的标志是()当物质m、n、p的体积分数比为111时混合气体的密度不变时体系的温度不变时反应速率2v(n)正v(q)逆时体系的压强不变时气体的平均相对分子质量不变时a bc d解析当物质m、n、p的体积分数比不变时达到平衡状态，错误；若m是气体，反应前后密度恒定，此时混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，错误；因为是恒容绝热容器，反应过程中伴随着热效应，因而体系温度会发生变化，当温度不变时，说明反应达到平衡状态，正确；v(n)正2v(q)逆时才达到平衡状态，错误；当m不是气体时，反应前后气体体积不变，此时压强不变不能说明达到平衡状态，错误；若m是气体，反应正向进行，气体物质的量减小，气体质量不变，则气体的平均相对分子质量增大，若m不是气体，反应正向进行，气体质量增大，气体物质的量不变，气体的平均相对分子质量增大，因而无论m是什么状态，当气体的平均相对分子质量不变时均可说明反应达到平衡状态，正确。答案 b名师精讲判断化学平衡状态的方法1“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。2“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当该量不变时为平衡状态；一个随反应的进行始终保持不变的量，不能作为是否达到平衡状态的判断依据。以ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)为例：3将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：nh2coonh4(s)2nh3(g)co2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是()a2v(nh3)v(co2)b密闭容器中c(nh3)c(co2)21c密闭容器中混合气体的密度不变d密闭容器中氨气的体积分数不变答案 c解析该反应为气体物质的量增加的反应，且容器体积不变，所以压强、密度均可作标志，该题应特别注意d项，因为该反应为固体的分解反应，所以nh3、co2的体积分数始终为定值。4(1)在一定条件下，可逆反应达到平衡状态的本质特征是_。下列关系中能说明反应n2(g)3h2(g)2nh3(g)已经达到平衡状态的是_。a3v正(n2)v正(h2) bv正(n2)v逆(nh3)c2v正(h2)3v逆(nh3) dv正(n2)3v逆(h2)(2)在一定温度下的恒容密闭容器中，可逆反应达到平衡状态时，一些宏观物理量恒定不变：a.反应容器中生成物的浓度不变；b.反应物的生成速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比；c.混合气体的压强不变；d.混合气体的密度不变；e.混合气体的平均相对分子质量不变；f.混合气体的总物质的量不变；g.混合气体的颜色不变；h.各反应物和生成物的浓度之比等于化学计量数之比；i.某种气体的质量分数不变。能说明反应n2(g)3h2(g)2nh3(g)达到平衡状态的有_；能说明反应2no2(g)n2o4(g)达到平衡状态的有_。答案 (1)正反应速率与逆反应速率相等c(2)acefiacefgi解析(1)化学平衡状态的本质特征是v(正)v(逆)，a项均为正反应速率，错误；b项，2v正(n2)v逆(nh3)，才达到平衡，错误；d项，3v正(n2)v逆(h2)，才达到平衡，错误。(2)依据化学平衡状态的特征进行判断。考点2化学平衡移动及影响因素 典例3(2017黄冈模拟)在某一温度下，某一密闭容器中，m、n、r三种气体浓度的变化如图a所示，若其他条件不变，当温度分别为t1和t2时，n的体积分数与时间关系如图b所示。则下列结论正确的是()a该反应的热化学方程式m(g)3n(g)2r(g)h0b达到平衡后，若其他条件不变，减小容器体积，平衡向逆反应方向移动c达到平衡后，若其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，m的转化率减小d达到平衡后，若其他条件不变，通入稀有气体，平衡一定向正反应方向移动解析从图a可得出该反应为m(g)3n(g)2r(g)，从图b中可看出t1t2，升高温度，n的体积分数变大，即平衡逆向移动，该反应为放热反应，a错误；缩小容器的体积，即增大压强，平衡正向移动，b错误；升高温度，v正、v逆均增大，平衡逆向移动，m的转化率减小，c正确；若是在恒温恒容的容器中通入稀有气体，则平衡不移动，d错误。答案 c名师精讲几种特殊情况说明(1)改变固体或纯液体的量，对化学平衡没影响。(2)“惰性气体”对化学平衡的影响。5一定温度下，某容器中加入足量的碳酸钙，发生反应caco3(s)cao(s)co2(g)，达到平衡，下列说法正确的是()a将体积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，co2的浓度为原来的2倍bcaco3(s)加热分解生成cao(s)和co2(g)，s0c升高温度，再次达平衡时，co2的浓度增大d保持容器体积不变，充入he，平衡向逆反应方向移动答案 c解析将体积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，若平衡不移动，co2的浓度为原来的2倍，由于压强增大，平衡逆向移动，则平衡时二氧化碳的浓度不会是原来的2倍，a错误；caco3(s)高温分解为cao(s)和co2(g)，反应生成气体，是熵增加的过程，则s0，b错误；caco3 分解反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，co2的浓度增大，c正确；保持容器体积不变，充入he，由于co2气体的浓度不变，则平衡不会移动，d错误。6对可逆反应：2a(s)3b(g)c(g)2d(g)hv(逆)加入催化剂，b的转化率提高a b只有 c只有 d答案 d解析因a是固体，其浓度可视为常数，增加a的量，平衡不移动，错；升高温度，平衡向吸热反应方向(即逆向)移动，但v(正)也增大，只是增大的程度小于v(逆)增大的程度，使v(正)v(逆)，对；加入催化剂，平衡不移动，b的转化率不变，错。(建议用时：40分钟) 一、选择题(每题7分，共77分)1在一恒温、恒容的密闭容器中发生反应a(s)2b(g)c(g)d(g)，当下列物理量不再变化时，能够表明该反应已达平衡状态的是()a混合气体的压强b混合气体的平均相对分子质量ca的物质的量浓度d气体的总物质的量答案 b解析因反应前后气体分子总数不变，故无论反应是否达到平衡状态，混合气体的压强和气体的总物质的量都不改变；物质a为固体，不能用来判断反应是否达到平衡状态；因反应物a为固体，故混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态。2下列能用勒夏特列原理解释的是()a溴水中存在下列平衡br2h2ohbrhbro，加入agno3溶液后，溶液颜色变浅b工业上由氢气和氮气合成氨是在较高温度下进行的cso2催化氧化成so3的反应，需要使用催化剂 dh2、i2、hi平衡混合气加压后颜色变深答案 a解析a项，溴水中加入agno3溶液后生成溴化银沉淀，促使平衡br2h2ohbrhbro正向移动，溶液颜色变浅，与平衡移动有关，正确；b项，合成氨反应是放热反应，从平衡角度分析，较高温度不利于提高产率，错误；c项，加入催化剂，平衡2so2o22so3不移动，不能用勒夏特列原理分析，错误；d项，h2与i2生成hi的反应是反应前后气体物质的量不变的反应，改变压强，平衡不发生移动，颜色变深是因为加压后体积缩小使碘蒸气浓度变大，不能用勒夏特列原理解释，错误。3在恒温、恒压下，a mol x和b mol y在一个容积可变的容器中发生反应：x(g)2y(g)2z(g)，一段时间后达到平衡，生成n mol z。则下列说法中正确的是()a物质x、y的转化率之比为12b起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为(ab)c当2v正(x)v逆(y)时，反应一定达到平衡状态d充入惰性气体(如ar)，平衡向正反应方向移动答案 c解析根据化学方程式，x、y转化的物质的量分别为0.5n mol、n mol，故x、y的转化率之比为b2a，a项错误；由于该反应在恒温、恒压下进行，因此起始时和平衡时容器中的压强之比为11，b项错误；当2v正(x)v逆(y)时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，c项正确；充入惰性气体(如ar)，由于保持恒压，则容器体积增大，平衡向气体分子数增多的方向(逆反应方向)移动，d项错误。4对于平衡体系：aa(g)bb(g)cc(g)dd(g)h0，下列判断，其中正确的是()a若温度不变，容器体积扩大一倍，此时气体a的浓度是原来的0.48倍，则abcdb若从正反应开始，平衡时，气体a、b的转化率相等，则起始时气体a、b的物质的量之比为bac若平衡体系中共有气体m mol，再向其中充入n mol b，达到平衡时气体总物质的量为(mn) mol，则abcdd升高温度，平衡向右移动答案 c解析若温度不变，容器体积扩大一倍，如果反应前后气体分子数不变，则a的浓度为原来的0.5倍，现为原来的0.48倍，说明平衡向气体分子数增多的方向(正反应方向)移动，则abcd，a错误；假设起始气体a、b的物质的量分别为x mol、y mol，反应后a转化了z mol，那么b转化了 mol，转化率相等则，故，b错误；当abcd时，无论平衡怎么移动，气体总物质的量是不变的，c正确；正反应为放热反应，升高温度，平衡左移，d错误。5一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：ma(g)nb(g)pc(g)达到平衡时，维持温度不变，将气体体积缩小到原来的，当达到新的平衡时，气体c的浓度变为原平衡时的1.9倍，则下列说法正确的是()amnp bmnnbq0c温度不变，压强增大，y的质量分数减少d体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动答案 c解析温度不变时，当体积扩大到原来的两倍时，y的浓度降低的倍数小于2，所以可确定增大体积，平衡正向移动，则有m0，b、d项错误。8(2017陕西咸阳模拟)研究no2、so2、co等大气污染气体的处理具有重要意义。反应no2(g)so2(g)so3(g)no(g)，在一定条件下，将no2与so2以体积比12置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是()a体系压强保持不变b混合气体颜色保持不变cso3和no的体积比保持不变d每消耗1 mol so3的同时生成1 mol no2答案 b解析该反应前后气体分子总数不变，因此压强保持不变不能作为平衡的标志，a错；混合气体颜色不变，则no2的浓度保持不变，可以作为平衡的标志，b对；无论何种状态，so3、no的体积比始终为11，不能作为平衡的标志，c错；每消耗1 mol so3的同时生成1 mol no2，是同方向的反应，不能作为平衡的标志，d错。9. (2017海淀区模拟)在盛有足量a的体积可变的密闭容器中，加入b，发生反应：a(s)2b(g)4c(g)d(g)h0。在一定温度、压强下达到平衡。平衡时c的物质的量与加入的b的物质的量的变化关系如图。下列说法正确的是()a若保持压强一定，当温度升高后，则图中45b若再加入b，则正、逆反应速率均增大c平衡时b的转化率为50%d若保持压强一定，再加入b，则平衡后反应体系气体密度减小答案 c解析压强一定，当升高温度时，平衡逆向移动，则c的物质的量减少，图中45，a错误；因为压强不变，所以再加入b，容器的体积必然增大，结果会使逆反应速率减小，b错误；根据图像结合方程式知，加入的b物质的物质的量与生成c物质的物质的量相等，所以该反应中有一半的b物质反应，所以其转化率为50%，c正确；假设加入的b物质是n mol，其中有一半的b参加反应，a(s)2b(g)=4c(g)d(g) 1 24 1n n nn设a的摩尔质量为ma、b的摩尔质量为mb，达平衡时，混合气体的密度，根据密度公式知，气体的密度与加入b的多少无关，所以若再加入b，则再次达到平衡时反应体系气体密度始终不变，d错误。10(2018河北高三联考)t 时，在容积为2 l 的3个恒容密闭容器中发生反应：3a(g)b(g)xc(g)，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下：下列说法正确的是()a若x4，则2c1c2b若x4，则w1w3c无论x的值是多少，均有212d甲容器达到平衡所需的时间比乙容器达到平衡所需的时间短答案 c解析若xc2，a项错误；若x4，则反应前后气体分子数相等，由于起始时甲容器中a、b的投入量之比与化学方程式中对应化学计量数之比不相等，故w3不可能等于w1，b项错误；起始时乙容器中a、b的投入量是甲容器的2倍，两容器的容积相等，故恒有212，c项正确；起始时乙容器中a、b的浓度是甲容器中的2倍，故乙容器达到平衡所需的时间比甲容器达到平衡所需的时间短，d项错误。 11(2017湖北荆州联考)常温常压下向一2 l的恒温密闭容器中投入2 mol a和1 mol b，发生可逆反应3a(g)2b(s)2c(g)d(g)ha kj/mol(a0)。5 min 后达平衡，测得容器中n(c)0.8 mol。则下列说法正确的是()a使用催化剂或缩小容器体积，该平衡均不会移动b3v(a)2v(c)0.16 mol/(lmin)c升高温度，该平衡正向速率减小，故平衡逆向移动d该可逆反应达平衡后，放出a kj的热能(假设化学能全转化为热能)答案 a解析由于该反应反应前后体积不变，缩小容器体积平衡不移动，使用催化剂平衡也不会移动，a正确；各物质的化学反应速率之比等于其相应的化学计量数之比，应该是2v(a)3v(c)0.24 mol/(lmin)，b错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，正反应为放热反应，故平衡逆向移动，c错误；反应掉3 mol a才会放出a kj热量，由于该反应为可逆反应，2 mol a和1 mol b不可能完全反应，放出的热能小于a kj，d错误。二、非选择题(共23分)12(10分)甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上可用合成气制备甲醇，反应方程式为co(g)2h2(g)ch3oh(g)。(1)下列各项不能够说明该反应已达到平衡的是_(填字母)。a一定条件下，单位时间内消耗1 mol co同时生成1 mol ch3ohb一定条件下，ch3oh分解的速率和ch3oh生成的速率相等c一定条件下，co、h2和ch3oh的浓度保持不变d恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化(2) 下图是该反应在不同温度下co的转化率随时间变化的曲线。该反应的焓变h_(填“”“”或“”)0。t1和t2温度下的平衡常数大小关系是k1_(填“”“”或“”)k2。若容器容积不变，下列措施可增加甲醇