【步步高】高考化学大一轮复习讲义 第七章 第2讲 化学平衡状态.doc

第2讲化学平衡状态考纲解读1.了解可逆反应的定义。2.理解化学平衡的定义。3.理解影响化学平衡的因素。4.理解化学平衡常数的定义并能进行简单计算。考点一可逆反应可逆反应的概念：在同一条件下，既能向_反应方向进行，又能向_反应方向进行的化学反应。1反应2h2o2h2o2是否为可逆反应？2向含有2 mol的so2的容器中通入过量氧气发生2so2o22so3，充分反应后生成so3的物质的量_2 mol(填“”或“”，下同)，o2的物质的量_0 mol，转化率_100%。(1)可逆反应的可逆是指同一反应条件下，正、逆反应同时进行，不同条件下的反应不是可逆反应。(2)可逆反应中任一物质的浓度都不能为零，而是介于完全正向转化与逆向转化之间。(3)参与反应的物质的转化率不等于100%。考点二化学平衡状态1概念一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率_，反应体系中所有参加反应的物质的_保持不变的状态。2建立过程在一定条件下，将0.3 mol co和0.2 mol h2o(g)通入2 l密闭容器中，发生反应：co(g)h2o(g) co2(g)h2(g)。(1)反应刚开始时，_浓度最大，正反应速率最大；_浓度为0，_反应速率为0。(2)随着反应的进行，反应物浓度逐渐_，正反应速率逐渐_；生成物浓度逐渐_，逆反应速率逐渐_，最终正、逆反应速率_，达到平衡状态，此时反应体系中各物质的浓度均_。(3)依据以上叙述画出的反应的vt图像如下：(4)由vt图像可以看出化学平衡是动态平衡，因为_，即反应仍在进行着。3平衡特点3在密闭容器中进行反应：x2(g)y2(g) 2z(g)，已知x2、y2、z的起始浓度分别为0.1 moll1、0.3 moll1、0.2 moll1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()az为0.3 moll1 by2为0.4 moll1cx2为0.2 moll1 dz为0.4 moll14对于n23h22nh3， (1)若n2、h2、nh3的浓度不再随时间的改变而改变，是否达到平衡状态？平衡状态的达到是否意味反应停止了？(2)若某一时刻，v正(n2)v逆(nh3)，此时是否达到平衡状态？若3v正(n2)v正(h2)呢？5可逆反应：2no2(g)2no(g)o2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志的是()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压强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 bc d全部6向一密闭容器中充入1 mol n2和3 mol h2，在一定条件下使反应n23h22nh3发生，有关说法正确的是 ()a达到化学平衡时，n2将完全转化为nh3b达到化学平衡时，n2、h2和nh3的物质的量浓度一定相等c达到化学平衡时，n2、h2和nh3的物质的量浓度不再变化d达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零7一定条件下，对于可逆反应x(g)3y(g) 2z(g)，若x、y、z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，x、y、z的浓度分别为0.1 moll1、0.3 moll1、0.08 moll1，则下列判断正确的是()ac1c231b平衡时，y和z的生成速率之比为23cx、y的转化率不相等dc1的取值范围为0 moll1c10.14 moll1(1)v正v逆0表明反应体系中同一物质的消耗速率和生成速率相等，即各物质的物质的量、质量不再发生变化，可逆反应达到平衡状态，但反应仍在进行。对不同的两种物质则必须是一个为正反应速率，另一个为逆反应速率且二者之比等于化学计量数之比。(2)可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据：正反应速率和逆反应速率相等。反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态，对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。解达到平衡状态标志的题目，关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。(3)当两种反应物按化学计量数之比投料时，二者任意时刻的转化率都相等。反之根据不同投料比例时的两种物质的转化率，亦可确定二者的化学计量数之比。考点三化学平衡常数1概念在一定温度下，当一个可逆反应达到_时，生成物_与反应物_的比值是一个常数，用符号_表示。2表达式对于反应ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)，k_(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。3意义(1)k值越大，反应物的转化率_，正反应进行的程度_。(2)k只受_影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。8对于给定反应，正逆反应的化学平衡常数一样吗？是什么关系？9化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数是增大还是减少？10如何由化学平衡常数判断一个化学反应是否达到化学平衡状态？11已知某化学反应的平衡常数表达式为k，在不同的温度下该反应的平衡常数如下表：t7008008301 0001 200k1.671.111.000.600.38下列有关叙述不正确的是()a该反应的化学方程式是co(g)h2o(g) co2(g)h2(g)b上述反应的正反应是放热反应c若在1 l的密闭容器中通入co2和h2各1 mol,5 min后温度升高到830 ，此时测得co2为0.4 mol，该反应达到平衡状态d若平衡浓度符合关系式，则此时的温度为1 000 多角度评析化学平衡状态1化学平衡状态的标志(1)v正v逆反应体系中_的消耗速率和生成速率相等。(2)平衡混合物中各组成成分的含量保持不变各组分的_、_、_、_(有气体参加的可逆反应)、_等保持不变。2实例分析例举反应ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)是否达到平衡状态混合物体系中各成分的量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定各物质的质量或各物质的质量分数一定各气体的体积或体积分数一定总体积、总压强、总物质的量、总浓度一定正反应速率与逆反应速率的关系单位时间内消耗了m mol a，同时生成m mol a，即v正v逆单位时间内消耗了n mol b，同时消耗了p mol c，即v正v逆vavbvcvdmnpq，v正不一定等于v逆单位时间内生成n mol b，同时消耗了q mol d，均指v逆，v正不一定等于v逆总压强若mnpq，总压强一定(其他条件不变)若mnpq，总压强一定(其他条件不变)混合气体平均相对分子质量()mnpq，一定mnpq，一定温度任何化学反应都伴随着能量变化，体系温度一定(其他条件不变)体系的密度()密度一定【例1】下列说法可以证明h2(g)i2(g)2hi(g)已达平衡状态的是_(填序号)。单位时间内生成n mol h2的同时，生成n mol hi一个hh 键断裂的同时有两个hi键断裂百分含量w(hi)w(i2)反应速率v(h2)v(i2)v(hi)c(hi)c(h2)c(i2)211温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化温度和体积一定时，容器内压强不再变化条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化温度和体积一定时，混合气体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讨论：在上述的说法中能说明2no2(g) n2o4(g)达到平衡状态的是_(填序号)。【例2】一定温度下，下列叙述不能作为可逆反应a(g)3b(g) 2c(g)达到平衡状态标志的是()c的生成速率与c的消耗速率相等单位时间内生成a mol a，同时生成3a mol ba、b、c的浓度不再变化c的物质的量不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的总物质的量不再变化单位时间消耗a mol a，同时生成3a mol ba、b、c的分子数之比为132a b c d等效平衡的分类及判断方法1含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，_时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量_。2原理同一可逆反应，当外界条件一定时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，最后都能达到平衡状态。其中平衡混合物中各物质的含量_。由于化学平衡状态与_有关，而与建立平衡的_无关。因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。3分类及判断方法(1)等温、等容条件下，对于左右气相物质的化学计量数不等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应计量数之比换算成同一半边物质(一边倒)，其物质的量对应相同，则它们互为等效平衡。见下表，如可逆反应：2a(g)b(g)3c(g)d(g)abcd等效说明2 mol1 mol00互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量、质量、体积、物质的量浓度、组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同4 mol2 mol001 mol0.5 mol1.5 mol0.5 mol01 mol3 mol1mol003 mol1 mol(2)等温、等容条件下，对于左右气相物质的化学计量数相等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应计量数之比换算成同一半边物质(一边倒)，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。见下表，如可逆反应：2a(g)b(g)3c(g)d(s)abcd等效说明互为等效平衡。表现在达到平衡后组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同2 mol1 mol004 mol2 mol001 mol0.5 mol1.5 mol0.5 mol01 mol3 mol1mol003 mol1 mol(3)等温、等压条件下，对于任何有气相物质参加的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应计量数之比换算成同一半边物质(一边倒)，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。见下表，如可逆反应：2a(g)b(g)3c(g)d(g)abcd等效说明互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量浓度、组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同2 mol1 mol004 mol2 mol001 mol0.5 mol1.5 mol0.5 mol01 mol3 mol1mol003 mol1 mol【例3】在一定温度下进行反应h2i22hi，有以下3种不同的起始投料方式(初始容器容积相同) h2(g)i2(g) 2hi(g) 1 mol 1 mol 0 mol 2 mol 2 mol 1 mol a mol b mol c mol(1)试判断和是否是等效平衡？(2)和均达平衡时，h2的物质的量是否相同？物质的量浓度是否相同？(3)若使和成为等效平衡，则a、b、c应满足什么关系？【例4】有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。一定温度下，在甲中加入2 mol n2、3 mol h2，反应n2(g)3h2(g)2nh3(g)达到平衡时生成nh3的物质的量为m mol。 (1)相同温度下，在乙中加入4 mol n2、6 mol h2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时，生成nh3的物质的量为_mol(从下列各项中选择，只填序号，下同)；若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成nh3的物质的量为_mol。a小于m b等于mc在m2m之间 d等于2me大于2m(2)相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入1 mol nh3，要使乙中反应达到平衡时，各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入_mol n2和_mol h2。高考题组一化学平衡状态的判断及平衡特征1(2011天津理综，6)向绝热恒容密闭容器中通入so2和no2，一定条件下使反应so2(g)+no2(g) so3(g)+no(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如右图所示。由图可得出的正确结论是()a反应在c点达到平衡状态b反应物浓度：a点小于b点c反应物的总能量低于生成物的总能量dt1t2时，so2的转化率：ab段小于bc段2(2010安徽理综，10)低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为2nh3(g)no(g)no2(g) 2n2(g)3h2o(g)hc3 bab92.4c2p21c升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率d从y0到y0.113，ch3coch2coh(ch3)2的17700 时，向容积为2 l的密闭容器中充入一定量的co和h2o，发生反应：co(g)h2o(g) co2(g)h2(g)反应过程中测定的部分数据见下表(表中t2t1)：反应时间/minn(co)/moln(h2o)/mol01.200.60t10.80t20.20下列说法正确的是()a反应在t1 min内的平均速率为v(h2)moll1min1b保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60 mol co和1.20 mol h2o，达到平衡时n(co2)0.30 molc保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol h2o，与原平衡相比，达到新平衡时co转化率增大，h2o的体积分数增大d温度升高至800 ，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应8(2011福建理综，12)25 时，在含有pb2+、sn2+的某溶液中，加入过量金属锡(sn)，发生反应：sn(s)+pb2+(aq) sn2+(aq)+pb(s)，体系中c(pb2+)和c(sn2+)变化关系如图所示。下列判断正确的是()a往平衡体系中加入金属铅后，c(pb2)增大b往平衡体系中加入少量sn(no3)2固体后，c(pb2)变小c升高温度，平衡体系中c(pb2)增大，说明该反应h0d25 时，该反应的平衡常数k2.29(2010北京理综，12)某温度下，h2(g)co2(g) h2o(g)co(g)的平衡常数k。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入h2(g)和co2(g)，其起始浓度如下表所示。起始浓度甲乙丙c(h2)/(moll1)0.0100.0200.020c(co2)/(moll1)0.0100.0100.020下列判断不正确的是()a平衡时，乙中co2的转化率大于60%b平衡时，甲中和丙中h2的转化率均是60%c平衡时，丙中c(co2)是甲中的2倍，是0.012 moll1d反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢课时规范训练教材习题回扣1(选修4p325)一定温度下，对可逆反应a(g)2b(g) 3c(g)的下列叙述中，能说明反应已达到平衡的是()ac生成的速率与c分解的速率相等b单位时间内消耗a mol a，同时生成3a mol cc容器内的压强不再变化d混合气体的物质的量不再变化2(选修4p322)已知反应a(g)3b(g)2c(g)在一定温度下达到平衡，该反应的平衡常数表达式为_。若各物质的平衡浓度分别为c(a)2.0 moll1、c(b)2.0 moll1、c(c)1.0 moll1，则k_。3(选修4p339)已知一氧化碳与水蒸气的反应为co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)。在427 时的平衡常数是9.4。如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01 moll1，计算一氧化碳在此反应条件下的转化率。能力提升训练1对于固定体积的密闭容器中进行的气体反应a(g)b(g) c(s)2d(g)，可以说明在恒温下已达到平衡状态的是()反应容器中压强不随时间变化而变化a气体和b气体的生成速率相等混合气体的平均摩尔质量不随时间变化而变化反应混合气体的密度不随时间变化而变化a b c d2x、y、z三种气体，取x和y按11的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：x2y2z，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为32，则y的转化率最接近于()a33% b40% c50% d65%3将固体nh4i置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：nh4i(s) nh3(g)hi(g)；2hi(g) h2(g)i2(g)达到平衡时，c(h2)0.5 moll1，c(hi)4 moll1，则此温度下反应的平衡常数为()a9 b16 c20 d254(2009海南，4)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/moll10.10.20平衡浓度/moll10.050.050.1下列说法错误的是()a反应达到平衡时，x的转化率为50%b反应可表示为x3y 2z，其平衡常数为1 600c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5t 时，在1 l的密闭容器中充入2 mol co2和6 mol h2，一定条件下发生反应：co2(g)3h2(g) ch3oh(g)h2o(g)h49.0 kjmol1。测得h2和ch3oh的浓度随时间的变化情况如下表所示。时间/minc(h2)/ moll1c(ch3oh)/ moll1v正和v逆比较t060？t131v正v逆下列说法不正确的是()at0t1时间内，v(h2)3/(t1t0) moll1min1bt 时，该反应的平衡常数k1/27，co2与h2的转化率相等ct0时，v正v逆dt1时，若升高温度或再充入co2气体，都可以提高h2的转化率反应6高温、催化剂条件下，某反应达到平衡，平衡常数k。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d该反应的化学方程式为coh2oco2h27一定条件下，在体积为3 l的密闭容器中反应co(g)2h2(g) ch3oh(g)ha kjmol1，sb jmol1k1(a、b均为正数)，达到化学平衡状态。(1)500 时，从反应开始到达到化学平衡，以h2的 浓度变化表示的化学反应速率是(用nb、tb表示)。(2)判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是(填字母)。av生成(ch3oh)v消耗(co)b混合气体的密度不再改变c混合气体的平均相对分子质量不再改变dco、h2、ch3oh的浓度均不再变化(3)300 时，将容器的容积压缩到原来的1/2，在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响是_(填字母)。ac(h2)减小b正反应速率加快，逆反应速率减慢cch3oh的物质的量增加d重新平衡时c(h2)/c(ch3oh)减小8. 在容积相同的五个密闭容器内，分别充入等量的n2和h2， 在不同温度下，任其发生反应n2(g)+3h2(g)2nh3(g)，并分别在t秒时测定其中nh3的体积分数，绘图如右图所示： (1)a，b，c，d，e五点中，尚未达到化学平衡状态的点 是。(2)此可逆反应的正反应是反应(填“放热”或“吸热”)。(3)ac段的曲线是增函数，ce段曲线是减函数，试从反应速率和平衡角度说明理由：_。9在一定温度下将3 mol co2和2 mol h2混合于2 l的密闭容器中，发生如下反应：co2(g)h2(g) co(g)h2o(g)(1)该反应的化学平衡常数表达式k_。(2)已知在700 时，该反应的平衡常数k10.6，则该温度下反应co(g)h2o(g) co2(g)h2(g)的平衡常数k2_，反应co2(g)h2(g) co