【步步高】高三化学一轮总复习 第七章 第2讲 化学平衡状态 新人教版.doc

第2讲化学平衡状态考纲要求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。考点一可逆反应与化学平衡状态1可逆反应(1)定义在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点二同：a.相同条件下；b.正逆反应同时进行。一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。(3)表示在方程式中用“”表示。2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相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。(2)化学平衡的建立(3)平衡特点深度思考1反应2h2o2h2o2是否为可逆反应？答案不是可逆反应，因为两个方向的反应条件不同。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)，so2的物质的量_0 mol，转化率_100%。答案题组一极端假设法解化学平衡状态题的应用1一定条件下，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答案d解析平衡浓度之比为13，转化浓度亦为13，故c1c213，a、c不正确；平衡时y生成表示逆反应，z生成表示正反应且vy(生成)vz(生成)应为32，b不正确；由可逆反应的特点可知0c10，现将1 mol n2o4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是_。答案ad解析b项，对于一个特定反应，h固定不变，不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据；c项，随着反应的进行，n2o4分解速率逐渐降低。“两审”“两标志”突破化学平衡状态标志的判断1“两审”一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压；二审反应特点：全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。2“两标志”(1)本质标志v正v逆0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。(2)等价标志全部是气体参加的气体体积可变的反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如，n2(g)3h2(g)2nh3(g)。体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量分数保持不变。对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。对于有有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。例如，2no2(g)n2o4(g)。体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。注意以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志：a恒温、恒容条件下气体体积不变的反应，混合气体的压强或气体的总物质的量不随时间而变化。如2hi(g)i2(g)h2(g)。b全部是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不随时间而变化。如2hi(g)i2(g)h2(g)。c全部是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。考点二化学平衡的移动1概念可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程，叫做化学平衡的移动。2过程3化学平衡移动与化学反应速率的关系(1)v正v逆：平衡向正反应方向移动。(2)v正v逆：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。(3)v正v逆时，才使平衡向正反应方向移动。2某一可逆反应，一定条件下达到了平衡，若化学反应速率改变，平衡一定发生移动吗？若平衡发生移动，化学反应速率一定改变吗？答案不一定，如反应前后气体分子数不变的反应，增大压强或使用催化剂，速率发生变化，但平衡不移动。一定，化学平衡移动的根本原因就是外界条件改变，使v正v逆才发生移动的。3改变条件，平衡向正反应方向移动，原料的转化率一定提高吗？答案不一定，不能把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来，当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物转化率提高；当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他的反应物的转化率提高。4升高温度，化学平衡会向着吸热反应的方向移动，此时放热反应方向的反应速率会减小吗？答案不会。因为升高温度v吸和v放均增大，但二者增大的程度不同，v吸增大的程度大于v放增大的程度，故v吸和v放不再相等，v吸v放，原平衡被破坏，平衡向吸热反应的方向移动，直至建立新的平衡。降温则相反。题组一选取措施使化学平衡定向移动1cocl2(g)co(g)cl2(g)h0，当反应达到平衡时，下列措施：升温恒容通入惰性气体增加co浓度减压加催化剂恒压通入惰性气体，能提高cocl2转化率的是()a b c d答案b解析该反应为体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加co的浓度，将导致平衡逆向移动。2某温度下，在密闭容器中so2、o2、so3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2so2(g)o2(g) 2so3(g)，h0的正、逆反应速率的影响如图所示：(1)加催化剂对反应速率影响的图像是_(填序号，下同)，平衡_移动。(2)升高温度对反应速率影响的图像是_，平衡向_方向移动。(3)增大反应容器体积对反应速率影响的图像是_，平衡向_方向移动。(4)增大o2的浓度对反应速率影响的图像是_，平衡向_方向移动。答案(1)c不(2)a逆反应(3)d逆反应(4)b正反应解析(1)加入催化剂，正、逆反应速率均增大，图像上应该出现“断点”，且应在原平衡的反应速率之上；催化剂使正、逆反应速率增大的倍数相同，则改变条件后的速率线应该平行于横坐标轴，图像为c。(2)升高温度，正、逆反应速率均增大，图像上应该出现“断点”且应在原平衡的反应速率之上。因题给反应的正反应放热，升温平衡逆向移动，所以v正v逆，图像为a。(3)增大反应容器体积即减小压强，正、逆反应速率均减小，图像上应该出现“断点”且应在原平衡的反应速率之下。因减小压强平衡逆向移动，所以v正nbq0c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(假设100 条件下)，体积是1 l时，y的物质的量为1 mol，体积为2 l时，y的物质的量为0.75 moll12 l1.5 mol，体积为4 l时，y的物质的量为0.53 moll14 l2.12 mol，说明体积越小，压强越大，y的物质的量越小，y的质量分数越小，平衡向生成x的方向进行，m0，b、d项错误。6某温度下，反应2a(g)b(g)(正反应为吸热反应)在密闭容器中达到平衡，平衡后c(a)/c(b)a，若改变某一条件，足够时间后反应再次达到平衡状态，此时c(a)/c(b)b，下列叙述正确的是()a在该温度下，保持容积固定不变，向容器内补充了b气体，则abb若ab，则b容器中一定使用了催化剂c若其他条件不变，升高温度，则有ab答案b解析a项中增加b气体，相当于压强增大，平衡正向移动，所以ba，a错误；升高温度，平衡正向移动，则ba，c错误；若保持温度、压强不变，充入惰性气体，则体积增大，平衡向气体分子数增多的方向移动，即逆向移动，则ab，d错误。(1)压强的影响实质是浓度的影响，所以只有当这些“改变”造成浓度改变时，平衡才有可能移动。(2)化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“消灭”外界条件的改变，改变是不可逆转的。新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。如增大反应物a的浓度，平衡右移，a的浓度在增大的基础上减小，但达到新平衡时，a的浓度一定比原平衡大。若将体系温度从50 升高到80 ，则化学平衡向吸热反应方向移动，达到新的平衡状态时50 t80 ；若对体系n2(g)3h2(g)2nh3(g)加压，例如从30 mpa加压到60 mpa，化学平衡向气体分子数减小的方向移动，达到新的平衡时30 mpap0)，起始物质的量如下表所示：序号abcd2 mol1 mol004 mol2 mol001 mol0.5 mol1.5 mol0.5 mol01 mol3 mol1mol003 mol1 mol(1)上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？(2)达到平衡后，放出的热量为q2 kj，吸收的热量为q3 kj，则q1、q2、q3的定量关系为_。答案(1)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。(2)q2q3q1(教师用书)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。2在等温等容条件下，可逆反应：2a(g)b(g)3c(g)d(s)起始物质的量如下表所示：序号abcd2 mol1 mol004 mol2 mol001 mol0.5 mol1.5 mol0.5 mol01 mol3 mol1 mol003 mol1 mol上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？答案互为等效平衡。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。(教师用书)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。3在等温等压条件下，可逆反应2a(g)b(g)3c(g)d(g)起始物质的量如下表所示：序号abcd2 mol1 mol004 mol2 mol001 mol0.5 mol1.5 mol0.5 mol01 mol3 mol1 mol003 mol1 mol上述反应达到平衡后，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？答案互为等效平衡。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。题组一等温、等容条件下等效平衡的应用1在恒温恒容的密闭容器中，发生反应：3a(g)b(g)xc(g)。.将3 mol a和2 mol b在一定条件下反应，达平衡时c的体积分数为a；.若起始时a、b、c投入的物质的量分别为n(a)、n(b)、n(c)，平衡时c的体积分数也为a。下列说法正确的是()a若达平衡时，a、b、c各增加1 mol，则b的转化率将一定增大b若向平衡体系中再加入3 mol a和2 mol b，c的体积分数若大于a，可断定x4c若x2，则体系起始物质的量应满足3n(b)n(a)3d若体系起始物质的量满足3n(c)8n(a)12n(b)，则可判断x4答案d解析这是恒温恒容条件下的等效平衡，无论如何进行配比，只要把反应一端按反应计量数之比完全转化为另一端的物质后，相当于完全等同的起始量即可。a项，a、b、c各增加1 mol时，a与b不可能完全转化为c，加入的b相对量大，a的转化率增大，而b的转化率将减小，错误；b项，在平衡体系中再加入3 mol a和2 mol b，相当于增大了体系的压强，c的体积分数增大，说明平衡向正反应方向移动，正反应方向体积缩小，x4，错误；c项，假设c完全转化为a、b，则n(a)3/2n(c)3，n(b)1/2n(c)2，即3n(b)n(a)3，错误；d项，设c完全转化为a、b，则xn(a)3n(c)3x，xn(b)n(c)2x，即2xn(a)3n(c)3xn(b)，正确。题组二等温、等压条件下等效平衡的应用2已知：t 时，2h(g)y(g)2i(g)h196.6 kjmol1，t 时，在一压强恒定的密闭容器中，加入4 mol h和2 mol y反应，达到平衡后，y剩余0.2 mol。若在上面的平衡体系中，再加入1 mol气态的i物质，t 时达到新的平衡，此时h物质的物质的量n(h)为()a0.8 mol b0.6 mol c0.5 mol d0.2 mol答案c解析本题考查恒温恒压条件下等效平衡原理。根据反应式知，“4 mol h和2 mol y反应达到平衡后，y剩余0.2 mol”，即y转化了1.8 mol，根据化学计量数之比，h必转化了3.6 mol，即h的转化率等于y的转化率100%90%。2h(g)y(g)2i(g)起始() 4 mol 2 mol 0起始() 4 mol 2 mol 1 mol起始() 5 mol 2.5 mol 0该可逆反应在恒温、恒压条件下反应，按起始()与起始()投料能达到同一平衡状态，而起始()与起始()达到的平衡状态为等效平衡，即平衡时h的转化率相等，故达到新平衡时剩余h的物质的量为n(h)5 mol(190%)0.5 mol。题组三等温、等容，等温、等压条件下等效平衡的比较应用3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。答案(1)de(2)0.50解析(1)由于甲容器定容，而乙容器定压，它们的压强相等，达到平衡时，乙的容积应该为甲的两倍，生成的nh3的物质的量应该等于2m mol。当甲、乙两容器的体积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中nh3的物质的量大于2m mol。(2)乙的容积为甲的一半时，要建立与甲一样的平衡，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中应该投入n2为(10.5) mol0.5 mol，h2为(1.51.5) mol0 mol。等效平衡判断“四步曲”第一步，看，观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是前后等气体分子数的可逆反应还是反应前后不等气体分子数的可逆反应；第二步，挖，挖掘题目条件，区分恒温恒容和恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器；第三步，倒，采用一边倒法，将起始物质转化成一边的物质；第四步，联，联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。12012海南，15(3)可逆反应a(g)b(g)c(g)d(g)。判断该反应是否达到平衡的依据为_(填正确选项前的字母)：a压强不随时间改变b气体的密度不随时间改变cc(a)不随时间改变d单位时间里生成c和d的物质的量相等答案c2(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)h0在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是()a平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大b平衡时，其他条件不变，增加nh3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小c单位时间内消耗no和n2的物质的量比为12时，反应达到平衡d其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大答案c解析由于该反应为放热反应，升高温度时，平衡左移，该反应的平衡常数减小，a错；增大一种反应物的浓度，自身的转化率降低，而另外反应物的转化率增大，故b不正确；单位时间内消耗no和n2的物质的量之比为12时，说明v正v逆，反应达到平衡，c正确；催化剂只能改变反应速率，不能使平衡发生移动，即不能改变转化率，d错。3(2012大纲全国卷，8)合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)h0反应达到平衡后，为提高co的转化率，下列措施中正确的是()a增加压强 b降低温度c增大co 的浓度 d更换催化剂 答案b解析特别注意：一般来说，有两种及两种以上反应物的可逆反应中，在其他条件不变时，增大其中一种反应物的浓度，能使其他反应物的转化率升高，但其本身的转化率反而降低，故c项错误；a.因该反应为反应前后气体物质的量相等的反应，故增加压强只能缩短反应达到平衡的时间，并不能使该平衡发生移动，因而无法提高co的转化率；b.因该反应为放热反应，降低温度能使平衡向右移动，从而提高co的转化率；d.催化剂只能影响化学反应的速率，改变可逆反应达到平衡的时间，不能提高co的转化率。4(2012四川理综，12)在体积恒定的密闭容器中，一定量的so2与1.100 mol o2在催化剂作用下加热到600 发生反应：2so2o22so3h”或“”)。实际生产条件控制在250 、1.3104 kpa左右，选择此压强的理由是_。答案在1.3104 kpa下，co的转化率已较高，再增大压强co转化率提高不大，同时生产成本增加，得不偿失解析从图像来看，随着温度的升高，co的转化率变小，故h300 ，此时甲醇和水都为气态，根据化学反应方程式：co2(g)3h2(g)ch3oh(g)h2o(g)起始物质的量(mol) 1 3 0 0转化物质的量(mol) 3 平衡物质的量(mol) 1 33 压强之比等于物质的量之比，则p平/p始(42)/4(2)/2。1用于净化汽车尾气的反应：2no(g)2co(g)2co2(g)n2(g)，已知该反应在570 k时的平衡常数为11059，但反应速率极慢。下列说法正确的是()a装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有no或cob提高尾气净化效率的常用方法是升高温度c增大压强，上述平衡右移，故可通过增压的方法提高尾气净化效率d提高尾气净化效率的最佳途径是使用高效催化剂答案d解析因为该反应是可逆反应，不可能进行到底，a错误；由题干知570 k时反应速率较慢，b错误；因平衡常数已经较大，增大压强虽然平衡正向移动，但对设备要求更高，故应通过提高反应速率而提高净化效率，故c错误，d正确。2一定条件下的密闭容器中有如下反应：4nh3(g)5o2(g)4no(g)6h2o(g)h905.9 kjmol1，下列叙述正确的是()a4 mol nh3和5 mol o2反应，达到平衡时放出热量为905.9 kjb平衡时v正(o2)v逆(no)c平衡后减小压强，混合气体平均摩尔质量增大d平衡后升高温度，混合气体中no含量降低答案d解析a项，由于该反应是可逆反应，故达到平衡时反应物不能全部转化为生成物，放出热量小于905.9 kj，不正确；b项，反应速率之比等于反应方程式前的计量数之比，所以平衡时的正逆反应速率关系应为v正(o2)v逆(no)，故不正确；c项，减小压强，化学平衡向正反应方向移动，气体总质量不变，而气体总的物质的量增大，则平均摩尔质量减小，不正确；d项，正反应是放热反应，升温，化学平衡逆向移动，no含量降低，正确。3反应n2o4(g)2no2(g)h57 kjmol1，在温度为t1、t2时，平衡体系中no2的体积分数随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 ()aa、c两点的反应速率：acba、c两点气体的颜色：a深，c浅c由状态b到状态a，可以用加热的方法da、c两点气体的平均相对分子质量：ac答案c解析c点压强大于a点压强，故反应速率ac，a错误；反应是吸热的，升高温度平衡正向移动，no2的体积分数增大，c正确；增大压强平衡逆向移动，气体平均相对分子质量是增大的(at1，则该反应的h197 kjmol1答案c解析a项，q1q2q3，错误；b