化学平衡七.doc

明思教育 明思教育-好的习惯比努力更重要 _郑昕_同学个性化教学设计 年 级： 高三 教 师: 吴磊 科 目： 化学 日 期: 1月16日 时 段: 13-15 课题化学平衡的应用 教学目标1、掌握化学平衡中的各个参数的意义2、学会根据图形运算、求出定量重难点透视1、化学平衡中的计算2、平衡移动的原理考点掌握温度、浓度、反应面积和催化剂对反应平衡移动方向的影响、量化化学反应平衡知识点剖析序号 知识点预估时间 掌握情况 1化学平衡常数的概念60分 2化学平衡在实际问题中的应用60分 3 4 5教学内容等效平衡的判断与分析等效平衡问题的解题思路：1概念：同一反应，在一定条件下所建立的两个或多个平衡中，混合物中各成分的含量相同，这样的平衡称为等效平衡。2等效平衡的类型在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压），对同一可逆反应，起始时加入物质的物质的量不同，达平衡时的状态规律如下表：条件等效条件结果恒温恒容（n（g）0）投料换算成相同物质表示时量相同两次平衡时各组分百分量、n、c均相同恒温恒容（n（g）=0）投料换算成相同物质表示时等比例两次平衡时各组分百分量相同，n、c同比例变化恒温恒压投料换算成相同物质表示时等比例两次平衡时各组分百分量、c相同，n同比例变化 化学平衡的图像研究1分析反应速度图像：(1)看起点：分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，生成物多数以原点为起点。(2)看变化趋势：分清正反应和逆反应，分清放热反应和吸热反应。升高温度时，V吸热V放热。(3)看终点：分清消耗浓度和增生浓度。反应物的消耗浓度与生成物的增生浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。(4)对于时间速度图像，看清曲线是连续的，还是跳跃的。分清“渐变”和“突变”、“大变”和“小变”。增大反应物浓度V正 突变，V逆 渐变。升高温度，V吸热 大增，V放热 小增。2化学平衡图像问题的解答方法：(1)三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看V正 、 V逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。(2)四要素分析法：看曲线的起点；看曲线的变化趋势；看曲线的转折点；看曲线的终点。(3)先拐先平：对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ，在转化率时间曲线中，先出现拐点的曲线先达到平衡。它所代表的温度高、压强大。这时如果转化率也较高，则反应中m+np+q。若转化率降低，则表示m+np+q。(4)定一议二：图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。 化学平衡的计算有关化学平衡计算的一般解题模式：化学平衡计算的基本模式：平衡“三步曲”例： mA + nB pC + qD 起始量： a b 0 0 转化量： mx nx px qx 平衡量：a-mx b-nx px qx注意：转化量与方程式中各物质的系数成比例这里a、b可指：物质的量、浓度、体积等。弄清起始浓度、平衡浓度、平衡常数和转化率四者之间的互换关系，并列出下面图解。题型一 对速率和平衡图像考查【典例1】 可逆反应2A(g) B(g)；H0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是（ ）题型二 对可逆反应达到化学平衡状态考查【典例2】在一定温度下，反应A2（g）B2(g) 2AB（g）达到平衡状态的标志是A单位时间内生成n molA2，同时生成n molABB容器内混合气体的平均相对分子质量不随时间变化C单位时间内生成2n molAB，同时生成n molB2D单位时间内一个AA键断裂，同时生成二个AB键误点警示： 审题要细心，看清各组分的状态，在题设条件下假设反应正向反应（或逆向）进行时，不变的量不能成为平衡的标志，变化的量则可以。【变式训练】2在一定温度下，反应：2A (s)+2B(g) C(g)+D (g)在恒容容器中进行，不能说明该反应已经达到平衡的是A容器内的压强不随时间而变化 B混和气体的密度不随时间而变化CA的质量不再变化 D平衡混和气体的平均相对分子质量不再改变题型三 对化学平衡的影响因素的考查【典例3】两个极易导热的密闭容器A和B，容器A容积恒定，容器B容积可变，在温度压强和起始体积相同的条件下往A和B中分别充入等物质的量的NO2，发生反应2NO2 N2O4 H0，以下说法正确的是A反应起始时，两容器中的反应速率关系是v（A）v（B）B反应过程中，两容器内的反应速率关系为v（A）v（B）C两容器内的反应达到平衡所需时间一定相同D反应达到平衡时，两容器内的压强关系是p（A）p（B）【典例4】将2mol H2O和2mol CO置于1L容器中，在一定条件下，加热至高温，发生如下可逆反应：2H2O(g) 2H2O2、2COO2 2CO2(1)当上述系统达到平衡时，欲求其混合气体的平衡组成，则至少还需要知道两种气体的平衡浓度，但这两种气体不能同时是_和_，或_和_。(填它们的分子式)(2)若平衡时O2和CO2的物质的量分别为： n(O2)平amol， n(CO2)平bmol。试求n(H2O)平_。(用含a、b的代数式表示)方法探究：所谓多重平衡是指同一容器中连续发生两个或多个可逆反应，这些可逆反应既有联系，又相互制约，并同时建立平衡。多重平衡体系中，有些物质既是一个反应的生成物，又是另一个反应的反应物(如例题中的O2)，是多重平衡体系的枢纽，正是这种物质联系并制约了两个可逆反应，它平衡时的量是计算的核心。解答多重平衡的计算问题时，运用元素守恒原理，可以从整体上把握各种物质的量的关系，建立简明的关系式。【变式训练】3在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：NO(g) +CO(g) 1/2 N2 (g) +CO2 (g) HO，达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施是（ ）A加催化剂同时升高温度 B加催化剂同时增大压强C升高温度同时充入N2 D降低温度同时增大压强4将4 mol SO3气体和4 mol NO置于2 L容器中，一定条件下发生如下可逆反应(不考虑NO2和N2O4之间的相互转化)：2SO3(g) 2SO2+O2、2NO+O2 2NO2(1)当上述系统达到平衡时，O2和NO2的物质的量分别为n(O2)=0.1 mol、n(NO2)=3.6 mol，则此时SO3气体的物质的量为 。(2)当上述系统达到平衡时，欲求其混合气体的平衡组成，则至少还需要知道两种气体的平衡浓度，但这两种气体不能同时是SO3和 ，或NO和 (填它们的分子式)。(3)在其它条件不变的情况下，若改为起始时在1 L容器中充入2 molNO2和2 molSO2，则上述两反应达到平衡时，c (SO2)平= mol/L。题型四 对等效平衡及化学平衡的计算的考查【典例5】一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g) + B(g) 3C(g)，若反应开始时充入2molA和2molB，达平衡后A的体积分数为a%。其它条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数大于a%的是 A2mol C B2molA、1molB和1molHe（不参加反应） C1molB和1molC D2molA、3molB和3molC方法探究：本题的关键是这是一个气体体积不变的可逆反应的等效平衡的移动。反应前后气体的总物质的量不变。【典例6】I.恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下发应：A(g)B(g) C(g)(1)若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成a molC，这时A的物质的量为_mol。(2)若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为 mol。(3)若开始时放入x molA，2molB和1molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3a mol，则x mol，y mol。平衡时，B的物质的量 (选填一个编号)甲. 大于2mol 乙. 等于2mol丙. 小于2mol 丁. 可能大于、等于或小于2mol作出此判断的理由是 。(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是 。II.若维持温度不变，在一个与(1)反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应。(5)开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成b molC。将b与(1)小题中的a进行比较 (选填一个编号)。甲. ab 乙. ab 丙. ab 丁. 不能比较a和b的大小作出此判断的理由是 。方法探究：(1)小题达到的平衡是另几小题平衡的标准和参照。由于I的反应条件是恒温、恒压，所以只要A、B的物质的量的比为11，或任意量的C(假设C完全转化为A、B，其物质的量的比也是11)，都 可以与(1)建立等同平衡，平衡时C的物质的量与起始时A的量成正比(加入的C全部折算成A、B)。【典例7】 1 mol A气体和n mol B气体，按下式反应生成气体C：A(g) + n B(g)m C(g)，一段时间后测得A的转化率为50%，反应前气体的密度在同温同压下是反应后3/4，则n和m的数值可能是 ( )An=1，m=1 Bn=2，m=2Cn=3，m=2 Dn=2，m=3方法探究：本题的一个关健就是要知道密度比在等温等压时等于相对分子质量之比。推导过程如下：由理想气体气态方程pV=nRT及(m为气体的质量，M为气体的相对分子质量)得：。移项，pV=，即。因此，在T、p相同时，有。【变式训练】5已知甲为恒温恒压容器，乙为恒温恒容容器。两容器中均充入2mol SO2、1mol O2，初始时两容器的温度体积相同。一段时间后反应达到平衡，为使两容器中的SO2在平衡混合物的物质的量分数相同，下列措施中可行的是A向甲容器中充入一定量的氦气 B向乙容器中充入一定量的SO3气体C升高乙容器的温度 D增大甲容器的压强6如图所示，将4mol SO2和 2 mol O2混合置于体积可变的等压容器中，在一定温度下发生反应2SO2 + O2 2SO3(放热反应)，该反应达到平衡状态A时，测得气体总的物质的量为4.2 mol，若SO2、O2的起始物质的量分别用a、b、c表示，试回答：(1)达到平衡状态A的容器中通入少量O2，体系中SO2的体积分数将_，若要使SO2的体积分数再变至与原平衡状态A相同，可采用的措施有_或_。(2)若起始时a = 1.2mol，b = 0.6mol，且达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态A相同，则起始时c的取值为_(3)若起始时a = 0.6mol，c = 4.8mol，则b = _，在此情况下，反应起始时将向_方向进行，状态与A相同，则起始时C的取值范围为_。7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，则A 的转化率为( ) A67 B50 C25 D5【典例8】2011东北三省四市诊断联考一定温度下，在体积为VL的密闭容器中，发生某可逆反应，其化学平衡常数表达式为：。（1）写出该反应的化学方程式 。（2）向该平衡体系中通入一定量的H2，则平衡向 反应方向移动，平衡常数 （填“增大”、 “减小”或“不变”）。（3）若第t1秒时，CO的物质的量为nmol；到第t2秒时恰好达到平衡，此时CO的物质的量浓度为mmolL-1，这段时间内的化学反应速率v (CO)= molL-1s-1。（4）该反应的逆反应速率随时间变化的关系如图。从图中看到，从反应开始进行至t1时，始终存在 关系（填序号）。av (正)v (逆） bv (正)=v (逆） cv (正)v (逆）t1时改变了某种反应条件，改变的条件不可能是 （填序号）。a减小H2浓度 b.增大CO浓度 c.使用催化剂（5）研究表明，在使用等质量催化剂时，增大催化剂表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，至少应该设计 组实验。【典例9】2011陕西省咸阳市高考模拟考试一(6分)一定温度下，在2L的密闭容器中，发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H0，n（O2）随时间的变化如下表：时间/min012345n(O2)/mol0.200.160.130.110.100.10(1)用SO2表示04min内该反应的平均速率为 。（2）若升高温度，则SO2的反应速率 （填“变大”、“变小”或“不变”），平衡常数K值 （填“变大”、“变小”或“不变”）。（3）下列有关反应的说法正确的是 （填序号）A.反应在第4分钟时已达到平衡状态B.保持容器体积不变，当混合气体的密度不变时，说明反应已达平衡状态C.达平衡状态后，缩小容器的体积，正反应速率增大，逆反应速率变小D.通入过量O2，SO2的转化率将增大【典例10】如图1，将4 mol SO2和2 mol O2混合置于体积可变的等压密闭容器中，在一定温度下发生反应2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)；H 0。该反应达到平衡状态时，测得气体的总物质的量为4.2 mol。试回答：（1）在该平衡状态时，n(SO3)= ；（2）若起始时加入1.2 mol SO2、0.6 mol O2、x mol SO3，达到平衡状态后，各气体的体积分数与上述平衡状态相同，x的取值为 ；（3）若反应开始时的v逆v正，达到上述平衡时，气体的总物质的量仍为4.2 mol。则起始时n（SO3）的取值范围是。1.（2013上海化学20）某恒温密闭容器中，可逆反应A(s)B+C(g)-Q达到平衡。缩小容器体积，重新达到平衡时，C(g)的浓度与缩小体积前的平衡浓度相等。以下分析正确的是A.产物B的状态只能为固态或液态B.平衡时，单位时间内n(A)消耗n(C)消耗=11C.保持体积不变，向平衡体系中加入B，平衡可能向逆反应方向移动D.若开始时向容器中加入1molB和1molC，达到平衡时放出热量Q2.（2013北京理综11）下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是3.（2013四川理综化学6）在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应X(g)Y(g) 2Z(g) H0, 一段时间后达到平衡，反应过程中测定的数据如下表：t/min2479n(Y)/mol0.120.110.100.10 下列说法正确的是A.反应前2min的平均速率(Z)=2.0103molL1min-1B.其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前(逆)(正)C.该温度下此反应的平衡常数K=1.44D. 其他条件不变，再充入0.2molZ，平衡时X的体积分数增大4.（2013安徽理综11）一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO:MgSO4(s)+CO(g)MgO(s)+CO2(g) +SO2(g) H0该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是选项xyA温度容器内混合气体的密度BCO的物质的量CO2与CO的物质的量之比CSO2的浓度平衡常数KDMgSO4的质量（忽略体积）CO的转化率5（2013山东理综12）CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) H0，在其他条件不变的情况下A加入催化剂，改变了反应的途径，反应的H也随之改变B改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变C升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变D若在原电池中进行，反应放出的热量不变6.（2013重庆理综13）将E和F加入密闭容器中,在一定条件下发生反应：E(g)F(s)2G(g)。忽略固体体积，平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示。 压强/MPa体积分数/%温度/1.02.03.081054.0ab915c75.0d1000ef83.0bf 915，2.0MPa时E的转化率为60%该反应的S0 K(1000)K(810)上述中正确的有：A4个 B3个 C2个 D1个7.（2013江苏化学11）下列有关说法正确的是A.反应NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的H0B.电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极C.CH3COOH 溶液加水稀释后，溶液中 的值减小D.Na2CO3溶液中加入少量Ca(OH)2 固体，CO32水解程度减小，溶液的pH 减小8.（2013江苏化学15）一定条件下存在反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，其正反应放热。现有三个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器I、II、III，在I中充入1molCO和1molH2O，在II中充入1molCO2和1mol H2，在III中充入2molCO和2molH2O，700条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是A.容器I、II中正反应速率相同 B.容器I、III中反应的平衡常数相同C.容器I中CO的物质的量比容器II中的多D.容器I中CO的转化率与容器II中CO2的转化率之和小于19.（2013福建理综12）NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化，当NaHSO3完全消耗即有I2析出，根据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。将浓度均为0.020molL-1NaHSO3（含少量淀粉）10.0mL、KIO3（过量）酸性溶液40.0mL混合，记录1055间溶液变蓝时间，55时未观察到溶液变蓝，实验结果如右图。据图分析，下列判断不正确的是A40之前与40之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反B图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等C图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.010-5molL-1s-1D温度高于40时，淀粉不宜用作该试验的指示剂10（2013广西理综7）反应X(g)Y(g)2Z(g)；H0，达到平衡时，下列说法正确的是 A.减小容器体积，平衡向右移动 B.加入催化剂，Z的产率增大C.增大c(X)，X的转化率增大 D.降低温度，Y的转化率增大11.（2013上海化学31-34）镍具有优良的物理和化学特性，是许多领域尤其是高技术产业的重要原料。羰基法提纯粗镍涉及的两步反应依次为：（1）Ni(S)+4CO(g) Ni(CO)4(g) H0 （2）Ni(CO)4(g) Ni(S)+4CO(g)完成下列填空：31.在温度不变的情况下，要提高反应（1）中Ni(CO) 4的产率，可采取的措施有 、 。32.已知在一定条件下的2L密闭容器中制备Ni(CO) 4，粗镍（纯度98.5%,所含杂质不与CO反应）剩余质量和反应时间的关系如上图所示。Ni(CO)4在010min的平均反应速率为 。33.若反应（2）达到平衡后，保持其他条件不变，降低温度，重新达到平衡时 。a.平衡常数K增大 b.CO的浓度减小 c.Ni的质量减小 d.v逆Ni(CO)4增大34.简述羰基法提纯粗镍的操作过程。12.（14分）（2013新课标卷28）在1.0 L密闭容器中放入0.10molA(g)，在一定温度进行如下反应应: A(g)B(g)+C(g) H=+85.1kJmol1 反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：时间t/h0124816202530总压强p/100kPa4.915.586.327.318.549.509.529.539.53回答下列问题:(1)欲提高A的平衡转化率，应采取的措施为 。(2)由总压强P和起始压强P0计算反应物A的转化率(A)的表达式为 。平衡时A的转化率为_ ，列式并计算反应的平衡常数K 。(3)由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n（A），n总= mol，n（A）= mol。下表为反应物A浓度与反应时间的数据，计算a= 。反应时间t/h04816c（A）/（molL-1）0.10a0.0260.0065分析该反应中反应反应物的浓度c（A）变化与时间间隔（t）的规律，得出的结论是 ，由此规律推出反应在12h时反应物的浓度c（A）为 molL-113（2013山东理综29）（15分）化学反应原理在科研和生产中有广泛应用（1）利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应TaS2(s)+2I2(g)TaI4(g)+S2(g) H0 （I）反应（I）的平衡常数表达式K= ，若K=1，向某恒容密闭容器中加入1molI2(g)和足量TaS2(s)，I2(g)的平衡转化率为 。（2）如图所示，反应（I）在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2（g），一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净的TaS2晶体，则温度T1 T2（填“”“”或“=”）。上述反应体系中循环使用的物质是 。（3）利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢铁中的硫转化为H2SO3，然后用一定浓度的I2溶液进行滴定，所用指示剂为 ，滴定反应的离子方程式为 。 （4）25时，H2SO3HSO3-+H+的电离常数Ka=110-2mol/L，则该温度下NaHSO3的水解平衡常数Kh= mol/L，若向NaHSO3溶液中加入少量的I2，则溶液中将 （填“增大”“减小”或“不变”）。14.（2013浙江理综27）（14分）补碳技术（主要指捕获CO2）在降低温室气体排放中既有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业补碳剂，他们与CO2可发生如下可以反应：请回答下列问题：（1）H3与H1、H2之间的关系是：H3= 。（2）为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体（用氮气作为稀释剂），在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其它初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同的时间测得CO2气体浓度，得到趋势图（见图1）。则：H3 0(填、=或)。在T1T2及T4T5二个温度区间内，容器中CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势，其原因是 。反应在温度为T1时，溶液的pH随时间变化的趋势曲线图2所示。当时间到达t1时，将该反应体系温度迅速上升到T2，并维持该温度。请在该图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。 （3）利用反应捕获CO2，在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下，提高CO2吸收量的措施有 （写出2个） 。（4）下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是 。ANH4Cl BNa2CO3 CHOCH2CH2OH DHOCH2CH2NH215（2013海南化学15）（9分）反应A(g)B(g)+C(g)在容积为1.0L的密闭容器中进行，A的初始浓度为0.050mol/L。温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。回答下列问题：（1）上述反应的温度T1 T2，平衡常数K(T1) K(T2)。（填“”、“”或“=”）（2）若温度T2时，5min后反应达到平衡，A的转化率为70%，则：平衡时体系总的物质的量为 。反应的平衡常数K= 。反应在05min区间的平均反应速率v(A)= 。16.（2013海南化学14）（9分）溴及其化合物广泛应用于医药、农药、纤维、塑料组燃剂等，回答下列问题：（1）海水提溴过程中，向浓缩的海水中通入 ，将其中的Br-氧化，再用空气吹出溴；然后用碳酸钠溶液吸收溴，溴歧化为Br-和BrO3-，其离子方程式为 。（2）溴与氯能以共价键结合形成BrCl。BrCl分子中， 显正电性。BrCl与水发生反应的化学方程式为 。（3）CuBr2分解的热化学方程式为：2CuBr2(s)=2CuBr(s)+Br2(g)H=+105.4kJ/mol在密闭容器中将过量CuBr2于487K下加热分解，平衡时p(Br2)为4.66103Pa。如反应体系的体积不变，提高反应温度，则p(Br2)将会 (填“增大”、“不变”或“减小”)。如反应温度不变，将反应体系的体积增加一倍，则p(Br2)的变化范围为 。17.（2013福建理综23）（16分）利用化石燃料开采、加工过程产生的H2S废气制取氢气，既廉价又环保。（1）工业上可用组成为K2OM2O32RO2nH2O的无机材料纯化制取的氢气。已知元素M、R均位于元素周期表中第3周期，两种元素原子的质子数之和为27，则R的原子结构示意图为 。常温下，不能与M单质发生反应的是_。a.CuSO4溶液 b.Fe2O3 c.浓硫酸 d.NaOH e.Na