高三化学化学平衡人教版知识精讲

用心 爱心 专心 高三化学高三化学化学平衡化学平衡人教版人教版 同步教育信息同步教育信息 一 本周教学内容 化学平衡 二 重点 难点 三 具体内容 一 化学反应速率 1 定义公式 C t C 物质的量浓度变化量 t 反应时间 2 一个重要规律 不同物质的速率的比值等于化学方程式中相应的系数比 如对 mA nBpC qD 有 A B C D m n p q 注 注 同一反应用不同物质表示的反应速率数值不一定相同 但所表示的意义是相同的 3 说明 1 化学反应速率是用来衡量化学反应的快慢的尺度 它与时间和浓度变化有关 2 在同一反应中用不同物质来表示时 其数值可以不同 但都表示同一个反应的速 率 因此 表示化学反应的速率时 必须说明反应物中哪种物质做标准 不同物质的速率的 比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比 3 一般来说 化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢 因此 某一段时间内的反应 速率 是平均速率 而不是指瞬时速率 4 化学反应速率一般不能用固体或纯液体表示 4 影响反应速率因素 1 浓度 浓度越大 反应速率越快 固体不能改变其浓度 2 温度 温度越高 反应速率越快 注意 正逆反应速率同时增大 3 压强 增大压强 反应速率增大 本质是浓度的影响 如压强改变不能引起浓度 的改变 则速率不变 4 催化剂 加快反应速率 正逆反应速率同时同倍数增大 二 化学平衡 1 化学平衡状态 在一定条件下可逆反应中正反应速率和逆反应速率相等 反应混合 物中各组分的质量分数保持不变的状态 2 化学平衡的特征 逆 可逆反应 等 正逆反应速率相等 动 动态平衡 定 各物质含量保持不变 变 条件改变 平衡移动 3 平衡状态的标志 1 V正 V逆 用心 爱心 专心 2 各成分含量保持不变 各物质的物质的量 物质的量浓度不随时间而变化 对于反应前后气体体积不等的反应 气体总物质的量不随时间而变 平均摩尔质量不变 恒容时混合气体的总压强不随时间而变 恒压时混合气体的总体积不随时间而变平均密度不变 对于恒温恒容的容器 压强不变 4 化学平衡的移动 化学平衡移动的本质 外界条件的改变引起正逆反应速率的改变 使正逆反应速率不 等 从而破坏了原来正逆反应速率相等的状态 在新的条件下重新达到相等的状态 化学平衡移动的规律 改变条件后 v正大则向正反应方向移动 v逆大则向逆反应方向移动 勒沙特列原理 如果改变影响化学平衡的某一条件 平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动 1 浓度 增反应物浓度或减生成物浓度 平衡正向移动 减反应物浓度或增生成物 浓度 平衡逆向移动 2 温度 升温 平衡向吸热方向移动 降温 平衡向放热方向移动 3 压强 加压 平衡向气体体积缩小方向移动 减压 平衡向气体体积扩大方向移 动 4 催化剂 对化学平衡无影响 但能缩短到达平衡所需的时间 5 平衡移动的判据 理解勒沙特列原理 平衡移动的根本原因 条件改变引起 v正 v逆 且 v正与 v逆的变化程度不同 从而导 致平衡移动 1 温度 温度改变 v正 v逆必定同时改变 且改变值不同 平衡一定移动 2 压强 压强改变 引起平衡移动 必须符合以下两个条件 体系体积改变 反应前后气体体积发生改变的可逆反应 3 平均分子量 对于 mA g nB g pC g qD g 的气体体系 令 平衡体系的平均分子量为 M1 达到新平衡时的平均分子量为 M2 如果 m n p q 则 M1 M2时平衡正向移动 M1 M2时平衡逆向移动 如果 m n p q 则情况与上述相反 对于 m n p q 不能用变化来判断 M 4 浓度 浓度改变 平衡一般要发生移动 5 惰气对化学平衡的影响 压强不变 充入惰气 实质 体积增大 平衡向气体体积增大方向移动 体积不变 充入惰气 平衡不移动 实质 看体积是否变化 体积增大 平衡向气体体积增大方向移动 体积减小 平衡向气体体积减小方向移动 6 同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度 应视为压强的影响 7 在恒容的容器中 当改变其中一种物质的浓度时 必然同时引起压强的改变 但 判断平衡移动的方向时 仍应以浓度的影响考虑 8 合成氨条件选择 速率 平衡原理在生产中的应用实例 用心 爱心 专心 9 化学平衡计算的基本模式 平衡 三步曲 例 mA nBpC qD 起始 a b 0 0 转化 mx nx px qx 平衡 a mx b nx px qx 注意 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 对反应物 平 始 转 对生成物 平 始 转 10 解答图象题常用的几条重要规律 定点分析 固定某一条件 观察另某一条件的改变对反应的影响 温度越高到达平衡所需时间就越短 同压强时 压强越大到达平衡所需时间就越短 同温度时 使用催化剂到达平衡所需时间就越短 11 等效平衡规律 等效平衡的含义 在一定条件 定温 定容或定温 定压 下 只是起始加入情况不同的同一可逆反应 达到平衡后 任何相同组分的分数 体积 物质的量 均相同 这样的化学平衡互称等效 用心 爱心 专心 平衡 6 等效平衡的分类 1 定温 定容条件下的等效平衡 I 类 对于一般可逆反应 在定 T V 条件下 改变起始加入情况 只要按可逆反应的 化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的量与原平衡起始量相同 则两平衡等效 类 对于一般可逆反应 在定 T V 条件下 对于反应前后气体分子数不变的可逆反应 只要反应物 或生成物 的物质的量的比与原平衡相同 则两平衡等效 2 定温 定压条件下的等效平衡 类 对于一般可逆反应 在定 T P 条件下 改变起始加入情况 只要按可逆反应 的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的量比与原平衡相同 则两平衡等效 典型例题典型例题 题型一 根据化学计量数之比 计算反应速率 例 1 反应 4NH3 g 5O2 g 4NO g 6H2O g 在 10L 密闭容器中进行 半 分钟后 水蒸气的物质的量增加了 0 45mol 则此反应的平均速率 反应物的消耗速 Xv 率或产物的生成速率 可表示为 A B mol L0 010 NH3sv mol L0 001 O2sv C D mol L0 001 NO sv mol L0 045O H2sv 解析 解析 用生成物 H2O 来表示反应的平均速率 mol L0 0015 30 L10mol0 45 O H2s s v 根据各物质的反应速率之比等于它们的化学计量数之比 可求得 mol L10 00 NH3sv mol L250 001 O2sv mol L0 001 NO sv 答案 答案 C 规律总结 遇到这一类题目 一定要充分利用化学反应中各物质的反应速率之比等于 它们的化学计量数之比这一规律进行计算 题型二 以图象形式给出条件 计算反应速率 例 2 某温度时 在 2L 容器中 X Y Z 三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所 示 由图中数据分析 该反应的化学方程式为 反应开始至 2min 用 Z 表示的平均反应速率为 用心 爱心 专心 解析 解析 由图可知 X Y 的物质的量随反应的进行而减小 Z 的物质的量随反应的进行 而增大 则 X 和 Y 为反应物 Z 为生成物 mol0 3mol0 7mol1 0 X n mol10 mol90 mol1 0 Y n mol20 mol0mol2 0 Z n 反应方程式为 3X Y 2Z min mol L0 05 min2 L2mol0 2 Zv 题型三 根据已知的浓度 温度等条件 比较反应速率的大小 例 3 把下列四种 X 溶液分别加入四个盛有 10mL 2mol L 盐酸的烧杯中 均加水稀释到 50mL 此时 X 和盐酸缓慢地进行反应 其中反应最快的是 A 10 20mL 3mol L 的 X 溶液 B 20 30mL 2mol L 的 X 溶液 C 20 10mL 4mol L 的 X 溶液 D 10 10mL 2mol L 的 X 溶液 解析 解析 在化学反应中 当其它条件不变时 浓度越大 反应速率越快 温度越高 反 应速率越快 在本题中要综合考虑浓度和温度的影响 先比较浓度的大小 这里的浓度应 该是混合以后的浓度 由于混合后各烧杯中盐酸的浓度相等 因此只要比较 X 的浓度 X 浓度越大 反应速率越快 因为反应后溶液的体积均为 50mL 所以 X 的物质的量最大 浓度就最大 通过观察可知 混合后 A B 选项中 X 的浓度相等 且最大 但 B 中温度更 高 因此 B 的反应速率最快 本题若没有看清楚题目实质 仅仅从选项的表面看 X 浓度的大小及反应温度的高低来 判断反应速率的快慢 则会错选 C 答案 答案 B 题型四 一般可逆反应在恒温 恒容条件下建立等效平衡 例 4 在一个体积固定的密闭容器中加入 2 mol A 和 1 mol B 发生反应 2A g B g 3C g D g 达到平衡时 C 的浓度为 a mol L 1 若维持容 器体积和温度不变 按下列四种配比作为起始物质 达到平衡后 C 的浓度仍为 a mol L 1 的是 A 4molA 2molB B 2molA 1molB 3molC 1molD C 3molC 1molD 1molB D 3molC 1molD 用心 爱心 专心 解析 解析 等效平衡的含义 在一定条件 恒温恒容或恒温恒压 下 只是起始加入情况 不同的同一可逆反应达到平衡后 任何相同组分的百分含量 体积分数 物质的量分数等 均相同 这样的化学平衡互称等效平衡 对于一般可逆反应 在恒温恒容条件下 只改变起始加入的情况 只要通过可逆反应 的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相同 则二平衡等 效 假设 2 mol A 和 1 mol B 能够完全反应 则应生成 3molC 1molD 所以如果维持容器 体积和温度不变 开始时向容器中加入 3molC 1molD 达到平衡时 与原平衡是等效平 衡 则 C 的浓度仍为 a mol L 1 答案 答案 D 题型五 反应前后气体体积不变的可逆反应在恒温 恒容条件下建立等效平衡 例 5 可逆反应 A g B g 2C g 在固定容积的容器中进行 如果向容器中 充入 1mol A 和 1mol B 在某温度下达到平衡时 C 的体积分数为 m 若向容器中充入 1mol C 在同样的温度下达到平衡时 C 的体积分数为 n 则 m 和 n 的关系正确的是 A m nB mb 9 下列可逆反应 NH4HS S NH3 g H2S g Q 在某温度下达到化学平衡 后 采取下列措施能使平衡向正反应方向移动的是 A 加入 2gNH4HS B 通入一些 SO2 C 通入适量 NH3 D 升高反应温度 10 在一定条件下 可逆反应 N2 气 3H2 气 2NH3 气 Q 达到平衡 当单独 改变下述条件后 有关叙述错误的是 用心 爱心 专心 A 加催化剂 V正 V逆都增大 且变化的倍数相等 B 加压 V正 V逆都增大 且 V正增大倍数大于 V逆增大倍数 C 降温 V正 V逆都减小 且 V正减小倍数大于 V逆减小倍数 D 增加 N2 V正 V逆都增大 且 V正增大倍数大于 V逆增大倍数 11 已建立化学平衡的可逆反应 当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时 下列有 关叙述正确的是 生成物的百分含量一定增加 生成物的产量一定增加 反应物的转化率一定增大 反应物浓度一定降低 正反应速率一定大于逆反应速率 使用了合适的催化剂 A B C D 12 密闭容器中进行如下反应 X2 气 3Y2 气 2Z 气 已知 X2 Y2 Z 的 起始浓度分别为 0 2mol L 0 6mol L 0 4mol L 当平衡时 下列数据肯定不对的是 A X2为 0 4mol L Y2为 1 2mol B Y2为 1 0mol L C X2为 0 3mol L Z 为 0 2mol D Z 为 1 0mol L 13 如图表示不同温度和压强下 对可逆反应 2L 气 2M 气 N 气 Q 平衡 状态的影响 P1 P2 图中 y 轴表示的意义是 A 一定条件下 L 的转化率 B 气体混合物中 M 的百分含量 C 气体混合物中 L 的百分含量 用心 爱心 专心 D 气体混合物的平均摩尔质量 14 在 373K 时 把 0 5molN2O4气体通入体积为 5L 的真空密闭容器中 立即出现红棕色 反应进到 2s 时 NO2的浓度为 0 02mol L 在 60s 时 体系已达平衡 此时容器内压强为 开始的 1 6 倍 下列说法正确的是 A 前 2s 以 N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为 0 01mol L s B 在 2s 时 体系内的压强为开始的 1 1 倍 C 在平衡时 体系内含 N2O4 0 25mol D 平衡时 如果压缩容器体积 则可提高 N2O4的转化率 15 把 0 6molx 气体和 0 4moly 气体混合于 2L 容器中 使它们发生如下反应 3x g y g nz g 2w g 5min末已生成 0 2molw 若测知以 z 浓度变化来表示的反应平 均速率为 0 01mol L 1 min 1 则上述反应中 n 值是 A 1 B 2 C 3 D 4 16 上题中反应在 5min 末时 已作用去的 y 占原来物质的量的分数 A 20 B 25 C 33 D 50 17 在一定体积的密闭容器中放入 3L 气体 R 和 5L 气体 Q 在一定条件下发生反应 2R 气 5Q 气 4X 气 nY 气 反应完全后 容器温度不变混合气体的压强为原 来的 87 5 则化学方程式中 n 值是 A 2 B 3 C 4 D 5 18 反应 2X 气 Y 气 2Z 气 Q 在不同温度 T1和 T2 及压强 P1和 P2 下 产物 Z 的物质的量 nZ 与反应时间 t 的关系如图所示 下列判断正确的是 A T1 T2 P1 P2 B T1P2 C T1 T2 P1 P2 D T1 T2 P1 P2 19 体积相同的甲 乙两个容器中 分别充有等物质的量的 SO2和 O2 在相同温度下发 生反应 2SO2 气 O2 气 2SO3 气 并达到平衡 在这过程中 甲容器保持体 积不变 乙容器保持压强不变 若甲容器中 SO2的转化率为 P 则乙容器中 SO2的转化 率为 A 等于 P B 大于 P C 小于 P D 无法判断 20 把氢氧化钙放入蒸馏水中 一定时间后达到如下平衡 固 Ca2 2 2 OHCa 加入以下溶液 可使减少的是 OH 2 OHCa A Na2S 溶液 B AlCl3溶液 C NaOH 溶液 D CaCl2溶液 21 X Y Z 为三种气体 把 a molZ 和 b molY 充入一密闭容器中 发生反应 用心 爱心 专心 X 2Y2Z 达到平衡时 若它们的物质的量满足 n X n Y n Z 则 Y 的转 化率为 A 100 B 100 C 100 D 100 5 ba b ba 5 2 5 2ba 5 ba 22 已知反应 A 3B 2C D 在某段时间内以 A 的浓度表示的化学反应速率为 1mol L 1 min 1 则此段时间内以 的浓度变化表示的化学反应速率为 A 0 5mol L 1 min 1 B 1mol L 1 min 1 C 2mol L 1 min 1 D 3mol L 1 min 1 23 如下图所示 烧瓶 A B 中装有相同浓度的 NO2和 N2O4的混合气体 中间用止水夹 K 夹紧 烧杯甲中盛放 100mL 6mol L 的盐酸 烧杯乙中盛有 100mL 的冷水 现向烧杯甲 的溶液中放入 25gNaOH 固体 同时向烧杯乙中放入 25gNH4NO3固体搅拌使之溶解 1 A 瓶中气体颜色 变深 变浅 不变 理由是 混合气体的平均分子量 增大 减小 不变 2 B 瓶中的气体颜色 变深 变浅 不变 理由是 B 瓶 中化学平衡的移动方向是 24 如下图 尚有部分仪器未画 有一蒸馏烧瓶与注射器相连接 向蒸馏烧瓶中先加 入 0 384g 铜片和 18mL 2 5mol L 的稀硝酸溶液 立即用锡箔包住的橡胶塞封住烧瓶瓶口 实验装置内的空气在标准状况下为 500mL 其中注射器内不少于其体积 2 1 1 欲提高 Cu 与 HNO3反应的速率可采用多种不同措施 若采用加化学试剂法 可加入的试剂为 A 蒸馏水 B 无水醋酸钠 C 块状石墨 若用升高温度法 请在图空白处画出必需的仪器 2 当烧瓶中的 Cu 和 HNO3反应开始后 可观察到的现象有 3 待 Cu 与 HNO3反应停止后 通过轻轻推拉注射器活塞 使装置内气体与气体 气体与液体之间充分反应 若忽略液体体积变化 最终溶液中的物质的量浓度与开始 用心 爱心 专心 时相比是否有变化 填变化或不变 4 上述反应中 曾经被还原的硝酸为 mol 25 某温度下 在 2L 密闭容器中 x y z 三种物质的物质的量随时间的曲线如图所示 1 该反应的化学方程式是 2 3min 末 反应速度 V 为 3 反应是由 开始的反应 A 正反应 B 逆反应 C 正 逆反应同时 26 检验苯酚可用 FeCl3溶液 因生成而显紫色 其反应式为 3 656 OHCFe Fe3 6C6H5OH 6H 如果溶液的 pH 过小或过大 都不会出现紫色 3 656 OHCFe 其原因是 27 在真空密闭容器内加入 a molPH4I 固体 在一定温度下发生如下反应 PH4I 固 PH3 气 HI 气 4PH3 气 P4 气 6H2 气 2HI 气 H2 气 I2 气 以上三反应建立平衡后 测得 HI 为 b mol I2 气 为 c mol H2为 dmol 求 1 平衡后 容器内 P4 气 和 PH3的物质的量 用代数式表示 n P4 n PH3 2 a b c 三者的关系服从 a 填含 b c 的代数式 b c d 三者 的关系服从 b 填含 c d 的代数式 3 平衡后 增大压强 容器内 n I2 n PH4I 增加 减 少 不变 28 在一个容积固定的反应器中 有一左右滑动的密封隔板 两侧分别进行如图所示的 可逆反应 各物质的起始加入量如下 A B 和 C 均为 4 0 摩 D 为 6 5 摩 F 为 2 0 摩 设 E 为 x 摩 当 x 在一定范围内变化时 均可以通过调节反应器的温度 使两侧反应都达 到平衡 并且隔板恰好处于反应器的正中位置 请填写以下空白 1 若 x 4 5 则右侧反应在起始时向 填 正反应 或 逆反应 方 向进行 欲使起始反应维持向该方向进行 则 的最大取值应小于 2 若 分别为 4 5 和 5 0 则在这两种情况下 当反应达平衡时 A 的物质的量是 否相等 填 相等 不相等 或 不能确定 其理由是 用心 爱心 专心 29 如图所示 打开两个容器间的活塞 K 使两种气体混合充分反应 平衡状态时 温 度不变 A 管中汞液面比 B 管中汞液面高 7 1cm 反应刚开始高 10cm 设此温度产 物为气态 汞蒸气压忽略不计 体系容积为定值 求 NO2转化为 N2O4的转化率 30 已知 400 和 1 01 10 Pa 时的气体摩尔体积为 55 20L mol 在该条件下有 1mol 气体 x 发生如下反应并达到平衡 2x 气 my 气 z 气 测得混合气体中 x 的体积分数 为 58 80 混合气体的总质量为 56 00g 混合气体的密度为 0 72g L 请直接填写 1 的摩尔质量是 平衡混合气体的平均相对分子质量为 反应式中 m 的值为 2 平衡时 的转化率为 3 相同条件下 反应前气体 的密度是反应后平衡混合气体密度的 倍 用心 爱心