浙江省备战高考化学一遍过考点12化学平衡（含解析）.docx

考点12 化学平衡一、化学反应进行的方向1自发过程（1）含义：在一定条件下，不需要借助外力就可以自动进行的过程。 （2）特点体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)；在密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向(无序体系更加稳定)。2化学反应方向的判据（1）焓判据放热反应过程中体系能量降低，HS(l)S(s)。熵判据：体系的混乱度增加，S0，反应有自发进行的倾向。但有些熵减的过程也能自发进行，故只用熵变来判断反应进行的方向也不全面。（3）复合判据自由能变化判据在温度、压强一定的条件下，化学反应进行的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，因此，把焓变和熵变判据结合起来组成的复合判据即自由能变化G，更适合于所有过程的判断。G=HTS（T为开尔文温度），G的正、负决定着反应的自发与否。HTS0，反应不能自发进行。二、化学平衡研究的对象可逆反应（1）在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应，称为可逆反应。在可逆反应中使用“”。可逆反应必须是同一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，对于在不同反应条件下进行的反应物、生成物正好相反的反应则不能认为是可逆反应。（2）特点：三同一小三同：a相同条件下；b正、逆反应同时进行；c反应物与生成物同时存在。一小：任一组分的转化率都小于100%。三、化学平衡状态1化学平衡状态的概念一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，我们称之为“化学平衡状态”，简称化学平衡。（1）建立过程在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：以上过程可用如图表示：2化学平衡状态的特征3化学平衡状态的判断（1）动态标志：v正= v逆0同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA+bBcC+dD，=时，反应达到平衡状态。（2）静态标志：各种“量”不变各物质的质量、物质的量或浓度不变；各物质的百分含量（物质的量分数、质量分数、体积分数）不变；温度、压强（化学反应方程式两边气体体积不相等）或颜色（某组分有颜色）不变。（3）综合分析举例mA(g)+nB(g)pC(g) +qD(g)状态混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m mol A，同时生成 m mol A，即v正=v逆平衡在单位时间内消耗了n mol B，同时生成p mol C不一定平衡vAvBvCvD=mnpq，v正不一定等于v逆不一定平衡在单位时间内生成了n mol B，同时消耗了q mol D不一定平衡压强m+np+q时，总压强一定（其他条件一定）平衡m+n=p+q时，总压强一定（其他条件一定）不一定平衡混合气体的平均相对分子质量（）一定，当m+np+q时平衡一定，当m+n=p+q时不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量的变化，在其他条件不变的情况下，体系温度一定平衡密度密度一定不一定平衡颜色含有有色物质的体系颜色不再变化平衡四、化学平衡的移动1化学平衡的移动（1）定义达到平衡状态的反应体系，条件改变，引起平衡状态被破坏的过程。（2）化学平衡移动的过程2影响化学平衡移动的因素（1）温度：在其他条件不变的情况下，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。（2）浓度：在其他条件不变的情况下，增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动。（3）压强：对于反应前后总体积发生变化的化学反应，在其他条件不变的情况下，增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，化学平衡向气体体积增大的方向移动。（4）催化剂：由于催化剂能同时同等程度地增大或减小正反应速率和逆反应速率，故其对化学平衡的移动无影响。3勒夏特列原理在密闭体系中，如果改变影响化学平衡的一个条件(如温度、压强或浓度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。五、外界条件对化学平衡移动的影响1外界条件的变化对速率的影响和平衡移动方向的判断在一定条件下，浓度、压强、温度、催化剂等外界因素会影响可逆反应的速率，但平衡不一定发生移动，只有当v正v逆时，平衡才会发生移动。对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，分析如下：条件改变的时刻v正的变化v逆的变化v正与v逆的比较平衡移动方向浓度增大反应物的浓度增大不变v正v逆向正反应方向移动减小反应物的浓度减小不变v正v逆向逆反应方向移动增大生成物的浓度不变增大v正v逆向逆反应方向移动减小生成物的浓度不变减小v正v逆向正反应方向移动压强（通过改变体积使压强变化）m+np+q增大压强增大增大v正v逆向正反应方向移动减小压强减小减小v正v逆向逆反应方向移动m+nv逆向正反应方向移动m+n=p+q增大压强增大增大v正=v逆平衡不移动减小压强减小减小v正=v逆平衡不移动容积不变充入He不变不变v正=v逆平衡不移动压强不变充入Hem+np+q减小减小v正v逆向逆反应方向移动m+n=p+q减小减小v正=v逆平衡不移动m+np+q减小减小v正v逆向正反应方向移动温度H0升高温度增大增大v正v逆向逆反应方向移动降低温度减小减小v正v逆向正反应方向移动H0升高温度增大增大v正v逆向正反应方向移动降低温度减小减小v正v逆向逆反应方向移动催化剂使用正催化剂增大增大v正=v逆平衡不移动使用负催化剂减小减小v正=v逆平衡不移动2浓度、压强和温度对平衡移动影响的几种特殊情况（1）改变固体或纯液体的量，对平衡无影响。（2）当反应混合物中不存在气态物质时，压强的改变对平衡无影响。（3）对于反应前后气体体积无变化的反应，如H2(g)+I2(g)2HI(g)，压强的改变对平衡无影响。但增大（或减小）压强会使各物质的浓度增大（或减小），混合气体的颜色变深（或浅）。（4）恒容时，同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响，增大（减小）浓度相当于增大（减小）压强。（5）在恒容容器中，当改变其中一种气态物质的浓度时，必然会引起压强的改变，在判断平衡移动的方向和物质的转化率、体积分数变化时，应灵活分析浓度和压强对化学平衡的影响。若用表示物质的转化率，表示气体的体积分数，则：对于A(g)+B(g)C(g)类反应，达到平衡后，保持温度、容积不变，加入一定量的A，则平衡向正反应方向移动，(B)增大而(A)减小，(B)减小而(A)增大。对于aA(g)bB(g)或aA(g)bB(g)+cC(g)类反应，达到平衡后，保持温度、容积不变，加入一定量的A，平衡移动的方向、A的转化率变化，可分以下三种情况进行分析：特点示例改变分析移动方向移动结果n0PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)充入PCl5c(PCl5)增大，v正v逆，但压强增大不利于PCl5的分解正反应方向(PCl5)减小，(PCl5)增大n=02HI(g)H2(g)+I2(g)充入HIc(HI)增大，v正v逆，压强增大，对v正、v逆的影响相同(HI)、（HI）不变nv逆，同时压强增大更有利于NO2的转化(NO2)增大，(NO2)减小六、化学平衡图象题的解题方法化学平衡图象类试题是高考的热点题型，该类试题经常涉及到的图象类型有物质的量(浓度)、速率时间图象，含量时间温度(压强)图象，恒温、恒压曲线等，图象中蕴含着丰富的信息量，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分析图象充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。该类题型在选择题和简答题中都有涉及，能够很好地考查学生分析问题和解决问题的能力，在复习备考中应引起足够的重视。1常见的化学平衡图象以可逆反应aA(g)bB(g)cC(g) HQ kJmol1（1）含量时间温度(或压强)图：(曲线a用催化剂，b不用催化剂或化学计量数abc时曲线a的压强大于b的压强)(T2T1，H0) (T1T2，Hp2，abc) (p1p2，abc，则p1 p2p3，HT2，则H0，abc)（3）速率时间图象根据vt图象，可以很快地判断出反应进行的方向，根据v正、v逆的变化情况，可以推断出外界条件的改变情况。以合成氨反应为例：N2(g)3H2(g)2NH3(g) Hv(逆)的点是3，v(正)T1，正反应是放热反应。图B表示p1c。七、等效平衡1含义（1）化学平衡状态与建立平衡的条件有关，与建立平衡的途径无关。（2）对于同一可逆反应，在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，无论是从正反应(反应物)、逆反应(生成物)或从中间状态(既有反应物、也有生成物)开始，只要建立平衡后，平衡混合物中各组分的比例相同，或各组分在混合物中的百分含量相等，这样的化学平衡互称为等效平衡。（3）注意只是组分的百分含量相同，包括体积百分含量、物质的量百分含量或质量百分含量，而各组分的浓度不一定相等。2审题方法（1）注意反应特点：反应前后气体的物质的量是否发生变化。（2）分清平衡建立的条件：是恒温恒压还是恒温恒容。3理解等效平衡的意义（1）对于反应前后气体物质的量有变化的反应，如2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)等温等压、等温等容下建立平衡如下图：容易得出A与C等效，A与D不等效。因为CD是对反应前后气体体积有变化的反应加压，平衡发生了移动。结论：对于反应前后气体物质的量有变化的反应，恒温恒压时只要起始加入的物质按方程式化学计量数转化到方程式一侧，比例相同就可建立等效平衡；而恒温恒容时，则需起始加入的物质按方程式化学计量数转化到方程式一侧，完全相同才能建立等效平衡，因为反应物物质的量的变化会引起平衡的移动。（2）对于反应前后气体物质的量没有变化的反应，如：H2(g)+I2(g)2HI(g)等温等压、等温等容下建立平衡如下图：容易得出A与C等效，A与D等效。因为CD平衡不发生移动。对反应前后气体体积不变的反应加压，平衡不移动。结论：对于反应前后气体物质的量不变的反应，无论是恒温恒压还是恒温恒容，只要加入的物质按方程式化学计量数转化到方程式一侧，比例相同就可建立等效平衡。八、化学平衡常数和转化率1化学平衡常数（1）定义在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用K表示。（2）表达式对于一般的可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，K=。（3）应用判断反应进行的限度K值大，说明反应进行的程度大，反应物的转化率高。K值小，说明反应进行的程度小，反应物的转化率低。K105反应程度很难进行反应可逆反应可接近完全判断反应是否达到平衡状态化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)在任意状态时，浓度商均为Qc=。QcK时，反应向逆反应方向进行；Qc=K时，反应处于平衡状态；Qcp+q反应物A和B的转化率均增大m+nn+p反应物A的转化率增大m0【解析】A项，反应的自发反应与反应的可能发生不是一致的；B项，自发的化学反应是指不受外力作用能发生的反应，石墨转化为金刚石需在高温高压条件下进行，该反应不是自发的反应；D项，低温时能自发的反应为H0。【答案】C1已知反应2CO(g)2C(s)+O2(g)的H为正值，S为负值，设H和S不随温度的改变而改变。则下列说法中，正确的是A低温下是自发变化B高温下是自发变化C低温下是非自发变化，高温下是自发变化D任何温度下是非自发变化焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响HSHTS反应情况+始终是负值在任何温度下反应均自发进行+始终是正值在任何温度下反应均非自发进行+低温为正高温为负低温时非自发，高温时自发低温为负高温为正低温时自发，高温时非自发考向二 化学平衡状态的确定典例1 在一定温度下，向2 L固定容积的密闭容器中通入1 mol CO2、3 mol H2，发生反应CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H0。能说明该反应已达到平衡状态的是A混合气体的平均相对分子质量不变B体系中，且保持不变C混合气体的密度不随时间变化D单位时间内有n mol HH键断裂，同时有n mol OH键生成【解析】A项，是变量，当不变，可以说明反应已达平衡；B项，是不变量，不能说明反应是否达平衡；C项，是不变量，不能说明反应是否达平衡；D项，二者均表示v正，不能说明反应是否达平衡。【答案】A2一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为H。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A B C D判断化学平衡状态的方法“逆向相等，变量不变”考向三 外界条件对化学平衡的影响典例1 将NO2装入带活塞的密闭容器中，当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，改变下列一个条件，其中叙述正确的是A升高温度，气体颜色加深，则此反应为吸热反应B慢慢压缩气体体积，平衡向右移动，混合气体颜色变浅C慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，压强增大，但小于原来的两倍D恒温恒容时，充入惰性气体，压强增大，平衡向右移动，混合气体的颜色变浅【解析】A项，颜色加深说明平衡向左移动，所以正反应为放热反应，错误；B项，首先假设压缩气体平衡不移动，加压颜色加深，但平衡向右移动，使混合气体颜色在加深后的基础上变浅，但一定比原平衡的颜色深，错误；同理C项，首先假设平衡不移动，若体积减小一半，压强为原来的两倍，但平衡向右移动，使压强在原平衡两倍的基础上减小，正确；D项，体积不变，反应物及生成物浓度不变，所以正、逆反应速率均不变，平衡不移动，颜色无变化，错误。【答案】C3在密闭容器中通入A、B两种气体，在一定条件下反应：2A(g)+B(g)2C(g)H”“”或“”)v逆。（2）课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法：N2(g)3H2(g)2NH3(g)Hv逆。（2）该反应是一个气体分子数减小的放热反应，升高温度，平衡逆向移动；使用更高效的催化剂，反应速率增大，但平衡不移动；分离出氨气，平衡虽然正向移动，但反应速率减小；充入氮气，平衡正向移动且反应速率增大。010 min时，N2从0.6 mol减少到0.2 mol，变化量为0.4 mol，则H2的变化量为1.2 mol，v(H2)1.2 mol2 L10 min0.06 molL1min1。平衡时压缩容器的体积，气体的压强增大，平衡正向移动，N2的物质的量在原有基础上减小，曲线d符合题意。【答案】（1）向左（2）D0.06 molL1min1d6已知反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)HT11下列说法中，正确的是A生成物的总能量大于反应物的总能量时，H0B已知反应H2(g)I2(g)2HI(g)平衡常数为K，则2H2(g)2I2(g)4HI(g)的平衡常数为2KCH0、S0的反应在温度低时不能自发进行D在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂不能改变化学反应进行的方向2下列事实能用勒夏特列原理来解释的是ASO2被氧化为SO3，往往需要使用催化剂：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)B500 左右的温度比室温更有利于合成氨反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0CH2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色加深：H2(g)I2(g)2HI(g)D实验室采用排饱和食盐水的方法收集氯气：Cl2H2OHClHClO3用Cl2生产某些含氯有机物时会生成副产物HCl，利用下列反应可实现氯的循环利用：4HCl(g)O2(g) 2Cl2(g)2H2O(g)H115.6 kJmol1。恒温恒容的密闭容器中，充入一定量的反应物发生上述反应，能充分说明该反应达到化学平衡状态的是A气体的质量不再改变B氯化氢的转化率不再改变C断开4 mol HCl键的同时生成4 mol HO键Dn(HCl)n(O2)n(Cl2)n(H2O)41224工业上主要利用碳热还原重晶石制得硫化钡，进而生产各种钡化合物。下图为不同反应温度下，实验中碳热还原硫酸钡反应体系的平衡组成随反应温度的变化关系。下列说法正确的是A约150 ，体系中开始出现BaS，说明温度越高反应速率越快B400 时发生的化学反应方程式：BaSO42CBaS2CO2CCO一定无法还原重晶石D温度高于400 后，硫酸钡才能转化为BaS5某恒定温度下，在一个2 L的密闭容器中充入A气体、B气体，测得其浓度为2 molL1和1 molL1；且发生如下反应：3A(g)2B(g)4C(？)2D(？)已知“？”代表C、D状态未确定；反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol C，且反应前后压强比为54，则下列说法中正确的是该反应的化学平衡表达式：K此时B的转化率为35%增大该体系压强，平衡向右移动，但化学平衡常数不变增加C的量，A、B转化率不变A BC D6某绝热恒容容器中充入2 molL1NO2，发生反应2NO2(g)N2O4(g)H56.9 kJmol1，下列分析不正确的是A5 s时NO2的转化率为75%B03 s内v(NO2)增大是因为体系温度升高C3 s时化学反应处于平衡状态D9 s时再充入N2O4，平衡后K较第一次平衡时大7T 时，在恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO，在催化剂作用下发生反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H2p乙BSO3的质量m：m甲=m丙2m乙Cc(SO2)与c(O2)之比k：k甲=k丙k乙D反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲=Q丙2Q乙9同温度下，体积均为1 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.6 kJmol1。测得数据如表：容器编号起始时各物质的物质的量/mol达到平衡时体系能量的变化N2H2NH323027.78 kJ1.61.80.8Q下列叙述不正确的是A容器、中反应达平衡时压强相等B容器中反应开始时v(正)v(逆)C容器中反应达平衡时，吸收的热量Q为9.26 kJD若条件为“绝热恒容”，容器中反应达平衡时n(NH3)”“”或“0）。一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入1 mol X(g) 与1 mol Y (g)，下列说法正确的是A充分反应后，放出热量为a kJB当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度之比一定为12C当X的物质的量分数不再改变，表明该反应已达平衡D若增大Y的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小32018年11月浙江选考已知：2SO2 (g)+ O2 (g)2SO3 (g) H =-197.8 kJmol1。起始反应物为SO2 和 O2（物质的量之比为21，且总物质的量不变）。SO2 的平衡转化率（%）随温度和压强的变化如下表，下列说法不正确的是温度/K压强/（105Pa）1.015.0710.125.350.767399.299.699.799.899.972397.598.999.299.599.677393.596.997.898.699.0A一定压强下降低温度，SO2 的转化率增大B在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2 所需要的时间相等C使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间D工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2 的转化率已相当高42018浙江4月选考反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H0)，下列说法不正确的是A0.1molX和0.2molY充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3molB达到化学平衡状态时，X、Y、Z的浓度不再发生变化C达到化学平衡状态时，反应放出的总热量可达a kJD升高反应温度，逆反应速率增大，正反应速率减小92016年10月浙江选考在一定条件下，可逆反应X(g)2Y(g)2Z(g)Ha kJmol1，达到化学平衡时，下列说法一定正确的是A反应放出a kJ热量BX和Y的物质的量之比为12C反应物和生成物的浓度都不再发生变化DX的正反应速率等于Z的逆反应速率102016年4月浙江选考可逆反应在一定条件下达到化学平衡时，下列说法不正确的是A正反应速率等于逆反应速率B反应物和生成物浓度不再发生变化C反应体系中混合物的组成保持不变D正、逆反应速率都为零112017年11月浙江选考 (一)十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“十氢萘（C10H18）四氢萘（C10H12）萘（C10H8）”的脱氢过程释放氢气。已知：C10H18(l)C10H12(l)3H2(g) H1C10H12(l)C10H8(l)2H2(g) H2H1H20；C10H18C10H12的活化能为Ea1，C10H12C10H8的活化能为Ea2，十氢萘的常压沸点为192；在192，液态十氢萘的脱氢反应的平衡转化率约为9%。请回答：（1）有利于提高上述反应平衡转化率的条件是_。A高温高压 B低温低压 C高温低压 D低温高压（2）研究表明，将适量十氢萘置于恒容密闭反应器中，升高温度带来高压，该条件下也可显著释氢，理由是_。（3）温度335，在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘（1.00 mol）催化脱氢实验，测得C10H12和C10H8的产率x1和x2（以物质的量分数计）随时间变化关系，如图1所示。 在8 h时，反应体系内氢气