高考化学考点38 可逆反应与化学平衡状态

1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%。2化学平衡状态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：3化学平衡状态的特征4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考向一 可逆反应的特点典例1 在已达到平衡的可逆反应2SO2O22SO3中，充入由18O 组成的氧气一段时间后，18O存在于下列物质中的A多余的氧气中B生成的三氧化硫中C氧气和二氧化硫中D二氧化硫、氧气和三氧化硫中【解析】化学平衡是动态平衡，18O2的加入一定会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使SO2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。【答案】D1在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 molL1、0.1 molL1、0.2 molL1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是ASO2为0.4 molL1，O2为0.2 molL1 BSO2为0.25 molL1CSO3为0.4 molL1 DSO2、SO3均为0.15 molL1 极端假设法确定物质的浓度范围（1）原理：可逆反应不可能进行完全，反应体系各物质同时共存。（2）假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。考向二 化学平衡状态的确定典例1 可逆反应N23H22NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是A3v正(N2)v正(H2)Bv正(N2)v逆(NH3)C2v正(H2)3v逆(NH3) Dv正(N2)3v逆(H2)【答案】C2一定温度下，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”1下列有关可逆反应和化学反应限度的理解不正确的是A可逆反应是指在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应B可逆反应达到化学平衡状态时，正反应速率与逆反应速率相等C可逆反应达到化学平衡状态时，反应物与生成物的物质的量相等D化学反应的限度可以通过改变条件来改变2可逆反应：2NO2(g)2NO(g)O2(g)，在容积固定的密闭容器中达到平衡状态的标志是单位时间内生成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表示的反应速率之比为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只有B只有C只有 D全部3如图曲线表示其他条件一定时，反应2W(g)Q(g)2G(g)(正反应为放热反应)中W的转化率与温度的关系，图中标有a、b、c、d四点，其中表示未达到平衡状态，且v(正)v(逆)的是Aa点 Bb点Cc点 Dd点4一定温度下，在一固定体积的密闭容器中，对于可逆反应A(s)3B(g)2C(g)，下列说法说明达到平衡状态的是C的生成速率和C的分解速率相等；单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B；气体密度不再变化；混合气体的总压强不再变化；A、B、C的物质的量之比为132；混合气体的平均相对分子质量不变ABC D5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)41226现在一容器中加入一定量的A和B，发生化学反应：A2B3C。如果在反应中用v(A)、v(B)、v(C)表示正反应速率，用v(A)、v(B)、v(C)表示逆反应速率，下列描述中正确的是A在容器中，任何时候v(A)v(B)v(C)B在任何时候容器中都必然存在着：v(A)v(B)v(C)v(A)v(B)v(C)123C当v(A)v(B)v(A)v(B)时，表示反应已达到平衡状态D当v(A)v(B)时，表示反应已达到平衡状态7在反应2SO2O22SO3中，有a mol SO2和b mol O2参加反应，达到化学平衡状态时有c mol SO3生成，则SO2在反应混合物中的体积分数为A100%B100%C100%D%8在恒容密闭容器中通入A、B两种气体，在一定条件下发生反应：2A(g)B(g)2C(g)H0。达到平衡后，改变一个条件(x)，下列量(y)一定符合图中曲线的是选项xyA通入A气体B的转化率B加入催化剂A的体积分数C增大压强混合气体的总物质的量D升高温度混合气体的总物质的量9已知X(g)和Y(g)可以相互转化：2X(g)Y(g)Hv(逆)。4【答案】B【解析】是判断平衡状态的本质依据，正确；生成A、B都是逆反应方向，在任何条件下都成立，错误；容器体积不变，气体密度不变，说明气体总质量不变，即平衡不移动，正确；容器体积不变，一定温度下，当压强不变时，气体总物质的量不变，正确；A、B、C的物质的量之比等于其化学计量数之比不能说明反应是否达到平衡，错误；随着反应进行，气体质量增大，气体总物质的量减小，相对分子质量增大，当相对分子质量不变时，说明达到平衡状态，正确。5【答案】B【解析】反应物和生成物均为气体，气体的总质量始终不变，A错误；反应正向进行时，HCl的转化率升高；反应逆向进行时，HCl的转化率降低，当HCl的转化率不再改变时，可以说明可逆反应达到平衡状态，B正确；断开4 mol HCl键和生成4 mol HO键均表示正反应方向的反应速率，不能据此判断反应是否达到平衡状态，C错误；达到平衡状态时，各反应物和生成物的物质的量保持不变，但各物质的物质的量之比不一定等于对应的化学计量数之比，D错误。7【答案】D【解析】本题考查了化学平衡的基本计算。a mol SO2和b mol O2参加反应，达到化学平衡状态时有c mol SO3生成，则：故(SO2)= 100%=%，故选D。8【答案】A【解析】A项，当通入A气体时，平衡向正反应方向移动，B的转化率增大，正确；B项，加入催化剂只能改变反应速率，平衡不移动，A的体积分数不变，错误；C项，增大压强，平衡向正反应方向移动，混合气体的总物质的量减小，错误；D项，正反应为吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，混合气体的总物质的量减小，错误。9【答案】D【解析】A项，正反应是气体分子数减小的反应，所以当压强不再发生变化时，可以说明反应已经达到平衡状态，A项正确；B项，根据图象可知，只有b点表示的反应体系中，各物质的浓度不再发生变化，所以只有b点表示反应处于平衡状态，B项正确；C项，2530 min内X的浓度变化量是0.4 molL1，所以用X表示的平均化学反应速率是= 0.08 molL1min1，C项正确；D项，反应进行至25 min时，X物质的浓度增大，D项不正确。10【答案】（1）0.125（2）D（3）75%（4）30%（5）小于（3）平衡时消耗CO2是0.75 molL1，则CO2的转化率为100%75%。（4）平衡时剩余氢气是0.75 mol，生成水蒸气是0.75 mol，则混合气体中CH3OH(g)的体积分数是100%30%。（5）第9 min时反应达到平衡状态，则v逆(CH3OH)小于第3 min时v正(CH3OH)。1【答案】（4）ac大于小于tm时生成物浓度较低【解析】（4）a溶液pH不变时，则c(OH)也保持不变，反应处于平衡状态；b根据速率关系，v（I）/2=v(AsO33)，则v(I)=2v(AsO33)始终成立，v(I)=2v(AsO33)时反应不一定处于平衡状态；c由于提供的Na3AsO3总量一定，所以c(AsO43)/c(AsO33)不再变化时，c(AsO43)与c(AsO33)也保持不变，反应处于平衡状态；d平衡时c(I)=2c(AsO33)=2y mol/L=2y