【精品】高中化学（大纲版）第二册第二章化学平衡 第三节影响化学平衡的条件(备课资料)

备课资料一、化学平衡图象问题的解题方法1速率时间图此类图象定性地揭示了v正、v逆随时间（含条件改变对速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向。例1对达到平衡状态的可逆反应X+Y Z+W，在其他条件不变的情况下，增大压强，反应速率变化图象如右图所示，则图象中关于X、Y、Z、W四种物质的聚集状态为（ ）A. Z、W均为气体，X、Y中有一种是气体B. Z、W中有一种是气体，X、Y皆非气体C. X、Y、Z、W皆非气体D. X、Y均为气体，Z、W中有一种为气体分析：有一些同学错选B，认为增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动。其实，图象告诉我们的是：增大压强，加快了正、逆反应，但逆反应速率增大的幅度大于正反应速率增大的幅度，由此而导致平衡向左移动。而压强的改变，只影响气体反应的速率，选项B所言的X、Y皆非气体即其正反应速率不受影响，故正确答案为A。2. 浓度时间图此类图象能说明各平衡体系组分（或某一成分）在反应过程中的变化情况。解题时要注意各物质曲线的折点（达平衡时刻），各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中化学计量数关系等情况。例2右图表示800时A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况，t1是到达平衡状态的时间。试回答：（1）该反应的反应物是 ；（2）反应物的转化率是 ；（3）该反应的化学方程式为 。分析：起始时A的浓度为2.0 molL-1;B、C的浓度为0，随着时间的推移,A的浓度降低为1.2 molL-1,C的浓度升高为1.2 molL-1,B的浓度升高为0.4 molL-1。t1时刻后各物质浓度不再变化，说明反应已达平衡，得出A为反应物，B、C为产物，它们浓度变化的差值之比为化学方程式中各物质的化学计量数之比。答案：（1）A （2）40% （3）2A B+C。3. 含量时间温度（压强）图这类图象反映了反应物或生成物的量在不同温度（压强）下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征。例3同压、不同温度下的反应：A(g)+B(g) C(g)+QA的含量和温度的关系如右图所示，下列结论正确的是（ ）A.T1T2，Q0 B. T1T2，Q0C. T1T2，Q0 D. T1T2，Q0分析：在其他条件不变的情况下，升高温度加快反应速率，缩短反应到达平衡的时间。由图象可知，T1温度下，反应先达平衡，所以T1T2。在其他条件不变的情况下，升高温度平衡向吸热方向移动，降低温度平衡向放热方向移动。因为T1T2，达平衡时T1温度下A的含量较大，即A的转化率降低，所以升温时平衡向逆反应方向移动。因此该反应的正方向为放热反应，即Q0，故正确答案选C。答案：C例4现有可逆反应A（g）+2B(g) nC(g)+Q，在相同温度、不同压强时，A的转化率跟反应时间（t）的关系如右图所示，其中结论正确的是（ ）A.p1p2,n3 B. p1p2,n3C. p1p2,n3 D. p1p2,n=3分析：当其他条件不变时，对于有气体参加的可逆反应，压强越大，到达平衡的时间越短。图象中曲线和横轴平行，表明反应已达平衡。由图象知道，当压强为p2时，该反应到达平衡的时间较短，故p1p2。在其他条件不变的情况下，增大压强会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动。因p1p2，且当压强为p1时，A的转化率较大，所以正反应为气体体积增加的反应，即1+2n，故正确答案选B。答案：B4. 恒压（温）线该类图象的纵坐标为物质的平衡浓度或反应物的转化率，横坐标为温度或压强。例5对于反应2A(g)+B(g) 2C(g)+Q(Q0)，下列图象正确的是（ ） 分析：首先要知道该反应是气体体积缩小的放热反应，此反应的平衡体系受压强的影响是：增大压强平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，B的含量减小，C的含量增大。升高温度，平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小，B的含量增大，C的含量减小。A图象虽表示B的含量随温度升高而增加，但若平衡是从C物质开始反应而建立的，则符合此反应。另外，从反应开始到建立平衡，温度越高，到达平衡的时间越短。由于该反应是放热反应，建立平衡后，温度越高，B的含量就应越大，因此A、D图象正确，符合上述平衡体系，B、C图象不符合题意。答案：AD5. 速率温度（压强）图如对2SO2+O2 2SO3+Q的反应，升温时v正、v逆的变化如右图所示。例6对于可逆反应：A2(g)+3B2(g) 2AB3(g)+Q，下列图象中正确的是（ ）分析：该反应的正反应是气体体积缩小且放热的反应。图象A正确，因为温度升高，正逆反应都加快，在二曲线相交处可逆反应达到平衡，交点后逆反应速率的增加更为明显，与正反应是放热反应相符。针对该反应特点，只升温而使平衡向逆反应方向移动，A的含量增加；只加压而使平衡向正反应方向移动，A的含量减少，B也正确。对可逆反应，温度越高，到达平衡的时间越短，C不合题意。图象D表示的意义是：增大压强逆反应速率的加快比正反应明显，与本反应是气体体积缩小的特点相悖，故正确答案为A、B。答案：AB二、有关化学平衡的计算 有关化学平衡的计算有：浓度(起始浓度、转化浓度、平衡浓度)、转化率、产率、平衡时各组分的含量以及气体的平均相对分子质量、气体体积、密度、压强、物质的量等有关计算。其计算关系有： 1物质浓度的变化关系 (1)反应物：平衡浓度=起始浓度-转化浓度 (2)生成物：平衡浓度=起始浓度+转化浓度 其中：各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的化学计量数之比。 2反应物的转化率 转化率=100 3产品的产率产率=100 4在密闭容器中有气体参加的可逆反应，计算时可能用到阿伏加德罗定律的两个推论： （1）恒温恒容时：(2)恒温恒压时：5计算模式 aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) 起始物质的量(mol) m n 0 0 转化物质的量(mol) ax bx cx dx 平衡物质的量(mol) m-ax nbx cx dx 说明：同一密闭容器中的可逆反应，计算时也可用相应的浓度来表示。 例1将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应： NH4I(g) NH3(g)+Hl(g) 2HI(g) H2(g)+I2(g) 当反应达到平衡时，c(H2)=05 molL-1,c(HI)=4 molL-1,则NH3的浓度为( ) A35 molL-1 B4 molL-1 C.45 molL-1 D5 molL-1 解析：本题中物质之间量的关系可表示如下： 剩余的HI（平衡时的HI） 转化为H2的HI NH3总量：HI总量 由平衡时H2的浓度为O5 molL-1可知，在反应2Hl(g) H2(g)+H2(g)中HI的转化浓度必然是l molL-1。由HI的平衡浓度为4 molL-1可知，未转化前HI的浓度为5 molL-1，此浓度也就是由NH4l分解后产生的HI浓度。从反应NH41(s) NH3(g)+ HI(g)可知，NH3的浓度与分解后产生的HI浓度相等，故NH3的浓度为5 molL-1。 答案：D 例2在5 L的密闭容器中充入2 mol A气体和1 mol B气体，在一定条件下发生反应：2A(g)+B(g) 2C(g)，达到平衡时，在相同温度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 D.5解析：本题是一道基础的化学平衡计算题，只需直接由反应前后的压强之比列式便可得解，设A的转化率为x。 2A(g) + B(g) 2C(g) n总 起始物质的量(mol) 2 l 0 3 转化物质的量(mol) 2x x 2x 平衡物质的量(mol) 2-2x 1-x 2x 3-x 因为恒温恒容下， , 即，得x=0.5即50%。 答案：B 三、化学平衡移动原理在生产、生活中的应用 化学平衡研究的是可逆反应进行的方向和程度，但是更重要的是利用外界条件的改变。改变它的程度，使之对生产和生活有利。例如450及101 kPa时，氮、氢合成氨的产率仅0.3，即反应进行的程度太低，如果不通过外界条件的控制来提高反应进行的程度，那么合成氨的反应用于生产，实际上没有什么意义。 事实上，反应的速率和反应进行的程度都可以通过条件的改变加以控制。 乙醇(酒精)和乙酸(又名醋酸)可以发生酯化反应生成乙酸乙酯(一种有机溶剂，又名香蕉水)。l mol乙酸和l mol乙醇反应时，酯化极限为,而常温下达到这个极限(即达到平衡)需要16年。如果温度升到150，缩短到只要几天就达到平衡。如果加入适量浓硫酸作催化剂，l2小时即可达到平衡，但反应进行的程度仍只有。实际生产中，可采取两种措施提高这个极限，第一是适当加大廉价原料乙醇的用量，第二是生产过程中利用乙酸乙酯的易挥发性，不断地把生成的乙酸乙酯从反应混合物中分离出去。同时采取这两种措施能又快又多地生产出乙酸乙酯。 日常生活中也不乏这样的事例，如人的牙齿在唾液中存在下列平衡：脱矿矿化 Ca5(P04)3OH(s) 5Ca2+3P0+OH- 口腔中如果保留酸性物质，就会降低OH-离子浓度，使平衡向脱矿方向移动，牙齿受到腐蚀。使用含氟牙膏，加氟加钙，平衡向矿化方向移动，牙齿受到保护，甚至牙齿的质地变得更好。法国科学家勒夏特列潜心研究外界条件影响化学平衡的问题，于1888年发现勒夏特列原理，此原理广泛应用于化工生产，使化学反应获得较高的产量，大大提高了工业生产的效益。综合能力训练 1在一个6 L的密闭容器中，放入3 L X(g)和2 L Y(g)。在一定条件下发生下列反应：4X(g)+3Y(g) 2Q(g)+nR(g)，达到平衡后，容器内温度不变，混合气体的压强比原来增加5，X的浓度减小了，则该反应方程式中的n值是 ( )A3 B4 C5 D6答案：D2右图为装有活塞的密闭容器，内盛224 mL一氧化氮，若通人112 mL氧气(气体体积均在标准状况下测定)，保持温度、压强不变，则容器内的密度( ) A等于1.369 gL-1 B等于2.054 gL-1 C在1.369 gL-