第二章化学反应速率和化学平衡(二)

1、第二章化学反应速率与化学平衡（复习二）二、化学平衡状态化学平衡的移动（一）化学平衡1、化学平衡研究的对象可逆反应(1)概念：在相同条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点：三同一小（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；任一组分的转化率都小于100%。）(3)表示方法：在化学方程式中用“”表示。2、化学平衡状态(1)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，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。(2)建立过程：在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固

2、定容积的密闭容器中。反应过程如下：(3)特征：动：化学反应达到平衡状态时，反应并没有停止，是一种动态平衡；等：正逆反应速率相等（本质）；定：定组成，平衡时各组分的浓度保持不变；变：任何化学平衡状态都是暂时的、相对的、有条件的，条件变平衡可能发生移动；逆：研究对象是可逆反应；同：对于同一个平衡体系，不管从哪个方向进行，平衡后都达到相同的状态。3、化学平衡状态的判断(1)从本质上判断“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的正反应速率和逆反应速率相等。以mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)为例在单位时间内消耗了m mol A，同时生成m mol

3、A（或生成n mol B、消耗生成p mol C），即v(正)v(逆)；等价于同一物质的断键与成键速率相等；v(A)正v(B)逆= mn注：v(A)v(B)v(C)v(D)=mnpq，v(正)不一定等于v(逆)(2)从特征上判断“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。各组分的物质的量、质量、气体的体积不变一定平衡各组分的质量分数、摩尔分数、体积分数不变一定平衡混合气体的总质量不变有非气态物质时平衡；全是气体时不一定平衡混合气体的总物质的量不变m+n=p+q不一定平衡；m+np+q一定平衡恒压条件下混合气体

4、的总体积不变m+n=p+q不一定平衡；m+np+q一定平衡恒容条件下混合气体的总压强不变m+n=p+q不一定平衡；m+np+q一定平衡混合气体的密度不变m总、V总都不变不一定平衡；m总、V总至少有一个变一定平衡混合气体的平均分子量不变m总、n总都不变不一定平衡；m总、n总至少有一个变一定平衡温度不变（既不放热也不吸热）一定平衡颜色不变一定平衡例1一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是()A混合气体的密度不再变化 B反应容器中Y的质量分数不变CX的分解速率与Y的消耗速率相等 D单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mo

5、l X例2(2015·衡水模拟)在一个不传热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，当m、n、p、q为任意整数时，反应达到平衡的标志是()体系的压强不再改变体系的温度不再改变各组分的浓度不再改变各组分质量分数不再改变反应速率v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq单位时间内m mol A断键反应，同时p mol C也断键反应体系的密度不再变化A B C D4、“极值”思想在化学平衡计算中的应用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。假设反应正向进行到底：X2(g)Y2(g)2Z(g)起始浓度/(mol&

6、#183;L1) 0.1 0.3 0.2改变浓度/(mol·L1) 0.1 0.1 0.2终态浓度/(mol·L1) 0 0.2 0.4假设反应逆向进行到底：X2(g)Y2(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L1) 0.1 0.3 0.2改变浓度/(mol·L1) 0.1 0.1 0.2终态浓度/(mol·L1) 0.2 0.4 0平衡体系中各物质的浓度范围为X2(0,0.2)，Y2(0.2,0.4)，Z(0,0.4)。例3一定条件下，对于可逆反应X(g)3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时

7、，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L1、0.3 mol·L1、0.08 mol·L1，则下列判断正确的是()Ac1c231 B平衡时，Y和Z的生成速率之比为23CX、Y的转化率不相等 Dc1的取值范围为0 mol·L1<c1<0.14 mol·L1例4可逆反应N23H22NH3，在容积为10 L的密闭容器中进行，开始时加入2 mol N2和3 mol H2，达平衡时，NH3的浓度不可能达到()A0.1 mol/L B0.2 mol/L C0.05 mol/L D0.15 mol/L（二）化学平衡移动1、化学平衡移动过程2、化学

8、平衡移动方向与化学反应速率的关系(1)v正v逆：平衡向正反应方向移动。(2)v正v逆：反应达到平衡状态，平衡不移动。(3)v正v逆：平衡向逆反应方向移动。3、改变条件与化学平衡移动方向的关系勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的条件(浓度、压强、温度等)之一，平衡将向着减弱这种改变的方向移动。（增谁减谁，减谁增谁，增者必争，减者必减）注：(1)改变固体或纯液体的量，对化学平衡没影响。(2)“惰性气体”对化学平衡的影响。恒温、恒容条件：原平衡体系体系总压强增大体系中各组分的浓度不变平衡不移动。恒温、恒压条件： (3)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。改变影响平衡的一个条件

9、化学平衡移动方向速率变化曲线浓度增大反应物浓度向正反应方向移动减小反应物浓度向逆反应方向移动增大生成物浓度向逆反应方向移动减小生成物浓度向正反应方向移动压强增大体系压强向气体体积减小的反应方向移动减小体系压强向气体体积增大的反应方向移动前后气体的化学计量数之和相等温度升高温度向吸热反应方向移动降低温度向放热反应方向移动使用催化剂，v正、v逆同等倍数增大，平衡不移动例5对可逆反应2A(s)3B(g)C(g)2D(g)H<0，在一定条件下达到平衡。下列有关叙述正确的是()增加A的量，平衡向正反应方向移动升高温度，平衡向逆反应方向移动，v(正)减小压强增大一倍，平衡不移动，v(正)、v(逆)不

10、变增大B的浓度，v(正)>v(逆)加入催化剂，B的转化率提高A B C D例6(2012·大纲卷)合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H<0反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是()A增加压强 B降低温度 C增大CO的浓度 D更换催化剂例7(2012·重庆高考)在一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应：a(g)b(g)2c(g)；H1<0x(g)3y(g)2z(g)；H2>0进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功)，下列叙述错误的是()A等压时，通入惰

11、性气体，c的物质的量不变 B等压时，通入z气体，反应器中温度升高C等容时，通入惰性气体，各反应速率不变 D等容时，通入z气体，y的物质的量浓度增大例8在100 时，将0.40 mol NO2气体充入2 L密闭容器中，每隔一段时间对该容器的物质进行测量，得到的数据如下表：时间(s)020406080n(NO2)(mol)0.40n10.26n3n4n(N2O4)(mol)0.000.05n20.080.08下列说法中正确的是()A反应开始20 s内NO2的平均反应速率是0.001 mol·L1·s1B80 s时混合气体的颜色与60 s时颜色相同，比40 s时的颜色深C80 s

12、时向容器内加0.32 mol He，同时将容器扩大为4 L，则平衡不移动D若起始投料为0.20 mol N2O4，相同条件下达到平衡，则各组分的含量与原平衡相同4、转化率与平衡移动的关系(1)温度或压强改变引起平衡向正反应方向移动时，反应物的转化率必然增大。(2)反应物用量的改变若反应物只有一种时，如aA(g)bB(g)+ cc(g)，增加A的量，平衡向正反应方向移动，但反应物 A的转化率与气体物质的化学计量数有关：若反应物不止一种时，如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)：a若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，而A的转化率减小，B的转化率增大。b若按原比例同倍数的增加反应物A和B的

13、量，则平衡向正反应方向移动，而反应物的转化率与气体物质的计量数有关：c若不同倍增加A、B的量，相当于增加了一种物质，同a。(3)催化剂不改变转化率。(4)反应物起始的物质的量之比等于化学计量数之比时，各反应物转化率相等。5、等效平衡思想在计算中的应用由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关因而，同一可逆反应，从不同状态开始，只要达到平衡时条件（温度，浓度，压强等）完全相同，则可形成等效平衡。(1)恒温恒容下，对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即V0的体系），改变起始加入物质的物质的量，等价转化后，如通过可逆反应的化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相等，即对应各物质

14、起始投料的物质的量与原平衡起始态相同，则达平衡后与原平衡等效；(2)恒温恒容下，对于反应前后气体体积没有变化的反应来说（即V=0的体系），改变起始加入物质的物质的量，等价转化，只要按化学计量数，换算成同一半边的物质的量之比与原平衡起始态相同，则达平衡后与原平衡等效；(3)恒温恒压下，改变起始加入物质的物质的量，只要按化学计量数，换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后与原平衡等效。6、化学平衡图像(1) 速率压强(或温度)图像例如：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ·mol1(如下图)曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化

15、趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，温度增大后逆反应速率增大得快，平衡向逆向移动；压强增大后正反应速率增大得快，平衡向正向移动。例9(2015·江西新余质检)可逆反应mA(g)nB(g)pC(s)HQ，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像，以下叙述正确的是()Am>n，Q>0 Bm>np，Q>0 Cm>n，Q<0 Dm<np，Q<0例10下列各图是温度(或压强)对反应：2A(s)2B(g)2C(g)D(g)(正反应为吸热反应)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()(2) 百

16、分含量(或转化率)时间温度(压强)图像已知不同温度或压强下，反应物的转化率(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。以A(g)B(g) C(g)中反应物的转化率A为例说明解答这类图像题时应注意以下两点：“先拐先平，数值大”原则：分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如甲中T2>T1。若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如乙中p1>p2。若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图丙中a使用催化剂。

17、正确掌握图像中反应规律的判断方法：图甲中，T2>T1，升高温度，A降低，平衡逆移，正反应为放热反应。图乙中，p1>p2，增大压强，A升高，平衡正移，则正反应为气体体积缩小的反应。若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。例11已知可逆反应：4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H1 025 kJ/mol，若反应物的起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是()例12一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合如图的是()ACO2(g)2NH3(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)H<0BCO2(g)H

18、2(g) CO(g)H2O(g)H>0CCH3CH2OH(g) CH2=CH2(g)H2O(g)H>0D2C6H5CH2CH3(g)O2(g)2C6H5CH=CH2(g) 2H2O(g)H<0(3) 恒温线(或恒压线)图像已知不同温度下的转化率压强图像或不同压强下的转化率温度图像，推断反应的热效应或反应前后气体物质间化学计量数的关系。以反应A(g)B(g)C(g)中反应物的转化率A为例说明解答这类图像题时应注意以下两点：“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如

19、甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，A增大，平衡正移，正反应为气体体积减小的反应，乙中任取横坐标一点作横坐标垂直线，也能得出结论。通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。例13(2015·武汉模拟)有一化学平衡mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，如图所示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是()A正反应是放热反应；mn>pq B正反应是吸热反应；mn<pqC正反应是放热反应；mn<pq D正反应是吸热反应；mn>

20、;pq例14如图是温度和压强对反应XY2Z影响的示意图。图中纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是()AX、Y、Z均为气态B恒容时，混合气体的密度可作为此反应是否达到化学平衡状态的判断依据C升高温度时v正增大，v逆减小，平衡向右移动D使用催化剂Z的产率提高(4) 几种特殊图像对于化学反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正 >v逆；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡左移，H<0。对于化学反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点

21、)，A%大于此压强时平衡体系中的A%，E点必须朝正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正>v逆；则右下方(F点)v正<v逆。例15如图所示是表示其他条件一定时，2NO(g)O2(g)2NO2(g)H<0反应中NO的转化率与温度的关系曲线，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逆的点是()Aa点 Bb点 Cc点 Dd点例16向绝热恒容密闭容器中通入SO2 和NO2，一定条件下使反应SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是()A反应在c点达到平衡状态 B反应物浓度：a点

22、小于b点C反应物的总能量低于生成物的总能量 Dt1t2 时，SO2的转化率：ab段小于bc段1下列关于化学平衡的说法中正确的是()A一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度B当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等都等于0C平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度已经不再改变D化学平衡不可以通过改变条件而改变2(2015·福州模拟)将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是()A2v(NH3)

23、v(CO2) B密闭容器中c(NH3)c(CO2)21C密闭容器中混合气体的密度不变 D密闭容器中氨气的体积分数不变3将NO2装入带有活塞的密闭容器中，当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，改变某个条件，下列叙述正确的是()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，平衡向正反应方向移动，混合气体的颜色变浅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，平衡向正反应方向移动，混合气体的颜色变浅4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)H>0。达到平衡后，改变一个

24、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5.(2015·芜湖质检)在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应mX(g) nY(g)HQ kJ/mol。反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如表所示：气体体积/Lc(Y)/(mol/L)温度/1241001.000.750.532001.200.900.633001.301.000.70下列说法正确的是()Am>n BQ<0 C温度不变，压强增大，Y的质量分数减少 D体积不变，

25、温度升高，平衡向逆反应方向移动6密闭容器中一定的混合气体发生反应：xA(g)yB(g) zC(g)，平衡时，测得A的浓度为0.50 mol/L，在温度不变时，把容器容积扩大到原来的2倍，使其重新达到平衡，A的浓度为0.30 mol/L，有关叙述不正确的是()A平衡向逆反应方向移动 BB的转化率降低 Cxy>z D C的体积分数升高7在相同温度下，将H2和N2两种气体按不同比例通入相同的恒容密闭容器中，发生反应：3H2N22NH3。 表示起始时H2和N2的物质的量之比，且起始时H2和N2的物质的量之和相等。下列图像正确的是()8一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：mA(g)nB(g) p

26、C(g)达到平衡时，维持温度不变，将气体体积缩小到原来的1/2，当达到新的平衡时，气体C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则下列说法正确的是()Amnp Bmnp C平衡向正反应方向移动 DC的质量分数增加9可逆反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(s)HQ kJ·mol1，反应过程中，当其他条件不变时，C在混合物中的含量与温度(T)的关系如图所示，反应速率(v)与压强(p)的关系如图所示。据图分析，以下说法正确的是()AT1<T2，Q>0 B增大压强，B的转化率减小C当反应达到平衡时，混合气体的密度不再变化 Dab>cd10已知反应：2SO2(g)O2(g) 2SO

27、3(g)H<0。某温度下，将2 mol SO2和1 mol O2置于10 L密闭容器中，反应达平衡后，SO2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图甲所示。则下列说法正确的是()A由图甲知，A点SO2的平衡浓度为0.4 mol·L1B由图甲知，B点SO2、O2、SO3的平衡浓度之比为212C达平衡后，缩小容器容积，则反应速率变化图像可以用图乙表示D压强为0.50 MPa时不同温度下SO2转化率与温度关系如丙图，则T2>T111(2015·济南质检)固定和利用CO2，能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上正在研究利用CO2来生产甲醇燃料的方法，该方法的化学方程式是：CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g) H49.0 kJ/mol某科学实验将6 mol CO2和8 mol H2充入一容积为2 L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如下图中实线所示(图中字母后数对表示对应的坐标)：回答下列问题：(1)由图分析，在下列时间段内反应速率最快的时间段是_(填序