化学平衡状态和平衡移动

第二节化学平衡状态和平衡移动1.了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识其一般规律。(高频)4.了解平衡状态的标志。(高频)化学平衡状态1．可逆反应2．化学平衡状态——化学反应的限度(1)建立过程(以N2＋3H22NH3为例)向密闭容器中充入一定量的N2和H2，使其反应。①反应刚开始时，反应物浓度最大，正反应速率最大；生成物浓度为0，逆反应速率为0。②反应进行中，反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大。③达到平衡时，正反应速率与逆反应速率相等，此时反应物、生成物的浓度均保持不变。建立过程的v­t为：(2)概念一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有反应物和生成物的浓度保持不变的状态。(3)平衡状态的特征外界条件对化学平衡的影响1．外界条件的影响2．平衡移动方向与反应速率的关系(1)v(正)>v(逆)，平衡向正反应方向移动。(2)v(正)＝v(逆)，平衡不移动。(3)v(正)<v(逆)，平衡向逆反应方向移动。3．勒夏特列原理——平衡移动原理如果改变影响平衡的条件之一(如浓度、压强或温度)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。1．易误诊断(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)2H2＋O2eq\o(=,\s\up11(点燃),\s\do10())2H2O和2H2Oeq\o(=,\s\up11(电解),\s\do10())2H2↑＋O2↑是可逆反应()(2)化学反应进行的限度只与化学反应本身有关，与外界条件无关()(3)当某反应达到限度时，反应物和生成物的浓度一定相等()(4)在相同温度下，在相同容积的密闭容器中分别充入1molN2、3molH2和2molNH3，当反应达平衡时，两平衡状态相同()(5)只要v(正)增大，平衡一定正向移动()(6)不论恒温恒容，还是恒温恒压容器，加入稀有气体，平衡皆发生移动()(7)起始加入原料的物质的量相等，则各种原料的转化率一定相等()(8)通过改变一个条件使某反应向正反应方向移动，转化率一定增大()(9)若平衡发生移动，则v正和v逆一定改变，同理v正、v逆改变，平衡一定移动()(10)对于气体参与的可逆反应，改变体系内的压强，平衡不一定移动()【答案】(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×(7)×(8)×(9)×(10)√2．对于可逆反应M＋2NQ达到平衡时，下列叙述中正确的是______。A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等B．反应已经停止C．M、N全部生成QD．反应混合物中各组分的浓度不再变化E．v正(M)＝v逆(N)F．v正(M)＝v逆(Q)【答案】DF3．一定条件下C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH>0，其他条件不变，改变下列条件：(1)增大压强，正反应速率________、逆反应速率________，平衡________移动；(2)升高温度，正反应速率________、逆反应速率________，平衡________移动；(3)充入水蒸气，反应速率________，平衡________移动；(4)加入碳，反应速率________，平衡________移动；(5)加入催化剂，反应速率________，平衡________移动。【答案】(1)增大增大逆反应方向(2)增大增大正反应方向(3)增大正反应方向(4)不变不(5)增大不化学平衡的5大特征：逆—动—等—定—变。化学平衡的两种标志：(1)v正＝v逆；(2)组成不变。影响平衡的3种外界条件：(1)浓度：c反增大，正向移动；(2)压强：p增大，气体分子数少的方向移动；(3)温度：T升高，吸热方向移动。平衡移动与v正、v逆关系的3种情况：(1)v正>v逆，正向移动(2)v正＝v逆，不移动(3)v正<v逆，逆向移动化学平衡状态的判定1.一般判定标志eq\x(判定标志)本质上同一物质：v正(X)＝v逆(X)不同物质：eq\f(v正（X）,v逆（Y）)等于X、Y的化学计量数之比现象上各组分的质量(物质的量)分数不变各组分的浓度不变各组分的气体体积分数不变反应物的转化率不变2．不同条件下的平衡状态的判断装置及反应特征下列量不变，才一定是平衡状态下列量不变，不一定平衡N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)恒温恒容n(总)、w、c、p、m(总)、ρ、V(总)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)恒温恒压V(总)、n(总)、w、c、ρ、p、m(总)I2(g)＋H2(g)2HI(g)恒温恒容w、cn(总)、m(总)、ρ、p、V(总)I2(g)＋H2(g)2HI(g)恒温恒压w、cn(总)、m(总)、ρ、p、V(总)说明：n(总)：混合气体的总的物质的量w：组分的百分含量c：气体的浓度ρ：混合气体的密度p：容器内的压强M：混合气体的平均相对分子质量(1)对于有颜色的物质参加的反应，体系颜色不变，说明反应处于平衡状态。(2)对于吸热或放热反应，绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。(3)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。(4)根据压强是否变化来判断可逆反应是否达到平衡时，要注意两点：一是容器的容积是否可变；二是反应前后气体的体积是否变化。(2012·山东高考改编)对于反应，N2O4(g)2NO2(g)ΔH＞0，现将1molN2O4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________。【解析】密度不变时为平衡状态，A对；对于给定的反应，ΔH一直保持不变，故不能说明反应达到平衡状态，B错；N2O4的正反应速率逐渐减小，最后保持不变，NO2的反应速率应从零开始，逐渐增大，最后保持不变，C错；转化率一定时达到平衡，D对。【答案】AD考向1根据速率判断平衡状态1．在一定温度下的某容积不变的密闭容器中，建立下列化学平衡：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是()A．v(H2O)＝v(H2)B．v正(CO)＝v逆(H2)C．生成nmolCO的同时生成nmolH2OD．1molH—H键断裂的同时断裂2molH—O键【解析】v(H2O)＝v(H2)代表一个方向的速率，不能作为平衡状态。【答案】A考向2根据某些物理量不变判定平衡状态2．(2014·辽宁省大连市高三双基测试)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C．体系压强不再变化D．Z的浓度不再变化【解析】Z为固体，浓度为常数。【答案】D化学平衡移动与转化率1.分析化学平衡移动的一般思路eq\a\vs4\al(改变条件)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(速率不变：如容积不变时充入稀有气体,\a\vs4\al(速率,改变)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(v（正）＝,v（逆）)\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(使用催化剂,对气体体积无变化的,反应改变压强))\a\vs4\al(平衡不,移动),\a\vs4\al(v（正）≠,v（逆）)\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(改变浓度,改变压强,改变温度))\a\vs4\al(平衡向速率大,的方向移动)))))2．三类典型反应的平衡移动与转化率(1)反应实例2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<0条件变化平衡移动转化率变化增大O2浓度正移SO2的转化率增大，O2的转化率减小增大SO3浓度逆移SO2、O2的转化率都减小升高温度逆移SO2、O2的转化率都减小增大压强正移SO2、O2的转化率都增大(2)反应实例2NO2(g)N2O4(g)：条件变化平衡移动转化率变化体积不变时，充入NO2气体正移NO2的转化率增大增大压强(缩小体积)正移NO2的转化率增大(3)反应实例I2(g)＋H2(g)2HI(g)：条件变化平衡移动转化率变化增大H2的浓度正移H2的转化率减小，I2的转化率增大增大压强不移动转化率不变3.“惰性气体”(不参加反应的气体)对化学平衡的影响(1)恒温、恒容：原平衡体系eq\o(→,\s\up11(充入惰性气体),\s\do10())体系总压强增大→体系中各组分的浓度不变→平衡不移动(转化率不变)(2)恒温、恒压：(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或纯液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或纯液体的量，对平衡无影响。(2)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的改变。如恒温恒容条件下，N2＋3H22NH3达到平衡时，n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝1∶2∶3，若再向该容器充入1molN2、2molH2和3molNH3时平衡向正方向移动。(2013·全国大纲高考)反应X(g)＋Y(g)2Z(g)ΔH<0，达到平衡时，下列说法正确的是()A．减小容器体积，平衡向右移动B．加入催化剂，Z的产率增大C．增大c(X)，X的转化率增大D．降低温度，Y的转化率增大【解析】A．该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，平衡不受压强影响，减小容器体积，平衡不移动。B.催化剂不能使平衡移动，不改变产物的产率。C.增大c(X)，平衡正向移动，Y的转化率增大，X本身的转化率反而减小。D.该反应的正反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，Y的转化率增大。【答案】D(1)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来，当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物转化率提高，当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他的反应物的转化率提高，而自身转化率降低。(2)不要把v(正)增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有v(正)>v(逆)时，才使平衡向正反应方向移动。考向1化学平衡移动的判断3．(2014·南昌模拟)下列对化学平衡移动的分析中，不正确的是()①已达平衡的反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，当增加反应物物质的量时，平衡一定向正反应方向移动②已达平衡的反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，当增大N2的浓度时，平衡向正反应方向移动，N2的转化率一定升高③有气体参加的反应平衡时，若减小反应器容积时，平衡一定发生移动④有气体参加的反应平衡时，发生在恒压反应器中充入稀有气体，平衡一定不移动A．①④ B．①②③C．②③④ D．①②③④【解析】①中改变C(s)的量，平衡不移动；②N2的转化率减小；③改变压强，平衡不一定移动；④中平衡可能移动。【答案】D考向2转化率的判断4．(2010·重庆高考)COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)ΔH>0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温②恒容通入惰性气体③增加CO的浓度④减压⑤加催化剂⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是()A．①②④ B．①④⑥C．②③⑤ D．③⑤⑥【解析】该反应正向为气体体积增大的吸热反应，故①升温，④减压可使平衡正向移动，⑥恒压通入惰性气体则原体系所承受的分压减小，相当于减压。【答案】B考向3平衡移动原理的应用5．(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)ΔH1＜0x(g)＋3y(g)2z(g)ΔH2＞0进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所作的功)，下列叙述错误的是()A．等压时，通入惰性气体，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【解析】对化学平衡体系恒压条件下通入惰性气体，相当于增大了体系压强，为保持恒压，体积增大，对第二个反应导致平衡向左移动，则放热，使体系温度升高，使第一个反应平衡左移，c的物质的量减小。恒容条件下通入惰性气体，总压增大而分压不变，平衡不移动，速率不变；通入z气体，第二个反应导致平衡左移，y的物质的量浓度增大，放热，使反应器温度升高。【答案】A化学平衡的有关综合试题解题指导在一个体积为2L的密闭容器中，高温下发生反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)。其中CO2、CO的物质的量(mol)随时间(min)的变化关系如图所示。(1)反应在1min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2)＝_____。(2)反应进行至2min时，若