化学平衡判断

热点题型二化学平衡状态的判断依据(一)【知识梳理】1.化学平衡状态的判断标志(1)速率标志①同一物质在同一时间内生成速率与消耗速率相等。②不同物质在相同时间内代表反应方向相反时的化学反应速率比等于化学计量数之比。(2)物质的数量标志①平衡体系中各物质的质量、浓度、百分含量等保持不变。②反应物消耗量达到最大值或生成物的量值达到最大值(常用于图像分析中)。③不同物质在相同时间内代表反应方向相反的量(如物质的量、物质的量浓度、气体体积)的变化值之比等于化学计量数之比。(3)特殊的标志①对反应前后气体分子数目不同的可逆反应来说，当体系的总物质的量、总压强(恒温恒容时)、平均相对分子质量不变。②有色体系的颜色保持不变。③绝热容器中反应，温度保持不变(4)依Q与K关系判断：若Q=K,反应处于平衡状态。特别提醒(1)若所有物质均为气体，则质量不变不能作为化学平衡的标志。(2)若是在恒容容器中进行，则气体体积保持不变不能作为化学平衡的标志。(3)若气体化学计量数左W右，则气体的总物质的量不变、恒容时压强不变、恒压时体积不变可以作为化学平衡的标志。(4)若反应物或生成物中有固体或液体，则气体的总质量不变可以作为化学平衡的标志。(5)密度、平均摩尔质量不变能不能做平衡标志题先列公式：密度二气体的总质量/体积，气体平均摩尔质量二气体的总质量/气体的总物质的量；再分析。(二)【典例剖析】典例一、【考点定位】考查平衡状态的标志【2017届湖南师大附中高三上月考】可以证明可逆反应N2+3H22NH3已达到平衡状态的是()①一个N三N断裂的同时，有3个H-H键断裂②一个N三N键断裂的同时，有6个N-H键断裂③其它条件不变时，混合气体平均相对分子质量不再改变④恒温恒容时，体系压强不再改变⑤nh3、n2、h2的体积分数都不再改变⑥恒温恒容时，混合气体的密度保持不变⑦正反应速率v(H2)=0.6mol/(L・min),逆反应速率v(NH3)=0.4mol/(L・min)A.全部 B.①③④⑤C.②③④⑤⑦ D.③⑤⑥⑦【查看答案】【答案】C【解析】①一个N三N断裂的同时，有3个H—H键断裂，表示的都是正反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，①错误；②一个N三N键断裂的同时，有6个N—H键断裂，正逆反应速率相等，达到了平衡状态，②正确；③反应两边气体的质量不变，气体的体积不相等，混合气体平均相对分子质量不再改变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，③正确；④保持其它条件不变时，体系压强不再改变，反应方程式两边气体的体积不相等，压强不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，④正确；⑤nh3、n2、h2的体积分数都不再改变，说明各组分的浓度不变，达到了平衡状态，⑤正确；⑥恒温恒容时，混合气体的密度保持不变，由于气体的质量不变，容器的容积不变，所以气体的密度始终不变，故密度无法判断是否达到平衡状态，⑥错误；⑦正反应速率v(H2)=0.6mol/(L・min),逆反应速率v(NH3)=0.4mol/(L-min),说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，⑦正确。故选C。【名师点评】①一个N三N断裂的同时，有3个H—H键断裂②一个N三N键断裂的同时，有6个N—H键断裂⑤NH3、N2、H2的体积分数都不再改变⑦正反应速率v(H2)=0.6mol/(L・min),逆反应速率v(NH3)=0.4mol/(L・min)考查v正=丫逆注意两点：(1)既有正反应速率，又有逆反应速率；⑵不同物质的速率比等于化学计量数之比。③其它条件不变时，混合气体平均相对分子质量不再改变④恒温恒容时，体系压强不再改变⑥恒温恒容时，混合气体的密度保持不变。考查的是变量不变的标志，注意其在反应过程中必须是变量。典例二【考点定位】考查了平衡时的特点，化学平衡的移动及其影响因素【2016天津卷(节选)】氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)+yH2(g)=MHx+2y(s)AH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是。a.容器内气体压强保持不变b.吸收ymolH2只需1molMHxc.若降温，该反应的平衡常数增大d.若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)【查看答案】【答案】ac【解析】MHx(s)+yH2(g)=MHx+2y(s)AH<0,该反应属于气体的物质的量发生变化的反应。a.平衡时气体的物质的量不变，压强不变，正确；b.该反应为可逆反应，吸收ymolH2需要大于1mol的MHx,错误；c.降低温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，正确；d.向容器内通入少量氢气，相当于增大压强，平衡正向移动，v(放氢)<v(吸氢)，错误；故选ac；【名师点评】本题以氢气利用为线索考查了化学平衡的移动及其影响因素等相关知识。注意达到平衡时的特点不等同于平衡的标志。典例三【考点定位】考查外界条件对反应速率影响、平衡状态判断、计算【2017届四川省资阳市高三第二次诊断性考试(节选)】NO2是形成雾霾天气的原因之一。(1)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素。已知：①2NH3(g)+CO2(g)=NH2co2NH4(s)AH=—159.5kJ・mol-i②NH2co2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(1)AH=—160.5kJ・mo1-i③H2O(l)=H2O(g)AH=+44.0kJ・mo1-i写出CO2与nh3合成尿素和气态水的热化学反应方程式。(2)恒温下将1.6molNH3和0.8molCO2放入容积为8L的恒容密闭容器中，反应生成NH2cO2NH4(s),下歹U各项能说明反应达到平衡状态的是。a.容器内气体压强保持不变CO2与NH3的速率之比为1：2NH2co2NH4(s)质量保持不变d.容器内温度保持不变该反应达到平衡时，测得CO2的物质的量浓度为0.05mo1・L-1。则平衡时CO2的转化率a=；若其他条件不变，移去少量NH2CO2NH4,CO2的转化率(选填“增大”“减小”“不变”)。【查看答案】【答案】(1)2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)AH=—276.0kJ・mo1(3分)；ac(2分)；50%(2分)；不变(1分)；【解析】试题分析：(1)已知：①2NH3(g)+CO2(g)=NH2cO2NH4(s)AH=—159.5kJ・mo1-1②NH2cO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(1)AH=—160.5kJ・mo1-1③H2O(l)=H2O(g)AH=+44.0kJ・mo1-1根据盖斯定律可知①+②+③即得到CO2与NH3合成尿素和气态水的热化学反应方程式为2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)AH=—276.0kJ・mo1-1；(2)a.正反应体积减小，则容器内气体压强保持不变说明反应达到平衡状态，a正确；b.CO2与NH3的速率之比始终为1：2,不能据此说明反应达到平衡状态，b错误;c.NH2cO2NH4(s)质量保持不变说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，c正确；d.反应在恒温下进行，则容器内温度保持不变不能说明反应达到平衡状态，d错误，答案选ac；该反应达到平衡时，测得CO2的物质的量浓度为0.05mo1・L-1,因此消耗CO2的浓度是0.1mol/L—0.05mol/L=0.05mol/L,所以平衡时CO2的转化率0.05a=Slx100%=50%；若其他条件不变，移去少量NH2cO2NH4，该物质是固体，所以平衡不移动，CO2的转化率不变。典例四【考点定位】考查平衡状态判断、外界条件对平衡状态和反应速率的影响【2017届宁夏银川二中高三上学期统练二】某温度下，体积一定的密闭容器中发生如下可逆反应X(g)+mY(s)=3Z(g)4H，下列说法正确的是( )A.气体的平均密度不变时.说明达到了平衡状态B.加入少量的X,AH变大。加入一定量:的惰性气体，平衡向左移动D.加入少量的丫正反应速率加快【查看答案】【答案】A【解析】A.混合气体的质量是变化的，容器容积不变，则气体的平均密度不变时，说明达到了平衡状态，A正确；B.加入少量的X,平衡向正反应方向进行，但4H不变，B错误；。加入一定量:的惰性气体，容器容积增大，相当于降低压强，平衡向右移动，C错误；D.Y是固体，加入少量的Y反应速率不变，D错误，答案选A。【名师点晴】该题的难点是惰性气体对平衡状态的影响。压强对平衡状态或反应速率的影响实质是通过改变浓度引起的，因此需要明确“惰性气体”对化学平衡的影响：①恒温、恒容条件：原平衡体 系体系总压强增大一体系中各组分廿A肯三气出的浓度不变一平衡不移动。②恒温、恒压条件：原平衡体系 容器容积增大，各反应气体的分压减小一体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)，平衡向气体体积增大的方向移动。典例五【考点定位】考查平衡的标志，化学平衡移动原理，反应热等知识【湖南省岳阳县一中2017届高三第一次理综】二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下：①CO(g)+2H2(g)=CH30H(g)△H1=-90.7kJ・molT②2CH30H(g)=CH30cH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJ・molT③CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H3=-41.2kJ・mol-1回答下列问题：(1)则反应3H2(g)+3CO(g)=CH30cH3(g)+CO2(g)的^H=kJ・moH。(2)反应②达平衡后采取下列措施，能提高CH30cH3产率的有。A.加入CH3OH B.升高温度C.增大压强D.移出H2OE.使用催化剂(3)以下说法能说明反应3H2(g)+3CO(g)=CH30cH3(g)+CO2(g)达到平衡状态的有。A.H2和CO2的浓度之比为3：1B.单位时间内断裂3个H—H同时断裂1个C=OC.恒温恒容条件下，气体的密度保持不变D.恒温恒压条件下，气体的平均摩尔质量保持不变E.绝热体系中，体系的温度保持不变(4)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)+CO2(g)02CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：已知：气体分压(p分)二气体总压(p/x体积分数。①该反应4H0(填“>"、“<’”或"=”)，550c时，平衡后若充入惰性气体，平衡(填“正移”、“逆移”或“不移动”)。②650℃时，反应达平衡后CO2的转化率为"呆留2位有效数字)。③T时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K尸p总。【查看答案】【答案】-246.1DDE①〉；正移%5【解析】(1)2x①+②+③得出4H=②^凡+AH2+△H3=[2x(—90.7)—23.5—41.2]kJ・mol-1=-246.1kJ*mol-1；⑵人、加入CH30H，因为反应前后气体系数之和相等，因此CH30cH3的产率保持不变，故错误;B、正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，CH30cH3产率降低，故错误;C、反应前后气体系数之和不变，增大压强，平衡不移动，CH30cH3产率不变，故错误；D、移出H2O,平衡向正反应方向移动，CH30cH3的产量增加，产率增大，故正确；E、催化剂对化学平衡无影响，因此CH30cH3的产率不变，故错误；(3)A、不清楚开始时通入量是多少，因此两者浓度比为3：1,无法判断是否达到平衡，故错误；B、断裂3molH—H键，消耗3molH2,断裂1molC=O键，消耗0.5molCO2,两者比值不等于化学计量数之比，因此不能说明反应达到平衡，故错误；C、组分都是气体，因此气体质量不变，又是恒容状态，体积不变，根据密度的定义，密度始终不变，因此密度不变，不能说明反应达到平衡，故错误；D、组分都是气体，气体质量不变，但反应前后气体系数之和不等，根据摩尔质量的定义，摩尔质量发生变化，因此当平均摩尔质量不变，说明反应达到平衡，故正确;E、是绝热容器，温度发生变化，当温度不再改变，说明反应达到平衡，故正确；(4)①根据图像，随着温度升高，CO2的体积分数降低，说明平衡向正反应方向进行，根据勒夏特列原理，正反应方向是吸热反应，即AH>0,恒压状态下，充入非反应气体，体积增大，组分浓度降低，平衡向正反应方向移动；(5)②C(s)+CO2(g)=2CO(g)起始：10变化：x2x平衡：1—x2x2乂/(1+乂)*100%=40%,解得x=0.25mol/L,即CO2的转化率为0.25/1x100%=25%；T℃是CO的平衡分压为50%p总，CO2的分压为50%p总，Kp=p2(CO)/p(CO2)=0.5p总。 心解题技巧与方法总结平衡标志题解题思路1、考查v正二v逆的题注意需满足以下两点