届高考化学一轮复习化学平衡状态化学平衡的移动学案Word版.docx
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届高考化学一轮复习化学平衡状态化学平衡的移动学案Word版
第22讲 化学平衡状态 化学平衡的移动
一、化学平衡状态
1.可逆反应
(1)概念:
在
相同条件下,既能向
正反应方向进行,又能向
逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应。
(2)符号:
可逆反应用“”符号,而不用“===”表示。
(3)特点:
在
相同条件下,正、逆反应
同时进行,平衡时反应物的转化率
小于100%。
2.化学平衡的建立
(1)概念:
在一定条件下的可逆反应里,当正反应速率
等于逆反应速率,反应混合物中各组分的浓度或质量分数保持
不变的状态,称为化学平衡状态。
(2)化学平衡的建立
(3)化学平衡的特点
二、化学平衡的移动
1.化学平衡移动的过程
2.化学平衡移动
(1)化学平衡发生移动的根本原因:
外界条件的改变造成了v正≠v逆,其具体情况如下:
①v正
>v逆,平衡向正反应方向移动。
②v正
=v逆,平衡不移动。
③v正
<v逆,平衡向逆反应方向移动。
(2)平衡移动原理——勒夏特列原理
①内容:
如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够
减弱这种改变的方向移动。
②具体应用
若其他条件不变,改变下列条件对平衡的影响如下:
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”,并指明错因。
(1)2H2O
2H2↑+O2↑为可逆反应。
(×)
错因:
相同条件下,同时向正、逆两个方向进行的反应,才是可逆反应。
(2)恒温恒容下,反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)体系压强不随时间而变,说明反应已达平衡状态。
(×)
错因:
该反应反应前后气体的总体积为定值,恒温、恒容时,无论反应是否达平衡,其压强均不变。
(3)达到化学平衡状态指的是反应停止了,不再反应了。
(×)
错因:
化学平衡是一种动态平衡,反应并没有停止。
(4)对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),若每消耗1molO2,同时生成2molSO2,则平衡正向移动。
(×)
错因:
对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),每消耗1molO2,同时生成2molSO2时,说明v正=v逆,该反应达平衡状态。
(5)对于反应I2(g)+H2(g)2HI(g),若使体系颜色变浅,则平衡一定正向移动。
(×)
错因:
对于反应I2(g)+H2(g)2HI(g)增大体积,颜色变浅,但平衡不移动。
(6)对于反应2A(g)+B(g)2C(g),当v(A)正=
v(B)逆时,平衡不移动。
(×)
错因:
当v(A)正=2v(B)逆时,平衡不移动。
(7)合成氨反应需使用催化剂,说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动。
(×)
错因:
催化剂不能改变平衡移动的方向。
2.教材改编题
(据人教必修二P53T2)在密闭容器中进行的如下反应:
2SO2+O2
2SO3,下列有关说法中正确的是( )
A.使用催化剂可以加快反应速率,提高SO2的转化率
B.在上述条件下,SO2可以完全转化为SO3
C.适当提高O2的浓度,可以提高SO2的转化率
D.反应达到平衡时,c(SO2)∶c(O2)∶c(SO3)=2∶1∶2
答案 C
3.教材改编题
(据人教选修四P32T5)一定温度下,对可逆反应A(g)+2B(g)3C(g)的下列叙述中,能说明反应已达到平衡的是( )
A.单位时间内消耗amolA,同时生成3amolC
B.容器内B的浓度不再变化
C.混合气体的物质的量不再变化
D.A的消耗速率等于C的生成速率的
倍
答案 B
4.教材改编题
(据人教选修四P32T6)在一密闭容器中,反应aA(g)bB(g)+cC(g)达到平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,最终测得A的物质的量的浓度为原来的50%,则( )
A.平衡向正反应方向移动B.a>b+c
C.物质B的质量分数增大D.以上判断都错误
答案 D
考点
可逆反应的特点
[典例1] 在一个密闭容器中发生如下反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为:
0.2mol·L-1、0.2mol·L-1、0.2mol·L-1,当反应达到平衡时,可能出现的数据是( )
A.c(SO3)=0.4mol·L-1
B.c(SO2)=c(SO3)=0.15mol·L-1
C.c(SO2)=0.25mol·L-1
D.c(SO2)+c(SO3)=0.5mol·L-1
解析 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
c(某时刻)0.2mol·L-10.2mol·L-10.2mol·L-1
向右进行完全00.1mol·L-10.4mol·L-1
向左进行完全0.4mol·L-10.3mol·L-1 0
A项,由于反应为可逆反应,SO3的浓度一定小于0.4mol·L-1,故A错误;B项,SO2与SO3浓度不会均为0.15mol·L-1,只能一种物质的浓度增大,另一种物质的浓度减小,故B错误;C项,由于反应为可逆反应,SO3的浓度一定小于0.4mol·L-1,大于0,则可能为0.25mol·L-1,故C正确;D项,根据元素守恒,c(SO2)+c(SO3)=0.4mol·L-1,故D错误。
答案 C
名师精讲
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存在。
(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。
如可逆反应:
X2(g)+Y2(g)2Z(g)的起初浓度:
c(X2)=0.1mol/L,c(Y2)=0.3mol/L,c(Z)=0.2mol/L,一定条件下达平衡时,各物质的浓度范围的判断方法:
假设反应正向进行到底:
X2(g)+Y2(g)2Z(g)
起始浓度(mol·L-1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度(mol·L-1)0.10.10.2
终态浓度(mol·L-1)00.20.4
假设反应逆向进行到底:
X2(g)+Y2(g)2Z(g)
起始浓度(mol·L-1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度(mol·L-1)0.10.10.2
终态浓度(mol·L-1)0.20.40
平衡体系中各物质的浓度范围为:
0 0.2 1.可逆反应N2+3H22NH3,在容积为10L的密闭容器中进行,开始时加入2molN2和3molH2,达平衡时,NH3的浓度不可能达到( ) A.0.1mol·L-1B.0.2mol·L-1 C.0.05mol·L-1D.0.15mol·L-1 答案 B 解析 2molN2和3molH2反应,假设反应能够进行到底,则3molH2完全反应,生成2molNH3,此时NH3的浓度为0.2mol·L-1,但由于是可逆反应,不能完全反应,所以NH3的浓度达不到0.2mol·L-1。 2.(2018·长沙一中月考)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,X、Y、Z的浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.08mol·L-1,则下列判断正确的是( ) A.c1∶c2=3∶1 B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3 C.X、Y的转化率不相等 D.c1的取值范围为0 答案 D 解析 平衡浓度之比为1∶3,转化浓度亦为1∶3,故c1∶c2=1∶3,A、C不正确;平衡时Y生成表示逆反应速率,Z生成表示正反应速率且v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2,B不正确;由可逆反应的特点可知0 考点 化学平衡及其特点 [典例2] (2018·岳阳模拟)在恒温、容积为2L的密闭容器中加入1molCO2和3molH2,发生如下反应: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。 可认定该可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是( ) A.容器中CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1∶3∶1∶1 B.v正(CO2)=3v逆(H2) C.容器内混合气体平均相对分子质量保持不变 D.容器中CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量浓度都相等 解析 因为反应前后气体的物质的量不等,所以相对分子质量随着反应进行而改变,当平均相对分子质量不变时,反应达到平衡。 答案 C 名师精讲 判断化学平衡状态的方法 1.“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减少速率和生成速率相等。 2.“变量不变”: 如果一个量是随反应进行而改变的,当该量不变时为平衡状态;一个随反应的进行始终保持不变的量,不能作为是否达到平衡状态的判断依据。 以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例: 3.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( ) A.2v(NH3)=v(CO2) B.密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)=2∶1 C.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 答案 C 解析 该反应为气体物质的量增加的反应,且容器体积不变,所以压强、密度均可作标志,该题应特别注意D项,因为该反应为固体的分解反应,所以NH3、CO2的体积分数始终为定值。 4.在一个恒容绝热的密闭容器中,发生可逆反应: M(? )+2N(g)P(g)+Q(g) ΔH>0,已知M的状态未知,则反应达到平衡的标志是( ) ①当物质M、N、P的体积分数比为1∶1∶1时 ②混合气体的密度不变时 ③体系的温度不变时 ④反应速率2v(N)正=v(Q)逆时 ⑤体系的压强不变时 ⑥气体的平均相对分子质量不变时 A.①③④B.③⑥C.②③⑥D.③④⑤ 答案 B 解析 若M是气体,当物质M、N、P的体积分数比不变时达到平衡状态,不变并不一定等于化学计量数之比,①错误;若M是气体,反应前后密度恒定,此时混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态,②错误;因为是恒容绝热容器,反应过程中伴随着热效应,因而体系温度会发生变化,当温度不变时,说明反应达到平衡状态,③正确;v(N)正=2v(Q)逆时才达到平衡状态,④错误;当M不是气体时,反应前后气体体积不变,此时压强不变不能说明达到平衡状态,⑤错误;若M是气体,反应正向进行,气体物质的量减小,气体质量不变,则气体的平均相对分子质量增大,若M不是气体,反应正向进行,气体质量增大,气体物质的量不变,气体的平均相对分子质量增大,因而无论M是什么状态,当气体的平均相对分子质量不变时均可说明反应达到平衡状态,⑥正确。 考点 化学平衡移动及影响因素 [典例3] 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) ΔH=QkJ·mol-1。 反应达到平衡时,Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示: 下列说法正确的是( ) A.m>n B.Q<0 C.温度不变,压强增大,Y的质量分数减少 D.体积不变,温度升高,平衡向逆反应方向移动 解析 温度不变时(假设100℃条件下),体积是1L时,Y的物质的量为1mol,体积为2L时,Y的物质的量为0.75mol·L-1×2L=1.5mol,体积为4L时,Y的物质的量为0.53mol·L-1×4L=2.12mol,说明体积越小,压强越大,Y的物质的量越小,Y的质量分数越小,平衡向生成X的方向进行,m 答案 C 名师精讲 1.正确地理解和应用勒夏特列原理 化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变,而不是“抵消”外界条件的改变,改变是不可逆转的。 新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。 如①增大反应物A的浓度,平衡右移,A的浓度在增大的基础上减小,但达到新平衡时,A的浓度一定比原平衡大;②若将体系温度从50℃升高到80℃,则化学平衡向吸热反应方向移动,达到新的平衡状态时50℃ 2.平衡移动的几种特殊情况 (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。 ①恒温、恒容条件: 3.平衡转化率的分析与判断方法 (1)反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的转化率分析 ①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比,达到平衡后,它们的转化率相等。 ②若只增加A的量,平衡正向移动,B的转化率提高,A的转化率降低。 ③若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度,等效于压缩(或扩大)容器体积,气体反应物的转化率与化学计量数有关。 同倍增大c(A)和c(B) (2)反应mA(g)nB(g)+qC(g)的转化率分析 在T、V不变时,增加A的量,等效于压缩容器体积,A的转化率与化学计量数有关。 增大c(A) 5.对可逆反应: 2A(s)+3B(g)C(g)+2D(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡,下列有关叙述正确的是( ) ①增加A的量,平衡向正反应方向移动 ②升高温度,平衡向逆反应方向移动,v(正)减小 ③压强增大一倍,平衡不移动,v(正)、v(逆)均增大 ④增大B的浓度,v(正)>v(逆) ⑤加入催化剂,B的转化率提高 A.①②B.只有④C.只有③D.③④ 答案 D 解析 因A是固体,其浓度可视为常数,增加A的量,平衡不移动,①错;升高温度,平衡向吸热反应方向(即逆向)移动,但v(正)也增大,只是增大的程度小于v(逆)增大的程度,使v(正) 6.(2018·亳州第二次联考)在t℃时,向aL密闭容器中加入1.6molHI(g),发生反应2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH>0,H2的物质的量随时间的变化如图所示,下列有关说法中正确的是( ) A.平衡时,I2蒸气的体积分数为25% B.若在1.5min时降低温度,则反应将向左进行 C.平衡后若升高温度,v正增大,v逆减小 D.平衡后向容器中加入一定量的H2后,平衡向左移动,H2的体积分数减小 答案 A 解析 该反应反应前后气体体积不变,由图可知,平衡时n(H2)=0.4mol,则有n(I2)=0.4mol,故I2蒸气的体积分数为 ×100%=25%,A正确;1.5min时反应未达到平衡状态,降低温度,反应速率减慢,但反应仍向右进行,直至平衡,B错误;平衡后若升高温度,v正、v逆均增大,但v正增大的程度大于v逆,平衡向右移动,C错误;平衡后加入H2,平衡向左移动,根据勒夏特列原理可知,达到新平衡后,c(H2)仍比原来大,则新平衡后H2的体积分数增大,D错误。
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