高考化学 平衡类问题攻略 专题01 化学平衡.docx
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高考化学平衡类问题攻略专题01化学平衡
攻略01化学平衡
定性或半定量判断化学反应方向、限度时,一般用到勒夏特列原理:
当外界条件改变时,平衡总是向削弱这种改变的方向移动。
解决化学平衡的定量计算时,一般立足于以下两个基本关系。
(1)各反应物及生成物的物质的量变化值符合化学反应方程计量比。
(2)平衡常数K
对于一般的可逆反应:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),K=。
应用
①判断反应进行的限度
K值大,说明反应进行的程度大,反应物的转化率高。
K值小,说明反应进行的程度小,反应物的转化率低。
K
<10−5
10−5~105
>105
反应程度
很难进行
反应可逆
反应可接近完全
②判断反应是否达到平衡状态
化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)在任意状态时,浓度商均为Qc=。
Qc>K时,反应向逆反应方向进行;
Qc=K时,反应处于平衡状态;
Qc ③利用平衡常数判断反应的热效应 若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应。 题型一三段式法 加热N2O5,依次发生的分解反应为①N2O5N2O3+O2,②N2O3N2O+O2;在2L密闭容器中充入8molN2O5,加热到t℃,达到平衡状态后O2为9mol,N2O3为3.4mol。 则t℃时反应①的平衡常数为 A.10.7B.8.5C.9.6D.10.2 【答案】B 【解析】题设中有两个反应,可理解为先发生反应①,其中生成的N2O3有一部分再发生分解反应②,且在两个反应中都有O2生成,再由已知条件列方程组求解。 设反应①中生成N2O3物质的量浓度为x,反应②中生成N2O物质的量浓度为y。 则: N2O5(g)N2O3(g)+O2(g) 起始浓度/(mol·L−1)400 转化浓度/(mol·L−1)xxx 平衡浓度/(mol·L−1)4−xxx N2O3(g)N2O(g)+O2(g) 起始浓度/(mol·L−1)x00 转化浓度/(mol·L−1)yyy 平衡浓度/(mol·L−1)x−yyy 依题意O2的平衡浓度为x+y=4.5mol·L−1 N2O3的平衡浓度为x−y=1.7mol·L−1 解得x=3.1mol·L−1,y=1.4mol·L−1 N2O5的平衡浓度为4mol·L−1−3.1mol·L−1=0.9mol·L−1 N2O的平衡浓度为1.4mol·L−1 则反应①的平衡常数K=(1.7×4.5)/0.9=8.5 “三段式法”解答化学平衡计算题 (1)步骤 ①写出有关化学平衡的化学方程式。 ②确定各物质的起始、转化、平衡时的量(物质的量或物质的量浓度)。 ③根据已知条件建立等式关系并做解答。 (2)方法: 如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为amol·L−1、bmol·L−1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol·L−1。 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 起始物质的量 浓度(mol·L−1)ab00 变化物质的量 浓度(mol·L−1)mxnxpxqx 平衡物质的量 浓度(mol·L−1)a−mxb−nxpxqx K= 说明: ①反应物: c(平)=c(始)−c(变); 生成物: c(平)=c(始)+c(变)。 ②各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比。 ③转化率=×100%。 1.温度为T时,向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5,反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。 反应过程中测定的部分数据如表所示: t/s 0 50 150 250 350 n(PCl3)/mol 0 0.16 0.19 0.20 0.20 下列说法正确的是 A.反应在前50s的平均速率v(PCl3)=0.0032mol·L−1·s−1 B.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(PCl3)=0.11mol·L−1,则反应的ΔH<0 C.相同温度下,起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2,反应达到平衡前v正>v逆 D.相同温度下,起始时向容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2,达到平衡时,PCl3的转化率小于80% 【答案】C 【解析】反应在前50s的平均速率v(PCl3)==0.0016mol·L−1·s−1,A错;由表格数据可知,平衡时c(PCl3)==0.1mol·L−1,升温时PCl3的浓度增大,则该反应是吸热反应,ΔH>0,B错;由平衡常数K==0.025,而Qc==0.02<0.025,故C项中起始时反应向正反应方向进行,即v正>v逆,正确;根据反应: PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g) 起始浓度(mol·L−1)220 转化浓度(mol·L−1)xxx 平衡浓度(mol·L−1)2−x2−xx 根据K正=,则K逆===,解得x≈1.79,即PCl3的转化率约为89.5%,D错。 2. (1)在密闭容器中充入2.0molCO和10molH2O(g),发生反应: CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),800℃时反应达平衡,若K=1。 求CO和H2O(g)的转化率。 (2)PCl5的热分解反应如下: PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)。 ①写出反应的平衡常数表达式; ②已知某温度下,在容积为10.0L的密闭容器中充入2.00molPCl5,达到平衡后,测得容器内PCl3的浓度为0.150mol/L。 计算该温度下的平衡常数。 【答案】 (1)83.5% 16.7% (2)①K= ②0.450 【解析】 (1)设容器体积为VL,CO消耗浓度为xmol/L,则 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 起始浓度(mol/L)00 变化浓度(mol/L)xxxx 平衡浓度(mol/L)−x−xxx K===1,得x≈ 则CO转化为CO2的转化率为×100%=83.5%;H2O(g)的转化率为×100%=16.7%。 (2) PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) 起始浓度(mol/L)0.20000 变化浓度(mol/L)0.1500.1500.150 平衡浓度(mol/L)0.0500.1500.150 K===0.450。 题型二外界条件对化学平衡移动的影响 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,则正反应为吸热反应 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,但小于原来压强的两倍 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 【答案】C 【解析】升高温度,气体颜色加深,则平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,A错误;首先假设平衡不移动,压缩体积,气体颜色加深,但平衡向正反应方向移动,使混合气体的颜色在加深后的基础上变浅,但一定比原平衡的颜色深,B错误;同理C项,首先假设平衡不移动,若体积减小一半,则压强变为原来的两倍,但平衡向正反应方向移动,使压强在原平衡两倍的基础上减小,正确;体积不变,反应物及生成物浓度不变,所以正、逆反应速率均不变,平衡不移动,颜色无变化,D错误。 浓度、压强和温度对平衡移动影响的几种特殊情况 (1)改变固体或纯液体的量,对平衡无影响。 (2)当反应混合物中不存在气态物质时,压强的改变对平衡无影响。 (3)对于反应前后气体体积无变化的反应,如H2(g)+I2(g)2HI(g),压强的改变对平衡无影响。 但增大(或减小)压强会使各物质的浓度增大(或减小),混合气体的颜色变深(或浅)。 (4)恒容时,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,增大(减小)浓度相当于增大(减小)压强。 (5)在恒容容器中,当改变其中一种气态物质的浓度时,必然会引起压强的改变,在判断平衡移动的方向和物质的转化率、体积分数变化时,应灵活分析浓度和压强对化学平衡的影响。 若用α表示物质的转化率,φ表示气体的体积分数,则: ①对于A(g)+B(g)C(g)类反应,达到平衡后,保持温度、容积不变,加入一定量的A,则平衡向正反应方向移动,α(B)增大而α(A)减小,φ(B)减小而φ(A)增大。 ②对于aA(g)bB(g)或aA(g)bB(g)+cC(g)类反应,达到平衡后,保持温度、容积不变,加入一定量的A,平衡移动的方向、A的转化率变化,可分以下三种情况进行分析: 特点 示例 改变 分析 移动方向 移动结果 Ⅰ Δn>0 PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) 充入PCl5 c(PCl5)增大,v正>v逆,但压强增大不利于PCl5的分解 正反应方向 α(PCl5)减小,φ(PCl5)增大 Ⅱ Δn=0 2HI(g)H2(g)+I2(g) 充入HI c(HI)增大,v正>v逆,压强增大,对v正、v逆的影响相同 α(HI)、φ(HI)不变 Ⅲ Δn<0 2NO2(g)N2O4(g) 充入NO2 c(NO2)增大,v正>v逆,同时压强增大更有利于NO2的转化 α(NO2)增大,φ(NO2)减小 1.在体积为VL的密闭容器中存在化学平衡: 2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0。 保持温度不变,将容器体积压缩至V/2后,下列说法不正确的是 A.容器内气体颜色变深 B.容器内NO2分子数减少 C.混合气体的平均相对分子质量增大 D.NO2的物质的量分数增大 【答案】D 【解析】压缩容器体积后,平衡体系中各物质浓度均变大,故A正确;平衡正向移动,NO2转化率提高,故B正确;平衡正向移动,气体的总物质的量减小,但总质量不变,因此平均相对分子质量增大,故C正确;平衡正向移动,N2O4(g)物质的量增大,气体总物质的量减小,所以N2O4(g)的物质的量分数增大,NO2的物质的量分数则减小,故D不正确。 2.在恒温恒压下,向密闭容器中充入4molSO2和2molO2,发生如下反应: 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。 2min后,反应达到平衡,生成SO3为1.4mol,同时放出热量QkJ。 则下列分析正确的是 A.在该条件下,反应前后的压强之比为6∶5.3 B.若反应开始时容器体积为2L,则v(SO3)=0.35mol/(L·min) C.若把“恒温恒压下”改为“恒压绝热条件下”反应,平衡后n(SO3)<1.4mol D.若把“恒温恒压下”改为“恒温恒容下”反应,达平衡时放出热量大于QkJ 【答案】C 【解析】由平衡时n(SO3)=1.4mol可知此时n(SO2)=2.6mol,n(O2)=1.3mol。 A选项,因是恒温恒压条件,所以反应前后压强不变;B选项,因该反应是气体分子数之和变小的反应,所以随着反应的进行,体积逐渐变小,小于2L,所以v(SO3)大于0.35mol/(L·min);C选项,该反应为放热反应,在绝热条件下随着反应的进行要放热,达到平衡时与恒温恒压条件下的平衡比较,平衡要逆向移动,所以n(SO3)<1.4mol;D选项,恒温恒容条件下的
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