化学一轮教案及习题化学平衡状态化学平衡的移动文档格式.docx
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易错警示
(1)可逆反应不等同于可逆过程。
可逆过程包括物理变化和化学变化,而可逆反应属于化学变化。
(2)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立,也可以从逆反应方向建立,或者同时从正、逆方向建立。
(3)化学反应达到化学平衡状态的正逆反应速率相等,是指同一物质的消耗速率和生成速率相等,若用不同物质表示时,反应速率不一定相等。
1.可逆反应:
2NO2(g)
2NO(g)+O2(g),在容积固定的密闭容器中,达到平衡状态的标志是________。
①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2
②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 ⑧NO2的转化率不再随时间改变而改变 ⑨NO与O2的物质的量之比不再随时间改变而改变 ⑩n(NO2)∶n(NO)∶n(O2)=2∶2∶1⑪化学平衡常数K不再随时间改变而改变
2.下列说法可以证明H2(g)+I2(g)
2HI(g)已达平衡状态的是________(填序号)。
①单位时间内生成nmolH2的同时,生成nmolHI
②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂
③百分含量w(HI)=w(I2)
④反应速率v(H2)=v(I2)=
v(HI)
⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)=2∶1∶1
⑥温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化
⑦温度和体积一定时,容器内压强不再变化
⑧条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化
⑨温度和体积一定时,混合气体颜色不再变化
⑩温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化
题组一极端假设法界定可逆反应中各物质的浓度范围
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,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·
C.c(SO2)=0.25mol·
D.c(SO2)+c(SO3)=0.5mol·
2.在一密闭容器中充入1molCO和1molH2O(g),在一定条件下发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),达到平衡时,生成2/3molCO2,当充入的H2O(g)改为4mol时,在上述条件下生成的CO2为()
A.0.60molB.0.93mol
C.1.0molD.2.50mol
极端假设法确定各物质浓度范围
先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(开区间),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·
L-1)0.10.30.2
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:
L-1)0.20.40
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),同时莫要忽略元素守恒。
题组二化学平衡状态的标志
3.
(1)在一定条件下,可逆反应达到平衡状态的本质特征是__________________________。
下列关系中能说明反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)已经达到平衡状态的是________。
A.3v正(N2)=v正(H2)B.v正(N2)=v逆(NH3)
C.2v正(H2)=3v逆(NH3)D.v正(N2)=3v逆(H2)
(2)在一定温度下的恒容密闭容器中,可逆反应达到平衡状态时,一些宏观物理量恒定不变:
a.各物质的浓度不变,b.平衡混合物中各组分的物质的量分数或质量分数不变,c.容器内气体压强不变,d.容器内气体密度不变,e.容器内气体颜色不变。
①能说明反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)达到平衡状态的有________;
②能说明反应H2(g)+I2(g)
2HI(g)达到平衡状态的有________;
③能说明反应2NO2(g)
N2O4(g)达到平衡状态的有________;
④能说明反应C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)达到平衡状态的有________。
4.在两个恒温、恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应:
(甲)2X(g)
Y(g)+Z(s)(乙)A(s)+2B(g)
C(g)+D(g),当下列物理量不再发生变化时
①混合气体的密度 ②反应容器中生成物的百分含量 ③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比 ④混合气体的压强 ⑤混合气体的平均相对分子质量 ⑥混合气体的总物质的量
其中能表明(甲)达到化学平衡状态的是________;
能表明(乙)达到化学平衡状态的是________。
5.[2019·
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()
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
★总结提升
1.化学平衡状态判断的“两标志”
(1)本质标志:
v(正)=v(逆)≠0。
对于某一可逆反应来说,正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
(2)等价标志
以mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)为例:
类型
判断依据
平衡状态
混合物体
系中各成
分的含量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
平衡
②各物质的质量或各物质的质量分数一定
③各气体的体积或体积分数一定
续表
正、逆反应速率的关系
①在单位时间内消耗了mmolA,同时生成mmolA,即v(正)=v(逆)
②在单位时间内消耗了nmolB,同时生成pmolC,则v(正)不一定等于v(逆)
不一定
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,v(正)不一定等于v(逆)
④在单位时间内生成nmolB,同时消耗qmolD,二者变化均表示v(逆)
压强
①m+n≠p+q时,总压强一定(其他条件一定)
②m+n=p+q时,总压强一定(其他条件一定)
平均相对分子质量(
r)
①m+n≠p+q时,
r一定
②m+n=p+q时,
气体密度
①m+n≠p+q,恒温恒压时,密度保持不变
②m+n=p+q时,密度保持不变
温度
体系温度一定(其他不变)
颜色
反应体系内有色物质的颜色一定
2.规避“2”个易失分点
(1)注意两审
一审题干条件,是恒温恒容还是恒温恒压;
二审反应特点:
①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应;
②是有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。
(2)不能作为“标志”的四种情况
①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
②恒温恒容下的体积不变的反应,体系的压强或总物质的量不再随时间而变化,如2HI(g)
H2(g)+I2(g)。
③全是气体参加体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不再随时间而变化,如2HI(g)
④全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。
化学平衡的移动及转化率的变化
1.概念
可逆反应达到平衡状态以后,若反应条件(浓度、温度、压强等)发生了变化,平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变,从而在一段时间后达到新的平衡状态。
这种由旧平衡向新平衡的变化过程,叫做化学平衡的移动。
2.过程
原化学平衡状
3.化学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,不发生平衡移动。
(3)v正<
平衡向逆反应方向移动。
4.影响化学平衡的因素
(1)若其他条件不变,改变下列条件对平衡的影响如下:
(2)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。
5.“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―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。
(2)恒温、恒压条件
容器容积增大,各反应气体的分压减小―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)
易错警示
(1)固体或纯液体用量的改变,对平衡没有影响。
(2)当反应混合物中不存在气态物质时,压强的变化对平衡没有影响。
(3)对于反应前后气体体积无变化的反应,如H2(g)+I2(g)
2HI(g)等,压强的变化对其平衡也无影响。
但增大(或减小)压强会使各物质浓度增大(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。
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×
”。
(1)增大任何一种反应物的量,化学平衡一定正向移动。
()
(2)改变化学反应速率,化学平衡一定会发生移动。
(3)对一个可逆反应而言,改变温度,化学平衡一定会发生移动。
(4)其他条件不变,增大体系的压强,对一个有气体参与的可逆反应而言,平衡一定会发生移动。
(5)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。
(6)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。
(7)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。
题组一化学平衡移动方向的判断
1.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④
C.只有③D.③④
2.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<
x(g)+3y(g)
2z(g);
ΔH2>
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
分析化学平衡移动的一般思路
题组二平衡移动方向与反应物转化率的关系
3.当反应:
COCl2(g)
CO(g)+Cl2(g)ΔH>
0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.①②④B.①④⑥
C.②③⑤D.③⑤⑥
4.填表:
(1)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
________
SO2的转化率增大,
O2的转化率________
增大SO3浓度
SO2、O2的转化率都________
升高温度
增大压强
SO2、O2的转化率都________
(2)2NO2(g)
N2O4(g):
体积不变时,
充入NO2气体
NO2的转化率________
(缩小体积)
(3)I2(g)+H2(g)2HI(g):
增大H2的浓度
H2的转化率减小,
I2的转化率________
转化率________
化学平衡移动和反应物转化率的变化
转化率=
×
100%
(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
①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,但该反应物A的转化率与气体物质的化学计量数有关:
②若反应物不只一种时,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,则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的量,则平衡向正反应方向移动,而反应物的转化率与气体反应物的计量数有关。
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=系数比时,各反应物转化率相等。
题组三根据化学平衡移动结果判断反应特点
5.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<
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
6.一定量的混合气体在密闭容器中发生反应:
mA(g)+nB(g)
pC(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()
A.m+n>
pB.m+n<
p
C.平衡向正反应方向移动D.C的质量分数增加
虚拟中间状态突破化学平衡问题
先虚拟一个中间状态(一般假定平衡不移动或者可以向一个方向完全进行到底)作为中介,找出符合题意的可能的最大值或最小值,然后再恢复到现实状况,进而做出相应的判断,从而使问题顺利解决。
常见的几种化学平衡图象
角度一 速率—时间图象
此类图象定性揭示了v正、v逆随时间(含条件改变对速率的影响)变化的规律,从两点思考:
①c、T、p、催化剂对正、逆速率的影响;
②c、T、p、催化剂对平衡的影响,平衡正移,则v(正)>
v(逆),反之,v(正)<
v(逆)。
以反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)ΔH<
0,m+n>
p+q为例,各类条件改变图象如下:
1.[2019·
株洲一模]对于达到平衡的可逆反应X+Y
W+Z(已配平),在t时刻增大压强(其他条件不变),正、逆反应速率(v)变化的情况如图所示。
下列对X、Y、W、Z四种物质状态的描述正确的是()
A.W、Z均为气体,X、Y中只有一种为气体
B.X、Y均为气体,W、Z中只有一种为气体
C.X、Y或W、Z中均只有一种为气体
D.X、Y均为气体,W、Z均为液体或固体
2.[2019·
福州模拟]在容积不变的密闭容器中存在如下反应2SO2(g)+O2(g)
0,其研究小组研究了其他条件下不变时,改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是()
A.图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B.图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂后对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化效率比乙的高
D.图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响,且乙的压强较高
角度二 速率—压强(或温度)图象
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。
3.[2019·
江西新余质检]可逆反应mA(g)
nB(g)+pC(s)ΔH=Q,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象,以下叙述正确的是()
n,Q>
0B.m>
n+p,Q>
C.m>
n,Q<
0D.m<
n+p,Q<
角度三 含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图象
常见图象形式有如下几种。
其中C%指生成物的百分含量,B%指反应物的百分含量。
其他条件不变,改变任一条件,如:
使用催化剂或升高温度或增大压强时,都能加快反应速率,缩短达到平衡所需的时间。
解答这类图象题时采用“先拐先平,数值大”原则,即该类图象的折点表示反应达到平衡的时间,越先出现折点,达到平衡所用的时间越短,说明反应速率越快,进一步可以确定T的高低或压强的大小;
根据平衡线的高低可判断出平衡移动的方向,确定出可逆反应的特点(ΔH和ΔVg)。
4.密闭容器中进行的可逆反应:
aA(g)+bB(g)
cC(g)在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下,混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。
下列判断正确的是()
A.T1<
T2,p1<
p2,a+b>
c,正反应为吸热反应
B.T1>
p2,a+b<
C.T1<
T2,p1>
D.T1>
c,正反应为放热反应
5.已知可逆反应:
4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-1025kJ/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()
角度四 转化率(或浓度)—温度—压强图象
[简称恒压(温)线]
已知不同温度下的转化率—压强图象或不同压强下的转化率—温度图象,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αA为例说明]
解答这类图象题时应注意以下两点:
(1)“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。
如甲中任取一条温度曲线研究,压强增大,αA增大,平衡正向移动,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。
(2)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。
6.温度和压强对反应X+Y
2Z的影响如图所示。
图中横坐标表示温度,纵坐标表示平衡时混合气体中Z的体积分数。
下列叙述正确的是()
A.该可逆反应的正反应为放热反应
B.X、Y、Z均为气体
C.X和Y中只有一种为气体,Z为气体
D.该可逆反应的逆反应的ΔH>
7.对于可逆反应:
pC(g)+qD(g)(m、n、p、q均为化学计量数),根据图示曲线回答:
(1)正反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)m+n________p+q(填“>
”“<
”或“=”)。
(3)若将纵坐标A的转化率换成A在平衡混合物中的质量分数,则逆反应是________(填“吸热”或“放热”)反应,m+n________p+q(填“>
角度五 几种特殊图象
(1)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,ΔH<
0。
(2)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),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)>
右下方(F点),则v(正)<
8.[2019·
天津河西区期末]有一反应:
2A+B
2C,其中A、B、C均为气体,下图中的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线,x轴表示温度,y轴表示B的转化率,图中有a、b、c三点,如图所示,则下列描述正确的是()
A.该反应是放热反应
B.b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化
C.T1温度下a点表示若想达到平衡,可以采取增大压强的方法
D.c点可表示v(正)<
v(逆)
9.下列叙述与图象相对应的是()
A.图
(1)是N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)的化学平衡图象,在t0时刻充入一定量的NH3,平衡逆向移动
B.图
(2)中p2>
p1,T1>
T2
C.图(3)表示的化学方程式为2A===B+3C
D.图(4)对应反应2X(g)+3Y(g)
2Z(g)ΔH<
0,y可以表示Y的百分含量
化学平衡图象的解题思路
等效平衡
1.含义
在一定条件下(等温等容或等温等压),对同一可逆反应体系,起始时加入物质的物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的百分含量相同。
2.原理
同一可逆反应,当外界条件一定时,反应无论从正反应
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