人教版高中化学选修4第6讲化学平衡学生版社会兼职高新宝Word格式.docx
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推出公式是一个变化的量就能判断平衡
温度
任何反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时(其他不变)一定能判断平衡。
其他
变化的量能判断平衡,固定不变的量不能判断平衡。
二、影响化学平衡移动的因素
1.浓度对化学平衡移动的影响
(1)影响规律:
在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减少生成物的浓度,都可以使平衡向正方向移动;
增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,都可以使平衡向逆方向移动
(2)增加固体或纯液体的量,由于浓度不变,所以平衡不移动
2.温度对化学平衡移动的影响
影响规律:
在其他条件不变的情况下,温度升高会使化学平衡向着吸热反应方向移动,温度降低会使化学平衡向着放热反应方向移动。
3.压强对化学平衡移动的影响
其他条件不变时,增大压强,会使平衡向着体积缩小方向移动;
减小压强,会使平衡向着体积增大方向移动。
注意:
(1)改变压强不能使无气态物质存在的化学平衡发生移动
(2)气体减压或增压与溶液稀释或浓缩的化学平衡移动规律相似
4.催化剂对化学平衡的影响:
由于使用催化剂对正反应速率和逆反应速率影响的程度是等同的,所以平衡不移动。
但是使用催化剂可以影响可逆反应达到平衡所需的时间。
5.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(如温度,压强,浓度),平衡向着能够减弱这种改变的方向移动。
三、化学平衡常数
1.定义:
在一定温度下,当一个反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数比值。
符号:
K
2.使用化学平衡常数K应注意的问题:
表达式中各物质的浓度是平衡时的浓度。
K只与温度(T)有关,与反应物或生成物的浓度无关。
反应物或生产物中有固体或纯液体存在时,由于其浓度是固定不变的,可以看做是“1”而不代入公式。
稀溶液中进行的反应,如有水参加,水的浓度不必写在平衡关系式中。
3.化学平衡常数K的应用:
化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。
K值越大,说明平衡时生成物的浓度越大,它的正向反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全,反应物转化率越高。
反之,则相反。
一般地,K>
105时,该反应就进行得基本完全了。
可以利用K值做标准,判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。
(Q:
浓度积)
Q〈K:
反应向正反应方向进行;
Q=K:
反应处于平衡状态;
Q〉K:
反应向逆反应方向进行
利用K值可判断反应的热效应
若温度升高,K值增大,则正反应为吸热反应。
若温度升高,K值减小,则正反应为放热反应。
四、等效平衡
1.概念:
在一定条件下(定温、定容或定温、定压),只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后,任何相同组分的百分含量均相同,这样的化学平衡互称为等效平衡。
2.分类
(1)定温,定容条件下的等效平衡
第一类:
对于反应前后气体分子数改变的可逆反应:
必须要保证化学计量数之比与原来相同;
同时必须保证平衡式左右两边同一边的物质的量与原来相同。
第二类:
对于反应前后气体分子数不变的可逆反应:
只要反应物的物质的量的比例与原来相同即可视为二者等效。
(2)定温,定压的等效平衡
只要保证可逆反应化学计量数之比相同即可视为等效平衡。
知识点一:
影响化学平衡移动的因素、化学平衡移动的计算
例1.(2015重庆理综化学)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的
危害。
在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:
CO(g)+H2S(g)
COS(g)+H2(g)K=0.1
反应前CO物质的量为10mol,平衡后CO物质的量为8mol。
下列说法正确的是()
A.升高温度,H2S浓度增加,表明该反应是吸热反应
B.通入CO后,正反应速率逐渐增大
C.反应前H2S物质的量为7mol
D.CO的平衡转化率为80%
例2.(2015上海化学)对于合成氨反应,达到平衡后,以下分析正确的是()
A.升高温度,对正反应的反应速率影响更大
B.增大压强,对正反应的反应速率影响更大
C.减小反应物浓度,对逆反应的反应速率影响更大
D.加入催化剂,对逆反应的反应速率影响更大
知识点二:
化学平衡常数
例3.(2015四川理综化学)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)
2CO(g)。
平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:
已知:
气体分压(P分)=气体总压(P总)×
体积分数。
下列说法正确的是()
A.550℃时,若充入惰性气体,ʋ正,ʋ逆均减小,平衡不移动
B.650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
C.T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动
D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=24.0P总
例4.(2015天津理综化学)某温度下,在2L的密闭容器中,加入1molX(g)和2molY(g)发生反应:
X(g)+mY(g)
3Z(g),平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。
在此平衡体系中加入1molZ(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。
下列叙述不正确的是()
A.m=2
B.两次平衡的平衡常数相同
C.X与Y的平衡转化率之比为1:
1
D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4mol·
L-1
【基础演练】
1.100mL6mol·
L-1H2SO4跟过量锌粉反应,一定温度下,为了减缓反应进行的速率,但又不影响生成氢气的总量,可向反应物中加入适量()
A.碳酸钠(固体)B.水
C.硫酸钾溶液D.硫酸铵(固体)
2.一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入1molN2和3molH2,发生下列反应:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),反应达到平衡后,改变下述条件,NH3气体平衡浓度不改变的是()
A.保持温度和容器压强不变,充入1molNH3(g)
B.保持温度和容器体积不变,充入1molNH3(g)
C.保持温度和容器压强不变,充入1molN2(g)
D.保持温度和容器体积不变,充入1molAr(g)
3.在密闭容器中进行如下反应:
X2(g)+Y2(g)
2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是()
A.Z为0.3mol/LB.Y2为0.4mol/L
C.X2为0.2mol/LD.Z为0.4mol/L
4.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,平衡一定向气体体积增大的方向移动
④有气体参加的反应达平衡时,在恒压反应器中充入稀有气体,平衡一定不移动
A.①④B.①②③
C.②③④D.①②③④
5.对于可逆反应A(g)+2B(g)
2C(g)(正反应吸热),下列图象中正确的是()
【巩固提高】
.在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:
物质
X
Y
Z
初始浓度/mol·
L-1
0.1
0.2
平衡浓度/mol·
0.05
下列说法正确的是:
()
A.反应达到平衡时,X的转化率为60%
B.反应可表示为X+3Y
2Z,其平衡常数为1600
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
2.人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力,CO吸入肺中发生反应:
CO+HbO2
O2+HbCO,37℃时,该反应的平衡常数K=220。
HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.02倍,会使人智力受损。
据此,下列结论正确的是()
A.CO与HbO2反应的平衡常数K=
B.人体吸入的CO越多,与血红蛋白结合的O2也越多
C.当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时,人的智力才会受损
D.把CO中毒的病人放入高压氧仓中解毒,其原理是使上述平衡向左移动
3.牙齿表面由一层硬、组成为Ca(PO4)3OH的物质保护着,它在唾液中存在下列平衡:
Ca(PO4)3OH(固)5Ca2++3PO43-+OH-
进食后,细菌和酶作用于食物,产生有机酸,这时牙齿受腐蚀,其原因是。
已知Ca(PO4)3F(固)的溶解度比上面的矿化产物更小,质地更坚固。
请用离子方程式表示,当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋牙的原因。
根据以上原理,请你提出一种其他促进矿化的办法:
。
4.在一定条件下,xA+yB
zC的反应达到平衡。
(1)已知A、B、C都是气体,在减压后平衡向逆反应方向移动,则x、y、z之间的关系是__________________;
(2)已知C是气体,且x+y=z,在增大压强时,如果平衡发生移动,则平衡一定向_____________移动;
(3)已知B、C是气体,当其他条件不变,增大A的物质的量时,平衡不发生移动,则A是_____________态物质。
(4)若加热后C的质量分数减少,则正反应是_________(填“放热”或“吸热”)反应。
5.二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料,但也是大气的
主要污染物。
综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。
(1)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
某温度下,SO2的平衡转化率(a)与体系总压强(p)的关系如右图所示。
根据图示回答下列问题:
①将2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa。
该反应的平衡常数等于_____。
②平衡状态由A变到B时.平衡常数K(A)_______K(B)(填“>”、“<”或“=”)。
6.在20L恒容的密闭容器中,加入3mo1SO3(g)和lmo1氧气,在一定温度下使其反应,反应至4min时,氧气的浓度为0.06mol/L,当反应到8min时,反应到达平衡,此时三氧化硫浓度c(SO3)=amol/L。
(1)0min~4min内生成O2平均速率v(O2)=mol/L·
min
(2)达到平衡时c(O2)=c(SO2),则a=mol/L,在下列
坐标系中作出0min~8min及之后SO2、O2、SO3浓度随时间变化曲线.
(3)若起始时按下表数据投料,相同温度下达到平衡时,三氧化硫
浓度大于amol/L的是
A
B
C
D
SO3
1mol
3mol
0mol
SO2
2mol
1.5mol
6mol
O2
5mol
7.现有可逆反应.2NO2(g)
N2O4(g),△H<0,试根据下列图象判断t2、t3、t4时刻采取的措施。
t2:
;
t3:
t4:
8.下列反应在210℃达到平衡:
PCl5(g)
PCl3(g)+Cl2(g)△H>0K=1①
CO(g)+Cl2(g)
COCl2(g)△H<0K=5×
104②
COCl2(g)
CO(g)+Cl2(g)△H>0③
(1)化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度,K值越大,表示_______________________,K值大小与温度的关系是:
温度升高,K值___________________(填一定增大、一定减小、或可能增大也可能减小)。
(2)根据反应①的平衡常数K的表达式,平衡时,下列等式必定成立的是
A.c(PCl5)=c(PCl3)=c(Cl2)=1
B.c(PCl5)=c(PCl3)·
c(Cl2)=1
C.c(PCl5)=c(PCl3)·
c(Cl2)
反应②和反应③的K值表达式(填“相同”或“不同”)
(3)降低Cl2浓度,反应③的K值____(填“增大”、“减少”或“不变”)
(4)要使反应①和反应②的K值相等,应采取的措施是
A.反应①、反应②同时升高温度
B.反应①、反应②同时降低温度
C.反应①降低温度,反应②维持210℃
1.对于密闭容器中进行的反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),达到平衡后,其他条件不变,增大CO的浓度,下列说法不正确的是()
A.正反应速率增大B.逆反应速率先减小
C.达到平衡时,逆反应速率比原平衡要大D.化学平衡常数不变
2.
当反应达到平衡时,下列措施:
①恒容通入惰性气体②恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是()
A.①②B.①C.②D.都不能
3.右图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)
Z(g)+M(g)+N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。
若要改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,可采取的措施是()
A.升高温度
B.加大X的投入量
C.加催化剂
D.增大体积
4.在密闭容器中,反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g);
ΔH<0,达到甲平衡。
在仅改变某一条件后,达到乙平衡,改变的这一条件是()
A.加入适当催化剂
B.升高温度
C.增大反应物的浓度
D.增大压强
5.低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物,发生的化学反应为:
2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)
2N2(g)+3H2O
在恒容的密闭容器中,下列有关说法正确的是()
A.平衡时,其他条件不变,升高温度可使该反应的平衡常数增大
B.平衡时,其他条件不变,增加NH3的浓度,废气中氮氧化物的转化率减小
C.单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1:
2时,反应达到平衡
D.其他条件不变,使用高效催化剂,废气中氮氧化物的转化率增大
6.100mL6mol·
L-1H2SO4跟过量锌粉反应,一定温度下,为了减缓反应进行的速率,但又不影响生成氢气的总量,可向反应物中加入适量()
A.水B.碳酸钠溶液C.硫酸钾溶液D.硝酸钠溶液
7.下列说法不符合实验事实的有()
A.Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深
B.双氧水溶液中加入氯化铁溶液后没有明显现象
C.红棕色的NO2,用冰水冷却后颜色变深
D.淀粉碘化钾溶液中加入稀硫酸,一定时间后变蓝
8.对于反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)△H<0,达到平衡后升高温度,则()
A.平衡正向移动B.平衡逆向移动C.反应速率减小D.反应速率增大
9.反应A(g)+B(g)
C(g)+D(g)发生过程中的能量变化如图,△H表示反应的焓变。
A.反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1减小,E2增大
B.反应体系中加入催化剂,反应速率增大,△H不变
C.△H<
0,反应达到平衡时,升高温度,A的转化率减少
D.△H>
0,反应达到平衡时,升高温度,A的转化率增加
10.将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)放入容积为1L的密闭容器中,反应:
2SO3(g)在一定条件下达到平衡,测得c(SO3)=0.040mol/L。
计算该条件下反应的平衡常数K和SO2的平衡转化率(写出计算过程)。
_________________________________________________________________________________
1.(2105年海淀期末)工业上用CO和H2合成CH3OH:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)。
反应的平衡常数如下表:
温度/℃
100
200
300
400
平衡常数
667
13
1.9×
10-2
2.4×
10-4
1×
10-5
A.该反应的△H>
0
B.加压、增大H2浓度和加入催化剂都能提高CO的转化率
C.工业上采用5×
103kPa和250℃的条件,其原因是原料气的转化率高
D.t℃时,向1L密闭容器中投入0.1molCO和0.2molH2,平衡时CO转化率为50%,
则该温度时反应的平衡常数的数值为100
2.(2105年西城期末)在不同温度下,向2L密闭容器中加入1molNO和1mol活性炭,发生反应:
2NO(g)+C(s)
N2(g)+CO2(g)ΔH=﹣213.5kJ/mol,达到平衡时的数据如下:
n(活性炭)/mol
n(CO2)/mol
T1
0.70
_______
T2
0.25
下列说法不正确的是()
A.上述信息可推知:
T1<T2
B.T1℃时,该反应的平衡常数K=9/16
C.T2℃时,若反应达平衡后再缩小容器的体积,c(N2):
c(NO)不变
D.T1℃时,若开始时反应物的用量均减小一半,平衡后NO的转化率减小
3.对于反应2L(g)+3M(g)
XQ(g)+3R(g),在容积为2L的密闭容器中,将2mol气体L和3mol气体M混合,当反应经2min后达平衡时生成2.4mol气体R,并测得Q的浓度为0.4mol/L,则X的值为,L的转化率为。
4.反应:
2A(气)
B(气)+xC(气),在一定的条件下达到平衡状态,密闭容器中的压强增大P%,测得A的转化率为P%,则x的值为___________.
5.某温度下SO2的转化反应的平衡常数K=532.4.
2SO2+O2
2SO3
下面三个混合体系中各物质的浓度如下表:
体系
c(SO2)mol/L
c(O2)mol/L
c(SO3)mol/L
反应方向
(1)
0.0600
0.400
2.000
(2)
0.0960
0.300
0.500
(3)
0.0862
0.263
1.020
试判断各体系中反应进行的方向:
体系
(1);
体系
(2);
体系(3)。
6.某化学反应3A
2B+D在四种不同条件下进行,B、D的起始浓度为0。
反应物A的浓度c随时间t的变化情况如下表:
实验
序号
10
20
30
40
50
500
2.0
1.6
1.3
1.0
0.8
2
C2
1.2
3
C3
1.7
4
600
1.1
0.9
根据上述数据,完成下列填空:
(1)在实验1,反应在10min~20min内平均速率为_______mol/(L·
min)
(2)在实验2,A的初始浓度C2_______mol/L,反应经20min就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是____________________________
(3)设实验3的反应速率为v3,实验1的反应速率为v1,则v3____v1(填<、>或=),且C3______2.0mol/L(填<、>或=)
(4)比较实验4和实验1,可推测正反应是______反应(填吸热或放热)。
理由是_________________。
7.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:
CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)。
其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
t℃
700
800
830
1000
1200
0.6
2.6
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=。
(2)该反应为反应(选填吸热、放热)。
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是。
a.容器中压强不变b.混合气体中c(CO)不变
c.v正(H2)=v逆(H2O)d.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下平衡浓度符合下式:
c(CO2)·
c(H2)=c(CO)·
c(H2O)。
试判断此时的温度为______
8.(2015年朝阳期末)甲醇汽油是一种新能源清洁燃料,可以作为汽油的替代物。
工业上可用CO和H2制取甲醇,化学方程式为:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)△H=akJ/mol
为研究平衡时CO的转化率与反应物投料比()及温度的关系,研究小组在10L的密闭容器中进行
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