高考化学《化学平衡平衡常数》二轮复习.docx
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高考化学《化学平衡平衡常数》二轮复习
《化学平衡、平衡常数》二轮复习
知识总结:
1.可逆反应的正逆反应的反应条件相同,且同时进行,任一组分的转化率都小于100%。
2.化学平衡状态的判断方法:
直接法+假设法+浓度商法。
3.化学平衡移动:
外界条件的改变对正逆反应速率的影响程度不一样,便会发生平衡移动。
4.外界条件发生改变对化学平衡无影响的情况有以下三种:
(1)增加反应体系中固体或纯液体的量;
(2)使用催化剂;
(3)气体体积不发生改变的可逆反应,改变压强;
5.勒夏特列原理:
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。
这种“减弱”体现在:
(1)减少反应物(如M)的浓度,平衡逆向移动,达到新平衡后,M的浓度依然减小。
(2)增加反应物如M)的浓度,平衡正向移动,达到新平衡后,M的浓度依然增加,且M的转化率下降。
(3)升高温度,平衡向吸热反应方向移动,达到新平衡后,体系温度依然升高。
......,总之,平衡移动是减弱外界条件的变化,而不能抵消外界条件的变化。
6.化学平衡常数K:
可逆反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)达到平衡时,常数K=_____________,
该常数称为_____________,简称_____________。
(1)K值越大,表示_________反应(填“正”或“逆”)进行得越完全,反应物的转化率也越________(填“大”或“小”)。
(2)大量实验证明,K值只与__________有关,与浓度、压强、催化剂等其他因素均无关。
(3)所谓浓度,指的是气体或溶液的浓度,纯固体、纯液体的浓度定为___________,可以不写。
注意:
化学平衡常数中的浓度均是指反应达到平衡后的物质的量浓度,不是反应起始的浓度。
7.化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系:
(1)对于同一可逆反应,逆反应的平衡常数等于正反应的平衡常数的________。
(2)若化学方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小n倍,则原平衡常数K变为____________。
(3)两反应相加,得到的新反应,其平衡常数是原两反应平衡常数的____________;
两反应相减,得到的新反应,其平衡常数是原两反应平衡常数的_______________。
8.浓度商Qc:
可逆反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)在某时刻,A(g)、B(g)、C(g)、D(g)的物质的量浓度为分别[A]、[B]、[C]、[D],则Qc=________________。
(1)当Qc>K时,说明反应此时正在向_______反应方向进行(填“正”或“逆”)。
(2)当Qc (3)当Qc=K时,说明反应此时已经达到化学平衡。 例1.(可逆反应的特点、化学平衡的判断) 1.1.下列说法不正确的是(A) A.向FeCl3溶液中滴入KSCN溶液,发生反应为: Fe3++3SCN- Fe(SCN)3↓ B.1molCl2溶于水反应,电子转移数小于1NA C.由反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)+92.4kJ知,0.5molN2(g)与2molH2(g)反应放热少于46.2kJ D.酯化反应与酯的水解反应的反应条件可以不一样 1.2.在恒温恒容的密闭体系中,可逆反应: A(s)+2B(g) 2C(g)+Q(Q>0),不能作为该反应达到化学平衡的标志的有(C) ①v正(B)=v逆(C),②n(B)∶n(C)=1: 1,③容器内压强不再改变,④平衡常数不再改变, ⑤A的质量不再改变,⑥生成1molB的同时消耗1molC,⑦容器内气体的密度不再改变, ⑧容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变 A.2个 B.3个C.4个D.5个 例2.(化学平衡的移动,勒夏特列原理的应用) 2.1.反应COCl2(g) CO(g)+Cl2(g)—QkJ(Q>0),当反应达到平衡时,下列措施能提高COCl2转 化率的有(C) 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, 加入灼热CuO, 增加COCl2(g)的浓度 A.2个B.3个C.4个D.5个 【解析】①④⑥ 2.2.下列事实中,能用勒夏特列原理解释的是_____________(填编号)。 2568910 ①铁与盐酸反应时,盐酸浓度越大,铁的溶解就越快 ②实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气 ③合成氨工业中反应温度达到 ④乙醇制乙烯时加入浓硫酸 ⑤乙醇制乙酸乙酯时加入浓硫酸 ⑥除去CuCl2溶液中的FeCl3,可向溶液中加入CuO ⑦配制氯化亚铁溶液时加入铁粉 ⑧多元弱酸的电离以第一步电离为主 ⑨向AgCl悬浊液中加入Na2S溶液有黑色沉淀生成 ⑩热的纯碱溶液的去污效果更好 例3.(化学平衡的图像问题,学会处理分析图表信息,如“先拐先平数值大”、“定一议二”等) 3.1.在密闭容器中进行反应M(g)+N(g) Y(g)+2Z(? ),产物Y在平衡混合物中的质量分数(Y%)在不同温度、压强条件下随时间的变化如下图所示,则下列叙述正确的是(A) A.正反应为放热反应,Z是气体 B.正反应为放热反应,Z是固体或液体 C.正反应为吸热反应,Z是气体 D.正反应为吸热反应,Z是固体或液体 【解析】同压条件下,T1温度下先达到平衡状态,则T1>T2;同温条件下,p2压强下先达到平衡状态,则p2>p1。 升高温度,Y%降低,说明平衡逆向移动,正反应放热;增大压强,Y%降低,说明平衡逆向移动,逆反应气体的物质的量减小,Z是气体。 3.2.有一化学平衡mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),如图表示的是A的转化率与压强、温度的关系。 下列叙述正确的是(D) A.正反应是放热反应;m+n>p+q B.正反应是吸热反应;m+n C.正反应是放热反应;m+n D.正反应是吸热反应;m+n>p+q 【解析】图像中有三个量,应固定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。 固定压强,讨论T与A的转化率的关系: 同一压强下,温度越高,A的转化率越高,说明正反应是吸热反应;固定温度,讨论压强与A的转化率的关系: 同一温度下,压强越大,A的转化率越高,说明正反应是气体体积缩小的反应,即m+n>p+q。 3.3.下列各图是温度或压强对反应: 2A(s)+2B(g) 2C(g)+D(g)—QkJ(Q>0)的正、逆反应速率的影响,其中正确的是(C) 3.4.对于化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),物质A、C的百分含量如下图: (1)图中出现最高点或最低点的原因是______________________________。 (2)该反应为__________反应(填“吸热”或“放热”)。 解: (1)M点表示反应达到了化学平衡,升高温度平衡向左移动。 (2)放热 例4.(平衡常数表达式的书写及平衡常数的应用) 4.1.在一个体积为2L的真空密闭容器中加入0.5molCaCO3,发生反应: CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g),测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如下图所示,图中A表示CO2的平衡浓度与温度的关系曲线,B表示不同温度下反应经过相同时间时CO2的物质的量浓度的变化曲线。 请按要求回答下列问题: (1)该反应正反应___________反应(填“吸热”或“放热”)。 (2)该反应平衡常数K=________(写表达式),如果平衡常数K值变大,该反应________。 a.一定向逆反应方向移动 b.在平衡移动时正反应速率先增大后减小 c.一定向正反应方向移动 d.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大 (3)请说明随温度的升高,曲线B向曲线A逼近的原因: ________________________________________________________________________。 (4)保持温度,体积不变,充入CO2气体,则CaCO3的质量________,CaO的质量________,CO2的浓度________(填“增大”,“减小”或“不变”)。 【答案】 (1)吸 (2)[CO2],bc (3)随着温度升高,反应速率加快,达到平衡所需要的时间变短 (4)增大 减小 不变 4.2.在一定温度下,恒压密闭容器中存在平衡2NO2(g) N2O4(g)+QkJ(Q>0),现将容器压缩,体系颜色的变化现象是____________________________,请结合平衡移动原理与平衡常数的相关知识对这一现象进行解释: ____________________________________________________________。 解: 气体颜色先加深,后变浅,但仍比原平衡气体颜色深。 变式训练: 1.已知: NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g),现将体积之比为1∶1的NO2和SO2的混合气体置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是(B) A.体系压强保持不变B.混合气体颜色保持不变 C.SO2与NO2的体积比保持不变D.每消耗1molSO2,同时生成1molNO 2.汽车净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)+QkJ(Q>0)。 若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是(B) 【解析】由于是绝热,恒容密闭体系,随着反应的进行,体系的温度升高,K不断减小,当K不变时,即温度保持不变,该反应达到平衡状态。 3.在已经处于化学平衡状态的体系中,如果下列量发生变化,其中能表明平衡一定发生移动的 是(B) A.反应混合物的浓度B.反应物的转化率C.正、逆反应速率D.反应混合物的压强 4.(2014上海)只改变一个影响因素,平衡 常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是(D) A.K值不变,平衡可能移动B.K值变化,平衡一定移动 C.平衡移动,K值可能不变D.平衡移动,K值一定变化 解: A、平衡常数只与温度有关系,温度不变平衡也可能发生移动,则K值不变,平衡可能移动,A正确;B、K值变化,说明反应的温度一定发生了变化,因此平衡一定移动,B正确;C、平衡移动,温度可能不变,因此K值可能不变,C正确;D、平衡移动,温度可能不变,因此K值不一定变化,D不正确,答案选D。 5.(2017海南)已知反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)+QkJ(Q>0)。 在一定温度和压强下于密闭容器中,反应达到平衡。 下列叙述正确的是(D) A.升高温度,平衡向左移动,正反应速率减小B.增加H2O(g)的量,平衡不移动 C.使用高效催化剂,CO转化率增大D.充入一定量的氮气,n(H2)不变 6.(2013安徽)一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO: MgSO4(s)+CO(g) MgO(s)+CO2(g)+SO2(g)—QkJ(Q>0)。 该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是(A) 选项 x y A 温度 容器内混合气体的密度 B CO的物质的量 CO2与CO的物质的量之比 C SO2的浓度 平衡常数K D MgSO4的质量(忽略体积) CO的转化率 【解析】温度升高,平衡正向移动,混合气体的密度增大,A项正确;增大CO的物质的量,平衡正向移动,但CO2与CO的物质的量之比减小,B项错误;增大SO2的浓度,平衡逆向移动,但平衡常数只与温度有关,温度不变平衡常数K不变,C项错误;增大MgSO4的质量,平衡不移动,CO的转化率不变,D项错误。 7.可逆反应aA(s)+bB(g) cC(g)+dD(g)+QkJ,反应过程中,当其他条件不变时,物质C与B在混合物中的含量与温度(T)、压强(p)的关系如图所示,据图分析,以下说法正确的是(D) A.T1>T2,Q<0B.T1 【解析】由图1可知T2>T1,且由T1→T2时,C%减小,即升温平衡左移,故此反应的ΔH<0,所以A、B项均不正确;由图2知,p2>p1且压强改变B%不变,说明压强改变对此平衡无影响,由于A为固体,故b=c+d,所以D项正确,C项错误。 8.已知可逆反应: 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)+1025kJ。 若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是(D) 【解析】升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡时一氧化氮的含量小,且达到平衡时需要的时间短,故A正确,D错误;增大压强,平衡向逆反应方向移动,平衡时一氧化氮的含量小,且达到平衡时需要的时间短,故B项正确;有无催化剂只影响到达平衡状态的时间,不影响平衡移动,故C项正确。 9.科学家采用“组合转化”技术,将CO2在一定条件下转化为重要的化工原料乙烯: 2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g),正反应为吸热反应,该反应达到平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列图示错误的是(B) 【解析】v正=v逆时,达到平衡,增大压强,平衡正向移动,v正>v逆,A正确。 温度升高平衡正向移动,气体的物质的量减小,但总质量不变,平均相对分子质量增大,B错误。 压强增大,平衡正向移动,CO2的转化率升高,C正确。 D项,温度升高,平衡正向移动,乙烯百分含量增大;压强增大,平衡正向移动,乙烯百分含量也增大,正确。 10.已知(CH3COOH)2(g) 2CH3COOH(g),经实验测得不同压强下(P1、P2),体系的平均相对分子 质量(M)随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法正确的是(B) A.该反应为放热反应 B.气体的压强: p(a) C.平衡常数: K(a)=K(b) D.测定乙酸的相对分子质量要在高压、低温条件下 【解析】由题中曲线可以看出,随温度升高混合气体的平均相对分子质量减小,说明升高温度,平衡右移,正反应为吸热反应,ΔH>0,A、D项错误;温度越高,平衡常数越大,故b点的平衡常数最大,C项错误;图中曲线为等压线,p(b)=p(c),在同一温度下,压强增大,平衡逆向移动,即p(a) 11.(2016四川)一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应: CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。 设起始 物料比n(H2O)/n(CH4)=Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。 下列说法正确的是(A) A.该反应为吸热反应 B.图中Z的大小为a>3>b C.图中X点对应的平衡混合物中n(H2O)/n(CH4)=3 D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小 【解析】A项,由图可知,随温度的升高,CH4的体积分数减小,说明平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应,正确;B项,Z越大,说明 大,相当于增加H2O的量,平衡正向移动,CH4的体积分数减小,所以b>3>a,错误;C项,起始时n(H2O)=3xmol,n(CH4)=xmol,随平衡的建立,消耗的n(CH4)=n(H2O)=amol,平衡时 = ≠3,错误;D项,加压,平衡向逆反应移动,CH4体积分数增大,错误。 12.(2019浙江)下列说法正确的是(B) A.H(g)+I2(g) 2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变 B.C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡 C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(? )+B(g) 2C(? )已达平衡,则A、C不能同时是气体 D.1molN2和3molH2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出的热量为Q1;在相同温度和压强下,当2molNH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收的热量为Q2,Q2不等于Q1 【解析】该可逆反应的反应前后气体计量数不发生变化,当缩小反应容器体积,相当于加压,正逆反应速率同等程度增加,A项错误;在建立平衡前,碳的质量不断改变,达到平衡时,质量不变,因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡,B项正确;若压强不再改变说明反应达到平衡,表明反应前后气体的计量数不等,故A、C不可能均为气体,C项错误;易知N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH,合成氨气实际参与反应n(H2)=3×10%=0.3mol,因而Q1=0.3/3×|ΔH|=0.1|ΔH|,分解氨气时实际消耗的n(NH3)=2×10%=0.2mol,Q2=0.2/2×|ΔH|=0.1|ΔH|,则Q1=Q2,D项错误。 13.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的物质的量的浓度变为原来的50%,则(D) 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 【解析】反应达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,最终测得A的物质的量的浓度变为原来的一半,说明减小压强,平衡没有发生移动,即a=b+c,由于平衡不发生移动,故物质B的质量分数不变,D项符合题意。 14.相同温度下,有相同容积的甲、乙两容器,甲容器中充入1gN2和1gH2,乙容器中充入2gN2 和2gH2。 下列叙述中不正确的是(D) A.化学反应速率: 乙>甲 B.平衡后N2的浓度: 乙>甲 C.H2的转化率: 乙>甲 D.平衡混合气中H2的体积分数: 乙>甲 【解析】容器中发生的反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。 相同容积的容器中充入不同量的反应物,乙容器中压强大,化学反应速率: 乙>甲,A正确;根据勒夏特列原理可知,平衡时乙容器中N2的浓度应大于甲容器,但会小于甲容器中N2浓度的2倍,B正确;乙容器中压强较大,平衡向正反应方向移动,所以H2的转化率: 乙>甲,C正确;平衡混合气中H2的体积分数: 乙<甲,D错误。 15.体积均为1.0L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)达到平衡。 下列说法正确的是(D) A.该反应的正反应吸热 B.达到平衡时,容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大 C.达到平衡时,容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍 D.达到平衡时,容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大 【解析】分析Ⅰ、Ⅲ中数据知反应开始时Ⅰ中加入的H2、CO与Ⅲ中加入甲醇的物质的量相当,平衡时甲醇的浓度: Ⅰ>Ⅲ,温度: Ⅰ<Ⅲ,即升高温度平衡逆向移动,该反应正向为放热反应,A错误;Ⅱ相当于将容器Ⅰ的体积缩小二分之一,该反应正向为气体物质的量减小的反应,增大压强平衡正向移动,达到平衡时,容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的小,B错误;Ⅰ和Ⅱ对比,Ⅱ相当于将容器Ⅰ的体积缩小二分之一,该反应正向为气体物质的量减小的反应,增大压强平衡正向移动,则Ⅱ中氢气的浓度小于Ⅰ中氢气浓度的2倍,Ⅲ和Ⅰ对比,平衡逆向移动,氢气浓度增大,故达到平衡时,容器Ⅱ中c(H2)小于容器Ⅲ中c(H2)的两倍,C错误;温度: Ⅲ>Ⅰ,当其他条件不变时,升高温度反应速率加快,故达到平衡时,容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大,D正确。 16.恒温恒压下,在容积可变的密闭容器中,反应2NO2(g) N2O4(g)达到平衡后,再向容器中通入一定量的NO2,又达到平衡时,N2O4的体积分数(A) A.不变 B.增大 C.减小 D.无法判断 【解析】恒温恒压下,平衡后充入NO2,由于反应物仅有一种,所以新平衡与原平衡是等效平衡,N2O4的体积分数不变。 17.一定温度下,恒容密闭容器中发生N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)反应,反应速率与反应时间的关系如图所示。 对两种平衡状态下各物理量的比较正确的是(A) A.平衡状态Ⅱ时的c(H2)可能变大B.平衡常数K变大 C.平衡状态Ⅱ时的c(NH3)可能变小D.平衡状态Ⅱ时的v(正)变大,v(逆)变小 18.已知2NO2(g) N2O4(g)+QkJ(Q>0),将一定量的NO2充入注射器中后封口,下图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深,透光率越小)。 下列说法正确的是(D) A.c点的操作是压缩注射器 B.b点与a点相比,c(N2O4)减小 C.c点与a点相比,注射器中混合气体的平均分子量减小 D.若反应在一绝热容器中进行,则a、b两点的平衡常数: Ka>Kb 19.现有下列两个图像: 下列反应中符合上述图像的是(B) A.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)+QkJ(Q>0) B.2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)—QkJ(Q>0) C.4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)+QkJ(Q>0) D.H2(g)+CO(g) C(s)+H2O(g)—QkJ(Q>0) 【解析】由左边的图像可知,温度越高生成物的浓度越大,说明升高温度,平衡向正反应移动,故正反应为吸热反应;由右边图像可知,相交点左边未达平衡,相交点为平衡点,相交点右边压强增大,平衡被破坏,v逆>v正,平衡向逆反应方向移动,说明正反应为气体物质的量增大的反应;综合上述分析可知,可逆反应正反应为吸热反应且正反应为气体物质的量增大的反应。 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,为放热反应反应,正反应是气体物质的量减小的反应,A不符合;2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g) ΔH>0,为吸热反应反应,正反应是气体物质的量增大的反应,B符合;4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0,正反应是气体物质的量增大的反应,但为放热反应反应,C不符合;H2(g)+CO(g) C(s)+H2O(g) ΔH>0,为吸热反应,但正反应是气体物质的量减小的反应,D不符合。 20.向密闭容器中充入物质A和B,发生反应aA(g)+bB(g) cC(g)。 反应过程中,物质A的体积分数和C的体积分数随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法正确的是(B) A.该反应在T1、T3温度时达到化学平衡 B.该反应在T2温度时达到化学平衡 C.该反应的逆反应是放热反应 D.升高温度,平衡会向正反应方向移动 【解析】T2之前A的体积分数减小,C的体积分数增大,是因为反应未达到平衡,T2之后A的体积分数增大,C的体积分数减小,是因为反应在T2时达到平衡后,升高温度平衡向逆反应方向移动,故B项正确,C、D项错误。 在T1和T3时,A的体积分数均与C的体积分数相等,但T1时反应没有达到平衡状态,A项错误。 21.反应X(g)+3Y(g) 2Z(g)+QkJ(Q>0)在不同温度、不同压强(p1>p2)下,达到平衡时,混合气体中Z的体积分数φ(Z)随温度变化的曲线为(C) 【解析】反应X(g)+3Y(g) 2Z(g)是放热反应,压强不变时,温度升高,平衡逆向移动,则Z的体积分数降低,排除A、B项;若温度不变,增大压强,平衡正向移动,则Z的体积分数增大,所以p1曲线在p2的上方,答案选C项。 【答案】C 22.在容积不变
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