高考化学一轮复习精品导学案专题72 化学平衡状态原卷版Word文档格式.docx
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(3)平衡特点
二、化学平衡状态的判断
可逆反应达到平衡时,V正=V逆,即单位时间内任一物质生成多少,就消耗多少。
表现在外部的特点是:
各物质的物质的量不变,总物质的量也不变,每一种物质的物质的量的百分含量也不变,混合气体的平均相对分子质量也不变,每种物质的浓度也不变,如温度、体积固定,反应容器内的总压,也不随时间的变化而变化。
(但对反应前后气体物质分子数相等的可逆反应,就不能用总压、平均分子质量是否随时间变化来判断是否达到了平衡。
)
(1)直接(特征)标志:
①V正=V逆:
指反应体系中的用同一种物质来表示的正反应速率和逆反应速率相等,但对不同物质来说,速率不一定相等。
现以N2(g)+3H2(g)2NH3(g)为例,在单位时间、单位体积内:
a.若有1molN2消耗(代表V正),同时有1molN2生成(代表V逆)。
同种物质只需考虑量是否相同,所以有1molN2消耗必然同时有1molN2生成,即V正(N2)=V逆(N2)。
b.若有1molN2消耗(代表V正),同时有3molH2生成(代表V逆)。
不同种物质要考虑化学计量数,由化学方程式知N2和H2化学计量数之比为1:
3,所以有1molN2消耗必然同时有3molH2生成,即V逆(H2)=3V正(N2),由此可见两者数值不相等。
c.同理可得以下关系:
若有1molN2消耗(代表V正),同时有2molNH3消耗(代表V逆);
若有nmolN2消耗(代表V正),同时有2nmolNH3消耗(代表V逆)……
d.同时还能够推出:
若有1molN≡N键断裂,则有6molN-H键断裂。
②各物质的百分含量保持不变。
(2)间接(等价)标志:
①混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间的改变而改变。
(注:
m+n≠p)对于反应前后的气体物质的分子总数不相等的可逆反应(如2SO2+O22SO3)来说,可利用混合气体的总压、总体积、总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡。
对于反应前后气体物质的分子数相等的可逆反应:
(如H2+I2(g)2HI),不能用此标志判断平衡是否到达,因为在此反应过程中,气体的总压、总体积、总物质的量都不随时间的改变而改变。
②各物质的浓度不随时间的改变而改变。
③各物质的物质的量不随时间的改变而改变。
④各气体的体积、各气体的分压不随时间的改变而改变。
小结:
判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据
例举反应
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
混合物体系中各成分的浓度
(1)各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定
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
(4)总体积、总压力、总物质的量一定。
(如反应前后气体体积不变的反应)
不一定平衡
正逆反应速率的关系
(1)单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA,则v正=v逆(对于同一物质来说)
(2)在单位时间内消耗了nmolB同时消耗了pmolC,则v正=v逆
(3)v(A):
v(B):
v(C):
v(D)=m:
n:
p:
q(v正不一定等于v逆)
(4)在单位时间内生成了nmolB,同时消耗了qmolD(因均指v逆)
压强
(1)若m+np+q时,总压力一定(其它条件一定)
(2)若m+n=p+q时,总压力一定(其它条件一定)
混合气体的平均相对分子质量Mr
(1)当m+np+q时Mr=m(气)/n(总)
(2)Mr一定时,但m+n=p+q时
温度
任何化学反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时(其他不变)
体系的密度()
密度一定(固定容积不变)
其他
如体系颜色不再变化时等
三、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,反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,最后都能达到平衡状态。
其中平衡混合物中各物质的含量相同。
因为化学平衡状态与条件相关,而与建立平衡的途径无关。
因而,同一可逆反应,从不同的状态开始,只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同,则可形成等效平衡。
高频考点一可逆反应与化学平衡状态
例1.一定条件下,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,则下列判断准确的是()
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0mol·
L-1<
c1<
0.14mol·
L-1
高频考点二判断化学平衡移动
例2.COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)ΔH>
0,当反应达到平衡时,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,能提升COCl2转化率的是()
A.①②④B.①④⑥
C.②③⑤D.③⑤⑥
【变式探究】某温度下,在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后,改变条件对反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<
0的正、逆反应速率的影响如图所示:
(1)加催化剂对反应速率影响的图像是________(填序号,下同),平衡________移动。
(2)升高温度对反应速率影响的图像是__________,平衡向________方向移动。
(3)增大反应容器体积对反应速率影响的图像是________,平衡向________方向移动。
(4)增大O2的浓度对反应速率影响的图像是__________,平衡向________方向移动。
高频考点三条件改变时化学平衡移动结果的判断
例3.将等物质的量的N2、H2气体充入某密闭容器中,在一定条件下,发生如下反应并达到平衡:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0。
当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时,下表中关于新平衡与原平衡的比较准确的是()
改变条件
新平衡与原平衡比较
A
增大压强
N2的浓度一定变小
B
升高温度
N2的转化率变小
C
充入一定量H2
H2的转化率不变,N2的转化率变大
D
使用适当催化剂
NH3的体积分数增大
6.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:
c(Y)/mol·
L-1温度/℃气体体积/L
1
2
4
100
1.00
0.75
0.53
200
1.20
0.90
0.63
300
1.30
0.70
下列说法准确的是()
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
高频考点三等效平衡
例3.恒温恒压下,在一个容积可变的密闭容器中发生反应:
A(g)+B(g)C(g),若开始时通入1molA和1molB,达到平衡时生成amolC。
则下列说法错误的是()
A.若开始时通入3molA和3molB,达到平衡时,生成的C的物质的量为3amol
B.若开始时通入4molA、4molB和2molC,达到平衡时,B的物质的量一定大于4mol
C.若开始时通入2molA、2molB和1molC,达到平衡时,再通入3molC,则再次达到平衡后,C的物质的量分数为
D.若在原平衡体系中,再通入1molA和1molB,混合气体的平均相对分子质量不变
【变式探究】有甲、乙两容器,甲容器容积固定,乙容器容积可变。
一定温度下,在甲中加入2molN2、3molH2,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到平衡时生成NH3的物质的量为mmol。
(1)相同温度下,在乙中加入4molN2、6molH2,若乙的压强始终与甲的压强相等,乙中反应达到平衡时,生成NH3的物质的量为________mol(从下列各项中选择,只填字母,下同);
若乙的容积与甲的容积始终相等,乙中反应达到平衡时,生成NH3的物质的量为________mol。
A.小于mB.等于m
C.在m~2m之间D.等于2m
E.大于2m
(2)相同温度下,保持乙的容积为甲的一半,并加入1molNH3,要使乙中反应达到平衡时,各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同,则起始时应加入______molN2和________molH2。
1.【2019年高考江苏卷】一定温度下,在3个体积均为1.0L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)达到平衡。
A.该反应的正反应放热
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
1.(2019·
四川理综,7)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。
A.550℃时,若充入惰性气体,v正、v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
2.(2019·
安徽理综,11)汽车尾气中,NO产生的反应为N2(g)+O2(g)2NO(g),一定条件下,等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应,下图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化,曲线b表示该反应在某一起始条件改变时N2的浓度随时间的变化。
下列叙述准确的是()
A.温度T下,该反应的平衡常数K=
B.温度T下,随着反应的实行,混合气体的密度减小
C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D.若曲线b对应的条件改变是温度,可判断该反应的ΔH<
3.(2019·
天津理综,6)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。
下列叙述不准确的是()
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
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