全国版版高考化学一轮复习第7章化学反应速率和化学平衡第2节化学平衡状态化学平衡的移动学案.docx
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全国版版高考化学一轮复习第7章化学反应速率和化学平衡第2节化学平衡状态化学平衡的移动学案
第2节 化学平衡状态 化学平衡的移动
考试说明
1.了解化学反应的可逆性。
2.了解化学平衡建立的过程;掌握化学平衡的特征。
3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,认识其一般规律。
4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
命题规律
本节内容是高考的重点与热点,主要考点有两个:
一是化学平衡状态的判断;二是化学平衡移动原理,它往往以化学图像为载体,结合化学反应速率的变化、化学平衡常数,一起进行考查,同时考查观察图表、数据处理、分析问题的能力。
考点1 可逆反应和化学平衡状态
1.化学平衡研究的对象——可逆反应
(1)定义:
在同一条件下既可以向正反应方向进行,同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
(2)特点——“三同一小”。
①三同:
a.相同条件下;b.正逆反应同时进行;c.反应物与生成物同时存在。
②一小:
任一组分的转化率都小于(填“等于”或“小于”)100%。
(3)表示方法:
在化学方程式中用“”表示。
2.化学平衡状态
(1)概念:
在一定条件下的可逆反应中,正反应速率和逆反应速率相等,反应体系中所有参加反应的物质的浓度或质量保持不变的状态。
(2)建立过程
在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。
反应过程如下:
以上过程可用如图表示:
(3)化学平衡状态特征
(1)可逆反应体系中,生成物不能全部转化为反应物,反应物也不能完全转化为生成物。
(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。
(4)化学反应达平衡状态时,各组分的浓度、百分含量保持不变,但不一定相等。
【基础辨析】
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)2H2O2H2↑+O2↑为可逆反应。
(×)
(2)对于反应2A(g)+B(s)3C(g),在恒温恒容密闭容器中反应,当混和气体的密度或压强保持不变时,都说明反应已达平衡状态。
(√)
(3)由2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6kJ·mol-1知,2molSO2与1molO2在恒压密闭容器中充分反应,可放出196.6kJ的热量。
(×)
(4)对NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)反应,当每消耗1molSO3的同时生成1molNO2时,说明反应达到平衡状态。
(×)
(5)对反应A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),在恒温恒容密闭容器中反应,当压强不随时间而改变,说明反应已达平衡。
(×)
(6)在2L密闭容器内,800℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,当该容器内颜色保持不变时能说明该反应已达到平衡状态。
(√)
题组一可逆反应及其特点
1.在密闭容器中进行反应:
X2(g)+Y2(g)2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.2mol·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度可能是( )
A.Z为0.3mol·L-1B.Y2为0.4mol·L-1
C.X2为0.2mol·L-1D.Z为0.4mol·L-1
答案 A
解析 若X2完全转化为Z,则X2、Y2、Z的浓度分别是0mol·L-1、0.2mol·L-1、0.4mol·L-1;若Z完全转化为X2、Y2,则X2、Y2、Z的浓度分别是0.2mol·L-1、0.4mol·L-1、0mol·L-1;反应为可逆反应,反应物不能完全转化,所以,0 2.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、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·L-1 C.c(SO2)=0.25mol·L-1 D.c(SO2)+c(SO3)=0.5mol·L-1 答案 C 解析 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) c(某时刻)0.2mol·L-10.2mol·L-10.2mol·L-1 向右进行完全 00.1mol·L-10.4mol·L-1 向左进行完全0.4mol·L-10.3mol·L-1 0 由于反应为可逆反应,SO3的浓度一定小于0.4mol·L-1,故A错误;SO2与SO3浓度不会均为0.15mol·L-1,只能一种物质的浓度增大,另一种物质的浓度减小,故B错误;由于反应为可逆反应,SO2的浓度一定小于0.4mol·L-1,大于0,则可能为0.25mol·L-1,故C正确;根据元素守恒,c(SO2)+c(SO3)=0.4mol·L-1,故D错误。 题组二化学平衡状态的标志 3.[2017·河北石家庄摸底]恒温恒容条件下,某密闭容器中发生如下反应: H2(g)+I2(g)2HI(g),说明该反应已达到平衡状态的是( ) A.容器内总压强不随时间改变 B.气体的密度不随时间改变 C.单位时间内生成2molHI同时消耗1molH2 D.H2的体积分数不随时间改变 答案 D 解析 该反应前后气体总分子数不变,则恒温恒容条件下,容器内气体总压强始终不变,故不能根据总压强的不变判断反应达到平衡状态,A错误;反应物和生成物均为气体,则气体总质量不变,又知该反应在恒温恒容条件下进行,则气体的密度始终不变,故不能根据密度不变判断反应达到平衡状态,B错误;生成2molHI和消耗1molH2均表示正反应速率,故不能判断反应达到平衡状态,C错误;该反应正向进行时,H2的体积分数减小,而逆向进行时,H2的体积分数增大,当H2的体积分数不随时间改变,即v正(H2)=v逆(H2),则该反应达到平衡状态,D正确。 4. (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.反应容器中生成物的浓度不变;b.反应物的生成速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比;c.混合气体的压强不变;d.混合气体的密度不变;e.混合气体的平均相对分子质量不变;f.混合气体的总物质的量不变;g.混合气体的颜色不变;h.各反应物和生成物的浓度之比等于化学计量数之比;i.某种气体的质量分数不变。 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2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的有________。 答案 (1)正反应速率与逆反应速率相等 C (2)①acefi ②acefgi 解析 (1)化学平衡状态的本质特征是v(正)=v(逆),A项均为正反应速率,错误;B项,2v正(N2)=v逆(NH3),才达到平衡,错误;D项,3v正(N2)=v逆(H2),才达到平衡,错误。 (2)依据化学平衡状态的特征进行判断。 可逆反应达平衡状态的判断方法 准确地判断题目提供的物理量,反应过程中是变量还是定量,变量不变,则可逆反应达平衡。 以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例: 考点2 化学平衡的移动 1.化学平衡移动的过程 原化学平衡状 2.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。 3.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。 (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。 但通过改变体积增大(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。 (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 原平衡体系容器容积增大,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) 【基础辨析】 判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)增大反应物的量,化学反应速率加快,化学平衡正向移动。 (×) (2)化学平衡发生移动,速率一定改变。 速率改变,化学平衡一定发生移动。 (×) (3)二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系,加压(压缩体积)后颜色加深。 (√) (4)对“H2(g)+I2(g)2HI(g)”无论恒温恒容,还是恒温恒压,充入稀有气体,平衡均不移动。 (√) (5)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在其他条件不变的情况下改变压强,平衡不发生移动,反应放出的热量不变。 (√) (6)恒温恒容条件下,反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后,再向容器中通入一定量的N2O4(g)重新达到平衡后,NO2的体积分数增大。 (×) 1.反应2A(g)2B(g)+E(g) ΔH=QkJ·mol-1(Q>0),达到平衡时,要使正反应速率降低,A的浓度增大,应采取的措施是( ) A.缩小体积加压B.扩大体积减压 C.增加E的浓度D.降温 答案 D 解析 缩小体积加压,平衡逆向移动,A的浓度增大,但正反应速率也增大,A错误;扩大体积减压,平衡正向移动,正反应速率减低,但A的浓度也减小,B错误;增加E的浓度,平衡逆向移动,A的浓度增大,正反应速率也增大,C错误;降温,正反应速率降低,且平衡逆向移动,A的浓度增大,D正确。 2.一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 C.平衡向正反应方向移动D.C的质量分数增加 答案 B 解析 当气体体积缩小到原来的1/2,假设平衡未发生移动(虚拟出一种中间状态),则C的浓度为原平衡时的2倍,而事实上平衡发生了移动,平衡移动的结果是C的浓度变为原平衡时的1.9倍,则可认为由虚拟中间状态向逆反应方向发生了移动。 3.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
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