2022年化学平衡状态.pdf
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1、考纲要求1. 了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2. 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,能用相关理论解释其一般规律。考点一可逆反应与化学平衡建立1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) 特点二同: a. 相同条件下; b. 正、逆反应同时进行。一小: 反应物与生成物同时存在;任一组分的转化率都小于( 填“大于”或“小于” )100% 。(3) 表示在方程式中用“”表示。2化学平衡状态(1) 概念一定条件下的可逆反应中,正反应速率与逆反应速率相等,反应体系中所有参加反应的物
2、质的质量或浓度保持不变的状态。(2) 化学平衡的建立精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 24 页 - - - - - - - - - - (3) 平衡特点深度思考1正误判断,正确的打“”,错误的打“”(1)2H2O电解点燃2H2 O2为可逆反应 ( )(2) 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( )(3) 化学反应达到化学平衡状态时正、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( )(
3、4) 一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度( )2向含有2 mol 的 SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g) O2(g)催化剂加热2SO3(g) HQkJmol 1(Q0) ,充分反应后生成SO3的物质的量 2 mol(填“”、“ ”或“”, 下同 ) , SO2的物质的量 0 mol,转化率 100%, 反应放出的热量QkJ。题组一极端假设,界定范围,突破判断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molL1、 molL1、 molL
4、1,精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页,共 24 页 - - - - - - - - - - 则下列判断正确的是( )Ac1c231B平衡时, Y和 Z 的生成速率之比为23CX、Y的转化率不相等Dc1的取值范围为0c1 molL12 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molL1、 molL1、 mol L1,在一定条件下, 当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是( )AZ为 molL1 BY2为 molL 1CX2为 m
5、olL1 DZ 为 molL1极端假设法确定各物质浓度范围上述题目 2 可根据极端假设法判断,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,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 (molL1) 改变浓度 (molL1) 终态浓度 (molL1) 0 假设反应逆向进行到底:X2(g) Y2(g)2Z(g)起始浓度 (molL1) 改变浓度 (molL1) 终态浓度 (molL1) 0平衡体系中各物质的浓度范围为X2(0, , Y2, ,Z(0, 。题组二审准题干,关注特点,判断标志3对于 CO23H2CH3OH H2O,下列说法能判
6、断该反应达到平衡状态的是( )精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页,共 24 页 - - - - - - - - - - Av(CO2) 13v(H2)B3v逆(H2) v正(H2O)Cv正(H2)3v逆(CO2)D断裂 3 mol H H键的同时,形成2 mol O H键4在一定温度下的定容容器中,当下列物理量不再发生变化时:混合气体的压强,混合气体的密度,混合气体的总物质的量,混合气体的平均相对分子质量,混合气体的颜色,各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比,某种气体的百分含量
7、(1) 能说明 2SO2(g) O2(g)2SO3(g) 达到平衡状态的是。(2) 能说明 I2(g) H2(g)2HI(g) 达到平衡状态的是。(3) 能说明 2NO2(g)N2O4(g) 达到平衡状态的是。(4) 能说明 C(s) CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是。(5) 能说明 NH2COONH4(s)2NH3(g) CO2(g) 达到平衡状态的是。(6) 能说明 5CO(g)I2O5(s)5CO2(g) I2(s) 达到平衡状态的是。5若上述题目中的(1) (4) 改成一定温度下的恒压密闭容器,结果又如何规避“2”个易失分点(1) 化学平衡状态判断“三关注”关注反应条件,是恒温
8、恒容,恒温恒压,还是绝热恒容容器;关注反应特点,是等体积反应,还是非等体积反应;关注特殊情况,是否有固体参加或生成,或固体的分解反应。(2) 不能作为“标志”的四种情况精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页,共 24 页 - - - - - - - - - - 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。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) 。全是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不再随时
9、间而变化,如2HI(g)H2(g) I2(g) 。全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。考点二化学平衡移动1化学平衡移动的过程2化学平衡移动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v逆: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,改变下列条件对化学平衡的影响如下:改变的条件 ( 其他条件不变 )化学平衡移动的方向浓度增大反应物浓度或减小生成物浓度向正反应方向移动减小反应物浓度或增大生成物浓度向逆反应方向移动压强( 对有气体参反应前后气体体积改变增大压强向气体分子总数减小的方向移动减小
10、压强向气体分子总数增大的方向移动反应前后气体体积不变改变压强平衡不移动精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页,共 24 页 - - - - - - - - - - 加的反应)温度升高温度向吸热反应方向移动降低温度向放热反应方向移动催化剂同等程度改变v正、v逆,平衡不移动(2) 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。(3) “惰性气体”对化学平衡的影响恒温、恒容条件原平衡体系 充入惰性气体体系总压强
11、增大 体系中各组分的浓度不变平衡不移动。恒温、恒压条件原平衡体系 充入惰性气体容器容积增大,各反应气体的分压减小等效于减压体系中各组分的浓度同倍数减小深度思考1正误判断,正确的打“”,错误的打“”(1) 化学平衡发生移动,化学反应速率一定改变;化学反应速率改变,化学平衡也一定发生移动( )(2) 升高温度,平衡向吸热反应方向移动,此时v放减小,v吸增大 ( )(3) 合成氨反应需要使用催化剂,说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动,所以也可精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页,共 2
12、4 页 - - - - - - - - - - 以用勒夏特列原理解释使用催化剂的原因( )(4) 平衡时,其他条件不变,分离出固体生成物,v正减慢 ( )(5)C(s)CO2(g)2CO(g) H0,其他条件不变时,升高温度,反应速率v(CO2) 和 CO2的平衡转化率均增大( )2化学平衡向正反方向移动,反应物的转化率一定增大吗( 举列说明 )化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变,而不是“抵消”外界条件的改变,改变是不可逆转的。 新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。如增大反应物A的浓度, 平衡右移,A的浓度在增大的基础上减小,但达到新平衡时, A的浓度一定比原平衡大;若将体系温度从 5
13、0 升高到 80 ,则化学平衡向吸热反应方向移动,达到新的平衡状态时50 T80 ;若对体系N2(g) 3H2(g)2NH3(g) 加压,例如从30 MPa加压到 60 MPa ,化学平衡向气体分子数减小的方向移动,达到新的平衡时30 MPap60 MPa。题组一选取措施使化学平衡定向移动1COCl2(g)CO(g)Cl2(g) H0,当反应达到平衡时,下列措施:升温恒容通入惰性气体增加 CO浓度减压加催化剂恒压通入惰性气体,能提高 COCl2转化率的是 ( ) A BC D2(2016长春质检 ) 用 O2将 HCl 转化为 Cl2,可提高效益,减少污染。新型RuO2催化剂对上述 HCl 转
14、化为 Cl2的总反应具有更好的催化活性。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页,共 24 页 - - - - - - - - - - (1) 实验测得在一定压强下,总反应的HCl 平衡转化率随温度变化的HClT曲线如下图:则总反应的H 0(填“”、“”或“”) ;A、B两点的平衡常数K(A) 与K(B)中较大的是。(2) 在上述实验中若压缩体积使压强增大,请在上图画出相应HClT曲线的示意图, 并简要说明理由:。(3) 下列措施中,有利于提高HCl的有。A增大n(HCl) B增大n(O2)
15、C使用更好的催化剂D移去 H2O答案(1) K(A) (2) 见下图温度相同的条件下,增大压强,平衡右移,HCl增大,因此曲线应在原曲线上方(3)BD题组二条件改变时对化学平衡移动结果的判断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) H0。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正确的是( )精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页,共 24 页 - - - - - - -
16、- - - 选项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H2H2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4乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:工业上, 通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气( 原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为19), 控制反应温度600 ,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性( 指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数) 示意图如下:(1) 掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实:。(2) 控制反应温度为600 的理由是。5在压强为 MPa
17、、温度为300 条件下,a mol CO 与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇:CO(g)2H2(g)=CH3OH(g) H 0。(1) 平衡后将容器的容积压缩到原来的一半,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是( 填字母 ) 。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页,共 24 页 - - - - - - - - - - Ac(H2) 减小B正反应速率加快,逆反应速率减慢C反应物转化率增大D重新平衡cH2cCH3OH减小(2) 若容器容积不变,下列措施可增大甲醇产率
18、的是 (填字母 ) 。A升高温度B将 CH3OH从体系中分离C充入 He,使体系总压强增大平衡转化率的分析与判断方法(1) 反应aA(g) bB(g)cC(g) dD(g) 的转化率分析若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比,达到平衡后,它们的转化率相等。若只增加A的量,平衡正向移动,B的转化率提高,A的转化率降低。若按原比例同倍数地增加( 或降低 )A、B的浓度,等效于压缩( 或扩大 ) 容器体积,气体反应物的转化率与化学计量数有关。同倍增大c(A) 和c(B)abcdA、B的转化率不变abcdA、B的转化率增大abcdA、B的转化率减小(2) 反应mA(g)nB(g) qC(g) 的转
19、化率分析在T、V不变时,增加A的量,等效于压缩容器体积,A的转化率与化学计量数有关。增大c(A)mnqA的转化率不变mnqA的转化率增大mnqA的转化率减小精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页,共 24 页 - - - - - - - - - - 考点三应用“等效平衡”判断平衡移动的结果1等效平衡的含义在一定条件下 (恒温恒容或恒温恒压) 下,同一可逆反应体系,不管是从正反应开始,还是从逆反应开始, 还是正、 逆反应同时投料,达到化学平衡状态时,任何相同组分的百分含量( 质量分数、物质
20、的量分数、体积分数等) 均相同。2等效平衡的判断方法(1) 恒温、恒容条件下反应前后体积改变的反应判断方法:极值等量即等效。例如: 2SO2(g) O2(g)2SO3(g) 2 mol 1 mol 0 0 0 2 mol mol mol mol a mol b mol c mol上述三种配比,按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物,则SO2均为 2 mol,O2均为 1 mol ,三者建立的平衡状态完全相同。中a、b、c三者的关系满足:ca2,c2b1,即与上述平衡等效。(2) 恒温、恒压条件下反应前后体积改变的反应判断方法:极值等比即等效。例如: 2SO2(g) O2(g)2SO3(g)
21、2 mol 3 mol 0 1 mol mol 2 mol a mol b mol c mol精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页,共 24 页 - - - - - - - - - - 按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物,则中nSO2nO223,故互为等效平衡。中a、b、c三者关系满足:cac2b23,即与平衡等效。(3) 恒温条件下反应前后体积不变的反应判断方法:无论是恒温、恒容,还是恒温、恒压,只要极值等比即等效,因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。例如: H2(g) I
22、2(g)2HI(g) 1 mol 1 mol 0 2 mol 2 mol 1 mol a mol b mol c mol两种情况下,n(H2) n(I2) 11,故互为等效平衡。中a、b、c三者关系满足c2ac2b11 或ab11,c0,即与平衡等效。3虚拟“中间态”法构建等效平衡(1) 构建恒温恒容平衡思维模式新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。(2) 构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例,见图示)新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动。深度思考对于以下三个反应,从反开始进行到达到平衡后,保持温度、体积不变,按要
23、求回答下列问精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页,共 24 页 - - - - - - - - - - 题。(1)PCl5(g)PCl3(g) Cl2(g)再充入 PCl5(g) 平衡向方向移动,达到平衡后,PCl5(g) 的转化率,PCl5(g)的百分含量。(2)2HI(g)I2(g) H2(g)再充入HI(g) 平衡向方向移动,达到平衡后,HI 的分解率,HI 的百分含量。(3)2NO2(g)N2O4(g)再充入NO2(g) ,平衡向方向移动,达到平衡后,NO2(g) 的转化率,N
24、O2(g)的百分含量。1已知 N2(g) 3H2(g)2NH3(g) H kJmol1,在一定温度和催化剂的条件下,向一密闭容器中,通入1 mol N2和 3 mol H2,达到平衡状态;相同条件下,向另一体积相同的密闭容器中通入 mol N2、 mol H2和 mol NH3,达到平衡状态, 则下列说法正确的是( )A两个平衡状态的平衡常数的关系:KKBH2的百分含量相同CN2的转化率:平衡平衡D反应放出的热量:QQ kJ2一定温度下,在3 个容积均为 L 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( )容器温度 /K物质的起始浓度 /mol L
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