人教版化学平衡.pdf
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1、化学平衡【思考导学】1.对于某一化学反应,化学反应速率越大,它所进行的程度越大吗?答案:化学反应速率大,反应进行的程度不一定大.对于可逆反应,正反应速率大,逆反应速率也大,反应进行的程度可能较小.2.化学平衡和溶解平衡有何异同?答案:化学平衡和溶解平衡的特征相同,都符合平衡移动原理;不同之处是它们研究的对象不同.3.化学平衡建立的途径有哪些?答案:建立化学平衡可以从反应物开始,也可以从生成物开始,还可以从反应物、生成物共同开始,只要条件相同,就可以达到相同的平衡状态.4.如何判断某一可逆反应是否到达了平衡状态?答案:判断某一可逆反应是否达到化学平衡状态,关键要抓住根本标志:v(正)=v(逆);
2、各组分的浓度(或质量分数、体积分数)不变.也可以根据其他条件判断,如气体的压强、气体的物质的量、相对分子质量、密度等.但要视反应的具体情况而定.【自学导引】化学平衡的建立1.可逆反应:在同一条件下,能同时向正逆方向进行的化学反应称为可逆反应.化学平衡研究的对象是亘逆反应.2.化学平衡的建立以 C0+H20(g)=-CO2+H2反应为例.在一定条件下,将 0.01 mol CO和 0.01 mol H20(g)通 入 1 L 密闭容器中,开始反应:(1)反应刚开始时:反应物的浓度最大,正反应速率最大.生成物的浓度为重,逆反应速率为雯.(2)反应进行中:反应物的浓度减小,正反应速率减小.生成物的浓
3、度增大,逆反应速率增大.(3)肯定最终有一时刻,正反应速率与逆反应速率相等,此时,反应物的浓度不再变化,生成物的浓度也不再变化.(4)如果不是从CO和H20(g)开始反应,而是各取0.01 mol CO2和0.01 mol H2,以相同的条件进行反应,生成CO和H20(g),当达到化学平衡状态时,反应混合物中各物质的含量与前者相同.所以,化学平衡的建立可以从反应物开始,也可以从生成物开始,还可以由反应物和生成物共同开始.总之,化学平衡的建立与途径无关.3.化学平衡状态化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反 应 里,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的建度保持不变的状态.4.化学平衡的特
4、征是动、定、变,也就是说,化学平衡是一种动态平衡,反应达到平衡时,反应并没有停止,即v(正)三v(逆展0;平衡体系中反应混合物中各组分的浓度保持不变,不再随时间的改变而改变;若外界条件改变,原平衡被破坏.5反应物的转化率=2 侬【热点透视】一、判断可逆反应达到平衡标志的方法1.直接判断法:(1)正反应速率等于逆反应速率;(2)各组分的浓度保持不变.2.间接判断法:(1)各组成成分的百分含量保持不变;(2)各物质的物质的量不随时间的改变而改变;(3)各气体的分压,各气体的体积不随时间的改变而改变.3.特例判断法:对于反应前后气体物质的分子总数不相等的可逆反应来说,混合气体的总压、总体积、总物质的
5、量、平均摩尔质量、平均相对分子质量不随时间的改变而改变,则可以判断达到平衡.而对于反应前后气体物质的分子总数相等的可逆反应,则不能以此判断达到平衡.二、化学平衡的建立与反应途径无关,只要可逆反应在相同状况(同温、等容)下,无论从正反应或从逆反应开始,都可以建立相同的平衡状态,平衡时各物质的浓度也不因反应从哪边开始进行而变化(但要符合反应方程式中的化学计量数之比).例如在一个容积固定的密闭容器中,加入2 mol A和1 mol B,发生反应2A(g)+B(g)3c(g)+D(g),反应达到平衡时,若生成物C的浓度为“m o lL-l则在容积和温度不变时,加 入3 mol C和1 mol D或 加
6、 入1 mol A、0.5 mol B、1.5 molC、0.5 m olD,达到平衡后,生 成C的浓度仍为a m o lL-l但若温度不变,而容积为原情况的2倍,加入4 mol A和2 mol B达到平衡时,C的浓度仍为a mol-L-1三、有关化学平衡的基本计算一般表示如下:(三行式解法)?A(g)+B(g)-一pC(g)+qD(g)起 始 浓 度abcd变 化 浓 度mxnxpxqx平衡浓度amxb-nxc+pxd+qx此三种浓度中,只有变化浓度之比等于计量数之比.mx 求A物质的平衡转化率a(A)(a越大,反应的越多)a(A)=xlOO%(2)求B物质平衡时的体积分数9(B),s(B)
7、=b-nxa+h+c+d-mx-nx+px+qx x 100%a-r(A)+(B)+cMr(C)+dM,(D)(3)求混合气体的 M r,Mr=a+b+c+d-m x-n x+px+qx(4)反应前后的压强比等于物质的量比.(恒温、等容的条件下)【典例剖析】例 1反应2so2+O 2-2SO3达到平衡后,再向反应容器中充入含氧的1 Q1 O同位素8。的氧气,经过一段时间后8 0 原子存在于()A.02B.S02C.O2 和 SO2D.。2、S02 和 S03解析:因为化学平衡是一个动态平衡,所 以 在 O2、SC2和 S03中都存在.答案:D 例 2 一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g)=
8、2C(g)达到平衡的标志是()A.C 生成的速率与C 的分解速率相等B.单位时间生成 mol A,生成3 mol BC.A、B、C 的浓度不再变化D.A、B、C 的分子数比为1 :3:2解析:化学平衡的标志是正反应速率与逆反应速率相等.C 的生成速率是正反应速率,C 的分解速率是逆反应速率,A 正确.A、B、C 各物质的浓度不变化,是平衡状态的宏观表现.B 项的A、B 都是逆反应速率,与正反应速率无关,A、B、C 分子数之比为1:3:2 的偶然性存在,不能作判断平衡标志的依据.答案:AC 例 3在一个固定体积的密闭容器中,2 mol A 和 1 mol B 发生反应2A(g)+B(g)=3C(
9、g)+D(g),达到平衡时,C 的浓度为少m ol/L.维持容器体积和温度不变,按下列四种配比作为起始物质,达到平衡后,若C 的浓度仍为 mol/L,该 配 比 是()A.4 mol A+2 mol BB.3 mol C+1 mol D+1 mol B+2 mol AC.3 mol C+1 mol DD.1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C+0.5 mol D解析:达到相同的平衡状态要求条件(如温度、压强、容器的体积)相同,各组分的用量相同或相对应.无论可逆反应从正反应开始,还是从逆反应开始,或是从正、逆两反应同时开始,达到平衡时,体系各物质浓度与原平衡状态相同.该题的信息是
10、从正反应开始2 mol A和1 mol B发生反应达到平衡,C的浓度为Wmol/L,那么从逆反应开始时,按方程式中的计量数可知应是3 mol C和1 mol D,这才相对应.再分析D,1.5 mol C+0.5 mol D相 当 于1 mol A+0.5 moi B,再加Jt 1 mol A+0.5 mol B,即 D 相当于 2 moi A+1 mol B.故答案为 C、D.答案:CD 例4 X、Y、Z为三种气体,把“molX和6 mol Y充入一密闭容器中,发生反应X+2 Y=2 Z.达到平衡时,若它们的物质的量满足:H(X)+H(Y)=H(Z),则Y的转化率为()a+bA.5 xlOO%
11、2(a+b)B.5b xlOO%2(a+b)C.5 xioo%a+bD.5a xlOO%解析:解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时,一般需要写出化学方程式,列出起始量、变化量及平衡量,再根据题设其他条件和有关概念、定律求解.设反应达平衡时消耗Y x m o l.则:X+2Y-一 2Z起始量/mola h0X转变量/mol2 xXX平衡量/mol a 2 b-x xx依题意可得:a 2)+(/x)=x2(a+b)x=5(mol)2(a+b)/5 2(a+b)Y 的转化率为:b xi00%=5b xlOO%,选 B.答案:B 例5在一定温度下,把2 moi SO?和1 mol。2通入一个一定容
12、积的密闭催 化 剂,容器里,发生如下反应:ZSC2h+Oa2-4 2S033,当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态.现在该容器中,维持温度不变,令。、从c分别代表初始加入的S02、。2和S03的物质的量(m ol).如 果“、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡时,反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同.请填写下列空白:(1)若“=0,6=0,贝ij c=.(2)若 a=0.5,b=和 c=.(3)4、3 c取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示,其中一个只含q和c,另一个只含b和c):.解析:本题是对可逆反应和化学平衡状态的理
13、解以及利用题给信息将化学问题以及内在规律抽象为数学问题,利用数学工具解决化学问题的思维能力的综合考查.对于平衡状态的建立,只与条件相关,即与温度、压强(或容器的容积)、反应物或生成物的起始量的相对关系有关,而与反应进行的方向无关.因此,对于该条件下的反应,初始态是2 mol SO2和1 mol 02的混合物,或 是2 mol纯净的SO3,两者是等价的,最终达到的平衡状态完全相同.因此(1)中答案应为c=2.而(2)中初始态包含了三种气态物质,此时需要进行思维转换,将初始物质的加入量转0.5换为相当于“=2,6=1,就可以达到题设的平衡状态.现在a=0.5,则6=2=0.25,此时与题干所设初始
14、态的差别是A4=20.5=1.5,9=10.25=0.75,由此SO3的初始加入量c必 须 转 化 为 等 效 于1.5和6=0.75的量,根据该反应方程式系数比推断知c=1.5.(3)中要求将具体问题抽象为普遍规律,此时必须把握“把所有初始物都转换为反应物,则必须相当于2 moi SO2和ImolCh的混合物,把所有的初始物转换为生成物,则必须相当于2 moi纯净的S O L.才能得出正确结论:必须同时满足:a+c=2和2 b+c=2两个关系式.答案:(l)c=2(2)6=0.25,c=1.5(3)a+c=2,26+c=2【素能培养】()巩固类1.可逆反应达到平衡的重要特征是()A.反应停止
15、了B.正逆反应的速率均为零C.正逆反应都还在继续进行D.正逆反应的速率相等解析:可逆反应达到平衡的根本标志是v(正)=丫(逆).答案:D2.下列哪种说法可以证明反应:N2+3H2-2NH3已 达 到 平 衡 状 态()A.1个N三 N 键断裂的同时,有 2 个 HH 键形成B.1个N三 N 键断裂的同时,有 3 个 HH 键断裂C.1个N三 N 键断裂的同时,有 6 个NH 键断裂D.1个N三 N 键断裂的同时,有 6 个NH 键形成解析:1个 N三 N 键断裂,说明有1个N2分解;6 个NH 键断裂,说明有2 个 N吐分解,即有1个N2生成.因此,v(正)=v(逆).答案:C3.在一定温度下
16、,可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡状态的标志是()A.C 生成的速率与C 分解的速率相等B.A、B、C 的浓度相等C.单位时间内,生成“mol A,同时生成3 mol BD.A、B、C 的分子数之比为1 :3:2解析:A、B、C 的浓度相等和A、B、C 的分子数之比为1 :3:2,不能说明反应达到平衡.答案:A4.把 HI气体充入密闭容器中,在一定条件下发生反应:2Hl(g)=1H 2(g)+I 2(g),在反应趋向平衡状态的过程中,下列说法正确的是()A.H I的生成速率等于其分解速率B.H I的生成速率小于其分解速率C.H I的生成速率大于其分解速率D.无法判断H I的生成速
17、率和分解速率的相对大小解析:反应趋向平衡状态,说明反应向正反应方向进行,则丫(正)丫(逆).答案:B5.对于一定条件下在密闭容器中已达到平衡状态的可逆反应:NO2+CO=N O+CO2下列说法中不正确的是()A.平衡体系中气体总的物质的量等于开始反应时体系中气体总的物质的量B.从开始反应达到平衡状态,容器内压强始终保持不变C.达到平衡时,NO、CO2的物质的量相等D.达到平衡时,NO和 CO2的物质的量之和等于NO2和 CO的物质的量之和解析:反应NO2+CO=NO+CO2为等体反应,所以,反应前后气体总物质的量和压强保持不变.答案:D6.在密闭容器中充入4 moi H L 在一定温度下2 H
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