化学平衡

考点聚焦

1.通过实验探究温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。

2.认识温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率影响的一般规律,能用有效碰撞理论等予以简单解释。

知识梳理

一、化学平衡的概念:在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组在成分的含量保持不变的状态叫做化学平衡。

1.“等”――处于密闭体系的可逆反应,化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等。即v(正)=v(逆)≠0。这是可逆反应达到平衡状态的重要标志。

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2.“定”――当一定条件下可逆反应一旦达平衡(可逆反应进行到最大的程度)状态时,在平衡体系的混合物中,各组成成分的含量(即反应物与生成物的物质的量,物质的量浓度,质量分数,体积分数等)保持一定而不变(即不随时间的改变而改变)。这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要依据。

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3.“动”――指定化学反应已达化学平衡状态时,反应并没有停止,实际上正反应与逆反应始终在进行,且正反应速率等于逆反应速率,所以化学平衡状态是动态平衡状态。

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 4.“变”――任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的(与浓度、压强、温度等有关)。而与达平衡的过程无关(化学平衡状态既可从正反应方向开始达平衡,也可以从逆反应方向开始达平衡)。

如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。

 

外因的变化

备注

对反应速率的影响

对化学平衡

的影响

 

 

 

浓度

增大反应物的浓度

固体物质除外

v、v均增大,且v>v

向正反应方向移动

减小生成物的浓度

v、v均减小,且v>v

减小反应物的浓度

v、v均减小,且v<v

向逆反应方向移动

增大生成物的浓度

v、v均增大,且v<v

向逆反应方向移动

 

压强

增压引起浓度改变

固体和液体、恒容时充入不反应气体情况除外

v、v均增大,只是增大的倍数不同

向气体体积减小的方向移动

减压引起浓度改变

v、v均减小,只是减小的倍数不同

向气体体积增大的方向移动

 

 

试题枚举

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三、 影响化学平衡的条件

【例1】 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≡ N 键断裂的同时,有3个H - N键形成。

        B. 1个N≡ N断裂的同时,有3个H - N键断裂。

        C. 1个N≡ N断裂的同时,有6个H - N键断裂。

        D. 1个N≡ N键断裂的同时,有6个H - N键形成。

  解析:根据化学平衡的定义,当一个可逆反应达到平衡时V= V ,同时各物质的百分含量保持不变,从本质上来讲反应虽然仍在进行,但各种物质的绝对量不再变化,我们就称为达到平衡状态,对此题关键要分清谁表示V 谁表示V ,例如,1个N≡N断裂,即表示要向右进行,生成NH3即为V ;而6个N-H键断裂表示向左进行,生成N2与H2,即V。6个N-H形成,相当于生成2molNH3,表示V 。根据同一反应中,用不同的物质来表示某反应的速率,若正、逆反应速率之比等于方程式各物质的系数之比,反应亦达到平衡,所以答案为A、C。

答案:A、C

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【例2】  能够充分说明在恒温恒容下的密闭容器中,反应2SO2+O22SO3已达平衡状态的标志是

  A.容器中SO2、O2、SO3的物质的量之比为2:1:2

  B.SO2 和SO3的物质的量浓度相等

  C.反应容器内压强不随时间变化而变化

  D.单位时间内生成2molSO3 时,即生成1molO2

  解析:由于题目中没有给出各物质的起始量,也没有给出反应的具体条件,所以无法知道容器中SO2、O2、SO3的物质的量之比为2:1:2时,及SO2 和SO3的物质的量浓度相等时反应是否达到平衡,也就是说无法知道达到平衡后,SO2 和SO3 的物质的量浓度上否相等。所以A、B选项不能选为答案。由于此反应是气体非等体积反应,在恒温恒容下,压强不变,说明各物质的浓度不变,故C选项正确。由于单位时间内生成2molSO3 时,即消耗了1molO2 ,此时又生成1molO2 ,即意味着正反应速率等于逆反应速率,所以D选项也正确。

  答案:C、D

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 【例3】可逆反应: 3A(g)3B(?)+C(?)(正反应为吸热反应),随着温度升高,气体平均相对分子质量有变小趋势, 则下列判断正确的是

  A.B和C可能都是固体

  B.B和C一定都是气体

  C.若C为固体,则B一定是气体

  D.B和C可能都是气体

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  解析: 本题考查平衡移动知识,重在考查分析问题、解决问题的能力.根据题干条件可对各选项逐一分析。选项A中,如果B和C都是固体,则无论平衡怎样移动,反应混合物中的气体只有A一种,A的相对分子质量不随温度升高而改变,所以气体的平均相对分子质量不随温度升高而改变,因此选项A不符合题意.选项C中,当C为固体,B为气体时,该反应为反应前后气体分子数不变的反应.由于温度升高平衡向吸热反应方向移动。有更多的固体C生成,使反应混合物中气体的总质量相应减小,而气体分子数保持不变,所以气体平均相对分子质量也相应变小 ,若C为固体,而B为非气体时,则反应混合物中的气体只有A,这与选项A情况相同,不符合题意要求,所以只有当C为固体时,B必为气体,才符合回意要求,选项C符合题意.既然选项C符合题意要求,则选项B一定不符合或意要求。选项D中,如果B和C都是气体,则正反应方向是气体分子数增大的方向,由于升温平衡向正反应方向移动,反应混合物中气体分子数相应增大,而反应混合物的总质量保持不变(反应物和生成物全部为气体)。所以气体平均相对分子质量变小.选项D符合题意.

   答案:C、D。

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【例4】密闭容器中一定量的混合气体发生反应: ,平衡时,测得A的浓度为0.50mol?L-1,在温度不变时,把容器容积扩大到原来的2倍,使其重新达到平衡,A的浓度为0.30mol?L-1,有关叙述不正确的是(    )。

  A.平衡一定向右移动

  B.B的转化率降低

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  C.

  D.C的体积分数降低

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  解析:本题可采用虚拟的方法来解答。假设把容器扩大到原来的2倍时.平衡不移动(虚拟),则这时A的浓度由  0.50 mol?Ll变为0. 25 mol?Ll,而事实上A的浓度为 0.30 mol?L1,然后再由虚拟状态回到事实.A的浓度由0.25 mol?L1变为0.30 mol?L1,平衡向生成A的方向即本反应逆反应方向移动。与备选选项对照,只有A项不正确。

  答案:A

 

   化学平衡的图像

考点聚焦

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1.进一步掌握理解浓度、温度、压强、催化剂等条件对化学反应速率和化学平衡移动的影响。

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2.能够通过对图形、图表的观察,获取有关的感性知识和印象,并对这些感性知识进行初步加工和记忆

知识梳理

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1.牢固掌握有关的概念与原理,尤其要注意外界条件的改变对一个可逆反应来讲,正逆反应速率如何变化,化学平衡如何移动,在速度-时间图、转化率-时间图、反应物的含量-浓度图等上如何体现。要能够画出有关的变化图象。

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2.对于化学反应速率的有关图象问题,可按以下的方法进行分析:

(1)认清坐标系,搞清纵、横坐标所代表的意义,并与有关的原理挂钩。

(2)看清起点,分清反应物、生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物一般生成物多数以原点为起点。

(3)抓住变化趋势,分清正、逆反应,吸、放热反应。升高温度时,v(吸)>v(放),在速率-时间图上,要注意看清曲线是连续的还是跳跃的,分清渐变和突变,大变和小变。例如,升高温度,v(吸)大增,v(放)小增,增大反应物浓度,v(正)突变,v(逆)渐变。

(4)注意终点。例如在浓度-时间图上,一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量,并结合有关原理进行推理判断。

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3.对于化学平衡的有关图象问题,可按以下的方法进行分析:

(1)认清坐标系,搞清纵、横坐标所代表的意义,并与勒沙特列原理挂钩。

(2)紧扣可逆反应的特征,搞清正反应方向是吸热还是放热,体积增大还是减小、不变,有无固体、纯液体物质参加或生成等。

(3)看清速率的变化及变化量的大小,在条件与变化之间搭桥。

(4)看清起点、拐点、终点,看清曲线的变化趋势。

(5)先拐先平。例如,在转化率-时间图上,先出现拐点的曲线先达到平衡,此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。

(6)定一议二。当图象中有三个量时,先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。

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试题枚举

【例1】某温度下,在体积为5L的容器中,A、B、C三种物质物质的量随着时间变化的关系如图1所示,则该反应的化学方程式为_________,2s内用A的浓度变化和用B的浓度变化表示的平均反应速率分别为_________、_________。

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??解析:?这类题目是讨论同一时间段内各物质的变化量的比例关系,且要注意物质的量减少的为反应物,物质的量增多的为生成物。又因物质的量都不变时,反应物、生成物共存,故方程式要用“”表示。

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??答案:?2A3B+C;0.08mol/(L?s);0.12mol/(L?s)。

 

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【例2 对达到平衡状态的可逆反应X+YZ+W,在其他条件不变的情况下,增大压强,反应速率变化图象如图1所示,则图象中关于X、Y、Z、W四种物质的聚集状态为

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A.Z、W均为气体,X、Y中有一种是气体

B.Z、W中有一种是气体,X、Y皆非气体

C.X、Y、Z、W皆非气体

D.X、Y均为气体,Z、W中有一种为气体

解析: 经常有一些同学错选B,认为增大压强,平衡向气体体积缩小的方向移动.其实,图象告诉我们的是:增大压强,加快了正、逆反应,但逆反应速率增大的幅度大于正反应速率增大的幅度,由此而导致平衡向左移动.而压强的改变,只影响气体反应的速率,选项B所言的X、Y皆非气体即其正反应速率不受影响,故正确答案为A.

答案:A

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 【例3】下列各图是温度(或压强)对应的正、逆反应速率的影响,曲线交点表示建立平衡时的温度或压强,其中正确的是

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  解析:曲线交点表示建立平衡时的温度或压强,升高温度,增加压强,均增大,B中,D中走向均减小,则B、D均错;可逆反应的正反应是一个气体体积增大的吸热反应,则升高温度,向正反应方向移动,故;增加压强,向逆反应方向移动,故

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答案:A、C

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【例4 现有可逆反应A(g)+2B(g)nC(g)+Q,在相同温度、不同压强时,A的转化率跟反应时间(t)的关系如图4,其中结论正确的是 [ ].

A.p1>p2,n>3       B.p1<p2,n>3

C.p1<p2,n<3       D.p1>p2,n=3

解析: 当其他条件不变时,对于有气体参加的可逆反应,压强越大,到达平衡的时间越短.图象中曲线和横轴平行,表明反应已达平衡.由图象知道,当压强为p2时,该反应到达平衡的时间较短,故p1<p2.在其他条件不变的情况下,增大压强会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动.因p1<p2,且当压强为p1时,A的转化率较大,所以正反应为气体体积增加的反应,即1+2<n,故正确答案选B。

答案:B

 

 

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