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1、学案学案27 化学平衡化学平衡轻松学教材轻松学教材可逆反应与化学平衡可逆反应与化学平衡1.可逆反应及其特征可逆反应及其特征(1)溶溶液液达达到到饱饱和和之之后后,溶溶液液中中固固体体溶溶质质溶溶解解和和溶溶质质分分子子回回到到固固体体溶溶质质表表面面的的结结晶晶过过程程一一直直在在进进行行,而而这这两两种种过过程程速速率率相相等等,我我们们把把这这类类过过程程称称做做可可逆逆过过程程,表表述述这这类类过过程程可可采采用用号号,把把从从左左向向右右的的过过程程称称做做正正反反应应,把把从从右右向向左左的的过过程程称称做做逆逆反反应应 (2)可可逆逆反反应应指指反反应应物物和和产产物物必必须须同同
2、时时存存在在于于同同一一反反应应体体系系中中,而且在而且在相同相同条件下条件下,正正 逆反应都能够逆反应都能够自动进行自动进行 2.化学平衡状态的含义化学平衡状态的含义(1)构构成成化化学学平平衡衡体体系系的的基基本本要要求求是是反反应应物物和和所所有有产产物物均均处处于于同一反应体系中同一反应体系中,反应条件反应条件保持不变保持不变 (2)达达到到化化学学平平衡衡状状态态时时,体体系系中中所所有有反反应应物物和和生生成成物物的的含含量量保保持持不不变变 但但反反应应并并没没停停止止,而而且且正正 逆逆反反应应速速率率相相等等,这这说说明化学平衡是明化学平衡是动态动态平衡平衡 (3)化化学学平
3、平衡衡研研究究的的对对象象是是可可逆逆反反应应,对对于于弱弱电电解解质质的的电电离离 气气体体的的溶溶解解和和逸逸出出 固固体体的的溶溶解解和和结结晶晶及及盐盐类类的的水水解解等等存存在在可逆过程的问题都可用平衡的观点去分析可逆过程的问题都可用平衡的观点去分析 3.化学平衡状态的标志化学平衡状态的标志以以mA(g)+nB(g) xC(g)+yD(g)(m+nx+y)为例为例 (1)实质实质:v正正=v逆逆,如如v(B)耗耗=v(B)生生;v(C)耗耗 v(C)生生=1 1;(2)某物质的质量某物质的质量 浓度浓度 物质的量物质的量 质量分数质量分数等不变等不变;(3)反应体系的总物质的量或反应
4、体系的总物质的量或压强压强恒定恒定;(4)若若A为有色气体为有色气体,气体的气体的颜色颜色不变不变;(5)单位时间内单位时间内A物质化学键的物质化学键的断裂量断裂量等于等于形成量形成量;(6)转化率不变转化率不变,如如(A)不变不变;(7)体系的平均相对分子质量不变体系的平均相对分子质量不变 4.化学平衡常数化学平衡常数(1)在在一一定定温温度度下下,当当一一个个可可逆逆反反应应达达到到化化学学平平衡衡时时,生生成成物物浓浓度度化化学学计计量量数数次次幂幂的的乘乘积积与与其其反反应应物物浓浓度度化化学学计计量量数数次次幂幂的乘积的乘积的比值是一个常数的比值是一个常数,即平衡常数即平衡常数,用符
5、号用符号24K表示表示 (2)对一般的可逆反应对一般的可逆反应,mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),当当 在在 一一 定定 温温 度度 下下 达达 平平 衡衡 状状 态态 时时 ,可可 以以 得得 出出:K=cp(C)cq(D)cm(A)cn(B),K值值越越大大,说说明明平平衡衡体体系系中中生生成成物物所所占占的的比比例例越越大大,反反应应物物的的转转化化率率越越大大,K只只受受温温度度影影响响,与与反反应应物物或或生生成成物物的的浓浓度度变变化化无无关关,即即在在一一定定温温度度下下,平平衡衡常数保持不变常数保持不变 5.化学平衡的计算化学平衡的计算化化学学平平衡衡的的计计算算
6、模模式式可可采采取取列列三三行行的的方方式式,依依题题意意,列列出出化化学学方程式方程式,举例如下举例如下:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)n(起始起始)/mol a b 0 0n(转化转化)/mol mx nx px qxn(平衡平衡)/mol a-mx b-nx px qx体验热身体验热身1.(2009杭杭州州模模拟拟)等等物物质质的的量量的的X(g)与与Y(g)在在密密闭闭容容器器中中进进行可逆反应行可逆反应:X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(s) H0(1)写出反应的平衡常数表达式写出反应的平衡常数表达式 (2)已已知知t 时时,在在容容积积为为10.0 L的的密密闭闭容
7、容器器中中充充入入2.00 mol PCl5,达到平衡后达到平衡后,测得容器内测得容器内PCl3的浓度为的浓度为0.150 mol/L 该温度下的平衡常数该温度下的平衡常数K为为_ 0.450 在在210时时,反反应应PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)的的平平衡衡常常数数K为为1,则则t_210 (填填“”“=”或或“”) 该温度下该温度下PCl5的分解率为的分解率为_ V生生,反应后气体体积减小的反应反应后气体体积减小的反应,转化率增大转化率增大 V反反p+q,A B的转化率都增大的转化率都增大;若若m+np+q,A B的转化率都减小的转化率都减小 (5)其其他他条条件件不不变变时
8、时,压压强强 温温度度对对转转化化率率也也有有影影响响,其其变变化化与与平平衡移动有关衡移动有关 类比迁移类比迁移2.在密闭容器中在密闭容器中,将将2 mol CO和和10 mol H2O混合加热至混合加热至800 ,达到下列平衡达到下列平衡:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),K=1.0,求求CO转化为转化为CO2的转化率的转化率 答案答案:83%解析解析:设达平衡时设达平衡时CO转化物质的量为转化物质的量为x,列式如下列式如下:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)起始起始(mol): 2 10 0 0转化转化(mol): x x x x平衡平衡(mol): 2
9、-x 10-x x xmol,CO的转化率的转化率=83% 难点探究难点探究等效平衡等效平衡1.含义含义在一定条件下在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压恒温恒容或恒温恒压),对同一可逆反应体系对同一可逆反应体系,起起始时加入物质的物质的量不同始时加入物质的物质的量不同,而达到化学平衡时而达到化学平衡时,同种物同种物质的含量相同质的含量相同,这样的平衡称为等效平衡这样的平衡称为等效平衡 由于化学平衡状态与条件有关由于化学平衡状态与条件有关,而与建立平衡的途径无关而与建立平衡的途径无关 因因而而,同一可逆反应同一可逆反应,从不同的状态开始从不同的状态开始,只要达到平衡时条件只要达到平衡时条件(温度温度
10、 浓度浓度 压强等压强等)完全相同完全相同,则可形成等效平衡则可形成等效平衡 如如:常温常压下常温常压下,可逆反应可逆反应:2SO2 + O2 2SO32 mol 1 mol 0 mol0 mol 0 mol 2 mol0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol从正反应开始从正反应开始,从逆反应开始从逆反应开始,从正逆反应同时开始从正逆反应同时开始,由于由于三种情况如果按方程式的计量关系折算成同三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物一方向的反应物,对应各组分的物质的量均相等对应各组分的物质的量均相等(如将如将折算为折算为),因此三者为等效平衡因此三者为等效平衡 2.分析方法
11、分析方法(1)极值思维法极值思维法:按照化学方程式的化学计量关系按照化学方程式的化学计量关系,把起始物转把起始物转化为方程式同一半边的物质化为方程式同一半边的物质,通过对比两种情况对应组分的通过对比两种情况对应组分的起始量是相等起始量是相等,还是等比还是等比,来判断化学平衡是否等效的一种来判断化学平衡是否等效的一种思维方法思维方法 (2)化学平衡计算的基本模式化学平衡计算的基本模式平衡平衡“三段式三段式”例例 mA + nB pC + qD起始起始: a b 0 0转化转化: mx nx px qx平衡平衡: a-mx b-nx px qx注注意意:转转化化量量与与方方程程式式中中各各物物质质
12、的的化化学学计计量量数数成成比比例例;这这里里a b可可指指物物质质的的量量 浓浓度度 体体积积等等;对对反反应应物物:平平=始始-转转 对生成物对生成物:平平=始始+转转 3.分类及方法总结分类及方法总结(1)恒温恒温 恒容条件下的体积可变反应恒容条件下的体积可变反应方法方法:极值等量即等效极值等量即等效例如例如,一定条件下的可逆反应一定条件下的可逆反应:2SO2 + O2 2SO32 mol 1 mol 0 mol0 mol 0 mol 2 mol0.5 mol 0.25 mol 1.5 mola mol b mol c mol上上述述三三种种配配比比,按按方方程程式式的的计计量量关关系系
13、均均转转化化为为反反应应物物,则则SO2均均为为2 mol O2均为均为1 mol,三者建立的平衡状态完全相同三者建立的平衡状态完全相同 a b c三三者者的的关关系系满满足足:( 2)+a=2,( 1)+b=1,即即与与上上述平衡等效述平衡等效 (2)恒温恒温 恒压条件下的体积可变反应恒压条件下的体积可变反应方法方法:极值等比即等效极值等比即等效例如例如:2SO2 + O2 2SO3 2 mol 3 mol 0 mol 1 mol 1.5 mol 2 mol a mol b mol c mol中中 2 3,故互为等效平衡故互为等效平衡 a b c三者关系满足三者关系满足 ,即与即与平衡等效平
14、衡等效 (3)恒温条件下体积不变的反应恒温条件下体积不变的反应方方法法:无无论论是是恒恒温温恒恒容容,还还是是恒恒温温恒恒压压,只只要要极极值值等等比比即即等等效效,因因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响为压强改变对该类反应的化学平衡无影响 例如例如:H2(g)+I2(g) 2HI(g) 1 mol 1 mol 0 mol 2 mol 2 mol 1 mol a mol b mol c mol两两种种情情况况下下,n(H2) n(I2)=1 1,故故两两平平衡衡等等效效 a b c三三者者关关系系满满足足:( 1+a) ( 1+b)=1 1或或a b=1 1,c0,即即与与等效等效 总结总结
15、:等效平衡规律等效平衡规律:在定温在定温 定容条件下定容条件下,对于反应前后气对于反应前后气体分子数改变的可逆反应体分子数改变的可逆反应,只改变起始时加入物质的物质的只改变起始时加入物质的物质的量量,如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物的物 质的量与原平衡相同质的量与原平衡相同,则两平衡等效则两平衡等效;在定温在定温 定容情况下定容情况下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,只要反应物只要反应物(或或生成物生成物)的物质的量的比值与原平衡相同的物质的量的比值与原平衡相同,两平衡等效两平衡等效;
16、在在定温定温 定压下定压下,改变起始时加入物质的物质的量改变起始时加入物质的物质的量,只要按化学只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相计量数换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同同,则达平衡后与原平衡等效则达平衡后与原平衡等效 【例例3】在一密闭容器中在一密闭容器中,发生反应发生反应A(g)+B(g) C(g)+D(g),若起始时加入若起始时加入1 mol A和和2 mol B,反应达平衡反应达平衡后后,C的浓度为的浓度为w mol/L 若保持温度和体积不变若保持温度和体积不变,起始时加起始时加入入a mol A b mol B c mol C和和d mol D,
17、要使平衡后要使平衡后C的的浓度仍为浓度仍为w mol/L,则则a b c d之间应满足的关系是之间应满足的关系是_ 解解析析:由由于于两两平平衡衡状状态态C的的浓浓度度都都为为w mol/L,这这说说明明两两状状态态为为完完全全相相同同的的平平衡衡状状态态(与与反反应应的的化化学学计计量量数数无无关关) 可可依依据据反反应应物物投投料料量量相相等等来来解解决决,即即采采用用“一一边边倒倒”法法都都转转化化为为A B,且物质的量分别相等且物质的量分别相等,同时保证同时保证C D都完全转化都完全转化 答案答案:a+c=1,b+c=2,c=d【方法归纳方法归纳】 本题切忌误认为是等效平衡本题切忌误认
18、为是等效平衡,利用化为原料投利用化为原料投料比相等料比相等( )来解决来解决 求解此类型题求解此类型题,务必首务必首先分析平衡状态建立联系的量的特点是什么先分析平衡状态建立联系的量的特点是什么,来区分是相同来区分是相同平衡状态还是等效平衡平衡状态还是等效平衡,若为等效平衡若为等效平衡,一是分析该反应前一是分析该反应前后气体体积特点如何后气体体积特点如何;二是恒温恒容还是恒温恒压二是恒温恒容还是恒温恒压 类比迁移类比迁移3.向向某某密密闭闭容容器器中中充充入入1 mol CO和和2 mol H2O(g),发发生生反反应应:CO+H2O(g) CO2+H2 当当反反应应达达到到平平衡衡时时,CO的
19、的体体积积分分数数为为x 若若维维持持容容器器的的体体积积和和温温度度不不变变,起起始始物物质质按按下下列列四四种种配配比比充充入入该该容容器器中中,达达到到平平衡衡时时CO的的体体积积分分数数大大于于x的是的是( )A.0.5 mol CO+2 mol H2O(g)+1 mol CO2+1 mol H2B.1 mol CO+1 mol H2O(g)+1 mol CO2+1 mol H2C.0.5 mol CO+1.5 mol H2O(g)+0.4 mol CO2+0.4 mol H2D.0.5 mol CO+1.5 mol H2O(g)+0.5 mol CO2+0.5 mol H2答案答案:
20、B解解析析:解解题题时时可可把把右右边边的的物物质质全全部部转转到到左左边边(利利用用化化学学计计量量数数),再再比比较较CO H2O(g)的的量量 若若与与原原起起始始比比例例1 2相相同同,则则构构成成等效平衡等效平衡,若若CO多多,则则CO的体积分数大于的体积分数大于x 按按方方程程式式中中的的化化学学计计量量关关系系,将将各各项项中中的的CO2和和H2全全部部转转化化为为CO和和H2O 则则A项项中中CO为为1.5 mol,H2O为为3 mol,B项项中中CO为为2 mol,H2O为为2 mol,C项项中中CO为为0.9 mol,H2O为为1.9 mol,D项项中中CO为为1 mol,
21、H2O为为2 mol 分分析析各各项项可可看看出出A D两两项项均均符符合合n(CO) n(H2O)=1 2,与与题题干干中中的的反反应应为为等等效效平平衡衡 ;C项项 中中 n(CO) n(H2O)1 2,CO的体积分数大于的体积分数大于x 实验探究实验探究 (2009高考上海卷高考上海卷)在在2 L密闭器内密闭器内,800 时反应时反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)体系中体系中,n(NO)随时间的变化随时间的变化如表如表:时间(s)012345n(NO)(mol)0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)写写出出该该反反应应的的平平衡衡常常数数表表达达式式
22、:K=_ 已已知知:K300K350,则该反应是则该反应是_热反应热反应 (2)图图中中表表示示NO2的的变变化化的的曲曲线线是是_ 用用O2表表示示从从02 s内该反应的平均速率内该反应的平均速率v=_ 放放b1.510-3 mol/(Ls)(3)能说明该反应已达到平衡状态的是能说明该反应已达到平衡状态的是_ a.v(NO2)=2v(O2)b.容器内压强保持不变容器内压强保持不变c.v逆逆(NO)=2v正正(O2)d.容器内密度保持不变容器内密度保持不变(4)为为 使使 该该 反反 应应 的的 反反 应应 速速 率率 增增 大大 ,且且 平平 衡衡 向向 正正 反反 应应 方方 向向 移移
23、动动 的的 是是_ a.及时分离出及时分离出NO2气体气体b.适当升高温度适当升高温度c.增大增大O2的浓度的浓度d.选择高效催化剂选择高效催化剂bcc 解解析析:(1)由由于于K300K350,所所以以,升升高高温温度度化化学学平平衡衡向向逆逆反反应方向移动应方向移动,该反应为放热反应该反应为放热反应 (2)由由于于NO2的的变变化化量量与与NO的的变变化化量量相相等等,是是O2变变化化量量的的2倍倍,但但曲曲线线的的变变化化方方向向相相反反,由由此此可可确确定定b线线是是NO2的的变变化化曲曲线线 v(O2)= v(NO)= (3)化学平衡状态是各成分的含量保持不变的状态化学平衡状态是各成
24、分的含量保持不变的状态,原理是正原理是正逆反应的速率相等逆反应的速率相等 a.v(NO2)不能说明是不能说明是NO2生成的速率生成的速率还是减少的速率还是减少的速率,同理同理v(O2)也是如此也是如此,因此不能判断因此不能判断 b.容容器压强不变说明容器内各气体物质的总分子数不变器压强不变说明容器内各气体物质的总分子数不变,由于该由于该反应是反应前后气体分子数不等的反应反应是反应前后气体分子数不等的反应,就说明了达到平衡就说明了达到平衡状态状态 c.由由v逆逆(NO)=2v正正(O2)可得可得,v逆逆(NO)=2v(O2)=2v正正(O2),即即v正正(O2)=v逆逆(O2),原式能反映出正逆
25、反应速率相等原式能反映出正逆反应速率相等,能能够说明达到平衡状态够说明达到平衡状态,d.这是一个这是一个2 L的密闭容器的密闭容器,质量一定质量一定不变不变,而与是否进行反应无关而与是否进行反应无关,所以该项不能说明是否达到所以该项不能说明是否达到平衡平衡 (4)a.是是减减少少物物质质,所所以以不不能能增增大大反反应应速速率率,错错误误;b.升升高高温温度度平平衡衡向向逆逆反反应应方方向向移移动动,错错误误;c.正正确确;d.催催化化剂剂只只能能改改变变反反应应速率速率,不会影响平衡不会影响平衡,错误错误 走出误区走出误区易错部分如化学平衡的计算易错部分如化学平衡的计算,解答此类试题解答此类
26、试题,要注意根据试题要注意根据试题特点特点,灵活选择方法灵活选择方法 常见方法有常见方法有:三态法三态法 守恒法和差量法守恒法和差量法等等 等效平衡的应用易出错等效平衡的应用易出错,解答此类试题解答此类试题,关键是要熟悉两类等关键是要熟悉两类等效平衡的特点及内容效平衡的特点及内容:一是反应条件一是反应条件(恒温恒容恒温恒容 恒温恒压恒温恒压),二是反应特点二是反应特点(反应前后气体分子数相等还是不相等反应前后气体分子数相等还是不相等) 等效等效转化注意按照化学计量数进行换算转化注意按照化学计量数进行换算 平衡常数的应用易出错平衡常数的应用易出错 解答此类试题解答此类试题,要注意化学平衡常数要注
27、意化学平衡常数的主要应用类型的主要应用类型:判断化学平衡所处的温度数值判断化学平衡所处的温度数值,判断可逆判断可逆反应的进行方向和能量变化反应的进行方向和能量变化,判断可逆反应是否处于平衡状判断可逆反应是否处于平衡状态态,进行相关计算进行相关计算 因材施教因材施教化学平衡常数化学平衡常数1.特点特点(1)化学平衡常数只与温度有关化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无与反应物或生成物的浓度无关关 (2)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,由于其浓度可由于其浓度可看做看做“1”而不代入公式而不代入公式(联想化学反应速率中固体和纯液联想化学反应速率中
28、固体和纯液体的处理体的处理) (3)化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常数化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常数 若反若反应方向改变应方向改变,则平衡常数改变则平衡常数改变 若方程式中各物质的化学计若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应尽管是同一反应,平衡常数也会改变平衡常数也会改变,但意义不变但意义不变 2.应用应用(1)利用利用K可以推测可逆反应进行的程度可以推测可逆反应进行的程度 K的大小表示可逆反应进行的程度的大小表示可逆反应进行的程度,K大说明反应进行的程度大说明反应进行的程度大大,反应物的转化率大反应物的转化率大 K小说明反应进行的
29、程度小小说明反应进行的程度小,反应物反应物的转化率小的转化率小 (2)借助平衡常数借助平衡常数,可以判断一个化学反应是否达到化学平衡可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态状态 对于可逆反应对于可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),在一定温在一定温度下的任意时刻度下的任意时刻,反应物与生成物的浓度如下关系反应物与生成物的浓度如下关系:Qv(逆逆) Q=K 反应处于化学平衡状态反应处于化学平衡状态,v(正正)=v(逆逆) QK 反应向逆反应方向进行反应向逆反应方向进行,v(正正)v(逆逆) (3)利用利用K可判断反应的热效应可判断反应的热效应若升高温度若升高温度,K值增大值增大
30、,则正反应为吸热反应则正反应为吸热反应;若升高温度若升高温度,K值减小值减小,则正反应为放热反应则正反应为放热反应 备用选题备用选题1.下列关于平衡常数的说法正确的是下列关于平衡常数的说法正确的是( )A.在在平平衡衡常常数数表表达达式式中中,反反应应物物浓浓度度用用起起始始浓浓度度,生生成成物物用用平平衡浓度衡浓度B.在任何条件下在任何条件下,化学平衡常数是一个恒定值化学平衡常数是一个恒定值C.平平衡衡常常数数的的大大小小只只与与温温度度有有关关,而而与与浓浓度度 压压强强 催催化化剂剂等等无无关关D.从平衡常数的大小可以推断一个反应进行的程度从平衡常数的大小可以推断一个反应进行的程度答案答
31、案:CD解析解析:化学平衡常数的定义是在一定温度下化学平衡常数的定义是在一定温度下,可逆反应达平衡可逆反应达平衡时时,生成物浓度化学计量数幂的积与反应物浓度化学计量数生成物浓度化学计量数幂的积与反应物浓度化学计量数幂的积的比值是一个常数幂的积的比值是一个常数 可见可见,A B错误错误,C D正确正确 2.一一定定条条件件下下,可可逆逆反反应应X(g)+3Y(g) 2Z(g),若若X Y Z起起始始浓浓度度分分别别为为c1 c2 c3(均均不不为为0),平平衡衡时时,X Y Z浓浓度度分分别别为为0.1 mol/L 0.3 mol/L 0.08 mol/L,则则下下列列判判断断不不合合理理的是的
32、是( )A.c1 c2=1 3B.平衡时平衡时,Y和和Z的生成速率之比为的生成速率之比为3 2C.X Y的转化率不相等的转化率不相等D.c1的取值范围的取值范围0c1bcB.达到平衡时达到平衡时A2的转化率大小为的转化率大小为:bacC.若若T2T1,则正反应一定是放热反应则正反应一定是放热反应D.达到平衡时达到平衡时,AB3的物质的量大小为的物质的量大小为:cba答案答案:D解析解析:分析图像分析图像:在在T2时时,增大反应物增大反应物B2的量即增大其浓度的量即增大其浓度,化学化学反应速率加快反应速率加快,则反应速率则反应速率abc,A项错误项错误;多种反应物参多种反应物参加反应时加反应时,
33、增大一种反应物的浓度增大一种反应物的浓度,可提高其余反应物的转可提高其余反应物的转化率化率,则有则有:abc(SO2)0,0.2mol/Lc(O2)0,0.4 mol/Lc(SO3)0 D项项表表示示平平衡衡时时反反应应物物SO2和生成物和生成物SO3均减少均减少,这是不可能的这是不可能的,违反了质量守恒定律违反了质量守恒定律 6.一一定定条条件件下下可可逆逆反反应应:2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),在在体体积积固定的密闭容器中达到平衡状态的标志是固定的密闭容器中达到平衡状态的标志是( )单位时间内生成单位时间内生成n mol O2的同时生成的同时生成2n mol NO2单位时间内生
34、成单位时间内生成n mol O2的同时生成的同时生成2n mol NO用用NO2 NO O2表示的反应速率之比为表示的反应速率之比为2 2 1的状态的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A.B.C.D.全部全部答案答案:A解析解析:化学平衡状态的根本标志是化学平衡状态的根本标志是:v(正正)=v(逆逆),各组分含量不变各组分含量不变 本题本题不仅考查了化学平衡的直接标志不仅考查了化
35、学平衡的直接标志,也要求对化学平衡的间接标志进行分也要求对化学平衡的间接标志进行分析析,判断判断 解答本题时解答本题时,要牢牢抓住两个根本标志要牢牢抓住两个根本标志,并明确气体的颜色并明确气体的颜色 密密度度 压强压强 平均相对分子质量的变化与根本标志间的关系平均相对分子质量的变化与根本标志间的关系,才能全面分析才能全面分析,顺利解答顺利解答 单位时间内生成单位时间内生成n mol O2必消耗必消耗2n mol NO2时时,而生成而生成2n mol NO2时时,必消耗必消耗n mol O2,易知易知能说明反应达到平衡能说明反应达到平衡,而而不能说明不能说明 中无论达到平衡与否中无论达到平衡与否
36、,化化 学反应速率都等于各物质化学计量数之比学反应速率都等于各物质化学计量数之比 有色气体的颜有色气体的颜色不变色不变,则表示物质的浓度不再变化则表示物质的浓度不再变化,说明反应已达到平衡说明反应已达到平衡 对于体积固定对于体积固定 气体质量反应前后守恒的反应气体质量反应前后守恒的反应,混合气体混合气体密度始终不变密度始终不变 反应前后反应前后v0,压强不变压强不变,意味着各物质意味着各物质的含量不再变化的含量不再变化 由于气体的质量不变由于气体的质量不变,气体的平均相对气体的平均相对分子质量不变时分子质量不变时,说明气体中各物质的物质的量不变说明气体中各物质的物质的量不变,该反该反应应v0,
37、能说明反应达到平衡能说明反应达到平衡 7.对对于于可可逆逆反反应应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g);H0,下下图图表表示示SO2的的转转化化率率与与温温度度的的关关系系,图图上上标标有有A B C D E五五个个点点,其其中中能能表表示示反反应应未未达达到到平平衡衡状状态态,且且正正反反应应速速率率大大于逆反应速率的是于逆反应速率的是( )A.A点点B.B D两点两点C.C点点D.E点点答案答案:C解解析析:曲曲线线上上的的每每一一个个点点均均表表示示对对应应温温度度的的平平衡衡状状态态点点 故故B D两两点点达达到到了了平平衡衡状状态态,正正 逆逆反反应应速速率率相相等等 曲曲线
38、线上上 下下的的各各点点均均表表示示未未达达平平衡衡状状态态,转转化化率率还还在在变变化化,其其中中A E两两点点的的转转化化率率高高于于平平衡衡状状态态转转化化率率,平平衡衡必必须须向向着着能能够够减减小小转转化化率率,使使之之达达到到平平衡衡的的方方向向即即逆逆反反应应方方向向移移动动,故故A E两两点点的的正正反反应应速速率率小小于于逆逆反反应应速速率率 只只有有C点点的的转转化化率率还还比比平平衡衡状状态态的的转转化化率率低低,反反应应需需向向着着增增大大转转化化率率的的方方向向进进行行,使使之之达达到到平平衡衡状状态态的的转转化化率率 故故C点点的的正正反反应应速速率率大大于于逆逆反
39、反应应速速率率 8.将将固固体体NH4I置置于于密密闭闭容容器器中中,在在一一定定温温度度下下发发生生下下列列反反应应:NH4I(s) NH3(g)+HI(g);2HI(g) H2(g)+I2(g);达达到到平平衡衡时时,c(H2)=0.5 mol/L,c(HI)=4 mol/L,则则此此温温度度下下反应反应的平衡常数为的平衡常数为( )A.9B.16C.20D.25答案答案:C解解析析:根根据据题题干干信信息息,可可知知平平衡衡时时:c(NH3)=c(HI)+2c(H2)=4 mol/L+0.5 mol/L2=5 mol/L,由由化化学学平平衡衡常常数数的的定定义义;则则平衡常数平衡常数K=
40、c(NH3)c(HI)=54=20 9.(2009海口二模海口二模)二苯烯有顺二苯烯有顺 反两种异构体反两种异构体,在某条件下两在某条件下两种气体处于平衡种气体处于平衡:下列说法正确的是下列说法正确的是( )A.升高温度平衡向反升高温度平衡向反-二苯烯方向进行二苯烯方向进行B.保保持持温温度度不不变变向向平平衡衡体体系系中中充充入入气气态态顺顺-二二苯苯烯烯,达达到到的的新新平衡与原平衡等效平衡与原平衡等效C.该反应平衡常数恒为该反应平衡常数恒为1D.在在一一定定温温度度下下,容容器器内内各各物物质质的的量量随随反反应应时时间间变变化化的的曲曲线线如如下图下图答案答案:B解解析析:升升高高温温
41、度度化化学学平平衡衡向向吸吸热热反反应应方方向向移移动动,A不不正正确确 该该可可逆逆反反应应属属于于体体积积不不变变的的反反应应,充充入入气气态态顺顺-二二苯苯烯烯,新新平平衡衡与与原平衡等效原平衡等效,B正确正确 平衡常数平衡常数,平平衡衡时时反反应应物物和和生生成成物物的的浓浓度度不不存存在在恒恒等等关关系系,C不不正正确确 由由该该物物质质的的量量与与时时间间关关系系图图,不不能能推推断断出出反反应应物物和和生生成成物物化化学学计量数比为计量数比为1 1,D不正确不正确 10.某温度下某温度下,在一容积可变的容器中在一容积可变的容器中,反应反应2A(g)+B(g) 2C(g)达达到到平
42、平衡衡时时,A B和和C的的物物质质的的量量分分别别为为4 mol 2 mol 4 mol 保保持持温温度度和和压压强强不不变变,对对平平衡衡混混合合物物中中三三者者的的物物质质的量作如下调整的量作如下调整,可使平衡右移的是可使平衡右移的是( )A.均减半均减半B.均加倍均加倍C.均增加均增加1 molD.均减小均减小1 mol答案答案:C解解析析:本本题题考考查查了了等等效效平平衡衡问问题题 在在等等温温等等压压条条件件下下,把把加加入入的的物物质质按按照照其其在在反反应应方方程程式式中中的的化化学学计计量量数数转转化化为为反反应应物物或或生生成成物物,物物质质的的量量之之比比保保持持一一致
43、致即即为为等等效效平平衡衡 选选项项A B中中三三者者比比例例为为2 1 2,与与题题中中比比例例一一致致,为为等等效效平平衡衡,平平衡衡不不移移动动 C可可设设想想为为两两步步增增加加,第第一一次次加加入入1 mol A 0.5 mol B 1 mol C,此此时时平平衡衡不不移移动动,第第二二次次再再加加0.5 mol B(此此法法与与一一次次性性各各加加入入1 mol等等效效),增增大大反反应应物物浓浓度度,平平衡衡向向右右移移动动 D中中均均减减少少1 mol,也也可可设设想想为为两两步步进进行行,先先将将A减减少少1 mol,B减减少少0.5 mol,C减减少少1 mol,此此时时平
44、平衡衡不不移移动动,再再将将B减减少少0.5 mol,降低反应物浓度降低反应物浓度,平衡向左移动平衡向左移动 11.以以焦焦炭炭为为主主要要原原料料合合成成氨氨,为为了了使使通通入入合合成成塔塔的的N2和和H2保保持持1 3的的体体积积比比,则则焦焦炭炭(不不计计燃燃烧烧中中的的消消耗耗)与与空空气气的的物物质质的量之比约为的量之比约为( )A.1 3B.3 2C.6 5D.4 3答案答案:C解析解析:空气中含空气中含N278%,C+H2O=CO+H2,CO+H2O=CO2+H2,C 2H21 2为保证为保证V(N2) V(H2)=1 3,设设N2为为1 mol,H2应应为为13=3 mol体
45、体积积,此此时时消消耗耗C的的物物质质的的量量为为1.5 mol,空气为空气为 mol,近似比为近似比为6 5 12.某温度下在密闭容器中发生如下反应某温度下在密闭容器中发生如下反应:2M(g)+N(g) 2E(g),若若开开始始时时只只充充入入2 mol E(g),达达平平衡衡时时,混混合合气气体体的的压压强强比比起起始始时时增增大大了了20%;若若开开始始时时只只充充入入2 mol M和和1 mol N的混合气体的混合气体,达平衡时达平衡时M的转化率为的转化率为( )A.20%B.40%C.60%D.80%答案答案:C解解析析:该该反反应应从从逆逆反反应应开开始始建建立立平平衡衡,由由于于
46、是是一一密密闭闭容容器器,随随着着反反应应的的进进行行,压压强强增增大大20%,则则意意味味着着混混合合气气体体的的总总物物质质的的量量增增大大20%,即即达达平平衡衡时时混混合合气气体体的的总总物物质质的的量量已已为为2 mol(1+20%)=2.4 mol,而而反反应应中中M E的的化化学学计计量量数数又又相相等等,说说明明生生成成了了N为为0.4 mol 充充入入2 mol M和和1 mol N与与原原情情况况属属等等效效,达达平平衡衡时时N也也为为0.4 mol,M为为0.8 mol,故故M的的转转化化率率为为 二二 非选择题非选择题13.恒恒温温恒恒容容下下2 mol A气气体体和和
47、2 mol B气气体体通通入入体体积积为为2 L的的密密闭闭容容器器中中发发生生如如下下反反应应:2A(g)+B(g)=xC(g)+2D(s) 2 min时时反反应应达达到到平平衡衡状状态态,此此时时剩剩余余1.2 mol B,并并测测得得C的的浓度为浓度为1.2 mol/L (1)从从开开始始反反应应至至达达到到平平衡衡状状态态,生生成成C的的平平均均反反应应速速率率为为_ (2)x=_ 0.6 mol/(Lmin) 3 (3)A的转化率与的转化率与B的转化率之比为的转化率之比为_ (4)下下列列各各项项可可作作为为该该反反应应达达到到平平衡衡状状态态的的标标志志的的是是_(填各项代号填各项
48、代号) A.压强不再变化压强不再变化B.气体密度不再变化气体密度不再变化C.气体平均相对分子质量不再变化气体平均相对分子质量不再变化D.A的消耗速率与的消耗速率与B的消耗速率之比为的消耗速率之比为2 1 2 1 BC (5)若若向向原原平平衡衡混混合合物物的的容容器器中中再再充充入入2 mol A气气体体和和2 mol B气气体体,在在原原温温度度下下达达到到新新的的平平衡衡,此此时时B的的物物质质的的量量n(B)=_ (6)欲欲使使反反应应达达到到平平衡衡时时C的的物物质质的的量量分分数数与与上上述述平平衡衡相相等等,起起始始加加入入的的A B物物质质的的量量n(A) n(B)之之间间应应满
49、满足足的的关关系系为为_ 2.4 mol n(A)=n(B)或或n(A) n(B)=1 1(4)平平衡衡的的实实质质是是v(正正)=v(逆逆),凡凡能能推推出出此此结结论论的的是是达达到到平平衡衡,否否则则不不是是达达到到平平衡衡,由由于于产产物物D为为固固体体,故故B C可可说说明明反反应应达达到了平衡到了平衡 (5)此此反反应应前前后后气气体体的的体体积积没没发发生生变变化化,压压强强对对平平衡衡无无影影响响,再再充充入入2 mol A和和2 mol B相相当当于于加加压压,且且与与原原平平衡衡等等效效,A B的转化率不变的转化率不变,n(B)=21.2 mol=2.4 mol (6)同同
50、(5)的分析的分析,n(A)=n(B) 14.一定温度下一定温度下,把把2 mol SO2和和1 mol O2通入一个一定容积的通入一个一定容积的密闭容器里密闭容器里,发生如下反应发生如下反应: H0,当此反应进行到一定程度时当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学反应混合物就处于化学平衡状态平衡状态 现在该容器中维持温度不变现在该容器中维持温度不变,令令a b c分别代表分别代表初始加入的初始加入的SO2 O2和和SO3的物质的量的物质的量(mol) 如如a b c取不取不同的数值同的数值,它们必须满足一定的相互关系它们必须满足一定的相互关系,都能保证达到平都能保证达到平衡时衡时,反应
51、混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同完全相同 请填写下列空白请填写下列空白:(1)若若a=0,b=0,则则c=_ (2)若若a=0.5,则则b=_,c=_ (3)a b c必须满足的一般条件是必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示请用两个方程式表示,其中一其中一个只含个只含a和和c,另一个只含另一个只含b和和c):_ _ 2 0.25 1.5 b+c2=1 a+c=2解解析析:在在恒恒温温恒恒容容条条件件下下,改改变变平平衡衡体体系系中中有有关关物物质质的的量量,使使平平衡衡状状态态相相同同,解解题题思思路路是是:有有关关物物质质的
52、的量量不不论论取取何何值值,都都把把它它转转化化成成最最初初给给定定的的物物质质的的量量 若若其其值值与与题题干干给给出出的的量量相相同同,则符合题意则符合题意 (1)2 mol SO3相当于相当于2 mol SO2和和1 mol O2 (2)0.5 mol SO2与与0.25 mol O2反反应应生生成成0.5 mol SO3,再再加加上上1.5 mol SO3,则则SO3的量是的量是2 mol,同同(1) (3)若若SO2与与SO3的的物物质质的的量量之之和和等等于于2,相相当当于于原原来来加加入入2 mol SO2 c mol SO3分分解解得得 mol O2,若若 +b=1,两两者者之
53、之和和等等于初始氧气的量于初始氧气的量,符合题意符合题意 15.(1)化学平衡常数化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度表示可逆反应的进行程度,K值越大值越大,表表示示_,K值大小与温度的值大小与温度的关系是关系是:温度升高温度升高,K值值_ (填填“一定一定增大增大”“一定减小一定减小”或或“可能增大也可能减小可能增大也可能减小”)可逆反应的进行程度越大可逆反应的进行程度越大 可能增大也可能减小可能增大也可能减小 (2)在在一一容容积积为为10 L的的容容器器中中,通通入入一一定定量量的的CO和和H2O,在在850 时发生如下反应时发生如下反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g
54、);H” “”或或“=”) (2)在在上上图图中中画画出出并并标标明明此此反反应应中中N2O4和和NO2的的浓浓度度随随时时间间变变化的曲线化的曲线 (3)在在上上述述条条件件下下,从从反反应应开开始始直直至至达达到到化化学学平平衡衡时时,四四氧氧化化二二氮的平均反应速率为氮的平均反应速率为_mol/(Ls) = (2)如图所示0.001 (4)达达平平衡衡后后下下列列条条件件的的改改变变可可使使NO2气气体体浓浓度度增增大大的的是是_(填序号填序号) A.增大容器的容积增大容器的容积B.再充入一定量的再充入一定量的N2O4C.分离出一定量的分离出一定量的NO2D.再充入一定量的再充入一定量的
55、He(5)若在相同情况下最初向该容器充入的是二氧化氮气体若在相同情况下最初向该容器充入的是二氧化氮气体,要要达到上述同样的平衡状态达到上述同样的平衡状态,二氧化氮的起始浓度是二氧化氮的起始浓度是_mol/L 若起始时充入若起始时充入NO2气体气体0.080 mol,则达到则达到平衡时平衡时NO2气体的转化率为气体的转化率为_ B 0.200 25% (4)根据勒夏特列原理可知根据勒夏特列原理可知,增大容器的容积增大容器的容积,不管平衡如何移不管平衡如何移动动,反应物和生成物的浓度均减小反应物和生成物的浓度均减小,A错错 平衡后再充入一定平衡后再充入一定量的量的N2O4,平衡正向移动平衡正向移动,NO2的浓度增加的浓度增加,B正确正确 分离出一分离出一定量的定量的NO2,虽平衡正向移动虽平衡正向移动,但但NO2气体的浓度减少气体的浓度减少,C错错 在容器容积不变的情况下再充入稀有气体在容器容积不变的情况下再充入稀有气体He,反应物和生反应物和生成物的浓度均不变成物的浓度均不变,化学平衡不移动化学平衡不移动,NO2气体的浓度不变气体的浓度不变,D错错
