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(讲解练)2014高考化学一轮复习 专题6《化学平衡》


专题六
【命题趋向】

化学平衡

《考试大纲》对这部分内容的具体要求是: (1)了解化学反应速率的概念,反应速率的表示方法,理解外界条件(浓度、温度、 压强、催化剂等)对反应速率的影响。 (2)了解化学反应的可逆性。理解化学平衡的涵义及其与 反应速率之间的内在联系。 (3)理解勒沙特列原理的涵义。掌握浓度、温度、压强等条件对平衡移动的影响。 高考试题经常会从以下几个角度进行考查: 第一,考查化学反应速率、化学平衡的概念,要求考生用这些基本概念对有关的叙述的 正确与否作出判别。 第二,根据化学方程式计算化学反应速率。 第三,判断化学反应是否处于平衡状态。判断外界条件变化对化学速率、化学平衡的影 响情况。也会用转化率、原用利用率等概念来考查化学平衡移动情况。 第四,用“等效问题”问题来考查有关化学平衡的计算能力。 【主干知识整合】 1.化学反应速率的分类 分类角度 类型 从测定时间分 瞬时速率:某一时刻的反应速率 平均速率:某段时间内的反应速 率的平均值 从反应方向分 正反应速率:可逆反应中正反应方向 的反应速率 逆反应速率:可逆反应中逆反应方向 的反应速率 注意点 通常所计算的是平均速率 通常所计算的是正逆反应抵消后的 总反应速率 2.影响化学反应速率的条件 (1)不同的化学反应具有不同的反应速率,影响反应速率的主要因素是内因,即参加 反应物质的性质。 (2)在同一反应中,影响反应速率的因素是外因,即外界条件,主要有温度、浓度、 压强、催化剂等。 (还有像反应颗粒(固体)的大小、光、波等对化学反应速率也有影响) 3.化学平衡状态

1

(1)化学平衡状态的建立

(2)化学平衡状态的本质特征是正反应速率和逆反应速率相等,这是判断化学平衡状 态的根本标志。由于υ 正=υ


,可使平衡体系中各组分的百分含量保持不变,所以一般情

况下平衡体系的压强、气体密度、浓度等多种宏观性质也保持不变,这些宏观的特征有时也 可作为判断化学平衡状态的标志。 化学平衡状态的特征 五大特点 逆 等 动 定 变 化学平衡 可逆反应 υ (正)=υ (逆)≠0 动态平衡 各组分含量一定,体积一定时,浓度就一定;有平衡转化率 浓度、温度、压强改变化学平衡即发生移动

4.化学平衡的移动 (1)勒沙持列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强和温度等) ,平衡就 向着能够减弱这种改变的方向移动。其中包含:①影响平衡的因素只有浓度、压强、温度三 种;②原理的适用范围是只有一项条件变化的情况(温度或压强或一种物质的浓度) ,当多 项条件同时发生变化时,情况比较复杂;③平衡移动的结果只能减弱(不可能抵消)外界条 件的变化。 (2)平衡移动就是一个“平衡状态→不平衡状态→新的平衡状态”的过程。一定条件 下的平衡体系,条件改变后,可能发生平衡移动。可总结如下:

2

(3)平衡移动与转化率的变化:不要把平衡向正反应方向移动与反应物转化率的增大 等同起来。具体分析可参考下表: 反应实例 条件变化与平衡移动方 向 2SO2 +O2 2SO3(气)+热 增大 O2 浓度,平衡正移 增大 SO3 浓度,平衡逆移 升高温度,平衡逆移 增大压强,平衡正移 2NO2(气) N2O4 体积不变时,无论是加入 NO2 或者加入 N2O4 2HI H2+I2(气) 增大 H2 的浓度,平衡逆移 增大 HI 的浓度,平衡正 移 增大压强,平衡不移动 5.理解平衡移动原理: (1)“减弱”的双重含义定性角度:平衡移动的方向为减弱外界改变的方向定量角度: 移动的结果只是减弱了外界条件的变化,而不能完全抵消外界条件的变化量 (2)分清“三个变化量”: A.条件改变时的量变 C.原平衡与新平衡的量变。 (3)适应其他体系。 (4)不能用勒沙特列原理解释: A.催化剂的使用 B.Δ V(g)=0 的可逆反应 C.外界条件的改变对平衡的影响与生产要求不完全一致(如合成氨温度选用) 6.解答图象题的方法与思路是: ⑴看懂图象:一看面(即看清横坐标和纵坐标) 二看线(即看线的走向、变化的趋势) , , 三看点(即看线是否通过原点,两条线的交点及线的拐点) ,四看要不要作辅助线(如 等温线、等压线) ,五看定量图象中有关量的多少 B.平衡移动过程中的量变 转化率不变 SO2 的转化率增大, 2 的转化率减小 O 从逆反应角度看,SO3 的转化率减小 SO2 、O2 的转化率都减小 SO2 、O2 的转化率都增大 NO2 的转化率都增大(即新平衡中 N2O4 的含量都会增大) H2 的转化率减小,I2 的转化率增大 HI 的转化率不变 达新平衡后转化率变化

3

⑵联想规律:即联想外界条件对化学反应速率即化学平衡影响规律、且熟练准确。 ⑶作出判断:依题意仔细分析作出正确判断 ⑷化学平衡图像的常见类型: 对于反应 mA(g)+nB(g) ①转化率-时间关系图: pC(g)+qD(g) △H

P 一定时, △H

0 T 一定时, m+n

p+q T 一定时, m+n

p+q T 一定时, m+n

p+q

②含量-时间关系图:

P 一定时, △H

0

P 一定时, △H

0 T 一定时, m+n

p+q T 一定时, m+n

p+q

③转化率-温度-压强关系图:

m+n>p+q 时,△H

0

m+n<p+q 时,△H

0

④含量-温度-压强关系图:

m+n>p+q 时,△H

0

m+n<p+q 时,△H

0

m+n>p+q 时,△H

0

m+n>p+q
4

时,△H 0 7.等效平衡 ⑴恒温恒容条件下的等效平衡 在恒温、恒容的情况下,对于同一可逆反应,不论各反应物的起始量是多少,也不管 反应物是一次加入或分几次加入, 或是加入后分一次取出或分几次取出, 只要各物质的起始 量(质量、物质的量、浓度、体积等)按化学计量数换算成方程式左右两边同一边后对应相 同, 则就可以达到等效平衡这种情况下建立的等效平衡, 不但平衡混合物中各组分的质量分 数(物质的量分数、体积分数)对应相等,而且各组分的质量、体积、物质的量、浓度等也 分别对应相等。 ⑵恒温恒压条件下的等效平衡 在恒温恒压的情况下,对于有气体物质 参加的可逆反应,改变反应物的起始状态,只 要各起始反应物之间的物质的量之比按化学计量数换算成化学方程式左右两边同一边后对 应相等,即可达到等效平衡在这种情况下建立的等效平衡,平衡混合物中各成份的质量、体 积、物质的量、浓度并不一定相等 ⑶特例 在恒温恒容的情况下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,其实在到达平衡的 过程中压强也一直保持不变,因此只 要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡相 同,则二平衡等效。 【典例精析】 1. 近年来,某些自来水厂用液氯进行消毒处理时还加入少量液氨,NH3+HClO H2O+NH2Cl

(一氯氨) 2Cl比HCl O稳定,试分析加液氨能延长液氯杀菌消毒时间的原因? 。NH 【解析】NH3+HClO H2O+NH2Cl,当氯气(或说HClO)消耗时,平衡左移生成HClO,由于NH2Cl

比HClO稳定,故试剂保存时间长。综上所述,电解质电离、溶解结晶、气体气化液化、盐类 水解等过程是平衡移动过程,可以运用平衡移动原理对其变化过程中现象加以解释。 2. 557 C 时, 在 密闭容器中进行 下列反应: CO+H2O
o

CO2+H2;若 CO 的起始浓度为 2mol/L,

水蒸气密度为 3mol/L,达到平衡时测得 CO2 的浓度为 1.2mol/L。求 CO 和 H2O 的转化率 【解析】 起始浓度(mol/L) : CO + H2O 2 3 1.2 1.8 CO2 + H2; 0 1.2 1.2 0 1.2 1.2
5

转化浓度(mol/L) 1.2 : 平衡浓度(mol/L) 0.8 :

所以 CO 的转化率=1.2/2×100%=60%

H2O(g)的转化率=1.2/3×100%=40%

3.在容积固定为 2L 的密闭容器中,充入 X、Y 气体各 2mol,发生可逆反应: X(g)+2Y(g) 2Z(g),并达平衡,以 Y 的浓度改变表示的反应速度 V 正、V 逆与时间 t )

的关系如图所示,则 Y 的平衡浓度表达式正确的是(式中 S 是对应区域的面积) (

A.2-Sa ob

B.1-Saob

C.2-Sabdo

D.1-Sbod

【解析】 根据 v-t 曲线计算反应物的平衡浓度,初看题目似乎无从下手,若静心思考,从 定义出发,Y 减少的浓度△C(Y)=vt,随着反应进行,逆反应同时生成部分 Y,因此 Y 的平衡 浓度为初始浓度与消耗浓度之差。 瞬时速率与时间的乘积即为微小矩形的面积, 累积计算则 Y 减 少 的 浓 度 表 示 为 Saobd , Y 增 加 的 浓 度 表 示 为 Sobd , 则 Y 的 平 衡 浓 度 表 示 为 : 1-(Saobd-Sobd)=1-Saob, 【答案】B 4.如图,条件一定时,反应 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H<0 中 NO 的百分含量 NO%与 T

变化关系曲线图,图中有 a、b、c、d 四个点,其中表示未达到平衡状态,且v正<v逆 的点是( )

A. a

B. b

C. c

D. d

【解析】 a、b 在曲线上为平衡点,c、d 点未达平衡。d 点在曲线右上方,从 d 点向横坐标 引辅助线,可知该温度平衡时 NO%比 d 点的小,说明该点未达平衡,且 V 正<V 逆平衡向逆向移 动,或从 d 点向纵坐标引垂线,d 点 T 比平衡【答案】D 点的高,该反应正向放热,升高温 度平衡向吸热的逆向移动,同样得出结论 V 正<V 5.已知 0.1 mol·L 的二元酸 H2A 溶液的 pH=4. 0,则下列说法正确的是 ( A.在 Na2A、NaHA 两溶液中,离子种类不相同 B.在溶质物质的量相等的 Na2A、NaHA 两溶液中,阴离子总数相等 C.在 NaHA 溶液中一定有:c(Na )+c(H )=c(HA )+c(OH )+2c(A ) D.在 Na2A 溶液中一定有 :c(Na )>c(A )>c(H )>c(OH )
6
+ 2- + - + + - - 2- -1



【解析】0.1 mol·L 的强酸 pH=1.0,0.1 mol·L 的 H2A 溶液 pH=4.0,说明它是一种 弱酸。Na2A 发生水解 A +H2O H 、OH ;NaHA 发生水解 HA +H2O
+ - + - - 2-

-1

-1

HA +OH 和 HA +H2O H2A+OH 和电离 HA
- -







H2A+OH ,溶液中存在 HA 、 、 A H +A ,溶液中存在 HA 、A 、
+ 2- - 2-





2-

H 、OH ,所以两溶液中离子种类相同,A 不正确。物质的量相等的 Na2A 和 NaHA 因为存在上述 水解、电离等过程,阴离子数量发生变化,所以阴离子总量不相等,B 不正确。由电荷守恒 可知 c(Na )+c(H )=c(HA )+c(OH )+2c(A ) 正确。Na2A 溶液显碱性,c(OH ) ,C >c(H ) 不正确 【答案】C ,D 6.在下列叙述中,能说明盐酸是强酸,醋酸是弱酸的是( )
+ + + - - 2- -

A.将 pH=4 的盐酸和醋酸稀释成 pH=5 的溶液,醋酸所需加入的水量多 B.盐酸和醋酸都可用相应的钠盐与浓硫酸反应制取 C.相同 pH 值的盐酸和醋酸溶液中分别加入相应的钠盐固体,醋酸的 pH 值变化大 D.相同 pH 值的盐酸和醋酸分别跟锌反应时,产生氢气的起始速度相等 【解析】A 项中醋酸在稀释过程中电离程度加大,要想达到与盐酸一样的 H 浓度,所需加水 要多;B 项中的醋酸不能用浓硫酸来制取;C 项中 HCl 加 NaCl 不会使其电离有什么变化,因 为它本来己经完全电离了, 而醋酸中加醋酸钠, 将会抑制醋酸的电离; 项中 pH 相同, D c(H ) 肯定相等,只能说明起始 c(H )相等,不能说明反应中有何变化。 【答案】AC 【专题训练】 1.将气体 A、B 置于容积为 2L 的密闭容器中,发生如下反应:4A(g)+B(g)=2C(g),反应进 行到 4s 末,测得 A 为 0.5mol,B 为 0.4mol,C 为 0.2mol,用反应物 A 的浓度减少来表 示该反应的速率可能为( A. 0.025 mol ? L?1 ? s ?1 C. 0.05mol ? L?1 ? s ?1 ) B. 0.0125 mol ? L?1 ? s ?1 D. 0.1mol ? L?1 ? s ?1
+ + +

2.2molPCl3 和 1molCl2 充入一容积不变的密闭容器中,在一定条件下反应 PCl3(气)+ Cl2 (气)Cl2=== PCl5(气)达平衡时,PCl5 为 0.4mol,此时若移走 1molPCl3 和 0.5molCl2, 在相同温度下达平衡时 PCl5 的物质的量是( A. 0.4mol C.小于 0.2mol B.0.2mol D.大于 0.2mol 而小于 0.4mol )

3.在一定温度下,将 CO 和水蒸汽各 1mol 放在密闭容器中反应:

CO ? H 2 O ? CO2 ? H 2 ,达平衡后测得 CO2 为 0.6mol,再通入 4mol 水蒸汽,达新的

7

平衡后,CO2 物质的量( A.等于 0.6mol

) C.大于 0.6mol,小于 1mol D.大于 1mol

B.等于 1mol

4.某可逆反应 2 A(气) ? 3B(气) ? xC(气) ? 4D(气) ,若按下列两种配比 (1)0.8molA 1.2molB 1.2molC 2.4molD(2)1.4molA 2.1molB 0.6molC 1.2molD 将它们放入一容积不变的密闭容器中,保持温度不变,达平衡后 C 的质量分数仍相等, 则化学反应方程式中 x 的值为( A.2 B.3 ) D.1

C.4

5.对于反应 2A(g)+B(g)

2C(g) ,△H =- a kJ/mol , (a>0)下列判断正确的是

A.2 体积 A 和足量 B 反应,必定生成 2 体积 C,放出 a KJ 热量 B.若反应容器的容积和温度不变,增大压强,平衡必定向右移动 C.平衡 时,A 消耗速度必定等于 B 生成速度的两倍 D.平衡时,A 浓度必定等于 B 浓度的两倍 6.在固定容积的密闭容器中,可逆反应 2X+Y(g) 气体混合物的密度增大。下列叙述正确的是( Z(s)已达到平衡,此时升高温度则 )

A.若 X 为非气态,则正反应为吸热反应 B.正反应为放热反应,X 一定为气态 C.正反应为放热反应,X 可能是气态、液态或固态 D.若加入少量的 Z,该平衡向左移动 7.可逆反应 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ;△H<0, 在一定条件下 达到平衡状态,时间为

t1 时改变条件。化学反应速率与反应时间的关系如右图所示。下列说法正确的是 A.维持温度、反应体系容积不变,t1 时充入 SO3(g) B.维持压强不变,t1 时升高反应体系温度 C.维持温度、容积不变,t1 时充入一定量 Ar D.维持温度、压强不变,t1 时充入 SO3(g) 8.下图是工业生产硝酸铵的流程。

8

(1)吸收塔 C 中通人空气的目的是 A、B、C、D 四个容器中的反应,属于氧化还原反应的是 (2)已知:4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g);△H=-1266.8kJ/mol N2(g)+O2(g)=2NO(g);△H=+180.5kJ/mol 写出氨高温催化氧化的热化学方程式: (3)已知:N2(g)+3H2(g) 的措施有 A.升高温度 2NH3(g);△H=-92kJ/mol。为提高氢气的转化率,宜采取 。(填字母) B.使用催化剂 C.增大压强 D.不断补充氮气 E.及时移出氨 (填字母)。

(4)在一定温度和压强下,将 H2 和 N2 按 3:1(体积比)在密闭容器中混合,当该反应达到平衡 时,测得平衡混合气中 NH3 的气体体积分数为 25%,此时 H2 的转化率为

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