专题化学平衡

化学平衡

一、平衡的概念及判断

1．定义：是指在一定条件下的________反应,正反应和逆反应的速率__________,反应混合物中各组分的浓度保持__________的状态;

化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态,是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大限度,即该反应进行的限度;

2．特征：“逆、等、动、定、变”

1逆：指研究对象为可逆反应;

2等：本质,即υ正 = υ逆,对同一物质而言,消耗速率和生成速率相等;

3动：动态平衡;即化学反应仍在进行

4定：反应混合物中各组分的浓度保持不变;

5变：化学平衡是一定条件下的平衡,若外界条件发生改变,则化学平衡状态可能随之发生改变,即可能发生化学平衡移动;

3．可逆反应达到化学平衡状态的标志

Ⅰ．绝对标志

1本质标志：

对同一物质：υ正 = υ逆,

对于不同物质：反向速率比=化学计量数比;

例1对于可逆反应：N2g + 3H2g 2NH3,下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是

A．3υ正N2 = υ正H2 B．υ正N2 = υ逆NH3

C．2υ正H2 = 3υ逆NH3 D．υ正N2 = 3υ逆H2

例2 在合成氨反应中,下列说法可以确定反应达到化学平衡状态的是

A．当有1 mol N≡N键断裂的同时,有3 mol H─H键断裂

B．当有1 mol N≡N键断裂的同时,有6 mol N─H键形成

C．当有3 mol H─H键形成的同时,有6 mol N─H键断裂

D．当有1 mol N≡N键断裂的同时,有6 mol N─H键断裂

2特征标志

①体系中各组分的浓度保持不变;

②各组分的百分含量不变指质量分数、物质的量分 数、同温同压下气体的体积分数等；n各组分；N各组分 ;

例3在一定温度下,反应A2g＋B2g2ABg达到平衡的标志是

A．单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的AB

B．单位时间生成2n mol的AB同时生成n mol的B2

C．单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的B2

D．A、B、C的浓度不再变化

E．A、B、C的分子数之比为1∶1∶2 Ⅱ．相对标志

对整个体系而言,n混、N混、m混、平均摩尔质量或平均相对分子质量、压强、混合气体密度、体系的颜色等能否用作达到平衡的标志则应作具体分析——分析该量在该条件下是否为变量;

例4在一定温度下的定容容器中,当下列哪些物理量不再发生变化时,表明反应 2NO2g N2O4g已经达到平衡状态的是_________________

A．n混气 B．平均摩尔质量 C．体系的颜色 D．m混气

E．恒容下的混合气体密度 F．恒温恒容下体系的压强 G．N混气

变式1对于： H2g + I2g 2HIg这一可逆反应在上述标志中,能作为平衡判断标志的是______

变式2在一定温度下的定容容器中,当下列哪些物理量不再发生变化时,表明反应As+2Bg

Cg +Dg已经达到平衡状态的是

①混合气体的压强 ②混合气体的密度 ③B的物质的量浓度 ④气体总物质的量 ⑤混合气体的平均相对分子质量 ⑥vC与vD的比值

A．②③⑤ B．①②③ C．②③④⑥ D．①②④⑤

4．化学平衡的基础计算

例1在溶积可变的密闭容器中,2mol N2和8mol H2在一定条件下反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时氮气的体积分数接近于_______________;

例2在一定条件下,将2mol NO和2mol O2混合,发生如下反应：2NO + O2 = 2NO2,2NO2N2O4g,平衡时,所得混合气体中NO2的体积分数为40%,则混合气体的平均相对分子质量为_______________;

例3在一定容积的密闭容器中进行反应：N2g + 3H2g 2NH3g;已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为 mol/L、 mol/L、 mol/L,当反应达到平衡时,可能存在的数据是

A．N2为 mol/L,H2为 mol/L B．N2为 mol/L

C．N2、H2均为 mol/L D．NH3为 mol/L

二、平衡移动

1.概念：可逆反应中旧化学平衡的破坏,新化学平衡的建立过程;

2.过程：

①若υ正 > υ逆时,化学平衡向_______反应方向移动;

②若υ正 < υ逆时,化学平衡向________反应方向移动;

③若υ正 = υ逆时,化学平衡________;

3.影响化学平衡的条件

1浓度

规律：在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,都可以使平衡向_________方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,都可以使平衡向_____________方向移动;

重要结论

1．固体、纯液体水浓度为常数,其量的增减不影响 v正、 v 逆,故平衡不移动;

2．有两种或两种以上反应物时, 增加一种反应物的浓度, 该反应物的平衡转化率降低, 而其他反应物的转化率提高;

四种情况下的速率时间图像：

练习

1． H2Og +Cs COg + H2g,在密闭容器中进行;一定条件下达到平衡状态,改变下列条件,能否引起平衡移动CO浓度有何变化

1增大水蒸汽浓度___________________________________

2加入固体炭_______________________________________

3增加H2浓度________________________________________

2．试用“浓度对化学平衡的影响”来解释“用排饱和食盐水法收集Cl2可以抑制Cl2的溶解”;

__________________________________________________________________________________________

3．如图是合成氨的反应,N2g+3H2g 2NH3g,速率随时间的变化关系图;

1t0时反应从哪方开始

2t1、t2分别改变的条件及平衡移动的方向

2压强对化学平衡的影响

规律：对于反应前后气体总体积发生变化的可逆反应,其他条件不变时,增大压强,会使平衡向着气体体积缩小的方向移动；减小压强,会使平衡向着气体体积增大的方向移动;

注意 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强平衡不移动;

速率时间图像：

思考向充有N2 、H2的反应器中加入氦气

1若为恒温、恒容,通入氦气后平衡如何移动 ______________________

2若为恒温、恒压,通入氦气后平衡如何移动 ______________________

重要结论压强的改变对平衡是否有影响,关键看对物质浓度是否有影响等体积反应除外；在恒温恒容的条件下,充入无关气体使体积变大对平衡的影响,与直接增大体积减小压强对平衡的影响等效;

练习

1．在体积可变的密闭容器中,反应：mAg+ nBs pCg达到平衡后,压缩容器的体积,发现A的转化率随之降低;下列说法中,正确的是

A．m + n必定小于p B．m + n必定大于p

C．m必定小于p D．n必定大于p

2．一定质量的混合气体在密闭容器中发生如下可逆反应：xAg + yBg zCg;达到平衡后,测得Ag的浓度为 mol/L;当在恒温下将密闭容器的容积扩大到原来的2倍,再达到平衡后,测得Ag的浓度为 mol/L;则下列叙述正确的是

A．平衡向正反应方向移动 B．x + y > z

C．气体C的体积分数降低 D．反应物B的转化率提高

3温度对化学平衡的影响

规律：在其他条件不变的情况下,升高温度,会使化学平衡向着吸热反应的方向移动；降低温度,会使化学平衡向着放热反应的方向移动;

速率时间图像：

练习

1．在一定条件下,下列可逆反应达到化学平衡;H2g + I2g 2HIg；△H < 0;要使混合气体的紫色加深,可以采取的方法是

A．升高温度 B．降低温度 C．减小压强 D．增大压强

2．可逆反应：2Ag 2Bg + Cg △H > 0;达平衡时,要使正反应速率降低,A的浓度增大,应采取的措施是

A．增大压强 B．减小压强 C．减小C物的浓度 D．降低温度

4.勒夏特列原理

如果改变影响平衡的一个条件如浓度、压强或温度等,平衡就向能够减弱这种改变的方向移动;

提示

1平衡移动的结果是“减弱”这种改变,而不是“消除或抵消”;

2催化剂能够同等程度地增加正反应速率和逆反应速率,它对化学平衡的移动没有影响;也就是说,催化剂不能改变达到化学平衡状态的反应混合物的组成,但是使用催化剂,能够改变反应达到平衡所需的时间;

练习

1．已知某可逆反应在密闭容器中进行;Ag + 2Bg 3Cg + Ds；△H < 0;图中曲线a代表一定条件下该反应的过程;若使a曲线变为b曲线,可采取的措施是

A．增大A的浓度 B．扩大容器的容积 C．加入催化剂 D．升高温度

2．在下列可逆反应中,增大压强或降低温度,均可使化学平衡向正反应方向移动的是

A．2SO2 + O2 2SO3 △H < 0

B．SO2 + NO2 NO + SO3g △H < 0

C．2NH3 N2 + 3H2 △H < 0

D．4NH3 + 5O2 4NO + 6H2Og △H < 0

综合练习1

1．两个易导热的密闭容器A和B,容器A容积恒定,容器B容积可变,在温度压强和起始体积相同的条件下往A和B中分别充入等物质的量的NO2,发生反应2NO2 N2O4 △H＜0,以下说法正确的是

A．应起始时,两容器中的反应速率关系是vA＜vB

B．应过程中,两容器内的反应速率关系为vA＜vB

C．容器内的反应达到平衡所需时间一定相同

D．应达到平衡时,两容器内的压强关系是pA＞pB

2．对于平衡体系mAg＋nBg====pCg＋qDg ΔH＜0;下列结论中错误的是

A．若温度不变,将容器的体积缩小到原来的一半,此时A的浓度为原来的倍,则m＋n＜p＋q

B．若平衡时,A、B的转化率相等,说明反应开始时,A、B的物质的量之比为m∶n

C．若m＋n=p＋q,则往含有a mol气体的平衡体系中再加入a mol的B,达到新平衡时,气体的总物质的量等于2a

D．若温度不变时,压强增大到原来的2倍,达到新平衡时,总体积一定比原来的1/2要小

3．对于反应N2g＋3H2g 2NH3g ΔH＜0,下列研究目的和示意图相符的是

4．在一定条件下,固定容积的密闭容器中反应：2NO2gO2g+2NOg ΔH＞0,达到平衡;当改变其中一个条件X时,Y随X的变化符合图中曲线的是

A． X表示温度时,Y表示O2的物质的量

B．X表示压强时,Y表示NO2的转化率

C． X表示反应时间时,Y表示混合气体的密度

D．X表示NO2的物质的量时,Y表示O2的物质的量

5．在一定条件下,对于反应mAg+nBg cCg+dDg,C物质的质量分数wC与温度、压强的关系如