2015届高考化学第一轮配套复习教案50

章末归纳提升课

化学反应速率和平衡图象 等效平衡

一、化学反应速率和平衡图象

1．一般解题思路

解答化学平衡图象问题应注意

①曲线上的点是不是表示平衡状态。一般横坐标是时间的曲线，曲线上的点不一定都表示平衡状态；横坐标是温度或压强的曲线，曲线上的点一般表示平衡状态，这些点之间的关系反映了化学平衡的移动情况。

②先拐先平：在转化率－时间的曲线中，先出现拐点的曲线先达到平衡(代表温度高、压强大或加入催化剂)。

③定一议二：当图象中有三个量时，先假设其中一个量不变，再讨论另外两个量的关系。

2．常见图像类型 对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) ΔH<0，m＋n>p＋q。

(1)v­t图象

(2)c(或百分含量)-t图象

(3)c(或百分含量)-p(T)图象

(4)其他图象

(5)几种特殊图象

①如右图，对于化学反应mA(g)＋nB(g)qC(g)＋pD(g)，M点前，表示从反应物开始，则v(正)>v(逆)；M点为刚好达到平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增加，平衡左移，ΔH<0。

②如右图，对于化学反应mA(g)＋nB(g)qC(g)＋pD(g)，l线上所有的点都是平衡点。在上方(E点)，A%大于此压强时平衡体系中的A%，所以，E点v(正)>v(逆)；在下方(F点)，A%小于此压强时平衡体系中的A%，则v(正)

③如右图，对于aA(g)＋bB(g)cC(g)反应，n(A)、n(B)是A、B的物质的量，交点n(A)∶n(B)＝a∶b。

(2011·重庆高考)一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是( )

A．CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH<0

B．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH>0

C．CH3CH2OH(g)CH2===CH2(g)＋H2O(g) ΔH>0

D．2C6H5CH2CH3(g)＋O2(g)2C6H5CH===CH2(g)＋2H2O(g)

ΔH<0

【解析】 观察图象可知，达到平衡用的时间短反应速率快，T2>T1、p1>p2。升高温度水蒸气的百分含量降低，说明平衡逆向移动，正反应放热，ΔH<0；增大压强水蒸气的百分含量增大，说明平衡正向移动，正反应气体分子数减少，综合分析A选项中反应符合要求。

【答案】

A

(2013·浙江高考)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：

反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)(NH4)2CO3(aq)

ΔH1

反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)NH4HCO3(aq)

ΔH2 反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq)

ΔH3

请回答下列问题：

(1)ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3＝________。

(2)为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂)，在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图(见图1)。则：

①ΔH3________0(填“>”“＝”或“<”)。

②在T1～T2及T4～T5二个温度区间，容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势，其原因是_______________。

③反应Ⅲ在温度为T1时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。当时间到达t1时，将该反应体系温度迅速上升到T2，并维持该温度。请在该图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。

图1 图2

(3)利用反应Ⅲ捕获CO2，在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下，提高CO2吸收量的措施有_________(写出2个)。

【解析】 结合题给图象，用盖斯定律、化学平衡原理作理论指导进行分析、解决相关问题。

(1)根据盖斯定律，由反应Ⅱ×2减反应Ⅰ可得：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq)，则有ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。 (2)①由图1可知，当温度为T3时，可逆反应达到平衡状态，温度升高，CO2的浓度逐渐增大，说明平衡逆向移动，正反应为放热反应，则有ΔH3<0。

②在T1～T2区间，此时可逆反应未达到平衡，温度升高，化学反应速率加快，平衡正向移动，CO2的捕获量随温度的升高而提高。在T4～T5区间，此时可逆反应已达到平衡状态，由于该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO2的捕获量随温度的升高而降低。

③t1时刻，温度迅速升高到T2，平衡逆向移动，溶液的pH升高，根据化学平衡移动原理，达到新平衡时，溶液的pH低于开始时的pH。

(3)欲提高CO2的吸收量，应使平衡正向移动，可降低温度或增加CO2的浓度等。

【答案】 (1)2ΔH2－ΔH1

(2)①<

②T1～T2区间，化学反应未达到平衡，温度越高，化学反应速率越快，所以CO2被捕获的量随温度升高而提高。T4～T5区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，所以不利于CO2捕获

(3)降低温度；增加CO2浓度(或分压)

二、等效平衡

1．对于恒温、恒容条件下体积可变的反应

如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的。如可逆反应

2SO2 ＋ O2 2SO3

①2 mol 1 mol 0 mol

②0 mol 0 mol 2 mol ③0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol

上述三种配比，按方程式的化学计量关系均转化为反应物，则SO2均为2

mol、O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。

2．对于恒温、恒容条件下体积不变的反应

如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡状态是等效的。例如

H2(g) ＋ I2(g) 2HI(g)

①1 mol 1 mol 0 mol

②2 mol 2 mol 1 mol

上述两种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，两种情况下H2(g)与I2(g)的物质的量比均为1∶1，因此上述两种情况下建立的化学平衡状态是等效的。

3．对于恒温、恒压条件下的可逆反应(体积可变的反应或体积不变的反应)

如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡状态是等效的。

【注意】 三种情况下的等效均指的是平衡混合物中各组分的百分含量保持不变。实际上三种等效是有差别的，第(1)种情况是绝对等效(包括浓度、密度、平均相对分子质量等都相等)，而在第(2)、(3)种情况下，物质的量等存在倍数关系。

在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行反应A(g)＋2B(g) 3C(g)，已知加入1 mol A和3 mol B，且达到平衡后，生成a mol C。

(1)达到平衡时，C在混合气体中的体积分数是________(用字母a表示)。

(2)在相同的实验条件下，若加入2 mol A和6 mol B，达到平衡后，C的物质的量为________ mol(用字母a表示)，此时C在反应混合气体中的质量分数________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)在相同实验条件下，若改为加入2 mol A和8 mol B，若要求平衡后C在反应混合气体中的质量分数不变，则还应加入C________ mol。

【解析】 (1)由于该反应是等体积反应，n总＝n平＝4 mol，V（C）V（总）＝n（C）n平＝a4。

(2)物质按比例增多，相当于对体系加压，平衡不移动，故质量分数不变。

(3)根据等效平衡原理，设还应加入C x mol，则

(2＋x3)∶(8＋23x)＝1∶3，

解得x＝6。

【答案】 (1)a4 (2)2a 不变

(3)6

1.

(2014·北京通州摸底)两体积相同的密闭容器中均充入1 mol X和1 mol Y，分别于300 ℃和500 ℃开始发生反应：X(g)＋Y(g)3Z(g)。Z的含量(Z%)随时间t的变化如图所示。已知在t3时刻改变了某一实验条件。下列判断正确的是( )

A．曲线a是500 ℃时的图象

B．正反应是吸热反应

C．t3时刻可能是增大了压强

D．t3时刻可能是降低了温度

【解析】 A项，温度较高，达到平衡所用时间短，所以b曲线应是500 ℃时的图象；B项，由a→b即升高温度Z%下降，说明平衡向逆反应方向移动，则正反应应是放热反应；C项，t3时刻不会是增大压强，因增大压强平衡逆向移动，Z%下降。

【答案】 D

2．可逆反应A(g)＋2B(g)3C(g)＋4D(g) ΔH>0，在恒容密闭容器中达到平衡后，改变某一条件，下列图象正确的是(

)

【解析】 A项，该反应是吸热反应，升温平衡正向移动，则平衡常数K应增大，A错；B项，增大压强平衡逆向移动，则B的转化率降低，B错；C项，催化剂不能使化学平衡发生移动，则D的产率不变，C错；D项，化学平衡常数只受温度影响，故正确。

【答案】 D

3．(2014·甘肃高三第一次高考诊断)对于可逆反应：2A(g)＋B(g)2C(g) ΔH＜0，下列图象正确的是(

)

【解析】 A项，温度升高平衡左移，C的浓度减小，故A正确；B项，压强增大，正反应速率和逆反应速率都增大，而图像中逆反应速率减小，故B错误；C项，催化剂只能改变反应速率，不能使化学平衡发生移动，C错误；D项，温度升高平衡左移，A的转化率降低，而图像中A的转化率升高，故D错误。

【答案】 A

4.