第2講化學(xué)平衡狀態(tài)【考綱要求】1.了解化學(xué)反響的可逆性及化學(xué)平衡的建立。2.掌握化學(xué)平衡的特征。3.能正確計算化學(xué)反響的轉(zhuǎn)化率(α)。4.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對化學(xué)平衡的影響,能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律。5.了解化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。知識整合

核心主干系統(tǒng)全面1.可逆反響(1)概念:在條件下,既能向正反響方向進(jìn)行,同時又能向逆反響方向進(jìn)行的反響。(2)特點:①相同條件下,正、逆反響進(jìn)行;②任何時刻,反響物、生成物必定共存;③任意組分的轉(zhuǎn)化率都100%。(3)表示方法:在化學(xué)方程式中必須用表示?？键c一可逆反響與化學(xué)平衡狀態(tài)相同同時小于2.化學(xué)平衡狀態(tài)(1)概念在一定條件下的可逆反響中,正反響速率與逆反響速率,反響體系中所有參加反響的物質(zhì)的保持不變的狀態(tài)。(2)建立過程在一定條件下,把某一可逆反響的反響物參加固定容積的密閉容器中。反響過程如下:相等質(zhì)量或濃度最大逐漸減小逐漸增大以上過程可用以下圖表示:(3)化學(xué)平衡特征3.平衡轉(zhuǎn)化率對可逆反響aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),當(dāng)反響到達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)時,A的平衡轉(zhuǎn)化率為:α(A)=×100%?？赡鎣(正)=v(負(fù))濃度或百分含量提示:(1)×(2)√(3)×(4)√(5)×(6)×2.向含有2molSO2的容器中通入過量氧氣發(fā)生反響2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-QkJ·mol-1(Q>0),充分反響后生成SO3的物質(zhì)的量2mol(填“<〞“>〞或“=〞,下同),SO2的物質(zhì)的量0mol,轉(zhuǎn)化率100%,反響放出的熱量QkJ。

提示:<><<3.平衡正向移動,反響物的轉(zhuǎn)化率一定增大嗎?提示:不一定,如A(g)+B(g)C(g),增大A的濃度時平衡右移,但A的轉(zhuǎn)化率會減小。題組一可逆反響的特點1.一定條件下,對于可逆反響X(g)+3Y(g)2Z(g),假設(shè)X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零),到達(dá)平衡時,X、Y、Z的濃度分別為0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.08mol·L-1,那么以下判斷正確的選項是()A.c1∶c2=3∶1B.平衡時,Y和Z的生成速率之比為2∶3C.X、Y的轉(zhuǎn)化率不相等D.c1的取值范圍為0<c1<0.14mol·L-1D題組演練

精挑細(xì)選練透練全解析:平衡濃度之比為1∶3,轉(zhuǎn)化濃度亦為1∶3,故c1∶c2=1∶3且X、Y的轉(zhuǎn)化率相等,A、C不正確;平衡時Y生成表示逆反響,Z生成表示正反響,且vY(生成)∶vZ(生成)應(yīng)為3∶2,B不正確;由可逆反響的特點可知0<c1<0.14mol·L-1,D正確。解析:A中,SO2和O2的濃度增大,說明反響向逆反響方向進(jìn)行建立平衡,SO2和O2的濃度變化分別為0.2mol·L-1、0.1mol·L-1,需要消耗三氧化硫的濃度為0.2mol·L-1,由于該反響為可逆反響,SO3的實際變化濃度應(yīng)小于其原有濃度0.2mol·L-1,所以到達(dá)平衡時SO2小于0.4mol·L-1,O2小于0.2mol·L-1,錯誤;B中,SO2的濃度增大,說明反響向逆反響方向進(jìn)行建立平衡,假設(shè)SO3完全反響,那么SO2的濃度變化為0.2mol·L-1,該題中實際變化為0.05mol·L-1,小于0.2mol·L-1,正確;C中,SO3的濃度增大,說明該反響向正反響方向進(jìn)行建立平衡,假設(shè)SO2和O2完全反響,SO3的濃度變化為0.2mol·L-1,實際變化應(yīng)小于該值,錯誤;D中,反響物、生成物的濃度不可能同時減小,一個濃度減小,另一個濃度一定增大,錯誤。2.(2023·四川宜賓期末)在一密閉容器中進(jìn)行反響:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反響過程中某一時刻SO2、O2、SO3的濃度分別為0.2mol·L-1、0.1mol·L-1、0.2mol·L-1,當(dāng)反響到達(dá)平衡時,可能存在的數(shù)據(jù)是()A.SO2為0.4mol·L-1,O2為0.2mol·L-1B.SO2為0.25mol·L-1C.SO3為0.4mol·L-1D.SO2、SO3均為0.15mol·L-1B練后歸納極端假設(shè)法確定物質(zhì)的濃度范圍(1)原理:可逆反響不可能進(jìn)行完全,反響體系各物質(zhì)同時共存。(2)假設(shè)反響正向或逆向進(jìn)行到底,求出各物質(zhì)濃度的最大值和最小值,從而確定它們的濃度范圍。題組二化學(xué)平衡狀態(tài)確實定3.在一定溫度下,向aL密閉容器中參加1molX氣體和2molY氣體,發(fā)生如下反響:X(g)+2Y(g)2Z(g),此反響到達(dá)平衡的標(biāo)志是()A.容器內(nèi)氣體密度不隨時間變化B.v(X)∶v(Y)=1∶2C.容器內(nèi)X、Y、Z的濃度不隨時間變化D.單位時間消耗0.1molX同時生成0.2molZC4.一定溫度下,反響N2O4(g)2NO2(g)的焓變?yōu)棣?，F(xiàn)將1molN2O4充入一恒壓密閉容器中,以下示意圖正確且能說明反響到達(dá)平衡狀態(tài)的是()DA.①② B.②④ C.③④ D.①④方法規(guī)律判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的方法——“逆向相等,變量不變〞知識整合

核心主干系統(tǒng)全面1.化學(xué)平衡移動的過程考點二化學(xué)平衡的移動2.化學(xué)平衡移動的原理化學(xué)平衡發(fā)生移動的根本原因是外界條件的改變造成了v正≠v逆,其具體情況如下:(1)v正v逆,平衡向正反響方向移動。(2)v正v逆,平衡不移動。(3)v正v逆,平衡向逆反響方向移動。>=<3.影響化學(xué)平衡的因素假設(shè)其他條件不變,改變以下條件對平衡的影響如下:改變的條件(其他條件不變)化學(xué)平衡移動的方向濃度增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度向

方向移動減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度向逆反應(yīng)方向移動壓強(對有氣體參加的反應(yīng))反應(yīng)前后氣體體積改變增大壓強向氣體分子總數(shù)

的方向移動減小壓強向氣體分子總數(shù)

的方向移動反應(yīng)前后氣體體積不變改變壓強平衡

移動溫度升高溫度向

反應(yīng)方向移動降低溫度向

反應(yīng)方向移動催化劑同等程度改變v(正)、v(逆),平衡不移動正反響減少增多不吸熱放熱4.勒夏特列原理如果改變影響化學(xué)平衡的條件之一(如溫度、壓強以及參加反響的化學(xué)物質(zhì)的濃度),平衡將向著能夠這種改變的方向移動。減弱提示:(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)√2.思考以下問題,作出你的解釋。(1)當(dāng)平衡向正反響方向發(fā)生移動,反響物的轉(zhuǎn)化率一定增大嗎?(2)對于有氣體參與的化學(xué)平衡體系,充入稀有氣體?；瘜W(xué)平衡會發(fā)生什么樣的變化?提示:(1)不一定。當(dāng)反響物總量不變時,平衡向正反響方向移動,反響物的轉(zhuǎn)化率增大,假設(shè)有多種反響物的反響,當(dāng)增大某一反響物的濃度,化學(xué)平衡向正反響方向移動,只會使另一種反響物的轉(zhuǎn)化率增大,但該物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率反而減小。典例示范審題答題標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練題組一外界條件對化學(xué)平衡的影響1.高溫下,反響2HBr(g)H2(g)+Br2(g)(正反響為吸熱反響)到達(dá)化學(xué)平衡時,要使混合氣體的顏色加深,可采取的方法是()A.減小壓強 B.縮小體積C.降低溫度 D.增大氫氣的濃度題組演練

精挑細(xì)選練透練全解析:減小壓強平衡不移動,但體積增大,c(Br2)減小,混合氣體的顏色變淺,A錯誤;縮小體積,壓強增大,平衡不移動,c(Br2)增大,混合氣體的顏色變深,B正確;降低溫度平衡向逆反響方向移動,c(Br2)減小,混合氣體的顏色變淺,C錯誤;增大氫氣的濃度,平衡向逆反響方向移動,c(Br2)減小,混合氣體的顏色變淺,D錯誤。B2.導(dǎo)學(xué)號16972164在密閉容器中通入A、B兩種氣體,在一定條件下反響:2A(g)+B(g)2C(g)ΔH<0。到達(dá)平衡后,改變一個條件(X),以下量(Y)的變化一定符合圖中曲線的是()XYA再加入AB的轉(zhuǎn)化率B再加入CA的轉(zhuǎn)化率C增大壓強A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)D升高溫度混合氣體平均摩爾質(zhì)量A3.CuBr2分解的熱化學(xué)方程式為2CuBr2(s)2CuBr(s)+Br2(g)ΔH=+105.4kJ/mol在密閉容器中將過量CuBr2于487K下加熱分解,平衡時p(Br2)為4.66×103Pa。(1)如反響體系的體積不變,提高反響溫度,那么p(Br2)將會(填“增大〞“不變〞或“減小〞)。

(2)如反響溫度不變,將反響體系的體積增加一倍,那么p(Br2)的變化范圍為。

解析:(1)升高溫度,平衡向吸熱反響方向移動,因此p(Br2)增大。(2)體積增大1倍時,p(Br2)降為原來的,即2.33×103Pa,減壓使平衡向氣體的物質(zhì)的量增大的方向移動,因此會大于2.33×103Pa,假設(shè)反響物足量,平衡能恢復(fù)到原來的p(Br2)。答案:(1)增大(2)2.33×103Pa<p(Br2)≤4.66×103Pa思維建模解答化學(xué)平衡移動題目的思維模型題組二化學(xué)平衡移動結(jié)果的分析與判斷4.導(dǎo)學(xué)號16972165在容積不變的密閉容器中,一定條件下發(fā)生反響:2A(?)B(g)+C(s),到達(dá)化學(xué)平衡后,升高溫度,容器內(nèi)氣體的密度增大,那么以下表達(dá)正確的選項是()A.假設(shè)正反響是吸熱反響,那么A為非氣態(tài)B.假設(shè)正反響是放熱反響,那么A為非氣態(tài)C.在平衡體系中參加少量C,該平衡向逆反響方向移動D.改變壓強對該平衡的移動一定無影響A解析:假設(shè)正反響是吸熱反響,升高溫度平衡向正反響方向移動,容器內(nèi)氣體的密度增大,說明氣體的質(zhì)量增大,那么A應(yīng)為非氣態(tài)才能符合,A正確;假設(shè)正反響是放熱反響,升高溫度平衡向逆反響方向移動,容器內(nèi)氣體的密度增大,說明氣體的質(zhì)量增大,那么A應(yīng)為氣態(tài)才能符合,B錯誤;對于可逆反響,固體的量的多少對反響速率沒有影響,C錯誤;如A為氣態(tài),增大壓強平衡向正反響方向移動,如A為非氣態(tài),增大壓強平衡向逆反響方向移動,D錯誤。5.在容積固定的密閉容器中充入一定量的X、Y兩種氣體,一定條件下發(fā)生可逆反響3X(g)+Y(g)2Z(g),并到達(dá)平衡。正反響是放熱反響,測得X的轉(zhuǎn)化率為37.5%,Y的轉(zhuǎn)化率為25%。以下有關(guān)表達(dá)正確的選項是()A.假設(shè)X的反響速率為0.2mol·L-1·s-1,那么Z的反響速率為0.3mol·L-1·s-1B.假設(shè)向容器中充入氦氣,壓強增大,Y的轉(zhuǎn)化率提高C.升高溫度,正反響速率減小,平衡向逆反響方向移動D.開始充入容器中的X、Y物質(zhì)的量之比為2∶1D6.向一容積不變的密閉容器中充入1molN2O4,建立了平衡N2O4(g)2NO2(g),測知N2O4的轉(zhuǎn)化率為a%,在其他條件不變時再通入1molN2O4,待重新建立新平衡時N2O4的轉(zhuǎn)化率為b%。a與b的大小關(guān)系為()A.a<b B.a>bC.a=b D.無法確定B解析:由狀態(tài)Ⅲ到狀態(tài)Ⅱ的轉(zhuǎn)變過程平衡左移,N2O4的轉(zhuǎn)化率減小,所以a>b。思維建模構(gòu)建“虛擬的第三平衡〞法解決平衡間的聯(lián)系在解題時假設(shè)遇到比較條件改變后的新、舊平衡間某量的關(guān)系有困難時,可以考慮構(gòu)建一個與舊平衡等效的“虛擬的第三平衡〞,然后通過壓縮或擴大體積等手段,再與新平衡溝通,以形成有利于問題解決的新模式,促使條件向結(jié)論轉(zhuǎn)化,例如:(1)構(gòu)建等溫等容平衡思維模式:新平衡狀態(tài)可認(rèn)為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加并壓縮而成,相當(dāng)于增大壓強。(2)構(gòu)建等溫等壓平衡思維模式(以氣體物質(zhì)的量增加的反響為例,見圖示):新平衡狀態(tài)可以認(rèn)為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加,壓強不變,平衡不移動。知識整合

核心主干系統(tǒng)全面1.解決化學(xué)平衡圖像題的方法考點三化學(xué)平衡的圖像分析2.化學(xué)平衡的圖像類型(1)濃度—時間圖像(2)含量—時間—溫度(壓強)圖像常見圖像形式有如下幾種。其中C%指生成物的百分含量,B%指反響物的百分含量。(3)恒溫(壓)線【多維思考】1.可逆反響aA(s)+bB(g)cC(g)+dD(g)ΔH=QkJ·mol-1,反響過程中,當(dāng)其他條件不變時,某物質(zhì)在混合物中的含量與溫度(T)、壓強(p)的關(guān)系如下圖,據(jù)圖用“<〞“>〞或“=〞填空。(1)T1

T2,p1

p2,ΔH

0;

(2)a+b

c+d,b

c+d。

提示:(1)<<<(2)>=2.有一反響:2A(g)+B(g)2C(g),如圖中的曲線是該反響在不同溫度下的平衡曲線,x軸表示溫度,y軸表示B的轉(zhuǎn)化率,圖中有a、b、c、d四點,如下圖,那么:提示:(1)>(2)d(3)減小壓強(4)c(1)該反響的ΔH0(填“>〞“<〞或“=〞);

(2)點的v正>v逆;

(3)T1溫度下的a點,假設(shè)想到達(dá)平衡狀態(tài)應(yīng)采取的措施是;

(4)點時混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化。

題組一借助圖像,判斷化學(xué)平衡的移動1.(2023·山西陽泉模擬)可逆反響2A(g)+B(g)2C(g),根據(jù)下表中的數(shù)據(jù)判斷以下圖像錯誤的選項是()題組演練

精挑細(xì)選練透練全D壓強A的轉(zhuǎn)化率溫度p1(MPa)p2(MPa)400℃99.6%99.7%500℃96.9%97.8%解析:A中,由表中數(shù)據(jù)可知,在相同壓強下,升高溫度,A的轉(zhuǎn)化率降低,說明升高溫度平衡向逆反響方向移動,那么正反響為放熱反響,與表中數(shù)據(jù)吻合;B中,升高溫度,平衡向逆反響方向移動,C的百分含量降低,增大壓強,平衡向正反響方向移動,C的百分含量增大,與表中數(shù)據(jù)吻合;C中,升高溫度,反響速率增大,平衡向逆反響方向移動,與表中數(shù)據(jù)吻合;D中,增大壓強,反響速率增大,平衡向正反響方向移動,圖像與表中數(shù)據(jù)不吻合。2.向絕熱恒容密閉容器中通入SO2和NO2,一定條件下使反響SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)到達(dá)平衡,正反響速率隨時間變化的示意圖如下圖。由圖可得出的正確結(jié)論是()A.反響在c點到達(dá)平衡狀態(tài)B.反響物濃度:a點小于b點C.升高溫度該平衡正向移動D.Δt1=Δt2時,SO2的轉(zhuǎn)化率:a～b段小于b～c段D解析:只有正反響速率等于逆反響速率且為定值時,可逆反響才到達(dá)平衡狀態(tài),圖中曲線在c點處沒有出現(xiàn)水平線,A錯誤;隨著正反響的進(jìn)行,未到達(dá)平衡狀態(tài)時反響物的濃度隨時間的延長而減小,因此反響物濃度:a點大于b點,B錯誤;分析曲線a～c段,從濃度方面考慮v正應(yīng)減小,而v正是增大的,說明該反響是放熱的,升高溫度該平衡逆向移動,C錯誤;假設(shè)Δt1=Δt2,分析圖中曲線可知:a～b段的正反響速率的平均值小于b～c段,所以b～c段轉(zhuǎn)化的SO2的量比a～b段轉(zhuǎn)化的SO2的量多,而a點濃度比b點大,所以SO2的轉(zhuǎn)化率:b～c段大于a～b段,D正確。3.下面是某化學(xué)研究小組探究外界條件對化學(xué)反響速率和化學(xué)平衡影響的圖像,其中圖像和實驗結(jié)論表達(dá)均正確的選項是()BA.a是其他條件一定時,反響速率隨溫度變化的圖像,正反響ΔH<0B.b是在有無催化劑存在下建立的平衡過程圖像,A是使用催化劑時的曲線C.c是一定條件下,向含有一定量A的容器中逐漸參加B時的圖像,壓強p1>p2D.d是在平衡體系的溶液中溶入少量KCl晶體后化學(xué)反響速率隨時間變化的圖像解析:根據(jù)圖像a,升高溫度,平衡正向移動,正反響ΔH>0,A錯誤;b圖像中,使用催化劑,反響速率加快,先到達(dá)平衡,B正確;c圖像中,此反響為反響前后氣體物質(zhì)的量不變的化學(xué)反響,改變壓強不影響平衡狀態(tài),即不影響A的轉(zhuǎn)化率,且由于不斷參加B,A的轉(zhuǎn)化率增大,C錯誤;d圖像中,反響實質(zhì)是Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,K+和Cl-不參加化學(xué)反響,KCl濃度增大不影響化學(xué)平衡,D錯誤。練后歸納化學(xué)平衡圖像的解題思路(1)看清各坐標(biāo)軸代表的量的意義,弄清曲線表示的各個量的關(guān)系。(2)注意曲線上的特殊點,如與坐標(biāo)軸的交點、多條曲線的交點、拐點、極值點等。(3)注意曲線坡度的“平〞與“陡〞,并弄清其意義。(4)“先拐先平〞。也就是說其他條件不變時,較高溫度或較大壓強時到達(dá)平衡所用的時間短。(5)注意運用圖像中濃度(或物質(zhì)的量)的變化來確定反響中化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系,即化學(xué)計量數(shù)之比等于同一時間內(nèi)各反響物、生成物的濃度(或物質(zhì)的量)變化量之比。(6)對時間—速率圖像,注意分清是“漸變〞還是“突變〞,變化后是否仍然相等,結(jié)合前面的方法確定對應(yīng)的條件。題組二化學(xué)平衡圖像的綜合分析4.導(dǎo)學(xué)號16972172乙苯催化脫氫制苯乙烯的反響:+H2(g)ΔH=+124kJ·mol-1工業(yè)上,通常在乙苯蒸氣中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1∶9),控制反響溫度600℃,并保持體系總壓為常壓的條件下進(jìn)行反響。在不同反響溫度下,乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))示意圖如下:(1)摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率,解釋說明該事實:。

(2)控制反響溫度為600℃的理由是

。

解析:(1)因為該容器內(nèi)保持恒壓,摻入水蒸氣,相當(dāng)于增大了容器的體積,而該反響的正反響是氣體的物質(zhì)的量增大的反響,化學(xué)平衡向右移動,提高了乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率。(2)從圖像可知,600℃時,乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高。如果溫度過低,反響速率慢且轉(zhuǎn)化率低;如果溫度過高,選擇性下降。且高溫還可能使催化劑失去活性,同時還會消耗更多的能量。答案:(1)正反響方向氣體分子數(shù)增加,參加水蒸氣稀釋,相當(dāng)于起減壓的效果(2)600℃時,乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高。溫度過低,反響速率慢,轉(zhuǎn)化率低;溫度過高,選擇性下降。高溫還可能使催化劑失活,且能耗大5.(2023·山西大學(xué)附中期末)甲醇脫氫可制取甲醛:CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如下圖,請答復(fù)以下問題:(1)以下表達(dá)不能說明該脫氫反響已達(dá)到平衡狀態(tài)的是(填序號)。

a.v正(CH3OH)=v逆(HCHO)b.c(HCHO)=c(CH3OH)c.消耗1molCH3OH同時生成1molHCHOd.CH3OH的體積分?jǐn)?shù)保持不變解析:(1)v正=v逆,說明反響到達(dá)平衡狀態(tài),a正確;c(HCHO