《优化方案》化学大一轮复习讲义:第7章第2讲化学平衡状态 Word版含答案.doc
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1、第二讲化学平衡状态2017高考导航考纲要求真题统计命题趋势1.了解化学反应的可逆性。2了解化学平衡建立的过程。3理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,认识并能用相关理论解释其一般规律。4了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。2015,卷 28T(4);2015,卷 27T(3);2014,卷 28T(3);2014,卷 26T(3);2013,卷 28T(2)(3)(4);2013,卷 28T(1)高考对本部分的考查内容主要有化学平衡状态的判断、分析,对化学平衡移动中相关量的变化分析以及用图像工具分析解决问题等。预计2017年高考既会保持对传统知识的考
2、查,如化学平衡状态的判断、有关平衡的计算等;又会适当增加对联系实际问题的考查,如利用平衡移动原理探索工业条件的选择等。备考时注意平衡状态的判断依据,加强对图像问题的分析。考点一可逆反应化学平衡状态学生用书P162一、可逆反应1定义 在同一条件下既可以向正反应方向进行,同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。2特点(1)二同:相同条件下;正、逆反应同时进行。(2)一小:反应物与生成物同时存在,任一组分的转化率都小于100%。3表示在方程式中反应符号用“”表示。二、化学平衡状态1概念一定条件下的可逆反应中,正反应速率与逆反应速率相等,反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。2特点1判
3、断正误(正确的打“”,错误的打“”)(1)2H2O2H2O2为可逆反应。()(2)二次电池的充、放电为可逆反应。()(3)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。()答案:(1)(2)(3)2向含有2 mol的SO2的容器中通入过量氧气发生:2SO2O22SO3,充分反应后生成SO3的物质的量_2 mol(填“”或“”,下同),SO2的物质的量_0 mol,转化率_100%。答案:名师点拨(1)可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化,而可逆反应属于化学变化。(2)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立,也可以从逆反应方向建立。(3)化学反应达到化学平衡
4、状态的正、逆反应速率相等,是指同一物质的消耗速率和生成速率相等,若用不同物质表示时,反应速率不一定相等。(4)化学反应达平衡状态时,各组分的浓度、百分含量保持不变,但不一定相等。反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)在恒温恒容密闭容器中进行,下列可作为判断其达到平衡状态的标志的是()SO2和SO3的浓度相等SO2的质量分数保持不变容器中气体的压强保持不变SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等容器中混合气体的密度保持不变容器中气体的平均摩尔质量保持不变2v正(SO2)v逆(O2)单位时间内生成n mol O2的同时消耗2n mol SO3ABC D解析判断一个化学反应达到平衡状态依据的原则是
5、“变量不变达平衡”。反应物和生成物的浓度不变时达到平衡状态,而不是浓度相等,错误;SO2的质量分数是变量,不变时达到平衡状态,正确;反应在恒容密闭容器中进行,且该反应是反应前后气体分子数发生变化的反应,故容器中气体的压强是变量,当压强不变时达到平衡状态,正确;SO3的生成速率与SO2的消耗速率是同一个反应方向,一定相等,错误;容器的容积固定,气体的质量固定,混合气体的密度是定量,错误;反应前后气体的物质的量发生变化,而气体总质量不变,因此当容器内气体的平均摩尔质量保持不变时,一定达到平衡状态,正确;正确的关系式为v正(SO2)2v逆(O2),错误;单位时间内生成n mol O2的同时消耗2n
6、mol SO3,这个关系一直存在,与是否达到平衡无关,错误。答案D若换成反应H2(g)I2(g)2HI(g),在恒温恒容密闭容器中进行,可作为判断其达到平衡状态标志的是_。H2、I2、HI的分子数之比为112H2的体积分数保持不变容器中气体的压强保持不变H2的消耗速率与I2的生成速率相等容器中混合气体的密度保持不变容器中气体的平均摩尔质量保持不变2v正(I2)v逆(HI)单位时间内生成n mol I2的同时消耗2n mol HI答案:化学平衡状态的判断思路(1)“逆向相等”反应速率必须一个是正反应的速率,一个是逆反应的速率,且经过换算后同一种物质的消耗速率和生成速率相等。(2)“变量不变”如果
7、一个量是随反应进行而改变的,当不变时为平衡状态;一个随反应进行保持不变的量,不能作为是否达到平衡状态的判断依据。注意根据正、逆反应速率来判断可逆反应是否达到平衡时,要注意用同一种物质表示的正、逆反应速率相等,不同种物质正、逆反应速率之比等于化学计量数之比。根据压强是否变化来判断可逆反应是否达到平衡时,要注意两点:一是容器的容积是否可变;二是反应前后气体的体积是否变化。对于不同的反应,用相同物理量判断时,结果可能不同。如在恒容密闭容器中,容器内的压强不再变化时,对于气体体积变化的反应是平衡状态,但对于气体体积不变的反应不一定是平衡状态。 题组一从定性、定量两个角度考查可逆反应的特点1在已达到平衡
8、的可逆反应2SO2O22SO3中,充入由18O 组成的氧气一段时间后,18O存在于下列物质中的()A多余的氧气中B生成的三氧化硫中C氧气和二氧化硫中D二氧化硫、氧气和三氧化硫中解析:选D。化学平衡是动态平衡,18O2的加入一定会与SO2结合生成含18O的SO3,同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2,使SO2中也含有18O,因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。2一定条件下,对于可逆反应X(g)3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 molL1、0.3 molL1、0.08 molL1,则下列判
9、断正确的是()Ac1c231B平衡时,Y和Z的生成速率之比为23CX、Y的转化率不相等Dc1的取值范围为0 molL1c10.14 molL1解析:选D。平衡浓度之比为13,转化浓度之比亦为13,故c1c213,A、C不正确;平衡时Y生成表示逆反应,Z生成表示正反应且vY(生成)vZ(生成)应为32,B不正确;由可逆反应的特点可知0 molL1c1v逆:平衡向正反应方向移动。(2)v正v逆:反应达到平衡状态,不发生平衡移动。(3)v正0,达到平衡后,改变下列条件,则指定物质的浓度及平衡如何变化:(1)增加C,平衡_,c(CO)_。(2)减小密闭容器体积,保持温度不变,则平衡_,c(CO2)_。
10、(3)通入N2,保持密闭容器体积和温度不变,则平衡_,c(CO2)_。(4)保持密闭容器体积不变,升高温度,则平衡_,c(CO)_。答案:(1)不移动不变(2)向逆反应方向移动增大(3)不移动不变(4)向正反应方向移动增大2已知一定条件下合成氨反应:N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1,在反应过程中,反应速率的变化如图所示,请根据速率的变化回答采取的措施。t1_;t2_;t3_;t4_。答案:增大c(N2)或c(H2)加入催化剂降低温度增大压强3对于任何一个化学平衡体系,采取以下措施,一定会使平衡发生移动的是()A加入一种反应物B升高温度C增大平衡体系的压强 D使用催化
11、剂解析:选B。因为所有化学反应都会伴随着能量变化,所以升高温度,化学平衡一定会移动。名师点拨(1)化学平衡发生移动的实质是正、逆反应速率不相等。正、逆反应速率发生变化,平衡不一定移动。例如:使用催化剂,正、逆反应速率均增加,但是增加后的速率仍然相等,所以平衡不发生移动。(2)不要把v(正)增大与平衡向正反应方向移动等同起来,只有v(正)v(逆)时,平衡才向正反应方向移动。(3)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来,当反应物总量不变时,平衡向正反应方向移动,反应物转化率提高;当增大一种反应物的浓度,使平衡向正反应方向移动时,只会使其他反应物的转化率提高。(2016浦东新区高三模拟
12、)N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生以下反应:2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)HQ kJ/mol,一定温度时,向密闭容器中通入N2O5,部分实验数据见下表:时间(s)05001 0001 500c(N2O5)(mol/L)0.500.350.250.25下列说法中错误的是()A500 s时O2的浓度为0.075 mol/LB平衡后,升高温度,正反应速率先增大后减小C平衡后,要使化学平衡常数增大,改变的条件是升高温度D1 000 s时将容器的体积缩小一半,重新达到平衡时0.25 mol/Lc(N2O5)0.50 mol/L解析A在前500 s内c(N2O5)减小0.15 mol
13、/L,则根据反应方程式可知产生O2的浓度为c(O2)0.15 mol/L20.075 mol/L,正确;B.升高温度,化学反应速率加快,由于该反应的正反应是吸热反应,所以升高温度,平衡向吸热的正反应方向移动,温度降低,又使化学反应速率减慢,所以正反应速率先增大后减小,正确;C.化学平衡常数只与温度有关,该反应的正反应是吸热反应,所以平衡后,要使化学平衡常数增大,改变的条件只能是升高温度,正确;D.1 000 s时将容器的体积缩小一半,若平衡不发生移动,则c(N2O5)0.50 mol/L,但是该反应的正反应是气体体积增大的反应,将容器的体积缩小一半,即增大压强,根据平衡移动原理可知,增大压强,
14、平衡向气体体积减小的逆反应方向移动,所以重新达到平衡时c(N2O5)0.50 mol/L,错误。答案D对于某可逆反应2A(g)B(g)C(g)3D(?),平衡时B物质的浓度为0.2 mol/L,保持温度不变,将容器扩大到原体积的2倍,重新达到平衡时B物质的浓度为0.14 mol/L,则物质D是气态还是非气态?答案:扩容至2倍,各物质浓度均减半,重新达到平衡时B物质的浓度为0.14 mol/L,说明B的浓度比扩容时增大,则表示平衡向逆方向移动;压强减小,平衡将向气体体积增大的方向移动,说明化学方程式中气体体积左边大于右边,则D物质为非气态。(1)分析化学平衡移动的一般思路(2)规避平衡移动的易错
15、点化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变,而不是“抵消”外界条件的改变,改变是不可逆转的,达到新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。例如:增大反应物A 的浓度,平衡右移,A的浓度在增大的基础上减小,但达到新平衡时,A的浓度一定比原平衡大;若将体系温度从50 升高到80 ,则化学平衡向吸热反应方向移动,达到新的平衡状态时50 T80 ;若对体系N2(g)3H2(g)2NH3(g)加压,如从30 MPa加压到60 MPa,化学平衡向气体分子数减小的方向移动,达到新的平衡时30 MPap0,当反应达到平衡时,下列措施:升温恒容通入惰性气体增加CO浓度减压加催化剂恒压通入惰性气体,能提高COCl2转
16、化率的是()A BC D解析:选B。该反应为气体体积增大的吸热反应,所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体,相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度,将导致平衡逆向移动。2t 时,将一定量的混合气体在密闭容器中发生反应:aA(g)bB(g)cC(g)dD(g),平衡后测得B气体的浓度为0.6 molL1。恒温下,将密闭容器的容积扩大1倍,重新达到平衡后,测得B气体的浓度为0.4 molL1。下列叙述中正确的是()A重新达到平衡时,D的体积分数减小Babcd,B、C两项错误,A项正确;重新达平衡时尽管A、B物质的量均增大了,但因体积扩大,实际上容器内A
17、、B、C、D各物质浓度均减小了,D项错误。题组二控制化学平衡移动方向措施的选择3合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0。反应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是()A增大压强 B降低温度C增大CO的浓度 D更换催化剂解析:选B。A项,该反应为等体积反应,压强不影响平衡移动。B项,正反应放热,降温平衡右移,CO的转化率增大。C项,增大CO的浓度,CO的转化率减小。D项,催化剂不影响平衡移动。4已建立化学平衡的某可逆反应,当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,下列有关叙述正确的是()生成物的百分含量一定增加生
18、成物的产量一定增加反应物的转化率一定增大反应物浓度一定降低正反应速率一定大于逆反应速率使用了合适的催化剂A BC D解析:选B。催化剂的使用对化学平衡移动无影响。增加反应物的浓度平衡正向移动,反应物的转化率、浓度可能增大也可能减小,如合成氨中增加氮气的浓度再次达到平衡,氮气的转化率减小,氢气的转化率增大,氮气的浓度增大,氢气的浓度减小;若改变温度、压强而使平衡正向移动,生成物的百分含量增大,若增加反应物的浓度而使平衡正向移动,生成物的百分含量可能增大也可能减小。平衡正向移动时,生成物的产量一定增加,正反应速率一定大于逆反应速率。综上所述,本题选B。判断平衡移动方向常见的两个易错点(1)当反应混
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