第3讲化学平衡状态 化学平衡移动

第3讲化学平衡状态化学平衡移动

考点一可逆反应与化学平衡状态

1．可逆反应

(1)定义：在下既可以向方向进行，同时又可以向方向进行的化学反应。

(2)特点：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都(填“大于”或“小于”)100%。

(3)表示：在方程式中用“”表示。

2．化学平衡状态

(1)化学平衡的建立

(2)概念：一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率，反应体系中所有参加反应的物质的保持不变的状态。

(3)平衡特点

小题热身正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)二次电池的充、放电为可逆反应。( )

(2)对反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，压强不随时间而变化，说明反应已达平衡状态。( )

(3)平衡状态指的是反应静止了，不再发生反应了。( )

(4)对于反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，当密度保持不变，在恒温恒容或恒温恒压条件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志。( )

(5)在2 L密闭容器内，800 ℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，当该容器内颜色保持不变时能说明该反应已达到平衡状态。( )

(6)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。( )

[考向精练提考能]

考向一化学平衡状态的判定

进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。

1．可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是( )

A．3v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3)

C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2)

2．在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应

(甲)2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)(乙)H2(g)＋I2(g)2HI(g)

现有下列情况：①反应物的消耗速率与生成物的生成速率之比等于系数之比②反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比③速率之比等于系数之比的状态④浓度之比等

于系数之比的状态⑤百分含量之比等于系数之比的状态⑥混合气体的颜色不再改变的状态⑦混合气体的密度不再改变的状态⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态⑨体系温度不再改变的状态⑩压强不再改变的状态?反应物的浓度不再改变的状态?反应物或生成物的百分含量不再改变的状态

其中能表明(甲)达到化学平衡状态的是；

考向二 从定性、定量两个角度考查可逆反应的特点

3．在已达到平衡的可逆反应2SO 2＋O 22SO 3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

4．在固定容积的密闭容器中进行如下反应：2SO 2(g)＋O 2(g)2SO 3(g)，已知反应过程某一时刻SO 2、O 2、SO 3浓度分别为0.2 mol/L 、0.1 mol/L 、0.2 mol/L ，达到平衡时浓度可能正确的是( )

A ．SO 2为0.4 mol/L

B ．SO 2为0.25 mol/L

C ．SO 2、SO 3均为0.15 mol/L

D ．SO 2为0.24 mol/L ，SO 3为0.14 mol/L

考点二化学平衡移动

1．化学平衡的移动

平衡移动就是由一个“平衡状态→不平衡状态→新平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，平衡可能发生移动，如下所示：

2．化学平衡移动与化学反应速率的关系

v 正>v 逆，平衡向移动；v 正＝v 逆，反应达到平衡状态，平衡移动；

v 正

3．图解外界因素对化学平衡的影响

4.化学平衡移动中的特殊情况

(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对化学平衡没影响。

(2)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。

(3)充入惰性气体与平衡移动的关系

①恒温、恒容条件

原平衡体系――――――→充入惰性气体

体系总压强增大→体系中各组分的浓度不变→平衡不移动 ②恒温、恒压条件

原平衡体系――→充入惰性气体

容器容积增大，各反应气体的分压减小―→ 5．勒夏特列原理

如果改变影响化学平衡的条件(浓度、压强、温度等)之一，平衡将向着减弱这种改变的方向移动。

小题热身

正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)化学平衡发生移动，速率一定改变。速率改变，化学平衡一定发生移动。( )

(2)合成氨反应需使用催化剂，说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动。( )

(3)平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，v 正加快。( )

(4)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大。( )

(5)往平衡体系FeCl 3＋3KSCN Fe(SCN)3＋3KCl 中加入KCl 固体，平衡将向逆反应方向移动，溶液颜色将变浅。( )

(6)二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系，加压缩小体积后颜色加深。( )

(7)C(s)＋CO 2(g)2CO(g) ΔH >0，其他条件不变时升高温度，反应速率v (CO 2)和CO 2的平衡转化率均增大。( )

(8)对于密闭容器中的可逆反应m X(g)＋n Y(s)p Z(g) ΔH <0，达到化学平衡后，通入氦气，化学平衡一定发生移动。( )

[考向精练提考能]

考向一 选择控制化学平衡移动方向的措施

1．合成氨所需的氢气可用煤和水做原料经多步反应制得，其中的一步反应为CO(g)＋H 2O(g)

CO 2(g)＋H 2(g) ΔH <0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

2．某温度下，在密闭容器中SO 2、O 2、SO 3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO 2(g)＋O 2(g)2SO 3(g) ΔH <0的正、逆反应速率的影响如图所示：

(1)加催化剂对反应速率影响的图像是________(填序号，下同)，平衡________移动。

(2)升高温度对反应速率影响的图像是________，平衡向________方向移动。

(3)增大反应容器体积对反应速率影响的图像是______，平衡向________方向移动。

(4)增大O 2的浓度对反应速率影响的图像是________，平衡向________方向移动。

3．已知一定条件下合成氨反应：N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g) ΔH ＝－92.4 kJ ·mol －1，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。

t 1________；t 2________；t 3________；t 4________。

考向二 条件改变时化学平衡移动结果的判断

4．将等物质的量的N 2、H 2气体充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g) ΔH <0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时，下

5．对于一定条件下的可逆反应

甲：A(g)＋B(g)C(g) ΔH <0乙：A(s)＋B(g)C(g) ΔH <0

丙：A(g)＋B(g)2C(g) ΔH >0达到化学平衡后，改变条件，按要求回答下列问题：

(1)升温，平衡移动方向分别为(填“向左”“向右”或“不移动”)

甲________；乙________；丙________。此时反应体系的温度均比原来________(填“高”或“低”)混合气体的平均相对分子质量变化分别为(填“增大”“减小”或“不变”) 甲________；乙________；丙________。 (2)加压，使体系体积缩小为原来的12 ①平衡移动方向(填“向左”“向右”或“不移动”)甲________；乙________；丙________。 ②设压缩之前压强分别为p 甲、p 乙、p 丙，压缩后压强分别为p ′甲、p ′乙、p ′丙，则p 甲与p ′甲，p 乙与p ′乙，p 丙与p ′丙的关系分别为甲________；乙________；丙________。 ③混合气体的平均相对分子质量变化分别为(填“增大”“减小”或“不变”)

甲________；乙________；丙________。

6．对于以下三个反应，从正反应开始进行达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。

(1)PCl 5(g)PCl 3(g)＋Cl 2(g)

再充入PCl 5(g)平衡向________方向移动，达到平衡后，PCl 5(g)的转化率__________，PCl 5(g)的百分含量________。

(2)2HI(g)I 2(g)＋H 2(g)

再充入HI(g)平衡向________方向移动，达到平衡后，HI 的分解率________，HI 的百分含量________。

(3)2NO 2(g)N 2O 4(g)

再充入NO 2(g)，平衡向______方向移动，达到平衡后，NO 2(g)的转化率________，NO 2(g)的百分含量______。

考点三等效平衡

1．等效平衡的含义

在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的相同。

[考向精练提考能]

考向一等效平衡的判断

1．在恒温恒容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g) ΔH＝－Q1kJ/mol(Q1>0)，起始物质的量见下表：

2．

上述反应达到平衡后，互为等效平衡的是________。

3

上述反应达到平衡后，互为等效平衡的是________。

考向二 等效平衡的应用

4．某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)＋B(g)2C(g)达到平衡时，A 、B 和C 的物质的量分别为4 mol 、2 mol 和4 mol 。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是( )

A ．均减半

B ．均加倍 新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。

2．构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)

新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。

课时作业

1．勒夏特列原理是自然界一条重要的基本原理。下列事实能用勒夏特列原理解释的是()

A ．NO 2气体受压缩后，颜色先变深后变浅

B ．对2HI(g)H 2(g)＋I 2(g)平衡体系加压，颜色迅速变深

C ．合成氨工业采用高温、高压工艺提高氨的产率

D ．配制硫酸亚铁溶液时，常加入少量铁屑以防止氧化

2．在一定温度下的定容密闭容器中，发生反应2NO 2(g)N 2O 4(g)。当下列所给有关量不再变化时，不能表明该反应已达到平衡状态的是( )

A ．混合气体的压强

B ．混合气体的密度

C ．混合气体的平均相对分子质量D.c N 2O 4 c NO 2

3．一定温度下，某恒温密闭容器中存在如下平衡：2SO 2(g)＋O 2(g)2SO 3(g) ΔH <0减小压强后，下列说法错误的是( )

A ．平衡常数不变

B ．n (O 2)增大

C ．SO 2的体积分数增大

D ．c (SO 2)增大

4．COCl 2(g)CO(g)＋Cl 2(g) ΔH >0，当反应达到平衡时，下列措施能提高COCl 2转化率的是( )

①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO 浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体

A ．①②④

B ．①④⑥

C ．②③⑤

D ．③⑤⑥

5．α1和α2分别为A 在两个恒容容器中平衡体系A(g)2B(g)和2A(g)B(g)的转化率，在温度不变的情况下，均增加A 的物质的量，下列判断正确的是( )

A ．α1、α2均减小

B ．α1、α2均增大

C ．α1减小，α2增大

D ．α1增大，α2减小

6．一定条件下，可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X 、Y 、Z 的起始浓度分别为c 1、c 2、

c 3(均不为0，单位mol ·L －1)，当达到平衡时X 、Y 、Z 的浓度分别为0.1 mol ·L －1、0.3 mol ·L

－1、0.08 mol ·L －1，则下列判断不合理的是( )

A ．c 1∶c 2＝1∶3

B ．平衡时，Y 和Z 的生成速率之比为3∶2

C ．X 、Y 的转化率不相等

D ．c 1的取值范围为0

7.I 2在KI 溶液中存在平衡I 2(aq)＋I －(aq)I －3(aq)，某I 2、KI 混合溶液中，c (I －3)与温

度T 的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)，下列说法不正确的是( )

A ．反应I

2(aq)＋I －(aq)I －3(aq) ΔH <0

B ．状态a 与状态b 相比，状态b 时I 2的转化率更高

C ．若T 1℃时，反应进行到状态d 时，一定有v 正>v 逆

D ．温度为T 1℃时，向该平衡体系中加入KI 固体，平衡正向移动

8．向一容积不变的密闭容器中充入1 mol N 2O 4，建立了平衡N 2O 4(g)

2NO 2(g)，测知N 2O 4的转化率为a %，在其他条件不变时再通入1 mol N 2O 4，

待重新建立新平衡时N 2O 4的转化率为b %。a 与b 的大小关系为( )

A ．a

B ．a >b

C ．a ＝b

D ．无法确定

9．在2 L 密闭容器内，800 ℃时反应：2NO(g)＋O 2(g)2NO 2(g)体系中，n (NO)随时间的

(1)升高温度，NO 的浓度增大，则该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。

(2)如图中表示NO 2的变化的曲线是________。用O 2表示从0～2 s 内该反应的平均速率v ＝________。

(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________。

a ．v (NO 2)＝2v (O 2)

b ．容器内压强保持不变

c ．v 逆(NO)＝2v 正(O 2)

d ．容器内密度保持不变

(4)能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是________。 a ．及时分离出NO 2气体b ．适当升高温度

c ．增大O 2的浓度

d ．选择高效催化剂

10．固定和利用CO 2，能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上正在研究利用CO 2来生产甲醇燃料的方法，该方法的化学方程式是CO 2(g)＋3H 2(g)CH 3OH(g)＋H 2O(g)

ΔH ＝－49.0 kJ ·mol －1某实验将6 mol CO 2和8 mol H 2充入一容积

为2 L 的密闭容器中，测得H 2的物质的量随时间变化如图中实线所

示(图中字母后数对表示对应的坐标)：

回答下列问题：

(1)由图分析，在下列时间段内反应速率最快的是________(填序

号)。

a ．0～1 min

b ．1～3 min

c ．3～8 min

d ．8～11 min

(2)仅改变某一条件再进行实验，测得H 2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比，曲线Ⅰ改变的条件可能是________，曲线Ⅱ改变的条件可能是________。

(3)下列表述能表示该反应已达平衡的是__________________(填序号)。

a ．容器内压强不再改变

b ．容器内气体的密度不再改变

c ．容器内气体的平均摩尔质量不再改变

d ．容器内各物质的物质的量相等