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u(正)=u(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：u(正)=u(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：N2(g)+3H2(g)02NH3,下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是( )A.3u正(N2)=u正(H2) B.u正(N2)=u逆(NH3)C.2u正(H2)=3u逆(^^) D.u正(N2)=3u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1molN三N键断裂的同时，有3molH—H键断裂B.当有1molN三N键断裂的同时，有6molN—H键形成C.当有3molH—H键形成的同时，有6molN—H键断裂D.当有1molN三N键断裂的同时，有6molN—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)02AB(g)达到平衡的标志是( )A.单位时间生成nmol的A2同时生成nmol的ABB.单位时间生成2nmol的AB同时生成nmol的B2C.单位时间生成nmol的A2同时生成nmol的B2A、B、C的浓度不再变化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(混卜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2NO2(g)-N2O4(g)已经达到平衡状态的是 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：H2(g)+I2(g)—2HI(g)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A(s)+2B(g)一C(g)+D(g)E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⑥v(C)与v(D)的比值A.②③⑤B.①②③C.②③④⑥ D.①②④⑤4.化学平衡的基础计算［例1］在溶积可变的密闭容器中，2molN2和8molH2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2molNO和2molO2混合，发生如下反应:2NO+O2=2NO2,2NO2^N2O4(g),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：H2、NH3的浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、A［例3］在一定容积的密闭容器中进行反应：H2、NH3的浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、A.N2为0.2mol/L,H2为0.6mol/LC.N2、H2均为0.18mol/L0.2mol/L,当反应达到平衡时，可能存在的数据是N2为0.15mol/LD.NH3为0.4mol/L二、平衡移动.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。.过程：①若U(正)>U(逆)时，化学平衡向反应方向移动。②若U(正)<U(逆)时，化学平衡向反应方向移动。③若U(正)=U(逆)时，化学平衡。.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］.固体、纯液体(水)浓度为常数，其量的增减不影响v(正卜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】H2O(g)+C(s)—CO(g)+H2(g),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 ⑶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C12可以抑制C12的溶解”。3.如图是合成氨的反应，N2(g)+3H2(g)—2NH3(g),速率随时间的变化关系图。(i)t0时反应从哪方开始？(2)t「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】.在体积可变的密闭容器中，反应：mA(g)+nB(s)0PC(g)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pC.m必定小于p D.n必定大于p一定质量的混合气体在密闭容器中发生如下可逆反应：%A(g)+yB(g)0zC(g)。达到平衡后，测得A(g)的浓度为0.5mol/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A(g)的浓度为0.3mol/L。则下列叙述正确的是( )A.平衡向正反应方向移动 B.x+y>zC.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】.在一定条件下，下列可逆反应达到化学平衡。H2(g)+I2(g)02HI(g)；△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.可逆反应：2A(g)02B(g)+C(g)△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。A(g)+2B(g)03C(g)+D(s)；△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 。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( )2SO2+O2=2SO3△H<0SO2+NO2-NO+SO3(g)△H<02NH3-N2+3H2△H<04NH3+5O2-4NO+6H2O(g)△H<0【综合练习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-N2O4AHV。，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v(A)<v(B)B.应过程中，两容器内的反应速率关系为v(A)<v(B)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p(A)>p(B).对于平衡体系mA(g)+nB(g)====pC(g)+qD(g)AH<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2.1倍，则m+n<p+qB.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：nC.若m+n=p+q，则往含有amol气体的平衡体系中再加入amol的B,达到新平衡时，气体的总物质的量等于2aD.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.对于反应N2(g)+3H2(g)=^2NH3(g)AH<0,下列研究目的和示意图相符的是Ap研究Ap研究目的4压强对反应的影响"(P2>Pl)^温度对反应的影响。图示P|瓯的体匚时间，JN尚转化率厂啊甲4研究目的〃平衡体系增加N2“对反应的影响#催化剂对反应的影响a图示。速率T (%(正)0 可,，混合气体［总压强卜武行催化剂1无催化剂.°时问,.在一定条件下，固定容积的密闭容器中反应：2NO2(g) O2(g)+2NO(g)AH>0,达到平衡。当改变其中一个条件X时，7随X的变化符合图中曲线的是TOC\o"1-5"\h\zX表示温度时，7表示O2的物质的量 ”X表示压强时，7表示NO2的转化率X表示反应时间时，7表示混合气体的密度 「X表示NO2的物质的量时，7表示O2的物质的量 ° 工5.在一定条件下，对于反应mA(g)+nB(g) cC(g)+dD(g),C物质的质量分数［w(C)］与温度、

压强的关系如图所示，下列判断正确的是A.AH<0,m+n<c+d B.AH>0,m+n>c+dC.AH>0,m+n<c+d D.AH<0,m+n>c+d三、化学平衡常数.对化学平衡常数的理解(1)平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。(2)对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数。(3)对于一给定的可逆反应，化学平衡常数K只与温度有关，与反应物或生成物的浓度变化无关。(4)K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物的转化率越大。反之，反应就越不完全，转化率就越小。一般地说，K>105时，该反应进行得就基本完全了。.平衡常数的应用(1)可用来判断反应的热效应：吸热反应，升高温度，K会变大；放热反应，升高温度，K会变小。(2)利用化学平衡常数可以判断一个化学反应是否达到平衡状态。对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g)-^pC(g)+qD(g)d(C)・d(D)任何状态的，""(A)・c〃(B)=Qc,称为浓度商(Qc)Qc<K,反应向正反应方向进行；Qc=K,反应处于平衡状态； Qc>K,反应向逆反应方向进行。【练习】已知化学反应①：Fe(s)+CO2(g)- -FeO(s)+CO(g),其平衡常数为Kp化学反应②：Fe(s)+H2O(g)-——FeO(s)+H2(g),其平衡常数为K2。在温度973K和1173K情况下，K「K2的值分别如下:温度KiK2973K1.472.381173K2.151.67(1)通过表格中的数值可以推断：反应①是(填“吸热”或“放热”)反应。(2)现有反应③：CO2(g)+H2(g)CO(g)(2)现有反应③：CO2(g)+H2(g)式：K3=。(3)根据反应①与②，可推导出K「K2与K3之间的关系式。据此关系式及上表数据，也能推断出反应③是(填“吸热”或“放热”)反应。要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采取的措施有(填写序号)。A.缩小反应容器容积 B.扩大反应容器容积 C.降低温度D.升高温度D.升高温度E.使用合适的催化剂F.设法减少CO的量(4)图甲、乙分别表示反应③在1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况:①图甲中t2时刻发生改变的条件是 。②图乙中t2时刻发生改变的条件是。

四、1、在等效平衡概念：定条件（恒温恒压或，翻恒容）下，可逆反应不管从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，或从正、逆反应两个方向同时开始，当达到平衡状态时，各组分的（百分）含量（等效平衡概念：定条件（恒温恒压或，翻恒容）下，可逆反应不管从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，或2、常见等效平衡的类别（1）恒T、恒P条件下的等效平衡只要按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，对应组分物质的量之比相同，则建立的化学平衡状态是等效的。（2）对于恒T、恒V条件下的非等体积反应如果按方程式的化学计量数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完全相同（必定为等效平衡），此时也称为“全等平衡”。（3）对于恒T、恒V条件下的等体积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对应组分物质的量之比相同，则建立的化学平衡状态是等效的。【练习】1．在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下（已知N（g）+3H（g）=2NH（g）22 3△H二-92.4kJ.mol-1）容器 甲乙丙反应物投入量 1molN2、3molH22molNH34molNH3ccNH3的浓度（moll-1） 123反应的能量变化 放出akJ吸收bkJ吸收ckJ体系压强（Pa） p1P2P3 反应物转化率 口aa123下9J说法正确的是（ ）A.2c>c B.a+b=92.4 C.2p<p d.a+a<113 23132.（2013・江苏卷」15）一定条件下存在反应：CO（g）十H2O（g） CO2（g）十H2（g）,其止反应放热。现有三个相同的2L恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器I、II、皿在I中充入1molCO和1molH2O,在II中充入1molCO2和1molH2，在O中充入2molCO和2molH2O,700℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是（）A.容器I、II中正反应速率相同

b.容器i、m中反应的平衡常数相同c容器I中co的物质的量比容器n中的多d.容器I中co的转化率与容器n中co2的转化率之和小于1(2013•哈尔滨市质检・12)某温度下，向2L恒容密闭容器中充入1.0molA和1.0molB,反应A(g)+B(g)=^C(g),经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据如表，下列说法正确的是( )t/s05152535n(A)/mol1.00.850.810.800.80A.反应在前5s的平均速率v(A)=0.17mol-L-Ls-1B.保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(A)=0.41mol-L-1,则反应的AH>0C.相同温度下，起始时向容器中充入2.0molC,达到平衡时，C的转化率大于80%D.相同温度下，起始时向容器中充入0.20molA、0.20molB和1.0molC,反应达到平衡前v(正)<v(逆)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、%(均不为零)，到达平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1mol-L-1、0.3mol-L-1、0.08mol-L-1,则下列判断不合理的是()a.c1：c2=1：3 B.平衡时，Y和Z的生成速率之比为2:3C.X、Y的转化率相等 D.c1的取值范围为0moLL-Kc1<0.14mol-L-1.两个体积相同的密闭容器A、B,在A中充入SO2和O2各1mol,在B中充入SO2和O2各2mol,加热到相同温度，有如下反应2SO2(g)+O2(g)—>2SO3(g),对此反应，下述不正确的是( )A.反应速率B>A B.SO2的转化率B>AC.平衡时O2的物质的量浓度B<A D.平衡时容器的压强B>A.某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)+B(g)-=42C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。保持温度和压强不变，对平行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.A.均减半 B.均加倍 C.均增加1molD.均减少1mol7.定温度下，在一个体积可变的密闭容器中加入2molH2和2molN2,建立如下平衡:N2(g)+3H2(g)k^2NH3(g)相同条件下，若向容器中再通入1molH2和，1molN2又达到平衡。则下列说法正确的( )a.NH3的百分含量不变 B.N2的体积分数增大C.N2的转化率增大 D.NH3的百分含量增大五、化学平衡图像.分析图像型问题一般从下列方面入手：⑴看清各坐标轴所代表的量的意义，弄清曲线所表示的是哪些量的关系；⑵弄清曲线上点的意义，特别是某些特殊点(如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等)；⑶弄清曲线“平”与“陡”的意义，即斜率大小的意义；⑷弄清曲线函数的增减性。.解题技巧：⑴“先拐先平，数值大”：在含量——时间曲线中，先出现拐点的先达到平衡，说明该曲线表示的温度较高或压强较大；⑵“定一议二”：在含量——T/P曲线中，图像中有三个变量，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。即确定横坐标所表示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标的量后(通常可做一垂线),讨论横坐标与曲线的关系。

【练习】.反应L(s)+aG(g)=bR(g)达到平衡时，温度和压强对该反应速率的影响如图所示，图中P1>P2,x轴表示温度，y轴表示平衡混合气体中G的体积分数。有下列判断：①正反应是放热反应；②正反应是吸热反应；③a>b；④a<b。其中正确的是( )A.①③ B.①④C.②③D.②④.在容积固定的密闭容器中存在如下反应：A(g)+3B(g)=2C(g)；(正反应放热)某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,并根据实验数据作出下列关系图：下列判断一定错误的是()A.图I研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高B.图^研究的是压强对反应的影响，且甲的压强较高C.图^研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高D.图0研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高.(08全国I卷)已知：4NH3(g)+502(g)=4NO(g)+6H2(g).△H=-1025kJ/mol该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是()D.4.(2013.高考名校联考信息优化卷)在某恒容密闭容器中进行如下可逆反应：2M(g)+N(g)=^W(?D.4.(2013.高考名校联考信息优化卷)在某恒容密闭容器中进行如下可逆反应：2M(g)+N(g)=^W(?)+4Q(g)AH<0,起始投料只有M和N。下列示意图正确且能表示该可逆反应达到平衡状态的是()【综合练习2】1.对于反应CO(g)+H^O(g)r——CO2(g)+H2(g)AH<0在其他条件不变的情况下( )A.加入催化剂，改变了反应的途径，反应的AH也随之改变B.改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变C.升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变D.若在原电池中进行，反应放出的热量不变.(2013.全国大纲・7)反应X(g)+Y(g)=^2Z(g)AH<0,达到平衡时，下列说法正确的是()A.减小容器体积，平衡向右移动 B.加入催化剂，Z的产率增大C.增大c(X),X的转化率增大 D.降低温度，Y的转化率增大.(2013・高考名校联考信息化卷)在一定条件下的恒容密闭容器中发生反应：CO2(g)+3H2(g)二^CH30H(g)+H2O(g),图1表示反应过程中能量的变化，图2表示反应过程中物质浓度的变化。下列有关说法正确的是( )A.该反应的焓变和熵变：AH>0,AS<0B.温度降低，该反应的平衡常数K增大C.升高温度，n(CH30H)/n(C02)增大D.从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率为2.25mol/(L・min).(2013.高考名校联考信息优化卷)在一个密闭绝热容器(W)中，进行如下两个可逆反应:①A(g)+2B(g)二^3C(g)+D(s)AH1>0,②%M(g)+N(g)=^3Q(g)AH2。反应①中各物质与反应②中各物质均不发生反应。在某容器里只进行反应②，M的转化率与温度、压强的关系如图所示。下列对W容器中进行的反应推断合理的是()A.反应①一定是自发反应，反应②一定是非自发反应B.若容器内温度保持不变，则v正(B)v逆(C)=23C.若恒压条件下，充入N,则C的物质的量减小D.升高温度，两个反应的平衡常数都减小5.在一定条件下，反应CO(g)+2H2(g) CH30H(g)在一密闭容器中达到平衡。充入适量氢气，增大容器的体积，维持H2的浓度和容器的温度不变，跟原平衡相比较达到新平衡时C0的转化率将()A.增大 B.减小C.不变D.无法判断.下列叙述及解释正确的是( )在平衡后,对平衡体系采取缩小容积、增大压强的对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施,因为2NO2(g)(红棕色)-N2O4(g)(无色)AH<0,措施,因为平衡向正反应方向移动,故体系颜色变浅在平衡后,对平衡体系采取缩小容积、增大压强的对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施,因为H2(g)+I2(g)^^2HI(g)AH<0,在平衡后，

平衡不移动，故体系颜色不变FeCl3+3KSCN-Te(SCN)3(红色)+3KCl,在平衡后，加少量KCl,因为平衡向逆反应方向移动，故体系颜色变浅D.对于N2+3H2-2NH3,平衡后，压强不变，充入O2,平衡左移.现有mA(s)+nB(g)—qC(g)AH<0的可逆反应，在一定温度下达平衡时，B的体积分数q(B)和压强p的关系如图所示，则有关该反应的下列描述正确的是()TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"A.m+n<q B.n>q (p(B)f /%点的混合物中v正<v逆 一一工^/?-%点比y点的混合物的正反应速率小 J/一.右图是关于反应A2(g)+B2(g)—2C(g)+D(g)AH<0的平衡移动囱像，影响平衡移动的原因可能是( )A.升高温度，同时加压B.压强不变，降低温度C.压强、温度不变，充入一些与之不反应的惰性气体 | _D.温度、压强不变，充入一些A2(g) ” 时间.下列各图是温度(或压强)对2A(s)+2B(g)—2C(g)+D(g)AH<0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是(.向一体积不变的密闭容器中充入H2和I2，发生反应H2(g)+I2(g)=-2HI(g)AH<0,当达到平衡后，％1时刻改变反应的某一条件(混合气体总物质的量不变)，造成容器内压强增大，则下列说法正确的是()A.容器内气体的颜色变深，混合气体的密度增大B.平衡不发生移动CI2(g)转化率增大，HI平衡浓度变小D.改变条件前后，速率图像如图所示【连接高考】(2015•天津)下列说法不正确的是A.Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行B.饱和Na2s04溶液