一 : 高考化学:化学平衡知识点小结
化学姐
化学平衡是历届高考化学题中的必考内容,所以同学们还是要在这类题上多留个心眼,好好掌握相关知识点!
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二 : 化学反应速率化学平衡知识点总结 56
化学反应速率化学平衡知识点总结
化学反应速率
意义:表示化学反应进行快慢的量。
定性:根据反应物消耗,生成物产生的快慢(用气体、沉淀等可见现象)来粗略比较 定量:用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增大来表示。
表示方法: ①、单位:mol/(L•min)或mol/(L•s )
②、同一反应,速率用不同物质浓度变化表示时,数值可能不同,但数值之比等于方程式中各物质的化学计量数比。如:
③、一般不能用固体和纯液体物质表示浓度(因为ρ不变)
④、对于没有达到化学平衡状态的可逆反应:v正≠v逆
内因(主要因素):参加反应物质的性质。
①、 结论:在其它条件不变时,增大浓度,反应速率加快,反之则慢。
浓度:
②、说明:只对气体参加的反应或溶液中发生的反应速率产生影响;与反应物总量无关。 影响因素 ①、结论:对于有气体参加的反应,增大压强,反应速率加快,反之则慢 压强:
②、说明:当改变容器内压强而有关反应的气体浓度无变化时,则反应速率不变;如:向密闭容器中通入惰性气体。
①、结论:其它条件不变时,升高温度反应速率加快,反之则慢。
温度: a、对任何反应都产生影响,无论是放热还是吸热反应;
外因: ②、说明 b、对于可逆反应能同时改变正逆反应速率但程度不同;
①、结论:使用催化剂能改变化学反应速率。
催化剂 a、具有选择性;
②、说明:
b、对于可逆反应,使用催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率;
其它因素:光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等。
例题1、在2A+B 3C+4D反应中,表示该反应速率最快的是 ( B )
A.v(A)=0.5 mol•L-1•s-1 B.v(B)=0.3 mol•L-1•s-1
C.v(C)=0.8 mol•L-1•s-1 D.v(D)=1 mol•L-1•s-1
化学平衡
化学平衡状态: 指在一定条件下的可逆反应里,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合中各组分的百分含量保持不变的状态。
逆:研究的对象是可逆反应
动:是指动态平衡,反应达到平衡状态时,反应没有停止。
平衡状态特征: 等:平衡时正反应速率等于逆反应速率,但不等于零。
定:反应混合物中各组分的百分含量保持一个定值。
变:外界条件改变,原平衡破坏,建立新的平衡。
原因:反应条件改变引起:v正≠v逆
化学平衡: 结果:速率、各组分百分含量与原平衡比较均发生变化。
化学平衡移动: v(正)>v(逆) 向右(正向)移
方向: v(正)=v(逆) 平衡不移动
v(正)<v(逆) 向左(逆向)移
注意:其它条件不变,只改变影响平衡的一个条件才能使用。
①、浓度:增大反应物浓度或减少生成物浓度,平衡向正反应方向移动;反之向逆反应方向移动
结论:增大压强,平衡向缩小体积方向移动;减小压强,平衡向扩大体积的方向移动。 ②、压强: Ⅰ、反应前后气态物质总体积没有变化的反
影响化学平衡移动的因素: 应,压强改变不能改变化学平衡状态;
说明: Ⅱ、压强的改变对浓度无影响时,不能改变化学平衡状态,如向密闭容器中充入惰性气体。
Ⅲ、对没有气体参加的反应无影响。
③、温度:升高温度,平衡向吸热反应方向移动;降低温度,平衡向放热反应方向移动。 勒沙特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强、温度等)平衡就向能减弱这种改变的方向移动。
例题2、用3克块状大理石与30毫升3摩/升盐酸反应制取CO2气体,若要增大反应速率,可采取的措施是①再加入30毫升3摩/升盐酸②改用30毫升6摩/升盐酸 ③改用3克粉末状大理石④适当升高温度( B )
A.①②④ B.②③④ C.①③④ D. ①②③
例题3、在N2+3H2 2NH3的反应中,经过一段时间后,NH3的浓度增加0.6mol/L,在此时间内用H2表示的平均反应速率为0.45 mol/L•s,则所经历的时间是 ( D )
A.0.44s B.1s C.1.3s D.2s
例题4、在一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是( A B )
A.C的生成速率与C的分解速率相等 B.A、B、C的浓度不再变化
C.单位时间内,生成n mol A,同时生成3n mol B D.A、B、C的分子数之比为1∶3∶2 例题5、在一定条件下反应:2A + B 2C,达到平衡
①若升高温度,平衡向左移动,则正反应是___放___(放、吸) 热反应②增加或减少B时,平衡不移动,则B是___固_态 ③若A、B、C都是气体,增加压强,平衡向___右___(左、右)移动,
三 : 化学反应速率与化学平衡知识点归纳
四维教育 化学平衡总复习
第二章 化 学 平 衡
[考点梳理]
考点一 化学反应的速率与平衡
1. 化学反应速率:
⑴. 化学反应速率的概念及表示方法:通过计算式:v =Δc /Δt来理解其概念:
①化学反应速率与反应消耗的时间(Δt)和反应物浓度的变化(Δc)有关;
②在同一反应中,用不同的物质来表示反应速率时,数值可以相同,也可以是不同的。[www.61k.com]但这些数值所表示的都是同一个反应速率。因此,表示反应速率时,必须说明用哪种物质作为标准。用不同物质来表示的反应速率时,其比值一定等于化学反应方程式中的化学计量数之比。
如:化学反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 的:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D) = m∶n∶p∶q ③一般来说,化学反应速率随反应进行而逐渐减慢。因此某一段时间内的化学反应速率,实际是这段时间内的平均速率,而不是瞬时速率。
⑵. 影响化学反应速率的因素:
【注意】
-1-1 ①化学反应速率的单位是由浓度的单位(mol〃L)和时间的单位(s、min或h)决定的,可以是mol〃L〃
-1-1-1-1-1 s、 mol〃L〃min或mol〃L〃h,在计算时要注意保持时间单位的一致性.
②对于某一具体的化学反应,可以用每一种反应物和每一种生成物的浓度变化来表示该反应的化学反
应速率,虽然得到的数值大小可能不同,但用各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中相 应物质的化学计量数之比.
如对于下列反应: mA + nB = pC + qD
有:?(A)∶?(B)∶?(C)∶?(D)=m∶n∶p∶q
或:?(A)
m??(B)
n??(C)
p??(D)
q
③化学反应速率不取负值而只取正值.
④在整个反应过程中,反应不是以同样的速率进行的,因此,化学反应速率是平均速率而不是瞬时速率.
[有效碰撞] 化学反应发生的先决条件是反应物分子(或离子)之间要相互接触并发生碰撞,但并不是反应物分子(或离子)间的每一次碰撞都能发生化学反应.能够发生化学反应的一类碰撞叫做有效碰撞.
[活化分子] 能量较高的、能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子.
说明 ①活化分子不一定能够发生有效碰撞,活化分子在碰撞时必须要有合适的取向才能发生有效碰撞.②活化分子在反应物分子中所占的百分数叫做活化分子百分数.当温度一定时,对某一反应而言,活化分子百分数是一定的.活化分子百分数越
大,活化分子数越多,有效碰撞次数越多.
[影响化学反应速率的因素]
I. 决定因素(内因):反应物本身的性质。
Ⅱ. 条件因素(外因)(也是我们研究的对象):
①. 浓度:其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大活化分子总数,从而加快化学反应速率。值得注意的是,固态物质和纯液态物质的浓度可视为常数;
②. 压强:对于气体而言,压缩气体体积,可以增大浓度,从而使化学反应速率加快。值得注意的是,如果增大气体压强时,不能改变反应气体的浓度,则不影响化学反应速率。
③. 温度:其他条件不变时,升高温度,能提高反应分子的能量,增加活化分子百分数,从而加快化学反应速率。
④. 催化剂:使用催化剂能等同地改变可逆反应的正、逆化学反应速率。
1
化学平衡知识点 化学反应速率与化学平衡知识点归纳
四维教育 化学平衡总复习 ⑤. 其他因素:如固体反应物的表面积(颗粒大小)、光、不同溶剂、超声波等。(www.61k.com]
2. :
⑴ 前提——密闭容器中的可逆反应
⑵ 条件——一定条件的T、P、c ——影响化学平衡的因素
⑶ 本质——V正=V逆≠0
⑷ 特征表现——各组分的质量分数不变 (5). 化学平衡的特征:
逆:研究对象是可逆反应
动:动态平衡。平衡时v正=v逆 ≠0
等:v正=v逆
定:条件一定,平衡混合物中各组分的百分含量一定(不是相等);
变:条件改变,原平衡被破坏,发生移动,在新的条件下建立新的化学平衡。
【说明】
a.绝大多数化学反应都有一定程度的可逆性,但有的逆反应倾向较小,从整体看实际上是朝着同方向进行的,例如NaOH + HCl = NaCl + H2O.
b.有气体参加或生成的反应,只有在密闭容器中进行时才可能是可逆反应.如CaCO3受热分解时,若在敞口容器中进行,则反应不可逆,其反应的化学方程式应写为:CaCO3CaO + CO2↑;若在密闭容器 2
化学平衡知识点 化学反应速率与化学平衡知识点归纳
四维教育 化学平衡总复习 进行时,则反应是可逆的,其反应的化学方程式应写为:CaCO3CaO + CO2
②可逆反应的特点:反应不能进行到底.可逆反应无论进行多长时间,反应物都不可能100%地全部转化为生成物.
(2)化学平衡状态.
①定义:一定条件(恒温、恒容或恒压)下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物(包括反应物和生成物)中各组分的质量分数(或体积分数)保持不变的状态.
②化学平衡状态的形成过程:在一定条件下的可逆反应里,若开始时只有反应物而无生成物,根据浓度对化学反应速率的影响可知,此时ν正最大而ν逆为0.随着反应的进行,反应物的浓度逐渐减小,生成物的浓度逐渐增大,则ν正越来越小而ν逆越来越大.当反应进行到某一时刻,ν正=ν逆,各物质的浓度不再发生改变,反应混合物中各组分的质量分数(或体积分数)也不再发生变化,这时就达到了化学平衡状态.
⑷. 化学平衡的标志:(处于化学平衡时):
①、速率标志:v正=v逆≠0;
②、反应混合物中各组分的体积分数、物质的量分数、质量分数不再发生变化;
③、反应物的转化率、生成物的产率不再发生变化;
④、反应物反应时破坏的化学键与逆反应得到的反应物形成的化学键种类和数量相同;
⑤、对于气体体积数不同的可逆反应,达到化学平衡时,体积和压强也不再发生变化。[www.61k.com]
【例1】在一定温度下,反应A2(g) + B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是 ( C )
A. 单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的AB
B. 容器内的压强不随时间变化
C. 单位时间生成2n mol的AB同时生成n mol的B2
D. 单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的B2
⑸. 化学平衡状态的判断:
举例反应 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡
②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡
④总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡
正、逆反应速率的关系
①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA,即v正=v逆平衡
②在单位时间内消耗了n molB同时生成p molC,均指v正 不一定平衡
③vA:vB:vC:vD=m:n:p:q,v正不一定等于v逆 不一定平衡
④在单位时间内生成了n molB,同时消耗q molD,因均指v逆 不一定平衡
压强 ①m+n≠p+q时,总压力一定(其他条件一定) 平衡
②m+n=p+q时, 总压力一定(其他条件一定) 不一定平衡
混合气体的平均分子量① 一定时,只有当m+n≠p+q时,平衡
② 一定,但m+n=p+q时,不一定平衡
温度 任何化学反应都伴随着能量变化,在其他条件不变的条件下,体系温度一定时 平衡
体系的密度 密度一定 不一定平衡
判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据图表
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化学平衡知识点 化学反应速率与化学平衡知识点归纳
四维教育 化学平衡总复习
3.化学平衡移动:
⑴勒沙持列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强和温度等),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。(www.61k.com]其中包含:
①影响平衡的因素:浓度、压强、温度三种;
②原理的适用范围:只适用于一项条件发生变化的情况(即温度或压强或一种物质的浓度),当多项条件同时发生变化时,情况比较复杂;
③平衡移动的结果:只能减弱(不可能抵消)外界条件的变化。
⑵、平衡移动:是一个“平衡状态→不平衡状态→新的平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系,条件改变后,可能发生平衡移动。即总结如下:
⑶、平衡移动与转化率的关系:不要把平衡向正反应方向移动与反应物转化率的增大等同起来。 ⑷、影响化学平衡移动的条件:化学平衡移动:(强调一个“变”字)
①浓度、温度的改变,都能引起化学平衡移动。而改变压强则不一定能引起化学平衡移动。强调:气体体积数发生变化的可逆反应,改变压强则能引起化学平衡移动;气体体积数不变的可逆反应,改变压强则不会引起化学平衡移动。催化剂不影响化学平衡。 ②速率与平衡移动的关系: I. v正== v逆,平衡不移动;
Ⅱ. v正 > v逆,平衡向正反应方向移动; Ⅲ. v正 < v逆,平衡向逆反应方向移动。 ③平衡移动原理:(勒沙特列原理): ④分析化学平衡移动的一般思路:
速率不变:如容积不变时充入惰性气体
强调:加快化学反应速率可以缩短到达化学平衡的时间,但不一定能使平衡发生移动。 ⑸、反应物用量的改变对化学平衡影响的一般规律: Ⅰ、若反应物只有一种:aA(g)=bB(g) + cC(g),(保持容器体积,温度不变)在不改变其他条件时,增加A的量平衡向正反应方向移动,但是A的转化率与气体物质的计量数有关:(可用等效平衡的方法分析)。 ①若a = b + c : A的转化率不变; ②若a > b + c : A的转化率增大; ③若a < b + c A的转化率减小。
Ⅱ、若反应物不只一种:aA(g) + bB(g)=cC(g) + dD(g),(保持容器体积,温度不变)
①在不改变其他条件时,只增加A的量,平衡向正反应方向移动,但是A的转化率减小,而B的转化率增大。
②若按原比例同倍数地增加A和B,平衡向正反应方向移动,但是反应物的转化率与气体物质的计量数有
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化学平衡知识点 化学反应速率与化学平衡知识点归纳
四维教育 化学平衡总复习 关:如a+b = c + d,A、B的转化率都不变;
如a+ b>c+ d,A、B的转化率都增大;
如a + b < c + d,A、B的转化率都减小。(www.61k.com)
对以上3种情况可分别举例,可让学生加深对概念的理解:
例1:某恒温恒容的容器中,建立如下平衡:2NO2(g) N2O4(g),在相同条件下, 若分别向容器中通入一定量的NO2气体或N2O4气体,重新达到平衡后,容器内N2O4的体积分数比原平衡时 ( )
A.都增大 B.都减小 C.前者增大后者减小 D.前者减小后者增大 解析:2NO(2g) N2O(是气体体积减小的可逆反应。反应达到平衡后,无论向密闭容器中加入NO4g)2还是N2O4气体,可视为加压,平衡都向右移动,达到新平衡时NO2的转化率都增大。答案选A 例2:例一定温度下,将amol PCl5通入一个容积不变的反应器中,达到如下平衡:PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g),测得平衡混合气体压强为p1,此时再向反应器中通入amol PCl5,在温度不变的条件下再度达到平衡,测得压强为p2,下列判断正确的是 ( )
A.2p1>p2 B.PCl5的转化率增大 C.2p1<p2 D.PCl3%(体积含量)减少
解析:PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)是气体体积增大的可逆反应。如反应达到平衡后,再向密闭容器中加入PCl5, PCl3的物质的量会有增加,此时可视为加压,平衡向左移动,反应达到新的平衡时PCl5在平衡混合物中的百分含量也较原平衡时有所增加,但PCl5的转化率降低。答案选A
例3: 2HI(g) H2(g)+I2(g)是气体体积不变的可逆反应,反应达到平衡后,再向固定密闭容器中加入HI,使c(HI)的浓度增大,HI平衡转化率不变。对于气体体积不变的可逆反应,反应达到平衡后增加反应物,达到新的化学平衡时反应物的转化率不变。
由以上三个例题可以总结为:恒温恒容的容器,当增大某物质的量时,可将浓度问题转换为压强问题,增大压强,平衡向气体体积缩小的方向移动,最后再判断转化率变化。
增大压强判断各反应物转化率变化
对于可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),(a+b ≠c+d,)在压强变化导致平衡移动时,学生感到困惑的是充入“惰性气体”化学平衡朝哪个方向移动?转化率如何变化?可归纳为以下两方面:
1. 恒温恒容条件下充入“惰性气体”,化学平衡不移动。因平衡体系的各组分浓度均未发生变化,故各反应物转化率不变。
2. 恒温恒压条件下充入“惰性气体”,化学平衡向气体体积增大的方向移动。因为此时容器容积必然增大,相当于对反应体系减压,继而可判断指定物质的转化率变化。
变式训练:
1、在一容积可变的密闭容器中,通入1molX和3molY,在一定条件下发生如下反应:X(g)+3Y(g)
2Z(g),到达平衡后,Y的转化率为a%,然后再向容器中通入2molZ,保持在恒温恒压下反应,当达到新的平衡时,Y的转化率为b%。则a与b的关系是 ( )
A.a=b B.a>b C.a<b D.不能确定
2、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2 mol,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>A
C.平衡时各组分含量B = A D.平衡时容器的压强B>A
3、一定量混合气体在密闭容器中发生如下反应:xA(气)+yB(气) nC(气),达到平衡后,测得A气体的浓度为0.5mol/L。保持温度不变将容器的容积扩大1倍,再达平衡时,测得A气体的浓度为0.3mol/L,则下列叙述中正确的是( )
A、x+y<n B、该化学平衡向右移动
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化学平衡知识点 化学反应速率与化学平衡知识点归纳
四维教育 化学平衡总复习
C、B的转化率增大 D、C的体积分数减小
4、一定温度下,在一个体积可变的密闭容器中加入2 molH2和2 molN2,建立如下平衡: N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)相同条件下,若向容器中再通入1 mol H2和,1 molN2又达到平衡.则下列说法正确的是 ( )
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
5、某温度下的密闭容器中发生如下反应:2M(g)+N(g) 2E(g),若开始时只充入2 mol E(g),达平衡时,混合气体的压强比起始时增大了20%;若开始时只充入2 mol M和1 mol N的混合气体,则达平衡时M的转化率为 ( )
A.20% B.40% C.60%
D.80%
参考答案: 1、 A 2、C 3、D 4、A 5、C
总之,判断转化率的变化关键是正确判断平衡移动的方向,当增大物质的浓度难以判断平衡移动的方向时,可转化为压强问题进行讨论;当增大压强难以判断平衡移动的方向时,可转化为浓度问题进行讨论。[www.61k.com)教师在教学中不断培养学生解决化学平衡问题的技巧和方法,则学生的思维将得以拓展,化学平衡移动原理就能运用自如。
4、等效平衡问题的解题思路:
⑴、概念:同一反应,在一定条件下所建立的两个或多个平衡中,混合物中各成分的含量相同,这样的平衡称为等效平衡。
⑵分类:
①等温等容条件下的等效平衡:在温度和容器体积不变的条件下,改变起始物质的加入情况,只要可以通过可逆反应的化学计量数比换算成左右两边同一边物质的物质的量相同,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为等同平衡。
②等温等压条件下的等效平衡:在温度和压强不变的条件下,改变起始物质的加入情况,只要可以通过可逆反应的化学计量数比换算成左右两边同一边物质的物质的量比值相同,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为等比例平衡。
③等温且△n=0条件下的等效平衡:在温度和容器体积不变的条件下,对于反应前后气体总分子数不变的可逆反应,只要可以通过可逆反应的化学计量数比换算成左右两边任意一边物质的物质的量比值相同,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为不移动的平衡。
【归纳】等效平衡规律:
对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在两种不同起始状态下反应,达平衡后互为等效平衡的条件是:
反应条件 系数关系 等效平衡条件
若m+n≠p+q 极限转化后起始投料必须完全相同
恒温恒容
若m+n=p+q 极限转化后起始投料比相同(或投料完全相同)
恒温恒压 极限转化后起始投料比相同(或投料完全相同)
5、速率和平衡图像分析:
⑴分析反应速度图像:
①看起点:分清反应物和生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,生成物多数以原点为起点。
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化学平衡知识点 化学反应速率与化学平衡知识点归纳
四维教育 化学平衡总复习 ②看变化趋势:分清正反应和逆反应,分清放热反应和吸热反应。(www.61k.com]升高温度时,△V吸热>△V放热。 ③看终点:分清消耗浓度和增生浓度。反应物的消耗浓度与生成物的增生浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。
④对于时间——速度图像,看清曲线是连续的,还是跳跃的。分清“渐变”和“突变”、“大变”和“小变”。增大反应物浓度V正 突变,V逆 渐变。升高温度,V吸热 大增,V放热 小增。
⑵化学平衡图像问题的解答方法:
①三步分析法:一看反应速率是增大还是减小;二看△V正 、 △V逆的相对大小;三看化学平衡移动的方向。
②四要素分析法:看曲线的起点;看曲线的变化趋势;看曲线的转折点;看曲线的终点。
③先拐先平:对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ,在转化率-时间曲线中,先出现拐点的曲线先达到平衡。它所代表的温度高、压强大。这时如果转化率也较高,则反应中m+n>p+q。若转化率降低,则表示m+n<p+q。
④定一议二:图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系。 化学反应速率 化学反应进行的快慢程度,用单位时间反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
平衡图像典型专题训练
解化学平衡图像题的技巧
1、弄清横坐标和纵坐标的意义。
2、弄清图像上点的意义,特别是一些特殊点(如与坐标轴的交点、转折点、几条曲线的交叉点)的意义。
3、弄清图像所示的增、减性。
4、弄清图像斜率的大小。
5、看是否需要辅助线。
6、看清曲线的起点位臵及曲线的变化趋势
7、先出现拐点的曲线先平衡,所处的温度较高或压强较大;还可能是使用正催化剂
8、定压看温度变化;定温看压强变化。
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化学平衡知识点 化学反应速率与化学平衡知识点归纳
四维教育 化学平衡总复习
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化学平衡知识点 化学反应速率与化学平衡知识点归纳
四维教育 化学平衡总复习 5[化学平衡常数] 在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡状态时,生成物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积与反应物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积的比值是一个常数,这个常数叫做化学平衡常数,简称平衡常数.用符号K表示.
(1)平衡常数K的表达式:对于一般的可逆反应:
当在一定温度下达到化学平衡时,该反应的平衡常数为:
[c(C)]p?[c(D)]q
K? [c(A)]m?[c(B)]n
【注意】:
a.在平衡常数表达式中,反应物A、B和生成物C、D的状态全是气态,c(A)、c(B)、c(C)、c(D)均为平衡时的浓度.
b.当反应混合物中有固体或纯液体时,他们的浓度看做是一个常数,不写入平衡常数的表达式中.例如,反应在高温下 Fe3O4(s) + 4H2
[c(H2O)]4 3Fe(s) + H2O(g)的平衡常数表达式为:K? [c(H2)]4
又如,在密闭容器中进行的可逆反应CaCO3(s) CaO(s) + CO2↑的平衡常数表达式为:K=c(CO2) c.平衡常数K的表达式与化学方程式的书写方式有关.例如:
N2 + 3H2
2NH3
13N2 +H222[c(NH3)]22NH3 K1? [c(H2)]3?[c(N2)][c(N2)]?[c(H2)]3N2 + 3H2 K2? [c(NH3)]2NH3 K3?[c(NH3)] [c(H2)]1/2?[c(N2)]3/2
显然,K1、K2、K3具有如下关系:K2?1,K3?(K1)1/2 K1
(2)平衡常数K值的特征:
①K值的大小与浓度、压强和是否使用催化剂无关.即对于一个给定的反应,在一定温度下,不论起始浓度(或压强)和平衡浓度(或压强)如何,也不论是否使用催化剂,达平衡时,平衡常数均相同.
②K值随温度的变化而变化.对于一个给定的可逆反应,温度不变时,K值不变(而不论反应体系的浓度或压强如何变化);温度不同时,K值不同.因此,在使用平衡常数K值时,必须指明反应温度.
(3)平衡表达式K值的意义:
①判断可逆反应进行的方向.对于可逆反应:
,如果知道在一定温度下的平衡常数,并且知道某个时刻时反应物和生成物的浓度,就可以判断该反应是否达到平衡状态,如果没有达到平衡状态,则可判断反应进行的方向.
将某一时刻时的生成物的浓度用化学方程式中相应的化学计量数为指数的乘积,与某一时刻时的反应物的浓度用化学方程式中相应的化学计量数为指数的乘积之比值,叫做浓度商,用Q表示.即:
[c(C)]p?[c(D)]q
?Q [c(A)]m?[c(B)]n
当Q=K时,体系达平衡状态;当Q<K,为使Q等于K,则分子(生成物浓度的乘积)应增大,分母(反应物浓度的乘积)应减小,因此反应自左向右(正反应方向)进行,直至到达平衡状态;同理,当Q>K时,则反应自右向左(逆反应方向)进行,直至到达平衡状态.
②表示可逆反应进行的程度.
K值越大,正反应进行的程度越大(平衡时生成物的浓度大,反应物的浓度小),反应物的转化率越高;K值越小,正反应进行的程度越小,逆反应进行的程度越大,反应物的转化率越低.
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四维教育 化学平衡总复习 通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。[www.61k.com)
表达式:△v(A)=△c(A)/△t
单位:mol/(L〃s)或mol/(L〃min)
影响化学反应速率的因素:温度,浓度,压强,催化剂。
另外,x射线,γ射线,固体物质的表面积也会影响化学反应速率
化学反应的计算公式:
例 对于下列反应: mA+nB=pC+qD
有v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q
对于没有达到化学平衡状态的可逆反应:v(正)≠v(逆)
影响化学反应速率的因素:
压强:
对于有气体参与的化学反应,其他条件不变时(除体积),增大压强,即体积减小,反应物浓度增大,单位体积内活化分子数增多,单位时间内有效碰撞次数增多,反应速率加快;反之则减小。若体积不变,加压(加入不参加此化学反应的气体)反应速率就不变。因为浓度不变,单位体积内活化分子数就不变。但在体积不变的情况下,加入反应物,同样是加压,增加反应物浓度,速率也会增加。
温度:
只要升高温度,反应物分子获得能量,使一部分原来能量较低分子变成活化分子,增加了活化分子的百分数,使得有效碰撞次数增多,故反应速率加大(主要原因)。当然,由于温度升高,使分子运动速率加快,单位时间内反应物分子碰撞次数增多反应也会相应加快(次要原因)
催化剂:
使用正催化剂能够降低反应所需的能量,使更多的反应物分子成为活化分子,大大提高了单位体积内反应物分子的百分数,从而成千上万倍地增大了反应物速率.负催化剂则反之。
浓度:
当其它条件一致下,增加反应物浓度就增加了单位体积的活化分子的数目,从而增加有效碰撞,反应速率增加,但活化分子百分数是不变的 。
其他因素:
增大一定量固体的表面积(如粉碎),可增大反应速率,光照一般也可增大某些反应的速率;此外,超声波、电磁波、溶剂等对反应速率也有影响。
溶剂对反应速度的影响
在均相反应中,溶液的反应远比气相反应多得多(有人粗略估计有90%以上均相反应是在溶液中进行的)。但研究溶液中反应的动力学要考虑溶剂分子所起的物理的或化学的影响,另外在溶液中有离子参加的反应常常是瞬间完成的,这也造成了观测动力学数据的困难。最简单的情况是溶剂仅引起介质作用的情况。
在溶液中起反应的分子要通过扩散穿周围的溶剂分子之后,才能彼此接触,反应后生成物分子也要穿国周围的溶剂分子通过扩散而离开。
扩散——就是对周围溶剂分子的反复挤撞,从微观角度,可以把周围溶剂分子看成是形成了一个笼,而反应分子则处于笼中。分子在笼中持续时间比气体分子互相碰撞的持续时间大10-100倍,这相当于它在笼中可以经历反复的多次碰撞。
笼效应——就是指反应分子在溶剂分子形成的笼中进行多次的碰撞(或振动)。这种连续反复碰撞则称为一次偶遇,所以溶剂分子的存在虽然限制了反应分子作远距离的移动,减少了与远距离分子的碰撞机会,但却增加了近距离分子的重复碰撞。总的碰撞频率并未减低。
据粗略估计,在水溶液中,对于一对无相互作用的分子,在依次偶遇中它们在笼中的时间约为10-12-10-11s,在这段时间内大约要进行100-1000次的碰撞。然后偶尔有机
会跃出这个笼子,扩散到别处,又进入另一个笼中。可见溶液中分子的碰撞与气体中分子的碰撞不同,
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化学平衡知识点 化学反应速率与化学平衡知识点归纳
四维教育 化学平衡总复习 后者的碰撞是连续进行的,而前者则是分批进行的,一次偶遇相当于一批碰撞,它包含着多次的碰撞。(www.61k.com]而就单位时间内的总碰撞次数而论,大致相同,不会有商量级上的变化。所以溶剂的存在不会使活化分子减少。A和B发生反应必须通过扩散进入同一笼中,反应物分子通过溶剂分子所构成的笼所需要的活化能一般不会超过20kJ〃mol-1,而分子碰撞进行反应的活化能一般子40 -400kJ〃mol-1之间。
由于扩散作用的活化能小得多,所以扩散作用一般不会影响反应的速率。但也有不少反应它的活化能很小,例如自由基的复合反应,水溶液中的离子反应等。则反应速率取决于分子的扩散速度,即与它在笼中时间成正比。
从以上的讨论可以看出,如果溶剂分子与反应分子没有显著的作用,则一般说来碰撞理论对溶液中的反应也是适用的,并且对于同一反应无论在气相中或在溶液中进行,其概率因素P和活化能都大体具有同样的数量级,因而反应速率也大体相同。但是也有一些反应,溶剂对反应有显著的影响。例如某些平行反应,常可借助溶剂的选择使得其中一种反应的速率变得较快,使某种产品的数量增多。 溶剂对反应速率的影响是一个极其复杂的问题,一般说来:
(1)溶剂的介电常数对于有离子参加的反应有影响。因为溶剂的介电常数越大,离子间的引力越弱,所以介电常数比较大的溶剂常不利与离子间的化合反应。
(2)溶剂的极性对反应速率的影响。如果生成物的极性比反应物大,则在极性溶剂中反应速率比较大;反之,如反应物的极性比生成物大,则在极性溶剂中的反应速率必变小。
(3)溶剂化的影响,一般说来。作用物与生成物在溶液中都能或多或少的形成溶剂化物。这些溶剂化物若与任一种反应分子生成不稳定的中间化合物而使活化能降低,则可以使反应速率加快。如果溶剂分子与作用物生成比较稳定的化合物,则一般常能使活化能增高,而减慢反应速率。如果活化络合物溶剂化后的能量降低,因而降低了活化能,就会使反应速率加快。
(4)离子强度的影响(也称为原盐效应)。在稀溶液中如果作用物都是电介质,则反应的速率与溶液的离子强度有关。也就是说第三种电解质的存在对于反应速率有影响.
化学平衡计算题求解技巧
一、化学平衡常数(浓度平衡常数)及转化率的应用
1、化学平衡常数
(1)化学平衡常数的数学表达式
(2)化学平衡常数表示的意义
平衡常数数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小,K值越大,反应进行越完全,反应物转化率越高,反之则越低。
2、有关化学平衡的基本计算
(1)物质浓度的变化关系
反应物:平衡浓度=起始浓度-转化浓度 生成物:平衡浓度=起始浓度+转化浓度
其中,各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。
(2)反应的转化率(α):α=反应物转化的物质的量(或质量、浓度)×100% 反应物起始的物质的量(或质量、浓度)
(3)在密闭容器中有气体参加的可逆反应,在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论:
恒温、恒容时: ;恒温、恒压时:n1/n2=V1/V2
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(4)计算模式(“三段式”)
浓度(或物质的量) aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)
起始 m n O O
转化 ax bx cx dx
平衡 m-ax n-bx cx dx
A的转化率:α(A)=(ax/m)×100%
C的物质的量分数:ω(C)=×100%
技巧一:三步法
三步是化学平衡计算的一般格式,根据题意和恰当的假设列出起始量、转化量、平衡量。[www.61k.com)但要注意计算的单位必须保持统一,可用mol、mol/L,也可用L。
例1、X、Y、Z为三种气体,把a mol X和b mol Y充入一密闭容器中,发生反应X + 2Y2Z,达到平衡时,若它们的物质的量满足:n(X)+ n(Y)= n(Z),则Y的转化率为( )
A、a?b2(a?b)2(a?b)(a?b)?100% B、?100% C、?100% D、?100% 55b55a
解析:设Y的转化率为? X + 2Y 2Z
起始(mol) a b 0
1b? b? b? 2
1 平衡(mol)a?b? b?b? b? 2
12(a?b)?100%。故应选B。 依题意有:a?b?+ b?b? = b?,解得:?= 25b 转化(mol)
技巧二:差量法
差量法用于化学平衡计算时,可以是体积差量、压强差量、物质的量差量等等。
例2、某体积可变的密闭容器,盛有适量的A和B的混合气体,在一定条件下发生反应:A + 3B 2C,若维持温度和压强不变,当达到平衡时,容器的体积为V L,其中C气体的体积占10%,下列推断正确的是( )
①原混合气体的体积为1.2VL ②原混合气体的体积为1.1VL
③反应达平衡时,气体A消耗掉0.05VL ④反应达平衡时,气体B消耗掉0.05V L
A、②③ B、②④ C、①③ D、①④
解析: A + 3B 2C ?V小
1 3 2 2
?0.05V ?0.15V ?0.1V ?0.1V
所以原混合气体的体积为VL + 0.1VL = 1.1VL,由此可得:气体A消耗掉0.05VL,气体B消耗掉0.15VL。故本题选A。
专练.某温度下,在密闭容器中发生如下反应,2A(g)2B(g)+C(g),若开始时只充入2 mol A气体,达平衡时,混合气体的压强比起始时增大了20%,则平衡时A的体积分数为 。
解析:等温度、等体积时,压强增大了20%,也就是气体的物质的量增多了2 mol×20%=0.4 mol,即平衡时气体的物质的量变为2.4 mol。
2A(g) 2B(g) + C(g) △n
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四维教育 化学平衡总复习 2 2 1 1
变化 0.8 mol 0.4 mol
平衡时,n(A)=2 mol-0.8 mol =1.2 mol,n(总)=2.4 mol,故A的体积分数为:1.2mol×100%=50%。(www.61k.com) 2.4mol
技巧三:守恒法
1、质量守恒
例3、a mol N2与b mol H2混合,要一定条件下反应达到平衡,生成了c mol NH3,则NH3在平衡体系中质量分数为( )
17c17c?100% B、?100% 28a?2b?17c28a?2b
c34c?100% D、?100% C、a?b?c28a?2bA、
解析:由质量守恒定律可知:在平衡体系中的混合气体总质量应等于反应前N2和H2混合气的总质量。即NH3在平衡体系中的质量分数为17c?100%。故本题应选B。 28a?2b
2、原子个数守恒
例4、加热时,N2O5可按下列分解:N2O5
N2O3 + O2、N2O3又可按下列分解: N2O3
N2O + O2。今将 4 molN2O5充入一升密闭容器中,加热至 t℃时反应达到了平衡状态。平衡时,c(O2)= 4.5 mol/L, c(N2O3)= 1.62 mol/L,c(N2O)= _______ mol/L,此时N2O5的分解率为 ________。
解析:N2O5的起始浓度为c(N2O5)=4mol?4mol/L,平衡时的气体成份及浓度为: 1L
达平衡时的气体成份:N2O5 N2O3 N2O O2
平衡浓度(mol/L) 设x 1.62 设y 4.5
由N原子守恒:2x?1.62?2?2y?2?4
由O原子守恒:5x?1.62?3?y?4.5?2?5?4
解得:x = 0.94 mol/L,y = 1.44 mol/L,所以,c(N2O)= 1.44 mol/L,N2O5的分解率为:4mol/L?0.94mol/L?100%?76.5%。 4mol/L
专练.一定温度下,反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡时,n(SO2):n(O2):n(SO3)=2:3:4。缩小体积,反应再次达到平衡时,n(O2)=0.8 mol,n(SO3)=1.4 mol,此时SO2的物质的量应是( )
A.0.4 mol B.0.6 mol C.0.8 mol D.1.2 mol
解析:设第一次平衡时n(SO2)、n(O2)、n(SO3)分别为2xmol、3xmol、4xmol,第二次平衡时n(SO2)=ymol。
由O元素守恒得:2x〃2+3x〃2+4x〃3=2y+0.8×2+1.4×3……①
由S元素守恒得:2x+4x=y+1.4……②
解得:x=0.3,y=0.4。答案:A。
专练.一定条件下,在一密闭容器中通入一定量SO2和O2的混合气体,发生如下反应:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)+Q(Q>0)。反应达平衡后SO2、O2和SO3的物质的量之比为3∶4∶6,保持其它条件不变,降低温度后达到新的平衡时,O2和SO3的物质的量分别是1?1 mol和2?0 mol,此时容器内SO2的物质的量应是? ?
A? 0?7 mol B? 0?9 mol C? 1?1 mol D? 1?3 mol
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四维教育 化学平衡总复习 解析:设第一种平衡状态下O2为x,则SO3为
2SO2?g?+O2?g?
2SO3?g?+Q
33xx+2y=2?0 x=1?2 mol 223,变成第二种平衡时O2变化量为y, 2xyyx-y=1?y=0?1 mol 答案:A。(www.61k.com)
?0
技巧四:估算法
例5、在一定体积的密闭容器中放入3L气体R和5L气体Q,在一定条件下发生反应:2R(g)+ 5Q(g) 4X(g) + nY(g)反应完全后,容器温度不变,混合气体的压强是原来87.5%,则化学方程式中的n值是( )
A、2 B、3 C、4 D、5
解析:本题貌似化学平衡的计算,但实则不然,题干中最关键的一句话为“压强是原来87.5%”说明体积和温度不变,压强减小了,故该反应是气体的物质的量减小的反应,即2 + 5 > 4 + n,即n <3。故选A。
技巧五:赋值法
例6、在一密闭容器中,用等物质的量的A和B发生如下反应:
A(g) + 2B(g) 2C(g),反应达到平衡时,若混合气体中A和B的物质的量之和与C的物质的量相等,则这时A的转化率为( )
A、40% B、50% C、60% D、70%
解析:由题意可知:设A反应掉一半(即转化率为50%),则可推知B全部反应掉(即转化率为100%),很显然,这是不可能的,故A的转化率必小于50%。正确答案应选A。
技巧六:极端假设法
化学平衡研究的对象是可逆反应,这类反应的特点是不能进行到底。据此,若假定某物质完全转化(或完全不转化),可求出其它物质的物质的量(或物质的量浓度、气体体积)的范围。
1、判断化学平衡移动方向
例7、在一密闭容器中,aA(g) bB(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的60%,则( )
A、平衡向正反应方向移动了 B、物质A的转化率减少了
C、物质B的质量分数增加了 D、a > b
解析:保持温度不变,将容器体积增加一倍(即减小压强),假如化学平衡不移动,则各种物质的浓度都应是原平衡时的一半,但现在生成物B的浓度却是原平衡的60%,这说明平衡向正反应方向发生移动,A的转化率升高,所以化学计量数b > a,又由于B的物质的量增加,B的质量增加,物质B的质量分数必然增大(因为总质量保持不变)。故本题应选AC。
2、判断生成物的量
例8、在一密闭容器中充入1molCO和1molH2O(g),在一定条件下发生反应:
CO(g)+ H2O(g) CO2(g) + H2(g),达到平衡时,生成2molCO2,当H2O(g)改为4mol时,在上述条3
件下生成的CO2为( )
A、0.60mol B、0.95mol C、1.0mol D、2.50mol
解析:假设反应向正向进行到底,由于CO仍为1mol,故生成的CO2才为1m ol,但由于反应的可逆性,这是不可能的。所以,2mol < n(CO2 < 1mol。故选B。 3
2Z2(g)+ 3Q2(g)的反应中,其中X2、Y2、Z2、Q2的开始浓度
14 3、确定平衡时各物质的浓度范围 例9、在密闭容器中进行X(g)+ 4Y2(g)
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四维教育 化学平衡总复习 分别为0.1mol/L、0.4mol/L、0.2mol/L,0.3mol/L,当反应达到平衡后,各物质的浓度不可能是( )
A、c(X2)= 0.15mol/L B、c(Y2)= 0.9mol/L
C、c(Z2)= 0.3mol/L D、c(Q2)= 0.6mol/L
解析:假设正向进行到底时,则生成物c(Z2)= 0.4mol/L、c(Q2)= 0.6mol/L,但此反应实为可逆反应,由此可推知:c(Z2)= 0.3mol/L可能,c(Q2)= 0.6mol/L是不可能的。[www.61k.com)
又假设反应向逆反应方向进行到底时,则反应物c(X2)= 0.2mol/L、c(Y2)= 0.8mol/L,同时由于该反应的可逆性,故c(X2)= 0.15mol/L可能,而c(Y2)= 0.9mol/L是不可能的。综上所述,该题正确答案是BD。
专练.某密闭容器中进行如下反应:X(g)+2Y(g)2Z(g),若要使平衡时反应物的总物质的量与生成物的总物质的量相等,则X、Y的初始物质的量之比k应满足( )
A.1<k<3 B.1/4<k<3/2 C.3<k<4 D.1/4<k<2/3
解析:设x、y分别为X、Y的初始物质的量。
若反应物X全部转化,据题意有:y-2x=2x,即:k=x/y=1/4;
若反应物Y全部转化,据题意有:x-y/2=y,即:k=x/y=3/2。
由于可逆反应的反应物不可能全部转化,故1/4<k<3/2。答案:B。
技巧七:虚拟状态法
例10、在一密闭容器中充入1molNO2,建立如下平衡:2NO2
N2O4,测得NO2的转化率为a%,在其它条件不变下,再充入1molNO2,待新平衡建立时,又测得NO2的转化率为b%,则a与b的关系为( )
A、a > b B、a < b C、a = b D、无法确定
解析:直接判断a与b的关系,比较难,但可以虚拟假设一个中间过程Ⅱ。
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
易知Ⅰ与Ⅱ两过程等效,NO2的转化率均为a%,若将容器Ⅱ加压,使容积减小到原来的一半,即与Ⅰ容积相等,因2NO2 N2O4,加压时平衡向正反应方向移动,故达新平衡后NO2的转化率b%必大于a%。答案应选B。
本题属于反应后气体体积减小的反应,除此之外,同学们在解题过程中还有如下情况:
(1)反应前后气体体积不变的反应:如将题干中的NO2改为HI气体,即发生反应:
2HI(g) H2(g) + I2(g),则会得出a = b的结论。
(2)反应前后气体体积增大的反应:如将题干中的NO2改为NH3,即发生反应:
2NH3(g) N2(g)+3H2(g),则会得出a > b的结论。
技巧八:参照物法
例11、体积相同的甲、乙两个容器中,分别都充入等物质的量的SO2和O2,在相同温度下发生反应:2 SO2 + O2 2SO3,并达到平衡。在这过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的转化率为p%,则乙容器中SO2的转化率( )
A、等于p% B、大于p% C、小于p% D、无法判断
解析:以甲为参照物,甲容器保持体积不变,由化学方程式可知反应过程中甲容器内压强越来越小,而乙容器保持压强不变?乙容器体积减小?相当于加压(与甲比较)?反应向正向进行。故乙容器中SO2的转化率大,故本题应选B。
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技巧九:等效平衡法
例12、在一恒定的容器中充入2molA和1molB发生反应:2A(g) + B(g)
xC(g),达到平衡后,C的体积分数为ω%;若维持容器的容积和温度不变,按起始物质的量A:0.6mol、B:0.3mol、C:1.4mol充入容器,达到平衡后,C的体积分数仍为ω%,则x值为( )
A、只能为2 B、只能为3
C、可能是2,也可能是3 D、无法确定
解析:根据题意,这两平衡为等效平衡。[www.61k.com]
等效平衡有两种类型(对于可逆反应:mA(g)+ nB(g)
pC(g)+ qD(g)):
Ⅰ类恒温恒容:①若m + n = p + q,只要“极限转换”后,与原起始物质的物质的量(或浓度)相等,就可以达到相同平衡状态。②若m + n ? p + q,只要“极限转换”后,对应物质的物质的量之比相等,就可达珐相同的平衡状态。
Ⅱ类恒温恒压:只要“极限转换”后,对应物质的物质的量之比相等,就可达到相同的平衡状态。 本题属于Ⅰ类(恒温恒容),由于已知方程式中x未知,故有两种可能:一是x ?3(即系数不等),二是x = 3(即系数相等)。
若x ?3,2A(g) + B(g)
xC(g)
2 1 0
0.6 0.3 1.4 极限换算0.6? 依题意可得:0.6?2.81.4 0.3? 0 xx2.8 = 2 x
1.40.3? = 1 解得:x = 2 符合题意。 x
2.81.42.81.4若X = 3时,则(0.6?):(0.3?)=(0.6?):(0.3?)=4.6:2.3=2:1。 xx33
符合题意。故本题正确答案为C。
专练.在一个固定容积的密闭容器中,加入2 molA和1 molB,发生反应:2A(g)+B(g)3C(g)+D(g),达平衡时,C的浓度为Wmol/L,若维持容器体积和温度不变,按下列四种配比做起始物质,达平衡后,C的浓度仍为Wmol/L的是( )
A.4molA + 2 molB B.2molA + 1molB + 3molC + 1molD
C.3molC + 1molD + 1molB D.3molC + 1molD
解析:本题考查恒温恒压下的等效平衡,可以采用“一边倒”的方法。结合本题情况,可将选项中各物质均倒向反应物A和B,若为2 molA+1 molB,则可达到等效平衡,达平衡后,C的浓度仍为Wmol/L。
A选项:因A、B投料是原来的2倍,又是一个固定容积的容器,达到平衡时C的浓度必然大于Wmol/L。B选项:把“3molC + 1molD”倒向反应物,则反应物的物质的量也是4molA + 2 molB,实际上相当于与选项A投料完全相同,达到平衡时C的浓度必然大于Wmol/L。C选项:把“3molC + 1molD”倒向反应物,相当于投入2 molA和2 molB,与起始投入2 molA和1 molB的平衡相比较,平衡向右发生移动,则达到平衡时C的浓度必然大于Wmol/L。D选项:把3molC + 1molD倒向左边,恰好相当于2 molA+1 molB,与原平衡的起始投料相同,达平衡后,C的浓度仍为Wmol/L。答案:D。
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技巧十:讨论法
对于可逆反应,不论在什么情况下,一定是反应物与生成物共存的状态,即任何物质的物质的量均大于零
例13、在一定条件下,A2 + B2
2C,达到平衡状态时,测得c(A2)= 0.5 mol/L,c(B2)= 0.1mol/L,c(C)= 1.6 mol/L,若A2、B2、C起始浓度分别为a、b、c(mol/L),试回答:
(1)a、b应满足的关系是 ___________ ;(2)a的取值范围是 ___________ 。(www.61k.com)
解析:(1) A2 + B2
2C
起始浓度(mol/L) a b c
平衡浓度 0.5 0.1 1.6
若反应从正向开始,则转化浓度A2:a?0.5,B2:b?0.1,C:1.6?c,
所以,a?0.5 = b?0.1,即a = b + 0.4。
(2)若平衡时,1.6 mol/LC是由A2、B2反应生成,则反应中生成A2的量等于生成B2的量为0.1mol/L,则a的最小值为0.4mol/L,所以a的取值范围是:0.4 ≤ a ≤ 1.3。
专练:在一个密闭容器中充入1molCO2 和3molH2 ,在850℃ 时,气体混合物达到下式所示平衡:CO2+H2 CO+H2O 。已知达到平衡时生成0.75molCO 。那么当H2改为9mol,在上述条件下平衡时生成CO 和H2O的物质的量之和可能为( )
A 1. 2mol B 1. 5mol C 1. 8mol D
2. 5mol
【分析解答】对于可逆反应,不论在什么情况下,一定是反应物与生成物共存的状态,即任何物质的物质的量均大于零。
CO2 + H2 CO + H2O
起始 1 3 0 0
变化 x x x x
平衡 0.25 2.25 0.75 0.75
在此基础上,增加H2的用量,平衡右移,CO2的转化率增大,CO、H2O的物质的量均增大。设平衡移动后,CO、H2O的物质的量为a,则a>0.75+0.75=1.5。但CO2不能完全转化,(若CO2完全转化,则a=2),故a<2。因而a的取值范围:1.5<a<2。答案为C。
练习一
11. (2010〃原创)在密闭容器中,一定条件下,进行如下反应:NO(g)+CO(g) N2(g)+CO2(g);Δ2
-1H=-373.2 kJ〃mol,达到平衡后,为提高该反应的速率和NO的转化率,采取的正确措施是( )
A.加催化剂同时升高温度 B.加催化剂同时增大压强
C.升高温度同时充入N2 D.降低温度同时增大压强
解析:提高反应速率的一般做法有:①升高温度,②增大反应物浓度,③对有气体参加的反应增大压强,④加入催化剂。要提高NO的转化率,即让平衡向正反应方向移动,可采用的做法有:①降低温度,②增大压强,③增大CO的浓度等。综合以上的分析,正确答案为B。答案:B
2. 在一定温度下,将一定质量的混合气体在密闭容器中发生反应。aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),达到平衡时测得B气体的浓度为0.6 mol/L,恒温下将密闭容器的容积扩大1倍,重新达到平衡时,测得B气体的浓度为0.4 mol/L,下列叙述不正确的是( )
A.a+b>c+d B.平衡向左移动
C.重新达平衡时,A气体浓度增大 D.重新达平衡时,D的体积分数减小
解析:在恒温下密闭容器的容积扩大1倍,则容器的各种气体物质的量浓度各减半,此刻B气体的浓度应为0.3 mol/L,但其实际浓度为0.4 mol/L,说明当容器容积扩大一倍,相当于压强减小化学平衡向气体体积增大的方向移动,B气体的浓度由0.3 mol/L增加到0.4 mol/L,所以化学计量 17
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数关系为:a+b>c+d,即减小气体压强,平衡向气体体积增大的方向移动。[www.61k.com]由于在容积扩大一倍时,A气体的浓度将减小,故C项不符合题意。选项D中,由于平衡向逆反应方向移动,D气体的物质的量减小,其体积分数也减小。答案:C
3.(2010〃山东烟台高三)如图表示反应M(g)+P(g)nQ(g)的平衡体系中,Q的物质的量浓度c(Q)与温度T的关系(曲线上的任何一点都表示平衡状态)。下列有关该反应的描述错误的是(
)
A.通过分析上图,该反应的正反应为放热反应
B.A状态与C状态的化学反应速率比较为v(A)<v(C)
C.在T 1、D状态时,v正<v逆
D.在T2、B状态时,改变体积始终有v正=v逆,则n=2
解析:温度升高,Q的物质的量浓度减小,说明正反应为放热反应;A状态与C状态相比,C状态时温度升高了,则化学反应速率大小应为v(A)<v(C);在T1、D状态时,要达到平衡时的A状态,反应需正向进行,v正>v逆, 所以C项错误;在T2、B状态时,改变体积始终有v正=v逆,说明平衡不移动,则n=2。答案:C
4.在一定条件下,向密闭容器中充入30 mL CO和20 mL水蒸气,使其反应,当反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)达到平衡时,水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等,则下列叙述错误的是( )
A.平衡后CO的体积分数为40% B.平衡后CO的转化率为25%
C.平衡后水的转化率为50% D.平衡后混合气体的平均相对分子质量为24
解析:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始:30 20 0 0
变化:x x x x
平衡:30-x 20-x x x
由题意知:20-x=x,故x=10。
30-10故平衡后CO的体积分数为×100%=40%。 50
10CO的转化率为×100%=33.3%。 30
10H2O(g)的转化率为100%=50%。 20
30×28+20×18平衡后混合气体的平均相对分子质量不变,仍为=24,故选B。答案:B 50
5. 化学反应方向的确定不仅与焓变(ΔH)有关,也与温度(T)、熵变(ΔS)有关,实验证明,化学反应的方向应由ΔH-TΔS确定,若ΔH-TΔS<0则自发进行,否则不能自发进行。下列说法中不正确的是( )
A.在温度、压力一定的条件下,焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向
B.温度、压力一定时,放热的熵增加反应一定能自发进行
C.反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素
D.固体的溶解过程与熵变有关
解析:ΔH-TΔS<0时反应能自发进行,所以焓变和熵变是一定温度下化学反应能否自发进行的复合判据,选项A正确;选项C不正确。放热反应的焓变小于零,熵增加反应熵变大于零,都对ΔH-TΔS<0做出贡献。显然,放热的熵增加反应一定能自发进行,所以选项B正确。固体的溶解过程,体系的混乱度增大,它是熵增加的过程,所以选项D正确。答案:C
6.在一定温度下,向容积不变的容器中加入2 mol N2、8 mol H2及固体催化剂,使之反应。
-1已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ;ΔH=-92.2 kJ〃 mol。平衡时,容器内气体压强为起始时
的80%。
(1)反应达到平衡时,放出的热量( )
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A.小于92.2 kJ B.等于92.2 kJ C.大于92.2 kJ
(2)保持同一温度,在相同的容器中,若起始时加入2 mol NH3、1 mol H2及固体催化剂,反应达到平衡时NH3的体积分数( )
A.等于0.25 B.大于0.25 C.小于0.25
(3)保持同一温度,在相同的容器中,起始通入一定物质的量N2、H2、NH3,欲使平衡时NH3的体积分数一定等于0.25。(www.61k.com)且起始时向正反应方向进行,则充入N2的物质的量a mol的取值范围是________。
(4)右图是T1℃时容器中NH3的物质的量随时间的变化曲线,请在该图中补画出该反应在T2℃(T2>T1)时n(NH3)的变化曲线。
解析:(1)平衡时,容器内气体压强为起始时的80%,则生成NH3 2 mol,放出热量92.2 kJ。
(2)此时NH3的体积分数为0.25,若起始时加入2 mol NH3、1 mol H2,则NH3的体积分数小于0.25。
1(3)设n(N2)=a,n(H2)=b,n(NH3)=c,则a+c=2 mol,故a<2 mol,当a=1 mol,c=2 mol,b2
=5 mol时,NH3的体积分数等于0.25,要使起始时向正反应方向进行,则a>1 mol。故1<a<2。 答案:(1)B (2)C (3)1<a<2
(4)
练习二
一、选择题
1.图表示反应X(g)4Y(g)+Z(g),ΔH<0,在某温度时X的浓度随时间变化的曲线:
下列有关该反应的描述正确的是( )
A.第6 min后,反应就终止了 B.X的平衡转化率为85%
C.若升高温度,X的平衡转化率将大于85% D.若降低温度,v正和v逆将以同样倍数减小
解析:A项,6 min时反应达到了平衡状态,但正、逆反应并未停止;B项,X的起始浓度为1.0 mol〃L-1-1-1,平衡时为0.15 mol〃L,浓度变化量为0.85 mol〃L,转化率为85%;C项,反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,X的转化率将小于85%;D项,降温正、逆反应速率均减小,但逆反应速率减小的倍数大于正反应速率减小的倍数。答案:B
2.在一体积可变的密闭容器中,加入一定量的X、Y,发生反应mX(g)nY(g) ΔH=Q kJ/mol。反应达到平衡时,Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示:
19
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下列说法正确的是( )
A.m>n B.Q<0
C.温度不变,压强增大,Y的质量分数减少
D.体积不变,温度升高,平衡向逆反应方向移动,
解析:升温,c(Y)增大,平衡右移,所以,Q>0,B、D错误;气体体积增大,若平衡不动,c(Y)应减小为一半,现c(Y)比一半大,即减压平衡向右移动,m<n,A错,C对。[www.61k.com]
答案:C
-13.对于平衡CO2(g)CO2(aq) ΔH=-19.75 kJ〃mol,为增大二氧化碳气体在水中的溶解度,应
采用的方法是( )
A.升温增压 B.降温减压 C.升温减压 D.降温增压
解析:降温、加压均能使平衡正向移动,促使CO2在水中溶解度增大。答案:D
4.在密闭容器中进行如下反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),在温度T1和T2时,产物的量与反应时间的关系如下图所示,符合图示的正确判断是(
)
A.T1>T2,ΔH>0 B.T1>T2,ΔH<0
C.T1<T2,ΔH>0 D.T1<T2,ΔH<0
解析:根据升高温度会缩小达到平衡所需时间的规律,可得出T2>T1,从T2到T1是一个降温过程,HI的量在增加,说明平衡向正反应方向移动,正反应是放热反应,ΔH<0。答案:D
5.(2010〃试题调研,福建三校3月)从下列叙述中能肯定判断某化学平衡发生移动的是( )
A.混合物中各组分的浓度改变 B.混合体系中气体密度发生变化
C.正、逆反应速率改变 D.反应物的转化率改变
解析:反应前后气体分子数相等的反应,如I2(g)+H2(g)2HI(g),当改变体积时,各组分的浓度、混合气体的密度均将发生变化,同时正、逆反应速率也将同倍数的改变,但平衡不移动,故A、
B、C项错误;当反应物的转化率改变时,平衡一定发生了移动,故D项正确。
答案:D
6. 某化学科研小组研究在其他条件下不变时,改变某一条件对A2(g)+3B2(g) 2AB3(g)化学平衡状态的影响时,得到如图所示的变化规律(图中T表示温度,n表示物质的量),根据图示得出的结论中正确的是(
)
A.反应速率a>b>c
B.达到平衡时A2的转化率大小为:b>a>c
C.若T2>T1,则正反应一定是放热反应
D.达到平衡时,AB3的物质的量大小为:c>b>a
解析:分析图象:在T2时,增大反应物B2的量即增大其浓度,化学反应速率加快,则反应速率a<b<c,A项错误;多种反应物参加反应时,增大一种反应物的浓度,可提高其余反应物的转化率,则有:a<b<c,B项错误;增加B2的量同时AB3的量会增多,故D项正确;温度升高,生成物的含量增加,说明平衡向右移动,正反应是吸热反应,C项错误。
答案:D
7. (2010〃试题调研,北京崇文期末)将1 mol H2(g)和2 mol I2(g)臵于2 L密闭容器中,在一定温度下发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0,并达到平衡,HI的体积分数w(HI)随时间变化如图(Ⅱ)所示。若改变反应条件,w(HI)的变化曲线如图(Ⅰ)所示,则改变的条件可能是( ) 20
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A.恒温恒容条件下,加入适当催化剂
B.恒温恒压条件下,充入1 mol N2
C.恒容条件下,升高温度
D.恒温恒容条件下,再充入1 mol H2(g)和2 mol I2(g)
解析:催化剂只能加快反应速率,而不会使平衡移动,A项错。(www.61k.com)恒压条件下充入N2,体积增大,反应物浓度减小,反应速率降低,B项错。原反应是放热反应,温度升高,反应速率加快,平衡向逆反应方向移动,C项正确。按原比例充入H2和I2,反应速率加快,但平衡转化率不变,D项错。 答案:C
8.(2010〃试题调研,山东聊城期末)判断反应过程自发性的目的是( )
A.判断反应的方向 B.确定反应是否一定发生
C.判断反应过程发生的速率 D.判断反应过程的热效应
解析:判断反应过程的自发性,只是指出一定条件下反应自动发生的趋势,即反应发生的可能性,并不能说明反应能否实际发生,故只有A项正确。
答案:A
9.根据下列有关图象,说法正确的是( )
A.由图Ⅰ知,反应在T1、T3处达到平衡,且该反应的ΔH<0
B.由图Ⅱ知,反应在t6时刻,NH3体积分数最大
C.由图Ⅱ知,t3时采取降低反应体系温度的措施
D.图Ⅲ表示在10 L容器、850℃时的反应,由图知,到4 min时,反应放出51.6 kJ
的热量
解析:A项,T1、T3处未达平衡,T2处达平衡状态。由图Ⅱ得:t1~t2应该是NH3的质量分数最大的时候,因t3、t5时刻平衡都逆向移动,NH3的体积分数减小。t3时v逆、v正都减小,且v逆>v正,则采取的措施是减小压强。由图Ⅲ可知:反应1 mol CO放热43 kJ。容积为10 L,平衡时消耗n(CO)=n(H2O)=1.2 mol?放热为51.6 kJ。
答案:D
10.(2010〃模拟精选,广东汕头3月)将一定量A、B装入容积为1 L的恒温密闭容器中,发生反应:2A(g)+bB(g)cC(g),1 min时达到平衡,C的浓度为x mol〃L-1。若保持温度不变,将密闭容
1器的容积压缩为原来的,重新达到平衡后,C的浓度为 2
-12.5x mol〃L,下列说法正确的是( )
A.化学计量数的关系:b<c
B.容器的容积减小后,该反应的逆反应速率减小
C.原容器中用B的浓度变化表示该反应在1 min内的速率为mol〃(L〃min)
D.若保持温度和容器的容积不变,充入氦气(不参与反应),平衡不发生移动
21 cxb-1
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解析:由题意可知,压强增大,平衡向正反应方向移动,所以b+2>c,但得不出b和c的相对大小
v(B)bbbx
关系,A项错;容器的容积减小后,正、逆反应速率都增大,B,v(B)=v(C)=
v(C)ccc
-1-1
mol〃L〃min,C项错。[www.61k.com) 答案:D
11.下列表格中的各种情况,可以用下图曲线表示的是(
)
解析:温度升高,反应速率加快,到达平衡的时间较短,A项不符合;钾比钠活泼,反应结束的时间较短,等质量的钠、钾与足量水反应产生H2
的质量钠大于钾,B项符合;使用催化剂不能使平衡移动,C项不符合;压强增大,平衡正向移动,SO3的物质的量增大,D项不符合。 答案:B 二、非选择题
12.(2009〃全国Ⅱ理综,27)某温度时,在2 L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态 物质Z,它们
的物质的量随时间的变化如下表所示。
(1)根据下表中数据,在下图中画出X、Y、Z的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线。
22
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(2)体系中发生反应的化学方程式是__________________;
(3)列式计算该反应在0~3 min时间内产物Z的平均反应速率:
________________________________________________________________________;
(4)该反应达到平衡时反应物X的转化率α等于
________________________________________________________________________;
(5)如果该反应是放热反应。[www.61k.com]改变实验条件(温度、压强、催化剂)得到Z随时间变化的曲线1、2、3(如下图所示)则曲线1、2、3所对应的实验条件改变分别是:1________,2________,3________。
解析:(2)由表中数据可知X、Y、Z是以1∶2∶2的比例进行反应的,且9 min以后各物质的物质的量不发生变化也均不为零,说明该反应是可逆反应,则反应方程式为:X+2Y2Z。
Δc0.5 mol/2 L-1-1(3)v(Z)===0.083 mol〃L〃min。 Δt3 min
反应量1.00 mol-0.55 mol(4)α(X)=×100%=×100%=45%。 起始量1.00 mol
(5)对比曲线1和表中数据可知:曲线1达到平衡所用时间短(2 min),且生成的Z较少,即相对原平衡来说是增大了反应速率且平衡向逆方向移动,故曲线1改变的条件是升高了温度。对比曲线2和表中数据可知:曲线2达到平衡所用时间短(1 min),但Z的量不变,即加快了反应速率但平衡没有移动,故曲线2改变的条件是加入了催化剂。对比曲线3和表中数据可知:曲线3达到平衡所用时间短(7 min),且平衡时生成Z的量增多(0.95 mol),即加快了反应速率且平衡向正向移动,故曲线3改变的条件是增大压强。
答案:(1)
23
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0.50 mol-1-12Z (3)=0.083 mol〃L〃min (4)45% 2 L×3 min
(5)升高温度 加入催化剂 增大压强
13.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应: (2)X+2Y
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),其化学平衡常数K和温度T的关系如下表:
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=__________________。(www.61k.com]该反应为__________________反应(填“吸热”和“放热”)。 (2)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是____________________。
(a)容器中压强不变。
(b)混合气体中c(CO)不变
(c)v逆(H2)=v正(H2O)
(d)c(CO2)=c(CO)
(3)830℃时,容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下,缩小容器的体积,平衡__________移动(选填“向正反应方向”或“向逆反应方向”或“不”)。
(4)若830℃时,向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O(g),反应达到平衡后,CO的转化率为________。 解析:升温K值减小,说明正反应放热。
由于方程式两边计量数相等,故b、c为判断平衡的依据。加压平衡不移动。
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始/mol 1 5 0 0
转化/mol x x x x
平衡/mol 1-x 5-x x x
根据平衡常数为1.0可知:K==1.0 (1-x)(5-x)x2
解得x=0.83 mol
0.83 mol故
CO转化率为×100%=83%。 1 mol
c(CO2)〃c(H2)答案:(1) 放热 (2)bc (3)不 (4)83% c(CO)〃c(H2O)
14. (2010〃改编)向一体积不变的密闭容器中加入2 mol A、0.6 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图1所示。图2为t2时刻后改变反应条件,平衡体系中反应速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知t3-t4阶段为使用催化剂;图1中t0-t1阶段c(B)未画出。
(1)若t1=15 min,则t0-t1阶段以C浓度变化表示的反应速率为v(C)=________。
(2)t4-t5阶段改变的条件为________,B的起始物质的量为________。各阶段平衡时对应的平衡常
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则K1=________(保留两位小数),K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为________(用“>”“<”或“=”连接)。[www.61k.com)
(3)t5-t6阶段保持容器内温度不变,若A的物质的量共变化了0.01 mol,而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ,写出此温度下该反应的热化学方程式:________________________。
(4)在相同条件下,若起始时容器中加入a mol A、b mol B和c mol C,达到平衡时体系中各物质的量与t1时刻相等,a、b、c要满足的条件为________。
解析:(2)t2~t3阶段为浓度的改变,t3~t4阶段为使用催化剂,t5~t6阶段为升高温度,t4~t5阶段为减小压强,反应前后气体分子数不变,平衡不移动,但是速率减小。平衡常数只与温度有关,对于吸热反应,温度越高其值越大,故K1=K2=K3=K4<K5。
-1-1(3)A的浓度减少0.2 mol〃L,C的浓度增加0.3 mol〃L,由(2)可知反应前后气体分子数不变,
-1故增加与减少应相等,因此B的浓度减小0.1 mol〃 L,反应方程式为:2A(g)+B(g)3C(g);
t5-t6阶段为升高温度,平衡正向移动,故正反应为吸热反应,0.01 mol A吸热a kJ,则2 mol A
-1吸热200a kJ,因此该反应的热化学方程式为:2A(g)+B(g) 3C(g) ΔH=+200a kJ〃 mol。
(4)欲起始时容器中加入a mol A、b mol B和c mol C,达平衡时各物质的量与t1时刻相等,需满足按方程式化学计量关系转化为方程同一半边的物质,其物质的量与对应组分的起始加入量相等,
2cc即a+=2.4且b+=1.2。 33
-1-1答案:(1)0.02 mol〃L〃min (2)减小压强 1.0 mol 0.84 K1=K2=K3=K4<K5
(3)2A(g)+B(g)3C(g) ΔH=+200a kJ〃mol (4)a+2c/3=2.4且b=1.2 3
练习三 -1c一、选择题
1.反应2A(g)2B(g)+E(g)(正反应是吸热反应)达到平衡时,要使正反应速率减小,A的浓度增大,应采取的措施是( )
A.加压 B.减压 C.减小E的浓度 D.降温
解析:加压,正反应速率增大。减压,A的浓度减小。减小E的浓度,正反应速率和A的浓度均减小。故D选项正确,因为降温使正反应速率减小,平衡逆向移动,A的浓度增大。
答案:D
2.下列变化过程中,ΔH<0、ΔS>0的是( )
A.2SO32SO2+O2 B.2C2H6(g)+7O2(g)―→4CO2(g)+6H2O(g)
+-C.NH4NO3(s)===NH4(aq)+NO3(aq) D.Cl2===2Cl
解析:乙烷燃烧是放热反应,反应后气体分子数量增加,所以该反应过程中,ΔH<0、ΔS>0。 答案:B
3. (2010〃模拟精选,山东淄博一模)工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下:
-1SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g) ΔH=+Q kJ〃mol(Q>0)
某温度、压强下,将一定量反应物通入密闭容器进行以上反应(此条件下为可逆反应),下列叙述正确的是( )
A.反应过程中,若增大压强能提高SiCl4的转化率
B.若反应开始时SiCl4为1 mol,则达平衡时,吸收热量为Q kJ
-1C.反应至4 min时,若HCl浓度为0.12 mol〃L,则H2的反应速率为
-1-1 0.03 mol〃L〃min
-1D.当反应吸收热量为0.025Q kJ时,生成的HCl通入100 mL 1 mol〃L的NaOH溶
液恰好反应
解析:A项,增大压强,平衡向逆反应方向移动,SiCl4的转化率减小;B项,由于此反应为可逆反
1应,开始时加入1 mol SiCl4,并不能全部转化为Si,所以吸收的热量小于Q kJ;C项,v(H2)=(HCl)2
-110.12 mol〃L-1-1==0.015 mol〃L〃min,D项,当反应吸收热量为0.025Q kJ时,产生n(HCl)24 min△
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0.025Q kJ=4 mol×=0.1 mol=n(NaOH),故恰好反应。[www.61k.com] Q kJ
答案:D
4.在容积一定的密闭容器中发生可逆反应A(g)+2B(g)2C(g);ΔH>0,有关图象如下图所示。下列说法正确的是( )
A.p1<p2,纵坐标指A的质量分数
B.p1>p2,纵坐标指C的质量分数
C.p1<p2,纵坐标指A的转化率
D.p1<p2,纵坐标指混合气体的平均摩尔质量
解析:根据图象分析知纵坐标所代表的物理量随温度的升高而增大,结合上述反应知随温度升高平衡将向正向移动,所以增大的物理量有A、B的转化率,C的质量分数和混合气体的平均摩尔质量;由题给反应知,随压强的增大,A、B的转化率,C的质量分数和混合气体的平均摩尔质量增大,故B正确。
答案:B
5.在恒温时,一固定容积的容器内发生如下反应:2NO2(g)N2O4(g)。达到平衡时,再向容器内通入一定量的NO2(g),重新达到平衡后与第一次平衡时相比,NO2的体积分数( )
A.不变 B.增大 C.减小 D.无法判断
A B
解析:恒温,再充入一定量NO2(g),可把这一过程虚拟为两个过程,如右图设原平衡体系占据B容器,再充入的NO2达到B状态的转化率,形成和B状态完全一样的状态时,占有空间A(虚拟),然后再将虚拟空间A中的气体完全推入B容器,这相当于加压,平衡正移,NO2体积分数减小,选C。 答案:C
6. (2010〃试题调研,湖北联考)在一定温度下,向容积固定不变的密闭容器中充入a mol A,发生反应:2A(g)B(g);ΔH<0。达平衡后再向容器中充入a mol A,再次达到平衡后,与原平衡比较,下列叙述不正确的是( )
A.平均相对分子质量增大 B.A的转化率提高
C.A的质量分数增大 D.反应放出的总热量大于原来的2倍
解析:由题意可知正反应为气体分子数减小的放热反应。在原平衡的状态下再充入等量的反应物,相当于在原平衡的基础上压缩体积为原来的一半,原平衡向正反应方向移动,物质的量减少,故平均相对分子质量增大,A的转化率提高,A的质量分数减小,反应放出的热量比原来的2倍还大。 答案:C
7.(2010〃试题调研,湖北武汉调研)一定温度下,容积不变的密闭容器中,充入一定量HI气体,发生如下可逆反应:2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH>0。下列说法正确的是( )
A.若每消耗2n mol HI的同时生成n mol H2,表明该反应已达平衡
B.容器内的压强不发生变化,表明该反应已达平衡
C.平衡时,其他条件不变,再充入一定量HI,重新达平衡后,I2的百分含量增大
D.平衡时,其他条件不变,升高温度,混合气体的颜色加深
解析:选项A,任何时刻,每消耗2n mol HI都会生成n mol H2。选项B,温度和容积不变,且气体分子数反应前后相等,所以任何时刻气体的压强都不变。选项C,其他条件不变时,再充入一定量的HI,平衡向着正反应方向移动,I2的物质的量增大,但平衡后其百分含量维持不变。选项D,其他条件不变,升高温度平衡向着生成I2的方向移动,I2的浓度增加,颜色加深。
答案:D
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8. (2010〃试题调研,江西联考)某固定体积的密闭容器中存在化学平衡;aA(g)bB(g)+cC(g),在温度不变的条件下,再充入一定量的A物质,重新达到平衡时,下列判断中正确的是( )
A.若a=b+c时,B的物质的量分数变大
B.若a=b+c时,B的物质的量分数变小
C.若a>b+c时,A的转化率不变
D.若a<b+c时,A的转化率变小
解析:当a=b+c时,再充入一定量的A物质时,化学平衡向着正反应方向移动,但最终达平衡时,B的物质的量分数不变。[www.61k.com]若a>b+c,当再加入A物质时,平衡正向移动,A的转化率一定增大。 答案:D
9.(2010〃模拟精选,河北石家庄质量检测)一定条件下的某密闭容器中,进行如下反应并建立平衡:2X(g)+Y(g)Z(g)+W(g);ΔH<0
若改变某一条件,下列说法正确的是( )
A.使用催化剂或缩小容器容积,平衡均不发生移动
B.升温既可以提高反应速率又可以提高X的转化率
C.向容器中加入少量Z,平衡后混合气体中Z的体积分数变小
D.向容器中加入一定量的Y,上述反应的ΔH不变
解析:选项A,缩小容器体积平衡向正反应方向移动。选项B,该可逆反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,X的转化率降低。选项C,加入少量的Z,平衡时Z的体积分数增大。选项D,ΔH表示2 mol X(g)与1 mol Y(g)完全反应放出的热量,与加入Y的量无关,其值为定值。 答案:D
10.(2010〃试题调研,湖南十校联考)对于平衡体系:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g);ΔH<0,有下列判断,其中正确的是( )
A.若温度不变,容器体积扩大一倍,此时A的浓度是原来的0.48倍,则a+b大于
c+d
B.若从正反应开始,平衡时,A、B的转化率相等,则起始时A、B的物质的量之比
为b∶a
C.若平衡体系中共有气体m mol,再向其中充入n mol B,达到平衡时气体总物质的
量为(m+n)mol,则a+b=c+d
D.若a+b=c+d,则对于体积不变的容器,升高温度,平衡向左移动,容器中气体
的压强不变
解析:若温度不变,容器体积扩大一倍,如果反应前后气体分子数不变,则A的浓度为原来的0.5倍,现为原来的0.48倍,则a+b小于c+d;假设起始A、B的物质的量分别为X、Y mol,反应后A转化了Z mol,那么B转化了Zb/a mol,转化率相等则Z/X=Zb (aY),故X/Y=a/b;当a+b=c+d时,无论平衡怎么移动,气体总物质的量是不变的,所以C选项正确;若a+b=c+d,则对于体积不变的容器,升高温度,气体物质的量不变,但是温度升高导致压强增大。
答案:C
二、非选择题
11.(2010〃试题精选,浙江金华二模)一定温度下,在一容积不变的容器中,发生化学反应aA(g)+bB(g)cC(g),采用不同比例的A、B作为起始物,测量反应达平衡时A和B的转化率,得到如下图象:
(1)图象中X表示________的转化率。
(2)向容积为2 L的密闭容器中充入2 mol A和2 mol B,4 min后反应达平衡,测得A的转化率为
-1-160%,则B的转化率为________,若C的反应速率为0.1 mol〃L〃min,则a、b、c的值分别为
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________。(www.61k.com)
(3)已知给容器加热时,气体的平均摩尔质量减小,则正反应为________反应(填“放热”或“吸热”)。
(4)若在此容器中,按n(A)∶n(B)=a∶b的比例加入一定量的A和B,平衡后将其中的C移出一部分,当再次达平衡时,C的体积分数________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同)。若容器为一体积可变、压强不变的容器,同样加入A、B,达平衡后,移出一部分C,再次达平衡时,C的体积分数________。
解析:(1)从曲线可以看出,X表示的转化率随n(A)/n(B)的增大而增大,即n( B)一定时,随A的物质的量增大而增大,所以表示的是B的转化率。(2)从图象可以看出,n(A)/n(B)为3时,二者的转化率相等,即A、B的化学计量数之比为3,用“三段法”可以求出参加反应的B的物质的量,进而求出B的转化率。根据C的反应速率可以求出生成的C的物质的量为0.8 mol,可以得到a、b、c的值。(3)A、B、C均为气体,反应前后气体的质量不变,气体的平均摩尔质量减小意味着气体的物质的量增加,也就是说平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应。(4)达到平衡时,恒容条件下减少C的量,平衡向逆反应方向移动;恒压条件下减少C的量,平衡不移动。
答案:(1)B (2)20% 3、1、2 (3)放热 (4)减小 不变
12. 现有可逆反应:A(g)+2B(g)C(g)+D(g);ΔH<0。在相同温度下,将1 mol A和2 mol B加入到容积固定不变的甲容器中,将2 mol C和2 mol D加入到容积可变的乙容器中,t1=5 min时两容器内均达到平衡状态,甲中c(C)=1.5 mol/L。请回答下列问题:
(1)5 min内,用B物质表示甲容器中的平均反应速率v(B)=________。
(2)若使甲容器化学平衡向正反应方向移动,则可以改变的条件是(填写字母)________;改变条件的瞬间,体系的正反应速率将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
A.减小A的物质的量 B.降低体系的温度
C.增大D的浓度 D.加入催化剂
(3)保持温度不变,移动活塞P,使乙的容积和甲相等,达到新的平衡后,乙容器中C的物质的量浓度c(C)__________(填“>”“<”或“=”)3 mol/L。
(4)保持温度不变,t2时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后,下图中能表示甲中反应速率变化情况的是__________,能表示乙中反应速率变化情况的是________。
-解析:(1)甲中达平衡时,c(C)=1.5 mol〃L,则B的消耗浓度为3 mol〃L,v(B)=3 mol〃L
1-1-1/(5 min)=0.6 mol〃L〃min。
(2)根据可逆反应:A(g)+2B(g)C(g)+D(g);ΔH<0。选项A,减小A的物质的量,降低了反应物的浓度,平衡向逆反应方向移动。选项B,降低体系温度,平衡向放热方向(正反应方向)移动。选项C,增大D的浓度,平衡向逆反应方向移动。选项D,加入催化剂平衡不移动。降低体系温度的一瞬间,正反应速率和逆反应速率都要减小。
(3)保持温度不变,缩小乙容器的体积相当于加压,平衡向气体物质的量减小的方向(生成C的方向)
-1移动,使C的物质的量增大,达新平衡时c(C)>3 mol〃L。
(4)在恒温恒容下加入He气体平衡不移动,图象A符合甲。在恒温恒压下加入He气体,平衡向气体物质的量增加的方向移动,由于浓度降低,正、逆反应速率比原平衡的小,选项C的图象符合。 答案:(1)0.6 mol/(L〃min) (2)B 减小 (3)>
(4)A C
13.(2010〃试题调研,北京海淀1月)在一容积为2 L的密闭容器内加入2 mol的CO和6 mol的H2,在一定条件下,发生如下反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);ΔH<0。 -1-1
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(1)反应达到平衡时,CH3OH的物质的量浓度可能为( )
-1-1-1A.0.8 mol〃L B.1.0 mol〃L C.1.2 mol〃 L
(2)该反应的逆反应速率与时间的关系如下图所示:
①由图可知反应在t1、t3、t7时都达到了平衡,而在t2、t8时都改变了条件,试判断t8时改变的条件可能是________;
②若t4时降压,t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,请在图中画出t4~t6时逆反应速率与时间的关系曲线。[www.61k.com]
解析:(1)容积为2 L,加入的CO为2 mol,达到平衡时CO的浓度不可能为0,所以CH3OH的物质的量浓度一定小于1.0 mol/L;(2)①t8时逆反应速率增大,但平衡不移动,则改变的条件是使用了催化剂;②t4时降压,反应速率减小,t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,反应速率增大,则可画出t4~t6时逆反应速率与时间的关系曲线。
答案:(1)A (2)①使用催化剂 ②如图所示
方法总结:解答化学平衡类试题通常需要注意改变的外界条件、反应的可逆性、达到平衡时的特征等。①可逆反应不能进行彻底,达到平衡时各组分的浓度均不为0;②某些外界条件的改变不会引起平衡的移动;③平衡时v(正)=v(逆)是化学平衡状态的本质特征。
14. (2010〃模拟精选,湖南郴州质检)乙醇是重要的化工产品和液体燃料,可以利用下列反应制取乙醇。 2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g);
ΔH=a kJ/mol,在一定压强下,测得上述反应的实验数据如下表。
(1)根据表中数据分析:
①上述反应的a________0(填“大于”或“小于”)。
②恒温下,向反应体系中加入固体催化剂,则反应产生的热量________(填“增大”、“减小”或“不变)。
n(H2)③增大则生成乙醇的物质的量________(填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确定”)。 n(CO2)
(2)在有催化剂的条件下,在容积固定的密闭容器中投入一定量的CO和H2,同样制得乙醇(可逆反应)。该反应过程中的能量变化如图所示。
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①写出用CO和H2制备乙醇的热化学反应方程式________________________。[www.61k.com)
②在一定温度下,向上述密闭容器中加入1 mol CO、3 mol H2及固体催化剂,使之反应。平衡时,反应产生的热量为Q kJ,若温度不变的条件下,向上述密闭容器中加入4 mol CO、12 mol H2及固体催化剂,平衡时,反应产生的热量为w kJ,则w的范围为__________。
③在如图的坐标中画图说明压强对CO和H2制备乙醇反应的化学平衡的影响,需标明纵坐标的含义。(注:假设在图象中压强对物质状态没有影响
)
解析:(1)根据表格中数据知,温度升高,二氧化碳转化率减小,说明正反应为放热反应,即a小
n(H2)于0;使用催化剂对平衡没有影响,所以反应产生的热量不会改变。从表中可以看出增大的n(CO2)
值,若是增加氢气的量,二氧化碳转化率增大,若是减小二氧化碳的量,这样二氧化碳的转化率也增大,但平衡向左移动。所以无法确定生成乙醇的量是增大还是减小。(2)①根据图象利用2 mol CO和4 mol H2制得乙醇的反应为放热反应,且放出热量为E2 kJ,即可以写出其热化学反应方程式:
-14H2(g)+2CO(g)CH3CH2OH(g)+H2O(g);ΔH=-E2kJ〃mol。②向题述容积固定的密闭容器中加
入4 mol CO、12 mol H2及固体催化剂,使之反应。平衡时,由于可逆反应没有消耗完4 mol CO,所以反应放出的热量小于2E2 kJ,由于投料量增大为原来的4倍,相当于增大压强,增大压强平衡向生成乙醇的方向移动,使得反应放出的热量大于4Q kJ,故w的范围为4Q<w<2E2。③增大压强,平衡向生成乙醇的方向移动,纵坐标可以表示CO或H2的百分含量或转化率,也可以表示乙醇的百分含量,同时注意曲线变化,如:
均不正确,其图象应为:
答案:(1)①小于 ②不变 ③不能确定
-1(2)①4H2(g)+2CO(g)===CH3CH2OH(g)+H2O(g);ΔH=-E2 kJ〃mol
②4Q<w<2E2 ③(其他合理图象也可以
)
30
四 : 化学平衡知识点总结
化学平衡
一、化学平衡
1、可逆反应
⑴定义:在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。[www.61k.com)用“”代替“==”。
⑵可逆反应中所谓的正反应、逆反应是相对的,一般把向右进行的反应叫做正反应,向左进行的反应叫做逆反应。
⑶在不同条件下能向两个方向进行的反应不叫可逆反应。如:
2H2 + O22H2O;2H2O2H2↑+ O2↑
⑷可逆反应不能进行到底,在一定条件下只能进行到一定程度后达到平衡状态。
2、化学反应的限度
⑴化学反应的限度就是研究可逆反应在一定条件下所能达到的最大限度。
⑵反应的转化率
反应物的转化率:α=反应物的转化量?100% 该反应物起始量
3、化学平衡
⑴化学平衡状态:在一定条件下的可逆反应里,正反应速率和逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度保持不变的状态,叫做化学平衡状态,简称化学平衡。
①化学平衡的微观标志(即本质):v正=v逆
②化学平衡的宏观标志:反应混合物中各组分的浓度和体积分数保持不变,即随时间的变化,保持不变。
③可逆反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,或正、逆反应同时开始,都能达到化学平衡。
⑵化学平衡的特征
①逆:化学平衡研究的对象是可逆反应。
②动:化学平衡是动态平衡,反应处于平衡态时,化学反应仍在进行,反应并没有停止。 ③等:化学反应处于化学平衡状态时,正反应速率等于逆反应速率,且都不等于零。
④定:化学反应处于化学平衡状态时,反应混合物中各组分的浓度保持一定,体积分数保持一定。对反应物,有一定的转化率,对生成物,有一定的产率。
⑤变:化学平衡是有条件的平衡,当外界条件变化,原有的化学平衡被破坏,在新的条件下,平衡发生移动,最终又会建立新的化学平衡。
二、判断可逆反应达到平衡的标志
以可逆反应
mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)为例
1、直接标志
⑴v正=v逆。
具体可以是:①A、B、C、D中任一种在单位时间内的生成个数等于反应掉的个数。 ②单位时间内生成m mol A(或n molB),同时生成p molC(或q molD)。 ⑵各物质的质量或物质的量不再改变。
⑶各物质的百分含量(物质的量分数、体积分数、质量分数)不再改变。
⑷各物质的浓度不再改变。
2、间接标志
⑴若某一反应物或生成物有颜色,颜色稳定不变。
化学平衡知识点 化学平衡知识点总结
⑵当m+n≠p+q时,恒容下总压强不再改变。(www.61k.com](m+n=p+q时,总压强不能作为判断依据)
三.等效平衡
(1)、等效平衡原理:相同条件下,同一可逆反应体系,不管从正反应开始,还是从逆反应开始,只要按反应方程式中的化学计量数之比投入反应物或生成物,建立起的平衡状态都是相同,这就是等效平衡的原理。
由于化学平衡状态与条件有关,而与建立平衡的途径无关。因而,同一可逆反应,从不同的状态开始,只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同,则可形成等效平衡。
(2)、等效平衡规律
①在定温、定容的条件下,对于反应前后气体分子数改变的可逆反应,只改变起始时加入物质的物质的量,如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效。
②在定温、定容的条件下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,只要反应物(或生成物)的物质的量的比值与原平衡相同,两平衡等效。(主要是指转化率相同)
③在定温、定压下,改变起始时加入物质的物质的量,只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同,则达到平衡后与原平衡等效。
练习:1、可逆反应:2NO2=2NO+O2在密闭容器中反应,达到平衡的标志是( ) ①单位时间生成nmolO2的同时,生成2nmolNO2
②单位时间生成nmolO2的同时,生成2nmolNO
③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化来表示的反应速率的比为2:2:1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再发生改变的状态
⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A ①④⑥ B ②③⑤
C ①③④ D ①②③④⑤⑥
2、在一个固定容积的密闭容器中发生如下反应:2A(g)+B(g)=3C(g)+D(g) 当加入4molA和2molB,达到化学平衡时,C的物质的量的浓度为nmol/L。若维持温度不变,按下列四种配比为起始物质,达到平衡后,C仍未nmol/L的是( )
A 2molA+1molB B 6molC+2molD C 3molC+1molD D 4molA+2molB+3molC
3、(2004年北京)在一定温度下,一定体积的密闭容器中有如下平衡:H2(g)+I2(g)=2HI(g)。已知H2和I2的起始浓度均为0.10mol/L时,达平衡时HI的浓度为0.16mol/L。若H2和I2
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的起始浓度增大为0.20mol/L时,则平衡时H2的浓度(mol/L)是( )
A 0.16 B 0.08 C 0.04 D 0.02
4、一定温度下,反应2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)达平衡时,n(SO2):n(O2):n(SO2)=2:3:4 。[www.61k.com]缩小体积,反应再次达到平衡时,n(O2)=0.08mol,n(SO3)=1.4mol。此时SO2的物质的量应为( )
A 0.4mol B 0.6mol C 0.8mol D 1.2mol
5、(2003年高考)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、C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。保持温度和压强不变,对平衡混合物中的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 C 均增加1mol D 均减少1mol
6、(2004年高考)恒温下,将amolN2与bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
(1)若反应进行到某时刻t时,n(N2)=13mol,n(NH3)=6mol,计算a的值。
(2)反应达平衡时,混合气体体积为716.8L(标准情况下),其中NH3的含量(体积分数)为25%。计算平衡时NH3的物质的量。
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比,下同),
N始:N平=
(4)原混合气体中,a:b=
(5)达到平衡时,N2和H2的转化率之比为
(6)平衡混合气体中,n(N2):n(H2):n(NH3)=
7、(2003年高考)Ⅰ.恒温、恒压下,在一个容积可变的容器中发生如下反应:
A(g)+B(g)=C(g)
(1) 若开始时放入1molA和1molB,达到平衡后,生成amolC,这时A的物质的量为
mol
(2) 若开始时放入3molA和3molB,达到平衡后,生成C的物质的量为 mol
(3) 若开始时放入xmolA,2molB和1molC,达到平衡后,A和C的物质的量分别是ymol
和3amol,则x= mol,y= mol.平衡时,B的物质的量为
甲.大于2mol 乙.等于2mol 丙 小于2mol 丁.可能大于等于或小于2mol
作出此判断的理由是
(4) 若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,带再次达到平衡后,C的物质的量得分数是 。
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Ⅱ.若维持温度不变,在一个与(Ⅰ)反应前起始体积相同,且容积固定的容器中发生上述反应。[www.61k.com]
(5)开始时放入1molA和1molB,达到平衡后生成bmolC。将b与(1)小题中的a进行比较 。
甲.a<b 乙.a>b 丙a=b 丁.不能比较a和b的大小 作出此判断的理由是
四.影响化学平衡的条件 合成氨工业
1、化学平衡的移动以及影响化学平衡的因素 (1)化学平衡的移动 ①移动过程表示
一定条件下的化学平衡(V正=V逆各组分的含量保持一定)→ 条件改变平衡破坏(V正≠V逆各组分含量发生变化)→ 一定时间后 新条件下的新平衡(V正’=V逆’) ②化学平衡移动的概念
达到化学平衡的反应,在条件改变后,平衡状态被破坏,然后在新的条件下达到新的平衡状态的过程,叫平衡移动。
(2)影响化学平衡的条件及平衡移动的原理 ①以一般反应mA(g)+nB(g)==pC(g)+q(g);△H=Q,为例来总结温度、浓度、压强和催化剂对反应速率以及化学平衡的影响。其规律如下表所示:
②勒夏特列原理:如果改变影响化学平衡的一个条件(浓度、压强或温度等),平衡就会向着能够减弱这种改变的方向移动
对勒夏特列原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是:升高温度时,平衡向着吸热反应方向
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移动;增加反应物,平衡向反应物减少的方向移动;增大压强时,平衡向体积缩小的方向移动。[www.61k.com]
2、有关正、逆反应速率和化学平衡的图像
(1)化学平衡种常见的几种图像
①v-t图:既能表示反应速率变化,又能表示平衡移动的速率-时间图像。如图所示的A、B、C所示:
A 图:t=0时,V正>V逆=0,表示反应由正反应开始;t=t1时,V正’>V逆’= V逆,表明改变条件的瞬间,V正变大,V逆不变,是加入了一种反应物;t>t1时,V正’>V逆’,表明平衡向正反应方向移动,随后又达到新的平衡。
B 图:a.反映由正反应开始。b. V正、V逆在改变条件时同时增大。c.平衡向逆反应方向移动了。
C 图:a.反映由正反应开始。b. V正、V逆在改变条件时同时倍数增大。c.平衡未移动。 ②转化率-时间图,如图A、B所示
A图:先出现拐点的先达平衡,即“先拐先平”,说明T2>T1
B图:同理说明P1>P2 (先拐先平数值大)
③物质的含量-压强-温度图,如图所示中A、
B
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对于上述图形,采用“定一议二”法,先确定一个量不变,讨论另外两个量的关系。(www.61k.com)
3、合成氨适宜条件的选择
(1)目的:尽可能加快反应速率和提高反应进行度。
(2)依据:外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的规律,结合合成氨反应的特点:正反映是体积缩小的放热反应,选择合成条件。
(3)原则:①既要注意外界条件对二者影响的一致性,又要注意对二者影响的矛盾性。
②既要注意温度、催化剂对反应速率影响的一致性,又要注意催化剂的活性而
对温度的限制。
③既要注意理论生产,又要注意实际可能性。
适宜条件:500℃,铁触媒,2×107~5×107Pa,循环操作过程(N2与H2体积比为1:3)
习题:1、(2005年天津卷)在密闭容器中,一定条件下,进行如下反应:NO(g)+CO(g)=0.5N2(g)+CO2(g);△H=-373.2kJ/mol,达到平衡后,为了提高该反应速率和NO的转化率,采取的争取措施是( )
A 加催化剂同时升高温度 B 加催化剂同时增大压强
C 升高温度同时充入N2 D 降低温度同时增大压强
2、(2005年北京卷)在一定温度不同压强(P1<P2)下,可逆反应2X(g)=2Y(g)+Z(g)中,生成物Z在反应混合物中体积分数与反应时间关系有以下图示,正确的是()
3、一定温度下,在恒容密闭容器中发生如下反应:2A(g)+B(g)=3C(g),若反应开始时充入2molA和2molB,平衡后A的体积分数为a%,其他条件不变时,若按下列四种配比作为起始物质,平衡后A的体积分数大于a的是( )
A 2molC B 2molA 1molB和1molHe(不参加反应)
C 1molB和1molC D 2molA,3molB和3molC
4、对于如下反应:mA(g)+nB(g)=pC(g)+q(g),当其他条件不变,温度分别为T1和T2时,反应物B的百分含量与反应时间的关系如图所示,据此下列正确的是
化学平衡知识点 化学平衡知识点总结
A T1>T2 B 正反应是吸热反应 C T1<T2 D逆反应是吸热反应
5、如图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)=Z(g)+M(g)+N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。[www.61k.com)若要改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,可采取的措施是( )
A 升高温度 B 加大X的投入料 C 加催化剂 D 增大体积
6、在体积一定的密闭容器中给定物质A、B、C的量,在一定条件下发生反应建立的化学平衡:aA(g)+bB(g)=xC(g),符合如图所示的关系(C%表示平衡混合气体中产物C的百分含量,T表示温度,P表示压强)。在图Ⅱ中,y轴是指( )
A 反应物A的转化率 B 平衡混合气体中物质B的百分含量
C 平衡混合气体的密度 D 平衡混合气体的的平均摩尔质量
7、某温度下的恒容密闭容器中发生入夏反应:2Z(g)=2X(g)+Y(g)开始时只充入1molX和0.5molY的混合气体,达到平衡时,混合气体的压强比开始时减少了20%。若开始只充入1molZ的气体,达到平衡时,Z的分解率为( )
A 20% B 40% C 60% D 80%
答案:1 B;2 B;3 AB;4 AD;5 C;6 AD
五.化学平衡常数
(1)概念 在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡状态时,生成物的平衡浓度用化学方
化学平衡知识点 化学平衡知识点总结
程式中的化学计量数作为指数的乘积与反应物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积的比值是一个常数,这个常数叫做化学平衡常数,简称平衡常数。[www.61k.com]用符号K示。
对于一般可逆反应:mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g),在一定温度下K==cp(C)·cq(D)/cm(A)·cn(B) ,K为常数,只要温度不变,对于一个具体的可逆反应就对应一个具体的常数值。
(2)平衡表达式K的意义
①判断可逆反应进行的方向
②表示可逆反应进行的程度
六.熵:
1、概念:描述体系混乱度的物理量
2、符号:S
3、单位:J?mol-1?K-1
4、熵判据:在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,这个原理也叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时,就称为熵判据。
5、同一物质的熵与其聚集状态有关:S(g)>S(l)>S(s)
6、熵变(?S):?S==反应物总熵—生成物总熵
7、反应进行方向的判断方法:
?H—T?S<0 反应能自发进行
?H—T?S=0 反应达到平衡状态
?H—T?S>0 反应不能自发进行
在温度、压强一定的条件下,焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向。放热反应的焓变小于零,熵增加反应的熵变大于零,都对?H—T?S<0有所贡献,因此放热和熵增加有利于反应自发进行。
五、有关化学平衡的计算
1、主要类型有:①求起始浓度、转化浓度、平衡浓度。
②求某反应物的转化率、平衡气体混合物中各成分的体积分数等。
2、化学平衡的计算模式—三段式法
设a(mol·L-1)、b(mol·L-1)分别为A、B两物质的起始浓度,mx(mol·L-1)为反应物A的转化浓度,nx(mol·L-1)为反应物B的转化浓度,则
mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
c始(mol·L-1) a b 0 0
Δc(mol·L-1) mx nx px qx
c平(mol·L-1)a-mx b-nx px qx
物质浓度的变化关系
反应物:平衡浓度=起始浓度-转化浓度
生成物:平衡浓度=起始浓度+转化浓度
以上三种浓度中,只有转化浓度之比等于化学方程式中计量数之比
五 : 高中化学的反应速率和化学平衡有哪些知识点?
反应速率和化学平衡是化学反应中的重要知识块,化学反应的速率有快有慢,像石油和煤的形成需要上百万年,而燃烧、中和反应等在瞬间就可以完成。想要真正做好与其相关的题目必须掌握好知识点。下面就是61k网为大家整理的高中化学的反应速率和化学平衡有哪些知识点的经验,希望能够帮到大家。觉得有用的朋友可以分享给更多人哦!
⑴ 定义:用来衡量化学反应的快慢,单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化
⑵ 表示方法:单位时间内反应浓度的减少或生成物浓度的增加来表示
⑶ 计算公式:v=Δc/Δt(υ:平均速率,Δc:浓度变化,Δt:时间)单位:mol/(L·s)
⑷ 影响因素:
① 决定因素(内因):反应物的性质(决定因素)
② 条件因素(外因):反应所处的条件
外因对化学反应速率影响的变化规律 | |||
条件变化 | 活化分子的量的变化 | 反应速率的变化 | |
反应物的浓度 | 增大 | 单位体积里的总数目增多,百分数不变 | 增大 |
减小 | 单位体积里的总数目减少,百分数不变 | 减小 | |
气体反应物的压强 | 增大 | 单位体积里的总数目增多,百分数不变 | 增大 |
减小 | 单位体积里的总数目减少,百分数不变 | 减小 | |
反应物的温度 | 升高 | 百分数增大,单位体积里的总数目增多 | 增大 |
降低 | 百分数减少,单位体积里的总数目减少 | 减小 | |
反应物的催化剂 | 使用 | 百分数剧增,单位体积里的总数目剧增 | 剧增 |
撤去 | 百分数剧减,单位体积里的总数目剧减 | 剧减 | |
其他 | 光、电磁波超声波、固体反应物颗粒的大小溶剂等 | 有影响 |
注意:
(1)参加反应的物质为固体和液体,由于压强的变化对浓度几乎无影响,可以认为反应速率不变。
(2)惰性气体对于速率的影响
①恒温恒容时:充入惰性气体→总压增大,但是各分压不变,各物质浓度不变→反应速率不变
②恒温恒体时:充入惰性气体→体积增大→各反应物浓度减小→反应速率减慢
1、定义:
化学平衡状态:一定条件下,当一个可逆反应进行到正逆反应速率相等时,更组成成分浓度不再改变,达到表面上静止的一种“平衡”,这就是这个反应所能达到的限度即化学平衡状态。
2、化学平衡的特征
逆(研究前提是可逆反应)
等(同一物质的正逆反应速率相等)
动(动态平衡)
定(各物质的浓度与质量分数恒定)
变(条件改变,平衡发生变化)
3、判断平衡的依据
判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据
例举 | mA(g)+nB(g) | |
混合物体系中各成分的含量 | ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 | 平衡 |
②各物质的质量或各物质质量分数一定 | 平衡 | |
③各气体的体积或体积分数一定 | 平衡 | |
④总体积、总压力、总物质的量一定 | 不一定平衡 | |
正、逆反应速率的关系 | ①在单位时间内消耗了m | 平衡 |
②在单位时间内消耗了n | 平衡 | |
③V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q,V(正)不一定等于V(逆) | 不一定平衡 | |
④在单位时间内生成n | 不一定平衡 | |
压强 | ①m+n≠p+q时,总压力一定(其他条件一定) | 平衡 |
②m+n=p+q时,总压力一定(其他条件一定) | 不一定平衡 | |
混合气体平均相对分子质量Mr | ①Mr一定时,只有当m+n≠p+q时 | 平衡 |
②Mr一定时,但m+n=p+q时 | 不一定平衡 | |
温度 | 任何反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时(其他不变) | 平衡 |
体系的密度 | 密度一定 | 不一定平衡 |
其他 | 如体系颜色不再变化等 | 平衡 |
4、影响化学平衡移动的因素
(一)浓度对化学平衡移动的影响
(1)影响规律:在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减少生成物的浓度,都可以使平衡向正方向移动;增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,都可以使平衡向逆方向移动
(2)增加固体或纯液体的量,由于浓度不变,所以平衡不移动
(3)在溶液中进行的反应,如果稀释溶液,反应物浓度减小,生成物浓度也减小, V正减小,V逆也减小,但是减小的程度不同,总的结果是化学平衡向反应方程式中化学计量数之和大的方向移动。
(二)温度对化学平衡移动的影响
影响规律:在其他条件不变的情况下,温度升高会使化学平衡向着吸热反应方向移动,温度降低会使化学平衡向着放热反应方向移动。
(三)压强对化学平衡移动的影响
影响规律:其他条件不变时,增大压强,会使平衡向着体积缩小方向移动;减小压强,会使平衡向着体积增大方向移动。
注意:
(1)改变压强不能使无气态物质存在的化学平衡发生移动
(2)气体减压或增压与溶液稀释或浓缩的化学平衡移动规律相似
(四)催化剂对化学平衡的影响:
由于使用催化剂对正反应速率和逆反应速率影响的程度是等同的,所以平衡不移动。但是使用催化剂可以影响可逆反应达到平衡所需的_时间_。
(五)勒夏特列原理(平衡移动原理):
如果改变影响平衡的条件之一(如温度,压强,浓度),平衡向着能够减弱这种改变的方向移动。
5、化学平衡常数
(一)定义:
在一定温度下,当一个反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数比值。 符号:K
(二)使用化学平衡常数K应注意的问题:
1、表达式中各物质的浓度是变化的浓度,不是起始浓度也不是物质的量。
2、K只与温度(T)关,与反应物或生成物的浓度无关。
3、反应物或生产物中有固体或纯液体存在时,由于其浓度是固定不变的,可以看做是“1”而不代入公式。
4、稀溶液中进行的反应,如有水参加,水的浓度不必写在平衡关系式中。
(三)化学平衡常数K的应用:
1、化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。K值越大,说明平衡时生成物的浓度越大,它的正向反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全,反应物转化率越高。反之,则相反。
2、可以利用K值做标准,判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。(Q:浓度积)Q〈K:反应向正反应方向进行;Q=K:反应处于平衡状态 ;Q〉K:反应向逆反应方向进行。
3、利用K值可判断反应的热效应
若温度升高,K值增大,则正反应为吸热反应 若温度升高,K值减小,则正反应为放热反应。
本文标题:化学平衡知识点-高考化学:化学平衡知识点小结61阅读| 精彩专题| 最新文章| 热门文章| 苏ICP备13036349号-1