第二章化學反應速率和化學平衡(二)

1、第二章化學反應速率與化學平衡（復習二）二、化學平衡狀態(tài)化學平衡的移動（一）化學平衡1、化學平衡研究的對象可逆反應(1)概念：在相同條件下既可以向正反應方向進行，同時又可以向逆反應方向進行的化學反應。(2)特點：三同一?。╝.相同條件下；b.正逆反應同時進行；c. 反應物與生成物同時存在；任一組分的轉化率都小于100%。）(3)表示方法：在化學方程式中用“”表示。2、化學平衡狀態(tài)(1)概念：一定條件下的可逆反應，當反應進行到一定程度時，正反應速率和逆反應速率相等，反應物的濃度和生成物的濃度不再改變，我們稱為“化學平衡狀態(tài)”，簡稱化學平衡。(2)建立過程：在一定條件下，把某一可逆反應的反應物加入固

2、定容積的密閉容器中。反應過程如下：(3)特征：動：化學反應達到平衡狀態(tài)時，反應并沒有停止，是一種動態(tài)平衡；等：正逆反應速率相等（本質）；定：定組成，平衡時各組分的濃度保持不變；變：任何化學平衡狀態(tài)都是暫時的、相對的、有條件的，條件變平衡可能發(fā)生移動；逆：研究對象是可逆反應；同：對于同一個平衡體系，不管從哪個方向進行，平衡后都達到相同的狀態(tài)。3、化學平衡狀態(tài)的判斷(1)從本質上判斷“逆向相等”：反應速率必須一個是正反應的速率，一個是逆反應的速率，且經過換算后同一種物質的正反應速率和逆反應速率相等。以mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)為例在單位時間內消耗了m mol A，同時生成m mol

3、A（或生成n mol B、消耗生成p mol C），即v(正)v(逆)；等價于同一物質的斷鍵與成鍵速率相等；v(A)正v(B)逆= mn注：v(A)v(B)v(C)v(D)=mnpq，v(正)不一定等于v(逆)(2)從特征上判斷“變量不變”：如果一個量是隨反應進行而改變的，當不變時為平衡狀態(tài)；一個隨反應的進行保持不變的量，不能作為是否是平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)。各組分的物質的量、質量、氣體的體積不變一定平衡各組分的質量分數(shù)、摩爾分數(shù)、體積分數(shù)不變一定平衡混合氣體的總質量不變有非氣態(tài)物質時平衡；全是氣體時不一定平衡混合氣體的總物質的量不變m+n=p+q不一定平衡；m+np+q一定平衡恒壓條件下混合氣體

4、的總體積不變m+n=p+q不一定平衡；m+np+q一定平衡恒容條件下混合氣體的總壓強不變m+n=p+q不一定平衡；m+np+q一定平衡混合氣體的密度不變m總、V總都不變不一定平衡；m總、V總至少有一個變一定平衡混合氣體的平均分子量不變m總、n總都不變不一定平衡；m總、n總至少有一個變一定平衡溫度不變（既不放熱也不吸熱）一定平衡顏色不變一定平衡例1一定溫度下在一容積不變的密閉容器中發(fā)生可逆反應2X(g)Y(g)Z(s)，以下不能說明該反應達到化學平衡狀態(tài)的是()A混合氣體的密度不再變化 B反應容器中Y的質量分數(shù)不變CX的分解速率與Y的消耗速率相等 D單位時間內生成1 mol Y的同時生成2 mo

5、l X例2(2015·衡水模擬)在一個不傳熱的固定容積的密閉容器中，發(fā)生可逆反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，當m、n、p、q為任意整數(shù)時，反應達到平衡的標志是()體系的壓強不再改變體系的溫度不再改變各組分的濃度不再改變各組分質量分數(shù)不再改變反應速率v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq單位時間內m mol A斷鍵反應，同時p mol C也斷鍵反應體系的密度不再變化A B C D4、“極值”思想在化學平衡計算中的應用假設反應正向或逆向進行到底，求出各物質濃度的最大值和最小值，從而確定它們的濃度范圍。假設反應正向進行到底：X2(g)Y2(g)2Z(g)起始濃度/(mol&

6、#183;L1) 0.1 0.3 0.2改變濃度/(mol·L1) 0.1 0.1 0.2終態(tài)濃度/(mol·L1) 0 0.2 0.4假設反應逆向進行到底：X2(g)Y2(g)2Z(g)起始濃度/(mol·L1) 0.1 0.3 0.2改變濃度/(mol·L1) 0.1 0.1 0.2終態(tài)濃度/(mol·L1) 0.2 0.4 0平衡體系中各物質的濃度范圍為X2(0,0.2)，Y2(0.2,0.4)，Z(0,0.4)。例3一定條件下，對于可逆反應X(g)3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零)，達到平衡時

7、，X、Y、Z的濃度分別為0.1 mol·L1、0.3 mol·L1、0.08 mol·L1，則下列判斷正確的是()Ac1c231 B平衡時，Y和Z的生成速率之比為23CX、Y的轉化率不相等 Dc1的取值范圍為0 mol·L1<c1<0.14 mol·L1例4可逆反應N23H22NH3，在容積為10 L的密閉容器中進行，開始時加入2 mol N2和3 mol H2，達平衡時，NH3的濃度不可能達到()A0.1 mol/L B0.2 mol/L C0.05 mol/L D0.15 mol/L（二）化學平衡移動1、化學平衡移動過程2、化學

8、平衡移動方向與化學反應速率的關系(1)v正v逆：平衡向正反應方向移動。(2)v正v逆：反應達到平衡狀態(tài)，平衡不移動。(3)v正v逆：平衡向逆反應方向移動。3、改變條件與化學平衡移動方向的關系勒夏特列原理：如果改變影響化學平衡的條件(濃度、壓強、溫度等)之一，平衡將向著減弱這種改變的方向移動。（增誰減誰，減誰增誰，增者必爭，減者必減）注：(1)改變固體或純液體的量，對化學平衡沒影響。(2)“惰性氣體”對化學平衡的影響。恒溫、恒容條件：原平衡體系體系總壓強增大體系中各組分的濃度不變平衡不移動。恒溫、恒壓條件： (3)同等程度地改變反應混合物中各物質的濃度時，應視為壓強的影響。改變影響平衡的一個條件

9、化學平衡移動方向速率變化曲線濃度增大反應物濃度向正反應方向移動減小反應物濃度向逆反應方向移動增大生成物濃度向逆反應方向移動減小生成物濃度向正反應方向移動壓強增大體系壓強向氣體體積減小的反應方向移動減小體系壓強向氣體體積增大的反應方向移動前后氣體的化學計量數(shù)之和相等溫度升高溫度向吸熱反應方向移動降低溫度向放熱反應方向移動使用催化劑，v正、v逆同等倍數(shù)增大，平衡不移動例5對可逆反應2A(s)3B(g)C(g)2D(g)H<0，在一定條件下達到平衡。下列有關敘述正確的是()增加A的量，平衡向正反應方向移動升高溫度，平衡向逆反應方向移動，v(正)減小壓強增大一倍，平衡不移動，v(正)、v(逆)不

10、變增大B的濃度，v(正)>v(逆)加入催化劑，B的轉化率提高A B C D例6(2012·大綱卷)合成氨所需的氫氣可用煤和水作原料經多步反應制得，其中的一步反應為：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H<0反應達到平衡后，為提高CO的轉化率，下列措施中正確的是()A增加壓強 B降低溫度 C增大CO的濃度 D更換催化劑例7(2012·重慶高考)在一個不導熱的密閉反應器中，只發(fā)生兩個反應：a(g)b(g)2c(g)；H1<0x(g)3y(g)2z(g)；H2>0進行相關操作且達到平衡后(忽略體積改變所做的功)，下列敘述錯誤的是()A等壓時，通入惰

11、性氣體，c的物質的量不變 B等壓時，通入z氣體，反應器中溫度升高C等容時，通入惰性氣體，各反應速率不變 D等容時，通入z氣體，y的物質的量濃度增大例8在100 時，將0.40 mol NO2氣體充入2 L密閉容器中，每隔一段時間對該容器的物質進行測量，得到的數(shù)據(jù)如下表：時間(s)020406080n(NO2)(mol)0.40n10.26n3n4n(N2O4)(mol)0.000.05n20.080.08下列說法中正確的是()A反應開始20 s內NO2的平均反應速率是0.001 mol·L1·s1B80 s時混合氣體的顏色與60 s時顏色相同，比40 s時的顏色深C80 s

12、時向容器內加0.32 mol He，同時將容器擴大為4 L，則平衡不移動D若起始投料為0.20 mol N2O4，相同條件下達到平衡，則各組分的含量與原平衡相同4、轉化率與平衡移動的關系(1)溫度或壓強改變引起平衡向正反應方向移動時，反應物的轉化率必然增大。(2)反應物用量的改變若反應物只有一種時，如aA(g)bB(g)+ cc(g)，增加A的量，平衡向正反應方向移動，但反應物 A的轉化率與氣體物質的化學計量數(shù)有關：若反應物不止一種時，如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)：a若只增加A的量，平衡向正反應方向移動，而A的轉化率減小，B的轉化率增大。b若按原比例同倍數(shù)的增加反應物A和B的

13、量，則平衡向正反應方向移動，而反應物的轉化率與氣體物質的計量數(shù)有關：c若不同倍增加A、B的量，相當于增加了一種物質，同a。(3)催化劑不改變轉化率。(4)反應物起始的物質的量之比等于化學計量數(shù)之比時，各反應物轉化率相等。5、等效平衡思想在計算中的應用由于化學平衡狀態(tài)與條件有關，而與建立平衡的途徑無關因而，同一可逆反應，從不同狀態(tài)開始，只要達到平衡時條件（溫度，濃度，壓強等）完全相同，則可形成等效平衡。(1)恒溫恒容下，對于反應前后氣體體積發(fā)生變化的反應來說（即V0的體系），改變起始加入物質的物質的量，等價轉化后，如通過可逆反應的化學計量數(shù)換算成同一半邊的物質的物質的量與原平衡相等，即對應各物質

14、起始投料的物質的量與原平衡起始態(tài)相同，則達平衡后與原平衡等效；(2)恒溫恒容下，對于反應前后氣體體積沒有變化的反應來說（即V=0的體系），改變起始加入物質的物質的量，等價轉化，只要按化學計量數(shù)，換算成同一半邊的物質的量之比與原平衡起始態(tài)相同，則達平衡后與原平衡等效；(3)恒溫恒壓下，改變起始加入物質的物質的量，只要按化學計量數(shù)，換算成同一半邊的物質的物質的量之比與原平衡相同，則達平衡后與原平衡等效。6、化學平衡圖像(1) 速率壓強(或溫度)圖像例如：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ·mol1(如下圖)曲線的意義是外界條件(如溫度、壓強等)對正、逆反應速率影響的變化

15、趨勢及變化幅度。圖中交點是平衡狀態(tài)，溫度增大后逆反應速率增大得快，平衡向逆向移動；壓強增大后正反應速率增大得快，平衡向正向移動。例9(2015·江西新余質檢)可逆反應mA(g)nB(g)pC(s)HQ，溫度和壓強的變化對正、逆反應速率的影響分別符合下圖中的兩個圖像，以下敘述正確的是()Am>n，Q>0 Bm>np，Q>0 Cm>n，Q<0 Dm<np，Q<0例10下列各圖是溫度(或壓強)對反應：2A(s)2B(g)2C(g)D(g)(正反應為吸熱反應)的正、逆反應速率的影響，曲線交點表示建立平衡時的溫度或壓強，其中正確的是()(2) 百

16、分含量(或轉化率)時間溫度(壓強)圖像已知不同溫度或壓強下，反應物的轉化率(或百分含量)與時間的關系曲線，推斷溫度的高低及反應的熱效應或壓強的大小及氣體物質間的化學計量數(shù)的關系。以A(g)B(g) C(g)中反應物的轉化率A為例說明解答這類圖像題時應注意以下兩點：“先拐先平，數(shù)值大”原則：分析反應由開始(起始物質相同時)達到平衡所用時間的長短可推知反應條件的變化。若為溫度變化引起，溫度較高時，反應達平衡所需時間短。如甲中T2>T1。若為壓強變化引起，壓強較大時，反應達平衡所需時間短。如乙中p1>p2。若為是否使用催化劑，使用適宜催化劑時，反應達平衡所需時間短。如圖丙中a使用催化劑。

17、正確掌握圖像中反應規(guī)律的判斷方法：圖甲中，T2>T1，升高溫度，A降低，平衡逆移，正反應為放熱反應。圖乙中，p1>p2，增大壓強，A升高，平衡正移，則正反應為氣體體積縮小的反應。若縱坐標表示A的百分含量，則甲中正反應為吸熱反應，乙中正反應為氣體體積增大的反應。例11已知可逆反應：4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H1 025 kJ/mol，若反應物的起始物質的量相同，下列關于該反應的示意圖不正確的是()例12一定條件下，下列反應中水蒸氣含量隨反應時間的變化趨勢符合如圖的是()ACO2(g)2NH3(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)H<0BCO2(g)H

18、2(g) CO(g)H2O(g)H>0CCH3CH2OH(g) CH2=CH2(g)H2O(g)H>0D2C6H5CH2CH3(g)O2(g)2C6H5CH=CH2(g) 2H2O(g)H<0(3) 恒溫線(或恒壓線)圖像已知不同溫度下的轉化率壓強圖像或不同壓強下的轉化率溫度圖像，推斷反應的熱效應或反應前后氣體物質間化學計量數(shù)的關系。以反應A(g)B(g)C(g)中反應物的轉化率A為例說明解答這類圖像題時應注意以下兩點：“定一議二”原則：可通過分析相同溫度下不同壓強時反應物A的轉化率大小來判斷平衡移動的方向，從而確定反應方程式中反應物與產物氣體物質間的化學計量數(shù)的大小關系。如

19、甲中任取一條溫度曲線研究，壓強增大，A增大，平衡正移，正反應為氣體體積減小的反應，乙中任取橫坐標一點作橫坐標垂直線，也能得出結論。通過分析相同壓強下不同溫度時反應物A的轉化率的大小來判斷平衡移動的方向，從而確定反應的熱效應。如利用上述分析方法，在甲中作垂直線，乙中任取一曲線，即能分析出正反應為放熱反應。例13(2015·武漢模擬)有一化學平衡mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，如圖所示的是A的轉化率與壓強、溫度的關系。下列敘述正確的是()A正反應是放熱反應；mn>pq B正反應是吸熱反應；mn<pqC正反應是放熱反應；mn<pq D正反應是吸熱反應；mn>

20、;pq例14如圖是溫度和壓強對反應XY2Z影響的示意圖。圖中縱坐標表示平衡混合氣體中Z的體積分數(shù)。下列敘述正確的是()AX、Y、Z均為氣態(tài)B恒容時，混合氣體的密度可作為此反應是否達到化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)C升高溫度時v正增大，v逆減小，平衡向右移動D使用催化劑Z的產率提高(4) 幾種特殊圖像對于化學反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，M點前，表示化學反應從反應物開始，則v正 >v逆；M點為剛達到的平衡點。M點后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A%增大(C%減小)，平衡左移，H<0。對于化學反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，L線上所有的點都是平衡點。左上方(E點

21、)，A%大于此壓強時平衡體系中的A%，E點必須朝正反應方向移動才能達到平衡狀態(tài)，所以，E點v正>v逆；則右下方(F點)v正<v逆。例15如圖所示是表示其他條件一定時，2NO(g)O2(g)2NO2(g)H<0反應中NO的轉化率與溫度的關系曲線，圖中標有a、b、c、d四點，其中表示未達到平衡狀態(tài)，且v正>v逆的點是()Aa點 Bb點 Cc點 Dd點例16向絕熱恒容密閉容器中通入SO2 和NO2，一定條件下使反應SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)達到平衡，正反應速率隨時間變化的示意圖如圖所示。由圖可得出的正確結論是()A反應在c點達到平衡狀態(tài) B反應物濃度：a點

22、小于b點C反應物的總能量低于生成物的總能量 Dt1t2 時，SO2的轉化率：ab段小于bc段1下列關于化學平衡的說法中正確的是()A一個可逆反應達到的平衡狀態(tài)就是這個反應在該條件下所能達到的限度B當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正反應速率和逆反應速率相等都等于0C平衡狀態(tài)是一種靜止的狀態(tài)，因為反應物和生成物的濃度已經不再改變D化學平衡不可以通過改變條件而改變2(2015·福州模擬)將一定量純凈的氨基甲酸銨置于密閉真空恒容容器中(固體試樣體積忽略不計)，在恒定溫度下使其達到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。判斷該分解反應已經達到化學平衡的是()A2v(NH3)

23、v(CO2) B密閉容器中c(NH3)c(CO2)21C密閉容器中混合氣體的密度不變 D密閉容器中氨氣的體積分數(shù)不變3將NO2裝入帶有活塞的密閉容器中，當反應2NO2(g)N2O4(g)達到平衡后，改變某個條件，下列敘述正確的是()A升高溫度，氣體顏色加深，則此反應為吸熱反應B慢慢壓縮氣體體積，平衡向正反應方向移動，混合氣體的顏色變淺C慢慢壓縮氣體體積，若體積減小一半，壓強增大，但小于原來的兩倍D恒溫恒容時，充入惰性氣體，壓強增大，平衡向正反應方向移動，混合氣體的顏色變淺4在恒容密閉容器中通入A、B兩種氣體，在一定條件下發(fā)生反應：2A(g)B(g) 2C(g)H>0。達到平衡后，改變一個

24、條件(x)，下列量(y)一定符合圖中曲線的是()選項xyA通入A氣體B的轉化率B加入催化劑A的體積分數(shù)C增大壓強混合氣體的總物質的量D升高溫度混合氣體的總物質的量5.(2015·蕪湖質檢)在一體積可變的密閉容器中，加入一定量的X、Y，發(fā)生反應mX(g) nY(g)HQ kJ/mol。反應達到平衡時，Y的物質的量濃度與溫度、氣體體積的關系如表所示：氣體體積/Lc(Y)/(mol/L)溫度/1241001.000.750.532001.200.900.633001.301.000.70下列說法正確的是()Am>n BQ<0 C溫度不變，壓強增大，Y的質量分數(shù)減少 D體積不變，

25、溫度升高，平衡向逆反應方向移動6密閉容器中一定的混合氣體發(fā)生反應：xA(g)yB(g) zC(g)，平衡時，測得A的濃度為0.50 mol/L，在溫度不變時，把容器容積擴大到原來的2倍，使其重新達到平衡，A的濃度為0.30 mol/L，有關敘述不正確的是()A平衡向逆反應方向移動 BB的轉化率降低 Cxy>z D C的體積分數(shù)升高7在相同溫度下，將H2和N2兩種氣體按不同比例通入相同的恒容密閉容器中，發(fā)生反應：3H2N22NH3。 表示起始時H2和N2的物質的量之比，且起始時H2和N2的物質的量之和相等。下列圖像正確的是()8一定量的混合氣體在密閉容器中發(fā)生反應：mA(g)nB(g) p

26、C(g)達到平衡時，維持溫度不變，將氣體體積縮小到原來的1/2，當達到新的平衡時，氣體C的濃度變?yōu)樵胶鈺r的1.9倍，則下列說法正確的是()Amnp Bmnp C平衡向正反應方向移動 DC的質量分數(shù)增加9可逆反應aA(g)bB(g)cC(g)dD(s)HQ kJ·mol1，反應過程中，當其他條件不變時，C在混合物中的含量與溫度(T)的關系如圖所示，反應速率(v)與壓強(p)的關系如圖所示。據(jù)圖分析，以下說法正確的是()AT1<T2，Q>0 B增大壓強，B的轉化率減小C當反應達到平衡時，混合氣體的密度不再變化 Dab>cd10已知反應：2SO2(g)O2(g) 2SO

27、3(g)H<0。某溫度下，將2 mol SO2和1 mol O2置于10 L密閉容器中，反應達平衡后，SO2的平衡轉化率()與體系總壓強(p)的關系如圖甲所示。則下列說法正確的是()A由圖甲知，A點SO2的平衡濃度為0.4 mol·L1B由圖甲知，B點SO2、O2、SO3的平衡濃度之比為212C達平衡后，縮小容器容積，則反應速率變化圖像可以用圖乙表示D壓強為0.50 MPa時不同溫度下SO2轉化率與溫度關系如丙圖，則T2>T111(2015·濟南質檢)固定和利用CO2，能有效地利用資源，并減少空氣中的溫室氣體。工業(yè)上正在研究利用CO2來生產甲醇燃料的方法，該方法的化學方程式是：CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g) H49.0 kJ/mol某科學實驗將6 mol CO2和8 mol H2充入一容積為2 L的密閉容器中，測得H2的物質的量隨時間變化如下圖中實線所示(圖中字母后數(shù)對表示對應的坐標)：回答下列問題：(1)由圖分析，在下列時間段內反應速率最快的時間段是_(填序