本資化學(xué)平衡

本資化學(xué)平衡1．復(fù)習(xí)重點(diǎn)建立化學(xué)平衡的觀點(diǎn).理解化學(xué)平衡的特征.常識(shí)性介紹化學(xué)平衡常數(shù).2．難點(diǎn)聚焦在化學(xué)研究和化工生產(chǎn)中,只考慮化學(xué)反應(yīng)的速率是不夠的.例如:這是一個(gè)可逆反應(yīng)?。ㄕ磻?yīng)的生成物，是逆反應(yīng)的反應(yīng)物。）特點(diǎn)：（二同）同一條件下；同時(shí)進(jìn)行。顯然，可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底。（即：反應(yīng)物不能全部轉(zhuǎn)化為生成物。）因此，對(duì)任一可逆反應(yīng)來(lái)說(shuō)，都有一個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度問(wèn)題。這就牽涉到化學(xué)平衡?；瘜W(xué)平衡主要是研究可逆反應(yīng)規(guī)律的。如：可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度，以及各種條件對(duì)反應(yīng)進(jìn)行的程度的影響等。化學(xué)平衡的建立：當(dāng)我們把蔗糖不斷的溶入水中，直至蔗糖不能繼續(xù)溶解。此時(shí)，所得溶液為蔗糖的飽和溶液。在此溶液中,繼續(xù)加入蔗糖,蔗糖不再減少.(溫度等其它條件不變時(shí).)蔗糖真的不能繼續(xù)溶解了嗎？我們做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：用一塊中間有凹痕的蔗糖，放入蔗糖的飽和溶液中。過(guò)一段時(shí)間，我們會(huì)看到，凹痕不見(jiàn)了。取出蔗糖，小心稱(chēng)量，質(zhì)量未變！這是怎么回事呢？原來(lái)，在蔗糖的飽和溶液中，蔗糖并非不再溶解，而是蔗糖溶解的同時(shí)，已溶解的蔗糖分子又回到晶體表面。而且，溶解的速率和結(jié)晶的速率相同。所以，在蔗糖的飽和溶液中，加入蔗糖晶體。晶體的質(zhì)量不會(huì)減少，但凹痕卻不見(jiàn)了。這種狀態(tài)，叫溶解－結(jié)晶平衡狀態(tài)。簡(jiǎn)稱(chēng)：溶解平衡狀態(tài)。顯然，溶解平衡狀態(tài)是動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)?？赡娣磻?yīng)的情形又是怎樣呢？實(shí)驗(yàn)證明:在一氧化碳和水蒸汽的反應(yīng)中:如果溫度不變,反應(yīng)無(wú)論進(jìn)行多長(zhǎng)時(shí)間,容器里混合氣體中各種氣體的濃度都不再發(fā)生變化.正反應(yīng),逆反應(yīng)都在繼續(xù)進(jìn)行!只是:正反應(yīng)速率==逆反應(yīng)速率這種狀態(tài),稱(chēng)化學(xué)平衡狀態(tài).簡(jiǎn)稱(chēng):化學(xué)平衡.化學(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡.當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正反應(yīng)和逆反應(yīng)都仍在繼續(xù)進(jìn)行.只是由于在同一瞬間,正反應(yīng)生成的CO2和H2,的分子數(shù),和逆反應(yīng)所消耗的CO2和H2,的分子數(shù)相等!即:正反應(yīng)速率==逆反應(yīng)速率反應(yīng)混合物中,各組份的濃度不變!化學(xué)平衡:化學(xué)平衡狀態(tài),是指在一定條件下的可逆反應(yīng)里,正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等,反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài).化學(xué)平衡常數(shù)：參見(jiàn)表2-1分析數(shù)據(jù)可知:在一定溫度下,可逆反應(yīng)無(wú)論從正反應(yīng)開(kāi)始,還是從逆反應(yīng)開(kāi)始,最后都能達(dá)到化學(xué)平衡.達(dá)到化學(xué)平衡后,反應(yīng)物的濃度之積,比上生成物的濃度之積,是一個(gè)常數(shù).---化學(xué)平衡常數(shù).注意:1.對(duì)同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō),溫度不變,化學(xué)平衡常數(shù)不變!(但不一定是1)2.化學(xué)計(jì)量數(shù)為濃度的指數(shù).3.K值越大,反應(yīng)進(jìn)行的程度越大.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率也越大.反之亦然.3．例題精講例1：H2(g)+I2(g)2HI(g)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志。①c(H2)=c(I2)=c(HI)時(shí)②c(H2):c(I2):c(HI)=1:1:2時(shí)③c(H2)、c(I2)、c(HI)不再隨時(shí)間而改變④單位時(shí)間內(nèi)生成nmolH2的同時(shí)生成2nmolHI⑤單位時(shí)間內(nèi)生成nmolH2的同時(shí)生成nmolI2⑥反應(yīng)速率v(H2)=v(I2)=v(HI)⑦一個(gè)H-H鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)H-I鍵斷裂⑧溫度和體積一定時(shí)，容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化⑨溫度和體積一定時(shí)，混合氣體的顏色不再變化⑩溫度和壓強(qiáng)一定時(shí)，混合氣體的密度不再變化⑾條件一定，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化[解析]①濃度相等，不能說(shuō)明已達(dá)到平衡狀態(tài)；②濃度之比與平衡狀態(tài)無(wú)必然聯(lián)系；③濃度不變，說(shuō)明已達(dá)平衡。注意不要把濃度不變與①、②兩種情況混淆；④“生成nmolH2”指逆反應(yīng)，“生成2nmolHI”指正反應(yīng)，且v正=v逆，正確；⑤“生成nmolH2”、“生成nmolI2”都指逆反應(yīng)，不能判斷；⑥無(wú)論是v正、v逆，用不同物質(zhì)表示時(shí)，一定和化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比，與是否達(dá)到平衡狀態(tài)無(wú)關(guān)。⑦從微觀角度表示v正=v逆，正確；⑧由于Δν(g)=0，壓強(qiáng)始終不改變；⑨顏色不變，說(shuō)明I2(g)濃度不變，可以判斷；⑩由于Δν(g)=0，體積始終不變，且反應(yīng)混合物總質(zhì)量始終不變，密度不變，不能判斷是否達(dá)到平衡。⑾反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量、質(zhì)量均不變，所以平均分子量始終不變，不一定達(dá)到平衡狀態(tài)。解答：③④⑦⑨[點(diǎn)評(píng)]此題從多個(gè)角度分析平衡態(tài)或不平衡態(tài)各種相關(guān)物理量的變化情況，有助于加深對(duì)平衡特點(diǎn)的理解。[變式]若反應(yīng)為：2NO2（g）2N2O4（g）呢？[方法提示]判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)式可抓住以下標(biāo)志：①⑴直接標(biāo)志②各組分的m、n不變（單一量）③通過(guò)濃度（或百分含量）：各組分的濃度（或百分含量）不變①通過(guò)總量：對(duì)Δn(g)0的反應(yīng)，n總(或恒溫恒壓下的V總，恒溫恒容下的P總)不變；⑵間接標(biāo)志②通過(guò)復(fù)合量：()、ρ()，需具體分析關(guān)系式中上下兩項(xiàng)的變化。③其它：如平衡體系顏色等（實(shí)際上是有色物質(zhì)濃度）例2把6molA氣體和5molB氣體混合放入4L密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：3A（氣）+B（氣）2C（氣）+（氣）經(jīng)達(dá)到平衡，此時(shí)生成C為，測(cè)定D的平均反應(yīng)速率為0.1mol/L?min，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A.x=2B.B的轉(zhuǎn)化率為20%C.平衡時(shí)A的濃度為0.8mol/LD.恒溫達(dá)平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為開(kāi)始時(shí)的85%[解析]本題是一道有關(guān)化學(xué)平衡的基礎(chǔ)計(jì)算題，解題的關(guān)鍵是弄清各量的含義。因，所以。3A（氣）+B（氣）2C（氣）+2D（氣）起始量（mol）6500變化量（mol）3122平衡量（mol）3422B的轉(zhuǎn)化率為：平衡時(shí)A的濃度：，所以[答案]C、D例3一定條件下，可逆反應(yīng)A2（g）+B2(g)2C(g)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的平衡濃度為：c（A2）=0.5mol/L；c（B2）=0.1mol/L；c（C）=1.6mol/L。若用a、b、c分別表示A2、B2、C的初始濃度（mol/L）,則：（1）a、b應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系是；（2）a的取值范圍是。[解析](1)設(shè)轉(zhuǎn)化過(guò)程中，A2（g）轉(zhuǎn)化濃度為xmol/L，則B2（g）轉(zhuǎn)化濃度也為xmol/L。平衡濃度：a–x=0.5b–x=0.1則有：a=b+0.4（2）考慮兩種極端情況：①A2、B2為起始物質(zhì)；②A2、C為起始物質(zhì)。A2（g）+B2(g)2C(g)物質(zhì)的平衡濃度（mol/L）0.50.11.6①A2、B2為起始物質(zhì)0.5+0.80.1+0.80②A2、C為起始物質(zhì)0.5-0.101.6+0.2故a的取值范圍為0.4≤b≤1.3。[答案]（1）a=b+0.4(2)0.4≤b≤1.3[點(diǎn)評(píng)]本題重點(diǎn)考查可逆反應(yīng)的特點(diǎn)，由此可得B2的取值范圍為：0<b≤0.9,C的取值范圍為：0<C≤1.8。[方法提示]有關(guān)化學(xué)平衡的基本計(jì)算：可逆反應(yīng)mA＋nBpC+qD達(dá)到平衡時(shí)：用各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比．即：vA．∶vB．∶vC．∶vD．=m∶n∶p∶q②各物質(zhì)的變化量（變化濃度）之比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比③反應(yīng)物的平衡量（或濃度）=起始量（或濃度）-消耗量（或濃度）生成物的平衡量（或濃度）=起始量（或濃度）+增加量（或濃度）⑤阿伏加德羅定律的兩個(gè)重要推論⑥混合氣體平均式量的計(jì)算（由A、B、C三種氣體混合）其中M(A)、M(B)、M(C)分別表示A、B、C的相對(duì)分子質(zhì)量；a％、b％、c％分別表示這3種氣體的體積（或質(zhì)量）分?jǐn)?shù)．例4:某容積可變的密閉容器中放入一定量的A和B的混合氣體，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：。若維持溫度和壓強(qiáng)不變，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，容器的體積為V，此時(shí)氣體C的體積占40%，則下列判斷正確的是（）A.原混合氣體的體積為1.1VB.原混合氣體的體積為0.9VC.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，氣體A消耗了0.2VD.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，氣體B消耗了0.2V[解析]本題可直接結(jié)合反應(yīng)方程式和題中給出的條件計(jì)算，方程式的特征是反應(yīng)掉的A的量就是總體積的減少量?？捎蒀直接求出氣體A消耗了0.2V，所以總體積為1.2V，氣體B消耗了0.4V。[答案]C[點(diǎn)評(píng)]本題可以改為考查某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率、體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算等等。4．實(shí)戰(zhàn)演練一、選擇題1．下列事實(shí)不能用勒夏特列原理解釋的是： （）A．工業(yè)生產(chǎn)硫酸的過(guò)程中使用過(guò)量的氧氣，以提高二氧化硫的轉(zhuǎn)化率 B．合成氨工廠通常采用20MPa～50MPa壓強(qiáng)，以提高原料的利用率； C．在實(shí)驗(yàn)室里,可用碳酸鈣粉末和稀硫酸制得二氧化碳?xì)怏w;D．實(shí)驗(yàn)室用排飽和食鹽水的方法收集氯氣。2．在一定溫度下，一定體積的密閉容器中有如下平衡：H2(g)+I2(g)2HI(g) 已知H2和I2的起始濃度均為0.10mol/L時(shí)，達(dá)平衡時(shí)HI的濃度為0.16mol/L。若H2和I2的起始濃度均變?yōu)?.20mol/L，則平衡時(shí)H2的濃度（mol/L）是 （） A．0.02 B．0.04 C．0.08 D．3．一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2molSO2和1molO2，發(fā)生下列反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)（） A．保持溫度和容器體積不變，充入1molSO2(g) B．保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1molAr(g) C．保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1molO2(g) D．保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，充入1molSO3(g)4．右圖曲線a表示放熱反應(yīng)X（g）+Y(g)Z(g)+M(g)+N(s)進(jìn)行過(guò)程中X的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的關(guān)系。若要改變起始條件，使反應(yīng)過(guò)程按b曲線進(jìn)行，可采取的措施是（） A．升高溫度 B．加催化劑 C．增大體積 D．加大X的投入量5．某溫度下在密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：2M（g）+N(g)2G(g)若開(kāi)始時(shí)只充入2molG(g),達(dá)平衡時(shí)，混合氣體的壓強(qiáng)比起始時(shí)增加20%，若開(kāi)始時(shí)只充入2molM和1molN的混合氣體，達(dá)平衡時(shí)M的轉(zhuǎn)化率為 （）A．20% B．40% C．60%D．80%6．反應(yīng)aX(g)+bY(g)cZ(g)；?H＜0（放熱反應(yīng)），在不同溫度(T1和T2)及壓強(qiáng)(P1和P2)下，產(chǎn)物Z的物質(zhì)的量(nz)與反應(yīng)時(shí)間(t)的關(guān)系如圖所示.下列判斷正確的是：（） A．T1＜T2，P1＜P2,a+b＜c B．T1＜T2，P1＞P2,a+b＜c C．T1＞T2，P1＞P2,a+b＞c D．T1＞T2，P1＜P2,a+b＞c7．在一定溫度下，密閉容器中可逆反應(yīng)A(g)+3B(g)2C(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是 （） A．C的生成速率與B的反應(yīng)速率相等 B．單位時(shí)間內(nèi)生成nmolA，同時(shí)生成3nmolB C．A、B、C的濃度不再變化 D．A、B、C的濃度之比為1:3:28．在容積固定的密閉容器中存在如下反應(yīng)：A(g)+3B(g)2C(g)該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。某研究小組研究了其他條件不變時(shí)，改變某一條件對(duì)上述反應(yīng)的影響，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出下列關(guān)系圖：下列判斷一定錯(cuò)誤的是 （） A．圖Ⅱ研究的是溫度對(duì)反應(yīng)的影響，且甲的溫度較高 B．圖Ⅲ研究的是不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響，且甲使用的催化劑效率較高 C．圖I研究的是不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響，且乙使用的催化劑效率較高 D．圖I研究的是壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響，且乙的壓強(qiáng)較高.9．體積相同的甲、乙兩個(gè)容器中，分別都充有等物質(zhì)的量的SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)：2SO2+O22SO3，并達(dá)到平衡。在這過(guò)程中，甲容器保持壓強(qiáng)不變，乙容器保持體積不變，若甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為P％，則乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率 （）A．等于P％B．小于P％ C．大于P％ D．無(wú)法判斷10． （）A．反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2MNB．t2時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡 C．t3時(shí)，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率D．t1時(shí)，N的濃度是M濃度的2倍11．壓強(qiáng)變化不會(huì)使下列化學(xué)反應(yīng)的平衡發(fā)生移動(dòng)的是 （） A．H2(g)+I2(g)2HI(g) B．3H2(g)+N2(g)2NH3(s) C．2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) D．C(s)+CO2(g)2CO(g)12．在兩個(gè)恒容容器中有平衡體系：A(g)2B(g)和2A(g)B(g)，X1和X2分別是A轉(zhuǎn)化率。在溫度不變情況下，均增加A的物質(zhì)的量，下列判斷正確的是：（）A．X1降低，X2增大 B．X1、X2均降低C．X1增大，X2降低 D．X1、X2均增大13．在一定條件下，向5L密閉容器中充入2molA氣體和1molB氣體，發(fā)生可逆反應(yīng)：2A(g)+B(g)2C(g)，達(dá)到平衡時(shí)容器內(nèi)B的物質(zhì)的量濃度為0.1moL／L，則A的轉(zhuǎn)化率為 （） A．67％ B．50％ C．90％ D．10％14．在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2A(g)+2B(g)xC(g)+2D(g)，在2L密閉容器中，把4molA和2molB混合，2min后達(dá)到平衡時(shí)生成1.6molC，又測(cè)得反應(yīng)速率VD=0.2mol/(L·min)，下列說(shuō)法正確的是： （） A．B的轉(zhuǎn)化率是20% B．平衡時(shí)A的物質(zhì)的量為2.8mol C．平衡時(shí)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)比原來(lái)減小 D．x=415．在下列平衡2CrO42-(黃色)+2H+Cr2O72-(橙紅色)+H2O中，溶液介于黃和橙紅色之間，今欲增加溶液的橙紅色，則要在溶液中加入 （）A．H+ B．OH- C．K+ D．H2O第Ⅱ卷（非選擇題，共40分）二、填空題（共24分。把正確答案填寫(xiě)在題中的橫線上，或按題目要求作答。）16．I.合成氨工業(yè)對(duì)化學(xué)的國(guó)防工業(yè)具有重要意義。寫(xiě)出氨的兩種重要用途。II.實(shí)驗(yàn)室制備氨氣，下列方法中適宜選用的是。①固態(tài)氯化銨加熱分解 ②固體氫氧化鈉中滴加濃氨水③氯化銨溶液與氫氧化鈉溶液共熱 ④固態(tài)氯化銨與氫氧化鈣混合加熱III.為了在實(shí)驗(yàn)室利用工業(yè)原料制備少量氨氣，有人設(shè)計(jì)了如下裝置（圖中夾持裝置均已略去）。[實(shí)驗(yàn)操作]①檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性后，關(guān)閉彈簧夾a、b、c、d、e。在A中加入鋅粒，向長(zhǎng)頸漏斗注入一定量稀硫酸。打開(kāi)彈簧夾c、d、e，則A中有氫氣發(fā)生。在F出口處收集氫氣并檢驗(yàn)其純度。②關(guān)閉彈簧夾c，放下截去底部的細(xì)口瓶C，打開(kāi)彈簧夾a，將氫氣經(jīng)導(dǎo)管B驗(yàn)純后點(diǎn)燃，然后立即罩上無(wú)底細(xì)口瓶C，塞緊瓶塞，如圖所示。氫氣繼續(xù)在瓶?jī)?nèi)燃燒，幾分鐘后火焰熄滅。③用酒精燈加熱反應(yīng)管E，繼續(xù)通氫氣，待無(wú)底細(xì)口瓶C內(nèi)水位下降到液面保持不變時(shí)，打開(kāi)彈簧夾b，無(wú)底細(xì)口瓶C內(nèi)氣體經(jīng)D進(jìn)入反應(yīng)管E，片刻后F中的溶液變紅?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）檢驗(yàn)氫氣純度的目的是。（2）C瓶?jī)?nèi)水位下降到液面保持不變時(shí)，A裝置內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象是，防止了實(shí)驗(yàn)裝置中壓強(qiáng)過(guò)大。此時(shí)再打開(kāi)彈簧夾b的原因是，C瓶?jī)?nèi)氣體的成份是。 （3）在步驟③中，先加熱鐵觸媒的原因是。反應(yīng)管E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。17．反應(yīng)A(g)+B(g)C(g)在密閉容器中進(jìn)行，△H＜0（放熱反應(yīng)）。若存在三種情況：①200℃，無(wú)催化劑；②500℃無(wú)催化劑；③500℃有催化劑；情況①是曲線，情況②是曲線，情況③是曲線。三、計(jì)算題（1018．在固定容器的密閉容器中，有可逆反應(yīng)nA(g)+mB(g)pC(g)處于平衡狀態(tài)(已知n+m