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第21講化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡的移動(dòng)目錄第一部分:網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建(總覽全局)第二部分:知識(shí)點(diǎn)精準(zhǔn)記憶第三部分:典型例題剖析高頻考點(diǎn)1、考查可逆反應(yīng)的特點(diǎn)高頻考點(diǎn)2、考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷高頻考點(diǎn)3、考查化學(xué)平衡的移動(dòng)方向的判斷高頻考點(diǎn)4、考查等效平衡的應(yīng)用高頻考點(diǎn)5、考查勒夏特列原理的應(yīng)用高頻考點(diǎn)6、考查化學(xué)平衡圖像分析高頻考點(diǎn)7、考查化學(xué)平衡原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用正文第一部分:網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建(總覽全局)第二部分:知識(shí)點(diǎn)精準(zhǔn)記憶知識(shí)點(diǎn)一可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡狀態(tài)1.可逆反應(yīng)(1)概念:在同一條件下,既可以向正反應(yīng)方向進(jìn)行,同時(shí)又可以向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。(2)特點(diǎn):三同一?、傧嗤瑮l件下;②同時(shí)進(jìn)行;③反應(yīng)物與生成物同時(shí)存在;④任一組分的轉(zhuǎn)化率都小于100%。(3)表示:在方程式中用“”表示。2.化學(xué)平衡狀態(tài)(1)概念:在一定條件下的可逆反應(yīng)中,當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí),正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度保持不變的狀態(tài)。(2)建立:對(duì)于只加入反應(yīng)物從正向建立的平衡:以上過(guò)程可以用速率-時(shí)間圖像表示如下(3)化學(xué)平衡的特點(diǎn)3.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷化學(xué)反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡混合物體系中各成分的含量①各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)一定平衡②各物質(zhì)的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定平衡③各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定平衡④總體積、總壓強(qiáng)、總物質(zhì)的量一定不一定平衡正、逆反應(yīng)速率之間的關(guān)系①單位時(shí)間內(nèi)消耗了mmolA,同時(shí)也生成了mmolA平衡②單位時(shí)間內(nèi)消耗了nmolB,同時(shí)也消耗了pmolC平衡③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q不一定平衡④單位時(shí)間內(nèi)生成了nmolB,同時(shí)也消耗了qmolD不一定平衡壓強(qiáng)①其他條件一定、總壓強(qiáng)一定,且m+n≠p+q平衡②其他條件一定、總壓強(qiáng)一定,且m+n=p+q不一定平衡混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量①平均相對(duì)分子質(zhì)量一定,且m+n≠p+q平衡②平均相對(duì)分子質(zhì)量一定,且m+n=p+q不一定平衡溫度任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化,當(dāng)體系溫度一定時(shí)平衡氣體密度(ρ)①只有氣體參加的反應(yīng),密度保持不變(恒容密閉容器中)不一定平衡②m+n≠p+q時(shí),密度保持不變(恒壓容器中)平衡③m+n=p+q時(shí),密度保持不變(恒壓容器中)不一定平衡顏色反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色穩(wěn)定不變(其他條件不變)平衡【歸納總結(jié)】(1)動(dòng)態(tài)標(biāo)志:v正=v逆≠0①同種物質(zhì):同一物質(zhì)的生成速率等于消耗速率。②不同物質(zhì):必須標(biāo)明是“異向”的反應(yīng)速率關(guān)系。如aA+bBcC+dD,eq\f(v正A,v逆B)=eq\f(a,b)時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。(2)靜態(tài)標(biāo)志:各種“量”不變①各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量或濃度不變。②各物質(zhì)的百分含量(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)等)不變。③溫度、壓強(qiáng)(化學(xué)反應(yīng)方程式兩邊氣體體積不相等)或顏色(某組分有顏色)不變??傊粑锢砹坑勺兞孔兂闪瞬蛔兞?,則表明該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);若物理量為“不變量”,則不能作為平衡標(biāo)志?!疽族e(cuò)提醒】規(guī)避“2”個(gè)易失分點(diǎn)(1)化學(xué)平衡狀態(tài)判斷“三關(guān)注”關(guān)注反應(yīng)條件,是恒溫恒容、恒溫恒壓,還是絕熱恒容容器;關(guān)注反應(yīng)特點(diǎn),是等體積反應(yīng),還是非等體積反應(yīng);關(guān)注特殊情況,是否有固體參加或生成,或固體的分解反應(yīng)。(2)不能作為“標(biāo)志”的四種情況①反應(yīng)組分的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。②恒溫恒容下的體積不變的反應(yīng),體系的壓強(qiáng)或總物質(zhì)的量不再隨時(shí)間而變化,如2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g)。③全是氣體參加的體積不變的反應(yīng),體系的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再隨時(shí)間而變化,如2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g)。④全是氣體參加的反應(yīng),恒容條件下體系的密度保持不變。知識(shí)點(diǎn)二化學(xué)平衡的移動(dòng)1.化學(xué)平衡移動(dòng)的過(guò)程2.化學(xué)平衡移動(dòng)方向與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系(1)v正>v逆:平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。(2)v正=v逆:反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),平衡不發(fā)生移動(dòng)。(3)v正<v逆:平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。3.影響化學(xué)平衡的因素(1)改變下列條件對(duì)化學(xué)平衡的影響
改變的條件(其他條件不變)化學(xué)平衡移動(dòng)的方向濃度增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度向正反應(yīng)方向移動(dòng)減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度向逆反應(yīng)方向移動(dòng)壓強(qiáng)(對(duì)有氣體參加的反應(yīng))反應(yīng)前后氣體體積改變?cè)龃髩簭?qiáng)向氣體分子總數(shù)減小的方向移動(dòng)減小壓強(qiáng)向氣體分子總數(shù)增大的方向移動(dòng)反應(yīng)前后氣體體積不變改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)溫度升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)降低溫度向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)催化劑同等程度改變v正、v逆,平衡不移動(dòng)(2)溫度不變時(shí)濃度因素的“決定性作用”——分析“惰性氣體(不參加反應(yīng)的氣體)”對(duì)化學(xué)平衡的影響。①恒溫恒容條件原平衡體系eq\o(→,\s\up7(充入惰性氣體))體系總壓強(qiáng)增大→體系中各組分的濃度不變→平衡不移動(dòng)②恒溫恒壓條件原平衡體系eq\o(→,\s\up7(充入惰性氣體))容器容積增大→體系中各組分的濃度同倍數(shù)減?。ǖ刃в跍p壓)【特別提醒】壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響主要看改變壓強(qiáng)能否引起反應(yīng)物和生成物的濃度變化,只有引起物質(zhì)的濃度變化才會(huì)造成平衡移動(dòng),否則壓強(qiáng)對(duì)平衡無(wú)影響。(3)圖示影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素4.勒夏特列原理(1)內(nèi)容:對(duì)于一個(gè)已經(jīng)達(dá)到平衡的體系,如果改變影響化學(xué)平衡的一個(gè)條件(如濃度、溫度、壓強(qiáng)),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。(2)應(yīng)用:可以更加科學(xué)有效地調(diào)控和利用化學(xué)反應(yīng),盡可能讓化學(xué)反應(yīng)按照人們的需要進(jìn)行。【特別提醒】①由“化學(xué)平衡”可知:勒夏特列原理的適用對(duì)象是可逆過(guò)程。②由“減弱”可知:只能減弱改變,而不能消除改變。知識(shí)點(diǎn)三等效平衡1.等效平衡的含義在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)下,同一可逆反應(yīng)體系,不管是從正反應(yīng)開(kāi)始,還是從逆反應(yīng)開(kāi)始,還是正、逆反應(yīng)同時(shí)投料,達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),任何相同組分的百分含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)等)均相同。2.等效平衡的判斷方法(1)恒溫恒容條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng)判斷方法:極值等量即等效。例如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)①2mol1mol0②0
0
2mol③0.5mol
0.25mol
1.5mol④amolbmolcmol上述①②③三種配比,按化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,則SO2均為2mol,O2均為1mol,三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。④中a、b、c三者的關(guān)系滿足:c+a=2,eq\f(c,2)+b=1,即與上述平衡等效。(2)恒溫恒壓條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng)判斷方法:極值等比即等效。例如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)①2mol3mol0②1mol3.5mol
2mol③amolbmolcmol按化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,則①②中eq\f(nSO2,nO2)=eq\f(2,3),故互為等效平衡。③中a、b、c三者關(guān)系滿足:eq\f(c+a,\f(c,2)+b)=eq\f(2,3),即與①②平衡等效。(3)恒溫條件下反應(yīng)前后體積不變的反應(yīng)判斷方法:無(wú)論是恒溫恒容,還是恒溫恒壓,只要極值等比即等效,因?yàn)閴簭?qiáng)改變對(duì)該類反應(yīng)的化學(xué)平衡無(wú)影響。例如:H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g)①1mol1mol0②2mol2mol1mol③amolbmolcmol①②兩種情況下,n(H2)∶n(I2)=1∶1,故互為等效平衡。③中a、b、c三者關(guān)系滿足eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(c,2)+a))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(c,2)+b))=1∶1或a∶b=1∶1,c≥0,即與①②平衡等效。3.虛擬“中間態(tài)”法構(gòu)建等效平衡(1)構(gòu)建恒溫恒容平衡思維模式新平衡狀態(tài)可認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡(jiǎn)單的疊加并壓縮而成,相當(dāng)于增大壓強(qiáng)。(2)構(gòu)建恒溫恒壓平衡思維模式(以氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)為例,見(jiàn)圖示)新平衡狀態(tài)可以認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡(jiǎn)單的疊加,壓強(qiáng)不變,平衡不移動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)四化學(xué)圖像1.含量—時(shí)間—溫度(壓強(qiáng))圖像常見(jiàn)圖像形式有如下幾種。其中C%指生成物的百分含量,B%指反應(yīng)物的百分含量。①②③④⑤【說(shuō)明】表示不同條件下,反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間快慢、反應(yīng)速率的快慢以及平衡混合物中某物質(zhì)的百分含量的關(guān)系。解題方法是“先拐先平,數(shù)值大”。即曲線先出現(xiàn)拐點(diǎn)的首先達(dá)到平衡,反應(yīng)速率快,以此判斷溫度或壓強(qiáng)的高低。再依據(jù)外界條件對(duì)平衡的影響分析判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)及反應(yīng)前后氣體體積的變化。2.轉(zhuǎn)化率(或質(zhì)量分?jǐn)?shù))與壓強(qiáng)—溫度圖像(1)恒壓線圖像【說(shuō)明】表示兩個(gè)外界條件同時(shí)變化時(shí),反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率變化情況,解決這類圖像一般采用“定一議二”的方法,即把自變量(溫度、壓強(qiáng))之一設(shè)為恒量,討論另外兩個(gè)變量的關(guān)系。如:圖1中,當(dāng)壓強(qiáng)相等(任意一條等壓線)時(shí),升高溫度,A的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明升高溫度平衡正向移動(dòng),即正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。當(dāng)溫度相等時(shí),在圖1中作直線,與三條等壓線交于三點(diǎn),這三點(diǎn)自下而上為增大壓強(qiáng),A的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),即正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)。(2)恒溫線圖像【說(shuō)明】圖3中,當(dāng)溫度相等(任意一條等溫線)時(shí),增大壓強(qiáng),A的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),即正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)。當(dāng)壓強(qiáng)相等時(shí),在圖3中作直線,與兩條等溫線交于兩點(diǎn),這兩點(diǎn)自下而上為降低溫度,A的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明降低溫度平衡正向移動(dòng),即正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。3.化學(xué)平衡中的特殊圖像(1)對(duì)于化學(xué)反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),M點(diǎn)前,表示從反應(yīng)開(kāi)始,v(正)>v(逆);M點(diǎn)為剛達(dá)到平衡點(diǎn);M點(diǎn)后為平衡受溫度的影響情況,即升溫,A的百分含量增加或C的百分含量減少,平衡左移,故ΔH<0。(2)對(duì)于化學(xué)反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),L線上所有的點(diǎn)都是平衡點(diǎn)。L線的上方(E點(diǎn)),A的百分含量大于此壓強(qiáng)時(shí)平衡體系中A的百分含量,所以E點(diǎn)滿足v(正)>v(逆);同理L線的下方(F點(diǎn))滿足v(正)<v(逆)。4.解答化學(xué)平衡圖像題四步驟第三部分:典型例題剖析高頻考點(diǎn)1、考查可逆反應(yīng)的特點(diǎn)例1.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))下列對(duì)可逆反應(yīng)的認(rèn)識(shí)正確的是A.NH4ClNH3↑+HCl↑與NH3+HCl=NH4Cl互為可逆反應(yīng)B.既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行,又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫可逆反應(yīng)C.在同一條件下,同時(shí)向正、逆兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫可逆反應(yīng)D.對(duì)于可逆反應(yīng):N2+3H22NH3,增加反應(yīng)物中N2的比例,可使H2完全轉(zhuǎn)化為NH3【變式訓(xùn)練】(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))在密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng):X2(g)+Y2(g)?2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1mol?L﹣1、0.3mol?L﹣1、0.2mol?L﹣1,在一定條件下,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),各物質(zhì)的濃度有可能是A.Y2為0.2mol?L﹣1 B.Y2為0.35mol?L﹣1C.X2為0.2mol?L﹣1 D.Z為0.4mol?L﹣1【題后歸納】極端假設(shè)法確定各物質(zhì)濃度范圍上述題目1可根據(jù)極端假設(shè)法判斷,假設(shè)反應(yīng)正向或逆向進(jìn)行到底,求出各物質(zhì)濃度的最大值和最小值,從而確定它們的濃度范圍。假設(shè)反應(yīng)正向進(jìn)行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)起始濃度(mol·L-1)0.10.30.2改變濃度(mol·L-1)0.10.10.2終態(tài)濃度(mol·L-1)0
0.20.4假設(shè)反應(yīng)逆向進(jìn)行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)起始濃度(mol·L-1)0.10.30.2改變濃度(mol·L-1)0.10.10.2終態(tài)濃度(mol·L-1)0.20.40平衡體系中各物質(zhì)的濃度范圍為X2∈(0,0.2),Y2∈(0.2,0.4),Z∈(0,0.4)。高頻考點(diǎn)2、考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷例2.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))在一定溫度下的恒容密閉容器中,能說(shuō)明反應(yīng)X2(g)+Y2(g)2XY(g)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是A.容器內(nèi)氣體的密度不再變化B.容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量不隨時(shí)間變化而變化C.每斷開(kāi)1個(gè)X—X鍵的同時(shí),有2個(gè)X—Y鍵形成D.XY的分解速率是Y2的消耗速率的兩倍【變式訓(xùn)練】(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,若在恒壓絕熱容器中發(fā)生,下列選項(xiàng)表明反應(yīng)一定已達(dá)平衡狀態(tài)的是:A.容器內(nèi)的溫度不再變化 B.相同時(shí)間內(nèi)斷開(kāi)H-H鍵數(shù)目和生成N-H鍵數(shù)目相等C.容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化 D.容器內(nèi)氣體的濃度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2【名師歸納】判斷平衡狀態(tài)的方法——“逆向相等,變量不變”(1)“逆向相等”:反應(yīng)速率必須一個(gè)是正反應(yīng)的速率,一個(gè)是逆反應(yīng)的速率,且經(jīng)過(guò)換算后同一種物質(zhì)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等。特別注意:同一反應(yīng)方向的反應(yīng)速率不能判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)。(2)“變量不變”:如果一個(gè)量是隨反應(yīng)進(jìn)行而改變的,當(dāng)不變時(shí)為平衡狀態(tài);一個(gè)隨反應(yīng)的進(jìn)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)。高頻考點(diǎn)3、考查化學(xué)平衡的移動(dòng)方向的判斷例3.(2023·上海青浦·二模)反應(yīng)A(g)+B(g)3X,在其他條件不變時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)容器體積改變壓強(qiáng),達(dá)平衡時(shí)c(A)如下表:平衡狀態(tài)①②③容器體積/L40201c(A)(mol·L-1)0.022a0.05a0.75a下列分析不正確的是A.①→②的過(guò)程中平衡發(fā)生了逆向移動(dòng)B.①→③的過(guò)程中X的狀態(tài)發(fā)生了變化C.①→③的過(guò)程中A的轉(zhuǎn)化率不斷減小D.與①②相比,③中X的物質(zhì)的量最大【變式訓(xùn)練】(2023·上海虹口·模擬預(yù)測(cè))向密閉容器中加入一定量,下發(fā)生反應(yīng):,保持溫度不變,容器內(nèi)最終二氧化碳濃度與容器容積的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A.平衡常數(shù)值:B.從,平衡逆向移動(dòng)C.容積為時(shí),的平衡分解率為D.容積為時(shí),再加入一定量,的濃度不發(fā)生變化【思維建?!颗袛嗷瘜W(xué)平衡移動(dòng)方向的思維模型高頻考點(diǎn)4、考查等效平衡的應(yīng)用例4.(2023·湖南·湘潭縣一中高三期中)一定溫度下,在3個(gè)容積均為1.0L的恒容密閉容器中反應(yīng)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)達(dá)到平衡,下列說(shuō)法正確的是()容器溫度/K物質(zhì)的起始濃度/mol·L-1物質(zhì)的平衡濃度/mol·L-1c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)Ⅰ4000.200.1000.080Ⅱ4000.400.200Ⅲ500000.100.025A.該反應(yīng)的正反應(yīng)吸熱B.達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅰ中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率比容器Ⅱ中的大C.達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的兩倍D.達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅲ中的正反應(yīng)速率比容器Ⅰ中的大【名師歸納】?jī)善胶鉅顟B(tài)間要互為等效應(yīng)滿足四點(diǎn):①同一條件;②同一可逆反應(yīng);③僅僅由于初始投料不同(即建立平衡的方向可以不同);④平衡時(shí)相應(yīng)物質(zhì)在各自平衡體系中的體積分?jǐn)?shù)(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))相同?!咀兪接?xùn)練1】(恒溫恒容條件下等效平衡的應(yīng)用)向一固定容積的密閉容器中通入amolN2O4氣體,在密閉容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng):N2O4(g)2NO2(g),達(dá)到平衡時(shí)再通入amolN2O4氣體,再次達(dá)到平衡時(shí),與第一次達(dá)平衡時(shí)相比,N2O4的轉(zhuǎn)化率()A.不變 B.增大C.減小 D.無(wú)法判斷【變式訓(xùn)練2】(恒溫恒壓條件下等效平衡的應(yīng)用)恒溫恒壓下,在一個(gè)容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):A(g)+B(g)C(g),若開(kāi)始時(shí)通入1molA和1molB,達(dá)到平衡時(shí)生成amolC。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.若開(kāi)始時(shí)通入3molA和3molB,達(dá)到平衡時(shí),生成C的物質(zhì)的量為3amolB.若開(kāi)始時(shí)通入4molA、4molB和2molC,達(dá)到平衡時(shí),B的物質(zhì)的量一定大于4molC.若開(kāi)始時(shí)通入2molA、2molB和1molC,達(dá)到平衡時(shí),再通入3molC,則再次達(dá)到平衡后,C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為eq\f(a,2-a)D.若在原平衡體系中,再通入1molA和1molB,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變高頻考點(diǎn)5、考查勒夏特列原理的應(yīng)用例5.(2023·黑龍江·高三期末)下列事實(shí)中,能用勒夏特列原理解釋的是A.排飽和食鹽水收集氯氣B.對(duì)2H2O22H2O+O2的反應(yīng),使用MnO2可加快制O2的反應(yīng)速率C.由H2(g)、I2(g)和HI(g)組成的平衡體系加壓后顏色變深D.500℃時(shí)比室溫更有利于合成氨的反應(yīng)【易錯(cuò)提醒】1.對(duì)于溶液中的離子反應(yīng),向溶液中加入與實(shí)際反應(yīng)無(wú)關(guān)的離子,平衡不移動(dòng)。2.溶液中的可逆反應(yīng),達(dá)平衡后加水稀釋,平衡向溶質(zhì)微粒數(shù)增多的方向移動(dòng)。3.改變固體或純液體的量,對(duì)平衡無(wú)影響。4.當(dāng)反應(yīng)混合物中不存在氣態(tài)物質(zhì)時(shí),壓強(qiáng)的改變對(duì)平衡無(wú)影響。5.對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積無(wú)變化的反應(yīng),如H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g),壓強(qiáng)的改變對(duì)平衡無(wú)影響。但增大(或減小)壓強(qiáng)會(huì)使各物質(zhì)的濃度增大(或減小),混合氣體的顏色變深(或淺)。6.“惰性氣體”對(duì)化學(xué)平衡的影響①恒溫、恒容條件原平衡體系eq\o(→,\s\up17(充入惰性氣體))體系總壓強(qiáng)增大→體系中各組分的濃度不變→平衡不移動(dòng)。②恒溫、恒壓條件原平衡體系eq\o(→,\s\up17(充入惰性氣體))容器容積增大,各反應(yīng)氣體的分壓減小→體系中各組分的濃度同倍數(shù)減小(等效于減壓)【變式訓(xùn)練】(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))下列事實(shí)能用勒夏特列原理來(lái)解釋的是A.SO2氧化SO3,往往需要使用催化劑2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)B.500℃左右的溫度比室溫更有利于合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
△H<0C.H2、I2、HI平衡混合氣體加壓后顏色加深H2(g)+I2(g)?2HI(g)D.實(shí)驗(yàn)室采用排飽和食鹽水的方法收集氯氣Cl2+H2O?H++Cl-+HClO高頻考點(diǎn)6、考查化學(xué)平衡圖像分析例6.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))下圖是不同物質(zhì)在密閉容器中反應(yīng)的有關(guān)圖象,下列對(duì)有關(guān)圖象的敘述正確的是A.圖1:對(duì)達(dá)到平衡后,在時(shí)刻充入了一定的HI,平衡逆向移動(dòng)B.圖2:該圖象表示的方程式為C.圖3:對(duì),圖中D.圖4:對(duì)可表示X的百分含量【名師總結(jié)】解答化學(xué)平衡圖像題的思路、步驟與技巧1.解題思路2.解題步驟3.解題技巧(1)先拐先平數(shù)值大。在含量—時(shí)間曲線中,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的則先達(dá)到平衡,說(shuō)明該曲線表示的溫度較高或壓強(qiáng)較大。(2)定一議二。圖像中有三個(gè)量時(shí),先確定一個(gè)量不變,再討論另外兩個(gè)量的關(guān)系。即確定橫坐標(biāo)所表示的量后,討論縱坐標(biāo)與曲線的關(guān)系;或確定縱坐標(biāo)所表示的量后(通常可畫(huà)一垂線),討論橫坐標(biāo)與曲線的關(guān)系。(3)三步分析法。一看反應(yīng)速率是增大還是減??;二看v正、v逆的相對(duì)大??;三看化學(xué)平衡移動(dòng)的方向?!咀兪接?xùn)練】(2023·安徽·蕪湖一中高三階段練習(xí))某化學(xué)科研小組研究在其他條件不變時(shí),改變某一條件對(duì)反應(yīng)[可用aA(g)+bB(g)cC(g)表示]的化學(xué)平衡的影響,得到如下圖象(圖中p表示壓強(qiáng),T表示溫度,n表示物質(zhì)的量,α表示平衡轉(zhuǎn)化率,φ表示體積分?jǐn)?shù))。根據(jù)圖象,下列判斷正確的是A.反應(yīng)Ⅰ:若p1>p2,則此反應(yīng)只能在高溫下自發(fā)進(jìn)行B.反應(yīng)Ⅱ:此反應(yīng)的ΔH<0,且T1<T2C.反應(yīng)Ⅲ:ΔH>0且T2>T1或ΔH<0且T2<T1D.反應(yīng)Ⅳ:T1<T2,則該反應(yīng)不易自發(fā)進(jìn)行高頻考點(diǎn)7、考查化學(xué)平衡原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用例7.(2023·遼寧高三二模)如圖所示為工業(yè)合成氨的流程圖。有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.步驟③中“”是催化劑催化活性的最佳溫度B.晶胞符合分子密堆積C.步驟②、④、⑤均有利于提高原料的轉(zhuǎn)化率D.產(chǎn)品液氨除可生產(chǎn)化肥外,還可用作制冷劑【題后歸納】工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中平衡類問(wèn)題需綜合考慮的幾個(gè)方面(1)原料的來(lái)源、除雜,尤其考慮雜質(zhì)對(duì)平衡的影響。(2)原料的循環(huán)利用。(3)產(chǎn)物的污染處理。(4)產(chǎn)物的酸堿性對(duì)反應(yīng)的影響。(5)氣體產(chǎn)物的壓強(qiáng)對(duì)平衡造成的影響。(6)改變外界條件對(duì)多平衡體系的影響。【變式訓(xùn)練】(2023·河南信陽(yáng)市·高三零模)常壓下羰基化法精煉鎳的原理為。時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)。已知:的沸點(diǎn)為,固體雜質(zhì)不參與反應(yīng)。第一階段:將粗鎳與反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣態(tài);第二階段:將第一階段反應(yīng)后的氣體分離出來(lái),加熱至制得高純鎳。下列判斷正確的是A.是離子化合物B.第一階段,反應(yīng)體系的溫度應(yīng)控制在以上,以達(dá)到氣化分離的目的C.反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)以后,保持體積不變通入,平衡正向移動(dòng),反應(yīng)的平衡常數(shù)增大D.第二階段,可以通過(guò)增大壓強(qiáng)來(lái)提高分解率第21講化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡的移動(dòng)目錄第一部分:網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建(總覽全局)第二部分:知識(shí)點(diǎn)精準(zhǔn)記憶第三部分:典型例題剖析高頻考點(diǎn)1、考查可逆反應(yīng)的特點(diǎn)高頻考點(diǎn)2、考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷高頻考點(diǎn)3、考查化學(xué)平衡的移動(dòng)方向的判斷高頻考點(diǎn)4、考查等效平衡的應(yīng)用高頻考點(diǎn)5、考查勒夏特列原理的應(yīng)用高頻考點(diǎn)6、考查化學(xué)平衡圖像分析高頻考點(diǎn)7、考查化學(xué)平衡原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用正文第一部分:網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建(總覽全局)第二部分:知識(shí)點(diǎn)精準(zhǔn)記憶知識(shí)點(diǎn)一可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡狀態(tài)1.可逆反應(yīng)(1)概念:在同一條件下,既可以向正反應(yīng)方向進(jìn)行,同時(shí)又可以向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。(2)特點(diǎn):三同一?、傧嗤瑮l件下;②同時(shí)進(jìn)行;③反應(yīng)物與生成物同時(shí)存在;④任一組分的轉(zhuǎn)化率都小于100%。(3)表示:在方程式中用“”表示。2.化學(xué)平衡狀態(tài)(1)概念:在一定條件下的可逆反應(yīng)中,當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí),正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度保持不變的狀態(tài)。(2)建立:對(duì)于只加入反應(yīng)物從正向建立的平衡:以上過(guò)程可以用速率-時(shí)間圖像表示如下(3)化學(xué)平衡的特點(diǎn)3.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷化學(xué)反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡混合物體系中各成分的含量①各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)一定平衡②各物質(zhì)的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定平衡③各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定平衡④總體積、總壓強(qiáng)、總物質(zhì)的量一定不一定平衡正、逆反應(yīng)速率之間的關(guān)系①單位時(shí)間內(nèi)消耗了mmolA,同時(shí)也生成了mmolA平衡②單位時(shí)間內(nèi)消耗了nmolB,同時(shí)也消耗了pmolC平衡③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q不一定平衡④單位時(shí)間內(nèi)生成了nmolB,同時(shí)也消耗了qmolD不一定平衡壓強(qiáng)①其他條件一定、總壓強(qiáng)一定,且m+n≠p+q平衡②其他條件一定、總壓強(qiáng)一定,且m+n=p+q不一定平衡混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量①平均相對(duì)分子質(zhì)量一定,且m+n≠p+q平衡②平均相對(duì)分子質(zhì)量一定,且m+n=p+q不一定平衡溫度任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化,當(dāng)體系溫度一定時(shí)平衡氣體密度(ρ)①只有氣體參加的反應(yīng),密度保持不變(恒容密閉容器中)不一定平衡②m+n≠p+q時(shí),密度保持不變(恒壓容器中)平衡③m+n=p+q時(shí),密度保持不變(恒壓容器中)不一定平衡顏色反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色穩(wěn)定不變(其他條件不變)平衡【歸納總結(jié)】(1)動(dòng)態(tài)標(biāo)志:v正=v逆≠0①同種物質(zhì):同一物質(zhì)的生成速率等于消耗速率。②不同物質(zhì):必須標(biāo)明是“異向”的反應(yīng)速率關(guān)系。如aA+bBcC+dD,eq\f(v正A,v逆B)=eq\f(a,b)時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。(2)靜態(tài)標(biāo)志:各種“量”不變①各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量或濃度不變。②各物質(zhì)的百分含量(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)等)不變。③溫度、壓強(qiáng)(化學(xué)反應(yīng)方程式兩邊氣體體積不相等)或顏色(某組分有顏色)不變??傊粑锢砹坑勺兞孔兂闪瞬蛔兞?,則表明該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);若物理量為“不變量”,則不能作為平衡標(biāo)志?!疽族e(cuò)提醒】規(guī)避“2”個(gè)易失分點(diǎn)(1)化學(xué)平衡狀態(tài)判斷“三關(guān)注”關(guān)注反應(yīng)條件,是恒溫恒容、恒溫恒壓,還是絕熱恒容容器;關(guān)注反應(yīng)特點(diǎn),是等體積反應(yīng),還是非等體積反應(yīng);關(guān)注特殊情況,是否有固體參加或生成,或固體的分解反應(yīng)。(2)不能作為“標(biāo)志”的四種情況①反應(yīng)組分的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。②恒溫恒容下的體積不變的反應(yīng),體系的壓強(qiáng)或總物質(zhì)的量不再隨時(shí)間而變化,如2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g)。③全是氣體參加的體積不變的反應(yīng),體系的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再隨時(shí)間而變化,如2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g)。④全是氣體參加的反應(yīng),恒容條件下體系的密度保持不變。知識(shí)點(diǎn)二化學(xué)平衡的移動(dòng)1.化學(xué)平衡移動(dòng)的過(guò)程2.化學(xué)平衡移動(dòng)方向與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系(1)v正>v逆:平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。(2)v正=v逆:反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),平衡不發(fā)生移動(dòng)。(3)v正<v逆:平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。3.影響化學(xué)平衡的因素(1)改變下列條件對(duì)化學(xué)平衡的影響
改變的條件(其他條件不變)化學(xué)平衡移動(dòng)的方向濃度增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度向正反應(yīng)方向移動(dòng)減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度向逆反應(yīng)方向移動(dòng)壓強(qiáng)(對(duì)有氣體參加的反應(yīng))反應(yīng)前后氣體體積改變?cè)龃髩簭?qiáng)向氣體分子總數(shù)減小的方向移動(dòng)減小壓強(qiáng)向氣體分子總數(shù)增大的方向移動(dòng)反應(yīng)前后氣體體積不變改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)溫度升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)降低溫度向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)催化劑同等程度改變v正、v逆,平衡不移動(dòng)(2)溫度不變時(shí)濃度因素的“決定性作用”——分析“惰性氣體(不參加反應(yīng)的氣體)”對(duì)化學(xué)平衡的影響。①恒溫恒容條件原平衡體系eq\o(→,\s\up7(充入惰性氣體))體系總壓強(qiáng)增大→體系中各組分的濃度不變→平衡不移動(dòng)②恒溫恒壓條件原平衡體系eq\o(→,\s\up7(充入惰性氣體))容器容積增大→體系中各組分的濃度同倍數(shù)減?。ǖ刃в跍p壓)【特別提醒】壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響主要看改變壓強(qiáng)能否引起反應(yīng)物和生成物的濃度變化,只有引起物質(zhì)的濃度變化才會(huì)造成平衡移動(dòng),否則壓強(qiáng)對(duì)平衡無(wú)影響。(3)圖示影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素4.勒夏特列原理(1)內(nèi)容:對(duì)于一個(gè)已經(jīng)達(dá)到平衡的體系,如果改變影響化學(xué)平衡的一個(gè)條件(如濃度、溫度、壓強(qiáng)),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。(2)應(yīng)用:可以更加科學(xué)有效地調(diào)控和利用化學(xué)反應(yīng),盡可能讓化學(xué)反應(yīng)按照人們的需要進(jìn)行。【特別提醒】①由“化學(xué)平衡”可知:勒夏特列原理的適用對(duì)象是可逆過(guò)程。②由“減弱”可知:只能減弱改變,而不能消除改變。知識(shí)點(diǎn)三等效平衡1.等效平衡的含義在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)下,同一可逆反應(yīng)體系,不管是從正反應(yīng)開(kāi)始,還是從逆反應(yīng)開(kāi)始,還是正、逆反應(yīng)同時(shí)投料,達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),任何相同組分的百分含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)等)均相同。2.等效平衡的判斷方法(1)恒溫恒容條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng)判斷方法:極值等量即等效。例如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)①2mol1mol0②0
0
2mol③0.5mol
0.25mol
1.5mol④amolbmolcmol上述①②③三種配比,按化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,則SO2均為2mol,O2均為1mol,三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。④中a、b、c三者的關(guān)系滿足:c+a=2,eq\f(c,2)+b=1,即與上述平衡等效。(2)恒溫恒壓條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng)判斷方法:極值等比即等效。例如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)①2mol3mol0②1mol3.5mol
2mol③amolbmolcmol按化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,則①②中eq\f(nSO2,nO2)=eq\f(2,3),故互為等效平衡。③中a、b、c三者關(guān)系滿足:eq\f(c+a,\f(c,2)+b)=eq\f(2,3),即與①②平衡等效。(3)恒溫條件下反應(yīng)前后體積不變的反應(yīng)判斷方法:無(wú)論是恒溫恒容,還是恒溫恒壓,只要極值等比即等效,因?yàn)閴簭?qiáng)改變對(duì)該類反應(yīng)的化學(xué)平衡無(wú)影響。例如:H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g)①1mol1mol0②2mol2mol1mol③amolbmolcmol①②兩種情況下,n(H2)∶n(I2)=1∶1,故互為等效平衡。③中a、b、c三者關(guān)系滿足eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(c,2)+a))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(c,2)+b))=1∶1或a∶b=1∶1,c≥0,即與①②平衡等效。3.虛擬“中間態(tài)”法構(gòu)建等效平衡(1)構(gòu)建恒溫恒容平衡思維模式新平衡狀態(tài)可認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡(jiǎn)單的疊加并壓縮而成,相當(dāng)于增大壓強(qiáng)。(2)構(gòu)建恒溫恒壓平衡思維模式(以氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)為例,見(jiàn)圖示)新平衡狀態(tài)可以認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡(jiǎn)單的疊加,壓強(qiáng)不變,平衡不移動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)四化學(xué)圖像1.含量—時(shí)間—溫度(壓強(qiáng))圖像常見(jiàn)圖像形式有如下幾種。其中C%指生成物的百分含量,B%指反應(yīng)物的百分含量。①②③④⑤【說(shuō)明】表示不同條件下,反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間快慢、反應(yīng)速率的快慢以及平衡混合物中某物質(zhì)的百分含量的關(guān)系。解題方法是“先拐先平,數(shù)值大”。即曲線先出現(xiàn)拐點(diǎn)的首先達(dá)到平衡,反應(yīng)速率快,以此判斷溫度或壓強(qiáng)的高低。再依據(jù)外界條件對(duì)平衡的影響分析判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)及反應(yīng)前后氣體體積的變化。2.轉(zhuǎn)化率(或質(zhì)量分?jǐn)?shù))與壓強(qiáng)—溫度圖像(1)恒壓線圖像【說(shuō)明】表示兩個(gè)外界條件同時(shí)變化時(shí),反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率變化情況,解決這類圖像一般采用“定一議二”的方法,即把自變量(溫度、壓強(qiáng))之一設(shè)為恒量,討論另外兩個(gè)變量的關(guān)系。如:圖1中,當(dāng)壓強(qiáng)相等(任意一條等壓線)時(shí),升高溫度,A的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明升高溫度平衡正向移動(dòng),即正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。當(dāng)溫度相等時(shí),在圖1中作直線,與三條等壓線交于三點(diǎn),這三點(diǎn)自下而上為增大壓強(qiáng),A的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),即正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)。(2)恒溫線圖像【說(shuō)明】圖3中,當(dāng)溫度相等(任意一條等溫線)時(shí),增大壓強(qiáng),A的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),即正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)。當(dāng)壓強(qiáng)相等時(shí),在圖3中作直線,與兩條等溫線交于兩點(diǎn),這兩點(diǎn)自下而上為降低溫度,A的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明降低溫度平衡正向移動(dòng),即正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。3.化學(xué)平衡中的特殊圖像(1)對(duì)于化學(xué)反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),M點(diǎn)前,表示從反應(yīng)開(kāi)始,v(正)>v(逆);M點(diǎn)為剛達(dá)到平衡點(diǎn);M點(diǎn)后為平衡受溫度的影響情況,即升溫,A的百分含量增加或C的百分含量減少,平衡左移,故ΔH<0。(2)對(duì)于化學(xué)反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),L線上所有的點(diǎn)都是平衡點(diǎn)。L線的上方(E點(diǎn)),A的百分含量大于此壓強(qiáng)時(shí)平衡體系中A的百分含量,所以E點(diǎn)滿足v(正)>v(逆);同理L線的下方(F點(diǎn))滿足v(正)<v(逆)。4.解答化學(xué)平衡圖像題四步驟第三部分:典型例題剖析高頻考點(diǎn)1、考查可逆反應(yīng)的特點(diǎn)例1.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))下列對(duì)可逆反應(yīng)的認(rèn)識(shí)正確的是A.NH4ClNH3↑+HCl↑與NH3+HCl=NH4Cl互為可逆反應(yīng)B.既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行,又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫可逆反應(yīng)C.在同一條件下,同時(shí)向正、逆兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫可逆反應(yīng)D.對(duì)于可逆反應(yīng):N2+3H22NH3,增加反應(yīng)物中N2的比例,可使H2完全轉(zhuǎn)化為NH3【解析】可逆反應(yīng)是指在相同條件下同時(shí)向正、逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。A.兩個(gè)反應(yīng)的條件不同,也不是同時(shí)進(jìn)行,A錯(cuò)誤;B.沒(méi)有說(shuō)明是在相同條件下進(jìn)行,B錯(cuò)誤;C.可逆反應(yīng)是指在相同條件下同時(shí)向正、逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng),C正確;D.可逆反應(yīng)不能完全進(jìn)行,H2不會(huì)完全被轉(zhuǎn)化,D錯(cuò)誤;答案選C。【答案】C【變式訓(xùn)練】(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))在密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng):X2(g)+Y2(g)?2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1mol?L﹣1、0.3mol?L﹣1、0.2mol?L﹣1,在一定條件下,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),各物質(zhì)的濃度有可能是A.Y2為0.2mol?L﹣1 B.Y2為0.35mol?L﹣1C.X2為0.2mol?L﹣1 D.Z為0.4mol?L﹣1【解析】若反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行到達(dá)平衡,X2、Y2的濃度最小,Z的濃度最大,假定完全反應(yīng),則:若反應(yīng)逆正反應(yīng)進(jìn)行到達(dá)平衡,X2、Y2的濃度最大,Z的濃度最小,假定完全反應(yīng),則:由于為可逆反應(yīng),物質(zhì)不能完全轉(zhuǎn)化所以平衡時(shí)濃度范圍為0<c(X2)<0.2,0.2<c(Y2)<0.4,0<c(Z)<0.4,故B正確、ACD錯(cuò)誤。故選:B。【答案】B【題后歸納】極端假設(shè)法確定各物質(zhì)濃度范圍上述題目1可根據(jù)極端假設(shè)法判斷,假設(shè)反應(yīng)正向或逆向進(jìn)行到底,求出各物質(zhì)濃度的最大值和最小值,從而確定它們的濃度范圍。假設(shè)反應(yīng)正向進(jìn)行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)起始濃度(mol·L-1)0.10.30.2改變濃度(mol·L-1)0.10.10.2終態(tài)濃度(mol·L-1)0
0.20.4假設(shè)反應(yīng)逆向進(jìn)行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)起始濃度(mol·L-1)0.10.30.2改變濃度(mol·L-1)0.10.10.2終態(tài)濃度(mol·L-1)0.20.40平衡體系中各物質(zhì)的濃度范圍為X2∈(0,0.2),Y2∈(0.2,0.4),Z∈(0,0.4)。高頻考點(diǎn)2、考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷例2.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))在一定溫度下的恒容密閉容器中,能說(shuō)明反應(yīng)X2(g)+Y2(g)2XY(g)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是A.容器內(nèi)氣體的密度不再變化B.容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量不隨時(shí)間變化而變化C.每斷開(kāi)1個(gè)X—X鍵的同時(shí),有2個(gè)X—Y鍵形成D.XY的分解速率是Y2的消耗速率的兩倍【解析】A.該反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物都是氣體,混合氣的總質(zhì)量不變,容器體積恒定,所以容器內(nèi)氣體密度一直不變,所以不能根據(jù)容器內(nèi)氣體密度不再變化確定反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);B.反應(yīng)前后化學(xué)計(jì)量數(shù)之和相等,反應(yīng)容器內(nèi)總物質(zhì)的量不隨時(shí)間變化而變化,不能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡;C.根據(jù)化學(xué)方程式,每斷開(kāi)1個(gè)X—X鍵的同時(shí),一定有2個(gè)X—Y鍵形成,不能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡;D.XY的分解速率是Y2的消耗速率的兩倍即正逆反應(yīng)速率相等,可以證明達(dá)到平衡狀態(tài);故答案D?!敬鸢浮緿【變式訓(xùn)練】(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,若在恒壓絕熱容器中發(fā)生,下列選項(xiàng)表明反應(yīng)一定已達(dá)平衡狀態(tài)的是:A.容器內(nèi)的溫度不再變化 B.相同時(shí)間內(nèi)斷開(kāi)H-H鍵數(shù)目和生成N-H鍵數(shù)目相等C.容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化 D.容器內(nèi)氣體的濃度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2【解析】A.因?yàn)榉磻?yīng)容器為絕熱容器,只要反應(yīng)正向進(jìn)行或逆向進(jìn)行,容器內(nèi)的溫度都會(huì)發(fā)生改變,所以當(dāng)容器內(nèi)的溫度不再變化時(shí),反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài),A符合題意;B.相同時(shí)間內(nèi)斷開(kāi)H-H鍵和生成N-H鍵,反應(yīng)都是正向進(jìn)行,由此不能判斷反應(yīng)是否達(dá)平衡,B不符合題意;C.因?yàn)槿萜鳛楹銐喝萜?,容器?nèi)的壓強(qiáng)始終不變,所以當(dāng)壓強(qiáng)不再變化時(shí),不能確定是否達(dá)平衡狀態(tài),C不符合題意;D.容器內(nèi)氣體的濃度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2,可能是反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中的某個(gè)階段,不一定是平衡狀態(tài),D不符合題意;故選A?!敬鸢浮緼【名師歸納】判斷平衡狀態(tài)的方法——“逆向相等,變量不變”(1)“逆向相等”:反應(yīng)速率必須一個(gè)是正反應(yīng)的速率,一個(gè)是逆反應(yīng)的速率,且經(jīng)過(guò)換算后同一種物質(zhì)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等。特別注意:同一反應(yīng)方向的反應(yīng)速率不能判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)。(2)“變量不變”:如果一個(gè)量是隨反應(yīng)進(jìn)行而改變的,當(dāng)不變時(shí)為平衡狀態(tài);一個(gè)隨反應(yīng)的進(jìn)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)。高頻考點(diǎn)3、考查化學(xué)平衡的移動(dòng)方向的判斷例3.(2023·上海青浦·二模)反應(yīng)A(g)+B(g)3X,在其他條件不變時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)容器體積改變壓強(qiáng),達(dá)平衡時(shí)c(A)如下表:平衡狀態(tài)①②③容器體積/L40201c(A)(mol·L-1)0.022a0.05a0.75a下列分析不正確的是A.①→②的過(guò)程中平衡發(fā)生了逆向移動(dòng)B.①→③的過(guò)程中X的狀態(tài)發(fā)生了變化C.①→③的過(guò)程中A的轉(zhuǎn)化率不斷減小D.與①②相比,③中X的物質(zhì)的量最大【解析】A.①到②的過(guò)程中,體積縮小一半,平衡時(shí)c(A)由0.022a變?yōu)?.05a,說(shuō)明增大壓強(qiáng),平衡逆向移動(dòng),且X此時(shí)應(yīng)為氣態(tài),故A正確;B.②到③的過(guò)程中,體積繼續(xù)縮小,平衡時(shí)c(A)由0.05a變?yōu)?.75a,說(shuō)明增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),且X在壓縮的某個(gè)過(guò)程中變成了非氣態(tài),結(jié)合A項(xiàng)分析,①到③的過(guò)程中X的狀態(tài)發(fā)生了變化,故B正確;C.結(jié)合A、B選項(xiàng)的分析,平衡首先逆向移動(dòng),然后正向移動(dòng),故A的轉(zhuǎn)化率先減小后增大,故C錯(cuò)誤;D.③狀態(tài)下A物質(zhì)的量為0.75amol<①的0.88amol<②的amol,其物質(zhì)的量最小,即A轉(zhuǎn)化率最大,則X的物質(zhì)的量最大,故D正確;故選:C。【答案】C【變式訓(xùn)練】(2023·上海虹口·模擬預(yù)測(cè))向密閉容器中加入一定量,下發(fā)生反應(yīng):,保持溫度不變,容器內(nèi)最終二氧化碳濃度與容器容積的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A.平衡常數(shù)值:B.從,平衡逆向移動(dòng)C.容積為時(shí),的平衡分解率為D.容積為時(shí),再加入一定量,的濃度不發(fā)生變化【解析】A.下發(fā)生反應(yīng):,保持溫度不變,平衡常數(shù)值不變,故A錯(cuò)誤;B.從,反應(yīng)容器容積增大,使二氧化碳?xì)怏w的濃度下降,容器內(nèi)氣壓下降,根據(jù)平衡移動(dòng)原理,反應(yīng)應(yīng)正向移動(dòng)以增大容器內(nèi)壓強(qiáng),設(shè)Y點(diǎn)、V=30L、Z點(diǎn)二氧化碳的物質(zhì)的量分別為n1、n2、n3,n1=(2a×20)mol=40amol,n2=(×30)mol=40amol,n3=(a×40)mol=40amol,可知加入容器的碳酸鈣已經(jīng)完全分解,不能按可逆反應(yīng)的平衡規(guī)則來(lái)描述,故B錯(cuò)誤;C.由X點(diǎn)、Y點(diǎn)分別產(chǎn)生的二氧化碳的物質(zhì)的量分別是20amol,40amol,比值為1:2,而根據(jù)B的分析,Y點(diǎn)之后加入的碳酸鈣已經(jīng)完全分解,Y點(diǎn)的碳酸鈣分解率為100%,X點(diǎn)對(duì)應(yīng)的分解率為50%,故C正確;D.由B分析,容積為時(shí),此時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到此溫下二氧化碳的平衡濃度,再加入一定量,碳酸鈣會(huì)分解,的濃度會(huì)發(fā)生變化,故D錯(cuò)誤;故選C?!敬鸢浮緾【思維建?!颗袛嗷瘜W(xué)平衡移動(dòng)方向的思維模型高頻考點(diǎn)4、考查等效平衡的應(yīng)用例4.(2023·湖南·湘潭縣一中高三期中)一定溫度下,在3個(gè)容積均為1.0L的恒容密閉容器中反應(yīng)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)達(dá)到平衡,下列說(shuō)法正確的是()容器溫度/K物質(zhì)的起始濃度/mol·L-1物質(zhì)的平衡濃度/mol·L-1c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)Ⅰ4000.200.1000.080Ⅱ4000.400.200Ⅲ500000.100.025A.該反應(yīng)的正反應(yīng)吸熱B.達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅰ中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率比容器Ⅱ中的大C.達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的兩倍D.達(dá)到平衡時(shí),容器Ⅲ中的正反應(yīng)速率比容器Ⅰ中的大【解析】對(duì)比容器Ⅰ和Ⅲ可知兩者投料量相當(dāng),若溫度相同,最終建立等效平衡,但Ⅲ溫度高,平衡時(shí)c(CH3OH)小,說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),即逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),A錯(cuò)誤;Ⅱ相對(duì)于Ⅰ成比例增加投料量,相當(dāng)于加壓,平衡正向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率提高,所以Ⅱ中轉(zhuǎn)化率高,B錯(cuò)誤;不考慮溫度,Ⅱ中投料量是Ⅲ的兩倍,相當(dāng)于加壓,平衡正向移動(dòng),所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的兩倍,C錯(cuò)誤;對(duì)比Ⅰ和Ⅲ,若溫度相同,兩者建立等效平衡,兩容器中速率相等,但Ⅲ溫度高,速率更快,D正確?!敬鸢浮緿【名師歸納】?jī)善胶鉅顟B(tài)間要互為等效應(yīng)滿足四點(diǎn):①同一條件;②同一可逆反應(yīng);③僅僅由于初始投料不同(即建立平衡的方向可以不同);④平衡時(shí)相應(yīng)物質(zhì)在各自平衡體系中的體積分?jǐn)?shù)(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))相同。【變式訓(xùn)練1】(恒溫恒容條件下等效平衡的應(yīng)用)向一固定容積的密閉容器中通入amolN2O4氣體,在密閉容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng):N2O4(g)2NO2(g),達(dá)到平衡時(shí)再通入amolN2O4氣體,再次達(dá)到平衡時(shí),與第一次達(dá)平衡時(shí)相比,N2O4的轉(zhuǎn)化率()A.不變 B.增大C.減小 D.無(wú)法判斷【解析】恒溫恒容條件下,投料等比增加等同于增壓,判斷平衡(指的是新建立的與原平衡等效的過(guò)渡態(tài)平衡,而不是原平衡),增大壓強(qiáng)平衡向左移,轉(zhuǎn)化率降低?!敬鸢浮緾【變式訓(xùn)練2】(恒溫恒壓條件下等效平衡的應(yīng)用)恒溫恒壓下,在一個(gè)容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):A(g)+B(g)C(g),若開(kāi)始時(shí)通入1molA和1molB,達(dá)到平衡時(shí)生成amolC。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.若開(kāi)始時(shí)通入3molA和3molB,達(dá)到平衡時(shí),生成C的物質(zhì)的量為3amolB.若開(kāi)始時(shí)通入4molA、4molB和2molC,達(dá)到平衡時(shí),B的物質(zhì)的量一定大于4molC.若開(kāi)始時(shí)通入2molA、2molB和1molC,達(dá)到平衡時(shí),再通入3molC,則再次達(dá)到平衡后,C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為eq\f(a,2-a)D.若在原平衡體系中,再通入1molA和1molB,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變【解析】選項(xiàng)A,開(kāi)始時(shí)通入3molA和3molB,由于容器容積變大,保持恒壓,相當(dāng)于將三個(gè)原容器疊加,各物質(zhì)的含量與原平衡中的相同,生成C的物質(zhì)的量為3amol;選項(xiàng)B,無(wú)法確定平衡移動(dòng)的方向,不能確定平衡時(shí)B的物質(zhì)的量一定大于4mol;選項(xiàng)C,根據(jù)題給數(shù)據(jù)可計(jì)算出達(dá)到平衡時(shí)C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為eq\f(a,2-a);選項(xiàng)D,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變。【答案】B高頻考點(diǎn)5、考查勒夏特列原理的應(yīng)用例5.(2023·黑龍江·高三期末)下列事實(shí)中,能用勒夏特列原理解釋的是A.排飽和食鹽水收集氯氣B.對(duì)2H2O22H2O+O2的反應(yīng),使用MnO2可加快制O2的反應(yīng)速率C.由H2(g)、I2(g)和HI(g)組成的平衡體系加壓后顏色變深D.500℃時(shí)比室溫更有利于合成氨的反應(yīng)【解析】A.氯氣與水反應(yīng)為可逆反應(yīng),反應(yīng)生成氯離子,飽和食鹽水中的氯離子濃度較大,能使平衡逆向移動(dòng),從而抑制氯氣與水反應(yīng),減少氯氣的損失,故A正確;B.H2O2分解時(shí)使用MnO2作催化劑,可以加快反應(yīng)速率,但催化劑對(duì)平衡無(wú)影響,故B錯(cuò)誤;C.H2(g)、I2(g)和HI(g)組成的平衡體系加壓后I2(g)的濃度增大體系內(nèi)顏色加深,該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng),故C錯(cuò)誤;D.合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),選擇較高溫度是為了使催化劑活性最大,提高反應(yīng)速率,故D錯(cuò)誤;故選:A?!敬鸢浮緼【易錯(cuò)提醒】1.對(duì)于溶液中的離子反應(yīng),向溶液中加入與實(shí)際反應(yīng)無(wú)關(guān)的離子,平衡不移動(dòng)。2.溶液中的可逆反應(yīng),達(dá)平衡后加水稀釋,平衡向溶質(zhì)微粒數(shù)增多的方向移動(dòng)。3.改變固體或純液體的量,對(duì)平衡無(wú)影響。4.當(dāng)反應(yīng)混合物中不存在氣態(tài)物質(zhì)時(shí),壓強(qiáng)的改變對(duì)平衡無(wú)影響。5.對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積無(wú)變化的反應(yīng),如H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g),壓強(qiáng)的改變對(duì)平衡無(wú)影響。但增大(或減小)壓強(qiáng)會(huì)使各物質(zhì)的濃度增大(或減小),混合氣體的顏色變深(或淺)。6.“惰性氣體”對(duì)化學(xué)平衡的影響①恒溫、恒容條件原平衡體系eq\o(→,\s\up17(充入惰性氣體))體系總壓強(qiáng)增大→體系中各組分的濃度不變→平衡不移動(dòng)。②恒溫、恒壓條件原平衡體系eq\o(→,\s\up17(充入惰性氣體))容器容積增大,各反應(yīng)氣體的分壓減小→體系中各組分的濃度同倍數(shù)減小(等效于減壓)【變式訓(xùn)練】(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))下列事實(shí)能用勒夏特列原理來(lái)解釋的是A.SO2氧化SO3,往往需要使用催化劑2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)B.500℃左右的溫度比室溫更有利于合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
△H<0C.H2、I2、HI平衡混合氣體加壓后顏色加深H2(g)+I2(g)?2HI(g)D.實(shí)驗(yàn)室采用排飽和食鹽水的方法收集氯氣Cl2+H2O?H++Cl-+HClO【解析】勒夏特列原理主要內(nèi)容為:在一個(gè)已經(jīng)達(dá)到平衡的反應(yīng)中,如果改變影響平衡的條件之一(如溫度、壓強(qiáng),以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng),能用勒夏特列原理解釋,首先必須存在可逆過(guò)程。A.加入催化劑有利于加快二氧化硫生成三氧化硫的反應(yīng)速率,但是不會(huì)引起平衡平衡移動(dòng),不能用勒夏特列原理解釋,A錯(cuò)誤;B.合成氨的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),但500℃左右的溫度比室溫更有利于合成氨反應(yīng),不能用平衡移動(dòng)原理解釋,B錯(cuò)誤;C.H2+I2?2HI的平衡中,增大壓強(qiáng),濃度增加,顏色加深,平衡不移動(dòng),不能用勒夏特列原理解釋,C錯(cuò)誤;D.實(shí)驗(yàn)室可用排飽和食鹽水的方法收集氯氣,氯氣和水的反應(yīng)是可逆反應(yīng),飽和氯化鈉溶液中氯離子濃度大,化學(xué)平衡逆向進(jìn)行,減小氯氣溶解度,能用勒夏特列原理解釋,D正確;故選D?!敬鸢浮緿高頻考點(diǎn)6、考查化學(xué)平衡圖像分析例6.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))下圖是不同物質(zhì)在密閉容
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