化学平衡.docx

化学平衡.docx

《化学平衡.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学平衡.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

化学平衡

1．（2016·北京，8，6分）下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是（　　）

A．抗氧化剂B．调味剂

C．着色剂D．增稠剂

1．A　抗氧化剂减少食品与氧气的接触，延缓氧化的反应速率，故A正确；调味剂是为了增加食品的味道，与速率无关，故B错误；着色剂是为了给食品添加某种颜色，与速率无关，故C错误；增稠剂是改变物质的浓度，与速率无关，故D错误。

2．（2016·江苏，10，2分）下列图示与对应的叙述不相符合的是（　　）

A．图甲表示燃料燃烧反应的能量变化

B．图乙表示酶催化反应的反应速率随反应温度的变化

C．图丙表示弱电解质在水中建立电离平衡的过程

D．图丁表示强碱滴定强酸的滴定曲线

2．A　燃烧为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，与图甲不符，A错误；温度升高，酶催化反应的反应速率加快，温度达到一定值，酶（蛋白质）变性，催化性能降低，反应速率变慢，B正确；将弱电解质加入水中，一开始弱电解质分子的电离速率大于离子结合成电解质分子的速率，随着电离的进行，二者速率相等，达到电离平衡，C正确；强碱滴定强酸的过程中溶液的pH逐渐增大，当接近滴定终点时pH发生突变，D正确。

3．（2015·海南，8，4分）（双选）10mL浓度为1mol·L－1的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是（　　）

A．K2SO4B．CH3COONa

C．CuSO4D．Na2CO3

3．AB　锌与稀盐酸反应过程中，若加入物质使反应速率降低，则溶液中的氢离子浓度减小，但由于不影响氢气的生成量，故氢离子的总物质的量不变。

A项，硫酸钾为强酸强碱盐，不发生水解，若加入其溶液，则对盐酸产生稀释作用，氢离子浓度减小，但H＋的物质的量不变，正确；B项，加入醋酸钠，则与盐酸反应生成醋酸，使溶液中氢离子浓度减小，随着反应的进行，CH3COOH最终又完全电离，故H＋物质的量不变，正确；C项，加入硫酸铜溶液，Cu2＋会与锌反应生成铜，构成原电池，会增大反应速率，错误；D项，加入碳酸钠溶液，会与盐酸反应，使溶液中的氢离子的物质的量减少，导致反应速率减小，生成氢气的量减少，错误。

4．（2014·新课标Ⅰ，9，6分）已知分解1molH2O2放出热量98kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为：

H2O2＋I－―→H2O＋IO－　　　　慢

H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－　快

下列有关该反应的说法正确的是（　　）

A．反应速率与I－浓度有关

B．IO－也是该反应的催化剂

C．反应活化能等于98kJ·mol－1

D．v（H2O2）＝v（H2O）＝v（O2）

4．A　对于多步反应，其反应速率取决于反应速率慢的基元反应，A正确；从反应机理看IO－先生成后消失，是中间产物，B错误；活化能是普通分子变为活化分子所需能量，C错误；v（H2O2）＝v（H2O）＝2v（O2），D错误

7．（2014·新课标Ⅱ，26，13分）在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4（g）

2NO2（g），随温度升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：

（1）反应的ΔH________0（填“大于”或“小于”）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。

在0～60s时段，反应速率v（N2O4）为________mol·L－1

·s－1；反应的平衡常数K1为________。

（2）100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c（N2O4）以0.0020mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10s又达到平衡。

①T________100℃（填“大于”或“小于”），判断理由是____________________。

②列式计算温度T时反应的平衡常数K2________。

（3）温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。

平衡向________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，判断理由是____________________________。

7．【解析】　随温度升高，混合气体的颜色变深，说明平衡正向移动，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，故ΔH大于0；根据题给图知，0～60s时段，N2O4的物质的量浓度变化为0.060mol·L－1，v（N2O4）＝0.0010mol·L－1·s－1；分析题给图像知，二氧化氮的平衡浓度为0.120mol·L－1，四氧化二氮的平衡浓度为0.040mol·L－1，K1＝

＝0.36。

（2）①改变反应温度为T后，平衡正向移动，故T大于100℃。

（3）将反应容器的容积减小一半，即增大压强，当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体物质的量减小的方向移动，即向逆反应方向移动。

【答案】　

（1）大于　0.0010　0.36　

（2）①大于　反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高　②平衡时，c（NO2）＝0.120mol·L－1＋0.0020mol·L－1·s－1×10s×2＝0.16mol·L－1c（N2O4）＝0.040mol·L－1－0.0020mol·L－1·s－1×10s＝0.020mol·L－1　K2＝

＝1.28　（3）逆反应　对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移（6

　考生在复习备考本考法时，主要是熟练掌握化学反应速率的计算方法：

1．根据数学表达式计算

v＝

（1）不能忽略体积，而用物质的量的变化量除以时间。

（2）浓度不能用固体或纯液体的浓度。

2．根据化学方程式计算

根据不同物质的反应速率之比等于化学计量数之比进行计算，如：

化学方程式为mA（g）＋nB（g）===pC（g）的反应中，其中各种物质的化学反应速率满足关系：

v（A）∶v（B）∶v（C）＝m∶n∶p。

3．根据图像求速率

（1）找出横纵坐标对应的物理量。

（2）再将图中的变化量转化成相应的浓度变化量。

（3）最后根据公式“v＝

”进行计算。

4．运用“三段式”进行化学反应速率的计算

（1）写出有关反应的化学方程式。

（2）找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。

（3）根据已知条件列方程式计算。

例如：

反应　　　　　　　mA　＋　nB　

　pC

起始浓度/（mol·L－1）abc

转化浓度/（mol·L－1）x

某时刻浓度/（mol·L－1）a－xb－

c＋

以上浓度也可用物质的量替代，且第一段是加料的量，其数值与方程式的化学计量数没有关系。

　为顺利解答这类题目，考生必须熟练掌握外界条件对化学反应速率的影响因素及其注意事项：

1．内因

反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。

如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为：

v（Mg）>v（Al）。

2．外因（其他条件不变，只改变一个条件）

（1）改变固体和纯液体的量对化学反应速率无影响。

（2）浓度、温度、压强发生变化或加入催化剂时，正、逆反应速率均增大或减小。

3．对于气体反应体系有以下几种情况：

（1）恒温时：

增大压强→体积缩小→浓度增大→反应速率增大。

（2）恒容时：

①充入气体反应物→浓度增大→速率增大。

②充入“稀有气体”→总压增大，但各气体分压不变即各物质的浓度不变→反应速率不变。

（3）恒压时：

充入“稀有气体”→体积增大→各反应物浓度减小→反应速率减小。

总之压强的改变对反应速率产生影响是因为压强改变会引起浓度的变化，从而对反应速率产生影响。

4．活化分子、有效碰撞与反应速率的关系

平衡状态的判据型考题属于高频考点，题目难度一般不大，但需要考生有丰富的知识储备。

为熟练解答有关平衡状态判据的题目，考生在复习备考时必须熟练掌握常见的平衡判据，以不变应万变，具体问题具体分析。

对于密闭容器中的可逆反应：

mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g）是否达到平衡可以归纳如下表：

化学反应

mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g）

是否平衡

混合物体系中各成分的含量

①各物质的物质的量或物质的质量分数一定

平衡

②各物质的质量或质量分数一定

平衡

③各气体的体积或体积分数一定

平衡

④总体积、总压强、总物质的量一定

不一定平衡

正、逆反

应速率之

间的关系

①在单位时间内消耗了mmolA，同时也生成了mmolA，即v正＝v逆

平衡

②在单位时间内消耗了nmolB，同时也消耗了pmolC，即v正＝v逆

平衡

③v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶qv正不一定等于v逆

不一定平衡

④在单位时间内生成了nmolB，同时也消耗了qmolD，即叙述的都是v逆

不一定平衡

压　强

①其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q

平衡

②其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q

不一定平衡

混合气体的平均相对分子质量

①平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q

平衡

②平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q

不一定平衡

温　度

任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时

平衡

气体的密　度

密度一定

不一定平衡

颜　色

反应体系内有色物质的颜色稳定不变

平衡

上述表格内容可概括为“两审”“两标志”：

1．“两审”

一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压；二审反应特点：

全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；有固体或液体参与的等体积反应还是非等体积反应。

2．“两标志”

（1）本质标志

v正＝v逆≠0。

对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。

（2）等价标志

①全部是气体参加的非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。

②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量（或质量）分数保持不变。

③对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。

④对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。

⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。

总之，反应过程中反应从开始到平衡状态，某个量若随时间的改变是个变量，可以通过该量不变来判断反应达到平衡状态，否则，不能通过该量不变来判断反应达到平衡状态。

化学平衡移动是高考题的全频考点，考生务必熟练掌握。

考生在备考复习时，必须熟练掌握判断化学平衡移动的两个根据：

1．定性判断化学平衡移动：

勒夏特列原理。

2．定量判断化学平衡移动：

利用平衡常数与浓度商的关系。

Qc

（1）（2014·上海，14，3分）只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是（　　）

A．K值不变，平衡可能移动

B．K值变化，平衡一定移动

C．平衡移动，K值可能不变

D．平衡移动，K值一定变化

（2）（2014·山东，29，17分）研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：

2NO2（g）＋NaCl（s）

NaNO3（s）＋ClNO（g）　K1ΔH1<0　（Ⅰ）

2NO（g）＋Cl2（g）

2ClNO（g）　K2　ΔH2<0　（Ⅱ）

①4NO2（g）＋2NaCl（s）

2NaNO3（s）＋2NO（g）＋Cl2（g）的平衡常数K＝________（用K1、K2表示）。

②为研究不同条件对反应（Ⅱ）的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2，10min时反应（Ⅱ）达到平衡。

测得10min内v（ClNO）＝7.5×10－3mol·L－1·min－1，则平衡后n（Cl2）＝____mol，NO的转化率α1＝________。

其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2________α1（填“>”“<”或“＝”），平衡常数K2________（填“增大”“减小”或“不变”）。

若要使K2减小，可采取的措施是__________________________。

解题策略　本题的

（1）题考查的是外界条件与化学平衡移动及化学平衡常数的关系；本题的

（2）题考查的是平衡常数表达式、平衡常数的计算以及平衡常数大小的比较。

【解析】　

（1）化学平衡移动的影响因素是浓度、温度与压强等，但化学平衡常数只与温度有关，温度变，平衡常数才会变，故A、B、C选项正确，D选项错误。

（2）①由盖斯定律可知：

（Ⅰ）×2－（Ⅱ）得方程式4NO2（g）＋2NaCl（s）

2NaNO3（s）＋2NO（g）＋Cl2（g），平衡常数K＝

。

②转化的n（Cl2）＝

×7.5×10－3mol·L－1·

min－1×2L×10min＝7.5×10－2mol，则平衡后n（Cl2）＝0.1mol－7.5×10－2mol＝2.5×10－2mol；转化的n（NO）＝0.15mol，则NO的转化率α1＝

×100%＝75%；其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，则压强大于恒容条件下反应的压强，则平衡向右移动，所以平衡时NO的转化率α2>α1；因为温度不变，所以平衡常数不变；反应（Ⅱ）ΔH<0，为放热反应，所以升高温度，平衡向左移动，K2减小。

【答案】　

（1）D　

（2）①

②2.5×10－2　75%　>　不变　升高温度

　　　　化学平衡常数大小比较的一般思路：

1．首先，看题给温度是否改变，若温度不变，则平衡常数一定不变；

2．其次，若温度改变，再看反应的焓变，若焓变为正，即反应吸热，升高温度，平衡常数增大；若焓变为负，即反应放热，升高温度，平衡常数减小。

　应用化学平衡常数解决问题是高考题中重要的题型，有时题目难度较大，因此需要考生在平时的复习备考时，熟练掌握化学平衡常数有什么应用，如何应用等相关问题。

1．化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。

它能够表示出可逆反应进行的程度。

一个可逆反应的K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应物转化率也越大。

可以说，化学平衡常数是一定温度下一个可逆反应本身固有的内在性质的定量体现。

2．可以利用平衡常数的值作标准，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。

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。

2．化学平衡常数的常见求算方法

（1）利用三段式，根据化学平衡常数表达式直接计算。

（2）利用已知反应的平衡常数计算待求反应的平衡常数。

比如，对于反应：

mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g），其平衡常数为K1，其逆反应的平衡常数为K2，则K2＝

。

若两个化学方程式加和，则平衡常数相乘，若两个化学方程式相减，则平衡常数相除，若方程式两边同时扩大n倍，则平衡常数为原来的n次方，若方程式两边同时除以n，则新平衡常数为原来平衡常数开n次方。

（3）弱酸根水解的平衡常数Kh＝

，弱碱的阳离子水解的平衡常数Kh＝

。

17．（2013·山东，29，15分）化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。

（1）利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应：

TaS2（s）＋2I2（g）

TaI4（g）＋S2（g）　　ΔH>0（Ⅰ）

反应（Ⅰ）的平衡常数表达式K＝________。

若K＝1，向某恒容容器中加入1molI2（g）和足量TaS2（s），I2（g）的平衡转化率为________。

（2）如图所示，反应（Ⅰ）在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2（g），一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体，则温度T1________T2（填“>”“<”或“＝”）。

上述反应体系中循环使用的物质是________。

（3）利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量。

做法是将钢样中的硫转化成H2SO3，然后用一定浓度的I2溶液进行滴定，所用指示剂为____________，滴定反应的离子方程式为____________。

（4）25℃时，H2SO3

HSO

＋H＋的电离常数Ka＝1×10－2mol·L－1，则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kh＝________mol·L－1，若向NaHSO3溶液中加入少量的I2，则溶液中

将________（填“增大”“减小”或“不变”）。

17．【解析】　

（1）设平衡时I2（g）转化的物质的量为xmol，则

　　　　TaS2（s）＋2I2（g）

TaI4（g）＋S2（g）

始（mol）　　　　　　　1　　　　0　　　0

转（mol）　　　　　　　x　　　

x　　

x

平（mol）　　　　　　　1－x　　

x　　

x

K＝

＝

＝1，

解得x＝

，I2（g）的转化率α（I2）＝

×100%＝66.7%。

（2）升高温度，平衡向吸热方向进行，因此反应正向进行，即生成TaI4的方向，温度降低时，反应逆向进行，生成TaS2晶体，故T1

（4）Ka＝

，Kh＝

，则Ka·Kh＝Kw，故Kh＝

＝

＝1×10－12mol·

L－1。

向NaHSO3溶液中加入少量I2，溶液碱性减弱，根据Kh＝

，Kh不变，c（OH－）减小，

增大。

【答案】　

（1）

　66.7%　

（2）<　I2

（3）淀粉　H2SO3＋I2＋H2O===4H＋＋SO

＋2I－

（4）1×10－12　增大

18．（2012·海南，15，9分）已知A（g）＋B（g）

C（g）＋D（g）反应的平衡常数和温度的关系如下：

温度/℃

700

800

830

1000

1200

平衡常数

1.7

1.1

1.0

0.6

0.4

回答下列问题：

（1）该反应的平衡常数表达式K＝________，ΔH________0（填“<”“>”或“＝”）；

（2）830℃时，向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v（A）＝0.003mol·L－1·s－1，则6s时c（A）＝________mol·L－1，C的物质的量为________mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为______，如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气，平衡时A的转化率为________；

（3）判断该反应是否达到平衡的依据为________（填正确选项前的字母）；

a．压强不随时间改变

b．气体的密度不随时间改变

c．c（A）不随时间改变

d．单位时间里生成C和D的物质的量相等

（4）1200℃时反应C（g）＋D（g）

A（g）＋B（g）的平衡常数的值为________。

18．【解析】　

（1）因反应中的物质都是气体，据平衡常数的定义可知其K＝

；由表中数据可知，温度升高，K值减小，说明升高温度向吸热的逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即ΔH<0。

（2）v（A）＝0.003mol·L－1·s－1，则6s内A减少的浓度Δc（A）＝v（A）t＝0.018mol·L－1，故剩余的A的浓度为

－0.018mol·L－1＝0.022mol·L－1；A减少的物质的量为0.018mol·L－1×5L＝0.09mol，根据方程式的化学计量数关系，生成的C的物质的量也为0.09mol。

设830℃达平衡时，转化的A的浓度为xmol·L－1，则：

A（g）　＋　B（g）

C（g）　＋　D（g）

起始浓度（mol·L－1）　0.04　　　0.16　0　　　　0

转化浓度（mol·L－1）　x　xxx

平衡浓度（mol·L－1）0.04－x　0.16－xxx

有：

＝1.0，解得x＝0.032，故A的转化率α（A）＝

×100%＝80%；由于容器的体积是固定的，通入氩气后各组分的浓度不变，反应速率不改变，平衡不移动。

（3）由于该反应是气体分子数不变的反应，容器中压强、气体的密度都不变，故a、b错；不论是否达平衡，单位时间里生成C和D的物质的量都相等，故d错。

（4）反应“C（g）＋D（g）

A（g）＋B（g）”与“A（g）＋B（g）

C（g）＋D（g）”互为逆反应，平衡常数互为倒数关系，故1200℃时，C（g）＋D（g）

A（g）＋B（g）的K＝

＝2.5。

【答案】　

（1）

　<

（2）0.022　0.09　80%　80%　

（3）c　（4）2.5

（2014·四川，7，6分）在10L

一、化学反应速率

1.表示方法

通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。

2.数学表达式及单位

v＝

，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。

3.规律

同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。

二、化学平衡

1.可逆反应

（1）定义

在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。

（2）特点

①二同：

a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。

②一小：

反应物与生成物同时存在，任一组分的转化率都小于100%。

（3）表示

在方程式中用“

”表示。

2.化学平衡状态

（1）概念

在一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。

（2）化学平衡的建立

（3）平衡特点

3.化学平衡移动

（1）概念

可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件（如温度、压强、浓度等）发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。

这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程，叫做化学平衡的移动。

（2）过程

（3）化学平衡移动与化学反应速率的关系

①v正>v逆，平衡向正反应方向移动。

②v正＝v逆，反应达到平衡状态，不发生平衡移动。

③v正

（4）影响化学平衡移动的因素

①影响化学平衡移动的外界因素

若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：

条件的改变（其他条件不变）

化学平衡的移动

浓　度

增大反应物浓度或减小生成物浓度

向正反应方向移动

减小反应物浓度或增大生成物浓度

向逆反应方向移动

压强（对有气体参加的反应）

反应前后气体分子数改变

增大压强

向气体体积减小的方向移动

减小压强

向气体体积增大的方向移动

反应前后气体分子数不变

改变压强

平衡不移动

温　度

升高温度

向吸热反应方向移动

降低温度

向放热反应方向移动

催化剂

使用催化剂

平衡不移动

②勒夏特列原理

如果改变影响化学平衡的条件之一（如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

三、化学平衡常数及转化率

1.化学平衡常数

（1）概念

在一定温度下，当一个可逆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，用符号K表示。

（2）表达式

例如：

mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g），K＝

（式中各浓度均为平衡浓度）。

化学平衡常数是一个常数，只要温度不变，一个具体的可逆反应就对应一个具体的常数值。

2.平衡转化率

α＝

×100%