化学反应速率与化学平衡.docx
《化学反应速率与化学平衡.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学反应速率与化学平衡.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
化学反应速率与化学平衡
化学反应速率与化学平衡
教学内容
1.化学平衡图象的特征分析
2.化学平衡问题研究的重要思维方
3.有关转化率的判断计算
二、学习指导
A
A%
（一）化学平衡的图象问题研究
1.作用：
化学反应速率和化学平衡的有关理论具有一定的抽象性，.运用各种图象能直观地反映可逆反应的变化规律及特点，.能从定性和定量两方面来分析和研究变化的因素、方向和程度.
2.方法：
（1）注重纵坐标和横坐标所对应的物理量.,只要其中一个物理量改变，就可能导致图象的改变.
例如对一可逆反应从起始到达平衡，某反应物的A的百分含量）、A的转化率A分别对时间作图，曲线正好相反.
t
t1t
A的百分含量与时间关系A的转化率与时间关系
（2）弄清纵坐标和横坐标两种物理量之间的相互关系。
.作图或析图时要注意变化的方向、趋势、程度，.如考虑是直线还是曲线？
是上升还是下降？
到一定时是否会不再改变？
若是两条或两条以上的直线，斜率是否相同？
若是两曲线，它们的曲率是否相等？
……这一系列的问题必须思考清楚。
.
（3）抓住关键的点：
如原点、最高点、最低点、转折点（拐点）、交点等.。
同样有一系列问题值得去好好思考，如该不该通过原点？
有没有最高（或最低）点？
为何有转折点、交点等？
3.图象类型
（1）横坐标——时间（t）
纵坐标——反应速率（v）或某物质浓度（C）或某成分的百分含量（A%）
或某反应物的转化率（A）
特点：
①可逆反应从非平衡到达平衡以前，v、C、A%、A均随时间（t）变化，到达平衡后，则不随时间而改变.。
图象中一定将出现平行于横坐标的直线，简称“平台”.
②出现转折“平台”的先后取决于达到平衡所需要的时间.而时间的长短又取决于反应速率的大小.
温度（T）一定，压强（P）越大，V正、V逆越大，t越小
压强（P）一定，温度（T）越大，V正、V逆越大，t越小
T、P一定，使用正催化剂后V正、V逆均增大，t缩小.
③“平台”的相对高低，则由外界条件对平衡的影响来决定.“平台”越高，说明条件越有利于纵坐标对应物理量的提高.反之，则不利.
故可根据图象特点来分析可逆反应特点.
例1已知某可逆反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋Q在密闭容器中进行反应，测得在不同时间t、温度T和压强P与反应物B在混合气中的百
分含量B%的关系曲线如图所示.
A.T1＜T2,P1＞P2,m＋n＞P,Q＜0
B.T1＞T2,P2＞P1,m＋n＜P,Q＜0
C.T2＞T1,P2＞P1,m＋n＜P,Q＜0
D.T1＞T2,P2＞P1,m＋n＞P,Q＞0
解析：
①根据达到平衡的时间长短,可断定
T2＜T1,P2＞P1
②根据“平台”高低，可断定
低温有利于B%增大，说明逆反应是放热反应，即正反应为吸热，Q＜0
高压有利．B%增大,说明增大压强,平衡逆移，故m＋n＜P.
由此可知，本题答案：
B.
例2如图所示,a曲线表示一定条件下可逆反
应:
X（g）＋Y（g）2Z（g）＋W（s）＋Q的反应过程中X
的转化率和时间的关系.若使a曲线变为b曲线,可
采取的措施是[]
A.加入催化剂B.增大Y的浓度
C.降低温度D.增大体系压强
解析:
①达平衡所需时间b＜a
正逆反应速率Ｖb＞Ｖa
②改变条件后x不变
平衡不移动
③该可逆反应ΔVg＝0
可加催化剂或加压
答案:
B、D.
在反应速率（v）－时间（t）图象中，在保持平衡的某时刻t1改变某一条件前后，V正、V逆的变化有两种：
V正、V逆同时突破——温度、压强、催化剂的影响
V正、V逆之一渐变——一种成分浓度的改变
现图示如下：
图改变条件
增加反应物浓度
降低生成物浓度
升温或加压（Δng≠0）
降温或减压（Δng≠0）
使用正催化剂或加压（Δng＝0）
使用负催化剂或减压（Δng＝0）
（5）在浓度C－时间t图象中
改变温度瞬间，各物浓度不变，故平衡虽破坏，但各物质的浓度变化均连续.
改变压强瞬间，各物质浓度（气体）均突变.加压——突增，减压——突减.
改变某一成分浓度时，该成分浓度突变，其它物质不变，故变化是连续的.
例3.可逆反应N2＋3H22NH3＋Q,从反应开始经t1秒达平衡状态，因条件改变，平衡在t2秒时发生移动，在t3秒时，又达到新的平衡状态.试根据t2－t3秒曲线判断，下列图1、图2所表示的平衡移动方向和变化条件各是什么？
图1图2
解析图1中t2－t3曲线与原来连续变化，说明只可能改为变温度引起.NH3浓度下降,H2浓度增大,说明平衡是逆向移动,故变化的条件是升温.
图2中,t2时改变条件前后NH3的浓度连续变化，而N2浓度突变，说明只能是增加N2浓度引起，平衡正向移动.
例5.气态反应A＋BC＋D,其它条件不变，在有催化剂条件（a）时和无催化剂条件（b）时的反应过程中,有关的量（纵坐标）随时间（横坐标）的变化情况错误的是[]
解析：
使用催化剂，同等程度改变正逆反应速度，缩短达到平衡所需时间，但不改变平衡状态。
故不论有无催化剂，达到平衡时同一成分的百分含量相同。
所以选项A错C对。
选项D中似乎达平衡所需时间长短合理，但使用催化剂，反应速率不但不增大，反而减小，显然不合理。
选项B正确。
本题正确选项：
B、C
例6..2.右图为条件一定时,反应
2NO＋O22NO2＋Q（Q＞0）中NO的最大转
化率与温度变化关系曲线图,图中有A、B、C、D、
E五点，其中表示未达到平衡状态，且V正＜V逆的
点是[]
A.B和CB.A和E
C.ED.A和C
解析：
当条件一定时，反应的最大转化率一定是达平衡状态时。
该图像与初中所学的溶解度曲线很相似。
A、D所在的曲线上所有的点均为平衡时的状
态。
曲线上下的点均为非平衡时的状态。
反应从非平衡自发达平衡。
从图中可看出，B、C所在状态的转化率小于该温度平衡时。
说明反应正向正反应方向移动。
即V正＞V逆。
而E所在状态的转化率大于该温度平衡时的，说明反应正向逆反应方向移动。
Z
即V正＜V逆。
故本题选C.。
（2）横标——温度T
纵标——百分含量A%或转化率A或反应速率C
特点：
①横坐标为T时，纵标对应的各物理量均随T变化而变化.
②若测得在不同温度下经过足够长时间达平衡时A%、αA、C均随T单调变化.
③若测得在不同温度下经过同一时间在某一时刻测得A%、αA、C随T变化而可能呈现先上升→达最高点→下降的变化趋势
例7．下图表示外界条件（温度、压力）的变化对下列反应的影响.
L（s）＋G（g）2R（g）－Q（吸热）
在图中Y轴是指
A.平衡混合气中R的质量分数
B.平衡混合气中G的体积分数
C.G的转化率
D.L的转化率
解析由图象可知:
T↗,Y↓.G%↓,R%↗.
由反应可知:
T↗,平衡正移.反应物α↗.
答案:
B.
例5在容积相同的五个密闭容器中分别放
入同量的A2和B2，在不同温度下同时任其发生
反应：
A2（g）＋3B2（g）2AB3（g），分别在
某一同时刻测得其中AB3所占的体积分数变化
如图所示.下列说法不正确的是[]
A.正反应是放热反应
B.E、F二点尚未达到平衡
C.H、I二点尚未达到平衡
D.G、H、I三点可能已达平衡状态
解析随着温度的升高反应速率加快.从G到H、I，AB3%所占的体积分数降低，能得出正反应是放热反应；E、F两点AB3%比G点低，原因是低温下反应速率慢，反应未达平衡状态.选C.
（二）解决化学平衡问题的重要思维方法
1.可逆反应“不为零”原则.
可逆性是化学平衡的前提，达到平衡时应是反应物和生成物共存的状态，每种物质的量不为零.
一般可用极限分析法推断.即假设反应不可逆，则最多生成产物多少，有无反应物剩余，余多少.这样的极值点是不可能达到的，故可用确定某些范围或在范围中选择合适的量.
例3在一定温度下将1molCO和1mol水蒸气放在密闭容器中反应：
CO＋H2OCO2＋H2,达平衡后测得CO2为0.6mol，再通入4mol水蒸气，达新平衡后CO2的物质的量可能是[]
A.0.6molB.1molC.0.8molD.1.2mol
解析加入H2O（g）平衡正移，n·CO2＞0.6mol但不可能任意增大,根据“不为零”原则，1molCO即使完全反应也只可能生成1molCO2，所以0.6mol＜nCO2＜1mol.答案Ｃ合适．
2.“一边倒”原则
可逆反应，在条件相同时（等温等容），若达到等同平衡，其初始状态必须能互变，从极限角度看，就是各物质的物质的量要相当.因此可以采用一边倒的原则来处理以下问题：
（1）化学平衡等同条件（等温等容）
aA（g）＋bB（g）cC（g）
①始ab0平衡态Ⅰ
②始00c平衡态Ⅱ
③始xyz平衡态Ⅲ
为了使平衡Ⅲ＝Ⅱ＝Ⅰ
根据“一边倒”原则，即可得
x＋
z＝a
＋
＝1
y＋
z＝b
＋
＝1
例8温度、催化剂不变，向某一固定体积的密闭容器内按下列各组物质的量加入H2、N2、NH3，反应达平衡时；氨气浓度最大的一组是[]
A
B
C
D
H2
6
1
3.5
5
N2
2
0
1
1.5
NH3
0
4
2
1
解析2NH3N2＋3H2.根据反应“一边倒”换算.
B026＋1＝7
C023＋3.5＝6.5
D021.5＋5＝6.5
由此可知，符合题意的是B.
3.“过渡态”方法.
思路：
相同倍数增加各种反应物的浓度，相当于增大体系压强，根据平衡移动方向来确定转化率的变化情况.
例9..一真空密闭容器中盛有１molPCl5,加热到200℃时发生反应.PCl5（g）PCl3（g）＋Cl2（g）,反应达到平衡时,PCl5所占体积百分数为M%.若在同一温度和同一容器中,最初投入的是2molPCl5,反应达平衡时,PCl5所占体积百分数为N%,则M和N的正确关系是[]
A.M＞NB.M＜NC.M＝ND.无法比较
解析：
从１molPCl5到2molPCl5投料，相当于增大体系压强，对该可逆反应而言，促使平衡逆移，反应达平衡时,PCl5所占体积百分数增大，故选B.
巩固练习
（一）选择
1．
如右图所示表示平衡混合物中x的百分含量
在不同的压强下，随湿度变化的情况，在下列平衡体
系中，x可以代表用下横线标明的物质（反应中各物
质为气态）的是（）
A．N2+2H22NH3△H＜0
B．H2+I22HI+△H＜0
C．2SO32SO2+O2△H＞0
D．4NH3+5O24NO+6H2O△H＜0
2．在溶积固定的4L密闭容顺中，进行可逆反应：
X（气）+2Y（气）2Z（气）并达到平衡，在此过
程中，以Y的浓度改变表示的反应速率υ（正）、υ（逆）
与时间t的关系如右图，如图中阴影部分面积表示（）
A．X的浓度的减少B．Y的物质的量的减少
C．Z的浓度的增加D．X的物质的量的减少
3．今有反应X（g）+Y（g）2Z（g）+△H＜0若反应
开始经t1秒后达到平衡，又经t2秒后，由于反应条件的
改变使平衡破坏，则t3时又达到平衡，如图表示，试分
析，以t2到t3秒曲线变化的原因因是（）
A．增大了X和Y的浓度
B．使用了催化剂
C．增加了反就体系的压强
D．升高了反应的湿度
4．可逆反应N2O5N2O4+
O2△H＜0在t1时达到
平衡，然后在t2时开始加热，至一定湿度后停止加热并
增温，到t3时又建立平衡，下列各图解表示上述情况的是（）
ABCD
5．可逆反应aX（气）+bY（气）cZ（气）+dW（气）△H=Q
在压强P1、P2湿度T1、T2下，产物W的质量与反应时间
t的关系如图。
下列各项正确的是（）
A．P1＞P2
B．Q＜0
C．T1＞T2
D．c+d＞a+b
6．都符合两个图象的反应是（C%表法反应物质量分数，v表示速率，P表示压强，t表示时间）（）
（1）
（2）
A．N2O3（g）NO2（g）+NO（g）△H＜0
B．2NO2（g）+H2O
（1）2HNO3
（1）+NO（g）+△H＜0
C．4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g）△H＜0
D．CO2（g）+C（s）2CO（g）△H＞0
7．对于反应A（气）+2B（气）2C（气）△H＜0，下面各图能正确反映在这一反应中，反应时间t，湿度T与平衡混合物中C的百分含量关系的是（）
ABCD
8．在密闭容器中发生反应2SO2+O22SO2（气），起始时SO2和O2分别为20mol和10mol，达到平衡时，SO2的转化率为80%，若从SO3开始进行反应，在相同的条件下，欲使平衡时各成分的体积分数与前者相同，则起始时SO3的物质的量及SO3的转化率分别为（）
A．10mol和10%B．20mol和20%
C．20mol和40%D．30mol和80%
9．右图中，a曲线表示一定条件下可逆反应X（g）
+Y（g）2Z（g）+W（s）+Q的反应过程，若使a曲线变
为b曲线，可采取的措施是（）
A．降低湿度B．增大Y的浓度
C．加入催化剂D．增大体系压强
10．在密闭容器中发生反应：
aX（气）+bY（气）cZ（气）+dW（气），反应达到平衡后，保持湿度不变，将气体压缩到原来的
体积，当再次达到平衡时，W的浓度为原平衡的1.8倍，下列叙述中不正确的是（）
A．平衡向逆反应方向移动B．a+b＜c+d
C．Z的体积分数增加D．X的转化率下降
11．在等温、等容条件下有下列气体反应：
2A（g）+2B（g）C（g）+3D（g）。
现分别从两条途径建立平衡：
Ⅰ.A和B的起始浓度均为2mol·L—1；Ⅱ.C和D的起始浓度分别为2mol·L—1和6mol·L—1.下列叙述正确的是（）
A．Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的体积分数相同
B．Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时，Ⅰ中A的转化率与Ⅱ中B的产率之和不为1
C．达到平衡时，Ⅰ途径的反应速率υ（A）等于Ⅱ途径的反应速率υ（A）
D．达平衡时，第Ⅰ条途径混合气体的密度为第Ⅱ条途径混合气体密度的1/2
12．对于可逆反应：
A2（g）+3B2（g）2AB3（g）+Q（Q＞0），下列图像中正确的是（）
（二）填空
13．在一固定容积的密闭容器中，1molHI
气体建立如下平衡2HIH2（g）+I2（g），此时
HI的转化率为25%，其它条件不变时再充入1molHI的气体，重新平衡后HI的转化率为
（）23%（填“＞”“＜”或“=”＝
14．对于吸热反应A（g）+B（g）C（g）+D（g）A的转化率与压强（P）和湿度（T）的关系如
图所示则T1、T2、T3的关系是___________.
15．在一定条件下，可逆反应A+BMc的变化如右图所示，已知坐标表示在不同湿度和
压强下生成物C在混合物中的质量分数，p为反应在T2的湿度时达到平衡后向容器加压的变化
情况，问：
（1）湿度T1_________T2（填＜、＞或=＝.
（2）正反应是_______反应（填吸热或和热）.
（3）如果A、B、C均为气体，则m_______
2（填＜、＞或=＝
（4）当湿度和容积不变时，如在平衡体系中
加入一定量的某稀有气体，则体生活费的压强
_________，平衡______移动.
16．可逆反应2A（g）+B（g）nC（g）△H=Q，图甲为同温度不同压强时，混合气体中A的体积分数A%随反应时间变化的曲线；图乙为同一压强不同湿度时，混合气体中A的体积分数A%随反应时间变化的曲线试根据曲线确定
甲乙
（1）P1与P2关系___________，n______3（填＜、＞或=＝
（2）T1与T2的关系是____________，Q______0（填＜、＞或=＝
17．某化学反应2AB+D在四种不同条件下进行，B、D起始浓度为见反应物A的浓度（mol/L）B随反应时间（min）的变化情况如下表：
实验
序号
时
浓间
度
湿度
0
10
20
30
40
50
60
1
800℃
1.0
0.80
0.67
0.57
0.50
0.50
0.50
2
800℃
C2
0.60
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
3
800℃
C3
0.92
0.75
0.63
0.60
0.60
0.60
4
820℃
1.0
0.40
0.25
0.20
0.20
0.20
0.20
根据上述数据，完成下列填空：
（1）在实验1，反应在10至20分钟时间内平衡速率为_________mol（L·min）.
（2）在实验2，A的初始浓度C2=________mo/L，反应经20分钟就达到平衡，可推测实验2中还隐隐约约含的条件是_________________。
（3）设实验3的反应速率为V3，实验1的反应速率为V1，则V3________V1（填＞、=、＜＝，且C3_________1.0mol/L（填＞、=、＜＝
（4）比较实验4和实验1，可推测该反应是__________反应（选填吸热、放热）理由是
附：
巩固练习中的第18题
18．二氧化氮在加热条件下能够分解成一氧化氮和氧气。
该反应进行到45秒时，达到平衡（NO2浓度约为0.0125mol/L）。
右图中的曲线表示二氧化氮分解反应在前25秒内的反应进程。
（1）请计算前20秒内氧气的平均生成速度：
（2）若反应延续至70秒，请在图中用实线画出25秒至70秒的反应进程曲线。
（3）若在反应开始时加入催化剂（其他条件都不变），请在图上用虚线画出加化剂后的反应进程曲线。
（4）写出该反应的化学平衡常数表达式：
____________
19．把N2和H2按1：
1（物质的量之比）混合均匀后分成四等份，分别充入A、B、C、D四个装有铁触媒的真空密闭容器中（容积不变），在保持相同湿度的条件下，四个容器相继达到化学平衡状态，分析下表数据，回答下列问题：
容器代号
A
B
C
D
平衡时混合物平均式量
16
17
平衡时N2的转化率
20%
平衡时H2的转化率
30%
（1）平衡时，______________容器中NH3所占的比例最大。
（2）达到平衡时反应速率最小的容器是___________。
（3）四个容器的压强自小到大的排列次序是______________。
三、计算题
20．将N2和H2按一定比例混合，在相同状部下其密度是H2的3.6倍，取0.5mol该混合气体通入密闭容器内，使之发生反应，并在一定条件下达到平衡，已知反应达到平衡后容器内压强是要同条件下反应前压强的0.76倍。
试求：
（1）反应前混合气体的N2和H2的体积比；
（2）达平衡时混合气体中氨的物质的量；
（3）平衡时N2的转化率。
参考答案
（一）1．D2．C3．D4．CD5．B6．B7．B8．B9．CD
10．C11．AD12．AC
（二）13．=14．T1＞T2＞T3
15．
（1）＞
（2）放热（3）＞（4）增大，不，
16．
（1）P1＜P2，=
（2）T1＜T2，＞
17．
（1）0.013
（2）1.0，催化剂
（3）＞，＞（4）由吸热湿度升高时，
平衡向右移动
18．
（1）5.5×10-4mol/L-s（注：
不写单位扣分）
（2）图中实践
（3）图中虚线
k=
19．
（1）A
（2）C（3）A＜D＜B＜C
三、20．
（1）1：
4
（2）0.12mol（3）60%
．
升级会员 