极端假设法确定各物质浓度范围
假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围(以第2题为例)。
(1)假设反应正向进行到底:
X2(g)+Y2(g)
2Z(g)
起始浓度/(mol·L-1)0.10.30.2
转化浓度/(mol·L-1)0.10.10.2
终态浓度/(mol·L-1)00.20.4
(2)假设反应逆向进行到底:
X2(g)+Y2(g)
2Z(g)
起始浓度/(mol·L-1)0.10.30.2
转化浓度/(mol·L-1)0.10.10.2
终态浓度/(mol·L-1)0.20.40
故:
平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(0,0.2),Y2∈(0.2,0.4),Z∈(0,0.4)。
化学平衡状态的判断
3.一定温度下,反应N2O4(g)
2NO2(g)的焓变为ΔH。
现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是( )
A.①② B.②④
C.③④D.①④
解析:
选D 因反应容器保持恒压,所以容器容积随反应进行而不断变化,结合ρ气=
可知,气体密度不再变化,说明容器容积不再变化,即气体的物质的量不再变化,反应达到平衡状态,①符合题意;无论是否平衡,反应的ΔH都不变,②不符合题意;反应开始时,加入1molN2O4,随着反应的进行,N2O4的浓度逐渐变小,故v正(N2O4)逐渐变小,直至达到平衡,③不符合题意;N2O4的转化率不再变化,说明N2O4的浓度不再变化,反应达到平衡状态,④符合题意。
4.将0.2mol·L-1的KI溶液和0.1mol·L-1Fe2(SO4)3溶液等体积混合后,取混合液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3++2I-
2Fe2++I2”的是( )
实验编号
实验操作
实验现象
①
滴入KSCN溶液
溶液变红色
②
滴入AgNO3溶液
有黄色沉淀生成
③
滴入K3[Fe(CN)6]溶液
有蓝色沉淀生成
④
滴入淀粉溶液
溶液变蓝色
A.①和② B.②和④
C.③和④D.①和③
解析:
选A 设混合后溶液体积为VL,则起始时n(I-)=0.2mol·L-1×VL=0.2Vmol,n(Fe3+)=2×0.1mol·L-1×VL=0.2Vmol,若此反应不可逆,则I-和Fe3+能恰好完全反应,则溶液中无Fe3+和I-,故只需证明溶液中含Fe3+和I-,即能证明此反应为可逆反应,能建立化学平衡。
①现象说明存在Fe3+,②现象说明有I-,③现象说明有Fe2+生成,④现象说明有I2生成。
但是③④不能说明反应为可逆反应。
5.可逆反应N2+3H2
2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。
下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是( )
A.3v正(N2)=v正(H2)B.v正(N2)=v逆(NH3)
C.2v正(H2)=3v逆(NH3)D.v正(N2)=3v逆(H2)
解析:
选C 因化学反应达到平衡时,正逆反应速率相等(同种物质)或正逆反应速率之比等于化学计量数之比(不同物质)。
无论该反应是否达到平衡状态,都有3v正(N2)=v正(H2),A错误;反应达到平衡状态时,2v正(N2)=v逆(NH3),B错误;反应达到平衡状态时,v正(H2)∶v逆(NH3)=3∶2,C正确;反应达到平衡状态时,v正(N2)∶v逆(H2)=1∶3,D错误。
6.(2017·全国卷Ⅲ节选)298K时,将20mL3xmol·L-1Na3AsO3、20mL3xmol·L-1I2和20mLNaOH溶液混合,发生反应:
AsO
(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)
AsO
(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。
溶液中c(AsO
)与反应时间(t)的关系如图所示。
下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。
a.溶液的pH不再变化
b.v(I-)=2v(AsO
)
c.c(AsO
)/c(AsO
)不再变化
d.c(I-)=ymol·L-1
解析:
溶液的pH不再变化,即OH-的浓度不再变化,所以平衡体系中各组分的浓度均不再变化,说明反应达到平衡状态,a项正确;当v正(I-)=2v逆(AsO
)或v逆(I-)=2v正(AsO
)时反应达到平衡状态,由于选项中的速率未指明是正反应速率还是逆反应速率,不能确定是否达到平衡状态,b项错误;反应达到平衡之前,c(AsO
)逐渐减小而c(AsO
)逐渐增大,故c(AsO
)/c(AsO
)逐渐增大,当c(AsO
)/c(AsO
)不变时反应达到平衡状态,c项正确;根据离子方程式可知反应体系中恒有c(I-)=2c(AsO
),观察图像可知反应达到平衡时c(AsO
)=ymol·L-1,此时c(I-)=2ymol·L-1,d项错误。
答案:
ac
7.在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时:
①混合气体的压强,②混合气体的密度,③混合气体的总物质的量,④混合气体的平均相对分子质量,⑤混合气体的颜色,⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比,⑦某种气体的百分含量。
(1)能说明2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)达到平衡状态的是____________。
(2)能说明I2(g)+H2(g)
2HI(g)达到平衡状态的是____________。
(3)能说明2NO2(g)
N2O4(g)达到平衡状态的是____________。
(4)能说明C(s)+CO2(g)
2CO(g)达到平衡状态的是____________。
(5)能说明A(s)+2B(g)
C(g)+D(g)达到平衡状态的是____________。
(6)能说明NH2COONH4(s)
2NH3(g)+CO2(g)达到平衡状态的是____________。
答案:
(1)①③④⑦
(2)⑤⑦ (3)①③④⑤⑦
(4)①②③④⑦ (5)②④⑦ (6)①②③
[方法规律]
化学平衡状态的判断方法——“两审”“两标志”
(1)“两审”
一审
题干条件
恒温恒容或恒温恒压
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”
正向、
逆向
相等
一个表示正反应速率,一个表示逆反应速率
表示正向反应和逆向反应的不同物质表示的速率(或变化的物质的量、浓度)之比等于化学计量数之比
变量
不变
题目提供的量[如某物质的质量、浓度、百分含量,n总(气体)、压强、气体密度、气体平均分子质量]如果是随着反应的进行而改变的量,该量为“变量”,否则为“定量”。
当“变量”不再变化时,证明可逆反应达到平衡,但“定量”无法证明
考点
(二) 化学平衡移动【点多面广精细研】
1.化学平衡移动的过程
图示表示为:
2.化学平衡移动的方向与化学反应速率之间的关系
(1)v正>v逆:
平衡向正反应方向移动。
(2)v正=v逆:
反应达到平衡状态,平衡不移动。
(3)v正平衡向逆反应方向移动。
3.外界因素对化学平衡移动的影响
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(对有气体存在的反应)
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
4.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。
[注意] 外界条件改变时,化学平衡发生移动,最终结果只能“减弱”条件的改变,但不能“消除”条件的改变。
[小题练微点]
1.判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)化学平衡正向移动,说明正反应速率一定增大( )
(2)增大反应物的量平衡一定会正向移动( )
(3)增大某一反应物A的浓度,平衡正向移动时,反应物的浓度一定小于原来的浓度,生成物的浓度一定大于原来的浓度( )
(4)增大压强平衡正向移动,反应物的浓度会减小,生成物的浓度会增大( )
(5)恒容条件下,增加气体反应物的量,平衡正向移动,反应物的转化率一定增大( )
(6)升高温度,化学平衡一定发生移动( )
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
2.某温度下,在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后,改变条件对反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0的正、逆反应速率的影响如图所示:
(1)加催化剂对反应速率影响的图像是________(填标号),平衡________移动。
(2)升高温度对反应速率影响的图像是________(填标号),平衡向________方向移动。
(3)增大反应