C•两容器内反应达到平衡所需用的时间一定相同
D.反应达到平衡,两容器的NO2的转化率相同
2.有关化学平衡的标志
基本思路:
①从达平衡的原因判断:
V+=V-(正、逆反应速率均用同一物质表示)
②从达平衡的结果来判断:
反应混合物中各组分的百分含量保持一定
反应混合物中各组分的百分含量保持一定。
在一定温度下密闭容器中进行的某可逆反应,只要各物质的物质的
量保持一定、各物质的浓度保持一定,则反应混合物中各组分的百分含量就保持一定,此时达到了化学平衡。
当反应体系中仅有气态物质时,对于化学方程式左、右两边气体体积相等的可逆反应,压强或平均分子量恒
定时,丕能确定该反应是否已经达到平衡状态。
但对于化学方程式左、右两边气体体积不等的可逆反应,压强或平均分子量恒定时,可以确定该化学反应已经达到平衡状态。
例4•在一定温度下,反应A2(g)+B2(g)—-2AB(g),达到平衡的标志是()
A.单位时间生成nmolA2同时生成nmolAB
B.容器内的总压不随时间变化
C.单位时间生成2nmolAB同时生成nmolB2
D.单位时间生成nmolA2同时生成nmolB2
例5.在反应2SO2+O2—-2SO3的平衡体系中,加入少量18O2,再达到新的平衡时,下列说法正确的是()
A•只有02中含有18OB•只有SO3中含有18O
C.只有O2和SO3中含有18OD.三种物质中均含有18O
例6、江苏理综05-15.哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。
现向一密闭
容器中充人1molN2和3molH2,在一定条件下使该反应发生。
下列有关说法正确的是()
A•达到化学平衡时,N2将完全转化为NH3
B.达到化学平衡时,N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C.达到化学平衡时,N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化
D.达到化学平衡时,正反应和逆反应的速率都为零
3.有关化学平衡的移动
基本思路:
已知“外界条件的改变一一反应方程式一一平衡移动方向(平衡移动的结果)”三个变量中任意
两个,利用勒沙特列原理,就可判断出第三个变量。
例7.某温度下,反应N2O4(g)’——2NO2(g);△H>0,在密闭容器中达到平衡,下列说法中不正确的是()
A•加压时,体积变小,将使正、逆反应速率均增大
B.保持体积不变,加入少许NO2,将使正反应速率减小,因此平衡向左移动。
(2)气体的分子量计算
1T,P相同时,气体的分子量之比=气体密度之比
2标况下,气体摩尔质量=气体标况的密度X22.4
3混合气的平均摩尔质量=^m/刀n
(4)基本解题格式及思路:
例11.恒温下,将amolN2与bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:
N2(g)+3H2(g)——2NH3(g)
(1)若某时刻t时,n(N2)=13mol,nt(NH3)=6mol,则a=。
(2)反应达平衡时,混合气体的体积为716.8L(标准状况),其中NH3的体积分数为25%。
则平衡时NH3的物质
的量为。
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比n(始):
n(平)=。
(4)原混合气体中,a:
b=。
(5)达到平衡时,N2和H2的转化率之比,o(N2):
a(H2)=。
(6)平衡混合气体中,n(N2):
n(H2):
n(NH3)=。
例12.1molN2和3molH2在一定条件下进行反应N2+3H2、—二2NH3,达平衡时混合气体的平均式量为
10,下列正确的是()
A.平衡混合气中,N2的体积分数为12.5%
B.N2的转化率为30%
C.平衡混合气中,H2为2.7mol
D.平衡混合气中,N2、出、NH3的物质的量之比为1:
3:
2
5•平衡移动和混合气的平均式量的关系
M(平均)=Em/En
(1)反应物、生成物均为气体,则气体的总质量守恒,M*1/n
(2)反应前后气体的物质的量不变,则M*m
(3)反应前后气体的总质量和物质的量均变化,分别计算反应物和生成物的平均式量•
例13.下列可逆反应达平衡后,升高温度可使混合气平均相对分子质量增大的是()
A.2HI(g)—H2(g)+12(g);△H>0
B.2SO3(g)、一-2SO2(g)+O2(g);△H>0
C.N2(g)+3H2(g)-2NH3(g);△H<0
D.4NH3(g)+5O2(g)、一-4NO(g)+6H2O(g);△H<0
例14.在密闭容器中进行的反应达平衡后,再压缩体积,混合气体平均式量增大的是()
A.Fe2O3(s)+3CO(g)、一-3Fe(s)+3CO2(g)
B.4NH3(g)+5O2(g)—-4NO(g)+6H2O(g)
C.2NH3(g)+CO2(g)、一-CO(NH02(s)+H2O(g)
D.C(s)+H2O(g)—-CO(g)+H2(g)
6.平衡体系中通入惰性气体的问题
(1)恒容体系:
不影响反应物和生成物的浓度,不影响正逆反应速率,因此,平衡不移动。
(2)恒压体系:
通入惰性气体将使体系的体积增大,因此,反应物和生成物的浓度均减小,相当于反应体系整体减压对平衡移动的影响。
例15•在密闭容器内将PCI5加热气化,并发生反应:
PCl5(g)-PCl3(g)+Cl2(g),填写下表中的空白:
压强变化
平衡移动方向
五氯化磷的分解率
(1)缩小容器体积
(2)恒容充入PCI5
(3)恒容充入Cl2
(4)恒容充入N2
(5)恒压充入N2
7.转化率问题
(1)转化率与平衡移动的关系:
如果反应体系的起始量(n°)不变,当条件的改变(T、P)使平衡向正反应方向移动时,转化率一定增大;反之,平衡向逆反应方向移动时,转化率一定减小。
例16.在恒容密闭容器内,可逆反应:
3NO2(g)+H2O(I)―2HNO3(I)+NO(g);△H<0,达平衡后,下列措施
能增大NO?
的转化率的是()
A.通入少量氧气B.升高温度
C.通入少量氮气D.降低温度
(2)恒容体系中两种物质反应达平衡后,增大某一反应物浓度,平衡向正反应方向移动,此反应物的转化率降低,但其平衡浓度也将增大,体积分数增大;而另一反应物的转化率将升高,体积分数减小,平衡浓度将降
低;生成物的浓度增大。
这是因为平衡移动的结果只能减弱外界条件的影响,不能抵消外界条件的影响
例17.在一定温度下,将1mol一氧化碳和1mol水蒸气放入一固定容积的密闭容器中,发生如下反应:
CO+
H2O(g)、—-C02+H2;反应达平衡后,得到0.5mol二氧化碳,再加入3mol水蒸气并在相同条件下达新平衡后,下列叙述正确的是()
A.CO的转化率增大,H2O的转化率降低
B.CO和H2O的转化率均增大
C.平衡向正反应方向移动,CO2在平衡混合气中的物质的量分数增大
D.平衡向正反应方向移动,H2O(g)的平衡浓度增大
例18•在一定温度和有催化剂的条件下,一氧化碳和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气,若甲容器内一氧化碳的
起始浓度为2mol/l,水蒸气的起始浓度为3mol/L时,一氧化碳的转化率为60%。
乙容器内一氧化碳起始浓度也为2mol/L,水蒸气的起始浓度为6mol/L,达平衡后二氧化碳的浓度为1.5mol/L,试通过计算判断:
(1)二氧化碳和水蒸气的平衡浓度甲乙
(2)一氧化碳的转化率甲乙
(3)水蒸气的转化率甲乙
(4)平衡后二氧化碳和氢气在混合气体中的体积分数甲乙
(3)当反应物是一种时:
1.恒容体系中,改变气体反应物的起始量,对转化率的影响
基本思路:
气体反应物的起始量不同,导致起始压强不同,而不同特点的反应,起始压强的变化对平衡的影响不同、对转化率影响不同。
(1)2SO3、一-2SO2+O2增大SO3的起始浓度,转化率将下降.
(2)2NO2-N2O4增大NO2的起始浓度,转化率将升高•
(3)2HI、一-H2+12增大HI的起始浓度,转化率不变.
例19.在恒容密闭容器中,增大下列反应物的起始浓度,转化率将增大的是()
A.2SO3(g)、一-2SO2(g)+O2(g)B.2NO?
、一-N2O4
C.2HI—-H2+12(g)D.2NH3—-3出+N2
例20.X1和X2分别为两个恒容容器中平衡体系A(g)■—12B(g)和2A(g)—iC(g)的转化率,在温度不变的情
况下,均增加A的物质的量。
下列判断正确的是()
(A)X1降低,X2增大(B)X1、X2均降低
(C)X1增大,X2降低(D)无法判断
2.起始浓度相同时,恒容与恒压体系转化率的比较
基本思路:
比较反应进行过程中,压强的变化对平衡移动方向的影响。
(1)2SO3(g)—-2SO2+O2恒压转化率>恒容转化率
(2)2NO2-N2O4恒压转化率>恒容转化率
(3)2HI■■—-H2+I2恒压转化率=恒容转化率
例21.体积相同的甲、乙两个容器中,分别都充入1mol的下列反应物,在反应过程中,甲容器保持体积不变,乙容
器保持压强不变.
卜列说法止确的是
()
A.反应物:
SO3
反应:
2SO3、一-2SO2+。
2
转化率:
甲
<乙
B.反应物:
NO2
反应:
2NO2、一1N2O4
转化率:
甲
<乙
C.反应物:
HI
反应:
2HI、
H2+I2
转化率:
甲
<乙
D.上述三个反应体系的转化率均是
甲=乙
8.等效平衡问题
(1)等效平衡的含义:
①在不同容器中进行的同一反应,如果它们的反应条件(浓度、压强、温度)均相当,那
么,达平衡时两个体系的平衡特征相同,如:
转化率、组成成分的含量、浓度等。
②对于同一可逆反应,在同一
条件下,无论反应是从哪个方向开始进行,只要起始所投入原料中元素的总物质的量相同,或原料中各元素的原
子总数相等,就可达到同一化学平衡状态。
(2)等效平衡基本解题思路:
要想达到等效平衡,每次反应中,各反应物的起始物质的量浓度保持不变。
(3)等效平衡题型:
1恒温、恒容条件下的等效平衡:
要求起始的物质的量配比相同或相当,实质上是起始所投原料中各元素的
原子个数不变。
2恒温、恒压条件下的等效平衡:
要求起始的物质的量浓度配比相同或相当,实质上是起始所投原料中各元素的质量分数不变。
例22•在一定温度下,把2molSO2和1mol。
2通入一个一定容积的密闭容器里,发生如下反应:
2SO2+。
22SO3(g),当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于平衡状态。
在该容器中,维持温度
不变,令a、b、c分别代表初始加入的二氧化硫、氧气和三氧化硫的物质的量(mol)。
如果a、b、c取不
同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡时,反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上
述平衡时的完全相同。
请填写下列空白:
⑴若a=0,b=0,^Vc=。
(2)若玄=0.5,则b=,c=。
(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(用两个方程式表示,其中一个只含a、c,另一个只含b和c):
例23•在一固定容积的密闭容器中,充入2molA和1molB发生反应:
2A(g)+B(g)——xC(g),达到平衡后,
C的体积分数为W%。
若维持容器体积和温度不变,按0.6molA,0.3molB和1.4molC为起始物质,达到平
衡后,C的体积分数也为W%,贝Ux的值为()
(A)1(B)2(C)3(D)4
例24•某可逆反应2A(g)+3B(g)xC(g)+4D(g),若按下列两组配比:
⑴0.8molA、1.2molB、1.2molC、
2.4molD;
(2)1.4molA、2.1molB、0.6molC、1.2molD,分别在容积不变的同一密闭容器中,一定温度下反应达平衡后,C的质量分数相等。
化学方程式中x为()
(A)1(B)2(C)3(D)4
例25.有A、B两容器,A容器容积固定,B容器容积可变。
一定温度下,在A中加入2molN2、3mol出、反
应:
N2+3H22NH3达平衡时,生成的NH3的物质的量为mmol。
(1)相同温度下,在B中加入4molN2、6molH2。
若B的压强与A的压强始终相等,B中反应达平衡时,生成的NH3的物质的量(从题后选项中选择相应答案,填写标号,下同);若B的容积与A的容积始
终相等,B中反应达平衡时,生成的NH3的物质的量。
(A)小于m(B)等于m(C)在m~2m之间(D)等于2m(E)大于2m
(2)相同温度下,保持B的容积为A的一半,并加入1molNH3,要使B中反应达平衡时,各物质的质量分数与上
述A容器中达平衡时相同,则起始时应加入molN2和molH2。
例26.某温度下在VL密闭容器中加入1molN2和3molH2,使之发生反应:
2+3H2—2NH3,平衡后,测
得平衡混合气中N2、H2和NH3的浓度分别为Mmol/l、Nmol/L和Gmol/L。
若温度不变,只改变初始物质的加入量,而且要求平衡时N2、H2和NH3的浓度仍为Mmol/l、Nmol/L和Gmol/L。
如果初始加入的N2、H2、
NH3的物质的量分别用x、y、z来表示,则三者间应满足的关系是:
(1)若x=0,y=0,贝z=;
(2)若x=,y=2.25mol,贝Uz=;
(3)x、y、z取值必须满足的一般条件(用含x、y、z的方程式来表示),其中含x、z的是
;含y、z的是。
若将上述反应条件改为恒温、恒压,其它条件均不改变:
⑷若x=0,y=0,则;
(5)若x=,y=2.25mol,贝Uz
(6)x、y、z取值必须满足的一般条件是
例27.(I)恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下发应:
C(g)
1molB,到达平衡后,生成amolC,这时A的物质的量为
例30.下列的平衡移动图中,其中能表示由于减少反应物浓度引起化学平衡移动的是(
A
V+,V
2
!
/V‘逆
ViE=V逆;
②物质含量(或转化率)随时间变化图
例31.在某恒容的密闭容器中,可逆反应A(g)+B(g)、—ixC(g),有
的关系曲线,下列说法正确的是()
A.温度:
Ti>T2
B.压强:
Pi>P2
C.该正反应是吸热反应
D.x的取值是:
x=1
例32.现有可逆反应A(g)+B(g)、—-3C(g),下图中甲、乙、丙分别
如图所示
表示在不
同的条件下,生成物C在反应混和物中的百分含量
(C%)和反应时间的关系:
甲•丙
(1)若甲图中两条曲线分别表示有催化剂和无催化剂时的情况,则曲线是表示有催化剂时的情况。
(2)若乙图中的a曲线表示200C和b曲线表示100C时的情况,则此可逆反应的正反应是热反应。
(3)若丙图中两条曲线分别表示不同压强下的情况,则
③物质含量(或转化率)随温度、压强变化图
例33.某可逆反应L(g)+G(g)、—i3R(g);△H>0,
试判断图中y轴可以表示()
(A)平衡混合气中R的质量分数
(B)达到平衡时G的转化率
(C)平衡混合气中G的质量分数
(D)达到平衡时L的转化率
例34.某可逆反应mA(g)+nB(g)
图,在平衡体系中A
佝
曲线是表示压强较大的情况。
本图表示外界条件(温度、压强)的变化对上述反应的影响。
UO7Pa106Pa1(PP軒
—-pC(g);△H<0,其中m、n、p为配平系数,且m+n>p。
分析下列各的质量分数与温度T、压强P关系正确的是()
>
温度/光
例35.能正确反映出N2(g)+3H2(g)、—i2NH3(g);△H<0的关系的是()
(A)
例36.对于mA(s)+nB(g)、—ipC(g);△H<0的可逆反应,在一定温度下B的
百分含量与压强的关系如图所示,则下列判断正确的是()
(A)m+nvp(B)n>p
(C)x点的状态是v正〉v逆(D)x点比y点的反应速率慢
例37.由可逆反应测绘出图像,纵坐标为生成物在平衡混合物中的百分含量,下列对该反应的判断正确的是()
(A)
反应物中一定有气体
(B)生成物中一定有气体
(C)正反应一定是放热反应
温度
、——pC(g),其中m、n、p为配平系数,达到平衡后,经测定增大压强
P时,A的转化率随P而变化的曲线如右图。
则:
⑴增大压强,A的转化率,平衡向移动,达到新平衡后,混合物中C的质量分
数。
(2)上述化学方程式中的配平系数m、n、p的正确关系是,向上述平衡体系中加入B,
使体系压强增大,则平衡。
、.
(3)当降低温度时,C的质量分数增大,则A的转化率,正反应是—热反应。
''I'
10.有关取值范围的问题
基本思路:
讨论极限情况(如转化率为0或100%的情况)下的有关量的关系。
例39.在一定温度、催化剂条件下,将CO和水蒸气各1mol放在密闭容器中反应:
CO+出09)■■—-CO2+H2,达平衡后测得CO2为0.6mol,再通入4mol水蒸气,达新的平衡后,CO2物质的量()
A.等于0.6molB.等于1mol
C.大于0.6mol,小于1molD.大于1mol