化学平衡状态的判断
• • • •
[解析] 由已知பைடு நூலகம் X 起始: 1 转化: a 平衡: 1-a
+
2Y2Z 1 0 2a 2a 1-2a 2a
2-3a 3 - 1 根据题意有: a= 根据题意有: = ,a= ,Y 的转化率最 2a 2 3 接近 66%。 。
• [答案] D
• [名师点睛] 计算转化率时,要注意用好 “三段式”。做题时列清“初始”、 “转化”、“平衡”三部分的各物质的 浓度或物质的量。
举例 反应
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) ①在单位时间内消耗了m mol A同时生成m mol A,即 平衡 v(正)=v(逆) ②在单位时间内消耗了n 不一定 mol B同时生成pmol C,均 平衡 指v(正) ③vA∶vB∶vC∶vD= 不一定 m∶n∶p∶q, 平衡 v(正)不一定等于v(逆)
• t2时刻M、N的物质的量相等,但并不是 化学平衡状态,因此,正、逆反应速率 不可能相等。
• 教材答疑 • 交流与讨论 在高温、高压和催化剂存 在下,氮气与氢气发生可逆反应,无论 反应时间多长,在反应容器中总是同时 存在着氮气、氢气和氨气。
• 请依据图分析合成氨反应中正、逆反应 的反应速率及反应物和生成物的浓度随 时间变化的情况。 • [点拨] 合成氨时发生反应: N2+3H2 • 2NH3,这是一个可逆反应,适当的高温 可增大化学反应速率,同时催化剂在此 温度下活性较好(500℃左右),增大压强 可以使平衡向正反应方向移动,有利于 NH3的生成(待学),使用催化剂可以提高 单位时间内NH3的产量。反应开始时, 生成物浓度为0,随着反应的进行,反应 物的浓度减少,生成物的浓度增加,由 于该反应是可逆的,当反应进行到一定
• [解析] 可逆反应不能进行到底,即反应 物、产物共存。 • [答案] C
• 例2 可逆反应:2NO22NO+O2在体 积固定的密闭容器中进行,达到平衡状 态的标志是 ( ) • ①单位时间内生成n mol O2的同时生成 2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2的 同时生成2n mol NO ③用NO2与NO、O2 表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混 合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气 体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的 平均相对分子质量不再改变的状态
2.转化率的计算 转化率的计算 已转化量 在上述反应中, 转化率= A 在上述反应中, 的转化率= ×100% 转化前总量 mx = a ×100%
• “量”指物质的量、浓度、体积、质量 等。
3.各组分的分数 各组分的分数(φ) 各组分的分数 混合物中A的量 混合物中 的量 在上述反应中, 在上述反应中 ,φ(A)= = ×100% 混合物总量 a-mx - = ×100% a-mx+b-nx+px+qx - + - + +
• [名师点睛] 可逆反应达到平衡状态的标 志 • (1)微观标志:v(正)=v(逆)≠0。 • (2)宏观标志:各组分的浓度保持一定。 • 例3 X、Y、Z三种气体,取X和Y按1∶1 的物质的量之比混合,放入密闭容器中 发生如下反应:X+2Y2Z,达到平 衡后,测得混合气体中反应物的总物质 的量与生成物的总物质的量之比为3∶2, 则Y的转化率最接近于 ( ) • A.33% B.40%
举例反 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 应 任何化学反应都伴 随着能量变化,在 温度 其他条件不变的条 平衡 件下,体系温度一 定时 体系的 不一定平 密度一定 密度 衡
• [温馨提示] 判断可逆反应达到平衡状态 的标准有两个:①v(正)=v(逆);②反应 混合物中各组分的物质的量(浓度或百分 含量)保持不变。标准①是指反应混合物 中同一物质的消耗速率与生成速率相等, 应用时要注意,若用不同物质的反应速 率表示时,反应速率与各物质对应的化 学计量数成正比。标准②是指反应混合 物的百分组成保持不变。应用时要注意 到与其相关的其他形式,如对有气体参 加的反应,气体体积、相对分子质量、 密度、压强等表现形式。
• 2.化学平衡状态的判断 举例 反应 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) ①各物质的物质的量或各 物质的物质的量分数一定 ②各物质的质量或各物质 的质量分数一定 ③各气体的体积或体积分 数一定 ④总压强、总体积、总物 质的量一定 平衡 平衡 平衡 不一定 平衡
混合 物体 系中 各成 分的 含量
• A.化学方程式为:2M===N • B.t2时,正、逆反应速率相等,达到平 衡 • C.t3时,正反应速率大于逆反应速率 • D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍 • [错解] A
• [点拨] 由图象可知N为反应物,M为生 成物,然后找出在相同时间段内变化的 M、N的物质的量之比(与是否达到平衡 无关),以确定M、N在化学方程式中的 化学计量数之比,即该反应的化学方程 式为:2NM。t2时刻M、N的物质的 量相等,但此时M、N的物质的量仍在发 生变化,反应未达到平衡状态,因此正 反应速率不等于逆反应速率。t3时刻及t3 时刻之后,M、N的物质的量不再改变, 证明已达到平衡状态,此时正、逆反应 速率相等。 • [正解] D
• A.①④⑥⑦ B .②③ ⑤ ⑦ • C.①③④⑤ D.全部 • [解析] ①中单位时间内生成n mol O2的 同时必消耗2n mol NO2,所以①能说明 达到平衡状态,②所描述的都是指正反 应方向的速率,无法判断;③无论达到 平衡与否同向的速率之比总是符合方程 式计量数之比;④有色气体的颜色不变 能够说明达到了化学平衡;因容器体积 固定,密度是一个常数,所以⑤不能说 明;该反应是一个反应前后气体体积不 等的反应,容器的体积固定,所以⑥⑦
正、 逆反 应速 率的 关系
举例 反应
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) ①m+n≠p+q时,总压强 一定(其他条件一定) 平衡
压强 ②m+n=p+q时,总压强 不一定 一定(其他条件一定) 平衡 ① 一定时,只有当m+ 平衡 n≠p+q时
混合 气体 的平 均相 对分 子质
② 一定,但m+n=p+ 不一定 q时 平衡
• 纠错一览 • [易错点] 化学反应中的图像分析 • [易错点辨析] 解答图象问题的一般方法 是:①看清坐标轴所代表的物理量各是 什么,曲线表示的是哪些量的关系;② 弄清曲线上点的含义(起点、转折点、交 点);③注意曲线的“平”与“陡”和函 数的增减性。
• 例4 在一定温度下,容器内某一反应中 M、N的物质的量随反应时间变化的曲线 如图所示,下列表述正确的是 ( )
4.产率的计算 产率的计算 实际生成该产物的物质的量 某产物的产率= 某产物的产率 = 理论可得该产物的物质的量 ×100%
例 1 在 密 闭 容 器 中 发 生 合 成 氨 反 应 N2 + 高温、 、 3H2高温高压2NH3,反应一段时间后,容器中存在的物 反应一段时间后, 催化剂 质为 A.N2、H2 . C.N2、H2、NH3 . B.NH3 . D.不确定 . ( )
• 1.化学平衡计算的模式——三段式 • 如:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令 A、B起始物质的量分别为amol、b mol, 达到平衡后,A的物质的量变化为mx mol。
• • • • • • •
mA(g)+ nB(g)pC(g)+qD(g) n起始(mol) a b 0 0 n变化(mol) mx nx px qx n平衡(mol)a-mx b-nx px qx 对于反应物:n平=n始-n变 对于生成物:n平=n始+n变 在体积固定不变的容器中,浓度同样遵 循上述规律。