高三化学一轮复习——化学平衡一、化学平衡的概念:在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组在成分的含量保持不变的状态叫做化学平衡。
1.“等”——处于密闭体系的可逆反应,化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等。
即v(正)=v(逆)≠0。
这是可逆反应达到平衡状态的重要标志。
2.“定”——当一定条件下可逆反应一旦达平衡(可逆反应进行到最大的程度)状态时,在平衡体系的混合物中,各组成成分的含量(即反应物与生成物的物质的量,物质的量浓度,质量分数,体积分数等)保持一定而不变(即不随时间的改变而改变)。
这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要依据。
3.“动”——指定化学反应已达化学平衡状态时,反应并没有停止,实际上正反应与逆反应始终在进行,且正反应速率等于逆反应速率,所以化学平衡状态是动态平衡状态。
4.“变”——任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的(与浓度、压强、温度等有关)。
而与达平衡的过程无关(化学平衡状态既可从正反应方向开始达平衡,也可以从逆反应方向开始达平衡)。
二、化学平衡的移动——勒沙特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
【例1】下列哪种说法可以证明反应N2 + 3H22NH3已达到平衡状态()A. 1个N≡ N键断裂的同时,有3个H - N键形成。
B. 1个N≡ N断裂的同时,有3个H - N键断裂。
C . 1个N≡ N 断裂的同时,有6个H - N 键断裂。
D. 1个N≡ N 键断裂的同时,有6个H - N 键形成。
【例2】 能够充分说明在恒温恒容下的密闭容器中,反应2SO 2+O 22SO 3已达平衡状态的标志是A.容器中SO 2、O 2、SO 3的物质的量之比为2:1:2B.SO 2 和SO 3的物质的量浓度相等 C .反应容器内压强不随时间变化而变化D .单位时间内生成2molSO 3 时,即生成1molO 2【例3】可逆反应: 3A (g )3B(?)+C(?)(正反应为吸热反应),随着温度升高,气体平均相对分子质量有变小趋势, 则下列判断正确的是A .B 和C 可能都是固体 B .B 和C 一定都是气体 C .若C 为固体,则B 一定是气体D .B 和C 可能都是气体【例4】密闭容器中一定量的混合气体发生反应:,平衡时,测得A 的浓度为0.50mol·L -1,在温度不变时,把容器容积扩大到原来的2倍,使其重新达到平衡,A 的浓度为0.30mol·L -1,有关叙述不正确的是( )。
A .平衡一定向右移动 B .B 的转化率降低 C . D .C 的体积分数降低【高考真题】【例1】(08上海,25)在2L 密闭容器内,800℃时反应:2NO(g)+O 2(g)错误!未找到引用源。
2NO(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:⑴ 出该反应的平衡常数表达式:K= 。
已知:300C K ︒>350C K ︒,则该反应是 热反应。
⑵右图中表示NO 2的变化的曲线是 。
用O 2表 示从0~2s 内该反应的平均速率v= 。
⑶能说明该反应已达到平衡状态的是 。
a .v(NO 2)=2v(O 2)b .容器内压强保持不变c .v 错误!未指定书签。
逆错误!未找到引用源。
(NO)=2v 错误!未指定书签。
正 (O 2)d .容器内密度保持不变⑷ 为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是 。
a.及时分离除NO2气体b.适当升高温度c.增大O2的浓度d.选择高效催化剂【例2】(01上海,24)某化学反应2A B+D在四种不同条件下进行,B、D起始浓度为0,反应物A的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如下表:根据上述数据,完成下列填空:(1)在实验1,反应在10至20分钟时间内平均速率为mol/(L·min)。
(2)在实验2,A的初始浓度C2=mol/L,反应经20分钟就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是。
(3)设实验3的反应速率为V3,实验1的反应速率为V1,则V3V1(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【例3】(07上海,25)一定条件下,在体积为3L的密闭容器中,一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu 2O/ZnO):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)根据题意完成下列各题:(1)反应达到平衡时,平衡常数表达式K=,升高温度,K值(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)在500℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=(3)在其他条件不变的情况下,对处于E点的体系体积压缩到原来的1/2,下列有关该体系的说法正确的是a 氢气的浓度减少b 正反应速率加快,逆反应速率也加快c 甲醇的物质的量增加d 重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大(4)据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O 的量不变,原因是:(用化学方程式表示)。
【例4】(09上海25)铁和铝是两种重要的金属,它们的单质及化合物有着各自的性质。
(1)在一定温度下,氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应:F e O(s)+3C O(g)2F e(s)+3C O(g)232①该反应的平衡常数表达式为:K=Fe O粉末的密闭容器中通入CO气体,10min后,生成了单②该温度下,在2L盛有23质铁11.2g。
则10min内CO的平均反应速率为(2)请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反应已达到平衡状态:①②(3)某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应。
下列反应速率(v)和温度(T)的关系示意图中与铝热反应最接近的是 。
(4)写出氢氧化铝在水中发生酸式电离的电离方程式: 欲使上述体系中3+Al 浓度增加,可加入的物质是 。
【例5】(10上海25)接触法制硫酸工艺中,其主反应在450℃并有催化剂存在下进行:(1)该反应所用的催化剂是 (填写化合物名称),该反应450℃的平衡常数 500℃时的平衡常数(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)该热化学反应方程式的意义是 。
(3)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是a.b.容器中气体的平均分子量不随时间而变化c.容器中气体的密度不随时间而变化d.容器中气体的分子总数不随时间而变化(4)在一个固定容积为5L 的密烤容器中充入0.20mol SO 2和0.10mol O 2,半分钟后达到平衡,测得容器中含SO 30.18mol ,则2()v O = 11.min mol L ---:若继续通入0.20mol SO 2和0.10mol O 2则平衡 移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”),再次达到平衡后, mol<n(SO 3)< mol 。
【提高练习】 1、(08上海模拟)(1)写出硝酸铵在工农业生产中的重要作用_______________________(任写一条) (2)已知N 2(g )+3H 2(g )2NH 3(g ),ΔH =-92 kJ ·mol -1。
请回答:①在500℃、200atm 和铁催化条件下向一密闭容器中充入1molN 2和3molH 2,充分反应后,放出的热量______(填“<”“>”“=”)92.4kJ ,理由是_________________。
②为有效提高氢气的转化率,实际生产中宜采取的措施有____________tA.降低温度B.最适合催化剂活性的适当高温C.增大压强D.降低压强E.循环利用和不断补充氮气F.及时移出氨(3) 已知铂铑合金网未预热也会发热。
写出氨催化氧化的化学方程式。
_____________________该反应的化学平衡常数表达式K=________________,当温度升高时,K 值______(增大、减小、无影响),其原因是_____________________________________。
(4)在一定温度和压强的密闭容器中,将平均式量为8.5的H 2和N 2混合,当该反应达到平衡时,测出平衡混合气的平均式量为10,此时N 2的转化率为_______________。
2 .(08上海重点中学第二次联考) 在一体积不变的密闭容器中充入H 2和I 2(g),发生反应:H 2(g)+I 2(g)2HI(g)+Q ,Q>0。
当达到平衡后,改变反应的某一条件(不再充任何气体)造成容器内压强增大。
下列说法正确的是A .容器内气体颜色变深,平均相对分子质量增大B .平衡不移动,混合气体密度不变C .平衡向右移动,HI 浓度增大D .反应速率变化如右图所示3. (08上海重点中学第二次联考) 500℃、20 MPa 时,将H 2和N 2置于一容积为2 L 的密闭容器中发生反应。
反应过程中H 2、N 2和NH 3物质的量变化如图所示,根据题意完成下列各题: ( 1 ) 反应达到平衡时,平衡常数表达式 K=___________________此时增加N 2的量,平衡常数将________(填“增大”“减小” 或 “不变”) ( 2 ) 500℃、20 MPa 时,反应处于平衡状态的时间_________________ 。
( 3 ) 反应开始到第一次平衡时,N 2的平均反应速率为________________。
( 4 ) 据图判断,反应进行到10 min 至20 min 时曲线发生变化的原因是:______________________ ;反应进行至25min 时,曲线发生变化的原因是:_______________________________ 。
4.某化学反应 3 A2 B + D 在四种不同条件下进行,B 、D 的起始浓度为0。
反应物A 的浓度 c 随时间 t 的变化情况如下表:根据上述数据,完成下列填空:(1)在实验 1 ,反应在10 min ~20 min 内平均速率为_______ mol /(L ·min )(2)在实验 2 ,A 的初始浓度C2 _______ mol / L ,反应经20 min 就达到平衡,可推测实验2 中还隐含的条件是____________________________(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<、>或=),且C3 ______ 2.0 mol / L (填<、>或=)(4)比较实验 4 和实验1,可推测正反应是______反应(填吸热或放热)。
理由是________________________________________5.已知可逆反应CO + H2O(g)CO2 + H2,达到平衡时,(1)830K时,若起始时:c (CO) = 2 mol/L,c (H2O) = 3 mol/L,平衡时CO的转化率为60%,水蒸气的转化率为;K值为。