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教师版 5-高2化学平衡状态


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主讲:岳阿娟老师

态度决定高度 细节决定成败 化学反应平衡状态
一、勒夏特列原理 如果改变影响平衡的一个条件(浓度、温度或压强等) ,平衡就向能够减弱这 种改变的方向移动。
点睛: (1)化学平衡具有“反抗精神” ,总跟外界“对着干”---向着减弱外界条件改变 的方向移动,但又“干不过”---只能减弱外界条件的改变,但不能抵消这种改变。 (2)勒夏特列原理适用于一切动态平衡。 1.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是: A.工业生产硫酸的过程中使用过量的氧气,以提高二氧化硫的转化率 B.合成氨工厂通常采用 20MPa~50MPa 压强,以提高原料的利用率; C.在实验室里,可用碳酸钙粉末和稀硫酸制得二氧化碳气体; D.实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气。 2.右图曲线 a 表示放热反应 X(g)+Y(g) Z(g) +M(g)+N(s)进 (C )

行过程中 X 的转化率随时间变化的关系。 若要改变起始条件, 使反应过程按 b 曲线进行,可采取的措施是( B ) A.升高温度 C.增大体积 B.加催化剂 D.加大 X 的投入量

二、化学平衡状态的判断
(1)判断依据

①v(正) = v(逆)
同一物质:正、逆反应速率相等 不同物质:反应速率的方向相反、大小符合化学计量数之比。 ②反应混合物中各组分的百分含量保持不变。(平衡时各组分的浓度保持不变,不是相 等或等于化学计量数之比)
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(2)两种典型情况分析 ①对于反应物和生成物都是气体且反应前后气体体积发生变化(反应前后气体的物质的 量不相等)的反应例如: 平衡状态的判断依据 速率关系 ① 单位时间内消耗了 nmol 同时生成了 3nmol ② 单位时间内消耗了 nmol 同时消耗了 2nmol 含量关系 压强 温度 平均相对分子质量 气体的密度 的物质的量、质量、浓度、百分含量保持不变 总体积、总物质的量、总压强保持不变 体积的温度保持不变 平均相对分子质量保持不变 ①若容器的体积可变,则可以根据密度不变判断反应达到平衡状态 ②若容器的体积不变,则密度始终不变,此时不能作为依据 ②对于反应物和生成物都是气体且反应前后气体体积不发生变化(反应前后气体的物质 的量相等)的反应例如: 平衡状态的判断依据 速率关系 ① 单位时间内消耗了 nmol 同时生成了 nmol ②单位时间内消耗了 nmol 同时消耗了 2nmol 含量关系 温度 气体的颜色 1.例题精讲 例 1: H2(g)+ I2(g) 2HI(g)已经达到平衡状态的标志 。 的物质的量、质量、浓度、百分含量保持不变 总体积、总物质的量、总压强保持不变 因碘蒸气有颜色,所以气体的颜色不变

①c(H2)=c(I2)=c(HI)时 ②c(H2):c(I2):c(HI)=1:1:2 时 ③c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变 ④单位时间内生成 nmolH2 的同时生成 2nmolHI ⑤单位时间内生成 nmolH2 的同时生成 nmolI2

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⑥反应速率 v(H2)=v(I2)= 1 v(HI)

2

⑦一个 H-H 键断裂的同时有两个 H-I 键断裂 ⑧温度和体积一定时,容器内压强不再变化 ⑨温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化 ⑩温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化 ⑾条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化 [解析] ①浓度相等,不能说明已达到平衡状态; ②浓度之比与平衡状态无必然联系; ③浓度不变,说明已达平衡。注意不要把浓度不变与①、②两种情况混淆; ④“生成 nmolH2”指逆反应, “生成 2nmolHI”指正反应,且 v 正=v 逆,正确; ⑤“生成 nmolH2” 、 “生成 nmolI2”都指逆反应,不能判断; ⑥无论是 v 正、v 逆,用不同物质表示时,一定和化学计量数成正比,与是否达到平衡状 态无关。 ⑦从微观角度表示 v 正=v 逆,正确; ⑧由于Δν(g) = 0,压强始终不改变; ⑨颜色不变,说明 I2(g)浓度不变,可以判断; ⑩由于Δν(g) = 0,体积始终不变,且反应混合物总质量始终不变,密度不变,不能判 断是否达到平衡。 ⑾反应前后气体的物质的量、质量均不变,所以平均分子量始终不变,不一定达到平衡 状态。解答:③④⑦⑨ [点评] 此题从多个角度分析平衡态或不平衡态各种相关物理量的变化情况,有助于加深对平 衡特点的理解。 2. 把 6molA 气体和 5molB 气体混合放入 4L 密闭容器中,在一定条件下发生反应: 2C(气)+ xD (气)经 5 min 达到平衡,此时生成 C 为 2 mol , ( )

3A(气)+B(气)

测定 D 的平均反应速率为 0.1mol/L?min,下列说法中错误的是 A.x = 2 C. 平衡时 A 的浓度为 0.8mol/L B. B 的转化率为 20%

D. 恒温达平衡时容器内压强为开始时的 85%
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[解析] 本题是一道有关化学平衡的基础计算题,解题的关键是弄清各量的含义。
?1 因 n( D) ? v( D) ? V ? t ? 0.1mol? ( L ? min) ? 4L ? 5 min ? 2mol, n(C ) : n( D) ? 2mol : 2mol ? 1 : 1 ,所以 x ? 2 。

起始量(mol) 变化量(mol) 平衡量(mol)

3A(气)+B(气) 6 5 3 1 3 4

2C(气)+2D(气) 0 0 2 2 2 2

反应的B
B 的转化率为: 起始时B的总量 平衡时 A 的浓度:

? 100% ?

1 ? 100% ? 20% 5

平衡量A的物质的量 容器的体积

?

3m ol ? 0.75m ol? L?1 4L

p平 p始

?

n平 n始

?

(3 ? 4 ? 2 ? 2)mol ?1 (6 ? 5)mol ,所以 p平 ? p始

[答案]C、D 3.在一定温度下可逆反应 A(g) + 3B(g) A.C 的生成速率与 C 的分解速率相等 B.单位时间生成 n mol A,同时生成 3n mol B C.A、B、C 的浓度不再发生变化 D.A、B、C 的分子个数比为 1 : 3 : 2 解析:化学平衡的标志是正反应速率与逆反应速率相等,C 的生成速率是正反应速率,C 的分解速率是逆反应速率,因此 A 选项正确;A、B、C 的浓度不再发生变化,是平衡状态的 宏观表现,因此选项 C 正确;B 选项中由于 A、B 都是逆反应速率,与正反应无关,因此错误; A、B、C 的分子个数比为 1 : 3 : 2 的偶然存在性,不能作为判断平衡标志的依据。 答案:A、C 点拨:化学平衡的标志①: v(正) = v(逆);②反应混合物中各组分的浓度和含量不变。用 速率描述时,一定要注意一“正”、一“逆”,且相等。 【练习 1】对于可逆反应 2HI(g) 态的是 A.各物质的量的浓度比 2 : 1: 1 B.容器内的总压不随时间变化 C.断裂 2 mol H-I 键的同时生成 1 mol I-I 键 D.混合气体的颜色不再变化时
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2C(g)达到平衡的标志是:

I2(g) + H2(g),下列叙述能够说明已达到平衡状

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答案:D 点拨:该反应的特点是反应前后气体物质的化学计量系数和相等,因此压强始终保持不 变;因此 B 选项错误;在反应过程中的任意时刻断裂 2 mol H-I 键的同时生成 1 mol I-I 键,因此 C 选项错误。 【练习 2】在恒容密闭容器中,不能作为反应 2SO2(g) + O2(g) 的标志是: A.混合气体的分子数之比为 2 : 1: 2 B.混合气体的压强不再发生变化 C.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化 D.混合气体的密度不再发生变化 答案:A、D 点拨:A 选项是在特殊情况下出现的情况,B、C 选项均说明混合气体的物质的量不再变 化,D 选项利用公式 d= m/V, m、V 不变,所以密度一直不变。 【练习 3】在一定温度下的密闭容器中,当物质的下列物理量不再变化时,表明反应 A(s) + 2B(g) C(g) + D(g)已达到平衡的是 B. 混合气体的密度 D. 气体的总物质的量 2SO3(g)达到平衡

A. 混合气体的压强 C. B 的物质的量浓度

解析:题给反应是一个反应前后气体分子总数不变的可逆反应。显然混合气体压强和总 的物质的量始终保持不变,不能用来判断反应是否达到平衡;由于 A 是固体,所以密度是一 个变化量,那么 B 的浓度也是一个变化量,因此当混合气体的密度、B 的物质的量浓度不再 变化时,说明反应已达平衡。 答案:B、C 三、应用 v-t 图像分析外界因素对化学平衡的影响 (1)浓度对化学平衡的影响 化学平衡 体系浓度改变 化学平衡 对反应速率的影 响 反应物浓度↑ 生成物浓度↑ 反应物浓度↓ 生成物浓度↓

v(正) >v(逆),
平衡移动的方向 →

v(逆)> v(正),

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v(逆)> v(正),


v(正) >v(逆),


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图像

(2)温度对化学平衡的影响

反应热 体系温度改变 对反应速率的影 响 ↑ ↑ ↓ ↓

v(正) >v(逆),
平衡移动的方向 图像 →

v(逆)> v(正),


v(正) >v(逆),


v(逆)> v(正),


(3)压强对化学平衡的影响

关系

体系压强改 变 ↑

平衡移动方 向 →

速率变化

图像

v(正) >v(逆),





v(逆)> v(正),



v(正) =v(逆),

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v(正) =v(逆),





v(正) >v(逆),





v(逆)> v(正),

(4)催化剂对化学速率和化学平衡的影响

1.在容积固定的密闭容器中存在如下反应: A(g)+3B(g)

2C(g) 该反应正反应为放热反

应。某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,并根据实验 数据作出下列关系图:下列判断一定错误 的是 .... ( B )

A.图Ⅱ研究的是温度对反应的影响,且甲的温度较高 B.图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响,且甲使用的催化剂效率较高 C.图 I 研究的是不同催化剂对反应的影响,且乙使用的催化剂效率较高 D.图 I 研究的是压强对反应的影响,且乙的压强较高. 2.在一定温度下,容器内某—反应中 M、N 的物质的量随反应时 间变化的曲线如下图,下列表述中正确的是 (D A.反应的化学方程式为:2M N )

B.t2 时,正逆反应速率相等,达到平衡
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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 3.压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是 A.H2(g)+I2(g) C.2SO2(g)+O2(g)
2-

( A ) 2NH3(s) 2CO(g)

2HI(g) 2SO3(g)
+ 2-

B.3H2(g)+N2(g) D.C(s)+CO2(g)

4.在下列平衡 2CrO4 (黄色)+ 2H

Cr2O7 (橙红色)+ H2O 中,溶液介于黄和橙红色之间, (A D.H2O )

今欲增加溶液的橙红色,则要在溶液中加入 A.H+ B.OHC.K+

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