化学平衡状态 化学平衡的移动

第24讲 化学平衡状态 化学平衡的移动

考纲要求 1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2.掌握化学平衡的特征。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。 探究高考 明确考向

1.(2017·海南，11，改编)已知反应CO(g)＋H 2O(g)

催化剂

CO 2(g)＋H 2(g) ΔH <0。在一定温度和压强

下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是( )

A.升高温度，K 增大

B.减小压强，n (CO 2)增加

C.更换高效催化剂，α(CO)增大

D.充入一定量的氮气，n (H 2)不变 2.(2016·四川理综，6)一定条件下，CH 4与H 2O(g)发生反应：CH 4(g)＋H 2O(g)CO(g)＋3H 2(g)。设起

始

n (H 2O )

n (CH 4)

＝Z ，在恒压下，平衡时CH 4的体积分数φ(CH 4)与Z 和T (温度)的关系如图所示。下列说法正确的是( ) A.该反应的焓变ΔH >0 B.图中Z 的大小为a >3>b

C.图中X 点对应的平衡混合物中n (H 2O )

n (CH 4)

＝3

D.温度不变时，图中X 点对应的平衡在加压后φ(CH 4)减小 3.[2016·天津理综，10(3)]在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：

MH x (s)＋y H 2(g)

MH x ＋2y (s) ΔH ＜0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是________。

a.容器内气体压强保持不变

b.吸收y mol H 2只需1 mol MH x

c.若降温，该反应的平衡常数增大

d.若向容器内通入少量氢气，则v (放氢)>v (吸氢)

4.[2017·全国卷Ⅲ，28(4)]298 K 时，将20 mL 3x mol·L －

1Na 3AsO 3、20 mL 3x mol·L －

1 I 2和20 mL NaOH

溶液混合，发生反应：AsO 3－

3(aq)＋I 2(aq)＋2OH －(aq)

AsO 3－

4(aq)＋2I －

(aq)＋H 2O(l)。溶液中c (AsO 3

－

4)

与反应时间(t )的关系如图所示。

①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 3－

3)

c.c (AsO 3－

4)/c (AsO 3

－

3)不再变化

d.c (I －)＝y mol·L －1

②t m 时，v 正________(填“大于”“小于”或“等于”)v 逆。

③t m 时v 逆________(填“大于”“小于”或“等于”)t n 时v 逆，理由是____________。

④若平衡时溶液的pH ＝14，则该反应的平衡常数K 为________。

5.(2017·全国卷Ⅱ，27)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题： (1)正丁烷(C 4H 10)脱氢制1-丁烯(C 4H 8)的热化学方程式如下： ①C 4H 10(g)===C 4H 8(g)＋H 2(g) ΔH 1

已知：②C 4H 10(g)＋12O 2(g)===C 4H 8(g)＋H 2O(g) ΔH 2＝－119 kJ·mol －

1

③H 2(g)＋12

O 2(g)===H 2O(g) ΔH 3＝－242 kJ·mol －

1

反应①的ΔH 1为________ kJ·mol －

1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x ___(填“大

于”或“小于”)0.1；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是___(填标号)。 A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.降低压强

(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n (氢气)/n (丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是________________________。

(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 ℃ 之前随温度升高而增大的原因可能是_________________________、__________________；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是___________________________________________。 (2)氢气是产物之一，随着n (氢气)/n (丁烷)增大，逆反应速率增大

(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高，反应速率加快 丁烯高温裂解生成短碳链烃类

考点一 可逆反应与化学平衡建立

1.可逆反应

(1)定义：在 下，既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。

(2)特点

①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。

②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都(填“大于”或“小于”)100%。

(3)表示

在方程式中用“”表示。

2.化学平衡状态

(1)概念：一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。

(2)建立

(3)平衡特点

3.判断化学平衡状态的两种方法

(1)动态标志：v正＝v逆≠0

①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。

②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如a A＋b B c C＋d D，

v正(A)

v逆(B)＝

a

b时，反应达到平

衡状态。

(2)静态标志：各种“量”不变

①各物质的质量、物质的量或浓度不变。

②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。

③温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。

总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则

不能作为平衡标志。

(1)二次电池的充、放电为可逆反应()

(2)在化学平衡建立过程中，v正一定大于v逆()

(3)恒温恒容下进行的可逆反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相

等时，反应达到平衡状态()

(4)在一定条件下，向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应，生成2 mol NH3(

)

1.向含有2 mol SO2的容器中通入过量O2发生2SO2(g)＋O2(g)催化剂

△

2SO3(g)ΔH＝－Q kJ·mol－1 (Q＞0)，

充分反应后生成SO3的物质的量______(填“＜”“>”或“＝”，下同)2 mol，SO2的物质的量______0

mol，转化率______100%，反应放出的热量________ Q kJ。

2.总压强不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？

3.混合气体的密度不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？

题组一“极端转化”确定各物质的量

1.在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L

－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()

A.Z为0.3 mol·L－1

B.Y2为0.4 mol·L－1

C.X2为0.2 mol·L－1

D.Z为0.4 mol·L－1

2.(2018·长沙一中月考)一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为

c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下

列判断正确的是()

A.c1∶c2＝3∶1

B.平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3

C.X、Y的转化率不相等

D.c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1

极端假设法确定各物质浓度范围

上述题目1可根据极端假设法判断，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。