教辅：高考化学复习之化学平衡

第16讲化学平衡考纲定位选项示例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。了解化学平衡常数的含义,能利用化学平衡常数进行相关计算。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。1.一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：已知气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数，下列说法正确的是：B.650℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%。(2015年四川卷)表达式为____________________。(2016年新课标卷ⅡT27)3.顺-1,2-二甲基环丙烷和反-1,2-二甲基环丙烷可发生如下转化：。(2016海南卷T16)。[考纲导视]2.反应ClO－2＋2SO2－3===2SO2－4＋Cl－的平衡常数K[基础反馈]1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)2H2O2H2↑＋O2↑为可逆反应()。(2)二次电池的充、放电为可逆反应()。(3)可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化()。(4)化学反应达到化学平衡状态的正逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。()。(5)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度()。(6)化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变()。(7)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变，化学平衡也一定发生移动()。(8)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大()。答案：(1)×(2)×(3)√(4)√(5)√(6)√(7)×(8)×ΔH＝－QkJ·mol－1(Q＞0)，充分反应2．向含有2mol的SO2容器中通入过量氧气发生2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)后生成SO3的物质的量______2mol(填“”“”或“＝”，下同)，SO2的物质的量______0mol，转化率______100%，反应放出的热量______QkJ。答案：考点一化学平衡状态【知识梳理】一、化学反应的方向1.自发反应。无需外界帮助在一定条件下________________就能自发进行的反应称为自发反应。2.判断化学反应方向的依据。正反应逆反应要正确判断一个化学反应是否能自发进行，必须综合考虑反应的________、________以及________。3.可逆反应。同时小于焓变熵变温度二、化学平衡状态1.化学平衡状态的定义。在一定条件下的可逆反应里，当_________________________________________，反应混合物中_______________________的状态是化学平衡状态，简称化学平衡。化学平衡状态是该条件下的该反应进行的最大限度。各组分的浓度保持不变正反应速率和逆反应速率相等(v正＝v逆0)2.建立过程。最大逐渐减小逐渐增大在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：以上过程可用下图表示：3.化学平衡状态的特征。(1)逆：研究对象必须是____________。(2)等：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______________。可逆反应v(正)＝v(逆)0(3)动：动态平衡，即正反应、逆反应仍在进行，只是速率相等。(4)定：在平衡体系中，混合物中各组分的________保持一定。浓度(5)变：化学平衡是有条件的，当外界条件改变时，化学平衡就会发生移动。【考点集训】[例1]在容积为1L的恒容密闭容器中，可以证明可逆反应N2＋3H22NH3已达到平衡状态的是()。A.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2B.一个N≡N断裂的同时，有3个H—H生成C.其他条件不变时，混合气体的密度不再改变D.v正(N2)＝2v逆(NH3)解析：c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2不能说明各物质的浓度不变，不一定为平衡状态，故A错误；一个N≡N断裂的同时，有3个H—H生成，说明正逆反应速率是相等的，达到不变，密度始终不变，所以密度不变的状态不一定是平衡状态，故C错误；v正(N2)＝2v逆(NH3)时，正逆反应速率不相等，未达到平衡，故D错误。答案：B平衡状态，故B正确；混合气体的密度ρ＝mV，质量守恒，体积举例反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)正逆反应速率的关系在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，即v(正)＝v(逆)平衡在单位时间内消耗了nmolB，同时生成pmolC，均指v(正)不一定平衡v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v(正)不一定等于v(逆)不一定平衡在单位时间内消耗了nmolB，同时消耗qmolD平衡●归纳总结判断化学平衡状态的标志举例反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)混合物体系中各组分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡总压强或总体积或总物质的量一定不一定平衡压强m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件不变)平衡m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件不变)不一定平衡(续表)举例反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)温度任何化学反应都伴随着能量的变化，在其他条件不变的条件下，体系温度一定时平衡颜色当体系的颜色(反应物或生成物均有颜色)不再变化时平衡混合气体的平均相对分子质量Mr平均相对分子质量一定时，只有当m＋n≠p＋q时平衡平均相对分子质量一定，但m＋n＝p＋q时不一定平衡体系的密度反应物、生成物全为气体，定容时，密度一定不一定平衡m＋n≠p＋q，恒温恒压，气体密度一定时平衡(续表)[例2](2016年四川绵阳诊断)一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中的硫的回收：SO2(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋S(l)ΔH0。一定温度下，在容积为2L的恒容密闭容器中1molSO2和nmolCO发生反应，5min后达到平衡，生成2amolCO2。下列说法正确的是()。A.反应前2min的平均速率v(SO2)＝0.1amol·L－1·min－1B.当混合气体的物质的量不再改变时，反应达到平衡状态C.平衡后保持其他条件不变，从容器中分离出部分硫，平衡向正反应方向移动D.平衡后保持其他条件不变，升高温度和加入催化剂，SO2的转化率均增大解析：根据方程式可知，生成2amolCO2的同时，消耗amolSO2，其浓度变化量是0.5amol·L－1，所以反应前5min的平均平均速率大于0.1amol·L－1·min－1，A错误；根据方程式可知，该反应是反应前后气体的物质的量减小的可逆反应，因此当混合气体的物质的量不再改变时，可以说明反应达到平衡状态，B正确；S是液体，改变纯液体的质量，平衡不移动，C错误；该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率降低，催化剂不能改变平衡状态，转化率不变，D错误。答案：B速率v(SO2)＝0.5amol·L－15min＝0.1amol·L－1·min－1，故前2min的[例3]某温度下，将2molCO与5molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中，在催化剂的作用下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。经过5min后，反应达到平衡，此时转移电子6mol。(1)该反应的平衡常数为_______，v(CH3OH)＝_____mol·L－1·min－1。若保持体积不变，再充入2molCO和1.5molCH3OH，此时v(正)________v(逆)(填“”“”或“＝”)。(2)在其他条件不变的情况下，再增加2molCO与5molH2，达到新平衡时，CO的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。a.CH3OH的质量不变b.混合气体的平均相对分子质量不再改变c.v逆(CO)＝2v正(H2)d.混合气体的密度不再发生改变(3)下列不能．．说明该反应已达到平衡状态的是________。(4)在一定压强下，容积为VL的容器充入amolCO与2amolH2，在催化剂作用下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。则p1______p2(填“大于”“小于”或“等于”，下同)。ΔH________0，该反应在_______(填“高温”或“低温”)下能自发进行。(5)能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.及时分离出CH3OH气体c.增大H2的浓度b.适当升高温度d.选择高效催化剂解析：(1)某温度下，将2molCO与5molH2的混合气体充入容积为2L的密闭容器中，经过5min后，反应达到平衡，依据化学方程式可知，每转移4mol电子，消耗CO物质的量为1mol，则此时转移电子6mol，消耗CO物质的量＝6mol4mol×1mol＝1.5mol，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)起始量/mol变化量/mol平衡量/mol21.50.553201.51.5则平衡浓度c(CO)＝0.5mol2L＝0.25mol·L－1，c(H2)＝2mol2L＝1mol·L－1，c(CH3OH)＝1.5mol2L＝0.75mol·L－1，平衡常数K＝0.750.25×12＝3；甲醇表示的反应速率v(CH3OH)＝0.75mol·L－15min＝0.15mol·L－1·min－1。若保持体积不变，再充入2molCO和1.5平衡正向进行，此时v(正)v(逆)；(2)在其他条件不变的情况下，再增加2molCO与5molH2，相当于增大压强反应。CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)是气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，一氧化碳的转化率增大。(3)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH0，反应是气体体积减小的放热反应，反应达到平衡的标志molCH3OH，计算此时浓度商Qc＝1.5＋1.520.5＋22×12＝1.23，说明是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变，分析选项中变量不变说明反应达到平衡状态。CH3OH的质量不变，则物质的量不变，说明反应达到平衡状态，故a不符合；反应前后气体总质量不变，总物质的量变化，当混合气体的平均相对分子质量不再改变，说明反应达到平衡状态，故b不符合；反应速率之比等于化学方程式计量数之比，当满足2v逆(CO)＝v正(H2)时，说明氢气的正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，而v逆(CO)＝2v正(H2)不能说明反应达到平衡状态，故c符合；反应前后气体总质量不变，容器体积不变，混合气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故d符合。(4)相同温度下，同一容器中，增大压强，平衡向正反应方向移动，则CO的转化率增大，根据图象可知，p1小于p2，温度升高，CO的转化率减小，说明升温平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，ΔH0，反应的ΔS0，低温下满足ΔH－TΔS0，即低温下能自发进行。(5)及时分离出CH3OH，减少生成物浓度，平衡正向移动，但反应速率减小，故a错误；升高温度，平衡逆向移动，故b错误；增大H2的浓度，化学反应速率加快，平衡正向移动，故c正确；选择高效催化剂，化学反应速率加快，衡不移动，故d错误。答案：(1)30.15(2)增大(3)cd(4)小于小于低温(5)c考点二化学平衡常数【知识梳理】1.定义。在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物平衡浓度幂之积与反应物平衡浓度幂之积的比值是一个常数，叫化学平衡常数，简称平衡常数，用K表示。2.对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达平衡，平衡常数表达式为K＝____________(固体和纯液体，其浓度看作常数“1”不写入表达式)。cpC·cqDcmA·cnB3.意义。越大越大温度K值越大