1、1 知识网络强化记忆 2化学平衡(5)平衡转化率：对于反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)(A)c0AcAc0A100%3化学反应进行的方向HTS0，反应自发进行1H0的反应21一定自发2H0，S0，S0的反应23高温自发4H0，S0的反应24一定不自发2 专题突破热点探究专题一化学反应速率与化学平衡的有关计算专题归纳1比值规律(1)对于在一个固定容器中的一般反应 aA(g)bB(g)=cC(g)dD(g)来说有：v(A)v(B)v(C)v(D)c(A)c(B)c(C)c(D)n(A)n(B)n(C)n(D)abcd，即速率之比等于物质的量浓度的变化量之比等于物质的量的变化量之比等于化
2、学计量数之比。(2)比值规律的应用：知道了反应中某一物质的反应速率，可推知其他物质的反应速率、利用比值规律可以推断化学方程式和比较反应的快慢。2“始、变、平”三部曲解题模式(1)计算模式(三段式)。mA(g)nB(g)pC(g)起始浓度 a molL1 b molL1c molL1转化浓度 x molL1nxm molL1pxm molL1平衡浓度 (ax)molL1bnxmmolL1cpxmmolL1(2)计算公式。对反应物：平衡浓度起始浓度转化浓度对生成物：平衡浓度起始浓度转化浓度化学反应速率：vct nVt反应物转化率：cAcA原100%平衡时的体积分数：C%nC平n总平100%平衡常数
3、：KcpCcmAcnB(3)利用 K 与 Qc 的关系判断反应进行的方向。以化学平衡常数(K)作标准与浓度商(Qc)比较，可以判断正在进行的可逆反应是否达到平衡以及未平衡时可逆反应进行的方向。mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)在反应的任意时刻都有浓度商 QccpCcqDcmAcnB若 QcK，处于化学平衡状态；若 QcK，向逆反应方向进行。典例精析例 1 可逆反应 A(g)3B(g)2C(g)D(g)，在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是()Av(A)0.15 mol(Lmin)1Bv(B)0.6 mol(Lmin)1Cv(C)0.4 mol(Lmin)1Dv(D)0.
4、01 mol(Ls)1【解析】利用不同物质来表示同一反应速率时，各物质速率之比等于其化学计量数之比；将不同情况下的反应速率换算成同一种物质并统一单位直接比较大小。B 项 v(B)0.6 mol(Lmin)1 可推出此时v(A)0.2 mol(Lmin)1；C 项 v(C)0.4 mol(Lmin)1可推出此时 v(A)0.2 mol(Lmin)1；D 项 v(D)0.01 mol(Ls)1 统一时间单位，可推出此时 v(A)0.6 mol(Lmin)1，比较 4 个 v(A)大小，得出 D 项最快。【答案】D例 2 高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe2O3(g)3CO(g)2Fe(s)3CO2
5、(g)已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：温度/1 0001 1501 300平衡常数4.03.73.5请回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式 K_，H_(填“”“”或“”)0。(2)在一个容积为 10 L 的密闭容器中，1 000 时加入 Fe、Fe2O3、CO、CO2 各 1.0 mol，反应经过 10 min 后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率 v(CO2)_、CO 的平衡转化率_。c3CO2c3CO0.002 3 molL1min123%(3)欲提高(2)中 CO 的平衡转化率，可采取的措施是_。A减少 Fe 的量B增加 Fe2O3 的量C移出部分 CO2D提高反应温
6、度E减小容器的容积F加入合适的催化剂C【解析】(1)平衡常数表达式中不能用固体或纯液体表示，故 Kc3CO2c3CO；由表中数据可知，随着温度升高，平衡常数减小，表明平衡向逆反应方向移动，即正反应为放热反应，故 Hv(逆)时，平衡向正反应方向移动；当 v(正)pq 时，压强增大，A、B 的转化率升高；压强减小，A、B 的转化率降低。若 mnpq 时，A、B 的转化率降低。B若 mnpq 时，A、B 的转化率升高。B若 mnpq 时，A 的转化率升高。B若 mpq 时，A 的转化率降低。C若 mpq 时，A 的转化率不变。典例精析例 3 可逆反应 aA(g)bB(g)cC(g)的正、逆反应速率可
7、用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是()Aav 正(A)bv 正(B)Bbv 正(A)av 逆(B)Cav 正(C)cv 正(A)Dav 正(A)bv 逆(B)【解析】根据化学平衡的标志“等、定”，当正向反应速率等于逆向反应速率时，可逆反应达到平衡状态。正、逆反应速率相等有以下几种表现形式：若用同一物质表示：v(正)v(逆)；若用不同物质表示：v1(正)v2(逆)方程式中对应物质的化学计量数之比。根据化学方程式中 A、B、C 间的计量关系，可知上述四个答案中只有 bv 正(A)av 逆(B)表示正、逆向反应速率相等。【答案】B例 4 在两个恒容的密闭容器
8、中进行下列两个可逆反应：甲：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)；乙：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)。现有下列状态：混合气体平均相对分子质量不再改变；恒温时，气体压强不再改变；各气体组成浓度相等；断裂氢氧键速率等于断裂氢氢键速率的 2 倍；混合气体密度不变；单位时间内，消耗水蒸气质量与生成氢气质量比为 91；同一时间内，水蒸气消耗的物质的量等于氢气消耗的物质的量。其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是()ABCD【解析】甲反应中碳为固态，该可逆反应属于气体体积不相等的反应；乙反应属于等气体分子数的反应，气体平均相对分子质量、密度、压强都始终不变，错误。各组分浓度相等，不
9、能判断反应是否都达到了平衡状态，错误。断裂氢氧键速率等于断裂氢氢键速率的 2 倍，经转化得氢氧键的断裂速率等于生成氢氧键的速率，正确。消耗水蒸气与生成氢气是同一反应方向，错误。消耗氢气的物质的量等于同时生成水蒸气的物质的量，经转化得消耗氢气的物质的量等于生成氢气的物质的量，正确。【答案】D【点拨】化学平衡态解题思路是：(1)先看 v 正是否等于 v 逆。分两种情况，一是用不同物质来表示反应速率之间的关系时，根据“异方向，量相当”判断；二是用同种物质来表示分解速率等于其生成速率。(2)再看各组分的浓度或物质的量是否不再变化，注意平衡时，不同物质的浓度或物质的量之间没有确定的数量关系。(3)看间接
10、依据，M r、总质量、总压强等，要根据具体方程式具体分析。(4)看体系的现象(如温度、颜色等)，当反应现象一定时，体系达到平衡。例 5 在一定温度下，将气体 X 和气体 Y 各 0.16 mol 充入 10 L恒容密闭容器中，发生反应 X(g)Y(g)2Z(g)Hv(正)C该温度下此反应的平衡常数 K1.44D其他条件不变，再充入 0.2 mol Z，平衡时 X 的体积分数增大【解析】A 项，反应前 2 min，Y 的物质的量变化为 0.04 mol，则 v(Z)2v(Y)20.4 mol10 L2 min0.004 mol/(Lmin)，故错误；B 项，Hv(逆)，故错误；C 项，由表可知，
11、7 min 时反应达到平衡，若设在此过程中 Y 消耗的物质的量为 n，则X(g)Y(g)2Z(g)初始量 0.16 mol 0.16 mol 0 mol变化量n n 2n平衡量 0.10 mol 0.10 mol 2nn0.16 mol0.10 mol0.06 molKc2ZcXcY0.12 mol10 L20.10 mol10 L0.10 mol10 L1.44，故正确；D 项，再充入0.2 mol Z，等效为在原平衡基础上增大压强，因该反应为反应前后气体的分子数不变的反应，平衡不移动，则 X 的体积分数不变，故错误。【答案】C【点拨】利用三段式解题时要注意：(1)K 仅是温度的函数，是常考
12、点，常应用它考查平衡时物质的物质的量浓度和转化率。(2)凡是气体的压强变化、密度变化均必须转化为物质的量变化或气体的体积变化才能按上述方法进行计算。例 6 在溶液中，反应 A2BC 分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度分别为 c(A)0.1 molL1、c(B)0.2 molL1、c(C)0 molL1。反应物 A 的浓度随时间的变化如下图所示。请回答下列问题：(1)与比较，和分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：_；_。(2)实验平衡时 B 的转化率为_；实验平衡时 C 的浓度为_。(3)该反应的 H_0，判断的理由是_。加催化剂；达到平衡的时间缩短，平衡时 A 的浓度
13、未变温度升高；达到平衡的时间缩短，平衡时 A 的浓度减小40%(或 0.4)0.06 molL1升高温度平衡向正反应方向移动，故该反应是吸热反应【解析】(1)使用了(正)催化剂，因为从图像可看出，两者最终的平衡浓度相同，即最终的平衡状态相同，而比所需要的时间短，显然反应速率加快了，故由影响反应速率和影响平衡的因素可知是加入(正)催化剂；升高温度，因为该反应是在溶液中进行的反应，所以不可能是改变压强引起速率的改变，又由于各物质起始浓度相同，故不可能是改变浓度影响反应速率，再由比达平衡所需时间短，平衡时浓度更小，故不可能是加催化剂，而只能是升高温度来影响反应速率。(2)由的图像知：达平衡时 A 转
14、化了 0.04 molL1，由物质的量浓度的变化量之比等于化学计量数之比可知 B 转化了 0.08 molL1，所以 B 的转化率为 0.08 molL10.2 molL1100%40%；同理实验平衡时 C 的浓度为 0.06 molL1。(3)H0，由和进行对比可知升高温度后 A 的平衡浓度减小，即 A 的转化率升高，平衡向正反应方向移动，而升温是向吸热的方向移动，所以正反应是吸热反应，H0。专题三化学反应速率及化学平衡的图像分析专题归纳1求解化学反应速率图像的一般步骤：(1)看图：弄清纵、横坐标的含义。(2)看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。(3)看点：弄清曲线上点的含义，特别是一
15、些特殊点，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。(4)看变化：弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。2化学平衡的有关图像是中学化学中基础图像知识的一个重要方面，它能把抽象的化学平衡理论形象、直观地表述出来。学生能熟练地解答化学图像问题，也是现行教学大纲的要求。分析解答化学平衡图像问题要注意以下几点：(1)看懂图像：一看面(横坐标与纵坐标)；二看线(线的走向、变化的趋势)；三看点(线的起点、交点及拐点)；四看要不要作辅助线(如等温线、等压线)。(2)联想规律：联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律，要求熟练准确。(3)方法技巧：利用图像判断外界条件对平衡的影响时，必须
16、找准是一个平衡状态到另一个平衡状态的变化。平衡图像曲线上的每一个点都代表在该条件下体系的平衡状态，而曲线外的点表示该条件下体系未达到平衡。典例精析例 7 已知：4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H1 025 kJmol1，该反应是一个可逆反应，若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是()C【解析】由于该反应为放热反应，升高温度平衡向左移动，NO的含量降低，因此 A 正确，C 错误；又由于该反应为气体体积增大的反应，增大压强平衡左移，因此压强越大，NO 的含量越低，故 B 正确；而催化剂只能提高反应速率，不会引起平衡的移动，因此 D 正确。例 8 在恒容密闭容
17、器中通入 X 并发生反应：2X(g)Y(g)，温度 T1、T2 下 X 的物质的量浓度 c(X)随时间 t 的变化曲线如图所示，下列叙述正确的是()A该反应进行到 M 点放出的热量大于进行到 W 点放出的热量BT2 下，在 0t1 时间内，v(Y)abt1molL1min1CM 点的正反应速率 v 正大于 N 点的逆反应速率 v 逆DM 点时再加入一定量 X，平衡后 X 的转化率减小【解析】根据图示可知，T1T2，温度越高平衡时 c(X)越高，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，M 点 X 的转化量小于 W 点 X的转化量，M 点放出的热量小于 W 点放出的热量，A 项错误；T2下，在 0t
18、1 时间内，c(Y)ab2molL1，v(Y)ab2t1molL1min1，B项错误；M 点温度比 W 点温度高，所以 M 点的正反应速率大于 W 点的逆反应速率，而 W 点的逆反应速率大于 N 点的逆反应速率，则 M点的正反应速率大于 N 点的逆反应速率，C 项正确；由于是恒容下反应，再加入一定量 X，相当于增加压强，平衡向正反应方向移动，再次平衡时 X 的转化率增大，D 项错误。【答案】C例 9(双选)对于可逆反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)Hp1)【解析】A 项为速率时间图象，增加 N2 的浓度，正反应速率瞬时增大，此时逆反应速率瞬时不变，图象正确。B 项，在 a 点之前反应未
19、达到平衡状态，a 点平衡后，升高温度，平衡逆向移动，N2 的体积分数增加，图象正确。C 项，多种因素影响平衡时，要注意运用“定一议二”原则分析：当温度不变时，增大压强，平衡正向移动，N2 的体积分数减小，曲线趋势正确；当压强不变时，降低温度，平衡正向移动，N2的体积分数减小，曲线趋势错误，图象错误。D 项，压强增大，化学反应速率增大，先达到平衡(先拐先平数值大)，且对于可逆反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)来说，压强增大，平衡正向移动，NH3 的体积分数增加，图象错误。【答案】AB【点拨】涉及化学平衡知识的题经常会以图象来考查，不仅要掌握化学平衡的影响因素及勒夏特列原理，同时还要掌握识
20、图的方法和一些规律，如“定一议二”和“先拐先平数值大”等原则，将多个条件变化转化为单个条件变化，再具体分析。例 10 某密闭容器中充入等物质的量的 A 和 B，一定温度下发生反应 A(g)xB(g)2C(g)，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如下图所示。下列说法中正确的是()A30 min 时降低温度，40 min时升高温度B反应方程式中的 x1，正反应为吸热反应C8 min 前 A 的平均反应速率为0.08 mol/(Lmin)D3040 min 间该反应使用了催化剂【解析】由图象可知，30 min 时正、逆反应速率都降低了，且反应物与生成物的浓度瞬
21、时降低，但反应仍处于平衡状态，故不是温度变化，而是降低了压强；40 min 时，正逆反应速率都增大，且逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动，应是升高温度，且正反应为放热反应。同时由开始到达平衡，A、B 浓度减少的量相同，由此可知x1，故 A、B、D 三项均错误。反应从开始到 8 min 内 A 的浓度减少了 0.64 mol/L，故 A 的反应速率为 0.64 mol/L8 min0.08mol/(Lmin)，故 C 项正确。【答案】C【点拨】当题目中同一反应同时考查两种图象时，难度较大，需同时结合两种图象共同分析。本题考查化学平衡图象、影响化学平衡与反应速率的因素，注意根据图象浓度的变化以
22、及反应速率的变化判断化学反应状态以及影响化学反应速率的条件，答题时注意分析改变条件瞬时速率变化。专题四等效平衡及其判断专题归纳1等效平衡原理同一可逆反应，当外界条件一定时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，最后都能达到平衡状态。其中平衡混合物中各物质的含量相同，或者是各物质的物质的量相同的平衡状态。由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。2判断等效平衡规律等效类型条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压起始投料换算为方程式同一边物质，其“量”相同换算为方程式同一边物质，其“量”
23、符合同一比例换算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例对反应的要求任何可逆反应反应前、后气体体积相等任何可逆反应等效情况完全等效不完全等效不完全等效典例精析例 11 在一个固定体积的密闭容器中，加入 2 mol A 和 1 mol B发生反应：2A(g)B(g)3C(g)D(g)，达到平衡时，C 的百分含量为 a。(1)若维持容器体积和温度不变，按下列各种配比为起始物质，达到平衡后，C 的百分含量为 a 的是_。A4 mol A2 mol BB2 mol A1 mol B3 mol C1 mol DC3 mol A1 mol BD3 mol C1 mol DE1 mol A0.5 mol B1.5 mol C0.5 mol DDE(2)若将(1)题中“维持容器体积和温度不变”改变“维持容器压强和温度不变”，则 C 的百分含量为 a 的是_。(3)若将可逆反应中 D(g)改为 D(s)，则 C 的百分含量为 a 的是_。ABDEABDE【解析】恒温恒容下的非等体积反应，把加入的物质转化成起始状态形式，与起始状态时各物质的物质的量分别相同，即建立相同的平衡状态；恒温恒压下，比值相同即可建立等效的平衡状态；而等体积反应无论是恒温恒容还是恒温恒压，按方程式中化学计量数转换后，只要与起始状态各物质的比值相同即可建立等效的平衡状态。