1、第 9 讲化学平衡第二单元化学基本理论2011 考纲展示2012 高考导视1.了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律。4.了解化学反应速率和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。化学平衡是高频考点，尤其是平衡常数、转化率等的计算，平衡移动原理的应用。考查形式方面，平衡常数常常是以新的化工生产、科研领域最新报道等为载体，直接考查；也常常考查利用速率、平衡理论进行物质的提纯和分离；还会结合速率时间、浓度时间等曲线来考查化学反
2、应速率、化学平衡等理论。考点 1化学平衡状态1可逆反应在同一条件下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进”表行的反应叫可逆反应。可逆反应不能进行到底，用“示。2化学平衡状态(1)定义正反应速率和逆反应速率在一定条件下的可逆反应里，当_，反应混合物中_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的最大限度。各组分的浓度保持不变相等(v正v逆0)基础知识(2)化学平衡状态的特征逆：研究对象必须是可逆反应。动：动态平衡，即正反应、逆反应仍在进行，只是速率相等。定：在平衡混合物中，各组分的含量保持一定。变：化学平衡是有条件的，当外界条件改变时，化学平衡就发生移动。(2)根据其他特征
3、来判断各物质浓度不再变化；体系压强不再变化；体积不再变化；平均相对分子质量不再变化；体系密度不再变化；气体颜色不再变化；反应物的转化率不再变化；总物质的量不再变化，等等。(1)根据本质特征来判断v 正v 逆0当用同一物质表示该反应速率时，_，达到平衡状态；当用不同物质表示的反应速率时_，达到平衡状态。在判断时一定要注意速率的方向(正逆)。其比值等于化学计量数比3判断可逆反应是否达到平衡状态的方法I 类反应II 类反应_针对下列两类反应填下表(填序号)：最关键的是，原来变化的因素不再变化了，这样就可以判断达到平衡状态。度下达平衡，平衡常数表达式为_4化学平衡常数(1)定义在一定温度下，当一个可逆
4、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。任意情况下的比值叫浓度商，用 QC表示。(2)对于反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在一定温；浓度商、平衡常数和平衡的关系是_。5转化率表达式：_答：吸热反应。2一定温度下平衡常数越大，反应向正方向进行的程度就越大，反之则越小；反应体系中有固体或纯液体，其浓度看作常数“1”不写入表达式。转化率的变化与平衡移动以及引起平衡移动的因素密切相关。1平衡常数只和温度有关，对于某反应，当升高温度时平衡常数增大，则正反应是吸热反应还是放热反应？。3可逆的两个反应平衡常数是什
5、么关系？同一可逆反应的计量数相应的扩大或缩小倍数，平衡常数发生怎样变化？如：SO21/2 O2SO3 平衡常数为 K1,2SO2O22SO3 平衡常数为 K2，二者关系怎样？答：互为倒数；指数变化；K2K21。1(双选)下列说法可充分说明 P(g)Q(g)S(s)R(g)在恒温、恒压、容积可变的密闭容器中达到平衡状态的是(A容器内气体密度不随时间变化B容器里 Q、R 的体积分数不再改变C容器内气体压强不随时间变化D单位时间同时生成 n mol P 和同时生成 n mol Q物质XYZ初始浓度/molL-10.10.20平衡浓度/molL-10.050.050.1解析：此反应比较特殊，正反应气体
6、物质的量减小而且气体质量不守恒(有固体产物)，恒压容积可变。所以在建立平衡的过程中气体的密度、平均相对分子质量等会发生变化。答案：AB2在 25 时，密闭容器中 X、Y、Z 三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：下列说法错误的是()A反应达到平衡时，X 的转化率为 50%B反应可表示为 X3Y 2Z，其平衡常数为 1 600C增大压强使平衡向生成 Z 的方向移动，平衡常数增大D改变温度可以改变此反应的平衡常数反应：X3Y2Z，平衡常数 K0.12/0.050.0531 600；温度一定，K 一定；温度改变，K 要变化。答案：C解析：转化率(0.10.05)/0.1100%；先根据变化量写出A5%
7、B17%C.5%D33%考点 2影响化学平衡的因素及其原理1定义旧化学平衡被破坏新化学平衡建立的过程_ 叫化学平衡移动。增大反应物的浓度或减小生成在平衡移动过程中，当正反应速率大于逆反应速率时，反应向正方向移动，反之向逆反应方向移动。2影响化学平衡的因素(1)浓度对化学平衡的影响在其它条件不变的情况下，_平衡向正反应方向移动；_，平衡向逆反应方向移动。四种情况下的速率时间曲线变化情况如下：物的浓度减小反应物的浓度或增大生成物的浓度图 291(2)压强对化学反应速率的影响对于反应 aA(g)b(B)(g)cC(g)在其它重要条件不变情况下，压强变化对化学平衡的影响情况如下：若 abc增大压强，平
8、衡向_方向移动；减小压强，平衡向_方向移动。若 abc气体体积减少气体体积增大改变压强，平衡_移动。图 292不I 类反应：2NO2N2O4II 类反应：H2Br2(g)2HBr通入稀有气体再通入 NO2通入稀有气体再通入(和原来)等比例的 H2 和 Br2相当于减小压强，平衡逆移平衡正 0 移(相当于平衡没有移动)，新平衡中各物质含量与原来相同不移动但正、逆速率都减小平衡正移(相当于平衡没有移动)，新平衡中各物质含量与原来相同平衡不移动平衡正移，最终N2O4 的体积分数增大，而 NO2 减小不移动，正、逆速率不变平衡正移，新平衡中各物质含量与原来相同，但浓度增大特殊情况：(3)温度对化学平衡
9、的影响在其它条件不变的情况下，升高温度_；降低温度_。化学平衡向吸热反应方向移动化学平衡向放热反应方向移动对于反应：aA(g)bB(g)cC(g)H0 速率时间变化曲线如图 293：图 293(4)催化剂对化学平衡不影响(正、逆速率同程度改变)(5)勒夏特列原理也叫化学平衡移动原理：_。如果改变影响平衡的条件之一(如温度，压强，以及浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动简单讲，改变条件，平衡移动方向是能削弱这种改变的方向。勒夏特列原理也适用于溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。当正、逆速率不同程度的改变时平衡才能移动，否则平衡不移动。但条件的改变对平衡的影响和对速率的影响又不能混淆，如向正方
10、向移动，正反应速率不一定增大。4(2010 年安徽理综)低脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是()A平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大B平衡时，其他条件不变，增加 NH3 的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小C单位时间内消耗 NO 和 N2 的物质的量比为 12 时，反应达到平衡D其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大解析：A 选项，放热反应升温平衡常数减小；B 项中增大一个反应物浓度另一反应物转化率增大；D 项中使用催化剂平衡不移动。答案：C5(2010 年四川理综)反应 aM(g)bN(g)cP(g
11、)dQ(g)达到平衡时，M 的体积分数 y(M)与反应条件的关系如图 29 4所示。其中：z 表示反应开始时 N 的物质的量与 M 的物质的量之比。下列说法正确的是()图 294A同温同压同 z 时，加入催化剂，平衡时 Q 的体积分数增加B同压同 z 时，升高温度，平衡时 Q 的体积分数增加C同温同 z 时，增加压强，平衡时 Q 的体积分数增加D同温同压时，增加 z，平衡时 Q 的体积分数增加解析：A 项加入催化剂只能改变反应速率，不会使平衡移动；B 项由图像(1)知随着温度的升高 M 的体积分数降低，说明正反应吸热，所以温度升高平衡正向移动，Q 的体积分数增加；C 项对比(1)(2)可以看出
12、相同温度条件，压强增大 M 的体积分数增大，所以正反应是体积增大的反应，增大压强 Q 的体积分数减小；D 项由图像(1)(2)可以判断 D 也不对。答案：B热点 1利用平衡理论分离提纯物质解这类题要注意两点：所涉及的反应都是较特殊的可逆反应；一般情况下，提纯过程都是处于建立平衡的过程中。既然是可逆反应，那么就有平衡常数，只不过是利用高温低温调整反应方向(或平衡移动方向)。【典例 1】(2009 年广东化学)难挥发性二硫化钽(TaS2)可采用如下装置提纯。将不纯的 TaS2 粉末装入石英管一端，抽真空后引入适量碘并封管，置于加热炉中。反应如下：图 295下列说法正确的是()A在不同温度区域，Ta
13、I4 的量保持不变B在提纯过程中，I2的量不断减少C在提纯过程中，I2的作用是将 TaS2从高温区转移到低温区D该反应的平衡常数与 TaI4和S2的浓度乘积成反比解析：这类题首先要明确该反应是可逆反应此反应利用建立平衡的过程来提纯一些物质，也就是该可逆反应处在建立平衡的过程中。抓住这两点，那么问题就好回答了。A，建立平衡过程中一些物质的物质的量是要变化的；I2循环使用，就像搬运工一样把 TaS2从高温区转移到低温区。答案：CT1T21(双选)碘钨灯比白炽灯使用寿命长。灯管内封存的少量碘与使用过程中沉积在管壁上的钨可以发生反应：W(s)WI2(g)H0 (温度 T1T2)。下列说法正确的是()A
14、灯管工作时，扩散到灯丝附近高温区的 WI2(g)会分解出W 重新沉积到灯丝上B灯丝附近温度越高，WI2(g)的转化率越低C该反应的平衡常数表达式是 Kc(W)c(I2)c(WI2)D利用该反应原理可以提纯钨I2(g)解析：高温区有利于分解；此正反应是放热反应，温度越高 WI2分解越有利；W 是固体，平衡常数中不该有 W 的浓度。答案：AD热点 2求平衡常数、转化率首先要准确写出平衡常数表达式，再把平衡时各物质浓度代入表达式进行计算。什么物质该写入表达式什么物质不该写入表达式要把握好(比如水，当在水溶液中进行的反应，一般不写入表达式，当不在水溶液中进行的反应，水又作为反应物或生成物，那么要写入表
15、达式)。其次，要列好“三量”(起始、变化、平衡)，必要时根据给出条件，巧妙设未知数解决问题。某小组通过试验研究该反应(反应过程中体积变化忽略不计)。反应体系中各组分的起始量如下表：甲酸甲酯转化率在温度 T1 下随反应时间(t)的变化如图：组分HCOOCH3H2OHCOOHCH3OH物质的量/mol1.001.990.010.52【典例 2】(2009 年广东化学改编)甲酸甲酯水解反应方程式为 HCOOCH3(l)H2O(l)HCOOH(l)CH3OH(l)；H0。图 296(1)上述反应的平衡常数表达式为 Kc(HCOOH)c(CH3OH)c(HCOOCH3)c(H2O)，求该反应在温度 T1
16、下的 K 值为_。(2)其他条件不变，仅改变温度为 T2(T2大于T1)，在答题卡框图中画出温度 T2下甲酸甲酯转化率随反应时间变化的预期结果示意图。平(2)因为升高温度，反应速率增大，达到平衡所需时间减少，所以绘图时要注意T2 出现拐点要先于T1，又因为该反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，甲酸甲酯的转化率增大，所以绘图时要注意T2 达到平衡时的平台要高于T1。答案：(1)1/7(2)图 297T/K303313323353NH3生成量/(10-6mol)4.85.96.02.02科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催
17、化剂(掺有少量 Fe2O3的 TiO2)表面与水发生反应，生成的主要产物为 NH3。进一步研究 NH3 生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(光照、N2压力 1.0105 Pa、反应时间 3 h)：相应的热化学方程式如下：回答下列问题：(1)请在以下坐标图中，画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化的示意图，并进行必要标注。图 298(2)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大 NH3生成量的建议：_。(3)工业合成氨的反应为 N2(g)3H2(g)2NH3(g)。设在容积为 2.0 L 的密闭容器中充入 0.60 m
18、ol N2(g)和 1.60 mol H2(g)，反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数(NH3的物N2(g)3H2(g)N2的平衡转化率；该条件下反应 2NH3(g)的平衡常数。解析：在求平衡常数时，要列举好起始浓度、变化浓度、平衡浓度，巧妙的设定未知数求解。答案：(1)如图 299：图 299(2)适当增大压强，升高温度，增大 N2 的浓度，不断移出生成物脱离反应体系热点 3化学平衡的图像解题思路：“一看”、“二想”、“三判断”。(1)“一看”看图像看清横坐标和纵坐标反映的物理量；看线的走向和变化趋势；看是否通过原点，两条线的交点和线的拐点；看要不要作辅助线，即看是否需要作等温线
19、或等压线；看定量图像中的有关量是多少。(2)“二想”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。(3)“三判断”通过对比分析，做出判断。H1 025 kJ/mol，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()解析：这类题目的解题思路是“一看”、“二想”、“三判断”。通过“一看”我们了解到这是考查温度、压强以及催化剂对已知可逆反应速率和平衡移动的影响。然后“二想”出温度、压强以及催化剂都能加快这个反应的速率；由于H0，升高温度，平衡向左移动；由于正反应方向是气体体积增大方向，增大压强，平衡向左移动；催化剂不能使平衡移动。最后“三判断”出只有 C
20、是错误的。答案：C3(双选)某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律(图 2910 中 p表示压强，T 表示温度，n 表示物质的量)：图 2910根据以上规律判断，下列结论正确的是()A反应：H0，p2p1B反应：H0，T1T2C反应：H0，T2T1；或H0，T2T1D反应：H0，T2T1解析：A 项，反应的正反应方向是气体体积减少的方向，增大压强，平衡正向移动，A 的转化率升高可知 p2p1，随着温度的升高，A 的转化率减低，可知H0；D 项，由于不知道T1与T2 的大小关系，所以不能判断H0。答案：BC解析：把 5 个实验联系起来看，就是此可逆反应
21、随温度变化的情况，据此可分为达到平衡前的情况和平衡后的情况。平衡前温度高速率大 NO2 的含量减小；但达到平衡后，温度再升高，平衡逆向移动，NO2 的含量又增大。答案：BDt/515253550K1 100841680533409解析：题给反应是在密闭容器内进行的可逆反应，4 molNH3 和 5 mol O2反应不能完全转化为产物，所以放出的热量应低于 905.9 kJ；平衡时 v正(O2)5/4v逆(NO)。答案：CD解析：A 项温度升高，K 减小，正反应HbCabBabD无法确定解析：绝热条件下进行反应，该反应是放热反应，相当于给体系加热，所以平衡向逆反应方向移动，转化率减小。答案：A2C(g)H”、”或“=”)。答案：(1)a/12 mol/(Lmin)a/8 mol/(Lmin)(2)2316(3)a/b100%(4)体积减小，反应物的浓度增大，因而使反应速(5)增大率增大减小体积减小，气体的压强增大，平衡向气体物质的量减小的方向(逆反应)移动，因而使反应物转化率减小
