化學(xué)總第二部分 八 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡

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1、專題八化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡化學(xué)（浙江選考專用）考點(diǎn)一考點(diǎn)一 化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率知識梳理知識梳理1.表示方法(1)化學(xué)反應(yīng)速率用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度(常用物質(zhì)的量濃度)的減少或生成物濃度的增加來表示。(2)計算公式v=;單位:molL-1min-1,或?qū)懗蒻ol/(Lmin)形式。(3)化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系對于同一個反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在同一時間段內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速率v(A) v(B) v(C) v(D)=m n p q。ct考點(diǎn)清單2.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素(1)內(nèi)因:參加反應(yīng)的物質(zhì)的性質(zhì)是影響化學(xué)反應(yīng)速率的決定性因素。例如H2、F2混合后,冷暗處就發(fā)

2、生爆炸反應(yīng),化學(xué)反應(yīng)速率極大,是不可逆反應(yīng)。而H2、N2在高溫、高壓和有催化劑存在下才能發(fā)生反應(yīng),且反應(yīng)是可逆反應(yīng),反應(yīng)不能進(jìn)行到底。(2)外因:濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等外界條件都能對化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。1)濃度:濃度增大可以提高化學(xué)反應(yīng)速率。2)壓強(qiáng):對有氣體參加的可逆反應(yīng)而言,在溫度一定時,對一定量氣體,增大壓強(qiáng)就會使氣體體積縮小,使氣體反應(yīng)物濃度增大,化學(xué)反應(yīng)速率也增大;若減小壓強(qiáng),氣體體積增大,氣體反應(yīng)物濃度減小,化學(xué)反應(yīng)速率也減小。3)溫度:溫度升高,化學(xué)反應(yīng)速率增大。通過實驗測得溫度每升高10,反應(yīng)速率一般增加24倍。4)催化劑:在絕大多數(shù)反應(yīng)中,使用催化劑能使化學(xué)反應(yīng)速率顯著

3、增大,此類催化劑稱為正催化劑,也有少數(shù)能減小反應(yīng)速率的負(fù)催化劑(中學(xué)階段若無特別說明,均指正催化劑)。5)其他:光、超聲波、激光、放射線、電磁波、反應(yīng)物顆粒大小、擴(kuò)散速率、溶劑等因素也都能對某些化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率產(chǎn)生一定的影響。例如光照能加速氯水中次氯酸的分解,從而加快Cl2與水的反應(yīng);形成原電池也是增大反應(yīng)速率的一種途徑。影響因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響決定因素內(nèi)因(主要因素)反應(yīng)物本身的性質(zhì),如金屬與水反應(yīng)的速率:NaMgAl3.對影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素的解釋外因(當(dāng)其他條件不變時,改變一個條件)濃度增大反應(yīng)物的濃度,反應(yīng)速率增大,反之減小增大反應(yīng)物濃度、增大壓強(qiáng)都使得單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增加

4、,活化分子百分?jǐn)?shù)不變,單位時間內(nèi)、單位體積內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多,化學(xué)反應(yīng)速率增大壓強(qiáng)對于有氣體參加的反應(yīng),增大壓強(qiáng),反應(yīng)速率增大,反之減小溫度升高溫度,正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率增大,反之減小升溫吸收能量,使用催化劑降低反應(yīng)的活化能,均導(dǎo)致活化分子百分?jǐn)?shù)增大,而單位體積內(nèi)分子數(shù)不變,則活化分子數(shù)增加,單位體積內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多,化學(xué)反應(yīng)速率增大催化劑使用催化劑,能同等程度改變同一反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率其他因素反應(yīng)物間的接觸面積、形成原電池、光、超聲波等溫馨提示(1)改變固體或純液體的量對化學(xué)反應(yīng)速率無影響(因為固體、純液體的濃度均可視為常數(shù)),但改變固體表面積會影響化學(xué)反應(yīng)速率。(2)不要

5、把外界因素對反應(yīng)速率的影響和對化學(xué)平衡的影響混淆。如升溫,正、逆反應(yīng)速率都增大,但是增大的幅度不同,導(dǎo)致化學(xué)平衡發(fā)生移動。(3)催化劑有正催化劑和負(fù)催化劑之分,正催化劑即通常所說的催化劑,負(fù)催化劑又稱為抑制劑。4.“惰性氣體”對反應(yīng)速率的影響我們把化學(xué)反應(yīng)體系中與各反應(yīng)成分不起反應(yīng)的氣體統(tǒng)稱為“惰性氣體”。(1)恒溫恒容時對于有氣體參加的反應(yīng),充入“惰性氣體”體系總壓強(qiáng)增大,但各反應(yīng)成分分壓不變,即各反應(yīng)成分的濃度不變,反應(yīng)速率不變。(2)恒溫恒壓時對于有氣體參加的反應(yīng),充入“惰性氣體”容器容積增大各反應(yīng)成分濃度降低反應(yīng)速率減小。考點(diǎn)二考點(diǎn)二 化學(xué)反應(yīng)的方向與化學(xué)平衡化學(xué)反應(yīng)的方向與化學(xué)平衡知

6、識梳理一、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向1.自發(fā)反應(yīng)(1)含義:在一定溫度和壓強(qiáng)下,無需外界幫助就能自動進(jìn)行的反應(yīng)。(2)特點(diǎn)a.體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或釋放熱量)。b.在密閉條件下,體系有從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。(1)判據(jù)2.化學(xué)反應(yīng)方向類型HS反應(yīng)的自發(fā)性10一定能自發(fā)進(jìn)行(H-TS00)300反應(yīng)的自發(fā)性隨溫度的變化而改變。H0、S0的反應(yīng)通常在低溫下自發(fā)進(jìn)行(此時H-TS0、S0的反應(yīng)通常在高溫下自發(fā)進(jìn)行(此時H-TS00(2)焓變、熵變和溫度對化學(xué)反應(yīng)方向影響的一般規(guī)律特別提醒用H-TSv逆:平衡向正反應(yīng)方向移動。(2)v正=v逆:平衡不移動。(

7、3)v正v逆正向移動減小反應(yīng)物的濃度v正、v逆均減小,且v逆v正逆向移動任意平衡體系增大生成物的濃度v正、v逆均增大,且v逆v正逆向移動減小生成物的濃度v正、v逆均減小,且v正v逆正向移動正反應(yīng)為氣體體積增大的放熱反應(yīng)增大壓強(qiáng)或升高溫度v正、v逆均增大,且v逆v正逆向移動減小壓強(qiáng)或降低溫度v正、v逆均減小,且v正v逆正向移動反應(yīng)前后氣體化學(xué)計量數(shù)之和相等的平衡正催化劑或增大壓強(qiáng)v正、v逆同等倍數(shù)增大不移動負(fù)催化劑或減小壓強(qiáng)v正、v逆同等倍數(shù)減小不移動特別提醒對平衡影響的幾種特殊情況(1)當(dāng)反應(yīng)混合物中存在與其他物質(zhì)不相混溶的固體或液體物質(zhì)時,由于其“濃度”是恒定的,不隨其量的增減而變化,故改變

8、這些固體或液體的量,對化學(xué)平衡無影響。(2)對于反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)相等的反應(yīng),壓強(qiáng)的變化對正、逆反應(yīng)速率的影響程度是等同的,平衡不移動。(3)“惰性氣體”對化學(xué)平衡的影響1)恒溫、恒容條件原平衡體系體系總壓強(qiáng)增大體系中各組分的濃度不變平衡不移動。2)恒溫、恒壓條件原平衡體系容器容積增大,各反應(yīng)氣體的分壓減小體系中各組分的濃度同倍數(shù)減小(等效于減壓)(4)同等程度改變反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度時,應(yīng)視為壓強(qiáng)的影響。四、化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率1.化學(xué)平衡常數(shù)(1)在一定溫度下,當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時,生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù),該常數(shù)稱作該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù),用符號

9、K表示。(2)表達(dá)式:對于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),化學(xué)平衡常數(shù)K=。(3)影響因素:K的大小與物質(zhì)的濃度、壓強(qiáng)等無關(guān),只隨溫度的變化而變化。(4)化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用1)判斷化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的程度。K值越大,反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,一般認(rèn)為,K105時,反應(yīng)基本進(jìn)行完全。2)判斷化學(xué)平衡移動的方向。對于可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),在一定溫度下的任意時刻,( )()( )( )pqmncCcDcAcB反應(yīng)物與生成物濃度有如下關(guān)系:=Qc,稱為濃度商。Qc3)利用化學(xué)平衡常數(shù)隨溫度的變化判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)。若升高溫度,K值增大,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng);若

10、升高溫度,K值減小,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。2.平衡的轉(zhuǎn)化率對于可逆反應(yīng):aA+bBcC+dD,達(dá)到平衡時反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率(A)=100%。( )( )( )( )cdabc CcDcA cBKKK反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行AAA的初始濃度的平衡濃度的初始濃度方法方法1化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法1.直接(特征)標(biāo)志等:v正=v逆(同一物質(zhì))定:各物質(zhì)的百分含量保持不變2.間接(等價)標(biāo)志混合氣體的總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量不隨時間的改變而改變。各物質(zhì)的濃度不隨時間的改變而改變。各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量不隨時間的改變而改變。各氣體的體積、各氣體的分壓

11、不隨時間的改變而改變。判斷可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的方法和依據(jù)可歸納如下表:突破方法反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)混合物體系中各成分的含量(1)各物質(zhì)的物質(zhì)的量或各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)一定平衡(2)各物質(zhì)的質(zhì)量或各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定平衡(3)各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定平衡(4)總體積、總壓強(qiáng)、總物質(zhì)的量一定(如反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng))不一定平衡正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系(1)單位時間內(nèi)消耗mmolA,同時生成mmolA,則v正=v逆平衡(2)單位時間內(nèi)消耗nmolB,同時消耗pmolC,則v正=v逆平衡(3)v(A) v(B) v(C) v(D)=m n p q(v正不一定等于v逆)

12、不一定平衡(4)單位時間內(nèi)生成nmolB,同時消耗qmolD(因均指v逆)不一定平衡壓強(qiáng)(1)m+np+q,總壓強(qiáng)一定平衡(2)m+n=p+q,總壓強(qiáng)一定不一定平衡混合氣體的平均相對分子質(zhì)量Mr(1)m+np+q,Mr=,Mr一定平衡(2)Mr一定,但m+n=p+q不一定平衡溫度任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化,當(dāng)體系溫度一定時平衡體系的密度()密度一定,=(固定容積)不一定平衡其他如體系顏色不再變化等平衡()()mn氣總mV氣特別提醒1.判斷化學(xué)平衡狀態(tài)時,要分清反應(yīng)的條件是恒溫恒容還是恒溫恒壓。要弄清反應(yīng)的特點(diǎn):全部是氣體參與的等體積反應(yīng)還是非等體積反應(yīng);有固體參與的等體積反應(yīng)還是非等體積反應(yīng)

13、;反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。2.不能作為“標(biāo)志”的四種特殊情況反應(yīng)組分的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比。恒溫恒容下的體積不變的反應(yīng),體系的壓強(qiáng)或總物質(zhì)的量不再隨時間而變化,如2HI(g)H2(g)+I2(g)。全是氣體參加的體積不變的反應(yīng),體系的平均相對分子質(zhì)量不再隨時間而變化,如2HI(g)H2(g)+I2(g)。全是氣體參加的反應(yīng),恒容條件下體系的密度保持不變。3.判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)時,只要抓住“變量不變”即可如果所給的物理量隨著反應(yīng)的進(jìn)行是一個變量,在某時間段內(nèi)不變,就可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);如果該物理量始終是一個定值,就不能作為判斷的依據(jù)。例例1(2

14、017浙江寧波效實中學(xué)模擬,12)一定溫度下,兩個恒容密閉容器中分別發(fā)生反應(yīng):H2(g)+I2(g)2HI(g);C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。下列狀態(tài)能表明兩個反應(yīng)都達(dá)到平衡狀態(tài)的是()a.各物質(zhì)的濃度不變;b.容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變;c.容器內(nèi)氣體密度不變;d.容器內(nèi)氣體顏色不變;e.各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變;f.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變。A.aeB.aefC.abcD.ac解析解析a中各物質(zhì)的濃度不變,說明反應(yīng)均達(dá)到平衡狀態(tài);b中容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變,反應(yīng)中壓強(qiáng)始終不變,無法判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài);c中容器內(nèi)氣體密度不變,反應(yīng)的密度始終不變,無法判斷反應(yīng)是否達(dá)

15、到平衡狀態(tài);d中容器內(nèi)氣體顏色不變,反應(yīng)容器內(nèi)氣體顏色始終不變;e中各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變,說明反應(yīng)均達(dá)到平衡狀態(tài);f中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值,反應(yīng)中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量始終不變,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故選A項。答案答案A1-1(2017浙江德清高級中學(xué)選考模擬)一定條件下,將1molA和3molB充入恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):A(g)+3B(g)2C(g),下列不能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是()A.氣體的密度不再改變B.混合氣體中A的體積分?jǐn)?shù)不再變化C.混合氣體的總壓強(qiáng)不再變化D.單位時間內(nèi)生成amolA,同時生成2am

16、olC答案答案A解析解析題述反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變,容器體積不變,故氣體密度始終不變,密度不變不能說明題述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),A錯誤;A的體積分?jǐn)?shù)不再變化,能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),B正確;題述反應(yīng)前后氣體體積減小,混合氣體的總壓強(qiáng)不再變化,能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),C正確;單位時間內(nèi)生成amolA,同時生成2amolC,說明正、逆反應(yīng)速率相等,能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),D正確。方法方法2化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡圖像的分析方法化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡圖像的分析方法1.圖像類型及解題要領(lǐng)(1)速率-壓強(qiáng)(或溫度)圖像特點(diǎn):曲線表示的是外界條件(如溫度、壓強(qiáng)等)對正、逆反應(yīng)速率影響的變化趨勢及變化幅度。圖中交點(diǎn)

17、是平衡狀態(tài),壓強(qiáng)(或溫度)增大后正反應(yīng)速率增大得快,平衡正向移動。(2)轉(zhuǎn)化率(或質(zhì)量分?jǐn)?shù)等)-壓強(qiáng)-溫度圖像特點(diǎn):表示兩個外界條件同時變化時,A的轉(zhuǎn)化率的變化規(guī)律。解決這類圖像題,采用“定一議二法”,即把自變量(溫度、壓強(qiáng))之一設(shè)為恒量,討論另外兩個變量的關(guān)系。特點(diǎn):如上圖中曲線上的點(diǎn)表示平衡狀態(tài),而X、Y點(diǎn)則未達(dá)平衡狀態(tài),使反應(yīng)由X點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài),反應(yīng)需向B的百分含量減小的方向進(jìn)行;要使反應(yīng)由Y點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài),反應(yīng)需向B的百分含量增大的方向進(jìn)行。特點(diǎn):表示不同條件下反應(yīng)速率的快慢以及平衡混合物中D的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小。解題方法是“先拐先平數(shù)值大”,即曲線先拐的首先達(dá)到平衡,反應(yīng)速率快,以此判斷溫

18、度或壓強(qiáng)的高低,再依據(jù)外界條件對平衡的影響分析。2.一般解題思路“四看”一看面:即看清坐標(biāo)所代表的量的意義。(3)質(zhì)量分?jǐn)?shù)-時間圖像二看線:看準(zhǔn)線的走向,增減性及量的變化(需作輔助線、等溫線、等壓線等)。三看點(diǎn):弄懂曲線上點(diǎn)的意義,特別是一些特殊點(diǎn)(如起點(diǎn)、交點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、極值點(diǎn)等)。四看量:看橫坐標(biāo)軸和縱坐標(biāo)軸量的變化。例例2(2017浙江寧波鎮(zhèn)海中學(xué)單元檢測)某密閉容器中充入等物質(zhì)的量的A和B,一定溫度下發(fā)生反應(yīng)A(g)+xB(g)2C(g),達(dá)到平衡后,在不同的時間段,分別改變影響反應(yīng)的一個條件,測得容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度、反應(yīng)速率分別隨時間的變化如下圖所示。下列說法中正確的是()A.

19、8min時反應(yīng)第一次達(dá)到平衡B.30min時降低壓強(qiáng),40min時升高溫度C.化學(xué)方程式中的x=1,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)D.3040min時該反應(yīng)使用了正催化劑解析解析由圖像知20min時反應(yīng)第一次達(dá)到平衡,8min時,A、B、C的濃度相等但在20min前濃度還在發(fā)生變化,說明反應(yīng)未達(dá)到平衡,A項錯誤;由圖像知,A、B的濃度隨時間變化的曲線是同一條曲線,說明化學(xué)方程式中A、B的化學(xué)計量數(shù)相等,x=1,則該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng),30min時,A、B、C的濃度都減小,正、逆反應(yīng)速率相等,平衡不移動,應(yīng)該是減壓;40min時,v(正)、v(逆)都增大,應(yīng)該是升高溫度,因v(逆)v(正

20、),平衡逆向移動,故逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故B項正確,C項錯誤;3040min時,v(正)、v(逆)同等程度減小,v(正)=v(逆),不是使用正催化劑,D項錯誤。答案答案B2-1(2017浙江余姚中學(xué)期中)可逆反應(yīng)mA(s)+nB(g)pC(g)+qD(g),當(dāng)其他條件不變時,C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與溫度(T)和壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示。根據(jù)圖中曲線判斷下列敘述中正確的是()A.達(dá)到平衡后,若使用催化劑,C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大B.達(dá)到平衡后,若升高溫度,則平衡向逆反應(yīng)方向移動C.達(dá)到平衡后,增大A的量,有利于平衡向正反應(yīng)方向移動D.方程式中一定有m+np+q答案答案B解析解析使用催化劑,可以縮短反應(yīng)到達(dá)平衡所需的

21、時間,但平衡不移動,C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變,A錯誤;由題圖知,升高溫度,C%減小,則平衡逆向移動,B正確;達(dá)到平衡后增加A的量,因A為固體,故對平衡無影響,C錯誤;增大壓強(qiáng),C%減小,則平衡逆向移動,增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動,故np+q,D錯誤。方法方法3化學(xué)平衡的計算方法化學(xué)平衡的計算方法“三段式三段式”法法1.計算模式反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A(yù)、B起始的物質(zhì)的量分別為amol、bmol,達(dá)到平衡后,A的消耗量為mxmol,容器容積為VL。 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始(mol)ab00變化(mol)mxnxpxqx平衡(mol)a-m

22、xb-nxpxqx則有:(1)平衡常數(shù)K=。(2)反應(yīng)物:n(平)=n(始)-n(變);()()()()pqmnpxqxVVamxbnxVV生成物:n(平)=n(始)+n(變)。(3)A平衡時的濃度:c平(A)=molL-1。(4)A的轉(zhuǎn)化率:平(A)=100%,A、B的轉(zhuǎn)化率之比(A) (B)=。(5)平衡時A的體積分?jǐn)?shù):平(A)=100%。(6)平衡時和開始時的壓強(qiáng)比:=。(7)混合氣體的密度:(混)=gL-1。(8)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量:=gmol-1。amxVmxamxanxb()amxabpqmn x()()pp平始()abpqmn xab(A)(B)a Mb MV M(A)(B)

23、()a Mb Mabpqmn x 2.基本步驟(1)確定反應(yīng)物或生成物的起始加入量。(2)確定反應(yīng)過程的變化量。(3)確定平衡量。(4)列比例式求解。例例3在1.0L密閉容器中充入0.10molA(g),在一定溫度下進(jìn)行如下反應(yīng):A(g)B(g)+C(g)H=+85.1kJmol-1,反應(yīng)時間(t)與容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)(p)的數(shù)據(jù)見下表:時間t/h0124816202530p/100kPa4.915.586.327.318.549.509.529.539.53回答下列問題:(1)欲提高A的平衡轉(zhuǎn)化率,應(yīng)采取的措施為。(2)由總壓強(qiáng)p和起始壓強(qiáng)p0計算反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率(A)的表達(dá)式為,平衡時A的轉(zhuǎn)

24、化率為,反應(yīng)的平衡常數(shù)K為。(3)由總壓強(qiáng)p和起始壓強(qiáng)p0表示平衡時反應(yīng)體系的總物質(zhì)的量n總和反應(yīng)物A的物質(zhì)的量n(A),n總=mol,n(A)=mol。下表為反應(yīng)物A濃度與反應(yīng)時間的數(shù)據(jù),計算a=;反應(yīng)時間t/h04816c(A)/(molL-1)0.10a0.0260.0065分析該反應(yīng)中反應(yīng)物的濃度c(A)變化與時間間隔(t)的規(guī)律,得出的結(jié)論是,由此規(guī)律推出反應(yīng)在12h時反應(yīng)物的濃度c(A)約為molL-1。解析解析(1)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),反應(yīng)后氣體體積增大,根據(jù)平衡移動原理分析可知,欲提高A的平衡轉(zhuǎn)化率,可以升高溫度、減小壓強(qiáng)。(2)反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量增大的量等于反應(yīng)的A的物質(zhì)的量,

25、所以反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率(A)的表達(dá)式為100%,平衡時A的轉(zhuǎn)化率=100%94.1%。00ppp9.534.914.91A(g)B(g)+C(g)起始量 (molL-1)0.1000變化量(molL-1)0.1094.1%0.1094.1%0.1094.1%平衡量(molL-1)0.10(1-94.1%)0.1094.1%0.1094.1%K=1.5。(3)依據(jù)壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比,n總 n起始=p p0,n總=,設(shè)A的變化量為xmol,則A(g)B(g)+C(g)起始量(mol)0.1000變化量(mol)xxx某時刻量(mol)0.10-xxx(B)(C)(A)ccc2(0.0941)0

26、.10 (1 94.1%)00.10pp(0.10+x) 0.10=p p0 x=n(A)=0.10mol-mol=0.10(2-)mol。4h時,n(A)=0.10(2-)mol=0.10(2-)mol0.051mol,所以a=0.051;分析數(shù)據(jù)特征可知,每隔4h,A的濃度減小約一半;由此規(guī)律推出反應(yīng)在12h時反應(yīng)物的濃度c(A)=0.013molL-1。答案答案(1)升高溫度、減小壓強(qiáng)(2)100%94.1%1.5000.10()ppp000.10()ppp0pp0pp7.314.9110.026mol L200ppp(3)0.10(2-)0.051每隔4h,A的濃度減小約一半0.013

27、3-1某溫度下,向4.0L恒容密閉容器中充入2.0molPCl5(g),反應(yīng)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)經(jīng)一段時間后達(dá)到平衡,反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表:00.10pp0pp時間/s050150250350n(PCl3)/mol00.320.380.400.40下列說法正確的是()A.反應(yīng)在前50s的平均反應(yīng)速率為v(PCl3)=0.0064mol/(Ls)B.若保持其他條件不變,升高溫度,平衡時c(PCl3)=0.11mol/L,則反應(yīng)的Hv(逆)答案答案D解析解析由表中數(shù)據(jù)可得反應(yīng)在前50s的平均反應(yīng)速率為v(PCl3)=0.0016mol/(Ls),故A項錯誤。升高溫度

28、,平衡時c(PCl3)=0.11mol/L,大于題表中PCl3的平衡濃度:=0.1mol/L,說明升溫平衡正向移動,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),H0,故B項錯誤。由表中信息可知原平衡時PCl3的物質(zhì)的量為0.40mol,根據(jù)“三段式”得:PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)起始濃度(mol/L)0.500轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)0.10.10.1平衡濃度(mol/L)0.40.10.1平衡常數(shù)K=0.025,則逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K=40。相同溫度下,起始時向容器中充入4.0molPCl3、4.0molCl2,設(shè)達(dá)到平衡時消耗PCl3的0.32mol4.0L50s0.40mol4.0L0.1 0.10.

29、4物質(zhì)的量濃度為xmol/L,根據(jù)“三段式”得:PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)起始濃度(mol/L)110轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)xxx平衡濃度(mol/L)1-x1-xxK=40,x0.85,PCl3的轉(zhuǎn)化率約為85%,故C項錯誤。相同溫度下,起始時向該容器中充入2.0molPCl5、0.40molPCl3和0.40molCl2,PCl5、PCl3、Cl2的起始濃度分別為0.5mol/L、0.1mol/L、0.1mol/L,濃度商Qc=0.02v(逆),D項正確。2(1)xx0.1 0.10.5方法方法4等效平衡問題的分析方法等效平衡問題的分析方法(教師用書專用教師用書專用)1.概

30、念相同條件下,同一可逆反應(yīng)體系,不管從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,起始加入的物質(zhì)的量不同,而達(dá)到平衡時,反應(yīng)混合物中同種物質(zhì)的百分含量相同,這樣的平衡稱為等效平衡。由于化學(xué)平衡狀態(tài)與條件有關(guān),而與建立平衡的途徑無關(guān)。因此,對于同一可逆反應(yīng),從不同的狀態(tài)開始,只要達(dá)到平衡時條件(溫度、濃度、壓強(qiáng)等)完全相同,則可形成等效平衡。2.等效平衡規(guī)律(1)恒溫、恒容條件對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的同一可逆反應(yīng),只改變起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量時,如果通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比換算成同一半邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量與原來加入的物質(zhì)的物質(zhì)的量相同,則兩平衡等效。如在恒溫、恒容條件下,可逆反應(yīng):2SO2+O22SO

31、32mol1mol0mol0mol0mol2mol0.5mol0.25mol1.5mol從正反應(yīng)開始,從逆反應(yīng)開始,正、逆反應(yīng)同時發(fā)生,由于、三種情況按化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)關(guān)系換算成同一方向的反應(yīng)物,對應(yīng)各組分的物質(zhì)的量均相等,因此三者達(dá)到的平衡為等效平衡。(2)恒溫、恒壓條件對于同一可逆反應(yīng),改變起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量,只要按化學(xué)計量數(shù)關(guān)系換算成同一半邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量,若物質(zhì)的量之比與對應(yīng)組分起始加入的物質(zhì)的量之比相同,則達(dá)到的平衡與原平衡等效。如在恒溫、恒壓條件下,可逆反應(yīng):2SO2+O22SO32mol1mol0mol4mol2mol0mol0mol0mol4mol2mol1mo

32、l2mol、的圖示如下:從正反應(yīng)開始,從逆反應(yīng)開始,正、逆反應(yīng)同時發(fā)生,由于、三種情況按反應(yīng)方程式中的化學(xué)計量數(shù)關(guān)系換算成同一方向的反應(yīng)物時,對應(yīng)各組分的物質(zhì)的量之比均相等,因此三者為等效平衡。(3)在恒溫、恒容或者恒溫、恒壓的條件下,對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng),只要反應(yīng)物(或生成物)的物質(zhì)的量的比值與原來相同,則兩平衡等效。例例4(2016江蘇單科,15,4分)一定溫度下,在3個體積均為1.0L的恒容密閉容器中反應(yīng)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)達(dá)到平衡。下列說法正確的是()容器溫度/K物質(zhì)的起始濃度/molL-1物質(zhì)的平衡濃度/molL-1c(H2)c(CO)c(CH3O

33、H)c(CH3OH)4000.200.1000.0804000.400.200500000.100.025A.該反應(yīng)的正反應(yīng)放熱B.達(dá)到平衡時,容器中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率比容器中的大C.達(dá)到平衡時,容器中c(H2)大于容器中c(H2)的兩倍D.達(dá)到平衡時,容器中的正反應(yīng)速率比容器中的大解析解析將容器中c(CH3OH)=0.10molL-1等效轉(zhuǎn)移至左邊的反應(yīng)物,相當(dāng)于c(H2)=0.20molL-1,c(CO)=0.10molL-1。A項,容器中相對于容器中,溫度升高,平衡左移,則逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)放熱,正確;B項,容器中相對于容器中,壓強(qiáng)增大,平衡右移,則容器中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率大,錯誤;C項,容器

34、相對于容器,溫度升高,壓強(qiáng)減小,平衡左移,達(dá)平衡時,容器中c(H2)小于容器中c(H2)的兩倍,錯誤;D項,容器中比容器中溫度高,反應(yīng)速率快,正確。答案答案AD4-1某溫度下,在2L的密閉容器中,加入1molX(g)和2molY(g)發(fā)生反應(yīng):X(g)+mY(g)3Z(g)平衡時,X、Y、Z的體積分?jǐn)?shù)分別為30%、60%、10%。在此平衡體系中加入1molZ(g),再次達(dá)到平衡后,X、Y、Z的體積分?jǐn)?shù)不變。下列敘述不正確的是()A.m=2B.兩次平衡的平衡常數(shù)相同C.X與Y的平衡轉(zhuǎn)化率之比為1 1D.第二次平衡時,Z的濃度為0.4molL-1答案答案D解析解析在2L的密閉容器中,反應(yīng)達(dá)平衡時,

35、各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)之比等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比,即平衡時,n(X) n(Y) n(Z)=30% 60% 10%=3 6 1。設(shè)第一次平衡時X消耗的物質(zhì)的量為x,則X(g)+mY(g)3Z(g)初始1mol2mol0轉(zhuǎn)化xmx3x平衡1mol-x2mol-mx3x則(1mol-x) (2mol-mx) 3x=3 6 1,解得x=0.1mol、m=2,由此可知A項、C項正確。同理可得第二次平衡時,Z的濃度為0.2molL-1,D項錯誤。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),兩次平衡反應(yīng)溫度相同,故平衡常數(shù)相同,B項正確。方法方法5化學(xué)平衡問題的巧解方法化學(xué)平衡問題的巧解方法(教師用書專用教師用書專用)靈活運(yùn)用不等式

36、法、假設(shè)法、極限法、差量法、守恒法等能快速解決化學(xué)平衡的有關(guān)問題。1.不等式法例例5在一定體積的密閉容器中充入3L氣體R和5L氣體Q,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):2R(g)+5Q(g)4X(g)+nY(g)反應(yīng)完全后,容器溫度不變,混合氣體的壓強(qiáng)是原來的87.5%,則化學(xué)方程式中n的值是()A.2B.3C.4D.5解析解析反應(yīng)完全后混合氣體的壓強(qiáng)減小,說明正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng),則2+54+n,nb解析解析此題應(yīng)用分段假設(shè)法進(jìn)行分析。先假設(shè)體積增加一倍時平衡未移動,B的濃度應(yīng)為原來的50%,現(xiàn)在不是50%而是60%,比假設(shè)大,說明平衡向生成B的方向移動,則ab。由于平衡向正反應(yīng)方向移動,A減少,

37、B增多,則B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)必然增大。答案答案AC3.極值法例例7在一定溫度下,將1molCO和1molH2O(g)充入一密閉容器中發(fā)生反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),反應(yīng)達(dá)到平衡后,測得CO2的物質(zhì)的量為0.6mol。然后再充入4molH2O(g),達(dá)到新的平衡后,CO2的物質(zhì)的量為()A.0.6molB.1molC.大于0.6mol,小于1molD.大于1mol解析解析向平衡體系中再充入4molH2O(g),增加了反應(yīng)物的濃度,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動,生成CO2的物質(zhì)的量大于0.6mol;因該反應(yīng)為可逆反應(yīng),平衡時,CO不可能全部轉(zhuǎn)化為CO2,故CO2的物質(zhì)的量小于1m

38、ol。答案答案C4.差量法例例8總壓強(qiáng)為30MPa時,將氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w(體積比為1 3)通入合成塔,反應(yīng)達(dá)到平衡時,壓強(qiáng)降為25MPa。則平衡時混合氣體中氨氣的體積分?jǐn)?shù)為()A.35%B.30%C.25%D.20%解析解析設(shè)通入合成塔的N2為1mol、H2為3mol,氮?dú)廪D(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為xmol。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)n始/mol132轉(zhuǎn)/molx3x2x平/mol1-x3-3x2x=,解得x=。NH3在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)為100%=20%。答案答案D30MPa25MPa4mol(42 )molx131231(42)3molmol 5.守恒法例例9在密閉容器中充入4molX,在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)4X(g)3Y(g)+Z(g),達(dá)到平衡時,有30%的X發(fā)生分解,則平衡時混合氣體總的物質(zhì)的量是()A.3.4molB.4molC.2.8molD.1.2mol解析解析該反應(yīng)是一個等物質(zhì)的量的反應(yīng),無論有多少X發(fā)生分解,體系中氣體總的物質(zhì)的量守恒,所以答案選B。答案答案B