化学平衡知识点归纳 与经典习题赏析 河北省宣化县一中 栾春武.

Presentation on theme: "化学平衡知识点归纳 与经典习题赏析 河北省宣化县一中 栾春武."— Presentation transcript:

1 化学平衡知识点归纳 与经典习题赏析 河北省宣化县一中 栾春武

2 知识点一：“稀有” 气体与化学平衡 (1)充入稀有（包括与平衡混合体系不反应）气体在恒温、恒容条件下，平衡不发生移动。因为恒容时各气体组分的浓度不变，可认为各气体体积“分压”不变，对平衡无影响。 (2)在恒温、恒压条件下充入稀有气体，平衡一般发生移动。因为恒压，充入稀有气体，体积一定增大，各气体组分的浓度减小，平衡向着使气体体积增大的方向移动。但对于反应前后气体体积不变的反应，平衡不发生移动。

3 知识点二：反应物用量的改变对平衡转化率的影响
（1）若反应物只有一种时，如： aA(g) bB(g) + cC(g) 增加A的量，平衡向正反应的方向移动，但反应物A的转化率的变化与气体物质的化学计量数有关： Ⅰ 若a＝b＋c 则A的转化率不变 Ⅱ 若a＞b＋c 则A的转化率增大 Ⅲ 若a＜b＋c 则A的转化率减小

4 知识点二：反应物用量的改变对平衡转化率的影响
（2）若反应物不止一种时，如: aA(g) + bB(g) cC(g) + dD (g) ①若只增加A的量，平衡向正反应的方向移动，但反应物A的转化率减小，B的转化率增大。 ②若按原比例同倍数地增加反应物A和B的量，则化学平衡向正反应的方向移动，这时反应物的转化率的变化与气体反应物的化学计量数有关： Ⅰ 若a＋b＝c＋d 则A、B的转化率都不变 Ⅱ 若 a＋b＞c＋d则A、B的转化率都增大 Ⅲ 若 a＋b＜c＋d则A、B的转化率都减小

5 知识点三：解决化学平衡问题常用的方法 (1)可逆反应“不为零” 原则
可逆反应是化学平衡的前提，达到平衡时，应是反应物和生成物共存的状态，每种物质的物质的量都不为零。 (2)“一边倒”原则 可逆反应，在外界条件相同时（如恒温、恒容），若达到相同的平衡状态，其初始状态必须能互变，从极限角度看，就是各物质的物质的量要相当。因此，可以采用“一边倒”原则来处理平衡问题，例如，对于可逆反应：aA(g)+bB(g) cC(g)来说，如果开始投入cmol C(g) ，则相当于开始投入amolA (g)和bmolB(g) ；如果开始时投入x molA(g )、ymolB(g)、 zmol C(g)，则相当于开始投入 (x+az/c)molA(g)、(y+bz/c)molB(g)。

6 √ 1. ［2012·安徽理综化学卷9］一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：
催化剂 SO2(g) + 2CO(g) CO2(g) + S(l) △H＜0 若反应在恒容的密闭容器中进行，下列说法正确的是 A.平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变 B.平衡时，其它条件不变，分离出硫，正反应速率加快 C.平衡时，其他条件不变，升高温度，可提高SO2的转化率 D.其它条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变 √ 解析：由于硫为液态，因此反应前后气体分子数不等，达平衡前容器内压强逐渐变小，分离出硫对化学反应速率及平衡无影响，即A、B错；根据平衡移动原理知升温平衡向吸热方向移动即向左移动，SO2的转化率降低，C错；平衡常数只受温度的影响，与催化剂无关。

7 √ 2.［2012·全国大纲理综化学卷8］合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为： CO(g) + H2O(g)
CO2(g) + H2(g) △H＜0， 反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是 A. 增加压强 B. 降低温度 C. 增大CO 的浓度 D. 更换催化剂 催化剂 √ 解析：该反应是一个气体总体积不发生改变的反应，增大压强平衡不移动，因此CO的转化率不变，故，A选项错误；该反应又是一个放热反应，降低温度平衡向放热方向移动，因此，B选项正确；增大CO的浓度，平衡向正反应方向移动，但CO的转化率降低，但水蒸气的转化率提高了，因此，C选项错误；催化剂对化学平衡没有影响，故，D选项错误。

8 3. ［2012·江苏化学卷14］温度为T时，向2. 0 L恒容密闭容器中充入1
3. ［2012·江苏化学卷14］温度为T时，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5，反应PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)经过一段时间后 达到平衡。反应过程中 测定的部分数据见下表： t / s 50 150 250 350 n(PCl3) / mol 0.16 0.19 0.20 下列说法正确的是 A.反应在前50 s 的平均速率 v(PCl3)＝ mol·L－1·s－1 B.保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(PCl3)＝0.11 mol·L－1，则反应的△H＜0 C.相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0. 20 molPCl3和0. 20mol Cl2，反应达到平衡前v(正)＞v(逆) D.相同温度下，起始时向容器中充入2. 0 mol PCl3 和2. 0 mol Cl2，达到平衡时，PCl3 的转化率小于80% √

9 解析：A项，v(PCl3)＝0.16mol÷2L÷50s
B项，从表中看，平衡时c(PCl3)＝0.1mol/L，升高温度时，PCl3的浓度增大，即平衡正向移动，说明正反应为吸热反应，错； C项，原平衡时，K＝0.1×0.1÷0.4＝0.025，充入物质后，Qc（浓度商）＝0.1×0.1÷0.5＝0.02，因为Q＜K，所以平衡为正向移动，故v(正)＞v(逆)，正确； D项，题干中充入1mol PCl5，相当于充入1mol PCl3和1mol Cl2，平衡时各组分的量相等，则PCl3的转化率为(1－0.2)÷1×100％＝80％，现充入2mol PCl3和2mol Cl2，可看成是两部分平衡后再加压（即虚拟成两个题干平衡），加压向体积减小的方向移动，即逆向移动，PCl3的转化率应增大，大于80％，错。

10 √ 4. ［2012·天津理综化学卷6］ 已知2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)；
ΔH＝－197 kJ·mol－1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体： (甲) 2 mol SO2和1 mol O2； (乙) 1 mol SO2和0.5 mol O2； (丙) 2 mol SO3。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是 A. 容器内压强P：P甲＝P丙＞2P乙 B. SO3的质量m：m甲＝m丙＞2m乙 C. c(SO2)与c(O2)之比k：k甲＝k丙＞k乙 D. 反应放出或吸收热量的数值Q： Q甲＝Q丙＞2Q乙 催化剂 √

11 平衡向体积增大的方向移动，SO2、O2含量增大
解析：本题考查化学平衡中等效平衡知识。等温等容时反应前后气体体积变化的反应规律：将起始投料量按化学计量系数之比换算成同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始投料量相等， 则建立的化学平衡是等效的， 简称“等量等效”。这种情况下的等效平衡中的“等效” 指平衡体系中的各种性质( 各对应物的浓度、体积分数、转化率、物质的量) 是完全相同的。 类似于数学中的全等三角形，也可叫“全等平衡” 。甲和丙容器内的平衡是完全相同的平衡（全等平衡）。 甲和假设乙（体积分数、物质的量分数、质量分数相等）是等效平衡，这种情况下的等效可理解为相似等效。 2molSO2 1 molO2 1molSO2 0.5 molO2 虚拟乙 变化 平衡向体积增大的方向移动，SO2、O2含量增大 甲 假设乙 乙

12 解析：考查化学平衡中等效平衡知识。甲和丙达到的平衡是同种平衡，所以压强p甲＝p丙，SO3的质量m甲＝m丙，乙可看做是甲达平衡后，取出一半物质，浓度变为原来的1/2，压强降为原来的1/2后形成的，平衡向气体增多的方向移动，压强在减小后的基础上增大，SO3的量减小，所以2p乙＞p甲，SO3质量2m乙＜m甲，A项错误，B项正确；在三个过程中，甲、乙中SO2和O2投料比为2∶1，又按照2∶1反应，而丙中SO2和O2按2∶1生成，所以三者达平衡时SO2和O2的浓度比均为2∶1，C项错误；甲和丙达平衡时生成的SO3和分解的SO3物质的量不一定相等，所以吸放热数值不一定相等，D项错误。

13 已知A(g) + B(g) C(g) + D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：回答下列问题：
5. ［2012·海南化学卷15］ 已知A(g) + B(g) C(g) + D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：回答下列问题： （1）该反应的平衡常数表达式K＝ ，△H 0（填“＜”“＞”“＝”）； 催化剂 温度℃ 700 900 830 1000 1200 平衡常数 1.7 1.1 1.0 0.6 0.4 解析：（1）因反应中的物质都是气体，据平衡常数的定义可知其K＝c(C)·c(D)/c(A)·c(B) ；由表中数据可知，温度升高，K值减小，故正反应为放热反应，ΔH＜0。

14 （2）830℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0. 20mol的A和0. 80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率υ(A)＝0
（2）830℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率υ(A)＝0.003 mol·L－1·s－1。，则6s时c(A)＝_____ mol·L－1， C的物质的量为_______mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为________，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为______________； 0.022 0.09 80% 仍然是80% 解析：（2）υ(A)＝0.003 mol·L－1·s－1 ，则A减少的浓度c(A)＝υ(A)×t＝0.018 mol·L－1，故剩余的A的浓度为0.2mol÷5L－0.018mol·L－1＝0.022mol·L－1；A减少的物质的量为0.018 mol·L－1×5L＝0.09mol，根据方程式的系数关系，生成的C的物质的量也为0.09mol。

15 设830℃达平衡时，转化的A的浓度为x，则： C(g) + D(g) A(g) + B (g) 起始浓度(mol·L－1) 　　　 0　　 0 转化浓度(mol·L－1) x 　　 x　　　 x　 　x 平衡浓度(mol·L－1) 0.04－x　 0.16－x　 x　 　x 有：x·x/(0.04－x)·(0.16－x)＝1， 解得x＝0.032，故A的转化率: α(A)＝0.032mol/L0.04mol/L×100%＝80%；由于容器的体积是固定的，通入氩气后各组分的浓度不变，反应速率不改变，平衡不移动。

16 c （3）判断该反应是否达到平衡的依据为 (填正确选项前的字母)： a. 压强不随时间改变 b. 气体的密度不随时间改变
（3）判断该反应是否达到平衡的依据为 (填正确选项前的字母)： a. 压强不随时间改变 b. 气体的密度不随时间改变 c. c(A)不随时间改变 d. 单位时间里生成C和D的物质的量相等 解析： (3)由于该反应是气体分子数不变的反应，容器中压强、气体的密度都永远不变，故a、b错；c(A)随反应的进行要减小，故c可以；不论是否达平衡，单位时间里生成C和D的物质的量永远相等，故d错。

17 “ C(g) + D(g) A(g) + B(g)” 与“A(g) + B(g) C(g) + D(g)”
的平衡常数的值为 。 2.5 解析：（4）反应 “ C(g) + D(g) A(g) + B(g)” 与“A(g) + B(g) C(g) + D(g)” 互为逆反应，平衡常数互为倒数关系，故1200℃时，C(g) + D(g) A(g) + B(g) 的K＝1/0.4＝2.5。 解析：(1)因平衡常数随温度的升高而降低，因而ΔH< 0；(2)c(A)起＝0.20 mol/5 L＝0.04 mol·L－1，由v(A)可得Δc(A)＝0.018 mol·L－1，c(A)末＝c(A)起－Δc(A)＝0.022 mol·L－1；或直接写“三段式”可得计算所需数据；因体积没变，加入的氩气不引起各物质浓度变化，因而转化率不变；(3)a、b、d三项本来就是不会随反应变化的量，不能作为平衡的标志；(4)逆反应的平衡常数与正反应的平衡常数互为倒数。

18 B. 达平衡（I）时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为14:15 C. 达平衡（I）时，X的转化率为5/11
(2011四川高考)可逆反应①X(g) + 2Y(g) Z(g) 、②2M(g) N(g) + P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示： 2 mol M 1 mol X 2 mol Y M N P X Y Z 恒温 降温 隔板 反应开始 平衡（I） 平衡（Ⅱ） 2.6 2.8 下列判断正确的是 A. 反应①的正反应是吸热反应 B. 达平衡（I）时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为14:15 C. 达平衡（I）时，X的转化率为5/11 D. 在平衡（I）和平衡（II）中M的体积分数相等

19 解析：A：降低温度时，反应①中气体的物质的量减少，说明平衡向正反应方向移动。因此正反应是放热反应；B：反应①在恒温时前后的物质的量发生了变化，根据PV=nRT，T不变，V看图可知，n是变量，故不能求出达平衡（I）时体系的压强与反应开始时体系的压强之比，因此用反应② 求：反应②是反应前后物质的量不变的反应，由 PV=nRT 知在n、R、T不变的情况下有：P1V1=P2V2 ，得出P2/P1=V1/V2= 2/2.2=10/11；C：对于反应① T 是定值，根据PV=nRT，得 PV/n=RT 为常数，推出P1V1/n1=P2V2/n2 ，因此n2=P2V2n1/P1V1 = P2/P1×V2/V1×n1=10/11×2.8/3×3=28/11。即28/11是平衡（I）中反应①中X、Y、Z这三种气体物质的量的和，这时有(1－m)＋(2－2m)＋2m＝28/11，m=5/11，因此C正确。D：由于温度变化平衡发生移动，故平衡（I）和平衡（II）中M的体积分数不相等。

20 通过变化途径寻解题捷径： 例1：在某合成氨厂合成氨的反应中，测得合成塔入口处气体N2、H2、NH3的体积比为6:8:1，出口处N2、H2、NH3的体积比为9:27:8，则氮气的转化率为 A. 75% B. 50% C. 25% D. 20%

21 入口处：N2:H2:NH3 6:8:1， 出口处：N2:H2:NH3=9:27:8。 设出口处N2为9mol，则nN=9×2+8=26mol，设入口处N2为6mol，则nN=6×2+1=13mol。 据N守恒，则入口处N2必为12mol(氮原子为12×2+2=26)，转化的氮气为：12mol－9mol＝3mol ∴N2变化3mol。 ∴转化率＝ 答案：Ｃ

22 例2：在一密闭容器中，用等物质的量的A和B发生如下反应：A(g)+2B(g) 2C(g)
反应达到平衡时，若混合气体中A和B的物质的量之和与C的物质的量相等，则这时Ａ的转化率为 A.40% B.50% C.60% D.70%

23 用基本方法可以算出答案为A。若设计另外的途径通过B求A的转化率显得更加简单。因为A和B按1:2反应，而A、B又是等物质的量，∴A必过量，设B完全转化则A只转化一半，故转化率为50%，但可逆反应的特点反应物不能完全转化，∴A的实际转化率＜50%，故A正确。 答案：A

24 例3：在一个固定容积的密闭容器中放入3molX气体和2molY气体，在一定条件下发生下列反应：
4X(g)+4Y(g) Q(g)+nR(g) 达到平衡后，容器内温度与起始时相同，混合气的压强比原来的增大10%，X的浓度减小1/3，则n值为 A B C D.7

25 解法一、按常规方法计算： 4X(g)+4Y(g) Q(g)+nR(g) 起始量 变化量 3× = 平衡量 n平= ＝3.75+ 据题意 ＝ 解得：n=7

26 4X(g)+4Y(g) 3Q(g)+nR(g) 物质的量增加 4 n+3－(4+4) 3× (3+2)×10%
解法二、按差量法计算： 根题意，一个反应在一个恒温定容的容器内进行，但平衡时混合气体的压强比反应前增大，这就表明混合气体的物质的量较反应前增加了。 4X(g)+4Y(g) Q(g)+nR(g) 物质的量增加 n+3－(4+4) 3× (3+2)×10% 4(3+2)×10%＝3× ×(n－5) 得：n＝7

27 解法三、若换一个角度，用分析法则更显的简单，由于X的浓度减少，所以平衡向正向移动。此时压强增大则意味着正反应方向为气体体积增加方向，所以有：
4+4＜3+n，∴n＞5。 答案：D