内容正文:
假期必刷4 化学平衡
化
学
平
衡
研究对象:可逆反应
化学平
衡状态
化学平衡状态的建立:v正=v逆
各物质浓度不再变化
化学平衡状态的特征:逆、等、动、定、变
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化学平衡的移动
移动的含义
移动的原因
移动的方向
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影响化学平衡状态的条件
浓度
压强
温度
催化剂
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化学平衡常数
定义
意义
影响因素
应用
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一、化学平衡状态
1.概念
在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反
应的速率相等,反应体系中所有参加反应的
物质的 或 保持恒定的
状态.
2.特征
(1)逆:研究对象必须是可逆反应.
(2)等:正反应速率和逆反应速率 ,即
同一物质的消耗速率和生成速率相等.
(3)定:在平衡体系中,各组成成分的质量或浓
度保持 .
(4)动:化学平衡是动态平衡,即当反应达到平
衡时,正反应和逆反应都仍在继续进行.
(5)变:改变影响平衡的条件,平衡会发生移
动,直到达到新的平衡.
二、影响化学平衡的条件
1.浓度
其他条件不变时,增大反应物的浓度或减小
生成物的浓度,平衡向 方向移动;
增大生成物浓度或减小反应物的浓度,平衡
向 方向移动.
2.压强
其他条件不变时,增大压强,平衡向气体
的方向移动;减小压强,平衡向气体
的方向移动.
3.温度
其他条件不变时,升高温度,平衡向着
方向移动;降低温度,平衡向着
方向移动.
4.催化剂
催化剂能同等程度地 ,
故对平衡无影响.
5.平衡移动原理(勒夏特列原理)
如果改变影响化学平衡的条件之一,如温
度、压强、浓度等,平衡将向着能够
的方向移动.
三、化学平衡常数
1.含义
在一定 下,当一个可逆反应达到
时,生成物 与反应物
的比值是一个常数,简称
,用符号 表示.
2.表达式
对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)
+qD(g),平衡常数的表达式为:K= .
3.意义
(1)K 值越大,说明正反应进行的程度 ,
反应物的转化率 ;反之就转化得
,转化率就 .
(2)K 只受 的影响,与反应物或生成
物的 无关.
01
一、1.质量 浓度 2.(2)相等 (3)不变
二、1.正反应 逆反应 2.体积缩小 体积增
大 3.吸热反应 放热反应 4.增加正逆
反应速率 5.减弱这种改变
三、1.温度 化学平衡 浓度幂之积 浓度幂
之积 平衡常数 K 2.c
p(C)cq(D)
cm(A)cn(B)
3.(1)越大 越大 不完全 越小 (2)温
度 浓度
1.在恒温、恒容密闭容器中,对于反应2NO+
O2 2NO2,下列说法中正确的是 ( )
A.该反应的ΔH<0,ΔS<0
B.反应达到平衡后,再通入一定量O2,达到
新平衡时,正向反应速率不变
C.其他条件相同,增大
n(O2)
n(NO)
,NO的转化
率减小
D.反应的平衡常数可表示为
K=
c2(NO)c(O2)
c2(NO2)
2.一定温度下,在密闭容器中发生反应:2HI(g)
H2(g)+I2(g),能说明该反应达到平衡
状态的标志是 ( )
A.单 位 时 间 内 消 耗 1 molH2,同 时 生
成2molHI
B.每断裂2molH—I,同时有1molH—H
断裂
C.容器中的压强不再变化
D.容器中混合气体的密度不再变化
3.经过化学家长期研究发现,炼铁高炉中发生的
Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)是
可逆反应.一定温度下,在一个体积恒定容
器中发生上述反应,下列情况能说明反应达
到平衡的是 ( )
A.气体平均摩尔质量不变
B.容器内压强不变
C.容器中n(CO)=n(CO2)
D.v(CO)=v(CO2)
4.可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),在容
积为10L的密闭容器中进行,开始时加入
2molN2 和3molH2,达平衡时,NH3 的浓
度不可能达到 ( )
A.01molL-1 B.02molL-1
C.005molL-1 D.015molL-1
5.汽车尾气的处理原理为2NO(g)+2CO(g)
催化剂
N2
(g)+2CO2(g).在恒温、恒容密
闭容器中充入等体积的NO和CO,加入适
量催化剂,发生上述反应.下列叙述错误
的是 ( )
A.催化剂能降低NO和CO反应的活化能
B.达到平衡后,加入少量 CaO,平衡常数
增大
C.达到平衡时,NO、CO的转化率相等
D.当气 体 总 压 强 不 变 时,反 应 达 到 平 衡
状态
6.近日,北京大学马丁团队报道了Pt/NiAl2O4
界面催化剂上甲醇重整制氢反应的性质.化
学反应原理为:CH3OH(g)
催化剂
CO
(g)+
2H2(g) ΔH>0.下列叙述正确的是
( )
A.在恒温恒容条件下,发生上述反应,平衡
后充入氩气,反应速率增大
B.在恒温恒压条件下,发生上述反应,平衡
后充入CH3OH(g),平衡不移动
C.其他条件不变,加入Pt/NiAl2O4,能提高
单位时间内 H2 的产率
D.其他条件不变,升高温度,平衡常数和反
应热(ΔH)都增大
7.(双 选)某 密 闭 容 器 中 存 在2NO(g)+
O2(g) 2NO2(g)反 应,平 衡 时 NO的
转化率与温度变化关系如图所示(曲线上
任何一点都表示平衡状态),下列说法中
正确的是 ( )
11
A.该反应的正反应是放热反应
B.若温度为 T1、T3 时的平衡常数分别为
K1、K3,则K1<K3
C.T1 时,当反应处于D点,则该反应的逆
反应速率大于正反应速率
D.如果缩小容器体积,则平衡时表示NO转化
率与温度变化关系的曲线在原曲线上方
8.(双选)在一定温度下,下列反应的化学平衡
常数数值如下:
①2NO(g) N2(g)+O2(g)
K1=1×1030
②2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)
K2=2×1081
③2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)
K3=4×10-92
以下说法正确的是 ( )
A.该温度下,反应①的平衡常数表达式为
K1=c平(N2)c平(O2)
B.该温度下,反应2H2O(g)2H2(g)+
O2(g)的平衡常数的数值为5×10-82
C.该温度下,反应①、反应②的逆反应,反
应③产生 O2 的倾向由大到小的顺序为
NO>H2O>CO2
D.以上说法都不正确
9.一定条件下,将2molA气体和2molB气体
加入2L的恒容密闭容器中进行反应:2A(g)
+B(g) 2C(g).2min后达化学平衡,测得
C的浓度为08molL-1.根据以上信息
填空.
(1)2min内用A表示的平均反应速率为
.
(2)平衡时B的物质的量浓度为 .
(3)平衡时A的转化率是B的转化率的
倍.
(4)能说明该反应达化学平衡的为: .
A.A表示的平均反应速率等于C表示的平
均反应速率
B.消耗1molA的同时生成05molB
C.分别用 A、B、C表示的反应速率之比
为2∶1∶2
D.C的物质的量不再变化
(5)在不加入任何物质的条件下,要使该反
应的化学反应速率加快,可采取的措施为:
(写两种).
1.(2024广东高考真题)对反应S(g)
T(g)(I为中间产物),相同条件下:①加入
催化剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短;
②提高反应温度,c平(S)/c平(T)增大,c平
(S)/c平(I)减小.基于以上事实,可能的反
应历程示意图(———为无催化剂,----
--为有催化剂)为 ( )
2.(2024江西高考真题)温度T 时,向1L
真空刚性容器中加入1mol(CH3)2CHOH,
反应达到平衡时,c(Y)=0.4mol/L,
(CH3)2CHOH(g) (CH3)2CO(g)+H2(g)
X Y Z
下列说法正确的是 ( )
A.再充入1molX和1molY,此时v正<v逆
B.再充入1molX,平衡时c(Y)=0.8mol/L
C.再充入1molN2,平衡向右移动
D.若温度升高,X的转化率增加,则上述反
应ΔH<0
“点石成金”变现实
石墨和金刚石在一定条件下可相互转化:
C(石墨,s) C(金刚石,s) ΔH>0
20世纪50年代,美国某公司在实验室利
用高温、高压(2000℃、20000atm)将石墨转
化成金刚石之后,1989年,日本科学家用炸药
和碳粉“炸出”金刚石的消息引起了人们的广
泛关注.他们将炸药和碳粉混合并用石蜡固
化后装入钢制敞口容器,沉入一个直径8m、
深约5m的混凝土水槽内,点火起爆,最后将
容 器 中 的 水 取 出 静 置,可 获 得 直 径 为
0.002μm~0.003μm的超细金刚石粉.
21
率之比等于方程式的化学计量数之比,数值可能不同,但
意义是相同的,表示的都是该化学反应在这一段时间段
内的平均速率,故C错误;D.同一化学反应,相同条件下
用不同物质表示的反应速率之比等于方程式的化学计量
数之比,所以在2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反应中,
t1、t2 时刻,SO3(g)浓度分别是c1、c2,则t1~t2 时间段内,
消耗SO3 的平均速率等于生成SO2(g)的平均速率:v=
c2-c1
t2-t1
;答案选 D.
3.A
4.D A.高锰酸钾具有强氧化性,能将草酸氧化为二氧化
碳,本身被还原为锰离子而褪色,可以通过记录溶液褪色
时间来测定反应速率,故 A正确;B.锌与稀硫酸反应生成
氢气,可以通过测量一定时间内产生的 H2 体积来计算反
应速率,故B正确;C.在化学反应过程中,参与反应物质
的某些性质如光的吸收、光的发射、导电能力等发生改
变,可以依靠科学仪器测量光的吸收、光的发射、导电能
力等来测定反应速率,故C正确;D.反应前后气体总压不
变,所以不能通过测量压强来测定反应速率,故 D 错误;
答案选 D.
5.A
6.B A.根据能量图示,反应物的总能量低于生成物的总
能量,该反应为吸热反应,ΔH>0,A 项错误;B.反应Ⅰ生
成CO,反应Ⅱ消耗CO,所以CO属于反应过程中的中间
产物,B项正确;C.反应Ⅰ断开了 C-H 键、H-O 键,形
成了 H-H 键,反应Ⅱ断开了 O-H 键,形成了 C-O
键、H-H 键,所以反应过程中有非极性键的形成,但没
有断裂,C项错误;D.根据图示,反应Ⅱ的正反应活化能
为akJmol-1,D项错误;答案选B.
7.CD 8.AD
9.解析:(1)一般不用固体和纯液体来表示反应速率,所以
可用 O2 和SO2 来表示该反应的反应速率.
(2)不同物质表示的反应速率和方程式中对应化学计量数成
正比,所以氧气减少的速率为0.64molL-1s-1×118=
0.88molL-1s-1.
(3)此时间内SO2 表示的速率为0.4molL-1s-1,
则氧气表示的速率为0.4molL-1s-1×118=
0.55 molL-1 s-1,所 以 氧 气 的 变 化 浓 度 为
0.55molL-1s-1×4s=2.2molL-1,则开始时
氧气 的 浓 度 为 2.8 molL-1 +2.2 molL-1 =
5molL-1.
答案:(1)SO2 或 O2
(2)0.88molL-1s-1
(3)5molL-1
10.解析:按照图示实验,控制其他条件一样,只改变 H2SO4
的浓度,可看到两试管均出现浑浊,但后者由于 H2SO4
浓度更大,出现浑浊更快,此实验说明增大浓度,化学反
应速率增大;控制其他条件一样,只改变温度,可看到混
合后均出现浑浊,但70℃热水一组相比于25℃冷水一组
而言首先出现浑浊,此实验说明升高温度,化学反应速
率增大;控制其他条件一样,只改变催化剂,可看到前者
未加催化剂溶液无明显现象,后者因加催化剂溶液中出
现大量气泡,此实验说明催化剂能加快化学反应速率.
答案:浑浊 出现浑浊更快 增大 浑浊 首先出现浑
浊 增大 无明显现象 出现大量气泡 加快
高考冲浪
1.B A.X(g) Y(g)和 Y(g) Z(g)的 ΔH 都小于0,
而图像显示 Y的能量高于 X,即图像显示 X(g) Y(g)
为吸热反应,A 项不符合题意;B.图像显示 X(g) Y
(g)和 Y(g) Z(g)的 ΔH 都小于0,且 X(g) Y(g)
的活化能小于 Y(g) Z(g)的活化能,B项符合题意;C.
图像显示 X(g) Y(g)和 Y(g) Z(g)的 ΔH 都小于
0,但图像上 X(g) Y(g)的活化能大于 Y(g) Z(g)
的活化能,C项不符合题意;D.图像显示 X(g) Y(g)
和 Y(g) Z(g)的 ΔH 都大于0,且 X(g) Y(g)的活
化能大于 Y(g) Z(g)的活化能,D项不符合题意.
2.D NO中 N 的化合价为+2价,降低为0价的 N2,1个
NO得2个电子,作氧化剂,发生还原反应,CO 中 C 为
+2,化合价升高为+4的 CO2,失去2个电子,作还原剂
发生氧化反应;A.根据分析,生成1molCO2 转移2NA
的电子,A正确;B.催化剂通过降低活化能,提高反应速
率,B正确;C.根据分析,NO 是氧化剂,CO 是还原剂,C
正确;D.根据分析,N2 为还原产物,CO2 为氧化产物,D
错误.
假期必刷4 化学平衡
1.A A.该反应为放热反应,则 ΔH<0,该反应为熵减的反
应,则 ΔS<0,故 A正确;B.反应达到平衡后,再通入一定
量O2,则正反应速率与逆反应速率都增大,重新达到新平
衡时正向反应速率增大,故 B错误;C.其他条件相同,增
大
n(O2)
n(NO)
,NO转化率增大,故C错误;D.反应的平衡常数
可表示为K=
c2(NO2)
c2(NO)c(O2)
,故 D错误.
2.B
3.A A.气体平均摩尔质量=气体的总质量÷气体的总物
质的量,随着正反应的发生,气体的质量变大,但气体的
总物质的量不变,故气体的平均摩尔质量是一个变量,当
气体平均摩尔质量不变时能说明该反应达到平衡,A 符
合题意;B.反应前后气体的分子数不变,故在一定的温度
下容器内压强不变,不能说明该反应达到平衡状态,B不
符合题意.C.容器中n(CO)=n(CO2)不能说明两种气
体的浓度不再发生变化,因此不能说明该反应达到平衡,
C不符合题意;D.v(CO)=v(CO2)不能说明正反应速率
等于逆反应速率,故不能说明该反应达到平衡状态,D不
符合题意;答案选 A.
4.B 2molN2 和3molH2 反应,假设反应能够进行到底,
则3molH2 完全反应,生成2molNH3,此时 NH3 的浓
度为02molL-1,但由于反应是可逆反应,不能完全反
应,所以 NH3 浓度达不到02molL-1.
5.B A.催化剂能降低 NO和CO反应的活化能,加快反应
速率,故 A 正确;B.平衡常数只与温度有关,加入少量
CaO,平衡常数不变,故 B错误;C.充入等体积的 NO 和
CO,其初始物质的量相等,二者化学计量数之比为1∶1,
则达到平衡时,NO、CO的转化率相等,故C正确;D.反应
前后气体体积减小,当气体总压强不变时,各物质浓度不
变,则反应达到平衡状态,故 D正确.
6.C A.在恒温恒容条件下,充入“惰气”,化学反应各物质
浓度不变,反应速率不变,选项 A错误;B.在恒温恒压下,
平衡后充入CH3OH,容器体积增大,一氧化碳、氢气浓度
减小,平衡向右移动,选项 B错误;C.单位时间内氢气的
产率可以表示反应速率,加入催化剂,反应速率增大,提
36
高单位时间内 H2 的产率,选项 C正确;D.该反应是吸热
反应,升高温度,平衡向右移动,平衡常数增大,但是焓变
(反应热)只与反应物与生成物的总能量差有关,即反应
热不变,选项 D错误;答案选C.
7.AD 8.BC
9.解析:一定条件下,将2molA 气体和2molB气体加入
2L的恒容密闭容器中进行反应:2A(g)+B(g) 2C(g).
2min后达化学平衡,测得 C的浓度为08molL-1,则
可得到三段式:
2A(g)+B(g) 2C(g)
起始浓度
molL-1
1 1 0
转化浓度
molL-1
0.8 0.4 0.8
平衡浓度
molL-1
0.2 0.6 0.8
据此回答.
(1)2min内用 A表示的平均反应速率为v(A)=v(C)=
Δc(C)
Δt =
0.8molL-1
2min =0.4mol
L-1min-1.
(2)据分析,平衡时B的物质的量浓度为06mol/L.
(3)平衡时 A 的转化率α(A)=Δn
(A)
n(A)×100%=
Δc(A)
c(A)
×100%=0.81 ×100%=80%
,B的转化率α(B)=Δc
(B)
c(B)
×100%=0.41 ×100%=40%
,则平衡时 A 的转化率是 B
的转化率的2倍.
(4)A.A表示的平均反应速率等于 C表示的平均反应速
率,但没有指明反应的方向,难以确定正逆反应速率是否
相等,因此不符合;B.消耗1molA 的同时生成05mol
B,则正逆反应速率相等,因此符合;C.同一个方向的正逆
反应速率之比等于化学计量数之比,所以假如都是正反
应速率始终满足条件,分别用 A、B、C表示的反应速率之
比为2∶1∶2,因此不符合;D.C的物质的量不再变化,满
足平衡特征,因此符合;答案为BD.
(5)增加反应物的浓度、升高温度、增大气体的压强、使用
催化剂等,均可加快化学反应速率.在不加入任何物质
的条件下,要使该反应的化学反应速率加快,可采取的措
施为:升高温度,缩小容器体积.
答案:(1)04molL-1min-1
(2)06molL-1 (3)2 (4)BD
(5)升高温度,缩小容器体积
高考冲浪
1.A 提高反应温度,c平 (S)/c平 (T)增大,说明反应S(g)
T(g)的平衡逆向移动,即该反应为放热反应,c平 (S)/
c平(I)减小,说明S生成中间产物I的反应平衡正向移动,
属于吸热反应,由此可排除 C、D 选项,加入催化剂,反应
达到平衡所需时间大幅缩短,即反应的决速步骤的活化
能下降,使得反应速率大幅加快,活化能大的步骤为决速
步骤,符合条件的反应历程示意图为 A,故 A正确.
2.A 由题意可知,平衡时 Y 的浓度为04mol/L,由方程
式可知,X的浓度为1mol/L-04mol/L=06mol/L,Z
的 浓 度 为 04 mol/L,则 反 应 的 平 衡 常 数 K =
0.4mol/L×0.4mol/L
0.6mol/L ≈027
.
A.向真空刚性容器中再充入1molX和1molY时,反应
的浓度熵Q=1.4mol
/L×0.4mol/L
1.6mol/L =035>K
,则反应
向逆反应方向进行,正反应速率小于逆反应速率,故 A 正
确;B.向真空刚性容器中再充入1molX 相当于增大压
强,该反应是气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆
反应方向移动,则平衡时,Y 的浓度小于08mol/L,故 B
错误;C.向真空刚性容器中再充入不参与反应的1mol
氮气,反应体系中各物质浓度不变,平衡不移动,故 C错
误;D.温度升高,X的转化率增加,说明平衡向正反应方
向移动,该反应为焓变大于0的吸热反应,故 D错误.
假期必刷5 化学反应的方向
1.A A.根据制水反应 CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+
2H2O(l)可知,随反应进行,气体分子数减少,因此该反应
的 ΔS<0,A 错误;B.液氢燃料燃烧热值高,燃烧产物为
水,因此具有高能、无污染的特点,B正确;C.电解水反应
属于吸热反应,反应过程中电能转化为化学能,C 正确;
D.电解水可以生成 O2,解决了核心舱中 O2 的来源问题;
制水反应消耗CO2 的同时生成水,解决了 CO2 的清除和
水的循环利用问题,D正确.
2.C
3.C A.合成氨反应为放热反应,降低温度利于平衡向正
反应方向移动,利于提高反应限度 ,A错误;B.合成氨反
应为熵减的放热反应,根据 ΔG=ΔH-TΔS<0,得 ΔH
<0、ΔS<0,反应低温自发进行,B错误;C.该反应是放热
反应,其他条件不变,若反应在恒容绝热体系中发生会导
致体系温度升高,平衡逆向移动,NH3 的平衡产率下降,
C正确;D.恒压条件下,初始充入等物质的量的 N2 和
H2,反应一段时间后,
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
起/mol 1 1 0
转/mol x 3x 2x
平/mol 1-x 1-3x 2x
N2 体积分数=N2 物质的量分数=
1-x
1-x+1-3x+2x
×100%=50%,始终保持不变,N2 体积分数不变
不能说明反应达到平衡状态,D错误.
4.B A.CH4(g)和 H2(g)物质的量相同,且均为气态,
CH4(g)含有的原子总数多,CH4(g)的摩尔质量大,
所以熵值1molCH4(g)>1molH2(g),A 错误;B.
相同状态的相同物质,物质的量越大,熵值越大,所以
熵值1molH2O(g)<2molH2O(g),B正确;C.等
量的同物质,熵值关系为S(g)>S(l)>S(s),所以熵
值1molH2O(s)<1molH2O(l),C错误;D.从金刚
石和石墨的结构组成上来看,金刚石的微观结构更
有序,熵值更低,所以熵值1molC(s,金刚石)<
1molC(s,石墨),D错误;答案为B.
5.A 根据焓判据和熵判据组成的复合判据 ΔH-TΔS<0
时,反应能够自发进行,由于题给反应熵减小,TΔS 一定
小于0,若该反应能自发进行,则其 ΔH 一定小于零,故起
决定作用的是焓变,选 A.
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