内容正文:
第14课 化学平衡
《范汝广说化学》编写
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核心知识点一 化学平衡状态
核心知识点二 化学平衡常数
核心知识点三 化学平衡移动
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核心知识点一 化学平衡状态
一、 可逆反应:在同一条件下,既可以向正反应方向进行,同时又可以
向逆反应方向进行的化学反应。
二、 化学平衡状态
1.化学平衡状态:在一定条件下的可逆反应中,当反应进行到一定程度时,
正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的含量保持不变的状态。
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2.化学平衡状态的判断
(1) 本质标志:
① 对于同一物质,正、逆反应速率相等,即 ;
② 对于不同物质,必须标明是“异向”的反应速率关系,且速率之比等于
它们的化学计量数之比。
(2) 直接标志:反应混合物中各组分的含量保持不变。
(3) 间接标志:指的是随着反应的进行而不断变化的量(如某物质的质
量、浓度、百分含量、压强、气体密度、气体平均分子质量、颜色等),当
“变量”不再变化时,证明可逆反应达到平衡。反过来说,如果从反应开始至平
衡,某物理量一直不改变,则不能作为判断平衡的标志。
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例1 一定条件下,对于可逆反应,若、、 的起始浓
度分别为、 、 (均不为零),达到平衡时,、、 的浓度分别为
、、 ,则下列判断正确的是___。
D
A.
B.平衡时,和的生成速率之比为
C.、 的转化率不相等
D.的取值范围为
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[解析] 设反应消耗的浓度是,则会消耗浓度为 ,故
, 错误;平衡时,正、逆反应速率相等,
则和的生成速率之比为,错误;反应前后、 气体的浓度比相同,等
于反应方程式的化学计量数之比,达到平衡状态时,转化率相同,C错误;采
用极值法,若反应向正反应方向进行到底,则 ,若反应向逆反应方向进
行到底,则, 正确。
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例2 在一定温度下,在恒定容积的密闭容器中进行的可逆反应
达到化学平衡的标志是___。
C
A.容器内的总压强不随时间而变化
B.反应速率
C.单位时间内有生成的同时就有 生成
D.容器内混合气体的密度不随时间而变化
[解析] 选项B、C是判断化学平衡的本质标志,但选项B没有体现化学反应的方
向,B错误,C正确;选项A、D是判断化学平衡的外在标志,共同的规律是:
如果平衡发生移动,不断变化的量才可以作为判断标志,但A、D都不变,所
以A、D都错误。
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例3 向一恒容密闭容器中加入和一定量的 ,发生反应:
。 的平衡转化率按不同投料比
随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是_____。(双选)
AD
A.相同温度下,
B.、两点的正反应速率:
C.此反应在任意温度下都可自发进行
D.当容器内气体的平均相对分子质量不变时,反应达到平衡状态
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[解析] 当的物质的量一定时,甲烷越多,则的转化率越小,即 越大,
相同温度下甲烷的转化率就越小,所以,正确;设 的起始物质的
量都为,点值小于点,则 点加水多,反应物浓度大,则反应速率
,B错误;、 投料比相同,升高温度,甲烷的转化率增大,说明升高
温度平衡正向移动,,由于正反应方向气体增多,则 ,要使
,须 较大,故该反应高温自发,C错误;该反应的所有物质都
是气体,气体的总质量是不变的,但反应前后气体的物质的量不相等,如果反
应未达到平衡,则平均相对分子质量是个变量,D正确。
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核心知识点二 化学平衡常数
1.化学平衡常数:对于可逆反应: ,化学
平衡常数的表达式为: (固体和液体不列入平衡常数表达式)。
2. 的意义
(1) 对于同类型反应,平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度。
(2) 平衡常数的数值越大,反应物的转化率越大,说明反应可以进行得
越完全。
值
反应程度 很难进行 反应可逆 进行完全
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例4 反应 可用
于去除氮氧化物。 催化该反应的过程如图所示。下列说法正确的是_____。
(双选)
CD
A.反应过程中, 参与反应,降低了反应的焓变
B.反应过程中,平衡常数 逐渐增大
C.其他条件不变时,增大, 的平衡转化率增大
D.步骤Ⅲ中每消耗 ,转移电子数目为
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[解析] 催化剂降低了反应活化能,但不改变焓变,在反应过程中, 为催化
剂,A错误;化学平衡常数与温度有关,与其他外界条件无关,B错误;增大
一种反应物的量,可以提高其他反应物的转化率,增大,则 的转化率
增大,C正确;步骤Ⅲ中,元素的化合价由中的价变为 的0价,
每消耗,将生成,转移电子数目为, 正确。
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例5 迪肯催化氧化法将转化为 的反应为
。下列关于迪肯催化氧化法制
的说法中正确的是___。
C
A.化学平衡正向移动,平衡常数 一定增大
B.升高温度,该反应的平衡常数 增大
C.使用合适的催化剂可提高化学反应速率,但不影响 的平衡转化率
D.该反应在高温下可自发进行
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[解析] 如果导致化学平衡移动的外界因素不是温度,则 不变,A错误;该反
应的,升高温度,平衡逆向移动, 减小,B错误;催化剂能降低化学
反应的活化能,同等程度地增大正、逆化学反应速率,但不会使化学平衡发生
移动,C正确;该反应的,,要使,须 较小,所
以在低温下可自发进行,D错误。
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核心知识点三 化学平衡移动
1.概念:一个可逆反应,达到化学平衡状态以后,若改变反应条件
(如温度、压强、浓度等),使正、逆反应的速率不相等,化学平衡发生移动。
最终在新的条件下,会建立新的化学平衡,这个过程叫做化学平衡的移动。
2.化学平衡移动的过程
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3.化学平衡移动方向与化学反应速率的关系
(1) :平衡向正反应方向移动。
(2) :反应达到平衡状态,平衡不发生移动。
(3) :平衡向逆反应方向移动。
4.利用浓度商和化学平衡常数判断平衡移动的方向
(1) 反应向正反应方向进行;
(2) 反应处于化学平衡状态;
(3) 反应向逆反应方向进行。
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例6 下列事实能用平衡移动原理解释的是___。
B
A.溶液中加入少量固体,促进 分解
B.制备乙酸乙酯的实验中将酯蒸出
C.工业合成氨选择 左右的条件进行
D.锌片与稀反应过程中,加入少量固体,促进 的产生
[解析] 催化剂只能改变化学反应速率,不能改变平衡状态,A错误;合成氨的
正向反应是放热反应,低温有利于平衡正向移动,C不合理;选项D是一个原
电池反应,不是可逆反应,D不合理。
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例7 某温度下,反应 ,在密闭容器中达到平衡,平衡时
,若改变某一条件,足够长时间后反应再次达到平衡状态,此时
,下列叙述正确的是___。
B
A.在该温度下,保持容器容积固定不变,向容器内补充了B气体,则
B.在该温度、恒压条件下,再充入少量B气体,则
C.若其他条件不变,升高温度,则
D.若保持温度、压强不变,充入稀有气体,则
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[解析] 充入B气体后体系的压强变大,平衡正向移动,变小,即,
错误;在该温度、恒压条件下,再充入B气体,新充入的B气体也会建立与原平
衡相同的状态,不变,即,正确;升温,平衡右移, 变小,即
,错误;充入稀有气体相当于减压,平衡左移,变大,即,
错误。
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例8 将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点,直接氧化法制 的反
应为: 。在刚性容器中,进料浓度比
分别等于1、1、时, 平衡转化率随温度变化的关系如图
所示。下列说法错误的是___。
D
A.反应平衡常数
B.曲线对应的进料浓度比为
C.相同条件下,进料浓度比越大, 的转化率越大
D.其他条件不变,使用高效催化剂能使曲线与曲线 重
叠
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[解析] 由图中曲线可知,温度升高, 的平衡转化率变小,则该反应正反应
方向为放热反应,,正确;进料浓度比、 ,可
以看作在基础上通入,浓度越大,其平衡转化率越低, 转化率反
而越大,B、C都正确;使用催化剂只能改变反应速率,不能改变 的平衡转
化率,D错误。
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