有用没有等效平衡.doc

化学平衡

有关化学反应速率的易错点
(1)错误地把化学反应速率等同于瞬时速率。化学反应速率是某一段时间内的平均速率，而不是瞬时速率。
(2)进行化学反应速率的相关计算时，错误地用某物质的物质的量浓度计算，速率大小比较时易忽视各物质的速率的单位是否一致，单位书写是否正确。
(3)错误地认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。实际上不能用纯固体和纯液体物质的变化表示化学反应速率，但若将固体的颗粒变小(增大固体的接触面积)则化学反应速率会加快。
(4)错误地认为只要增大压强，化学反应速率一定增大。实际上反应在密闭固定容积的容器中进行，若充入氦气(或不参与反应的气体)，压强增大，但参与反应的各物质的浓度不变，反应速率不变；若反应在密闭容积可变的容器中进行，充入氦气(或不参与反应的气体)而保持压强不变，相当于压强减小，反应速率减小。
(5)不能正确区分外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响趋势。如对ΔH<0的反应，升高温度，平衡逆向移动，正、逆反应速率都增大，并不是只增大逆反应速率，只是逆反应速率增大的程度大于正反应速率；工业合成氨中，移出部分氨气(平衡右移)，正逆反应速率都减小，并不是增大了正反应速率。
(6)不能正确使用控制变量思想。在研究影响化学反应速率的因素时，由于外界影响因素较多，一定要弄清变量和定量，特别是要注意在改变某一变量时，是否会影响到某一定量。如为确保每次实验时Fe2(SO4)3浓度不变，要用适量的蒸馏水调整，保证每次反应体系的总体积相同。
一、化学平衡状态的标志
1、化学平衡状态的标志是：①；但不等于零，是对同一反应物或同一生成物而言。对某一反应物来说，正反应消耗掉反应物的速度等于逆反应生成该反应物的速度。
②各组分的物质的量、质量、含量保持不变。
2、化学平衡状态的判断方法：（1）与等价的标志
①同一物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率，如：。
②不同的物质：速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，如：。同侧：一种生成，一种消耗不同侧：同生成、同消耗
③可逆反应的正、逆反应速率不再随时间发生变化。
④化学键断裂情况＝化学键生成情况。对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。对不同物质而言，与各物质的化学计量数和分子内的化学键多少有关。
【例1】 在一定温度下,可逆反应A(气)+3B(气) 2C(气)达到平衡的标志是　　（　　）
A.　C的生成速率与C分解的速率相等 B.　单位时间生成nmolA,同时生成3nmolB
C.　单位时间生成B的速率,与生成C的速率相等D.单位时间生成nmolA,同时生成2nmolC
【例2】在500℃、钒触媒的作用下，某密闭容器中反应 2SO2 ＋ O2 2SO3△ H＜ 0 达到化学平衡状态时的标志是 ( )
A SO2的消耗速率等于SO3的生成速率 B SO2的生成速率等于SO3的生成速率
C SO2的消耗速率等于O2消耗速率的2倍 D SO3的生成速率等于O2生成速率的 2倍
【例3】下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是( )
A.1个N≡N键断裂同时有3个H－H键形成B.1个N≡N键断裂同时有3个H－H键断裂
C.1个N≡N键断裂同时有6个N－H键断裂D.1个N≡N键断裂同时有6个N－H键形成
（2）反应混合物中各组成成分的含量保持不变
①质量不再改变：各组成成分的质量不再改变，各反应物或生成物的总质量不再改变（不是指反应物的生成物的总质量不变），各组分的质量分数不再改变。
②物质的量不再改变：各组分的物质的量不再改变，各组分的物质的量分数不再改变，各反应物或生成物的总物质的量不再改变。［反应前后气体的分子数不变的反应除外］
③对气体物质：若反应前后的物质都是气体，且化学计量数不等，可利用混合气体的总压、总体积、总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡。
④有颜色变化的体系颜色不再发生变化。
⑤物质的量浓度不再改变。当各组分（不包括固体或纯液体）的物质的量浓度不再改变时，则达到了化学平衡状态。
【例3】下列说法中可以充分说明反应: P(气)+Q(气) R(气)+S(气) , 在恒温下已达平衡状态的是（　）
(A) P、Q、R、S的浓度不再变化 (B) P、Q、R、S的分子数比为1:1:1：1
(C)反应容器内P、Q、R、S共存 (D)反应容器内总物质的量不随时间而变化
【例4】在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应: A(固)+3B(气) 2C(气)+D(气)已达平衡状态的是（其中只有B气体有颜色） ( )
A.混合气体的压强 B.混合气体的密度 C.气体的平均分子量 D.气体的颜色
典型例题：下列说法中可以充分说明反应: P(气)+Q(气) R(气)+S(气) , 在恒温恒容下已达平衡状态（　）
(A) P、Q、R、S的浓度不再变化 (B) P、Q、R、S的分子数比为1:1:1：1
(C)反应容器内总物质的量不随时间而变化 (D)混合气体的压强
（E）气体的平均分子量 （F）各组分的质量分数不再改变（G）混合气体的密度
二、化学平衡的影响因素
1.浓度的影响
2.压强的影响（改变容器的体积实现压强的改变）
（3）对于反应前后气体分子数目不变的反应，改变反应体系的压强，平衡不发生移动。3.温度的影响
注意：（1）由于固体或纯液体的浓度是常数，改变固体或纯液体的量并不影响v正、v逆的大小，所以化学平衡不移动。
(2)无气态物质存在的化学平衡，由于改变压强不能改变化学反应速率，所以改变压强不能使无气态物质存在的化学平衡发生移动。
（3）在容积不变的密闭容器中，气体反应已达到平衡，若向该容器中充入一种不能发生化学反应的气体，化学平衡不移动。
（4）在容积可变的恒压容器中，充入一种不反应的气体，此时虽然总压强不变，但各气态物质的浓度改变，则应考虑平衡发生移动的问题。（相当于减小压强）
三、平衡移动原理（勒夏特列原理）
1.内容：仅改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度或压强等），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
2.说明：（1）研究对象一定是处于平衡状态的可逆反应；（2）只适用于改变影响平衡的一个条件；（3）平衡的移动结果只能“减弱”而不能“消除”这种改变。
3.应用：工业合成氨条件的选择
. 【例】下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　)
A.光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小
B.加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C.可用浓氨水和氢氧化钠固体混合来快速制氨
D.增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO3
四、化学平衡图像
1）看图像：一看面（即纵坐标与横坐标的意义），二看线（即线的走向和变化趋势），三看点（即起点、折点、交点、终点），四看辅助线（如等温线、等压线、平衡线），五看量的变化（如浓度变化、温度变化）。
（2）想规律：联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
（3）作判断：根据图像中表现的关系与所学规律相对比，作出符合题目要求的判断。
2.解答原则以可逆反应aA(g)+ bB(g) cC(g)为例说明。
（1）“定一议二”原则在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义三个量，在解题时往往先固定一个量，讨论另两个量的关系。
（2）“先拐先平，数值大”原则在化学平衡图像中，先出现拐点的反应温度较高（如图A）或压强较大（如图B），先达到平衡状态。
图A表示T2>T1,由T2→T1,C%增大，平衡右移。
图B表示P1<P2,由P2→P1,A%增大，平衡左移。
特别提醒 (1)在图像上利用外界条件对平衡的影响进行相关判断时，必须找准是从一个平衡状态到另一个平衡状态的变化。
（2）平衡图像上的曲线上每一个点都代表在该条件下体系的平衡状态，而曲线外的点表示该条件下体系未达到平衡。
7.用来表示可逆反应2A(g)+B(g) 2C(g)（正反应为放热反应）的图像为(　　)

8.下图的各图中，表示2A(g)+B(g) 2C(g)（正反应放热）这个可逆反应的正确图像为(　　)

10.在2 L密闭容器内，800℃时反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
（1）写出该反应的平衡常数表达式：K= 。已知：K300℃>K350℃，则该反应是 。
（2）上图中表示NO2的变化的曲线是 。用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v= 。（3）能说明该反应已达到平衡状态的是 。
a.v(NO2)=2v(O2)b.容器内压强保持不变c.v逆(NO)=2v正（O2）d.容器内密度保持不变
（4）为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是 。
a.及时分离出NO2气体b.适当升高温度c.增大O2的浓度d.选择高效催化剂
答案：（1） 放热（2）b 1.5×10-3mol/（L·s）（3）bc（4）c
1．化学平衡计算的基本模式——平衡“三步曲”
根据反应进行(或移动)的方向，设定某反应物消耗的量，然后列式求解。
例：　　　　mA　＋　nB　pC　＋　qD
起始量： a b 0 0
变化量： mx nx px qx
平衡量： a－mx b－nx px qx
注意：①变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例；②这里a、b可指：物质的量、浓度、体积等；③弄清起始浓度、平衡浓度、平衡转化率三者之间的互换关系；
④在使用平衡常数时，要注意反应物或生成物的状态。
2．极限思维模式—“一边倒”极限思维有如下口诀：始转平，平转始，欲求范围找极值。
例：　　　　　mA　　＋　　nB　　pC
起始： a b c
转化极限： a a a
平衡极限： 0 b－a c＋a
3．转化率计算公式
转化率α＝×100%。
反应时间（min）
0
5
15
17
20
X的浓度（mol·L－1）
1.0
0.4
0.4
0.7
0.7
练习题
1.一定条件下，向密闭容器中加入X物质发生反应：3X(g) Y(g) + Z(g) △H<0，反应一段时间后改变某一个外界条件，反应中各时刻X物质的浓度如下表所示。下列说法中不正确的是
A．0～5 min时，该反应的速率为v(X)=0.12 mol·L－1·min－1
B．5 min时反应达到平衡，该温度下的平衡常数值为6.25
C．15 min时改变的条件可能是降低温度
D．从初始到18 min时，X的转化率为30 %

2. 两体积的密闭容器中均充入1mol X和1mol Y，分别用于300℃和500℃开始发生反应：X（g）+Y（g）3Z（g）的含量（Z%）随时间t的变化如图所示。已知在时刻改变了某一实验条件。下列判断正确是
A.曲线a是500℃时的图像 B.正反应是吸热反应
C.时刻可能是增大了压强 D.时刻可能是降低了温度

3、可逆反应A+aBC+2D（a为化学计量数），已知B、C、D为气态物质。反应过程中，当其他条件不变时，C的百分含量（C%）与温度（T）和压强（p）的关系如图所示。下列说法不正确的是   
A．T2>T1，p2>p1   B．该反应为放热反应 
C．若a=2，则A为液态或固态物质         
D．增加B的物质的量，该反应的△H增大  

4、 N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生以下反应：2N2O5(g) 4NO2 (g)+ O2(g) ΔH > 0T1温度时，向密闭容器中通入N2O5，部分实验数据见下表：
时间/s
0
500
1000
1500
c(N2O5)/mol·L-1
5.00
3.52
2.50
2.50
下列说法中不正确的是 ( )
A．500s内N2O5分解速率为2.96×10-3mol·L-1·s-1
B．T1温度下的平衡常数为K1=125，平衡时N2O5的转化率为50%
C．T1温度下的平衡常数为K1，T2温度下的平衡常数为K2，若T1>T2，则K1＜K2
D．达平衡后其他条件不变，将容器的体积压缩到原来的1/2，则c(N2O5)> 5.00 mol·L-1

5、一定温度下的密闭容器中，反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (g) 达到平衡。缩小容器容积，对反应产生影响的叙述不正确的是
A．使平衡常数K增大 B．使平衡向正反应方向移动
C．使SO3的浓度增大 D．使正反应速率大于逆反应速率

6、对于反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g） △H=－92kJ/mol，若只改变下列一个条件，一定能增大正反应速率且使平衡向正反应方向移动的是（ ）
A．升高温度 B．增大容器体积C．降低c（NH3 D．将三种物质浓度均增大到原来的2倍

7、一定温度时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的SO2和O2，发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ∆H＝−196kJ·moL−1，一段时间后达平衡，反应过程中测定的部分数据见下表：
反应时间/min
n(SO2)/mol
n(O2)/mol
0
2
1
5
1.2

10

0.4
15
0.8

下列说法不正确的是
A．反应在前5min的平均速率为v (SO2)=0.08mol·L−1 min−1
B．保持温度不变，向平衡后的容器中再充入1molSO2和0.5molO2时，v (正)＞ v (逆)
C．保持其他条件不变，若起始时向容器中充入2molSO3，达平衡时吸收78.4kJ的热量
D．相同温度下，起始时向容器中充入1.5mol SO3，达平衡时SO3的转化率为40%

8、.汽车尾气净化中的一个反应如下：
在一容积为5L的恒容密闭容器中充入0.2 mol NO和0.5mol CO，5 min后该反应达到平衡，此时N2的物质的量为0.06mol。下列说法正确的是
A．达到平衡后，若只升高温度，化学平衡正向移动
B．达到平衡后，再通入稀有气体，逆反应速率增大
C．使用催化剂，平衡常数不变
D．0～5 min内，NO的反应速率为2.4×1 0-3 mol·L一1·min一1

9、处于平衡状态的反应2 H2 S(g) 2H2(g)+S2(g) H>0，不改变其他条件的情况下合理的说法是
A．加入催化剂，反应途径将发生改变，H也将随之改变
B．升高温度，正逆反应速率都增大，H2S分解率也增大
C．增大压强，平衡向逆反应方向移动，将引起体系温度降低
D．若体系恒容，注入一些H2后达新平衡，H2浓度将减小

16、氨气是一种重要的化工产品，是生产铵盐、尿素等的原料。工业合成氨的反应如下:N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) △H=一92. 4 KJ·mol-1
(1)2NH3(g) N2(g) +3H2(g)在恒容密闭容器中达到平衡的标志有
①单位时间内生成3n mol H2:同时生成2n mol NH3
②用NH3、N2、H2表示反应速率比为2∶1∶3
③混合气体的密度不再改变
④混合气体压强不再改变
⑤混合气体平均相对分子质量不再改变
A.①③④ B.①②④⑤ C.①④⑤ D.②③④

(2)工业上常用CO2和NH3通过如下反应合成尿素[CO(NH2)2]。
t℃时，向容积恒定为2L的密闭容器中加入0.10 molCO:和0. 40 molNH3 ,70 min开始达到平衡。反应中CO2 ( g)的物质的量随时间变化如下表所示:
时间／min
　0
30
70
80
100
n(CO2) ／mol
0.10
0.060
0.040
0.040
0.040
①20 min时，υ正(CO2 )_　　　　　80 min时，υ逆(H2O)(填“>”、“=”或“<”)。
②在100 min时，保持其它条件不变，再向容器中充入0. 050 mo1CO2和0. 20 molNH3，重新建立平衡后CO2的转化率与原平衡相比将_ (填“增大”、“不变”或“减小”)。
③上述可逆反应的平衡常数为_ (保留二位小数)。
④根据表中数据在图甲中绘制出在t℃下NH3的转化率随时间变化的图像;保持其它条件不变;则(t+10)℃下正确的图像可能是 (填图甲中的“A”或“B”)。

⑤图乙所示装置(阴、阳极均为惰性电极)可用于电解尿素〔CO(NH2)2〕的碱性溶液制取氢气。该装置中阳极的电极反应式为 ，若两极共收集到气体22. 4L(标
况)，则消耗的尿素为 g(忽略气体的溶解)。
18.向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5，在温度为T时发生如下反应PCl5(g) PCl3(g)+C12(g) H=+124kJ·mol-1。反应过程中测定的部分数据见下表：
时间t/s
0
50
150
250
350
n(PCl3）/mol
0
0.16
0.19
0.2
0.2
回答下列问题
(1)反应在前50 s的平均速率v(PCl5)=________。
(2)温度为T时，该反应的化学平衡常数=________。
(3)要提高上述反应的转化率，可采取的措施有________。
(4)在温度为T时，若起始时向容器中充入0.5mol PCl5和a mol Cl2"平衡时PCl5的转化
率仍为20％，则a=________。
(5)在热水中，五氯化磷完全水解，生成磷酸(H3 PO4)，该反应的化学方程式是________。
若将0.01 mol PCI5投入l L热水中，再逐滴加入AgNO3溶液，先产生的沉淀是________ [已知Ksp(Ag3 PO4)=1.4×10-16，Ksp(AgCl)=1.8×10-10]。
(6)一定条件下，白磷溶于硝酸溶液产生一种氮氧化合物气体，该气体与白磷的物质的量之比为20：3，反应的化学方程式为____________________________。
C D D C A D D C B 16.【答案】（1）C （2）①> ②增大 ③76.53 ④图略 B
⑤CO(NH2)2-6e-+8OH-=CO32-+N2↑+6H2O 15 18.【答案】（1）0.0016 mol·L-1·s-1 （2）0.025（3）升高温度（或降低压强或移走PCl3、Cl2等合理答案）（4）0.1
（5）PCl5+4H2O = H3PO4+5HCl AgCl（填名称“氯化银”也给满分）
（6）3P4 + 20HNO3 + 8H2O = 12H3PO4 + 20NO↑