考点解析复习专题辅导28．化学平衡

1．复习重点

1. 建立化学平衡的观点.

2. 理解化学平衡的特征.

3. 常识性介绍化学平衡常数.

2．难点聚焦

在化学研究和化工生产中,只考虑化学反应的速率是不够的.

例如:

这是一个可逆反应！（正反应的生成物，是逆反应的反应物。）

特点：（二同）同一条件下；同时进行。

显然，可逆反应不能进行到底。（即：反应物不能全部转化为生成物。）

因此，对任一可逆反应来说，都有一个化学反应进行的程度问题。

这就牵涉到化学平衡。

化学平衡主要是研究可逆反应规律的。

如：可逆反应进行的程度，以及各种条件对反应进行的程度的影响等。

（一） 化学平衡的建立：

当我们把蔗糖不断的溶入水中，直至蔗糖不能继续溶解。

此时，所得溶液为蔗糖的饱和溶液。

在此溶液中,继续加入蔗糖,蔗糖不再减少.(温度等其它条件不变时.)

蔗糖真的不能继续溶解了吗？

我们做一个小实验：用一块中间有凹痕的蔗糖，放入蔗糖的饱和溶液中。过一段时间，我们会看到，凹痕不见了。取出蔗糖，小心称量，质量未变！

这是怎么回事呢？

原来，在蔗糖的饱和溶液中，蔗糖并非不再溶解，而是蔗糖溶解的同时，已溶解的蔗糖分子又回到晶体表面。而且，溶解的速率和结晶的速率相同。

所以，在蔗糖的饱和溶液中，加入蔗糖晶体。晶体的质量不会减少，但凹痕却不见了。

这种状态，叫溶解－结晶平衡状态。简称：溶解平衡状态。

显然，溶解平衡状态是动态平衡状态。

可逆反应的情形又是怎样呢？

实验证实:

在一氧化碳和水蒸汽的反应中:

假如温度不变,反应无论进行多长时间,容器里混合气体中各种气体的浓度都不再发生变化.

正反应,逆反应都在继续进行!

只是:

正反应速率==逆反应速率

这种状态,称化学平衡状态.简称:化学平衡.

化学平衡是动态平衡.

当可逆反应达到平衡状态时,正反应和逆反应都仍在继续进行.只是由于在同一瞬间,正反应生成的CO2和H2,的分子数,和逆反应所消耗的CO2和H2,的分子数相等!

即: 正反应速率==逆反应速率

反应混合物中,各组份的浓度不变!

化学平衡:

化学平衡状态,是指在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态.

（二） 化学平衡常数：

参见表2-1

分析数据可知:

1. 在一定温度下,可逆反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,最后都能达到化学平衡.

2. 达到化学平衡后,反应物的浓度之积,比上生成物的浓度之积,是一个常数.---化学平衡常数.

注重:

1.对同一个化学反应来说,温度不变,化学平衡常数不变!(但不一定是1)

2.化学计量数为浓度的指数.

3.K值越大,反应进行的程度越大.反应物的转化率也越大.反之亦然.

3．例题精讲

例1： H2(g) I2(g) 2HI(g)已经达到平衡状态的标志 。

①c(H2)=c(I2)=c(HI)时

②c(H2):c(I2):c(HI)=1:1:2时

③c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变

④单位时间内生成nmolH2的同时生成2nmolHI

⑤单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolI2

⑥反应速率v(H2)=v(I2)= v(HI)

⑦一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂

⑧温度和体积一定时，容器内压强不再变化

⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化

⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化

⑾条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化

[解析]

①浓度相等，不能说明已达到平衡状态；

②浓度之比与平衡状态无必然联系；

③浓度不变，说明已达平衡。注重不要把浓度不变与①、②两种情况混淆；

④“生成nmolH2”指逆反应，“生成2nmolHI”指正反应，且v正=v逆，正确；

⑤“生成nmolH2”、“生成nmolI2”都指逆反应，不能判定；

⑥无论是v正、v逆，用不同物质表示时，一定和化学计量数成正比，与是否达到平衡状态无关。

⑦从微观角度表示v正=v逆，正确；

⑧由于Δν(g) = 0，压强始终不改变；

⑨颜色不变，说明I2(g)浓度不变，可以判定；

⑩由于Δν(g) = 0，体积始终不变，且反应混合物总质量始终不变，密度不变，不能判定是否达到平衡。

⑾反应前后气体的物质的量、质量均不变，所以平均分子量始终不变，不一定达到平衡状态。解答：③④⑦⑨

[点评] 此题从多个角度分析平衡态或不平衡态各种相关物理量的变化情况，有助于加深对平衡特点的理解。

[变式] 若反应为：2NO2（g） 2N2O4（g）呢？

[ 方法提示]

1． 判定是否达到平衡状态式可抓住以下标志：

①

⑴直接标志 ②各组分的m、n不变（单一量）

③通过浓度（或百分含量）：各组分的浓度（或百分含量）不变

①通过总量：对Δn(g) 0的反应，n总(或恒温恒压下的V总，恒温恒容下的P总)不变；

⑵间接标志 ②通过复合量： ( )、ρ( )，需具体分析关系式中上下两项的变化。

③其它：如平衡体系颜色等（实际上是有色物质浓度）

例2 把6molA气体和5molB气体混合放入4L密闭容器中，在一定条件下发生反应：

3A（气） B（气） 2C（气） （气）经 达到平衡，此时生成C为 ，测定D的平均反应速率为0.1mol/L•min，下列说法中错误的是 （ ）

A.x = 2 B. B的转化率为20%

C. 平衡时A的浓度为0.8mol/L D. 恒温达平衡时容器内压强为开始时的85%

[解析]

本题是一道有关化学平衡的基础计算题，解题的要害是弄清各量的含义。

因

，所以 。

3A（气） B（气） 2C（气） 2D（气）

起始量（mol） 6 5 0 0

变化量（mol） 3 1 2 2

平衡量（mol） 3 4 2 2

B的转化率为：

平衡时A的浓度：

，所以

[答案]C、D

例3一定条件下，可逆反应A2（g） B2(g) 2 C(g)达到平衡时，各物质的平衡浓度为：

c（A2）= 0.5mol/L；c（B2）= 0.1mol/L； c（C）= 1.6mol/L。若用a、b、c分别表示A2、B2、C的初始浓度（mol/L）,则：

（1）a、b应满足的关系是 ；

（2）a的取值范围是 。

[解析] (1)设转化过程中，A2（g）转化浓度为xmol/L，则B2（g）转化浓度也为xmol/L。平衡浓度： a–x = 0.5 b–x = 0.1 则有：a = b 0.4

（2）考虑两种极端情况：①A2、B2为起始物质；②A2、C为起始物质。

A2（g） B2(g) 2 C(g)

物质的平衡浓度（mol/L） 0.5 0.1 1.6

①A2、B2为起始物质 0.5 0.8 0.1 0.8 0

②A2、C为起始物质 0.5-0.1 0 1.6 0.2

故a的取值范围为0.4≤ b ≤1.3。

[答案] （1）a = b 0.4 (2) 0.4≤ b ≤1.3

[点评]

本题重点考查可逆反应的特点，由此可得B2的取值范围为：0<b≤0.9,C的取值范围为： 0< C ≤1.8。

[ 方法提示]

有关化学平衡的基本计算：

　　可逆反应mA＋nB pC qD达到平衡时：

① 用各物质表示的反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比．

即：vA．∶vB．∶vC．∶vD．=m∶n∶p∶q

　　②各物质的变化量（变化浓度）之比等于化学方程式中相应化学计量数之比

　　③反应物的平衡量（或浓度）=起始量（或浓度）-消耗量（或浓度）

　　生成物的平衡量（或浓度）=起始量（或浓度） 增加量（或浓度）

　　⑤阿伏加德罗定律的两个重要推论

　　⑥混合气体平均式量的计算（由A、B、C三种气体混合）

　　其中M(A)、M(B)、M(C)分别表示A、B、C的相对分子质量；a％、b％、c％分别表示这3种气体的体积（或质量）分数．

例4:某容积可变的密闭容器中放入一定量的A和B的混合气体，在一定条件下发生反应： 。若维持温度和压强不变，当达到平衡时，容器的体积为V，此时气体C的体积占40%，则下列判定正确的是 （ ）

A. 原混合气体的体积为1.1V

B. 原混合气体的体积为0.9V

C. 反应达到平衡时，气体A消耗了0.2V

D. 反应达到平衡时，气体B消耗了0.2V

[解析] 本题可直接结合反应方程式和题中给出的条件计算，方程式的特征是反应掉的A的量就是总体积的减少量。可由C直接求出气体A消耗了0.2V，所以总体积为1.2V，气体B消耗了0.4V。

[答案] C

[点评] 本题可以改为考查某物质的转化率、体积分数的计算等等。

4．实战演练

一、选择题

1．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是： （ ）

A．工业生产硫酸的过程中使用过量的氧气，以提高二氧化硫的转化率　

B．合成氨工厂通常采用20MPa～50MPa压强，以提高原料的利用率；

C．在实验室里,可用碳酸钙粉末和稀硫酸制得二氧化碳气体;

D．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气。

2．在一定温度下，一定体积的密闭容器中有如下平衡： H2(g) I2(g) 2HI(g)

已知H2和I2的起始浓度均为0.10 mol/L时，达平衡时HI的浓度为0.16 mol/L。若H2和I2的起始浓度均变为0.20 mol/L，则平衡时H2的浓度（mol/L）是 （ ）

A．0.02　 B．0.04 C．0.08 D．0.16

3．一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2，发生下列反应：

2SO2(g) O2(g) 2SO3(g)达到平衡后改变下述条件，SO3气体平衡浓度不改变的是（ ）

A．保持温度和容器体积不变，充入1molSO2(g)　

B．保持温度和容器内压强不变，充入1molAr(g)

C．保持温度和容器内压强不变，充入1molO2(g)

D．保持温度和容器内压强不变，充入1molSO3(g)

4．右图曲线a表示放热反应X（g） Y(g) Z(g) M(g) N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采取的措施是（ ）

A．升高温度 B．加催化剂

C．增大体积 D．加大X的投入量

5．某温度下在密闭容器中发生如下反应： 2M（g） N(g) 2G(g)若开始时只充入2molG(g),达平衡时，混合气体的压强比起始时增加20%，若开始时只充入2molM和1molN的混合气体，达平衡时M的转化率为 （ ）

A．20%　 B．40% C．60% D． 80%

6．反应aX(g) bY(g) cZ(g)；∆H＜0（放热反应），在不同温度(T1和T2)及压强(P1和P2)下，产物Z的物质的量(nz)与反应时间(t)的关系如图所示.下列判定正确的是：（ ）

A．T1＜T2，P1＜P2,a b＜c

B．T1＜T2，P1＞P2, a b＜c

C．T1＞T2，P1＞P2, a b＞c

D．T1＞T2，P1＜P2 ,a b＞c

7．在一定温度下，密闭容器中可逆反应A(g) 3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是 （ ）

A．C的生成速率与B的反应速率相等　 B．单位时间内生成n molA，同时生成3n molB

C．A、B、C的浓度不再变化 D．A、B、C的浓度之比为1:3:2

8．在容积固定的密闭容器中存在如下反应： A(g) 3B(g) 2C(g) 该反应正反应为放热反应。某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出下列关系图：下列判定一定错误的是 （ ）

A．图Ⅱ研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高

　 B．图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高

C．图I研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高

D．图I研究的是压强对反应的影响，且乙的压强较高.

9．体积相同的甲、乙两个容器中，分别都充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应：2SO2 O2 2SO3，并达到平衡。在这过程中，甲容器保持压强不变，乙容器保持体积不变，若甲容器中SO2的转化率为P％，则乙容器中SO2的转化率 （ ）

A．等于P％ B．小于P％ C．大于P％ D．无法判定

10．在一定温度下，容器内某—反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如下图，下列表述中正确的是 （ ）

A．反应的化学方程式为：2M N

B．t2时，正逆反应速率相等，达到平衡

C．t3时，正反应速率大于逆反应速率

D．t1时，N的浓度是M浓度的2倍

11．压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是 （ ）

A．H2(g) I2(g) 2HI(g)　 B．3H2(g) N2(g) 2NH3(s)

C．2SO2(g) O2(g) 2SO3(g) D．C(s) CO2(g) 2CO(g)

12．在两个恒容容器中有平衡体系：A(g) 2B(g)和2A(g) B(g)，X1和X2分别是A转化率。在温度不变情况下，均增加A的物质的量，下列判定正确的是： （ ）

A．X1降低，X2增大 B．X1、X2均降低

C．X1增大，X2降低 D．X1、X2均增大

13．在一定条件下，向5L密闭容器中充入2 molA气体和1 molB气体，发生可逆反应：2A(g) B(g) 2C(g)，达到平衡时容器内B的物质的量浓度为0.1 moL／L，则A的转化率为 （ ）

A．67％　 B．50％ C．90％ D．10％

14．在一定条件下发生反应：2A(g) 2B(g) xC(g) 2D(g)，在2L密闭容器中，把4molA和2 molB混合，2min后达到平衡时生成1.6molC，又测得反应速率VD=0.2mol/(L·min)，下列说法正确的是： （ ）

A．B的转化率是20%　 B．平衡时A的物质的量为2.8mol

C．平衡时容器内气体压强比原来减小 D．x = 4

15．在下列平衡2CrO42-(黄色) 2H Cr2O72-(橙红色) H2O中，溶液介于黄和橙红色之间，今欲增加溶液的橙红色，则要在溶液中加入 （ ）

A．H 　 B．OH- C．K D．H2O

第Ⅱ卷（非选择题，共40分）

二、填空题（共24分。把正确答案填写在题中的横线上，或按题目要求作答。）

16． I. 合成氨工业对化学的国防工业具有重要意义。写出氨的两种重要用途

。

II. 实验室制备氨气，下列方法中适宜选用的是 。

① 固态氯化铵加热分解 ② 固体氢氧化钠中滴加浓氨水

③ 氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热 ④ 固态氯化铵与氢氧化钙混合加热

III. 为了在实验室利用工业原料制备少量氨气，有人设计了如下装置（图中夹持装置均已略去）。

[实验操作]

①检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹a、b、c、d、e。在A中加入锌粒，向长颈漏斗注入一定量稀硫酸。打开弹簧夹c、d、e，则A中有氢气发生。在F出口处收集氢气并检验其纯度。② 关闭弹簧夹c，放下截去底部的细口瓶C，打开弹簧夹a，将氢气经导管B验纯后点燃，然后立即罩上无底细口瓶C，塞紧瓶塞，如图所示。氢气继续在瓶内燃烧，几分钟后火焰熄灭。③ 用酒精灯加热反应管E，继续通氢气，待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时，打开弹簧夹b，无底细口瓶C内气体经D进入反应管E，片刻后F中的溶液变红。

回答下列问题：

（1）检验氢气纯度的目的是 。

（2）C瓶内水位下降到液面保持不变时，A装置内发生的现象是 ，防止了实验装置中压强过大。此时再打开弹簧夹b的原因是 ，C瓶内气体的成份是 。

（3）在步骤③中，先加热铁触媒的原因是 。反应管E中发生反应的化学方程式是 。

17．反应A(g) B(g) C(g)在密闭容器中进行，△H＜0（放热反应）。若存在三种情况：①200℃，无催化剂；②500℃无催化剂；③500℃有催化剂；情况①是曲线 ，情况②是曲线 ，情况③是曲线 。三、计算题（10分）

18．在固定容器的密闭容器中，有可逆反应nA(g) mB(g) pC(g)处于平衡状态(已知n m＞p，△H>0既吸热反应）。升高温度时c(B)/c(C)的比值 ，混合气体的密度 ；降温时，混合气体的平均式量 ；加入催化剂，气体的总物质的量 ；充入C，则A、B的物质的量 。

19．恒温下，将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N2 (g) 3 H2(g) 2NH3(g)

（1）某时刻t时，nt (N2) = 13mol，nt (NH3) = 6mol，计算a的值。

（2）若已知反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L(标况下)，其中NH3的含量(体积分数)为25%。计算平衡时NH3的物质的量。

（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比，下同)，n(始)∶n(平) = 。

（4）原混合气体中，a∶b = 。

（5）达到平衡时，N2和H2的转化率之比，α(N2)∶α (H2)= 。

（6）平衡混合气体中，n(N2)∶n(H2)∶n(NH3) = 。

参考答案

一、选择题

题号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

答案

C

B

D

B

C

C

C

C

B

D

题号

11

12

13

14

15

答案

A

A

B

D

A