（北京專用）201X版高考化學一輪復習第22講化學平衡狀態(tài)

1、第22講化學平衡狀態(tài),1.可逆反應 (1)概念 在相同條件下,既能向正反應方向進行,又能向逆反應方向進行的化學反應。 (2)特點:可逆反應不能反應完全。 (3)表示:化學方程式中反應物和生成物用“”連接。 2.化學平衡狀態(tài) (1)概念 一定條件下,可逆反應中,正反應速率和逆反應速率相等時,反應,教材研讀,體系中所有參加反應的物質的質量或濃度保持恒定的狀態(tài)。 (2)建立過程:以可逆反應N2+3H2 2NH3為例。反應開始時,反 應物濃度最大,正反應速率最大;生成物濃度為0,逆反應速率為0。隨著反應的進行,反應物濃度逐漸減小,正反應速率逐漸減小;生成物的濃度逐漸增大,逆反應速率逐漸增大。當正反應速

2、率和逆反應速率相等時,反應達到平衡狀態(tài),此時反應物和生成物的濃度均保持不變。變化過程如下圖所示,3)特征 “逆”研究對象是可逆反應。 “等”v正=v逆。 “動”化學平衡是一種動態(tài)平衡,即v正=v逆0。 “定”平衡時反應混合物中各組分的含量保持恒定。 “變”條件改變,平衡狀態(tài)發(fā)生改變,在新條件下建立新的平衡,名師點睛“v正=v逆”是化學平衡狀態(tài)的微觀本質,其含義為:對同一 物質而言,其生成速率等于消耗速率?！胺磻旌衔镏懈鹘M分的濃度保持恒定”是平衡狀態(tài)的宏觀表現(xiàn),是v正=v逆的必然結果,自測1判斷正誤,正確的劃“”,錯誤的劃“”。 (1)2H2O 2H2+O2為可逆反應( ) (2)二次電池的充

3、、放電為可逆反應( ) (3)可逆反應不等同于可逆過程。可逆過程包括物理變化和化學變化,而可逆反應屬于化學變化( ) (4)化學反應達到化學平衡狀態(tài)時正、逆反應速率相等,是指同一物質的消耗速率和生成速率相等,若用不同物質表示時,反應速率不一定相等(,5)一個可逆反應達到的平衡狀態(tài)就是這個反應在該條件下所能達到的限度( ) (6)化學反應的限度可以通過改變反應條件而改變(,自測2在一定溫度下的定容容器中,當下列物理量不再發(fā)生變化時:混合氣體的壓強;混合氣體的密度;混合氣體的總物質的量;混合氣體的平均相對分子質量;混合氣體的顏色;各反應物或生成物的濃度之比等于化學計量數(shù)之比;某種氣體的百分含量。

4、(1)能說明2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)達到平衡狀態(tài)的是 。 (2)能說明I2(g)+H2(g) 2HI(g)達到平衡狀態(tài)的是 。 (3)能說明2NO2(g) N2O4(g)達到平衡狀態(tài)的是 。 (4)能說明C(s)+CO2(g) 2CO(g)達到平衡狀態(tài)的是 。 (5)能說明A(s)+2B(g) C(g)+D(g)達到平衡狀態(tài)的是 。 (6)能說明NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)達到平衡狀態(tài)的是,7)能說明5CO(g)+I2O5(s) 5CO2(g)+I2(s)達到平衡狀態(tài)的是,考點突破,考點一化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù),考點二等效平衡問題的分析方法,1.“兩

5、審” 一審題干條件,是恒溫恒容還是恒溫恒壓;二審反應特點:反應前后氣體體積是否發(fā)生變化;反應是吸熱反應還是放熱反應。 2.“兩標志” (1)等:v正=v逆 分析v正、v逆的關系。主要分析在某一可逆反應中,正反應消耗掉某反應物的速率是否等于逆反應生成該反應物的速率,考點一化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù),2)定:達到平衡狀態(tài)時,反應混合物中各組分的含量一定 分析體系中各組分的物質的量濃度、體積分數(shù)、物質的量分數(shù)是否保持不變。 對于有有色物質參加或生成的可逆反應,體系的顏色是否不再隨時間而變化。例如,2NO2(g) N2O4(g)。 體系中某反應物的轉化率或某生成物的產(chǎn)率是否達到最大值或不再隨時間而變化。

6、以恒溫恒容下可逆反應mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)為例分析,規(guī)律總結判斷可逆反應是否達到平衡狀態(tài)時,只要抓住“變量不 變”即可如果所給的物理量隨著反應的進行是一個變量,在某時間段內不變,就可以說明反應達到平衡狀態(tài);如果該物理量始終是一個定值,就不能作為判斷的依據(jù),v逆(O2);單位時間內生成n mol O2的同時消耗2n mol SO3。 A.B. C.D,典例1反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)在恒溫恒容的密閉容器中 進行,下列可作為判斷其達到平衡狀態(tài)的標志的是() SO2和SO3的濃度相等;SO2的質量分數(shù)保持不變;容器中氣體的壓強保持不變;SO3的生成速率與S

7、O2的消耗速率相等;容器中混合氣體的密度保持不變;容器中氣體的平均摩爾質量保持不變;2v正(SO2,D,答案D判斷化學反應達到平衡狀態(tài)依據(jù)的原則是“變量不變”。反應物和生成物的濃度不變時達到平衡狀態(tài),但濃度不一定相等,錯誤;SO2的質量分數(shù)是變量,不變時達到平衡狀態(tài),正確;反應在恒容密閉容器中進行,且該反應是反應前后氣體分子數(shù)發(fā)生變化的反應,故容器中氣體的壓強是變量,當壓強不變時達到平衡狀態(tài),正確;SO3的生成速率與SO2的消耗速率均指正反應速率,錯誤;容器的容積固定,氣體的質量固定,混合氣體的密度是定值,錯誤;因為反應前后氣體的物質的量發(fā)生變化,而氣體總質量不變,因此當容器內氣體的平均摩爾質

8、量保持不變時,一定達到平衡狀態(tài),正確;正確的關系式為v正(SO2)= 2v逆(O2),錯誤;單位時間內生成n mol O2的同時消耗2n mol SO3,均指逆反應速率,錯誤,1-1對于恒容密閉容器中發(fā)生的可逆反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H0,能說明反應達到化學平衡狀態(tài)的是() A.斷開1個鍵的同時有6個NH鍵生成 B.混合氣體的密度不變 C.混合氣體的平均相對分子質量不變 D.N2、H2、NH3分子數(shù)之比為132,C,答案CA項,斷開鍵與生成NH鍵均指正反應;B項,混合氣 體密度始終不變;C項,平均相對分子質量不變,說明氣體的物質的量不變,則反應已達平衡狀態(tài),1-2一定條件

9、下,在恒容密閉容器中,能表示反應X(g)+2Y(g) 2Z(g) 一定達到化學平衡狀態(tài)的是() X、Y、Z的物質的量之比為122 X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化 容器中的壓強不再發(fā)生變化 單位時間內生成n mol Z,同時生成2n mol Y A.B. C.D,C,答案C各組分濃度不再發(fā)生變化,說明反應已達到平衡狀態(tài),正確;該反應反應前后氣體分子數(shù)不相等,所以容器內壓強不再發(fā)生變化時,說明反應已達到平衡狀態(tài),正確,1.等效平衡 相同條件下,同一可逆反應體系,不管從正反應開始,還是從逆反應開始,起始加入的物質的量不同,而達到平衡時,反應混合物中同種物質的百分含量相同,這樣的平衡稱為等效平衡。 由于

10、化學平衡狀態(tài)與條件有關,而與建立平衡的途徑無關,因而,對于同一可逆反應,從不同的狀態(tài)開始,只要達到平衡時條件(溫度、濃度、壓強等)完全相同,則可形成等效平衡。 2.等效平衡規(guī)律 (1)恒溫、恒容條件 對于反應前后氣體分子數(shù)改變的同一可逆反應,只改變起始時加入物質,考點二等效平衡問題的分析方法,的物質的量時,按可逆反應的化學計量數(shù)換算成同一半邊的物質的物質的量,若對應組分的物質的量相同,則達到的平衡等效。 如在恒溫、恒容條件下,可逆反應: 2SO2+O22SO3 2 mol1 mol 0 mol 0 mol0 mol 2 mol 0.5 mol0.25 mol 1.5 mol 由于、三種情況按化

11、學方程式的化學計量關系換算成同一半邊的反應物,對應各組分的物質的量均相等,因此三者達到的平衡為等效平衡,2)恒溫、恒壓條件 對于反應前后氣體分子數(shù)改變的同一可逆反應,改變起始時加入物質的物質的量,只要按化學計量數(shù)換算成同一半邊的物質的物質的量,若對應組分的物質的量之比相同,則達到的平衡等效。如在恒溫、恒壓條件下,可逆反應: 2SO2+O2 2SO3 2 mol1 mol 0 mol 4 mol2 mol 0 mol 0 mol0 mol 4 mol 2 mol1 mol 2 mol 的圖示如下,3)在恒溫、恒容或者恒溫、恒壓的條件下,對于反應前后氣體體積不變的可逆反應,改變起始時加入物質的物質

12、的量,按可逆反應的化學計量數(shù)換算成同一半邊的物質的物質的量,若對應組分的物質的量的比值相同,則達到的平衡等效,典例2恒溫恒壓下,在一個容積可變的密閉容器中發(fā)生反應:A(g)+ B(g) C(g),若開始時通入1 mol A和1 mol B,達到平衡時生成a mol C。則下列說法錯誤的是() A.若開始時通入3 mol A和3 mol B,達到平衡時,生成的C的物質的量為 3a mol B.若開始時通入4 mol A、4 mol B和2 mol C,達到平衡時,B的物質的量一定大于4 mol C.若開始時通入2 mol A、2 mol B和1 mol C,達到平衡時,再通入3 mol C,則再

13、次達到平衡后,C的物質的量分數(shù)為 D.若在原平衡體系中,再通入1 mol A和1 mol B,達平衡時,混合氣體的平均相對分子質量不變,B,答案BA項,該反應在恒溫恒壓條件下進行,則起始時通入3 mol A和3 mol B與原平衡等效,故生成C的物質的量為3a mol;B項,不能確定反應進行的方向,因此B的物質的量不一定大于4 mol;C項,相當于起始時通入6 mol A和6 mol B,達到的平衡與原平衡等效,所以平衡時C的物質的量分數(shù)為=;D項,兩平衡等效,因此混合氣體的平均相 對分子質量不變。 方法指導 “中間態(tài)”法構建等效平衡 構建等溫等容平衡思維模式 新平衡狀態(tài)可認為是兩個原平衡狀態(tài)

14、簡單疊加并壓縮而成,相當于增大壓強,構建等溫等壓平衡思維模式(以氣體物質的量增加的反應為例) 新平衡狀態(tài)可以認為是兩個原平衡狀態(tài)簡單疊加,壓強不變,平衡不移動,2-1將4.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2充入體積不變的密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應:PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g)。達到平衡時,PCl5為0.80 mol, 如果此時移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,在相同溫度下再達平衡時PCl5的物質的量是() A.0.8 mol B.0.4 mol C.小于0.4 molD.大于0.4 mol,小于0.8 mol,C,答案C反應達到平衡后,移走2

15、.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,相當于開始時充入了2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,若平衡不移動,則平衡時PCl5的物質的量為0.4 mol;實際上壓強較原平衡減小,故平衡向逆反應方向移動,所以再次達平衡時PCl5的物質的量小于0.4 mol,C項正確,2-2二甲醚是一種重要的清潔燃料,可以通過CH3OH分子間脫水制得:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)H=-23.5 kJ/mol。一定溫度下, 容積均為2 L的甲、乙兩固定容積的密閉容器中,發(fā)生上述反應,測得有關數(shù)據(jù)如下表,下列說法正確的是() A.1+21 B.0.8a1.6 C.若甲中反應2 min時達到平衡,則2 min內的平均反應速率v(CH3OH)= 0.2 molL-1min-1 D.甲中達平衡后再加入0.2 mol CH3OH(g)、0.2 mol CH3OCH3(g)和0.4 mol