1、专题5 化学平衡专题5 化学平衡学案学练一、化学反应速率1化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的，通常用 或 来表示，常用单位是 或 。计算公式： v 注意：固体物质和纯液体的浓度为一个常数。同一化学反应用不同物质表示其速率，速率的数值之比等于 。2决定化学反应速率的主要因素是： ，化学反应速率的大小是由 决定的，而不是活化分子数目的多少决定的。影响化学反应速率的外界因素为：浓度，增大反应物的浓度，反应速率 ；压强，一般来说，增大压强，气体的体积 ，气体的浓度增大，反应速率 。压强对反应速率的影响归根结底是 对反应速率的影响。本影响因素只针对 参加的化学反应，对于可逆反应而言，压强增大，
2、（反应物和产物中都有气体存在）正逆反应速率的都将 ， 反应速率增加程度大。反之均减小， 减小的程度也大些。温度，温度升高，无论正逆反应，速率均 ，但对于 一边增加的程度大一些，反之，减小的程度也大些。催化剂，催化剂对于正逆反应的速率增减的程度 。练一练：. 下列条件一定能使反应速率加快的是：增加反应物的物质的量升高温度增大压强加入生成物 加入MnO2（ ）A全部 B C D.图中曲线是表示其他条件一定时，2NO+O22NO2+Q(Q0)反应中NO的转化率与温度的关系曲线，图中标有a、b、c、d四点，v(正)最大的点是（ ）Aa点 Bb点 Cc点 Dd点 .把0.6molX气体和0.2molY气
3、体混合于容积为2L的容器中，使其发生如下反应：3X（g）+Y（g）nZ（g）+2W（g）。5min末生成0.2molW，若测知以Z浓度变化表示的平均反应速率为0.01mol/ (L min)，则的值以及X的平均反应速率为（ ）A4，0.01mol/(Lmin) B3，0.03mol/(Lmin) C2，0.02mol/(L min) D1，0.03mol/(Lmin)二、化学平衡1化学平衡研究的对象是 ，可逆反应达到平衡时，反应物和产物将同时存在。在一定条件下，反应混合物的组分 保持不变。2对于达到化学平衡状态的可逆反应，当其它条件不变时，增大反应物的浓度时， , ,平衡向 方向移动；减小反应
4、物的浓度，平衡向 方向移动。增大压强，平衡向 方向移动。如果反应前后气体物质的量之和相等，则压强改变不影响平衡移动。升高温度，平衡向 方向移动。勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强、温度),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。3平衡移动原理能用来判断平衡移动的方向，但不能用来判断平衡移动所需的时间。平衡移动的结果是 这种改变，而不是“消除”。练一练：.以反应为例具体分析：若平衡浓度c（N2）amol/L，在其它条件不变时，充入N2使其浓度增大到bmol/L，平衡向着使N2的浓度减小的方向移动，达到新平衡时，N2的浓度为cmol/L，则c必须满足 。若平衡的压强为p1，缩小体系
5、的体积使其压强增大到p2，此时平衡向着减小体系压强的方向移动，达到新平衡时体系的压强为p3，则p3必须满足： 。若平衡体系的温度为T1，升高温度到T2，此时平衡向着温度降低的方向移动，即向吸热反应方向移动，达到新平衡体系的温度为T3，则T3必须满足为： 。.当下列反应达到平衡时保持温度不变，向容器中通入氩气，则化学平衡一定不移动的是（ ）APCl5（g）PCl3（g）Cl2（g） BN23H22NH3 C2HI（g）H2（g）I2（g） DC2H4H2C2H6.将2.0molSO2气体和2.0molSO3气体混合于固定体积的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g
6、)，达到平衡时SO3为nmol。在相同温度下，分别按下列配比在相同密闭容器中放入起始物质，平衡时SO3大于nmol的是( )A.1.6molSO20.2molO20.4molSO3 B.4.0molSO21.0molO2C. 4.0molSO3 D.3.0molSO20.5molO21.0molSO3三、工业条件的选择在工业上，欲选择适宜条件时，既要考虑单位时间的产量，又要从原料、设备等方面考虑到节约成本。一般的思路是：首先分析主要反应特点，再利用化学反应速率的影响因素和化学平衡移动原理来分析，选择具体条件。例如，合成氨工业，先分析反应原理：，这是一个正反应为气体物质的量减小的 反应。接下来条
7、件的选择，一般从浓度、压强、温度、催化剂等方面分析。浓度：c(N2)和c(H2)最佳浓度比值为 ，此时，N2和H2的转化率 ，彼此都达到最大利用，节约了成本。此外，实际生产中采用了 ，以及及时分离产物的方法，进一步提高原料的转化率。压强：综合考虑动力、材料、设备强度，一般选择2050MPa，既可以加快反应速率，也能提高转化率。温度：根据 选择，一般合成氨控制在500。催化剂：合成氨所用催化剂为 ，可加快反应速率，提高单位时间产率。练一练：按照合成氨条件的选择，分析一下，如何选择硫酸工业中合成三氧化硫的条件（注意这两个工业条件选择的区别）？从浓度的角度看，采用 和循环操作，可以促进SO2尽可能的
8、被转化。从压强的角度，由于常压下SO2的转化率已经超过了90，增压对于SO2的转化率增加的幅度不大，同时增加了诸如材料、设备的成本，因此工业上选择 作为反应条件。温度的选择同样是考虑到催化剂（催化剂一般选择 ）的活性温度，通常选择450左右。答案：一、1单位时间内反应物浓度的减少；产物浓度的增加；mol/(Lmin-1)；mol/(Ls-1)；化学计量数之比；2物质的本性；单位体积内活化分子的多少；增加；缩小；增大；浓度；有气体；增大；气体物质系数之和大的；气体系数之和大的；增加；吸热反应；相同。练一练：.C；.D；.D二、1可逆反应；浓度； 2增加；不变；正反应；逆反应；气体物质的量之和减小
9、；吸热反应；练一练：.bca；p2p3p1；T2T3T1；.C；.C；三、放热；3：1；相等；循环使用原料气；催化剂的活性温度；铁触媒；练一练：通入过量的空气；常压；V2O5。专题5 化学平衡方法技巧工欲善其事，必先利其器，平衡问题的解答有其自身特有的工具，等效平衡模型、图像法、三段式法可谓解答平衡问题的“三板斧”，这“三板斧”具体怎样砍，才能化繁为简，也还是需要一些技巧。板斧：等效平衡模型在分析不同的平衡之间某物质含量和转化率的变化时，常用到等效平衡的模型。运用该模型可解答等效平衡问题或者另外假设途径把不等效平衡转化为等效平衡，使复杂问题简单化。但也要注意，不能用等效平衡去解决所有问题，要注
10、意使用的范围，一般来说，等效平衡可以用来分析某物质的含量（物质的量分数或浓度）和转化率的变化，但不能用来分析平衡移动的方向。下面以具体题目说明如何应用等效平衡。例1：一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g)B(g)3C(g)，若反应开始时充入2molA和2molB，达平衡后A的体积分数为a%。其它条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数大于a%的是（ ）A2mol C B2molA、1molB和1molHe（不参加反应）C1molB和1molC D2molA、3molB和3molC分析：首先在读题时，注意“恒容”“四种配比、起始物质”“体积分数为a%”这几个关键
11、地方。由于反应开始时充入2molA和2molB，因此首先采用“极值法”。“极值法”就是利用元素原子守恒，将方程一边的物质根据方程式的化学计量数，转化为另一端的物质，同时自身物质的量归为零。把A、C、D三个选项都转化成反应物来比较，分别是：A、4/3molA 和2/3molB C、2/3molA 和4/3molB D、4molA和4molB。 接下来利用模型转化，如图： 在中加入2molA和2molB，达平衡后A的体积分数为a%。在至的过程中，恒压条件下再加入2molA和2molB，此时各气体物质的量均为的两倍，容器体积也为的两倍。和气体物质的量浓度相等，反应速率相等，达到平衡状态A的体积分数仍
12、为a%。在至的转化过程中，相当于增大压强使容器体积和相等，而对于可逆反应2A(g)B(g)3C(g)，反应前后气体物质的量相等，增大压强不能使化学平衡发生移动，因此，达到平衡状态A的体积分数仍为a%。同时以类似的思维分析，可以看出，只要所加入的A、B物质的量比值始终为1：1，达到平衡状态时，A的体积分数始终为a%。 当只加入反应物A时，平衡向正反应方向移动，B的转化率增大，A自身的转化率却减小，此时，A的体积分数增大，将大于a%。同理，当只加入反应物B时，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，B自身的转化率却减小，此时，A的体积分数将小于a%。 分析A、B选项，A、B物质的量比值大于1：1，相
13、当于先按A、B物质的量之比1：1加入到容器中，再向容器中加入A，因此，达到平衡状态A的体积分数大于a%。C选项中A、B物质的量比小于1：1，相当于先按A、B物质的量之比值1：1加入到容器中，再向容器中加入B，达到平衡状态A的体积分数小于a%。D选项A、B物质的量之比值为1：1，因此达到平衡状态A的体积分数仍为a%。例2一定温度下，将amol的PCl5通入一个容积不变的密闭容器中，发生反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，反应达到平衡时，测得混合气体的压强为P1，此时再通入amol的PCl5，同样温度下再达到平衡时，测得混合气体的压强为P2，下列判断正确的时( )。A.2P1P2，再通
14、入PCl5时平衡向逆反应方向移动B.PCl5的分解率增大，再通入PCl5时平衡向逆反应方向移动C.2P1P2，再通入PCl5时平衡向正反应方向移动D.Cl2的体积分数增大再通入PCl5时平衡向正反应方向移动解：将第二种情况的体积假设为原来的两倍，一共充入2amol的PCl5，平衡后，与第一种情况等效，浓度相等，反应速率相等，平衡程度相同，此时压强相等；现将容器体积压缩为为一半（即达到第一种情况的体积），假设平衡不移动，压强应为原来的两倍，而实际上增大压强，对于可逆反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，平衡左移，气体物质的量减少，压强减小，将小于原来的两倍，此时PCl5 的分解率减小，
15、Cl2 的体积分数减小。判定平移动的方向不能用等效平衡模型，应当紧扣浓度变化，分析速率变化。再通入PCl5时，反应物浓度增大，而产物浓度在那个时刻不变，所以，v正v逆，平衡向正反应方向移动。答案选C。板斧：图像一、做好图像题化学平衡涉及到很多图像题，对于化学平衡中的有关图象问题分析需要注意：认清坐标，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒夏特列原理挂钩。紧扣可逆反应的特征，搞清正反应方向是吸热还是放热、体积增大还是减小、不变、有无固体、纯液体物质参加或生成等。看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势，并将其转化为语言，例如，温度越高，浓度、转化越
16、大等。要分析曲线是否通过原点，拐点出现的时间先后，在同一反应中，先拐先平数值大及温度越高压强越大，拐点出现的时间越早，先达到平衡。对于多条件曲线，定一议二。当图象中有三个量时，先确定一个量不变，讨论另外两个量的关系，得出变化的趋势并转化为文字语言。例1已知某可逆反应aA(g)bB（g）cC（g）Q在密闭容器中进行，在不同温度（T1和T2）及压强（p1和p2）下，混合气中B的质量分数（wB）与反应时间（t）的关系如图4所示。下列判断正确的是（ ）。A.T1T2, P1c, QT2, P1P2, a+b c, Q0C. T1P2, a+b c, QT2, P1P2, a+b c, Q0解析：本题是
17、化学平衡移动的综合应用图像，其特点是根据题给曲线图像，判断外界条件及可逆反应方程式中有关量相对大小，实质仍属逆向思维。解题时，既要考虑反应速率的快慢（拐点出现的先后）又要考虑化学平衡移动。由（T1,P1）和（T1,P2）两支曲线可知，等温（T1）下，压强为P2时达到平衡所需时间短，即反应速率快，所以P2P1，且压强越大，wB越大，则a+bT2，且温度越高，wB越小，故正反应为吸热，Q0。答案B。说明 解化学平衡图像题应特别注意：“定一议二”，即图像中出现三个量时，应先确定一个恒量以讨论两个量的变化关系，本题可从图像中直接分解出两组“等温线”、“等压线”以“定一议二”。“先拐先平”，即曲线中先出
18、现拐点，则该曲线所示条件下先出现平衡，该曲线所示温度或压强较大。二、利用图像解决问题例2.在一个密封的注射器中封装2mlNO2气体，当推动活塞时，注射器内气体颜色如何变化？分析：当推动活塞时，相当于给气体加压，气体体积缩小，NO2的浓度增大，但增大压强对于化学平衡2NO2（g）N2O4（g）的影响是使平衡向正反应方向移动，NO2的浓度又减小。因此，我们观察到的现象为：气体颜色先变深后变浅。最终气体颜色与未推动活塞时相比较，到底是变深了还是变浅了，由于课本没有介绍平衡常数这个知识点，面对这个既增大又减小的矛盾，一时难以想清楚。换个思路，借助同学们都熟悉的Vt图像，可以很容易判断最终的结果。如图：
19、由图可知，在这两个平衡状态中，V正=V逆 V正=V逆，此时影响反应速率的因素只有浓度，（压强对反应速率的影响也是通过对浓度的改变而影响的）在化学平衡2NO2（g）N2O4（g）中，反应物和产物都只有一种，因此可以根据V正 V正、V逆 V逆，判断推动活塞后注射器内的气体NO2、N2O4的浓度都增大，气体颜色比未推动活塞时要深一些。变形思考：在FeCl33KSCNFe(SCN)33KCl中，向已经达到平衡的溶液中加入FeCl3固体，平衡向右移动，新平衡下不管是正反应还是逆反应速率都比原平衡下反应速率要高，能否说明所有物质的浓度都比原平衡下要大呢？当然不能！根据影响反应速率的因素，在其它条件（温度、
20、催化剂）都相同的时候，正逆反应速率都比原平衡下反应速率要高，只能说明至少有一种反应物和产物的浓度都比原平衡下要大。板斧：三段式法平衡中的计算题常用到三段式法，可以把复杂问题简单化。解题时，先按照“始加入量、变化量、平衡时各物质的量”列出三段式，数据不明确的可设未知数代替，再利用题设中的条件列出相关等式求解。例1在2L的密闭容器中发生以下反应：3A(g)B(g)xC(g)2D(g)若最初加入的A为3mol，B为2.5mol，5min后反应达平衡，测得C的平均反应速率为0.1mol/(Lmin)、生成1molD，则以下结论错误的是( )。A.x=2 B.A的平均反应速率为0.15mol/(Lmin
21、)C.B的转化率为20% D.平衡时B的浓度为0.5mol/L解：转化的C的物质的量为0.1mol/(Lmin)5min2L=1mol,因反应只加了A和B,所以生成的1molD就是D的转化的量,因转化的量与系数成正比,所以 B 转化0.5 mol, A转化1.5 mol,且可解出x=2,由此有：(单位统一用物质的量)3A(g) B(g)xC(g) 2D(g)起始 3 mol 2.5mol 0 0转化 1.5 mol 0.5 mol 1 mol 1 mol 5min末 1.5 mol 2 mol 1 mol 1 mol因速率之比等于系数比，所以A的平均反应速率为0.15mol/(Lmin)，B的
22、转化率为0.5/2.5100%=20% ,平衡时B的浓度为2 mol/2L=1 mol/L。答案选D。例2.在一定条件下，将2molH2O(g)和2molCO充入容积固定的1L密闭容器中，加热至高温，发生下列可逆反应：2H2O(g)2H2(g)O2(g) 2CO(g)O2(g)2CO2(g)请回答下列问题：当容器的压强不再发生改变时，测知下列各项中提供的气体的浓度即可求出该条件下混合气体平衡组成的是 （填序号）。A、c(H2O)、c(H2) B、c(H2)、c(CO2) C、c(CO2)、c(O2) D、c(CO)、c(CO2)在相同条件下，改变起始气体的投放量，亦可实现（1）中混合气体的平衡
23、组成。例如（写出3组） 。解析：本题直接填序号有较大的难度，利用“三段式法”，可化难为易。注意第一个三段式的最终状态的部分数据可当作第二个三段式的开始状态。可以看出，最终各气体的浓度：c(H2O)（2x）mol/L、c(H2)xmol/L、c(CO2)ymol/L、c(CO)(2-y)mol/L、c(O2)1/2(x-y)mol/L。要求出以上各浓度，必须把x、y确定下来。所以选择B、C。根据原子守恒，起始气体的投放量只要满足含有4molH，4molO和2molC即可，有无数种组合。答案：B、C；2molH2、2molCO2；2molH2、1molO2、2molCO；1molH2、1molH2
24、O、1molCO、1molCO2专题5 化学平衡易错易漏一、忽视了容器体积例1在一定温度下，向一个2L的真空密闭容器中（装有催化剂），通入2molN2和2molH2，经过一段时间后，测得容器压强为起始时的0.9倍。已知在此段时间内以H2表示的平均反应速率为0.1mol/(Lmin-1),则所经过的时间为（ ）A1min B2min C3min D6min错解：由于对反应速率的计算公式记不准确，直接用物质的量的变化除以速率，易错选D。解析：压强为起始的0.9倍，说明气体的物质的量为开始的0.9倍，利用差量法，可计算出消耗的H2为0.6mol，因此浓度的改变量为0.3mol/L，除以速率从而得到时
25、间。二、忽略了物质状态例2在某条件下，容器中有如下平衡反应：A4B2C+D；H0，要使平衡向正向移动，应采取的措施是（ ）A降低反应的温度 B减小容器的体积 C增大容器内的压强 D加入少量的物质A错解：做题时无形之中把所有物质的状态都当成了气体，因此B、C、D三个选项都易错选。解析：由于不确定物质的状态，只能利用降低温度使平衡正向移动。三、没有理清速率的影响因素例3右图是关于反应A2(g)3B2(g)2C(g)(正反应为放热反应)的平衡移动图形，影响平衡移动的原因是（ ）A升高温度，同时加压B降低温度，同时减压C增大反应物浓度，同时使用催化剂D增大反应物浓度，同时减小生成物浓度错解：把反应速率
26、的变化和平衡移动的方向混为一谈，从而错误的认为平衡正向移动时，正反应速率增大，逆反应速率就一定减小。解析：在某时刻时，升高温度，增大压强，均会使化学反应速率增大，或减小压强，降低温度，都会使反应速率减小，但这种变化与题给反应速率的变化均不同，此时反应速率的变化v（正）增大，而v(逆)减小，与上述条件的变化不符合。增大反应物浓度会使正反应速率增大，而减小生成物浓度会使逆反应速率减小，故可考虑为同时改变反应物和生成物浓度。故正确答案为D。四、错误的理解平衡终点例4已知反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，H”，“m。解析：由于反应向右进行，气体总的物质量减小，如果是恒定容器，气压将减小。所以
27、最终平衡时a中气体压强小于b中的气压。所以a中A、C的浓度小于b中A、C的浓度。如果将2molC和1molD充入a中，最终达到的平衡状态与3molA、1molB充入a中是等效的，再向容器中加入1molD,平衡又向逆反应方向移动，所以WM，YN。六、不能熟练利用阿伏加德罗定律例6在一定温度和压强下，有如下反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，将1.6molSO2和0.8moO2的放入一容积可变的密闭容器，测得容器起始容积为100L。经一段时间后，反应达到平衡，测得混合气体的密度为1.6gL-1。请回答下列问题。达平衡时混合气体的体积为 ，SO2的转化率为 。若起始时加入amolSO2、b
28、molO2，且a:b=2:1，在同样温度和压强下，反应达到平衡时，测得混合气体的容积为120L，则a、b的值分别为：a= ，b= 。若容器容积不变的密闭容器，其容积为100L。起始时加入xmolSO2、ymolO2和zmolSO3，反应达到平衡时，温度和压强与(2)完全相同。则x、y应该满足的关系式为 ，x、z应该满足的关系式为 错解：不理解分割法的应用，不清楚分析问题的关键，不知道按哪个体积进行计算。解析：混合气体的总质量除以密度，可求出平衡时气体总体积为80L。由于题目强调是同样的温度和压强，所以抓住平衡时的气体总体积，利用气体在同温同压下物质的量和体积成正比计算。第小题中容器容积始终为100L，而压强与(2)完全相同，所以气体物质的量也可成比例的求出。再利用极端假设法，可找到x、y和 x、z应该满足的关系式。答案：80L，60；2.4，1.2；x2y，xz2专题5 化学平衡即刻即练1某学生用优质大理石与稀盐酸反应制取CO2，实验结果如图，对于图中曲线的叙述正确的是（ ）AAB段表示反应速
