专题34 化学平衡的建立与移动
【知识框架】
【基础回顾】
一、化学平衡状态的建立
1、可逆反应:在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应称为可逆反应。在可逆反应中使用“”。
2、化学平衡状态
(1)概念:在一定条件下可逆反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度不再发生变化,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。
(2)特征:
①逆:化学平衡研究的对象是可逆反应。
②等:V (正)==V(逆)≠0
③动:化学平衡是动态平衡。虽然V (正)==V(逆),但正、
逆反应仍在进行。
④定:反应物和生成物的浓度保持一定。
⑤变:外界条件改变,平衡也随之改变。
3、化学平衡状态的判断(标志)
(1)本质标志
v(正) =v(逆) ≠0。对于某一可逆反应来说,正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
(2)等价标志
①全是气体参加的体积可变反
应,体系的压强不随时间而变化。例
如:
②体系中各组分的物质的量浓度或体积分数、物质的量分数保持不变。
③全是气体参加的体积可变反应,体系的平均相对分子质量不随时间变化。例如:
④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。 ⑤对于有颜色物质参加或生成的可逆反应,体系的颜色不再随时间而变化,如
⑥体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。
二、化学平衡移动
1、概念
达到平衡状态的反应在条件改变后,平衡状态 被破坏的过程。
2、过程
3、平衡移动方向与反应速率的关系
(1)v 正>v 逆, 平衡向正反应方向移动。
(2)v 正=v逆,平衡不移动。
(3)v 正<v 逆, 平衡向逆反应方向移动。
4、平衡移动会伴随着哪些变化
(1)反应速率的变化(引起平衡移动的本质,但速率变化也可能平衡不移动) ,主要看v 正与v 逆是否相等,如果v 正≠v 逆,则平衡必然要发生移动,如v 正、v 逆同时改变相同倍数,则平衡不移动。
(2)浓度的变化,平衡移动会使浓度变化,但是浓度的变化不一定使平衡移动。
(3)各组分百分含量的变化。
(4)平均相对分子质量的变化。
(5)颜色的变化(颜色变化,平衡不一定发生移动) 。
(6)混合气体密度的变化。
(7)转化率的变化。
(8)温度变化
5、影响因素
影响化学平衡的因素
若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下:
【技能方法】
化学平衡状态的判断方法与技巧
——“两审”“两标志”突破化学平衡状态标志的判断
1、“两审”
一审题干条件,是恒温恒容还是恒温恒压;二审反应特点:①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应;②有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。
2、“两标志”
(1)本质标志
v 正=v 逆≠0。对于某一可逆反应来说,正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
(2)等价标志
①全部是气体参加的气体体积可变的反应,体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如,
②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量分数保持不变。
③对同一物质而言,断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。 ④对于有有色物质参加或生成的可逆反应,体系的颜色不再随时间而变化。例如,
⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。
【注意】以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志:
a .恒温、恒容条件下气体体积不变的反应,混合气体的压强或气体的总物质的量不随时间而变化。如
b .全部是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不随时间而变化。如
c .全部是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。 【基础达标】
1.一定条件下反应达到平衡状态的标志是( )
A .单位时间内生成nmolA 2,同时消耗2n molAB
B .容器内三种气体AB 、A 2、B 2共存
C .AB 的消耗速率等于A 2的消耗速率
D .容器中各组分的体积分数不随时间变化
【答案】D
【解析】
试题分析:在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。A 、根据化学方程式可知,单位时间内生成nmolA 2的同时,一定消耗2nmolAB ,因此不能说明正逆反应速率相等,A 不正确;B 、该反应是可逆反应,容器内三种气体AB 、A 2、B 2一定同时共存,因此不能说明正逆反应速率相等,B 不正确;C 、AB 的消耗速率等于2倍A 2的生成速率,这说明A 2的消耗速率与生成速率不相等,即这么反应速率不相等,因此反应没有达到平衡状态,C 不正确;D 、容器中各组分的体积分数不随时间变化可以说明正逆反应速率相等,因此D 正确,答案选D 。
考点:考查可逆反应平衡状态的判断
2.一定条件下,在密闭容器中,能表示反应一定达到化学平衡状态的是( )
①X 、Y 、Z 的物质的量之比为1∶2∶2
②X 、Y 、Z 的浓度不再发生变化
③容器中的压强不再发生变化
④单位时间内生成nmolZ ,同时生成2nmolY
A .①② B .①④ C .②③ D .③④
【答案】C
【解析】可逆反应特点 气体体积减小 →②浓度不再发生变化,③总压强不再变化→均表示v (正) =v (逆) →可逆反应已达平衡。
3.一定条件下的密闭容器中,可逆反应2A(g) B(g)+3C(g)在下列四种状态中处于
平衡状态的是( )
【答案】C 【解析】按平衡状态的特点,将以不同物质表示的反应速率转化成同一物质向正、逆两个方向的反应速率,C 项是相等的。
4.在一定条件下,将1 mol 的CO 和水蒸气通入容器中发生
下述反应:
,达到平衡后,测得CO 2为0.6mol ,再通入4mol 水蒸气,又达到平衡后,CO 2的物质的量为( )
A .等于0.6mol B .等于1mol
C .大于0.6mol 小于1mol D .大于1mol
【答案】C
【解析】增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动,故CO 2的物质的量一定大于0.6mol
,但1mol CO完全转化也只能生成1molCO 2,所以CO 2物质的量小于1mol ,故选C 。
5.在373K 时,密闭容器中充入一定量的NO 2和SO 2,发生如下反应:
平衡时,下列叙述正确的是( ) ①NO 和SO 3的物质的量一定相等
②NO 2和SO 2的物质的量一定相等
③体系中的总物质的量一定等于反应开始时总物质的量
④SO 2、NO 2、NO 、SO 3的物质的量一定相等
A .①和② B .②和③
C .①和③ D .③和④
【答案】C
【解析】①充入的是NO 2和SO 2,又NO 和SO 3的化学计量数之比为1∶1,其物质的量一定相等;②充入量不知道,平衡时不一定相等;③反应过程中压强保持不变,则总物质的量保持不变;④SO 2、NO 2始状态值不确定,则平衡时反应物和生成物不一定相等。故选C 。
【能力提升】
1.【吉林省东北师大附中2015届高三上学期第三次摸底考试】在恒容密闭容器中,可以作为达到平衡状态的标志是:( ) ①单位时间内生成nmolO 2的同时生成2nmolNO 2;
②单位时间内生成nmolO 2的同时生成2n molNO;
③混合气体的颜色不再改变;
④混合气体的密度不再改变的状态;
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态;
⑥混合气体中NO 与O 2的物质的量之比保持恒定;
⑦混合气体中NO 与NO 2的物质的量之比保持恒定
A .①③⑤⑦ B .②④⑤ C .①③④ D .①②③④⑤
【答案】A
【解析】 试题分析:在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。①中反应速率的方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,正确。②中反应速率的方向是相同的,速率之比是相应的化学计量数之比,因此②中的关系始终是成立,不正确。颜色深浅和浓度有关系,所以混合气体的颜色不再改变可以说明反应达到平衡状态,③正确。密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,即密度始终不变,④不正确。混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值,质量不变,但物质的量是变化的,所以混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态可以说明反应达到平衡状态,⑤正确。根据方程式可知如果开始从NO 2建立平衡状态,则混合气体中NO 与O 2的物质的量之比始终保持2:1恒定,不能说明反应达到平衡状态,⑥错误; NO2和NO 分别是反应物和生成物,因此混合气体中NO 与NO 2的物质的量之比保持恒定可以说明反应达到平衡状态,⑦正确,答案选A 。
考点:考查平衡状态判断
2.【山东省潍坊市一中2015届高三12月月考试化学试题】下列实验事实不能用平衡移动原理解释的( )
【答案】B
【解析】
试题分析:A 、二氧化氮与四氧化二氮存在平衡:该反应是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,所以热水中的气体颜色加深,能用平衡移动原理来解释,正确;B 、过氧化氢溶液中加入二氧化锰固体,产生氧气的速率加快,说明二氧化锰做该反应的催化剂,与平衡无关,错误;C 、水的电离吸热的可逆反应,温度升高,平衡正向移动,所以电离常数增大,能用平衡移动原理来解释,正确;D 、氨水中存在一水合氨的电离平衡,加水稀释,平衡正向移动,所以溶液稀释为原来的10倍,但溶液的pH 未减小到10.1,能用平衡移动原理来解释,正确,答案选B 。
考点:考查勒夏特列原理的应用
3.【河北省邢台市第二中学2015届高三上学期第四次月考】某恒温恒容的容器中,建立如下平衡:在相同条件下, 若分别向容器中通入一定量的NO 2气体或N 2O 4气体,重新达到平衡后,容器内N 2O 4的体积分数比原平衡时( )
A .都增大
B .都减小
C .前者增大后者减小 D .前者减小后者增大
【答案】A
【解析】试题分析:某恒温恒容的容器中通入一定量的NO 2气体或N 2O 4气体,压强增大,平衡向右移动,容器内N 2O 4的体积分数比原平衡增大,答案选A 。
考点:化学平衡
4.向某密闭容器中充入1molCO 和2molH 2O(g),发生反应:
。当反应达到平衡时,CO 的体积分数为x 。若维持容器的体积和温度不变,起始物质按下列四种配比充入该容器中,达到平衡时CO 的体积分数大于x 的是( )
A .0.5molCO +2molH 2O(g)+1molCO 2+1molH 2
B .1molCO +1molH 2O(g)+1molCO 2+1molH 2
C .0.5molCO +1.5molH 2O(g)+0.4molCO 2+0.4molH 2
D .0.5molCO +1.5molH 2O(g)+0.5molCO 2+0.5molH 2
【答案】B
【解析】
A 项,相当于向容器中充入1.5molCO 和3molH 2O ,与原始比例1∶2相同,构成等效平衡,CO 体积分数不变;B 项,相当于向容器中充入1 mol CO和2molH 2Og ,再充入1molCO ,故前一步旨在建立等效平衡,再充入1molCO ,虽使平衡向正向移动,但移动是由CO 的浓度增加引起的,CO 的体积分数增大;C 项,相当于向容器中充入0.9 molCO 和1.8molH 2O 两者比值1∶2,再充入0.1molH 2O ,故加入H 2O 而使平衡向正向移动,CO 体积分数减小;D 项,相当于向容器中充入1molCO 和2molH 2O ,与原平衡等效,CO 体积分数不变。
5.【浙江省2015届高三第一次五校联考试题】下列有关颜色变化错误的是( )
A .在4mL0.1mol/L的K 2Cr 2O 7溶液中滴加数滴1mol/LNaOH溶液,溶液颜色从橙色变成黄色
B .在试管中加入少量氯化钴晶体,滴加浓盐酸溶解后加水稀释至紫色,将试管置于热水中片刻,溶液颜色变成粉红色
C .向血红色的Fe (SCN )3溶液中加入少量KI 固体,溶液颜色变浅
D .用50mL 针筒抽取30mL 红棕色的NO 2气体并封住注射孔,当用力推压活塞,压缩针筒中的气体(此过程中不考虑温度变化),从针筒顶端观察,气体颜色逐渐变浅
【答案】B
【解析】
试题分析:A .K 2Cr 2O 7溶液中存在平衡
则在4mL0.1mol/L的K 2Cr 2O 7溶液中滴加数滴1mol/LNaOH
溶液,中和氢离子,平衡向正反应方向进行,则溶液颜色从橙色变成黄色,A 正确;B
.氯化钴溶液中存在平衡
正方应是放热反应,则在试管中加入少量氯化钴晶体,滴加浓盐酸溶解后加水稀释至紫色,将试管置于热水中片刻,溶液颜色变成蓝色,B 错误;C .向血红色的Fe (SCN )3溶液中加入少量
KI 固体,铁离子氧化碘离子,则溶液颜色变浅,C 正确;D .用50mL 针筒抽取30mL 红棕色的NO 2气体并封住注射孔,当用力推压活塞,压缩针筒中的气体(此过程中不考虑温度变化),压强增大,有利于N 2O 4生成,则从针筒顶端观察,气体颜色逐渐变浅,D 正确,答案选B 。
考点:考查外界条件对平衡状态的影响
【终极闯关】
1.在一定温度下可逆反应已达到平衡,下列有关说法正确的( )
①1个N ≡N 键断裂的同时,有3个H —H 键形成
②反应混合物中各组分的体积分数保持不变
③恒温恒容时,容器内的压强不再改变
④1个N ≡N 键断裂的同时,有3个N —H 键形成
⑤NH 3生成的速率与N H3分解的速率相等
⑥单位时间生成nmolN 2,同时生成2nmolNH 3
⑦气体的平均相对分子质量不再改变
⑧N 2 H 2 NH 3的分子数一定为1∶3∶2
⑨恒温恒容时,气体的总物质的量不再改变
⑩恒温恒压时,容器内的密度不再改变
A .①②③④⑤⑥⑦⑨ B .①②③⑤⑥⑩
C . ③④⑤⑥⑦ ⑧ D .①②③⑤⑥⑦⑨⑩
【答案】D
【解析】
试题分析:
①1个N ≡N 键断裂的同时,有3个H —H 键断裂,若形成3个H —H 键。单位时间内H —H 键断裂的个数与形成的个数相等。证明达到平衡。
②反应达到平衡时各物质的物质的量不变,反应混合物中各组分的物质的量也不变,所以体积分数保持不变。正确。
③恒温恒容时,反应达到平衡时个种气体的物质的量不变,总物质的量也不变,所以容器内的压强不再改变。正确。
④在任何时刻每有1个N ≡N 键断裂的同时,就有3个N —H 键形成,这是反应向正反应方向进行,不能说明反应达到平衡。错误。
⑤ NH3生成的速率与NH 3分解的速率相等,则氨气的浓度不变,反应达到平衡。正确。 ⑥单位时间生成nmolN 2,必然消耗2nmolNH 3。同时生成
2nmolNH 3。则NH3的浓度不变,达到平衡。正确。
⑦反应符合质量守恒定律。如果气体气体的平均相对分子质量不再改变,说明气体的物质的量不变,即反应达到平衡。正确。
⑧N 2 H 2 NH 3的分子数一定为1∶3∶2 只是反应过程中的一个非常特殊的情况,可能达到平衡,一可能没达到平衡。错误。
⑨该反应是个反应前后气体体积不等的反应,若恒温恒容时,气体的总物质的量不再改变,即各物质消耗的浓度与生成的浓度相等,反应达到平衡。正确。
⑩恒温恒压时,容器内的密度不再改变 也就是气体的物质的量不变。该反应是反应前后气体体积不等的反应,若气体的物质的量不变,则反应达到平衡。正确。 正确的说法是①②③⑤⑥⑦⑨⑩。选项为:D 。
考点:考查可逆反应平衡状态的判断的知识。
2.在一定温度下,容器内某一反应中,M 、N 的物质的量随反应时间变化的曲线如下图,下列表述正确的是( )
A .反应的化学方程式为
B .t 2时,正、逆反应速率相等,达到平衡
C .t 3时,正反应速率大于逆反应速率
D .t 1时,N 的浓度是M 浓度的2倍
【答案】D
【解析】
从曲线变化的趋势看,n(N)逐渐减少,n(M)逐渐增加。当t =0时,
n(M)、n(N)均不为0,分别为2mol 、8mol ;t1时N 由8mol 减至6mol ,减少2mol ,M 增加1mol ,说明M 、N 之间的量变关系为;t 1时M 为3mol ,N 为6mol ,即N 的浓度为M 的2倍;t 2时M 、N 两物质的物质的量相等,且为4mol ,并非正、逆反应速率相等;t 3时,M 、N 的物质的量不随时间改变,是化学平衡的特征,说明正、逆反应速率相等。
3.【2015天津理综化学】下列说法不正确的是( )
A .Na 与H 2O 的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行
B .饱和Na 2SO 4溶液或浓硝酸均可使蛋白质溶液产生沉淀,但原理不同
C .FeCl 3和MnO 2均可加快H 2O 2分解,同等条件下二者对H 2O 2分解速率的改变相同
D .Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡:
该固体可溶于NH4Cl 溶
液
【答案】C
【解析】
A 项Na 与H 2O 的反应是固体液体反应生成气体,故该反应为熵增的反应,故△S >0,在反应中钠会熔化成一光亮的小球四处游动,发出咝咝声响,故该反应为放热反应,则△H <0
,故△G=△H-T △S <0,故该反应能自发进行,A 项正确;B 项饱和Na 2SO 4溶液或浓硝酸均可使蛋白质溶液产生沉淀,Na 2SO 4为钠盐,故饱和Na 2SO 4溶液使蛋白质溶液产生沉淀是蛋白质的盐析,而浓硝酸为氧化性强酸,故使蛋白质溶液产生沉淀为蛋白质变性,二者原理不同,故B 项正确;C 项FeCl 3和MnO 2均可做H 2O 2分解的催化剂加快H 2O 2分解,同等条件下二者对H 2O
2分解催化效果不相同,故反应速率速率的改变不同,故C 项错误;D 项Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡:
,N\sub{H}{4}Cl溶液NH 4水解使
溶液呈酸性,会消耗OH —,则Mg\sub{(OH)}{2}(s)\to{}{4}M\sup{g}{2+}(aq)+2OH—(aq)正向移动,故D 、Mg(OH)2固体可溶于NH 4Cl 溶液,故D 项正确;本题选C 。
【考点定位】本题主要考查了化学反应原理。涉及化学反应与能量的关系、化学反应速率的影响因素、化学平衡理论、蛋白质的性质判断等
4.【2014年高考江苏卷第15题】一定温度下,在三个体积约为1.0L 的恒容密闭容器中发生反应: +
下列说法正确的是( )
A .该反应的正方应为放热反应
B .达到平衡时,容器I 中的CH 3OH 体积分数比容器Ⅱ中的小
C .容器I 中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的长
D .若起始时向容器I 中充入CH 3OH0.1mol 、CH3OCH3 0.15mol和H 2O 0.10mol,则反应将向正反应方向进行
【答案】AD
【解析】
本题的解题要点为化学平衡,需要学生掌握温度、浓度、压强等变化对平衡的影响,会控制影响因素分析外界条件的变化对化学平衡的影响。做题时要分清影响因素,是温度、浓度还是压强是解题的关键。A 、容器I 与容器Ⅲ相比甲醇的起始物质的量相等,但温度不同,温度较低时生成物的物质的量多,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此正方应是放热反应,正确;B 、反应前后体积不变,因此容器Ⅱ与容器I 相比平衡等效,因此达到平衡时,容器I 中的CH 3OH 体积分数和容器Ⅱ中的相等, 不正确;C 、容器I 中温度高,反应速率快,因此容器I 中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的少,不正确;D 、根据容器I 表中数据可知,平衡时生成物的浓度均是0.080mol/L,则根据
反应的化学方程式可知消耗甲醇的浓度是0.16mol/L,所以平衡时甲醇的浓度是0.04mol/L,所以该温度下的平衡常数
充入CH 3OH0.1mol 、CH 3OCH 30.15mol 和H 2O . 若起始时向容器I 中0.10mol ,则此
时
,所以反应将向正反应方向进行,正确。
5.【2014年高考重庆卷第7题】在恒容密闭容器中通入X 并发生反应:
温度T 1、T 2下X 的物质的量浓度c(x)随时间t 变化的曲
线如图所示,下列叙述正确的是( )
A .该反应进行到M 点放出的热量大于进行到W 点放出的热量
B .T 2下,在0~t 1时间内,
C .M 点的正反应速率υ正大于N 点的逆反应速率υ逆 D .M 点时再加入一定量的X ,平衡后X 的转化率减小
【答案】C
【解析】
A 、根据图像可知W 点消耗的X 的物质的量大于M 点消耗X 的物质的量,因此根据
热化学方程式可知W 点放出的热量多,A 不正确;B 、T 2下,在0~t 1时间内X 的浓度减少了(a -b )mol/L,则根据方程式可知Y 的浓度增加了。反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示,所以Y 表示的反应速率为
,B 不正确;C 、根据图像可知,温度为T 1时反应首先达
到平衡状态。温度高反应速率快,到达平衡的时间少,则温度是T 1>T 2。M 点温度高于N 点温度,且N 点反应没有达到平衡状态,此时反应向正反应方向进行,即N 点的逆反应速率小于N 点的正反应速率,因此M 点的正反应速率大于N 点的逆反应速率,C 正确;
D 、由于反应前后均是一种物质,因此M 点时再加入一定量的X ,则相当于是增大压强,正方应是体积减小的可逆反应,因此平衡向正反应方向移动,所以X 的转化率升高,D 不正确,答案选C 。
专题34 化学平衡的建立与移动
【知识框架】
【基础回顾】
一、化学平衡状态的建立
1、可逆反应:在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应称为可逆反应。在可逆反应中使用“”。
2、化学平衡状态
(1)概念:在一定条件下可逆反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度不再发生变化,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。
(2)特征:
①逆:化学平衡研究的对象是可逆反应。
②等:V (正)==V(逆)≠0
③动:化学平衡是动态平衡。虽然V (正)==V(逆),但正、
逆反应仍在进行。
④定:反应物和生成物的浓度保持一定。
⑤变:外界条件改变,平衡也随之改变。
3、化学平衡状态的判断(标志)
(1)本质标志
v(正) =v(逆) ≠0。对于某一可逆反应来说,正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
(2)等价标志
①全是气体参加的体积可变反
应,体系的压强不随时间而变化。例
如:
②体系中各组分的物质的量浓度或体积分数、物质的量分数保持不变。
③全是气体参加的体积可变反应,体系的平均相对分子质量不随时间变化。例如:
④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。 ⑤对于有颜色物质参加或生成的可逆反应,体系的颜色不再随时间而变化,如
⑥体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。
二、化学平衡移动
1、概念
达到平衡状态的反应在条件改变后,平衡状态 被破坏的过程。
2、过程
3、平衡移动方向与反应速率的关系
(1)v 正>v 逆, 平衡向正反应方向移动。
(2)v 正=v逆,平衡不移动。
(3)v 正<v 逆, 平衡向逆反应方向移动。
4、平衡移动会伴随着哪些变化
(1)反应速率的变化(引起平衡移动的本质,但速率变化也可能平衡不移动) ,主要看v 正与v 逆是否相等,如果v 正≠v 逆,则平衡必然要发生移动,如v 正、v 逆同时改变相同倍数,则平衡不移动。
(2)浓度的变化,平衡移动会使浓度变化,但是浓度的变化不一定使平衡移动。
(3)各组分百分含量的变化。
(4)平均相对分子质量的变化。
(5)颜色的变化(颜色变化,平衡不一定发生移动) 。
(6)混合气体密度的变化。
(7)转化率的变化。
(8)温度变化
5、影响因素
影响化学平衡的因素
若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下:
【技能方法】
化学平衡状态的判断方法与技巧
——“两审”“两标志”突破化学平衡状态标志的判断
1、“两审”
一审题干条件,是恒温恒容还是恒温恒压;二审反应特点:①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应;②有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。
2、“两标志”
(1)本质标志
v 正=v 逆≠0。对于某一可逆反应来说,正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
(2)等价标志
①全部是气体参加的气体体积可变的反应,体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如,
②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量分数保持不变。
③对同一物质而言,断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。 ④对于有有色物质参加或生成的可逆反应,体系的颜色不再随时间而变化。例如,
⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。
【注意】以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志:
a .恒温、恒容条件下气体体积不变的反应,混合气体的压强或气体的总物质的量不随时间而变化。如
b .全部是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不随时间而变化。如
c .全部是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。 【基础达标】
1.一定条件下反应达到平衡状态的标志是( )
A .单位时间内生成nmolA 2,同时消耗2n molAB
B .容器内三种气体AB 、A 2、B 2共存
C .AB 的消耗速率等于A 2的消耗速率
D .容器中各组分的体积分数不随时间变化
【答案】D
【解析】
试题分析:在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。A 、根据化学方程式可知,单位时间内生成nmolA 2的同时,一定消耗2nmolAB ,因此不能说明正逆反应速率相等,A 不正确;B 、该反应是可逆反应,容器内三种气体AB 、A 2、B 2一定同时共存,因此不能说明正逆反应速率相等,B 不正确;C 、AB 的消耗速率等于2倍A 2的生成速率,这说明A 2的消耗速率与生成速率不相等,即这么反应速率不相等,因此反应没有达到平衡状态,C 不正确;D 、容器中各组分的体积分数不随时间变化可以说明正逆反应速率相等,因此D 正确,答案选D 。
考点:考查可逆反应平衡状态的判断
2.一定条件下,在密闭容器中,能表示反应一定达到化学平衡状态的是( )
①X 、Y 、Z 的物质的量之比为1∶2∶2
②X 、Y 、Z 的浓度不再发生变化
③容器中的压强不再发生变化
④单位时间内生成nmolZ ,同时生成2nmolY
A .①② B .①④ C .②③ D .③④
【答案】C
【解析】可逆反应特点 气体体积减小 →②浓度不再发生变化,③总压强不再变化→均表示v (正) =v (逆) →可逆反应已达平衡。
3.一定条件下的密闭容器中,可逆反应2A(g) B(g)+3C(g)在下列四种状态中处于
平衡状态的是( )
【答案】C 【解析】按平衡状态的特点,将以不同物质表示的反应速率转化成同一物质向正、逆两个方向的反应速率,C 项是相等的。
4.在一定条件下,将1 mol 的CO 和水蒸气通入容器中发生
下述反应:
,达到平衡后,测得CO 2为0.6mol ,再通入4mol 水蒸气,又达到平衡后,CO 2的物质的量为( )
A .等于0.6mol B .等于1mol
C .大于0.6mol 小于1mol D .大于1mol
【答案】C
【解析】增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动,故CO 2的物质的量一定大于0.6mol
,但1mol CO完全转化也只能生成1molCO 2,所以CO 2物质的量小于1mol ,故选C 。
5.在373K 时,密闭容器中充入一定量的NO 2和SO 2,发生如下反应:
平衡时,下列叙述正确的是( ) ①NO 和SO 3的物质的量一定相等
②NO 2和SO 2的物质的量一定相等
③体系中的总物质的量一定等于反应开始时总物质的量
④SO 2、NO 2、NO 、SO 3的物质的量一定相等
A .①和② B .②和③
C .①和③ D .③和④
【答案】C
【解析】①充入的是NO 2和SO 2,又NO 和SO 3的化学计量数之比为1∶1,其物质的量一定相等;②充入量不知道,平衡时不一定相等;③反应过程中压强保持不变,则总物质的量保持不变;④SO 2、NO 2始状态值不确定,则平衡时反应物和生成物不一定相等。故选C 。
【能力提升】
1.【吉林省东北师大附中2015届高三上学期第三次摸底考试】在恒容密闭容器中,可以作为达到平衡状态的标志是:( ) ①单位时间内生成nmolO 2的同时生成2nmolNO 2;
②单位时间内生成nmolO 2的同时生成2n molNO;
③混合气体的颜色不再改变;
④混合气体的密度不再改变的状态;
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态;
⑥混合气体中NO 与O 2的物质的量之比保持恒定;
⑦混合气体中NO 与NO 2的物质的量之比保持恒定
A .①③⑤⑦ B .②④⑤ C .①③④ D .①②③④⑤
【答案】A
【解析】 试题分析:在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态。①中反应速率的方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,正确。②中反应速率的方向是相同的,速率之比是相应的化学计量数之比,因此②中的关系始终是成立,不正确。颜色深浅和浓度有关系,所以混合气体的颜色不再改变可以说明反应达到平衡状态,③正确。密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,即密度始终不变,④不正确。混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值,质量不变,但物质的量是变化的,所以混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态可以说明反应达到平衡状态,⑤正确。根据方程式可知如果开始从NO 2建立平衡状态,则混合气体中NO 与O 2的物质的量之比始终保持2:1恒定,不能说明反应达到平衡状态,⑥错误; NO2和NO 分别是反应物和生成物,因此混合气体中NO 与NO 2的物质的量之比保持恒定可以说明反应达到平衡状态,⑦正确,答案选A 。
考点:考查平衡状态判断
2.【山东省潍坊市一中2015届高三12月月考试化学试题】下列实验事实不能用平衡移动原理解释的( )
【答案】B
【解析】
试题分析:A 、二氧化氮与四氧化二氮存在平衡:该反应是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,所以热水中的气体颜色加深,能用平衡移动原理来解释,正确;B 、过氧化氢溶液中加入二氧化锰固体,产生氧气的速率加快,说明二氧化锰做该反应的催化剂,与平衡无关,错误;C 、水的电离吸热的可逆反应,温度升高,平衡正向移动,所以电离常数增大,能用平衡移动原理来解释,正确;D 、氨水中存在一水合氨的电离平衡,加水稀释,平衡正向移动,所以溶液稀释为原来的10倍,但溶液的pH 未减小到10.1,能用平衡移动原理来解释,正确,答案选B 。
考点:考查勒夏特列原理的应用
3.【河北省邢台市第二中学2015届高三上学期第四次月考】某恒温恒容的容器中,建立如下平衡:在相同条件下, 若分别向容器中通入一定量的NO 2气体或N 2O 4气体,重新达到平衡后,容器内N 2O 4的体积分数比原平衡时( )
A .都增大
B .都减小
C .前者增大后者减小 D .前者减小后者增大
【答案】A
【解析】试题分析:某恒温恒容的容器中通入一定量的NO 2气体或N 2O 4气体,压强增大,平衡向右移动,容器内N 2O 4的体积分数比原平衡增大,答案选A 。
考点:化学平衡
4.向某密闭容器中充入1molCO 和2molH 2O(g),发生反应:
。当反应达到平衡时,CO 的体积分数为x 。若维持容器的体积和温度不变,起始物质按下列四种配比充入该容器中,达到平衡时CO 的体积分数大于x 的是( )
A .0.5molCO +2molH 2O(g)+1molCO 2+1molH 2
B .1molCO +1molH 2O(g)+1molCO 2+1molH 2
C .0.5molCO +1.5molH 2O(g)+0.4molCO 2+0.4molH 2
D .0.5molCO +1.5molH 2O(g)+0.5molCO 2+0.5molH 2
【答案】B
【解析】
A 项,相当于向容器中充入1.5molCO 和3molH 2O ,与原始比例1∶2相同,构成等效平衡,CO 体积分数不变;B 项,相当于向容器中充入1 mol CO和2molH 2Og ,再充入1molCO ,故前一步旨在建立等效平衡,再充入1molCO ,虽使平衡向正向移动,但移动是由CO 的浓度增加引起的,CO 的体积分数增大;C 项,相当于向容器中充入0.9 molCO 和1.8molH 2O 两者比值1∶2,再充入0.1molH 2O ,故加入H 2O 而使平衡向正向移动,CO 体积分数减小;D 项,相当于向容器中充入1molCO 和2molH 2O ,与原平衡等效,CO 体积分数不变。
5.【浙江省2015届高三第一次五校联考试题】下列有关颜色变化错误的是( )
A .在4mL0.1mol/L的K 2Cr 2O 7溶液中滴加数滴1mol/LNaOH溶液,溶液颜色从橙色变成黄色
B .在试管中加入少量氯化钴晶体,滴加浓盐酸溶解后加水稀释至紫色,将试管置于热水中片刻,溶液颜色变成粉红色
C .向血红色的Fe (SCN )3溶液中加入少量KI 固体,溶液颜色变浅
D .用50mL 针筒抽取30mL 红棕色的NO 2气体并封住注射孔,当用力推压活塞,压缩针筒中的气体(此过程中不考虑温度变化),从针筒顶端观察,气体颜色逐渐变浅
【答案】B
【解析】
试题分析:A .K 2Cr 2O 7溶液中存在平衡
则在4mL0.1mol/L的K 2Cr 2O 7溶液中滴加数滴1mol/LNaOH
溶液,中和氢离子,平衡向正反应方向进行,则溶液颜色从橙色变成黄色,A 正确;B
.氯化钴溶液中存在平衡
正方应是放热反应,则在试管中加入少量氯化钴晶体,滴加浓盐酸溶解后加水稀释至紫色,将试管置于热水中片刻,溶液颜色变成蓝色,B 错误;C .向血红色的Fe (SCN )3溶液中加入少量
KI 固体,铁离子氧化碘离子,则溶液颜色变浅,C 正确;D .用50mL 针筒抽取30mL 红棕色的NO 2气体并封住注射孔,当用力推压活塞,压缩针筒中的气体(此过程中不考虑温度变化),压强增大,有利于N 2O 4生成,则从针筒顶端观察,气体颜色逐渐变浅,D 正确,答案选B 。
考点:考查外界条件对平衡状态的影响
【终极闯关】
1.在一定温度下可逆反应已达到平衡,下列有关说法正确的( )
①1个N ≡N 键断裂的同时,有3个H —H 键形成
②反应混合物中各组分的体积分数保持不变
③恒温恒容时,容器内的压强不再改变
④1个N ≡N 键断裂的同时,有3个N —H 键形成
⑤NH 3生成的速率与N H3分解的速率相等
⑥单位时间生成nmolN 2,同时生成2nmolNH 3
⑦气体的平均相对分子质量不再改变
⑧N 2 H 2 NH 3的分子数一定为1∶3∶2
⑨恒温恒容时,气体的总物质的量不再改变
⑩恒温恒压时,容器内的密度不再改变
A .①②③④⑤⑥⑦⑨ B .①②③⑤⑥⑩
C . ③④⑤⑥⑦ ⑧ D .①②③⑤⑥⑦⑨⑩
【答案】D
【解析】
试题分析:
①1个N ≡N 键断裂的同时,有3个H —H 键断裂,若形成3个H —H 键。单位时间内H —H 键断裂的个数与形成的个数相等。证明达到平衡。
②反应达到平衡时各物质的物质的量不变,反应混合物中各组分的物质的量也不变,所以体积分数保持不变。正确。
③恒温恒容时,反应达到平衡时个种气体的物质的量不变,总物质的量也不变,所以容器内的压强不再改变。正确。
④在任何时刻每有1个N ≡N 键断裂的同时,就有3个N —H 键形成,这是反应向正反应方向进行,不能说明反应达到平衡。错误。
⑤ NH3生成的速率与NH 3分解的速率相等,则氨气的浓度不变,反应达到平衡。正确。 ⑥单位时间生成nmolN 2,必然消耗2nmolNH 3。同时生成
2nmolNH 3。则NH3的浓度不变,达到平衡。正确。
⑦反应符合质量守恒定律。如果气体气体的平均相对分子质量不再改变,说明气体的物质的量不变,即反应达到平衡。正确。
⑧N 2 H 2 NH 3的分子数一定为1∶3∶2 只是反应过程中的一个非常特殊的情况,可能达到平衡,一可能没达到平衡。错误。
⑨该反应是个反应前后气体体积不等的反应,若恒温恒容时,气体的总物质的量不再改变,即各物质消耗的浓度与生成的浓度相等,反应达到平衡。正确。
⑩恒温恒压时,容器内的密度不再改变 也就是气体的物质的量不变。该反应是反应前后气体体积不等的反应,若气体的物质的量不变,则反应达到平衡。正确。 正确的说法是①②③⑤⑥⑦⑨⑩。选项为:D 。
考点:考查可逆反应平衡状态的判断的知识。
2.在一定温度下,容器内某一反应中,M 、N 的物质的量随反应时间变化的曲线如下图,下列表述正确的是( )
A .反应的化学方程式为
B .t 2时,正、逆反应速率相等,达到平衡
C .t 3时,正反应速率大于逆反应速率
D .t 1时,N 的浓度是M 浓度的2倍
【答案】D
【解析】
从曲线变化的趋势看,n(N)逐渐减少,n(M)逐渐增加。当t =0时,
n(M)、n(N)均不为0,分别为2mol 、8mol ;t1时N 由8mol 减至6mol ,减少2mol ,M 增加1mol ,说明M 、N 之间的量变关系为;t 1时M 为3mol ,N 为6mol ,即N 的浓度为M 的2倍;t 2时M 、N 两物质的物质的量相等,且为4mol ,并非正、逆反应速率相等;t 3时,M 、N 的物质的量不随时间改变,是化学平衡的特征,说明正、逆反应速率相等。
3.【2015天津理综化学】下列说法不正确的是( )
A .Na 与H 2O 的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行
B .饱和Na 2SO 4溶液或浓硝酸均可使蛋白质溶液产生沉淀,但原理不同
C .FeCl 3和MnO 2均可加快H 2O 2分解,同等条件下二者对H 2O 2分解速率的改变相同
D .Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡:
该固体可溶于NH4Cl 溶
液
【答案】C
【解析】
A 项Na 与H 2O 的反应是固体液体反应生成气体,故该反应为熵增的反应,故△S >0,在反应中钠会熔化成一光亮的小球四处游动,发出咝咝声响,故该反应为放热反应,则△H <0
,故△G=△H-T △S <0,故该反应能自发进行,A 项正确;B 项饱和Na 2SO 4溶液或浓硝酸均可使蛋白质溶液产生沉淀,Na 2SO 4为钠盐,故饱和Na 2SO 4溶液使蛋白质溶液产生沉淀是蛋白质的盐析,而浓硝酸为氧化性强酸,故使蛋白质溶液产生沉淀为蛋白质变性,二者原理不同,故B 项正确;C 项FeCl 3和MnO 2均可做H 2O 2分解的催化剂加快H 2O 2分解,同等条件下二者对H 2O
2分解催化效果不相同,故反应速率速率的改变不同,故C 项错误;D 项Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡:
,N\sub{H}{4}Cl溶液NH 4水解使
溶液呈酸性,会消耗OH —,则Mg\sub{(OH)}{2}(s)\to{}{4}M\sup{g}{2+}(aq)+2OH—(aq)正向移动,故D 、Mg(OH)2固体可溶于NH 4Cl 溶液,故D 项正确;本题选C 。
【考点定位】本题主要考查了化学反应原理。涉及化学反应与能量的关系、化学反应速率的影响因素、化学平衡理论、蛋白质的性质判断等
4.【2014年高考江苏卷第15题】一定温度下,在三个体积约为1.0L 的恒容密闭容器中发生反应: +
下列说法正确的是( )
A .该反应的正方应为放热反应
B .达到平衡时,容器I 中的CH 3OH 体积分数比容器Ⅱ中的小
C .容器I 中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的长
D .若起始时向容器I 中充入CH 3OH0.1mol 、CH3OCH3 0.15mol和H 2O 0.10mol,则反应将向正反应方向进行
【答案】AD
【解析】
本题的解题要点为化学平衡,需要学生掌握温度、浓度、压强等变化对平衡的影响,会控制影响因素分析外界条件的变化对化学平衡的影响。做题时要分清影响因素,是温度、浓度还是压强是解题的关键。A 、容器I 与容器Ⅲ相比甲醇的起始物质的量相等,但温度不同,温度较低时生成物的物质的量多,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此正方应是放热反应,正确;B 、反应前后体积不变,因此容器Ⅱ与容器I 相比平衡等效,因此达到平衡时,容器I 中的CH 3OH 体积分数和容器Ⅱ中的相等, 不正确;C 、容器I 中温度高,反应速率快,因此容器I 中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的少,不正确;D 、根据容器I 表中数据可知,平衡时生成物的浓度均是0.080mol/L,则根据
反应的化学方程式可知消耗甲醇的浓度是0.16mol/L,所以平衡时甲醇的浓度是0.04mol/L,所以该温度下的平衡常数
充入CH 3OH0.1mol 、CH 3OCH 30.15mol 和H 2O . 若起始时向容器I 中0.10mol ,则此
时
,所以反应将向正反应方向进行,正确。
5.【2014年高考重庆卷第7题】在恒容密闭容器中通入X 并发生反应:
温度T 1、T 2下X 的物质的量浓度c(x)随时间t 变化的曲
线如图所示,下列叙述正确的是( )
A .该反应进行到M 点放出的热量大于进行到W 点放出的热量
B .T 2下,在0~t 1时间内,
C .M 点的正反应速率υ正大于N 点的逆反应速率υ逆 D .M 点时再加入一定量的X ,平衡后X 的转化率减小
【答案】C
【解析】
A 、根据图像可知W 点消耗的X 的物质的量大于M 点消耗X 的物质的量,因此根据
热化学方程式可知W 点放出的热量多,A 不正确;B 、T 2下,在0~t 1时间内X 的浓度减少了(a -b )mol/L,则根据方程式可知Y 的浓度增加了。反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示,所以Y 表示的反应速率为
,B 不正确;C 、根据图像可知,温度为T 1时反应首先达
到平衡状态。温度高反应速率快,到达平衡的时间少,则温度是T 1>T 2。M 点温度高于N 点温度,且N 点反应没有达到平衡状态,此时反应向正反应方向进行,即N 点的逆反应速率小于N 点的正反应速率,因此M 点的正反应速率大于N 点的逆反应速率,C 正确;
D 、由于反应前后均是一种物质,因此M 点时再加入一定量的X ,则相当于是增大压强,正方应是体积减小的可逆反应,因此平衡向正反应方向移动,所以X 的转化率升高,D 不正确,答案选C 。