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化学反应的方向和限度


第1讲

第七章
第1讲
[考纲要求]

化学反应的方向、限 度和速率

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化学反应的方向和限度

1.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变

之间的关系。2.能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反 应的方向。3.了解可逆反应的定义。4.理解化学平衡的定义。 5.理解化学平衡常数的定义。

基础再现·深度思考

第1讲

基础再现· 深度思考
考点一 化学反应的方向 1.自发反应 在一定条件下 为自发反应。 2.判断化学反应方向的依据 (1)焓变与反应方向 研究表明,对于化学反应而言,绝大多数 放热反应 都能 自发进行,且反应放出的热量 越多 ,体系能量 降低 得也 越多 ,反应越 完全 。可见,反应的焓变 是制约化学反 应能否自发进行的因素之一。

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无需外界帮助

就能自发进行的反应称

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(2)熵变与反应方向

第1讲

①研究表明,除了热效应外,决定化学反应能否自发进行的 另一个因素是体系的 混乱度 。大多数自发反应有趋向于 体系

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混乱度

增大的倾向。

②熵和熵变的含义 a.熵的含义 熵是衡量一个体系 混乱度 的物理量。用符号 S 下熵值也不同,一般规律是 S(g)>S(l)>S(s)。 表示。 同一条件下,不同物质有不同的熵值,同一物质在不同状态

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第1讲

b.熵变的含义 熵变是反应前后体系 熵的变化 ,用 ΔS 的 ΔS 越大,越有利于反应 自发进行 。 (3)综合判断反应方向的依据 ①ΔH-TΔS<0,反应 能自发进行 ②ΔH-TΔS=0,反应 达到平衡状态 ③ΔH-TΔS>0,反应 不能自发进行 。 。 。 表示,化学反应

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第1讲

深度思考 1.能自发进行的反应一定能实际发生吗?
答案 不一定, 化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件

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下化学反应自发进行的趋势, 并不能说明在该条件下反应一定 能实际发生,还要考虑化学反应的快慢问题。

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2.判断下列说法是否正确。

第1讲

(1)在温度、压力一定的条件下,焓因素和熵因素共同决定 一个化学反应的方向 行 (3)反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 (4)固体的溶解过程只与焓变有关 ( ( ( ( ) ) ) ) (2)温度、压力一定时,放热、熵增加的反应一定能自发进

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答案 (1)√

(2)√

(3)×

(4)×

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第1讲

3.分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是


(

)

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A.2N2(g)+O2(g)===2N2O(g) ΔH=163 kJ· mol 1 1 - B.Ag(s)+ Cl2(g)===AgCl(s) ΔH=-127 kJ· mol 1 2 1 C.HgO(s)===Hg(l)+ O2(g) ΔH=91 kJ· -1 mol 2 1 - D.H2O2(l)=== O2(g)+H2O(l) ΔH=-98 kJ· mol 1 2

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解析 的变化可能使 ΔH-TΔS 的符号发生变化。

第1讲

反应自发进行的前提条件是反应的 ΔH-TΔS<0,温度

对于 A 项,ΔH>0,ΔS<0,在任何温度下,ΔH-TΔS>0,即 任何温度下,反应都不能自发进行;

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对于 B 项,ΔH<0,ΔS<0,在较低温度下,ΔH-TΔS<0,即反 应温度不能过高; 对于 C 项, ΔH>0, ΔS>0, 若使反应自发进行, ΔH-TΔS<0, 即 必须提高温度,即反应只有在较高温度时能自发进行; 对于 D 项,ΔH<0,ΔS>0,在任何温度下,ΔH-TΔS<0,即在 任何温度下反应均能自发进行。

答案 D

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第1讲

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反思感悟

焓判据和熵判据能作为反应自发进行的一般判

据,而由能量判据和熵判据组成的复合判据才是反应是否自 发进行的根本判据:反应是否自发与温度有关,一般低温时 焓变影响为主;高温时熵变影响为主。

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考点二

可逆反应

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可逆反应的概念:在同一条件下,既能向 正 反应方向进 行,又能向 逆 反应方向进行的化学反应。

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深度思考 4.反应 2H2O 2H2↑+O2↑是否为可逆反应?

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答案 不是可逆反应,因为两个方向的反应条件不同。

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5.向含有 2 mol 的 SO2 的容器中通入过量氧气发生 2SO2+ O2 2SO3,充分反应后生成 SO3 的物质的量______ 2 mol(填“<”、“>”或“=”,下同),O2 的物质的量 ________0 mol,转化率________100%。

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答案

<

>

<

反思感悟

(1)可逆反应的可逆是指同一反应条件下,正、

逆反应同时进行,不同条件下的反应不是可逆反应。(2)可 逆反应中任一物质的浓度都不能为零,而是介于完全正向 转化与逆向转化之间。(3)参与反应的物质的转化率不等于 100%。

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考点三 1.概念 化学平衡状态

第1讲

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一定条件下的可逆反应中, 正反应速率与逆反应速率 相等 , 反应体系中所有参加反应的物质的 质量或浓度 保持 不变的状态。 2.建立过程 在一定条件下, 0.3 mol CO 和 0.2 mol H2O(g)通入 2 L 密 将 闭容器中, 发生反应: CO(g)+H2O(g)? ? CO2(g)+H2(g)。 (1)反应刚开始时, 反应物 浓度最大,正反应速率最大;

生成物 浓度为 0, 逆 反应速率为 0。

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(2)随着反应的进行,反应物浓度逐渐 减小 ,正反应速率逐 渐 减小 ;生成物浓度逐渐 增大 ,逆反应速率逐渐 增大 , 最终正、逆反应速率 相等 ,达到平衡状态,此时反应体系 中各物质的浓度均 保持不变 。 (3)依据以上叙述画出的反应的 v-t 图像为

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(4)由 v-t 图像可以看出化学平衡是动态平衡,因为

v 正=v 逆≠0 ,即反应仍在进行着。

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3.平衡特点

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正反应速率等于逆反应速率

质量或浓度

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深度思考 6.对于 N2+3H2 2NH3,(1)若 N2、H2、NH3 的 (N2) 浓度不再随时间的改变而改变,是否达到平衡状态?平衡 状态的达到是否意味反应停止了?(2)若某一时刻,v 呢?


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=v 逆(NH3),此时是否达到平衡状态?若 3v 正(N2)=v 正(H2)

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答案

(1)是达到平衡状态,达到平衡状态反应并未停止。

(2)v 正(N2)=v 逆(NH3)时未达到平衡状态。 因为对于同一反应用 不同反应物表示反应速率时, 反应速率与方程式中的各物质的 化学计量数成正比。v 正(N2)=v 逆(NH3)时,正、逆反应速率并 不相等, 而是正反应速率大于逆反应速率。 平衡时应为 2v 正(N2) =v 逆(NH3)。3v 正(N2)=v 正(H2)时也未达到平衡状态。因为 N2 和 H2 都是反应物, 在反应的任何时段都会有 3v 正(N2)=v 正(H2)。 若 3v 正(N2)=v 逆(H2),才是平衡状态。

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7.可逆反应:2NO2(g)? ? 2NO(g)+O2(g)在体积固定的密 闭容器中进行,达到平衡状态的标志的是 ①单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2 位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO NO、O2 表示的反应速率的比为 2∶2∶1 的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 再改变的状态 ⑤混合气体的密度不 ⑦混 ⑥混合气体的压强不再改变的状态 ( ) ②单

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③用 NO2、

合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A.①④⑥⑦ C.①③④⑤ B.②③⑤⑦ D.全部

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解析

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①单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2,

能说明达到平衡状态, ②描述的都是正反应方向的速率,无法判断是否达到平衡状 态; ③无论达到平衡与否, 同向的速率之比总是符合化学方程式中 化学计量数之比; ④混合气体的颜色不变能够说明达到了化学平衡状态; 因容器体积固定, 密度是一个常数, 所以⑤不能说明反应达到 平衡状态; 该反应是一个反应前后气体体积不等的反应, 容器的体积又固 定,所以⑥⑦均能说明达到平衡。 答案 A

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第1讲

规范指导 化。

解达到平衡状态标志的题目时,关键是看给定的

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条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变

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8.向一密闭容器中充入 1 mol N2 和 3 mol H2,在一定条件下 使反应 N2+3H2 2NH3 发生,有关说法正确的是 ( A.达到化学平衡时,N2 将完全转化为 NH3 B.达到化学平衡时,N2、H2 和 NH3 的物质的量浓度一定 相等 C.达到化学平衡时,N2、H2 和 NH3 的物质的量浓度不再 变化 D.达到化学平衡时,正反应和逆反应的速率都为零 )

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第1讲

解析

可逆反应不可能进行到底,A 错;

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此反应中的任何时刻 N2、H2 浓度都不可能相等,B 错; 达到化学平衡时正、逆反应速率相等但不为零,D 错。

答案 C

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9.一定条件下,对于可逆反应 X(g)+3Y(g)? ? 2Z(g),若 X、Y、Z 的起始浓度分别为 c1、c2、c3(均不为零),达到平 衡时,X、Y、Z 的浓度分别为 0.1 mol· -1、0.3 mol· -1、 L L 0.08 mol· 1,则下列判断正确的是 L A.c1∶c2=3∶1 B.平衡时,Y 和 Z 的生成速率之比为 2∶3 C.X、Y 的转化率不相等 D.c1 的取值范围为 0 mol· -1<c1<0.14 mol· -1 L L


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(

)

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第1讲

解析

平衡浓度之比为 1∶3,转化浓度亦为 1∶3,故 c1∶c2

=1∶3,A、C 不正确; 平衡时 Y 生成表示逆反应, Z 生成表示正反应且 vY(生 成)∶vZ(生成)应为 3∶2,B 不正确; 由可逆反应的特点可知 0<c1<0.14 mol· 1。 L 答案 D


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反思感悟

第1讲

(1)v 正=v 逆≠0 表明反应体系中同一物质的消耗速

率和生成速率相等,即各物质的物质的量、质量不再发生变 化,可逆反应达到平衡状态,但反应仍在进行。对不同的两 种物质则必须是一个为正反应速率,另一个为逆反应速率且 二者之比等于化学计量数之比。 (2)可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据:①正反应 速率和逆反应速率相等。②反应混合物中各组成成分的百分 含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到 平衡状态,对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变 了,即说明可逆反应达到了平衡状态。解达到平衡状态标志 的题目,关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质 的物质的量不再发生变化。

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第1讲

(3)当两种反应物按化学计量数之比投料时,二者任意时刻的 转化率都相等。反之根据不同投料比例时的两种物质的转化 率,亦可确定二者的化学计量数之比。

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考点四 1.概念 化学平衡常数

第1讲

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在一定温度下, 当一个可逆反应达到 化学平衡 时, 生成物 浓度幂之积 与反应物 浓度幂之积 的比值是一个常数, 用符号 K 2.表达式 对于反应 mA(g)+nB(g)? ? K= pC(g)+qD(g), 表示。

[C]p· q [D] [A]m· n (固体和纯液体的浓度视为常数, [B] 通常不计

入平衡常数表达式中)。

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第1讲

3.意义 (1)K 值越大,反应物的转化率 越大 ,正反应进行的程度 越大 。 (2)K 只受 温度 影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。 (3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方 向改变,则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩 大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。

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第1讲

深度思考 10. 对于给定反应, 正逆反应的化学平衡常数一样吗?是什么 关系? 答案 正逆反应的化学平衡常数不一样,互为倒数关系。

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第1讲

11.化学平衡常数只受温度的影响,温度升高,化学平衡常数 是增大还是减少? 答案 温度升高化学平衡常数不一定增大或减小, 若正反应是

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吸热反应,则温度升高 K 值增大,反之则减小。

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第1讲

12. 如何由化学平衡常数判断一个化学反应是否达到化学平衡 状态?

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答案

对于可逆反应 aA(g)+bB(g)? ? cC(g)+dD(g),在一

定温度下的任意时刻,反应物与生成物浓度有如下关系: cc(C)·d(D) c ca(A)·b(B)=Q c ?<K 反应向正反应方向进行,v正>v逆 ? Q?=K 反应处于化学平衡状态,v正=v逆 ?>K 反应向逆反应方向进行,v <v 。 正 逆 ?

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第1讲

[CO2]· 2] [H 13.已知某化学反应的平衡常数表达式为 K= ,在 [CO]· 2O] [H 不同的温度下该反应的平衡常数如下表: t℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38 下列有关叙述不正确的是 ( ) A.该反应的化学方程式是 CO(g)+H2O(g)? ? CO2(g)+ H2(g) B.上述反应的正反应是放热反应 C. 若在 1 L 的密闭容器中通入 CO2 和 H2 各 1 mol,5 min 后 温度升高到 830 ℃,此时测得 CO2 为 0.4 mol,该反应达 到平衡状态 c(CO2) c(H2O) D.若平衡浓度符合关系式 = ,则此时的温度 3c(CO) 5c(H2) 为 1 000 ℃

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解析 依平衡常数的表达式可知 A 正确;

第1讲

升高温度 K 减小,平衡左移,正反应为放热反应,B 正确;
5 min 后 CO、H2O、CO2、H2 的浓度分别为 0.6 mol· -1、 L c(CO2)· 2) c(H -1 -1 -1 0.6 mol· 、0.4 mol· 、0.4 mol· ,c(CO)· O)= L L L c(H2 (0.4 mol· 1)2 L -1 2<1,平衡向右移动,C 错误; (0.6 mol· ) L
c(CO2)· 2) 3 c(H = ,D 正确。 c(CO)· 2O) 5 c(H


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答案 C

规律方法·解题指导

第1讲

规律方法· 解题指导
规律方法 多角度评析化学平衡状态 1.化学平衡状态的标志 (1)v 正=v 逆——反应体系中 同一物质 的消耗速率和生成速 率相等。 (2)平衡混合物中各组成成分的含量保持不变——各组分的 物质的量浓度 、 质量分数 、 物质的量分数 、 体积分数 (有气体参加的可逆反应)、 反应物的转化率 变。 等保持不

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规律方法·解题指导
2.实例分析 例举反应 mA(g)+nB(g)? ? pC(g) +qD(g) ①各物质的物质的量或各 物质的物质的量分数一定 混合物体 ②各物质的质量或各物质 系中各成 的质量分数一定 分的量 ③各气体的体积或体积分 数一定 ④总体积、总压强、总物 质的量、总浓度一定 是否达到 平衡状态

第1讲

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是 是 不一定

规律方法·解题指导

第1讲

①单位时间内消耗了m mol A,同 时生成m mol A,即v正=v逆 正反应速 率与逆反 应速率的 关系 ②单位时间内消耗了n mol B,同 时消耗了p mol C,即v正=v逆 ③vA∶vB∶vC∶vD= m∶n∶p∶q,v正不一定等于v逆 ④单位时间内生成n mol B,同时

是 是 不一定

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消耗了q mol D,均指v逆,v正不一 不一定 定等于v逆

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第1讲

①若m+n≠p+q,总压 总压强 强一定(其他条件不变) ②若m+n=p+q,总压 强一定(其他条件不变) 混合气体平 ①m+n≠p+q, M 一定 均相对分子 质量( M ) ②m+n=p+q, M 一定

是 不一定
是 不一定

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规律方法·解题指导

第1讲

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任何化学反应都伴随 温度 体系的密度(ρ) 着能量变化,体系温 度一定(其他条件不变) 密度一定

是 不一定

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衡状态的是____________(填序号)。 ①单位时间内生成 n mol H2 的同时,生成 n mol HI

第1讲

【例 1】 下列说法可以证明 H2(g)+I2(g)? ? 2HI(g)已达平 ②一

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个 H—H 键断裂的同时有两个 H—I 键断裂 ③百分含量 1 w(HI)=w(I2) ④反应速率 v(H2)=v(I2)= v(HI) 2 ⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)=2∶1∶1 一生成物浓度不再变化 不再变化 变化 ⑥温度和体积一定时, 某 ⑦温度和体积一定时, 容器内压强 ⑩温

⑧条件一定, 混合气体的平均相对分子质量不再

⑨温度和体积一定时, 混合气体颜色不再变化

度和压强一定时,混合气体的密度不再变化 讨论: 在上述⑥~⑩的说法中能说明 2NO2(g)? ? N2O4(g) 达到平衡状态的是__________(填序号)。

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解析

第1讲

(1)对于反应前后气体分子总数不等的可逆反应,可从

化学反应速率、化学键断裂、物质的量、物质的量浓度、转 化率、颜色、温度、平均相对分子质量、压强、密度等来判 断。
(2)对于反应前后气体分子总数相等的可逆反应,可从化学反 应速率、化学键断裂、物质的量、物质的量浓度、转化率、颜 色、温度等来判断(此时平均相对分子质量、压强、密度不能 作为判断依据)。

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答案 ②⑥⑨ ⑥⑦⑧⑨⑩

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第1讲

【例2】一定温度下,下列叙述不能作为可逆反应A(g)+ 3B(g)? ? 2C(g)达到平衡状态标志的是 ①C的生成速率与C的消耗速率相等 a mol A,同时生成3a mol B ④C的物质的量不再变化 ( ) ②单位时间内生成

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③A、B、C的浓度不再变化 ⑦单位时间消耗a mol

⑤混合气体的总压强不再变化 ⑧A、B、C的分子数之比为

⑥混合气体的总物质的量不再变化 A,同时生成3a 1∶3∶2 A.②⑧ C.①③ B.④⑦ D.⑤⑥ mol B

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第1讲

解析

关于平衡状态的判断,一定要根据实际反应分析选

项,判断是否达到平衡状态,只有在平衡状态下具备的性质 才能作为“标志”。本题中的反应是一个反应前后气体物质 的量不等的可逆反应。②在反应过程中的任意时刻都符合。 ⑧可能是平衡状态,也可能不是平衡状态。 答案 A

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第1讲

规律方法 1.含义

等效平衡的分类及判断方法

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在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),对同一可逆反应体 系, 起始 时加入物质的物质的量不同,而达到化学平衡 时,同种物质的百分含量 相同 。

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2.原理

第1讲

同一可逆反应, 当外界条件一定时, 反应无论从正反应开始, 还是从逆反应开始,最后都能达到平衡状态。其中平衡混合 物中各物质的含量 相同 。 由于化学平衡状态与 条件 有关,而与建立平衡的 途径 无 关。因而,同一可逆反应,从不同的状态开始,只要达到平 衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同,则可形成等效平 衡。

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第1讲

3.分类及判断方法 (1)等温、等容条件下,对于左右气相物质的化学计量数不 等的可逆反应,改变起始时加入物质的物质的量,若按可逆 反应计量数之比换算成同一半边物质(一边倒),其物质的量 对应相同, 则它们互为等效平衡。 见下表, 如可逆反应: 2A(g) +B(g)? ? 3C(g)+D(g)

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第1讲

A ① 2 mol ② 4 mol ④ ⑤ 0 0

B 1 mol 2 mol 1 mol 0

C 0 0 3 mol 3 mol

D 0 0 1mol 1 mol

等效说明 ①③⑤互为等效平衡。 表现在达到平衡后物质 质的量浓度、组分百分 含量(物质的量分数、质 量分数、体积分数)相同

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③ 1 mol 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol 的量、质量、体积、物

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第1讲

(2)等温、等容条件下,对于左右气相物质的化学计量数相等 的可逆反应,改变起始时加入物质的物质的量,若按可逆反 应计量数之比换算成同一半边物质(一边倒),其物质的量对应 成比例,则它们互为等效平衡。见下表,如可逆反应:2A(g) +B(g)? ? 3C(g)+D(s)

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第1讲

A ① ② ③ ④ ⑤ 2 mol 4 mol 1 mol 0 0

B 1 mol 2 mol 0.5 mol 1 mol 0

C 0 0 3 mol 3 mol

D 0 0 1mol 1 mol

等效说明 ①②③⑤互为等 效平衡。表现在达 到平衡后组分百 分含量(物质的量 分数、质量分数、 体积分数)相同

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1.5 mol 0.5 mol

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第1讲

(3)等温、等压条件下,对于任何有气相物质参加的可逆反应, 改变起始时加入物质的物质的量,若按可逆反应计量数之比 换算成同一半边物质(一边倒),其物质的量对应成比例,则它 们互为等效平衡。见下表,如可逆反应:2A(g)+B(g)? ? 3C(g)+D(g)

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第1讲

A ① ② ③ ④ 2 mol 4 mol 1 mol 0

B 1 mol 2 mol 0.5 mol 1 mol

C 0 0 1.5 mol 3 mol

D 0 0 1mol

等效说明 ①②③⑤互为 等效平衡。表 后物质的量浓 度、组分百分 含量(物质的量

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0.5 mol 现在达到平衡



0

0

3 mol

1 mol

分数、质量分 数、体积分数) 相同

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第1讲

【例 3】在一定温度下进行反应 H2+I2? ? 种不同的起始投料方式(初始容器容积相同) H2(g) + ① ② ③ 1 mol 2 mol a mol I2(g) ? ? 2HI(g) 1 mol 2 mol b mol 0 mol 1 mol c mol

2HI,有以下 3

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(1)试判断②和①是否是等效平衡? (2)①和②均达平衡时,H2 的物质的量是否相同?物质的量 浓度是否相同? (3)若使③和①成为等效平衡,则 a、b、c 应满足什么关系?

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第1讲

答案

(1)将②中 HI 转化到左半边反应物中,则 n(H2)∶n(I2)

=(2+0.5) mol∶(2+0.5) mol=1∶1,与①中比值相同,故二 者是等效平衡。 (2)①和②都达平衡状态时, ②中 H2 的物质的量应是①中的 2.5 倍。物质的量浓度亦是①中的 2.5 倍。 c c (3)若使①③等效,a、b、c 三者关系应满足:(2×1+a)∶(2×1 +b)=1∶1 或 a∶b=1∶1,c≥0。

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第1讲

【例 4】 有甲、乙两容器,甲容器容积固定,乙容器容积可 变。一定温度下,在甲中加入 2 mol N2、3 mol H2,反应 N2(g)+3H2(g)? ? 2NH3(g)达到平衡时生成 NH3 的物质的 量为 m mol。 (1)相同温度下,在乙中加入 4 mol N2、6 mol H2,若乙的压 强始终与甲的压强相等,乙中反应达到平衡时,生成 NH3 的物质的量为________mol(从下列各项中选择,只填序号, 下同);若乙的容积与甲的容积始终相等,乙中反应达到平 衡时,生成 NH3 的物质的量为________mol。 A.小于 m C.在 m~2m 之间 E.大于 2m B.等于 m D.等于 2m

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第1讲

(2)相同温度下, 保持乙的容积为甲的一半, 并加入 1 mol NH3, 要使乙中反应达到平衡时,各物质的体积分数与上述甲容器 中达到平衡时相同,则起始时应加入______mol N2 和 ________mol H2。

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解析

第1讲

(1)由于甲容器定容,而乙容器定压,它们的压强相等,

达到平衡时,乙的容积应该为甲的两倍,生成的 NH3 的物质 的量应该等于 2m mol。当甲、乙两容器的体积相等时,相当 于将建立等效平衡后的乙容器压缩,故乙中 NH3 的物质的量 大于 2m mol。 (2)乙的容积为甲的一半时,要建立与甲一样的平衡,只有乙 中的投入量是甲的一半才行,故乙中应该投入N2为 (1-0.5) mol=0.5 mol,H2为(1.5-1.5) mol=0 mol。

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答案 (1)D E
(2)0.5 0

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第1讲

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高考题组一 化学平衡状态的判断及平衡特征 1.(2011· 天津理综,6)向绝热恒容密闭容器 中通入 SO2 和 NO2,一定条件下使反应 SO2(g)+NO2(g)? ? SO3(g)+NO(g)达 到平衡,正反应速率随时间变化的示意 图如右图所示。由图可得出的正确结论是 A.反应在 c 点达到平衡状态 B.反应物浓度:a 点小于 b 点 C.反应物的总能量低于生成物的总能量 D.Δt1=Δt2 时,SO2 的转化率:a~b 段小于 b~c 段 ( )

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解析 并非保持不变,故 c 点时反应未达平衡状态;

第1讲

A 项反应在 c 点时 v 正达最大值,随后 v 正逐渐减小,

B 项由正反应速率变化曲线可知,a 点的速率小于 b 点,但开 始时通入 SO2 和 NO2, 反应由正反应方向开始, a 点反应物 故 的浓度大于 b 点; C 项在 c 点之前,反应物的浓度逐渐减小,容器的容积保持不 变,v 正逐渐增大说明反应的温度逐渐升高, 该反应为放热反应, 反应物的总能量高于生成物的总能量; D 项由 v 正变化曲线可知,a~b 段的正反应速率小于 b~c 段 的正反应速率,Δt1=Δt2 时,a~b 段消耗 SO2 的物质的量小于 b~c 段,故 a~b 段 SO2 的转化率小于 b~c 段。

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答案

D

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第1讲

2.(2010· 安徽理综,10)低温脱硝技术可用于处理废气中的氮 氧化物,发生的化学反应为 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g) 2N2(g)+3H2O(g) ΔH<0 ( ) 在恒容的密闭容器中,下列有关说法正确的是 数增大 B.平衡时,其他条件不变,增加 NH3 的浓度,废气中氮氧 化物的转化率减小 C.单位时间内消耗 NO 和 N2 的物质的量之比为 1∶2 时, 反应达到平衡 D.其他条件不变,使用高效催化剂,废气中氮氧化物的转 化率增大

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A.平衡时,其他条件不变,升高温度可使该反应的平衡常

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第1讲

解析

本题考查了化学平衡常数、外界因素对转化率的影响

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及化学平衡状态的判断。A 项,因该反应为放热反应,故升高 温度,平衡常数减小,A 错; B 项,增大一种反应物浓度,另外反应物的转化率必增大, 错; B 使用催化剂,化学平衡不移动,转化率不变,D 错。 答案 C

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第1讲

3.(2009· 广东,7)难挥发性二硫化钽(TaS2 )可采用如下装置提 纯。将不纯的 TaS2 粉末装入石英管一端,抽真空后引入适 量碘并封管,置于加热炉中。反应如下:

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第1讲

下列说法正确的是 A.在不同温度区域,TaI4 的量保持不变 B.在提纯过程中,I2 的量不断减少 C.在提纯过程中,I2 区 D.该反应的平衡常数与TaI4 和S2的浓度乘积成反比

(

)

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的作用是将TaS2从高温区转移到低温

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第1讲

解析

根据反应条件可知,当温度不同时反应进行的主要方

向不同,所以 A 错误; 因为是在同一密闭系统中, 由质量守恒定律可知 I2 的量不可能 不断减少,而是充当一个“搬运工”的角色,将 TaS2 从高温 区转移到低温区,B 错误,C 正确; 根据平衡常数表达式可知 K 与 TaI4 和 S2 的浓度乘积成正比, D 错误。 答案 C

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高考题组二 等效平衡

第1讲

4.(2010· 江苏,14 改编)在温度、容积相同的 3 个密闭容器中, 按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平 衡时的有关数据如下[已知 N2(g)+3H2(g)? ? ΔH=-92.4 kJ· mol 1]: 容器 反应物投入量 NH3 的浓度 (mol· ) L 体系压强(Pa) 反应物转化率
-1 -

2NH3(g) 丙

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甲 1 mol N2、 3 mol H2 c1

乙 2 mol NH3 c2

4 mol NH3 c3 吸收 c kJ p3 α3

反应的能量变化 放出 a kJ 吸收 b kJ p1 α1 p2 α2

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下列说法正确的是 A.2c1>c3 C.2p2<p3 B.a+b=92.4 D.α1+α3>1

第1讲

(

)

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解题指导

甲与乙达到的平衡是等效平衡,丙可看作两个甲

或两个乙分别达到平衡后再加压形成的。
解析 甲、乙达到的平衡是等效平衡,所以 a+b=92.4,α1

+α2=1,α3<α2,故 α1+α3<1,丙可以看作是 2 个乙分别 达到化学平衡后又加压形成的,由于加压后平衡向气体体积 减小的方向移动,所以 2c1<c3,2p2>p3,A、C、D 错。

答案 B

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第1讲

5.(2009· 北京理综,9)已知:H2(g)+I2(g)? ? 2HI(g)

ΔH<0。

有相同容积的定容密闭容器甲和乙,甲中加入 H2 和 I2 各 0.1 mol, 乙中加入 HI 0.2 mol,相同温度下分别达到平衡。欲使甲中 HI 的平衡浓度大于乙中 HI 的平衡浓度,应采取的措施是 A.甲、乙提高相同温度 B.甲中加入 0.1 mol He,乙不变 C.甲降低温度,乙不变 D.甲增加 0.1 mol H2,乙增加 0.1 mol I2 ( )

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解析

第1讲

根据反应 H2(g)+I2(g)? ? 2HI(g),甲中加入 H2 和 I2

各 0.1 mol 和乙中加入 HI 0.2 mol,建立等效平衡,各气体的 平衡浓度分别相等。甲、乙提高相同温度,则仍为等效平衡, 同样各气体的平衡浓度分别相等,A 错误; 在容积不变的条件下, 甲中充入惰性气体, 平衡不移动, 则甲、 乙仍为等效平衡,同样各气体的平衡浓度分别相等,B 错误; 甲降低温度,平衡右移,HI 的平衡浓度增大,C 正确; 甲增加 0.1 mol H2,乙增加 0.1 mol I2,建立新的平衡时,可根 据平衡常数判断甲、乙 HI 的平衡浓度仍然相等,D 错误。

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答案 C

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高考题组三 化学平衡常数及其应用

第1讲

6.(2011· 北京理综,12)已知反应:2CH3COCH3(l) CH3COCH2COH(CH3)2(l), 取等量 CH3COCH3, 分别在 0 ℃ 和 20 ℃下,测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Y-t) 如下图所示。下列说法正确的是 ( )

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第1讲

A.b代表0 ℃下CH3COCH3的Y-t曲线 v(0 ℃) B.反应进行到20 min末,CH3COCH3的 >1 v(20 ℃) C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率 Δn(0 ℃) D.从Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的 Δn(20 ℃) =1

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第1讲

解析

A 项由于 b 曲线先达到平衡,可知 b 曲线的温度高,

所以 A 错; v(0 ℃) B 项反应进行到 20 min 末, 3COCH3 的 CH <1, B 错; 故 v(20 ℃) C 项由图像可知升高温度可以缩短反应时间, 但同时会降低平 衡转化率,故 C 错; 根据图像,不难得出 D 正确。

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答案 D

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第1讲

7.(2011· 江苏,15 改编)700 ℃时,向容积为 2 L 的密闭容器 中充入一定量的 CO 和 H2O,发生反应:CO(g)+H2O(g) ?? CO2(g)+H2(g) 反应时间/min n(CO)/mol 0 t1 t2 下列说法正确的是 1.20 0.80 0.20 ( ) n(H2O)/mol 0.60 反应过程中测定的部分数据见下表(表中 t2>t1):

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第1讲

0.40 - - A.反应在 t1 min 内的平均速率为 v(H2)= mol· 1· L min 1 t1 B.保持其他条件不变,起始时向容器中充入 0.60 mol CO 和 1.20 mol H2O,达到平衡时 n(CO2)=0.30 mol C.保持其他条件不变,向平衡体系中再通入 0.20 mol H2O, 与原平衡相比,达到新平衡时 CO 转化率增大,H2O 的体 积分数增大 D.温度升高至 800 ℃,上述反应平衡常数为 0.64,则正反应 为吸热反应

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解析

第1讲

0.20 - - 由于在 t1 min 内 v(CO)= mol· 1· L min 1, 根据各物 t1

质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之 比可知 A 错; 结合方程式,根据 T 不变,K 不变,可知 B 错; 增大反应物的浓度,平衡向右移动,自身的转化率减少,而另 外反应物的转化率增大,C 正确; 根据表中数据求 700 ℃时该反应的平衡常数为 1,800 ℃时该反 应的平衡常数为 0.64, 说明升高温度使平衡左移, 因此该正反 应是放热反应。

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答案 C

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第1讲

8.(2011· 福建理综,12)25 ℃时,在含有 Pb2 、Sn2 的某溶液中,加入过量金属 锡(Sn),发生反应:Sn(s)+Pb2+(aq)? ? Sn2 (aq)+Pb(s),体系中 c(Pb2 )和 c(Sn2+)变化关系如图所示。下列判断正确的是 A.往平衡体系中加入金属铅后,c(Pb2+)增大 B.往平衡体系中加入少量 Sn(NO3)2 固体后,c(Pb2+)变小 C.升高温度,平衡体系中 c(Pb2+)增大,说明该反应 ΔH>0 D.25 ℃时,该反应的平衡常数 K=2.2 ( D )
+ + + +

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第1讲

9.(2010· 北京理综,12)某温度下,H2(g)+CO2(g)? ? H2O(g) 9 +CO(g)的平衡常数 K= 。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密 4 闭容器中,投入 H2(g)和 CO2(g),其起始浓度如下表所示。 起始浓度 c(H2)/(mol· 1) L
- -

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丙 0.020 0.020 ( )

0.010 0.020

c(CO2)/(mol· 1) 0.010 0.010 L 下列判断不正确的是 A.平衡时,乙中 CO2 的转化率大于 60%

B.平衡时,甲中和丙中 H2 的转化率均是 60% C.平衡时,丙中[CO2]是甲中的 2 倍,是 0.012 mol· -1 L D.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢

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解析 甲: H2(g)+ CO2(g)? ?

第1讲

H2O(g)+CO(g)

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第1讲

又因乙组中 H2 的起始浓度大于甲组,故乙组中的反应相当于 在甲组平衡的基础上再加入 0.010 mol· L
-1

的 H2,使平衡又继

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续正向移动, 导致乙中 CO2 的转化率大于 60%, 因此 A 正确; 丙可看作是 2 个甲合并而成的,又因 H2(g)+CO2(g)? ? H2O(g)+CO(g)是平衡不受压强影响的反应,故丙组达到平衡 时, 物质的转化率不变, 仅各物质的浓度是甲组达到平衡时各 物质的浓度的 2 倍,所以 B 正确,C 错误; 由于甲、乙、丙组中,丙的浓度最大,甲的浓度最小,所以丙 反应速率最快,甲反应速率最慢,故 D 正确。

答案 C


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