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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

第1讲

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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第1讲

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

真题重组·规范集训

第1讲

真题重组· 规范集训
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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