第二節(jié)化學平衡狀態(tài)與化學平衡的移動明考綱要求理主干脈絡(luò)1.了解化學反應的可逆性。2.了解化學平衡建立的過程。3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對化學平衡的影響，認識其一般規(guī)律。一、化學平衡1可逆反應在相同條件下，既能向正反應方向進行，同時又能向逆反應方向進行的化學反應，稱為可逆反應。在可逆反應中使用“”。2化學平衡狀態(tài)(1)定義一定條件下的可逆反應，當反應進行到一定程度時，正反應速率和逆反應速率相等，反應物的濃度和生成物的濃度不再改變，我們稱為“化學平衡狀態(tài)”，簡稱化學平衡。(2)建立過程(3)特征 可逆反應 二、化學平衡的移動1概念可逆反應達到平衡狀態(tài)以后，若反應條件(如濃度、溫度、壓強等)發(fā)生了變化，平衡混合物中各組分的濃度也會隨之改變，從而在一段時間后達到新的平衡狀態(tài)。這種由舊平衡向新平衡的變化過程，叫做化學平衡的移動。2過程3化學平衡移動方向與化學反應速率的關(guān)系(1)v正v逆：平衡向正反應方向移動。(2)v正v逆：反應達到平衡狀態(tài)，不發(fā)生平衡移動。(3)v正v逆：平衡向逆反應方向移動。4影響化學平衡的因素(1)若其他條件不變，改變下列條件對平衡的影響如下：改變的條件(其他條件不變)化學平衡移動的方向濃度增大反應物濃度或減小生成物濃度向正反應方向移動減小反應物濃度或增大生成物濃度向逆反應方向移動壓強(對有氣體參加的反應)反應前后氣體體積改變增大壓強向體積減小的方向移動減小壓強向體積增大的方向移動反應前后氣體體積不變改變壓強平衡不移動溫度升高溫度向吸熱反應方向移動降低溫度向放熱反應方向移動催化劑同等程度改變v正、v逆，平衡不移動(2)勒夏特列原理：如果改變影響化學平衡的條件(濃度、壓強、溫度等)之一，平衡將向著減弱這種改變的方向移動。,1.甲：2H2O22H2O、乙：NH4ClNH3HCl、丙：CH3COOHCH3CH2OHCH3COOCH2CH3H2O、丁：CH3COONaH2OCH3COOHNaOH四個反應中哪些屬于可逆反應，哪些不是？請總結(jié)可逆反應的特點。答案：丙、丁屬于可逆反應，甲、乙不屬于可逆反應，因為反應條件不同。可逆反應的特點有：(1)正反應和逆反應發(fā)生的條件相同。(2)在可逆反應體系中，反應不能進行徹底，與化學反應有關(guān)的各種物質(zhì)同時存在，即反應物不能全部轉(zhuǎn)化為生成物，生成物也不能全部轉(zhuǎn)化為反應物。(3)能量轉(zhuǎn)化可逆。若正反應是吸(或放)熱反應，則逆反應是放(或吸)熱反應。(4)對于可逆反應，可以通過改變反應條件，使之向著人們需要的反應方向最大限度的進行。2在密閉容器中進行反應：X2(g)Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1，在一定條件下，當反應達到平衡時，請用極端假設(shè)法確定各物質(zhì)的濃度范圍答案：假設(shè)反應正向或逆向進行徹底，求出各物質(zhì)濃度的最大值和最小值，從而確定它們的濃度范圍。假設(shè)反應正向進行徹底：X2(g)Y2(g)2Z(g)起始濃度(molL1) 0.10.3 0.2改變濃度(molL1) 0.10.1 0.2終態(tài)濃度(molL1) 0 0.2 0.4假設(shè)反應逆向進行徹底：X2(g)Y2(g)2Z(g)起始濃度(molL1) 0.10.30.2改變濃度(molL1) 0.10.10.2終態(tài)濃度(molL1) 0.20.4 0平衡體系中各物質(zhì)的濃度范圍為X2：00.2 molL1，Y2：0.20.4 molL1，Z：00.4 molL13下列說法可以證明H2(g)I2(g)2HI(g)已達平衡狀態(tài)的是_(填序號)。單位時間內(nèi)生成n mol H2的同時，生成n mol HI一個HH鍵斷裂的同時有兩個HI鍵斷裂百分含量w(HI)w(I2)反應速率v(H2)v(I2)v(HI)c(HI)c(H2)c(I2)211溫度和體積一定時，某一生成物濃度不再變化溫度和體積一定時，容器內(nèi)壓強不再變化條件一定，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化溫度和體積一定時，混合氣體顏色不再變化溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化解析：應該生成n mol H2的同時，生成2n mol HI；僅是一種特例，不能證明達到平衡；同一個反應方向速率比等于物質(zhì)的量之比，該比例不能表明達到平衡狀態(tài)；由于該反應前后氣體體積不變，因此容器內(nèi)壓強、平均相對分子質(zhì)量、密度不會發(fā)生變化，與平衡狀態(tài)無關(guān)。答案：4對于密閉容器中的可逆反應：mX(g)nY(s)pZ(g)H0，達化學平衡后，改變條件，回答下列問題(填“一定”、“不一定”或“一定不”)。(1)增大壓強，化學平衡_發(fā)生移動(2)通入氦氣，化學平衡_發(fā)生移動(3)增加Y的物質(zhì)的量，化學平衡_發(fā)生移動(4)其他條件不變，升高溫度，化學平衡_發(fā)生移動答案：(1)不一定(2)不一定(3)一定不(4)一定5判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)。(1)溫度改變，化學平衡一定發(fā)生移動。()(2)只要v(正)增大，平衡一定正向移動。()(3)不論恒溫恒容，還是恒溫恒壓容器，加入稀有氣體，平衡皆發(fā)生移動。()(4)起始加入原料的物質(zhì)的量相等，則各種原料的轉(zhuǎn)化率一定相等。()(5)通過改變一個條件使某反應向正反應方向移動，轉(zhuǎn)化率一定增大。()提示：(1)(2)平衡正向移動，條件v(正)v(逆)。v(正)增大，不一定存在v(正)v逆。(3)恒溫恒容，加入稀有氣體平衡不移動。(4)由于轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量不一定相等，故轉(zhuǎn)化率不一定相等。(5)若增加某一反應物的物質(zhì)的量使平衡右移，則其轉(zhuǎn)化率會減小。6下列敘述中一定能判斷某化學平衡發(fā)生移動的是()A混合物中各組分的濃度改變B正、逆反應速率改變C混合物中各組分的含量改變D混合體系的壓強發(fā)生改變解析：選C如果混合物中各組分的濃度變化而各組分的含量不變，則平衡不發(fā)生移動；使用合適的催化劑，正、逆反應速率都改變，但平衡不移動；如果反應前后氣體總物質(zhì)的量不變，則壓強對平衡無影響?；瘜W平衡狀態(tài)的判斷1(2012海南高考)已知A(g)B(g)C(g)D(g)判斷該反應是否達到平衡的依據(jù)為()A壓強不隨時間改變B氣體的密度不隨時間改變Cc(A)不隨時間改變D單位時間里生成C和D的物質(zhì)的量相等解析：選C該反應前后氣體體積不變，故密度、壓強不變，單位時間內(nèi)生成C和D的物質(zhì)的量一定相等，不能作為判斷依據(jù)。2(2012山東高考節(jié)選)對于反應N2O4(g)2NO2(g)H0，將1 mol N2O4充入一恒壓密閉容器中，下列示意圖正確且能說明反應達到平衡狀態(tài)的是_。解析：N2O4充入恒壓容器中分解生成NO2，是體積變大的化學反應。因此密度逐漸減小，當達到平衡狀態(tài)時，體積不再變化，密度亦不再變化，a正確；對于某一具體的反應，H是一個具體數(shù)值且始終保持不變，故不能說明反應達到平衡狀態(tài)，b錯；N2O4的正反應速率逐漸減小，最后保持不變，c錯；轉(zhuǎn)化率不變，說明反應物不再減少，即反應達到平衡，d正確。答案：ad3對于可逆反應2SO2(g)O2(g)2SO3(g)：(1)下列描述中能說明上述反應已達平衡的是_。av(O2)正2v(SO3)逆b容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化c容器中氣體的密度不隨時間而變化d容器中氣體的分子總數(shù)不隨時間而變化(2)在一個固定容積為5 L的密閉容器中充入0.20 mol SO2和0.10 mol O2，半分鐘后達到平衡，測得容器中含SO30.18 mol，則v(O2)_ molL1min1；若繼續(xù)通入0.20 mol SO2和0.10 mol O2，則平衡_移動(填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”)，再次達到平衡后，_ moln(SO3)_ mol。解析：(1)根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征，容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間變化、分子總數(shù)不隨時間變化時，說明反應達到平衡狀態(tài)；(2)當達到平衡時，容器中SO3的物質(zhì)的量為0.18 mol，據(jù)反應速率公式可得v(SO3)0.072 molL1min1，由化學反應方程式中的計量數(shù)關(guān)系可知：v(O2)0.036 molL1min1；再繼續(xù)通入0.20 mol SO2和0.10 mol O2時，平衡向正反應方向移動，再次達到平衡時，SO3的物質(zhì)的量介于0.36 mol和0.40 mol之間。答案：(1)bd(2)0.036向正反應方向0.360.40判斷化學平衡狀態(tài)的“兩審”和“兩標志”1“兩審”(1)一審題干條件，是恒溫恒容還是恒溫恒壓；(2)二審反應特點：全部是氣體參與的等體積反應還是非等體積反應；有固體參與的等體積反應還是非等體積反應。2“兩標志”(1)本質(zhì)標志：v正v逆0。對于某一可逆反應來說，正反應消耗掉某反應物的速率等于逆反應生成該反應物的速率。(2)等價標志：全部是氣體參加的氣體體積可變的反應，體系的壓強、平均相對分子質(zhì)量不再隨時間而變化。例如，N2(g)3H2(g)2NH3(g)。體系中各組分的物質(zhì)的量濃度、體積分數(shù)、物質(zhì)的量分數(shù)、質(zhì)量分數(shù)等保持不變。對同一物質(zhì)而言，斷裂的化學鍵的物質(zhì)的量與形成的化學鍵的物質(zhì)的量相等。對于有有色物質(zhì)參加或生成的可逆反應，體系的顏色不再隨時間而變化。例如，2NO2(g)N2O4(g)。體系中某反應物的轉(zhuǎn)化率或某生成物的產(chǎn)率達到最大值且不再隨時間而變化。特別提醒以下幾種情況不能作為可逆反應達到化學平衡狀態(tài)的標志：(1)恒溫、恒容條件下氣體體積不變的反應，混合氣體的壓強或氣體的總物質(zhì)的量不隨時間而變化。如2HI(g)I2(g)H2(g)。(2)全部是氣體參加的體積不變的反應，體系的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化。如2HI(g)I2(g)H2(g)。(3)全部是氣體參加的反應，恒容條件下體系的密度保持不變?；瘜W平衡移動的影響因素一、改變條件與化學平衡移動方向的相互判斷4(2013大綱版全國卷)反應X(g)Y(g)2Z(g)；H0，達到平衡時，下列說法正確的是()A減小容器體積，平衡向右移動B加入催化劑，Z的產(chǎn)率增大C增大c(X)，X的轉(zhuǎn)化率增大D降低溫度，Y的轉(zhuǎn)化率增大解析：選D因為此反應前后氣體分子總數(shù)沒有變化，故減小容器體積，平衡不發(fā)生移動，所以A項錯誤；加入催化劑可同時同倍數(shù)改變正、逆反應速率，故平衡不會發(fā)生移動，所以B項錯誤；增大c(X)，平衡將正向移動，但X的轉(zhuǎn)化率減小，所以C項錯誤；此反應是放熱反應，降低溫度，平衡正向移動，Y的轉(zhuǎn)化率增大，所以D項正確。5(2012大綱版全國卷)合成氨所需的氫氣可用煤和水作原料經(jīng)多步反應制得，其中的一步反應為：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H<0反應達到平衡后，為提高CO的轉(zhuǎn)化率，下列措施中正確的是()A增加壓強B降低溫度C增大CO的濃度 D更換催化劑解析：選B選項A，該反應為反應前后氣體分子數(shù)相等的反應，壓強對CO的轉(zhuǎn)化率無影響；選項B，該反應為放熱反應，降低溫度有利于化學平衡向右移動，提高CO的轉(zhuǎn)化率；增大CO的濃度會降低CO的轉(zhuǎn)化率；選項D，更換催化劑不能使化學平衡發(fā)生移動。二、改變條件對化學平衡移動結(jié)果的判斷6(2013安徽高考)一定條件下，通過下列反應可以制備特種陶瓷的原料MgO：MgSO4(s) CO(g)MgO(s) CO2(g) SO2(g) H>0該反應在恒容的密閉容器中達到平衡后，若僅改變圖中橫坐標x的值，重新達到平衡后，縱坐標y隨x變化趨勢合理的是()選項xyA溫度容器內(nèi)混合氣體的密度BCO的物質(zhì)的量CO2與CO的物質(zhì)的量之比CSO2的濃度平衡常數(shù)KDMgSO4的質(zhì)量(忽略體積)CO的轉(zhuǎn)化率解析：選A溫度升高，平衡正向移動，混合氣體的密度增大，A項正確；增大CO的物質(zhì)的量，平衡正向移動，但CO2與CO的物質(zhì)的量之比減小，B項錯誤；增大SO2的濃度，平衡逆向移動，但平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變平衡常數(shù)K不變，C項錯誤；增大MgSO4的質(zhì)量，平衡不移動，CO的轉(zhuǎn)化率不變，D項錯誤。7將NO2裝入帶有活塞的密閉容器中，當反應2NO2(g)N2O4(g)達到平衡后，改變下列一個條件，下列敘述正確的是()A升高溫度，氣體顏色加深，則此反應為吸熱反應B慢慢壓縮氣體體積，平衡向正反應方向移動，混合氣體的顏色變淺C慢慢壓縮氣體體積，若體積減小一半，壓強增大，但小于原來的兩倍D恒溫恒容時，充入稀有氣體，壓強增大，平衡向正反應方向移動，混合氣體的顏色變淺解析：選C升高溫度，氣體顏色加深，則平衡向逆反應方向移動，故正反應為放熱反應，A錯誤；首先假設(shè)平衡不移動，增大壓強，氣體顏色加深，但平衡向正反應方向移動，使混合氣體的顏色在加深后的基礎(chǔ)上變淺，但一定比原平衡的顏色深，B錯誤；同理C項，首先假設(shè)平衡不移動，若體積減小一半，則壓強變?yōu)樵瓉淼膬杀?，但平衡向正反應方向移動，使壓強在原平衡兩倍的基礎(chǔ)上減小，正確；體積不變，反應物及生成物濃度不變，正、逆反應速率均不變，平衡不移動，顏色不變化，D錯誤。1解答化學平衡移動題目的一般思路改變條件2濃度、壓強對平衡移動影響的幾種特殊情況(1)改變固體或純液體的量，對平衡沒有影響。(2)當反應混合物中不存在氣態(tài)物質(zhì)時，壓強的變化對平衡沒有影響。(3)對于反應前后氣體體積無變化的反應，如H2(g)I2(g)2HI(g)等，壓強的變化對其平衡也無影響。但增大(或減小)壓強會使各物質(zhì)濃度增大(或減小)，混合氣體的顏色變深(或淺)。(4)恒容時，同等程度地改變反應混合物中各物質(zhì)的濃度時，應視為壓強的影響，增大(減小)濃度相當于增大(減小)壓強。(5)在恒容容器中，當改變其中一種氣態(tài)物質(zhì)的濃度時，必然會引起壓強的改變，在判斷平衡移動的方向和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率、體積分數(shù)變化時，應靈活分析濃度和壓強對平衡的影響。若以表示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，表示氣體的體積分數(shù)。對于A(g)B(g)C(g)類反應，達到平衡后，保持溫度、容積不變，又加入一定量的A，則平衡向正反應方向移動，(B)增大而(A)減小，(B)減小而(A)增大。對于aA(g)bB(g)類反應，達到平衡后，保持溫度、容積不變，又加入一定量的A，平衡移動的方向和A的轉(zhuǎn)化率的變化如下表。特點示例改變分析移動方向移動結(jié)果an>0PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)又充入PCl5c(PCl5)增大，v正>v逆，但壓強增大不利于PCl5的分解正反應方向(PCl5)減小，(PCl5)增大bn02HI(g)H2(g)I2(g)又充入HIc(HI)增大，v正>v逆，壓強增大，對v正、v逆的影響相同(HI)、(HI)不變cn<02NO2(g)N2O4(g)又充入NO2c(NO2)增大，v正>v逆，同時壓強的增大更有利于NO2的轉(zhuǎn)化(NO2)增大，(NO2)減小(6)稀有氣體對化學平衡的影響。恒溫、恒容條件：原平衡體系體系總壓強增大體系中各組分的濃度不變平衡不移動。恒溫、恒壓條件：原平衡體系容器容積增大，體系中各組分的濃物質(zhì)制備提純中的化學平衡化學平衡在化工生產(chǎn)中有非常重要的應用，尤其是控制合適的反應條件使平衡向著理想的方向移動，近幾年來涉及面非常廣，有金屬單質(zhì)的制備(2013年上海卷31題制備鎳)、化合物的制備(2013年山東卷TaS2制備)、新技術(shù)的應用(2013年浙江卷捕碳技術(shù))、有機合成(2013年新課標全國卷二甲醚的合成)等。1化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則(1)從化學反應速率分析，既不能過快，又不能太慢。(2)從化學平衡移動分析，既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性。(3)從原料的利用率分析，增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本。(4)從實際生產(chǎn)能力分析，如設(shè)備承受高溫、高壓能力等。(5)注意催化劑的活性對溫度的限制。2平衡類問題需綜合考慮的幾個方面(1)原料的來源、除雜，尤其考慮雜質(zhì)對平衡的影響。(2)原料的循環(huán)利用。(3)產(chǎn)物的污染處理。(4)產(chǎn)物的酸堿性對反應的影響。(5)氣體產(chǎn)物的壓強對平衡造成的影響。(6)改變外界條件對多平衡體系的影響。1(2013山東高考)化學反應原理在科研和生產(chǎn)中有廣泛應用。(1)利用“化學蒸氣轉(zhuǎn)移法”制備TaS2晶體，發(fā)生如下反應：TaS2(s)2I2(g)TaI4(g)S2(g)H0()反應()的平衡常數(shù)表達式K_，若K1，向某恒容容器中加入1 mol I2(g)和足量TaS2(s)，I2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率為_。(2)如圖所示，反應()在石英真空管中進行，先在溫度為T2的一端放入未提純的TaS2粉末和少量I2(g)，一段時間后，在溫度為T1的一端得到了純凈TaS2晶體，則溫度T1_T2(填“”“”或“”)。上述反應體系中循環(huán)使用的物質(zhì)是_。(3)利用I2的氧化性可測定鋼鐵中硫的含量。做法是將鋼樣中的硫轉(zhuǎn)化成H2SO3，然后用一定濃度的I2溶液進行滴定，所用指示劑為_，滴定反應的離子方程式為_。(4)25時，H2SO3HSOH的電離常數(shù)Ka1102molL1，則該溫度下NaHSO3水解反應的平衡常數(shù)Kb_molL1，若向NaHSO3溶液中加入少量的I2，則溶液中將_(填“增大”“減小”或“不變”)。解析：(1)在有氣體參與的反應中，固體和液體的濃度不列入化學平衡常數(shù)表達式中。設(shè)容器的容積是V L，TaS2(s)2I2(g)TaI4(g)S2(g)起始濃度/ molL1 1/V 0 0轉(zhuǎn)化濃度/ molL1 2x x x平衡濃度/ molL1 (1/V2x) x x則K1，x，則I2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率是66.7%。(2)根據(jù)平衡移動及物質(zhì)的提純，在溫度T1端得到純凈的TaS2晶體，即溫度T1端與T2端相比，T1端平衡向左移動，則T1T2。生成物I2(g)遇冷可在管壁上凝結(jié)成純凈的I2(s)，從而循環(huán)利用。(3)碘單質(zhì)遇淀粉溶液變藍色，當?shù)稳胱詈笠坏蜪2溶液時溶液由無色變?yōu)樗{色，且半分鐘內(nèi)不褪色，則說明達滴定終點。由I22e2I，H2SO32eSO，根據(jù)得失電子數(shù)相等則有I2H2SO3，再結(jié)合原子守恒和電荷守恒配平。(4)H2SO3的電離常數(shù)表達式為Ka，NaHSO3的水解反應的平衡常數(shù)Kb11012。加入I2后HSO被氧化為H2SO4，c(H)增大，c(OH)減小，Kh不變，由Kh得，所以該比值增大。答案：(1)66.7%(2)I2(3)淀粉溶液I2H2SO3H2O=4H2ISO(4)11012增大2(2013上海高考)鎳具有優(yōu)良的物理和化學特性，是許多領(lǐng)域尤其是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要原料。羰基法提純粗鎳涉及的兩步反應依次為：Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)H<0Ni(CO)4(g)Ni(s)4CO(g)完成下列填空：(1)在溫度不變的情況下，要提高反應中Ni(CO)4的產(chǎn)率，可采取的措施有_、_。(2)已知在一定條件下的2 L密閉容器中制備Ni(CO)4，粗鎳(純度98.5%，所含雜質(zhì)不與CO反應)剩余質(zhì)量和反應時間的關(guān)系如圖所示。Ni(CO)4在010 min的平均反應速率為_。(3)若反應達到平衡后，保持其他條件不變，降低溫度，重新達到平衡時_。a平衡常數(shù)K增大bCO的濃度減小cNi的質(zhì)量減小dv逆Ni(CO)4增大(4)簡述羰基法提純粗鎳的操作過程。解析：(1)根據(jù)平衡移動原理，在溫度不變的情況下可采取增大CO濃度，加壓的方法提高產(chǎn)率。(2)反應的Ni為1 mol，生成1 mol Ni(CO)4，據(jù)此計算反應速率。(3)反應為氣體體積增大的吸熱反應，則降溫平衡逆向移動，平衡常數(shù)、CO的濃度、Ni的質(zhì)量，v逆Ni(CO)4減小，根據(jù)反應的特點可提純粗鎳。答案：(1)增大CO濃度加壓(2)0.05 molL1min1(3)b、c(4)把粗鎳和CO放于一個水平放置的密閉玻璃容器中，然后在低溫下反應，一段時間后在容器的一端加熱。探究溫度對化學平衡的影響表212溫度變化對Co(H2O)(粉紅色)4ClCoCl(藍色)6H2O平衡影響的實驗記錄三支試管溶液的顏色平衡移動的方向室溫熱水冰水(2013北京高考)下列實驗事實不能用平衡移動原理解釋(判斷正誤)() 解析：NO2球中存在平衡：2NO2N2O4，體系的溫度變化會使平衡發(fā)生移動，此裝置能用平衡移動原理解釋。魯科版用氣體代替溶液，用封閉的燒瓶代替試管，操作簡便，現(xiàn)象明顯高考題以裝置考原理，以現(xiàn)象考本質(zhì)，既是對教材實驗的再現(xiàn)，又是對原理的深刻考查。1碘與淀粉反應可形成藍色溶液，請設(shè)計實驗探究溫度對該反應的影響。提示：取35 mL碘與淀粉形成的藍色溶液加入試管中，再將試管放入盛有水的燒杯中進行水浴加熱，并在試管旁放一溫度計，使溫度計球形部分與試管溶液的中部保持在同一高度。實驗現(xiàn)象：藍色溶液加熱至35 時，顏色開始變淺；加熱至40 45 時，溶液呈淺藍色；加熱至53 時，藍色完全消失。取出試管，放在盛有冷水的燒杯中冷卻，藍色很快恢復。2有人將該實驗改進為下圖所示裝置，把NO2和N2O4的混合氣體盛在兩個聯(lián)通的燒瓶里，調(diào)節(jié)兩邊的注射器活塞高度，使它們相等，用夾子夾住橡皮管。把一個燒瓶放在熱水里，把另一個放在冰水(或冷水)里。請分析其優(yōu)點有哪些。提示：研究外界條件對化學平衡的影響，須保證單一變量，即在其他條件不變的情況下研究單一變量對化學平衡的影響，而教材中的實驗溫度變化后平衡移動，容器內(nèi)的壓強會發(fā)生變化，因此，改進后的裝置能保證在實驗過程中兩容器由氣體壓強相等并始終保持不變，并且可根據(jù)注射器活塞的移動情況清楚地判斷平衡移動的方向。3高中化學常見對比性實驗還有哪些？提示：(1)Na2CO3、NaHCO3熱穩(wěn)定性的比較。(2)常見物質(zhì)氧化性、還原性強弱的比較，如鹵族元素單質(zhì)氧化性Cl2>Br2>I2。(3)物質(zhì)酸堿性的比較，如CH3COOH酸性強于H2CO3，H2CO3酸性強于硅酸。(4)物質(zhì)溶解性的比較，如Ksp：Ag2S<AgI<AgCl。(5)強弱電解質(zhì)的比較等。以“大氣污染氣體CO的處理”為載體串聯(lián)化學平衡的相關(guān)知識高考載體(2011山東高考T28改編)研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。(1)已知：NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)H41.8 kJmol1。(2)CO可用于合成甲醇，反應方程式為CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如下圖所示。知識串聯(lián)設(shè)計(1)一定條件下，將NO2與SO2以體積比12置于密閉容器中發(fā)生的反應。當體系的壓強不變時，反應是否處于平衡狀態(tài)？ 當容器中混合氣體的顏色不變時，反應是否處于平衡狀態(tài)？當反應處于平衡狀態(tài)時，NO2與SO2的體積比是16。則該反應的平衡常數(shù)K的表達式是什么？并計算K值的大小升高溫度，反應的正、逆化學反應速率如何變化？v正_v逆(填“大于”“等于”或“小于”)。反應的平衡常數(shù)K如何變化？ (2)對于反應，增大壓強，化學平衡移動的方向是什么？(3)依據(jù)CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系圖判斷反應是放熱反應，還是吸熱反應？ (4)反應的實際生產(chǎn)條件應控制在250 ，1.3104 kPa左右，選擇此壓強的理由是什么？答案：(1)不一定處于平衡狀態(tài)反應處于平衡狀態(tài)K；v正、v逆均增大；<；減小(2)向正反應方向移動(3)放熱反應(4)在1.3104 kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強，CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失。1據(jù)報道，在300 、70 MPa下，由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現(xiàn)實。2CO2(g)6H2(g)CH3CH2OH(g)3H2O(g)下列敘述錯誤的是()A使用CuZnFe催化劑可大大提高生產(chǎn)效率B反應需在300 進行可推測該反應是吸熱反應C充入大量CO2氣體可提高H2的轉(zhuǎn)化率D從平衡混合氣體中分離出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率解析：選BA項，合適的催化劑能提高化學反應速率；B項，判斷吸熱反應和放熱反應是根據(jù)體系能量的變化；C項，充入大量CO2氣體，平衡正向移動，可提高H2的轉(zhuǎn)化率；D項，平衡正向移動，可提高CO2和H2的利用率。2COCl2(g)CO(g)Cl2(g)H0，當反應達到平衡時，下列措施：升溫恒容通入稀有氣體增加CO濃度減壓加催化劑恒壓通入稀有氣體，能提高COCl2轉(zhuǎn)化率的是()ABC D解析：選B平衡右移即可增大COCl2的轉(zhuǎn)化率，平衡右移，對平衡無影響，平衡左移，平衡右移，平衡不移動，相當于減壓，平衡右移。3恒溫、恒容的條件下對于N2(g)3H2(g)2NH3(g)H<0的反應，達到化學平衡狀態(tài)的標志為()A斷開一個NN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(zhì)量不變DN2、H2、NH3分子數(shù)之比為132的狀態(tài)解析：選C斷開NN和生成NH鍵均為正反應，因此A不能作為平衡的標志；根據(jù)公式，反應過程中混合氣體的質(zhì)量m不變，恒溫恒容條件下反應，則氣體體積V始終不變，密度始終不變，因此B不能作為平衡的標志；相對分子質(zhì)量可根據(jù)公式M判斷，由于m不變，而反應過程中氣體的物質(zhì)的量n減小，只有達到平衡時n才不再減小，M不再改變，因此C可作為平衡的標志。4.一定溫度下可逆反應aX(g)bY(g)cZ(g)在一密閉容器內(nèi)達到平衡后， t0時刻改變某一外界條件，化學反應速率(v)隨時間(t)變化如圖所示。則下列說法正確的是()A若abc，則t0時刻只能是增大了容器的壓強B若abc，則t0時刻只能是加入了催化劑C若abc，則t0時刻只能是增大了容器的壓強D若abc，則t0時刻只能是加入了催化劑解析：選D本題考查化學平衡圖像，考查考生對化學反應速率和化學平衡原理的理解和應用能力。t0時刻正逆反應速率同等程度增大，說明平衡不移動。若abc，則t0時刻可以是增大壓強或使用催化劑，A錯，B錯；若abc，則t0時刻只能是使用催化劑，C錯，D對。5可逆反應mA(s)nB(g)cC(g)fD(g)反應過程中，當其它條件不變時，C的體積分數(shù)(C%)與溫度(T)和壓強(p)的關(guān)系如下圖所示(T2T1)，下列敘述錯誤的是()A達到平衡后，若使用催化劑，C的體積分數(shù)不變B達到平衡后，若使溫度升高，化學平衡向逆反應方向移動C化學方程式中ncfD達到化學平衡后，增加A的量有利于化學平衡向正反應方向移動解析：選D使用催化劑，只是同等程度加快反應速率，平衡不移動，故A項正確；由C%時間圖像1知，溫度升高，化學平衡向C%減小的方向移動，即向逆反應方向移動，所以B正確；再由由C%時間圖像2知，加壓，平衡向C%減小的方向移動，即向逆反應方向移動，即逆反應是氣體系數(shù)減小的反應，故ncf，所以C項正確；由于A物質(zhì)是固體，所以增加A的量平衡不移動，D項錯誤。6向固定容積的密閉容器中，通入a mol X，發(fā)生反應2XY(g)Z(s)，并達到平衡狀態(tài)，此時升高溫度，氣體的密度增大。下列敘述正確的是()A壓強的變化對該平衡沒有影響B(tài)若正反應為放熱反應，則X一定為氣態(tài)C若X為非氣態(tài)，則正反應為放熱反應D若X為氣態(tài)，再向容器中充入a mol X，達到的新平衡與第一次平衡相比，X的體積分數(shù)增大解析：選B利用化學平衡移動原理逐一分析選項即可得出結(jié)論，需要注意物質(zhì)的聚集狀態(tài)和化學計量數(shù)對平衡移動的影響。因容積不變，m(g)/V，升高溫度，氣體的密度增大，即m(g)變大。選項A，因無論X是什么狀態(tài)，V0，壓強對該平衡有影響；選項B，若正反應為放熱反應，升溫時平衡左移，X為氣態(tài)時，m(g)才增大；選項C，若X為非氣態(tài)，正反應放熱，升溫時平衡左移，m(g)減小，氣體的密度減??；選項D，若X為氣態(tài)，再充入a mol X，相當于加壓，平衡向右移動，X的體積分數(shù)減小。7向一個容積為V L的密閉容器中，通入2 L A(g)和1 L B(g)，在一定條件下發(fā)生反應：3A(g)B(g)aC(g)2D(g)。達到平衡后，A的物質(zhì)的量濃度減少，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量增大，則該反應的化學方程式中a的值是()A1 B2C3 D4解析：選A混合氣體的平均摩爾質(zhì)量，在密閉容器中，氣體的質(zhì)量不變，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量增大，則n總減小，故a值只能為1，故選A。8(2014蘇州模擬)在密閉容器中通入A、B兩種氣體，在一定條件下反應：2A(g)B(g)2C(g)，H0；達到平衡后，改變一個條件(X)，下列量(Y)的變化符合圖中曲線的是()XYA再加入BB的轉(zhuǎn)化率B再加入CA的體積分數(shù)C增大壓強A的轉(zhuǎn)化率D升高溫度混合氣體平均摩爾質(zhì)量 解析：選CA達平衡后，再加入B，平衡正向移動，促進A的轉(zhuǎn)化，即A的轉(zhuǎn)化率增大，但B的轉(zhuǎn)化率減小，與圖像不符合，故A不正確；B.達平衡后，再加入C，化學平衡逆向移動，則A的體積分數(shù)減小，與圖像不符合，故B錯誤；C.達平衡后，增大壓強，平衡正向移動，則A的轉(zhuǎn)化率增大，與圖像符合，故C正確；D.達平衡后，升高溫度，化學平衡逆向移動，由M可知，逆向移動時n增大，則混合氣體平均摩爾質(zhì)量減小，與圖像不符合，故D錯誤；故選C。9(1)一定條件下鐵可以和CO2發(fā)生反應：Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)H>0。下列措施中能使平衡時c(CO)/c(CO2)增大的是_(填序號)。A升高溫度B增大壓強C充入一定量氮氣 D再加入一些鐵粉反應達到平衡后，若保持容器體積不變時，再通入一定量的CO2，使CO2的濃度成為原來的2倍，則CO2的轉(zhuǎn)化率將_(填“增大”、“減小”或“不變”)。(2)在一定溫度下的某容積可變的密閉容器中，建立下列化學平衡：C(s)H2O(g)CO(g)H2O(g)，若該化學平衡狀態(tài)從正反應開始建立，達到平衡后，給平衡體系加壓(縮小容積，其他條件不變)，則容器內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量將_(填“不變”、“變小”或“變大”)。解析：(1)使平衡時c(CO)/c(CO2)增大，則需要使平衡向正反應方向移動，CO2的濃度減小，CO的濃度增大，比值增大。反應為吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向進行，A對；反應前后氣體的物質(zhì)的量不變，增大壓強平衡不移動，B錯；充入N2對平衡沒有影響，C錯；鐵粉的量的多少對平衡沒有影響，D錯。增大CO2的濃度，反應物中只有CO2為氣體，且反應前后氣體體積相等，相當于增大壓強，CO2的轉(zhuǎn)化率不變。(2)原平衡狀態(tài)中CO、H2的平均相對分子質(zhì)量為28215。加壓時平衡逆向移動，H2O(g)(相對分子質(zhì)量為18)的含量增大，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量變大。答案：(1)A不變(2)變大10二氧化硫和氮的氧化物是大氣的主要污染物，防止和治理其對環(huán)境的污染是環(huán)保工作的研究內(nèi)容之一。(1)一定條件下，發(fā)生反應2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，向2 L密閉容器中通入2 mol SO2(g)、1 mol O2(g)和0.2 mol SO3(g)，2 min后反應達到平衡時，測得SO2的物質(zhì)的量為1 mol，若往容器中再加入2 mol SO2(g)，則重新達到平衡時SO2的總轉(zhuǎn)化率_50%(填“>”、“<”或“”)。(2)在一密閉容器中發(fā)生反應2NO2(g)2NO(g)O2(g)H >0，反應過程中NO2的濃度隨時間變化的情況如圖所示。請回答：依曲線A，反應在前3 min內(nèi)氧氣的平均反應速率為_。若曲線A、B分別表示的是該反應在某不同條件下的反應情況，則此條件可能是_(填“濃度”、“壓強”、“溫度”或“催化劑”)。(3)一定溫度下，在密閉容器中N2O5可發(fā)生下列反應：2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)2NO2(g)2NO(g)O2(g)若達平衡時，c(NO2)0.4 mol/L，c(O2)1.3 mol/L，則反應中NO2的轉(zhuǎn)化率為_，N2O5(g)的起始濃度應不低于_mol/L。解析：(1)增大二氧化硫的濃度，導致自身轉(zhuǎn)化率減小。(2)根據(jù)圖像分析可知：前3 min內(nèi)氧氣濃度增大了0.035 mol/L，所以平均反應速率為0.011 7 mol/(Lmin)；從圖像變化趨勢來看，B相對于A來說，反應速率增大，NO2濃度減小，所以改變的條件只可能是溫度。(3)利用反應和可以求出當c(NO2)0.4 mol/L，c(O2)1.3 mol/L時，2N2O5(g)4NO2(g)O2(g) 4xx2NO2(g)2NO(g)O2(g)2y 2y yxy1.3 mol/L,4x2y0.4 mol/L，解得：x0.5 mol/L，y0.8 mol/L。所以反應中NO2的轉(zhuǎn)化率為80%。由反應生成的O2的濃度為0.5 mol/L知，N2O5(g)的起始濃度大于1 mol/L。答案：(1)<(2)0.011 7 mol/(Lmin) 溫度(3)80%111一定溫度下，在2 L的密閉容器中充入0.4 mol SO2和0.2 mol O2，發(fā)生反應：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H<0，n(O2)隨時間的變化關(guān)系如圖中實線所示：(1)用SO2表示04 min內(nèi)該反應的平均速率為_。(2)若溫度不變，在容器中再加入1 mol O2，重新達到平衡，則SO2的平衡濃度_(填“增大”、“不變”或“減小”)，氧氣的轉(zhuǎn)化率_(填“升高”、“不變”或“降低”)，SO3的體積分數(shù)_(填“增大”、“不變”或“減小”)。(3)僅改變某一實驗條件再進行兩次實驗，測得O2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖中虛線所示，曲線改變的實驗條件是_，曲線改變的實驗條件是_。解析：(1)在04 min內(nèi)，該反應的平均速率v(SO2)2v(O2)2(0.10 mol/L0.05 mol/L)4 min0.025 mol/(Lmin)；(2)若保持溫度不變，向容器中再加入1 mol O2，平衡正向移動，故重新達到平衡時，SO2的轉(zhuǎn)化率增大，但其平衡濃度減小，氧氣的轉(zhuǎn)化率降低，SO3的體積分數(shù)減小。(3)曲線、都縮短了達到平衡的時間，反應速率加快，但曲線平衡時O2的轉(zhuǎn)化率降低，因正反應是放熱反應，故曲線改變的條件是升高溫度；曲線平衡時O2的轉(zhuǎn)化率升高，根據(jù)正反應氣體體積減小可知曲線改變的條件是增大壓強。答案：(1)0.025 mol/(Lmin)(2)減小降低減小(3)升高溫度增大壓強12下列敘述與圖像相對應的是()A圖(1)是N2(g)3H2(g)2NH3(g)的化學平衡圖像，在t0時刻充入一定量的NH3，平衡逆向移動B圖(2)中p2>p1，T1>T2C圖(3)表示的化學方程式為2A=B3CD圖(4)對應反應2X(g)3Y(g)2Z(g)H<0，y可以表示Y的百分含量解析：選B在t0時刻充入一定量的NH3，v(正)應與平衡點相連，A項錯誤；由先拐先平知p2>p1，T1>T2，B項正確；圖(3)表示的是可逆反應，C項錯誤；溫度升高，平衡逆向移動，Y的百分含量將增大，D項錯誤。13在2 L密閉容器內(nèi)，800 時反應：2NO(g)O2(g)2NO2(g)體系中，n(NO)隨時間的變化如表：時間(s)012345n(NO)(mol)0.0200.010.0080.0070.0070.007(1)800 ，反應達到平衡時，NO的物質(zhì)的量濃度是_；升高溫度，NO的濃度增大，則該反應是_(填“放熱”或“吸熱”)反應。(2)如圖中表示NO2變化的曲線是_。用O2表示從02 s內(nèi)該反應的平均速率v_。(3)能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是_。av(NO2)2v(O2)b容器內(nèi)壓強保持不變cv逆(NO)2v正(O2)d容器內(nèi)密度保持不變(4)能使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的是_。a及時分離出NO2氣體b適當升高溫度c增大O2的濃度d選擇高效催化劑解析：(1)平衡時，n(NO)0.007 mol，c(NO)0.003 5 mol/L。升高溫度，c(NO)增大，則平衡左移，正反應是放熱反應。(2)從n(NO)隨時間變化表可得出，NO的物質(zhì)的量隨時間的推移而減小，NO與O2是反應物，NO2是生成物，NO2的變化曲線只能是a、b中的某一條。反應在3 s之后，NO的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化，反應過程中NO減小0.013 mol，根據(jù)方程式可知NO2增加0.013 mol，而容器體積2 L，所以達到平衡時，NO2的濃度0.006 5 mol/L，曲線b符合。02 s內(nèi)，NO減少0.012 mol，據(jù)反應方程式，O2同時減少0.006 mol，以O(shè)2來表示這段時間的平均速率0.006 mol2 L2 s0.001 5 mol/(Ls)。(3)a項達沒達到平衡都成立，因為反應速率之比等于化學計量數(shù)之比。反應2NO(g)O2(g)2NO2(g)的反應前后氣體分子數(shù)目不相等，平衡受壓強的影響，壓強改變，平衡要移動，b項中壓強已保持不變，所以b項已達平衡狀態(tài)。根據(jù)平衡狀態(tài)的定義，正逆反應速率相等可得c項也達平衡狀態(tài)。密度等于質(zhì)量除以體積，該反應的反應物和生成物均為氣體，質(zhì)量不變，而容器的體積2 L，也不發(fā)生變化，所以任何條件下密度都不發(fā)生改變，d項不能說明反應是否達到平衡狀態(tài)。(4)分離出NO2氣體，反應速率減慢，加入催化劑，平衡不移動，升高溫度該反應向逆反應方向移動，所以a、b、d均錯誤。增大反應物O2的濃度，反應速率增大，平衡向正反應方向移動，c正確。答案：(1)0.003 5 mol/L放熱(2)b1.5103 mol/(Ls)(3)b、c(4)c熱點專題課化學反應速率、化學平衡的圖像分析一、常見化學反應速率和化學平衡圖像類型1速率時間圖此類圖像定性揭示了v正、v逆隨時間(含條件改變對速率的影響)變化的規(guī)律，體現(xiàn)了平衡的“動、等、定、變”的基本特征，以及平衡移動的方向等。以反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)H>0，且mn>pq為例，各類條件改變圖像如下：2濃度時間圖此類圖像能說明平衡體系組分(或某一成分)在反應過程中的變化情況。仍以上述反應為例，圖像如下：此類圖像要注意各曲線的折點(達平衡)時刻相同，各物質(zhì)濃度變化的比例符合化學方程式中的化學計量數(shù)關(guān)系。3全程速率時間圖如Zn與足量鹽酸的反應，反應速率隨時間的變化出現(xiàn)的情況，如右圖所示，解釋原因：AB段(v漸增)，因反應為放熱反應，隨反應的進行，溫度漸增，導致反應速率的漸增；BC增(v漸小)，則主要因為隨反應的進行，溶液中c(H)漸小，導致反應速率的漸小。故分析時要抓住各階段的主要矛盾，認真分析。4含量時間溫度(壓強)圖常見的形式有如下圖所示的幾種(C%指某生成物百分含量，B%指某反應物百分含量)，這種圖像的折點表示達到平衡的時間，曲線的斜率反映了反應速率的大小，可以確定T(p)的高低(大小)，水平線高低對應平衡移動方向。5恒壓(溫)線該類圖的縱坐標為物質(zhì)的平衡濃度(c)或反應物的轉(zhuǎn)化率()，橫坐標為溫度(T)或壓強(p)，常見類型有(如下圖所示)：6其他如下圖所示曲線，是其他條件不變時，某反應物的最大轉(zhuǎn)化率()與溫度(T)的關(guān)系曲線，圖中標出的1、2、3、4四個點，表示v(正)v(逆)的點是3，表示v(正)v(逆)的點是1，而2、4點表示v(正)v(逆)。二、解答化學反應速率、化學平衡圖像題的一般原則方法(1)看圖像：一看軸，即縱、橫坐標的意義；二看點：即起點、拐點、交點、終點；三看線，即線的走向和變化趨勢；四看輔助線，即等溫線、等壓線、平衡線等；五看量的變化，如濃度變化、溫度變化、轉(zhuǎn)化率變化、物質(zhì)的量的變化等。(2)依據(jù)圖像信息，利用平衡移動原理，分析可逆反應的特征：吸熱還是放熱，氣體的化學計量數(shù)增大、減小還是不變，有無固體或純液體參加或生成等。(3)先拐先平：在化學平衡圖像中，先出現(xiàn)拐點的反應先達到平衡，可能是該反應的溫度高、濃度大、壓強大或使用了催化劑。(4)定一議二：勒夏特列原理只適用于一個條件的改變，所以圖像中有三個變量，先固定一個量，再討論另外兩個量的關(guān)系。注意：化學平衡圖像問題和其他各種化學平衡移動問題都是應用化學平衡移動原理解決反應特點，反應條件，平衡移動引起的某種物理量變化問題之一，稱“三位一體”。三、突破化學反應速率、化學平衡圖像題的“三種”手段1從“斷點”著手當可逆反應達到一種平衡后，若某一時刻外界條件發(fā)生改變，都可能使速率時間圖像的曲線出現(xiàn)不連續(xù)的情況，即出現(xiàn)“斷點”。根據(jù)“斷點”前后的速率大小，即可對外界條件的變化情況作出判斷。例1(2013安徽3月模擬)在容積不變的密閉容器中進行反應：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H<0。下列各圖表示當其他條件不變時，改變某一條件對上述反應的影響，其中分析正確的是()A圖表示溫度對化學平衡的影響，且甲的溫度較高B圖表示t0時刻使用催化劑對反應速率的影響C圖表示t0時刻增大O2的濃度對反應速率的影響D圖中a、b、c三點中只有b點已經(jīng)達到化學平衡狀態(tài)解析A項，根據(jù)先拐先平知，乙的溫度高，升高溫度，SO2的含量降低，正反應是吸熱反應，與題反應相矛盾，A項錯誤；B項使用催化劑，v正、v逆同時增大，且倍數(shù)相同，斷點應在原平衡反應速率之上，B項正確；C項增大O2濃度，正反應速率會突然增大且圖像上“斷點”應在原平衡速率之上，但逆反應速率應在原來的基礎(chǔ)上逐漸增大，C項錯誤；D項，a、b、c三點都是在不同溫度下的平衡線上，錯誤。答案B2從“拐點”入手同一可逆反應，若反應條件不同，達到平衡所用的時間也可能不同，反映到圖像出現(xiàn)“拐點”的時間也就有差異。根據(jù)外界條件對化學反應速率的影響，即可判斷出溫度的高低、壓強或濃度的大小及是否使用催化劑。例2密閉容器中進行的可逆反應：aA(g)bB(g)cC(g)在不同溫度(T1和T2)及壓強(p1和p2)下，混合氣體中B的質(zhì)量分數(shù)w(B)與反應時間(t)的關(guān)系如圖所示。下列判斷正確的是()AT1<T2，p1<p2，ab>c，正反應為吸熱反應BT1>T2，p1<p2，ab<c，正反應為吸熱反應CT1<T2，p1>p2，ab<c，正反應為吸熱反應DT1>T2，p1>p2，ab>c，正反應為放熱反應解析解答該題要綜合運用“定一議二”和“先拐先平”。由(T1，p1)和(T1，p2)兩條曲線可以看出：溫度(T1)相同，但壓強為