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1、专题十六 化学反应平衡 编号：2010161. （09年北京理综9）已知：H2(g)+I2(g)2HI(g)；H 04定：反应混合物中，各组分的 或 保持一定5变：化学平衡状态是有条件的、相对的、暂时的，改变影响平衡的条件，平衡会被破坏，直至达到新的平衡。6同：在恒温恒容时，根据化学方程式的化学计量关系，采用极限思维的方法，换算成反应物或生成物后，若对应各物质的物质的量相同时，达到平衡后平衡状态相同。无论投料从反应物开始、从生成物开始、还是从反应物和生成物同时开始。（四）、化学平衡的标志1本质标志 对给定的反应：mA + nB pC + qD（A、B、C、D均为气体），当v正 = v逆时，有：
2、平衡的标志即：2等价标志（1）可逆反应的正、逆反应速率不再随时间发生变化。（2）体系中各组成的物质的量浓度或体积分数、物质的量分数保持不变。（3）对同一物质，单位时间内该物质所代表的正反应的转化浓度和所代表的逆反应的转化浓度相等。（4）对同一反应而言，一种物质所代表的正反应速率，和另一物质所代表的逆反应速率的比值等于它们的化学方程式中化学计量数之比。3特殊标志“特殊标志”是指在特定环境、特定反应中，能间接衡量某一可逆反应是否达到化学平衡状态的标志。离开上述界定，它们不能作为一般反应是否达到化学平衡的判断依据。（1）压强 对于反应前后气态物质化学计量数有变化的可逆反应，当体系总压强不变时，可逆反
3、应 处于化学平衡状态。如：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)、2NO2(g)N2O4(g)、2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)、C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)等。 对于化学反应前后气体的化学计量数没有变化的可逆反应，当体系总压强不变时，可逆反应 处于化学平衡状态。如：H2(g)+I2(g)2HI(g)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)等。（2）气体平均摩尔质量（3）气体密度（4）体系中气体的颜色有色气体参加反应的平衡体系的颜色观察，往往与观察的角度和具体的操作方法有关。【例2】、（08江苏卷）将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气（忽略CO2）放入一
4、定体积的密闭容器中，550时，在催化剂作用下发生反应：2SO2+O2 2SO3（正反应放热）。反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，气体体积减少了21.28L；再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2，气体的体积又减少了5.6L（以上气体体积均为标准状况下的体积）。（计算结果保留一位小数）请回答下列问题：(1）判断该反应达到平衡状态的标志是 。（填字母）aSO2和SO3浓度相等 bSO2百分含量保持不变c容器中气体的压强不变 dSO3的生成速率与SO2的消耗速率相等e容器中混合气体的密度保持不变(2）欲提高SO2的转化率，下列措施可行的是 。（填字母） a向装置中再充入
5、N2 b向装置中再充入O2 c改变反应的催化剂 d生高温度(3）求该反应达到平衡时SO2的转化率（用百分数表示）。(4）若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液，生成沉淀多少克？答案：（1）bc (2）b(3）消耗的O2物质的量： 生成的SO3物质的量： SO2和SO3的物质的量和： 反应前的SO2物质的量： SO2的转化率：(4）在给定的条件下，溶液呈强酸性，BaSO3不会沉淀。因此BaSO4的质量【变式训练3】在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N2+3H22NH3。该反应达到平衡的标志是_A3v(H2,正)=2v(NH3,逆)B单位时间生成m mol N2的同时生成3
6、m mol H2CN2、H2、NH3各物质浓度不再随时间而变化D容器内的总压强不再随时间而变化E混合气体的密度不再随时间变化F单位时间内N-H键的形成和断开的数目相等GN2、H2、NH3的分子数之比为132H2c(N2)=c(NH3)【变式训练4】下列方法中可以证明2HIH2+I2(g)已达平衡的是_A单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHIB一个键断裂的同时有两个键断裂C分子组成HI%=I2%D速率v(H2)=v(I2)=v(HI)/2Ec(HI)c(H2) c(I2)=2 1 1F温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化G条件一定，混合气体的平均分子质量不再发生变化H温度和体积一定
7、时，混合气体的颜色不再变化I温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化（五）.化学平衡常数一、化学平衡常数的理解1. 化学平衡常数定义： 2. 平衡常数的数学表达式及单位：如对于达到平衡的一般可逆反应：aA + bB pC + qD反应物和生成物平衡浓度表示为C(A) 、 C (B)、C(C) 、C(D) 化学平衡常数：K= K的单位为 思考与交流 K值的大小说明了什么? 化学平衡常数与哪些因素有关？3. K值的大小意义：4. 影响化学平衡常数的因素：二、化学平衡常数的应用及计算1. 利用平衡常数解释浓度改变对化学平衡的影响。【例3】A 、B、 C、D为四种易溶物质，它们在稀溶液中建立如下平衡：
8、A+2B+H2OC+D。当加水稀释时，平衡向 （填“正”或“逆”）反应方向移动，理由是 解析：该化学平衡常数Kc=CD/AB2，加水稀释后，A 、B、 C、D四种物质稀释相同的倍数，但Qc=c（C）c（D）/c（A）c（B）2Kc，所以加水稀释后，平衡向逆方向移动。答案：逆，Qc=c（C）c（D）/c（A）c（B）2Kc2. 利用平衡常数解释压强改变对化学平衡的影响【例4】在密闭容器中进行的如下反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）。SO2的起始浓度是0.4mol/l, O2的起始浓度是1mol/l,当SO2的转化率为80%时,反应达到平衡状态.（1）求反应的平衡常数（2）若将平衡时反
9、应混合物的压强增大1倍,平衡将如何移动?（3）若将平衡时反应混合物的压强减少1倍,平衡将如何移动?（4）平衡时保持体积不变,向平衡混合气体中充入稀有气体Ar,使体系总压变为原来的3倍,平衡又将如何移动?解析与答案: 2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）2 1 2起始时(mol/l) 0.4 1 0转化了(mol/l) 0.480% 1/20.480% 0.32平衡时(mol/l) 0.08 0.84 0.32平衡常数K=0.322(0.84 0.082)= 400/21；压强增大1倍,各组分的浓度增大1倍；Qc=0.642(1.68 0.162)=200/21400/21.即QcK,所以平
10、衡向正方向移动.同理压强减少1倍,各组分的浓度减少1倍,经过计算QcK,所以平衡向逆方向移动. 向平衡混合气体中充入稀有气体Ar,总压增大，但反应混合物中的各组分的浓度不发生改变，所以平衡不发生移动。3. 利用平衡常数判断反应的热效应和比较反应速率及求解转化率（）若升高温度，值增大，则正反应为 热反应（）若升高温度，值减小，则正反应为 热反应【例5】在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：其化学平衡常数K与温度t的关系如下：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：t70080083010001200K0.60.91.01.72.6请回答下列问
11、题：（1）该反应的化学平衡常数K = 。（2）该反应为 反应。（填“吸热”或“放热”）（3）800，固定容器的密闭容器中，放入混合物，其始浓度为c(CO) =0.01mol/L, c(H2O) =0.03mol/L, c(CO2) =0.01mol/L, c(H2) =0.05mol/L ,则反应开始时,H2O的消耗速率比生成速率 (填大小或不能确定)(4)830,在1L的固定容器的密闭容器中放入2molCO2和1molH2,平衡后CO2的转化率为 , H2的转化率为 .解析与答案：由平衡常数的定义知该反应的化学平衡常数K的表达K=c(CO)c(H2O)/c(CO2)c(H2) ;. 可逆反应
12、的平衡常数一般只随温度的改变而改变，吸热反应的平衡常数随温度升高而增大，放热反应的平衡常数随温度升高而减小；由表中数据知该反应随温度的升高而增大,可推知升高温度,平衡向正反应方向移动,所以该反应为吸热反应.把起始浓度代入平衡常数的表达式中,其比值小于800时的K值,则反应将向正反应方向移动, H2O的消耗速率比生成速率小;830时,平衡常数为1,设反应中转化的CO2浓度为x,则反应过程中物质浓度的变化情况为：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) 起始时(mol/l) 2 1 0 0转化了(mol/l) x x x x 平衡时(mol/l) 2x 1x x x 据平衡常数的关系可得
13、(2x) (1x )= xx,解得x=2/3, 则平衡后CO2的转化率为1/3,H2的转化率为2/3高考资源网【变式训练5】抽烟对人体有害。烟草不完全燃烧产生的一氧化碳被吸进肺里跟血液中的血红蛋白（用HbO2表示）化合，发生下述反应：CO+HbO2O2+HbCO实验表明，HbCO的浓度即使只有HbO2浓度的2%，也足以使人的智力受损。试回答：（1）上述反应的平衡常数表达式为：K= 。（2）抽烟后，吸入肺部的空气中测得的CO和O2的浓度分别为10-6摩/升和10-2摩/升。已知37时，平衡常数K=220，这时HbCO的浓度 （填大于、等于或小于）HbO2浓度的0.02倍高考资源网【变式训练6】在
14、一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO2（g） O2 (g) 2SO3(g) H0（1）写出该反应的化学平衡常数表达式K （2）降低温度，该反应K值 ，二氧化硫转化率 ，化学反应速率 （以上均填增大、减小或不变）（3）600时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图，反应处于平衡状态的时间是 。（4）据图判断，反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是 （用文字表达）；10 min到15 min的曲线变化的原因可能是 （填写编号）。A. 加了催化剂 B. 缩小容器体积 C. 降低温度 D. 增加SO3的物质的量（六）.化学平衡的移动1影
15、响化学平衡的条件（1）浓度v正v逆v平c(反应物)c(反应物)c(生成物)c(生成物)tvv逆v平0v正v逆v平pptv0（2）压强v正v逆v平TTtv0（3）温度v正v逆v平催化剂tv0（4）催化剂反应特征改变条件改变条件瞬间达到新平衡前平衡移动方向V(正)V(逆)V(正) 与V(逆)关系H0升高温度降低温度气体化学计量数减小增大压强减小压强气体化学计量数不变增大压强减小压强改变浓度增大c(反应物)增大c(生成物)减小c(反应物)减小c(生成物)充入惰性气体恒温恒容恒温恒压气体化学计量数减小气体化学计量数不变使用催化剂勒夏特列原理【例6】（09年山东理综28）（14分）运用化学反应原理研究氮
16、、氧等单质及其化合物的反应有重要意义。（1）合成氨反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)，若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，平衡 移动（填“向左”、“向右”或“不”）；使用催化剂 反应的H（填“增大”、“减小”或“不改变”）。（2）已知：O2(g) = O2+(g)+e H1=1175.7 kJmol-1PtF6(g)+e=PtF6(g) H2=-771.1 kJmol-1O2PtF6(S)=O2+(g)+PtF6(g) H3=482.2 kJmol-1则反应O2(g)+PtF6(g) = O2+PtF6(s)的H=_ kJmol-1。（3）在25下，向浓度均为0.1 molL-1的
17、MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成 沉淀（填化学式），生成该沉淀的离子方程式为 。已知25时KspMg(OH)2=1.810-11，KsPCu(OH)2=2.210-20。（4）在25下，将a molL-1的氨水与0.01 molL-1的盐酸等体积混合，反应时溶液中c(NH4*)=c(Cl-)。则溶液显 性（填“酸”、“碱”或“中”）；用含a的代数式表示NH3H2O的电离常数Kb= 高考资源网答案：（1）向左 不改变（2）77.6 （3）Cu(OH)2 Cu2+2NH3H2O = Cu(OH)2 +2NH4+ （4）中 molL-1【变式训练7】有下列三个体系 分别在某温度下
18、达到平衡 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) -（a）PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) -（b）CO(g) +Cl2(g) COCl2(g) -（c） 保持总体积和温度不变，加入一定量惰性气体，使总压力增加一倍，平衡分别如何移动？ 说明理由。a,b,c三者都不发生移动。 保持总压力和温度不变，加入一定量惰性气体，使总体积增加一倍，平衡分别如何移动？ 通过简单计算说明。a不移动，b正向移动，c逆向移动2平衡移动对平衡体系的性质的影响有可逆反应N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) H 0，当反应达到平衡时，改变下列条件，试分析外界条件的变化对平衡
19、体系造成的影响：（设起始投料为：n(N2)=1mol n(H2)=3mol）平衡时 (N2) (H2)p增加n(N2)(等温等容)增加n(H2)(等温等容)增加n(NH3)(等温等容)缩小体积（等温）升高温度（等压）有可逆反应2NO2(g) N2O4(g) H 0，当反应达到平衡时，改变下列条件，试分析外界条件的变化对平衡体系造成的影响：（设起始投料为：n(NO2)=1mol）平衡时(NO2)p增加n(NO2)(等温等容)增加n(N2O4)(等温等容)缩小体积（等温）升高温度（等压）（六）、化学平衡图像的考查【例7】（09重庆卷13题）各可逆反应达平衡后，改变反应条件，其变化趋势正确的是（ ）
20、解析：化学平衡的移动与化学平衡图像题将化学知识与数学知识有机地结合到一起，既能很好地考查学生综合运用化学平衡移动原理等化学知识的能力，又能充分考查学生的观察能力和思维能力，成为高考的热点题型，但化学平衡图像题因其综合性强。思维难度大，成为大多数学生感到解决起来比较困难的题型。A项CH3COOH溶液中加入CH3COONa固体，CH3COOH溶液中CH3COO浓度增加，电离平衡逆向移动，c(H+)减小，pH逐渐增大，A错误；B项加入KCl对平衡体系无影响，化学平衡不移动，B错误；C项恒温恒压，加入Ar，各反应物的物质的量不变，体积变大，各物质的量浓度成倍减小（等效于减压），化学平衡向体积增大的方向
21、移动，H2的改变量减小，起始量不变，转化率减小，C错误高考资源网答 案：D对于化学平衡的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与平衡移动原理挂钩。(2)紧扣可逆反应的特征，看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高考资源网(3)看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。(4)看清起点、拐点、终点，交点、极值点、原点、看清曲线的变化趋势。(5)先拐先平。例如，在转化率一时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。(6)定一议二。当图象中有三个量时，先确
22、定一个量不变再讨论另外两个量的关系。(7)看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物；一般生成物多数以原点为起点高考资源网(8)抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应。升高温度时，v(吸)v(放)，在速率一时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度时，v(吸)大增，v(放)小增；增大反应物浓度时，v(正)突变，v(逆)渐变。(9)注意终点。例如在浓度一时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断高考资源网1.（09年上海化学25）铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的
23、性质。（1）在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g)该反应的平衡常数表达式为：K= 。该温度下，在2L盛有Fe2O3粉末的密闭容器中通入CO气体，10min后，生成了单质铁11.2g。则10min内CO的平均反应速率为 。（2）请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反应已达到平衡状态： 。（3）某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应。下列反应速率（v）和温度（T）的关系示意图中与铝热反应最接近的是 。（4）写出氢氧化铝在水中发生酸式电离的电离方程式： ，欲使上述体系中Al3浓度增加，可加入的物质是 。2.（09
24、年山东理综28）（14分）运用化学反应原理研究氮、氧等单质及其化合物的反应有重要意义。（1）合成氨反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)，若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，平衡 移动（填“向左”、“向右”或“不”）；使用催化剂 反应的H（填“增大”、“减小”或“不改变”）。（2）已知：O2(g) = O2+(g)+e H1=1175.7 kJmol-1PtF6(g)+e=PtF6(g) H2=-771.1 kJmol-1O2PtF6(S)=O2+(g)+PtF6(g) H3=482.2 kJmol-1则反应O2(g)+PtF6(g) = O2+PtF6(s)的H=_ kJmol-1。
25、（3）在25下，向浓度均为0.1 molL-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成 沉淀（填化学式），生成该沉淀的离子方程式为 。已知25时KspMg(OH)2=1.810-11，KsPCu(OH)2=2.210-20。（4）在25下，将a molL-1的氨水与0.01 molL-1的盐酸等体积混合，反应时溶液中c(NH4*)=c(Cl-)。则溶液显 性（填“酸”、“碱”或“中”）；用含a的代数式表示NH3H2O的电离常数Kb= 高考资源网感悟：化学平衡是中学化学的难点和高考的热点之一，同学们遇到有关化学平衡的习题时，常常感觉到无从下手，主要是缺乏行之有效的解题方法。只有深刻
26、理解平衡移动原理、等效平衡原理，掌握浓度、不同容器类型（恒温恒容、恒温恒压）和压强对平衡产生的不同影响，深化化学平衡知识在图像和图表的理解和应用，才能准确解决常见的平衡试题。一、选择题（每小题只有一个正确答案，每小题4分）1. 仅改变下列一个条件，通过提高活化分子的百分率来提高反应速率的是 （）A.加热 B.加压 C.加负催化剂 D.加大反应物浓度2. 可逆反应达到平衡的最主要特征是 ( ) A.正逆反应速率相等 B.正逆反应速率均为零C.正逆反应都还在继续进行 D.反应停止了3. 在一定条件下，可逆反应 2SO2+ O22SO3达到平衡后，充入18O2,则18O将存在于A. O2 B. O2
27、、SO3 C. SO2、SO3 D. SO2、O2、SO34. 下列变化不能用勒夏特列原理解释的是 ( ) A.红棕色的NO2加压后颜色先变深再变浅 B.H2、I2、HI混合气体加压后颜色变深C.合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率 D.打开汽水瓶，看到有大量的气泡逸出5可逆反应：N2+3H2 2NH3的正、逆反应速度可用各反应物或生成物浓度变化来表示。下列各关系中能说明反应已经达到化学平衡的是 （ ） A3v正（N2）=v逆（H2）Bv正（N2）=v逆（NH3）C2v正（H2）=3v正（NH3）Dv正（N2）=3v逆（H2）6. 在N23H22NH3的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度
28、增加了0.6molL1，此时间内用H2表示的平均速率为0.45mol(Ls)1，则这段时间值是 ( ) A.1s B.0.44s C.2s D.1.33s7. 有一处于平衡状态的反应：X(g)3Y(g) 2Z(g)（正反应为放热反应）。为了使平衡向生成Z的方向移动，应选择下列的适宜条件是 ( ) 高温 低温 高压 低压加催化剂 除去ZA. B. C. D.T2 P2T2 P1T1 P2tnZ8. 反应2X（g）Y（g）2Z(g)热量，在不同温度（T1和T2）及压强（P1和 P2）下,产物Z的物质的量(nz)与反应时间(t)的关系如图所示.下列判断正确的是 （ ）A.T1T2,P1T2,P1P2B.T1P2 D.T1T2,P1 b B.a b C.a = b D.无法确定13. 在一固定容积的容闭容器中，加入2 L X 和3 L Y 气体，发生如下反应：n X(g) + 3Y(g) 2Z(g) + R(g)，反应平衡时，则知X 和Y 的转化率分别为30%和60%，则化学方程式中的n 值为 ( ) A.1 B.2 C.3 D.414. 二氧化氮存在下列平衡：2NO2(g) N2O4(g)+Q 在测定NO2的相对分子质量时，应尽可能的提高NO2的含量，下列条件中较为适宜的是 ( ) A