专题——化学平衡状态的判断

专题——化学平衡状态的判断 专题——化学平衡状态的判断 一、考点分析 化学平衡是高考的热点，化学平衡状态的判断是化学平衡的考点之一，在历年的高考试题中屡有出现。难度系数在0.50,0.55左右。 二、考查方向 1、主要以选择题的形式考查。 2、主要从浓度、速率、压强、密度、颜色、温度、平均摩尔质量等角度考查。 三、解题指导思想 1、细心审题，注意关键字词，留心陷阱。 2、运用公式并注意状态与系数。 四、判断方法(大部分资料都介绍以下方法) (一)、判断化学平衡状态的标志 1、什么是化学平衡状态 : 化学平衡状态是指一定条件下的可逆反应里，正反应速率=逆反应速率，反应混合物中各组分的含量保持不变的状态。 2、平衡状态的判断方法 : 直接判定: V正=V逆 >0 ?同一物质，该物质的生成速率等于它的消耗速率。 ?不同的物质分两种情况: 在方程式同一侧的不同物质，它们的生成速率与消耗速率之比(或消 耗速率与生成速率之比，前后比较项必须相反)等于反应方程式中化学计量数之比; 方程式不同侧的物质，它们的生成速率与生成速率之比(或消耗速率与消耗速率之比，前后比较项必须相同)等于反应方程式中化学计量数之比。 ?从微观化学键的断裂与生成判断。如N2(g)+3H2(g)== 2NH3(g) 化学键 N?N 3H-H 6 N-H 同种物质，新键生成和旧键断裂数目相同 同侧不同物质，生成与断裂(或断裂与生成)数目; 不同侧物质，生成与生成(断裂与断裂)数目 例1、可逆反应 N2(g)+3H2(g)== 2NH3(g) 的正逆反应速率可用反应物或生成物的生成或消耗速度来 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示下列各关系中能说明反应已达平衡状态的是( ) A. 3V(N2消耗)=V(H2消耗) B. V(N2生成)=V(N2消耗) C. 2V(H2消耗)=3V(NH3消耗) D. 2V(N2生成)=V(NH3消耗) 例2、可逆反应2NO2(g)= 2NO(g) + O2(g)，在体积固定的密闭容器中,达到平衡状态的( ) A 单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2 B 单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO C单位时间内生成n mol NO2的同时消耗n mol NO2 D用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2 : 2 : 1的状态 例3、对可逆反应 4NH3(g) + 5O2(g)==4NO(g) + 6H2O(g) 下列叙述正确的是( ) A 达到化学平衡时 4v正(O2)=5v逆(NO) B 若单位时间内生成x mol NO的同时消耗x mol NH3 则反应达到平衡状态 C 达到化学平衡时若增大容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大 D 化学反应速率关系是2v正(NH3)=3v正(H2O) 例3、下列方法中可以说明N2+3H2 = 2NH3已达到平衡的是( ) A 一个N?N键断裂的同时有三个H-H键形成 B 一个N?N键断裂的同时有三个H-H键断裂 C 一个N?N键断裂的同时有六个N-H键断裂 D 一个N?N键断裂的同时有六个N-H键形成 间接判定 ?组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度保持不变。 ?各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变。 ?若反应前后的物质都是气体，且系数不等，总物质的量、总压强 恒温、恒容 、平 1 均摩尔质量、混合气体的密度(恒温、恒压)保持不变。 ?反应物的转化率、产物的产率保持不变。 ?符合平衡常数K值 总之: 能变的量保持不变说明已达平衡。 (二)、具体判断方法: 注意事项:在研究化学平衡时注意各物质的状态，和左右两边气体系数和是否相等。 在做题时注意用公式推出结论，再进行讨论。在此要注意哪些是可变量，哪些是不变量。 (1)密度 ρ密度=质量/体积 例1、可逆反应 2NO2(g) =2NO(g) + O2(g)，在体积固定的密闭容器中，密度保持不变能否 判断是平衡状态 (否) 原因:在反应中质量不变，体积不变，密度是个恒定量，不随时间的变化而变化。 例2、逆反应2NO2(g) =2NO(g) + O2(g) 在压强固定的密闭容器中，密度保持不变能否判断 是平衡状态 (能) 原因: 该反应左右两边气体系数不等，说明随着反应的进行体积是变化的，而气体总质 量保持不变，所以密度是个变化量，现在不变说明已经达到平衡。 例3、逆反应2HI(g)= H2(g)+I2(g)中，恒定压强下密度保持不变能否判断是平衡状态 (否) 原因: 该反应左右两边气体系数相等，在恒定压强下气体的总体积保持不变，反应物生 成物都是气体，总质量保持不变，所以体积、质量都是不变量。所以不能判断是否 为平衡状态。 例4、可逆反应C(s)+H2O(g)= CO(g)+H2(g)，在恒定体积下 发生反应，某时刻发现 密度保持不变能否判断达到平衡状态。 (能) 原因: 该反应中有固体参加，所以气体质量是个可变量，而体积是个不变的量，所以密度 不变能判断是已经达到平衡状态。 例5、一恒定压强下的密闭容器中加入1molC(s)和1mol H2O(g)发生如下反应: C(s)+H2O(g)= CO(g)+H2(g)，某时刻密度保持不变能否判断达到平衡状态。 (能) 原因: 虽然该反应中，质量、体积都是变量而且随着反应的进行都在增大，此时可以考虑 密度和相对分子质量成正比，反应开始时相对分子质量为18g/mol，假设完全生成CO (g)和H2(g)时平均相对分子质量为15g/mol。所以随着反应的进行密度在减小，所以密度就是变化量。 (2) 物质的量(分子数):在可逆反应中，任何物质的物质的量(分子数)保持不变，都能判断已经达到平衡状态。 n(总)保持不变能否判断是否为平衡状态，就要具体问题具体分析了:如左右两边气体系数和不等的反应，n(总)不变就能判断已达平衡状态。 左右两边气体系数相等的反应，n(总)不变就不能判断已达平衡状态。 (3)体积(在恒压下讨论) V(总)保持不变能否判断是否为平衡状态，就要具体问题具体分析了: 如左右两边气体系数和不等的反应，V(总)不变就能判断已达平衡状态; 左右两边气体系数相等的反应，V(总)不变就不能判断已达平衡状态。 (4)体积分数 :任何物质的体积分数不变都能判断平衡状态。 (5)平均相对分子质量 :M=质量(m)/物质的量(n) 例1、恒温恒压下发生2HI(g)= H2(g)+I2(g)，某时刻发现平均相对分子 质量保持不变能否判断达到平衡状态。 (否 ) 原因: 质量不变、物质的量不变，所以平均相对分子质量也一直保 持不变。 例2、在恒温恒压下发生A(s)+3B(g)= 2C(g)+D(g)反应，某 时刻发现平均相对分子质量保持不变能否判断达到平衡状态。 (能) 原因: 质量变化，而物质的量不变，所以M是变化的。 例3、在恒温恒容下发生N2(g)+3H2(g)= 2NH3(g)反应，某时 刻发现平均相对分子质量保持不变能否判断达到平衡状态。 (能) 原因: 质量不变、物质的量变，所以平均相对分子质量是个可变量。 2 例4、恒温恒容下发生CO(g)+H2(g) = CO2(g) +H2O(g)反应 某时刻发现 平均相对分子质量保持不变能否判断达到平衡状态。 (否) 原因: 质量不变、物质的量不变，所以平均相对分子质量是个不变量。 例5、恒温恒容下发生A(s)=3C(g)+2D(s)反应，某时刻发现平均相对分子质量保持不变能否判断达到平衡状态。 (否) 原因:该反应中，虽然气体质量变化、物质的量也变，但是气体只有一种它的平均相对 分子质量是个恒定值。 (6)压强 P=nRT/V 该式子中R、T、V都是恒定量 在恒温恒容条件下，左右两边气体系数相等，就不能用压强来判断; 左右两边气体系数不等就能用压强判断。 (7)质量 :任何物质的质量不变都能判断该反应已经达到平衡。 (8) 温度 :任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时肯定是平衡状态。 (9)颜色 :颜色的深浅代表着有色物质的浓度大小 例1、体积固定的密闭容器中发生可逆反应 2NO2(g) =2NO(g) + O2(g)，某时刻颜色不变能 否判断是否为平衡状态 (能) 原因: 颜色深浅代表NO2浓度大小，颜色不变就意味着NO2浓度不变。可以判断平 衡状态。 注意:颜色改变平衡并不一定发生移动。比如2HI(g)= H2(g)+I2(g)反应 中，改变体积颜 色肯定改变，但平衡不会发生移动，这种颜色改变是由体积变化导致的。 (10)转化率 :任何物质的转化率不再改变都能判断已达平衡状态。 此法缺点是记忆量大，难于记忆。 化学平衡状态的判断. 定义:化学平衡状态，就是指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。 1、精髓:变到不变(?);不变到不变(×) [练习]恒容下，当下列物理量不再发生变化时，表明反应A2 2AB(g) ，已达到平衡状态的是 ( ) A、混合气体的质量 B、混合气体的物质的量 C 、混合气体的压强 D、各物质的浓度 2、具体判断 A 、浓度不变。(不是相等，也不是成比例) B、速率方面 ?同一物质 :V 正=V逆 ? 不同物质:方向相反，速率之比等于系数之比。 强调:涉及速率问题第一步看方向是否相反 [练习]能说明反应I2(g)+H2已达平衡状态的是( ) A、混合气体的颜色不变 C、H2的浓度保持不变 D、I2、H2、HI的浓度相等 E、I2、H2、HI的浓度之比为1:1:2 F、H2、I2的消耗速率相等 [思考]若F改为H2的消耗速率和I2的生成速率相等呢, [练习]恒容下，当压强不变时，能说明下列反应达到平衡状态的是( ) ?? ??[思考] [小结]压强问题:?V?0 一定达到平衡 (?);?V=0 不一定(×) [练习]2014惠二模(节选)恒容下，能说明下列反应达到平衡状态的是( ) CO2(g)+3H23OH(g) +H20(g) A、每消耗1molCO21molCH3OH 3 B、CO2、H2 、CH3OH 、H20 的物质的量比为1:3:1:1 C、容器中气体的压强不再改变 D、容器中气体的密度不再改变 [练习]恒容下，当混合气体密度不变时，能说明下列反应达到平衡状态的是( ) ? ? ?? [思考] [小结] 密度问题: ?利用公式ρ,m(混)/V , 看反应前后 m(混)是否发生变化 ? 看是否有 非气态物质。若有则一定达到平衡(?)，若无则不一定(×) 以上两点具备任何一点均可。 [练习 ]在容积不变的密闭容器中，可逆反应4A(g)，，6D(g)ΔH,0，达到化学平衡状态的标志是 ( )。 A(气体密度不再发生变化 B(容器内总压强不再改变 C(A的物质的量浓度不再改变 D(单位时间内消耗4n molA，同时消耗5n molB [思考] 1、若D中同时消耗5n mol B改为同时生成5n mol B呢, 2、若D中同时消耗5n mol B改为同时生成3n molC呢, 3、若D中同时消耗5n mol B改为同时消耗3n mol C呢, [练习]恒容下，当混合气体平均摩尔质量不变时，能说明下列反应达到平衡状态的是( ) ?? ??[思考] [小结]摩尔质量问题: ?利用公式 M (混),m(混)/ n (混) ，看反应前后 m(混)或n (混)是否发生变化 ? 看是否有非气态物质，若有则一定达到平衡 [随堂检测]1、(2012上海高考)一定条件下，在密闭恒容的容器中，发生反应: 3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2Si3N4(s)+12HCl(g) ?H<0, 能表示该反应达到平衡状态的是(填字母)( ) a.3v逆(N2)=v正(H2) b. v正(HCl)=4v正(SiCl4) c.混合气体密度保持不变 d.c(N2):c(H2):c(HCl)=1:3:6 2、(2013届广州市高三模拟组合 题)在一定温度下向aL密闭容器中加入1molNO2(g)发生2NO2N2O4(g),此反应达到平衡的标志的是 ( ) A、 v正(NO2)=v逆(N2O4B、容器的总压强不再随时间而变化 C、容器中气体的颜色不再变化 D、NO2、N2O4的分子数之比之为2:1 E、单位时间内生成1molN2O4的同时生成2molNO2 F、混合气体的密度不再随时间而变化 G、NO2的浓度不再随时间而变化 3、铁和铝是两种重要的金属，他们的单质及化合物有着各自的性质。 (1)在一定温度下，氧化铁可与一氧化碳发生下列反应: Fe2O3(s) ，， 3CO2(g) (2 ? ? [小结]判断一个可逆反应是否达到平衡状态主要从以下角度考虑 1、精髓:变 到不变 4 2、方法:运用公式并注意方向、(气体物质的)系数和状态进行判断。 针对性训练 1.在一定温度下,反应A2(气)+B2(气) 2AB(气)达到平衡的标志是 ( ) A.单位时间内生成n mol的A2 同时生成nmol的AB B.容器内的总压强不随时间变化 C.单位时间内生成 2nmol的AB同时生成 n mol的B2 D.单位时间内生成n mol的A2 同时生成nmol的B2 2.在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应: A(固)+3B(气) 2C(气)+D(气)已达平衡状态的是 ( ) A.混合气体的压强 B.混合气体的密度 C.B的物质的量浓度 D.气体的总物质的量 3.下列说法可以证明反应N2+3H22NH3 已达平衡状态的是 ( ) A.1个N?N键断裂的同时,有3个H,H键形成 B.1个N?N键断裂的同时,有3个H,H键断裂 C.1个N?N键断裂的同时,有6个N,H键断裂 D.1个N?N键断裂的同时,有6个N,H键形成 4.对于可逆反应N2+3H22NH3,下列能表示反应处于化学平衡状态的是( ) A.正反应V(N2)= 1/3mol/L?s, 逆反应V(H2)= 2/3mol/L?s B.正反应V(NH3)=1 mol/L?s , 逆反应V(H2)=3/2mol/L?s C.正反应V(NH3)=2 mol/L?s , 逆反应V(N2)=2 mol/L?s D.正反应V(NH3)=2 mol/L?s, 逆反应V(H 2)=1 mol/L?s 5.在一定温度下,下列叙述不是可逆反应A(气)+3B(气) 2C(气)+2D(固)达到平衡的标志的是 ( ) ?C的生成速率与C的分解速率相等 ?单位时间内生成amolA,同时生成3amolB ?A、B、C的浓度不再变化 ?A、B、C的分压强不再变化?混合气体的总压强不再变化 ?混合气体的物质的量不再变化 ?单位时间内消耗amolA,同时生成 3amolB ?A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2 A.?? B.??? C.???? D.???? 6.在恒温下的密闭容器中,有可逆反应2NO2N2O4 + 热量,下列能说明反应达到了平衡状态的是 ( ) ?NO2缔合生成N2O4的速率与N2O4分解生成NO2速率相等时 ?C(NO2) = C(N2O4)时 ?N2O4 处于不再分解时 ?NO2的分子数与N2O4 分子数比为2:1时 ?体系颜色深浅不再发生改变时 ?反应器中压强不再随时间变化时 ?混合气体的平均分子量保持不变时 ?混合气体的密度保持不变时 A.???? B.???? C.??? D.??? 7.可逆反应2HI(气) H2(气)+I2(气)达到平衡后,当改变外界条件(如某一物质浓度、体系压强、温度等)而发生下列项目的变化时,能作为平衡一定发生了移动的标志是( ) A.气体的密度发生了变化 B.气体的平均分子量发生了变化 C.气体的颜色发生了变化 D.体系的温度发生了变化 8.在373K时,密闭容器中充入一定物质的量的NO2 和SO2 ,发生如下反应: NO2+ SO2NO + SO3 ,达到平衡时,下列叙述正确的是 ( ) A. NO 和 SO3 的物质的量一定相等 B. NO2和 SO2 的物质的量 一定相等 C.平衡体系中总物质的量一定等于反应开始时总物质的量 D.SO2 、NO2、NO、SO3 的物质的量一定相等 答案与提示1、C 2、BC(难点提示:因反应消耗固体A,气体的总质量发生了变化,因而未达平衡时气体密度会改变。) 3、AC(提示BD均为正反应速率) 4、B 5、A 6、D 7、BD(B项变化可能是只改变[H2]或只改变[I2]引起,故各组分的百分含量一定改变。) 8、A C 5