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1、2022高考化學(xué) 難點(diǎn)剖析 專(zhuān)題36 化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷講解
一、高考題再現(xiàn)
1.(2018江蘇)一定溫度下,在三個(gè)容積相同的恒容密閉容器中按不同方式投入反應(yīng)物,發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g)(正反應(yīng)放熱),測(cè)得反應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下:
下列說(shuō)法正確的是
A. v1< v2,c2< 2c1 B. K1> K3,p2> 2p3
C. v1< v3,α1(SO2 ) >α3(SO2 ) D. c2> 2c3,α2(SO3 )+α3(SO2 )<1
【答案】CD
2.(2018天津)室溫下,向圓底燒瓶中加入1 molC2H5OH和含1m
2、olHBr的氫溴酸,溶液中發(fā)生反應(yīng);C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反應(yīng)后達(dá)到平衡。已知常壓下,C2H5Br和C2H5OH的沸點(diǎn)分別為38.4℃和78.5℃。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是
A. 加入NaOH,可增大乙醇的物質(zhì)的量
B. 增大HBr濃度,有利于生成C2H5Br
C. 若反應(yīng)物增大至2 mol,則兩種反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率之比不變
D. 若起始溫度提高至60℃,可縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間
【答案】D
【解析】A.加入NaOH,中和HBr,平衡逆向移動(dòng),可增大乙醇的物質(zhì)的量, A正確。B.增大HBr濃度,平衡正向移動(dòng),有利于生成C2H5Br。C.若反應(yīng)物增大至2 mol,實(shí)
3、際上就是將反應(yīng)的濃度都增大至原來(lái)的2倍,比例不變(兩次實(shí)驗(yàn)反應(yīng)物的比例都是1:1,等于方程式中的系數(shù)比),這里有一個(gè)可以直接使用的結(jié)論:只要反應(yīng)物的投料比等于系數(shù)比,達(dá)平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定是相等的。所以?xún)煞N反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定是1:1。D.若起始溫度提高至60℃,考慮到HBr是揮發(fā)性酸,在此溫度下會(huì)揮發(fā)出去,降低HBr的濃度減慢速率,增加了反應(yīng)時(shí)間。
3.(2017天津)常壓下羰基化法精煉鎳的原理為:Ni(s) +4CO(g)Ni(CO)4(g)。230℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2×10﹣5.已知:Ni(CO)4的沸點(diǎn)為42.2℃,固體雜質(zhì)不參與反應(yīng)。
第一階段:將粗鎳與CO反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣
4、態(tài)Ni(CO)4;
第二階段:將第一階段反應(yīng)后的氣體分離出來(lái),加熱至230℃制得高純鎳。
下列判斷正確的是
A.增加c(CO),平衡向正向移動(dòng),反應(yīng)的平衡常數(shù)增大
B.第一階段,在30℃和50℃兩者之間選擇反應(yīng)溫度,選50℃
C.第二階段,Ni(CO) 4分解率較低
D.該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
【答案】B
二、應(yīng)試對(duì)策:
化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法
1.直接判斷法
(1) v正=v逆>0(即同一物質(zhì)的消耗速率與生成速率相等)。
(2 )各物質(zhì)的濃度保持不變。
2.間接判斷法
(1) 各物質(zhì)的百分含量保持不變。
(2) 各物質(zhì)的物
5、質(zhì)的量不隨時(shí)間的改變而改變。
(3) 各氣體的體積不隨時(shí)間的改變而改變。
例如:我們以密閉容器中的反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)為例來(lái)說(shuō)明:
化學(xué)反應(yīng)
mA(g) + nB(g) ?pC(g)+ qD(g)
是否平衡
混合物體系中各成分的含量
①各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定
平衡
②各物質(zhì)的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定
平衡
③各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定
平衡
④總體積、總壓強(qiáng)、總物質(zhì)的量一定
不一定平衡
正、逆反應(yīng)速率之間的關(guān)系
①在單位時(shí)間內(nèi)消耗了m mol A,同時(shí)也生成了m mol A,
即v(正) = v(逆)
平衡
②在
6、單位時(shí)間內(nèi)消耗了n mol B,同時(shí)也消耗了p mol C,
即v(正) = v(逆)
平衡
③v(A) : v(B) : v(C) : v(D) = m : n : p : q ,
v(正) 不一定等于v(逆)
不一定平衡
④在單位時(shí)間內(nèi)生成了n mol B,同時(shí)也消耗了q mol D,
即敘述的都是v(逆)
不一定平衡
壓強(qiáng)
①其它條件一定、總壓強(qiáng)一定,且m + n ≠ p + q
平衡
②其它條件一定、總壓強(qiáng)一定,且m + n = p + q
不一定平衡
混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量
①平均相對(duì)分子質(zhì)量一定,且m + n ≠ p + q
平衡
②平均相對(duì)分
7、子質(zhì)量一定,且m + n = p + q
不一定平衡
溫度
任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化,當(dāng)體系溫度一定時(shí)
平衡
氣體的密度
密度一定
不一定平衡
顏色
反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色穩(wěn)定不變
平衡
典例1下列說(shuō)法,可以表明反應(yīng)N2 + 3H22NH3已達(dá)到平衡的標(biāo)志是
A. 1molN≡N鍵斷裂的同時(shí),有6molN-H鍵形成
B. 1molN≡N鍵斷裂的同時(shí),有3molH-H鍵斷裂
C. 1molN≡N鍵斷裂的同時(shí),有3molH-H鍵形成
D. 1molN≡N鍵斷裂的同時(shí),有2molN-H鍵斷裂
【答案】C
典例2相同溫度下體積固定的密閉容器中發(fā)生如下可逆反應(yīng)
8、:A2(g) + 3B2 (g)2AB3(g),下列情況一定能說(shuō)明該可逆反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是
A. v(A2) 正 = v(B2) 逆 B. 斷裂1個(gè)A2鍵,同時(shí)斷裂3個(gè)B2鍵
C. c(A2):c(B2):c(AB3)=1:3:2 D. 容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間而變化
【答案】D
【解析】A. 因A2和B2前的系數(shù)并不相等,因此v(A2) 正 = v(B2) 逆并不代表正逆反應(yīng)速率相等,只有當(dāng)3v(A2) 正 = v(B2) 逆時(shí)才是正逆反應(yīng)速率相等,A錯(cuò)誤;B. 斷裂1個(gè)A2鍵,同時(shí)斷裂3個(gè)B2鍵均指正反應(yīng)方向,不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等,B錯(cuò)誤;C.
9、當(dāng)c(A2):c(B2):c(AB3)=1:3:2時(shí),并不代表各物質(zhì)的濃度保持不變,C錯(cuò)誤;D.因該反應(yīng)前后氣體的分子數(shù)目不等,當(dāng)反應(yīng)沒(méi)有達(dá)到平衡時(shí),氣體的分子數(shù)目就會(huì)變化,容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)也就會(huì)隨之改變,壓強(qiáng)不變說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài),D正確。
典例3可逆反應(yīng):2NO22NO+O2在固定體積的密閉容器中反應(yīng),達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是
(1)單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2的同時(shí),生成2n mol NO2
(2)單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2的同時(shí),生成2n mol NO
(3)用NO2、NO、O2的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率的比為2:2:1的狀態(tài)
(4)混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)
10、
(5)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)
A. 僅(1)(4)(5) B. 僅(2)(3)(5)
C. 僅(1)(3)(4) D. (1)(2)(3)(4)(5)
【答案】A
【解析】可逆反應(yīng)2NO22NO+O2 在恒容密閉容器中反應(yīng),則(1)單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2的同時(shí),生成2n mol NO2,說(shuō)明正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,達(dá)到平衡;(2)單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2的同時(shí),生成2n mol NO,只有正反應(yīng)速率,不能說(shuō)明正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)不一定處于平衡狀態(tài);(3)用NO2、NO、O2的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率的比為2:2:1的狀
11、態(tài),不能說(shuō)明正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)不一定處于平衡狀態(tài);(4)混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài),說(shuō)明反應(yīng)混合物中二氧化氮的濃度保持不變,反應(yīng)達(dá)到平衡;(5)該反應(yīng)的正反應(yīng)方向是氣體分子數(shù)增大的方向,反應(yīng)過(guò)程中氣體的平均相對(duì)對(duì)分子質(zhì)量減小,所以當(dāng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變時(shí)達(dá)到平衡。
典例4一定溫度下,在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2HI(g)+Cl2(g)2HCl(g)+I2(s)。下列事實(shí)不能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是( )
A. 斷裂1 mol Cl-Cl鍵同時(shí)形成1 mol H-Cl鍵
B. 容器內(nèi)氣體密度不再改變
C. 容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再改變
D. 容器內(nèi)氣體顏色不
12、再改變
【答案】A
典例5在一個(gè)恒溫的固定容積的密閉容器中,發(fā)生可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(s),當(dāng)m、n、p、q為任意整數(shù)時(shí),一定達(dá)到平衡的標(biāo)志是( )
①體系的溫度不再改變 ②氣體總質(zhì)量不再改變
③各組分的濃度不再改變 ④各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再改變
⑤反應(yīng)速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q
⑥混合氣體密度不再改變
A. ③④⑤⑥ B. ②③④⑥ C. ①②④⑥ D. ①③④⑥
【答案】B
【解析】①由于反應(yīng)是在恒溫下進(jìn)行的,所以體系的溫度不再改變不能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),①錯(cuò)誤;
②D是固體,根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知?dú)怏w的質(zhì)量是變化的,則氣體總質(zhì)量不再改變能據(jù)此判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),②正確;③各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變,該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),③正確;④當(dāng)該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再改變,該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),④正確;⑤當(dāng)反應(yīng)速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q時(shí)不能據(jù)此判斷該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài),且D是固體,不能表示反應(yīng)速率,⑤錯(cuò)誤;
⑥反應(yīng)前后容積不變,但氣體的質(zhì)量是變化的,所以體系的密度不再變化能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),⑥正確。