【本讲教育信息】

一. 教学内容：

专题复习三  化学平衡

 

二. 教学要求：

1. 掌握化学平衡的基础知识和平衡移动的规律

2. 了解化学平衡几种常见题型计算

 

三. 教学重点、难点：

1. 平衡状态的判断

2. 等效平衡条件

3. 化学平衡计算

 

四. 知识分析：

1. 化学平衡基础知识

化学平衡：

（1）定义：

   

（2）特征：

   

（3）化学平衡移动：

① 原因：反应条件改变引起正、逆反应速率不等

② 结果：速率、各组分含量发生变化

③ 方向

（4）影响因素：

① 浓度：增大反应物（或减小生成物）浓度，平衡向正（逆）反应方向移动

② 压强：增大（或减小）压强，平衡向气体体积缩小（或扩大）的方向移动

③ 温度：升高（或降低）温度，平衡向吸热（或放热）方向移动

④ 催化剂：同程度改变正、逆反应速率，不影响化学平衡

2. 可逆反应达到平衡状态的标志

可逆反应达到平衡时的本质特点是，即单位时间内某一物质的生成速率等于它的消耗速率。表现在外部的特点是：① 各物质的物质的量不变；② 各物质的浓度不变；③ 各物质的百分含量不变；④ 总物质的量不变；⑤ 混合气体的平均分子量不变；⑥ 如温度、体积固定，反应容器内的总压不变。（说明：对于反应前后气体物质分子数相等的可逆反应如，不能用④、⑤、⑥判断）。

3. 等效平衡的规律

在一定条件下（定温、定容或定温、定压），对同一可逆反应，只要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，这样的平衡称为等效平衡，此类平衡的规律是：

（1）在定温定容条件下，对于反应前后气体分子数不等的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。

（2）在定温定容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡的相同，两平衡等效。

（3）在定温定压下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后与原平衡等效。

4. 有关化学平衡的计算

有关化学平衡的计算有：浓度（起始浓度、转化浓度、平衡浓度）、转化率、产率、组分的质量分数以及气体的平均分子量、气体体积、密度、压强等。其计算关系有：

（1）物质浓度的变化关系

① 反应物：平衡浓度=起始浓度－转化浓度

② 生成物：平衡浓度=起始浓度+转化浓度

其中：各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。

（2）反应物的转化率

转化率   

（3）产品的产率

产率

（4）计算模式

起始物质的量（mol） m       n           0       0

转化物质的量（mol） ax      bx          cx      dx

平衡物质的量（mol） m-ax   n－bx        cx      dx

 

【典型例题】

1. 可逆反应平衡状态的判定

[例1] 2000年杭州测试题  一定温度下，可逆反应  在体积固定的密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是（    ）。

① 单位时间内生成，同时生成

② 单位时间内生成，同时生成

③ 用、、的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为

④ 混合气体的压强不再改变

⑤ 混合气体的颜色不再改变

⑥ 混合气体的平均分子量不再改变

A. ①④⑤⑥      B. ①②③⑤     C. ②③④⑥     D. 以上全部

解析：① 生成，就是消耗，即生成的速率等于消耗的速率，能表示，正确。

② 表示同一方向的反应速率，不能表示，不正确。

③ 只要发生反应，或者说不论反应是否达到平衡，、、的速率之比均为，它不能反映可逆反应是否达到平衡，不正确。

④ 温度、体积一定，混合气体压强不再改变，说明气体的总物质的量不变，表明已达平衡。

⑤ 颜色的深浅决定于有色物质的浓度，混合气体颜色不变，说明的浓度不再改变，对固定容器来说，的物质的量不再变化，能说明已达平衡，正确。

⑥ 混合气体的平均分子量（）不变，说明气体的总物质的量（）不变，表明已达平衡，正确。

答案：A

点评：判断可逆反应是否达到平衡，也可由“假设法”得解，如本题假设没有达到平衡，则、、的量均在发生变化，显然它们的浓度、质量分数以及整个体系的颜色、物质的总量、压强、平均分子量也应在变化，故这些量不变时能说明可逆反应处于平衡状态。

 

2. 可逆反应平衡状态的比较或它的逆向思维

[例2] 1998年全国高考试题  体积相同的甲、乙两个容器中，分别都充有等物质的量的和，在相同温度下发生反应：，并达到平衡。在这过程中甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中的转化率为，则乙容器中的转化率（    ）。

A. 等于      B. 大于     C. 小于      D. 无法判断

解析：本题是一道可逆反应平衡状态的比较问题。比较时，选乙容器为标准状态，设乙容器压强保持；甲容器体积不变，由于的正反应是个气体物质的量减小的反应，达到平衡时，甲容器压强小于，减小压强，该平衡向逆反应方向移动，则甲容器中的转化率比乙容器的转化率低。（或：由于乙容器中压强大于甲容器中的压强，而增大压强，上述平衡向正反应方向移动，故乙中的转化率大于甲中的转化率）

答案：B

点评：比较同一可逆反应不同平衡状态的有关量的大小，一般的方法是：先选取某平衡状态为标准平衡状态（参照标准），然后分析另一状态转变为标准平衡状态时的条件变化而引起平衡移动的结果，进行比较判定。

 

[例3] 2000年济南调考试题  在固定体积的密闭容器内，加入、，发生反应：A（气）+B（气）2C（气）达到平衡时，C的质量分数为W。在相同条件下，按下列情况充入物质达到平衡时C的质量分数仍为W的是（    ）

A.               B.        

C. 、     D. 、 

解析：这是一道可逆反应平衡状态比较的逆向思维题，即等效平衡的条件选择问题。本题中反应前后气体的物质的量相同，如果给反应体系加压，使体积缩小，或者按比例加大或减小各反应物的物质的量，平衡将不会发生移动，各物质的质量分数将保持不变（浓度要发生变化）。也就是说，本题中加入的各种物质如果完全转化为A和B，只要就可以了。

选项A和B均不符合要求，因为本题中初始加入的A和B的物质的量与方程式系数不一致，单纯从C开始，无法达到的状态；C不符合要求；D中经转化相当于和，加上加入的，A与B的物质的量之比为。

答案：D

 

3. 外界条件对化学平衡移动的影响及其应用

[例4] 1997年上海高考试题  牙齿表面由一层硬的、组成为的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是         。

已知F（固）的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚硬。请用离子方程式表示，当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因：            。

根据以上原理，请你提出一种其他促进矿化的方法：            。

解析：该题是以生活中保护牙齿这一学生熟悉的实例，让学生运用平衡理论解决实际问题。此题紧贴生活健康知识，使学生受到保护牙齿、预防龋齿的教育，同时又考查化学平理论的知识。

根据题意，牙齿表面的一层硬的物质存在如下平衡；

_{进食后产生有机酸，电离出}与结合生成，破坏上述平衡使其向脱矿方向移动，牙齿受到腐蚀。当用含氟牙膏刷牙时，，产生了质地更坚硬的固体物质，使牙受到保护。从在唾液中的平衡可以看出，加入或加入都可促进矿化。

答案：生成的有机酸能中和使平衡向脱矿方向移动加或加等。

点评：运用平衡理论，解决与化工生产、社会生活、科研等相关的化学实际问题是今后高考命题的热点，学习时除了要掌握相关的基础知识外，还要加强这方面能力的培养。

  4. 有关化学平衡的计算

[例5] 2000年南京测试题  把6气体和气体混合放入4L密闭容器中，在一定条件下发生反应：3A（气）+B（气）2C（气）+（气）经达到平衡，此

时生成C为，测定D的平均反应速率为，下列说法中错误的是（    ）

A.                           

B. B的转化率为20%

C. 平衡时A的浓度为   

D. 恒温达平衡时容器内压强为开始时的85%

解析：本题是一道有关化学平衡的基础计算题，解题的关键是弄清各量的含义。

因=

_，所以。

3A（气）+B（气）2C（气）+2D（气）

起始量（mol）  6       5           0         0

变化量（mol）  3       1           2         2

平衡量（mol）  3       4           2         2

B的转化率为：

平衡时A的浓度：

_，所以

答案：C、D

点评：有关化学平衡的计算题，若涉及到化学反应方程式，运用以上计算模式，会使思路显得格外清晰，不易出错。

 

[例6] 2000年长沙模拟试题 在一定温度下将CO和水蒸气各放在密闭容器中反应：，达到平衡后测得为再通入水蒸气，达到新的平衡后，的物质的量是（    ）

A. 等于               B. 等于

C. 大于小于      D. 大于

解析：本题在中学知识范围内不能求出的物质的量，只能从可逆反应的特点结合平衡移动理论求出物质的量的取值范围，其解题方法是极限法。

 

【模拟试题】（答题时间：45分钟）

1. 1999年广东高考试题  在一定温度下，可逆反应X（气）+3Y（气）2Z（气）达

到平衡的标志是（    ）

A. Z生成的速率与Z分解的速率相等

B. 单位时间生成，同时生成

C. X、Y、Z的浓度不再变化

D. X、Y、Z的分子数比为

2. 2000年上海高考试题  对于反应 ，下列判断正确的是

（    ）

A. 2体积和足量反应，必定生成2体积

B. 其他条件不变，增大压强，平衡必定向右移动

C. 平衡时，消耗速率必定等于生成速率的两倍

D. 平衡时，浓度必定等于浓度的两倍

3. 反应（气）+（气）（气）+（气）经后达到平衡，测得此时A的浓度减少了，而C的浓度增加了。又测得平衡反应速率，达到平衡后，若保持温度不变，给体系加压，平衡不移动，那么该反应可表示为（    ）

A. 2A（气）+6B（气）3C（气）+5D（气）

B. 3A（气）+ B（气）2C（气）+2D（气）

C. 3A（气）+ B（气）2C（气）+D（气）

D. A（气）+3B（气）2C（气）+2D（气）

4. 2001年全国高考试题  压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是（    ）。

A.      

B.

C.    

D.

5. 乙酸蒸气能形成二聚分子：。现欲测定乙酸的相对分子质量，应采用的条件为（    ）。

A. 高温、低压     B. 低温、高压      C. 低温、低压     D. 高温、高压

6. 2001年理科综合能力测试  将气体和气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应2A（气）+B（气）2C（气）

若经（秒）后测得C的浓度为，现有以下几种说法：

① 用物质A表示的反应的平均速率为

② 用物质B表示的反应的平均速率为

③ 时物质A的转化率为70%

④ 时物质B的浓度为

其中正确的是（    ）

A. ①③      B. ①④      C. ②③      D. ③④ 

7. 2000年西安检测题  在等温、等容条件下有下列气体反应： 2A（气）+2B（气）C（气）+3D（气）。现分别从两条途径建立平衡：① A和B的起始浓度均为；② C和D的起始浓度分别为和。下列叙述正确的是（    ）。

A. ①和②两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的体积分数相同

B. ①和②两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的体积分数不同

C. 达到平衡时①途径的反应速率等于②途径的反应速率

D. 达到平衡时①途径混合气体密度为②途径混合气体密度的

8. 在一固定容积的密闭容器中，充入和发生反应：

2A（气）+B（气）xC（气），平衡后，C的体积分数为。若维持容器容积和温度不变，按、和为起始物质，达到平衡后，C的体积分数也为，则的值为（    ）

A. 1      B. 2      C. 3      D. 4

9. 2000年天津测试题  在一定温度下，向容积固定不变的密闭容器里充入，发生如下反应： ，达到平衡后，再向该容器充入，达平衡后与原平衡比较错误的是（    ）

A. 平均相对分子质量增大         B. 的转化率提高

C. 压强为原来的2倍             D. 颜色变浅

  10. 在容积不变的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2AB（气）+C（固），且

达到化学平衡。当升高温度时其容器内气体的密度增大，则（    ）

A. 若正反应是吸热反应，则A为非气态   

B. 若正反应是吸热反应，则A为气态

C. 若正反应是放热反应，则A为气态

D. 若正反应是放热反应，则A为非气态

 

【试题答案】

  1. AC    2. BC    3. B    4. A    5. A     6. B    7. AD    8. BC   9. CD 

  10. AC