资源简介

化学平衡补充知识及应用
一．确定某物质的百分含量与温度、压强变化的关系曲线
　　[例1]（91高考题）反应，在不同温度，不同压强（已知P1﹥P2）（ ）下，达到平衡时，混和气体中Z的百分含量随温度变化的曲线应为
　　分析 解该题从题干出发直接选择图示。四个图示均为生成物的百分含量随温度、压强变化的曲线，从题干出发，正反应放热，故恒温时，随温度升高平衡左移，Z%减少，曲线应下滑；正反应是气体体积缩小的反应，故恒温时增大压强，平衡右移，Z%增大，曲线在上。
答案：C。
　　[例2]（89高考题）右图表示外界条件（温度，压力）的变化对下列反应的影响，在图y轴是指
　　（A）平衡混和气中R的百分含量
　　（B）平衡混和气中G的百分含量
　　（C）G的转化率
　　（D）L的转化率
　　分析 该题要求定纵坐标的意义，可采取先从图示找到足够的信息，再对照题干判定。从图示看出，y代表的量随温度升高而降低，随压力增高而增加。从反应看，该反应在升温时，平衡向正反应方向移动，反应物的含量应降低，且该反应的正反应为气体体积增大的反应，增压平衡向逆反应方向进行，反应物含量应增加。故Y轴应代表的是反应物的含量，反应物中L为固态，只有选G。
　　答案：B。
　　二、由图示中的曲线变化关系，判断化学反应中各物质间的系数关系及反应的热效应
　　[例3]（89广东高考题）在不同温度及压力下，下列平衡系统中含G的百分比可表示如图。
　　据此，对该反应的正确推断是（ ）
　　（A）温度升高，正反应速度降低
　　（B）逆反应是放热反应
　　（C）温度一定时，降低压力可增加G的含量
　　（D）正反应是放热反应
　　分析 A项错误。从图示所得信息，G的百分含量随温度升高而减少，G是生成物说明升温平衡向逆反应方向移动，正反应是放热反应，随压强的增大，G的百分含量增大，淘汰C、B。
　　答案：D。
[例4]对于可逆反应反应过程中，其它条件不变时，D的百分含量与T或p关系如下图，下列叙述正确的是（ ）
　　
　　（A）降温化学平衡向正反应方向移动
　　（B）使用催化剂，D的百分含量增加
　　（C）化学方程式系数：m　　（D）B的颗粒越小，反应速度越快，有利于平衡向正反应方向移动。
　　分析 从图I可看出，其它条件不变时，采用温度，达到平衡所需时间比用温度短，即反应速度快，可见，但采用高温（）达到平衡时，生成物的百分含量低，说明升温平衡向逆反应方向移动，反之降温平衡向正反应方向移动，A正确。从图II可看出其它条件不变时，采用的压强，比先达到平衡，∴，但采用高压，达到平衡时，生成物减少，说明加压，平衡左移，正反应是气体体积增大的反应。m>p+q
　　答案：A，C。
　★有关化学平衡中一些规律性的运用
　　1．判断是否到达平衡的思路
　　应由化学平衡状态的特征为依据判断。
　　（1）条件固定，可逆反应的正逆反应速度相等。如：
　　在的反应中，若每秒：
　　消耗a摩A，同时有a摩A生成，即对时达平衡。
　　消耗a摩A，同时消耗3a摩B，只表示正反应，不能说明已平衡，因不平衡时也如此。
　　消耗3a摩B，同时有2a摩C分解，说明达平衡。
　　（2）条件固定，反应混合物的组分百分数不变或不随时间而改变，也是平衡状态的特征之一。在运用时应注意。如：
　　①正在进行可逆反应，可说明已达平衡。
　　②若气体混合物在条件固定时，压强不随时间改变。
　　a．气体实际上互不反应，压强不变，并未“平衡”。
　　b．反应前后气体体积不变的反应，不论是否反应、是否反应正进行、是否达平衡，压强均不变。本条不适用。如等反应。
　　2．再达平衡状态的定量关系
　　依据在一定特定条件下，无论从正反应或从逆反应开始均可达同一平衡为思路。例如
　　
　　的可逆反应。在一定条件下用2摩A和3摩B开始反应，达平衡时C浓度为m摩/升。若改在开始时加入1摩C和4摩D，或加1摩A、1.5摩B、0.5摩C、2摩D，于再平衡时仍可达C浓度为m摩/升的平衡状态。其思路是把上述开始时的各配比的反应物都回推到100%生成A和B，若仍是2摩A和3摩B即可。实际是用极限思维的回推：“不论从正或逆反应开始均达同一平衡状态”的思路。
　　例 在一定温度下，把2摩和1摩通入一个容积一定的密闭容器里，发生如下反应：
　　
　　当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中，维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的、和的物质的量（摩）。如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：
　　（1）若a=0，b=0，则c=_________。
　　（2）若a=0.5，则b=__________ 和c=_________。
　　（3）a、b、c取值必须满足的一般条件是（请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c）：_________________________________________。
　　（1993年高考题）
　　思路：（1）根据由逆反应也达同一平衡状态，则c=2（把可回推成和的极限思维）。
　　　　　（2）在a=0.5时，c要得1.5才可使硫守恒以维持题意，则再由氧守恒知b必为0.25。
　　3．平衡移动时的反应速率变化的规律性
　　（1）平衡移动方向与正逆反应速率
　　①平衡向正反应方向移动时，正反应速率必大于逆反应速率，达新平衡时二者又相等。
　　②平衡向逆反应方向移动，逆反应速率必大于正反应速率，达新平衡时二者又相等。
　　可用于根据题中曲线中、的大小变化，判断平衡移动方向，或反推之。
　　（2）条件改变时平衡移动的反应速率改变
　　①升温，不论平衡向何方移动，达新平衡时的正、逆方向速率都比原来大。（个别反应，如NO与的反应等除外）
　　②增加浓度（不论是反应物的或生成物的），不论平衡向何方移动，正、逆反应速率均比原来大。
　　③气体反应，不论平衡是否因加压而移动，正、逆反应速率均比原来快。降压则均比原来慢。
　　④固体反应物不计浓度。有固体反应物的已达平衡状态的反应，若再加固体或将固体粉碎，都不影响平衡。
　　⑤催化剂的加入使正、逆反应速率同等比例加快（或改变），不影响平衡状态。但可使未平衡的反应混合物尽快到达平衡。
　　4．反应速率和化学平衡中的重要关系量
　　（1）同一化学反应，各物质的反应速率比，等于化学方程式中对应物质的各物质系数比。
　　（2）同一化学反应中，各反应物消耗的摩尔浓度与各生成物增生的摩尔浓度比，等于化学方程式中各对应物质的系数比。
　　（3）化学平衡发生移动时，各物质的转化浓度比（摩尔浓度），等于化学方程式中对应物质的系数比。
　　（4）常用于有关气体及其反应计算的比例关系。
　　①定温、定容、定物质的量时，气体的体积与压强成反比（波义尔定律）。
　　②定容、定物质的量、定压时，气体的体积与热力学温度（）成正比。或每升高，则气体体积膨胀。若定容时，则气体的压强与热力学温度成正比。（查理定律）
　　③定温、定容时，气体的摩尔数比等于压强比（）。
　　④定温、定压时，气体的摩尔数比等于体积比（）。
　　在有关计算和判断时，若有下列有关气体的知识，可以使解题更敏捷。如混合气体的总压强是各组分气体分压强之和，即。这与混合气的总摩尔数是各气体各自的摩尔数相加的和的关系是一致的。由此我们可以想到，气体的平衡移动是因为某气体浓度的改变所致，若说成“气体分压改变使平衡移动”就更为简捷。
　　5．平衡移动时易产生误区的几例
　　（1）已达平衡的可逆反应，在其它条件不变时，如：的反应：
　　若再添加，则B的转化率必然提高，而的转化率必然降低。
　　对生成物而言，C的百分数不一定增加；若加入过多（分母变得很大）时，C百分数还有可能降低。但C的摩尔数则一定增加。
　　（2）在已达平衡的气体可逆反应中，再加入与任何气体都不反应的惰性气体，平衡是否移动有两种可能：
　　①若为定温、定容容器，气体的总压强必然加大。但平衡可认为不移动。是因为体积没变，各原来气体的摩尔浓度也未变的缘帮。即“总压加大，分压未变，平衡不移动”。
　　②若为定温、定压容器，加入惰气要维持恒压而体积必须膨胀。此时相当于扩大容器，减低原气体压强（惰气补充所差的压强），平衡向气体体积变大的方向移动。即“总压不变，分压降低平衡移动”。
　　（3）相同量相同比例的初始气体反应物，同时充入相同体积的两容器，设A为定容容器，B为定压容器，则A中反应物转化率低，B中反应物转化率高（适用于气体体积收缩的反应，若为气体体积增大的反应，则相反）。如在定容容器、定压容器，体积均为a升时，分别充分同温同压的2摩和1摩，均使在同温下进行反应：
　　
　　定容容器内因反应使气体体积缩小，即物质总摩尔下降，所以压强减低。定压容器则必因维持定压而体积收缩，压强仍是原压强。显然压强后者大于前者，所以后者的转化率高。
　　（4）平衡移动与气体混合物的平均分子量的求法。如：
　　①反应中各物质全是气体，在定温下加压，若气体反应向缩小体积的方向移动，气体混合物平均分子量加大。这是因为反应前后气体总质量不变，但物质总摩尔减小的缘故。
　　②反应中有固体，要视具体情况，根据质量变化（指气体）而详细探讨：
　　a．的反应，加压平衡左移，气体物质摩尔总数减小，气体质量也减小。但反应物中水蒸气分子量为18，按方程式生成物相同摩尔的CO和平均分子量为15。可见左移后混合气体的平均分子量要加大。
　　b．如的反应，加压平衡左移，但气体物质总质量和总摩尔均减小。但反应物分子量为46，生成物NO的分子量为30。平衡右移后显然气体平均分子量减小。
　　c．如的反应，加压平衡左移，但气体物质虽质量和摩尔均减少，但因只有一种是气体，分子量不变，仍为44。
　　（5）使平衡向左、右移，两种情况都存在时的平衡移动方向。如：
　　的反应，若加氧气平衡右移，若升温平衡左移。在又加氧气又升温时的平衡移动方向，要根据具体情况判断。在温度升高不多而加氧气又很多时，浓度的影响更大，平衡可以右移。在温升剧烈而加氧气的浓度又不极大时，平衡右移。这可以用来解释，在常温燃烧硫磺，火焰不亮呈蓝色，并可看到有少量白烟，即发生一些氧化成为的可逆反应。
　　在氧气中点燃硫磺，火焰呈明亮蓝紫色，冒白烟却少了。这是因为升温使平衡左移的效应大于使用纯氧的效应。
　　（6）平衡不移动，气体颜色加深。如：
　　或的反应，加压平衡不移动，但因体积缩小，浓度均按同等比例加大，而有色的溴、碘蒸气颜色加深。
　　（7）未达平衡的气体可逆反应，浓度大、温度高、压强大均会使不平衡到达平衡的时间大为缩短。
　　例 有下列五个化学方程式：
　　①
　　②
　　③
　　④
　　⑤
　　当温度下降时①式平衡向右移动，②式平衡向左移动。据此据定③至⑤式中x、y、z的大小顺序正确的是（ ）
　　（A）x>y>z 　　　　（B）x>z>y
　　（C）y>x>z 　　　　（D）x>x>y
　　思路：由降温使①式平衡右移，知其为放热反应；降温使②式平衡左移，知其为吸热反应。再分析①②两式中化学键的变化，①中叁键转化为双键放热，②式单键转化为和双键吸热，可见生成单键越多放热越多。由此可以推知③生成的单键最多，x值最大，④相当于生成的单键最小（实为叁键），y值最小，答案为B。

展开更多......

收起↑