智能考点   化学反应的限度

Ⅰ.课标要求
1.能“描述化学平衡建立的过程，知道化学平衡常数的涵义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。
2.通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响，并能用相关理论加以解释。
3.认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
Ⅱ.考纲要求
1.了解化学反应的可逆性。
2.了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。
3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律。
4.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
Ⅲ.教材精讲
1.本考点知识结构

2.可逆反应：在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应称为可逆反应。在可逆反应中使用“         ”。
3.化学平衡（状态）：
（1）概念：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。
（2）特征：
①逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。
②等：V（正）==V（逆）≠0
③动：化学平衡是动态平衡。虽然V（正）==V（逆），但正、逆反应仍在进行。
④定：反应物和生成物的浓度保持一定。
⑤变：外界条件改变，平衡也随之改变。
4.化学平衡常数：
（1）概念：对于一定条件下的可逆反应（aA+bB     cC+dD），达到化学平衡时，生成物浓度的乘幂的乘积与反应物浓度的乘幂的乘积之比为一常数，记作Kc，称为化学平衡常数(浓度平衡常数)。
（2）数学表达式：

如果反应物和生成物均为气体，当达到化学平衡时，将由各物质平衡分压算得的平衡常数称为压强平衡常数。即

浓度平衡常数和压强平衡常数均称为化学平衡常数。
（3）意义：平衡常数的大小化学反应可能进行的程度（即反应限度）；平衡常数的数值越大，说明反应进行得越完全。
（4）影响因素：只与温度有关，而与浓度无关。
5.平衡转化率：对于可逆反应aA+bB     cC+dD，反应物A的平衡转化率可以表示为：
α（A）==（c0(A)－ [A]）/c0(A)×100%
6. 反应条件对化学平衡的影响
(1)化学平衡移动：一定条件下的可逆反应达到平衡状态以后，反应条件改变，平衡混合物中各组分的浓度也随之发生改变而达到新的平衡状态，这种由一个平衡达到新的平衡的过程称为化学平衡移动。
（2）反应条件对化学平衡的影响
①改变温度：
升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。
降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。
②改变浓度：
若Qc＜Kc，化学平衡正向（向右）移动。
若Qc＞Kc，化学平衡逆向（向左）移动。
③改变压强：
若Qp＜Kp，化学平衡正向（向右）移动。
若Qp＞Kp，化学平衡逆向（向左）移动。
（3）勒夏特列原理：在封闭体系中，如果只改变平衡体系中的一个条件时，平衡将向减弱这个条件改变的方向移动。

Ⅳ.典型例题
例1.（05年广东省高考化学试题14）在一定条件下，固定容积的密闭容器中反应：
2NO2（g）   O2（g）+2NO（g）；△H＞0，达到平衡。当改变其中一个条件X，Y随X的变化符合图中曲线的是
A、当X表示温度时，Y表示NO2的物质的量
B、当X表示压强时，Y表示NO2的转化率
C、当X表示反应时间时，Y表示混合气体的密度
D、当X表示NO2的物质的量时，Y表示O2的物质的量

【解析】
由图可知，Y随X的增大而逐渐减小，而该反应的特点是正反应是一体积增大的吸热反应。当升高温度时（X增大），平衡向正反应方向移动，NO2的物质的量减少；当增大压强时（X增大），平衡向逆反应方向移动，NO2的转化率减小。而在一个固定容积的密闭容器中，混合气体的密度是不随时间的变化而发生改变的；当增大NO2的物质的量时，平衡正向移动，O2的物质的量增多。因此答案为AB。
【点评】坐标轴的意义与化学反应原理的对应实质上是考生对化学反应原理的形象化认识。明确化学反应原理是解答这一类试题的基础，正确识图是解答这一类试题的关键。本题使用勒沙特列原理结合图像进行分析便可作答。
例2.Ⅰ.恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：
     

（1）若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成amolC，这时A的物质的量为           mol 。
（2）若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为     mol。
（3）若开始时和入x molA 、2molB和1molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3amol，则x ===       mol ，y ===       mol。
平衡时，B的物质的量       （选填一个编号）
（甲）大于2mol    （乙）等于2mol  
（丙）小于2mol    （丁）可能大于、等于或小于2mol
做出此判断的理由是                                                       
（4）若在（3）的平衡混合物中再加入3molC，待再次达到平衡后，C的物质的量分数是                       。
Ⅱ.若维持温度不变，在一个与（1）反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生反应
（5）开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成bmolC。将b与（1）小题中的a进行比较        （选填一个编号）。
（甲）a＜b    （乙）a＞b   （丙） a＝b    （丁）不能比较a和b的大小
做出此判断的理由是                                                      。
【解析】
（1）由反应方程式可知生成amolC必消耗amolA，故平衡时A的物质的量为（1—a）mol。
（2）由于初始状态为（1）的3倍，故平衡时生成的C必为（1）的3倍，即生成C的物质的量为3a mol。
（3）据平衡时C的物质的量为3amol及（2）小题中A、B初始物质的量知，A、B最初的物质的量应分别为3mol 、3mol，由于产物中已生成1molC，故x == （3—1）mol==2   mol。
平衡时A的物质的量y ==(3 —3a)mol，B的物质的量也为(3 —3a)mol，由平衡时B的物质的量可知，当3a＞1时，B的物质的量小于2mol，当3a == 1时，B的物质的量等于2mol，当3a＜1时，B的物质的量大于2mol，故答案选（丁），理由如上横线部分。
（4）在（3）的平衡混合物中再加入3molC，相当于初始状态时A、B的物质的量分别为6mol、6mol，即为（3）小题中初始状态的2倍，故可推知平衡时C的物质的量为6amol，平衡混合物的总物质的量为（6—6a+ 6—6a +6a）mol ==（12—6a）mol，故C的物质的量分数为6amol/(12—6a)mol === a/(2—a) 或a/(2—a)×100%
（5）由于温度不变、体积不变，而（1）中容器的体积变小，故（5）小题中容器的压力小于（1）小题中容器的压力，有利于平衡向逆反应方向移动，故反应达平衡时a＞b答案选（乙），理由如上横线部分。
【点评】本题是一种“链条式”的化学计算题。它由浅入深，环环紧扣，突出考察考生的思维能力和想象能力。相同的初始状态可以达到相同的平衡状态（等效平衡），与达到平衡的过程无关，反之，相同的平衡状态（或倍数关系）可以反推得到相同的初始状态（或倍数关系）。大胆进行想象是解答这一类试题的关键。
本题在第（3）小题和第（5）小题中两次要求考生简答“做出此判断的理由”，它不仅要求考生知其然，而且更重要的是要求考生在知其所以然的基础上，用准确、科学的语言进行表达，即考察考生的文字表达能力。这是高考命题的一个重要趋势，因此，培养考生学科内的综合能力至关重要。
例3.（05年广东省高考化学试题23）在密闭容器中，由一定起始浓度的氙（Xe）和F2反应，可得到3种氟化物。各种生成物在平衡体系内的分压与反应温度的关系如下图所示（已知气体的分压之比等于物质的量之比）。
（1）420K时，发生反应的化学方程式为：                                    ；若反应中消耗1molXe，则 则转移电子             mol。
（2）600～800K时，会发生反应
XeF6(g)       XeF4(g)+F2(g)
其反应热△H       0（填“＞”、“＝”或“＜”）
（3）900K时，容器中存在的组分有                                         。

【解析】
由图像知，420K时，主要生成XeF6，故其反应方程式为：
Xe +3F2=== XeF6
又由反应式知，当有1mol Xe参加反应时，Xe由零价变到正六价，故转移电子6mol。
（2）＞。因为随温度升高，XeF6的分压减小，XeF4的分压增大，即XeF6(g)     XeF4(g)+F2(g)平衡向右移动，根据温度升高平衡向吸热反应方向移动的原理可知，故该反应的△H＞0。
（3）由900K时的曲线知，三种氟化物均可存在，由于是可逆反应，故还可存在Xe和F2两种单质，故其答案为F2、Xe、XeF6、XeF4、XeF2。
【评述】本题是一道综合性图像题。科学准确地分析图形，如理解顶点、拐点的意义，理解曲线的变化趋势，将图像中的信息与化学反应原理进行关联，进而得出解题的思维方法。即由“形”到“化学反应原理”再到具体的解题方法与过程，是考生思维能力的跨越式发展。

Ⅴ.跟踪训练
一、选择题（下列各题均只有一个合理答案，请将合理答案的序号填在第Ⅱ卷题首的答案栏内，填在其它地方无效）
1. 下图曲线a表示放热反应X （g）+Y（g）    Z（g）+M（g）+N（s）进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采取的措施是
A.升高温度
B.加大X的投入量
C.加催化剂
D.增大体积

2. 在恒温下，一固定容积的容器内发生如下反应：2NO2（g）    N2O4（g）达平衡时，再向容器内通入一定量的NO2（g），重新达平衡后，与第一次平衡时相比，NO2的体积分数
A.不变 B.增大 C.减小  D.无法判断
3.一定温度下，反应2SO2 +O2     2SO3达到平衡时，n(SO2)︰n(O2) ︰n(SO3) ===2︰3︰4。缩小体积，反应再次达到平衡时，n(O2) ==0.8mol, n(SO3)==1.4mol，此时SO2 的物质的量应是
A.0.4mol    B.0.6mol    C.0.8mol   D.1.2mol
4. 在一个固定的密闭容器中，加入了2molA和1molB，发生反应：
2A（g）+B（g）     3C（g）+D（g）
达平衡时，C的浓度为Wmol/L。若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达平衡后，C的浓度仍为Wmol/L的是
A.4molA+2molB   B.2molA+1molB+3molC+1molD
C. 1molB+3molC+1molD
D. 3molC+1molD
5.下图是表示外界条件（温度和压强）的变化对下述反应的影响，
L（s）+G（g）   2R（g），其△H＞0，在图中y轴是指
A.平衡混合物中R的质量分数
B. 平衡混合物中G的质量分数
C.G的转化率
D.L的转化率

二.选择题（下列各题均1～2个合理答案）
6．在容积固定的密闭容器中存在如下反应：A （g）+3B（g）    2C（g）；△H＜0，某研究小组研究了其它条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出下列关系图：

下列判断一定错误的是
A.图Ⅰ研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用催化剂的效率较高
B.图Ⅱ研究的是压强对反应的影响，且甲的压强较高
C.图Ⅱ研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高
D.图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用催化剂的效率较高
7．下列哪种说法可以证明N2+3H2    2NH3已达到平衡状态
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
8.在高温下反应2HBr(g)     H2(g)+Br2(g)，其△H＞0，达平衡时，要使混合气体的颜色加深，可采取的方法是
A.减小压强   B.扩大体积   C.升高温度  D.增大氢气的浓度
9.在一个刚性密闭容器中注满NO2，25℃时，NO2和N2O4建立如下平衡：
2NO2     N2O4，其△H＜0，再把该容器置于沸水中，则下列性质不会改变的是
A.颜色   B.平均相对分子质量   C.质量   D.密度
10.对于mA（g）+nB（g）     pC（g）+gD（g）的平衡体系，当升高温度时，体系的平均相对分子质量从16.9变为16.5。则下列判断正确的是
A.m+n＞p+g 正反应是放热反应   B. m+n＞p+g 正反应是吸热反应
C. m+n＜p+g 逆反应是放热反应   D. m+n＜p+g 逆反应是吸热反应
11.在5L的密闭容器中，含有等物质的量的PCl3和Cl2其合成反应为
PCl3（g）+Cl2（g）   PCl5（g）。当250℃达到平衡后，PCl5的分压为1atm时，原来含有PCl3和Cl2的物质的量(单位：mol)分别是（Kp==0.54）
A.1，1   B.0.276， 0.38   C.0.5 ，0.6  D.0.276 ，0.276
12.可逆反应：3A（g）      3B（?）+C（?）其△H＞0，随着温度升高，混合气体的平均相对分子质量有变小的趋势，则下列判断正确的是
A.B、C可能都是固体             B.B和C一定都是气体
C.若C为固体，则B一定是气体   D. B和C可能都是气体
四.本题包括2小题
13.如下图所示，烧杯甲中盛放100mL6mol·L—1的盐酸溶液，烧杯乙中盛放100 mL冷水，现向烧杯甲中放入25gNaOH固体，同时向烧杯乙中放入25g NH4NO3固体，搅拌使之溶解。

（1）A瓶中气体颜色       ，理由是                                      。
（2）B瓶中气体颜色       ，理由是                                      。
14. 高炉炼铁中发生的基本反应之一是：FeO(s)+CO(g)     Fe(s)+CO2(g)，其△H＜0，其平衡常数可表达为Kc==[CO2]/[CO]，已知1100℃时，Kc==0.263。
（1）温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比      ，平衡常数Kc      （本小题空格均备选“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）1100℃时测得高炉中[CO2]==0.025mol·L—1，[CO]==0.1mol·L—1，在这种情况下，该反应是否处于平衡状态     （填“是”或“否”），此时，化学反应速率V（正）    V（逆）（填“大于”、“小于”或“等于”），其原因是                                 。
五、本题包括3小题
15.将等物质的量的A、B、C、D、四种物质混合，发生如下反应：
aA+bB      cC（s）+dD。
当反应进行一段时间后，测得A减少了nmol，B减少了(n/2)mol，C增加了（3n/2）mol，D增加了nmol，此时达到化学平衡。
（1）该化学方程式中，各物质的化学计量数（系数）分别为：
a==         ，b==          ，c==        ，    d==         。
（2）若只改变压强，反应速率发生变化，但平衡不发生移动，该反应中各物质的聚集状态：A         ，  B         ，D        。
（3）若只升高温度，反应一段时间后，测知四种物质的物质的量又达到相等，则该反应为       （填“放热”或“吸热”）反应。
16.现有反应：CO（g）+H2O（g）    CO2（g）+H2（g），其△H＜0，在850℃时，Kc==1。
（1）若升高温度到950℃时，达到平衡时Kc     1（填“大于”、“小于”或“等于”）
（2）850℃时，若向一容器可变的密闭容器中同时充入1.0molCO，3.0molH2O，1.0molCO2和xmolH2，则：
①当x==5.0时，上述平衡向      （填“正反应”或“逆反应”）方向进行。
②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是      。
（3）在850℃时，若设x==5.0和x==6.0，其它物质的投料不变，当上述反应达到平衡后，测得H2的体积分数分别为a%和b%，则a      b（填“大于”、“小于”或“等于”）。
17.下列反应在210℃达到平衡：
PCl5(g)       PCl3(g)+Cl2(g)，     其△H＞0，K1==1        ①
CO（g）+Cl2(g)      COCl2(g)，其△H＜0，K2==5×104　　②
COCl2(g)　    CO（g）+Cl2(g)，其△H＞0， K3==？　　　　③
（1）根据反应①的平衡常数K的表示式，下列等式必定成立的是         。
A.c(PCl5)==c(PCl3)==c(Cl2)==1
B. c(PCl5)==c(PCl3)+c(Cl2)==1
C. c(PCl5)==c(PCl3)c(Cl2)
（2）反应②和反应③的平衡常数K表达式      （填“相同”或“不同”）；K3==    。
（3）降低Cl2浓度，反应③的平衡常数K3值将      （填“增大”、“减小”或“不变”）
（4）要使反应①和反应②的K值相等，应采取的措施是         。
A.反应①和反应②同时升高温度
B.反应①和反应②同时降低温度
C. 反应①降低温度，反应②维持210℃
六.本题包括2小题
18.（04年理科综合能力测试题第29题）恒温下，将amolN2与bmolH2的混合气通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：
N2（g）+3H2（g）    2NH3（g）
（1）若反应进行到某时刻t时，nt(N2)==13mol，nt(NH3)==6mol，计算a的值。
（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L(标准状况)，其中NH3的含量（体积分数）为25%。计算平衡时NH3的物质的量。
（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比，下同），n(始) ︰n（平）===          。
（4）原混合气体中，a︰b==     。
（5）达到平衡时，N2和H2的转化率之比，α(N2) ︰α（H2）===        。
（6）平衡混合气体中，n(N2) ︰n(H2) ︰n(NH3）===               。

19.一定温度下，在容积固定的密闭容器中进行反应：H2(g)+Br2(g)    2HBr(g)。已知加入1molH2和2molBr2时，达到平衡后生成a mol HBr（见下表“已知”项）。在相同条件下，且保持平衡时各组分的物质的量分数不变，对下列编号（1）~（3）的状态，填写表中的空白：
编号
起始状态（mol）
平衡时HBr物质的量
（mol）


H2
Br2
HBr


已知
1
2
0
        a

⑴
2
4
0


⑵


1
       0.5a

⑶
m
n(n≥2m)
  
(n-m)a


参考答案
一.1.C 2.C 3.A 4.D 5.B
二.6.AB 7.AC 8.C 9.CD 10.AC 11.D 12.CD
三.13.(1)变深；氢氧化钠溶解放热，中和盐酸也放热，溶液及A 中气体温度升高，平衡（2NO2    N2O4，其△H＜0 ）向生成二氧化氮的方向移动，二氧化氮的浓度变大，故颜色加深。（2）变浅；硝酸铵溶解吸热，乙中溶液及B中气体温度降低，使反应向生成四氧化二氮的方向移动，二氧化氮的浓度减小，故颜色变浅。
14.(1)增大，增大。（2）否，大于，此时[CO2]/ [CO]＜0.263，因温度不变，K值不变，为增大[CO2]/ [CO]比值，需V（正）＞V（逆）。
四.15.（1）2；1；3；2。（2）气；固或液；气。（3）放热。
16.（1）＜；（2）①逆反应；② 0≤ x＜3.0  (3)＜
17.（1）C；（2）不同；1/K2==2×10—5。（3）不变。（4）A。
五.18. 【解析】
（1）设达t时刻时反应的N2的物质的量为X。
N2（g）+3H2（g）    2NH3（g）
起始量： a        b           0
t时刻： 13                    6
据方程式知：X︰6mol ===1︰2
            X===3mol
     a ===13 +3==16
（2）n平（NH3）==716.8L /22.4L ·mol—1×25%===8mol
（3）由（2）的结果知平衡时氨气的物质的量为8mol，平衡混合气的物质的量为32mol。
∵n(始) == a +b ==16 +b
N2（g）+3H2（g）    2NH3（g）
起始量： 16      b           0
平衡量：（16—4） b—12       8
（16—4）+（ b—12）==32—8
             b ==24
∴n(始) ︰n（平）===（16 +24）︰32
                ===5︰4
（4）a︰b== 16︰24 ==2︰3
（5）据（3）的结果知，
α(N2)==4/16×100% ==25%，
α（H2）==12/24×100%==50%
故α(N2) ︰α（H2）===1︰2
（6）同理，由（3）的结果知，
n(N2)===12mol ，n(H2）===12mol    ︰n (NH3）===8mol
故n(N2) ︰n (H2)︰n(NH3）===12︰12︰8===3︰3︰2
19. （1）2a   （2）0，0.5   （3）2(n-2m)。
解析：等温等容条件，化学反应是等体积反应，“保持平衡时各组分的物质的量分数不变”即为等效平衡。由等效平衡的性质有：
（1）n(HBr,平)=2a mol。
（2）设H2、Br2平衡时的物质的量分别为x、y，根据等效平衡性质，采用极限法（一边倒）方法：    H2(g)   +   Br2(g)
2HBr(g)
平衡       x           y           0.5a
倒推      0.5          0.5          1
倒推起始 x+0.5      y+0.5         0 
与已知平衡HBr为amol，情形（2）平衡时为0.5amol，是已知的1/2。根据等效平衡的性质，“倒推已起始”H2和Br2物质的量也应该是“已知平衡”的1/2。
∴ 
x +0.5 ==1/2    解得： x=0
y + 0.5==2/2            y=0.5
（3）设HBr起始时为x、变化2z摩，则：
H2(g)   +   Br2(g)  
2HBr(g)
起始           m          n               x
变化           z           z              2z
平衡           m-z        n-z            (n-m)a
平衡时总物质的量=m-z+n-z+(n-m)a=n+m-2z+(n-m)a (mol)
与(1)等效平衡比较得： （n-m）a : [(n+m-2z+(n-m)a ]= a : 3
    由该平衡可得：         x+2z=(n-m)a
解得：  z =[(4-a)m+(a-2)n]/2
       x=2（n-2m）mol。
所以，n(HBr,起)=2(n-2m)mol.。