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专题七 化学中的平衡问题  

2009-09-08 16:13:35|  分类: 高中化学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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专题七  化学中的平衡问题

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【直击高考】

1.了解化学反应的可逆性。理解化学平衡的含义及其与化学反应速率之间的内在联系。

2.理解勒夏特列原理的含义。掌握浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。

3.理解弱电解质的电离平衡的概念。能将勒夏特列原理应用于外界条件对弱电解质电离平衡的影响,从而了解水的电离、溶液pH等概念,并理解盐类水解的原理。

4.以上知识是中学化学理论的重要组成部分,是每年必考的内容。

【难点突破】

1.方法与技巧

(1)等效平衡问题

  在一定条件下(定温、定容或定温、定压),对同一可逆反应,虽然起始时加入物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的物质的量分数相同,这样的平衡称为等效平衡。

   ①恒温恒容:只改变起始时加入物质的量,如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一边的物质的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效。

    ②恒温恒压: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边的物质的物质的量之比与原平衡相同,则达到平衡后与原平衡等效。 

(2)化学平衡移动原理的应用

改变影响平衡的一个条件(浓度、压强或温度等),平衡向能够减弱这种改变的方向移动。这就是化学平衡移动原理,又称勒夏特列原理。化学平衡移动原理普遍适用于溶解平衡、弱电解质(包括水)的电离平衡、水解平衡、物理平衡等。

2.解题注意点

(1)解等效平衡问题时,首先要弄清反应条件,再确定两种平衡状态是否为等效平衡?如何使之达到等效平衡?

(2)判断改变条件对平衡移动影响时,首先要确定平衡的特征。

3.命题趋向

化学反应速率的概念与表示方法常以选择题的形式出现,近年出现了填空题型;化学平衡中的化学平衡移动原理的应用、等效平衡问题,根据条件确定可逆反应中某物质的转化率、气体体积变化、体积分数等,图像问题、数形结合问题是高考命题的永恒主题。

专题新例析

例1 化合物HIn在水溶液中因存在以下电离平衡,故可用作酸碱指示剂。

HIn(aq)  H+  +  In—(aq)

(红色)          (黄色)

浓度为0.02mol/L的下列各溶液:

(1)HCl (2)石灰水(3)NaCl(aq) (4)NaHSO4(aq)(5)NaHCO3(aq)(6)氨水

其中能使指示剂显红色的是(    )

A.(1)(4)(5)        B.(2)(5)(6)

C.(1)(4)             D.(2)(3)(6)

【解析】增大H+浓度,使电离平衡向左移动,能使指示剂显红色,故应加入酸性物质。

【答案】C

【点评】勒夏特列原理同样适用于电离平衡、水解平衡、溶解平衡等其他化学平衡问题。

例2  室温下,在pH=12的某溶液中,由水电离的c(OH-)为(    )

A.1.0×10-7mol/L               B.1.0×10-6mol/L   

C.1.0×10-2mol/L               D.1.0×10-12mol/L

【解析】  pH=12的溶液呈碱性,使该溶液呈碱性的原因有两种:加碱或强碱弱酸盐。当水的电离受到抑制时,水电离的c(OH—)水= c(H+)水=10-12mol/L;当水的电离受到促进时,水电离的c(OH—)水= c(OH-)=Kw/c(H+)=10-2 mol/L。

【答案】CD

【点评】水是一种极弱的电解质,加入HCl、 HAc、NaOH、NaHSO4、NaAc、NH4Cl、金属钠等物质或加热都可使水的电离遭到破坏。

例3  将2mol H2O和2mol CO置于1L容器中,在一定条件下,加热至高温,发生如下可逆反应:

2H2O(g) 2H2+O2

2CO+O2 2CO2

(1)当上述系统达到平衡时,欲求其混合气体的平衡组成,则至少还需要知道两种气体的平衡浓度,但这两种气体不能同时是      和      ,或      和      。(填它们的分子式)

(2)若平衡时O2和CO2的物质的量分别为 n(O2)平=a mol, n(CO2)平=b mol。试求n(H2O)平=         。(用含a、b的代数式表示)

【解析】(1)题设情境中同时存在两个反应的化学平衡,涉及5种气体。根据物质守恒可以写出3个关系式:

H原子守恒:2n(H2O)平+2 n(H2)平=4mol                              ①

O原子守恒:n(H2O)平+2 n(O2)平+ n(CO)平+2 n(CO2)平=4mol         ②

C原子守恒:n(CO)平+ n(CO2)平=2mol                                ③

由①可知,n(H2O)平和 n(H2)平两个量是直接相关的,知其一,则知其二;由③可知,n(CO)平和 n(CO2)平的关系也是如此。若同时n(H2O)平和 n(H2)平两个量,或n(CO)平和 n(CO2)平两个量,实际上只相当于增加了一个已知条件。

(2)将“n(O2)平=a mol、n(CO2)平=b mol”代入②、③,即可求n(H2O)平。

第(2)问也可直接求解。

【答案】(1)H2O  H2, CO  CO2    (2)(2-2ab) mol

【点评】本题设两问,其特点是从一般到特殊。答题时既可以顺着题序填空,也可以在全面审题后,先解答第(2)问,再解答第(1)问。从一般到特殊或从特殊到一般,都是分析解决各类问题常用的科学方法。

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1.NO2容易发生二聚,这一反应可表示为:2NO2(g) N2O4(g);ΔH<0。现欲准确测定NO2气体的分子量,应采用的条件为            (    )

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

2.一定温度下Ca(OH)2在一定量的蒸馏水中达到如下平衡:Ca(OH)2(s) Ca2++2OH—当向悬浊液中加入少量生石灰后,若温度保持不变,下列判断正确的是(    )   

A.溶液中Ca2+数增多          B.Ca2+浓度增大 

C.溶液pH不变               D.溶液pH增大

3.对某弱酸稀溶液加热,下列叙述错误的是(     )

    A.弱酸的电离程度增大          B.弱酸分子的浓度减小

C.溶液中的c(OH—)减小            D.溶液的导电性增强

4.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(    )

A.在硫化氢水溶液中加入碱有利于S2—的生成 

B.加入催化剂有利于氨的氧化反应

C.高压有利于合成氨反应

D.500℃左右比室温更利于合成氨反应

5.已知下列物质都能与H2S反应:①O2  ②Cl2  ③SO2  ④CuSO4,其中H2S的氧化产物都是S。向H2S溶液中通入或加入少量这些物质,能使溶液中c(H+)增大的是(    )

A.①②        B.②④        C.②③④         D.①

6.室温下,在pH=12的某溶液中,由水电离的c(OH-)为(    )

A.1.0×10-7mol/L             B.1.0×10-6mol/L   

C.1.0×10-2mol/L             D.1.0×10-12mol/L

7.有甲、乙、丙三瓶新制氯水,其浓度均为0.1mol/L,现向甲瓶中加入少量NaHCO3晶体,向乙瓶中加入少量NaHSO3晶体,丙瓶试样不加入其他物质,片刻后,甲、乙、丙三瓶溶液中HClO分子的浓度(mol/L)间关系正确的是(    )

A.甲=乙=丙                 B.甲>丙>乙     

C.丙>甲>乙                 D.乙>甲>丙

8在恒温时,一固定容积的容器内发生如下反应:2NO2(g) N2O4(g),达平衡是,再向容器内通入一定量的NO2(g),重新达到平衡后,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

9.一定温度下,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)=0.8 mol,n(SO3)=1.4 mol,此时SO2的物的量应是

  A、0.4 mol               B、0.6 mol                      C、0.8 mol                 D、1.2 mol

10.在纯碱溶液中滴入酚酞,溶液变红。若在该溶液中再滴入过量氯化钡溶液,所观察到的现象是________________________,其原因(以离子方程式和简要文字说明)___________

___________________________________________________________。

11.钾是一种活泼的金属,工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取。该反应为:Na(l)+KCl(l) NaCl(l)+K(g);ΔH>0   

该反应的平衡常数可表示为:K=c(K),各物质的沸点与压强的关系见下表:

压强(kPa)

13.33

53.32

101.3

K的沸点(℃)

590

710

770

Na的沸点(℃)

700

830

890

NaCl的沸点(℃)

 

 

1437

KCl的沸点(℃)

 

 

1465

(1)在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为            而反应的最高温度应低于            。

(2)制取钾的过程中,为了提高原料的转化率可以采取的措施是                         。

(3)常压下,当反应温度升高到900℃时,该反应的平衡常数可表示为:K=                     。

12.将a mol A(g),d mol D(g)置于体积可变的密闭容器中加热至一定温度,发生如下反应:

2A(g) 2B(g)+C(g),2D(g)+C(g)  2E(g)

t min时建立平衡,平衡时测得B的物质的量为m mol,C的物质的量为n mol,试回答:

(1)平衡时,D的物质的量为          mol(用含dmn的代数式表示)。

(2)平衡时若温度压强与反应前相同,则反应前和平衡时气体的密度之比为       (用含admn的代数式表示)。

13.I. 恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下发应:

               A(气)+B(气)        C(气)

       (1)若开始时放入1molA和1molB,到达平衡后,生成a molC,这时A的物质的量为              mol。

(2)若开始时放入3 molA和3molB,到达平衡后,生成C的物质的量为     mol。

(3)若开始时放入x molA,2molB和1molC,到达平衡后,A和C的物质的量分别是ymol和3a mol,则x=         mol,y=      mol。

       平衡时,B的物质的量        (选填一个编号)

           (甲)大于2 mol     (乙)等于2 mol

           (丙)小于2 mol     (丁)可能大于、等于或小于2mol

            作出此判断的理由是                       。

       (4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,待再次到达平衡后,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上述反应。

       (5)开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成b molC。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

作出此判断的理由是                    。

专题五  化学中的平衡问题

1.D  2.C  3.C  4.BD  5.B  6.CD  7.B  8.C  9.A

10.产生白色沉淀,且红色褪去   在纯碱溶液中,CO32-水解:CO32-+ H2O HCO3-+ OH- ,加入BaCl2后:Ba2+ + CO32- == BaCO3↓(白色),由于c(CO32-)减小,CO32-水解平衡左移,c(OH-)减小,酚酞褪色

11.(1)770℃  890℃  (2)降低压强或移去钾蒸气、适当升高温度  (3)c(K)/c(Na)

12.(1)d+2nm    (2)(adn):(ad)

13.(1)(1-a)   (2)3a    (3)2   3-3a   丁

若 ,B的物质的量小于2mol; 若 ,B的物质的量等于2mol;

若 ,B的物质的量大于2mol

   (4)

   (5)乙  因为(5)小题中容器容积不变,而(1)小题中容器的容积缩小,所以(5)小题的容器中的压力小于(1)小题容器中的压力,有利于逆向反应,故反应达到平衡后 。

 

 

 

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