江苏省2020版高考化学新增分大一轮复习专题7化学反应速率与化学平衡第22讲化学平衡的移动讲义(含解析)苏教版.docx
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1、1第 22 讲 化学平衡的移动考纲要求 理解浓度、温度、压强、催化剂等对化学平衡影响的一般规律。考点一 化学平衡移动1.化学平衡移动的过程2.化学平衡移动与化学反应速率的关系(1)v 正 v 逆 :平衡向正反应方向移动。(2)v 正 v 逆 :反应达到平衡状态,不发生平衡移动。(3)v 正 v 逆 :平衡向逆反应方向移动。3.影响化学平衡的因素(1)若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下:改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动浓度减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动增大压强向气体分子总数减小的方向移动反应前后气体体积
2、改变减小压强向气体分子总数增大的方向移动压强(对有气体参加的反应)反应前后气体体积不变改变压强 平衡不移动升高温度 向吸热反应方向移动温度降低温度 向放热反应方向移动催化剂 同等程度改变 v 正 、 v 逆 ,平衡不移动(2)勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。2(3)“惰性气体”对化学平衡的影响恒温恒容条件原平衡体系 体系总压强增大 体系中各组分的浓度不变 平衡不移动。 充 入 惰 性 气 体 恒温恒压条件原平衡体系 容器容积增大,各反应气体的分压减小 充 入 惰 性 气 体 体 系 中 各 组 分 的 浓
3、 度 同 倍 数 减 小 (等 效 于 减 压 )(1)化学平衡发生移动,化学反应速率一定改变;化学反应速率改变,化学平衡也一定发生移动()(2)升高温度,平衡向吸热反应方向移动,此时 v 放 减小, v 吸 增大()(3)C(s)CO 2(g)2CO(g) H0,其他条件不变时,升高温度,反应速率 v(CO2)和 CO2的平衡转化率均增大()(4)化学平衡正向移动,反应物的转化率不一定增大()(5)向平衡体系 FeCl33KSCN Fe(SCN)33KCl 中加入适量 KCl 固体,平衡逆向移动,溶液的颜色变浅()(6)对于 2NO2(g)N2O4(g)的平衡体系,压缩体积,增大压强,平衡正
4、向移动,混合气体的颜色变浅()在一个密闭容器中充入 amolA 和 bmolB,发生反应 aA(g) bB(g)cC(g) dD(g) H0,一段时间后达到平衡,测得各物质的浓度。(1)若体积不变,仅增加 c(A),A 的转化率将减小(填“增大” “减小”或“不变” ,下同),B 的转化率将增大,达到新平衡时, c(A)将增大, c(B)将减小, c(C)将增大, c(D)将增大。(2)体积不变,再充入 amolA 和 bmolB,则平衡正向移动,达到新平衡时, c(A)将增大, c(B)将增大, c(C)将增大, c(D)将增大。若 a b c d,则 A 的转化率将不变;若 a b c d
5、,则 A 的转化率将增大;若 a b c d,则 A 的转化率将减小。(3)升高温度,平衡正向移动,达到新平衡时, c(A)将减小, c(B)将减小, c(C)将增大, c(D)将增大,A 的转化率将增大。3题组一 选取措施使化学平衡定向移动1.(2019桂林高三质检)COCl 2(g)CO(g)Cl 2(g) H0,当反应达到平衡时,下列措施:升温 恒容通入惰性气体 增加 CO 浓度 减压 加催化剂恒压通入惰性气体,能提高 COCl2转化率的是( )A.B.C.D.答案 B解析 该反应为气体体积增大的吸热反应,所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体,相当于减压。恒容通入惰性气
6、体与加催化剂均对平衡无影响。增加 CO 的浓度,将导致平衡逆向移动。2.工业上利用 Ga 与 NH3高温条件下合成半导体材料氮化稼(GaN)固体同时有氢气生成。反应中,每生成 3molH2时放出 30.8kJ 的热量。恒温恒容密闭体系内进行上述反应,下列有关表达正确的是( )A.图像中如果纵坐标为正反应速率,则 t 时刻改变的条件可以为升温或加压B.图像中纵坐标可以为镓的转化率C.图像中纵坐标可以为化学反应速率D.图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量答案 A解析 A 项,图像中如果纵坐标为正反应速率,升高温度或增大压强,反应速率增大,图像符合题意,正确;B 项,Ga 是固体,没有浓
7、度可言,不能计算其转化率,错误;C 项,Ga是固体,其质量不影响反应速率,错误;D 项,反应方程式为 2Ga(s)2NH 3(g)2GaN(s)3H 2(g) H0,相同压强下,升高温度,平衡逆向移动,平均相对分子质量增大;相同温度下,增大压强,平衡逆向移动,平均相对分子质量增大,错误。3.在压强为 0.1MPa、温度为 300条件下, amolCO 与 3amolH2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇:CO(g)2H 2(g)CH3OH(g) H0。(1)平衡后将容器的容积压缩到原来的一半,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是4_(填字母)。A.c(H2)减小B.正反应速率加快,逆反应
8、速率减慢C.反应物转化率增大D.重新平衡 减小cH2cCH3OH(2)若容器容积不变,下列措施可增大甲醇产率的是_(填字母)。A.升高温度B.将 CH3OH 从体系中分离C.充入 He,使体系总压强增大答案 (1)CD (2)B解析 (1)该反应为正向气体分子数减小的可逆反应,缩小体积,平衡正向移动, c(H2)增大,正、逆反应速率均增大,因而 A、B 均不正确。(2)由于该反应正向是放热反应,升高温度平衡逆向移动,CH 3OH 的产率降低,体积不变,充入 He,平衡不移动。题组二 新旧平衡的比较4.在一密闭容器中,反应 aA(g) bB(s)cC(g) dD(g)达到平衡后,保持温度不变,将
9、容器缩小为原来的一半,当达到新的平衡时,A 的浓度是原来的 1.6 倍,则下列说法正确的是( )A.平衡向逆反应方向移动 B.a c dC.物质 A 的转化率增大 D.物质 D 的浓度减小答案 C解析 容器缩小为原来的一半,若平衡不移动,则 A 的浓度应变为原来的 2 倍,说明平衡正向移动,A 的转化率增大。5.将等物质的量的 N2、H 2充入某密闭容器中,在一定条件下,发生如下反应并达到平衡:N2(g)3H 2(g)2NH3(g) H0。当改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡时,下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )选项 改变条件 新平衡与原平衡比较A 增大压强 N2的浓度一定减小
10、B 升高温度 N2的转化率减小C 充入一定量 H2 H2的转化率减小,N 2的转化率增大D 使用适当催化剂 NH3的体积分数增大答案 BC解析 A 项,正反应是气体体积减小的反应,依据勒夏特列原理可知增大压强平衡向正反应5方向移动,但氮气的浓度仍然比原平衡大,不正确;B 项,正反应是放热反应,则升高温度平衡向逆反应方向移动,氮气的转化率减小,正确;C 项,充入一定量的氢气,平衡向正反应方向移动,氮气的转化率增大,而氢气的转化率减小,正确;D 项,催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态,不正确。6.一定温度下,密闭容器中进行反应:2SO 2(g)O 2(g)2SO3(g) H0。测得 v 正
11、(SO2)随反应时间( t)的变化如图所示。下列有关说法正确的是( )A.t2时改变的条件:只加入一定量的 SO2B.在 t1时平衡常数 K1大于 t3时平衡常数 K3C.t1时平衡混合气的 大于 t3时平衡混合气的M1 M3D.t1时平衡混合气中 SO3的体积分数等于 t3时平衡混合气中 SO3的体积分数答案 D解析 t2时, v 正 (SO2)突然增大,且达到平衡后速率恢复至原来的速率,如果只加入一定量的 SO2,达到新的平衡后,速率大于原来的速率,A 错误;平衡常数只与温度有关,一定温度下, K 值不变,B 错误;平衡状态相同,各物质的百分含量相同,平均摩尔质量相同,故C 错误、D 正确
12、。7.用 O2将 HCl 转化为 Cl2,可提高效益,减少污染。新型 RuO2催化剂对上述 HCl 转化为 Cl2的总反应具有更好的催化活性。(1)实验测得在一定压强下,总反应的 HCl 平衡转化率随温度变化的 HCl T 曲线如下图:则总反应的 H_(填“” “”或“”)0。(2)在上述实验中若压缩体积使压强增大,请在上图画出相应 HCl T 曲线的示意图,并简要说明理由:_。(3)下列措施中,有利于提高 HCl的有_(填字母)。A.增大 n(HCl) B.增大 n(O2) C.使用更好的催化剂 D.移去 H2O答案 (1) (2)见下图6温度相同的条件下,增大压强,平衡右移, HCl增大,
13、因此曲线应在原曲线上方 (3)BD解析 (1)结合题中 HCl T 图像可知,随着温度升高, HCl降低,说明升高温度平衡逆向移动,得出正反应方向为放热反应,即 H0。(2)结合可逆反应 2HCl(g) O2(g)12H2O(g)Cl 2(g)的特点,增大压强平衡向右移动, HCl增大,则相同温度下,HCl 的平衡转化率比增压前的大,曲线如答案中图示所示。(3)有利于提高 HCl,则采取措施应使平衡 2HCl(g) O2(g)H2O(g)Cl 2(g)正向移动。A 项,增大 n(HCl),则 c(HCl)增大,虽12平衡正向移动,但 HCl减小,错误;B 项,增大 n(O2)即增大反应物的浓度
14、,D 项,移去H2O 即减小生成物的浓度,均能使平衡正向移动,两项都正确;C 项,使用更好的催化剂,只能加快反应速率,不能使平衡移动,错误。1.分析化学平衡移动问题的注意事项(1)平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化,而不能消除外界条件的变化。(2)不要把 v 正 增大与平衡向正反应方向移动等同起来,只有 v 正 v 逆 时,才使平衡向正反应方向移动。(3)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响。(4)对于缩小体积增大压强,不管是否移动,各成分的浓度均增大,但增大的倍数可能不同也可能相同。2.解答化学平衡移动类判断题的思维过程关注特点 容 器 特 点 恒 温 恒 容 ,
15、恒 温 恒 压 反 应 特 点 物 质 状 态 , Vg是 否 为 0, H的 正 负 分析条件(浓度、温度、压强等) 想原理(平衡移动原理) 综合判断得结论。考点二 应用“等效平衡”判断平衡移动的结果1.等效平衡的含义7在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下,同一可逆反应体系,不管是从正反应开始,还是从逆反应开始,还是正、逆反应同时投料,达到化学平衡状态时,任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。2.等效平衡的判断方法(1)恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应判断方法:极值等量即等效。例如:2SO 2(g)O 2(g)2SO3(g) 2mol 1mol 0 0 0
16、2mol 0.5mol 0.25mol 1.5mol amol bmol cmol上述三种配比,按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物,则 SO2均为 2mol,O 2均为 1mol,三者建立的平衡状态完全相同。中 a、 b、 c 三者的关系满足: c a2, b1,即与上述平衡等效。c2(2)恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应判断方法:极值等比即等效。例如:2SO 2(g)O 2(g)2SO3(g) 2mol 3mol 0 1mol 3.5mol2mol amol bmol cmol按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物,则中 ,故互为等效平衡。nSO2nO2 23中 a、 b、 c
17、三者关系满足: ,即与平衡等效。c ac2 b 23(3)恒温条件下反应前后体积不变的反应判断方法:无论是恒温恒容,还是恒温恒压,只要极值等比即等效,因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。例如:H 2(g)I 2(g)2HI(g) 1mol1mol0 2mol2mol1mol amolbmolcmol两种情况下, n(H2) n(I2)11,故互为等效平衡。8中 a、 b、 c 三者关系满足 11 或 a b11, c0,即与平衡等效。(c2 a) (c2 b)3.虚拟“中间态”法构建等效平衡(1)构建恒温恒容平衡思维模式新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。
18、(2)构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例,见图示)新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动。对于以下三个反应,从反应开始进行到达到平衡后,保持温度、体积不变,按要求回答下列问题。(1)PCl5(g)PCl3(g)Cl 2(g)再充入 PCl5(g),平衡向_方向移动,达到平衡后,PCl 5(g)的转化率_,PCl 5(g)的百分含量_。答案 正反应 减小 增大(2)2HI(g)I2(g)H 2(g)再充入 HI(g),平衡向_方向移动,达到平衡后,HI 的分解率_,HI 的百分含量_。答案 正反应 不变 不变(3)2NO2(g)N2O4(g)再充入
19、 NO2(g),平衡向_方向移动,达到平衡后,NO 2(g)的转化率_,NO 2(g)的百分含量_。答案 正反应 增大 减小1.向一固定体积的密闭容器中通入 amolN2O4气体,在密闭容器内发生反应:N 2O4(g)2NO2(g),达到平衡时再通入 amolN2O4气体,再次达到平衡时,与第一次达平衡时相比,N2O4的转化率( )9A.不变 B.增大 C.减小 D.无法判断答案 C解析 恒温恒容条件下,投料等比增加同增压,判断平衡(指的是新建立的与原平衡等效的过渡态平衡,而不是原平衡),增大压强平衡向左移,转化率降低。2.已知 H2(g)I 2(g)2HI(g) H0,有相同容积的定容密闭容
20、器甲和乙,甲中加入 H2和 I2各 0.1mol,乙中加入 HI0.2mol,在相同温度下分别达到平衡。现欲使甲中 HI 平衡时的百分含量大于乙中 HI 平衡时的百分含量,则应采取的措施是( )A.甲、乙提高相同温度B.甲中加入 0.1molHe,乙中不变C.甲降低温度,乙增大压强D.甲增加 0.1molH2,乙增加 0.1molI2答案 C解析 相同容积的定容密闭容器甲和乙,甲中加入 H2和 I2各 0.1mol,乙中加入 HI0.2mol,此时甲和乙建立的平衡是等效的。A 项,甲、乙提高相同温度,平衡均逆向移动,HI 的平衡浓度均减小,错误;B 项,甲中加入 0.1molHe,在定容密闭容
21、器中,平衡不会移动,错误;C 项,甲降低温度,平衡正向移动,甲中 HI 的平衡浓度增大,乙增大压强平衡不移动,HI平衡时的百分含量不变,正确;D 项,甲中增加 0.1molH2,乙增加 0.1molI2,结果还是等效的,错误。3.(2019常州田家炳高级中学高三月考)在温度 T1和 T2时,分别将 0.50molCH4和1.20molNO2充入体积为 1L 的密闭容器中,发生如下反应:CH 4(g)2NO 2(g)N2(g)CO 2(g)2H 2O(g),测得 n(CH4)随时间变化数据如下表:时间/min 0 10 20 40 50T1 n(CH4)/mol 0.50 0.35 0.25 0
22、.10 0.10T2 n(CH4)/mol 0.50 0.30 0.18 0.15下列说法正确的是( )A.T1时 010minNO 2的平均反应速率为 0.15molL1 min1B.T2时 CH4的平衡转化率为 70.0%C.保持其他条件不变, T1时向平衡体系中再充入 0.30molCH4和 0.80molH2O(g),平衡向正反应方向移动D.保持其他条件不变, T1时向平衡体系中再充入 0.50molCH4和 1.20molNO2,与原平衡相比,达新平衡时 N2的浓度增大答案 BD10解析 T1时 010minCH 4的平均反应速率为 0.015molL 1 min1 ,由速0.15m
23、olL 110min率之比等于化学计量数之比可知, T1时 010minNO 2的平均反应速率为0.03molL1 min1 ,故 A 错误;由表格数据可知, T2时 CH4的平衡物质的量为 0.15mol,则转化的甲烷为 0.50mol0.15mol0.35mol,则 T2时 CH4的平衡转化率为100%70.0%,故 B 正确; T1时,体积为 1L,由表格中数据可知,0.350.50CH 4(g)2NO 2(g)N2(g)CO 2(g)2H 2O(g)开始/mol 0.50 1.20 0 0 0转化/mol 0.400.800.400.40 0.80平衡/mol 0.100.400.40
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