2019版高考化学复习化学反应速率和化学平衡第2节化学平衡状态化学平衡的移动学案新人教版.docx

第2节化学平衡状态化学平衡的移动【考纲要求】 了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。 掌握化学平衡的特征。 理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。 了解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。考点一可逆反应与化学平衡状态的建立学生用书P1081化学平衡研究的对象可逆反应(1)概念：在相同条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点：三同一小三同：a.相同条件下； b正、逆反应同时进行； c反应物与生成物同时存在。一小：任一组分的转化率都小于100%。(3)表示方法：在化学方程式中用“”表示。2化学平衡状态(1)概念：一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。(2)建立过程：在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：以上过程可用如图表示：(3)特征12H2O2H2O2为可逆反应()2PbPbO22H2SO42PbSO42H2O为可逆反应()3一个可逆反应达到平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度()4化学反应的限度可通过改变反应条件而改变()5向含有2 mol SO2的容器中通入足量氧气，充分反应后会生成2 mol SO3()6可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化()答案：1.2.3.4.5.6.题组一考查化学平衡状态的判断1一定温度下，可逆反应H2(g)I2(g)2HI(g)达到化学平衡状态的标志是()A混合气体的压强不再变化B混合气体的颜色不再变化C反应速率v(H2)v(HI)Dc(H2)c(I2)c(HI)112解析：选B。该反应是一个反应前后气体总体积不变的反应，无论是否达到平衡，只要温度不变，其混合气体的压强就不会改变，A错误；由于三种气体中只有I2是有颜色的，颜色不变说明I2的质量分数不变，已达到了平衡，B正确；C项没有给出表示的化学反应速率是正反应速率还是逆反应速率，不能确定是否达到平衡，C错误；浓度具体比值还与投入起始量有关，不能作为平衡状态的标志，D错误。2一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是()A混合气体的密度不再变化B反应容器中Y的质量分数不变CX的分解速率与Y的消耗速率相等D单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X解析：选C。X的分解速率与Y的消耗速率之比为21时，才能说明反应达到平衡状态，故C项说明反应未达到平衡状态。 判断化学平衡状态的两方法和两标志1两方法逆向相等、变量不变(1)逆向相等：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的消耗速率和生成速率相等。(2)变量不变：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应进行保持不变的量，不能作为平衡状态的判断依据。2两标志本质标志、等价标志(1)本质标志：v(正)v(逆)0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。(2)等价标志以mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)为例：类型判断依据平衡状态混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗m mol A，同时生成m mol A，即v(正)v(逆)平衡在单位时间内消耗n mol B，同时生成p mol C，则v(正)不一定等于v(逆)不一定v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq，v(正)不一定等于v(逆)不一定在单位时间内生成n mol B，同时消耗q mol D，二者变化均表示v(逆)不一定题组二考查“极值”思想在化学平衡计算中的应用3可逆反应N23H22NH3，在容积为10 L的密闭容器中进行，开始时加入2 mol N2和3 mol H2，达平衡时，NH3的浓度不可能达到()A0.1 mol/LB0.2 mol/LC0.05 mol/L D0.15 mol/L解析：选B。2 mol N2和3 mol H2反应，假设反应能够进行到底，则3 mol H2完全反应，生成2 mol NH3，此时NH3浓度为0.2 mol/L，但由于反应是可逆反应，H2不能完全反应，所以NH3浓度达不到0.2 mol/L。4一定条件下，对于可逆反应X(g)3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 molL1、0.3 molL1、0.08 molL1，则下列判断正确的是()Ac1c231B平衡时，Y和Z的生成速率之比为23CX、Y的转化率不相等Dc1的取值范围为0c10.14 molL1解析：选D。由于X、Y的平衡浓度之比为13，转化浓度亦为13，故c1c213，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应，Z生成表示正反应，且vY(生成)vZ(生成)应为32，B不正确；由可逆反应的特点可知0c10.14 molL1，D正确。考点二化学平衡的移动学生用书P1101化学平衡移动的过程2化学平衡移动方向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，平衡不移动。(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：(2)“惰性气体”对化学平衡的影响恒温、恒容条件原平衡体系总压强增大体系中各组分的浓度不变平衡不移动。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4勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件(浓度、压强、温度等)之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。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平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，v正减慢()3CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(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()ABC D解析：选B。该反应为吸热反应，升温则平衡正向移动，反应物转化率提高，正确；恒容时，通入惰性气体，反应物与生成物浓度不变，平衡不移动，错；增加CO浓度，平衡逆向移动，反应物转化率降低，错；该反应正反应为气体分子总数增大的反应，减压时平衡正向移动，反应物转化率提高，正确；催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡状态，错；恒压时，通入惰性气体，容器体积增大，反应物与生成物的浓度均降低，平衡向气体分子数增加的方向移动，即向平衡正向移动，反应物转化率提高，正确。2一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：mA(g)nB(g)pC(g)，达到平衡时，维持温度不变，将气体体积缩小到原来的，当达到新的平衡时，气体C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则下列说法正确的是()AmnpBmnpC平衡向正反应方向移动DC的质量分数增加解析：选B。当气体体积缩小到原来的时，假设平衡未发生移动，则C的浓度为原平衡时的2倍，而事实上平衡发生了移动，平衡移动的结果是C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则可认为由虚拟中间状态向逆反应方向发生了移动。3在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2，通入Br2(g)发生反应：H2(g)Br2(g)2HBr(g)HT1Ba、b两点的反应速率：baC为了提高Br2(g)的转化率，可采取增加Br2(g)通入量的方法Da点比b点体系的颜色深解析：选B。A项，根据反应：H2(g)Br2(g)2HBr(g)HT2，错误；B项，b点Br2的浓度比a点Br2的浓度大，反应速率也大，正确；C项，增加Br2(g)的通入量，Br2(g)的转化率减小，错误；D项，b点对a点来说，是向a点体系中加入Br2使平衡向正反应方向移动，尽管Br2的量在新基础上会减小，但是Br2的浓度比原来会增加，导致Br2的浓度增加，颜色变深，即b点比a点体系的颜色深，错误。学生用书P1101(2017高考海南卷改编)已知反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0。在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是()A升高温度，K增大B减小压强，n(CO2)增加C更换高效催化剂，(CO)增大D充入一定量的氮气，n(H2)不变解析：选D。A.此反应的正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数只受温度的影响，即升高温度，K减小，故A说法错误；B.反应前后气体系数之和相等，因此减小压强，平衡不移动，即n(CO2)不变，故B说法错误；C.催化剂对化学平衡移动无影响，因此CO的转化率不变，故C说法错误；D.恒压下，充入N2，容器的体积增大，组分浓度降低，但化学反应前后气体系数之和不变，因此化学平衡不移动，n(H2)不变，故D说法正确。2(2016高考海南卷改编)由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是()A由XY反应的HE5E2B由XZ反应的H0C增大压强有利于提高Y的产率D升高温度有利于提高Z的产率解析：选B。由XY反应的HE3E2，A错误；依图知，由XZ反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热，H0B图中Z的大小为a3bC图中X点对应的平衡混合物中3D温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后(CH4)减小 解析：选A。由题中图像看出，随温度升高，甲烷的平衡体积分数减小，说明温度升高，平衡正向移动，则该反应为吸热反应，H0，A项正确；Z越大，甲烷的平衡体积分数越小，故b3a，B项错误；起始时3，反应一旦开始，则消耗等物质的量的H2O和CH4，即的分子、分母同时减小相同的数值，故图中X点对应的平衡混合物中的值一定不等于3，C项错误；温度不变，加压时平衡逆向移动，图中X点对应的平衡混合物中甲烷的体积分数增大，D项错误。4(2016高考天津卷)在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)yH2(g)MHx2y(s) Hv(吸氢)解析：达到化学平衡时，气体的物质的量不变，所以容器内气体压强保持不变，a项正确；由于该反应是可逆反应，所以吸收y mol H2所需的MHx的物质的量大于1 mol，b项错误；该反应的平衡常数表达式为K，由于该反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，c(H2)减小，故K增大，c项正确；向容器内通入少量氢气，平衡向正反应方向移动，v(正)v(逆)，即v(吸氢)v(放氢)，d项错误。答案：ac52016高考全国卷，27(1)(2)丙烯腈(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：C3H6(g)NH3(g)O2(g)=C3H3N(g)3H2O(g)H515 kJ/molC3H6(g)O2(g)=C3H4O(g)H2O(g)H353 kJ/mol两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是 ；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 ；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是 。(2)如图为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 。低于460 时，丙烯腈的产率 (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是 ；高于460 时，丙烯腈产率降低的可能原因是 (双选，填标号)。A催化剂活性降低B平衡常数变大C副反应增多D反应活化能增大解析：(1)由于反应和均为放出热量较多的反应，产物的能量较低，故两个反应在热力学上趋势很大；由于反应为放热反应，且该反应为气体分子数增大的反应，故降低温度和降低压强均有利于反应正向进行，从而提高丙烯腈的平衡产率；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是使用合适的催化剂。(2)反应为放热反应，升高温度，丙烯腈的平衡产率应降低，故低于460 时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率；高于460 时，催化剂的活性降低、副反应增多均可能导致丙烯腈的产率降低，A、C项正确；该反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，B项错误；升高温度可以提高活化分子的百分数，但不能改变反应所需的活化能，D项错误。答案：(1)两个反应均为放热量大的反应降低温度、降低压强催化剂(2)不是该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低AC学生用书P277(单独成册)一、选择题1在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳在恒容密闭容器中发生下列反应：Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g)，不可用上述反应中某种物理量来说明该反应已达到平衡状态的是()ACO的生成速率与CO2的生成速率相等B气体密度不再变化CCO的质量不变D体系的压强不再发生变化解析：选D。A项，CO的生成速率为逆反应速率，CO2的生成速率为正反应速率，且CO、CO2的化学计量数相等，则v正(CO2)v逆(CO)，达到化学平衡；B项，当m(气体)不变时，反应即达到平衡；C项，m(CO)不变，则n(CO)不变，反应达到平衡；D项，该反应是气体体积不变的反应，反应任意时刻，体系的压强均相同，所以压强不变不能作为达到平衡的标志。2(2018福州模拟)将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是()A2v(NH3)v(CO2)B密闭容器中c(NH3)c(CO2)21C密闭容器中混合气体的密度不变D密闭容器中氨气的体积分数不变解析：选C。该反应为有固体参与的非等体积反应，且容器体积不变，所以压强、密度均可作化学平衡的标志，该题应特别注意D项，因为该反应为固体的分解反应，所以NH3、CO2的体积分数始终为定值(NH3为，CO2为)。3合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0。反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是()A增大压强B降低温度C增大CO的浓度 D更换催化剂解析：选B。A项，该反应为反应前后气体体积相等的反应，压强不影响化学平衡。B项，正反应放热，降温平衡右移，CO的转化率增大。C项，增大CO的浓度，CO的转化率减小。D项，催化剂不影响化学平衡。4对可逆反应2A(s)3B(g)C(g)2D(g)Hv(逆)加入催化剂，B的转化率提高ABC D解析：选B。A是固体，其量的变化对平衡无影响；升高温度，v(正)、v(逆)均增大，但v(逆)增大的程度大，平衡向逆反应方向移动；增大压强，平衡不移动，但v(正)、v(逆)都增大；增大B的浓度，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动，v(正)v(逆)；催化剂不能使化学平衡发生移动，B的转化率不变。5向一体积为2 L的恒容密闭容器里充入1 mol N2和4 mol H2，在一定温度下发生反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0，不改变其他条件的情况下合理的说法是()A加入催化剂，反应途径将发生改变，H也将随之改变B升高温度，正、逆反应速率都增大，H2S分解率也增大C增大压强，平衡向逆反应方向移动，将引起体系温度降低D若体系恒容，注入一些H2后达新平衡，H2浓度将减小解析：选B。焓变是一个状态函数，与反应发生的途径无关，A错误；温度升高，正、逆反应速率均增大，因该反应的正反应是吸热反应，故平衡正向移动，H2S分解率增大，B正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，逆反应是放热反应，会使体系温度升高，C错误；向体系中注入H2，平衡将向H2浓度降低的方向移动，但最终H2的浓度比原来大，D错误。7如图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中：在(1)中加入CaO，在(2)中不加其他任何物质，在(3)中加入NH4Cl晶体，发现(1)中红棕色变深，(3)中红棕色变浅。已知反应2NO2(红棕色)N2O4(无色)下列叙述正确的是()A2NO2N2O4是放热反应BNH4Cl溶于水时放出热量C烧瓶(1)中平衡混合气体的相对分子质量增大D烧瓶(3)中气体的压强增大解析：选A。加CaO的烧杯(1)中温度升高，(1)中红棕色变深，说明平衡逆向移动，平衡混合气体的相对分子质量减小；(3)中红棕色变浅，说明平衡正向移动，气体的压强减小，加NH4Cl晶体的烧杯(3)中温度降低，由此可说明2NO2N2O4是放热反应，NH4Cl溶于水时吸收热量。8PCl3和PCl5都是重要的化工原料。将PCl3(g)和Cl2(g)充入体积不变的2 L密闭容器中，在一定条件下发生下述反应，并于10 min时达到平衡：PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)H0。有关数据如下：PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)初始浓度/molL12.01.00平衡浓度/molL1c1c20.4下列判断不正确的是()A10 min内，v(Cl2)0.04 molL1min1B当容器中Cl2为1.2 mol时，反应达到平衡C升高温度，反应的平衡常数减小，则平衡时PCl3的转化率升高D平衡后移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2，在相同条件下再达平衡时，c(PCl5)0.2 molL1解析：选C。由题意可知c11.6，c20.6。A项，v(Cl2)(1.0 molL10.6 molL1)/10 min0.04 molL1min1；B项，反应达平衡时Cl2的物质的量为0.6 molL12 L1.2 mol；C项，正反应是放热反应，所以升高温度，K减小，平衡向逆反应方向移动，PCl3的转化率降低；D项，平衡后移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2相当于压强减小一半，平衡向逆反应方向移动，c(PCl5)B平衡时体系压强：p1p254C若容器体积V1V3，则Q0D若实验中CO和H2用量均加倍，则CO转化率，则可看作在的基础上加压，即V1V2，因此反应速率：，A错误；与比较，达到平衡时，平衡混合物的物质的量之比为54，但V1与V2不等，因此平衡时体系压强：p1p254，B错误；若容器体积V1V3且温度相同，则与比较，CO的转化率，而现在CO的转化率相同，则升温的平衡逆向移动，而升温平衡向吸热反应方向移动，即逆向是吸热反应，C正确；若实验中CO和H2用量均加倍，则可看作在的基础上加压，CO转化率增大，D错误。10T 时，在容积为2 L的3个恒容密闭容器中发生反应：3A(g)B(g)xC(g)，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下：容器甲乙丙反应物的投入量3 mol A、2 mol B6 mol A、4 mol B2 mol C达到平衡的时间/min58A的浓度/molL1c1c2C的体积分数/%w1w3混合气体的密度/gL112下列说法正确的是()A若x4，则2c1c2B若x4，则w1w3C无论x的值是多少，均有212D甲容器达到平衡所需的时间比乙容器达到平衡所需的时间短解析：选C。若x4，则正反应为气体分子数减少的反应，乙容器对于甲容器而言，相当于加压，平衡正向移动，所以2c1c2，A项错误；若x4，则反应前后气体分子数相等，由于起始时甲容器中A、B的投入量之比与化学方程式中对应化学计量数之比不相等，故w3不可能等于w1，B项错误；起始时乙容器中A、B的投入量是甲容器的2倍，两容器的容积相等，故恒有212，C项正确；起始时乙容器中A、B的浓度是甲容器中的2倍，故乙容器达到平衡所需的时间比甲容器达到平衡所需的时间短，D项错误。二、非选择题11一定条件下，体积为1 L的密闭容器中发生如下反应：SiF4(g)2H2O(g)SiO2(s)4HF(g)H148.9 kJmol1。(1)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的是 (填序号)。a4v消耗(SiF4)v生成(HF)b容器内气体压强不再变化c容器内气体的总质量不再变化dHF的体积分数不再变化(2)反应过程中测定的部分数据如下表(表中t2t1)所示。反应时间/minn(SiF4)/moln(H2O)/mol01.202.40t10.80at2b1.60通过a或b的值及化学平衡原理说明t1时反应是否达到化学平衡状态： 。(3)若只改变一个条件使上述反应的化学平衡常数变大，该反应 (填序号)。a一定向正反应方向移动b一定向逆反应方向移动c一定是减小压强造成的d一定是升高温度造成的eSiF4的平衡转化率一定增大解析：(1)反应过程中任何时刻4v消耗(SiF4)v生成(HF)。(2)0t1 min，反应消耗的SiF4为0.40 mol，根据已知反应可确定消耗的H2O为0.80 mol，故a1.60，t2 min时，H2O仍为1.60 mol，故b0.80。由此可判断t1时该反应已经达到化学平衡状态。答案：(1)bcd(2)a1.60(或b0.80)，说明在一定条件下，t1t2时各组分的浓度(或物质的量)均已不再发生改变，则t1时反应已经达到化学平衡状态(3)ade12在一个体积为2 L的密闭容器中，高温下发生反应：Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)。其中CO2、CO的物质的量随时间的变化关系如图所示。(1)反应在1 min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2 g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2) 。(2)反应进行至2 min时，若只升高温度，曲线发生的变化如图所示，3 min时再次达到平衡，则H 0(填“”“(3)cb(4)Fe(或FeO)的质量(或物质的量)保持不变；或固体总质量保持不变13肼(N2H4)与N2O4是火箭发射中最常用的燃料与助燃剂。(1)800 时，某密闭容器中存在如下反应：2NO2(g)2NO(g)O2(g)H0，若开始向容器中加入1 molL1的NO2，反应过程中NO的产率随时间的变化如图中曲线所示。反应相对于反应而言，改变的条件可能是 。请在图中绘制出在其他条件与反应相同，反应在820 时进行，NO的产率随时间的变化曲线。(2)已知N2O4(g)2NO2(g) H57.20 kJmol1，开始时，将一定量的NO2、N2O4充入一个容器为2 L的恒容密闭容器中，浓度随时间变化关系如下表所示：时间/min051015202530c(X)/molL10.2c0.60.61.0c1c1c(Y)/molL10.6c0.40.40.4c2c2c(X)代表 (填化学式)的浓度。前10 min内用NO2表示的反应速率为 ；20 min时改变的条件是 ；重新达到平衡时，NO2的百分含量 (填字母)。a增大 b减小c不变 d无法判断解析：(1)由于达到平衡时产率与相同但所用时间减少，故改变的条件是使用催化剂；温度升高，速率加快且有利于平衡向右进行，因此达到平衡所用时间比少但比多，NO的产率高于0.6。(2)由表中数据知，X代表的物质浓度增加值是Y代表的物质浓度减小值的二倍，故X代表NO2，Y代表N2O4；010 min内，NO2浓度增加了0.4 molL1，故v(NO2)0.04 molL1min1；20 min时，NO2浓度增大而N2O4浓度不变，故改变的条件是向容器中加入0.8 mol NO2；由于温度保持不变，故K是定值，将平衡常数表达式变换为，由于c(NO2)肯定增大，故减小，故减小，所以混合物中NO2百分含量减小。答案：(1)使用催化剂(2)NO20.04 molL1min1向容器中加入0.8 mol NO2(其他合理答案也可)b14合成氨工业是贵州省开磷集团的重要支柱产业之一。氨是一种重要的化工原料，