（通用版）高考化学一轮复习 第七章 化学反应速率与化学平衡 第23讲 化学平衡状态及平衡移动讲义.doc

第23讲化学平衡状态及平衡移动 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。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识并能用相关理论解释其一般规律。4.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1可逆反应(1)定义 在同一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)特点二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。一小：反应物与生成物同时存在，任一组分的转化率都小于100%。(3)表示在方程式中反应符号用“”表示。2化学平衡状态(1)概念 在一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。(2)化学平衡的建立(3)平衡特点1判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)2h2o22h2o和2h2o2h2o2是可逆反应。()(2)化学反应进行的限度只与化学反应本身有关，与外界条件无关。()(3)当某反应在一定条件下达到反应限度时即达到了化学平衡状态即反应就停止了。()(4)在一定条件下，向密闭容器中充入1 mol n2和3 mol h2充分反应，达到平衡时n2、h2、nh3三者共存。()答案：(1)(2)(3)(4)2向含有2 mol so2的容器中通入过量氧气发生反应：2so2(g)o2(g)2so3(g)hq kjmol1(q0)，充分反应后生成so3的物质的量_2 mol(填“”或“”，下同)，so2的物质的量_0 mol，转化率_100%，反应放出的热量_q kj。答案：3在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应(甲)2no2(g)2no(g)o2(g)(乙)h2(g)i2(g)2hi(g)现有下列状态：体系压强不再改变的状态反应物的浓度不再改变的状态反应物或生成物的百分含量不再改变的状态体系中各物质浓度之比等于化学计量数之比的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态体系温度不再改变的状态其中能表明(甲)达到化学平衡状态的是_；能表明(乙)达到化学平衡状态的是_。答案：考向1可逆反应的特点一定条件下，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0 moll1c10.14 moll1解析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生成表示正反应速率且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。答案d1在密闭容器中进行反应：x2(g)y2(g)2z(g)，已知x2、y2、z的起始浓度分别为0.1 moll1、0.3 moll1、0.2 moll1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()az为0.3 moll1by2为0.4 moll1cx2为0.2 moll1 dz为0.4 moll1答案：a2一定温度下，在密闭容器中n2o5可发生下列反应：2n2o5(g)4no2(g)o2(g)2no2(g)2no(g)o2(g)若达平衡时，c(no2)0.4 mol/l，c(o2)1.3 mol/l，则反应中no2的转化率为_，n2o5(g)的起始浓度应不低于_mol/l。解析：利用反应和可以求出当c(no2)0.4 mol/l，c(o2)1.3 mol/l时，2n2o5(g)4no2(g)o2(g) 4x x2no2(g)2no(g)o2(g) 2y 2y yxy1.3 mol/l,4x2y0.4 mol/l，解得：x0.5 mol/l，y0.8 mol/l。所以反应中no2的转化率为80%。由反应生成的o2的浓度为0.5 mol/l，知n2o5的起始浓度应大于1 mol/l。答案：80%1极端假设法确定各物质浓度范围上述题目2可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。假设反应正向进行到底：x2(g)y2(g)2z(g)起始浓度(moll1) 0.1 0.3 0.2改变浓度(moll1) 0.1 0.1 0.2终态浓度(moll1) 0 0.2 0.4假设反应逆向进行到底：x2(g)y2(g)2z(g)起始浓度(moll1) 0.1 0.3 0.2改变浓度(moll1) 0.1 0.1 0.2终态浓度(moll1) 0.2 0.4 0平衡体系中各物质的浓度范围为0c(x2)0.2 moll1, 0.2 moll1c(y2) 0.4 moll1,0 c(z)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)时，才使平衡向正反应方向移动。(3)外界条件改变时，化学平衡发生移动，最终结果只能“减弱”条件的改变，但不能“消除”条件的改变。1判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，v正加快。()(2)工业上生产硫酸的过程中，使用过量的空气可提高so2的转化率。()(3)对于n2(g)3h2(g)2nh3(g)反应达到的平衡，在恒温恒容下通入ne，气体压强增大，而平衡不移动。()(4)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大。()(5)升高温度，化学平衡会向着吸热反应的方向移动，此时放热反应方向的反应速率会减小。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2对于一定条件下的可逆反应甲：a(g)b(g)c(g)h0乙：a(s)b(g)c(g)h0丙：a(g)b(g)2c(g)h0达到化学平衡后，改变条件，按要求回答下列问题：(1)升温，平衡移动方向分别为(填“向左”“向右”或“不移动”，下同)：甲_；乙_；丙_。混合气体的平均相对分子质量变化分别为(填“增大”“减小”或“不变”，下同)：甲_；乙_；丙_。(2)加压，平衡移动方向分别为：甲_；乙_；丙_。混合气体的平均相对分子质量变化分别为：甲_；乙_；丙_。答案：(1)向左向左向右减小减小不变(2)向右不移动不移动增大不变不变3已知一定条件下合成氨反应：n2(g)3h2(g)2nh3(g)h92.4 kjmol1，在反应过程中，反应速率的变化如图所示，请根据速率的变化回答采取的措施。t1_；t2_；t3_；t4_。答案：增大c(n2)或c(h2)加入催化剂降低温度增大压强考向1影响化学平衡移动的条件2014高考全国卷节选乙烯气相直接水合反应c2h4(g)h2o(g)=c2h5oh(g)的h45.5 kjmol1，下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系其中n(h2o)n(c2h4)11。(1)图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为_，理由是_。(2)气相直接水合法常用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290 ，压强6.9 mpa，n(h2o)n(c2h4)0.61，乙烯的转化率为5%，若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有_、_。解析(1)c2h4(g)h2o(g)c2h5oh(g)是一个气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡向正反应方向移动，c2h4的转化率提高，所以p4p3p2p1。(2)依据反应特点及平衡移动原理，为了提高乙烯转化率还可以增大h2o与c2h4的比例或将乙醇及时分离出去等。答案(1)p4p3p2p1反应气体分子数减少，相同温度下，压强升高，乙烯转化率提高(2)将产物乙醇液化移去增加n(h2o)与n(c2h4)的比例思维建模分析化学平衡移动的一般思路1反应x(g)y(g)2z(g)h0达到平衡时，下列说法正确的是()a减小容器体积，平衡向右移动b加入催化剂，z的产率增大c增大c(x)，x的转化率增大d降低温度，y的转化率增大解析：选d。a.该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，平衡不受压强影响，减小容器体积，平衡不移动。b.催化剂不能使平衡移动，不改变产物的产率。c.增大c(x)，平衡正向移动，y的转化率增大，x本身的转化率反而减小。d.该反应的正反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，y 的转化率增大。2(2015高考四川卷)一定量的co2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：c(s)co2(g)2co(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：已知：气体分压(p分)气体总压(p总)体积分数。下列说法正确的是()a550 时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动b650 时，反应达平衡后co2的转化率为25.0%ct 时，若充入等体积的co2和co，平衡向逆反应方向移动d925 时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数kp24.0p总解析：选b。a.550 时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，由于保持了压强不变，相当于扩大了体积，平衡正向移动，a项错误。b.根据图示可知，在650 时，co的体积分数为40%，根据反应方程式：c(s)co2(g)2co(g)，设开始加入1 mol co2，反应掉了x mol co2，则有：c(s)co2(g)2co(g)始态： 1 mol 0变化： x mol 2x mol平衡： (1x)mol 2x mol因此有：100%40%，解得x0.25，则co2的平衡转化率为100%25%，故b项正确。c.由于温度不知道，无法求得k，故无法比较qc与k的关系，也就无法判断平衡移动的方向，c项错误。d.925 时，co的体积分数为96%，故kp23.04p总，d项错误。考向2化学平衡移动的图像(2015高考全国卷节选)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为co、co2和h2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：co(g)2h2(g)ch3oh(g)h1co2(g)3h2(g)ch3oh(g)h2o(g)h2co2(g)h2(g)co(g)h2o(g)h3回答下列问题：合成气组成n(h2)/n(coco2)2.60时，体系中的co平衡转化率()与温度和压强的关系如图所示。(co)值随温度升高而_(填“增大”或“减小”)，其原因是_；图中的压强由大到小为_，其判断理由是_。解析由图可知，压强一定时，co的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生co的量增大，而总结果是随温度升高，co的转化率减小。反应的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，co的平衡转化率增大，而反应为气体总分子数不变的反应，产生co的量不受压强的影响，因此增大压强时，co的转化率提高，故压强p1、p2、p3的关系为p1p2p3。答案减小升高温度时，反应为放热反应，平衡逆向移动，使得体系中co的量增大；反应为吸热反应，平衡正向移动，又使产生co的量增大；总结果，随温度升高，使co的转化率降低p3p2p1相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，加压有利于提升co的转化率；而反应为气体分子数不变的反应，产生co的量不受压强影响。故增大压强时，co的转化率升高思维建模(1)解题思路和方法看图像一看面，即纵坐标与横坐标的意义二看线，即线的走向和变化趋势三看点，即起点、折点、交点、终点四看辅助线，如等温线、等压线等五看变化，如浓度变化、温度变化等想规律联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律作判断根据图像中表现的关系与所学规律相对比，作出符合题目要求的判断(2)解答原则以可逆反应aa(g)bb(g)cc(g)为例：“定一议二”原则在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义三个量，确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系。如图：这类图像的分析方法是“定一议二”，当有多条曲线及两个以上条件时，要固定其中一个条件，分析其他条件之间的关系，必要时，作一辅助线分析。“先拐先平，数值大”原则在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图a)或表示的压强较大(如图b)。 图a图b图a表示t2t1，正反应是放热反应。图b表示p1c。3(2016安徽亳州质检)在一定条件下，固定容积的密闭容器中反应：2no2(g)2no(g)o2(g)h0，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的体积分数c当x表示压强时，y表示混合气体的平均摩尔质量d当x表示no2的物质的量时，y表示o2的物质的量解析：选a。正反应吸热，升高温度，平衡向正反应方向移动，no2的物质的量减小，故a正确；增大压强，平衡向逆反应方向移动，no2的体积分数增大，混合气体的平均摩尔质量增加，故b、c错误；增加no2的物质的量时，平衡向正反应方向移动，氧气的物质的量增加，故d错误。4(2014高考重庆卷)在恒容密闭容器中通入x并发生反应：2x(g)y(g)，温度t1、t2下x的物质的量浓度c(x)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是()a该反应进行到m点放出的热量大于进行到w点放出的热量bt2下，在0t1时间内，v(y) moll1min1cm点的正反应速率v正大于n点的逆反应速率v逆dm点时再加入一定量x，平衡后x的转化率减小解析：选c。根据图像给出的在不同温度下达到平衡所需要的时间可得出：t1t2，再根据不同温度下达到平衡时c(x)的大小可推出此反应为放热反应。m点x的转化率小于w点x的转化率，因此反应进行到m点放出的热量小于进行到w点放出的热量，选项a不正确。t2下，在0t1时间内，v(x) moll1min1，v(y)v(x) moll1min1，选项b不正确。在t1和t2温度时，当达到平衡状态时，m点v正(m)v逆(m)，w点 v正(w)v逆(w)，温度高反应速率快，v逆(m)v逆(w)，又v逆(w)v逆(n)，则v逆(m)v逆(n)，则v正(m)v逆(n)，选项c正确。m点时在恒容条件下再加入一定量x，相当于增大压强，平衡正向移动，平衡后x的转化率增大，选项d不正确。实验探究12外界条件对化学平衡的影响教材实验原型将no2球浸泡在冰水和热水中(人教版化学选修4 p28实验27)教材实验原理1no2气体为红棕色，n2o4为无色气体，二者存在以下转化关系：2no2(g)n2o4(g)h0。2升高温度，平衡逆向移动，c(no2)增大，气体颜色加深，气体物质的量增大，气体的平均相对分子质量减小；降低温度，平衡正向移动，c(no2)减小，气体颜色变浅，气体物质的量减少，气体的平均相对分子质量增大。命题角度探究1其他条件不变只升高温度，no2的转化率如何变化？混合气体的密度如何变化？提示：升高温度，平衡逆向移动，no2的转化率减小；，m、v均不变，故混合气体的密度不变。2将no2装入带活塞的密闭绝热容器中，当反应2no2(g)n2o4(g)达到平衡后，慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，压强将怎样变化？气体的温度怎样变化？提示：假设平衡不移动，若体积减小一半，压强为原来的两倍，由于压强增大，平衡正向移动，故小于原来的两倍；平衡正向移动，使气体温度升高。3对于反应2no2(g)n2o4(g)h，若升高温度，气体颜色加深，则h为正值还是负值？提示：升高温度平衡向吸热反应方向移动，即逆向移动，故h0。4在恒温恒压的密闭容器中，当反应2no2(g)n2o4(g)达到平衡后，快速充入he，则气体颜色如何变化？提示：恒温恒压的密闭容器中充入he，相当于扩大容器减小压强，c(no2)减小，气体颜色变浅，但平衡逆向移动，故颜色又加深，即现象：气体颜色先变浅，后逐渐加深，但平衡后与充he之前比颜色还是变浅了。典题真题体验1(2014高考广东卷节选)利用图(a)和(b)中的信息，按图(c)装置(连接的a、b瓶中已充有no2气体)进行实验。可观察到b瓶中气体颜色比a瓶中的_(填“深”或“浅”)，其原因是_。答案：深h2o2分解放热，使b瓶的温度升高，2no2(g)n2o4(g)平衡向左移动，no2浓度增大，气体颜色加深2判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)下图中的实验事实不能用平衡移动原理解释。()将no2球浸泡在冷水和热水中(2)“no2球”浸泡在冷水中，颜色变浅的实验事实可以用以下方程式解释2no2(g)n2o4(g)h0。() (红棕色) (无色)答案：(1)(2)3火箭残骸中常出现红棕色气体，原因为：n2o4(g)2no2(g)，当温度升高时，气体颜色变深，则反应为_(填“吸热”或“放热”)反应。答案：吸热1(2016福建福州模拟)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导学号32390281解析：选c。该反应为有固体参与的非等体反应，且容器体积不变，所以压强、密度均可作标志，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)。2对于可逆反应2co(g)2no(g)n2(g)2co2(g)h0，下列说法正确的是()a加入催化剂，平衡正向移动b在恒温、恒容条件下，加入氢氧化钠，平衡不移动c在恒温、恒压条件下，通入he气，平衡不移动d降温，平衡正向移动导学号32390282解析：选d。a项，催化剂不影响化学平衡的移动，a错；b项，加入的naoh会吸收二氧化碳气体，平衡正向移动，b错；c项，恒温、恒压下通入he气，体系体积会增大，相当于减小压强，则平衡逆向移动，c错。3(2016安徽合肥联考)在一定容积的密闭容器中通入a、b两种气体，一定条件下发生如下反应：2a(g)b(g)2c(g)h甲丙b平衡时n2o4的百分含量：乙甲丙c平衡时甲中no2与丙中n2o4的转化率不可能相同d平衡时混合物的平均相对分子质量：甲乙丙导学号32390285解析：选b。因甲、丙为恒容容器，0.1 mol n2o4完全转化可得到0.2 mol no2，故甲、丙两容器中的化学平衡为等效平衡，反应开始后乙容器中的压强大于甲容器中的压强，而压强越大，越有利于平衡向生成n2o4的方向进行，故b对；再结合平均相对分子质量与各组分相对分子质量的关系知d错；虽然乙中转化掉的no2比甲中多，由勒夏特列原理知因乙的容积减小导致no2浓度增大的程度大于因平衡移动使no2浓度减小的程度，因此，平衡时乙中no2的浓度大于甲中no2的浓度，但由于甲、丙两容器内的化学平衡为等效平衡，甲、丙中no2的浓度应相等，a错；由甲、丙中的化学平衡为等效平衡知，若平衡时甲中no2的转化率为50%，则丙中n2o4的转化率也为50%，c错。6(2016河南洛阳高三检测)在恒温恒压下，向密闭容器中充入4 mol so2和2 mol o2，发生如下反应：2so2(g)o2(g)2so3(g)h0。2 min后，反应达到平衡，生成so3为1.4 mol，同时放出热量q kj。则下列分析正确的是()a在该条件