2023版高三一轮总复习化学（苏教版）第4部分专题7第32讲化学平衡的移动(基础课)

第32讲化学平衡的移动(基础课)1．了解化学平衡移动及影响因素。2．了解化学平衡的调控在生活、生产和科研中的重要应用。化学平衡移动1．化学平衡移动的概念与实质(1)概念即平衡移动就是由一个“平衡状态→不平衡状态→新平衡状态”的过程。(2)实质：改变条件引起v正、v逆的变化①v正>v逆，平衡向正反应方向移动；②v正＝v逆，反应达到平衡状态，不发生平衡移动；③v正<v逆，平衡向逆反应方向移动。即哪方向速率大平衡就向哪方向移动。2．影响化学平衡的外界因素(1)浓度对平衡的影响①其他条件不变时，增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动，同理减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。②根据浓度商(Q)和平衡常数判断平衡移动a．当Q＝K时，反应处于平衡状态；b．当Q>K时，平衡向逆反应方向移动；c．当Q<K时，平衡向正反应方向移动。③应用：工业生产中，适当增大廉价的反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动，提高价格较高原料的转化率，从而降低成本。(2)压强对平衡的影响其他条件不变时，增大压强会使平衡向气体体积减小的方向移动，减小压强，会使平衡向气体体积增大的方向移动。(1)改变压强，对于反应前后气体体积不变的反应，平衡不移动，v正、v逆同倍数改变。(2)平衡混合物中都是固体或液体时，改变压强，平衡不移动。(3)恒温恒容条件通“惰性气体”，各组分浓度不变，v正、v逆不变，平衡不移动；恒温恒压通“惰性气体”，各组分浓度同倍数减小(相当于减压)，平衡向气体体积增大的方向移动。(3)温度对平衡的影响其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热方向移动；降低温度，平衡向放热方向移动。(4)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，以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。如反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在一定温度下达到平衡时c(N2)＝amol·L－1，压强为p，在恒温下，将容器容积缩小一半，达到平衡时，c′(N2)＜2amol·L－1，p′＜2p。催化剂能够同等程度的改变正、逆反应速率，对平衡移动没有影响，只能改变达到平衡的时间。3．v­t图像分析影响化学平衡的因素某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<0的正、逆反应速率的影响如图所示：ABCD(1)加催化剂对反应速率影响的图像是C(填字母，下同)，平衡不移动。(2)升高温度对反应速率影响的图像是A，平衡向逆反应方向移动。(3)增大反应容器体积对反应速率影响的图像是D，平衡向逆反应方向移动。(4)增大O2的浓度对反应速率影响的图像是B，平衡向正反应方向移动。改变温度和压强时，v正、v逆均改变，但改变的程度可能不同。化学平衡移动与转化率判断1．(2021·辽宁模拟)某温度下，在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡：①2X(g)＋Y(g)Z(s)＋2Q(g)ΔH1<0②M(g)＋N(g)R(g)＋Q(g)ΔH2>0下列叙述错误的是()A．加入适量Z，①和②平衡均不移动B．通入稀有气体Ar，①平衡正向移动C．降温时无法判断Q浓度的增减D．通入气体Y，则N的转化率减小B[Z为固体，加入适量Z不影响反应①的平衡，而反应②与Z无关，故加入Z也不影响反应②的平衡，A正确；通入稀有气体Ar，由于容器容积不变，故与反应有关的气体浓度不发生改变，反应①的平衡不移动，B错误；反应①的正反应是放热反应，反应②的正反应是吸热反应，温度降低，反应①平衡正向移动，反应②平衡逆向移动，但两个反应中反应物的起始浓度未知，故无法判断Q浓度的增减，C正确；通入气体Y，反应①平衡正向移动，Q的浓度增大，导致反应②平衡逆向移动，则N的转化率减小，D正确。]2．(2021·烟台模拟)科研工作者利用无水乙醇催化脱水制备乙烯，有关反应在不同温度下的化学平衡常数如表所示。下列说法正确的是()温度/K化学平衡常数Ⅰ．C2H5OH(g)C2H4(g)＋H2O(g)Ⅱ．2C2H5OH(g)C2H5OC2H5(g)＋H2O(g)5003.20.807007.70.1490012.30.12A．升高温度，反应Ⅰ的速率加快，反应Ⅱ的速率减慢B．通过改变温度和压强均能促进反应Ⅰ而抑制反应ⅡC．降低温度使C2H5OC2H5(g)2C2H4(g)＋H2O(g)平衡逆向移动D．增大C2H5OH的浓度，反应Ⅰ、反应Ⅱ的转化率均减小C[升高温度，反应速率加快，故反应Ⅰ、Ⅱ的速率均加快，A错误。由温度升高，反应Ⅰ的平衡常数增大，反应Ⅱ的平衡常数减小，可知反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，若改变温度为升高温度，则可使反应Ⅱ平衡向逆反应方向移动，反应Ⅰ向正反应方向移动，即抑制反应Ⅱ促进反应Ⅰ；但由于反应Ⅱ为反应前后气体分子数不变的反应，故改变压强，反应Ⅱ平衡不移动，既不能促进也不能抑制反应Ⅱ，B错误。增大C2H5OH的浓度，反应Ⅰ的转化率减小，反应Ⅱ的转化率不变，D错误。]3．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)ΔH>0，一段时间后达到平衡，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________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B的转化率将________，达到新平衡时，c(A)将________，c(C)将________。(2)体积不变，再充入amolA和bmolB，则平衡______移动，达到新平衡时，c(A)将________，c(C)将________。①若a＋b＝c＋d，则A的转化率将________；②若a＋b>c＋d，则A的转化率将________；③若a＋b<c＋d，则A的转化率将________。(3)升高温度，平衡________移动，达到新平衡时，c(A)将________，c(C)将________，A的转化率将________。[答案](1)减小增大增大增大(2)正向增大增大①不变②增大③减小(3)正向减小增大增大平衡转化率变化的判断方法(1)改变温度或压强，若平衡正向移动，转化率增大。(2)两种或多种反应物的反应，增大某一反应物的浓度，其他反应物的转化率增大，而自身的减小。(3)对于分解的可逆反应aA(g)bB(g)＋cC(g)，A分解建立平衡后，增大A的浓度，平衡向正向移动。当a＝b＋c时，α(A)不变，φ(A)不变；a>b＋c时，α(A)增大，φ(A)减小；a<b＋c时，α(A)减小，φ(A)增大。[α(A)表示A的转化率，φ(A)表示A的百分含量。]勒夏特列原理与v­t图像分析4．(2021·宜昌模拟)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是()A．使用催化剂可以提高合成氨的产量B．实验室制取乙酸乙酯时，将乙酸乙酯不断蒸出C．保存FeCl3溶液时，加少量稀盐酸D．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气[答案]A5．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A和C的浓度都增大，且增大的倍数相同C[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；因达到新的平衡时，A的浓度是原来的1.6倍，说明平衡正向移动，C的浓度是原来的2倍还多，A的转化率增大。]6．如图是关于反应：A2(g)＋3B2(g)2C(g)ΔH<0的平衡移动图像，影响平衡移动的原因是()A．升高温度，同时加压B．降低温度，同时减压C．增大反应物浓度，同时使用催化剂D．增大反应物浓度，同时减小生成物浓度D[D项，增大反应物浓度，同时减小生成物浓度，瞬间正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动，图像符合，故D正确。]化学平衡移动的误区(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。化学反应调控在实际中的应用1．工业合成氨的原理与条件选择(1)反应原理N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1反应特点：①反应为可逆反应；②正反应为放热反应；③反应物、生成物均为气体，且正反应为气体物质的量减小的反应。(2)条件选择①压强：10～30MPa的压强。压强越高，转化率越大，但对材料设备的要求越高，成本越高。②温度：400～500℃的温度。温度要适宜，既要考虑速率又要考虑反应程度，同时还要考虑催化剂的活性温度③催化剂：使用催化剂可提高反应速率，同时不同的催化剂有不同的活性和选择性。常用铁触媒作为催化剂。注意为了防止催化剂中毒，原料气必经净化，温度不能过高。④其他条件：a．循环操作——N2、H2循环，提高原料利用率。b．迅速冷却NH3——平衡向生成NH3的方向移动。2．化学反应调控的一般原则条件原则从化学反应速率分析既不能过快，又不能太慢从化学平衡移动分析既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性从原料的利用率分析①增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本②循环操作从实际生产能力分析如设备承受高温、高压能力等从催化剂的使用活性分析注意催化剂的活性对温度的要求1．在合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前需经过铜氨液处理，目的是除去其中的CO，其反应为[Cu(NH3)2]＋＋CO＋NH3[Cu(NH3)3CO]＋ΔH<0。(1)铜氨液吸收CO适宜的生产条件是________。(2)吸收CO后的铜氨液经过适当处理又可再生，恢复其吸收CO的能力，可供循环使用。铜氨液再生适宜的生产条件是________。[答案](1)低温、高压(2)高温、低压2．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ/mol。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。温度/℃平衡时SO2的转化率/%0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3(1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是___________________________________________。(2)在实际生产中，选定的温度为400～500℃，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在实际生产中，采用的压强为常压，原因是____________________________________________________________________________________________。(4)在实际生产中，通入过量的空气，原因是______________________________________________________________________________________________。(5)尾气中的SO2必须回收，原因是______________________________________________________________________________________________________。[答案](1)低温高压(2)保持较高反应速率和反应限度，同时使催化剂的活性最高(3)常压下，SO2的转化率已很高，若加压对设备动力要求更高，成本增加(4)增大O2的浓度，提高SO2的转化率(5)SO2为污染气体，必须回收1．(2020·浙江7月选考，T18)5mL0.1mol·L－1KI溶液与1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液发生反应：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)2Fe2＋(aq)＋I2(aq)，达到平衡。下列说法不正确的是()A．加入苯，振荡，平衡正向移动B．经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈血红色，表明该化学反应存在限度C．加入FeSO4固体，平衡逆向移动D．该反应的平衡常数K＝eq\f(c2Fe2＋,c2Fe3＋·c2I－)D[碘易溶于苯，加入苯，碘进入到苯中，使水溶液中碘的浓度减小，平衡正向移动，A项正确；如果反应能进行到底，则经过苯两次萃取分离后溶液中不会有Fe3＋，加入KSCN，溶液不会呈血红色，溶液呈血红色说明此反应是可逆反应，有反应限度，B项正确；加入FeSO4，二价铁离子浓度增大，平衡逆向移动，C项正确；该反应的平衡常数K＝eq\f(c2Fe2＋·cI2,c2Fe3＋·c2I－)，D项错误。]2．(2021·广东选择性考试，T19节选)我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：a)CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH1b)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2c)CH4(g)C(s)＋2H2(g)ΔH3d)2CO(g)CO2(g)＋C(s)ΔH4e)CO(g)＋H2(g)H2O(g)＋C(s)ΔH5(1)根据盖斯定律，反应a的ΔH1＝________________(写出一个代数式即可)。(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有________。A．增大CO2与CH4的浓度，反应a、b、c的正反应速率都增加B．移去部分C(s)，反应c、d、e的平衡均向右移动C．加入反应a的催化剂，可提高CH4的平衡转化率D．降低反应温度，反应a～e的正、逆反应速率都减小[解析](1)由题给反应方程式可知，反应a可由反应c－d或反应b＋c－e得到，故根据盖斯定律，ΔH1＝ΔH3－ΔH4或ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH5。(2)增大CO2的浓度，反应a、b的正反应速率增加；增大CH4的浓度，反应a、c的正反应速率增加，A正确。由于C(s)是固体，移去部分C(s)，平衡不移动，B错误。催化剂只能改变反应速率，不影响化学平衡移动，则不能提高CH4的平衡转化率，C错误。降低反应温度，正、逆反应速率均减小，D正确。[答案](1)ΔH3－ΔH4(或ΔH2＋ΔH3－ΔH5)(2)AD3．(2020·全国Ⅰ卷，T28节选)已知SO2(g)＋eq\f(1,2)O2eq\o(→,\s\up10(钒催化剂))SO3(g)ΔH＝－98kJ·mol－1。当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图所示。反应在5.0MPa、550℃时的α＝________，判断的依据是_________________________________________________________________________________________________________________________________。影响α的因素有_______________________________________________。[答案]0.975该反应气体分子数减少，增大压强，α提高，5.0MPa>2.5MPa＝p2，所以p1＝5.0MPa温度、压强和反应物的起始浓度向容积为2L的真空密闭容器中加入活性炭(足量)和NO，发生反应：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)ΔH>0，NO和N2的物质的量变化如表所示，反应在T1℃、T2℃下分别达到平衡时容器的总压强分别为p1kPa、p2A．T1℃下，0～10min内，以NO表示的反应速率v(NO)＝0.06p1B．T1℃下，反应的平衡常数为eq\f(9,16)C．第15min后，温度调整到T2℃，数据变化如表所示，则p1>D．若30min时，保持T2℃不变，再加入三种气体物质各2molC[选项中要求使用NO的压强变化来表示反应速率，可以有两种解法。解法1：该反应前后气体分子数不变，故0～10min内，容器的总压强保持不变，反应进行10min时NO(g)的分压为eq\f(0.80,2.0)p1kPa＝0.4p1kPa，起始时NO的压强为p1kPa，以NO表示的反应速率v(NO)＝eq\f(0.6p1