2021新高考化学鲁科版一轮复习同步练习:第7章 第23讲 化学平衡移动原理及应用

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2021新高考化学鲁科版一轮复习同步练习:第7章 第23讲 化学平衡移动原理及应用

www.ks5u.com 第23讲 化学平衡移动原理及应用 目标要求 1.通过实验探究,了解浓度、温度、压强等对化学平衡的影响,能用相关理论解释其一般规律。2.通过对图形、图表的阅读,进行初步加工、吸收、有序存储,并做出合理的解释。‎ ‎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,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:‎ 改变的条件(其他条件不变)‎ 化学平衡移动的方向 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动 压强(对有气体参加的反应)‎ 反应前后气体体积改变 增大压强 向气体分子总数减小的方向移动 减小压强 向气体分子总数增大的方向移动 反应前后气体体积不变 改变压强 平衡不移动 温度 升高温度 向吸热反应方向移动 降低温度 向放热反应方向移动 催化剂 同等程度地改变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。‎ ‎(3)“惰性气体”对化学平衡的影响 ‎①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。‎ ‎②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 ‎―→体系中各组分的浓度同倍数减小 ‎(等效于减压)‎ 应用体验 根据化学平衡原理解答下列问题:‎ 在体积不变的密闭容器中发生N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,只改变一种外界条件,完成下表:‎ 改变条件 平衡移动方向 氢气的转化率(增大、减小或不变)‎ 氨气的体积分数(增大、减小或不变)‎ 增大氮气的浓度 增大氨气的浓度 升温 充入适量氩气 答案 (从左到右,从上到下)正向 增大 逆向 减小 增大 逆向 减小 减小 不移动 不变 不变 ‎(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)+CO2(g)2CO(g) ΔH>0,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FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl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,平衡正向移动,混合气体的颜色变浅(×)‎ 题组一 选取措施使化学平衡定向移动 ‎1.(2019·桂林高三质检)COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,当反应达到平衡时,下列措施:①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂⑥恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是(  )‎ A.①②④ B.①④⑥‎ C.②③⑤ D.③⑤⑥‎ 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.(2018·天津,5)室温下,向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸,溶液中发生反应:C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是(  )‎ A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量 B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5Br C.若反应物均增大至2 mol,则两种反应物平衡转化率之比不变 D.若起始温度提高至60 ℃,可缩短反应达到平衡的时间 答案 D 解析 D错:温度提高至60 ℃,化学反应速率虽然加快,但溴乙烷的沸点较低,会挥发出大量的溴乙烷,导致逆反应速率减小,故无法判断达到平衡的时间;A对:加入NaOH,消耗 HBr,平衡左移,乙醇的物质的量增大;B对:增大HBr浓度,平衡右移,有利于生成溴乙烷;C对:原反应物按物质的量之比1∶1加入,又因二者反应的化学计量数之比为1∶1,两者的平衡转化率之比为1∶1,若将反应物均增大至2 mol,其平衡转化率之比仍为1∶1。 ‎ ‎3.在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下,a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。‎ ‎(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________(填字母)。‎ A.[H2]减小 B.正反应速率加快,逆反应速率减慢 C.反应物转化率增大 D.重新平衡减小 ‎(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,CH3OH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+d C.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、H2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)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。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 B 升高温度 N2的转化率减小 C 充入一定量H2‎ H2的转化率不变,N2的转化率增大 D 使用适当催化剂 NH3的体积分数增大 答案 B 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方向移动,但氮气的浓度仍然比原平衡大,错误;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,错误;D项,催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态,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— ‎―→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 ‎1.常见平衡图像类型 以可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g) ΔH=Q kJ·mol-1为例 图像类型 实例 结论 含量-时间-温度(或压强)图像 曲线m用催化剂,n不用催化剂,或化学计量数a+b=c时曲线m的压强大于n的压强 含量-时间-温度(或压强)图像 T1<T2‎ ΔH>0‎ p1>p2‎ a+b<c 转化率-时间-温度(或压强)图像 若a+b>c,则:‎ ‎①p1>p2>p3‎ ‎②ΔH<0‎ 若T1>T2则 ‎①ΔH>0‎ ‎②a+b>c ‎2.化学平衡中的特殊图像 以aA(g)+bB(g)cC(g) ΔH=Q kJ·mol-1为例 图像类型 特点 结论 如图所示曲线,是其他条件不变时,某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线 图中标出的1、2、3、4四个点中v正>v逆的点是3,v正<v逆的点是1,2、4点v正=v逆 如图所示曲线,是随反应的进行,某反应物(或生成物)的百分含量与温度(T)的关系曲线 M点前,表示化学反应从反应物开始,则v正>v逆;M点为刚达到平衡的点;M点后为平衡受温度的影响情况,即升高温度,A%增大(C%减小),平衡逆向移动,ΔH<0‎ 理解应用 某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对化学平衡的影响,得到如下变化规律(下图中,p表示压强、T表示温度、n表示物质的量、t表示反应时间):‎ 根据以上规律判断(填“>”“=”或“<”):‎ ‎(1)反应Ⅰ:p2________p1,ΔH________0。‎ ‎(2)反应Ⅱ:T1________T2,ΔH________0。‎ ‎(3)反应Ⅲ:若T2________T1,ΔH________0。‎ ‎(4)反应Ⅳ:若T2________T1,ΔH________0。‎ 答案 (1)> < (2)> < (3)> >(或< <)  (4)> >(或< <)‎ 解析 (1)对反应Ⅰ而言,增大压强,平衡向右移动,α(A)增大,所以p2>p1;随温度升高,α(A)减小,平衡向左移动,则正反应是放热反应,ΔH<0。(2)在两种不同温度下,C的物质的量逐 渐增大至达到平衡的过程。T1温度下n(C)增加得快,且先达到平衡,说明T1>T2,由T1→T2,降低温度,n(C)增大,说明平衡向右移动,ΔH<0。(3)随起始时n(B)的增大,两种不同温度下C的体积分数φ(C)先增大后减小。T2时φ(C)高于T1时φ(C),可能有两种情况:若T2>T1,即升温平衡右移,ΔH>0;若T2<T1,即降温平衡右移,ΔH<0。(4)随压强的增大,A的平衡转化率不变,但T2时α(A)比T1时α(A)大。若T2>T1,则升温平衡右移,ΔH>0;若T1>T2,则升温平衡左移,ΔH<0。‎ 化学平衡图像分析“7”注意 ‎(1)看清各坐标轴代表的量,弄清曲线表示的是哪些量之间的关系。‎ ‎(2)注意曲线上的特殊点,例如:由“起点”和“终点”的量来确定平衡是向正向还是逆向移动,“转折点”“拐点”表示量的突变,可用来确定外界条件对平衡的影响;“交叉点”表示量相同。‎ ‎(3)注意曲线斜率的大小,即坡度的“平”与“陡”,例如:时间作横轴,含量作纵轴,斜率大表示达平衡的时间短、速率大。‎ ‎(4)注意弄清高温、高压时反应速率更快,有利于先达平衡,即“先拐先平”原则,也就是说其他条件不变时,在较高温度或较高压强的条件下,达到平衡所用的时间较短。‎ ‎(5)注意分清曲线函数的递增性和递减性。‎ ‎(6)注意运用图像中浓度(或物质的量)的变化来确定反应中化学计量数的关系,即化学计量数之比等于同一时间内各反应物、生成物的浓度(或物质的量)变化量之比。‎ ‎(7)对时间—速率图像,注意分清曲线的连续性、跳跃性,是“渐变”还是“突变”,是“变大”还是“变小”,变化后是否仍然相等等情况,才可确定对应改变的条件是什么及如何改变。‎ ‎1.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3 mol H2时放出30.8 kJ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.Ⅰ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.Ⅱ图像中纵坐标可以为镓的转化率 C.Ⅲ图像中纵坐标可以为化学反应速率 D.Ⅳ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,Ⅰ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;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)+2NH3(g)2GaN(s)+3H2(g) ΔH<0,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。‎ ‎2.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 B.T2温度下,在O~t1时间内,v(Y)= mol·L-1·min-1‎ C.M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆 D.M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小 答案 C 解析 由图可知,温度为T1时先到达平衡,所以T1>T2,温度越高,平衡时X的物质的量浓度越大,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,升高温度平衡向吸热反应方向移动,故逆反应为吸热反应,正反应为放热反应。进行到M点X的转化率较低,由于正反应是放热反应,所以反应进行到M点放出的热量少,故A错误;T2温度下,在O~t1时间内,X的浓度变化为:c(X)=(a-b)mol·L-1,则Y的浓度变化为c(Y)=c(X)=mol·L-1,所以v(Y)= mol·L-1·min-1,故B错误;根据图像可知,温度为T1时反应首先达到平衡状态;温度高反应速率快,到达平衡的时间少,则温度是T1>T2;M点温度高于N点温度,且N点反应没有达到平衡状态,此时反应向正反应方向进行,即N点的逆反应速率小于N点的正反应速率,因此M点的正反应速率大于N点的逆反应速率,故C正确;M点时再加入一定量X,达到的新平衡与原平衡比较,压强增大,增大压强平衡正移,则X的转化率增大,所以M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率增大,故D错误。‎ ‎3.(2019·三明模拟)向密闭容器中充入物质A和B,发生反应:aA(g)+bB(g)cC(g)。反应过程中,在某一时刻,物质A的含量(A%)和物质C的含量(C%)随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法正确的是(  )‎ A.该反应在T1、T3温度时达到化学平衡 B.该反应在T2温度时可能达到化学平衡 C.该反应的逆反应是放热反应 D.升高温度,平衡会向正反应方向移动 答案 B 解析 T2之前A%变小,C%从零逐渐增大,T2之后A%又逐渐增大,C%逐渐减小,说明T2之前反应没有到达平衡状态,而T2 时恰好达到平衡状态,T2之后温度升高使平衡向逆反应方向移动,故该反应为放热反应。‎ ‎4.(2020·郑州质检)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αHCl-T曲线如下图:‎ 则总反应的ΔH________(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αHCl-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αHCl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 温度相同的条件下,增大压强,平衡右移,αHCl增大,因此曲线应在原曲线上方 (3)BD 解析 (1)结合题中αHCl-T图像可知,随着温度升高,αHCl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ΔH<0。(2)结合可逆反应2HCl(g)+O2(g)H2O(g)+Cl2(g)的特点,增大压强平衡向右移动,αHCl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)要提高αHCl,则采取的措施应使平衡2HCl(g)+O2(g)‎ H2O(g)+Cl2(g)正向移动。A项,增大n(HCl),则c(HCl)增大,虽平衡正向移动,但αHCl减小,错误;B项,增大n(O2)即增大反应物的浓度,αHCl增大,正确;D项,移去H2O即减小生成物的浓度,能使平衡正向移动,αHCl增大,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.(2019·海南,3)反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH>0,在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中,不能提高乙烷平衡转化率的是(  )‎ A.增大容器容积 B.升高反应温度 C.分离出部分氢气 D.等容下通入惰性气体 答案 D ‎2.(2019·浙江4月选考,17)下列说法正确的是(  )‎ A.H2(g)+I2(g)2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变 B.C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡 C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)+B(g)2C(?)已达平衡,则A、C不能同时是气体 D.1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出的热量为Q1;在相同温度和压强下,当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收的热量为Q2,Q2不等于Q1‎ 答案 B 解析 A项,该可逆反应的反应前后气体的化学计量数不发生变化,当缩小反应容器体积,相当于加压,正逆反应速率同等程度增加,错误;B项,在建立平衡前,碳的质量不断改变,达到平衡时,质量不变,因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡,正确;C项,若压强不再改变说明反应达到平衡,表明反应前后气体的化学计量数不等,故A、C可能均为气体,错误;D项,易知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH,合成氨气实际参与反应n(H2)=3 mol×10%=0.3 mol,因而Q1=×|ΔH|=0.1|ΔH|,分解氨气时实际消耗的n(NH3)=2 mol×10%=0.2 mol,Q2=×|ΔH|=0.1|ΔH|,则Q1=Q2,错误。‎ ‎3.[2019·全国卷Ⅱ,27(3)]环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是________(填标号)。‎ A.T1>T2‎ B.a点的反应速率小于c点的反应速率 C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 D.b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L-1‎ 答案 CD 解析 由相同时间内,环戊二烯浓度减小量越大,反应速率越快可知,T1
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