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文档介绍
2020届一轮复习苏教版第22讲化学平衡的移动学案
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 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―→ (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(×) 在一个密闭容器中充入a mol A和b mol B，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a mol A和b mol B，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。 ①若a＋b＝c＋d，则A的转化率将不变； ②若a＋b＞c＋d，则A的转化率将增大； ③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。 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.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；B项，Ga是固体，没有浓度可言，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)＋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。 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.c(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的转化率减小，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 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：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g) ΔH＜0。测得v正(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SO2 B.在t1时平衡常数K1大于t3时平衡常数K3 C.t1时平衡混合气的大于t3时平衡混合气的 D.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。 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)有利于提高αHCl，则采取措施应使平衡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，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— ―→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 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：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g) ① 2 mol 1 mol 0 ② 0 0 2 mol ③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol ④ a mol b mol c mol 上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则SO2均为2 mol，O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。 ④中a、b、c三者的关系满足：c＋a＝2，＋b＝1，即与上述平衡等效。 (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：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g) ① 2 mol 3 mol 0 ② 1 mol 3.5 mol 2 mol ③ a mol b mol c mol 按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则①②中＝，故互为等效平衡。 ③中a、b、c三者关系满足：＝，即与①②平衡等效。 (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：H2(g)＋I2(g)??2HI(g) ① 1 mol 1 mol 0 ② 2 mol 2 mol 1 mol ③ a mol b mol c mol ①②两种情况下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互为等效平衡。 ③中a、b、c三者关系满足∶＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。 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。 (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)＋Cl2(g) 再充入PCl5(g)，平衡向_______方向移动，达到平衡后，PCl5(g)的转化率________，PCl5(g)的百分含量______。 答案 正反应 减小 增大 (2)2HI(g)??I2(g)＋H2(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NO2(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，NO2(g)的转化率________，NO2(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a mol N2O4气体，在密闭容器内发生反应：N2O4(g) ??2NO2(g)，达到平衡时再通入a mol N2O4气体，再次达到平衡时，与第一次达平衡时相比，N2O4的转化率( ) A.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)＋I2(g)??2HI(g) ΔH＜0，有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，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0.1 mol He，乙中不变 C.甲降低温度，乙增大压强 D.甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2 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0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，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0.1 mol He，在定容密闭容器中，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0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2，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0.50 mol CH4和1.20 mol NO2充入体积为1 L的密闭容器中，发生如下反应：CH4(g)＋2NO2(g)??N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)，测得n(CH4)随时间变化数据如下表： 时间/min 0 10 20 40 50 T1 n(CH4)/mol 0.50 0.35 0.25 0.10 0.10 T2 n(CH4)/mol 0.50 0.30 0.18 … 0.15 下列说法正确的是( ) A.T1时0～10 min NO2的平均反应速率为0.15 mol·L－1·min－1 B.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0.30 mol CH4和0.80 mol H2O(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0.50 mol CH4和1.20 mol NO2，与原平衡相比，达新平衡时N2的浓度增大 答案 BD 解析 T1时0～10 min CH4的平均反应速率为＝0.015 mol·L－1·min－1 ，由速率之比等于化学计量数之比可知，T1时0～10 min NO2的平均反应速率为0.03 mol·L－1·min－1，故A错误；由表格数据可知，T2时CH4的平衡物质的量为0.15 mol，则转化的甲烷为0.50 mol－0.15 mol＝0.35 mol，则T2时CH4的平衡转化率为×100%＝70.0%，故B正确；T1时，体积为1 L，由表格中数据可知， CH4(g)＋2NO2(g)??N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) 开始/mol 0.50 1.20 0 0 0 转化/mol 0.40 0.80 0.40 0.40 0.80 平衡/mol 0.10 0.40 0.40 0.40 0.80 K＝＝6.4，T1时向平衡体系中再充入0.30 mol CH4和0.80 mol H2O(g)，Q＝＝6.4＝K，故C错误；体积不变，物质的量变为原来的2倍，若平衡不移动，则平衡浓度变为原平衡的2倍，但压强增大平衡逆向移动，则达新平衡时N2的浓度增大，大于原平衡浓度小于原平衡浓度的2倍，故D正确。 1．(2018·江苏，15)一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下： 容器1 容器2 容器3 反应温度T/K 700 700 800 反应物投入量 2 mol SO2、1 mol O2 4 mol SO3 2 mol SO2、 1 mol O2 平衡v正(SO2)/mol·L－1·s－1 v1 v2 v3 平衡c(SO3)/mol·L－1 c1 c2 c3 平衡体系总压强p/Pa p1 p2 p3 物质的平衡转化率α α1(SO2) α2(SO3) α3(SO2) 平衡常数K K1 K2 K3 下列说法正确的是( ) A．v1＜v2，c2＜2c1 B．K1＞K3，p2＞2p3 C．v1＜v3，α1(SO2)＞α3(SO2) D．c2＞2c3，α2(SO3)＋α3(SO2)＜1 答案 CD 解析 由题中表格信息可知，容器2建立的平衡相当于容器1建立平衡后再将容器的容积缩小为原来的1/2(相当于压强增大为原来的2倍)后平衡移动的结果。由于加压，化学反应速率加快，则v1＜v2；题给平衡右移，则α1(SO2)＜α2(SO2)，根据勒夏特列原理可得c2＞2c1，p1＜p2＜2p1。容器3中建立的平衡相当于容器1建立的平衡升温后平衡移动的结果。升高温度，化学反应速率加快，则v1＜v3；题给平衡左移，则α1(SO2)＞α3(SO2)，c1＞c3。由于温度升高，气体物质的量增加，故p3＞p1。对于特定反应，平衡常数仅与温度有关，温度升高，题给平衡左移，平衡常数减小，则K1＝K2＞K3。C对：由以上分析可得结论v1＜v3，α1(SO2)＞α3(SO2)。D对：因为c2＞2c1，c1＞c3，则c2＞2c3。若容器2的容积是容器1的2倍，则两者建立的平衡完全相同，根据平衡特点，此时应存在α1(SO2)＋α2(SO3)＝1，由于容器2的平衡相当于容器1的平衡加压，故α2(SO3)将减小，则α1(SO2)＋α2(SO3)＜1，结合α1(SO2)＞α3(SO2)，则α2(SO3)＋α3(SO2)＜1。A错：由以上分析可知c2＞2c1。B错：由以上分析可知p1＜p2＜2p1，p1＜p3，则p2＜2p3。 2.(2016·江苏，15)一定温度下，在3个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g)??CH3OH(g)达到平衡，下列说法正确的是( ) 容器 温度/K 物质的起始浓度/mol·L－1 物质的平衡浓度/mol·L－1 c(H2) c(CO) c(CH3OH) c(CH3OH) Ⅰ 400 0.20 0.10 0 0.080 Ⅱ 400 0.40 0.20 0 Ⅲ 500 0 0 0.10 0.025 A.该反应的正反应放热 B.达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大 C.达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍 D.达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大 答案 AD 解析 对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终建立等效平衡，但Ⅲ温度高，平衡时c(CH3OH)小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A正确；Ⅱ相对于Ⅰ投料量成比例增加，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以Ⅱ中转化率高，B错误；不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的两倍，且Ⅲ的温度比Ⅱ高，相对于Ⅱ，平衡向逆反应方向移动，c(H2)增大，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，若温度相同，两者建立等效平衡，两容器中速率相等，但Ⅲ温度高，速率更快，D正确。 3.(2015·江苏，15)在体积均为1.0 L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2，在不同温度下反应CO2(g)＋C(s)??2CO(g)达到平衡，平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是( ) A.反应CO2(g)＋C(s)??2CO(g)的ΔS＞0、ΔH<0 B.体系的总压强p总：p总(状态Ⅱ)＞2p总(状态Ⅰ) C.体系中c(CO)：c(CO，状态Ⅱ)<2c(CO，状态Ⅲ) D.逆反应速率v逆：v逆(状态Ⅰ)＞v逆(状态Ⅲ) 答案 BC 解析 A项，C和CO2反应是吸热反应，ΔH>0，错误；B项，状态Ⅰ是通入0.1 mol CO2，状态Ⅱ是通入0.2 mol CO2，状态Ⅱ可以看作先通0.1 mol CO2，此时的压强相等，再通入0.1 mol CO2，假如平衡不移动，此时的压强等于2倍p总(状态Ⅰ)，但要满足CO2的浓度相等，应对此体系加热使反应向正反应方向移动，气体物质的量增加，因此p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ)，正确；C项，状态Ⅱ可以看作状态Ⅲ体积缩小一半后的状态，如果体积缩小一半，平衡不移动，则c(CO，状态Ⅱ)＝2c(CO，状态Ⅲ)，但体积压缩过程中，平衡向左移动，因此c(CO，状态Ⅱ)<2c(CO，状态Ⅲ)，正确；D项，温度越高，反应速率越快，v逆(状态Ⅰ)查看更多
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