2019-2020年高考化學一輪復習 課時27 化學平衡的移動考點過關.docx

2019-2020年高考化學一輪復習 課時27 化學平衡的移動考點過關影響化學平衡移動的因素【基礎梳理】1. 化學平衡移動的概念一個可逆反應，達到化學平衡狀態(tài)以后，若改變反應條件(如溫度、壓強、濃度等)，使正、逆反應的速率，化學平衡發(fā)生移動。最終在新的條件下，會建立，這個過程叫做化學平衡的移動。2. 影響化學平衡移動的條件(1)濃度對化學平衡的影響在其他條件不變時，反應物濃度或生成物濃度都可使化學平衡向移動;反之化學平衡向逆反應方向移動。(2)壓強對化學平衡的影響對于反應前后氣體總體積發(fā)生變化的可逆反應，在其他條件不變時，壓強，化學平衡向方向移動;反之，化學平衡向氣體體積增大的方向移動。若反應前后氣體體積無變化，改變壓強，能同時改變正、逆反應速率，v(正)=v(逆)，平衡移動。(3)溫度對化學平衡的影響在其他條件不變的情況下，升高溫度，化學平衡向移動;降低溫度，化學平衡向移動。說明:升高溫度，不管是吸熱還是放熱方向，反應速率均增大，但吸熱方向速率增大的倍數(shù)大于放熱方向速率增大的倍數(shù)，v(吸熱)>v(放熱)，故平衡向吸熱方向移動。只要是升高溫度，新平衡狀態(tài)的速率值一定大于原平衡狀態(tài)的速率值;反之則小。判斷反應的熱效應:若升高溫度，K值增大，平衡正向移動，正反應為吸熱反應;若升高溫度，K值減小，平衡逆向移動，正反應為放熱反應。3. 催化劑對化學平衡的影響催化劑對化學平衡移動影響，它的使用能程度地改變正、逆反應速率(即反應速率改變但仍然相等)，可以化學反應達到平衡所需要的時間。4. 勒夏特列原理(化學平衡移動原理)若改變影響平衡的一個條件(濃度、壓強、溫度等)，平衡就向能夠這種改變的方向移動?！镜湫屠}】自然界里氮的固定途徑之一是在閃電的作用下，N2與O2反應生成NO。(1)在不同溫度下，反應N2(g)+O2(g)2NO(g)的平衡常數(shù)K如下表:溫度/1 5381 7602 404平衡常數(shù)K0.8610-42.610-46410-4該反應的H(填“>”、“<”或“=”)0。其他條件相同時，在上述三個溫度下分別發(fā)生該反應。1 538 時，N2的轉化率隨時間變化如下圖所示，請補充完成1 760 、2 404 時N2的轉化率隨時間變化的示意圖。(2)一定條件下該反應在密閉容器中達到平衡后，要提高N2的轉化率，可以采取的措施是(填字母)。A. 降低溫度B. 加催化劑C. 增加壓強D. 增加O2濃度E. 分離出一氧化氮(3)2 404 時，在容積為1.0 L的密閉容器中通入2.6 mol N2和2.6 mol O2，計算反應N2(g)+O2(g)2NO(g)達到平衡時NO的濃度。(此溫度下不考慮O2與NO的反應。計算結果保留兩位有效數(shù)字)答案(1)>(2)DE(3)設NO的平衡濃度為x。N2(g)+O2(g)2NO(g)起始時濃度/molL-1:2.62.6 0轉化時濃度/molL-1: x平衡時濃度/molL-1:2.6-2.6-xK=6410-4x=0.20molL-1解析(1)由表格數(shù)據(jù)可知溫度越高K越大，證明升高溫度平衡正向移動，正反應為吸熱反應，即H>0。畫圖注意:溫度越高反應速率越快，斜率越大，達到平衡所需的時間越短，N2的轉化率越大。(2)若提高N2的轉化率，應改變條件使平衡正向移動(不能增加N2的濃度)。(3)涉及平衡常數(shù)K的計算時，應先寫出反應的化學方程式，再列出各物質的初始濃度和平衡濃度(或用“三段式”列出初始濃度、轉化濃度和平衡濃度)，其中未知濃度可以設未知數(shù)表示，最后列出K的表達式求解。氨的合成是最重要的化工生產(chǎn)之一。. 工業(yè)上合成氨用的H2有多種制取的方法:用焦炭跟水反應:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);用天然氣跟水蒸氣反應:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) 已知有關反應的能量變化如上圖，則方法中反應的H=。. 在3個1 L的密閉容器中，同溫度下、使用相同催化劑分別進行反應:3H2(g)+N2(g)2NH3(g)，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，反應達到平衡時有關數(shù)據(jù)如下:容器甲乙丙反應物投入量3 mol H2、2 mol N26 mol H2、4 mol N22 mol NH3達到平衡的時間/mint58平衡時N2的濃度/molL-1c13N2的體積分數(shù)w1w23混合氣體密度/gL-112(1)下列能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是(填字母)。A. 容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為132B. v(N2)正=3v(H2)逆C. 容器內(nèi)壓強保持不變D. 混合氣體的密度保持不變(2)甲容器中達到平衡所需要的時間t(填“>”、“<”或“=”)5 min。(3)乙中從反應開始到平衡時N2的平均反應速率為(注明單位)。(4)分析上表數(shù)據(jù)，下列關系正確的是(填字母)。a. 2c1=3 molL-1b. w1=w2c. 21=2(5)該溫度下，容器乙中，該反應的平衡常數(shù)K=(用分數(shù)表示)。答案. (a+3b-c)kJmol-1. (1)C(2)>(3)0.2 molL-1min-1 (4)c(5)解析. 根據(jù)三個能量圖寫出熱化學方程式分別為CO(g)+O2(g)CO2(g) H=-a kJmol-1H2(g)+O2(g)H2O(g) H=-b kJmol-1CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) H=-c kJmol-1由-(+3)得:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H=(a+3b-c)kJmol-1。. (1)容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為132，取決于起始配料比和轉化程度，不能說明達到平衡狀態(tài)，故a錯誤;當3v(N2)正=v(H2)逆時，才說明達到平衡狀態(tài)，故b錯誤;容器內(nèi)壓強保持不變，可說明達到平衡狀態(tài)，故c正確;恒容時體積不變，質量不變，則混合氣體的密度保持不變，不能說明達到平衡狀態(tài)，故d錯誤。(2)若為恒壓容器，甲、乙容器中達到平衡所用時間相同，為5 min，但是容器恒容，甲容器比乙容器中反應物的濃度小，反應速率比乙中小，故達到平衡所需要的時間更長，即t>5 min。(3)容器乙中，反應前氮氣的濃度為=4 molL-1，氮氣的平均反應速率為v(N2)=0.2 molL-1min-1。(4)恒溫、恒容條件下，假設乙容器的容積為2 L，則達到平衡時甲、乙為等效平衡，各組分的含量、濃度相等，此時氮氣的濃度為c1，然后將容器的容積縮小到1 L，若平衡不移動，2c1=3 molL-1，由于壓強增大，平衡向著正向移動，所以2c1>3 molL-1，故a錯誤;乙中加入了4 mol氮氣、6 mol氫氣，而甲中為3 mol H2、2 mol N2，故乙對甲來說相當于加壓，平衡右移，氮氣的體積分數(shù)減小，所以w2<w1，故b錯誤;反應前后都是氣體，容器的容積都是1 L，乙中混合氣體的質量為甲的2倍，根據(jù)=，可知:21=2，故c正確。(5)乙容器中，反應前氫氣濃度為c(H2)=6 molL-1，氮氣的濃度為c(N2)=4 molL-1，達到平衡時氮氣的濃度變化為1 molL-1，3H2(g)+N2(g)2NH3(g)反應前/molL-1:640濃度變化/molL-1:312反應后/molL-1:332在該溫度下乙容器中反應的平衡常數(shù)K=。 惰性氣體對化學平衡的影響(1)恒壓時充入惰性氣體，體積必增大，引起反應體系濃度的減小，相當于減壓對平衡的影響。(2)恒容時充入惰性氣體，各組分的濃度不變，速率不變，平衡不移動。(3)對于反應前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應，平衡體系中加入惰性氣體，恒容、恒壓下平衡都不會移動?；瘜W平衡圖像分析【基礎梳理】對于反應mA(g)+nB(g)xC(g)+qD(g):1. 轉化率時間圖p一定時，H0T一定時，m+nx+qT一定時，m+nx+qT一定時，m+nx+q2. 含量時間溫度(壓強)圖這類圖像反映了反應物或生成物的量在不同溫度(壓強)下對時間的關系，解題時要注意，一定條件下物質含量不再改變時，即為化學反應達到平衡的時刻。p一定時，H0p一定時，H0T一定時，m+nx+qT一定時，m+nx+q3. 轉化率溫度壓強圖m+nx+q時，H0m+nx+q時，H04. 含量溫度壓強關系圖這類圖像的縱坐標為物質的平衡濃度或反應物的轉化率，橫坐標為溫度或壓強。m+nx+q，H0m+nx+q，H0m+nx+q，H0m+nx+q，H05. 其他圖像(1)(2)(3)圖像(1):t1點時，C的含量的增加量為狀態(tài)大于狀態(tài);條件改變時，平衡不發(fā)生移動。所以，條件有兩種可能:使用催化劑;增大壓強，且滿足m+n=x+q。圖像(2):T1為平衡點;T1點以前，v(正)>v(逆)，沒有達到化學平衡狀態(tài)，T1點以后，隨著溫度的升高，C的含量減小，表示化學平衡向逆反應方向移動，正反應為放熱反應，H<0。圖像(3):p1為平衡點;p1點以前，v(正)>v(逆)，反應沒有達到化學平衡狀態(tài);p1點以后，隨著壓強的增大，C的含量減小，表示化學平衡向逆反應方向移動，逆反應為氣體分子數(shù)減少的反應，即m+n<x+q。微課1化學平衡與圖像濃度對化學平衡的影響壓強對化學平衡的影響說明:改變壓強，相當于改變體積，也就相當于改變濃度，所以平衡發(fā)生移動。若反應前后氣體體積無變化，改變壓強，能同時改變正、逆反應速率，v(正)=v(逆)，平衡不移動。如H2(g)+I2(g)2HI(g):壓強變化是指平衡混合物體積變化而引起的總壓變化。若平衡混合物的體積不變，而加入“惰性氣體”，雖然總壓強變化了，但平衡混合物的濃度仍不變，速率不變，平衡不移動;若保持總壓強不變加入“惰性氣體”，此時增大了體系體積，這就相當于降低了平衡體系的壓強，平衡向氣體體積增大的方向移動。溫度對化學平衡的影響在其他條件不變的情況下，升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動;降低溫度，化學平衡向放熱反應方向移動。催化劑對化學平衡的影響【典型例題】 在2 L密閉容器內(nèi)，800 時反應:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)H<0體系中，n(NO)隨時間的變化如下表:時間/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)寫出該反應的平衡常數(shù)表達式:K=;用O2表示從02 s內(nèi)該反應的平均速率v(O2)=。(2)下列研究目的和示意圖相符的是(填字母)。ABCD研究目的壓強對反應的影響(p1>p2)溫度對反應的影響平衡體系增加O2對反應的影響催化劑對反應的影響圖示答案(1)1.510-3 molL-1s-1(2)C解析(1)02 s時，n(NO)由0.020 mol變成0.008 mol，消耗的量為0.020 mol-0.008 mol=0.012 mol，消耗的氧氣的量為0.006 mol;v(O2)=1.510-3 molL-1s-1。(2)壓強增大，平衡向正反應方向移動，NO2的體積分數(shù)增大，A錯;溫度升高，平衡向逆反應方向移動，氧氣的轉化率下降，B錯;催化劑可以縮短達到平衡的時間，D錯。苯乙烯是重要的基礎有機原料。工業(yè)中用乙苯(C6H5CH2CH3)為原料，采用催化脫氫的方法制取苯乙烯(C6H5CHCH2)的化學方程式為C6H5CH2CH3(g)C6H5CHCH2(g)+H2(g) H1。(1)向體積為V L的密閉容器中充入a mol乙苯，反應達到平衡狀態(tài)時，平衡體系組成(物質的量分數(shù))與溫度的關系如下圖所示:由圖可知:在600 時，平衡體系中苯乙烯的物質的量分數(shù)為25%，則:氫氣的物質的量分數(shù)為;乙苯的物質的量分數(shù)為。乙苯的平衡轉化率為。計算此溫度下該反應的平衡常數(shù)(請寫出計算過程)。(2)分析上述平衡體系組成與溫度的關系圖可知:H1(填“>”、“=”或“<”)0。(3)已知某溫度下，當壓強為101.3 kPa時，該反應中乙苯的平衡轉化率為30%;在相同溫度下，若反應體系中加入稀釋劑水蒸氣并保持體系總壓為101.3 kPa，則乙苯的平衡轉化率(填“>”、“=”或“<”)30%。答案(1)25%50%33%C6H5CH2CH3(g)C6H5CHCH2(g)+H2(g)起始濃度/molL-1: 0 0變化濃度/molL-1: 平衡濃度/molL-1: K=(2)>(3)>解析(1)由圖可知，在600 時，平衡體系中苯乙烯的物質的量分數(shù)為25%，乙苯的物質的量分數(shù)為50%，陰影部分為氫氣的物質的量分數(shù)有25%。設乙苯轉化了x mol，C6H5CH2CH3(g)C6H5CHCH2(g)+H2(g)起始/mol:a 0 0轉化/mol:x x x平衡/mol:a-x x x=0.25解得x=乙苯的平衡轉化率=100%=33%C6H5CH2CH3(g)C6H5CHCH2(g)+H2(g)起始濃度/molL-1: 0 0變化濃度/molL-1: 平衡濃度/molL-1: K=(2)分析上述平衡體系組成與溫度的關系圖可知:溫度升高，氫氣和苯乙烯的物質的量增大，該反應的正反應方向為吸熱反應。(3)加入水蒸氣后保持壓強不變，容器的體積增大，平衡向生成氣體體積增大的方向移動，乙苯的平衡轉化率增大。 現(xiàn)有三個反應:反應:Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)H1;K1反應:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)H2;K2反應:Fe(s)+CO2 (g)FeO(s)+CO(g)H3;K3在不同溫度下，部分K1、K2的值如下:T/700800K12.382.56K20.80(1)K1的表達式為;根據(jù)反應、推導出K1、K2、K3的關系式K3=。(2)要使反應在一定條件下建立的平衡右移，可采取的措施有(填字母)。A. 縮小容器體積B. 降低溫度C. 升高溫度D. 使用合適的催化劑E. 設法減少H2的量F. 設法減少FeO的量(3)800 時，向容積為2 L的恒容密閉容器中充入一定量的CO和H2O(g)，維持恒溫，發(fā)生反應，反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表:反應時間/min0246n(CO)/mol1.200.900.80nH2O(g)/mol0.600.20反應在2 min內(nèi)的平均反應速率為v(H2O)= 。800 時，K2=。保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0.20 mol H2O(g)，與原平衡相比，達到新平衡時CO的轉化率(填“增大”、“減小”或“不變”)。(4)由以上信息推斷反應正反應為(填“放熱”或“吸熱”)反應。(5)在恒溫恒壓密閉容器中通入CO和H2O(g)各1 mol發(fā)生反應，當反應達到平衡后，維持溫度與壓強不變，t1時刻再通入各1 mol的CO和H2O(g)混合氣體，請在右圖中畫出正、逆反應速率v(正)、v(逆)在t1后隨時間t變化的曲線圖。答案(1)K1=(2)CE(3)0.075 molL-1min-11增大(4)放熱(5)解析(1)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積比反應物濃度系數(shù)次冪的乘積，固體和純液體不寫在表達式里;第三個方程式等于第一個減去第二個，所以K3=。(2)該反應是氣體體積不變的反應，改變壓強平衡不移動。由表格可知溫度越高，K越大，升高溫度平衡正向移動。催化劑不影響平衡，改變固體的量不影響平衡。(3)三段式求解。(4)根據(jù)K3=計算可知，溫度越高，K3越小，正反應放熱。(5)按題意加入反應物，反應物的濃度增大，生成物的濃度減小，因為壓強不變而體積可變，新平衡時體積加倍，濃度不變，所以達新平衡時速率和原平衡速率相等。尿素(H2NCONH2)是一種非常重要的高氮化肥，工業(yè)上合成尿素的反應如下:2NH3(l)+CO2(g)H2O(l)+H2NCONH2 (l)H=-103.7 kJmol-1反應在進行時分為如下兩個步驟:第一步:2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4 (l)(氨基甲酸銨)H1第二步:H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l)H2某實驗小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件，在一體積為0.5 L的密閉容器中投入4 mol氨和1 mol二氧化碳，實驗測得反應中各組分隨時間的變化如圖1所示:圖1圖2(1)下列措施有利于提高尿素的產(chǎn)率的是(填字母)。A. 采用高溫B. 采用高壓C. 在反應混合物中加入更多的水(2)由上面信息可知總反應進行到min時到達平衡。該反應達到平衡的標志是(任寫一條即可)不再變化。(3)已知總反應的快慢由慢的一步?jīng)Q定，則合成尿素總反應的快慢由第步反應決定。(4)第二步反應的平衡常數(shù)K隨溫度的變化如圖2所示，則H2(填“>”、“<”或“=”)0;平衡后若在t1時刻將該反應體系升溫到某溫度，請在右圖中畫出第二步反應平衡移動的v-t圖像。答案(1)B(2)55反應體系中各物質的濃度(或某物質的物質的量或容器內(nèi)的壓強或容器內(nèi)氣體的密度等)(3)二(4)> 解析(1)提高尿素的產(chǎn)率，就是改變條件使平衡正向移動。增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動，B項正確;正反應放熱，A項錯誤。(2)由圖1可知各物質的物質的量不再變化，反應達到平衡;反應達到平衡的標志是:變化的量不再變化了，反應達到平衡狀態(tài)，如:反應體系中各物質的濃度、某物質的物質的量、容器內(nèi)的壓強、容器內(nèi)氣體的密度等。(3)由圖1依據(jù)各物質物質的量的變化達到平衡所需的時間，判斷第二步的反應速率慢，則合成尿素總反應的快慢由第二步反應決定。(4)由圖2可知溫度越高，K越大，證明溫度越高平衡正向移動，正反應為吸熱反應，即H>0。畫圖注意:升高溫度，正、逆反應速率都突然增大，平衡正向移動，正反應速率增大的更多。