2018版高考化学一轮复习 化学平衡状态和平衡移动教师用书新人教版.docx

第二节化学平衡状态和平衡移动考纲定位考情播报1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2掌握化学平衡的特征。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，能用相关理论解释其一般规律。2016全国甲卷T27/全国乙卷T27(1)(2)/全国丙卷T27(2)(3)2015全国卷T28(4)/全国卷T27(2)(3)2014全国卷T28(3)/全国卷T26(2)(3)2013全国卷T28(2)(3)(4)/全国卷T28(1)2012全国卷T27(4)考点1| 可逆反应与化学平衡状态基础知识整合1可逆反应2化学平衡状态(1)概念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浓度保持不变的状态。(2)建立过程在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：以上过程可用如图表示：(3)特征应用体验1向含有2 mol的SO2的容器中通入过量氧气发生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。提示”“(2)减小增大(3)不变是不变考点多维探究角度1极端转化法确定可逆反应某状态的量1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 molL1A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0X20.2,0.2Y20.4,0Z0.4。2一定条件下，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 molL1D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生成表示逆反应速率，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0 molL1c1v逆，平衡向正反应方向移动；v正v逆，反应达到平衡状态，平衡不发生移动；v正v逆，平衡向逆反应方向移动。3影响化学平衡的因素若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：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。4充入惰性气体与平衡移动的关系(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。应用体验1已知在K2Cr2O7的溶液中存在平衡取两试管各加入5 mL 0.1 mol/L的K2Cr2O7溶液。(1)向1号试管中加入几滴浓H2SO4，橙色_，说明平衡向_方向移动。(2)向2号试管中加入几滴浓NaOH溶液，橙色_，说明平衡向_方向移动。提示(1)变深逆反应(2)变为黄色正反应2将充入NO2的球放入热水，颜色变化为_，放入冰水中颜色变化为_，说明2NO2(g)N2O4(g)的H_0。提示红棕色变深红棕色变浅考点多维探究角度1化学平衡移动的判断1对于一定条件下的可逆反应 【导学号：95812174】甲：A(g)B(g)C(g)H0乙：A(s)B(g)C(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”)甲_；乙_；丙_。此时反应体系的温度均比原来_(填“高”或“低”)。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”)甲_；乙_；丙_。(2)加压，使体系体积缩小为原来的平衡移动方向(填“向左”“向右”或“不移动”)甲_；乙_；丙_。设压缩之前压强分别为p甲、p乙、p丙，压缩后压强分别为p甲、p乙、p丙，则p甲与p甲，p乙与p乙，p丙与p丙的关系分别为甲_；乙_；丙_。(3)恒温恒压充入氖气，平衡移动方向(填“向左”“向右”或“不移动”)甲_；乙_；丙_。答案(1)向左向左向右高减小减小不变(2)向右不移动不移动p甲p甲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。角度2外界条件对转化率或产率的影响3(2017成都模拟)工业上采取下列方法消除NO2污染：CH4(g)2NO2(g)N2(g)CO2(g)2H2O(g)H867 kJ/mol，下列说法正确的是() 【导学号：95812175】A冷却使水液化可提高NO2的平衡转化率 B提高反应温度，平衡常数增大C缩小容器的体积，逆反应速率增大的程度比正反应速率增大的程度小D加入合适的催化剂可提高NO2的平衡转化率A选项A，减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动，NO2的平衡转化率增大，正确；选项B，升温平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，错误；选项C，缩小容器体积相当于加压，平衡向逆反应方向移动，逆反应速率增大的程度更大，错误；选项D，使用催化剂对平衡的移动无影响，错误。4(2015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)H10回答下列问题：(1)反应的化学平衡常数K表达式为_；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为_(填曲线标记字母)，其判断理由是_。图1(2)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2所示。(CO) 值随温度升高而_(填“增大”或“减小”)，其原因是_；图2中的压强由大到小为_，其判断理由是_。图2解析(1)根据化学平衡常数的书写要求可知，反应的化学平衡常数为Kc(CH3OH)/c(CO)c2(H2)。反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故曲线a符合要求。(2)由图2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(1)K或Kpa反应为放热反应，平衡常数数值应随温度升高而变小(2)减小升高温度时，反应为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应为吸热反应，平衡向右移动，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，有利于CO的转化率升高5(2016全国甲卷节选)丙烯腈(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：C3H6(g)NH3(g)O2(g)=C3H3N(g)3H2O(g)H515 kJmol1C3H6(g)O2(g)=C3H4O(g)H2O(g)H353 kJmol1有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是_；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是_。(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 。低于460 时，丙烯腈的产率_(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是_；高于460 时，丙烯腈产率降低的可能原因是_(双选，填字母)。A催化剂活性降低B平衡常数变大C副反应增多 D反应活化能增大图(a) 图(b)(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为_，理由是_。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为_。解析(1)由于反应是一个气体分子数增加的放热反应，降温、减压均有利于提高丙烯腈的平衡产率。有机反应中要提高某反应的选择性，关键是选择合适的催化剂。(2)由于反应是放热反应，温度降低，平衡右移，丙烯腈的平衡产率应增大，因此图(a)中460 以下的产率不是对应温度下的平衡产率。反应的平衡常数随温度的升高而变小，反应的活化能不受温度的影响，故当温度高于460 时，丙烯腈的产率降低的可能原因是催化剂活性降低和副反应增多。(3)由图(b)可知，当n(氨)/n(丙烯)1时，丙烯腈的产率最高，而丙烯醛的产率已趋近于0，如果n(氨)/n(丙烯)再增大，丙烯腈的产率反而降低，故最佳n(氨)/n(丙烯)约为1。空气中O2的体积分数约为，结合反应方程式及最佳n(氨)/n(丙烯)约为1可知，进料气氨、空气、丙烯的理论体积比应为1117.51。答案(1)降低温度，降低压强催化剂(2)不是该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低AC(3)1该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低17.51平衡移动与转化率的关系判断转化率的变化时，不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来，要视具体情况而定。若有多种反应物，增大某一反应物的浓度，则另外的反应物的转化率增大而自身的减小。若只有一种反应物时(恒温恒容)反应实例反应物的浓度平衡移动转化率变化产物百分含量2SO3(g)2SO2(g)O2(g)增大正向减小减小2NO2(g)N2O4(g)增大正向增大增大2HI(g)I2(g)H2(g)增大正向不变不变角度3化学反应速率与化学平衡的综合应用6(2015全国卷节选)Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)I2(g)在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为_。(2)上述反应中，正反应速率为v正k正x2(HI)，逆反应速率为v逆k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为_(以K和k正表示)。若k正0.002 7 min1，在t40 min时，v正_min1。(3)由上述实验数据计算得到v正x(HI)和v逆x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为_(填字母)。解析(1)由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x(HI)均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。设HI的初始浓度为1 molL1，则： 2HI(g)H2(g)I2(g)初始浓度/molL1 1 0 0转化浓度/molL1 0.216 0.108 0.108平衡浓度/molL1 0.784 0.108 0.108K。(2)建立平衡时，v正v逆，即k正x2(HI)k逆x(H2)x(I2)，k逆k正。由于该反应前后气体分子数不变，故k逆k正k正。在40 min时，x(HI)0.85，则v正0.002 7 min10.8521.95103 min1。(3)因2HI(g)H2(g)I2(g)H0，升高温度，v正、v逆均增大，且平衡向正反应方向移动，HI的物质的量分数减小，H2、I2的物质的量分数增大。因此，反应重新达到平衡后，相应的点分别应为A点和E点。答案(1)(2)k正/K1.95103(3)A、E考点3| “等效平衡”在平衡状态比较中的应用基础知识整合1等效平衡的概念在相同条件下(恒温、恒容或恒温、恒压)，同一可逆反应体系，不管是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，只要按化学方程式中各物质的化学计量数之比投入反应物或生成物，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(体积分数、物质的量分数等)均相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。2等效平衡的类型等效类型条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压反应的特点任何可逆反应反应前后气体分子数相等任何可逆反应起始投料换算为化学方程式同一边物质， 其“量”相同换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例平衡特点质量分数(w%)相同相同相同浓度(c)相同成比例相同(气体)物质的量(n)相同成比例成比例应用体验在恒温恒容条件下，可逆反应：2A(g)B(g)3C(g)D(g) HQ1 kJmol1(Q10)，起始物质的量如表所示：序号ABCD2 mol1 mol004 mol2 mol001 mol0.5 mol1.5 mol0.5 mol01 mol3 mol1 mol003 mol1 mol(1)上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？_。(2)达到平衡后，放出的热量为Q2 kJ，吸收的热量为Q3 kJ，则Q1、Q2、Q3的定量关系为_。(3)其他条件不变，当D为固体时，上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？_。(4)将“恒温恒容”改为“恒温恒压”，a.上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？_。b.达平衡后放出的热量分别为Q1和Q2，则Q1与Q2的关系_。提示(1)(2)Q2Q3Q1(3)(4)Q22Q1考点多维探究角度1同温同容条件下等效平衡的应用1(2017石家庄模拟)同温度下，体积均为1 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.6 kJ/mol。测得数据如表：下列叙述不正确的是()A容器、中反应达平衡时压强相等B容器中反应开始时v(正)v(逆)C容器中反应达平衡时，吸收的热量Q为9.26 kJD若条件为“绝热恒容”，容器中反应达平衡时n(NH3)0.6 molB根据容器中反应达到平衡时能量的变化可知，该反应中转化的N2为0.3 mol，因此根据三段式法可得N2(g)3H2(g)2NH3(g)起始(mol) 2 3 0转化(mol) 0.3 0.9 0.6平衡(mol) 1.7