高三化学一轮复习 专题7 第3单元 化学平衡的移动教师用书 苏教版

我们在这里，召开私营企业家联谊会，借此机会，我代表成都市渝中工商局、渝中区私营企业协会，祝各位领导新年快乐、工作愉快、身体健康，祝各位企业家事业兴旺第三单元化学平衡的移动考纲定位考情播报1.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识并能用相关理论解释其一般规律。2.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。3.掌握化学反应速率和平衡的综合计算。2016全国甲卷T27/全国乙卷T27(2)/全国丙卷T27(4)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T28(2)(3)(4)/全国卷T28(1)2012全国卷T27(4)考点1| 化学平衡移动基础知识自查1化学平衡的移动一定条件下的平衡体系，条件改变后，平衡可能发生移动，如下所示：2化学平衡移动与化学反应速率的关系v正v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：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。(2)恒温、恒压条件应用体验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()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： 【导学号：37742200】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 0.216 0.108 0.108 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2| “等效平衡”在平衡状态比较中的应用基础知识自查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：容器编号起始时各物质的物质的量/mol达到平衡时体系能量的变化N2H2NH323027.78 kJ1.61.80.8Q下列叙述不正确的是() 【导学号：37742201】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 2.1 0.6故平衡常数K0.0230.069，因此容器中反应向逆反应方向进行，v(正)”“”或“”)。解析(1)由于甲容器定容，而乙容器定压，当它们的压强相等达到平衡时，乙的容积应该为甲的两倍，生成的NH3的物质的量应该等于2m mol。当甲、乙两容器的体积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中NH3的物质的量大于2m mol。(2)起始加入量相同，平衡时乙中的压强大，反应程度大，(N2)大。答案(1)DE(2)(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。 (3)恒温恒容与恒温恒压条件平衡比较模式(起始量相同)“三段式”突破化学平衡的综合计算“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意清楚条理地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。1步骤2方法：可按下列模式进行计算：如mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a molL1、b molL1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx molL1。相关计算：平衡常数：K。A的平衡转化率：(A)平100%。A的物质的量分数(或气体A的体积分数)：w(A)100%。v(A)。混合气体的平均密度：混。混合气体的平均相对分子质量：。对点训练1(2015重庆高考)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)K0.1反应前CO物质的量为10 mol，平衡后CO物质的量为8 mol。下列说法正确的是()A升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应B通入CO后，正反应速率逐渐增大C反应前H2S物质的量为7 molDCO的平衡转化率为80%CA.升高温度，H2S浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，故不正确。B.通入CO后，正反应速率瞬间增大，之后化学平衡发生移动，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应达到新的化学平衡状态，故不正确。C.设反应前H2S的物质的量为a mol，容器的容积为1 L，列“三段式”进行解题：CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)化学平衡常数K0.1，解得a7，故正确。DCO的平衡转化率为100%20%，故不正确。对点训练2COCl2的分解反应为COCl2(g)=Cl2(g)CO(g)H108 kJmol1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未标出)：(1)计算反应在第8 min时的平衡常数K_；(2)若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡，则此时c(COCl2)_molL1。解析(1)根据图像得出以下数据：COCl2(g)=Cl2(g)CO(g)H108 kJ/mol开始/(molL1)0.055 0.095 0.078 min/(molL1) 0.04 0.11 0.085K0.234。(2)设12 min时COCl2的平衡浓度为x。由于12 min时反应在温度T(8)下达到平衡，则由平衡常数定义得K0.234解得x0.031 molL1。答案(1)0.234(2)0.031对点训练3研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)ClNO(g)K1H10()2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)K2H2”“1；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数K2不变；该反应为放热反应，升高温度可使平衡常数K2减小。答案(1)(2)2.510275%不变 升高温度对点训练4(2014福建高考节选