高考化学一轮复习第1部分第7章第2节化学平衡状态和平衡移动教学案鲁科版.docx

第2节化学平衡状态和平衡移动考纲定位核心素养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。4.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。1.变化观念从可逆的角度认识化学变化及其化学变化的特征和规律。2.平衡思想从动态平衡的观点考察、分析化学反应达到平衡的标志及条件改变平衡的移动方向。3.模型认知认知化学平衡的特征及影响因素建立思维模型，并解释一些现象和问题。同时关注“等效平衡”的建立模型。4.社会责任根据平衡移动规律认识合成氨等工业生产的条件选择问题，提高经济效益和原料利用率。考点一| 可逆反应与化学平衡状态1可逆反应 示例含有2 mol SO2和2 mol O2在一定条件下的密闭容器中发生2SO2(g)O2(g2SO3(g)，平衡时的O2物质的量范围为1_moln(O2)2_mol。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：若开始加入生成物，从逆反应建立平衡，则v t图为。(3)特征深度归纳化学平衡状态的判定(1)一般标志(2)等价标志全部是气体参加的非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。全部是气体的非等体积反应，恒压条件下，若密度不再变化；对于有固体参与或生成的反应，恒容条件下，若密度不再变化。正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)Cl2H2OHClHClO，PCl3Cl2PCl5均为可逆反应。()(2)在化学平衡的建立过程中，v正一定大于v逆。()(3)对于反应A(g)B(g)2C(g)D(g)，当密度保持不变，在恒温恒容或恒温恒压条件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志。()(4)在相同温度下，相同容器(恒容)发生2SO2(g)O2(g)2SO3(g)反应，当分别向容器中充入2 mol SO2、1 mol O2与2 mol SO3平衡时，SO2相同。()(5)对于2NO2(g)N2O4(g)反应，当v正(NO2)v逆(N2O4)时，反应达平衡状态。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)考法1极端转化法确定可逆反应某时刻的量1一定条件下，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0c10.14 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的生成表示的是逆反应速率，Z的生成表示的是正反应速率，且vY(生成)vZ(生成)32，B不正确；由可逆反应的特点可知0c10.14 molL1，D正确。2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，X2、Y2、Z的浓度范围分别为_，_，_。解析：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0c(X2)0.2 molL1,0.2 molL1c(Y2)0.4 molL1,0c(Z)0.4 molL1。答案：0c(X2)0.2 molL10.2 molL1c(Y2)0.4 molL10c(Z)0.4 molL1思维建模极端转化法确定范围的思维模板范围说明：可逆反应的平衡物理量一定在最大值和最小值之间，但起始物理量可以为最大值或最小值。考法2化学平衡状态的判定3(2019长春模拟)在一定温度下，向2 L固定容积的密闭容器中通入1 mol CO2、3 mol H2，发生反应CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)Hv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。即哪个方向速率大就向哪个方向移动。2影响化学平衡的外界因素(1)实验探究实验：已知在K2Cr2O7的溶液中存在平衡Cr2OH2O2CrO2H(橙色) (黄色)a取两支试管各加入5 mL 0.1 molL1的K2Cr2O7溶液。向1号试管中加入几滴浓硫酸，橙色变深，说明平衡向逆反应方向移动。b向2号试管中加入几滴浓NaOH溶液，橙色变黄色，说明平衡向正反应方向移动。实验：将充入NO2的球放入热水，颜色变化为红棕色变深，放入冰水中颜色变化为红棕色变浅，说明2NO2(g)N2O4(g)H0。(2)影响化学平衡的外界因素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提醒：(1)催化剂同程度改变v正与v逆，平衡不移动；(2)温度改变对任何可逆反应均有平衡移动，但压强改变只对有气体参与且反应前后气体系数不相等的反应有平衡移动。(3)通过图像分析影响化学平衡移动的因素某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0的正、逆反应速率的影响如图所示：ABCD加催化剂对反应速率影响的图像是C(填字母，下同)，平衡不移动。升高温度对反应速率影响的图像是A，平衡向逆反应方向移动。增大反应容器体积对反应速率影响的图像是D，平衡向逆反应方向移动。增大O2的浓度对反应速率影响的图像是B，平衡向正反应方向移动。3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。如对N2(g)3H2(g)2NH3(g)反应在一定温度下达到平衡时N2a molL1，压强为p，在恒温下，将容器容积缩小一半，达到平衡时，N22a molL1，p2p。深度归纳三种特殊情况的归纳理解(1)改变固体或纯液体的量，对化学平衡没影响。(2)“惰性气体”对化学平衡的影响。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。恒温、恒压条件原平衡体系(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。如N2(g)3H2(g)2NH3(g)在恒温恒容条件下达平衡时，N2、H2、NH3的浓度分别为1 molL1、2 molL1、3 molL1，若再充入0.5 mol N2，1 mol H2和1.5 mol NH3时平衡向正向移动。1正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)往平衡体系FeCl33KSCNFe(SCN)33KCl中加入KCl固体，平衡将向逆反应方向移动，溶液颜色将变浅。()(2)增加反应物的量平衡一定会正向移动。()(3)增大某一反应物A的浓度，平衡正向移动时，反应物的浓度一定小于原来的浓度，生成物的浓度一定大于原来的浓度。()(4)对于2NH3(g)N2(g)3H2(g)反应，恒温恒容下再充入一定量的NH3，NH3的转化率增大。()(5)除去SO2中HCl可将气体通过饱和NaHSO3溶液，不能用勒夏特列原理解释。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2对于N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0，达平衡后，改变条件，请回答：(1)升温，平衡向_移动，新平衡的温度比原来的_。(2)缩小容器体积至原体积的，平衡向_移动，新平衡的压强p与原平衡的压强p0的关系为_，新平衡时N2与原平衡的N2的关系为_。答案：(1)逆反应高(2)正反应p0p2p0N2N22N2考法1化学平衡移动与平衡转化率1(2019日照模拟)T 时，在恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO，在催化剂作用下发生反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0。反应达到平衡时，CH3OH的体积分数与的关系如图所示。下列说法正确的是()A反应达平衡时，升高体系温度，CO转化率升高B反应达平衡时，再充入一定量Ar，平衡右移，平衡常数不变C容器内混合气体的密度不再变化说明该反应达到平衡状态D.2.5时达到平衡状态，CH3OH的体积分数可能是图中的F点D气体投料比等于系数之比时，平衡时生成物的体积分数最大，当2.5时，达到平衡状态，CH3OH的体积分数比C点时对应的CH3OH的体积分数小，可能是图中的F点，D项正确；该反应的H0，反应达平衡时，升高体系温度，平衡逆向移动，CO的转化率降低，A项错误；该反应在T 下在恒容密闭容器中进行，反应达平衡时，再充入一定量Ar，平衡不移动，温度不变，平衡常数不变，B项错误；因该反应前后均是气体，故混合气体的总质量不变，又容器容积不变，故混合气体的密度始终保持不变，C项错误。2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，平衡移动的方向分别为(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分别为(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，平衡移动方向分别为(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bc时，(A)增大，(A)减小；abc时，(A)减小，(A)增大。考法2利用v t图推导影响平衡的条件3(2019合肥模拟)在一恒温恒压的密闭容器中发生反应：M(g)N(g) 2R(g)H0)，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Q2Q3Q1。(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Q22Q1。4平衡状态比较的三种思维模板(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)1(2019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 kJmol1。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()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K0.023 (molL1)2 (molL1)20.069 (molL1)2，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)课堂反馈真题体验1(2018全国卷，T28(3)对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。(1)343 K时反应的平衡转化率_%。平衡常数K343 K_(保留2位小数)。(2)在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是_；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有_、_。解析：(1)温度越高，反应越先达到平衡，根据图示，左侧曲线对应的温度为343 K,343 K时反应的平衡转化率为22%。设开始时加入SiHCl3的浓度为a molL1，根据化学方程式和SiHCl3的平衡转化率知，达平衡时，SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的浓度分别为0.78a molL1、0.11a molL1、0.11a molL1，化学平衡常数K0.02。(2)根据化学平衡移动原理并结合该反应特点，及时分离出生成物可提高反应物的转化率。缩短反应达到平衡的时间，实质就是提高反应速率，可采用加压的方式或选择更为高效的催化剂。答案：(1)220.02(2)及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强2(2017全国卷，T27)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：C4H10(g)=C4H8(g)H2(g)H1已知：C4H10(g)O2(g)=C4H8(g)H2O(g)H2119 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H3242 kJmol1反应的H1为_kJmol1。图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x_0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是_(填标号)。A升高温