2.3-化学平衡的移动教学案解析

第三单元 化学平衡的移动第1课时影响化学平衡状态的因素目标要求1.知道浓度、温度、压强等条件改变时，化学平衡状态将会被打破。2.掌握浓度、温度、压强等条件对化学平衡影响的结果以及有关的解释。3.理解勒夏特列原理。1浓度的变化对化学平衡的影响实验探究实验原理：Cr2OH2O2CrO2H 橙色黄色实验步骤：取两支试管各加入5 mL 0.1 molL1K2Cr2O7溶液。向一支试管中滴加1 molL1HNO3溶液，观察并记录溶液的颜色。向另一支试管中滴加1 molL1NaOH溶液，观察并记录溶液颜色的变化。实验现象：如下表所示。步骤滴加1 molL1 HNO3溶液滴加1 molLNaOH溶液溶液颜色溶液橙色加深溶液黄色加深实验结论：增加H的浓度，平衡向逆反应方向移动，溶液橙色加深；增加OH的浓度，减小H的浓度，平衡向正反应方向移动，溶液黄色加深。基本规律：增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动。2压强的变化对化学平衡的影响其他条件不变时，对于有气体参加的反应，增大压强，会使平衡向着气体体积减小的方向移动；减小压强，会使平衡向着气体体积增大的方向移动。但是压强改变，对于有气体参与而反应前后气态物质系数不变的反应来说，平衡不移动。3温度的变化对化学平衡的影响实验探究实验原理：Co24ClCoClH0 粉红色蓝色实验步骤：取3支试管，向其中各加入适量CoCl2的盐酸溶液，将试管分别置于热水、冰水和室温下。实验现象及结论：溶液的颜色平衡移动的方向室温粉红色平衡不移动热水溶液蓝色加深升温，平衡向正反应方向移动冰水溶液粉红色加深降温，平衡向逆反应方向移动基本规律：其他条件不变时，升高温度，平衡向着吸热方向移动；降低温度，平衡向着放热方向移动。4勒夏特列原理如果改变影响平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着减弱这种改变的方向移动。知识点一外界条件的改变对化学平衡的影响1在新制的氯水中存在平衡：Cl2H2OHClHClO，若向氯水中投入少量碳酸钙粉末，溶液中发生的变化是()AH浓度减小，HClO浓度减小BH浓度增大，HClO浓度增大CH浓度减小，HClO浓度增大DH浓度增大，HClO浓度减小答案C解析碳酸的酸性弱于盐酸而强于次氯酸，向氯水中投入少量碳酸钙粉末后，它与盐酸反应，而不与次氯酸反应。又由于H浓度减小，平衡Cl2H2OHClHClO向正反应方向移动，故HClO浓度增大。2对已达化学平衡的下列反应2X(g)Y(g)2Z(g)减小压强时，对反应产生的影响是()A逆反应速率增大，正反应速率减小，平衡向逆反应方向移动B逆反应速率减小，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动C正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向运动D正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动答案C解析减小压强、体系中各组分浓度都减小，所以正、逆反应速率都减小，平衡向气体体积增大的方向移动。3关节炎是因为在关节滑液中形成了尿酸钠晶体，尤其是在寒冷季节易诱发关节疼痛，其化学机理如下：HUrH2OUrH3O，尿酸尿酸根离子Ur(aq)Na(aq)NaUr(s)。下列对反应的叙述正确的是()A正反应为吸热反应B正反应为放热反应C升高温度，平衡向正反应方向移动D降低温度，平衡向逆反应方向移动答案B解析题意中明确指出“尤其是在寒冷季节易诱发关节疼痛”，说明温度降低，反应Ur(aq)Na(aq)NaUr(s)的平衡向正反应方向移动，可知其正反应为放热反应。知识点二勒夏特列原理4下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是()A在溴水中存在如下平衡：Br2H2OHBrHBrO，当加入NaOH溶液后颜色变浅B对2H2O22H2OO2的反应，使用MnO2可加快制O2的反应速率C反应CONO2CO2NOH0，升高温度使平衡向逆反应方向移动D合成氨反应：N23H22NH3H0。当反应达到平衡时，下列措施：升温恒容通入惰性气体增加CO的浓度减压加催化剂恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是()A B C D答案B解析要提高COCl2的转化率，平衡需正向移动。已知可逆反应的正反应是一个气体化学计量数之和增大、吸热的反应。故升温符合。恒容通入惰性气体平衡不移动，不符合要求。增加CO浓度，平衡逆向移动。减压平衡正向移动。催化剂不影响化学平衡。恒压下通入惰性气体相当于减压，平衡正移，故正确答案为B。3下列说法正确的是()A其他条件不变，增大某一反应物的浓度，反应物的转化率一定都增大B对于有气体参加的反应，其他条件不变，增大压强，体积缩小，体系中各气体的浓度一定增大C对于有气体参加的反应，改变压强使平衡向右移动，生成的气体的浓度一定增大D增大反应物的浓度，平衡向右移动，生成物的体积分数一定增大答案B解析在平衡体系中，增大某一反应物的浓度，该反应物的转化率降低，对于有气体参加的反应，只要增大压强，各组分浓度同时增大，而减小压强，各组分浓度同时减小。4对于密闭容器中的可逆反应：mX(g)nY(s)pZ(g)H0，达化学平衡后，改变条件，下列表述不正确的是()A增大压强，化学平衡不一定发生移动B通入氦气，化学平衡不一定发生移动C增加X或Y的物质的量，化学平衡一定发生移动D其它条件不变，升高温度，化学平衡一定发生移动答案C解析由于该反应体积变化不明确，故改变压强不能确定化学平衡是否移动，A项正确；在恒容条件下充入氦气，没有改变平衡体系各物质的浓度，平衡不移动，B项正确；由于Y为固体，改变其用量不影响化学平衡，C项不正确；对任何反应改变温度，均改变平衡状态，故D正确。5一定量的混合气体在密闭容器中发生如下反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，达到平衡后，温度不变，将气体体积缩小到原来的一半，当达到新平衡时，C的浓度变为原来的2.1倍，则下列叙述正确的是()Amnpq Bmn0，B、D错；温度不变，容器体积增大，即由1 L变为2 L，若平衡不移动，此时c(Y)应减小为原来一半，现c(Y)比原来的一半大，即减压，平衡向右移动，向气体体积增大的方向移动，所以mn，A错；因为mzw，正反应是放热反应Bxyzw，正反应是吸热反应Cxyzw，逆反应是吸热反应答案B解析，m为定值，增大，则n减小，若xyzw，升温，平衡向吸热反应方向移动，正反应为吸热反应；若xyp。据此可对以下诸问题作出分析。10可逆反应3A(g)3B(？)C(？)H0达到化学平衡后，升高温度。用“变大”、“变小”、“不变”或“无法确定”填空。(1)若B、C都是气体，气体的平均相对分子质量_；(2)若B、C都不是气体，气体的平均相对分子质量_；(3)若B是气体，C不是气体，气体的平均相对分子质量_；(4)若B不是气体，C是气体：如果A的摩尔质量大于C的摩尔质量，气体的平均相对分子质量_；如果A的摩尔质量小于C的摩尔质量，气体的平均相对分子质量_。答案(1)变大(2)不变(3)变大(4)变大变小解析混合气体的平均摩尔质量在以gmol1为单位时数值上等于其平均相对分子质量，因此可用气体的m(总)/n(总)来推算平均相对分子质量的变化，(1)(3)可用此法；对于(2)气体只有一种，所以不变；对于(4)属于两组分气体混合物，则只要看两种气体的比例及摩尔质量大小。第2课时化学平衡中的数形结合问题目标要求1.能根据化学反应的建立和化学平衡移动原理画出常见的图象。2.会分析常见的关于化学平衡的图象题。一、表示平衡建立的图象1速率时间图2浓度时间图以H2(g)I2(g)2HI(g)为例，按要求画出如下图象：要求：(1)容积为1 L不变的密闭容器中加入H2(g)、I2(g)各1 mol，平衡时HI为1.2 mol。(2)在1 L密闭容器中加入2 mol HI。二、表示平衡移动的图象1速率时间图(1)如图，该平衡向正反应方向移动。此图是增加反应物浓度引起的平衡移动。(2)如图，可能是改变什么条件引起的平衡移动？并判断其对应的化学反应的特点。可能是升高温度引起的平衡移动，如果是升高温度，则该反应的正反应是吸热反应；也可能是增大压强引起的平衡移动，如果是增大压强，则该反应的正反应是气体体积减小的反应。(3)下列哪个反应一定不符合图_D_。AN2(g)3H2(g)2NH3(g)H0CC(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H0DH2(g)I2(g)=2HI(g)Hp2，从p1、p2的关系又看出当压强大时，反应物的转化率小，故知该反应的正反应是气体总体积增大的反应。知识点一速率、浓度与时间图象1对于可逆反应mA(g)nB(s)pC(g)qD(g)，反应过程中，其他条件不变时，产物D的物质的量分数D%与温度T或压强p的关系如下图，下列说法正确的是()A降温可使化学平衡向正反应方向移动B使用合适的催化剂可使D%有所增加C化学方程式中化学计量数：mpqDB的颗粒越小，正反应速率越快，有利于平衡向正反应方向移动答案A2合成氨反应：N2(g)3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g)H92.4 kJmol1，在反应过程中，正反应速率的变化如下图：下列说法正确的是()At1时升高了温度 Bt2时使用了催化剂Ct3时增大了压强 Dt4时降低了温度答案B3在容积固定的密闭容器中存在如下反应：A(g)3B(g)2C(g)Hn，Q0 Bmnp，Q0 Cmn，Q0 Dmnp，Qp4，Y轴表示A的转化率Bp3p4，Y轴表示B的质量分数Cp3p4，Y轴表示混合气体的密度Dp3p4，Y轴表示混合气体的平均相对分子质量答案B解析根据图中三个状态下到达平衡的时间可知T1T2，p1p2；温度从T1降至T2，C的百分含量增大，故正反应放热，H0；压强从p1增至p2，C的百分含量增大，故方程式中C的系数0x2，x1；所以B的质量分数随温度升高而增大，随压强增大而减小，B项描述与图不符，A、C、D项描述正确。6.I2在KI溶液中存在下列平衡： I2(aq)I(aq)I(aq)某I2、KI混合溶液中，I的物质的量浓度c(I)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法不正确的是()A反应I2(aq)I(aq)=I(aq)的HK2C若反应进行到状态D时，一定有v正v逆D状态A与状态B相比，状态A的c(I2)大答案D解析由图象知：c(I)随温度升高而减小，故该可逆反应的正反应为放热反应，HK2，B正确；反应进行到状态D时，c(I)v逆，C正确；状态A状态B，c(I)减小，化学平衡逆向移动，c(I2)增大，即状态B的c(I2)大，D错误。练基础落实1.如图是可逆反应A2B2C3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变(先降温后加压)而变化的情况。由此可推断() A正反应是放热反应 BD可能是气体C逆反应是放热反应 DA、B、C、D均为气体答案A解析降温后v正v逆，平衡向正反应方向移动，证明正反应放热，加压后v正v逆，平衡向正反应方向移动，正反应体积减小，D不可能是气体。2.有一化学平衡：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，如图是表示A的转化率与压强、温度的关系，分析下图可以得出的正确结论是() A正反应是吸热反应，且mnpqB正反应是吸热反应，且mnpqD正反应是放热反应，且mnpq；压强不变，温度越高，A的转化率越大，得出：正反应吸热。3汽车尾气净化中的一个反应如下：NO(g)CO(g)N2(g)CO2(g)H373.4 kJmol1在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是()答案C解析对于放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，K值减小，CO的转化率降低，A、B错误；温度不变，K值不变，C正确；增加N2的量，平衡向逆反应方向移动，NO的转化率降低，D错误。4反应N2O4(g)2NO2(g)H57 kJmol1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是()AA、C两点的反应速率：ACBA、C两点气体的颜色：A深，C浅C由状态B到状态A，可以用加热的方法DA、C两点气体的平均相对分子质量：AC答案C解析A、C两点温度相同而压强不同，增压平衡逆向移动，NO2的体积分数减小，但增压也会增大浓度，反应速率：AC，颜色还是C深(浓度大)；由于平衡逆向移动，气体分子数减少，根据Mm/n，气体的平均相对分子质量AC；故A、B、D均错。练方法技巧5取五等份NO2，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)H2)或大于等于3(3)解析(1)催化剂能够加快反应速率，缩短反应达到平衡时的时间，所以a曲线表示有催化剂时的情况，b曲线表示无催化剂时的情况。(2)恒温恒容条件下，向平衡体系中通入稀有气体，平衡不移动；恒温恒压条件下，向平衡体系中通入稀有气体，平衡向体积增大的方向移动。(3)由丙图可知，恒压条件下，升高温度，平衡向正反应方向移动，所以正反应为吸热反应；恒温条件下，增大压强，平衡向逆反应方向进行，所以正反应为体积增大的反应，x2。8在一容积为2 L的密闭容器内加入0.2 mol的N2和0.6 mol 的H2，在一定条件下发生如下反应：N2(g)3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g)H0。反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示：(1)根据图示，计算从反应开始到平衡时，平均反应速率v(NH3)为_。(2)反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，则NH3的物质的量浓度不可能为_。a0.20 molL1 b0.12 molL1 c0.10 molL1 d0.08 molL1(3)反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡_移动(填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”)，化学平衡常数_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(4)在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，若在第8分钟末达到新的平衡(此时NH3的浓度约为0.25 molL1)。请在图中画出第5分钟末到达新平衡时NH3浓度的变化曲线。答案(1)0.025 molL1min1(2)ac(3)向正反应方向不变(4)解析(1)由图象知：v(NH3)0.025 molL1min1。(2)合成氨的反应为可逆反应，不可能进行到底，根据反应方程式和题给数据，NH3浓度的最大值为：0.2 molL1，在改变温度后，平衡要移动，达新的平衡后NH3的浓度肯定不是0.1 molL1。(3)缩小体积，相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，由于温度未变，平衡常数不变。(4)在5分钟末将容积减小一半，c(NH3)瞬间增大为原来的二倍，在8分钟末建立新平衡，图象见答案。9某温度时，在2 L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z，它们的物质的量随时间的变化如下表所示。t/minX/molY/molZ/mol01.001.000.0010.900.800.2030.750.500.5050.650.300.7090.550.100.90100.550.100.90140.550.100.90(1)根据表中数据，在该题图中相应位置上画出X、Y、Z的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线：(2)体系中发生反应的化学方程式是_；(3)列式计算该反应在03 min时间内产物Z的平均反应速率：_；(1) 该反应达到平衡时反应物X的转化率等于_；(5)如果该反应是放热反应。改变实验条件(温度、压强、催化剂)得到Z随时间变化的曲线、(如上图所示)，则曲线、改变的实验条件分别是：_；_；_。答案(1)(2)X2Y2Z(3)v(Z)0.083 molL1min1(4)45%(5)升高温度加入催化剂增大压强解析(1)画出对应的点直接连接起来即可。(2)由01 min时，n(X)n(Y)n(Z)122知该反应的化学方程式为：X2Y2Z。(3)v(Z)0.083 molL1min1(4)X的转化率100%100%45%。(5)由题中图象知：平衡时，曲线平衡时所用时间比原平衡时(9 min)短，且生成Z的量减少，故曲线改变的条件是升高温度；曲线的Z的物质的量与原平衡时相同，但达到平衡的时间缩短为1 min，故曲线改变的条件是加入催化剂；曲线平衡时所用时间比原平衡时(9 min)短，且生成Z的量增加，故曲线改变的条件是增大压强。 第3课时等效平衡目标要求1.理解等效平衡的概念。2.能够判断并建立等效平衡。一、等效平衡的含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同，这样的平衡称为等效平衡。二、等效平衡的分类(1)对于恒温、恒容条件下的体积可变的反应如果按方程式中的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的。结果：达到平衡后，各组分的百分含量及各组分的浓度都是相等的。例如，一定条件下的可逆反应：2SO2O2催化剂2SO3 2 mol 1 mol 0 mol 0 mol 0 mol 2 mol 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol上述三种配比，按方程式的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。(2)对于恒温、恒容条件下的体积不变反应以及恒温、恒压的可逆反应(无论体积可变或不变)如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡状态是等效的。结果：达到平衡后，各组分的百分含量相同，但各组分的浓度并不一定相同。例如：H2(g) I2(g)2HI(g) 1 mol 1 mol 0 mol 2 mol 2 mol 1 mol上述两种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，两种情况下H2(g)与I2(g)的物质的量比均为11，因此上述两种情况建立的化学平衡状态是等效的。知识点一恒温、恒容条件下的等效平衡1已知在等温、等容条件下，有如下可逆反应：2A(g)2B(g)3C(g)D(g)。现分别从两条途径建立平衡，途径：A、B的起始浓度均为2 molL1；途径：C、D的起始浓度分别为6 molL1和2 molL1。下列叙述正确的是()A、两种途径最终达到平衡时，体系内混合气体的浓度相同B、两种途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同C达到平衡时，途径的反应速率v1等于途径的反应速率v2D达到平衡时，途径混合气体的密度与途径混合气体的密度相等答案B解析该反应的条件是在等温等容条件下，且该反应前后气体体积不变。由于途径相当于A、B的起始浓度均为4 molL1建立平衡体系，故平衡时各组分的体积百分含量应与相同，但各组分的浓度以及混合气体的密度则为的两倍。2在1 L密闭容器中通入2 mol NH3，在一定温度下发生反应：2NH3高温、高压催化剂N23H2，达平衡时，N2的物质的量分数为a%，维持容器的体积和温度不变，分别通入下列几组物质，达到平衡时，容器内N2的物质的量分数仍为a%的是()A3 mol H2和1 mol NH3B2 mol NH3和1 mol N2C2 mol N2和3 mol H2D0.1 mol NH3、0.95 mol N2、2.85 mol H2答案D解析由题意可知，是在恒温恒容下的等效平衡，应满足投料相等，利用极限转化法可将各项中物质转化成第一种情况中NH3的物质的量来比较：A1 mol NH33 mol H2 B2 mol NH31 mol N2C2 mol NH31 mol N2 D中2 mol NH3，故答案为D。3一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g)B(g)3C(g)，若反应开始时充入2 mol A和2 mol B，达平衡后A的体积分数为a%。其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数大于a%的是()2 mol C2 mol A、1 mol B和1 mol He(不参加反应)1 mol B和1 mol C2 mol A、3 mol B和3 mol CA B C D答案A解析将选项中的各种配比全部转化为起始时A和B的物质的量并与题给平衡进行对比分析：2A(g)B(g)3C(g)已知 2 2 0 a%A 0 a%B 2 1 0 a%C 0 1时，必然A的体积分数增加，(A)a%，如选项、；当n(A)n(B)1时，B的体积分数增加，(A)1，B的物质的量小于2 mol；若3a1，B的物质的量等于2 mol；若3a丙甲 B乙丁甲丙C丁乙丙甲 D丁丙乙甲答案A解析本题主要考查外界条件对化学平衡的影响及等效平衡问题。解题时应注意该反应及反应的特点，即反应前后气体体积不变，同时要明确等效平衡的条件。把丙中a mol CO和a mol H2O按化学计量数转成CO2和H2也分别为a mol，则甲与丙是等量等效，则达平衡时，n(CO)应相等；把丁中a mol CO和a mol H2O按化学计量数转成CO2和H2，则起始时丁中CO2为2a mol、H2为a mol，则与乙等量等效，到达平衡时n(CO)相等。乙与甲相比相当于在甲的平衡中又加入了a mol的CO2，导致平衡正移，则平衡时n(CO)乙n(CO)甲，故选A。2对反应2NO2(g)N2O4(g)，在恒温的容器中，欲使比值增大，在温度不变时应采取()A体积不变，增加NO2的物质的量B体积不变，增加N2O4的物质的量C使体积扩大到原来的2倍D使体积不变充入N2答案C解析体积不变无论是增加NO2物质的量还是增加N2O4的物质的量，从效果上来讲，都相当于增大压强，平衡右移，NO2相对含量减小，N2O4相对增多，故A、B错；C项等效于减小压强，C正确；需要注意的是B项单从平衡移动角度看，因c(N2O4)变大，使v正n Bmm，B选项正确。练方法技巧5一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g)B(g)3C(g)，若反应开始时充入