第九章-学案43-化学平衡移动

学案学案 43 化学平衡移动化学平衡移动 考纲要求 1 了解化学平衡建立的过程 理解化学平衡常数的含义 能够利用化学平 衡常数进行简单的计算 2 理解外界条件 浓度 温度 压强 催化剂等 对化学平衡的影响 认识其一般规律 3 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 知识点一 化学平衡的移动 1 概念 达到平衡状态的反应在条件改变后 平衡状态被破坏的过程 2 过程 3 平衡移动方向与反应速率的关系 1 v正 v逆 平衡向正反应方向移动 2 v正 v逆 平衡不移动 3 v正 v逆 平衡向逆反应方向移动 4 平衡移动会伴随着哪些变化 1 反应速率的变化 引起平衡移动的本质 但反应速率变化也可能平衡不移动 主要看 v正与 v逆是否相等 如果 v正 v逆 则平衡必然要发生移动 如果 v正 v逆同时改变 但 始终保持相等 则平衡不移动 2 浓度的变化 平衡移动会使浓度发生变化 但是浓度的变化不一定使平衡移动 3 各组分百分含量的变化 4 平均相对分子质量的变化 5 颜色的变化 颜色变化 平衡不一定发生移动 6 混合气体密度的变化 7 转化率的变化 8 温度的变化 问题思考 1 化学平衡移动的实质是什么 2 某一可逆反应 一定条件下达到了平衡 若化学反应速率改变 平衡一定发生移 动吗 若平衡发生移动 化学反应速率一定改变吗 3 惰性气体是否影响化学平衡的移动 4 改变条件 平衡向正反应方向移动 原料的转化率一定提高吗 知识点二 外界条件对化学平衡的影响 1 外界条件对化学平衡的影响 在一定条件下 aA g bB g mC g Hn B Q0 请回答下列问题 1 在某温度下 反应物的起始浓度分别为 c M 1 mol L 1 c N 2 4 mol L 1 达 到平衡后 M 的转化率为 60 此时 N 的转化率为 2 若反应温度升高 M 的转化率 填 增大 减小 或 不变 3 若反应温度不变 反应物的起始浓度分别为 c M 4 mol L 1 c N a mol L 1 达到平衡后 c P 2 mol L 1 a 4 若反应温度不变 反应物的起始浓度为 c M c N b mol L 1 达到平衡后 M 的转化率为 变式演练 2010 天津理综 10 4 已知反应 2CH3OH g CH3OCH3 g H2O g 某温度 下的平衡常数为 400 此温度下 在密闭容器中加入 CH3OH 反应到某时刻时测得各组分 的浓度如下 物质CH3OHCH3OCH3H2O 浓度 mol L 1 0 440 60 6 1 比较此时正 逆反应速率的大小 v正 v逆 填 或 2 若加入 CH3OH 后 经 10 min 反应达到平衡 此时 c CH3OH 该时间内反应速率 v CH3OH 题组一 化学平衡移动 1 判断正误 1 一定条件下 使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率 2010 江苏 8C 2 NO2球 浸泡在冷水中 颜色变浅 原因是 2NO2 g N2O4 g H 0 红棕色 无色 2010 北京理综 10B 3 右图中曲线表示反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g H0 D 25 时 该反应的平衡常数 K 2 2 题组二 化学平衡的图象 3 2011 安徽理综 9 电镀废液中 Cr2O可通过下列反应转化成铬黄 PbCrO4 Cr2O 2 7 aq 2Pb2 aq H2O l 2PbCrO4 s 2H aq H 0 2 7 该反应达平衡后 改变横坐标表示的反应条件 下列示意图正确的是 4 2011 江苏 10 下列图示与对应的叙述相符的是 A 图 1 表示某吸热反应分别在有 无催化剂的情况下反应过程中的能量变化 B 图 2 表示 0 100 0 mol L 1 NaOH 溶液滴定 20 00 mL 0 100 0 mol L 1 CH3COOH 溶液 所得到的滴定曲线 C 图 3 表示 KNO3的溶解度曲线 图中 a 点表示的溶液是 80 时 KNO3的不饱和溶液 D 图 4 表示某可逆反应生成物的量随反应时间变化的曲线 由图知 t 时反应物转化率 最大 题组一 化学平衡的移动 1 2011 北京崇文模拟 将 1 mol H2 g 和 2 mol I2 g 置于 2 L 密闭容器中 在一定温度下发生反应 H2 g I2 g 2HI g Hc d 3 2011 陕西四校联考 在一密闭容器中有如下反应 L s aG g bR g 温度和压强对该反应的影响如右图 所示 其中压强 p1b C G 的转化率随温度升高而减小 D 增大压强 容器内气体质量不变 4 向某密闭容器中加入 0 15 mol L 1 A 0 05 mol L 1 C 和一定量的 B 三种气体 一 定条件下发生反应 各物质浓度随时间变化如图甲所示 t0时 c B 未画出 t1时增大到 0 05 mol L 1 图乙为 t2时刻后改变反应条件 平衡体系中正 逆反应速率随时间变化的情况 1 若 t4时改变的条件为减小压强 则 B 的起始物质的量浓度为 mol L 1 2 若 t5时改变的条件是升温 此时 v正 v逆 若 A 的物质的量减少 0 03 mol 时 容器 与外界的热交换总量为 a kJ 写出该反应的热化学方程式 3 若 t1 15 s 则 t0 t1阶段以 C 的浓度变化表示的平均反应速率为 v C mol L 1 s 1 A 的转化率为 4 t3时改变的某一反应条件可能是 选填序号 A 使用催化剂 B 增大压强 C 增大反应物浓度 题组二 化学平衡的计算 5 2011 郑州月考 将等物质的量的 F2和 ClF 混合 在密闭容器中发生反应 F2 g ClF g ClF3 g H 0 下列叙述中正确的是 A 恒温恒容时 当 ClF 转化 40 时 容器内的压强为初始时的 0 8 倍 B 若 c F2 c ClF c ClF3 1 1 1 则反应一定达到平衡状态 C 达到平衡后 若增大容器体积 则正反应速率减小 逆反应速率增大 平衡左移 D 平衡后再降低温度 保持恒容 达到新的平衡 则混合气体的平均摩尔质量减小 6 相同温度下 体积均为 0 25 L 的两个恒容密闭容器中发生可逆反应 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 92 6 kJ mol 1 实验测得起始 平衡时的有关数据如表所示 起始时各物质的物质的量 mol容器 编号N2H2NH3 达到平衡时体 系能量的变化 130 放出能量 23 15 kJ 0 92 70 2放出热量 Q 下列叙述错误的是 A 容器 中反应的平衡常数相等 B 平衡时 两个容器中 NH3的体积分数均为 1 7 C 容器 中达到平衡时放出的热量 Q 23 15 kJ D 若容器 体积为 0 5 L 则平衡时放出的热量0 反应达到平衡后 若再通入一定量氮气 则 N2O5的转化率将 填 增大 减小 或 不变 下表为反应在 T1温度下的部分实验数据 t s05001 000 c N2O5 mol L 15 003 522 48 则 500 s 内 N2O5的分解速率为 在 T2温度下 反应 1 000 s 时测得 NO2的浓度为 4 98 mol L 1 则 T2 T1 3 如图所示装置可用于制备 N2O5 则 N2O5在电解池的 区生成 其电极反应 式为 学案学案 43 化学平衡移动化学平衡移动 课前准备区 知识点一 3 1 2 3 知识点二 1 1 正反应 逆反应 2 气体体积减小 气体体积增大 不 3 吸热反应 放热反应 4 不 2 1 温度 压强 浓度 减弱这种改变 问题思考 1 外界条件影响了反应速率 使得 v正 v逆 平衡将发生移动 2 1 不一定 如反应前后气体体积不变的反应 增大压强或使用催化剂 速率发生 变化 但平衡不移动 一定 化学平衡移动的根本原因就是外界条件改变 使 v正 v逆才发生移动的 3 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 但各反应气体的分压不变 体系中各反应成 充入惰性气体 分的浓度不变 平衡不移动 恒温 恒压条件 原平衡体系容器容积增大 各反应气体的分压减小 体系中各反应成分的 充入惰性气体 浓度同倍数减小 等效于减压 4 不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来 当反应物总量不变时 平衡向正反应方向移动 反应物转化率提高 当增大一种反应物的浓度 使平衡向正反应方 向移动时 只会使其他的反应物的转化率提高 5 1 平衡移动的结果只能减弱 不可能抵消 外界条件的变化 如升高温度时 平衡向 着吸热反应方向移动 增加反应物浓度 平衡向反应物浓度减小的方向移动 增大压强 平 衡向气体体积减小的方向移动等 2 这种 减弱 并不能抵消外界条件的变化 更不会 超越 这种变化 如 若将体系温度从 50 升高到 80 则化学平衡向吸热反应方向移动 达到新的平衡 状态时 50 T 80 若对体系 N2 g 3H2 g 2NH3 g 加压 例如从 30 MPa 加压到 60 MPa 化学平衡向 气态物质数减小的方向移动 达到新的平衡时 30 MPa p 60 MPa 若增大平衡体系 Fe3 3SCN Fe SCN 3中 Fe3 的浓度 例如由 0 01 mol L 1增至 0 02 mol L 1 则在新平衡状态下 0 01 mol L 1 c Fe3 化学平衡状态 逆 2 吸热 放热 典例导悟 1 C 温度不变时 假设 100 条件下 体积是 1 L 时 Y 的物质的量为 1 mol 体积 为 2 L 时 Y 的物质的量为 0 75 mol L 1 2 L 1 5 mol 体积为 4 L 时 Y 的物质的量为 0 53 mol L 1 4 L 2 12 mol 说明体积越小 压强越大 Y 的物质的量越小 Y 的质量分数 越小 平衡向生成 X 的方向进行 m0 B D 项错误 2 1 56 70 2 M 5MA 2MB 7 3 不变 解析 1 2A g B g 3C g 起始量 5 2 0 变化量 2x x 3x 平衡量 5 2x 2 x 3x 由已知得 100 60 x 1 4 3x 5 2x 2 x 3x 所以 A 100 56 2 1 4 5 B 100 70 1 4 2 2 总质量 总体积保持不变 则恒温下 平衡后的混合气体平均相对分子质量即为 A B 两气体混合时的平均相对分子质量 3 反应 2A g B g 3C g 中两边气体总系数相等 反应前后气体的总的物质的量不变 则在恒温恒容条件下 压强不变 2 由于该反应的 H 0 即该反应为吸热反应 因此升高温度 平衡右移 M 的转化率 增大 3 根据 1 可求出各平衡浓度 c M 0 4 mol L 1 c N 1 8 mol L 1 c P 0 6 mol L 1 c Q 0 6 mol L 1 因此化学平衡常数 K c P c Q c M c N 0 6 mol L 1 0 6 mol L 1 0 4 mol L 1 1 8 mol L 1 1 2 由于温度不变 因此 K 不变 达到平衡后 c P 2 mol L 1 c Q 2 mol L 1 c M 2 mol L 1 c N a 2 mol L 1 K c P c Q c M c N 2 mol L 1 2 mol L 1 2 mol L 1 a 2 mol L 1 1 2 解得 a 6 4 设 M 的转化率为 x 则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为 c M b 1 x mol L 1 c N b 1 x mol L 1 c P bx mol L 1 c Q bx mol L 1 K c P c Q c M c N bx mol L 1 bx mol L 1 b 1 x mol L 1 b 1 x mol L 1 1 2 解得 x 41 变式演练 1 2 0 04 mol L 1 0 16 mol L 1 min 1 课后练习区 高考集训 1 1 2 3 解析 1 催化剂能加快反应速率 但不能影响平衡移动 故不能提高反应物的平衡转 化率 2 D 体系中有过量的锡且金属活泼性 Sn Pb 向平衡体系中加入铅后 c Pb2 不 变 A 错误 加入少量 Sn NO3 2固体 c Sn2 增大 平衡逆向移动 c Pb2 增大 B 错误 升温使 c Pb2 增大 说明平衡逆向移动 H 0 正反应为放热反应 C 错误 由化学方程 式和图中数据得平衡常数 K 2 2 D 正确 c Sn2 c Pb2 0 22 mol L 1 0 10 mol L 1 3 A 该反应的正反应为放热反应 温度升高 平衡逆向移动 平衡常数减小 A 正 确 pH 增大 H 浓度减小 平衡正向移动 Cr2O的转化率升高 B 错误 温度升高 2 7 正反应速率增大 C 错误 增大 Pb2 的物质的量浓度 平衡正向移动 Cr2O的物质的 2 7 量减小 D 错误 4 C A 错 因为图中所示的反应物能量高于生成物能量 应该是放热反应 B 错 因为醋酸属于弱酸 曲线的起点对应的 pH 数值应在 1 和 2 之间 C 对 因为从图中容易读 出该温度下的溶质还没有达到饱和溶液所需要的量 D 错 因为 生成物的最大量 和 反应 物的最大转化率 属于两个概念 两个表示法 考点集训 1 C 催化剂只能加快反应速率 而不会使平衡发生移动 A 项错 恒压条件下充入 N2 体积增大 反应物浓度减小 反应速率降低 B 项错 原反应是放热反应 温度升高 反应速率加快 平衡向逆反应方向移动 C 项正确 按原比例充入 H2和 I2 反应速率加快 但平衡转化率不变 D 项错 2 A 若平衡不发生移动 改变体积后 D 的浓度应变为原来的 2 倍 现在变为 1 8 倍 说明平衡向左移动 故 A 的转化率变小 D 的体积分数减小 ab B 项正确 L 是固体 平衡移动将引起气体质量的改变 D 项错 4 1 0 02 2 3A g 2C g B g H 100a kJ mol 1 3 0 004 60 4 AB 解析 1 t4时 减小压强 v正 v逆以同等倍数下降 说明反应前后化学计量数之和相 等 由 A C 浓度变化曲线知 到 t1时 A C 的浓度变化量分别为 c A 0 15 0 06 0 09 mol L 1 c C 0 11 0 05 0 06 mol L 1 即 A C 的化学计量数之比为 0 09 0 06 3 2 故反应式为 3A g 2C g B g 则 B 的起始浓度为 0 05 0 03 0 02 mol L 1 2 因升温 v正 v逆 平衡正向进行 故此反应为吸热反应 其热化学反应式为 3A g 2C g B g H 100a kJ mol 1 3 v C 0 11 mol L 1 0 05 mol L 1 15 s 0 004 mol L 1 s 1 A 100 60 0 15 0 06 0 15 4 乙图中 t3时刻 v正 v逆以同等倍数增大 故应是增大压强或加入催化剂 5 A 设 F2和 ClF 的物质的量均为 1 mol F2 g ClF g