高三复习化学平衡专题

化学平衡 一 考纲要求 1 化学反应速率和化学平衡 1 了解化学反应速率的概念 反应速率的定量表示方法 能够正确计算化学反应转化率 2 了解反应活化能的概念 了解催化剂的重要作用 3 了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立 4 掌握化学平衡的特征 了解化学平衡常数的含义 能够利用化学平衡常数进行相关的计算 5 理解外界条件 浓度 温度 压强 催化剂等 对反应速率和化学平衡的影响 能用相关理论解释 一般规律 6 了解化学反应速率和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 二 近年考情 1 2017 新课标 1 卷 28 题 近期发现 H2S 是继 NO CO 之后的第三个生命体系气体信号分子 它具有参与调节神经信号传递 舒张血管减轻高血压的功能 回答下列问题 2 下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理 3 H2S 与 CO2在高温下发生反应 H2S g CO2 g COS g H2O g 在 610 K 时 将 0 10 mol CO2与 0 40 mol H2S 充入 2 5 L 的空钢瓶中 反应平衡后水的物质的量分数为 0 02 H2S 的平衡转化率 1 反应平衡常数K 在 620 K 重复试验 平衡后水的物质的量分数为 0 03 H2S 的转化率 2 1 该反应的 H 0 填 B 解析 由于该反应是反应前后气体体积相等的反应 所以在该条件下反应达到平衡时化学平衡常数 3 22 2222 COS H O COS H O 0 01 0 01 2 8 10 H S c CO H S CO 0 400 01 0 100 01 ccnn K cnn 根据题目提供的数据可知温度由 610K 升高到 620K 时 化学反应达到平衡 水的物质的量分数由 0 02 变为 0 03 所以 H2S 的转化率增大 2 1 根据题意可知 升高温度 化学平衡向正反应方 向移动 根据平衡移动原理 升高温度 化学平衡向吸热反应方向移动 所以该反应的正反应为吸 热反应 故 H 0 A 增大 H2S 的浓度 平衡正向移动 但加入量远远大于平衡移动转化消耗量 所以 H2S 转化率降低 A 错误 B 增大 CO2的浓度 平衡正向移动 使更多的 H2S 反应 所以 H2S 转 化率增大 B 正确 C COS 是生成物 增大生成物的浓度 平衡逆向移动 H2S 转化率降低 C 错误 D N2是与反应体系无关的气体 充入 N2 不能使化学平衡发生移动 所以对 H2S 转化率无影响 D 错误 答案选 B 名师点睛 本题是化学反应原理的综合考查 易错点是压强对平衡状态的影响 尤其是惰性气体的影 响 惰性气体 对化学平衡的影响 恒温 恒容条件 原平衡体系 充入惰性气体 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 充入惰性气体 容器容 积增大 各反应气体的分压减小 体系中各组分的浓度同倍数减小 等效于减压 平衡向气体体积 增大的方向移动 2 2017 新课标 2 卷 27 题 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 1 2 O2 g C4H8 g H2O g H2 119 kJ mol 1 H2 g 1 2 O2 g H2O g H3 242 kJ mol 1 反应 的 H1为 kJ mol 1 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 升高温度B 降低温度C 增大压强D 降低压强 2 丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器 氢气的作用是活化催化剂 出口气中含有丁烯 丁烷 氢气等 图 b 为丁烯产率与进料气中n 氢气 n 丁烷 的关系 图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势 其降低的原因是 3 图 c 为反应产率和反应温度的关系曲线 副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物 丁烯产率在 590 之前随温度升高而增大的原因可能是 590 之后 丁 烯产率快速降低的主要原因可能是 答案 1 123 小于 AD 2 氢气是产物之一 随着n 氢气 n 丁烷 增大 逆反应速率增大 3 升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高反应速率加快 丁烯高温裂解生成短链烃类 解析 1 由图 a 可以看出 温度相同时 由 0 1 MPa 变化到x MPa 丁烷的转化率增大 即平衡 正向移动 根据反应前后气体系数之和增大 减小压强 平衡向正反应方向移动 即x 0 1 提高丁 烯的产率 要求平衡向正反应方向移动 A 因为反应 是吸热反应 升高温度 平衡向正反应方向 移动 即丁烯转化率增大 故 A 正确 B 降低温度 平衡向逆反应方向移动 丁烯的转化率降低 故 B 错误 C 反应前气体系数之和小于反应后气体系数之和 增大压强 平衡向逆反应方向移动 丁烯的转化率降低 故 C 错误 D 根据 C 选项分析 降低压强 平衡向正反应方向移动 丁烯转化 率提高 故 D 正确 名师点睛 本题考查了化学反应原理的综合运用 此类题目往往涉及化学反应速率的计算 化学平衡 的计算 化学反应条件的控制等等 综合性较强 本题难点是化学反应条件的控制 这部分知识往 往以图像的形式给出 运用影响化学反应速率和化学平衡移动的因素进行考虑 需要平时复习时 多注意分析 强化训练 就可以解决 本题难度较大 3 2017 新课标 3 卷 28 题 砷 As 是第四周期 A 族元素 可以形成 As2S3 As2O5 H3AsO3 H3AsO4等化合物 有着广泛的用途 回答下列问题 2 工业上常将含砷废渣 主要成分为 As2S3 制成浆状 通入 O2氧化 生成 H3AsO4和单质硫 写 出发生反应的化学方程式 该反应需要在加压下进行 原因是 4 298 K 时 将 20 mL 3x mol L 1 Na3AsO3 20 mL 3x mol L 1 I2和 20 mL NaOH 溶液混合 发 生反应 3 3 AsO aq I2 aq 2OH aq 3 4 AsO aq 2I aq H2O l 溶液中c 3 4 AsO 与反 应时间 t 的关系如图所示 下列可判断反应达到平衡的是 填标号 a 溶液的 pH 不再变化 b v I 2v 3 3 AsO c c 3 4 AsO c 3 3 AsO 不再变化 d c I y mol L 1 tm时 v正 v逆 填 大于 小于 或 等于 tm时v逆 tn时v逆 填 大于 小于 或 等于 理由是 若平衡时溶液的 pH 14 则该反应的平衡常数K为 答案 2 2As2S3 5O2 6H2O 4H3AsO4 6S 增加反应物 O2的浓度 提高 As2S3的转化速率 4 ac 大于 小于tm时生成物浓度较低 3 11 2 4 mol L y xy 名师点睛 考查化学平衡的计算及平衡状态的判断等 当反应到达平衡状态时 正逆反应速率相等 平衡时各物质的浓度 百分含量不变 以及由此衍生的一些量也不发生变化 反应前后不改变的量 不能作为判断化学平衡状态的依据 如本反应中随反应的进行 AsO43 和 I 的物质的量在变化 但二 者浓度比始终是 1 2 不能作用为判断平衡状态的依据 4 2016 新课标 1 卷 27 题 元素铬 Cr 在溶液中主要以 Cr3 蓝紫色 Cr OH 4 绿色 Cr2O72 橙红色 CrO42 黄色 等形式存 在 Cr OH 3为难溶于水的灰蓝色固体 回答下列问题 2 CrO42 和 Cr2O72 在溶液中可相互转化 室温下 初始浓度为 1 0 molL 1的 Na2CrO4溶液中 c Cr2O72 随 c H 的变化如图所示 用离子方程式表示 Na2CrO4溶液中的转化反应 由图可知 溶液酸性增大 CrO42 的平衡转化率 填 增大 减小 或 不变 根 据 A 点数据 计算出该转化反应的平衡常数为 升高温度 溶液中 CrO42 的平衡转化率减小 则该反应的 H 0 填 大于 小于 或 等 于 答案 2 2CrO42 2H Cr2O72 H2O 增大 1 0 1014 小于 名师点睛 本题涉及化学平衡移动的原理 影响因素 pH 反应条件等 及应用 沉淀溶解平衡的应 用 考查学生对基本概念和基本理论的掌握和应用 也考查学生对图像的辨析能力和知识迁移能力 5 2016 新课标 2 卷 27 题 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 3 2O2 g C3H3N g 3H2O g H 515kJ mol C3H6 g O2 g C3H4O g H2O g H 353kJ mol 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 最高产率对应温度为 460 低于 460 时 丙 烯腈的产率 填 是 或者 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 填标号 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 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 进料氨 空气 丙烯的理论体积约为 答案 1 两个反应均为放热量大的反应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 1 7 5 1 3 根据图像可知 当 n 氨 n 丙烯 约为 1 时 该比例下丙烯腈产率最高 而副产物丙烯醛产率 最低 根据化学反应 C3H6 g NH3 g 3 2O2 g C3H3N g 3H2O g 氨气 氧气 丙烯按 1 1 5 1 的体积比加入反应达到最佳状态 而空气中氧气约占 20 所以进料氨 空气 丙烯的理论体积约为 1 7 5 1 考点定位 考查影响化学平衡的因素 化学图像的分析与判断 化学计算等知识 名师点睛 本题考查影响化学平衡的因素 化学图像的分析与判断 化学计算等知识 该题是对化学 平衡的集中考查 涉及的知识点不多 解题的关键点是看懂图像的含义 看图像时 一看面 纵 坐标与横坐标的意义 二看线 线的走向和变化趋势 三看点 起点 拐点 终点 然后根据 图象中呈现的关系 题给信息和所学知识相结合 做出符合题目要求的解答 6 2016 新课标 3 卷 27 题 煤燃烧排放的烟气含有 SO2和 NOx 形成酸雨 污染大气 采用 NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进 行脱硫 脱硝 回答下列问题 2 在鼓泡反应器中通入含有 SO2和 NO 的烟气 反应温度为 323 K NaClO2溶液浓度为 5 10 3mol L 1 反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表 离子 SO42 SO32 NO3 NO2 Cl c mol L 1 8 35 10 46 87 10 61 5 10 41 2 10 53 4 10 3 写出 NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式 增加压强 NO 的转化率 填 提高 不变 或 降低 随着吸收反应的进行 吸收剂溶液的 pH 逐渐 填 增大 不变 或 减小 由实验结果可知 脱硫反应速率 脱硝反应速率 填 大于 或 小于 原因是除了 SO2 和 NO 在烟气中的初始浓度不同 还可能是 3 在不同温度下 NaClO2溶液脱硫 脱硝的反应中 SO2和 NO 的平衡分压 pe如图所示 由图分析可知 反应温度升高 脱硫 脱硝反应的平衡常数均 填 增大 不 变 或 减小 反应 ClO2 2SO32 2SO42 Cl 的平衡常数 K 表达式为 4 如果采用 NaClO Ca ClO 2替代 NaClO2 也能得到较好的烟气脱硫效果 从化学平衡原理分析 Ca ClO 2相比 NaClO 具有的优点是 答案 2 4OH 3ClO2 4NO 4NO3 3Cl 2H2O 提高 减小 大于 NO 溶解度较低或脱硝反应活化能较高 3 减小 4 形成 CaSO4沉淀 反应平衡向产物方向移动 SO2转化率提高 3 在不同温度下 NaClO2溶液脱硫 脱硝的反应中 SO2和 NO 的平衡分压 pe如图所示 由图分析可知 反应温度升高 SO2和 NO 的平衡分压负对数减小 这说明反应向逆反应方向进行 因此脱硫 脱硝反应的平衡常数均减小 根据反应的方程式 ClO2 2SO32 2SO42 Cl 可知平衡常数 K 表达式 4 形成 CaSO4沉淀 反应平衡向产物方向移动 SO2转化率提高 所以 Ca ClO 2效果好 考点定位 考查氧化还原反应 盖斯定律 外界条件对反应速率和平衡状态的影响等 名师点睛 本题考查勒夏特列原理 图表数据和图像等化学理论知识 体现了知识的运用能力 平时 的学习中注意对选修 4 学习 化学平衡原理适用于任何化学平衡 如果改变影响平衡的一个条件 化学平衡会向能够减弱这种改变的方向移动 化学平衡常数 一定条件下达到化学平衡 生成物浓 度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值 只受温度的影响 本题是综合性试题 难度适中 7 2015 新课标 1 卷 28 题 碘及其化合物在合成杀菌剂 药物等方面具有广泛用途 回答下列问题 4 Bodensteins 研究了下列反应 2HI g H2 g I2 g 在 716K 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 min020406080120 x HI 10 910 850 8150 7950 784 x HI 00 600 730 7730 7800 784 根据上述实验结果 该反应的平衡常数 K 的计算式为 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 0027min 1 在 t 40min 时 v正 min 1 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 答案 4 k逆 k正 K 1 95 10 3 A E 问的要点是 平衡状态下 v正 v逆 故有 k正 x2 HI k逆 x H2 x I2 变形 k正 k逆 x H2 x I2 x2 HI K 故有 k逆 k正 K 问看似难 其实注意到升温的两个效应 加快化学反应速率 使平衡移动 即可突破 先看图像右半 区的正反应 速率加快 坐标点会上移 平衡 题中已知正反应吸热 向右移动 坐标点会左移 综前 所述 找出 A 点 同理可找出 E 点 考点定位 本题题型较新颖 实质考查了平衡常数的表达和计算 外界条件 温度 对平衡移动的影 响 8 2015 新课标 2 卷 27 题 甲醇是重要的化工原料 又可称为燃料 利用合成气 主要成分为 CO CO2和 H2 在催化剂的作用下合成 甲醇 发生的主反应如下 CO g 2H2 g CH3OH g H1 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H2 CO2 g H2 g CO g H2O g H3 回答下列问题 2 反应 的化学平衡常数 K 的表达式为 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 3 合成气的组成 n H2 n CO CO2 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 答案 2 c c c 2 2 3 HCO OHCH K a 反应 为放热反应 平衡常数应随温度升高变小 3 减小 升高温度时 反应 为放热反应 平衡向向左移动 使得体系中 CO 的量增大 反应 为吸热反应 平衡向右移动 又产生 CO 的量增大 总结果 随温度升高 使 CO 的转化率降低 P3 P2 P1 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 2 化学平衡常数是在一定条件下 当可逆反应达到平衡状态时 生成物浓度的幂之积和反应物浓度的 幂之积的比值 则反应 的化学平衡常数 K 的表达式为 c c c 2 2 3 HCO OHCH K 由于正方应是放热反 应 升高温度平衡向逆反应方向移动 平衡常数减小 因此 a 正确 考点定位 本题主要是考查平衡常数以及外界条件对平衡状态的影响等 三 考点分析 化学平衡是重要的化学基本理论 是中学化学的重点 是高考历久不衰的热点 近年高考命题走向多元化 这些试题中保留了大量的传统题 又创新了不少的新颖题 主要以大题的形式结合图像来考查 其命题理念 创新手法 设计水平和呈现形式与时俱进 1 题量稳定 分值合理 体现本章的地位 化学平衡是高考的必考知识 通常出现在 27 或者 28 题 且题量和分值 10 分 稳定 2 源于教材 高于教材 符合考纲 突出主干知识 所有试题均在考试大纲要求范围之内 源于教材又高于教材和活于教材 考查的重点 在于速率的比较大小 定量计算 平衡常数的定量计算 表达式及与温度的关系 转化率的 计算 图像分析 外界条件 浓度 温度 压强 催化剂等 对反应速率和化学平衡的影 响 3 考查基础 角度丰富 凸现热点题型 考查对基础知识和基本技能的掌握和运用情况是高考的命题理念和鲜明特色 高考反复 和重点考查的都是化学基础知识和基本能力 化学平衡中的基础知识全方位 多角度地出现 在平衡移动 图象分析 平衡计算等热点题型中 4 注重整合 适度综合 增大知识覆盖面 在理科综合卷中有一些比较单一的题 图象也多是一幅图或两幅图 但更多的是涉及多 个知识点的试题 为体现学科内综合特点 增大知识覆盖面 往往是在一道题中对化学反应 速率和化学平衡进行或简单或程度较高的综合 5 形式新颖 灵活多变 彰显能力立意 试题在题型上似乎没有明显的变化 但创新性仍是非常突出的 给人的感觉是化学反应 速率的计算和平衡图象的分析更加灵活多变 对化学反应速率的变化 化学平衡移动的起因 过程和结果 多种平衡状态的比较等考查的更加透彻 四 复习备考的建议 一 化学平衡的复习建议 建议分 3 个考点 化学反应速率 化学平衡 化学反应进行的方向 和 3 个专题 基本概念 平衡计算 平衡图象 进行