高三化学一轮复习讲义 52　第一篇　第四部分　第七章　第36讲　化学平衡移动　化学反应方向(基础课)

第36讲化学平衡移动化学反应方向(基础课)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，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．了解化学反应的方向判断。化学平衡移动1．化学平衡移动的过程2．化学平衡移动与化学反应速率的关系(1)v正>v逆：平衡向______________________________________移动。(2)v正＝v逆：___________________________________________平衡移动。(3)v正<v逆：平衡向______________________________________移动。3．影响化学平衡的外界因素(1)浓度对平衡的影响①其他条件不变时，增大反应物浓度，平衡向__________方向移动；同理，减小反应物浓度，平衡向__________方向移动。②根据浓度商(Q)和平衡常数(K)判断平衡移动a．当Q＝K时，反应处于平衡状态；b．当Q>K时，平衡向______________________________方向移动；c．当Q<K时，平衡向_______________________________方向移动。③应用：工业生产中，适当增大廉价的反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动，可提高价格较高的原料的转化率，从而降低生产成本。(2)压强对平衡的影响其他条件不变时，增大压强，会使平衡向气体体积________的方向移动；减小压强，会使平衡向气体体积________的方向移动。(3)温度对平衡的影响其他条件不变时，升高温度，平衡向________反应方向移动；降低温度，平衡向________反应方向移动。①改变压强，对于反应前后气体体积不变的反应，平衡不移动，v正、v逆同倍数改变。②平衡混合物中都是固体或液体时，改变压强，平衡不移动。③恒温恒容条件通“惰性气体”，各组分浓度不变，v正、v逆不变，平衡不移动；恒温恒压通“惰性气体”，各组分浓度同倍数减小(相当于减压)，平衡向气体体积增大的方向移动。④催化剂能改变正、逆反应的活化能，同倍数改变v正、v逆，对平衡移动无影响，只能改变到达平衡的时间。4．影响化学平衡移动因素的v-t图像分析某温度下，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)ΔH<0的正、逆反应速率的影响如图所示：(1)加催化剂对化学反应速率影响的图像是______，平衡______移动。(2)升高温度对化学反应速率影响的图像是______，平衡向__________方向移动。(3)增大反应容器容积对化学反应速率影响的图像是____，平衡向________方向移动。(4)增大O2的浓度对化学反应速率影响的图像是______，平衡向__________方向移动。(5)恒温恒压通入N2对化学反应速率的影响图像是______，平衡向__________方向移动。5．勒夏特列原理如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够________________的方向移动。如反应N2(g)＋3H2(g)⥬2NH3(g)在一定温度下达到平衡时c(N2)＝amol·L-1，压强为p，在恒温下，将容器容积缩小一半，达到平衡时，c′(N2)______2amol·L-1，p′______2p。①勒夏特列原理仅适用于判断平衡移动方向，不适用于改变条件后平衡不发生移动的情况。②化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“抵消”外界条件的改变。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)改变条件，v正、v逆均变化时平衡一定移动。 ()(2)反应达到平衡状态时，其他条件不变，分离出固体生成物，v正减小。 ()(3)升高温度，平衡向正反应方向移动，v正增大，v逆减小。 ()(4)平衡向正反应方向移动，生成物的浓度一定增大。 ()(5)对于反应：2SO2(g)＋O2(g)⥬2SO3(g)ΔH<0，降低温度，正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大。 ()化学平衡移动与转化率变化1．(2025年1月·河南高考适应性考试)庚醛(N)与亚硫酸氢钠(P)可发生加成反应生成α⁃羟基磺酸钠(Q)，正、逆反应速率可以表示为v1＝k1c(N)·c(P)和v-1＝k-1c(Q)，k1和k-1分别为正、逆反应的速率常数，E1和E-1分别为正、逆反应的活化能。lnk与1T关系如图所示。下列说法正确的是(＋NaHSO3PA．E1>E－1B．升高温度，平衡逆向移动C．达到平衡时kD．加入催化剂可以提高N的平衡转化率2．一定温度下，1L密闭容器中发生反应：A(g)＋2B(g)⥬C(g)，平衡时A、B、C的浓度分别为1mol·L-1、2mol·L-1和1.5mol·L-1，在温度不变的条件下，再充入1molA、1molB和1molC，此时平衡移动方向为________(填“向右”“向左”或“不移动”3．对于一定条件下的可逆反应，达到化学平衡后，只改变一种条件，按要求回答下列问题：甲：A(g)＋B(g)⥬C(g)ΔH<0乙：A(s)＋B(g)⥬C(g)ΔH<0丙：A(g)＋B(g)⥬2C(g)ΔH>0(1)升高温度，平衡移动的方向分别为甲______(填“向左”“向右”或“不移动”，下同)；乙______；丙________。此时反应体系的温度均比原来的________(填“高”或“低”)。混合气体的平均相对分子质量变化分别为甲________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；乙______；丙________。(2)增大压强，使体系体积缩小为原来的12①平衡移动的方向分别为甲________(填“向左”“向右”或“不移动”，下同)；乙__________；丙________。②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，p甲与p′甲，p乙与p′乙，p丙与p′丙的关系分别为甲___________________________；乙______________；丙______________。4．对于以下三个反应，从反应开始进行至达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。(1)PCl5(g)⥬PCl3(g)＋Cl2(g)达到平衡后，再充入PCl5(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，PCl5(g)的转化率________，PCl5(g)的百分含量________。(2)2HI(g)⥬I2(g)＋H2(g)达到平衡后，再充入HI(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，HI(g)的分解率________________________，HI(g)的百分含量________。(3)2NO2(g)⥬N2O4(g)达到平衡后，再充入NO2(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，NO2(g)的转化率________，NO2(g)的百分含量________。虚拟法比较平衡状态5．一定条件下存在反应：2SO2(g)＋O2(g)⥬2SO3(g)ΔH<0。图1、图2表示起始时容器甲、丙的体积都是V，容器乙、丁的体积都是V2；向容器甲、丙内都充入2amolSO2和amolO2并保持恒温；向容器乙、丁内都充入amolSO2和0.5amolO2并保持绝热(即与外界无热量交换)请回答下列问题：(1)图1达平衡，α(SO2)：甲________(填“>”“<”或“＝”，下同)乙，K：K甲________K乙。(2)图2达平衡，α(SO2)：丙________丁，c(SO2)：丙________丁。(3)甲、丙达平衡，α(SO2)：甲__________丙，SO2体积分数：甲________丙。虚拟法分析平衡移动(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。工业合成氨与反应条件的调控1．工业合成氨的条件控制(1)反应原理：N2(g)＋3H2(g)⥬2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol-1。(2)根据反应特点可选择的条件①增大合成氨反应速率的措施有：_________________、__________________、____________________和______________。②提高平衡混合气中NH3含量的措施有：_________________、________________和____________________。(3)反应条件的控制①压强：10MPa～30MPa。压强越大，转化率越大，但对______________的要求就越高，需要的________也越大。②温度：400～500℃。温度要适宜，既要保证反应有较快的速率，又要使反应物的转化率不能太低，并且该反应的催化剂在该温度下________最大。③催化剂：使用催化剂可提高反应的速率。④浓度：迅速冷却使________液化，降低c(NH3)，平衡向____________移动。⑤循环操作：将分离出NH3的原料气循环使用，提高原料的利用率。2．化学反应调控的一般原则条件原则从化学反应速率分析既不能过快，又不能太慢从化学平衡移动分析既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性从原料的利用率分析①增大易得廉价原料浓度，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本②循环操作从实际生产能力分析如设备承受高温、高压能力等从催化剂的使用活性分析注意催化剂的活性对温度的要求1．CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)⥬2CO(g)＋2H2(g)ΔH1＝＋247kJ·mol-1Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)⥬CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41kJ·mol-1(1)有利于提高CO2平衡转化率的条件是________(填字母，下同)。A．低温低压 B．低温高压C．高温低压 D．高温高压(2)CH4还原能力(R)可衡量CO2转化效率，R＝ΔnCO2ΔnCH4(同一时段内CO2与CH4的物质的量变化量之比)。催化剂温度/℃480500520550CH4转化率/%7.911.520.234.8R2.62.42.11.8下列说法不正确的是________。A．R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应Ⅱ的速率B．温度越低，含氢产物中H2O占比越高C．温度升高，CH4转化率增加，CO2转化率降低，R值减小D．改变催化剂提高CH4转化率，R值不一定增大2．已知2SO2(g)＋O2(g)⥬2SO3(g)ΔH<0的实验数据如下表：温度不同压强下SO2的转化率(%)1×105Pa5×105Pa1×106Pa5×106Pa1×107Pa450℃97.598.999.299.699.7550℃85.692.994.997.798.3(1)应选择的温度是________，理由是____________________________________________________________________________________________________。(2)应采用的压强是_________________________________________________。(3)生产中通入过量空气的目的是________________________________________________________________________________________________________。化学反应的方向1．自发过程(自发反应)(1)定义：一定条件下不需要外界作用就能进行的过程(或反应)。(2)特点①大多数________反应(ΔH______0)可以自发进行。②大多数混乱度________的反应(熵变ΔS______0)可以自发进行。自发反应(过程)指的是在一定条件下有自发进行的倾向而不一定发生，如燃烧反应是自发反应，但在常温下不一定燃烧。ＫＫ2．熵与熵变(1)熵：描述体系____________的物理量，符号为S。熵值越大，体系__________越大。(2)熵变：ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。(3)常见的熵增过程①同一种物质由固态到液态再到气态：S(s)<S(l)<S(g)。②反应后气体物质的量________的反应。③固体参加生成气体的反应，如C(s)＋H2O(g)⥬CO(g)＋H2(g)。3．化学反应方向的判定(1)判定依据(2)一般规律①ΔH______0、ΔS______0，任何温度下都能自发进行。②ΔH______0、ΔS______0，任何温度下都不能自发进行。③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，________对反应的方向起决定性作用。当ΔH<0、ΔS<0时，________下反应能自发进行；当ΔH>0、ΔS>0时，________下反应能自发进行。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向。 ()(2)H2O分解为H2和O2是吸热反应，故该反应任何条件下都不能自发进行。 ()(3)CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH>0，此反应可以自发的条件是高温。 ()(4)C(s)＋CO2(g)=2CO(g)是熵增的反应。 ()1．(人教版选择性必修1内容改编)在298K和100kPa压强下，已知金刚石和石墨的熵、燃烧热和密度分别如下：物质S/(J·mol-1·K-1)ΔH/(kJ·mol-1)ρ/(kg·m-3)C(s，金刚石)2.4－395.403513C(s，石墨)5.7－393.512260此条件下，对于反应C(s，石墨)=C(s，金刚石)，下列说法正确的是()A．该反应的ΔH<0，ΔS<0B．由公式ΔG＝ΔH－TΔS可知，该反应ΔG＝985.29kJ·mol-1C．金刚石比石墨稳定D．超高压条件下，石墨有可能变为金刚石2．回答下列问题：(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”，下同)0，ΔS________0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO＋2CO⥬2CO2＋N2。若反应在常温下能够自发进行，则反应的ΔH______(填“>”“<”或“＝”)0。(3)已知在100kPa、298K时石灰石分解反应CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0，ΔS>0。①常温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。②据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应进行方向的决定因素。(4)已知CaSO4(s)＋CO(g)⥬CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH＝＋218kJ·mol-1，该反应能够自发进行的反应条件是________。(5)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS________(填“>”或“<”)0。1．(2024·黑吉辽卷，T18节选)为实现氯资源循环利用，工业上采用RuO2催化氧化法处理HCl废气：2HCl(g)＋12O2(g)⥬Cl2(g)＋H2O(g)ΔH1＝－57.2kJ·mol-1ΔS将HCl和O2分别以不同起始流速通入反应器中，在360℃、400℃和440℃下反应，通过检测流出气成分绘制HCl转化率(α)曲线，如图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。回答下列问题：(1)ΔS________(填“>”或“<”)0；T3＝________℃。(2)下列措施可提高M点HCl转化率的是________(填标号)。A．增大HCl的流速B．将温度升高40℃C．增大n(HCl)∶n(O2)D．使用更高效的催化剂(3)图中较高流速时，α(T3)小于α(T2)和α(T1)，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)设N点的转化率为平衡转化率，则该温度下反应的平衡常数K＝________(用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)。根据图1和图2，当HCl流速为0.10mol·h-1，温度为T2时，n(HCl)∶n(O2)＝4∶3比n(HCl)∶n(O2)＝4∶4的HCl转化率低的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．(2024·北京卷，节选)方法二：以NH