高考化学一轮 7.2 化学平衡状态 化学平衡的移动精品复习学案 新人教版选修4

1、第二节 化学平衡状态 化学平衡常数【高考目标导航】考纲导引考点梳理1.了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程。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，认识其一般规律4.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。1.可逆反应。2.化学平衡状态。3.外界条件对化学平衡的影响【基础知识梳理】一、可逆反应1概念：在一定条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。2表示：采用“”表示，如：Cl2 + H2O H+ +Cl- + HClO3特点：可逆反应在同一体系中同时进行。可逆反应进行一段时间后，一定会达到化学

2、平衡状态二、化学平衡状态1概念：在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的百分含量保持恒定的状态。2、特征逆：化学平衡状态只对可逆反应而言等：正反应速率等于逆反应速率。动：化学平衡是一种动态平衡，反应达到平衡时，正逆反应都仍在继续反应。定：在平衡混合物中，各组成成分的含量保持不变。变：化学平衡是在一定条件下暂时的平衡当影响化学平衡的外界条件改变，化学平衡就会发生移动。三、外界条件(浓度、温度、压强等)对化学平衡的影响1.化学平衡移动实质：化学平衡移动是由于浓度、温度、压强的变化使可逆反应从一种平衡状态变为另一平衡状态的过程。平衡移动的实质因为条件的变化

3、打破了正反应、逆反应速率相等的关系。(正) (逆)，正向移动；(正)pq且H01.vt图像2.ct图象3.c或p(T)图象【图像分析方法】对于化学反应速率的有关图像问题，可按以下的方法进行分析：(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。(2)看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点。(3)看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。分清正、逆反应，吸、放热反应。升高温度时，v(吸)v(放)，在速率时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度，v(吸)大增，v(放)小增，增大反

4、应物浓度，v(正)突变，v(逆)渐变。(4)注意终点。例如在浓度时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。(5)先拐先平。例如，在转化率时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。(6)定一议二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。【典例3】下列各图是温度(或压强)对应2A(s)2B(g) 2C(g)D(g)H0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是()【答案】A【解析】曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，升高温度，增加压强，v(正)、v(逆)均增大，

5、B中v(逆)，D中v(正)、v(逆)走向均减小，则B、D均错；可逆反应2A(s)2B(g) 2C(g)D(g)H0的正反应是一个气体体积增大的吸热反应，则升高温度，向正反应方向移动，故v(正)v(逆)，A项正确；增大压强，平衡向逆反应方向移动，故v(逆)v(正)，C项错误。【感悟高考真题】1.（2011安徽高考9）电镀废液中可通过下列反应转化成铬黄：（aq）+2（aq）+（l）2（s）+2（aq） H 0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【答案】选A。【解析】本题考查外界条件变化对平衡移动的影响,读图时应看清横坐标与纵坐标的含义。选项具体分析结论A平衡常数只受温度影响

6、。对于放热反应，升高温度，化学平衡常数减小；对于吸热反应，升高温度，化学平衡常数增大正确BpH增大，c(H+)减小，平衡向右移动，故Cr2O72-转化率增大错误C升高温度，正、逆反应速率都加快错误D增大c(Pb2+),平衡向右移动，n(Cr2O72-)将减小错误2.（2011天津高考6）.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是A.反应在c点达到平衡状态B.反应物浓度：a点小于b点C.反应物的总能量低于生成物的总能量D.t1=t2时，SO2的转化率：ab段小于

7、bc段【答案】选D。【解析】绝热容器，体系温度随着反应的进行会逐渐变化。选项具体分析结论A当反应速率保持不变的时候，反应达到平衡状态，显然c点没有达到平衡。错误B随着反应的进行，反应物的浓度会越来越小，故反应物浓度a点大于b点。错误C如果只考虑浓度对反应速率的影响，正反应速率应该越来越小，但是由图可知，a、b、c三点速率越来越大，这说明反应是放热的，故反应物的总能量高于生成物的总能量。错误D图中曲线ab正下方的面积代表t1时间段内SO2的转化浓度，曲线bc正下方的面积代表t2时间段内SO2的转化浓度,显然曲线bc正下方的面积大，故bc段内SO2的转化率大。正确3.（2011全国卷I8）在容积可

8、变的密闭容器中，2mol和8mol在一定条件下反应，达到平衡时，的转化率为25，则平衡时氨气的体积分数接近于 A.5 B.10 C.15 D.20【答案】选C。【解析】利用的转化率计算出平衡时各物质的物质的量即可求解。根据 + 32NH3起始物质的量（mol） 2 8 0转化物质的量（mol） 2/3 825 4/3平衡物质的量（mol） 4/3 6 4/3所以平衡时氨气的体积分数为。4.（2010安徽卷）低脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为：2NH2（g）NO（g）NH2（g）2H3（g）3H2O（g） H p3;D项，a1+b1=1.，而a2 a3,所以a1+ a3”或“

9、 ”）。实际生产条件控制在250、1.3104kPa左右，选择此压强的理由是 。【解析】注意在计算化学平衡常数时，将体积比转化成物质的量浓度之比，同时注意中间量的创设，如转化率或参加反应的物质的量等。【答案】（1）NO2与水反应的化学方程式为：3NO2 +H2O =2HNO3 +NO；NO2与NH3的反应为一个氧化还原反应，NO2为氧化剂，NH3 为还原剂，N2既是氧化产物，又是还原产物，当1mol的NO2 发生反应时，电子转移数为4mol，故当转移1.2mol电子时，则有0.3 mol的NO2反应，即在标准状况下的气体体积为6.72L。（2）已知2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） H=

10、-196.6 kJmol-1 2NO（g）+O2（g）2NO2（g） H=-113.0 kJmol-1 将1/2+-1/2变形，可得所求反应NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g），H3= H11/2H21/2=41.8kJmol-1。a项，因该反应为一个反应前后气体体积不变的反应，故压强不变不能作为判断反应达到平衡状态的标志；b项，因颜色与浓度大小有关，颜色不变意味着NO2浓度不变，其他物质的浓度也不变，故正确；c项，SO3和NO的体积比在任意时间都是1：1，体积比都不变，故它不能作为判断反应达到平衡状态的标志；d项，因消耗 SO3与生成 NO2是同一个方向，因此它不能作为反应达到

11、平衡状态的标志。答案为b。NO2与SO2以体积比1:2参与反应，达到平衡时它们的体积比为1：6，现可设容器的体积为1L，NO2与SO2的物质的量分别为1mol、2mol；参加反应的NO2与SO2的物质的量分别为x、x，达到平衡时NO2与SO2的物质的量分别为1-x，2-x，由题意可得，（1-x）/（2-x）=1：6，解得x=0.8，故平衡状态时，c(SO3)=c(NO)=0.8mol/L，c(NO2）=(1-0.8)mol/lL=0.2mol/L，c(SO2)=(2-0.8)mol/1L=1.2mol/L，则K=c(SO3)c(NO)/c(SO2)c(NO2）=2.67。（3）由图可得出，温度

12、相对较低时，CO的平衡转化率高，说明了该反应的正反应是一个放热反应，故该反应H小于0，因在1.3104kPa下，反应物CO的转化率已经很大，再加压，对设备的要求较高，得不偿失。答案：（1）3NO2 +H2O =2HNO3 +NO 6.72 （2）-41.8 b 2.67（3） 在1.3104kPa 下，反应物CO的转化率已较高，再增大压强，CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失。9.（2011浙江高考27）(14分)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH2COONH4）分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试

13、样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：温度()15.020.025.030.035.0平衡总压强(kPa)5.78.312.017.124.0平衡气体总浓度(mol/L)2.41033.421034.81036.81039.4103可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是_。AB密闭容器中总压强不变C密闭容器中混合气体的密度不变D密闭容器中氨气的体积分数不变根据表中数据，列式计算25.0时的分解平衡常数：_。取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25下达到分解平衡。若在恒温下压

14、缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量_（填“增加”、“减小”或“不变”）。氨基甲酸铵分解反应的焓变H_0，熵变S_0。（填“”、“”或“”）（2）已知：NH2COONH42H2ONH4HCO3NH3H2O。该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c(NH2COO)随时间变化趋势如图所示。计算25时，06min氨基甲酸铵水解反应的平均速率_。根据图中信息，如何说明水解反应速率随温度升高而增大：_。【解析】解答本题要明确如下几点：（1）平衡常数的求算。（2）用平衡移动原理（即勒夏特列原理）去分析问题【答案】（1）A项，不能表示正逆反应速率相等；B项，反应正向进行则压强增大

15、；C项，恒容，反应进行则密度增大；D项，反应物是固体，NH3的体积分数始终为2/3。需将25的总浓度转化为NH3和CO2的浓度；K可不带单位。加压，平衡逆移；根据表中数据，升温，反应正移，H0，固体分解为气体，S0。（2）0.05molL-1min-1；25时反应物的起始浓度较15反应物的起始浓度小，但06 min的平均反应速率（曲线斜率）仍比15.0的大。【答案】（1）BC； 增加 ，（2）0.05molL-1min-125时反应物的起始浓度较15反应物的起始浓度小，但06 min的平均反应速率（曲线斜率）仍比15的大。10.（2010广东理综卷）（16分）硼酸（H3BO3）在食品、医药领域

16、应用广泛。(1)请完成B2H6气体与水反应的化学方程式：B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +_。(2)在其他条件相同时，反应H3BO3 +3CH3OHB(OCH3)3 +3H2O中，H3BO 3的转化率（）在不同温度下随反应时间（t）的变化见图12，由此图可得出：温度对应该反应的反应速率和平衡移动的影响是_ _该反应的_0(填“”).(3)H3BO 3溶液中存在如下反应：H3BO 3（aq）+H2O（l） -( aq)+H+（aq）已知0.70 molL-1 H3BO 3溶液中，上述反应于298K达到平衡时，c平衡（H+）=2. 0 10-5molL-1，c平衡（H3BO 3）c起始（H3

17、BO 3），水的电离可忽略不计，求此温度下该反应的平衡常数K（H2O的平衡浓度不列入K的表达式中，计算结果保留两位有效数字）【解析】(1)根据元素守恒，产物只能是H2， 故方程式为B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +6H2。(2)由图像可知，温度升高，H3BO 3的转化率增大，故升高温度是平衡正向移动，正反应是吸热反应，HO。(3) K=【答案】(1) B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +6H2(2) 升高温度，反应速率加快，平衡正向移动 HO(3) 或1.4311.（2010天津卷）（14分）二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气

18、化产物（水煤气）合成二甲醚。请回答下列问题： 煤的气化的主要化学反应方程式为：_。 煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为：_。 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下： 2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)；H 90.8 kJmol1 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)；H 23.5 kJmol1 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)；H 41.3 kJmol1 总反应：3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2 (g)的H _；一定条件下的密闭容器中，该总反应达

19、到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是_（填字母代号）。a高温高压 b加入催化剂 c减少CO2的浓度d增加CO的浓度 e分离出二甲醚 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 ，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：物质CH3OHCH3OCH3H2O浓度/（molL1）0.440.60.6 比较此时正、逆反应速率的大小：v正 _ v逆 （填“”、“B.若X、Y不均为气态，则平衡时气体平均摩尔质量：C.若X为固态，Y为气态，则、中从起始到平衡所需时间相同D.平衡时容器的体积小于V L【答案】选A、C。【

20、解析】设转化的X的物质的量为2x mol，则： 2X + Y aZ起始物质的量(mol)2 2转化的物质的量 2x x ax平衡的物质的量 2-2x 2-x ax(2-2x)(2-x)=13(2-x)ax=32解得则反应方程式为2X(?)+Y(?) Z(g)。若X、Y均为气态，则随反应进行的体积不断减小，相对于相当于加压，平衡正向移动。中气体总物质的量减小，则中平均摩尔质量比中大，A正确；若X、Y不均为气态，则分成两种情况。(1)若X为非气态，则此反应前后气体分子数不变，、是等效平衡，则平均摩尔质量=；(2)若Y为非气态，则同A答案分析则平均摩尔质量为，B不正确；若X为固态，Y为气态，则此反应

21、前后气体分子数不变，、为等效平衡，到达平衡时间相同，C正确；平衡容器中体积与V的关系，关键看反应前后气体分子数如何变化，不能确定，D不正确。6.(2011厦门模拟)某密闭容器中充入等物质的量的A和B，一定温度下发生反应: A(g)+xB(g) 2C(g)，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如图所示。下列说法中正确的是( )A30 min时降低温度，40 min时升高温度B反应方程式中x1，正反应为放热反应C该反应在第8 min时达到化学平衡状态D3040 min间该反应使用了催化剂【答案】选 B。【解析】改变浓度、压强会引起相关物质浓度的突变，改变温度、

22、使用催化剂只能引起物质浓度的渐变。由图像知，第8 min时三种物质的浓度相同，20 min时达到化学平衡状态。30 min时三种物质的浓度同时缩小为原来的75%，反应速率减小，但正逆反应速率仍然相等，所以30 min时增大了容器的容积。压强的变化对平衡移动没有影响，故该反应为反应前后气体体积不变的反应，所以x1。40 min时正逆反应速率同时增大，说明温度升高，重新达到平衡状态后，反应物浓度增大，生成物浓度减小，平衡逆向移动，说明正反应为放热反应。7.(2011梅州模拟)对已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确的是( )生成物的百分含量一定增加 生

23、成物的产量一定增加反应物的转化率一定增大 反应物的浓度一定降低正反应速率一定大于逆反应速率 使用了适宜的催化剂A. B. C. D.【答案】选A。【解析】减少生成物的量使化学平衡向正反应方向移动时，正反应速率一定大于逆反应速率，生成物的百分含量减小，生成物的产量增加，反应物的转化率增大，反应物的浓度一定降低；当增大反应物浓度使化学平衡向正反应方向移动时，正反应速率一定大于逆反应速率，生成物的产量增加，反应物的转化率降低，反应物的浓度增大。8.下列事实不能用勒沙特列原理解释的是A合成氨工业选择的反应条件不是室温，是500左右 B配制氯化铁溶液时，将氯化铁加入盐酸中，然后加水稀释 C实验室常用排饱

24、和食盐水的方法收集氯气D硫酸工业中，使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率【答案】A9.在一定温度下，可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是AB的浓度和C的浓度相等B单位时间生成n mol A，同时生成3n mol BCA、B、C的浓度不再变化DA、B、C的分子数比为1:3:2【答案】C10.（2011莆田统测）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：X2(g)3Y2(g)2XY3(g)H92.6 kJmol1实验测得反应在起始、达到平衡时的有关数据如下表所示：容器编号起始时各物质物质的量/molX2Y2XY3达平衡时体系能量的变化130放热 23.1

25、5 kJ0.61.80.8Q(Q0)下列叙述不正确的是()A容器、中反应的平衡常数不相等B达平衡时，两个容器中XY3的物质的量浓度均为2 molL1C容器中反应达到平衡时放出的热量为QD若容器体积为0.20 L，则达平衡时放出的热量大于23.15 kJ【答案】AC【解析】 相同温度下，两次实验中X2、Y2都是按照与计量数等比加入，温度又不变，所以达到平衡时，平衡状态相同，平衡常数相等。容器中反应达到平衡应该吸收热量。11（2011淄博统测）往一体积不变的密闭容器中充入H2和I2，发生反应H2(g)I2(g)2HI(g)H0，当达到平衡后，t0时若保持混合气体总物质的量不变而改变某一反应条件，使

26、容器内压强增大(如下图所示)，下列说法正确的是()A容器内气体颜色变深，平均相对分子质量不变B平衡不移动，混合气体密度增大CH2转化率增大，HI平衡浓度减小Dt0时减小体积或升高体系温度【答案】A【解析】 条件改变后正、逆反应速率均增大，但是逆反应速率大于正反应速率，改变的条件为升高温度，反应逆向移动，A正确，B、C、D错误。12.（2011日照一调）一定温度下，在2 L的密闭容器中发生反应：A(g)2B(g)xC(g) H0，B、C的物质的量随时间变化的关系如下图。下列有关说法不正确的是 Ax2 B反应开始2 min内，v(B)0.1 molL-1min-1 C2 min后，降低温度平衡向右

27、移动 D使用催化剂可以加快反应速率，但B的转化率不变【答案】B二、非选择题13.(18分)(2011广州模拟)为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4，以减少其对臭氧层的破坏。化学家研究在催化剂作用下，通过下列反应：CCl4+H2 CHCl3+HCl使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3)。此反应伴随有副反应，会生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4等。已知CCl4的沸点为77 ，CHCl3的沸点为61.2 。(1)在密闭容器中，该反应达到平衡状态后，测得如下数据(假设不考虑副反应)。此反应的化学平衡常数表达式为_，在110时平衡常数为_。实验1中，CCl4的转化率A_50(填“大于”、

28、“小于”或“等于”)。实验2中，10 h后达到平衡，H2的平均反应速率为_。实验3中，B的值_(选填序号)。A等于50 B大于50C小于50 D从本题资料无法判断(2)120 时，在相同条件的密闭容器中，分别进行H2的初始浓度为2 molL-1和4 molL-1的实验，测得反应消耗CCl4的百分率(x)和生成物中CHCl3的百分含量(y)随时间(t)的变化关系如图(图中实线是消耗CCl4的百分率变化曲线，虚线是产物中CHCl3的百分含量变化曲线)。在图中的四条线中，表示H2起始浓度为2 molL-1的实验消耗CCl4的百分率变化曲线是_(选填序号)。根据上图曲线，氢气的起始浓度为_molL-1

29、时，有利于提高CCl4的平衡转化率和产物中CHCl3的百分含量。你判断的依据是_。【解析】(1)因CCl4的沸点为77 ，CHCl3的沸点为61.2 ，所以在110 或100 时反应中各物质的状态均为气态，其平衡常数K 。110 时,由实验2可知反应中各物质的平衡浓度均为0.5 molL-1，代入表达式计算得平衡常数为1。实验1和实验2的反应温度相同，所以其平衡常数相同，利用平衡常数相等，可以求出实验1中CCl4的平衡转化率，然后与50比较，对于实验3，因温度不同，又不知该反应的热效应，所以无法判断转化率的大小。(2)由图像可知，氢气浓度越大反应越快，消耗CCl4的百分率变化就越快，相反就比较

30、慢，所以H2起始浓度为2 molL-1时，消耗CCl4的百分率变化曲线是c，CCl4的平衡转化率和产物中CHCl3的百分含量均得到提高的是a和b，此时氢气的浓度为4 molL-1。【答案】(1)K 1大于 0.05 molL-1h-1D(2)c4 从图中可见，4 molL-1的a、b曲线比2 molL-1的c、d曲线CCl4转化率和产物中CHCl3的百分率的数值均高14（2011北京五中高三期中）（8分）氨气在农业和国防工业都有很重要的作用，历史上诺贝尔化学奖曾经有3次颁给研究氮气与氢气合成氨的化学家。下图表示了298K时氮气与氢气合成氨反应过程中的能量变化，据此请回答：对于合成氨的反应下列说

31、法正确的是 (填编号)。A.该反应在任意条件下都可以自发进行B.加入催化剂，能使该反应的E和H都减小C若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1、K2，则K1K2D该反应属于人工固氮现在普遍应用的工业合成氨的方法为N2+3H22NH3,是哈伯于1905年发明的，但此法达到平衡时反应物的转化率不高。能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的措施是 。A.使用的更高效催化剂 B.升高温度C.及时分离出氨气 D.充入氮气，增大氮气的浓度（保持容器体积不变）若在某温度下，2L的密闭容器中发生N2+3H22NH3的反应，下图表示N2的物质的量随时间的变化曲线。用H2表示010min内该反应的平均速率v(H2)= 。从11min起，压缩容器的体积为1L，则n(N2)的