2022年第七章第二节化学平衡状态化学平衡的移动 .pdf

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1、学而不思则惘，思而不学则殆第二节化学平衡状态化学平衡的移动考纲展示 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。考点 1| 可逆反应与化学平衡状态固本探源1化学平衡研究的对象 可逆反应(1)定义：在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点：三同一小三同： a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行；c. 反应物与生成物同时存在。一小：任一组分的转化率都小于100%。(3)表示方法：在化学方程式中用“”表示。2化学平衡状态(1)建立过程在一定条件下，把某一可逆反应的反应

2、物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：以上过程可用如图表示：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 23 页学而不思则惘，思而不学则殆(2)特征典例引领典例1(2012 海南高考 )已知A(g) B(g)C(g)D(g)。判断该反应是否达到平衡状态的依据为 () A压强不随时间改变B气体的密度不随时间改变Cc(A) 不随时间改变D单位时间里生成C 和 D 的物质的量相等拓展延伸 若恒温恒容的密闭容器中发生反应：4A(g) 5B(g)4C(g)6D(g)，上述选项中能说明反应达到平衡的依据为：A、C。【提示】该反应是气体物质的

3、量增大的反应，故A 项正确；因容器体积固定、所有物质为气体，故气体的密度始终不变，B 项错误； A 的浓度不变能说明反应达到平衡，C 项正确；反应中C、D 始终按物质的量比2 3 转化， D 项错误。考点精析可逆反应达到化学平衡状态的两个标志1本质标志：v(正)v(逆)0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 23 页学而不思则惘，思而不学则殆率等于逆反应生成该反应物的速率。2等价标志：以 mA(g) nB(g)pC(g) qD(g)为例：类型判断依据平衡状态混合物体系中各成分的含

4、量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m mol A ，同时生成m mol A ，即 v(正)v(逆) 平衡在单位时间内消耗了n mol B，同时生成p mol C，则 v (正)不一定等于v(逆) 不一定v(A) v(B)v(C) v(D)mn pq，v (正)不一定等于v(逆) 不一定在单位时间内生成n mol B，同时消耗q mol D，二者变化均表示 v(逆) 不一定题组强化 题组 1 极值法确定化学平衡状态量的范围1在密闭容器中进行反应：X2(g) Y2(g)2Z(g)

5、 ，已知 X2、Y2、 Z 的起始浓度分别为 0.1 mol L1、0.3 mol L1、0.2 mol L1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是 () AZ 为 0.3 molL1BY2为 0.4 mol L1CX2为 0.2 mol L1DZ 为 0.4 molL12在一个密闭容器中进行如下反应：2X2(g)Y2(g)2Z(g) ，反应过程中某一时刻X2、Y2、Z 的浓度分别为0.2 mol L1、0.1 mol L1、0.2 mol L1。当反应达到平衡时，下列精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 23

6、页学而不思则惘，思而不学则殆数据中可能合理的是() AZ 为 0.4 molL1BX2、Z 的浓度均为0.15 mol L1CX2为 0.4 mol L1DX2与 Z 浓度之和为0.4 mol L13已知反应N2(g)3H2(g)2NH3(g) H”“” “ ”“” “”)。当反应 ()处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达平衡后反应()可能处于图中的_点(填 “b”“c”或“d”)，该贮氢合金可通过_或_的方式释放氢气。【解题导引】(1)图中显示几种因素对该平衡的影响？【提示】压强和温度。(2)如何确定该反应的 H 符号？【提示】从图看等H/M 条件下， P2、T2具有更

7、大的压强，更高的温度，压强越大应有利于平衡右移， 而温度高有利于平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应， 正反应为放热反应， H10。【答案】(1)2yx30c加热减压题组强化 题组 1 化学平衡移动方向的判断1在体积为V L 的密闭容器中存在化学平衡：2NO2(g)N2O4(g) H0。保持温度不变，将容器体积压缩至V/2 后，下列说法不正确的是() A容器内气体颜色变深B容器内 NO2分子数减少C混合气体的平均相对分子质量增大DNO2的物质的量分数增大精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 23 页学而不思则惘，思而不学则殆2(2

8、013 大纲全国卷 )反应X(g) Y(g)2Z(g) HT1， H0)(T1T2， Hp2， abc)(p1p2，abc，则 p1 p2p3， HT2，则 H0，abc) (3)其他如下图所示曲线， 是其他条件不变时， 某反应物的最大转化率( )与温度 (T)的关系曲线，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 23 页学而不思则惘，思而不学则殆图中标出的1、2、3、4 四个点， v(正)v(逆)的点是 3，v(正)p1，T1T2C该图像表示的化学方程式为：2A=B 3C D对于反应2X(g) 3Y(g)2Z(g) HT1，正

9、反应是放热反应。图 B 表示 p1c。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 23 页学而不思则惘，思而不学则殆题组强化1如图为某化学反应的速率与时间的关系示意图。在t1时刻升高温度或增大压强，速率的变化都符合示意图的反应是() A2SO2(g) O2(g)2SO3(g) H0 B4NH3(g)5O2(g)4NO(g) 6H2O(g) H0 DC(s)H2O(g)CO(g)H2(g) H0 2 某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA(g) nB(g)pC(g)的速率和平衡的影响图像如下，下列判断正确的是() 图 1图 2 图

10、 3图 4 A由图 1 可知， T1T2，该反应正反应为吸热反应B由图 2 可知，该反应mnv逆的是点 3 D图 4 中，若 m np，则 a 曲线一定增大了压强精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 23 页学而不思则惘，思而不学则殆3(2016 洛阳模拟 )在密闭容器中存在下列平衡：CO(g) H2O(g)CO2(g)H2(g)，CO2(g)的平衡物质的量浓度c(CO2)与温度 T 的关系如图所示。下列说法错误的是() A平衡状态A 与 C 相比，平衡状态A 的 c(CO)小B在 T2时，若反应处于状态D，则一定有v正0

11、D若 T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则 K1K24下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论表述均正确的是() A是其他条件一定时反应速率随温度变化的图像，正反应 Hp2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 23 页学而不思则惘，思而不学则殆课堂小结(教师用书独具 ) 1化学平衡的5 大特征逆动等 定变。2化学平衡的两种标志(1)v正v逆；(2)组成不变。3影响平衡的3 种外界条件(1)浓度： c反增大，正向移动；(2)压强： p 增大，气体分子数少的方向移动；(3)温度

12、： T 升高，吸热方向移动。4平衡移动与v正、v逆关系的 3 种情况(1)v正v逆，正向移动(2)v正v逆，不移动(3)v正v逆，逆向移动分层限时跟踪练( 二十三 ) (限时： 45 分钟 ) 基础练扣教材练双基1在恒温下的密闭容器中，有可逆反应2NO2N2O4，下列描述不能说明反应达到平衡状态的是() AN2O4生成速率与N2O4分解速率相等B混合气体平均相对分子质量保持不变CNO2的分子数与N2O4分子数之比为21 D体系颜色不再发生改变精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 23 页学而不思则惘，思而不学则殆2工业上常用

13、煤和水作原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应的原理为CO(g)H2O(g)催化剂CO2(g) H2(g)，下 面 选 项 的 条 件 中 可判断该 反 应 达 到 平 衡 状态的 是() A单位时间内消耗2 mol 的 CO 同时生成2 mol 的 CO2B两条 HO 键断裂的同时有一条HH 键断裂C反应容器内的压强不再发生变化D混合气体的相对分子质量不发生变化3对于密闭容器中的可逆反应：mX(g) nY(s)pZ(g) H0)，在恒容的密闭容器中充入1 mol A 和 2 mol B ，一定条件下发生反应。下列有关说法正确的是() A平衡前，随着反应的进行，容器内气体密度逐渐减小B平衡时，

14、该反应放出的热量为Q kJ C平衡后，再向容器中通入1 mol 氦气， A 的转化率增大D平衡后，缩小容器容积，A 的浓度增大5在恒容的密闭容器中，下列反应分别达到平衡后，有关说法正确的是() A2HI(g)H2(g)I2(g) H0，若降低温度，颜色加深，压强增大B2NO2(g)N2O4(g) H0，充入氩气，压强增大，红棕色变浅C2SO2(g)O2(g)2SO3(g) H0，升温后，平均相对分子质量减小精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 23 页学而不思则惘，思而不学则殆D3Fe(s) 4H2O(g)Fe3O4(s)4

15、H2(g) H0，下列叙述正确的是() A当容器中X 与 Y 的物质的量之比满足12 时反应达到平衡B达到平衡时，X 的转化率为25%，则平衡常数K 为 9/4 C达到平衡后，反应速率2v正(Y) 3v逆(Z) D达到平衡后，加入Q，平衡逆向移动8氢能是最重要的新能源，储氢是氢能利用的关键技术，其中一种储氢的方法为：若该反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关该反应的图像判断正确的是() A B C D 【解析】该反应正反应为吸热反应，升温，平衡常数增大，A 图像错误；增大环己烷精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 23 页学而

16、不思则惘，思而不学则殆的物质的量，环己烷的转化率应降低，B 图像错误；根据“先拐先平数值大”知 p1p2，增大压强平衡逆向移动，苯的体积分数应减小，C 图像错误； t1时使用催化剂，该可逆反应的正、逆反应速率同等倍数增大，D 图像正确。【答案】D 9一定条件下，体积为1 L 的密闭容器中发生如下反应：SiF4(g)2H2O(g)SiO2(s)4HF(g) H 148.9 kJmol1(1)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的是_(填字母序号 )。av消耗(SiF4)4v生成(HF) b容器内气体压强不再变化c容器内气体的总质量不再变化dHF 的体积分数不再变化(2)反应过程中测定的部分数据

17、如下表(表中 t2t1)所示。反应时间 /min n(SiF4)/mol n(H2O)/mol 0 1.20 2.40 t10.80 at2b1.60 通过 a 或 b 的值及化学平衡原理说明t1时反应是否达到化学平衡状态：_。(3)若只改变一个条件使上述反应的化学平衡常数变大，该反应_(填序号 )。a一定向正反应方向移动b一定向逆反应方向移动c一定是减小压强造成的d一定是升高温度造成的eSiF4的平衡转化率一定增大精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 23 页学而不思则惘，思而不学则殆【答案】(1)bcd (2)a 1.6

18、0(或 b0.80)，说明在一定条件下，t1t2时各组分的浓度(或物质的量 )均已不再发生改变，则t1时反应已经达到化学平衡状态(3)ade 10(2014 新课标全国卷改编 )乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。 已知乙烯气相直接水合法的反应为C2H4(g)H2O(g)=C2H5OH(g) H 45.5kJ mol1。下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系其中n(H2O)n(C2H4)11。回答下列问题：(1)列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A 点的平衡常数Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。(2)图中压强 (p1、p2

19、、p3、p4)的大小顺序为 _，理由是 _。(3)气相直接水合法常用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290 、压强6.9 MPa，n(H2O)n(C2H4) 0.61，乙烯的转化率为5%，若要进一步提高乙烯转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有_。【答案】(1)0.07(MPa)1(2)p4p3p2p1反应分子数减少，相同温度下，压强升高，乙烯的转化率提高(3)将产物乙醇液化移去增大水和乙烯的物质的量之比(其他合理答案也可) 能力练扫盲区提素能11(2016 湖南师大附中模拟)一定条件下存在反应：H2(g)I2(g)2HI(g) H0，现有三个相同的1 L 恒

20、容绝热 (与外界没有热量交换)密闭容器、 、，在中充入1 mol H2(g)和 1 mol I2(g)，在中充入2 mol HI(g) ，在中充入2 mol H2和 2 mol I2(g)，700 条精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 23 页学而不思则惘，思而不学则殆件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是() A容器、中正反应速率相同B容器、中反应的平衡常数相同C容器中的气体颜色比容器中的气体颜色深D容器中H2的转化率与容器中HI 的转化率之和等于1 12 (2016 河北普通高中质量监测)温度为 T时， 向 2.0

21、 L 恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5，反应 PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)经一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：t/s 0 50 150 250 350 n(PCl3)/mol 0 0.16 0.19 0.20 0.20 下列说法正确的是() A反应在前50 s 的平均速率为v(PCl3)0.003 2 molL1 s1B保持其他条件不变，升高温度，平衡时，c(PCl3)0.11 molL1，则反应的 Hv(逆) D相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl3、2.0 mol Cl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80% 13(2014 天津高

22、考 )合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：N2(g)3H2(g)2NH3(g) H 92.4 kJmol1一种工业合成氨的简易流程图如下：(1)天然气中的H2S 杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS 溶液中精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 23 页学而不思则惘，思而不学则殆通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：_。(2)步骤中制氢气原理如下：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g) H 206.4 kJmol1CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)

23、 H 41.2 kJmol1对于反应，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的措施是_。a升高温度b增大水蒸气浓度c加入催化剂d降低压强利用反应，将CO 进一步转化，可提高H2产量。若1 mol CO 和 H2的混合气体 (CO的体积分数为20%)与 H2O 反应，得到1.18 mol CO 、CO2和 H2的混合气体，则CO 转化率为_。(3)图 1 表示 500 、 60.0 MPa 条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a 点数据计算N2的平衡体积分数：_。(4)依据温度对合成氨反应的影响，在图2 坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，

24、随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图。(5)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号 )_。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：_。【解析】(1)向 NH4HS 溶液中通入空气，发生氧化还原反应，有S 单质生成，故反应为 2NH4HSO2=一定条件2NH3 H2O2S。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 23 页学而不思则惘，思而不学则殆(2)反应 是一个吸热反应，升高温度平衡正向移动，将会增加H2的含量，同时提高反应速率；增大水蒸气的浓度，会提高反应速率，但H2的含量会降低；加入催

25、化剂，不会引起 H2含量的改变；降低压强，反应速率减小；故a 正确。设CO 反应掉 n mol。CO(g) H2O(g)CO2(g)H2(g) 投入量 /mol 0.2 0 0.8 变化量 /mol nnn最终量 /mol 0.2nn0.8n则： 0.2nn0.8 n1.18解得： n 0.18 CO 的转化率为0.18 mol0.2 mol100%90%。(3)设投入 N2和 H2的物质的量分别是1 mol、3 mol，平衡时N2反应掉 m mol。N23H22NH3起始量 /mol 1 3 0 变化量 /mol m3m2m平衡量 /mol 1m3 3m 2m根据题意：2m42m42%， 解

26、得 m 0.59， 所以平衡时N2的体积分数为1 0.59 mol420.59 mol100%14.5%。(4)通入原料气，反应开始，氨气的量增加，因为合成氨是一个放热反应，当达到平衡后温度升高，氨气的含量将减小。所以图像为(5)从流程图看，反应放出的能量得到充分利用是在热交换器中。提高合成氨原料转化率的方法是：将未反应的原料重新送回反应器中循环使用、对原料气加压。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 23 页学而不思则惘，思而不学则殆【答案】(1)2NH4HSO2=一定条件2NH3 H2O2S(2)a90%(3)14.5% (4) (5)对原料气加压；分离液氨后，未反应的N2、H2循环使用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 23 页