2023届新高考化学一轮复习化学反应的限度与平衡的移动学案.docx

《2023届新高考化学一轮复习化学反应的限度与平衡的移动学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023届新高考化学一轮复习化学反应的限度与平衡的移动学案.docx（12页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、化学反应的限度与平衡的移动【学科素养】1.变化观念与平衡思想：知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律；认识化学变化有一定限度，是可以调控的，能多角度、动态地分析化学反应，运用化学反应原理解决实际问题。2证据推理与模型认知：建立观点、结论和证据之间的逻辑关系，知道可以通过分析、推理等方法认识化学平衡的特征及其影响因素，建立模型。能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。3科学态度与社会责任：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能运用化学平衡原理对化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。考点考题考点一：可逆反应与化学平衡的建立2021广东选择考第14题2019全国卷第27题考点二：化学平衡

2、的移动2021湖南选择考第11题2021广东选择考第19题2020江苏高考第15题2020浙江7月选考第18题2020天津等级考第12题考点一：可逆反应与化学平衡的建立(基础性考点)(一)从变化角度理解化学平衡1化学平衡研究的对象可逆反应2化学平衡状态(1)概念一定条件下的可逆反应，当正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分浓度或质量分数保持不变的状态，称为化学平衡状态。(2)化学平衡的建立在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中发生反应，化学平衡的建立过程可用下图表示：平衡建立过程正、逆反应速率反应物、生成物的浓度反应开始阶段v(正)v(逆)反应物浓度最大，生成物浓

3、度为零反应过程中v(正)逐渐减小，v(逆)逐渐增大反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大平衡状态时v(正)v(逆)各组分浓度不再随时间的变化而变化微点拨化学平衡状态既可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立，或者同时从正、逆两方向建立。(3)化学平衡状态的特征深思考可逆反应达平衡状态时的正、逆反应速率相等，是否是指用反应物和生成物表示的化学反应速率数值相等？提示：不是。达到平衡状态是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等，速率数值应与化学计量数成正比，且描述的速率方向相反。(二)从应用角度认识化学平衡状态达到化学平衡状态的标志(1)动态标志：v正v逆0同

4、种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aAbBcCdD，时，反应达到平衡状态。(2)静态标志：各种“量”不变各物质的质量、物质的量或浓度不变。各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。能力点： 化学平衡状态的判断1判断化学平衡状态的依据“正逆相等，变量不变”2可逆反应达到平衡状态的判断方法(1)根本标志：v正v逆0。对于同一物质而言，该物质的生成速率等于它的消耗速率；对于不同的物质而言，速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。(2)直接标志：“

5、定”，即反应混合物中各组分的含量保持不变。(3)间接标志：指所表述的内容并非直接而是间接反映“等”和“定”的意义。反应物的转化率保持不变。产物的产率保持不变。平衡体系的颜色保持不变。绝热的恒容反应体系中的温度保持不变。某化学键的破坏速率和生成速率相等。(4)“特殊”标志：指所表述的内容并不能适用于所有反应，只是适用于某些反应达到化学平衡状态。体系中气体物质的总质量保持不变。体系中气体物质的总物质的量(或体积或分子个数)保持不变。体系中气体物质的平均相对分子质量保持不变。气体的总压强不再发生改变。体系中气体的密度不再发生改变。【典例】(2017全国卷节选)298 K时，将20 mL 3x mol

6、L1 Na3AsO3、20 mL 3x molL1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)I2(aq)2OH(aq) AsO(aq)2I(aq) H2O(l)。溶液中c(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bv(I)2v(AsO)cc(AsO)/c (AsO)不再变化dc(I)y molL1【解析】pH不再变化，则c(OH)不变，反应处于化学平衡状态，故a正确；根据各物质的反应速率之比等于方程式的化学计量数之比，v(I)2v(AsO)始终成立，不能作为平衡状态的判断依据，故b错误；达到平衡时各物质的浓度保持不

7、变，即c(AsO)/c(AsO)不再变化，反应处于平衡状态，故c正确；达到平衡时c(AsO)y molL1，c(I)2y molL1，故d错误。答案：ac判断化学反应是否达到平衡状态时需要注意反应条件和反应特点，请列举几种常见的不能作为“平衡标志”的情况。提示：反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。恒温恒容下的气体体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g) H2(g)I2(g)。全是气体参加的气体体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如2HI(g) H2(g)I2(g)。全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。1

8、(2022湛江模拟)在恒容密闭容器中发生反应：CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g)。下列说法能作为判断该反应达到化学平衡状态标志的是()A容器内混合气体的总质量保持不变Bv正(NO2)v逆(CO2)C容器内压强保持不变D单位时间内，消耗n mol NO2的同时生成n mol NO【解析】选C。A.均为气体，气体的质量始终不变，不能判定平衡状态，故A不选；B.平衡时不同物质的正逆反应速率之比等于化学计量数之比，则v正(NO2)v逆(CO2)不是平衡状态，故B不选；C.为气体体积增大的反应，恒容密闭容器中压强保持不变，可知气体的物质的量不变，符合平衡特征“定”，为平衡

9、状态，故C选；D.单位时间内，消耗n mol NO2的同时生成n mol NO，均为正反应速率，不能体现正逆反应速率的关系，不能判定平衡状态，故D不选。2(2022广州模拟)将a mol N2和3a mol H2充入绝热的固定容积密闭容器中，发生合成氨反应N2(g)3H2(g) 2NH3(g)。下列选项中说明反应已经达到平衡状态的是()体系的温度不再改变；体系的压强不再改变；混合气体密度不再改变；混合气体的平均摩尔质量不再改变；N2和H2的浓度之比达到13；v(N2)正3v(H2)逆；2v(H2)正3v(NH3)逆；每有1 mol NN键断裂就有6 mol NH键形成A BC D【解析】选D。

10、该反应为放热反应，在绝热的固定容积密闭容器中温度为变量，当体系的温度不再改变时，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故正确；该反应中压强为变量，当体系的压强不再改变时，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故正确；该反应前后都是气体，容器容积不变，则混合气体的密度为定值，不能根据混合气体密度判断平衡状态，故错误；该反应中气体总质量为定值，混合气体的物质的量为变量，则混合气体的平均摩尔质量为变量，当混合气体的平均摩尔质量不再改变时，表明达到平衡状态，故正确；加入和消耗的N2和H2的浓度之比为13，则N2和H2的浓度之比始终为13，无法判断是否达到平衡状态，故错误；v(N2)正3v(H2

11、)逆，不满足化学计量数关系，说明没有达到平衡状态，故错误；2v(H2)正3v(NH3)逆，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，故正确；每有一个NN键断裂就有6个NH键形成，表示的都是正反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，故错误；故选D。【加固训练】下列说法中可以证明反应H2(g)I2(g) 2HI(g)已达平衡状态的是()单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI一个HH键断裂的同时有两个HI键断裂百分含量w(HI)w(I2)反应速率v(H2)v(I2)v(HI)c(HI)c(H2)c(I2)211温度和体积一定时，生成物浓度不再变化温度和体积一定时，容器内的压强不再变

12、化条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化ABCD【解析】选A。单位时间内生成n mol H2的同时生成2n mol HI，才是平衡状态，错误；一个HH键断裂等效于生成两个HI，同时有两个HI键断裂，正逆反应速率相等，达平衡状态，正确；各物质百分含量不变，而不是w(HI)w(I2)，错误；只要反应发生就有反应速率v(H2)v(I2)v(HI)，且没有说明反应方向，错误；当体系达平衡状态时，c(HI)c(H2)c(I2)可能为211，也可能不是211，与各物质的初始浓度及转化率有关，错误；温度和体积一定时，生成物

13、浓度不再变化，达平衡状态，正确；温度和体积一定时，两边气体计量数相等，容器内的压强始终不变化，错误；条件一定时，两边气体计量数相等，混合气体的平均相对分子质量始终不变化，错误；温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化，达平衡状态，正确；温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化，说明相对分子质量不变，而两边气体计量数相等，混合气体的平均相对分子质量始终不变化，错误。考点二：化学平衡的移动(应用性考点)(一)从微观角度认识化学平衡移动1化学平衡移动的过程2化学平衡移动方向与化学反应速率的关系(1)v正v逆：平衡向正反应方向移动。(2)v正v逆：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。(3)v正v逆：平衡向

14、逆反应方向移动。(二)从宏观角度认识化学平衡移动的影响因素1影响化学平衡的外界因素根据化学平衡原理解答下列问题：在体积不变的密闭容器中发生反应：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.4 kJmol1，只改变一种外界条件，完成下表：改变条件平衡移动方向氢气的转化率氨气的体积分数增大氮气的浓度正向增大增大氨气的浓度逆向减小增大升温逆向减小减小充入适量氩气不移动不变不变辨易错(1)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大()提示：升高温度，v放、v吸均增大。(2)加入反应物，化学平衡一定正向移动()提示：加入反应物，平衡不一定正向移动，如A(s)B(g) C(g)，加入A，平

15、衡不移动。(3)向平衡体系FeCl33KSCNFe(SCN)33KCl中加入适量KCl固体，平衡逆向移动，溶液的颜色变浅()提示：KCl没有参与反应，加入KCl固体，平衡不移动，颜色不变。2勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。补短板理解勒夏特列原理的注意问题(1)勒夏特列原理适用于任何动态平衡(如溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析。(2)勒夏特列原理可判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变

16、的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。(3)平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响，而不是“消除”外界条件的影响，更不是“扭转”外界条件的影响。能力点一： 影响化学平衡的因素1图解影响化学平衡的因素2“惰性气体”对化学平衡的影响(1)恒温恒容条件原平衡体系体系总压强增大体系中各组分的浓度不变平衡不移动。(2)恒温恒压条件【典例】我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：a)CH4(g)CO2(g) 2CO(g)2H2(g)H1b)CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)

17、H2c)CH4(g) C(s)2H2(g)H3d)2CO(g) CO2(g)C(s)H4e)CO(g)H2(g) H2O(g)C(s)H5上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有_。A增大CO2与CH4的浓度，反应a、b、c的正反应速率都增加B移去部分C(s)，反应c、d、e的平衡均向右移动C加入反应a的催化剂，可提高CH4的平衡转化率D降低反应温度，反应ae的正、逆反应速率都减小【解析】增大CO2和CH4的浓度，对于反应a、b、c来说，均增大了反应物的浓度，反应的正反应速率增大，A正确；移去部分C(s)，没有改变反应体系中的压强，反应的正逆反应速率均不变，平衡不移动，B错误；催化

18、剂可以同等条件下增大正逆反应速率，只能加快反应进程，不改变反应的平衡状态，平衡转化率不变，C错误；降低温度，体系的总能量降低，正、逆反应速率均减小，D正确。答案：AD请根据外界条件对反应速率的影响，归纳化学平衡移动的判断流程。提示：命题角度一：外界条件对化学平衡的影响1已知图甲表示的是可逆反应O2(g)2SO2(g) 2SO3(g)H0的化学反应速率(v)与时间(t)的关系，图乙表示的是可逆反应2NO2(g) N2O4(g)H0的浓度(c)随时间(t)的变化情况。下列说法中正确的是()A若图甲t2时改变的条件是增大压强，则反应的H增大B图甲t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强C图乙t1

19、时改变的条件可能是增大了压强D若图乙t1时改变的条件是增大压强，则混合气体的平均相对分子质量将减小【解析】选C。A项，H与压强无关，错误；B项，平衡向正反应方向移动，温度因素不对，错误；C项，增大压强，二者浓度都瞬间增大，正确；D项，增大压强，平衡向正反应方向移动，n减少，混合气体的平均相对分子质量增大，错误。2下列事实不能用勒夏特列原理解释的是()A溴水中有下列平衡：Br2H2OHBrHBrO，当加入少量AgNO3溶液后，溶液的颜色变浅B对2HI(g) H2(g)I2(g)，缩小容器的容积可使平衡体系的颜色变深C反应CO(g)NO2(g) CO2(g)NO(g)H0，升高温度可使平衡向逆反应

20、方向移动D对于合成NH3反应，为提高NH3的产率，理论上应采取低温措施【解析】选B。溴水中存在平衡：Br2H2OHBrHBrO，加入少量AgNO3溶液，HBr与AgNO3反应生成AgBr沉淀，c(HBr)减小，平衡正向移动，溶液的颜色变浅，A可以用勒夏特列原理解释；2HI(g) H2(g)I2(g)是反应前后气体总分子数不变的反应，缩小容器的容积，压强增大，平衡不移动，但c(I2)增大，导致平衡体系的颜色变深，由于平衡不移动，故B不能用勒夏特列原理解释；反应CO(g)NO2(g) CO2(g)NO(g)的H0，升高温度，为了减弱温度的改变，平衡逆向移动，C可以用勒夏特列原理解释；合成氨的反应是

21、放热反应，降低温度，平衡正向移动，有利于生成NH3，D可以用勒夏特列原理解释。3(2022深圳模拟)氢气是一种可再生的绿色能源，也是重要的化工原料，天然气在催化剂作用下热解可制得氢气，其反应如下：CH4(g) C(s)2H2(g) H74.81 kJmol1，关于上述反应，以下叙述正确的是()A反应达平衡时，恒温恒压下通入惰性气体，会加快正反应速率，使平衡正向移动B反应达平衡时，恒温恒容下加入C(s)，会加快逆反应速率，使平衡逆向移动C当H2(g)的生成速率是CH4(g)消耗速率的2倍时，说明反应达到了平衡状态D正反应活化能大于逆反应活化能【解析】选D。恒温恒压，通入惰性气体，相当于稀释了反应

22、物的浓度，反应向气体体积增大的一方进行，但是反应物浓度下降，分子间碰撞概率降低，反应速率减慢，故A错误；反应体系中固体视为浓度不变，加入后无影响，故B错误；无论反应是否平衡，氢气的生成速率始终是甲烷的消耗速率的2倍，故C错误；反应焓变大于零，说明生成物能量大于反应物能量，反应过程中最高能量和生成物能量差距更小，故正反应活化能大于逆反应活化能，故D正确。【点睛笔】应用勒夏特列原理时，该反应必须是可逆反应，且存在平衡移动，否则勒夏特列原理不适用。如压强改变但平衡未移动时引起的体系颜色变化、加入催化剂引起的速率变化，均不能用勒夏特列原理进行解释。【加固训练】(2022宜昌模拟)下列事实不能用勒夏特列

23、原理解释的是()A使用催化剂可以提高合成氨的产量B实验室制取乙酸乙酯时，将乙酸乙酯不断蒸出C保存FeCl3溶液时，加少量稀盐酸D实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气【解析】选A。催化剂影响化学反应速率，但不影响化学平衡，不能用勒夏特列原理解释，故A选；实验室制取乙酸乙酯时，将乙酸乙酯不断蒸出，生成物浓度减小，平衡正向移动，能够用勒夏特列原理解释，故B不选；FeCl3溶液中存在水解平衡：Fe33H2OFe(OH)33H，加少量稀盐酸后氢离子浓度增大，平衡逆向移动，抑制了Fe3的水解，可用勒夏特列原理解释，故C不选；排饱和氯化钠溶液的方法来收集氯气，增大了Cl的浓度，使平衡Cl2H2OHClHClO

24、向逆反应方向移动，降低了氯气的溶解度，可用勒夏特列原理解释，故D不选。命题角度二：化学平衡移动原理在化工生产中的应用4工业上利用焦炭与水蒸气生产H2的反应原理为C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H0；CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0；第二步生产的原料CO来源于第一步的产物。为提高原料的利用率及H2的日产量，下列措施中不可取的是()第一步产生的混合气直接作为第二步的反应物第二步生产应采用适当的温度和催化剂第一、二步生产中均充入足量水蒸气第二步应在低温下进行第二步生产采用高压第二步生产中增大CO的浓度ABCD【解析】选D。第一步产生的H2使第二步的平衡逆向移动，故应先进行分离

25、，错误；第二步反应为放热反应，温度过低，反应速率太小而影响H2的日产量，温度过高则平衡逆向移动，且要考虑催化剂的活性，故应选择适当的温度和催化剂，故正确、错误；增大廉价易得的水蒸气浓度可提高焦炭的利用率，正确；压强对第二步反应无影响，不必采取高压，错误；增大CO浓度并未提高主要原材料焦炭的利用率，错误。【加固训练】(2022珠海模拟)煤制天然气的过程中涉及煤气化反应和水气变换反应。回答下列问题：煤气化反应：C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)H135 kJmol1水气变换反应：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)H42.3 kJmol1为了进一步探究反应条件对反应的影响，某活动

26、小组设计了三个实验，实验曲线如图所示：编号温度/压强/MPac始(CO)/molL1c始(H2O)/molL1甲53031.03.0乙XY1.03.0丙63051.03.0(1)请依据图示的实验曲线将表格中的实验条件补充完整：X_，Y_MPa。(2)实验丙从开始至5 min时，平均反应速率v(CO)_。(3)平衡时CO的转化率：实验乙_实验丙(填“大于”“小于”或“等于”)。(4)530 时，反应的平衡常数K1，若往某刚性容器中投入0.2 molL1CO、0.2 molL1H2O、0.1 molL1 CO2、0.2 molL1H2，列简式计算并说明该反应进行的方向_。【解析】(1)本题采用对照

27、方法进行实验。甲、丙温度与压强都不相同，反应是分子数不变的反应，由图可知甲、乙平衡时c(CO)相同，即甲、乙平衡不移动，乙先达到平衡，故甲、乙压强不同，可得X530，Y5，则乙、丙温度不同；(2)对于实验丙，从开始至5 min时CO的浓度减少0.6 molL1，则用CO浓度变化表示的反应速率v(CO)0.12 molL1min1；(3)反应温度：丙乙，根据图像可知：CO的转化浓度：乙丙，说明在其他条件不变时，升高温度，化学平衡逆向移动，导致CO反应的物质的量浓度减小，因此物质的平衡转化率降低，故CO的平衡转化率：乙丙；(4)530 时，反应的平衡常数K1，若往某刚性容器中投入0.2 molL1CO、0.2 molL1H2O、0.1 molL1CO2、0.2 molL1H2，此时的浓度商Qc0.5乙丙丁。答案：甲乙丙丁【加固训练】合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0。反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是()A.增大压强B降低温度C.增大CO的浓度 D更换催化剂【解析】选B。A项，该反应为反应前后气体体积相等的反应，压强不影响化学平衡；B项，正反应放热，降温平衡右移，CO的转化率增大；C项，增大CO的浓度，CO的转化率减小；D项，催化剂不影响化学平衡，也不影响转化率。