版高考化学鲁科版一轮复习训练第7章 第23讲 化学平衡移动原理及应用.docx
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版高考化学鲁科版一轮复习训练第7章第23讲化学平衡移动原理及应用
考点一 化学平衡移动
1.概念
可逆反应达到平衡状态以后,若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化,平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变,从而在一段时间后达到新的平衡状态。
这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程,叫做化学平衡的移动。
2.过程
3.化学平衡移动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 平衡向逆反应方向移动。 4.影响化学平衡的外界因素 (1)影响化学平衡的因素 若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下: 条件的改变(其他条件不变) 化学平衡的移动 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动 压强(对有气体存在的反应) 反应前后气体分子数改变 增大压强 向气体体积减小的方向移动 减小压强 向气体体积增大的方向移动 反应前后气体分子数不变 改变压强 平衡不移动 温度 升高温度 向吸热反应方向移动 降低温度 向放热反应方向移动 催化剂 使用催化剂 平衡不移动 (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。 5.几种特殊情况 (1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时,由于其“浓度”是恒定的,不随其量的增减而变化,故改变这些固体或液体的量,对化学平衡没影响。 (2)对于反应前后气态物质的化学计量数相等的反应,压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的,故平衡不移动。 (3)“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 (4)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响。 深度思考 1.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×” (1)化学平衡发生移动,化学反应速率一定改变;化学反应速率改变,化学平衡也一定发生移动(×) (2)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(×) 2.对于一定条件下的可逆反应 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 达到化学平衡后,改变条件,按要求回答下列问题: (1)升温,平衡移动方向分别为(填“向左”、“向右”或“不移动”) 甲________;乙________;丙________。 此时反应体系的温度均比原来____(填“大”或“小”) 混合气体的平均相对分子质量变化分别为(填“增大”、“减小”或“不变”) 甲________;乙________;丙________。 答案 向左 向左 向右 大 减小 减小 不变 (2)加压,使体系体积缩小为原来的 ①平衡移动方向(填“向左”、“向右”或“不移动”) 甲________;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 、p 、p ,则p甲与p ,p乙与p ,p丙与p 的关系分别为 甲________;乙________;丙________。 ③混合气体的平均相对分子质量变化分别为(填“增大”、“减小”或“不变”) 甲________;乙________;丙________。 答案 ①向右 不移动 不移动 ②p甲<p <2p甲 p =2p乙 p =2p丙 ③增大 不变 不变 题组一 选取措施使化学平衡定向移动 1.COCl2(g)CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,当反应达到平衡时,下列措施: ①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是( ) A.①②④B.①④⑥C.②③⑤D.③⑤⑥ 答案 B 解析 该反应为体积增大的吸热反应,所以升温和减压均可以促使反应正向移动。 恒压通入惰性气体,相当于减压。 恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。 增加CO的浓度,将导致平衡逆向移动。 2.某温度下,反应2A(g)B(g) ΔH>0在密闭容器中达到平衡,平衡后 =a,若改变某一条件,足够时间后反应再次达到平衡状态,此时 =b,下列叙述正确的是( ) A.在该温度下,保持容积固定不变,向容器内补充了B气体,则a B.若a=b,则容器中一定使用了催化剂 C.若其他条件不变,升高温度,则a D.若保持温度、压强不变,充入惰性气体,则a>b 答案 B 解析 A项,充入B气体相当于增大压强,B的体积分数增大,故a>b;B项,只有使用催化剂,平衡不移动,a=b;C项,升高温度,平衡正向移动,a>b;D项,相当于扩大体积,减小压强,平衡逆向移动,a 题组二 条件改变时化学平衡移动结果的判断 3.一定条件下,向一容积固定的密闭容器中通入2molSO2和1molO2,发生2SO2+O22SO3 ΔH<0,一段时间后达到平衡,SO2、O2、SO3的物质的量分别为amol、bmol、cmol,按要求回答下列问题。 (1)平衡后,通入2molSO2,则SO2的转化率________,O2的转化率________。 (填“增大”、“减小”或“不变”,下同) (2)平衡后,通入2molSO2,1molO2,则SO2的转化率______,O2的转化率______,SO2的百分含量________,O2的百分含量__________,SO3的百分含量__________。 (3)平衡后,通入amolSO2,bmolO2,cmolSO3,则SO2的转化率________,O2的转化率________,SO2的百分含量________,O2的百分含量________,SO3的百分含量________。 (4)平衡后,通入2molSO3,则平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)移动,SO2的百分含量________,O2的百分含量________,SO3的百分含量________。 (5)平衡后,升温,则SO2转化率________,O2的转化率________,SO2的百分含量________,O2的百分含量________,SO3的百分含量________。 答案 (1)减小 增大 (2)增大 增大 减小 减小 增大 (3)增大 增大 减小 减小 增大 (4)逆反应 减小 减小 增大 (5)减小 减小 增大 增大 减小 4.对于以下三个反应,从正反开始进行达到平衡后,保持温度、体积不变,按要求回答下列问题。 (1)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) 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______。 答案 正反应 减小 增大 (2)2HI(g)I2(g)+H2(g) 再充入HI(g)平衡向________方向移动,达到平衡后,HI的分解率________,HI的百分含量________。 答案 正反应 不变 不变 (3)2NO2(g)N2O4(g) 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________。 答案 正反应 增大 减小 5.将等物质的量的N2、H2气体充入某密闭容器中,在一定条件下,发生如下反应并达到平衡: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。 当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时,下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( ) 改变条件 新平衡与原平衡比较 A 增大压强 N2的浓度一定变小 B 升高温度 N2的转化率变小 C 充入一定量H2 H2的转化率不变,N2的转化率变大 D 使用适当催化剂 NH3的体积分数增大 答案 B 解析 A项,正反应是体积减小的反应,依据勒·夏特列原理可知增大压强平衡向正反应方向移动,但氮气的浓度仍然比原平衡大,A不正确;B项,正反应是放热反应,则升高温度平衡向逆反应方向移动,氮气的转化率降低,B正确;C项,充入一定量的氢气,平衡向正反应方向移动,氮气的转化率增大,而氢气的转化率降低,C不正确;D项,催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态,D不正确,答案选B。 6.在一体积可变的密闭容器中,加入一定量的X、Y,发生反应mX(g)nY(g) ΔH=QkJ·mol-1。 反应达到平衡时,Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示: 气体体积/L c(Y)/mol·L-1 温度/℃ 1 2 4 100 1.00 0.75 0.53 200 1.20 0.90 0.63 300 1.30 1.00 0.70 下列说法正确的是( ) A.m>n B.Q<0 C.温度不变,压强增大,Y的质量分数减少 D.体积不变,温度升高,平衡向逆反应方向移动 答案 C 解析 温度不变时(假设100℃条件下),体积是1L时,Y的物质的量为1mol,体积为2L时,Y的物质的量为0.75mol·L-1×2L=1.5mol,体积为4L时,Y的物质的量为0.53mol·L-1×4L=2.12mol,说明体积越小,压强越大,Y的物质的量越小,Y的质量分数越小,平衡向生成X的方向进行,m 1.解析化学平衡移动题目的一般思路 2.压强的影响实质是浓度的影响,所以只有当这些“改变”造成浓度改变时,平衡才有可能移动。 3.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,改变是不可逆转的。 新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。 如①增大反应物A的浓度,平衡右移,A的浓度在增大的基础上减小,但达到新平衡时,A的浓度一定比原平衡大;②若将体系温度从50℃升高到80℃,则化学平衡向吸热反应方向移动,达到新的平衡状态时50℃ 4.我们在分析化学平衡移动对颜色、压强、浓度等变化时,有时我们可以给自己建立一个平台,“假设平衡不移动”,然后在此平台的基础上进行分析、比较,就容易得到正确答案。 5.判断转化率的变化时,不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来,要视具体情况而定。 判断平衡转化率变化的两个类型 反应类型 条件的改变 反应物转化率的变化 有多种反应物的可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 恒容时只增加反应物A的用量 反应物A的转化率减小,反应物B的转化率增大 同等倍数地增大反应物A、B的量 恒温 恒压 条件下 反应物转化率不变 恒温 恒容 条件下 m+n> p+q 反应物A和B的转化率均增大 m+n< p+q 反应物A和B的转化率均减小 m+n=p+q 反应物A和B的转化率均不变 只有一种反应物的可逆反应mA(g)nB(g)+pC(g) 增加反应物A的用量 恒温 恒压 条件下 反应物转化率不变 恒温 恒容 条件下 m>n+p 反应物A的转化率增大 m 反应物A的转化率减小 m=n+p 反应物A的转化率不变 考点二 等效平衡 1.含义 在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),对同一可逆反应体系,起始时加入物质的物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的百分含量相同。 2.原理 同一可逆反应,当外界条件一定时,反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,最后都能达到平衡状态。 其中平衡混合物中各物质的含量相同。 由于化学平衡状态与条件有关,而与建立平衡的途径无关。 因而,同一可逆反应,从不同的状态开始,只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同,则可形成等效平衡。 3.规律 等效类型 ① ② ③ 条件 恒温、恒容 恒温、恒容 恒温、恒压 反应的特点 任何可逆反应 反应前后气体分子数相等 任何可逆反应 起始投料 换算为化学方程式同一边物质,其“量”相同 换算为化学方程式同一边物质,其“量”符合同一比例 换算为化学方程式同一边物质,其“量”符合同一比例 平 衡特 点 质量分 数(w%) 相同 相同 相同 相同 成比例 成比例 相同 相同(气体) 成比例 浓度(c) 物质的量(n) 深度思考 1.在恒温恒容条件下,可逆反应: 2A(g)+B(g)3C(g)+D(g) ΔH=-Q1kJ·mol-1(Q1>0),起始物质的量如下表所示: 序号 A B C D ① 2mol 1mol 0 0 ② 4mol 2mol 0 0 ③ 1mol 0.5mol 1.5mol 0.5mol ④ 0 1mol 3mol 1mol ⑤ 0 0 3mol 1mol (1)上述反应达到平衡时,互为等效平衡的是哪几组? 达到平衡后,哪些量相同? (2)达到平衡后,①放出的热量为Q2kJ,⑤吸收的热量为Q3kJ,则Q1、Q2、Q3的定量关系为________________。 答案 (1)①③⑤互为等效平衡。 表现在达到平衡后物质的量、质量、体积、物质的量浓度、各组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。 (2)Q2+Q3=Q1 2.在恒温恒容条件下,可逆反应: 2A(g)+B(g)3C(g)+D(s)起始物质的量如下表所示: 序号 A B C D ① 2mol 1mol 0 0 ② 4mol 2mol 0 0 ③ 1mol 0.5mol 1.5mol 0.5mol ④ 0 1mol 3mol 1mol ⑤ 0 0 3mol 1mol 上述反应达到平衡时,互为等效平衡的是哪几组? 达到平衡后,哪些量相同? 答案 ①②③⑤互为等效平衡。 表现在达到平衡后各组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。 3.在恒温恒压条件下,可逆反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)起始物质的量如下表所示: 序号 A B C D ① 2mol 1mol 0 0 ② 4mol 2mol 0 0 ③ 1mol 0.5mol 1.5mol 0.5mol ④ 0 1mol 3mol 1mol ⑤ 0 0 3mol 1mol (1)上述反应达到平衡后,互为等效平衡的是哪几组? 达到平衡后,哪些量相同? (2)达到平衡后,①放出的热量为Q1kJ,②放出的热量为Q2kJ,则Q1和Q2的定量关系为________。 答案 (1)①②③⑤互为等效平衡。 表现在达到平衡后物质的量浓度、各组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。 (2)Q2=2Q1 题组一 恒温恒容条件下等效平衡的应用 1.在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1]: 容器 甲 乙 丙 反应物投入量 1molN2、 3molH2 2molNH3 4molNH3 NH3的浓度 (mol·L-1) c1 c2 c3 反应的能量变化 放出akJ 吸收bkJ 吸收ckJ 体系压强(Pa) p1 p2 p3 反应物转化率 α1 α2 α3 下列说法正确的是( ) A.2c1>c3 B.a+b=92.4 C.2p2 答案 B 解析 采用“一边倒”的方法知甲、乙是两个相同的装置,且甲中生成的NH3与乙中分解的NH3的和为2mol,则B项正确;此时α1+α2=1。 而丙中加入的NH3是乙中的两倍,开始时c3=2c2,但丙中压强亦是乙中的两倍,增大压强,平衡正向移动,则平衡时2c1 题组二 恒温恒压条件下等效平衡的应用 2.恒温恒压下,在一个容积可变的密闭容器中发生反应: A(g)+B(g)C(g),若开始时通入1molA和1molB,达到平衡时生成amolC。 则下列说法错误的是( ) A.若开始时通入3molA和3molB,达到平衡时,生成C的物质的量为3amol B.若开始时通入4molA、4molB和2molC,达到平衡时,B的物质的量一定大于4mol C.若开始时通入2molA、2molB和1molC,达到平衡时,再通入3molC,则再次达到平衡后,C的物质的量分数为 D.若在原平衡体系中,再通入1molA和1molB,混合气体的平均相对分子质量不变 答案 B 解析 选项A,开始时通入3molA和3molB,由于容器体积膨胀,保持恒压,相当于将三个原容器叠加,各物质的含量与原平衡中的相同,C的物质的量为3amol;选项B,无法确定平衡移动的方向,不能确定平衡时B的物质的量一定大于4mol;选项C,根据题给数据可算出达到平衡时C的物质的量分数为 ;选项D,这种条件下混合气体的平均相对分子质量不变。 题组三 恒温恒容,恒温恒压条件下等效平衡的比较应用 3.有甲、乙两容器,甲容器容积固定,乙容器容积可变。 一定温度下,在甲中加入2molN2、3molH2,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到平衡时生成NH3的物质的量为mmol。 (1)相同温度下,在乙中加入4molN2、6molH2,若乙的压强始终与甲的压强相等,乙中反应达到平衡时,生成NH3的物质的量为________mol(从下列各项中选择,只填字母,下同);若乙的容积与甲的容积始终相等,乙中反应达到平衡时,生成NH3的物质的量为________mol。 A.小于mB.等于m C.在m~2m之间D.等于2m E.大于2m (2)相同温度下,保持乙的容积为甲的一半,并加入1molNH3,要使乙中反应达到平衡时,各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同,则起始时应加入______molN2和________molH2。 答案 (1)D E (2)0.5 0 解析 (1)由于甲容器定容,而乙容器定压,它们的压强相等,达到平衡时,乙的容积应该为甲的两倍,生成的NH3的物质的量应该等于2mmol。 当甲、乙两容器的容积相等时,相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩,故乙中NH3的物质的量大于2mmol。 (2)乙的容积为甲的一半时,要建立与甲一样的平衡,只有乙中的投入量是甲的一半才行,故乙中应该投入N2为(1-0.5)mol=0.5mol,H2为(1.5-1.5)mol=0mol。 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。 1.(2013·山东理综,12)对于反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在其他条件不变的情况下( ) A.加入催化剂,改变了反应的途径,反应的ΔH也随之改变 B.改变压强,平衡不发生移动,反应放出的热量不变 C.升高温度,反应速率加快,反应放出的热量不变 D.若在原电池中进行,反应放出的热量不变 答案 B 解析 A项,加入催化剂,改变反应途径,但不能改变反应物和生成物的总能量,所以ΔH不变,错误;B项,由于该反应是反应前后气体分子数不变的反应,所以改变压强,平衡不发生移动,反应放出的热量也不变,正确;C项,该反应为放热反应,升温,化学反应速率加快,平衡逆向移动,反应放出的热量应减少,错误;D项,若把该反应设计成原电池,化学能除转化成热能外,还转化成电能,所以放出的热量应减少,错误。 2.(2013·北京理综,11)下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是( ) 答案 C 解析 首先理解选项所提供的信息含义,然后分析该含义中有没有包含平衡移动,即可顺利解答。 A项二氧化氮气体中存在平衡: 2NO2(g)N2O4(g),体系的温度变化会使平衡发生移动;B项不同温度下水的电离平衡常数不同,温度升高促进水的电离,电离平衡常数增大;C项向过氧化氢溶液中加入二氧化锰,加速了过氧化氢的分解,这是二氧化锰的催化作用,不能用平衡移动原理解释;D项氨水的浓度减小为原来的十分之一,但其pH的变化小于1,说明氨水在稀释的过程中平衡: NH3·H2ONH +OH-发生了移动。 3.(2015·安徽理综,11)汽车尾气中,NO产生的反应为N2(g)+O2(g)2NO(g),一定条件下,等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应,下图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化,曲线b表示该反应在某一起始条件改变时N2的浓度随时间的变化。 下列叙述正确的是( ) A.温度T下,该反应的平衡常数K= B.温度T下,随着反应的进行,混合气体的密度减小 C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂 D.若曲线b对应的条件改变是温度,可判断该反应的ΔH<0 答案 A 解析 A项,在温度T下,由曲线a可知,达到平衡后N2、O2、NO的浓度分别为c1mol·L-1、c1mol·L-1、2(c0-c1)mol·L-1,所以该反应的平衡常数K= ,正确;B项,反应前后,混合气体的体积与质量都没有发生改变,所以混合气体的密度不变,错误;C项,加入催化剂只改变反应速率而不改变反应的转化率,若加入催化剂达到平衡后,c(N2)应与曲线a对应的平衡浓度相同,错误;D项,若曲线b对应的条件改变是温度,由于曲线b相对于曲线a先达到了平衡,故应该为升温,升高温度,N2的平衡浓度减小,说明平衡向正向移动,该反应为吸热反应,ΔH>0,错误。 4.(2015·江苏,15改编)在体积均为1.0L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉,再分别加入0.1molCO2和0.2molCO2,在不同温度下反应CO2(g)+C(s)2CO(g)达到平衡,平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。 下列说法不正确的是( ) A.反应CO2(g)+C(s)===2CO(g)的ΔS>0、ΔH>0 B.体系的总压强p总: p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ) C.体系
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