通用版高考化学微一轮复习化学平衡状态学案20180509148 12页

第24讲　化学平衡状态 考纲要求 ‎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，认识并能用相关理论解释其一般规律。‎ ‎4.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。‎ 考点一　可逆反应与化学平衡状态 ‎1．可逆反应 ‎ (1)概念：在一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。‎ ‎(2)化学平衡的建立：‎ ‎ (3)平衡特征：‎ ‎3．平衡转化率 对可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，当反应达到化学平衡状态时，A的平衡转化率为：α(A)＝×100%。‎ ‎【感悟测评】‎ ‎　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)2H2O2H2↑＋O2↑为可逆反应。(　　)‎ ‎(2)二次电池的充、放电为可逆反应。(　　)‎ ‎(3)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。(　　)‎ ‎(4)化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变。(　　)‎ ‎(5)由2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1知，2 mol SO2与1 mol O2在恒压密闭容器中充分反应，可放出196.6 kJ的热量。(　　)‎ ‎(6)反应物的起始物质的量之比等于化学计量数之比，达平衡后，它们的转化率相等。(　　)‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√‎ ‎1．化学平衡的标志 ‎(1)v(正)＝v(逆)，这是本质特征。‎ ‎(2)各组分的浓度、质量、百分含量不再改变，这是外部特征。‎ ‎2．化学平衡状态的判断 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量 ‎①各物质的物质的量或各物质的物质分数一定 平衡 ‎②各物质的质量或各物质的质量分数一定 平衡 ‎③各气体的体积或体积分数一定 平衡 正、逆反应速率的关系 ‎①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 ‎②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 ‎③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v(正)不一定等于v(逆)‎ 不一定 ‎④在单位时间内生成n mol B，同时消耗q mol D，因二者变化均表示v(逆)，所以v(正)不一定等于v(逆)‎ 不一定 压强 ‎①m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定)‎ 平衡 ‎②m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定)‎ 不一定 平均相对分子 质量()‎ ‎①m＋n≠p＋q时，Mr一定 平衡 ‎②m＋n＝p＋q时，Mr一定 不一定 气体密度 ‎①m＋n≠p＋q，恒温恒压时，密度保持不变 一定 ‎②m＋n＝p＋q时，密度保持不变 不一定 温度 体系温度一定(其他不变)‎ 平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 平衡 考向一　可逆反应特点的考查 ‎1．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为 0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是(　　)‎ A．c1∶c2＝3∶1‎ B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3‎ C．X、Y的转化率不相等 D．c1的取值范围为00，将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　)‎ 解析：看到密度首先写出密度＝，假设平衡向右移动，气体的总物质的量增大，因为气体的压强不变，所以体积增大；因为反应前后均为气体，所以平衡移动气体的质量不变，即密度＝减小，A对；温度一定时，ΔH为定值，B错；该可逆反应由正反应开始，N2O4浓度逐渐减小，v(正)逐渐减小，图象与v(正)变化不符，C错；该可逆反应由正反应开始，N2O4转化率增大，达到平衡时N2O4转化率不变，D对。‎ 答案：AD ‎【技法归纳】　判断化学平衡状态的方法——“逆向相等，变量不变”‎ 考点二　化学平衡移动 ‎1．化学平衡移动的过程 ‎2．化学平衡的移动与反应速率的关系 ‎3．影响化学平衡移动的外界因素 ‎(1)影响化学平衡移动的因素：若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：‎ ‎ (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。‎ ‎【感悟测评】‎ ‎　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎(1)升高温度，化学平衡一定发生移动。(　　)‎ ‎(2)反应2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g) 2N2(g)＋3H2O(g)　ΔH<0，其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大。(　　)‎ ‎(3)对“H2(g)＋I2(g)2HI(g)”无论恒温恒容，还是恒温恒压，充入稀有气体，平衡均不移动。(　　)‎ ‎(4)只要v(正)增大，平衡一定正向移动。(　　)‎ 答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)×‎ 化学平衡移动和转化率的关系 ‎1．实例分析 ‎ (1)反应实例：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0‎ 条件变化 平衡移动 转化率变化 增大O2浓度 正移 SO2的转化率增大，O2的转化率减小 增大SO3浓度 逆移 从逆反应角度看，SO3的转化率减小 升高温度 逆移 SO2、O2的转化率都减小 增大压强 正移 SO2、O2的转化率都增大 ‎(2)反应实例：2NO2(g)N2O4(g)‎ 条件变化 平衡移动 转化率变化 体积不变时，充入NO2气体 正移 NO2的转化率增大 压强不变时，充入N2O4气体 逆移 NO2的转化率减小 ‎(3)反应实例：I2(g)＋H2(g)2HI(g)‎ 条件变化 平衡移动 ‎ 转化率变化 增大H2的浓度 ‎ ‎ 正移 H2的转化率减小，I2的转化率增大 增大HI的浓度 逆移 ‎ 转化率不变 增大压强 ‎ 不移动 ‎ 转化率不变 ‎2.惰性气体(与反应中各气体物质无关的气体)的影响 ‎(1)若容器恒温恒容，充入惰性气体虽改变了容器内气体的总压强，但却没有改变气体的浓度，故平衡不移动，转化率不变。‎ ‎(2)若容器恒温恒压，充入惰性气体会使容器的容积增大，虽未减小容器内气体的总压强，但降低了各物质的浓度，从而使平衡向气体体积增大的方向移动，若正向移动，转化率增大，若逆向移动，转化率减小。‎ 考向一　化学平衡移动方向的判断 ‎1．(2019·郑州质检)在密闭容器中发生反应：aA(g)cC(g)＋dD(g)，达到平衡后，将气体体积压缩到原来的一半，当再次达到平衡时，D的浓度为原平衡浓度的1.8倍。下列叙述正确的是(　　)‎ A．A的转化率变大　　　 B.平衡向正反应方向移动 C．D的体积分数变大 D.an B．Q<0‎ C．温度不变，压强增大，Y的质量分数减小 D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动 解析：在‎100 ℃‎，将气体从‎1 L增大到‎2 L时，若m＝n，c(Y)应为0.5 mol·L－1，现在c(Y)＝0.75 mol·L－1，说明平衡右移，m0，升温时平衡向正反应方向移动，B、D不正确；由m0。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．①②④　　　　　　　 B.①④⑥‎ C．②③⑤ D.③⑤⑥‎ 解析：①该反应的正反应是吸热反应，升温平衡向正反应方向移动，可提高COCl2的转化率。②恒容通入惰性气体，由于与反应有关的物质的浓度未改变，所以平衡不移动，COCl2的转化率不变。③增加CO浓度，平衡逆向移动，COCl2的转化率变小。④减压，平衡正向移动，COCl2的转化率变大。⑤使用催化剂只能影响化学反应速率，对化学平衡无影响。⑥相当于减压，同④。综上所述，能提高COCl2转化率的有①④⑥。‎ 答案：B ‎4．一氧化碳和氢气反应可生成甲醛：CO(g)＋H2(g)HCHO(g)　ΔH＜0，一定温度下，向恒容密闭容器中充入等物质的量的H2、CO和HCHO三种气体，测得CO的净反应速率(即正反应速率减去逆反应速率)随时间的变化曲线如图所示，其中第5 min和第7 min时分别改变了反应的一个条件，下列说法不正确的是(　　)‎ A．前4 min阴影部分的值为CO的物质的量浓度的变化量 B．前4 min反应向逆反应方向进行 C．第5 min时改变的条件可能为加入催化剂 D．第7 min时改变的条件可能为升高反应温度 解析：由净反应速率定义分析可知，前4 min时CO的净反应速率为负值，所以反应向逆反应方向进行，故前4 min时阴影部分的值为CO的浓度增加量，A、B正确；第5 min时改变条件平衡不移动，故可能为加入催化剂，C正确；第7 min时改变条件，CO的净反应速率为正值，反应向正反应方向进行，又该反应为放热反应，所以改变的条件可能为降低温度，D不正确。‎ 答案：D ‎【技法归纳】　解答化学平衡移动题目的思维模型 改变条件 考向三　绝热体系的平衡移动 ‎5．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．升高温度该平衡正向移动 D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段 解析：只有正反应速率等于逆反应速率且为定值时，可逆反应才达到平衡状态，图中曲线在c点处没有出现水平线，A错误；随着正反应的进行，未达到平衡状态时反应物的浓度随时间的延长而减小，因此反应物浓度：a点大于b点，B错误；分析曲线a～c段，从浓度方面考虑v正应减小，而v正是增大的，说明该反应是放热的，升高温度该平衡逆向移动，C错误；若Δt1＝Δt2，分析图中曲线可知：a～b段的正反应速率的平均值小于b～c段，所以b～c段转化的SO2的量比a～b段转化的SO2的量多，而a点浓度比b点大，所以SO2的转化率：b～c段大于a～b段，D正确。‎ 答案：D ‎6．在一个不导热的密闭反应容器中，只发生两个反应：‎ a(g)＋b(g)‎2c(g)　ΔH1<0‎ x(g)＋3y(g)2z(g)　ΔH2>0‎ 进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功)，下列叙述错误的是(　　)‎ A．等压时，通入惰性气体，c的物质的量不变 B．等压时，通入z气体，反应器中温度升高 C．等容时，通入惰性气体，各反应速率不变 D．等容时，通入z气体，y的物质的量浓度增大 解析：不导热的密闭容器中，等压时，通入惰性气体，体积增大，x(g)＋3y(g)2z(g)平衡逆向移动，放出热量，体系温度升高，a(g)＋b(g)‎2c(g)平衡逆向移动，c的物质的量减少；等压时，通入z气体，x(g)＋3y(g)2z(g)平衡逆向移动，体系温度升高；等容时，通入惰性气体，反应物浓度不变，各反应速率不变；等容时，通入z气体，x(g)＋3y(g)2z(g) 平衡逆向移动，y的物质的量浓度增大。‎ 答案：A ‎【技法归纳】　绝热体系的化学平衡分析方法 在绝热条件下，体系与外界不进行热交换，若反应放热，体系内温度升高，平衡就会向吸热反应的方向移动，从而影响平衡常数和反应物的转化率，对吸热反应，会使体系内温度降低，也会使平衡发生移动。‎ 考向四　化学平衡移动的过程与结果的分析 ‎7．向一容积不变的密闭容器中充入1 mol N2O4，建立了平衡N2O4(g)2NO2(g)，测知N2O4的转化率为a%，在其他条件不变时再通入1 mol N2O4，待重新建立新平衡时N2O4的转化率为b%。a与b的大小关系为(　　)‎ A．ab C．a＝b D.无法确定 解析：‎ 答案：B ‎8．(2019·南京三模)已知反应O2(g)＋2Cl2(g)2Cl2O(g)　ΔH＞0。在三个恒温、恒容的密闭容器中分别充入1 mol O2与2 mol Cl2，测得平衡时O2的转化率如下表：下列说法正确的是(　　)‎ 容器编号 温度/℃‎ 容器体积/L 平衡时O2转化率 平衡时压强/Pa ‎①‎ ‎200‎ V1‎ ‎50%‎ p1‎ ‎②‎ ‎200‎ V2‎ ‎70%‎ p2‎ ‎③‎ ‎350‎ V3‎ ‎50%‎ p3‎ A.起始反应速率：③＞①＞②‎ B．平衡时压强：p1>p2‎ C．容器体积：V1＜V3‎ D．若实验②中O2和Cl2用量均加倍，则平衡时O2的转化率小于70%‎ 解析：②平衡时O2转化率比①大，说明②相对于①平衡向正反应方向移动，所以开始时压强：p′1＜p′2，则反应速率②＞①，结合勒夏特列原理，平衡时压强也是p10‎ C．降低压强有利于提高Y的产率 D．升高温度有利于提高Z的产率 解析：化学反应中的能量变化决定于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小，由图可知，X→Y反应的ΔH＝E3－E2，X→Z反应的ΔH＝E1－E2<0，反应放热，A、B项错误；由X生成Y的反应，即2X(g)3Y(g)，是气体物质的量增大的反应，降低压强，平衡正向移动，有利于提高Y的产率，C正确；X→Z的反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，不利于提高Z的产率，D错误。‎ 答案：C ‎2．(2019·高考北京卷)K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O(橙色)＋H2O2CrO(黄色)＋2H＋。用K2Cr2O7溶液进行下列实验：‎ 结合实验，下列说法不正确的是(　　)‎ A．①中溶液橙色加深，③中溶液变黄 B．②中Cr2O被C2H5OH还原 C．对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强 D．若向④中加入70%H2SO4溶液至过量，溶液变为橙色 解析：A.在平衡体系中加入酸，平衡逆向移动，重铬酸根离子浓度增大，橙色加深，加入碱，平衡正向移动，溶液变黄，A正确；B.②中重铬酸钾氧化乙醇，重铬酸钾被还原，乙醇被氧化，B正确；C.②是酸性条件，④是碱性条件，酸性条件下氧化乙醇，而碱性条件不能，说明酸性条件下氧化性强，故正确；D.若向④中加入70%的硫酸到过量，溶液为酸性，重铬酸根离子浓度增大，可以氧化乙醇，溶液变绿色，故D错误。‎ 答案：D ‎3．(2019·高考四川卷)一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。‎ 设起始＝Z，在恒压下，平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如下图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．该反应的焓变ΔH＞0‎ B．图中Z的大小为a＞3＞b C．图中X点对应的平衡混合物中＝3‎ D．温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小 解析：A.从图分析，随着温度升高甲烷的体积分数逐渐减小，说明升温平衡正向移动，则正反应为吸热反应，故正确；B.的比值越大，则甲烷的体积分数越小，故a<3v逆。③tm时比tn时AsO浓度更小，所以逆反应速率也更小。‎ ‎④混合后c(AsO)＝x mol/L，c(I2)＝x mol/L，‎ 由图象可知平衡时生成的c(AsO)＝y mol/L，pH＝14说明c(OH－)＝1 mol/L，故可列出三段式为 ‎　　　AsO(aq) ＋ I2(aq)＋2OH－(aq)===AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)‎ 反应前　　x　 x　　　　 　　0　　　 0‎ 变化量　　y　 y　　　　　　 　y　　　 2y 反应后　x－y x－y　　　　 　 y　　 　 2y 则平衡常数K＝＝ (mol·L－1)－1。‎ 答案：(1)2As2S3＋5O2＋6H2O===4H3AsO4＋6S　增加反应物O2的浓度平衡正向移动，能够有效提高As2S3的转化率 ‎(2)①ac　②大于　③小于　tm时AsO浓度更小，反应速率更慢　④(mol·L－1)－1‎