版化学一轮精品复习学案72 化学平衡状态 化学平衡的移动选修4.docx

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版化学一轮精品复习学案72化学平衡状态化学平衡的移动选修4

第二节化学平衡状态化学平衡常数

【高考新动向】

考点梳理（三年12考）

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。

【考纲全景透析】

一、化学平衡

1.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-+HClO

（3）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，一定会达到化学平衡状态

“两同一不能”——同一条件下，正、逆反应同时进行，不能进行到底

2、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

①逆：

化学平衡状态只对可逆反应而言．

②等：

正反应速率等于逆反应速率。

③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。

④定：

在平衡混合物中，各组成成分的含量保持不变。

⑤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。

二、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打破了正反应、逆反应速率相等的关系。

υ（正）＞υ（逆），正向移动；υ（正）<υ（逆），平衡逆向移动。

对可逆反应：

mA（g）+nB（g）

pC（g）+qD（g）

条件变化

反应特点

υ（正）

υ（逆）

υ正υ逆

移动方向

说明

反应物浓度增大

增

不变

υ正＞υ逆

向右

固体或纯液体浓度视为固定不变的

生成物浓度减小

不变

减

反应物浓度减小

减

不变

υ正＜υ逆

向左

生成物浓度增大

不变

增

升高温度

正反应吸热

增

增

υ正＞υ逆

向右

升高或降低温度，υ正υ逆增加或减小程度不同

正反应放热

增

增

υ正＜υ逆

向左

降低温度

正反应吸热

减

减

υ正＜υ逆

向左

正反应放热

减

减

υ正＞υ逆

向右

压缩体积

增大压强

m+n＞p+q

增

增

υ正＞υ逆

向右

反应物产物都是固体或液体，压强对平衡无影响。

m+n=p+q

增

增

υ正=υ逆

不移动

m+n＜p+q

增

增

υ正＜υ逆

向左

容积不变，充入He

不变

不变

υ正=υ逆

不移动

分压不变

压强不变

充入He

m+n＞p+q

减

减

υ正＜υ逆

向左

相当于减压

m+n=p+q

减

减

υ正=υ逆

不移动

m+n＜p+q

减

减

υ正＞υ逆

向右

2.勒夏特列原理

在封闭体系中，如果只改变平衡体系中的一个条件时，平衡将向减弱这个条件改变的方向移动。

3.催化剂与化学平衡的关系

使用催化剂，能同等程度地增大正反应和逆反应的反应速率，可以缩短达到平衡的时间，但对化学平衡没有影响。

【热点难点全析】

〖考点一〗化学平衡状态的判断

1.v正＝v逆——反应体系中同一物质的消耗速率和生成速率相等。

2.平衡混合物中各组成成分的含量保持不变——各组分的物质的量浓度、质量分数、物质的量分数、体积分数（有气体参加的可逆反应）、反应物的转化率等保持不变。

3.实例分析

例举反应

mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）

是否达到平衡状态

混合物体系中各成分的量

①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定

是

②各物质的质量或各物质的质量分数一定

是

③各气体的体积或体积分数一定

是

④总体积、总压强、总物质的量、总浓度一定

不一定

正反应速率与逆反应速率的关系

①单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，即v正＝v逆

是

②单位时间内消耗了nmolB，同时消耗了pmolC，即v正＝v逆

是

③vA∶vB∶vC∶vD＝

m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆

不一定

④单位时间内生成nmolB，同时消耗了qmolD，均指v逆，v正不一定等于v逆

不一定

总压强

①若m＋n≠p＋q，总压强一定（其他条件不变）

是

②若m＋n＝p＋q，总压强一定（其他条件不变）

不一定

混合气体平

均相对分子质量（

）

①m＋n≠p＋q，

一定

是

②m＋n＝p＋q，

一定

不一定

温度

任何化学反应都伴随着能量变化，体系温度一定（其他条件不变）

是

体系的密度（ρ）

　密度一定

不一定

【提醒】

（1）根据正、逆反应速率来判断可逆反应是否达到平衡时，要注意用同一种物质正、逆反应速率相等，不同种物质正、逆反应速率之比等于化学计量数之比。

（2）根据压强是否变化来判断可逆反应是否达到平衡时，要注意两点：

一是容器的容积是否可变。

二是反应前后气体的体积是否变化。

（3）注意分析反应。

对于不同的反应，用相同物理量判断时，结果可能不同。

如压强不再变化时，对于气体体积变化的反应是平衡状态，但气体体积不变的反应不一定是平衡状态。

【典例1】[双选题]（2012·临沂模拟）一定条件下在2L的密闭容器中充入2molSO2和2molO2，发生反应2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g），进行到4min时，测得n（SO2）＝1.2mol。

下列说法正确的是（　　）

A．反应进行到2

min时，容器中n（SO3）可能为0.5mol

B．当v（SO2）∶v（O2）∶v（SO3）＝2∶1∶2时该反应达平衡状态

C．温度升高时正反应速率增大，逆反应速率减小

D．4min内氧气的平均反应速率为0.05mol·L－1·min－1

解析：

平衡时n（SO3）＝0.8mol，因为化学反应速率是平均速率，故前2min，反应速率大于平均速率，故前2min的n（SO3）>0.4mol，A正确；该反应速率比未体现出反应方向，B错误；温度升高，正、逆反应速率都要增大，C错误；4min内O2的平均反应速率为0.05mol·L－1·min－1，D正确。

答案：

AD

〖考点二〗化学平衡与转化率的关系

1.转化率

转化率=

2.实例分析

（1）反应前后气体体积不相等的反应。

条件变化

平衡移动

转化率变化

增大

浓度

正移

的转化率增大，

的转化率减小

增大

浓度

逆移

从你反应角度看，

的转化率减小

升高温度

逆移

、

的转化率都减小

增大压强

正移

、

的转化率都增大

（2）反应物只有一种或是产物只有一种的可逆反应。

条件变化

平衡移动

转化率变化

体积不变时，充入

气体

正移

的转化率增大

体积不变时，充入

气体

逆移

的转化率增大

（3）对于反应前后气体体积相等的反应。

条件变化

平衡移动

转化率变化

增大

的浓度

正移

的转化率减小，

的转化率增大

增大

的浓度

逆移

转化率不变

增大压强

不移动

转化率不变

3．惰性气体（与反应中各气体物质无关的气体）的影响

（l）若容器恒温恒容，充人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，充人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。

【提醒】

（1）增大反应物浓度，反应物的转化率不一定增大。

如合成氨的反应中，增大氮气浓度，氮气的转化率减小，氢气的转化率增大。

（2）生成物浓度比原来减小了，不一定是平衡向逆反应方向移动造成的，如气体反应减小压强，不论平衡向哪个方向移动，各种气体物质的浓度都减小。

（3）压强增大，平衡不一定移动，可从v（正）与v（逆）的变化分析。

如下表

改变条件

v（正）、v（逆）变化

平衡移动

恒容容器充入惰性气体

v（正）、v（逆）不变

平衡不移动

反应前后气体相等反应，压缩容器体积

v（正）、v（逆）都增大，且v（正）=v（逆）

平衡不移动

【典例2】在密闭容器中发生如下反应：

aX（g）＋bY（g）

cZ（g）＋dW（g），反应达到平衡后保持温度不变，将气体体积压缩到原来的

，当再次达到平衡时，W的浓度为原平衡时的1.8倍。

下列叙述中不正确的是（　　）

A．平衡向逆反应方向移动

B．a＋b＜c＋d

C．Z的体积分数增加

D．X的转化率下降

【答案】C

【解析】此反应达平衡后保持温度不变，将气体体积压缩到原来的

，假设平衡不发生移动，W的浓度应变为原平衡时的2倍，而实际为1.8倍，假设不成立，原平衡必发生移动，由W的浓度为原平衡时的1.8倍，小于2倍知，平衡一定向W减少的方向即逆反应方向移动，根据勒夏特列原理知：

a＋b＜c＋d，平衡移动的结果导致Z的体积分数减小，X的转化率下降。

〖考点三〗化学平衡常见的图象

1.图像题的解题思路

（1）一看点：

即看线段的起点是否通过原点，两条线的交点或者线段的拐点等。

（2）二看线：

看线段的走向和变化趋势。

（3）三看面：

看清楚横坐标和纵坐标表示的物理量。

（4）四看要不要作辅助线：

看是否需要作等温线或等压线。

2.对于反应mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g），若m＋n>p＋q且ΔH>0

（1）v－t图像

（2）c－t图象

（3）c或α－p（T）图象

【图像分析方法】

对于化学反应平衡的有关图像问题，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】在密闭容器中进行下列反应：

M（g）+N（g）

R（g）+2L（？

），当改变温度和压强时，R的含量的变化情况如图所示，下列叙述正确的是（）

A.正反应吸热，L是气体B.正反应吸热，L是固体

C.正反应放热，L是液体D.正反应放热，L是气体

【解析】选D。

压强不变都为p2时，根据“先拐先平数值大”的规律可知T1>T2，则从T2到T1的升温过程中，R的含量减少，说明正反应为放热反应；温度不变都为T2时，利用“先拐先平数值大”的规律可知压强p2>p1，当增大压强时，R的含量减少，说明逆反应为气体体积减小的反应，所以L为气体。

综上所述D项正确。

【高考零距离】

【2012高考】

1.（2012·重庆高考·13）13.在一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应：

a（g）+b（g）

2c（g）；△H<0

x（g）+3y（g）

2z（g）；△H>0

进行先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

【解题指南】解答本题要掌握以下两种情况对平衡的影响：

（1）等压、等容时加入惰性气体对平衡的影响。

（2）等压、等容时加入一种反应物对平衡的影响。

【解析】选A。

等压时通入惰性气体，相当如给体系减压，扩大体积，各物质浓度减小，所以A错误；等压时，加入Z气体，相当于扩大体积，反应二向左移动，反应放热，温度升高，B项正确。

等容时充入惰性气体，对反应体系无影响，各物质浓度不变，反应速率不变，C项正确；等容时加入Z，反应二平衡左移，Y物质的量浓度变大，D项正确。

2、（2012·安徽高考·9）一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：

SO2（g）+2CO（g）2CO2（g）+S（l）△H＜0

若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是

A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变

B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快

C．平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率

D．其他条件不变，使用不同催化剂，该反应平衡常数不变

【解题指南】解答本题“三部曲”：

先看容器—恒容，再看反应—气体体积缩小的放热反应，最后运用规律分析。

【解析】选D。

因为反应在恒容容器中进行，平衡前，随着反应的进行，容器内气体的物质的量不断减小，压强不断减小。

故A项错误。

平衡时，其他条件不变，分离出硫，由于硫是固体，浓度不改变，对反应无影响，正反应速率不变。

B项错误。

正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率降低。

C项错误。

催化剂只改变反应历程，不影响平衡，不能改变平衡常数，故D项正确。

3、（2012·大纲版全国卷·8）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）△H＜0

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．增加压强B．降低温度

C．增大CO的浓度D．更换催化剂

【解题指南】解答本题时应掌握影响化学平衡移动因素的有关知识。

【解析】选B。

因为该反应为反应前后气体体积不变的反应,增大压强只能增大反应速率但平衡不移动,由此判断A项与题意不符；因为该正反应为放热反应，降温使平衡向正反应方向移动，从而增大CO的转化率,B项正确；增大CO的浓度，平衡虽然向正反应方向移动但CO的转化率会降低，因此C项与题意不符；D项催化剂对化学平衡无影响，因此D项也不符合要求。

4、（2012·北京高考·26）（12分）

用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HC1。

利用反应A，可实现氯的循环利用。

反应A:

4HCl+O2

2Cl2+2H2O

（1）已知:

.反应A中，4

molHCI被氧化，放出115.6kJ的热量。

.

H2O的电子式是_______________。

②反应A的热化学方程式是_______________。

③断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差约为__________kJ，H2O中

H—O键比HCl中H—Cl键（填“强”或“弱”）_______________。

（2）对于反应A，下图是4种投料比[n（HCl）：

n（O2），分别为1：

1、2：

1、4：

1、6：

1]下，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。

①曲线b对应的投料比是______________.

②当曲线b,c,d对应的投料比达到相同的HCI平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的关系是_________________。

③投料比为2:

1、温度为400℃时，平衡混合气中Cl2的物质的量分数是_______________.

【解题指南】解答本题时应注意以下三个方面：

（1）书写热化学方程式时注意表明物质的状态及ΔH的正负号。

（2）用化学键计算化学反应的热效应时，注意物质中化学键的个数。

（3）分析化学平衡的图像时，注意“定一议二”。

【解析】

（1）设1molH—O键断开时需要的能量为x，1molH—Cl键断开时需要的能量为y，由热化学方程式得出等式：

（4x+498）—（4y+2×243）=—115.6，解得y—x=31.9

（2）①反应温度和投料比对HCl平衡转化率都有影响，固定温度，a、b、c、d的HCl转化率越来越高，应是O2的含量越来越多，HCl和O2的配比应是越来越小，分别为6：

1、4：

1、2：

1、1：

1。

②对曲线b,c,d来说，当HCI平衡转化率相同时，对应的反应温度越高，投料比越来越小。

③投料比为2:

1、温度为400℃时，HCl的转化率是80%，设HCl和O2的物质的量分别为2x和x

【答案】

32强

（2）①4:

1

②投料比越高，对应的反应温度越低

③30.8%

【2011高考】

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）ΔH<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。

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

B

pH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：

a~b段小于b~c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a~b正下方的面积代表△t1时间段内SO2的转化浓度，曲线b~c正下方的面积代表△t2时间段内SO2的转化浓度,显然曲线b~c正下方的面积大，故b~c段内SO2的转化率大。

正确

3.（2011·全国卷I·8）在容积可变的密闭容器中，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

+3

2NH3

起始物质的量（mol）280

转化物质的量（mol）2/38×25％4/3

平衡物质的量（mol）4/364/3

所以平衡时氨气的体积分数为

。

4.（2011·山东高考·28）研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（1）NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为。

利用反应6NO2＋

7N2＋12H2O也可处理NO2。

当转移1.2mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是L。

（2）已知：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）ΔH=-196.6kJ·mol-1

2NO（g）+O2（g）

2NO2（g）ΔH=-113.0kJ·mol-1

则反应NO2（g）+SO2（g）

SO3（g）+NO（g）的ΔH=kJ·mol-1。

一定条件下，将NO2与SO2以体积比1:

2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是。

a．体系压强保持不变

b．混合气体颜色保持不变

c．SO3和NO的体积比保持不变

d．每消耗1molSO3的同时生成1molNO2

测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:

6，则平衡常数K＝。

（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）。

CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。

该反应ΔH0（填“>”或“<”）。

实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa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0.3mol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）ΔH=-196.6kJ·mol-1①

2NO（g）+O2（g）

2NO2（g）ΔH=-113.0kJ·mol-1②

将①×1/2+[-②×1/2]变形，可得所求反应NO2（g）+SO2（g）

SO3（g）+NO（g），ΔH3=ΔH1×1/2—ΔH2×1/2=—41.8kJ·mol-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ΔH小于0，因在1.3×104kPa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+NO6.72

（2）-41.8b2.67

（3）<在1.3×104kPa下，反应物CO的转化率已较高，再增大压