版高考化学大一轮复习专题7化学反应速率和化学平衡第3讲化学平衡状态及其移动学案苏教版07064106Word文档格式.docx

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（3）化学反应达到化学平衡状态时，正、逆反应速率相等，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（　　）

（4）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（　　）

答案　

（1）×

（2）√　（3）√　（4）√

2．（SJ选修4·

P512改编）一定温度下，对可逆反应A（g）＋2B（g）

3C（g）的下列叙述中，能说明反应已达到平衡的是（　　）

A．单位时间内消耗amolA，同时生成3amolC

B．容器内B的浓度不再变化

C．混合气体的物质的量不再变化

D．A的消耗速率等于C的生成速率的

倍

答案　B

3．（溯源题）（海南高考）可逆反应A（g）＋B（g）

C（g）＋D（g）。

下列依据能判断该反应已达到平衡的是________。

（1）压强不随时间改变

（2）气体的密度不随时间改变

（3）c（A）不随时间改变

（4）单位时间内生成C和D的物质的量相等

答案　（3）

探源：

本考题源于教材SJ选修4P46“化学平衡状态”，对化学平衡状态的特征及其判断依据进行了考查。

题组一　可逆反应进行程度的理解

1．（2017·

济宁模拟）硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。

目前的重要生产方法是“接触法”，有关接触氧化反应2SO2＋O2

2SO3的说法不正确的是（　　）

A．该反应为可逆反应，故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫

B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为零

C．一定条件下，向某密闭容器中加入2molSO2和1molO2，则从反应开始到达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等

D．在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题

解析　A项，可逆反应则反应物不可能完全转化为生成物；

B项，达平衡时，v（正）、v（逆）相等但不为零；

C项，从正向开始的反应，正反应速率随反应物浓度降低而减小，逆反应速率随生成物浓度升高而增大，达平衡时，v（正）＝v（逆）；

D项，工业生产上既要提高原料的转化率，又要提高生产效率，应同时考虑反应的限度和化学反应速率两方面的问题。

2．在密闭容器中进行反应：

X2（g）＋Y2（g）

2Z（g），已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·

L－1、0.3mol·

L－1、0.2mol·

L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是（　　）

A．Z为0.3mol·

L－1B．Y2为0.4mol·

L－1

C．X2为0.2mol·

L－1D．Z为0.4mol·

解析　若X2完全转化为Z，则X2、Y2、Z的浓度分别是0mol·

L－1、0.4mol·

L－1；

若Z完全转化为X2、Y2，则X2、Y2、Z的浓度分别是0.2mol·

L－1、0mol·

反应为可逆反应，反应物不能完全转化，所以，0＜c（X2）＜0.2mol·

L－1，0.2mol·

L－1＜c（Y2）＜0.4mol·

L－1，0＜c（Z）＜0.4mol·

L－1。

答案　A

【练后归纳】

极端假设法确定各物质浓度范围

上述题目2可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。

平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈（0，0.2），Y2∈（0.2，0.4），Z∈（0，0.4）。

题组二　平衡状态的判断

3．在一定温度下的恒容密闭容器中，投入一定量CuO（s）和CO（g）发生可逆反应2CuO（s）＋CO（g）

Cu2O（s）＋CO2（g），下列情况能说明反应达到平衡状态的是（　　）

A．生成CO的物质的量等于生成CO2的物质的量

B．容器内混合气体密度保持不变

C．容器内混合气体总压强保持不变

D．容器内的CuO浓度保持不变

解析　生成CO的物质的量等于生成CO2的物质的量，但是时间不一定相等，故CO正、逆反应速率不一定相等，A项错误；

气体总质量由小到大，当保持不变时达到平衡，B项正确；

气体总物质的量始终不变，故气体压强始终不变，C项错误；

氧化铜为固态，其浓度始终不变，D项错误。

4．（2018·

湖北宜昌模拟）苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一。

在工业上，苯乙烯可由乙苯和CO2催化脱氢制得：

在温度为T1时，此反应的平衡常数K＝0.5。

在2L密闭容器中加入乙苯（g）与CO2，反应到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为1.0mol，请回答下列问题：

（1）该时刻的化学反应________（填“已达到”或“未达到”）平衡状态。

（2）下列能说明乙苯与CO2在该条件下反应已达到平衡状态的是________（填字母）。

a．v正（CO2）＝v逆（CO2）

b．c（CO2）＝c（CO）＝0.5mol/L

c．混合气体的密度不变

d．CO2的体积分数保持不变

（3）若将反应改为恒压绝热条件下进行，达到平衡状态时，则乙苯的物质的量浓度________（填字母）。

a．大于0.5mol/LB．小于0.5mol/L

c．等于0.5mol/LD．无法确定

解析　

（1）各组分的浓度均为

＝0.5mol/L，Q＝

＝0.5＝K，则该时刻反应达到平衡状态。

（2）a项，对同一物质来说，正、逆反应速率相等，说明反应已达到平衡状态；

b项，c（CO2）与c（CO）的浓度是否相等，与反应的起始量和转化率有关，所以当c（CO2）＝c（CO）时不能说明已达平衡状态；

c项，在恒容容器中，混合气体的总质量在反应过程中始终没有变化，即密度始终没有变化，与是否达到平衡状态无关；

d项，随着反应进行，CO2的体积分数逐渐减小，当CO2的体积分数保持不变时，即达到平衡状态。

（3）该反应为正向吸热、气体分子数增大的反应，若维持恒压绝热，相当于在原平衡的基础上降温，同时增大容器的容积，二者对乙苯浓度的影响无法确定。

答案　

（1）已达到　

（2）ad　（3）d

【方法总结】

判断化学平衡状态的两方法和两标志

1．两方法——逆向相等、变量不变

（1）“逆向相等”：

反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。

（2）“变量不变”：

如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；

一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。

2．两标志——本质标志、等价标志

（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率等于逆反应生成该反应物的速率。

（2）等价标志

①全部是气体参加的非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。

例如，N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）。

②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量（或质量）分数保持不变。

③对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。

④对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。

例如，2NO2（g）

N2O4（g）。

⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。

⑥绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。

考点二　化学平衡移动与等效平衡

★★★　难度：

1．化学平衡的移动

平衡移动就是由一个“平衡状态→不平衡状态→新平衡状态”的过程。

一定条件下的平衡体系，条件改变后，平衡可能发生移动，如下所示：

2．化学平衡移动与化学反应速率的关系

v正>

v逆，平衡向正反应方向移动；

v正＝v逆，反应达到平衡状态，不发生平衡移动；

v正<

v逆，平衡向逆反应方向移动。

3．外界因素对化学平衡移动的影响

4．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。

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。

5．等效平衡

定义：

在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（质量分数、物质的量分数、体积分数等）均相同。

等效平衡分类及规律

等效类型

①

②

③

条件

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

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

浓度（c）

成比例

相同（气体）

物质的量（n）

1．教材基础知识判断

（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（　　）

（3）合成氨反应需要使用催化剂，说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动，所以也可以用勒夏特列原理解释使用催化剂的原因（　　）

（4）平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，v正减慢（　　）

（5）C（s）＋CO2（g）

2CO（g）　ΔH＞0，其他条件不变时，升高温度，反应速率v（CO2）和CO2的平衡转化率均增大（　　）

（2）×

　（3）×

　（4）×

　（5）√

P576改编）在一密闭容器中，反应aA（g）

bB（g）＋cC（g）达到平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，最终测得A的物质的量的浓度为原来的50%，则（　　）

A．平衡向正反应方向移动

B．a>

b＋c

C．物质B的质量分数增大

D．以上判断都错误

解析　反应达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，最终测得A的物质的量的浓度变为原来的一半，说明减小压强，平衡没有发生移动，即a＝b＋c，由于平衡不发生移动，故物质B的质量分数不变，D项符合题意。

答案　D

3．[教材实验探究与考题印证]

（SJ选修4·

P53活动与探究）已知在K2Cr2O7的溶液中存在着如下平衡：

Cr2O

＋H2O

2CrO

＋2H＋

K2Cr2O7为橙色，K2CrO4为黄色。

取两支试管各加入5mL0.1mol/LK2Cr2O7溶液，观察并记录溶液颜色的变化。

（1）一只试管加入浓H2SO4溶液呈________色，另一支试管加入NaOH溶液呈________色，说明__________________________________________________

_______________________________________________________________。

（2）[2016·

全国卷Ⅰ，27

（2）]CrO

和Cr2O

在溶液中可相互转化。

室温下，初始浓度为1.0mol·

L－1的Na2CrO4溶液中c（Cr2O

）随c（H＋）的变化如图所示。

①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应：

___________________

②由图可知，溶液酸性增大，CrO

的平衡转化率________（填“增大”“减小”或“不变”）。

根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为________。

③升高温度，溶液中CrO

的平衡转化率减小，则该反应的ΔH________0（填“大于”“小于”或“等于”）。

解析　

（2）①由图可知，随着溶液酸性增大，溶液中c（Cr2O

）逐渐增大，说明CrO

逐渐转化为Cr2O

，则CrO

的平衡转化率逐渐增大，其反应的离子方程式为2CrO

＋H2O；

②由图中A点数据，可知：

c（Cr2O

）＝0.25mol·

L－1、c（H＋）＝1.0×

10－7mol·

L－1，则进一步可知c（CrO

）＝1.0mol·

L－1－2×

0.25mol·

L－1＝0.5mol·

L－1，根据平衡常数的定义可计算出该转化反应的平衡常数为1.0×

1014；

的平衡转化率减小，说明化学平衡逆向移动，则正反应为放热反应，即该反应的ΔH小于0。

答案　

（1）橙　黄　增大生成物浓度平衡左移，减少生成物的浓度平衡右移

（2）①2CrO

＋H2O　②增大　1.0×

1014　③小于

题组一　外界条件对化学平衡的影响

1．将NO2装入带有活塞的密闭容器中，当反应2NO2（g）

N2O4（g）达到平衡后，改变下列一个条件，下列叙述正确的是（　　）

A．升高温度，气体颜色加深，则此反应为吸热反应

B．慢慢压缩气体体积，平衡向正反应方向移动，混合气体的颜色变浅

C．慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，压强增大，但小于原来的两倍

D．恒温恒容时，充入稀有气体，压强增大，平衡向正反应方向移动，混合气体的颜色变浅

解析　升高温度，气体颜色加深，则平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，A错误；

首先假设平衡不移动，增大压强，气体颜色加深，但平衡向正反应方向移动，使混合气体的颜色在加深后的基础上变浅，但一定比原平衡的颜色深，B错误；

同理C项，首先假设平衡不移动，若体积减小一半，则压强变为原来的两倍，但平衡向正反应方向移动，使压强在原平衡两倍的基础上减小，正确；

体积不变，反应物及生成物浓度不变，正、逆反应速率均不变，平衡不移动，颜色不变化，D错误。

答案　C

2．将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中，一定条件下，发生如下反应并达到平衡：

X（g）＋3Y（g）

2Z（g）　ΔH<

0。

改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是（　　）

选项

改变的条件

新平衡与原平衡比较

A

升高温度

X的转化率变小

B

增大压强

X的浓度变小

C

充入一定量Y

Y的转化率增大

D

使用适当催化剂

X的体积分数变小

解析　升温，平衡向吸热反应的方向移动，即逆向移动，X的转化率变小，A项正确；

增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，即正向移动，X的物质的量减小，但由于容器体积减小，各组分的浓度均比原平衡的大，故B项错误；

增大一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，而其本身的转化率降低，故C项错误；

催化剂只能改变反应速率，不影响平衡状态，故各物质的体积分数不变，D项错误。

3．用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。

新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。

实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl～T曲线如下图：

（1）则总反应的ΔH________0（填“＞”、“＝”或“＜”）；

A、B两点的平衡常数K（A）与K（B）中较大的是________。

（2）在上述实验中若压缩体积使压强增大，请在上图画出相应αHCl～T曲线的示意图，并简要说明理由：

____________________________________________

______________________________________________________________。

（3）下列措施中，有利于提高αHCl的有________。

A．增大n（HCl）B．增大n（O2）

C．使用更好的催化剂D．移去H2O

答案　

（1）＜　K（A）

（2）见下图

温度相同的条件下，增大压强，平衡右移，αHCl增大，因此曲线应在原曲线上方　（3）BD

解答化学平衡移动类试题的一般思路

题组二　应用“等效平衡”判断平衡移动

4．在相同温度和压强下，对反应CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g）进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表

上述四种情况达到平衡后，n（CO）的大小顺序是（　　）

A．乙＝丁>

甲＝丙B．甲>

乙>

丙>

丁

C．乙＝甲>

丁＝丙D．丁>

甲

解析　四种情况的反应物起始量可折合成下表情况

所以乙和丁相当于提高了反应物（CO2）的初始量，平衡向正反应方向移动，n（CO）相对于甲和丙提高，故有乙＝丁>

甲＝丙。

5．已知N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH＝－92.3kJ·

mol－1，在一定温度和催化剂的条件下，向一密闭容器中，通入1molN2和3molH2，达到平衡状态Ⅰ；

相同条件下，向另一体积相同的密闭容器中通入0.9molN2、2.7molH2和0.2molNH3，达到平衡状态Ⅱ，则下列说法正确的是（　　）

A．两个平衡状态的平衡常数的关系：

KⅠ＜KⅡ

B．H2的百分含量相同

C．N2的转化率：

平衡Ⅰ＜平衡Ⅱ

D．反应放出的热量：

QⅠ＝QⅡ＜92.3kJ

解析　两平衡的温度相同，故平衡常数KⅠ＝KⅡ，两容器中的反应物都可以转化为1molN2和3molH2，故两个平衡是等效平衡，且两平衡中H2的百分含量相同，但反应是可逆反应不能进行彻底，平衡Ⅱ中已经有一部分NH3，反应放出的热量：

QⅠ＞QⅡ，且都小于92.3kJ，N2的转化率：

平衡Ⅰ＞平衡Ⅱ。

【归纳总结】

等效平衡判断“四步曲”

：

观察可逆反应特点（物质状态、气体分子数），判断反应是反应前后气体体积不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应；

挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器；

采用一边倒法，将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一边的物质；

联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。

[试题分析]

（2016·

全国卷Ⅱ，27）丙烯腈（CH2==CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛（CH2==CHCHO）和乙腈（CH3CN）等。

回答下列问题：

（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：

①C3H6（g）＋NH3（g）＋

O2（g）===C3H3N（g）＋3H2O（g）　ΔH＝－515kJ·

mol－1

②C3H6（g）＋O2（g）===C3H4O（g）＋H2O（g）　ΔH＝－353kJ·

两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是____________________________

_______________________________________________________________；

有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是___________________________；

提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________________________________。

（2）图（a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃，低于460℃时，丙烯腈的产率________（填“是”或“不是”）对应温度下的平衡产率，判断理由是_______________________________________________；

高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________（双选，填标号）。

A．催化剂活性降低B．平衡常数变大

C．副反应增多D．反应活化能增大

（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n（氨）/n（丙烯）的关系如图（b）所示。

由图可知，最佳n（氨）/n（丙烯）约为________，理由是_______________________________，

进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________。

解题思路：

我的答案：

考查意图：

本题以“丙烯氨氧化法”生产一种重要的有机化工原料——丙烯腈为背景，综合考查了化学反应方向的判断、反应条件的控制、影响化学平衡的因素、平衡常数K与温度T的关系、活化能与温度的关系、简单物质的量的计算等知识点。

题目应用物质的性质、反应原理和规律，从“物质变化是有条件的”角度来分析化学反应条件的控制以及物质之间的转化；

通过对图像的观察，从“模型”、“分类与比较”、“定性与定量”、“化学与社会和谐发展”的角度考查考生结合已有知识进行图文转换、加工信息和正确表达思维历程及结论的能力。

试题以实际生产为背景，体现了新课程标准化学与生产、生活密切联系的要求，体现了化学的学科价值和社会价值，考查了“绿色应用”的化学核心素养。

试题以多种方式呈现信息，有利于不同思维习惯的考生快速摄取关键信息；

试题设问灵活，有利于考生多元化思维的发挥。

题目要求考生具有思维的深刻性、敏捷性、批判性和独创性，具有接受、吸收和整合化学信息的能力以及分析和解答（解决）化学问题的能力。

本题抽样统计难度为0.34。

化学反应的方向的判断也就是化学反应能否自发进行的问题，可以通过焓判据做出判断。

因为两个反应均为放热量大的反应，故两个反应在热力学上趋势均很大。

因为该反应为气体体积增大的放热反应，所以降低温度、降低压强有利于提高丙烯腈的平衡产率，由图（a）可知，提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂；

由于反应①的ΔH＜0，升高温度，K减小，而图（a）中的产率增大，因此图（a）中低于460℃的产率，不是对应温度下的平衡产率；

温度升高，K减少，活化能不变，故高于460℃时，丙烯腈的产率降低可能是催化剂的活性降低和副反应增多造成的；

根据图像（b）可知，当n（氨）/n（丙烯）约为1时，该比例下丙烯腈产率最高，而副