版高考化学一轮复习第7章化学反应速率和化学平衡第2节化学平衡状态和平衡移动教师用书新人教版Word格式.docx
《版高考化学一轮复习第7章化学反应速率和化学平衡第2节化学平衡状态和平衡移动教师用书新人教版Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《版高考化学一轮复习第7章化学反应速率和化学平衡第2节化学平衡状态和平衡移动教师用书新人教版Word格式.docx（26页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
（1）反应刚开始时，c0（H2O）________（填“>
”“<
”或“＝”，下同）c0（CO）________c0（H2）。
（2）随着反应的进行，c（H2O）逐渐________（填“增大”“减小”或“不变”，下同），c（CO2）逐渐________。
（3）当反应达到平衡状态时，c（H2）将________，单位时间消耗H2O的物质的量与消耗H2的物质的量是否相等？
________，CO2的体积分数将________。
[提示]
（1）＝ >
（2）减小 增大 （3）不变 是 不变
[考点多维探究]
角度1 极端转化法确定可逆反应某状态的量
1．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，各物质的浓度有可能是（ ）
A．Z为0.3mol·
L－1 B．Y2为0.4mol·
L－1
C．X2为0.2mol·
L－1D．Z为0.4mol·
A [假设反应正向进行到底：
X2（g）＋Y2（g）2Z（g）
起始浓度（mol·
L－1）0.10.30.2
改变浓度（mol·
L－1）0.10.10.2
终态浓度（mol·
L－1）00.20.4
假设反应逆向进行到底：
L－1）0.10.30.2
L－1）0.10.10.2
L－1）0.20.40
平衡体系中各物质的浓度范围为0<
X2<
0.2,0.2<
Y2<
0.4,0<
Z<
0.4。
]
2．一定条件下，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0.1mol·
L－1、0.08mol·
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0mol·
L－1<
c1<
0.14mol·
D [平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；
平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且vY（生成）∶vZ（生成）应为3∶2，B不正确；
由可逆反应的特点可知0mol·
L－1。
极端转化法确定各物质物理量的范围
可逆反应中各物质的物理量（浓度、物质的量、体积、质量等），可运用极端假设法判断：
假设反应正向或逆向进行彻底，求出各物质物理量的极大值和极小值，从而确定它们有关物理量的范围。
注意：
反应物物理量范围的最小值对应生成物的最大值；
反应物物理量范围的最大值对应生成物的最小值。
角度2 化学平衡状态的判定
3．将FeCl3溶液和KI溶液混合，发生反应：
2Fe3＋（aq）＋2I－（aq）2Fe2＋（aq）＋I2（aq）。
下列各项能判断上述可逆反应达到平衡状态的是（ ）
【导学号：
95812173】
A．溶液颜色不再变化
B．c（K＋）不再变化
C．c（Fe3＋）与c（Fe2＋）之和不再变化
D．v正（I－）＝2v正（I2）
A [A项，溶液颜色不再变化，说明Fe3＋、Fe2＋及I2的浓度不再变化，反应达到平衡状态；
B项，钾离子浓度始终不变，因此c（K＋）不变不能用于判断反应是否达到平衡状态；
C项，由铁元素守恒知，铁离子和亚铁离子的浓度之和始终不变，因此c（Fe3＋）与c（Fe2＋）之和不变不能用于判断反应是否达到平衡状态；
D项，v正（I－）和v正（I2）同为正反应速率，v正（I－）＝2v正（I2）不能用于判断反应是否达到平衡状态。
4．（2017·
安阳模拟）一定温度下某容积固定的密闭容器中，对可逆反应A（g）＋B（g）2C（g），下列叙述能说明反应已达到平衡的是（ ）
A．容器内的压强不再变化
B．混合气体的密度不再变化
C．消耗B的速率是生成C的速率的
D．单位时间内生成amolB，同时生成2amolC
D [该反应为等体反应，且容积固定，故p、ρ不变不能说明达到平衡，A、B错；
消耗B与生成C均为正向，C错。
5．在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：
①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比，⑦某种气体的百分含量
（1）能说明2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）达到平衡状态的是________（填序号，下同）。
（2）能说明I2（g）＋H2（g）2HI（g）达到平衡状态的是________。
（3）能说明2NO2（g）N2O4（g）达到平衡状态的是________。
（4）能说明C（s）＋CO2（g）2CO（g）达到平衡状态的是________。
（5）能说明A（s）＋2B（g）C（g）＋D（g）达到平衡状态的是________。
（6）能说明NH2COONH4（s）2NH3（g）＋CO2（g）达到平衡状态的是________。
（7）能说明5CO（g）＋I2O5（s）5CO2（g）＋I2（s）达到平衡状态的是________。
[答案]
（1）①③④⑦
（2）⑤⑦ （3）①③④⑤⑦
（4）①②③④⑦ （5）②④⑦ （6）①②③ （7）②④⑦
化学平衡状态的判定方法及注意事项
1．方法
2．注意事项
（1）化学平衡状态判断“三关注”
关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器；
关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；
关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。
（2）不能作为“标志”的四种情况
①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。
②恒温恒容下的体积不变的反应，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）。
③全是气体参加的体积不变的反应，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）。
④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
总之，要抓住“变量不变”即可——如果所给的物理量随着反应的进行是一个变量，在某时间段内不变，就可以说明反应达到平衡状态；
如果该物理量始终是一个定值，就不能作为判断的依据。
考点2|化学平衡移动
1．化学平衡的移动
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，平衡不发生移动；
v正<
v逆，平衡向逆反应方向移动。
3．影响化学平衡的因素
若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：
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。
4．充入惰性气体与平衡移动的关系
（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。
1．已知在K2Cr2O7的溶液中存在平衡
取两试管各加入5mL0.1mol/L的K2Cr2O7溶液。
（1）向1号试管中加入几滴浓H2SO4，橙色________，说明平衡向________方向移动。
（2）向2号试管中加入几滴浓NaOH溶液，橙色________，说明平衡向________方向移动。
[提示]
（1）变深 逆反应
（2）变为黄色 正反应
2．将充入NO2的球放入热水，颜色变化为________，放入冰水中颜色变化为________，说明2NO2（g）N2O4（g）的ΔH________0。
[提示] 红棕色变深 红棕色变浅 <
角度1 化学平衡移动的判断
1．对于一定条件下的可逆反应
95812174】
甲：
A（g）＋B（g）C（g） ΔH<
乙：
A（s）＋B（g）C（g） ΔH<
丙：
A（g）＋B（g）2C（g） ΔH>
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“高”或“低”）。
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”）
（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”）
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′甲、p′乙、p′丙，则p甲与p′甲，p乙与p′乙，p丙与p′丙的关系分别为
（3）恒温恒压充入氖气，平衡移动方向（填“向左”“向右”或“不移动”）
[答案]
（1）向左 向左 向右 高 减小 减小 不变
（2）①向右 不移动 不移动 ②p甲<
p′甲<
2p甲 p′乙＝2p乙 p′丙＝2p丙
（3）向左 不移动 不移动
2．（2017·
武汉模拟）在某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反应：
A（g）＋xB（g）2C（g），达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如下图所示。
下列说法中正确的是（ ）
A．20～30min时温度、压强不变，40min时温度不变，增大压强
B．8min前A的平均反应速率为0.08mol·
（L·
s）－1
C．反应方程式中的x＝1，正反应为吸热反应
D．20～40min时该反应的环境温度不变
D [第30min浓度突然减小，说明此时应为增大容器体积，减小压强；
第40min正逆反应速率同时增大且平衡向左移动，说明此时反应温度升高，A错误；
8min前A的平均反应速率为
＝0.00133mol·
s）－1，B错误；
由A、B、C三种物质单位时间的物质的量浓度变化可知反应方程式中的x＝1，而第40min时平衡逆向移动说明正反应放热，C错误；
20～40min时该平衡没有移动，故反应温度没有改变，D正确。
分析化学平衡移动问题的注意事项
（1）平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化，而不能消除外界条件的变化。
（2）不要把v（正）增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有v（正）>
v（逆）时，才使平衡向正反应方向移动。
（3）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。
（4）对于缩小体积增大压强，不管是否移动，各成分的浓度均增大，但增大的倍数可能不同也可能相同。
角度2 外界条件对转化率或产率的影响
3．（2017·
成都模拟）工业上采取下列方法消除NO2污染：
CH4（g）＋2NO2（g）N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－867kJ/mol，下列说法正确的是（ ）
95812175】
A．冷却使水液化可提高NO2的平衡转化率
B．提高反应温度，平衡常数增大
C．缩小容器的体积，逆反应速率增大的程度比正反应速率增大的程度小
D．加入合适的催化剂可提高NO2的平衡转化率
A [选项A，减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动，NO2的平衡转化率增大，正确；
选项B，升温平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，错误；
选项C，缩小容器体积相当于加压，平衡向逆反应方向移动，逆反应速率增大的程度更大，错误；
选项D，使用催化剂对平衡的移动无影响，错误。
4．（2015·
全国卷Ⅱ节选）甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂作用下合成甲醇。
发生的主要反应如下：
①CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） ΔH1<
②CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH2
③CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g） ΔH3>
回答下列问题：
（1）反应①的化学平衡常数K表达式为________；
图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________（填曲线标记字母），其判断理由是________。
图1
（2）合成气组成n（H2）/n（CO＋CO2）＝2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。
α（CO）值随温度升高而________（填“增大”或“减小”），其原因是______________________________________________；
图2中的压强由大到小为________，其判断理由是___________________。
图2
[解析]
（1）根据化学平衡常数的书写要求可知，反应①的化学平衡常数为K＝c（CH3OH）/[c（CO）·
c2（H2）]。
反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故曲线a符合要求。
（2）由图2可知，压强一定时，CO的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应③为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生CO的量增大，而总结果是随温度升高，CO的转化率减小。
反应①的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，而反应③为气体总分子数不变的反应，产生CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高，故压强p1、p2、p3的关系为p1＜p2＜p3。
[答案]
（1）K＝
[或Kp＝
] a 反应①为放热反应，平衡常数数值应随温度升高而变小
（2）减小 升高温度时，反应①为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；
反应③为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；
总结果，随温度升高，使CO的转化率降低
p3＞p2＞p1 相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；
而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。
故增大压强时，有利于CO的转化率升高
5．（2016·
全国甲卷节选）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。
（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·
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，填字母）。
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
图（a） 图（b）
（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________。
[解析]
（1）由于反应①是一个气体分子数增加的放热反应，降温、减压均有利于提高丙烯腈的平衡产率。
有机反应中要提高某反应的选择性，关键是选择合适的催化剂。
（2）由于反应①是放热反应，温度降低，平衡右移，丙烯腈的平衡产率应增大，因此图（a）中460℃以下的产率不是对应温度下的平衡产率。
反应①的平衡常数随温度的升高而变小，反应的活化能不受温度的影响，故当温度高于460℃时，丙烯腈的产率降低的可能原因是催化剂活性降低和副反应增多。
（3）由图（b）可知，当n（氨）/n（丙烯）＝1时，丙烯腈的产率最高，而丙烯醛的产率已趋近于0，如果n（氨）/n（丙烯）再增大，丙烯腈的产率反而降低，故最佳n（氨）/n（丙烯）约为1。
空气中O2的体积分数约为
，结合反应①方程式及最佳n（氨）/n（丙烯）约为1可知，进料气氨、空气、丙烯的理论体积比应为1∶
∶1＝1∶7.5∶1。
[答案]
（1）降低温度，降低压强 催化剂
（2）不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC
（3）1 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低 1∶7.5∶1
平衡移动与转化率的关系
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。
若有多种反应物，增大某一反应物的浓度，则另外的反应物的转化率增大而自身的减小。
若只有一种反应物时（恒温恒容）
反应实例
反应物
的浓度
平衡
移动
转化率
变化
产物百
分含量
2SO3（g）
2SO2（g）＋O2（g）
增大
正向
减小
2NO2（g）
N2O4（g）
2HI（g）I2（g）＋
H2（g）
不变
角度3 化学反应速率与化学平衡的综合应用
6．（2015·
全国卷Ⅰ节选）Bodensteins研究了下列反应：
2HI（g）H2（g）＋I2（g）
在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x（HI）与反应时间t的关系如下表：
t/min
20
40
60
80
120
x（HI）
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
0.60
0.73
0.773
0.780
（1）根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为________。
（2）上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2（HI），逆反应速率为v逆＝k逆x（H2）x（I2），其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________（以K和k正表示）。
若k正＝0.0027min－1，在t＝40min时，v正＝________min－1。
（3）由上述实验数据计算得到v正～x（HI）和v逆～x（H2）的关系可用下图表示。
当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为________（填字母）。
[解析]
（1）由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x（HI）均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。
设HI的初始浓度为1mol·
L－1，则：
2HI（g）H2（g）＋I2（g）
初始浓度/mol·
L－11 0 0
转化浓度/mol·
L－10.2160.1080.108
平衡浓度/mol·
L－10.7840.1080.108
K＝
＝
。
（2）建立平衡时，v正＝v逆，即k正x2（HI）＝k逆x（H2）·
x（I2），k逆＝
k正。
由于该反应前后气体分子数不变，故k逆＝
k正＝
在40min时，x（HI）＝0.85，则v正＝0.0027min－1×
0.852≈1.95×
10－3min－1。
（3）因2HI（g）H2（g）＋I2（g） ΔH＞0，升高温度，v正、v逆均增大，且平衡向正反应方向移动，HI的物质的量分数减小，H2、I2的物质的量分数增大。
因此，反应重新达到平衡后，相应的点分别应为A点和E点。
[答案]
（1）
（2）k正/K 1.95×
10－3
（3）A、E
考点3|“等效平衡”在平衡状态比较中的应用
1．等效平衡的概念
在相同条件下（恒温、恒容或恒温、恒压），同一可逆反应体系，不管是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，只要按化学方程式中各物质的化学计量数之比投入反应物或生成物，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量分数等）均相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。
2．等效平衡的类型
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
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
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）
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），起始物质的量如表所示：
序号
A
B
C
D
2mol
1mol
4mol
升级会员 