高考化学一轮复习专题五化学反应速率和化学平衡课时21化学平衡化学平衡移动导学案.docx

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高考化学一轮复习专题五化学反应速率和化学平衡课时21化学平衡化学平衡移动导学案

课时21化学平衡　化学平衡移动

（本课时对应学生用书第92~97页）

【课时导航】

复习目标

1.理解化学平衡的含义。

2.理解浓度、温度、压强、催化剂等对化学平衡影响的一般规律。

知识网络

问题思考

问题1　化学反应中的平衡移动原理——勒夏特列原理是什么?

问题2　如何应用化学反应速率和化学平衡理论来进行合成氨条件的选择?

【自主学习】

考点1　可逆反应和化学平衡状态

【基础梳理】

1.可逆反应的概念：

在同一条件下，既能向　　　　反应方向进行，又能向　　　　反应方向进行的化学反应。

2.化学平衡状态

（1）概念：

一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率　　　　，反应体系中所有参加反应的物质的　　　　　　　　保持不变的状态。

（2）特点

①逆：

可逆反应。

②等：

　　　　　　　　　　相等。

③定：

各成分的浓度（质量分数）　　　　。

④动：

动态平衡。

⑤变：

外界条件改变可能改变平衡，可逆反应在新的条件下建立新的化学平衡。

【核心问题】

1.如何理解正反应速率和逆反应速率相等?

2.总压强不变在什么情况下不可以作为反应达到平衡的标志?

3.混合气体的平均摩尔质量不变在什么情况下不可以作为反应达到平衡的标志?

4.混合气体的密度不变在什么情况下不可以作为反应达到平衡的标志?

【答案】

1.若用同一物质表示正、逆反应速率，则两速率相等；若用不同的反应物或生成物来表示正、逆反应速率，则两速率与化学计量数成正比。

2.恒温恒容条件下，对于气体化学计量数相等的反应，如H2（g）+I2（g）

2HI（g），总压强不变不能作为达到平衡的标志；恒温恒压条件下，对于一切反应，总压强不变均不可以作为达到平衡的标志。

3.反应物、生成物全是气体，且化学计量数相等的反应，如H2（g）+I2（g）

2HI（g），由于反应物、生成物全是气体，反应前后气体的总质量不变，由于化学计量数相等，反应前后气体的总物质的量不变，因而混合气体的平均摩尔质量在反应前后是定值，此时混合气体的平均摩尔质量不变不能作为反应达到平衡的标志。

4.恒温恒容的条件下，反应物、生成物全是气体的反应，反应前后质量不变，因而混合气体的密度在反应前后是定值，此时混合气体的密度不变不能作为达到平衡的标志；恒温恒压的条件下，反应物、生成物全是气体，且化学计量数相等的反应，在反应前后密度恒定，此时混合气体的密度不变不能作为达到平衡的标志。

【举题说法】

例题1　下列说法可以证明N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）已达平衡状态的是　　　　（填序号）。

①单位时间内生成2nmolNH3的同时生成nmolN2

②3个H—H键断裂的同时有6个H—N键断裂

③N2的质量分数保持不变

④反应速率v（N2）=

v（H2）=

v（NH3）

⑤c（N2）∶c（H2）∶c（NH3）=1∶3∶2

⑥恒温恒容，某一生成物的浓度不再变化

⑦恒温恒容，容器内压强不再变化

⑧混合气体的平均相对分子质量不再变化

⑨恒温恒容，混合气体的密度不再变化

⑩恒温恒压，混合气体的密度不再变化

讨论：

在上述说法⑥~⑩中能说明H2（g）+I2（g）

2HI（g）达到平衡状态的是　　　　（填序号）。

【答案】　①②③⑥⑦⑧⑩　⑥

【解析】　①②说明正、逆反应速率相等；③⑥是平衡的基本标志；④没有说明是正反应还是逆反应速率；各组分的浓度保持不变，并不是成比例，⑤不可以说明；⑦由于气体化学计量数不等，所以总压强不变可以说明达到平衡状态；反应物、生成物全是气体，反应前后质量不变，气体化学计量数不等，反应前后气体物质的量发生变化，即气体的平均相对分子质量发生变化，⑧可以说明；恒温恒容，体积不变，反应物、生成物全是气体，质量不变，密度不变，⑨不可以说明；恒温恒压，气体化学计量数不等，反应前后气体物质的量发生变化，体积发生变化，密度发生变化，⑩可以说明。

变式1　在一定温度下的恒容密闭容器中发生反应A（s）+3B（g）

2C（g）+D（g），下列能说明反应已达平衡状态的是　　　　　　　（填序号）。

①C的生成速率与C的分解速率相等

②单位时间内生成amolA，同时生成3amolB

③3v（B）正=2v（C）逆

④B、C、D的浓度不再变化

⑤B在混合气体中的体积分数不再变化

⑥A、B、C、D的分子数之比为1∶3∶2∶1

⑦气体的总物质的量不变

⑧混合气体的压强不变

⑨混合气体的密度不变

⑩混合气体的平均相对分子质量不变

【答案】　①④⑤⑨⑩

【解析】　C的生成速率与C的分解速率相等，说明正、逆反应速率相等，①正确；单位时间内生成amolA，同时生成3amolB，都表示逆反应速率，②错误；应为2v正（B）=3v逆（C），③错误；各组分的浓度、物质的量、百分含量不再变化，并不是成比例，④、⑤正确，⑥错误；反应前后气体体积不变，则气体的总物质的量始终不变，⑦错误；反应前后气体体积不变，则压强始终不变，⑧错误；密度是混合气体的质量和容器容积的比值，在反应过程中容积始终不变，但气体的质量变化，则混合气体的密度不变可以作为判断依据，⑨正确；混合气体的平均相对分子质量是混合气体的质量和混合气体的总物质的量的比值，物质的量不变，但质量是变化的，所以混合气体的平均相对分子质量不变可以说明反应达到平衡状态，⑩正确。

化学平衡状态的判断

列举反应

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

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

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（

）

①若m+n≠p+q，

一定

是

②若m+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

体系密度（ρ）

密度一定

不一定

考点2　化学平衡移动

【基础梳理】

1.

（1）可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件（如　　　　、　　　　、　　　　等）发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之　　　　，从而在一段时间后达到　　　　。

这种由　　　　向　　　　变化的过程，叫做化学平衡的移动。

化学平衡移动

（2）平衡移动方向与反应速率的关系

①v（正）　　　　v（逆），平衡向正反应方向移动。

②v（正）　　　　v（逆），平衡不移动。

③v（正）　　　　v（逆），平衡向逆反应方向移动。

2.浓度、温度、压强、催化剂对化学平衡的影响

（1）浓度：

　　　　反应物浓度或　　　　生成物浓度，平衡将正向移动；　　　　反应物浓度或　　　　生成物浓度，平衡将逆向移动。

（2）压强：

对于有　　　　参加的反应，增大压强，平衡向气体体积　　　　的方向移动；减小压强，平衡向气体体积　　　　的方向移动。

对于没有气体参加的可逆反应或反应前后气体体积不变的反应，改变压强，化学平衡　　　　移动。

（3）温度：

升高温度，平衡向　　　　方向移动；降低温度，平衡向　　　　方向移动。

（4）对任一可逆反应使用催化剂，因为使正、逆反应速率　　　　程度地加快，故不能使平衡发生移动，但能缩短达到平衡的时间。

3.勒夏特列原理：

如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够　　　　这种改变的方向移动。

【举题说法】

例题2　

（1）（2015·广东高考改编）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。

①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曲线如右图，则总反应的ΔH　　　　（填“>”、“=”或“<”）0；A、B两点的反应速率中较大的是　　　　。

②在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应的αHCl~T曲线示意图，并简要说明理由：

　。

③下列措施有利于提高αHCl的有　　　　（填字母）。

A.增大n（HCl）B.增大n（O2）C.使用更好的催化剂D.移去H2O

（2）（2015·浙江高考）乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气（原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9），控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。

在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性

（指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数）示意图如右图。

①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实：

　。

②控制反应温度为600℃的理由是 　。

【答案】　

（1）①<　B　②

增大压强，平衡向正反应方向移动，αHCl增大，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大　③BD　

（2）①正反应为气体分子数增大的反应，保持压强不变，加入水蒸气，容器体积增大，平衡向正反应方向移动　②600℃时乙苯的转化率与苯乙烯的选择性均较高，温度过低，反应速率较慢，乙苯的转化率较低，温度过高，苯乙烯的选择性下降，高温下催化剂可能失去活性，且消耗能量较大

【解析】　

（1）①由图可知，温度越高，平衡时HCl的转化率越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，即ΔH<0；温度越高，反应速率越快，所以B点反应速率比A点快。

②反应的化学方程式为4HCl（g）+O2（g）

2Cl2（g）+2H2O（g），正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大。

③增大n（HCl），HCl浓度增大，平衡右移，但HCl的转化率降低，故A错误；增大n（O2），氧气浓度增大，平衡右移，HCl的转化率提高，故B正确；使用更好的催化剂，加快反应速率，缩短达到平衡的时间，不影响平衡移动，HCl的转化率不变，故C错误；移去生成物H2O，有利于平衡右移，HCl的转化率增大，故D正确。

（2）①正反应为气体分子数增大的反应，保持压强不变，加入水蒸气，容器体积增大，等效为降低压强，平衡向正反应方向移动，提高乙苯的平衡转化率。

变式2　

（1）（2015·南京、盐城一模）二氧化碳催化加氢合成低碳烯烃是目前研究的热门课题，起始时以0.1MPa，n（H2）∶n（CO2）=3∶1的投料比充入反应器中，发生反应：

2CO2（g）+6H2（g）

C2H4（g）+4H2O（g）　ΔH，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图1所示。

图1

①曲线b表示的物质为　　　　（填化学式）。

②该反应的ΔH　　　　（填“>”或“<”）0。

③为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是　　　　　　　　　（列举一项）。

（2）（2015·苏北四市一模）天然气的一个重要用途是制取H2，其原理为CO2（g）+CH4（g）

2CO（g）+2H2（g）。

在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol·L-1的CH4与CO2，在一定条件下发生反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图2所示，则压强p1　　　　（填“大于”或“小于”）p2；压强为p2时，在y点：

v（正）　　　　（填“大于”、“小于”或“等于”）v（逆）。

（3）（2015·南通二模）氮的重要化合物如肼（N2H4），在生产、生活中具有重要作用。

在纳米钴的催化作用下，肼可分解生成两种气体，其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图3所示，则N2H4发生分解反应的化学方程式为　　　　　　　　　　；为抑制肼的分解，可采取的合理措施有　　　　　　　　　　（任写一种）。

图2图3

【答案】　

（1）①H2O　②<　③增大压强（或适当增大H2的浓度）　

（2）小于　大于　（3）3N2H4

N2+4NH3　降低反应温度（或增大压强等）

【解析】　

（1）由H2变化的曲线可知，随着温度的升高，H2物质的量在增加，即升高温度平衡逆向移动，故该反应ΔH<0。

且随着温度升高有降低趋势的曲线代表的是H2O或乙烯，根据两者的化学计量数可知，H2O降低的趋势快，故b表示的是H2O。

由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，故增大压强，平衡正向移动，CO2转化率升高；根据浓度对平衡移动的影响可知，适当增加

的比值也能促进平衡正向移动。

（2）由于该反应的正反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，则压强越大，CH4的转化率越小，故p1

（3）根据信息可知一种气体为NH3，另一种气体体积分数约为NH3的

，根据质量守恒，可写出化学方程式；该反应是分解反应（吸热反应），且正反应气体的体积增大，故为了抑制N2H4的分解，应使得平衡逆向移动，可采用降低温度或增大压强等措施。

1.“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（各反应气体的分压不变）

体系中各组分的浓度不变

平衡不移动

（2）恒温、恒压条件

原平衡体系

容器体积增大（各反应气体的分压减小）

体系中各组分的浓度同倍数减小（等效于减压）—

考点3　新旧平衡的比较

【基础梳理】

1.在一个密闭容器中充入amolA和bmolB，发生反应aA（g）+bB（g）

cC（g）+dD（g）　ΔH>0，一段时间后达到平衡，测得各物质的浓度。

（1）若体积不变，仅增加c（A），A的转化率将　　　　（填“增大”、“减小”或“不变”，下同），B的转化率将　　　　，达到新平衡时，c（A）将　　　　，c（B）将　　　　，c（C）将　　　　，c（D）将　　　　。

（2）体积不变，再充入amolA和bmolB，则平衡　　　　移动，达到新平衡时，c（A）将　　　　，c（B）将　　　　，c（C）将　　　　，c（D）将　　　　。

①若a+b=c+d，则A的转化率将　　　　；

②若a+b>c+d，则A的转化率将　　　　；

③若a+b

（3）压缩容器的体积，则反应物与生成物的浓度都　　　　。

①若a+b=c+d，则A的转化率将　　　　。

②若a+b>c+d，则A的转化率将　　　　。

③若a+b

（4）升高温度，平衡将　　　　移动，达到新平衡时，c（A）将　　　　，c（B）将　　　　，c（C）将　　　　，c（D）将　　　　，A的转化率将　　　　。

【举题说法】

例题3　在一密闭容器中，反应aA（g）+bB（s）

cC（g）+dD（g）达平衡后，保持温度不变，将容器缩小为原来的一半，当达到新的平衡时，A的浓度是原来的1.6倍，则下列说法正确的是（　　）

A.平衡向逆反应方向移动

B.a

C.物质A的转化率增大

D.物质D的浓度减小

【答案】　C

【解析】　体积变为原来的

，当平衡不移动时，各气体的浓度均变为原来的2倍，现在A的浓度是原来的1.6倍，说明平衡正向移动，A的转化率增大，说明正反应方向是气体体积减小的方向，即a>c+d，物质D的浓度增大。

变式3　

（1）（2015·无锡一模改编）在压强为0.1MPa、温度为300℃条件下，amolCO与3amolH2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇：

CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）　ΔH<0。

①平衡后将容器的容积压缩到原来的一半，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是　　　　（填字母）。

A.c（H2）减小

B.正反应速率加快，逆反应速率减慢

C.反应物转化率增大

D.重新平衡

减小

②若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是　　　　（填字母）。

A.升高温度

B.将CH3OH从体系中分离

C.充入He，使体系总压强增大

（2）（2015·泰州一模）新型O3氧化技术对尾气中的氮氧化物脱除效果显著，尾气中的NOx多数以NO形式存在，可发生反应NO（g）+O3（g）

NO2（g）+O2（g）。

在一定条件下，将NO和O3通入绝热恒容密闭容器中发生上述反应，正反应速率随时间变化的示意图如右下图所示。

由图可得出的正确说法是　　　　（填字母）。

a.反应在c点达到平衡状态

b.反应物浓度：

b点小于c点

c.反应物的总能量低于生成物的总能量

d.Δt1=Δt2时，NO的转化量：

a~b段小于b~c段

（3）（2015·临沂模拟）工业上用CO2和H2反应合成二甲醚，反应的化学方程式为2CO2+6H2

CH3OCH3+3H2O。

一定条件下，上述合成二甲醚的反应达到平衡状态后，若改变反应的某一个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是　　　　（填字母）。

a.逆反应速率先增大后减小

b.H2的转化率增大

c.反应物的体积分数减小

d.容器中的

值变小

【答案】　

（1）①CD　②B　

（2）d　（3）b

【解析】　

（1）①平衡后将容器的容积压缩到原来的一半，压强增大，平衡向正反应方向移动，尽管n（H2）减小，但体积减小，浓度还是增大，故A项错误；压强增大，正、逆反应速率都增大，但正反应速率增大得更多，故B项错误；压强增大，平衡向正反应方向移动，反应物转化率增大，氢气的物质的量减小、甲醇的物质的量增大，故C、D项正确。

②要增大甲醇的产率，应使平衡正向移动，由于该反应的正反应为放热反应，则升高温度平衡逆向移动，A错误；从体系中分离出甲醇，降低了生成物的浓度，平衡正向移动，B正确；充入He，平衡不移动，C错误。

（2）达到平衡时，反应速率应不变，但由曲线可看出，速率始终在变，故c点并没有达到平衡状态，a错误；随着反应进行，反应物浓度减小，故b点反应物浓度大于c点，b错误；随着时间的推移，正反应速率逐渐加快，说明温度逐渐升高，故正反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，c错误；由于正反应速率逐渐增加，故在相同的时间间隔内，b~c段要比a~b段消耗的NO多，故NO的转化量b~c段多，d正确。

（3）a.增大生成物的浓度，逆反应速率先增大后减小，平衡逆向移动，错误；b.H2的转化率增大，平衡一定向正反应方向移动，正确；c.减小反应物的浓度，反应物的体积分数减小，平衡逆向移动，错误；d.减小二氧化碳的浓度，平衡逆向移动，容器中的

值变小，错误。

【题组训练】

1.体积一定的绝热密闭容器中加入等物质的量的X、Y，进行如下可逆反应：

X（g）+Y（g）

Z（g）+W（s）　ΔH>0，下列叙述正确的是（　　）

A.平衡后若继续充入X，平衡正向移动，Y的转化率增大

B.平衡后若继续充入Z，平衡逆向移动，Z的体积分数减小

C.平衡后若移走部分W，平衡正向移动

D.平衡后若移走X，上述反应的ΔH减小

【答案】　A

【解析】　继续充入X，增大X的浓度，平衡正向移动，Y的转化率增大，A项正确；继续充入Z，平衡逆向移动，但Z的体积分数增大，B项错误；因为W是固体，增加或减少固体的量，对平衡无影响，C项错误；无论平衡如何移动，反应的ΔH不变，D项错误。

2.（2016·苏州一模）TK时，向2.0L恒容密闭容器中充入0.10molCOCl2，发生反应COCl2（g）

Cl2（g）+CO（g），经过一段时间后达到平衡。

反应过程中测定的部分数据见下表：

t/s

0

2

4

6

8

n（Cl2）/mol

0

0.030

0.039

0.040

0.040

下列说法正确的是（　　）

A.保持其他条件不变，升高温度，平衡时c（Cl2）=0.022mol·L-1，则反应的ΔH<0

B.反应在前2s的平均速率v（CO）=0.015mol·L-1·s-1

C.保持其他条件不变，起始向容器中充入0.12molCOCl2、0.06molCl2和0.06molCO，反应达到平衡前的速率：

v正

D.保持其他条件不变，起始向容器中充入0.10molCl2和0.08molCO，达到平衡时，Cl2的转化率小于60%

【答案】　CD

【解析】　平衡时c（Cl2）=0.020mol·L-1，升高温度后氯气的浓度增大，说明平衡正向移动，正反应是吸热反应，A错误；反应在前2s的平均速率v（CO）=0.0075mol·L-1·s-1，B错误；该反应的平衡常数K=0.0133，Qc=0.015，Qc>K，平衡逆向移动，v正

3.

（1）有反应aA（g）

bB（g）+cC（g）在一容积固定不变的容器内进行，反应达到平衡后：

（以下填“增大”、“减小”或“不变”）

①若a=b+c，增大A的浓度，A的转化率　　　　。

②若a>b+c，增大A的浓度，A的转化率　　　　。

（2）若将反应改为aA（g）+bB（g）

cC（g）+dD（g），容器体积固定不变，且起始时A与B的物质的量之比为a∶b。

①平衡时A与B的转化率之比是　　　　。

②若增大A的浓度，则A的转化率　　　　（填“增大”、“减小”或“不变”）。

③若同时同等倍数地增大A、B的浓度，则a+b与c+d满足什么关系时，A与B的转化率同时增大?

a+b　　　　（填“>”、“=”或“<”）c+d。

【答案】　

（1）①不变　②增大　

（2）①1∶1　②减小　③>

【解析】　

（1）因为反应物只有一种，增大A的浓度，相当于增大压强。

（2）若反应物是两种，起始时A与B的物质的量之比为a∶b，转化的A与B的物质的量之比为a∶b，则A和B的转化率相等；平衡时，若只增大A的浓度，则B的转化率增大，但A的转化率减小；若同时同等倍数地增大A和B的浓度，则相当于增大压强，若要使A与B的转化率都增大，则平衡正向移动，正反应的化学计量数大。

向体积一定的容器中充入反应物气体或生成物气体，对化学平衡的影响：

（1）若恒容容器中发生的反应是aA（g）+bB（g）

cC（g）+dD（g）。

①充入两种反应物中的一种，则应考虑浓度影响。

增大反应物浓度，平衡正向移动。

②同时按比例充入两种反应物气体，则应等效于压强影响。

③同时按比例充入两种生成物气体，平衡移动方向考虑浓度影响，平衡移动结果等效于压强影响。

（2）若恒容容器中发生的反应是aA（g）

bB（g），充入反应物或生成物，移动方向考虑浓度影响，移动结果等效于增大压强。

考点4　平衡模式计算

【基础梳理】

在一个VL的密闭容器中充入amolA和bmolB，发生反应aA（g）