適用于新高考新教材廣西專版2025屆高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第7章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第2講化學(xué)平衡及其移動(dòng)課件

第2講化學(xué)平衡及其移動(dòng)第七章【課程標(biāo)準(zhǔn)】1.了解可逆反應(yīng)的含義,知道可逆反應(yīng)在一定條件下能達(dá)到化學(xué)平衡。2.通過實(shí)驗(yàn)探究,了解濃度、壓強(qiáng)、溫度對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)的影響。3.能運(yùn)用濃度、壓強(qiáng)、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律,推測(cè)平衡移動(dòng)方向及濃度、轉(zhuǎn)化率等相關(guān)物理量的變化。強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略一、可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡狀態(tài)1.可逆反應(yīng)

正逆同時(shí),不徹底2.化學(xué)平衡的建立

正向開始、逆向開始、雙向同時(shí)開始,均可建立平衡在一定條件下,把某一可逆反應(yīng)的反應(yīng)物加入固定容積的密閉容器中。反應(yīng)過程如下:以上過程如下圖所示:3.化學(xué)平衡狀態(tài)(1)定義一定條件下的

可逆

反應(yīng),正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率

相等

,反應(yīng)混合物中各組分的

濃度

保持不變的狀態(tài)。

(2)平衡特點(diǎn)

正、逆反應(yīng)速率相等是化學(xué)平衡的本質(zhì)易錯(cuò)辨析

判斷正誤:正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。

應(yīng)用提升

(1)可逆反應(yīng)體系中,反應(yīng)物不能全部轉(zhuǎn)化為生成物,生成物也不能完全轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物。(2)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),各組分的濃度、百分含量保持不變,但不一定相等。二、化學(xué)平衡的移動(dòng)1.化學(xué)平衡移動(dòng)的過程

速率改變是化學(xué)平衡移動(dòng)的前提,但是速率改變,化學(xué)平衡未必改變2.化學(xué)平衡移動(dòng)與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系v(正)>v(逆),平衡向

正反應(yīng)方向

移動(dòng);

v(正)=v(逆),平衡

不發(fā)生

移動(dòng);

v(正)<v(逆),平衡向

逆反應(yīng)方向

移動(dòng)。

3.影響化學(xué)平衡的外界因素

速率圖像中,濃度不變速率不變,濃度突變速率突變?nèi)羝渌麠l件不變,改變下列一個(gè)條件,對(duì)化學(xué)平衡的影響如下:4.勒夏特列原理及運(yùn)用勒夏特列原理:如果改變影響化學(xué)平衡的條件之一(如溫度、壓強(qiáng)及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度),平衡就向著能夠

減弱

這種改變的方向移動(dòng)。本原理也稱化學(xué)平衡移動(dòng)原理。

化學(xué)平衡移動(dòng)的目的是“減弱”外界條件的改變,而不是“消除”外界條件的改變,即“減弱而不抵消”。5.化學(xué)平衡中的特殊情況(1)當(dāng)反應(yīng)物或生成物中存在固體或純液體時(shí),由于其“濃度”是恒定的,不隨其量的增減而變化,故改變這些固體或純液體的量,對(duì)化學(xué)平衡沒有影響。(2)同等程度地改變反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度時(shí),應(yīng)視為壓強(qiáng)的影響。(3)充入惰性氣體(不參與反應(yīng)的氣體)與平衡移動(dòng)的關(guān)系:關(guān)鍵是混合氣體的分壓是否改變①恒溫、恒容條件原平衡體系

體系總壓強(qiáng)增大→體系中各組分的濃度不變→平衡不移動(dòng)②恒溫、恒壓條件原平衡體系

容器容積增大→易錯(cuò)辨析

判斷正誤:正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。(1)平衡時(shí),其他條件不變,分離出固體生成物,v(正)加快。(

×

)(2)化學(xué)平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不一定增大。(

√

)(3)合成氨反應(yīng)需使用催化劑,說明催化劑可以促進(jìn)該平衡向生成氨的方向移動(dòng)。(

×

)(4)往平衡體系FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl中加入KCl固體,平衡將向逆反應(yīng)方向移動(dòng),溶液顏色將變淺。(

×

)(5)對(duì)于密閉容器中的可逆反應(yīng)mX(g)+nY(s)pZ(g)

ΔH<0,達(dá)到化學(xué)平衡后,通入氦氣,化學(xué)平衡一定發(fā)生移動(dòng)。(

×

)(6)C(s)+CO2(g)2CO(g)

ΔH>0,其他條件不變時(shí)升高溫度,反應(yīng)速率v(CO2)和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率均增大。(

√

)增素能精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一化學(xué)平衡狀態(tài)考向1.可逆反應(yīng)的特點(diǎn)典例突破已知反應(yīng):NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g),起始時(shí)向某密閉容器中通入1molNO2、2molS18O2,反應(yīng)達(dá)到平衡后,下列有關(guān)說法正確的是(

)A.NO2中不可能含18OB.有1molN18O生成C.S18O2的物質(zhì)的量不可能為0.8molD.SO2、SO3、NO、NO2均含18O時(shí),說明該反應(yīng)達(dá)到平衡答案

C解析

該反應(yīng)為可逆反應(yīng),則通入1

mol

NO2、2

mol

S18O2,反應(yīng)達(dá)到平衡后,SO2、SO3、NO、NO2均含18O,A錯(cuò)誤;該反應(yīng)為可逆反應(yīng),反應(yīng)物不可能完全消耗,所以通入1

mol

NO2、2

mol

S18O2,不可能有1

mol

N18O生成,B錯(cuò)誤;該反應(yīng)為可逆反應(yīng),反應(yīng)物不可能完全消耗,所以通入1

mol

NO2、2

mol

S18O2,NO2、S18O2的消耗量都小于1

mol,所以S18O2的物質(zhì)的量不可能為0.8

mol,C正確;該反應(yīng)為可逆反應(yīng),SO2、SO3、NO、NO2均含18O時(shí),不能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡,D錯(cuò)誤。針對(duì)訓(xùn)練

1.某同學(xué)欲驗(yàn)證Fe3+和I-在水溶液中發(fā)生可逆反應(yīng):2Fe3++2I-2Fe2++I2,設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)操作,并給出了預(yù)測(cè)現(xiàn)象,其中不必要的實(shí)驗(yàn)操作是(不考慮水中溶解的少量氧氣的影響)(

)選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作預(yù)測(cè)現(xiàn)象A在9mL0.1mol·L-1KI溶液中滴加幾滴FeCl3溶液,振蕩,將溶液分為三等份溶液顏色發(fā)生變化B往第一份溶液中滴加淀粉溶液,振蕩溶液變藍(lán)色C往第二份溶液中滴加幾滴AgNO3溶液,振蕩有黃色沉淀產(chǎn)生D往第三份溶液中滴加幾滴KSCN溶液,振蕩溶液變紅色答案

C解析

溶液混合顏色變化,說明發(fā)生反應(yīng)2Fe3++2I-2Fe2++I2,故A項(xiàng)不符合題意;溶液中滴加淀粉溶液,振蕩,溶液變藍(lán)色,說明有碘單質(zhì)生成,故B項(xiàng)不符合題意;溶液中滴加幾滴AgNO3溶液,振蕩,有黃色沉淀生成,說明有碘離子存在,因?yàn)榈怆x子過量,無論是否發(fā)生反應(yīng)2Fe3++2I-2Fe2++I2,都會(huì)出現(xiàn)黃色沉淀,故C項(xiàng)符合題意;滴加幾滴KSCN溶液,振蕩,溶液變紅色,說明溶液中有Fe3+,說明反應(yīng)是可逆反應(yīng),故D項(xiàng)不符合題意。2.在密閉容器中有如下反應(yīng):X2(g)+Y2(g)2Z(g)。已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.2mol·L-1,在一定條件下,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),各物質(zhì)的濃度(單位mol·L-1)可能是(

)A.X2為0.2 B.Y2為0.2C.Z為0.3 D.Z為0.4答案

C解析

若反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行到達(dá)平衡,X2、Y2的濃度最小,Z的濃度最大,假定完全反應(yīng),則:

X2(g)+Y2(g)2Z(g)開始/(mol·L-1):

0.1

0.3

0.2變化/(mol·L-1):

0.1

0.1

0.2平衡/(mol·L-1):

0

0.2

0.4若反應(yīng)逆向進(jìn)行,將產(chǎn)物Z完全轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物X2和Y2,X2、Y2的濃度最大,Z的濃度最小,假定完全反應(yīng),則:

X2(g)+Y2(g)2Z(g)開始/(mol·L-1):

0.1

0.3

0.2變化/(mol·L-1):

0.1

0.1

0.2平衡/(mol·L-1):

0.2

0.4

0由于為可逆反應(yīng),物質(zhì)不能完全轉(zhuǎn)化,所以平衡時(shí)濃度范圍為0<c(X2)<0.2

mol·L-1,0.2

mol·L-1<c(Y2)<0.4

mol·L-1,0

<c(Z)<0.4

mol·L-1,A、B、D錯(cuò)誤,C正確。歸納總結(jié)“一邊倒”確定反應(yīng)物與生成物取值范圍采用極端假設(shè)的方法,可以界定反應(yīng)物與生成物的取值范圍。如在恒溫恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng):X2(g)+Y2(g)2Z(g),X2、Y2、Z的初始濃度分別為0.2mol·L-1、0.1mol·L-1和0.2mol·L-1,因?yàn)槲镔|(zhì)不能完全轉(zhuǎn)化,所以平衡時(shí)濃度范圍為0.1mol·L-1<c(X2)<0.3mol·L-1,0<c(Y2)<0.2mol·L-1,0<c(Z)<0.4mol·L-1。此方法可稱為“一邊倒”?？枷?.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷典例突破下列說法中可以證明反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)已達(dá)平衡狀態(tài)的是(

)①單位時(shí)間內(nèi)生成nmolH2的同時(shí)生成nmolHI②一個(gè)H—H斷裂的同時(shí)有兩個(gè)H—I斷裂③百分含量w(HI)=w(I2)④反應(yīng)速率v(H2)=v(I2)=v(HI)⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)=2∶1∶1⑥溫度和體積一定時(shí),生成物濃度不再變化⑦溫度和體積一定時(shí),容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化⑧條件一定時(shí),混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化⑨溫度和體積一定時(shí),混合氣體顏色不再變化⑩溫度和壓強(qiáng)一定時(shí),混合氣體的密度不再變化A.①②③④ B.②⑥⑨

C.②⑥⑨⑩ D.③⑤⑥⑦⑧答案

B解析

①單位時(shí)間內(nèi)生成n

mol

H2的同時(shí)生成n

mol

HI,速率之比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,錯(cuò)誤;②一個(gè)H—H斷裂的同時(shí)有兩個(gè)H—I斷裂,等效于兩個(gè)H—I形成的同時(shí)有兩個(gè)H—I斷裂,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),正確;③百分含量w(HI)=w(I2),相等并不是不變,錯(cuò)誤;④反應(yīng)速率v(H2)=v(I2)=v(HI),未體現(xiàn)正與逆的關(guān)系,且速率之比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,錯(cuò)誤;⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)=2∶1∶1,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),錯(cuò)誤;⑥溫度和體積一定時(shí),生成物濃度不再變化,說明正、逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),正確;⑦溫度和體積一定時(shí),容器內(nèi)的壓強(qiáng)始終不變,錯(cuò)誤;⑧條件一定時(shí),混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終不變,錯(cuò)誤;⑨溫度和體積一定時(shí),混合氣體顏色不再變化,說明c(I2)不再發(fā)生變化,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),正確;⑩溫度和壓強(qiáng)一定時(shí),反應(yīng)前后氣體的體積和質(zhì)量始終不變,因此混合氣體的密度始終不變,錯(cuò)誤。針對(duì)訓(xùn)練1.在一個(gè)容積固定的密閉容器中,進(jìn)行可逆反應(yīng):A(s)+3B(g)3C(g)。下列敘述表明可逆反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是(

)①C的生成速率與C的分解速率相等②單位時(shí)間內(nèi)生成amolA,同時(shí)生成3amolB

③B的濃度不再變化④混合氣體總的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化⑤A、B、C的物質(zhì)的量之比為1∶3∶3

⑥混合氣體的密度不再變化A.僅有①②③

B.僅有①③④⑥C.僅有①③⑥

D.僅有①③④答案

C解析

C的生成速率與C的分解速率相等,說明正、逆反應(yīng)速率相等,①正確;化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,無論是否達(dá)到平衡狀態(tài),都存在單位時(shí)間生成a

mol

A,同時(shí)生成3a

mol

B,②錯(cuò)誤;當(dāng)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),各物質(zhì)的濃度不變,③正確;氣體反應(yīng)物與氣體生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和相等,無論是否達(dá)到平衡狀態(tài),混合氣體總的物質(zhì)的量都不變,④錯(cuò)誤;各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,不能作為反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù),⑤錯(cuò)誤;A為固體,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),氣體的總質(zhì)量不變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),⑥正確。2.在絕熱的某剛性容器中置入1molF2和1molClF,發(fā)生反應(yīng):F2(g)+ClF(g)ClF3(g)。下列說法中能夠判斷該反應(yīng)一定處于平衡狀態(tài)的有(

)A.F2(g)與ClF(g)體積之比恒定不變B.F2(g)與ClF3(g)速率之比恒定不變C.混合體系溫度恒定不變D.斷裂1molF—F鍵,同時(shí)生成2molF—Cl鍵答案

C解析

初始投料為1

mol

F2和1

mol

ClF,根據(jù)化學(xué)方程式可知二者按照1∶1進(jìn)行反應(yīng),所以F2(g)與ClF(g)體積之比始終不變,A項(xiàng)不符合題意;無論是否平衡,同一方向F2(g)與ClF3(g)速率之比恒等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,B項(xiàng)不符合題意;反應(yīng)在絕熱容器中進(jìn)行,與外界無能量交換,因此當(dāng)混合體系溫度恒定不變時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡,C項(xiàng)符合題意;斷裂1

mol

F—F鍵,同時(shí)生成2

mol

F—Cl鍵,表示的都是正反應(yīng),無論是否平衡都滿足此關(guān)系,D項(xiàng)不符合題意。3.一定溫度下,反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)的焓變?yōu)棣?，F(xiàn)將1molN2O4充入一恒壓密閉容器中,下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是(

)A.①②

B.②④ C.③④

D.①④

答案

D解析

因反應(yīng)容器保持恒壓,所以容器容積隨反應(yīng)進(jìn)行而不斷變大化,結(jié)合

ρ氣=可知,氣體密度不再變化,說明容器容積不再變化,即氣體的物質(zhì)的量不再變化,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),①符合題意;無論是否平衡,反應(yīng)的ΔH都不變,②不符合題意;反應(yīng)開始時(shí),加入1

mol

N2O4,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,N2O4的濃度逐漸變小,故v正(N2O4)逐漸變小,直至達(dá)到平衡,③不符合題意;N2O4的轉(zhuǎn)化率不再變化,說明N2O4的濃度不再變化,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),④符合題意。歸納總結(jié)判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的兩方法和兩標(biāo)志(1)兩方法——正逆相等、變量不變。(2)兩標(biāo)志——本質(zhì)標(biāo)志、等價(jià)標(biāo)志。

考點(diǎn)二化學(xué)平衡移動(dòng)考向1.外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響典例突破已知:A(g)+2B(g)3C(g)

ΔH<0,向一恒溫恒容的密閉容器中充入1molA和3molB發(fā)生反應(yīng),t1時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)Ⅰ,在t2時(shí)改變某一條件,t3時(shí)重新達(dá)到平衡狀態(tài)Ⅱ,正反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化如圖所示。下列說法正確的是(

)A.容器內(nèi)壓強(qiáng)不變,表明反應(yīng)達(dá)到平衡B.t2時(shí)改變的條件:向容器中加入AC.平衡時(shí)A的體積分?jǐn)?shù)φ:φ(Ⅱ)＞φ(Ⅰ)D.平衡常數(shù)K:K(Ⅱ)<K(Ⅰ)答案

C解析

恒溫恒容條件下進(jìn)行反應(yīng),該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,所以容器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)始終保持不變,A項(xiàng)錯(cuò)誤;t2時(shí),正反應(yīng)速率在平衡狀態(tài)Ⅰ的基礎(chǔ)上逐漸增大,說明為增大產(chǎn)物C的濃度導(dǎo)致的,B項(xiàng)錯(cuò)誤;該反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),起始充入1

mol

A和3

mol

B,投料比為1∶3,達(dá)到平衡后加入C,加入C相當(dāng)于按1∶2的投料比投入A和B,A的比例增大,體積分?jǐn)?shù)增大,C項(xiàng)正確;平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度不變,故平衡常數(shù)不變,D項(xiàng)錯(cuò)誤。針對(duì)訓(xùn)練1.(2022浙江6月選考)關(guān)于反應(yīng)Cl2(g)+H2O(l)HClO(aq)+H+(aq)+Cl-(aq)ΔH<0,達(dá)到平衡后,下列說法不正確的是(

)A.升高溫度,氯水中的c(HClO)減小B.氯水中加入少量醋酸鈉固體,上述平衡正向移動(dòng),c(HClO)增大D.取兩份氯水,分別滴加AgNO3溶液和碘化鉀淀粉溶液,若前者有白色沉淀,后者溶液變藍(lán)色,可以證明上述反應(yīng)存在限度答案

D解析

該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),且Cl2(g)的溶解度隨溫度升高而減小,HClO受熱易分解,故升高溫度c(HClO)減小,A項(xiàng)正確;氯水中加入少量醋酸鈉固體,醋酸根離子和氫離子結(jié)合生成醋酸分子,氫離子濃度減小,平衡正向移動(dòng),c(HClO)增大,B項(xiàng)正確;氯水稀釋,平衡正向移動(dòng),而c(HClO)和c(Cl-)均減小,但HClO本身也存在電離平衡HClOH++ClO-,稀釋促進(jìn)了HClO的電離,使c(HClO)減小更多,因此

增大,C項(xiàng)正確;氯水中加硝酸銀產(chǎn)生白色沉淀,證明溶液中有氯離子,氯水中加碘化鉀淀粉溶液,溶液變藍(lán),證明生成了碘單質(zhì),溶液中有強(qiáng)氧化性的物質(zhì),而氯氣和次氯酸都有強(qiáng)氧化性,不能證明反應(yīng)物和生成物共存,即不能證明該反應(yīng)存在限度,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.在絕熱的某剛性容器中置入1molF2和1molClF,發(fā)生反應(yīng):F2(g)+ClF(g)

ClF3(g)。下列說法中能夠判斷該反應(yīng)一定處于平衡狀態(tài)的有(

)A.F2(g)與ClF(g)體積之比恒定不變B.F2(g)與ClF3(g)速率之比恒定不變C.混合體系溫度恒定不變D.斷裂1molF—F鍵,同時(shí)生成2molF—Cl鍵答案

B解析

Z是固體,加入適量Z,不會(huì)改變①和②中反應(yīng)物和生成物的濃度,①和②平衡均不移動(dòng),A正確;恒容密閉容器中通入稀有氣體Ar,氣體濃度不發(fā)生改變,反應(yīng)①的平衡不移動(dòng),B錯(cuò)誤;反應(yīng)①是放熱反應(yīng),反應(yīng)②是吸熱反應(yīng),溫度降低,反應(yīng)①正向進(jìn)行,反應(yīng)②逆向進(jìn)行,故無法判斷Q濃度的增減,C正確;通入氣體Y,反應(yīng)①平衡正向移動(dòng),Q的濃度增大,導(dǎo)致反應(yīng)②平衡逆向進(jìn)行,則N的轉(zhuǎn)化率減小,D正確。3.將1molN2和3molH2充入某固定容積的密閉容器中,在一定條件下,發(fā)生反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH<0并達(dá)到平衡,改變條件。下列關(guān)于平衡移動(dòng)的說法正確的是(

)

選項(xiàng)改變條件平衡移動(dòng)方向A使用適當(dāng)催化劑平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)B升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)C再向容器中充入1molN2和3molH2平衡不移動(dòng)D向容器中充入氦氣平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)答案

B解析

使用適當(dāng)催化劑,平衡不移動(dòng),A錯(cuò)誤;正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向吸熱的方向移動(dòng),即平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),B正確;再向固定容積的容器中充入1

mol

N2和3

mol

H2,相當(dāng)于增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),C錯(cuò)誤;向容器中充入氦氣,由于容器的容積不變,N2、H2和NH3的濃度均不變,平衡不移動(dòng),D錯(cuò)誤。歸納總結(jié)

分析化學(xué)平衡移動(dòng)的一般思路考向2.化學(xué)平衡移動(dòng)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用典例突破利用太陽能光解水,制備的H2用于還原CO2合成有機(jī)化合物,可實(shí)現(xiàn)資源的再利用。用H2還原CO2可以在一定條件下合成CH3OH(不考慮副反應(yīng)),CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH<0恒壓下,CO2和H2的起始物質(zhì)的量之比為1∶3時(shí),該反應(yīng)在無分子篩膜時(shí)甲醇的平衡產(chǎn)率和有分子篩膜時(shí)甲醇的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示,其中分子篩膜能選擇性分離出H2O。(1)甲醇平衡產(chǎn)率隨溫度升高而降低的原因?yàn)?/p>

。

(2)P點(diǎn)甲醇產(chǎn)率高于T點(diǎn)的原因?yàn)?/p>

。

(3)根據(jù)圖像,在此條件下采用該分子篩膜時(shí)的最佳反應(yīng)溫度為

℃。

答案

(1)該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng)(2)分子篩膜從反應(yīng)體系中不斷分離出H2O,有利于反應(yīng)正向進(jìn)行,甲醇產(chǎn)率升高(3)210解析

(1)該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng),故甲醇平衡產(chǎn)率降低。(2)分子篩膜從反應(yīng)體系中不斷分離出H2O,有利于反應(yīng)正向進(jìn)行,甲醇產(chǎn)率升高,因此P點(diǎn)甲醇產(chǎn)率高于T點(diǎn)。(3)根據(jù)圖像,溫度為210

℃時(shí),采用該分子篩膜時(shí)甲醇產(chǎn)率最高,故選擇的最佳反應(yīng)溫度為210

℃。針對(duì)訓(xùn)練1.(2022北京卷)某MOFs的多孔材料剛好可將N2O4“固定”,實(shí)現(xiàn)了NO2與N2O4分離并制備HNO3,如圖所示:已知:2NO2(g)N2O4(g)

ΔH<0下列說法不正確的是(

)A.氣體溫度升高后,不利于N2O4的固定B.N2O4被固定后,平衡正移,有利于NO2的去除C.制備HNO3的原理為:2N2O4+O2+2H2O===4HNO3D.每制備0.4molHNO3,轉(zhuǎn)移電子數(shù)約為6.02×1022答案

D解析

二氧化氮轉(zhuǎn)化為四氧化二氮的反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),四氧化二氮的濃度減小,所以氣體溫度升高后,不利于四氧化二氮的固定,故A項(xiàng)正確;四氧化二氮被固定后,四氧化二氮的濃度減小,二氧化氮轉(zhuǎn)化為四氧化二氮的平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),二氧化氮的濃度減小,所以四氧化二氮被固定后,有利于二氧化氮的去除,故B項(xiàng)正確;由題意可知,被固定后的四氧化二氮與氧氣和水反應(yīng)生成硝酸,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2N2O4+O2+2H2O===4HNO3,故C項(xiàng)正確;四氧化二氮轉(zhuǎn)化為HNO3時(shí),每生成1

mol

HNO3,反應(yīng)轉(zhuǎn)移1

mol電子,則每制備0.4

mol

HNO3,轉(zhuǎn)移電子數(shù)約為0.4

mol×6.02×1023

mol-1=2.408×1023,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2023廣西柳州聯(lián)考)利用氣態(tài)甲醇在催化劑條件下脫氫制備甲醛的主反應(yīng)為CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)

ΔH1>0,副反應(yīng)為CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)

ΔH2。在容積為2L的剛性容器中,通入1mol氣態(tài)CH3OH,在一定催化劑作用下,反應(yīng)時(shí)間為5min時(shí),分別測(cè)得甲醇的轉(zhuǎn)化率和甲醛的選擇性(轉(zhuǎn)化的CH3OH中生成HCHO的百分比)與溫度的關(guān)系如下圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(

)A.600℃時(shí),5min內(nèi)生成甲醛的平均反應(yīng)速率是0.04mol·L-1·min-1B.由圖可知副反應(yīng)的ΔH2>0C.溫度升高,平衡正向移動(dòng),使得甲醛的選擇性增大D.600℃以后,甲醛的選擇性下降的可能原因?yàn)闇囟壬?催化劑對(duì)主反應(yīng)的催化活性降低答案

C解析

600

℃時(shí),5

min內(nèi)甲醇的轉(zhuǎn)化率為50%,甲醛的選擇性為80%,n(HCHO)=1

mol×50%×80%=0.4

mol,5

min內(nèi)生成甲醛的平均反應(yīng)速率是0.04

mol·L-1·min-1,A項(xiàng)正確;由圖可知甲醇的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高一直增大,甲醛的選擇性在600

℃以后下降,故副反應(yīng)的ΔH2>0,B項(xiàng)正確;從圖中可看出,溫度升高到600

℃以后,甲醛的選擇性下降,C項(xiàng)錯(cuò)誤;600

℃以后,溫度升高,催化劑對(duì)主反應(yīng)的催化活性下降,D項(xiàng)正確。3.(2023廣東廣州二模)CH4和CO2重整制取合成氣CO和H2,在減少溫室氣體排放的同時(shí),可充分利用碳資源。該重整工藝主要涉及以下反應(yīng):反應(yīng)a:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)

ΔH1>0反應(yīng)b:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)

ΔH2>0反應(yīng)c:CH4(g) C(s)+2H2(g)

ΔH3>0反應(yīng)d:2CO(g) C(s)+CO2(g)

ΔH4<0(1)重整時(shí)往反應(yīng)體系中通入一定量的水蒸氣,可在消除積碳的同時(shí)生成水煤氣,反應(yīng)為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),該反應(yīng)的ΔH=

(寫出一個(gè)代數(shù)式)。

(2)關(guān)于CH4和CO2重整,下列說法正確的是

(填字母)。

A.CH4的物質(zhì)的量保持不變時(shí),反應(yīng)體系達(dá)到平衡狀態(tài)B.恒容時(shí)通入N2增大壓強(qiáng),CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小C.加入反應(yīng)c的催化劑,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K增大D.降低反應(yīng)溫度,反應(yīng)d的v(正)>v(逆)(3)一定壓強(qiáng)下,按照n(CH4)∶n(CO2)=2∶1投料,CH4和CO2重整反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化如圖所示。①圖中曲線m、n分別表示物質(zhì)

、

(填“H2”“CO”或“CO2”)的變化。

②700℃后,C(s)的物質(zhì)的量隨溫度升高而增大的原因是

。

答案

(1)ΔH1-ΔH2-ΔH3(2)AD(3)①CO2

H2

②反應(yīng)c為吸熱反應(yīng),反應(yīng)d為放熱反應(yīng)。700℃后,隨著溫度升高,反應(yīng)c右移對(duì)C(s)的物質(zhì)的量的影響比反應(yīng)d左移的影響大解析

(1)該反應(yīng)可由a-b-c得到,即ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3。(2)隨著反應(yīng)進(jìn)行CH4不斷減少,平衡時(shí)保持不變,A項(xiàng)正確;恒容時(shí)通入N2,平衡體系中各物質(zhì)的濃度不發(fā)生改變,平衡不移動(dòng),CO2轉(zhuǎn)化率不變,B項(xiàng)錯(cuò)誤;加入催化劑只改變反應(yīng)歷程,不改變平衡常數(shù),C項(xiàng)錯(cuò)誤;降低溫度,反應(yīng)d正向移動(dòng),v(正)>v(逆),D項(xiàng)正確。(3)①反應(yīng)起始投入CH4和CO2的物質(zhì)的量之比為2∶1,所以m為CO2;同時(shí)700

℃之后C(s)增加,即700

℃以上的高溫有利于反應(yīng)c正向進(jìn)行,反應(yīng)c正向進(jìn)行,H2物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增加,則n為H2,p為CO。歸納總結(jié)分析化學(xué)平衡移動(dòng)問題的注意事項(xiàng)(1)不要把v(正)增大與平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)等同起來,只有v(正)>v(逆)時(shí),才使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。(2)同等程度地改變氣體反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度時(shí),應(yīng)視為壓強(qiáng)的影響。(3)通過縮小體積來增大壓強(qiáng),不管平衡是否移動(dòng),各成分的濃度均增大,但增大的倍數(shù)可能不同也可能相同。研專項(xiàng)前沿命題等效平衡

題型考查內(nèi)容選擇題非選擇題考查知識(shí)化學(xué)平衡狀態(tài)、化學(xué)平衡移動(dòng)原理核心素養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知考向1等溫等容條件下的等效平衡例1.一定溫度下,在三個(gè)容積相同的恒容密閉容器中按不同方式投入反應(yīng)物,發(fā)生反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

ΔH<0,測(cè)得反應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)如表:下列說法正確的是(

)A.v1<v2,c2<2c1B.K1>K3,p2>2p3C.v1>v3,α1(SO2)<α3(SO2)D.c2>2c3,α2(SO3)+α3(SO2)<1思路指導(dǎo)

答案

D突破方法恒溫恒容條件下的等效平衡恒溫恒容條件下等效平衡的類型:(1)恒溫恒容條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng),極值等量即等效。例如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)①

2

mol

1

mol

0②

0

0

2

mol③

0.5

mol

0.25

mol

1.5

mol④

a

mol

b

mol

c

mol上述①②③三種配比,按化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,則SO2均為2

mol,O2均為1

mol,三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。④中a、b、c三者的關(guān)系滿足:c+a=2,+b=1,即與上述平衡等效。(2)恒溫恒容條件下,反應(yīng)前后體積不變的反應(yīng),極值等比即等效。例如:H2(g)+I2(g)2HI(g)①

1

mol

1

mol

0②

2

mol

2

mol

1

mol③

a

mol

b

mol

c

mol①②兩種情況下,n(H2)∶n(I2)=1∶1,故互為等效平衡。③中a、b、c三者關(guān)系滿足(+a)∶(+b)=1∶1或a∶b=1∶1,c≥0,即與①②平衡等效。構(gòu)建恒溫恒容平衡思維模式:新平衡狀態(tài)可認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡(jiǎn)單的疊加并壓縮而成,相當(dāng)于增大壓強(qiáng)。針對(duì)訓(xùn)練1.圖1是兩個(gè)容積均為1L的恒容容器,現(xiàn)向甲中充入2molA、2molB,乙中充入1molA、1molB,相同溫度下發(fā)生反應(yīng):A(g)+B(g)C(g)ΔH<0。實(shí)驗(yàn)測(cè)得容器中c(A)隨時(shí)間t的變化曲線如圖2所示。下列說法正確的是(

)A.平衡時(shí)甲容器中A的轉(zhuǎn)化率為50%B.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),兩容器中平衡常數(shù):K甲>K乙C.將乙容器升溫可使兩容器內(nèi)各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)相同D.平衡時(shí)甲中0.5mol·L-1<c(A)<1mol·L-1答案

D解析

平衡時(shí)乙容器內(nèi)A的轉(zhuǎn)化率為

×100%=50%,而甲容器相當(dāng)于2個(gè)乙容器疊加并壓縮體積,即增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡正向移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率增大,所以平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率大于50%,A錯(cuò)誤;化學(xué)平衡常數(shù)只隨溫度的改變而改變,兩容器中的反應(yīng)是在相同溫度下達(dá)到的化學(xué)平衡狀態(tài),所以平衡常數(shù)K甲=K乙,B錯(cuò)誤;該反應(yīng)為放熱反應(yīng),將乙容器單獨(dú)升溫,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),不可能使乙容器內(nèi)各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)與甲容器內(nèi)的相同,C錯(cuò)誤;平衡時(shí)甲容器中A的轉(zhuǎn)化率大于50%,甲容器相當(dāng)于乙容器中再加入1

mol

A和1

mol

B,由勒夏特列原理可知c(A)>0.5

mol·L-1,即平衡時(shí)甲容器中0.5

mol·L-1<c(A)<1

mol·L-1,D正確。2.某溫度時(shí),發(fā)生反應(yīng)2HI(g)H2(g)+I2(g),向三個(gè)容積相等的恒容密閉容器A、B、C中,分別加入①2molHI,②3molHI,③1molH2與1molI2,分別達(dá)到平衡時(shí),以下關(guān)系正確的是(

)A.平衡時(shí),各容器的壓強(qiáng):②=①=③B.平衡時(shí),I2的濃度:②>①>③C.平衡時(shí),I2的體積分?jǐn)?shù):②=①=③D.從反應(yīng)開始到達(dá)平衡的時(shí)間:①>②=③答案

C解析

根據(jù)等效平衡原理,①和③是完全相同的等效平衡,所以二者的濃度、百分含量、壓強(qiáng)、轉(zhuǎn)化率等都一樣;②與①相比增大了HI的量,該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng),增大HI的量,達(dá)到平衡時(shí)新平衡與原平衡相同,所以各物質(zhì)的百分含量不變,但是濃度增大。由于是恒容密閉容器,②中初始的量大,所以壓強(qiáng)最大,A錯(cuò)誤;由于是恒容密閉容器,②中初始的量大,所以②中I2的濃度最大,①和③是完全相同的等效平衡,二者I2的濃度相同,所以平衡時(shí),I2的濃度:②>①=③,B錯(cuò)誤;①②③都是等效平衡,所以三者中I2的體積分?jǐn)?shù)相同,C正確;由于②中初始的量大,濃度大,反應(yīng)速率快,所以到達(dá)平衡所用時(shí)間最短,所以②<①,D錯(cuò)誤。容器甲乙丙反應(yīng)物投入量1molN2、3molH22molNH34molNH3c1c2c3反應(yīng)的能量變化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ體系壓強(qiáng)/Pap1p2p3反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率α1α2α33.在溫度、容積相同的3個(gè)密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒容,測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如表[已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ·mol-1],下列說法正確的是(

)A.2c1>c3

B.α1+α3<1C.2p2<p3 D.a+b>92.4答案

B解析

投入1

mol

N2、3

mol

H2,相當(dāng)于投入2

mol

NH3,投入4

mol

NH3,如果平衡不移動(dòng),則2c1=c3,實(shí)際上平衡向生成氨的反應(yīng)方向移動(dòng),所以2c1<c3,A錯(cuò)誤;甲容器和乙容器是完全相同的等效平衡,故有α1+α2=1,丙相對(duì)乙平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),則丙中NH3的轉(zhuǎn)化受到抑制,則α2>α3,則α1+α3<1,B正確;由B可得,丙相當(dāng)于乙增大壓強(qiáng),平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng),導(dǎo)致丙中物質(zhì)的量之和小于乙的二倍,所以其壓強(qiáng)存在p3<2p2,C錯(cuò)誤;甲、乙是完全相同的等效平衡,則甲放出的熱量與乙吸收的熱量之和為92.4

kJ·mol-1,即a+b=92.4,D錯(cuò)誤?？枷?等溫等壓條件下的等效平衡例2.在一定條件下,向一帶活塞的密閉容器中充入2molSO2和1molO2,發(fā)生下列反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),達(dá)到平衡后改變下述條件,再次平衡后SO3氣體濃度不變的是(

)A.保持溫度和容器容積不變,充入1molSO3(g)B.保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變,充入1molSO3(g)C.保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變,充入1molO2(g)D.保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變,充入1molAr(g)思路指導(dǎo)

答案

B突破方法恒溫恒壓條件下的等效平衡恒溫恒壓條件下,無論反應(yīng)前后體積是否改變,極值等比即等效。(1)反應(yīng)前后,氣體體積變化的反應(yīng)例如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)①

2

mol

3

mol

0②

1

mol

3.5

mol

2

mol③

a

mol

b

mol

c

mol按化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,則①②中

,故互為等效平衡。③中a、b、c三者關(guān)系滿足:,即與①②平衡等效。(2)恒溫條件下反應(yīng)前后體積不變的反應(yīng)例如:H2(g)+I2(g)2HI(g)①

1

mol

1

mol

0②

2

mol

2

mol

1

mol③

a

mol

b

mol

c

mol①②兩種情況下,n(H2)∶n(I2)=1∶1,故互為等效平衡。③中a、b、c三者關(guān)系滿足

=1∶1或a∶b=1∶1,c≥0,即與①②平衡等效。構(gòu)建恒溫恒壓平衡思維模式:以氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)為例,新平衡狀態(tài)可以認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡(jiǎn)單的疊加,壓強(qiáng)不變,平衡不移動(dòng)。針對(duì)訓(xùn)練4.恒溫恒壓下,在一個(gè)容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):A(g)+B(g)C(g),若開始時(shí)通入1molA和1molB,達(dá)到平衡時(shí)生成amolC。則下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.若開始時(shí)通入3molA和3molB,達(dá)到平衡時(shí),生成C的物質(zhì)的量為3amolB.若開始時(shí)通入4molA、4molB和2molC,達(dá)到平衡時(shí),B的物質(zhì)的量一定大于4molC.若開始時(shí)通入2molA、2molB和1molC,達(dá)到平衡時(shí),再通入3molC,則再次達(dá)到平衡后,C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為D.若在原平衡體系中,再通入1molA和1molB,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變答案

B解析

A項(xiàng),開始時(shí)通入3

mol

A和3

mol

B,由于容器容積可變,且保持恒壓,相當(dāng)于將三個(gè)原容器疊加,各物質(zhì)的含量與原平衡中的相同,生成C的物質(zhì)的量為3a

mol;B項(xiàng),無法確定平衡移動(dòng)的方向,不能確定平衡時(shí)B的物質(zhì)的量一定大于4

mol;C項(xiàng),根據(jù)題干所給數(shù)據(jù)可計(jì)算出達(dá)到平衡時(shí)C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為

,C項(xiàng)與題干中的加料方式互為等效平衡,C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不變;D項(xiàng),混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變。5.(2023河北廊坊模擬)在容積可變的恒溫密閉容器中按n(N2)∶n(H2)=1∶3充入N2和H2,發(fā)生反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH=-QkJ·mol-1(Q>0),在t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)Ⅰ;在t2時(shí)刻向容器中充入一定量的NH3,t3時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)Ⅱ,下列說法正確的是(

)A.t1時(shí)刻達(dá)到平衡時(shí),v正(N2)=3v逆(H2)B.t1時(shí)刻達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)放出的熱量小于QkJC.達(dá)到平衡時(shí),N2的體積分?jǐn)?shù):Ⅰ<ⅡD.0~t3過程中,v(逆)隨時(shí)間變化如圖所示答案

D解析

t1時(shí)刻達(dá)到平衡時(shí),,即3v正(N2)=v逆(H2),A錯(cuò)誤;按n(N2)∶n(H2)=1∶3充入N2和H2,但充入的物質(zhì)的量不清楚有多少,因此t1時(shí)刻達(dá)到平衡時(shí)無法計(jì)算反應(yīng)放出的熱量,B錯(cuò)誤;容積可變的恒溫密閉容器中,加入NH3,達(dá)到平衡狀態(tài)Ⅱ,則Ⅰ、Ⅱ是等效平衡,因此N2的體積分?jǐn)?shù):Ⅰ=Ⅱ,C錯(cuò)誤;0~t3過程中,0~t1,v(逆)逐漸增大至平衡狀態(tài),在t2時(shí)刻向容器中充入一定量的NH3,v(逆)突然變大再逐漸減小,最后減小到原平衡狀態(tài)(平衡Ⅰ、Ⅱ?yàn)榈刃胶?,D正確。明考向

真題演練1.(2023北京卷)下列事實(shí)能用平衡移動(dòng)原理解釋的是(

)A.H2O2溶液中加入少量MnO2固體,促進(jìn)H2O2分解B.密閉燒瓶內(nèi)的NO2和N2O4的混合氣體,受熱后顏色加深C.鐵鋼放入濃硝酸中,待不再變化后,加熱能產(chǎn)生大量紅棕色氣體D.