2021高考化学一轮复习-第23讲-化学平衡状态及化学平衡移动教案-鲁科版.doc

2021高考化学一轮复习 第23讲 化学平衡状态及化学平衡移动教案 鲁科版2021高考化学一轮复习 第23讲 化学平衡状态及化学平衡移动教案 鲁科版年级：姓名：- 17 -第23讲化学平衡状态及化学平衡移动考纲要求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，认识并能用相关理论解释其一般规律。 4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。考点一化学平衡状态1可逆反应“二同一不能”(1)“二同”：同一条件下；正、逆反应同时进行。(2)“一不能”：不能进行到底。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相等，反应体系中所有参加反应的物质的浓度保持不变的状态。(2)化学平衡的建立(3)平衡特点1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)二次电池的充、放电为可逆反应()(2)在化学平衡建立过程中，v正一定大于v逆()(3)恒温恒容下进行的可逆反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时，反应达到平衡状态()(4)在一定条件下，向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应，生成2 mol NH3()2向含有2 mol SO2的容器中通入过量O2发生2SO2(g)O2(g)2SO3(g)HQ kJmol1(Q0)，充分反应后生成SO3的物质的量_(填“”或“”，下同)2 mol，SO2的物质的量_0 mol，转化率_100%，反应放出的热量_Q kJ。答案：题组一化学平衡状态的判定1可逆反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是()A3v正(N2)v正(H2)Bv正(N2)v逆(NH3)C2v正(H2)3v逆(NH3) Dv正(N2)3v逆(H2)CA项无逆反应速率；B项时，反应达到平衡状态；C项，即2v正(H2)3v逆(NH3)时反应达到平衡状态；D项，即3v正(N2)v逆(H2)时反应达到平衡状态。2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：混合气体的压强，混合气体的密度，混合气体的总物质的量，混合气体的平均相对分子质量，混合气体的颜色，各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比，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_。(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NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)达到平衡状态的是_。(6)能说明5CO(g)I2O5(s)5CO2(g)I2(s)达到平衡状态的是_。答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)3若上述题目中的(1)(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？答案：(1)(2)(3)(4)判断平衡状态的方法“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，当其不变时为平衡状态；一个随反应的进行而保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。 题组二极端假设，界定范围，突破判断4一定条件下，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0.1 molL1、0.3 molL1、0.08 molL1，则下列判断正确的是()Ac1c231B平衡时，Y和Z的生成速率之比为23CX、Y的转化率不相等Dc1的取值范围为0c10.14 molL1D平衡浓度之比为13，转化浓度亦为13，故c1c213，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v生成(Y)v生成(Z)应为32，B不正确；由可逆反应的特点可知0c1v逆时，平衡向正反应方向移动；v正v逆时，平衡向逆反应方向移动。2影响因素在一定条件下，aA(g)bB(g)mC(g)H0，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()(4)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大()(5)向平衡体系FeCl33KSCNFe(SCN)33KCl中加入适量KCl固体，平衡逆向移动，溶液的颜色变浅()(6)对于2NO2(g)N2O4(g)的平衡体系，压缩体积，增大压强，平衡正向移动，混合气体的颜色变浅()2在密闭容器中进行下列反应CO2(g)C(s)2CO(g)H0，达到平衡后，改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化：(1)增加C，平衡_，c(CO)_。(2)减小密闭容器体积，保持温度不变，则平衡_，c(CO2)_。(3)通入N2，保持密闭容器体积和温度不变，则平衡_，c(CO2)_。(4)保持密闭容器体积不变，升高温度，则平衡_，c(CO)_。答案：(1)不移动不变(2)向逆反应方向移动增大(3)不移动不变(4)向正反应方向移动增大3已知一定条件下合成氨反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，在反应过程中，反应速率的变化如图所示，请根据速率的变化回答采取的措施。 t1_； t2_； t3_； t4_。答案：t1时刻增大c(N2)或c(H2)t2时刻加入催化剂t3时刻降低温度t4时刻增大压强题组一选取措施使化学平衡定向移动1(2019山东新泰新汶中学第三次阶段考)在恒容密闭容器中，反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)HpB保持温度不变，将容器的容积缩小到原来的，假设平衡不移动，C的浓度变为原来的3倍，而达到平衡时，C的浓度为原来的2.5倍，说明缩小容积、增大压强，平衡逆向移动，则有mnp，C、D错误。平衡逆向移动，反应中消耗C(g)，则C的体积分数减小，A的转化率降低，A错误，B正确。4(2019安徽师大附中月考)将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：X(g)3Y(g)2Z(g)H”“”或“”)。(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HClT曲线的示意图，并简要说明理由：_。(3)下列措施中，有利于提高HCl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)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。 巧用等效平衡解答疑难试题一、等效平衡原理 对于同一个可逆反应，在相同的条件下(恒温恒容或恒温恒压)，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，或从正反应和逆反应同时开始，达到平衡时，反应混合物中同种物质的百分含量相同，这样的平衡称为等效平衡。二、等效平衡的分类及判断方法对于反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)条件mnpq时mnpq时恒温、恒容一边倒后数值完全相同才建立等效(等同)平衡，即“等量等效”一边倒后数值成比例就建立等效平衡，即“等比等效”恒温、恒压一边倒后数值成比例就建立等效平衡，即“等比等效”说明：1“一边倒”(完全转化)指的是把一边“归零”，通过可逆反应的化学计量数比换算成另一半边物质的物质的量(浓度)。 2等效指的是达到平衡后同种组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。也有可能同种组分的物质的量、质量、体积、物质的量浓度也相同。三、疑难试题解答1解答加料问题 在一个固定体积的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B，发生反应2A(g)B(g)2C(g)，达到平衡时，C的物质的量浓度为k mol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列配比作为起始物质：4 mol A2 mol B2 mol A1 mol B2 mol C2 mol C1 mol B2 mol C1 mol A0.5 mol B1 mol C(1)达到平衡后，C的物质的量浓度仍是k mol/L的是_。(2) 若令a、b、c分别代表初始加入的A、B、C的物质的量，如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同，填写：.若a0，b0，则c_。.若a0.5，则b_，c_。.a、b、c的取值必须满足的一般条件是_；_。(用两个方程式表示，一个只含a、c，另一个只含b、c)解析：(1)该反应mnpq且条件为恒温、恒容，所以要满足“等量等效”。将的加料方式全部进行“一边倒”转化为反应物A和B的量后，只有的加料方式与2 mol A和1 mol B的加料方式完全一致。(2)根据“一边倒”的方式进行转化，即a mol Ab mol Bc mol C等价转化为a mol Ab mol B(c mol Ac/2 mol B)。答案：(1)(2).2.0.251.5.ac2bc/212解答平衡移动方向问题某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)B(g)2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是()A均减半B均加倍C均增加1 mol D均减少1 molC容积可变，说明是恒温、恒压条件，满足“等比等效”。A项，“均减半”后A、B、C的物质的量分别为2 mol、1 mol和2 mol，满足“等比等效”，平衡不会移动；B项，“均加倍”后A、B，C的物质的量分别为8 mol、4 mol和8 mol，满足“等比等效”，平衡不会移动；C项，“均增加1 mol”后A、B、C的物质的量分别为5 mol、3 mol和5 mol；相当于在5 mol、2.5 mol和5 mol的基础上又增加了0.5 mol B，平衡向右移动；D项，“均减小1 mol”后A、B、C的物质的量分别为3 mol、1 mol和3 mol，相当于在3 mol、1.5 mol和3 mol的基础上减少了0.5 mol B，平衡向左移动。3解答方程式计量系数问题在一固定容积的密闭容器中充入3 mol A和1 mol B，发生反应：3A(g)B(g)xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为w%。若维持容器体积和温度不变，将0.9 mol A、0.3 mol B和2.1 mol C作为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为w%，则x值可能为()A1 B2C3 D任意值C分两种情况分析：(1)当反应前后气体体积不相等，则两种投料方式换算到同一边后各组分应完全相同(即恒温恒容时“等量等效”)：3A(g)B(g)xC(g)起始量/mol 0.9 0.3 2.1等效于/mol 0.96.3/x 0.32.1/x 0即0.96.3/x30.32.1/x1解得x3(2)当反应前后气体体积相等，则两种投料方式换算到同一边后各组分应完全相同(即恒温恒压时“等比等效”)：3A(g)B(g)4C(g)起始量/mol 0.9 0.3 2.1等效于/mol 0.96.3/4 0.32.1/4 0即0.96.3/42.4750.32.1/40.82524750.82531，与起始量的投料比相同，故x4成立。4解答反应物转化率问题在一个固定容积的密闭容器中充入2 mol NO2，一定温度下建立如下平衡：2NO2N2O4，此时NO2的转化率为x%，若再充入1 mol N2O4，在温度不变的情况下，达到新的平衡时，测得NO2的转化率为y%，则x和y的大小关系正确的是()AxyBxyCxy D不能确定B先建立等效平衡模型，即假设原容器的体积可变，当再充入1 mol N2O4后重新建立起的平衡和原平衡等效，此时NO2的转化率依然为x%。当体积不发生变化时，在原平衡的基础上要缩小容器的体积，即增大了压强，该反应正反应方向为气体体积缩小的方向，平衡向正反应方向移动，NO2的转化率增大，即xy。5解答反应热的问题在恒压密闭容器中发生：A(g)3B(g)2C(g)，若起始投料为0.2 mol A、0.6 mol B时反应放出Q1 kJ的热量；若起始投料为2 mol C时反应吸收Q2 kJ的热量。则该反应的热化学方程式为_。解析：该题的条件为恒温恒压，满足“等比等效”。当按照反应物的系数投料时，建立平衡后放出的热量为5Q1 kJ。按照“一边倒”可得当起始投料为2 mol C时吸收的热量(Q25Q1)就是该条件下1 mol A和3 mol B全部转化为2 mol C时放出的热量。即热化学方程式为A(g)3B(g)2C(g)H(5Q1Q2)kJmol1。答案：A(g)3B(g)2C(g)H(5Q1Q2)kJmol16解答容器体积大小问题如图所示，A是由导热材料制成的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的透明气囊。关闭K2，将各1 mol NO2通过K1、K3分别充入A、B中，反应起始时A、B的体积相同均为a L。若打开K2，平衡后B容器的体积缩至0.4a L，则打开K2之前，气体B体积为_L。解析：将NO2充入两个容器中发生2NO2N2O4的反应，打开K2，相当于是在等温等压条件下建立平衡，此时建立起的平衡与未打开K2时B容器建立起的平衡等效。由于此时反应物的物质的量是B中的2倍，所以打开K2之前，气球B的体积为(a L0.4a L)20.7a L。答案：0.7a1(2018天津理综，5)室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OHHBrC2H5BrH2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 和78.5 。下列有关叙述错误的是 ()A加入NaOH，可增大乙醇的物质的量B增大HBr浓度，有利于生成C2H5BrC若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变D若起始温度提高至60 ，可缩短反应达到平衡的时间D加入NaOH，c(HBr)减小，平衡向逆反应方向移动，乙醇的物质的量增大，A项正确；增大HBr浓度，平衡向正反应方向移动，有利于生成C2H5Br，B项正确；若反应物按照化学计量数之比加入溶液中，则各物质的平衡转化率相等，故反应物均增大至2 mol，两种反应物平衡转化率之比不变，C项正确；若起始温度提高至60 ，生成物C2H5Br为气态，能够从反应体系中逸出，导致反应不断向正反应方向进行，因此不能缩短反应达到平衡的时间，D项错误。22019全国卷，28(4)Shoichi研究了467 、489 时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。计算曲线a的反应在3090 min内的平均速率(a)_kPamin1。467 时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是_、_。489 时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是_、_。解析：水煤气变换中CO是反应物，H2是产物，又该反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，重新达到平衡时，H2的压强减小，CO的压强增大。故a曲线代表489 时pH2随时间变化关系的曲线，d曲线代表489 时pCO随时间变化关系的曲线，b曲线代表467 时pH2随时间变化关系的曲线，c曲线代表467 时pCO随时间变化关系的曲线。答案：0.004 7bcad32017全国卷，28(4)298 K时，将20 mL 3x molL1Na3AsO3、20 mL 3x molL1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)I2(aq)2OH(aq)AsO(aq)2I(aq)H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。(1)下列可判断反应达到平衡的是_(填标号)。a溶液的pH不再变化bv(I)2v(AsO)cc(AsO)/c(AsO)不再变化dc(I)y molL1(2)tm时，v正_v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)tm时v逆_tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是_。(4)若平衡时溶液的pH14，则该反应的平衡常数K为_。答案：(1)ac(2)大于(3)小于tm时生成物浓度较低(4)4(2017全国卷，27稍改动)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：C4H10(g)=C4H8(g)H2(g)H123 kJmol1图(a)是平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x_0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是_(填标号)。A升高温度B降低温度C增大压强 D降低压强(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是_。(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 之前随温度升高而增大的原因可能是_、_；590 之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_。答案：(1)小于AD(2)氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行温度升高反应速率加快丁烯高温裂解生成短链烃类