第2讲化学平衡及其移动（教案）_05高考化学_新高考复习资料_2022年新高考资料_2022届一轮复习讲练结合_第七章化学反应速率和化学平衡_第2讲化学平衡及其移动

第2课时 必备知识——化学平衡及其移动 [重要概念]①可逆反应；②化学平衡状态；③化学平衡的移动 知识 清单 [基本规律]①化学平衡状态的判断方法；②化学平衡移动原理及规律 知识点1 可逆反应与化学平衡状态 1．化学平衡研究的对象——可逆反应 2．化学平衡状态 (1)概念 一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反 应物的浓度和生成物的浓度不再改变，称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。化学平衡是一 种动态平衡。 (2)建立过程 (3)平衡特点3．理解化学平衡状态判断的两种标志 (1)直接标志 (2)间接标志 ①有气体参加的反应，气体的总压强、总体积、总物质的量不变时，若是等体积反应时， 不一定达到平衡；若是不等体积反应时，达到平衡。 ②气体的密度(ρ＝)、气体的平均相对分子质量[M＝]不变时，要具体分析各表达式中的 分子或分母变化情况，判断是否平衡。 ③如果平衡体系中的物质有颜色，则平衡体系的颜色不变时，达到平衡。 ④一定温度下，若浓度商与平衡常数相等，即Q＝K时，化学反应处于平衡状态。 c ⑤根据化学键的断裂与形成判断，要考虑分子结构及所含共价键的数目。 [通关1] (易错排查)判断正误 (1)在化学平衡建立过程中， v正 一定大于 v逆 (×) (2)恒温恒容下进行的可逆反应：2SO (g)＋O(g)2SO (g)，当SO 的生成速率与SO 的 2 2 3 3 2消耗速率相等时，反应达到平衡状态(×) (3)在一定条件下，向密闭容器中充入1 mol N 和3 mol H 充分反应，生成2 mol NH (×) 2 2 3 (4)对于反应H(g)＋Br (g)2HBr(g)，恒温恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变时 2 2 达到平衡状态(√) (5)对于反应2NO (g)NO(g)，恒温恒容下，反应体系中气体的压强保持不变时达到 2 2 4 平衡状态(√) [通关2] (人教选修4·P32，5题改编)在一个体积固定的密闭容器中，进行的可逆反应 A(s)＋3B(g)3C (g)。下列叙述中表明可逆反应一定达到平衡状态的是( ) ①C的生成速率与C的分解速率相等；②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B；③B的浓度不再变化；④混合气体总的物质的量不再发生变化；⑤A、B、C的物质的量之 比为1∶3∶3；⑥混合气体的密度不再变化。 A．①②③ B．①③④⑥ C．①③⑥ D．①③④ C [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；化学反应速 率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡状态，都存在单位时间生成a mol A，同时 生成3a mol B，②错误；当反应达到化学平衡状态时，各物质的浓度不变，③正确；气体反应 物与气体生成物的化学计量数之和相等，无论是否达到平衡状态，混合气体总的物质的量都 不变，④错误；平衡时各物质的物质的量取决于起始配料比以及转化的程度，不能作为判断 是否达到平衡状态的依据，⑤错误；A为固体，当反应达到平衡状态时，气体的总质量不变， 反应达到平衡状态，⑥正确。] [通关3] (2021·吉林白城期初调研)一定温度下，反应NO(g) 2NO (g)的焓变为ΔH。 2 4 2 现将1 mol N O 充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是( 2 4 )A．①② B．②④ C．③④ D．①④ D [ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；该反应是充入1 mol N O，正反应速率 2 4 应是逐渐减小直至不变，③曲线趋势不正确。] [通关4] (深度思考)在一定温度下的恒容容器中，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2SO (g)＋O(g) 2SO (g)达到平衡状态的是________(填序号，下同)。 2 2 3 (2)能说明I(g)＋H(g) 2HI(g)达到平衡状态的是________。 2 2 (3)能说明2NO (g) NO(g)达到平衡状态的是________________________。 2 2 4 (4)能说明C(s)＋CO(g) 2CO(g)达到平衡状态的是________。 2 (5)能说明NH COONH(s) 2NH (g)＋CO(g)达到平衡状态的是________。 2 4 3 2 (6)能说明5CO(g)＋IO(s) 5CO(g)＋I(s)达到平衡状态的是________。 2 5 2 2 答案 (1)①③④⑦ (2)⑤⑦ (3)①③④⑤⑦ (4)①②③④⑦ (5)①②③ (6)②④⑦ 知识点2 化学平衡移动及影响因素 1．化学平衡移动的过程2．化学平衡移动与化学反应速率的关系 (1)v正 >v逆 ：平衡向正反应方向移动。 (2)v正 ＝ v逆 ：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。 (3)v正 ＜ v逆 ：平衡向逆反应方向移动。 3．影响化学平衡的因素 (1)文字描述 改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动 浓度 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动 增大压强 向气体分子总数减小的方向移动 反应前后气体 压强(对有气 体积改变 减小压强 向气体分子总数增大的方向移动 体参加的反 应) 反应前后气体 改变压强 平衡不移动 体积不变 升高温度 向吸热反应方向移动 温度 降低温度 向放热反应方向移动 催化剂 同等程度改变 、 ，平衡不移动 v正 v逆 “惰性气体”(非反应气体)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→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――――→容器容积增大，各反应气体的分压减小→体系中各组分的浓度 同等倍数减小 (2)图像分析 ①浓度对化学平衡的影响②压强对化学平衡的影响 ③温度对化学平衡的影响 ④催化剂对化学平衡的影响 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物质的浓度)，平衡将 向着能够减弱这种改变的方向移动。 勒夏特列原理的适用对象是处于平衡状态的可逆反应，非可逆反应及处于非平 衡状态的可逆反应均不能用勒夏特列原理来解释。 [通关1] (易错排查)判断正误 (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)C(s)＋CO 2 (g) 2CO(g) ΔH＞0，其他条件不变时，升高温度，反应速率 v(CO 2 )和 CO 的平衡转化率均增大(√) 2 (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FeCl ＋3KSCNFe(SCN) ＋3KCl中加入适量KCl固体，平衡逆向移动， 3 3 溶液的颜色变浅(×) (6)在恒温恒容的密闭容器中发生反应3CO(g)＋Fe O(s) 2Fe(s)＋3CO(g)到达平衡， 2 3 2 充入氩气，原平衡不发生移动(√) [通关2] (2021·海南三亚检测)下列事实中，不能用勒夏特列原理加以解释的是( ) A．夏天，打开啤酒瓶时会在瓶口逸出气体 B．浓氨水中加入氢氧化钠固体时产生较多的刺激性气味的气体 C．合成氨反应需使用催化剂，说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动 D．将盛有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的密闭容器置于冷水中，混合气体颜色变浅 C [考查溶解平衡CO(g) CO(aq)，压强减小，则平衡向逆反应方向移动，形成大量 2 2 气体逸出，A项正确；考查温度、浓度、酸碱性对NH ＋HONH ·HONH＋OH－平衡 3 2 3 2 移动的影响，B项正确；催化剂同等程度地加快正、逆反应的速率，平衡不移动，C项错误；温 度对平衡2NO NO 产生影响，而气体颜色深浅与c(NO )有关，D项正确。] 2 2 4 2 [通关3] (人教选修4·P24，2题改编)某温度下，密闭容器中发生反应aX(g) bY(g)＋ cZ(g)，达到平衡后，保持温度不变，将容器的容积压缩到原来容积的一半，当达到新平衡时， 物质Y和Z的浓度均是原来的1.8倍。则下列叙述正确的是( ) A．可逆反应的化学方程式的化学计量数：a＞b＋c B．压缩容器的容积时， v正 增大， v逆 减小 C．达到新平衡时，物质X的转化率减小D．达到新平衡时，混合物中Z的质量分数增大 C [体积缩小，假设平衡不移动，则Y和Z的浓度应该为原来的2倍，而实际上为1.8倍， 则表明平衡向逆反应方向移动，压强增大， v正 、 v逆 均增大，且 v逆 ＞ v正 ，向Y、Z消耗的方向 即逆反应方向移动，则b＋c＞a，A、B项错误；X的转化率减小，C项正确；混合物中Z的质量 分数减小，D项错误。] [通关4] (2020.7·浙江选考)一定条件下：2NO (g)NO(g) ΔH＜0。在测定NO 的相对 2 2 4 2 分子质量时，下列条件中，测定结果误差最小的是( ) A．温度0 ℃、压强50 kPa B．温度130 ℃、压强300 kPa C．温度25 ℃、压强100 kPa D．温度130 ℃、压强50 kPa D [测定NO 的相对分子质量时，由于存在可逆反应2NO (g)NO(g)，气体中必然 2 2 2 4 存在NO，混合气体的平均相对分子质量在46～92之间，测定结果偏大。若让误差最小，应 2 4 使得平衡逆向移动，减少NO 的含量。该反应是放热反应，升温有利于逆向进行；该反应是 2 4 气体分子数减小的反应，减压有利于逆向进行，故适宜的条件应为高温、低压，选项中温度最 高为130℃，压强最小为50kPa，D项符合题意。] [通关5] (2020.7·浙江选考)5 mL 0.1 mol·L－1KI溶液与1 mL 0.1 mol·L－1FeCl 溶液发生 3 反应：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)2Fe2＋(aq)＋I(aq)，达到平衡。下列说法不正确的是( ) 2A．加入苯，振荡，平衡正向移动 B．经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈血红色，表明该化学反应存在 限度 C．加入FeSO 固体，平衡逆向移动 4 D．该反应的平衡常数K＝ D [加入苯，I 易溶于苯，促使平衡正向移动，A项正确；根据题中数据，FeCl 少量，加入 2 3 KSCN，溶液呈血红色，则萃取后的溶液中仍然存在Fe3＋，说明该反应存在限度，B项正确；加 入FeSO ，c(Fe2＋)增大，平衡逆向移动，C项正确；该表达式中缺少了c(I)，D项错误。] 4 2 训练(三十五) 化学平衡及其移动 1．(2021·河南部分重点校联考)在恒温恒容的密闭容器中发生反应 4NH (g)＋5O(g) 3 2 4NO(g)＋6HO(g) ΔH＜0，下列能说明该反应达到平衡状态的是( ) 2 ①反应速率5v(NH 3 )＝4v(O 2 ) ②体系的压强不再发生变化 ③混合气体的密度不再发 生变化 ④气体的平均摩尔质量不再发生变化 ⑤单位时间内生成5 mol O ，同时断裂12 2 mol O—H键 ⑥NO的浓度不变 A．②④⑥ B．①②④⑥ C．②⑤⑥ D．①②③④⑤A [无论反应是否达到平衡，用不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比， v(NH 3 )∶ v(O 2 )＝4∶5，则有5v(NH 3 )＝4v(O 2 )，①错误；该反应的正向是气体总分子数增加的 反应，恒温恒容时，体系的压强不变，则气体总物质的量不变，达到平衡状态，②正确；恒容时， 反应中各物质均为气体，则混合气体的密度始终不变，③错误；气体的总质量一定，平均摩尔 质量不变，则气体总物质的量不变，该反应达到平衡状态，④正确；单位时间内生成5 mol O 2 必然消耗6 mol H O，断裂12 mol H—O键，不能判断是否平衡，⑤错误；NO的浓度不变，则 2 其消耗速率等于生成速率，该反应达到平衡，⑥正确。] 2．(2021·山东日照检测)对可逆反应2A(s)＋3B(g)C(g)＋2D(g) ΔH<0，在一定条件 下达到平衡。下列有关叙述正确的是( ) ①增加A的量，平衡向正反应方向移动 ②升高温度，平衡向逆反应方向移动， v(正)减 小 ③压强增大一倍，平衡不移动， v(正)、 v(逆)不变 ④增大B的浓度， v(正)>v(逆) ⑤加 入催化剂，B的转化率提高 A．①② B．④ C．③ D．④⑤ B [A是固体，其量的变化对平衡无影响，①错误；而增大B的浓度，正反应速率增大， 平衡向正反应方向移动， v(正)>v(逆)，④正确；升高温度， v(正)、 v(逆)均增大，但 v(逆)增大的 程度大，平衡向逆反应方向移动，②错误；此反应为反应前后气体分子数不变的反应，故增大 压强，平衡不移动，但 v(正)、 v(逆)都增大，③错误；催化剂不能使化学平衡发生移动，B的转 化率不变，⑤错误。] 3．(2021·北京师大附中检测)实验： ①0.005 mol/L FeCl 溶液和0.015 mol/L KSCN溶液各1 mL混合得到红色溶液a，均分 3 溶液a置于b、c两支试管中； ②向b中滴加3滴饱和FeCl 溶液，溶液颜色加深； 3 ③再向上述b溶液中滴加3滴1 mol/L NaOH溶液，溶液颜色变浅且出现浑浊； ④向c中逐渐滴加1 mol/L KSCN溶液2 mL，溶液颜色先变深后变浅。 下列分析不正确的是( )A．实验②中增大Fe3＋浓度使平衡Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN) 正向移动 3 B．实验③中发生反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH) ↓ 3 C．实验③和④中溶液颜色变浅的原因相同 D．实验②、③、④均可说明浓度改变对平衡移动的影响 C [实验②中增大Fe3＋浓度使平衡Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN) 正向移动，c[Fe(SCN) ] 3 3 增大，溶液的红色加深，A项正确；实验③中滴加3滴1 mol/L NaOH溶液，发生反应：Fe3＋＋ 3OH－===Fe(OH) ↓，使平衡Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN) 逆向移动，溶液的颜色变浅，B项正 3 3 确；实验④逐渐滴加1 mol/L KSCN溶液，使平衡正向移动，后继续加溶液相当于稀释，红色 变浅，二者原因不同，C项错误；根据上述分析，实验②、③、④均可说明浓度改变对平衡移动 的影响，D项正确。] 4．(2021·山东日照实验中学检测)一定条件下，反应CO(g)＋HO(g)CO(g)＋H(g) 2 2 2 ΔH>0，达到平衡状态后，分别改变某个条件，下面四个说法中，条件改变、影响原因及影响结 果均正确的是( ) 条件改变 影响原因 影响结果 活化分子所占百分比增大，正逆反应速率 A 适当缩小容器的容积 平衡不移动 均同等程度加快 活化分子所占百分比增大，正逆反应速率 B 适当升高温度 平衡正向移动 加快，逆反应速率减慢 分子能量增大，活化分子所占百分比增 C 加入催化剂 平衡不移动 大，正逆反应速率均同等程度加快 活化分子所占百分比不变，但是单位体积 D 适当扩大容器的容积 内的活化分子数减少，正逆反应速率同等 平衡不移动 程度减慢 D [缩小容器的容积，单位体积内活化分子的数目增大，正、逆反应速率同等程度加快， 平衡不移动，但活化分子所占百分比不变，A项错误；适当升高温度，活化分子所占百分比增 大，正、逆反应速率均增大，但正反应速率增大倍数大于逆反应速率，平衡正向移动，B项错 误；加入催化剂，降低了活化能，分子能量不变，活化分子数目及所占百分比均增大，正、逆反 应速率同等程度加快，平衡不移动，C项错误；扩大容器的容积，单位体积内活化分子数目减 少，正、逆反应速率均同等程度地减慢，平衡不移动，D项正确。] 5．下列说法正确的是( ) A． (海南卷)已知反应CO(g)＋HO(g)CO(g)＋H(g) 2 2 2 ΔH<0。在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡，若减小压强，n(CO)增加；若 2 充入一定量的氮气，n(H )不变 2 B．(天津卷)常压下，羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO) (g)，该反应达 4到平衡时， v生成 [Ni(CO) 4 ]＝4v生成 (CO) C．(天津卷)在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应： MH(s)＋yH(g) MH (s) ΔH<0，若容器内气体压强保持不变，达到化学平衡 x 2 x＋2y D．(天津卷)在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应： MH x (s)＋yH 2 (g)MH x＋2y (s) ΔH<0，达到化学平衡，若向容器内通入少量氢气，则 v(放 氢)>v(吸氢) C [减压平衡不移动，n(CO)不变，恒压充入氮气，体积增大，效果等同于减压，平衡不 2 移动，n(H 2 )不变，A项错误；达到平衡时，4v生成 [Ni(CO) 4 ]＝ v生成 (CO)，B项错误；该反应是气 体压强减小的反应，所以压强不变可以说明达到了平衡状态，C项正确；加入氢气正反应速 率增大， v(放氢)v(逆)。 (2)①由图可知，温度升高时CO的产率上升，说明反应②是吸热反应，升高温度平衡正 向移动，CO的产率升高。 ②图中250 ℃时CHOH产率最大，随后升高温度，CHOH产率下降，故获取CHOH最 3 3 3 适宜的温度是250 ℃。提高CO 转化为CHOH的平衡转化率，可使用对反应①选择性更高 2 3 的催化剂，促使反应①更有利于发生，A正确；压缩体积，反应①正向移动，CHOH的平衡转 3 化率增大，反应②的平衡不移动，B正确；增大CO 和H 的初始投料比，CO 的转化率降低，C 2 2 2 错误。 答案 (1)①0.375 ②D ③> (2)①反应②是吸热反应，升高温度平衡正向移动，CO产率升高 ②250 ℃ AB 13．(2021·辽宁六校协作体联考)CO 和H 充入一定体积的密闭容器中，反应过程和在两 2 2 种温度下CHOH的物质的量随时间的变化如图1所示。 3 图1 (1)已知图1所示反应每消耗1 mol H ，热量变化是16.3 kJ，则反应的热化学方程式为 2 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K ________K (填“>”“＝”或“<”)。 Ⅰ Ⅱ (2)一定温度下，若此反应在恒压容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 ________(填字母)。 a．容器中压强不变 b．H 的体积分数不变 2 c．c(H )＝3c(CHOH) 2 3 d．容器中密度不变e．2个C===O断裂的同时有3个H—H断裂 (3)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时，体系中甲醇的产率和催化 剂的催化活性与温度的关系如图2所示。 图2 当温度为470 K时，图中P点________(填“是”或“不是”)处于平衡状态。490 K之后， 甲醇产率下降的原因是__________________________________________________________。 解析 (1)由题意知每消耗1 mol H ，热量变化是16.3 kJ，又由图1中CHOH的物质的 2 3 量随时间的变化图像可知该反应的正反应为放热反应，则该反应的热化学方程式为CO(g) 2 ＋3H(g)===CH OH(g)＋HO(g) ΔH＝－48.9 kJ·mol－1；该反应正反应为放热反应，温度越 2 3 2 高该反应的平衡常数越小，所以对应的平衡常数大小关系为K >K 。 Ⅰ Ⅱ (2)一定温度下发生反应CO(g)＋3H(g)===CH OH(g)＋HO(g)。因为此反应是在恒压容 2 2 3 2 器中进行，容器中压强始终不变，所以压强不变不能判断反应达到化学平衡状态，a项错误； 因为压强恒定，且化学方程式两边计量数之和是不等的，所以H 的体积分数不变能说明反应 2 达到化学平衡状态，b项正确；c(H )＝3c(CHOH)不能说明正、逆反应速率相等，所以不能判 2 3 断化学反应是否达到平衡状态，c项错误；容器中密度ρ＝，反应物和生成物都是气体，因为 反应是在恒压容器中进行且反应后气体体积减小，所以密度不变可以说明反应达到化学平 衡状态，d项正确；CO 和H 都是反应物，只要2个C===O断裂的同时就有3个H—H断裂， 2 2 不能说明正反应速率和逆反应速率相等，e项错误。 (3)在490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原因是：反应尚未达到平衡，温度越 高化学反应速率越快；490 K之后，甲醇产率下降的原因是：反应达到平衡后升高温度，平衡 逆向移动，且催化剂活性降低。 答案 (1)CO (g)＋3H(g)===CH OH(g)＋HO(g) ΔH＝－48.9 kJ·mol－1 > 2 2 3 2 (2)bd (3)不是 反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低