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考点一:化学平衡的移动
1.概念
在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态以后,若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化,平衡混
合物中各组分的浓度也会随之改变,从而在一段时间后达到新的平衡状态。这种化学反应由一种平衡状态
变为另一种平衡状态的过程,称为化学平衡移动。
2.化学平衡移动的过程
3.化学平衡移动与化学反应速率的关系
(1)v 正>v 逆:平衡向移动。
(2)v 正=v 逆:反应达到平衡状态,平衡移动。
(3)v 正<v 逆:平衡向移动。
4.影响化学平衡的外界因素
若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下:
改变的条件(其他条件不变)
化学平衡移动的方向
浓度
增大反应物浓度或减小反
应产物浓度
向方向移动
减小反应物浓度或增大反
应产物浓度
向方向移动
压强(对于有气
体参加的可逆
反应前后气
体体积改变
增大压强
向化学方程式中气态物质化学式前系数
减小的方向移动
减小压强
向化学方程式中气态物质化学式前系数
第42 讲 反应条件对化学平衡移动的影响
01 解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,能用相关理论解释其一般规律。
02 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。
03 掌握新旧平衡状态比较的一般方法和思路。
重点·夯基易错
1
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反应)
的方向移动
反应前后气
体体积不变
改变压强
平衡移动
温度
升高温度
向反应方向移动
降低温度
向反应方向移动
催化剂
同等程度地改变v 正、v 逆,平衡不移动
5.化学平衡中的特殊情况
(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时,由于其“浓度”是恒定的,不随其量的
增减而变化,故改变这些固体或液体的量,对化学平衡没影响。
(2)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。
(3)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
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倍数减小
(等效于减压)
6.勒·夏特列原理及应用
1.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( )
2.化学平衡正向移动,反应物的转化率一定增大( )
3.向平衡体系FeCl3+3KSCN
Fe(SCN)3+3KCl 中加入适量KCl 固体,平衡逆向移动,溶液的颜色变
浅( )
4.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(
)
5.C(s)+CO2(g)
2CO(g) ΔH>0,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( )
2
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6.只要v 正增大,平衡一定正向移动( )
解答化学平衡移动类试题的一般思路
第
一
步
弄清化学
平衡移动
的实质
—
↓
第
二
步
确定反应
是否达到
平衡状态
—
↓
第
三
步
运用反应速
率原理分析
速率的变化
—
↓
第
四
步
判断平衡移
动的方向
—
1.COCl2(g)
CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,当反应达到平衡时,下列措施:①升温、②恒容通入惰性气体、
③增加CO 的浓度、④减压、⑤加催化剂、⑥恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是( )
A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥
2.在密闭容器中,反应:xA(g)+yB(g)
zC(g),在一定条件下达到平衡状态,试回答下列问题:
(1)若保持体积不变,通入氦气,则平衡________移动。
(2)若保持压强不变,通入氦气,平衡向正反应方向移动,则x、y、z 的关系为________。
1.(2024·浙江·高考真题)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
方法·规律总结
点拨·能力培养
真题·明考向
3
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I.
II.
向容积为
的密闭容器中投入
和
,不同温度下,测得
时(反应均未平衡)的相关
数据见下表,下列说法不正确的是
温度(
)
400
500
600
乙烷转化率(
)
2.2
9.0
17.8
乙烯选择性(
)
92.6
80.0
61.8
注:乙烯选择性
A.反应活化能:
B.
时,
反应I 的平均速率为:
C.其他条件不变,平衡后及时移除
,可提高乙烯的产率
D.其他条件不变,增大投料比
投料,平衡后可提高乙烷转化率
2.(2021·福建·高考真题)实验室配制碘水时,通常将
溶于
溶液:
。关于该溶
液,下列说法正确的是
A.
的电子式为
B.滴入淀粉溶液,不变蓝
C.加水稀释,平衡逆向移动
D.加少量
固体平衡正向移动
3.(2021·辽宁·高考真题)某温度下,在恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应
,
一段时间后达到平衡。下列说法错误的是
A.升高温度,若
增大,则
B.加入一定量Z,达新平衡后
减小
4
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C.加入等物质的量的Y 和Z,达新平衡后
增大
D.加入一定量氩气,平衡不移动
4.(2024·北京·高考真题)可采用
催化氧化法将工业副产物
制成
,实现氯资源的再利用。
反应的热化学方程式:
。下图所示为该法的一种
催化机理。
下列说法不正确的是
A.Y 为反应物
,W 为生成物
B.反应制得
,须投入
C.升高反应温度,
被
氧化制
的反应平衡常数减小
D.图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应
5.(2024·江苏·高考真题)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
①
②
、
下,将一定比例
、
混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、
L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO 和
的体积分数如图所示。下列说法正确的是
5
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A.L4处与L5处反应①的平衡常数K 相等
B.反应②的焓变
C.L6处的
的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO 的生成速率小于
的生成速率
考点二:平衡移动方向与转化率的判断
反应aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)的转化率分析
(1)若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比,达到平衡后,它们的转化率相等。
(2)若只增加A 的量,平衡正向移动,B 的转化率增大,A 的转化率减小。
(3)若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B 的浓度,等效于压缩(或扩大)容器体积,气体反应物的转化率与
化学计量数有关。
同倍数增大c(A)和c(B)
(4)对于以下三个反应,从反应开始进行到达到平衡后,保持温度、体积不变,按要求回答下列问题。
①PCl5(g)
PCl3(g)+Cl2(g)
再充入PCl5(g),平衡向________方向移动,达到平衡后,PCl5(g)的转化率________,PCl5(g)的百分含量
______。
②2HI(g)
I2(g)+H2(g)
再充入HI(g),平衡向________方向移动,达到平衡后,HI(g)的分解率__________,HI(g)的百分含量
________。
③2NO2(g)
N2O4(g)
重点·夯基易错
6
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再充入NO2(g),平衡向________方向移动,达到平衡后,NO2(g)的转化率________,NO2(g)的百分含量
________。
④mA(g)+nB(g)
pC(g)
同等倍数的加入A(g)和B(g),平衡________移动,达到平衡后,①m+n>p,A、B 的转化率都________,
体积分数都________;②m+n=p,A、B 的转化率、体积分数都________;③m+n<p,A、B 的转化率
都________,体积分数都________。
(1)构建恒温恒容平衡思维模式
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。
(2)构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例,见图示)
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动。
(3)平衡移动对转化率(α)的影响
以反应aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)为例:
影响因素
平衡移动方向及转化率变化
浓度
增大A 浓度
平衡右移,α(A)减小,α(B)增大;同理可推导B
减小C 浓度
平衡右移,α(A)、α(B)均增大;同理可推导D
温度
升温
ΔH<0 时,平衡左移,α(A)、α(B)均减小;
ΔH>0 时则相反
降温
ΔH<0 时,平衡右移,α(A)、α(B)均增大;
ΔH>0 时则相反
压强
加压
a+b>c+d 时,平衡右移,α(A)、α(B)均增大;a+b<c
+d 时则相反
减压
a+b>c+d 时,平衡左移,α(A)、α(B)均减小;a+b<c
+d 时则相反
方法·规律总结
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1.在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:xA(g)+yB(g)
zC(g),平衡时测得C 的浓度为0.50
mol·L-1。保持温度不变,将容器的容积压缩到原来的一半,再达到平衡时,测得C 的浓度变为0.90 mol·L
-1。下列有关判断不正确的是( )
A.C 的体积分数增大了
B.A 的转化率降低了
C.平衡向逆反应方向移动
D.x+y<z
2.一定温度下,在3 个容积均为1.0 L 的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g)
CH3OH(g)达到平衡,
下列说法正确的是( )
容器
温度/K
起始浓度/(mol·L-1)
平衡浓度/(mol·L-1)
c(H2)
c(CO)
c(CH3OH)
c(CH3OH)
Ⅰ
400
0.20
0.10
0
0.080
Ⅱ
400
0.40
0.20
0
Ⅲ
500
0
0
0.10
0.025
A.该反应的正反应吸热
B.达到平衡时,容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大
C.达到平衡时,容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍
D.达到平衡时,容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大
1.(2024·湖南·高考真题)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的
和
,发生如下反应:
主反应:
副反应:
在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数
随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列
点拨·能力培养
真题·明考向
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说法正确的是
A.投料比x 代表
B.曲线c 代表乙酸的分布分数
C.
,
D.L、M、N 三点的平衡常数:
2.(2024·山东·高考真题)逆水气变换反应:
。一定压力下,按
,
物质的量之比
投料,
,
温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。
已知该反应的速率方程为
,
,
温度时反应速率常数k 分别为
。下列说法错误
的是
A.
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B.
温度下达平衡时反应速率的比值:
C.温度不变,仅改变体系初始压力,反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D.
温度下,改变初始投料比例,可使平衡时各组分摩尔分数与
温度时相同
1.(2024·广西柳州·模拟预测)乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。一定条件下
和
合成乙烯的反应为
。向
恒容密闭容器中充入
和
,测得不同温度下
的平衡转化率及催化剂的催化效率如题图所示。下列说法正确
的是
A.
点的平衡常数比
点的大
B.250℃时,当
的转化率位于
点时,保持其他条件不变,仅延长反应时间不可能使转化率达到
C.250℃~350℃时,催化效率降低的主要原因是
的平衡浓度减小
D.250℃时,平衡体系中乙烯的体积分数为
2.(2024·广东·模拟预测)在容积为2 L 的恒容密闭容器中发生反应
,图I 表示
200 ℃时容器中A、B、C 的物质的量随时间的变化关系,图Ⅱ表示不同温度下达到平衡时C 的体积分数随
演练·提能力
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起始
的变化关系,则下列结论正确的是
A.由图Ⅱ可知反应
的
B.200℃时,反应从开始到平衡的平均速率
C.200 ℃时,向容器中充入
和
,达到平衡时,A 的体积分数大于0.5
D.若在图I 所示的平衡状态下,再向体系中充入Kr,重新达到平衡前
3.(2024·广西柳州·模拟预测)
和
联合重整能减少温室气体的排放。其他条件相同时,
投料比为
,发生以下两个反应:
①
;
②
。
或
的平衡转化率与温度变化关系如图所示,下列说法错误的是
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A.在上述条件下,反应①②同时达到平衡
B.
,升温更有利于反应②
C.加热、加压都有利于增大反应①②的速率
D.
始终低于1.0,是因为发生了反应②
4.(2024·湖南·高考真题)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的
和
,发生如下反应:
主反应:
副反应:
在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数
随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列
说法正确的是
A.投料比x 代表
B.曲线c 代表乙酸的分布分数
C.
,
D.L、M、N 三点的平衡常数:
5.(2024·北京丰台·二模)利用反应
,将工业生产中的副产物
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HCl 转化为
,可实现氯的循环利用,减少污染。投料比
,L(
、
)、X 可分别代表
温度或压强,下图表示L 一定时,HCl 的平衡转化率随X 的变化关系。
下列说法不正确的是
A.
B.
C.a 点对应的化学平衡常数的数值为80
D.a 点时,保持温度和压强不变,向容器中再充入0.4mol HCl 和0.1mol
,当再次平衡时HCl 的转化
率仍为80%
6.(2024·广东·二模)甲醇是重要的化工原料。CO2与H2反应可合成甲醇,反应如下:
,恒容密闭容器中,a mol CO2和3a mol H2,反应达到平衡时,
各组分的物质的量浓度(c)随温度(T)变化如图所示。下列说法正确的是
A.随温度升高该反应的平衡常数变大
B.加入合适催化剂有利于提高CO2的平衡转化率
C.
℃时,恒容下充入Ar,压强增大,平衡正向移动,平衡时浓度变小
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D.
℃时,恒压下2a mol
与6a mol
反应达到平衡时
7.(2022·海南,8)某温度下,反应CH2==CH2(g)+H2O(g)
CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡,下
列说法正确的是( )
A.增大压强,v 正>v 逆,平衡常数增大
B.加入催化剂,平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大
C.恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向正反应方向移动
D.恒容下,充入一定量的CH2==CH2(g),CH2==CH2(g)的平衡转化率增大
8.一定条件下:2NO2(g)
N2O4(g) ΔH<0。在测定NO2的相对分子质量时,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
9.工业上常用甲烷、水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应。
Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
下列操作中,能提高CH4(g)平衡转化率的是__________(填字母)。
A.增加CH4(g)用量
B.恒温恒压下通入惰性气体
C.移除CO(g)
D.加入催化剂
10.在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g),起始压强为0.2 MPa 时,发
生下列反应生成水煤气:
Ⅰ.C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g) ΔH1=+131.4 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.1 kJ·mol-1
下列说法正确的是__________。
A.平衡时向容器中充入惰性气体,反应Ⅰ的平衡逆向移动
B.混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡
C.平衡时H2的体积分数可能大于
D.将炭块粉碎,可加快反应速率
11.T ℃时,在容积为2 L 的3 个恒容密闭容器中发生反应:3A(g)+B(g)
xC(g),按不同方式投入反
应物,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
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容器
甲
乙
丙
反应物的投入量
3 mol A、2 mol B
6 mol A、4 mol B
2 mol C
达到平衡的时间/min
5
8
A 的浓度/(mol·L-1)
c1
c2
C 的体积分数/%
w1
w3
混合气体的密度/(g·L-1)
ρ1
ρ2
下列说法正确的是( )
A.若x<4,则2c1<c2
B.若x=4,则w1=w3
C.无论x 的值是多少,均有2ρ1=ρ2
D.甲容器达到平衡所需的时间比乙容器达到平衡所需的时间短
12.在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下,a mol CO 与3a mol H2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,
下同)。
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.重新平衡时减小
(2)若容器容积不变,下列措施可增大甲醇产率的是________。
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
(3)达到平衡后,为提高H2的转化率和该反应的速率,可采取的措施是________(填序号)。
①加催化剂同时升高温度 ②加催化剂同时增大压强 ③升高温度同时充入N2 ④降低温度同时增大压强
⑤增大CO 的浓度
13.一定条件下存在反应:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),其正反应放热。图1、图2 表示起始时容器甲、
丙体积都是V,容器乙、丁体积都是;向甲、丙内都充入2a mol SO2和a mol O2并保持恒温;向乙、丁内
都充入a mol SO2和0.5a mol O2并保持绝热(即与外界无热量交换),在一定温度时开始反应。
下列说法正确的是( )
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A.图1 达平衡时,c(SO2):甲=乙
B.图1 达平衡时,平衡常数K:甲<乙
C.图2 达平衡时,所需时间t:丙<丁
D.图2 达平衡时,体积分数φ(SO3):丙>丁
16