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2019-2020年高考化學一輪復習 課時27 化學平衡的移動考點過關(guān) 影響化學平衡移動的因素 【基礎梳理】 1. 化學平衡移動的概念 一個可逆反應，達到化學平衡狀態(tài)以后，若改變反應條件(如溫度、壓強、濃度等)，使正、逆反應的速率　　　　，化學平衡發(fā)生移動。最終在新的條件下，會建立　　　　　　，這個過程叫做化學平衡的移動。 2. 影響化學平衡移動的條件 (1)濃度對化學平衡的影響 在其他條件不變時，　　　　反應物濃度或　　　　生成物濃度都可使化學平衡向　　　　移動;反之化學平衡向逆反應方向移動。 (2)壓強對化學平衡的影響 ①對于反應前后氣體總體積發(fā)生變化的可逆反應，在其他條件不變時，　　　　壓強，化學平衡向　　　　　方向移動;反之，化學平衡向氣體體積增大的方向移動。 ②若反應前后氣體體積無變化，改變壓強，能同時改變正、逆反應速率，v(正)=v(逆)，平衡　　　　移動。 (3)溫度對化學平衡的影響 在其他條件不變的情況下，升高溫度，化學平衡向　　　　　　移動;降低溫度，化學平衡向　　　　　　移動。 說明: ①升高溫度，不管是吸熱還是放熱方向，反應速率均增大，但吸熱方向速率增大的倍數(shù)大于放熱方向速率增大的倍數(shù)，v(吸熱)>v(放熱)，故平衡向吸熱方向移動。 ②只要是升高溫度，新平衡狀態(tài)的速率值一定大于原平衡狀態(tài)的速率值;反之則小。 ③判斷反應的熱效應:若升高溫度，K值增大，平衡正向移動，正反應為吸熱反應;若升高溫度，K值減小，平衡逆向移動，正反應為放熱反應。 3. 催化劑對化學平衡的影響 催化劑對化學平衡移動　　　　影響，它的使用能　　　　程度地改變正、逆反應速率(即反應速率改變但仍然相等)，可以　　　　化學反應達到平衡所需要的時間。 4. 勒夏特列原理(化學平衡移動原理) 若改變影響平衡的一個條件(濃度、壓強、溫度等)，平衡就向能夠　　　這種改變的方向移動。 【典型例題】 自然界里氮的固定途徑之一是在閃電的作用下，N2與O2反應生成NO。 (1)在不同溫度下，反應N2(g)+O2(g)2NO(g)的平衡常數(shù)K如下表: 溫度/℃ 1 538 1 760 2 404 平衡常數(shù)K 0.8610-4 2.610-4 6410-4 ①該反應的ΔH　　　　(填“>”、“<”或“=”)0。 ②其他條件相同時，在上述三個溫度下分別發(fā)生該反應。1 538 ℃時，N2的轉(zhuǎn)化率隨時間變化如下圖所示，請補充完成1 760 ℃、2 404 ℃時N2的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的示意圖。 (2)一定條件下該反應在密閉容器中達到平衡后，要提高N2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是　　　　(填字母)。 A. 降低溫度 　B. 加催化劑 　　C. 增加壓強 D. 增加O2濃度 　E. 分離出一氧化氮 (3)2 404 ℃時，在容積為1.0 L的密閉容器中通入2.6 mol N2和2.6 mol O2，計算反應N2(g)+O2(g)2NO(g)達到平衡時NO的濃度。(此溫度下不考慮O2與NO的反應。計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) [答案]　(1)①>　 ② (2)DE (3)設NO的平衡濃度為x。 　　　　　　　　　N2(g)+O2(g)2NO(g) 起始時濃度/molL-1:　2.6　　　2.6　　 　0 轉(zhuǎn)化時濃度/molL-1:　　 　　　　 　x 平衡時濃度/molL-1:2.6-　2.6-　　x K===6410-4 x=0.20molL-1 [解析]　(1)①由表格數(shù)據(jù)可知溫度越高K越大，證明升高溫度平衡正向移動，正反應為吸熱反應，即ΔH>0。②畫圖注意:溫度越高反應速率越快，斜率越大，達到平衡所需的時間越短，N2的轉(zhuǎn)化率越大。 (2)若提高N2的轉(zhuǎn)化率，應改變條件使平衡正向移動(不能增加N2的濃度)。 (3)涉及平衡常數(shù)K的計算時，應先寫出反應的化學方程式，再列出各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度(或用“三段式”列出初始濃度、轉(zhuǎn)化濃度和平衡濃度)，其中未知濃度可以設未知數(shù)表示，最后列出K的表達式求解。 氨的合成是最重要的化工生產(chǎn)之一。 Ⅰ. 工業(yè)上合成氨用的H2有多種制取的方法: ①用焦炭跟水反應:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g); ②用天然氣跟水蒸氣反應:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) 已知有關(guān)反應的能量變化如上圖，則方法②中反應的ΔH=　　　　。 Ⅱ. 在3個1 L的密閉容器中，同溫度下、使用相同催化劑分別進行反應: 3H2(g)+N2(g)2NH3(g)，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，反應達到平衡時有關(guān)數(shù)據(jù)如下: 容器 甲 乙 丙 反應物投入量 3 mol H2、2 mol N2 6 mol H2、4 mol N2 2 mol NH3 達到平衡的時間/min t 5 8 平衡時N2的濃度/molL-1 c1 3 N2的體積分數(shù) w1 w2 ω3 混合氣體密度/gL-1 ρ1 ρ2 (1)下列能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是　　　　(填字母)。 A. 容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2 B. v(N2)正=3v(H2)逆 C. 容器內(nèi)壓強保持不變 D. 混合氣體的密度保持不變 (2)甲容器中達到平衡所需要的時間t　　　　(填“>”、“<”或“=”)5 min。 (3)乙中從反應開始到平衡時N2的平均反應速率為　　　　　　　　(注明單位)。 (4)分析上表數(shù)據(jù)，下列關(guān)系正確的是　　　　(填字母)。 a. 2c1=3 molL-1 b. w1=w2 c. 2ρ1=ρ2 (5)該溫度下，容器乙中，該反應的平衡常數(shù)K=　　　　(用分數(shù)表示)。 [答案]?、? (a+3b-c)kJmol-1 Ⅱ. (1)C　(2)>　(3)0.2 molL-1min-1 (4)c　(5) [解析]?、? 根據(jù)三個能量圖寫出熱化學方程式分別為 ①CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=-a kJmol-1 ②H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH=-b kJmol-1 ③CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-c kJmol-1 由③-(①+②3)得:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH=(a+3b-c)kJmol-1。 Ⅱ. (1)容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2，取決于起始配料比和轉(zhuǎn)化程度，不能說明達到平衡狀態(tài)，故a錯誤;當3v(N2)正=v(H2)逆時，才說明達到平衡狀態(tài)，故b錯誤;容器內(nèi)壓強保持不變，可說明達到平衡狀態(tài)，故c正確;恒容時體積不變，質(zhì)量不變，則混合氣體的密度保持不變，不能說明達到平衡狀態(tài)，故d錯誤。 (2)若為恒壓容器，甲、乙容器中達到平衡所用時間相同，為5 min，但是容器恒容，甲容器比乙容器中反應物的濃度小，反應速率比乙中小，故達到平衡所需要的時間更長，即t>5 min。 (3)容器乙中，反應前氮氣的濃度為=4 molL-1，氮氣的平均反應速率為v(N2)=0.2 molL-1min-1。 (4)恒溫、恒容條件下，假設乙容器的容積為2 L，則達到平衡時甲、乙為等效平衡，各組分的含量、濃度相等，此時氮氣的濃度為c1，然后將容器的容積縮小到1 L，若平衡不移動，2c1=3 molL-1，由于壓強增大，平衡向著正向移動，所以2c1>3 molL-1，故a錯誤;乙中加入了4 mol氮氣、6 mol氫氣，而甲中為3 mol H2、2 mol N2，故乙對甲來說相當于加壓，平衡右移，氮氣的體積分數(shù)減小，所以w2v(逆)，沒有達到化學平衡狀態(tài)，T1點以后，隨著溫度的升高，C的含量減小，表示化學平衡向逆反應方向移動，正反應為放熱反應，ΔH<0。 圖像(3):p1為平衡點;p1點以前，v(正)>v(逆)，反應沒 有達到化學平衡狀態(tài);p1點以后，隨著壓強的增大，C的含量減小，表示化學平衡向逆反應方向移動，逆反應為氣體分子數(shù)減少的反應，即m+np2) 溫度對反應的影響 平衡體系增加O2對反應的影響 催化劑對反應的影響 圖示 [答案]　(1)　1.510-3 molL-1s-1 (2)C [解析]　(1)02 s時，n(NO)由0.020 mol變成0.008 mol，消耗的量為0.020 mol-0.008 mol=0.012 mol，消耗的氧氣的量為0.006 mol; v(O2)===1.510-3 molL-1s-1。 (2)壓強增大，平衡向正反應方向移動，NO2的體積分數(shù)增大，A錯;溫度升高，平衡向逆反應方向移動，氧氣的轉(zhuǎn)化率下降，B錯;催化劑可以縮短達到平衡的時間，D錯。 苯乙烯是重要的基礎有機原料。工業(yè)中用乙苯(C6H5—CH2CH3)為原料，采用催化脫氫的方法制取苯乙烯(C6H5—CH＝CH2)的化學方程式為 C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH＝CH2(g)+H2(g) ΔH1。 (1)向體積為V L的密閉容器中充入a mol乙苯，反應達到平衡狀態(tài)時，平衡體系組成(物質(zhì)的量分數(shù))與溫度的關(guān)系如下圖所示: 由圖可知:在600 ℃時，平衡體系中苯乙烯的物質(zhì)的量分數(shù)為25%，則: ①氫氣的物質(zhì)的量分數(shù)為　　　　;乙苯的物質(zhì)的量分數(shù)為　　　　。 ②乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為　　　　。 ③計算此溫度下該反應的平衡常數(shù)(請寫出計算過程)。 (2)分析上述平衡體系組成與溫度的關(guān)系圖可知:ΔH1　　　　(填“>”、“=”或“<”)0。 (3)已知某溫度下，當壓強為101.3 kPa時，該反應中乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為30%;在相同溫度下，若反應體系中加入稀釋劑水蒸氣并保持體系總壓為101.3 kPa，則乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率　　　　(填“>”、“=”或“<”)30%。 [答案]　(1)①25%　50%?、?3% ③C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH＝CH2(g)+H2(g) 起始濃度/molL-1: 0 0 變化濃度/molL-1: 平衡濃度/molL-1: K== (2)>　(3)> [解析]　(1)①由圖可知，在600 ℃時，平衡體系中苯乙烯的物質(zhì)的量分數(shù)為25%，乙苯的物質(zhì)的量分數(shù)為50%，陰影部分為氫氣的物質(zhì)的量分數(shù)有25%。 ②設乙苯轉(zhuǎn)化了x mol， C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH＝CH2(g)+H2(g) 起始/mol: a 0 0 轉(zhuǎn)化/mol: x x x 平衡/mol: a-x x x =0.25 解得x= 乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率=100%=33% ③C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH＝CH2(g)+H2(g) 起始濃度/molL-1: 0 0 變化濃度/molL-1: 平衡濃度/molL-1: K== (2)分析上述平衡體系組成與溫度的關(guān)系圖可知:溫度升高，氫氣和苯乙烯的物質(zhì)的量增大，該反應的正反應方向為吸熱反應。 (3)加入水蒸氣后保持壓強不變，容器的體積增大，平衡向生成氣體體積增大的方向移動，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率增大。 現(xiàn)有三個反應: 反應①:Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)ΔH1;K1 反應②:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)ΔH2;K2 反應③:Fe(s)+CO2 (g)FeO(s)+CO(g)ΔH3;K3 在不同溫度下，部分K1、K2的值如下: T/℃ 700 800 K1 2.38 2.56 K2 0.80 (1)K1的表達式為　　　　　　　;根據(jù)反應①、②、③推導出K1、K2、K3的關(guān)系式K3=　　　　。 (2)要使反應①在一定條件下建立的平衡右移，可采取的措施有　　　　(填字母)。 A. 縮小容器體積　　　　　　B. 降低溫度 C. 升高溫度 D. 使用合適的催化劑 E. 設法減少H2的量 F. 設法減少FeO的量 (3)800 ℃時，向容積為2 L的恒容密閉容器中充入一定量的CO和H2O(g)，維持恒溫，發(fā)生反應②，反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表: 反應時間/min 0 2 4 6 n(CO)/mol 1.20 0.90 0.80 n[H2O(g)]/mol 0.60 0.20 ①反應在2 min內(nèi)的平均反應速率為v(H2O)= 　　　　　。 ②800 ℃時，K2=　　　　　　　。 ③保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0.20 mol H2O(g)，與原平衡相比，達到新平衡時CO的轉(zhuǎn)化率　　　　　　(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (4)由以上信息推斷反應③正反應為　　　　(填“放熱”或“吸熱”)反應。 (5)在恒溫恒壓密閉容器中通入CO和H2O(g)各1 mol發(fā)生反應②，當反應達到平衡后，維持溫度與壓強不變，t1時刻再通入各1 mol的CO和H2O(g)混合氣體，請在右圖中畫出正、逆反應速率[v(正)、v(逆)]在t1后隨時間t變化的曲線圖。 [答案]　(1)K1=　 (2)CE (3)①0.075 molL-1min-1?、??、墼龃? (4)放熱 (5) [解析]　(1)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積比反應物濃度系數(shù)次冪的乘積，固體和純液體不寫在表達式里;第三個方程式等于第一個減去第二個，所以K3=。 (2)該反應是氣體體積不變的反應，改變壓強平衡不移動。由表格可知溫度越高，K越大，升高溫度平衡正向移動。催化劑不影響平衡，改變固體的量不影響平衡。 (3)三段式求解。 (4)根據(jù)K3=計算可知，溫度越高，K3越小，正反應放熱。 (5)按題意加入反應物，反應物的濃度增大，生成物的濃度減小，因為壓強不變而體積可變，新平衡時體積加倍，濃度不變，所以達新平衡時速率和原平衡速率相等。 尿素(H2NCONH2)是一種非常重要的高氮化肥，工業(yè)上合成尿素的反應如下: 2NH3(l)+CO2(g)H2O(l)+H2NCONH2 (l) ΔH=-103.7 kJmol-1 反應在進行時分為如下兩個步驟: 第一步: 2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4 (l)(氨基甲酸銨)　ΔH1 第二步: H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l)　ΔH2 某實驗小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件，在一體積為0.5 L的密閉容器中投入4 mol氨和1 mol二氧化碳，實驗測得反應中各組分隨時間的變化如圖1所示: 圖1 圖2 (1)下列措施有利于提高尿素的產(chǎn)率的是　　　　(填字母)。 A. 采用高溫 B. 采用高壓 C. 在反應混合物中加入更多的水 (2)由上面信息可知總反應進行到　　　　min時到達平衡。該反應達到平衡的標志是　　　　　　　　　　　(任寫一條即可)不再變化。 (3)已知總反應的快慢由慢的一步?jīng)Q定，則合成尿素總反應的快慢由第　　　步反應決定。 (4)第二步反應的平衡常數(shù)K隨溫度的變化如圖2所示，則ΔH2　　　　(填“>”、“<”或“=”)0;平衡后若在t1時刻將該反應體系升溫到某溫度，請在右圖中畫出第二步反應平衡移動的v-t圖像。 [答案]　(1)B (2)55　反應體系中各物質(zhì)的濃度(或某物質(zhì)的物質(zhì)的量或容器內(nèi)的壓強或容器內(nèi)氣體的密度等) (3)二 (4)>　 [解析]　(1)提高尿素的產(chǎn)率，就是改變條件使平衡正向移動。增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動，B項正確;正反應放熱，A項錯誤。 (2)由圖1可知各物質(zhì)的物質(zhì)的量不再變化，反應達到平衡;反應達到平衡的標志是:變化的量不再變化了，反應達到平衡狀態(tài)，如:反應體系中各物質(zhì)的濃度、某物質(zhì)的物質(zhì)的量、容器內(nèi)的壓強、容器內(nèi)氣體的密度等。 (3)由圖1依據(jù)各物質(zhì)物質(zhì)的量的變化達到平衡所需的時間，判斷第二步的反應速率慢，則合成尿素總反應的快慢由第二步反應決定。 (4)由圖2可知溫度越高，K越大，證明溫度越高平衡正向移動，正反應為吸熱反應，即ΔH>0。畫圖注意:升高溫度，正、逆反應速率都突然增大，平衡正向移動，正反應速率增大的更多。