2023版高三一輪總復(fù)習(xí)化學(xué)（蘇教版）第4部分 專題7 第32講化學(xué)平衡的移動(基礎(chǔ)課)

第32講化學(xué)平衡的移動(基礎(chǔ)課)1.了解化學(xué)平衡移動及影響因素。2.了解化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科研中的重要應(yīng)用。eq\a\vs4\al(化學(xué)平衡移動)1．化學(xué)平衡移動的概念與實質(zhì)(1)概念eq\x(\a\al(一定條件下,的化學(xué)平衡))eq\o(→,\s\up9(條件),\s\do9(改變))eq\x(平衡破壞)eq\o(→,\s\up9(一定),\s\do9(時間后))eq\x(\a\al(新條件下,的新平衡))即平衡移動就是由一個“平衡狀態(tài)→不平衡狀態(tài)→新平衡狀態(tài)”的過程。(2)實質(zhì)：改變條件引起v正、v逆的變化①v正>v逆，平衡向正反應(yīng)方向移動；②v正＝v逆，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，不發(fā)生平衡移動；③v正<v逆，平衡向逆反應(yīng)方向移動。即哪方向速率大平衡就向哪方向移動。2．影響化學(xué)平衡的外界因素(1)濃度對平衡的影響①其他條件不變時，增大反應(yīng)物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，同理減小反應(yīng)物濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動。②根據(jù)濃度商(Q)和平衡常數(shù)判斷平衡移動a．當Q＝K時，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；b．當Q>K時，平衡向逆反應(yīng)方向移動；c．當Q<K時，平衡向正反應(yīng)方向移動。③應(yīng)用：工業(yè)生產(chǎn)中，適當增大廉價的反應(yīng)物的濃度，使平衡向正反應(yīng)方向移動，提高價格較高原料的轉(zhuǎn)化率，從而降低成本。(2)壓強對平衡的影響其他條件不變時，增大壓強會使平衡向氣體體積減小的方向移動，減小壓強，會使平衡向氣體體積增大的方向移動。(1)改變壓強，對于反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，平衡不移動，v正、v逆同倍數(shù)改變。(2)平衡混合物中都是固體或液體時，改變壓強，平衡不移動。(3)恒溫恒容條件通“惰性氣體”，各組分濃度不變，v正、v逆不變，平衡不移動；恒溫恒壓通“惰性氣體”，各組分濃度同倍數(shù)減小(相當于減壓)，平衡向氣體體積增大的方向移動。(3)溫度對平衡的影響其他條件不變時，升高溫度，平衡向吸熱方向移動；降低溫度，平衡向放熱方向移動。(4)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，以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度)，平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。如反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在一定溫度下達到平衡時c(N2)＝amol·L－1，壓強為p，在恒溫下，將容器容積縮小一半，達到平衡時，c′(N2)＜2amol·L－1，p′＜2p。催化劑能夠同等程度的改變正、逆反應(yīng)速率，對平衡移動沒有影響，只能改變達到平衡的時間。3．v-t圖像分析影響化學(xué)平衡的因素某溫度下，在密閉容器中SO2、O2、SO3三種氣態(tài)物質(zhì)建立化學(xué)平衡后，改變條件對反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<0的正、逆反應(yīng)速率的影響如圖所示：ABCD(1)加催化劑對反應(yīng)速率影響的圖像是C(填字母，下同)，平衡不移動。(2)升高溫度對反應(yīng)速率影響的圖像是A，平衡向逆反應(yīng)方向移動。(3)增大反應(yīng)容器體積對反應(yīng)速率影響的圖像是D，平衡向逆反應(yīng)方向移動。(4)增大O2的濃度對反應(yīng)速率影響的圖像是B，平衡向正反應(yīng)方向移動。改變溫度和壓強時，v正、v逆均改變，但改變的程度可能不同?；瘜W(xué)平衡移動與轉(zhuǎn)化率判斷1．(2021·遼寧模擬)某溫度下，在一恒容密閉容器中進行如下兩個反應(yīng)并達到平衡：①2X(g)＋Y(g)Z(s)＋2Q(g)ΔH1<0②M(g)＋N(g)R(g)＋Q(g)ΔH2>0下列敘述錯誤的是()A．加入適量Z，①和②平衡均不移動B．通入稀有氣體Ar，①平衡正向移動C．降溫時無法判斷Q濃度的增減D．通入氣體Y，則N的轉(zhuǎn)化率減小B[Z為固體，加入適量Z不影響反應(yīng)①的平衡，而反應(yīng)②與Z無關(guān)，故加入Z也不影響反應(yīng)②的平衡，A正確；通入稀有氣體Ar，由于容器容積不變，故與反應(yīng)有關(guān)的氣體濃度不發(fā)生改變，反應(yīng)①的平衡不移動，B錯誤；反應(yīng)①的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)②的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度降低，反應(yīng)①平衡正向移動，反應(yīng)②平衡逆向移動，但兩個反應(yīng)中反應(yīng)物的起始濃度未知，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，Q的濃度增大，導(dǎo)致反應(yīng)②平衡逆向移動，則N的轉(zhuǎn)化率減小，D正確。]2．(2021·煙臺模擬)科研工作者利用無水乙醇催化脫水制備乙烯，有關(guān)反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)如表所示。下列說法正確的是()溫度/K化學(xué)平衡常數(shù)Ⅰ.C2H5OH(g)eq\o(,\s\up9(催化劑))C2H4(g)＋H2O(g)Ⅱ.2C2H5OH(g)eq\o(,\s\up9(催化劑))C2H5OC2H5(g)＋H2O(g)5003.20.807007.70.1490012.30.12A.升高溫度，反應(yīng)Ⅰ的速率加快，反應(yīng)Ⅱ的速率減慢B．通過改變溫度和壓強均能促進反應(yīng)Ⅰ而抑制反應(yīng)ⅡC．降低溫度使C2H5OC2H5(g)eq\o(,\s\up9(催化劑))2C2H4(g)＋H2O(g)平衡逆向移動D．增大C2H5OH的濃度，反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ的轉(zhuǎn)化率均減小C[升高溫度，反應(yīng)速率加快，故反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的速率均加快，A錯誤。由溫度升高，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)增大，反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)減小，可知反應(yīng)Ⅰ為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ為放熱反應(yīng)，若改變溫度為升高溫度，則可使反應(yīng)Ⅱ平衡向逆反應(yīng)方向移動，反應(yīng)Ⅰ向正反應(yīng)方向移動，即抑制反應(yīng)Ⅱ促進反應(yīng)Ⅰ；但由于反應(yīng)Ⅱ為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，故改變壓強，反應(yīng)Ⅱ平衡不移動，既不能促進也不能抑制反應(yīng)Ⅱ，B錯誤。增大C2H5OH的濃度，反應(yīng)Ⅰ的轉(zhuǎn)化率減小，反應(yīng)Ⅱ的轉(zhuǎn)化率不變，D錯誤。]3．在一個密閉容器中充入amolA和bmolB，發(fā)生反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)ΔH>0，一段時間后達到平衡，測得各物質(zhì)的濃度。(1)若體積不變，僅增加c(A)，A的轉(zhuǎn)化率將(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，B的轉(zhuǎn)化率將，達到新平衡時，c(A)將，c(C)將。(2)體積不變，再充入amolA和bmolB，則平衡移動，達到新平衡時，c(A)將，c(C)將。①若a＋b＝c＋d，則A的轉(zhuǎn)化率將；②若a＋b>c＋d，則A的轉(zhuǎn)化率將；③若a＋b<c＋d，則A的轉(zhuǎn)化率將。(3)升高溫度，平衡移動，達到新平衡時，c(A)將，c(C)將，A的轉(zhuǎn)化率將。[答案](1)減小增大增大增大(2)正向增大增大①不變②增大③減小(3)正向減小增大增大平衡轉(zhuǎn)化率變化的判斷方法(1)改變溫度或壓強，若平衡正向移動，轉(zhuǎn)化率增大。(2)兩種或多種反應(yīng)物的反應(yīng)，增大某一反應(yīng)物的濃度，其他反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，而自身的減小。(3)對于分解的可逆反應(yīng)aA(g)bB(g)＋cC(g)，A分解建立平衡后，增大A的濃度，平衡向正向移動。當a＝b＋c時，α(A)不變，φ(A)不變；a>b＋c時，α(A)增大，φ(A)減?。籥<b＋c時，α(A)減小，φ(A)增大。[α(A)表示A的轉(zhuǎn)化率，φ(A)表示A的百分含量。]勒夏特列原理與v-t圖像分析4．(2021·宜昌模擬)下列事實不能用勒夏特列原理解釋的是()A．使用催化劑可以提高合成氨的產(chǎn)量B．實驗室制取乙酸乙酯時，將乙酸乙酯不斷蒸出C．保存FeCl3溶液時，加少量稀鹽酸D．實驗室用排飽和食鹽水的方法收集氯氣[答案]A5．在一密閉容器中，反應(yīng)aA(g)＋bB(s)cC(g)＋dD(g)達到平衡后，保持溫度不變，將容器縮小為原來的一半，當達到新的平衡時，A的濃度是原來的1.6倍，則下列說法正確的是()A．平衡向逆反應(yīng)方向移動B．a(chǎn)<c＋dC．物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率增大D．物質(zhì)A和C的濃度都增大，且增大的倍數(shù)相同C[容器縮小為原來的一半，若平衡不移動，則A的濃度應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?倍；因達到新的平衡時，A的濃度是原來的1.6倍，說明平衡正向移動，C的濃度是原來的2倍還多，A的轉(zhuǎn)化率增大。]6．如圖是關(guān)于反應(yīng)：A2(g)＋3B2(g)2C(g)ΔH<0的平衡移動圖像，影響平衡移動的原因是()A．升高溫度，同時加壓B．降低溫度，同時減壓C．增大反應(yīng)物濃度，同時使用催化劑D．增大反應(yīng)物濃度，同時減小生成物濃度D[D項，增大反應(yīng)物濃度，同時減小生成物濃度，瞬間正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小，平衡向正反應(yīng)方向移動，圖像符合，故D正確。]化學(xué)平衡移動的誤區(qū)(1)平衡移動的結(jié)果只是減弱了外界條件的變化，而不能消除外界條件的變化。(2)不要把v正增大與平衡向正反應(yīng)方向移動等同起來，只有v正>v逆時，才使平衡向正反應(yīng)方向移動。(3)同等程度地改變反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度時，應(yīng)視為壓強的影響。(4)對于縮小體積增大壓強，不管是否移動，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。化學(xué)反應(yīng)調(diào)控在實際中的應(yīng)用1．工業(yè)合成氨的原理與條件選擇(1)反應(yīng)原理N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1反應(yīng)特點：①反應(yīng)為可逆反應(yīng)；②正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；③反應(yīng)物、生成物均為氣體，且正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)。(2)條件選擇①壓強：10～30MPa的壓強。壓強越高，轉(zhuǎn)化率越大，但對材料設(shè)備的要求越高，成本越高。②溫度：400～500℃的溫度。溫度要適宜，既要考慮速率又要考慮反應(yīng)程度，同時還要考慮催化劑的活性溫度。③催化劑：使用催化劑可提高反應(yīng)速率，同時不同的催化劑有不同的活性和選擇性。常用鐵觸媒作為催化劑。注意為了防止催化劑中毒，原料氣必經(jīng)凈化，溫度不能過高。④其他條件：a．循環(huán)操作——N2、H2循環(huán)，提高原料利用率。b．迅速冷卻NH3——平衡向生成NH3的方向移動。2．化學(xué)反應(yīng)調(diào)控的一般原則條件原則從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過快，又不能太慢從化學(xué)平衡移動分析既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性從原料的利用率分析①增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本②循環(huán)操作從實際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性對溫度的要求1．在合成氨工業(yè)中，原料氣(N2、H2及少量CO、NH3的混合氣)在進入合成塔前需經(jīng)過銅氨液處理，目的是除去其中的CO，其反應(yīng)為[Cu(NH3)2]＋＋CO＋NH3[Cu(NH3)3CO]＋ΔH<0。(1)銅氨液吸收CO適宜的生產(chǎn)條件是。(2)吸收CO后的銅氨液經(jīng)過適當處理又可再生，恢復(fù)其吸收CO的能力，可供循環(huán)使用。銅氨液再生適宜的生產(chǎn)條件是。[答案](1)低溫、高壓(2)高溫、低壓2．在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ/mol。下表列出了在不同溫度和壓強下，反應(yīng)達到平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率。溫度/℃平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率/%0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3(1)從理論上分析，為了使二氧化硫盡可能多地轉(zhuǎn)化為三氧化硫，應(yīng)選擇的條件是。(2)在實際生產(chǎn)中，選定的溫度為400～500℃，。(3)在實際生產(chǎn)中，采用的壓強為常壓，原因是。(4)在實際生產(chǎn)中，通入過量的空氣，原因是。(5)尾氣中的SO2必須回收，原因是。[答案](1)低溫高壓(2)保持較高反應(yīng)速率和反應(yīng)限度，同時使催化劑的活性最高(3)常壓下，SO2的轉(zhuǎn)化率已很高，若加壓對設(shè)備動力要求更高，成本增加(4)增大O2的濃度，提高SO2的轉(zhuǎn)化率(5)SO2為污染氣體，必須回收1．(2020·浙江7月選考，T18)5mL0.1mol·L－1KI溶液與1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液發(fā)生反應(yīng)：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)2Fe2＋(aq)＋I2(aq)，達到平衡。下列說法不正確的是()A．加入苯，振蕩，平衡正向移動B．經(jīng)苯2次萃取分離后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈血紅色，表明該化學(xué)反應(yīng)存在限度C．加入FeSO4固體，平衡逆向移動D．該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(c2(Fe2＋),c2(Fe3＋)·c2(I－))D[碘易溶于苯，加入苯，碘進入到苯中，使水溶液中碘的濃度減小，平衡正向移動，A項正確；如果反應(yīng)能進行到底，則經(jīng)過苯兩次萃取分離后溶液中不會有Fe3＋，加入KSCN，溶液不會呈血紅色，溶液呈血紅色說明此反應(yīng)是可逆反應(yīng)，有反應(yīng)限度，B項正確；加入FeSO4，二價鐵離子濃度增大，平衡逆向移動，C項正確；該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(c2(Fe2＋)·c(I2),c2(Fe3＋)·c2(I－))，D項錯誤。]2．(2021·廣東選擇性考試，T19節(jié)選)我國力爭于2030年前做到碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應(yīng)體系主要涉及以下反應(yīng)：a)CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) ΔH1b)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2c)CH4(g)C(s)＋2H2(g) ΔH3d)2CO(g)CO2(g)＋C(s) ΔH4e)CO(g)＋H2(g)H2O(g)＋C(s) ΔH5(1)根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)a的ΔH1＝(寫出一個代數(shù)式即可)。(2)上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后，下列說法正確的有。A．增大CO2與CH4的濃度，反應(yīng)a、b、c的正反應(yīng)速率都增加B．移去部分C(s)，反應(yīng)c、d、e的平衡均向右移動C．加入反應(yīng)a的催化劑，可提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率D．降低反應(yīng)溫度，反應(yīng)a～e的正、逆反應(yīng)速率都減小[解析](1)由題給反應(yīng)方程式可知，反應(yīng)a可由反應(yīng)c－d或反應(yīng)b＋c－e得到，故根據(jù)蓋斯定律，ΔH1＝ΔH3－ΔH4或ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH5。(2)增大CO2的濃度，反應(yīng)a、b的正反應(yīng)速率增加；增大CH4的濃度，反應(yīng)a、c的正反應(yīng)速率增加，A正確。由于C(s)是固體，移去部分C(s)，平衡不移動，B錯誤。催化劑只能改變反應(yīng)速率，不影響化學(xué)平衡移動，則不能提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，C錯誤。降低反應(yīng)溫度，正、逆反應(yīng)速率均減小，D正確。[答案](1)ΔH3－ΔH4(或ΔH2＋ΔH3－ΔH5)(2)AD3．(2020·全國Ⅰ卷，T28節(jié)選)已知SO2(g)＋eq\f(1,2)O2eq\o(→,\s\up9(釩催化劑))SO3(g)ΔH＝－98kJ·mol－1。當SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物質(zhì)的量分數(shù)分別為7.5%、10.5%和82%時，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa壓強下，SO2平衡轉(zhuǎn)化率α隨溫度的變化如圖所示。反應(yīng)在5.0MPa、550℃時的α＝，判斷的依據(jù)是。影響α的因素有。[答案]0.975該反應(yīng)氣體分子數(shù)減少，增大壓強，α提高，5.0MPa>2.5MPa＝p2，所以p1＝5.0MPa溫度、壓強和反應(yīng)物的起始濃度向容積為2L的真空密閉容器中加入活性炭(足量)和NO，發(fā)生反應(yīng)：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)ΔH>0，NO和N2的物質(zhì)的量變化如表所示，反應(yīng)在T1℃、T2℃下分別達到平衡時容器的總壓強分別為p1kPa、pA．T1℃下，0～10min內(nèi)，以NO表示的反應(yīng)速率v(NO)＝0.06p1kPa·B．T1℃下，反應(yīng)的平衡常數(shù)為eq\f(9,16)C．第15min后，溫度調(diào)整到T2℃，數(shù)據(jù)變化如表所示，則p1>D．若30min時，保持T2℃不變，再加入三種氣體物質(zhì)各C[選項中要求使用NO的壓強變化來表示反應(yīng)速率，可以有兩種解法。解法1：該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，故0～10min內(nèi)，容器的總壓強保持不變，反應(yīng)進行10min時NO(g)的分壓為eq\f(0.80,2.0)p1kPa＝0.4p1kPa，起始