还剩8页未读，
继续阅读
所属成套资源：2020高考新课标化学一轮总复习讲义（）
成套系列资料，整套一键下载
2020版《名师导学》高考新课标化学第一轮总复习讲义：第7章第二节 化学平衡状态和平衡移动
展开
第二节 化学平衡状态和平衡移动
[高考备考指南]
考纲定位
1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。
2.掌握化学平衡的特征。
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，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。
核心素养
1.变化观念——从可逆的角度认识化学变化及其化学变化的特征和规律。
2.平衡思想——从动态平衡的观点考察、分析化学反应达到平衡的标志及条件改变平衡的移动方向。
3.模型认知——认知化学平衡的特征及影响因素建立思维模型，并解释一些现象和问题。同时关注“等效平衡”的建立模型。
4.社会责任——根据平衡移动规律认识合成氨等工业生产的条件选择问题，提高经济效益和原料利用率。
可逆反应与化学平衡状态
(对应复习讲义第82页)
1．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变的状态，称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。
(2)建立过程
在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：
从正反应方向建立平衡可用下图表示：
从逆反应方向建立平衡可以用下图表示：
(3)化学平衡状态的特征
[提醒] (1)化学反应达到化学平衡状态时正逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。
(2)化学反应达平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等。
(1)反应2H2＋O22H2O和2H2O2H2↑＋O2↑互为可逆反应。( )
(2)化学反应达平衡后的平均速率为0，但v(正)＝v(逆)≠0。( )
(3)化学反应的限度可以通过改变反应条件来改变。( )
(4)在1 L的密闭容器中发生反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，当容器中气体的颜色保持不变时，说明反应已达到平衡状态。( )
(5)恒温恒容条件下，对于可逆反应只要压强保持不变则说明达到了平衡状态。( )
(6)可逆反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)若3v(CH4)＝v(H2)，说明达到平衡状态。( )
[提示] (1)×。两个反应条件不同。
(2)√。化学平衡是动态平衡。
(3)√。反应条件变化时若化学平衡被破坏，平衡发生移动。
(4)√。颜色不变，说明c(NO2)保持不变。
(5)×。对反应前后气体分子数保持不变的反应不一定达到平衡。
(6)×。未明确正、逆反应速率。
角度1 可逆反应的特点及应用
1．在已达到平衡的可逆反应2SO2＋O22SO3中，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于( )
A．多余的氧气中
B．生成的三氧化硫中
C．氧气和二氧化硫中
D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中
D [化学平衡是动态平衡，18O2的加入一定会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使SO2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。]
2．一定条件下，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 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1。则下列判断正确的是 ( )
A．c1∶c2＝3∶1
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X、Y的转化率不相等
D．c1的取值范围为0
3．(2019·长春模拟)在一定温度下，向2 L固定容积的密闭容器中通入1 mol CO2、3 mol H2，发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH<0。能说明该反应已达到平衡状态的是( )
A．混合气体的平均相对分子质量不变
B．体系中＝，且保持不变
C．混合气体的密度不随时间变化
D．单位时间内有n mol H—H键断裂，同时有n mol O—H键生成
A [A项，M是变量，当M不变，可以说明反应已达平衡；B项，是不变量，不能说明反应是否达平衡；C项，ρ是不变量，不能说明反应是否达平衡；D项，二者均表示v正，不能说明反应是否达平衡。]
4．(2018· 合肥模拟)在一定温度下的定容密闭容器中，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)。当下列所给有关量不再变化时，不能表明该反应已达到平衡状态的是 ( )
A．混合气体的压强
B．混合气体的密度
C．混合气体的平均相对分子质量
D.
B [A项，混合气体压强不变，说明气体总物质的量不变，说明达到平衡状态；B项，ρ＝，V不变，m(气)不变，ρ不变，不能说明达到平衡状态；C项，M＝，M不变，m(气)不变，说明n(总)不变，达到平衡状态；D项，＝Qc，Qc不变，说明达到平衡状态。]
判断化学平衡状态“两审”和“两标志”
(1)“两审”
一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压；二审反应特点：①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；②有固体或液体参与的等体积反应还是非等体积反应。
(2)“两标志”——本质标志、等价标志
①本质标志：v(正)＝v(逆)≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
②等价标志
a．全部是气体参加的非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。
b．体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质量)分数保持不变。
c．对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。
d．对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。例如，2NO2(g)N2O4(g)。
e．体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。
f．绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。
化学平衡的移动
(对应复习讲义第84页)
1．化学平衡的移动
一定条件下的平衡体系，条件改变后，平衡可能发生移动，如下所示：
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
若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：
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生成物浓度
向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度
向逆反应方向移动
压强
(对有
气体
参加
的反
应)
反应前后气
体体积改变
增大压强
向气体分子总数减小的方向移动
减小压强
向气体分子总数增多的方向移动
反应前后气
体体积不变
改变压强
平衡不移动
温度
升高温度
向吸热反应方向移动
降低温度
向放热反应方向移动
催化
剂
同等程度改变v(正)、v(逆)，平衡不移动
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化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
[提醒] (1)不能认为平衡正向移动时反应物的浓度一定减小，生成物的浓度一定增大。
(2)v(正)增大或v(逆)减小，平衡不一定向正反应方向移动。只有v(正)＞v(逆)时，才使平衡向正反应方向移动。
(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)合成氨反应需要使用催化剂，说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动，所以也可以用勒夏特列原理解释使用催化剂的原因。( )
(4)增大压强平衡正向移动，反应物的浓度会减小，生成物的浓度会增大。( )
(5)若改变条件正反应速率增大，平衡可能会逆向移动。( )
(6)气体反应物的量越多该反应的反应物的转化率一定越小。( )
[提示] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×
角度1 化学平衡移动的影响因素
1．(2019·山师附中模拟)某温度下，在一容积可变的密闭容器里，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、4 mol。在保持温度和压强不变的条件下，下列说法正确的是( )
A．充入1 mol稀有气体氦(He)，平衡将不发生移动
B．充入A、B、C各1 mol，平衡将向正反应方向移动
C．将A、B、C各物质的物质的量都减半，C的百分含量不变
D．加入正催化剂，正、逆反应速率均加快，平衡向逆反应方向移动
C [保持温度和压强不变的条件下，充入1 mol稀有气体氦(He)，容器的容积变大，平衡正向移动，A错误。充入A、B、C各1 mol，相当于先充入A、B、C分别为1 mol、0.5 mol、1 mol，根据等效平衡，此时平衡不移动，后又充入0.5 mol B，平衡逆向移动，B错误。将A、B、C各物质的物质的量都减半，根据等效平衡，平衡不移动，C的百分含量不变， C正确。加入正催化剂，正、逆反应速率均加快，且增加程度相同，平衡不发生移动，D错误。]
2．(2019·吉安模拟)一定温度下，某容器中加入足量碳酸钙，发生反应CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)达到平衡，下列说法正确的是( )
A．将体积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，CO2的浓度为原来的2倍
B．增加CaCO3(s)的量，平衡正向移动，CO2的浓度增大
C．将体积增大为原来的2倍，再次达到平衡时，气体密度不变
D．保持容器体积不变，充入He，平衡向逆反应方向进行
C [该反应的化学平衡常数K＝c(CO2)，改变容器容积，平衡常数K不变，即达到平衡时c(CO2)不变，故A错误，C正确；CaCO3是固体，增加固体的量，平衡不移动，CO2的浓度不变，B错误；保持容器的容积不变，充入He，气体的浓度不变，则平衡不移动，D错误。]
3．(2018·宜春模拟)在一密闭容器中一定量A、B的混合气体发生反应：aA(g)＋bB(g)cC(s)＋dD(g)，平衡时测得A的浓度为0.60 mol·L－1，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的3倍，再达到平衡时，测得A的浓度降为0.20 mol·L－1。下列有关判断一定正确的是( )
A．平衡向正反应方向移动
B．A的转化率增大
C．D(g)的体积分数增大
D．a＋b＜c＋d
D [容积扩大为原来的3倍，A的浓度减小为原来的，说明减小压强，平衡不移动，则a＋b＝d，则a＋b＜c＋d，D正确；平衡不移动，则A、B、C错误。]
判断化学平衡移动方向的思维模型
\x())
角度2 外界条件对转化率的影响
4．反应X(g)＋Y(g)2Z(g) ΔH<0，达到平衡时，下列说法不正确的是( )
A．减小容器体积，平衡不移动，X的转化率不变
B．增大c(X)，X的转化率减小
C．保持容器体积不变，同时充入0.1 mol X和0.2 mol Y，X的转化率增大
D．加入催化剂，正反应速率增大，Z的产率增大
D [A项，该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，平衡不受压强影响，减小容器体积，平衡不移动，X的转化率不变，正确；B项，增大c(X)，平衡正向移动，Y的转化率增大，X的转化率减小，正确；C项，相当于只增加Y的浓度，X的转化率会增大，正确；D项，催化剂不能使平衡移动，不改变产物的产率，错误。]
5．(2019·日照模拟)T ℃时，在恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO，在催化剂作用下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。反应达到平衡时，CH3OH的体积分数与的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．反应达平衡时，升高体系温度，CO转化率升高
B．反应达平衡时，再充入一定量Ar，平衡右移，平衡常数不变
C．容器内混合气体的密度不再变化说明该反应达到平衡状态
D.＝2.5时达到平衡状态，CH3OH的体积分数可能是图中的F点
D [气体投料比等于化学计量数之比时，平衡时生成物的体积分数最大，当＝2.5时，达到平衡状态，CH3OH的体积分数比C点时对应的CH3OH的体积分数小，可能是图中的F点，D项正确；该反应的ΔH<0，反应达平衡时，升高体系温度，平衡逆向移动，CO的转化率降低，A项错误；该反应在T ℃下在恒容密闭容器中进行，反应达平衡时，再充入一定量Ar，平衡不移动，温度不变，平衡常数不变，B项错误；因该反应前后均是气体，故混合气体的总质量不变，又容器容积不变，故混合气体的密度始终保持不变，C项错误。]
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
角度3 化学反应速率和化学平衡的综合应用
6．(2016·全国卷Ⅱ)丙烯腈(CH2===CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：
(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：
①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g) ΔH＝－515 kJ·mol－1
②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g) ΔH＝－353 kJ·mol－1
两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是________；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________。
(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 ℃。低于460 ℃时，丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选，填标号)。
A．催化剂活性降低
B．平衡常数变大
C．副反应增多
D．反应活化能增大
图(a) 图(b)
(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为________________________________________________________________________，
理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________。
[解析] (1)由热化学方程式可知，反应①气体分子数增加，是一个熵增的放热反应，反应②气体分子数不变，是一个熵变化不大的放热量较大的反应，在热力学上都属于自发进行的反应。由于反应①是一个气体分子数增加的放热反应，降温、减压均有利于提高丙烯腈的平衡产率。有机反应中要提高某反应的选择性，关键是选择合适的催化剂。
(2)由于反应①是放热反应，温度降低，平衡右移，丙烯腈的平衡产率应增大，因此图(a)中460 ℃以下的产率不是对应温度下的平衡产率。反应①的平衡常数随温度的升高而变小，反应的活化能不受温度的影响，故当温度高于460 ℃时，丙烯腈的产率降低的可能原因是催化剂活性降低和副反应增多。
(3)由图(b)可知，当n(氨)/n(丙烯)＝1时，丙烯腈的产率最高，而丙烯醛的产率已趋近于0，如果n(氨)/n(丙烯)再增大，丙烯腈的产率反而降低，故最佳n(氨)/n(丙烯)约为1。空气中O2的体积分数约为，结合反应①方程式及最佳n(氨)/n(丙烯)约为1可知，进料气氨、空气、丙烯的理论体积比应为1∶∶1＝1∶7.5∶1。
[答案] (1)两个反应均为放热量大的反应 降低温度、降低压强 催化剂
(2)不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC
(3)1 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低 1∶7.5∶1
第二节 化学平衡状态和平衡移动
[高考备考指南]
考纲定位
1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。
2.掌握化学平衡的特征。
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，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。
核心素养
1.变化观念——从可逆的角度认识化学变化及其化学变化的特征和规律。
2.平衡思想——从动态平衡的观点考察、分析化学反应达到平衡的标志及条件改变平衡的移动方向。
3.模型认知——认知化学平衡的特征及影响因素建立思维模型，并解释一些现象和问题。同时关注“等效平衡”的建立模型。
4.社会责任——根据平衡移动规律认识合成氨等工业生产的条件选择问题，提高经济效益和原料利用率。
可逆反应与化学平衡状态
(对应复习讲义第82页)
1．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变的状态，称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。
(2)建立过程
在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：
从正反应方向建立平衡可用下图表示：
从逆反应方向建立平衡可以用下图表示：
(3)化学平衡状态的特征
[提醒] (1)化学反应达到化学平衡状态时正逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。
(2)化学反应达平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等。
(1)反应2H2＋O22H2O和2H2O2H2↑＋O2↑互为可逆反应。( )
(2)化学反应达平衡后的平均速率为0，但v(正)＝v(逆)≠0。( )
(3)化学反应的限度可以通过改变反应条件来改变。( )
(4)在1 L的密闭容器中发生反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，当容器中气体的颜色保持不变时，说明反应已达到平衡状态。( )
(5)恒温恒容条件下，对于可逆反应只要压强保持不变则说明达到了平衡状态。( )
(6)可逆反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)若3v(CH4)＝v(H2)，说明达到平衡状态。( )
[提示] (1)×。两个反应条件不同。
(2)√。化学平衡是动态平衡。
(3)√。反应条件变化时若化学平衡被破坏，平衡发生移动。
(4)√。颜色不变，说明c(NO2)保持不变。
(5)×。对反应前后气体分子数保持不变的反应不一定达到平衡。
(6)×。未明确正、逆反应速率。
角度1 可逆反应的特点及应用
1．在已达到平衡的可逆反应2SO2＋O22SO3中，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于( )
A．多余的氧气中
B．生成的三氧化硫中
C．氧气和二氧化硫中
D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中
D [化学平衡是动态平衡，18O2的加入一定会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使SO2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。]
2．一定条件下，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 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1。则下列判断正确的是 ( )
A．c1∶c2＝3∶1
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X、Y的转化率不相等
D．c1的取值范围为0
3．(2019·长春模拟)在一定温度下，向2 L固定容积的密闭容器中通入1 mol CO2、3 mol H2，发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH<0。能说明该反应已达到平衡状态的是( )
A．混合气体的平均相对分子质量不变
B．体系中＝，且保持不变
C．混合气体的密度不随时间变化
D．单位时间内有n mol H—H键断裂，同时有n mol O—H键生成
A [A项，M是变量，当M不变，可以说明反应已达平衡；B项，是不变量，不能说明反应是否达平衡；C项，ρ是不变量，不能说明反应是否达平衡；D项，二者均表示v正，不能说明反应是否达平衡。]
4．(2018· 合肥模拟)在一定温度下的定容密闭容器中，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)。当下列所给有关量不再变化时，不能表明该反应已达到平衡状态的是 ( )
A．混合气体的压强
B．混合气体的密度
C．混合气体的平均相对分子质量
D.
B [A项，混合气体压强不变，说明气体总物质的量不变，说明达到平衡状态；B项，ρ＝，V不变，m(气)不变，ρ不变，不能说明达到平衡状态；C项，M＝，M不变，m(气)不变，说明n(总)不变，达到平衡状态；D项，＝Qc，Qc不变，说明达到平衡状态。]
判断化学平衡状态“两审”和“两标志”
(1)“两审”
一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压；二审反应特点：①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；②有固体或液体参与的等体积反应还是非等体积反应。
(2)“两标志”——本质标志、等价标志
①本质标志：v(正)＝v(逆)≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
②等价标志
a．全部是气体参加的非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。
b．体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质量)分数保持不变。
c．对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。
d．对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。例如，2NO2(g)N2O4(g)。
e．体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。
f．绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。
化学平衡的移动
(对应复习讲义第84页)
1．化学平衡的移动
一定条件下的平衡体系，条件改变后，平衡可能发生移动，如下所示：
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
若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：
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生成物浓度
向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度
向逆反应方向移动
压强
(对有
气体
参加
的反
应)
反应前后气
体体积改变
增大压强
向气体分子总数减小的方向移动
减小压强
向气体分子总数增多的方向移动
反应前后气
体体积不变
改变压强
平衡不移动
温度
升高温度
向吸热反应方向移动
降低温度
向放热反应方向移动
催化
剂
同等程度改变v(正)、v(逆)，平衡不移动
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化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
[提醒] (1)不能认为平衡正向移动时反应物的浓度一定减小，生成物的浓度一定增大。
(2)v(正)增大或v(逆)减小，平衡不一定向正反应方向移动。只有v(正)＞v(逆)时，才使平衡向正反应方向移动。
(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)合成氨反应需要使用催化剂，说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动，所以也可以用勒夏特列原理解释使用催化剂的原因。( )
(4)增大压强平衡正向移动，反应物的浓度会减小，生成物的浓度会增大。( )
(5)若改变条件正反应速率增大，平衡可能会逆向移动。( )
(6)气体反应物的量越多该反应的反应物的转化率一定越小。( )
[提示] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×
角度1 化学平衡移动的影响因素
1．(2019·山师附中模拟)某温度下，在一容积可变的密闭容器里，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、4 mol。在保持温度和压强不变的条件下，下列说法正确的是( )
A．充入1 mol稀有气体氦(He)，平衡将不发生移动
B．充入A、B、C各1 mol，平衡将向正反应方向移动
C．将A、B、C各物质的物质的量都减半，C的百分含量不变
D．加入正催化剂，正、逆反应速率均加快，平衡向逆反应方向移动
C [保持温度和压强不变的条件下，充入1 mol稀有气体氦(He)，容器的容积变大，平衡正向移动，A错误。充入A、B、C各1 mol，相当于先充入A、B、C分别为1 mol、0.5 mol、1 mol，根据等效平衡，此时平衡不移动，后又充入0.5 mol B，平衡逆向移动，B错误。将A、B、C各物质的物质的量都减半，根据等效平衡，平衡不移动，C的百分含量不变， C正确。加入正催化剂，正、逆反应速率均加快，且增加程度相同，平衡不发生移动，D错误。]
2．(2019·吉安模拟)一定温度下，某容器中加入足量碳酸钙，发生反应CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)达到平衡，下列说法正确的是( )
A．将体积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，CO2的浓度为原来的2倍
B．增加CaCO3(s)的量，平衡正向移动，CO2的浓度增大
C．将体积增大为原来的2倍，再次达到平衡时，气体密度不变
D．保持容器体积不变，充入He，平衡向逆反应方向进行
C [该反应的化学平衡常数K＝c(CO2)，改变容器容积，平衡常数K不变，即达到平衡时c(CO2)不变，故A错误，C正确；CaCO3是固体，增加固体的量，平衡不移动，CO2的浓度不变，B错误；保持容器的容积不变，充入He，气体的浓度不变，则平衡不移动，D错误。]
3．(2018·宜春模拟)在一密闭容器中一定量A、B的混合气体发生反应：aA(g)＋bB(g)cC(s)＋dD(g)，平衡时测得A的浓度为0.60 mol·L－1，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的3倍，再达到平衡时，测得A的浓度降为0.20 mol·L－1。下列有关判断一定正确的是( )
A．平衡向正反应方向移动
B．A的转化率增大
C．D(g)的体积分数增大
D．a＋b＜c＋d
D [容积扩大为原来的3倍，A的浓度减小为原来的，说明减小压强，平衡不移动，则a＋b＝d，则a＋b＜c＋d，D正确；平衡不移动，则A、B、C错误。]
判断化学平衡移动方向的思维模型
\x())
角度2 外界条件对转化率的影响
4．反应X(g)＋Y(g)2Z(g) ΔH<0，达到平衡时，下列说法不正确的是( )
A．减小容器体积，平衡不移动，X的转化率不变
B．增大c(X)，X的转化率减小
C．保持容器体积不变，同时充入0.1 mol X和0.2 mol Y，X的转化率增大
D．加入催化剂，正反应速率增大，Z的产率增大
D [A项，该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，平衡不受压强影响，减小容器体积，平衡不移动，X的转化率不变，正确；B项，增大c(X)，平衡正向移动，Y的转化率增大，X的转化率减小，正确；C项，相当于只增加Y的浓度，X的转化率会增大，正确；D项，催化剂不能使平衡移动，不改变产物的产率，错误。]
5．(2019·日照模拟)T ℃时，在恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO，在催化剂作用下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。反应达到平衡时，CH3OH的体积分数与的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．反应达平衡时，升高体系温度，CO转化率升高
B．反应达平衡时，再充入一定量Ar，平衡右移，平衡常数不变
C．容器内混合气体的密度不再变化说明该反应达到平衡状态
D.＝2.5时达到平衡状态，CH3OH的体积分数可能是图中的F点
D [气体投料比等于化学计量数之比时，平衡时生成物的体积分数最大，当＝2.5时，达到平衡状态，CH3OH的体积分数比C点时对应的CH3OH的体积分数小，可能是图中的F点，D项正确；该反应的ΔH<0，反应达平衡时，升高体系温度，平衡逆向移动，CO的转化率降低，A项错误；该反应在T ℃下在恒容密闭容器中进行，反应达平衡时，再充入一定量Ar，平衡不移动，温度不变，平衡常数不变，B项错误；因该反应前后均是气体，故混合气体的总质量不变，又容器容积不变，故混合气体的密度始终保持不变，C项错误。]
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
角度3 化学反应速率和化学平衡的综合应用
6．(2016·全国卷Ⅱ)丙烯腈(CH2===CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：
(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：
①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g) ΔH＝－515 kJ·mol－1
②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g) ΔH＝－353 kJ·mol－1
两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是________；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________。
(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 ℃。低于460 ℃时，丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选，填标号)。
A．催化剂活性降低
B．平衡常数变大
C．副反应增多
D．反应活化能增大
图(a) 图(b)
(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为________________________________________________________________________，
理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________。
[解析] (1)由热化学方程式可知，反应①气体分子数增加，是一个熵增的放热反应，反应②气体分子数不变，是一个熵变化不大的放热量较大的反应，在热力学上都属于自发进行的反应。由于反应①是一个气体分子数增加的放热反应，降温、减压均有利于提高丙烯腈的平衡产率。有机反应中要提高某反应的选择性，关键是选择合适的催化剂。
(2)由于反应①是放热反应，温度降低，平衡右移，丙烯腈的平衡产率应增大，因此图(a)中460 ℃以下的产率不是对应温度下的平衡产率。反应①的平衡常数随温度的升高而变小，反应的活化能不受温度的影响，故当温度高于460 ℃时，丙烯腈的产率降低的可能原因是催化剂活性降低和副反应增多。
(3)由图(b)可知，当n(氨)/n(丙烯)＝1时，丙烯腈的产率最高，而丙烯醛的产率已趋近于0，如果n(氨)/n(丙烯)再增大，丙烯腈的产率反而降低，故最佳n(氨)/n(丙烯)约为1。空气中O2的体积分数约为，结合反应①方程式及最佳n(氨)/n(丙烯)约为1可知，进料气氨、空气、丙烯的理论体积比应为1∶∶1＝1∶7.5∶1。
[答案] (1)两个反应均为放热量大的反应 降低温度、降低压强 催化剂
(2)不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC
(3)1 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低 1∶7.5∶1
相关资料
更多
