苏教版高考化学一轮复习7化学反应速率与化学平衡第22讲化学平衡的移动课件

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【课标要求】　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。
1．可逆反应(1)概念：在___________下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。(2)特点：①相同条件下，正、逆反应同时进行；②任何时刻，反应物、生成物必定共存；③任意组分的转化率都_________ (填“大于”或“小于”)100%。(3)表示方法：在化学方程式中必须用⇌表示。
考点1　可逆反应与化学平衡建立
正反应速率＝逆反应速率
(3)平衡特征化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即：①逆：研究的对象是________反应。②等：化学平衡的实质是____________________________。③动：化学平衡是一种________平衡，此时反应并未停止。④定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一定值。⑤变：若外界条件改变，平衡可能发生________，并在新条件下建立新的平衡。
答案：(1)0.2 ml·L－13．在一定温度下的定容容器中，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2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)达到平衡状态的是____________。(2)能说明I2(g)＋H2(g)⇌2HI(g)达到平衡状态的是________________。
答案：(1)①③④⑦　(2)⑤⑦　(3)①③④⑤⑦　(4)①②③④⑦　(5)①②③　(6)②④⑦
答案：(1)②③④⑦　(2)⑤⑦　(3)②③④⑤⑦　(4)②③④⑦
解析：(1)tm时，反应尚未达到平衡，且反应正向进行，故v正>v逆。(2)随着反应正向进行，生成物浓度逐渐增大，故v逆逐渐增大，则tm时v逆小于tn时v逆。答案：(1)大于　(2)小于　tm时生成物浓度更小，逆反应速率更小
4．勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件(浓度、压强、温度等)之一，平衡将向着_________这种改变的方向移动。[提醒]　①由“化学平衡”可知：勒夏特列原理的适用对象是可逆过程。②由“减弱”可知：只能减弱改变，而不能消除改变。
p甲解析：该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。
解析：A.高温低压，平衡逆向移动，故A正确；B.高温使平衡逆向移动，高压平衡正向移动，故B错误；C.低温平衡正向移动，低压平衡逆向移动，故C错误；D.低温平衡正向移动，高压平衡正向移动，故D错误。
解析：(1)该反应为正向气体分子数减小的可逆反应，缩小体积，平衡正向移动，c(H2)增大，正、逆反应速率均增大，因而A、B均不正确。(2)由于该反应正向是放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH3OH的产率降低，体积不变，充入He，平衡不移动。
解析：正反应是气体体积减小的反应，依据勒夏特列原理可知增大压强平衡向正反应方向移动，但氮气的浓度仍然比原平衡大，A不正确；正反应是放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，氮气的转化率降低，B正确；充入一定量的氢气，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，而氢气的转化率降低，C不正确；催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态，D不正确，答案选B。
解析：根据反应：H2(g)＋Br2(g)⇌2HBr(g)　ΔH＜0，升温，平衡向逆反应方向移动，H2的体积分数增大，根据图示变化，可知T1＞T2，A正确；b点Br2的浓度比a点Br2的浓度大，反应速率也大，B正确；增加Br2(g)的通入量，Br2(g)的转化率减小，C错误；b点对a点来说，是向a点体系中加入Br2使平衡向正反应方向移动，尽管Br2的量在新基础上会减小，但是Br2的浓度比原来会增加，导致Br2的浓度增加，颜色变深，即b点比a点体系的颜色深，D错误。
达到平衡时，甲、乙、丙、丁容器中的CH3OH转化率由大到小的顺序为______________。
解析：以甲为参照，乙升高温度，反应逆向移动，CH3OH转化率减小；再以乙为参照，丙恒压时，由于反应前后气体体积不变，平衡不移动，CH3OH转化率丙与乙相等；以乙为参照，丁中CH3OH增加的倍数大于氨气，故转化率降低，因此转化率大小关系为甲>乙＝丙>丁。
题组三　化学平衡移动原理在化工生产中的应用7．正丁烷(C4H10)脱氢制1­丁烯(C4H8)为吸热反应。(1)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(a)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是_________________________________________________________________________________________________。
(2)图(b)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短链烃类化合物。丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是________________________、_____________________；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是________________。
答案：(1)氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大(2)升高温度有利于反应向吸热方向进行　温度升高反应速率加快　丁烷高温裂解生成短链烃类
一、等效平衡原理　对于同一个可逆反应，在相同的条件下(恒温恒容或恒温恒压)，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，或从正反应和逆反应同时开始，达到平衡时，反应混合物中同种物质的百分含量相同，这样的平衡称为等效平衡。
说明：1．“一边倒”(完全转化)指的是把一边“归零”，通过可逆反应的化学计量数比换算成另一半边物质的物质的量(浓度)。2．等效指的是达到平衡后同种组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。也有可能同种组分的物质的量、质量、体积、物质的量浓度也相同。
2．解答平衡移动方向问题[典例2]　某温度下，在一容积可变的容器中，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 ml、2 ml和4 ml。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是(　　)A．均减半　　　　　　　　B．均加倍C．均增加1 ml D．均减少1 ml
[解析]　容积可变，说明是恒温、恒压条件，满足“等比等效”。“均减半”后A、B、C的物质的量分别为2 ml、1 ml和2 ml，满足“等比等效”，平衡不会移动，A不符合题意；“均加倍”后A、B、C的物质的量分别为8 ml、4 ml和8 ml，满足“等比等效”，平衡不会移动，B不符合题意；“均增加1 ml”后A、B、C的物质的量分别为5 ml、3 ml和5 ml，相当于在5 ml、2.5 ml和5 ml的基础上又增加了0.5 ml B，平衡向右移动，C符合题意；“均减小1 ml”后A、B、C的物质的量分别为3 ml、1 ml和3 ml，相当于在3 ml、1.5 ml和3 ml的基础上减少了0.5 ml B，平衡向左移动，D不符合题意。
[解析]　先建立等效平衡模型，即假设原容器的体积可变，当再充入1 ml N2O4后重新建立起的平衡和原平衡等效，此时NO2的转化率依然为x%。当体积不发生变化时，在原平衡的基础上要缩小容器的体积，即增大了压强，该反应正反应方向为气体体积减小的方向，平衡向正反应方向移动，NO2的转化率增大，即x[答案]　A(g)＋3B(g)⇌2C(g)　ΔH＝－(5 Q 1＋Q 2)kJ·ml－1
上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是(　　)A．乙＝丁>甲＝丙B．甲>乙>丙>丁C．乙＝甲>丁＝丙D．丁>丙>乙>甲
2．(双选)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(　　)
A．该反应的正反应吸热B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物的转化率比容器Ⅱ中的小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
解析：对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终建立等效平衡，但Ⅲ温度高，平衡时c(CH3OH)小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A错误；Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以Ⅱ中转化率高，B正确；不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的两倍，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，若温度相同，两者建立等效平衡，两容器中速率相等，但Ⅲ温度高，速率更快，D正确。
3．有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。一定温度下，在甲中加入2 ml N2、3 ml H2，反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)达到平衡时生成NH3的物质的量为m ml。(1)相同温度下，在乙中加入4 ml N2、6 ml H2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量________(从下列各项中选择，只填字母，下同)；若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量________。A．小于m mlB．等于m mlC．在m～2m ml之间D．等于2m mlE．大于2m ml
(2)相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入1 ml NH3，要使乙中反应达到平衡时，各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入________ml N2和________ml H2。
答案：(1)D　E　(2)0.5　0
解析：(1)由于甲容器定容，而乙容器定压，它们的压强相等，达到平衡时，乙的容积应该为甲的两倍，生成的NH3的物质的量应该等于2m ml。当甲、乙两容器的容积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中NH3的物质的量大于2m ml。(2)乙的容积为甲的一半时，要建立与甲一样的平衡，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中应该投入N2为(1－0.5)ml＝0.5 ml，H2为(1.5－1.5)ml＝0 ml。
1．(2020·高考全国卷Ⅲ节选)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n(C2H4)∶n(H2O)＝________。当反应达到平衡时，若增大压强，则n(C2H4)______(填“变大”“变小”或“不变”)。
解析：水煤气变换中CO是反应物，H2是产物，又该反应为放热反应，故升高温度，平衡逆向移动，CO分压增加，H2分压降低，故467 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是b、c，489 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是a、d。答案：b　c　a　d
解析：(1)根据平衡移动的影响因素，该反应的正反应是一个吸热、气体体积增大的反应，所以高温低压有利于反应正向移动。(2)积碳反应中，由于催化剂X的活化能比催化剂Y的活化能要小，所以催化剂X更有利于积碳反应的进行；而消碳反应中，催化剂X的活化能大于催化剂Y，所以催化剂Y更有利于消碳反应的进行；综合分析，催化剂X劣于催化剂Y。由表格可知积碳反应、消碳反应都是吸热反应，温度升高，平衡右移，K积、K消均增加，温度升高，反应速率均增大，从图像上可知，随着温度的升高，催化剂表面的积碳量是减小的，所以v消增加的倍数要比v积增加的倍数大。