1第第 2 2 讲讲 化学平衡状态及其移动化学平衡状态及其移动【2019备考】最新考纲：1.了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程，掌握化学平衡的概念。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，认识并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。考点一 可逆反应与化学平衡状态(频数： 难度：)1.可逆反应(1)定义在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。(3)表示在化学方程式中用“”表示。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，我们称为“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：2以上过程可用下图表示：(3)平衡特点1.教材基础判断(1)2H2O2H2O2为可逆反应( )(2)可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化( )(3)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( )(4)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度( )答案 (1) (2) (3) (4)2.(LK 选修 4P41“联想质疑”改编)向含有 2 mol 的 SO2的容器中通入过量氧气发生32SO2O22SO3，充分反应后生成 SO3的物质的量_2 mol(填“”或“” ，下同)，SO2的物质的量_0 mol，转化率_100%。答案 v逆，平衡向正反应方向移动；v正v逆，反应达到平衡状态，不发生平衡移动 ；v正甲丙 B.甲乙丙丁C.乙甲丁丙 D.丁丙乙甲解析 四种情况的反应物起始量可折合成下表情况13所以乙和丁相当于提高了反应物(CO2)的初始量，平衡向正反应方向移动，n(CO)相对于甲和丙提高，故有乙丁甲丙。答案 A5.已知 N2(g)3H2(g)2NH3(g) H92.3 kJmol1，在一定温度和催化剂的条件下，向一密闭容器中，通入 1 mol N2和 3 mol H2，达到平衡状态；相同条件下，向另一体积相同的密闭容器中通入 0.9 mol N2、2.7 mol H2和 0.2 mol NH3，达到平衡状态，则下列说法正确的是( )A.两个平衡状态的平衡常数的关系：KKB.H2的百分含量相同C.N2的转化率：平衡平衡D.反应放出的热量：QQ92.3 kJ解析 两平衡的温度相同，故平衡常数KK，两容器中的反应物都可以转化为 1 mol N2和 3 mol H2，故两个平衡是等效平衡，且两平衡中 H2的百分含量相同，但反应是可逆反应不能进行彻底，平衡中已经有一部分 NH3，反应放出的热量：QQ，且都小于 92.3 kJ，N2的转化率：平衡平衡。答案 B归纳总结等效平衡判断“四步曲”：观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前后气体体积第一步，看14不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应；：挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器；第二步，挖：采用一边倒法，将起始物质按可逆反应系数之比转化成同一边的物质；第三步，倒：联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。第四步，联题组三 化学平衡移动原理对工农业生产的理论指导6.化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。(1)利用“化学蒸气转移法”制备 TaS2晶体，发生如下反应：TaS2(s)2I2(g)TaI4(g)S2(g) H0 ()如图所示，反应()在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的 TaS2粉末和少量 I2(g)，一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净 TaS2晶体，则温度T1_T2(填“” 、 “”或“”)。上述反应体系中循环使用的物质是_。(2)CO 可用于合成甲醇，反应方程式为 CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。CO 在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应 H_0(填“”或“”)。实际生产条件控制在 250 、1.3104 kPa 左右，选择此压强的理由是_。解析 (1)由题意可知，未提纯的 TaS2粉末变成纯净 TaS2晶体，要经过两步转化：TaS22I2=TaI4S2，TaI4S2=TaS22I2，即反应()先在温度T2端正向进行，后在温度T1端逆向进行，反应()的 H大于 0，因此温度T1小于T2，该过程中循环使用的物质是 I2。(2)从图像来看，随着温度的升高，CO 的转化率变小，故 H0，综合温度、压强对 CO 转化率的影响来看，在题给压强下，CO 的转化率已经很大，不必再增大压强。答案 (1) I215(2) 在 1.3104 kPa 下，CO 的转化率已较高，再增大压强 CO 转化率提高不大，同时生产成本增加，得不偿失【审读说明】题目类型：类型一：从表格信息总结规律类型二：从图中信息总结规律类型三：从题中信息总结规律并作图类型四：从题中信息总结规律并分析原因分析方法：1.提取什么？审清题，明确目标，并做好标注。2.怎么提取？分析变化趋势和斜率变化。3.答题模板：其他条件不变，随着自变量(横坐标)变化(增大或减少)，XX 因变量(纵坐标)逐渐(增大/减少)。或者就横坐标、自变量分区作答(非单调曲线)。写规律时的原则：先整体后局部。分析原因型分析方法：答题模板：什么因素的改变使什么平衡向什么方向移动，结果是什么。作图策略：分析图表信息，确定横竖坐标，做好“三点一变化”：起点、终点、转折点和变化趋势。模型解题【案例 1】 用 CaSO4代替 O2与燃料 CO 反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯 CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应为主反应，反应和为副反应。 1/4CaSO4(s)CO(g)1/4CaS(s)CO2(g)H147.3 kJmol1 CaSO4(s)CO(g)CaO(s)CO2(g) SO2(g)H2210.5 kJmol1 16 CO(g)1/2C(s)1/2CO2(g)H386.2 kJmol1反应的平衡常数的对数 lgK随反应温度T的变化曲线见下图，结合各反应的 H，归纳 lgKT曲线变化规律： a)_；b)_。审读指导 1.审题(图)时目标是什么？2.K的含义？lgK的含义？哪些量与K变化趋势一致？(以反应为例)3.该反应的自变量？因变量？4.变化趋势和斜率变化如何？受什么因素影响？答案 a)放热反应的 lgK随温度升高而下降b)放出或吸收热量越大的反应，其 lgK受温度影响越大【案例 2】 研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。(1)为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学根据反应8NH3(g)6NO2(g) 7N2(g)12H2O(g) H0 设计了如下表所示三组实验，请完善表格中的数据。实验编号温度/NH3初始/(molL1)NO2初始/(molL1)催化剂的比表面积/(m2g1)3508.01036.0103120178015080(2)请在给出的坐标图中，画出上表、实验中 NO2浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明实验编号。审读指导 (1)探究温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响时，根据控制单一变量原则，三组实验中 NH3、NO2的初始浓度应相同，结合、中温度不同，、中催化剂比表面积不同，则、应温度相同。(2)中的催化剂比表面积比中的小，达到平衡的时间比长，、中的催化剂比表面积相同，的反应温度较低，则达到平衡用时最长，又由题意知，该反应为放热反应，降低温度会使平衡正向移动，故平衡时中的NO2要比、中的NO2小。答案 (1)实验编号温度/NH3初始/(molL1)NO2初始/(molL1)催化剂的比表面积/(m2g1)3508.01036.01038.01036.0103(2)18试题分析(2016全国卷，27)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：C3H6(g)NH3(g) O2(g)=C3H3N(g)3H2O(g) H515 kJmol13 2C3H6(g)O2(g)=C3H4O(g)H2O(g) H353 kJmol1两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(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_。解题思路： 我的答案： 考查意图：本题以“丙烯氨氧化法”生产一种重要的有机化工原料丙烯腈为背景，综19合考查了化学反应方向的判断、反应条件的控制、影响化学平衡的因素、平衡常数K与温度T的关系、活化能与温度的关系、简单物质的量的计算等知识点。题目应用物质的性质、反应原理和规律，从“物质变化是有条件的”角度来分析化学反应条件的控制以及物质之间的转化；通过对图像的观察，从“模型” 、 “分类与比较” 、 “定性与定量” 、 “化学与社会和谐发展”的角度考查考生结合已有知识进行图文转换、加工信息和正确表达思维历程及结论的能力。试题以实际生产为背景，体现了新课程标准化学与生产、生活密切联系的要求，体现了化学的学科价值和社会价值，考查了“绿色应用”的化学核心素养。试题以多种方式呈现信息，有利于不同思维