专题五第21讲化学平衡移动

专题五化学反应速率与化学平衡第21讲化学平衡移动目标导航复习目标1.理解浓度、温度、压强、催化剂等对化学平衡影响的一般规律。2.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究中的重要作用。知识体系课前思考问题1如何应用化学反应速率和化学平衡理论来进行合成氨条件的选择？问题2对已达平衡的容器，改变条件，平衡正移，反应物的转化率一定增大吗？[答案]合成氨反应特点：可逆反应；正反应为放热、气体分子数减小的反应。工艺生产要求：经济效益和社会效益，即反应快、原料利用率高。从化学反应速率和化学平衡两个角度分别分析合成氨条件：合成氨的适宜条件为500℃、200～500kPa、使用催化剂(铁触媒)，将氨气及时液化分离、循环使用。[答案]不一定。恒温恒容容器中，在2HI(g)I2(g)＋H2(g)已达平衡的容器中再加入HI，平衡正移，但HI的转化率不变；恒温恒容容器中，在PCl5(g)Cl2(g)＋PCl3(g)已达平衡的容器中再加入PCl5，平衡正移，但PCl5的转化率减小。栏目导航考点透视质量验收考点透视考点1化学平衡移动基础梳理1.化学平衡移动(1)可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件(如____________________等)发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之______，从而在一段时间后达到____________。这种由____________向____________变化的过程，叫做化学平衡的移动。浓度、温度、压强改变新的平衡状态原平衡状态新平衡状态(2)一定条件下的平衡体系，改变条件，平衡可能发生移动。2.反应速率与平衡移动方向的关系v(正)_____v(逆)，平衡向正反应方向移动。v(正)_____v(逆)，平衡不移动。v(正)_____v(逆)，平衡向逆反应方向移动。3.勒夏特列原理对平衡移动的影响(实质是“叛逆”)勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个条件(如___________________等)，平衡就向能够_____这种改变的方向移动。＞＝＜浓度、压强或温度减弱改变条件(外因)内部要减弱这种改变(“叛逆”)平衡移动结果增大反应物O2(或SO2)浓度消耗反应物减少生成物SO3浓度增加生成物向______________浓度增加生成物SO3浓度消耗生成物向______________正反应方向移动逆反应方向移动3.勒夏特列原理对平衡移动的影响(实质是“叛逆”)勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个条件(如___________________等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。浓度、压强或温度改变条件(外因)内部要减弱这种改变(“叛逆”)平衡移动结果升高温度吸热使温度降低向______________温度降低温度放热使温度升高向______________增大压强气体的物质的量减小，压强减小向______________________________压强减小压强气体的物质的量增大，压强增大向______________________________吸热方向移动放热方向移动气体化学计量数减小的方向移动气体化学计量数增大的方向移动特别提醒：(1)有气体参与的反应，且反应前后气体的化学计量数不等，改变压强平衡才会移动。(2)催化剂能同等程度地改变反应速率，平衡不移动，但能改变达到平衡的时间。(3)往恒温恒容、恒温恒压容器中充入惰性气体(He)对平衡的影响。举题悟法例题1判断下列说法的正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)N2＋3H22NH3ΔH＜0，升高温度和增大压强都有利于平衡向生成氨的方向移动()(2)工业合成氨反应中，及时把生成的氨气分离出来，反应速率和氮气的转化率都增大()(3)二氧化硫的催化氧化选择常压是因为加压不利于向生成三氧化硫的方向移动()(4)化学平衡发生移动，速率一定改变；速率改变，化学平衡一定发生移动()(5)催化剂既可以加快反应速率又可以使平衡正向移动()(6)平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，平衡正移()(7)二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系，加压后颜色加深()(8)C(s)＋CO2(g)2CO(g)ΔH0，仅升高温度，CO2反应速率和平衡转化率均增大()(9)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH0，仅改变压强，平衡不移动，放出的热量不变()(10)有气体参与的反应达到平衡后，增大压强，平衡可能不移动()[题组强化]1.(2017·江苏模考题重组)下列说法正确的是()A.反应Fe2O3(s)＋3C(s)2Fe(s)＋3CO(g)中使用催化剂或移走部分CO，均可提高Fe2O3的转化率B.工业生产硫酸时，使用热交换器可以提高能量的利用率与原料的转化率C.一定温度下，增大反应2BaO2(s)2BaO(s)＋O2(g)容器的体积，平衡不移动D.C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH0，其他条件不变时，升高温度，正反应速率增大、逆反应速率减小，平衡正向移动B[解析]使用催化剂对平衡的移动无影响，A错误；使用热交换器，目的是将二氧化硫与氧气转化成三氧化硫放出的热量用来预热没反应的二氧化硫与氧气的混合气体，所以可以提高能量的利用率与原料的转化率，B正确；由于正反应为气体体积增大的反应，增大容器体积，平衡正向移动，C错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，D错误。2.(2017·镇江一模)一定温度下，体积均为0.25L的三个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。达到平衡，下列说法正确的是()起始时物质的量/mol平衡时物质的量/mol容器编号温度/℃N2H2NH3NH3①5001300.5②5000.61.80③550002aA.容器①、②中反应的平衡常数不相等B.达平衡时，容器②中H2的转化率大于25%C.a0.5D.起始时向容器①中充入1molN2、2molH2、0.5molNH3，则反应将向逆反应方向进行[答案]CD[解析]容器①、②中反应温度相同，则平衡常数相同，A错误；容器①中H2的转化率为25%，容器②中起始浓度小，压强小，平衡逆向移动，所以H2的转化率小于25%，B错误；温度相同时①和③为等效平衡，③中温度升高，平衡逆向移动，故a0.5，C正确；由①中数据计算得K＝1.83×10－3，按照D项充入时，Qc＝1.95×10－3K，故反应逆向进行，D正确。3.(2017·扬州模拟)NH3是一种重要的化工原料。N2和H2以物质的量之比为1∶3在不同温度和压强下发生反应N2＋3H22NH3，测得平衡体系中NH3的物质的量分数如图。(1)下列途径可提高氨气产率的是________(填字母)。a.采用常温条件b.采用适当的催化剂c.将原料气加压d.将氨液化，不断移去液氨(2)图中所示的平衡体系中NH3的物质的量分数为0.549和0.478时，该反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1________(填“”、“”或“＝”)K2。acd＝[解析](1)低温、加压、移去产物均能提高NH3产率，催化剂不能改变产率。(2)NH3的物质的量分数为0.549和0.478时所对应的温度相同，则K相等。1.提高反应物转化率的常用方法条件可行措施温度正反应为吸热(或放热)反应，升高温度(或降低温度)压强正反应为气体化学计量数减小(或增大)的反应，增大(或减小)压强浓度增大一种反应物的浓度，可提高另一种反应物的转化率其他①适当减缓通入气体的速率；②充分搅拌备注若是气体与液体反应，或有易挥发、易分解的物质参与反应，则升高温度反应物的转化率会降低2.外界条件与反应速率和平衡移动的关系图像速率特点移动方向浓度增大反应物浓度，v(正)突然增大(断点)，v(逆)慢慢增大(连续)温度正反应为放热反应正反应为吸热反应升温，v(正)、v(逆)都突然增大(断点)，降温，v(正)、v(逆)都突然减小(断点)①平衡线上方的v(正或逆)为平衡移动的方向图像速率特点移动方向压强正反应为气体物质的量增大的反应正反应为气体物质的量减小的反应加压，v(正)、v(逆)都突然增大(断点)，减压，v(正)、v(逆)都突然减小(断点)催化剂催化剂能同等程度地改变化学反应速率②催化剂能改变反应的速率但不影响平衡移动[及时巩固]1.(2016·江苏高考)以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下：氯化过程控制电石渣过量，在75℃左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应，Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2，少量Ca(ClO)2分解为CaCl2和O2。提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有________(填字母)。A.适当减缓通入Cl2的速率B.充分搅拌浆料C.加水使Ca(OH)2完全溶解AB[解析]减缓通入氯气的速率，会使电石渣相对过量，减少Cl2与水反应生成HClO和HCl，HCl能与CaCO3反应、HClO受热能分解，故可提高氯气的转化率，A正确；充分搅拌浆料能加快反应速率，减少Ca(ClO)2分解为CaCl2和O2，可提高氯气的转化率，B正确；Ca(OH)2是微溶物，加水很难使其全部溶解，C错误。2.已知：2NO2(g)N2O4(g)ΔH＝－57.20kJ·mol－1。一定温度下，在密闭容器中反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡。其他条件不变时，下列措施能提高NO2转化率的是________(填字母)。A.减小NO2的浓度B.降低温度C.增加NO2的浓度D.升高温度BC[解析]减小NO2的浓度，相当于减压，平衡向逆反应方向移动，NO2的转化率降低；降低温度，平衡向正反应方向移动，NO2的转化率升高；增加NO2的浓度，相当于加压，平衡正向移动，NO2的转化率升高；升高温度，平衡逆向移动，NO2的转化率降低。考点2用平衡常数判断平衡移动的方向基础梳理在一个VL的密闭容器中充入amolA和bmolB，发生反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，一段时间后达到平衡，再加入ymolA和ymolC，则平衡如何移动？aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)起始/mol：ab00转化/mol：axbxcxdx平衡/mol：a－axb－bxcxdx平衡浓度/mol·L－1：a－axVb－bxVcxVdxV增加/mol：y0y0新投料后浓度/mol·L－1：y＋a－axVb－bxVcx＋yVdxVK＝dxVd·cxVca－axVa·b－bxVb、Qc＝dxVd·cx＋yVcy＋a－axVa·b－bxVb，比较Qc和K的相对大小，判断平衡的移动方向：Qc＝K，平衡___________；Qc＞K，平衡___________；QcK，平衡___________。不移动逆向移动正向移动举题悟法例题2在体积为1L的恒温密闭容器中充入1molCO2和3molH2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。测得CO2和CH3OH(g)的物质的量浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是()A.该化学反应在3min时达到平衡状态B.保持其他条件不变，降低温度，平衡时c(CH3OH)＝0.85mol·L－1，则该反应的ΔH0C.相同温度下，起始时向上述容器中充入0.5molCO2、1.5molH2，平衡时CO2的转化率小于75%D.12min时，向上述容器中再充入0.25molCO2、0.25molH2O(g)，此时反应将向逆反应方向进行BC[解析]从图中看出10min时达到平衡状态，A错；降温后c(CH3OH)由0.75mol·L－1升高到0.85mol·L－1，平衡正向移动，正反应放热，ΔH0，B正确；原体系中CO2的平衡转化率为75%，现在投料减半，相当于减压，平衡逆向移动，CO2的转化率降低，C正确；CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)起始/mol·L－1：1300变化/mol