2017版高考化学一轮复习专题六化学反应速率和化学平衡课时27化学平衡的移动

1课时27化学平衡的移动【课时导航】复习目标1.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识其一般规律。2.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。知识网络问题思考问题1：对于放热的可逆反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，那么正反应和逆反应的速率将如何变化?问题2：化工生产中是如何利用化学反应速率和化学平衡理论来选择合成氨的适宜条件的?【课前自测】1.(2016·河北普通高中质检)一定温度下，反应A(g)+B(g)2C(g)在密闭容器中进行，下列措施可以减慢化学反应速率的是()A.恒压，充入HeB.恒容，充入AC.恒容，充入HeD.缩小体积使压强增大【答案】A【解析】恒压，充稀有气体，体积增大，相当于压强减小，反应速率减慢，A正确；恒容，充入A，增大反应物浓度，反应速率增大，B错误；恒容，充入稀有气体，反应物浓度不变，反应速率不变，C错误；缩小体积增大压强，反应速率加快，D错误。2.(2015·江苏卷改编)在体积均为1.0L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1molCO2和0.2molCO2，在不同温度下反应CO2(g)+C(s)2CO(g)达到平衡，平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如右下图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是()2A.反应CO2(g)+C(s)2CO(g)的ΔS0、ΔH0B.体系的总压强p总：p总(状态Ⅱ)2p总(状态Ⅰ)C.体系中c(CO)：c(CO，状态Ⅱ)2c(CO，状态Ⅲ)D.逆反应速率v逆：v逆(状态Ⅰ)v逆(状态Ⅲ)【答案】B【解析】由图像可看出，随着温度的升高，CO2的浓度减小，即升高温度，平衡正向移动，正反应为吸热反应，ΔH0，A错误；根据图中的数据，Ⅱ的温度高于Ⅰ的温度，c(CO2，状态Ⅱ)=c(CO2，状态Ⅰ)=0.075mol·L-1，根据化学方程式可以计算出：n总气体(状态Ⅱ)=0.325mol，n总气体(状态Ⅰ)=0.125mol，容器的体积相等，若在相同温度下，p总(状态Ⅱ)2p总(状态Ⅰ)，再有Ⅱ的温度高于Ⅰ的温度，B正确；Ⅱ和Ⅲ时温度相同，由于该反应的正反应为气体体积增大的反应，增大压强时，平衡逆向移动，故c(CO，状态Ⅱ)2c(CO，状态Ⅲ)，C错误；因为温度越高，反应速率越快，故状态Ⅲ的反应速率高于状态Ⅰ的反应速率，D错误。3.(2015·河南开封二模节选)生产甲醇的原料CO和H2可由以下反应得到：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH0(1)一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如右图。则p1(填“”、“”或“=”)p2。A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的大小顺序为。(2)100℃时，将1molCH4和2molH2O通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应，能说明该反应已经达到平衡状态的是(填字母)。a.容器的压强恒定b.容器内气体密度恒定3c.3v正(CH4)=v逆(H2)d.单位时间内消耗0.1molCH4的同时生成0.3molH2【答案】(1)KAKBKC(2)ac【解析】(1)温度相同时，p1时CH4的转化率大于p2时，在CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)反应中，生成物的气体体积大于反应物，压强增大时平衡逆向移动，故p1p2；正反应吸热，随温度升高，平衡正向移动，化学平衡常数K增大，所以KAKBKC。(2)可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，各组分浓度保持不变。反应前后气体体积不同，所以容器的压强恒定时反应达到平衡状态，故a正确；容器体积不变，气体质量不变，所以容器内气体密度始终恒定，故b错误；3v正(CH4)=v逆(H2)，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故c正确；单位时间内消耗0.1molCH4的同时生成0.3molH2，都是正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，故d错误。4.(2015·河南焦作一模改编)雾霾天气严重影响人们的生活，其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。(1)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)ΔH=QkJ·mol-1。在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：时间/min浓度/mol·L-101020304050NO1.000.580.400.400.480.48N200.210.300.300.360.36CO200.210.300.300.360.36①0~10min内，NO的平均反应速率v(NO)=，T1℃时，该反应的平衡常数K=。②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是(填字母)。a.加入一定量的活性炭b.通入一定量的NOc.适当缩小容器的体积d.加入合适的催化剂③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5∶3∶3，则Q(填“”、“=”或“”)0。4(2)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术，反应原理如下图所示。甲乙①由图甲可知，SCR技术中的氧化剂为。②图乙是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳的催化剂和相应的温度分别为。(3)新型O3氧化技术对尾气中的氮氧化物脱除效果显著，尾气中的NOx多数以NO形式存在，可发生反应NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)。在一定条件下，将NO和O3通入绝热恒容密闭容器中发生上述反应，正反应速率随时间变化的示意图如右上图所示。由图可得出的正确说法是(填字母)。a.反应在c点达到平衡状态b.反应物浓度：b点小于c点c.反应物的总能量低于生成物的总能量d.Δt1=Δt2时，NO的转化量：ab段小于bc段【答案】(1)①0.042mol·L-1·min-1916②bc③(2)①NO、NO2②Mn、200℃(3)d【解析】(1)①v(NO)=()cNOt=-10.4210molLmin=0.042mol·L-1·min-1，K=222()()()cNcCOcNO=20.300.300.40=916。②根据表格数据，30min后，NO、N2、NO2的浓度均增大。增大或减小固体的量，平衡不移动，a错误；充入NO，平衡正向移动，NO、N2、NO2的浓度5均增大，b正确；压缩体积，浓度均增大，c正确；加入催化剂不改变反应各物质浓度，d错误。③原平衡，c(NO)∶c(N2)∶c(CO2)=4∶3∶3，升高温度，c(NO)∶c(N2)∶c(CO2)=5∶3∶3，说明升高温度，平衡逆向移动，逆反应吸热，正反应放热，所以Q0。(2)从图像可知，NH3和NO2、NO反应生成N2和H2O，化合价降低的物质是氧化剂，可以确定氧化剂是NO、NO2。②Cr和Mn的最大脱氮率相差不大，但是Cr所需的温度高，为了使利益最大化，所以选Mn作催化剂，对应温度为200℃。(3)达到平衡时，反应速率应不变，但由曲线可看出，速率始终在变，故c点并没有达到平衡状态，a错误；随着反应进行，反应物浓度逐渐减小，故反应物的浓度b点大，b错误；随着时间的推移，正反应速率逐渐加快，说明温度逐渐升高，故正反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，c错误；由于正反应速率逐渐加快，故在相同的时间间隔内，bc段要比ab段反应速率快，故NO的转化量bc段大，d正确。【自主学习】考点1影响化学平衡移动的因素【基础梳理】1.化学平衡移动的概念一个可逆反应，达到化学平衡状态以后，若改变反应条件(如温度、压强、浓度等)，使正、逆反应的速率，化学平衡发生移动。最终在新的条件下，会建立，这个过程叫做化学平衡的移动。2.影响化学平衡移动的条件(1)浓度对化学平衡的影响在其他条件不变时，反应物浓度或生成物浓度都可使化学平衡向移动；反之化学平衡向逆反应方向移动。(2)压强对化学平衡的影响6①对于反应前后气体总体积发生变化的可逆反应，在其他条件不变时，压强，化学平衡向方向移动；反之，化学平衡向气体体积增大的方向移动。②若反应前后气体体积无变化，改变压强，能同时改变正、逆反应速率，v(正)=v(逆)，平衡移动。(3)温度对化学平衡的影响在其他条件不变的情况下，升高温度，化学平衡向移动；降低温度，化学平衡向移动。说明：①升高温度，不管是吸热还是放热方向，反应速率均增大，但吸热方向速率增大的倍数大于放热方向速率增大的倍数，v(吸热)v(放热)，故平衡向吸热方向移动。②只要是升高温度，新平衡状态的速率值一定大于原平衡状态的速率值；反之则小。③判断反应的热效应：若升高温度，K值增大，平衡正向移动，正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应。3.催化剂对化学平衡的影响催化剂对化学平衡移动影响，它的使用能程度地改变正、逆反应速率(即反应速率改变但仍然相等)，可以化学反应达到平衡所需要的时间。4.勒夏特列原理(化学平衡移动原理)若改变影响平衡的一个条件(浓度、压强、温度等)，平衡就向能够这种改变的方向移动。【举题说法】【例题1】(2015·安徽卷)汽车尾气中，产生NO的反应为N2(g)+O2(g)2NO(g)，一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应，下图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是()7A.温度T下，该反应的平衡常数K=201214(-)cccB.温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂D.若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH0【答案】A【解析】N2(g)和O2(g)的起始浓度相等，都是c0，在温度T时由图可知c(N2)=c1时达到平衡，此时c(N2)=c(O2)=c1，c(NO)=2(c0-c1)，平衡常数K=201214(-)ccc，故A正确；由于是恒容容器，且反应前后气体质量守恒，故混合气体密度不变，故B错误；催化剂只能改变反应速率，不能改变化学反应限度，故C错误；若曲线b对应的条件是改变温度，b曲线先达到平衡，则b曲线对应的温度高，升高温度，平衡正向移动，则正反应是吸热反应，ΔH0，故D错误。【题组训练】1.(2016·河北衡水中学)可逆反应mA(g)+nB(g)xC(g)在不同温度及压强(p1和p2)条件下反应物A的转化率的变化情况如下图所示。下列判断正确的是()A.正反应吸热，m+nxB.正反应吸热，m+nxC.正反应放热，m+nxD.正反应放热，m+nx【答案】D【解析】根据图像随着温度的升高A的转化率减小，说明升温平衡逆向移动，正反应为放热反应；从第一个图像看出在p1下先达平衡，得p1p2，还可得到压强大时A的转化率大，说明加压平衡正向移动，m+nx。D正确。2.(2015·河北保定联考)在固定体积容器中通入2molA与1molB气体，一定条件下发生反应：2A(g)+B(g)3C(g)ΔH0，达到平衡后，改变一个条件(x)，下列量(y)一定符合图中曲线的是()8选项xyA降温A的体积分数B升高温度混合气体的密度C再加入AB的转化率D再加入CA的体积分数【答案】C【解析】正反应是放热反应，降温，平衡正向移动，A的体积分数减小，A错误；升高温度，平衡逆向移动，但反应前后气体的质量不变，体积固定，因而密度不变，B错误；增加A的浓度，平衡正向移动，B的转化率增大，C正确；再加入C，效果等同于增大压强，A的体积分数不变，D错误。3.(2015·河南中原名校)在容积为2L的恒容密闭容器中，一定温度下，发生反应：aM(g)+bN(g)cQ(g)。气体M、N、Q的物质的量随时间的变化如右图所示，则下列叙述正确的是()A.该温度下此反应平衡常数的值K=254B.平衡时，M的转化率为50%，若条件改为恒温恒压，则达平