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第三单元化学平衡的移动考点1:化学平衡的移动一、化学平衡移动的过程(a)二、化学平衡移动与化学反应速率的关系(a)v(正)__v(逆):平衡向正反应方向移动。v(正)__v(逆):反应达到平衡状态,平衡不发生移动。v(正)v(逆):平衡向_______方向移动。=逆反应三、外界因素对化学平衡的影响(b)【典例精析】【典例】室温下,向圆底烧瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸,溶液中发生反应:C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。下列有关叙述错误的是()世纪金榜导学号A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5BrC.若反应物均增大至2mol,则两种反应物平衡转化率之比不变D.若起始温度提高至60℃,可缩短反应达到平衡的时间【解题思路】解化学平衡移动题的思维过程【解析】选D。加入NaOH后,NaOH能与HBr反应,使平衡向逆反应方向移动,增大乙醇的物质的量,A正确;增大HBr浓度,使平衡向正反应方向移动,有利于生成C2H5Br,B正确;加入反应物的物质的量之比与反应物的化学计量数之比相等,两种反应物平衡转化率之比不变,C正确;温度提高到60℃,反应速率加快,而C2H5Br挥发,导致C2H5Br浓度减小,反应速率减慢,不能判断反应达到平衡的时间与原平衡时间的长短,D错误。【考题变式】增大C2H5OH浓度,平衡正向移动,C2H5OH及HBr的转化率均增大。这种说法是否正确?为什么?提示:不正确。当增大一种反应物的浓度,使化学平衡向正反应方向移动时,会使另一种反应物的转化率提高,而本身的转化率降低。【强化训练】1.思维诊断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)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。()提示:×。升高温度,正逆反应速率都增大,增大倍数不同。(2)正逆反应速率发生变化,平衡一定发生移动。()提示:×。如果加入催化剂或改变反应前后气体体积不变的可逆反应的压强,反应速率改变,平衡不移动。(3)在FeCl3+3KSCN3KCl+Fe(SCN)3平衡体系内加入KCl固体,平衡逆向移动。()提示:×。在本质上KCl没有参与该离子反应。(4)在某温度下,反应达到化学平衡,增加或减少一部分物质,化学平衡一定发生移动。()提示:×。改变固体或纯液体的量,平衡不移动。(5)改变温度,所有的化学平衡都会发生移动。()提示:√。任何化学反应都有能量变化,升高温度向吸热方向移动,降低温度向放热方向移动。(6)合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到化学平衡时,增加适量N2,平衡正向移动,K值增大。()提示:×。K值只受温度影响,与其他因素无关。2.一定温度下,1molX和nmolY在体积为2L的密闭容器中发生如下反应:X(g)+Y(g)2Z(g)+M(s),5min后达到平衡,此时生成2amolZ。下列说法正确的是世纪金榜导学号()A.用X表示此反应的反应速率是(0.1-2a)mol·L-1·min-1B.当混合气体的质量不再发生变化时,说明反应达到平衡状态C.向平衡后的体系中加入1molM,平衡向逆反应方向移动D.向上述平衡体系中再充入1molX,v正增大,v逆减小,平衡正向移动【解析】选B。由题给反应的化学方程式可知,生成2amolZ消耗amolX,利用化学反应速率的定义可知,v(X)==0.1amol·L-1·min-1;因M为固态,故平衡向右移动,气体质量变小;若平衡向左移动,气体质量增加,故当混合气体质量不再发生变化时,可说明反应达到平衡状态;增大M的量,平衡不发生移动;向平衡体系中再充入X,反应物浓度增大,平衡正向移动,v正、v逆都增大。amol2L5min【归纳总结】1.解答化学平衡移动类试题的一般思路2.化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变,而不是“抵消”外界条件的改变,改变是不可逆转的。新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。如①增大反应物A的浓度,平衡右移,A的浓度在增大的基础上减小,但达到新平衡时,A的浓度一定比原平衡大;②若将体系温度从30℃升高到50℃,则化学平衡向吸热反应方向移动,达到新的平衡状态时30℃T50℃;③若对体系N2(g)+3H2(g)2NH3(g)加压,如从10MPa加压到20MPa,化学平衡向气体分子数减小的方向移动,达到新的平衡时,10MPap20MPa。3.几种特殊情况说明(1)改变固体或纯液体的量,对化学平衡没影响。(2)“惰性气体”对化学平衡的影响。①恒温、恒容条件原平衡体系体系总压强增大体系中各组分的浓度不变平衡不移动。②恒温、恒压条件原平衡体系容器容积增大,各反应气体的分压减小(3)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响。考点2:化学平衡图象问题的解题方法(c)【典例】(2016·四川高考)一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。设起始=Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是世纪金榜导学号()24n(HO)n(CH)A.该反应的焓变ΔH0B.图中Z的大小为a3bC.图中X点对应的平衡混合物中=3D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小24n(HO)n(CH)【解题思路】解决化学平衡图象题的步骤【解析】选A。据图分析,随着温度升高甲烷的体积分数逐渐减小,说明升温平衡正向移动,则正反应为吸热反应,故A正确;的比值越大,起始时水蒸气浓度越大,则甲烷的转化率越大,甲烷的体积分数越小,故a3b,故B错误;起始加入量的比值为3,但反应中甲烷和水是按等物质的量反应的,所以达到平衡时比值不是24n(HO)n(CH)3,故C错误;温度不变时,加压,平衡逆向移动,甲烷的体积分数增大,故D错误。【考题变式】(1)若图象中横坐标改为压强,φ(CH4)将如何变化?提示:增大压强,平衡向逆反应方向移动,甲烷的含量增加,体积分数φ(CH4)变大。(2)若反应改为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH=-99kJ·mol-1如图曲线所示中,A可以表示反应中的哪种物质?提示:反应的ΔH0,正反应是放热反应。M点前,表示化学反应从反应物开始,M点为刚达到的平衡点;M点后表明升高温度,平衡逆向移动,A%增大,则A应表示CO或H2。【强化训练】1.(2017·浙江11月选考真题)在催化剂作用下,用乙醇制乙烯,乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位:mL·min-1)的关系如图所示(保持其他条件相同)。在410～440℃温度范围内,下列说法不正确的是()世纪金榜导学号A.当乙醇进料量一定,随乙醇转化率增大,乙烯选择性升高B.当乙醇进料量一定,随温度的升高,乙烯选择性不一定增大C.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙醇转化率减小D.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大【解析】选A。由图象可知,当乙醇进料量一定,随乙醇转化率增大,乙烯选择性先升高后减小,故A错误、B正确;由图象可知,当温度一定,随乙醇进料量增大,乙醇转化率减小,故C正确;由图象可知,当温度一定,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大,故D正确。2.在密闭容器中进行反应:X(g)+3Y(g)2Z(g),有关下列图象的说法不正确的是世纪金榜导学号()A.依据图a可判断正反应为放热反应B.在图b中,虚线可表示使用了催化剂C.若正反应的ΔH0,图c可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动D.由图d中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况,可推知正反应的ΔH0【解析】选D。依据图象分析,温度升高逆反应速率大于正反应速率,平衡逆向移动,则正向是放热反应,A正确;催化剂能加快反应速率,缩短反应达到平衡的时间,化学平衡不移动,则X的转化率不变,B正确;若正反应的ΔH0,升温平衡逆向移动,逆反应速率大于正反应速率,图象符合反应速率的变化,C正确;图象分析,温度升高平均相对分子质量减小,总质量不变,说明气体物质的量变大,所以平衡逆向进行,逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,即ΔH0,D错误。3.(2017·全国卷Ⅱ,节选)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题:(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:世纪金榜导学号①C4H10(g)C4H8(g)+H2(g)ΔH1已知:②C4H10(g)+O2(g)C4H8(g)+H2O(g)ΔH2=-119kJ·mol-112③H2(g)+O2(g)H2O(g)ΔH3=-242kJ·mol-1图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x________0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是________(填标号)。12A.升高温度B.降低温度C.增大压强D.降低压强(2)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(b)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___________________。(3)图(c)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碳链烃类化合物。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______________________________________________。【解析】(1)由图(a)可以看出,温度相同时,由0.1MPa变化到xMPa,丁烷的转化率增大,即平衡正向移动,所以x的压强更小,x0.1。由于反应①为吸热反应,所以温度升高时,平衡正向移动,丁烯的平衡产率增大,因此A正确、B错误;反应①正向进行时体积增大,加压时平衡逆向移动,丁烯的平衡产率减小,因此C错误,D正确。(2)反应初期,H2可以活化催化剂,进料气中n(氢气)/n(丁烷)较小,丁烷浓度大,反应向正反应方向进行的程度大,丁烯产率升高;然后进料气中n(氢气)/n(丁烷)增大,原料中过量的H2会使反应①平衡逆向移动,所以丁烯产率下降。(3)590℃之前,温度升高时反应速率加快,生成的丁烯会更多,同时由于反应①是吸热反应,升高温度平衡正向移动,平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过590℃时,由于丁烷高温会裂解生成短链烃类,所以参加反应①的丁烷也就相应减少。答案:(1)小于AD(2)原料中过量H2会使反应①平衡逆向移动,所以丁烯产率下降(3)590℃前升高温度,反应①平衡正向移动,升高温度时,反应速率加快,单位时间产生丁烯更多温度高于590℃时有更多的C4H10裂解导致产率降低【归纳总结】1.化学平衡图象题的解答二原则以可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)为例:(1)“定一议二”原则。在化学平衡图象中,包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义三个量,确定横坐标所表示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所表示的量,讨论横坐标与曲线的关系。如图:这类图象的分析方法是“定一议二”,当有多条曲线及两个以上条件时,要固定其中一个条件,分析其他条件之间的关系,必要时,作一辅助线分析。(2)“先拐先平,数值大”原则。在化学平衡图象中,先出现拐点的反应先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图A)或表示的压强较大(如图B)。图A表示T2T1,正反应是放热反应。图B表示p1p2,A是反应物,正反应为气体总体积缩小的反应,即a+bc。2.化学平衡图象题解题时的三大注意事项(1)在图象题中一定要注意看清横、纵坐标表示的意义及图象中曲线的变化趋势。(2)不要忽视图象中的比例关系,比例关系一般涉及计算问题。(3)有些图象中曲线的斜率