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第3讲化学平衡的移动【2020·备考】最新考纲：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.认识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。新课标要求：能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律，推测平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的变化，能讨论化学反应条件的选择和优化。针对典型案例，能从限度、速率等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析。最新考情：化学平衡的移动考查形式固定，一般是以图像或者表格的形式为载体，考查平衡移动、化学平衡的计算、等效平衡、平衡图像等知识点，如2018年T12、T15、2017年T15、2016年T15、2015年T15等，综合性强，难度大，为选择题中的压轴题型。预测2020年高考延续这一命题特点，另外在填空题中也会结合工农业生产考查平衡状态的判断、平衡图像、化学平衡常数等，如2018T20、2014年T20、2015年T20中均涉及化学平衡的知识，所以这部分内容为高考重点。考点一可逆反应与化学平衡状态[知识梳理]1.可逆反应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，达到“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：以上过程可用下图表示：(3)平衡特点名师助学：①化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立。②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，反应速率则与其化学计量数成正比。③化学反应达平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等。[题组诊断]可逆反应与化学平衡状态1.在一定温度下，下列叙述不是可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡状态标志的是()①C的生成速率与C的分解速率相等；②单位时间生成amolA，同时生成3amolB；③A、B、C的浓度不再变化；④A、B、C的分子数目比为1∶3∶2；⑤混合气体的总压强不再变化；⑥混合气体的物质的量不再变化；⑦单位时间消耗amolA，同时生成3amolBA.②④B.⑦④C.①③D.⑤⑥解析C的生成速率是正反应速率，C的分解速率是逆反应速率，正逆反应速率相等，说明达到平衡状态，①不选；单位时间生成amolA为逆反应，同时生成3amolB也是逆反应，不能说明达到平衡状态，②选；A、B、C的浓度不再变化，说明达到平衡状态，③不选；平衡时各物质的分子数之比取决于物质的起始物质的量和转化率，故A、B、C的分子数目比为1∶3∶2不能作为判断是否达到平衡状态的依据，④选；反应前后气体的体积不等，故混合气体的总压强不再变化可作为判断是否达到化学平衡状态的依据，⑤不选；混合气体的物质的量会变，故混合气体的物质的量不再变化，说明达到平衡状态，⑥不选；单位时间消耗amolA是正反应，同时生成3amolB是逆反应，且化学反应速率之比等于化学计量数之比，故正逆反应速率相等，说明达到平衡状态，⑦不选；A正确。答案A2.一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是()A.①②B.②④C.③④D.①④解析因反应容器保持恒压，所以容器体积随反应进行而不断变化，结合ρ气＝m/V可知，气体密度不再变化，说明容器体积不再变化，即气体的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，①符合题意；无论是否平衡，反应的ΔH都不变，②不符合题意；反应开始时，加入1molN2O4，随着反应的进行，N2O4的浓度逐渐变小，故v正(N2O4)逐渐变小，直至达到平衡，③不符合题意；N2O4的转化率不再变化，说明N2O4的浓度不再变化，反应达到平衡状态，④符合题意。答案D3.苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一。在工业上，苯乙烯可由乙苯和CO2催化脱氢制得：在温度为T1时，此反应的平衡常数K＝0.5。在2L密闭容器中加入乙苯(g)与CO2，反应到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为1.0mol，请回答下列问题：(1)该时刻的化学反应________(填“已达到”或“未达到”)平衡状态。(2)下列能说明乙苯与CO2在该条件下反应已达到平衡状态的是________(填字母)。a.v正(CO2)＝v逆(CO2)b.c(CO2)＝c(CO)＝0.5mol/Lc.混合气体的密度不变d.CO2的体积分数保持不变(3)若将反应改为恒压绝热条件下进行，达到平衡状态时，则乙苯的物质的量浓度________(填字母)。a.大于0.5mol/LB.小于0.5mol/Lc.等于0.5mol/LD.无法确定解析(1)各组分的浓度均为1.0mol2L＝0.5mol/L，Q＝0.5×0.5×0.50.5×0.5＝0.5＝K，则该时刻反应达到平衡状态。(2)a项，对同一物质来说，正、逆反应速率相等，说明反应已达到平衡状态；b项，结合(1)可知是平衡状态；c项，在恒容容器中，混合气体的总质量在反应过程中始终没有变化，即密度始终没有变化，与是否达到平衡状态无关；d项，随着反应进行，CO2的体积分数逐渐减小，当CO2的体积分数保持不变时，即达到平衡状态。(3)该反应为正向吸热、气体分子数增大的反应，若维持恒压绝热，相当于在原平衡的基础上降温，同时增大容器的容积，二者对乙苯浓度的影响无法确定。答案(1)已达到(2)abd(3)d【方法技巧】判断化学平衡状态的两方法和两标志1.两方法——逆向相等、变量不变(1)“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。2.两标志——本质标志、等价标志(1)本质标志：v(正)＝v(逆)≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。(2)等价标志①全部是气体参加的非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质量)分数保持不变。③对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。④对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。例如，2NO2(g)N2O4(g)。⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。⑥绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。考点二化学平衡移动[知识梳理]1.化学平衡的移动平衡移动就是由一个“平衡状态→不平衡状态→新平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，平衡可能发生移动，如下所示：2.化学平衡移动与化学反应速率的关系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，不发生平衡移动；v正v逆，平衡向逆反应方向移动。3.影响化学平衡的因素(1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：改变的条件(其他条件不变)化学平衡移动的方向浓度增大反应物浓度或减小生成物浓度向正反应方向移动减小反应物浓度或增大生成物浓度向逆反应方向移动压强(对有气体参加的反应)反应前后气体体积改变增大压强向气体分子总数减小的方向移动减小压强向气体分子总数增大的方向移动反应前后气体体积不变改变压强平衡不移动温度升高温度向吸热反应方向移动降低温度向放热反应方向移动催化剂同等程度改变v正、v逆，平衡不移动(2)通过图像分析影响化学平衡移动的因素某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH0的正、逆反应速率的影响如图所示：①加催化剂对反应速率影响的图像是C(填字母，下同)，平衡不移动。②升高温度对反应速率影响的图像是A，平衡向逆反应方向移动。③增大反应容器体积对反应速率影响的图像是D，平衡向逆反应方向移动。④增大O2的浓度对反应速率影响的图像是B，平衡向正反应方向移动。4.勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强、以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。名师助学：①化学平衡发生移动的实质是正逆反应速率不相等。正逆反应速率发生变化，平衡不一定移动。例如使用催化剂，正逆反应速率均增加，但是同等程度地增加，正逆反应速率仍然相等，所以平衡不发生移动。②不能认为平衡正向移动时反应物的浓度一定减小，生成物的浓度一定增大。③v(正)增大或v(逆)减小，平衡不一定向正反应方向移动。只有v(正)v(逆)时，才使平衡向正反应方向移动。④外界条件改变时，化学平衡发生移动，最终结果只能“减弱”条件的改变，但不能“消除”条件的改变。[题组诊断]外界条件对化学平衡的影响1.COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)ΔH0。当反应达到平衡时，下列措施：①升温；②恒容通入惰性气体；③增加CO浓度；④减压；⑤加催化剂；⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是()A.①②④B.①④⑥C.②③⑤D.③⑤⑥解析化学反应COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)ΔH0，正反应是气体体积增大的吸热反应，①升温平衡向正反应移动，COCl2转化率增大；②恒容通入惰性气体，总压增大，反应混合物各组分的浓度不变，平衡不移动，COCl2转化率不变；③增加CO的浓度，平衡向逆反应方向移动，COCl2转化率减小；④减压平衡向正反应方向移动，COCl2转化率增大；⑤加催化剂，改变速率不改变平衡，COCl2转化率不变；⑥恒压通入惰性气体，压强增大，为保持恒压，体积增大，平衡正向进行，COCl2转化率增大。答案B2.处于平衡状态的反应2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)ΔH0，不改变其他条件的情况下合理的说法是()A.加入催化剂，反应途径将发生改变，ΔH也将随之改变B.升高温度，正逆反应速率都增大，H2S分解率也增大C.增大压强，平衡向逆反应方向移动，将引起体系温度降低D.若体系恒容，注入一些H2后达新平衡，H2浓度将减小解析焓变是一个状态函数，与反应发生的途径无关，A项错误；温度升高，正逆反应速率均增大，因该反应是吸热反应，故平衡正向移动，分解率增大，B项正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，逆向反应是放热反应，会使体系温度升高，C项错误；体系中注入H2，体系将向H2浓度降低方向移动，但最终H2的浓度增大，D项错误。答案B3.密闭容器中，由H2和CO直接制备二甲醚(CH3OCH3)，其过程包含以下反应：ⅰ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1＝－90.1kJ·mol－1ⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH2＝－24.5kJ·mol－1当其他条件相同时，由H2和CO直接制备二甲醚的反应中，CO平衡转化率随条件X的变化曲线如图所示。下列说法正确的是()A.由H2和CO直接制备二甲醚的反应为放热反应B.条件X为压强C.X增大，二甲醚的产率一定增大D.X增大，该反应的平衡常数一定减小解析将ⅰ×2＋ⅱ得：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－204.7kJ·mol－1，因此由H2和CO直接制备二甲醚的反应为放热反应，A项正确；根据2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，压强越大，CO平衡转化率越大，与图像不符，B项错误；X增大，CO平衡转化率减小，二甲醚的产率可能减小，C项错误；根据图像，X可能是温度，温度升高，平衡逆向移动，反应的平衡常数减小，X也可能是容器的体积，平衡逆向移动，CO平衡转化率减小，但平衡常数不变，D项错误。答案A【归纳总结】解答化学平衡移动类试题的一般思路“等效平衡”理论的应用4.(2018·江苏化学，12)一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)＋