高考化学二轮复习化学平衡学案.docx
《高考化学二轮复习化学平衡学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学二轮复习化学平衡学案.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高考化学二轮复习化学平衡学案
第2课时 化学平衡
[考试标准]
考点
知识条目
必考要求
加试要求
考情分析
化学平衡
自发反应的概念
a
2015.10T30、2017.11T30
熵变的概念
a
用熵变、焓变判断化学反应的方向
c
2015.10T30
化学反应的限度
a
b
2016.4T12、2017.4T12、2017.11T16、2018.4、6T22
化学平衡的概念
a
b
2016.4T12、2016.10T12、2018.4、6T22
化学平衡状态的特征
a
b
2016.10T12、2018.4、6T22
化学平衡常数
b
2017.4T30
反应物的转化率
b
2016.10T21、2017.4T30、2017.11T16、2017.11T21、2018.4T22
化学平衡常数与反应限度、转化率的关系
c
2016.4T30、2017.11T21
化学平衡移动的概念
a
2016.4T30
影响化学平衡移动的因素及平衡移动方向的判断
b
2016.4T30、2016.10T30、2017.4T30
用化学平衡移动原理选择和确定合适的生产条件
a
c
2016.4T30、2017.4T30、2017.11T30、2018.4T30
考点一：
焓变和熵变
1.（2017·温州二外语学校）下列说法中正确的是（ ）
A.凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应
B.自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应
C.熵增加且放热的反应一定是自发反应
D.非自发反应在任何条件下都不能发生
解析 A.ΔH＜0，ΔS＜0的反应在高温下是非自发进行的反应，ΔH＞0，ΔS＞0高温下是自发进行的反应，故A错误；B.ΔH－TΔS＜0的反应是自发进行的反应，ΔH＜0，ΔS＜0的反应在低温下是自发进行的反应，ΔH－TΔS＞0的反应是非自发进行的反应，ΔH＞0，ΔS＞0低温下是非自发进行的反应，故B错误；C.熵增加ΔS＞0，且放热ΔH＜0，反应ΔH－TΔS＜0一定是自发反应，故C正确；D.反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定，非自发反应在改变条件下可以发生，故D错误。
答案 C
考点二：
化学平衡状态判定
2.（2018·浙江暨阳联合）一定条件下，物质的量均为0.3mol的X（g）与Y（g）在容积固定的密闭容器中发生反应：
X（g）＋3Y（g）
2Z（g），ΔH＝－akJ/mol，下列说法正确的是（双选）（ ）
A.反应一段时间后，X与Y的物质的量之比仍为1∶1
B.达到平衡时，反应放出0.1akJ的热量
C.达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，Z的正反应速率将不发生变化
D.X的体积分数保持不变，说明反应已达到平衡
解析 A.X、Y以1∶3转化，则反应一段时间后X、Y的物质的量之比一定不是1∶1，故A错误；B.物质的量与热量成正比，且参加反应的X的物质的量未知，不能计算达到平衡时放出的热量，故B错误；C.容积固定的密闭容器，充入稀有气体，X、Y、Z的浓度不变，则反应速率不变，平衡不移动，故C正确；D.该反应为气体体积减小的反应，体积分数不变，说明反应已达到平衡，故D正确；故选CD。
答案 CD
考点三：
化学平衡移动
3.（2016·浙江省杭州市七校高二下期中）在体积可变的密闭容器中，反应mA（g）＋nB（s）
pC（g）达到平衡后，压缩容器的体积，发现A的转化率随之降低。
下列说法中，正确的是（ ）
A.m必定小于pB.（m＋n）必定大于p
C.（m＋n）必定小于pD.m必定大于p
解析 压缩体积压强增大，A的转化率降低，说明平衡向逆反应移动，增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，由于B为固体，所以m＜p。
答案 A
考点四：
转化率
4.（2018·杭州市七校高二下期中）反应：
①PCl5（g）
PCl3（g）＋Cl2（g） ②2HI（g）
H2（g）＋I2（g） ③2NO2（g）
N2O4（g）在一定条件下，达到化学平衡时，反应物的转化率均是a%。
若保持各反应的温度和容器的体积都不改变，分别再加入一定量的各自的反应物，则转化率（ ）
A.均不变B.①增大，②不变，③减少
C.①减少，②不变，③增大D.均增大
解析 若保持各自的温度、体积不变，分别加入一定量的各自的反应物，可以等效为将原来的容器缩小体积，实际上增大的是反应体系的压强，①该反应是一个反应前后气体体积增大的可逆反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，所以转化率减小；②该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应，增大压强，平衡不移动，所以转化率不变；③该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，所以转化率增大。
答案 C
考点五：
化学平衡常数
5.（2018·金华十校选考模拟）下列数据不一定随温度升高而增大的是（ ）
A.活化分子百分数
B.化学平衡常数
C.弱酸或弱碱的电离平衡常数
D.水的离子积常数
解析 A.升高温度，反应的活化分子百分数增加，故A不选；B.化学反应的平衡常数与温度的关系和反应的吸放热之间有关系，只有吸热反应，升温，平衡常数增加，但是放热反应，升温，平衡常数减小，故B选；C.电离过程是吸热的，升温可以使电离平衡常数增加，故C不选；D.水的电离是吸热过程，水的离子积常数随温度升高而增大，故D不选；故选B。
答案 B
6.（2017·浙江“七彩阳光”联合）汽车尾气净化原理为：
2NO（g）＋2CO（g）
N2（g）＋2CO2（g），如果在一定温度下，体积为2L的密闭容器中发生该化学反应，0～4min各物质物质的量的变化如下表所示：
时间
物质（mol）
NO
CO
N2
CO2
起始
0.40
1.0
2min末
2.0
0.80
1.6
4min末
1.6
（1）0～2min内用CO来表示的平均反应速率v（CO）＝ 。
（2）试计算该温度下的化学平衡常数K＝ 。
解析
（1）0～2min内N2的变化物质的量为：
1.0mol－0.80mol＝0.2mol，则CO的变化物质的量为0.4mol，用CO来表示的平均反应速率v（CO）＝0.4mol÷2L÷2min＝0.10mol·L－1·min－1；
（2）2min～4min时CO2的物质的量没有发生变化，可知2min时反应达到平衡，此时：
该温度下反应的化学平衡常数K＝（0.4×0.82）÷（0.42×1.02）＝1.6。
答案
（1）0.10mol·L－1·min－1
（2）1.6
考点六：
等效平衡
7.（2017·浙江金、丽、衢十二校联考）在恒温恒压条件下化学反应：
2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g） ΔH＝－QkJ·mol－1，在上述条件下分别充入的气体和反应放出的热量（Q）如下表所列。
判断下列叙述不正确的是（ ）
容器
SO2（mol）
O2（mol）
SO3（mol）
N2（mol）
Q（kJ）
甲
2
1
0
0
Q1
乙
1
0.5
0
0
Q2
丙
0
0
2
0
Q3
丁
1
0.5
0
1
Q4
A.平衡时，向甲容器中再加1molO2，一段时间后达到平衡时O2的体积分数增大
B.平衡时，升高丙容器温度，正、逆反应速率都增大，平衡逆向移动
C.各容器中反应放出热量的关系为Q1＝2Q2>2Q4
D.丁容器中反应达到平衡时，其化学平衡常数大于乙容器中反应的平衡常数
解析 本题考查化学平衡的影响因素、化学平衡常数。
A项，平衡时向甲容器中再加1molO2，平衡正向移动，但达到平衡时O2的体积分数比原平衡时大，正确；B项，升温正、逆反应速率均增大，丙容器发生的反应为SO3分解，逆反应吸热，则升高温度平衡逆向移动，正确；C项，乙中的物质的量为甲的一半，恒压条件下，容器体积为甲的一半，转化率与甲相同，所以乙中放出的热量Q2＝0.5Q1kJ，丁中充入氮气，容器的体积增大，反应物分压减小，平衡向逆反应方向移动，所以丁放出的热量比乙少，Q2>Q4，则Q1＝2Q2>2Q4，正确；D项，化学平衡常数只受温度影响，温度未发生变化，则乙与丁的平衡常数相同，错误。
答案 D
考点七：
速率平衡图像
8.（2018·浙江宁波高三适应性联考）一定温度下，在2L的密闭容器中发生反应：
xA（g）＋B（g）
2C（g） ΔH<0，A、C的物质的量随时间变化的关系如图。
下列有关说法正确的是（ ）
A.x＝1
B.反应进行到1min时，反应体系达到化学平衡状态
C.2min后，A的正反应速率一定等于C的逆反应速率
D.2min后，容器中A与B的物质的量之比一定为2∶1
解析 A.由图像可知，在2分钟内，A、C物质的量的变化相等，说明A、C的化学计量系数相等，故x＝2，所以A错误；B.化学平衡状态时各组分的物质的量保持不变，所以反应进行到2分钟时，达到平衡状态，故B错误；C.根据反应速率之比等于化学计量系数之比，2min后，A的正反应速率一定等于C的逆反应速率，故C正确；D.容器中A与B的物质的量之比取决于起始时加入A、B的量，所以平衡时A与B的物质的量之比不一定等于化学计量系数，所以D错误。
本题正确答案为C。
答案 C
考点八：
速率和平衡的综合应用
9.（加试题）（2018·浙江宁波高三适应性测试）甲醇水蒸气重整制氢（SRM）是用于驱动电动汽车的质子交换膜燃料电池的理想氢源，当前研究主要集中在提高催化剂活性和降低尾气中CO含量，以免使燃料电池Pt电极中毒。
重整过程发生的反应如下：
反应Ⅰ CH3OH（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋3H2（g） ΔH1
反应Ⅱ CH3OH（g）
CO（g）＋2H2（g） ΔH2
反应Ⅲ CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g） ΔH3
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，其中K2、K3随温度变化如下表所示：
125℃
225℃
325℃
K2
0.5535
185.8
9939.5
K3
1577
137.5
28.14
请回答：
（1）反应Ⅱ能够自发进行的条件 （填“低温”、“高温”或“任何温度”），ΔH1 ΔH3（填“>”、“<”或“＝”）。
（2）相同条件下，甲醇水蒸气重整制氢较甲醇直接分解制氢（反应Ⅱ）的先进之处在于 。
（3）在常压、CaO催化下，CH3OH和H2O混合气体（体积比1∶1.2，总物质的量2.2mol）进行反应，tl时刻测得CH3OH转化率及CO、CO2选择性随温度变化情况分别如图所示（CO、CO2的选择性：
转化的CH3OH中生成CO、CO2的百分比）。
注：
曲线a表示CH3OH的转化率，曲线b表示CO的选择性，曲线c表示CO2的选择性
①下列说法不正确的是 。
A.反应适宜温度为300℃
B.工业生产通常在负压条件下进行甲醇水蒸气重整
C.已知CaO催化剂具有更高催化活性，可提高甲醇平衡转化率
D.添加CaO的复合催化剂可提高氢气产率
②260℃时H2物质的量随时间的变化曲线如图所示。
画出300℃时至t1时刻H2物质的量随时间的变化曲线。
解析
（1）由表中数据可得，随温度升高，K2增大，即反应Ⅱ向右移动，说明反应Ⅱ是吸热反应，ΔH2>0，由反应方程式可得ΔS2>0，已知反应能够自发进行的条件是ΔH2－TΔS2<0，推知反应Ⅱ需要在高温下才能自发进行；由于K3随温度升高而减小，即反应Ⅲ向左移动，说明反应Ⅲ是放热反应，ΔH3<0，根据盖斯定律，ΔH1＝ΔH2＋ΔH3>ΔH3；
（2）由反应Ⅰ和反应Ⅱ的方程式比较可知，反应物甲醇转化率高，产物中氢气含量高，且几乎没有CO；
（3）①A.由图像可知CH3OH的转化率在高于260℃时较高，但在300℃时，CO的选择性最高，而CO2的选择性最低，所以300℃不是反应适宜的温度，最好在260℃时，故A不正确；B.根据反应方程式可知，减小压强会降低反应速率，不适合工业生产，所以B不正确；C.催化剂能够加快反应速率，但不能改变反应物的转化率，所以C不正确；D.催化剂能加快反应速率，提高单位时间内生成氢气的量，即提高了氢气的产率，即D正确；②根据甲醇的转化率、CO和CO2选择性图像可知，温度从260℃升高到300℃，反应速率加快，但CO2的选择性减小，使H2的物质的量也减小，所以曲线斜率增大，但水平线低于260℃时的，具体为：
反应Ⅰ中生成n（H2）＝3n（CO2）＝0.95×1mol×3＝2.85mol，反应Ⅱ中生成n（H2）＝2n（CO）＝0.05×1mol×2＝0.10mol，所以生成H2的总物质的量为2.95mol。
答案
（1）高温 >
（2）甲醇转化率高；产物中氢气含量高，一氧化碳含量低 （3）①ABC
②
易错点一 速率和平衡移动关系中的易错点
混淆化学反应速率变化与化学平衡的移动的关系。
化学平衡移动，则化学反应速率一定改变，但化学反应速率改变，化学平衡不一定移动，如催化剂对化学平衡的影响。
另外平衡正向移动，不可错误地认为逆反应速率一定减小，正反应速率一定增大。
[易错训练1] （2018·浙江嘉兴二模）恒温恒容下，将1molX和2molY置于密闭容器中发生反应：
X（s）＋2Y（g）
2Z（g），10min后达到平衡状态，下列说法正确的是（ ）
A.平衡前，容器中压强随反应进行而减小
B.平衡后，容器中Y和Z的物质的量之比一定为1∶1
C.10min后，升高温度，Y的反应速率不变
D.生成Z的物质的量一定小于2mol
解析 A.该反应是气体分子数不变的反应，容器中压强始终不变，A错误；B.平衡时Y和Z的物质的量的多少不确定，Y和Z的物质的量之比不一定为1∶1，B错误；C.升高温度，Y的反应速率增大，C错误；D.该反应是可逆反应，不可能进行到底，因此1molX和2molY反应生成Z的物质的量一定小于2mol，D正确。
答案选D。
答案 D
易错点二 不能准确把握外界条件改变对平衡移动的影响
1.误认为改变任意一个条件，都能引起平衡移动。
其实不一定，如对于反应前后气体分子数不变的反应，减小体积引起体系压强增大，由于反应混合物中各组分浓度同等程度增大，故平衡不移动。
2.混淆勒夏特列原理中的“减弱”。
勒夏特列原理：
如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
此处的“减弱”是在改变后的基础上减弱，并不能抵消，更不能超越。
[易错训练2] （2018·嘉兴第一中学高三模拟）一定温度下，某容器中加入足量的碳酸钙，发生反应CaCO3（s）
CaO（s）＋CO2（g），达到平衡，下列说法正确的是（ ）
A.将体积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，CO2的浓度不变
B.将体积增大为原来的2倍，再次达到平衡时，气体的密度变大
C.因CaCO3（s）需加热条件才分解生成CaO（s）和CO2（g），所以是ΔH<0
D.保持容器压强不变，充入He，平衡向逆反应方向进行
解析 A.根据CaCO3（s）
CaO（s）＋CO2（g）可知，该反应的平衡常数K＝c（CO2），将体积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，因温度不变，则K值不变，所以c（CO2）也不变，故A正确；B.该反应中只有二氧化碳为气体，所以反应过程中气体的密度始终不变，则将体积增大为原来的2倍，再次达到平衡时，气体密度不变，故B错误；C.CaCO3（s）
CaO（s）＋CO2（g）是分解反应，该反应为吸热反应，所以ΔH＞0，故C错误；D.保持容器压强不变，充入He，容器体积增大，CO2的浓度减小，平衡将向正反应方向进行，故D错误；答案选A。
答案 A
易错点三 转化率和平衡常数中的易混淆点
1.对于一个确定的可逆反应，影响平衡常数的因素只有温度。
易误认为只要平衡移动，平衡常数就发生变化。
2.计算某反应的平衡常数时，要注意利用各物质的平衡浓度而不是初始浓度，更不要错误地利用物质的量来计算。
3.误认为化学平衡向正反应方向移动，则反应物的浓度一定减小，或反应物转化率一定增大。
其实不然，这是因为造成平衡移动的因素有多种，如当增大某种反应物的浓度时，平衡虽向正反应方向移动，但该反应物浓度最终增大，且转化率降低。
4.误认为任何可逆反应都是正向开始随后达到平衡。
其实不一定，因为一开始反应的进行方向取决于浓度商Qc和化学平衡常数K的大小关系。
[易错训练3] （2016·杭州市七校高二下期中）汽车尾气净化中的一个反应如下：
NO（g）＋CO（g）
N2（g）＋CO2（g） ΔH＝－373.4kJ·mol－1在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是（ ）
解析 平衡常数只受温度影响，升高温度平衡向吸热反应移动，该反应正反应为放热反应，故升高温度平衡向逆反应移动，CO的转化率减小，平衡常数减小，故A、B错误；增加氮气的物质的量，平衡向逆反应移动，NO的转化率减小，故C错误；平衡常数只受温度影响，温度不变平衡常数不变，与NO的物质的量无关，故D正确。
答案 D
易错点四 不会分析化学平衡图像
解答化学平衡图像题要明确以下注意点，以免造成不必要的失分。
（1）注意某物质的转化率与其百分数“相反”。
（2）注意图像的形状和走向是否符合给定的化学反应。
（3）注意图像是否通过“原点”，即是否有“O”点。
（4）注意两个变量之间的关系，判断图像正确与否，可加辅助线，通常在横坐标上作垂线为辅助线，使两个“变量”成一个“变量”来判断图像是否合理。
[易错训练4] （2018·浙江绍兴适应性测试）已知2CH3OH（g）
C2H4（g）＋2H2O（g）。
某研究小组将甲醇蒸气以一定的流速持续通过相同量的同种催化剂，不同温度得到如下图像，则下列结论不正确的是（ ）
A.一段时间后甲醇反应率下降可能是催化剂活性下降
B.综合图1、图2可知，甲醇还发生了其他反应
C.若改变甲醇蒸气的流速，不会影响甲醇反应率和乙烯产率
D.制乙烯比较适宜的温度是450℃左右
解析 A.催化剂活性是受温度影响的，温度太高催化剂会失去活性的，故A正确；B.根据2CH3OH（g）
C2H4（g）＋2H2O（g）图1知450℃时甲醇的反应速率比400℃快，图2知450℃C2H4（g）的产率低于400℃的产率，所以有其他反应发生，故B正确；C.若改变甲醇蒸气的流速，甲醇反应率和乙烯产率都将改变，故C错；D.由图1知450℃左右制乙烯产率比较高，故D正确。
答案 C
1.（2018·浙江11月选考）已知X（g）＋Y（g）
2W（g）＋M（g） ΔH＝－akJ·mol－1（a>0）。
一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入1molX（g）与1molY（g），下列说法正确的是（ ）
A.充分反应后，放出热量为akJ
B.当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度之比一定为1∶2
C.当X的物质的量分数不再改变，表明该反应已达平衡
D.若增大Y的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小
解析 A项，由于该反应为可逆反应，充分反应后，放出热量应小于akJ；B项，在化学反应中，转化或生成的物质的量浓度之比符合化学计量数之比，而平衡时的物质的量浓度之比不一定符合化学计量数之比；D项，增大Y的浓度，正、逆反应速率均增大。
答案 C
2.（2017·浙江11月）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（ ）
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 由图像可知，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降低，故A选项错误；由图像可知，当乙醇进料量一定，随温度的升高，乙烯选择性先升高后降低，故B选项正确；由图像可知，当温度一定，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小，故C选项正确；由图像可知，当温度一定，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大，故D选项正确。
答案 A
3.（2018·4月浙江选考节选）乙酸乙酯一般通过乙酸和乙醇酯化合成：
CH3COOH（l）＋C2H5OH（l）
CH3COOC2H5（l）＋H2O（l） ΔH＝－2.7kJ·mol－1
已知纯物质和相关恒沸混合物的常压沸点如下表：
纯物质
混点/℃
恒沸混合物（质量分数）
沸点/℃
乙醇
78.3
乙酸乙酯（0.92）＋水（0.08）
70.4
乙酸
117.9
乙酸乙酯（0.69）＋乙醇（0.31）
71.8
乙酸乙酯
77.1
乙酸乙酯（0.83）＋乙醇（0.08）＋水（0.09）
70.2
请完成：
（1）关于该反应，下列说法不合理的是（ ）
A.反应体系中硫酸有催化作用
B.因为反应方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应的ΔS等于零
C.因为反应的ΔH接近于零，所以温度变化对平衡转化率的影响大
D.因为反应前后都是液态物质，所以压强变化对化学平衡的影响可忽略不计
（2）一定温度下该反应的平衡常数K＝4.0，若按化学方程式中乙酸和乙醇的化学计量数比例投料，则乙酸乙酯的平衡产率y＝ ；若乙酸和乙醇的物质的量之比为n∶1，相应平衡体系中乙酸乙酯的物质的量分数为x，请在图中绘制x随n变化的示意图（计算时不计副反应）。
（3）工业上多采用乙酸过量的方法，将合成塔中乙酸、乙醇和硫酸混合液加热至110℃左右发生酯化反应并回流，直到塔顶温度达到70～71℃，开始从塔顶出料，控制乙酸过量的作用有 。
（4）近年，科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：
2C2H5OH（g）
CH3COOC2H5（g）＋2H2（g）
在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液态收集物中主要产物的质量分数如图所示。
关于该方法，下列推测合理的是 。
A.反应温度不宜超过300℃
B.增大体系压强，有利于提高乙醇平衡转化率
C.在催化剂作用下，乙醛是反应历程中的中间产物
D.提高催化剂的活性和选择性，减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键
解析
（1）根据反应方程式可知，硫酸做催化剂和吸水剂，A合理；不存在熵变为零的反应，B不合理；焓变接近于零，说明温度对于平衡移动的影响小，C不合理；因为前后均是液态物质，所以压强对于平衡影响可忽略，D合理；所以答案不合理的是BC。
（2）根据平衡常数的表达式，再结合三段式求解：
K＝c（CH3COOC2H5）·c（H2O）/[c（CH3COOH）·c（C2H5OH）]＝a2/（1－a）2＝4
可知a＝2/3，所以转化率为66.7%；
乙酸与乙醇按照系数比投料时，乙酸乙酯的物质的量分数达到最大值，所以n＝1时，乙酸乙酯物质的量分数在最高点，两边依次减小，所以图像为
；
（3）根据可逆反应平衡移动知识，乙酸过量的作用有提高乙醇转化率；减少恒沸混合物乙醇的含量；
升级会员 