高三化学一轮复习 专题7 第3单元 化学平衡的移动教师用书 苏教版Word文档格式.docx

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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

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。

4．充入惰性气体与平衡移动的关系

（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

[应用体验]

1．已知在K2Cr2O7的溶液中存在平衡

取两试管各加入5mL0.1mol/L的K2Cr2O7溶液。

（1）向1号试管中加入几滴浓H2SO4，橙色________，说明平衡向________方向移动。

（2）向2号试管中加入几滴浓NaOH溶液，橙色________，说明平衡向________方向移动。

[提示]　

（1）变深　逆反应　

（2）变为黄色　正反应

2．将充入NO2的球放入热水，颜色变化为________，放入冰水中颜色变化为________，说明2NO2（g）N2O4（g）的ΔH________0。

[提示]　红棕色变深　红棕色变浅　<

[考点多维探究]

角度1　化学平衡移动的判断

1．对于一定条件下的可逆反应

甲：

A（g）＋B（g）C（g）　ΔH<

乙：

A（s）＋B（g）C（g）　ΔH<

丙：

A（g）＋B（g）2C（g）　ΔH>

达到化学平衡后，改变条件，按要求回答下列问题：

（1）升温，平衡移动方向分别为（填“向左”“向右”或“不移动”）

甲________；

乙________；

丙________。

此时反应体系的温度均比原来________（填“高”或“低”）。

混合气体的平均相对分子质量变化分别为（填“增大”“减小”或“不变”）

（2）加压，使体系体积缩小为原来的

①平衡移动方向（填“向左”“向右”或“不移动”）

②设压缩之前压强分别为p甲、p乙、p丙，压缩后压强分别为p′甲、p′乙、p′丙，则p甲与p′甲，p乙与p′乙，p丙与p′丙的关系分别为

（3）恒温恒压充入氖气，平衡移动方向（填“向左”“向右”或“不移动”）

[答案]　

（1）向左　向左　向右　高　减小　减小　不变

（2）①向右　不移动　不移动　②p甲<

p′甲<

2p甲　p′乙＝2p乙　p′丙＝2p丙

（3）向左　不移动　不移动

2．（2017·

武汉模拟）在某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反应：

A（g）＋xB（g）2C（g），达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如下图所示。

下列说法中正确的是（　　）

【导学号：

37742199】

A．20～30min时温度、压强不变，40min时温度不变，增大压强

B．8min前A的平均反应速率为0.08mol·

（L·

s）－1

C．反应方程式中的x＝1，正反应为吸热反应

D．20～40min时该反应的环境温度不变

D　[第30min浓度突然减小，说明此时应为增大容器体积，减小压强；

第40min正逆反应速率同时增大且平衡向左移动，说明此时反应温度升高，A错误；

8min前A的平均反应速率为

＝0.00133mol·

s）－1，B错误；

由A、B、C三种物质单位时间的物质的量浓度变化可知反应方程式中的x＝1，而第40min时平衡逆向移动说明正反应放热，C错误；

20～40min时该平衡没有移动，故反应温度没有改变，D正确。

]

分析化学平衡移动问题的注意事项

（1）平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化，而不能消除外界条件的变化。

（2）不要把v（正）增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有v（正）>

v（逆）时，才使平衡向正反应方向移动。

（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。

（4）对于缩小体积增大压强，不管是否移动，各成分的浓度均增大，但增大的倍数可能不同也可能相同。

角度2　外界条件对转化率或产率的影响

3．（2017·

成都模拟）工业上采取下列方法消除NO2污染：

CH4（g）＋2NO2（g）N2（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－867kJ/mol，下列说法正确的是（　　）

A．冷却使水液化可提高NO2的平衡转化率

B．提高反应温度，平衡常数增大

C．缩小容器的体积，逆反应速率增大的程度比正反应速率增大的程度小

D．加入合适的催化剂可提高NO2的平衡转化率

A　[选项A，减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动，NO2的平衡转化率增大，正确；

选项B，升温平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，错误；

选项C，缩小容器体积相当于加压，平衡向逆反应方向移动，逆反应速率增大的程度更大，错误；

选项D，使用催化剂对平衡的移动无影响，错误。

4．（2015·

全国卷Ⅱ节选）甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂作用下合成甲醇。

发生的主要反应如下：

①CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）　ΔH1<

②CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH2

③CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　ΔH3>

回答下列问题：

（1）反应①的化学平衡常数K表达式为________；

图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________（填曲线标记字母），其判断理由是

_____________________________________________________________。

图1

（2）合成气组成n（H2）/n（CO＋CO2）＝2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。

α（CO）值随温度升高而________（填“增大”或“减小”），其原因是

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________；

图2中的压强由大到小为________，其判断理由是

图2

[解析]　

（1）根据化学平衡常数的书写要求可知，反应①的化学平衡常数为K＝c（CH3OH）/[c（CO）·

c2（H2）]。

反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故曲线a符合要求。

（2）由图2可知，压强一定时，CO的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应③为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生CO的量增大，而总结果是随温度升高，CO的转化率减小。

反应①的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，而反应③为气体总分子数不变的反应，产生CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高，故压强p1、p2、p3的关系为p1＜p2＜p3。

[答案]　

（1）K＝

[或Kp＝

]　a　反应①为放热反应，平衡常数数值应随温度升高而变小

（2）减小　升高温度时，反应①为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；

反应③为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；

总结果，随温度升高，使CO的转化率降低

p3＞p2＞p1　相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；

而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。

故增大压强时，有利于CO的转化率升高

5．（2016·

全国甲卷节选）丙烯腈（CH2===CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛（CH2===CHCHO）和乙腈（CH3CN）等。

（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：

①C3H6（g）＋NH3（g）＋

O2（g）===C3H3N（g）＋3H2O（g）　ΔH＝－515kJ·

mol－1

②C3H6（g）＋O2（g）===C3H4O（g）＋H2O（g）　ΔH＝－353kJ·

有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是__________；

提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________。

（2）图（a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃。

低于460℃时，丙烯腈的产率________（填“是”或“不是”）对应温度下的平衡产率，判断理由是

高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________（双选，填字母）。

A．催化剂活性降低B．平衡常数变大

C．副反应增多D．反应活化能增大

图（a）　　　　　　　　　　　　图（b）

（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n（氨）/n（丙烯）的关系如图（b）所示。

由图可知，最佳n（氨）/n（丙烯）约为________，理由是

进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________。

[解析]　

（1）由于反应①是一个气体分子数增加的放热反应，降温、减压均有利于提高丙烯腈的平衡产率。

有机反应中要提高某反应的选择性，关键是选择合适的催化剂。

（2）由于反应①是放热反应，温度降低，平衡右移，丙烯腈的平衡产率应增大，因此图（a）中460℃以下的产率不是对应温度下的平衡产率。

反应①的平衡常数随温度的升高而变小，反应的活化能不受温度的影响，故当温度高于460℃时，丙烯腈的产率降低的可能原因是催化剂活性降低和副反应增多。

（3）由图（b）可知，当n（氨）/n（丙烯）＝1时，丙烯腈的产率最高，而丙烯醛的产率已趋近于0，如果n（氨）/n（丙烯）再增大，丙烯腈的产率反而降低，故最佳n（氨）/n（丙烯）约为1。

空气中O2的体积分数约为

，结合反应①方程式及最佳n（氨）/n（丙烯）约为1可知，进料气氨、空气、丙烯的理论体积比应为1∶

∶1＝1∶7.5∶1。

[答案]　

（1）降低温度，降低压强　催化剂

（2）不是　该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低　AC

（3）1　该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低　1∶7.5∶1

平衡移动与转化率的关系

判断转化率的变化时，不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来，要视具体情况而定。

若有多种反应物，增大某一反应物的浓度，则另外的反应物的转化率增大而自身的减小。

若只有一种反应物时（恒温恒容）

反应实例

反应物的浓度

平衡移动

转化率变化

产物百分含量

2SO3（g）2SO2（g）＋O2（g）

增大

正向

减小

2NO2（g）N2O4（g）

2HI（g）I2（g）＋H2（g）

不变

角度3　化学反应速率与化学平衡的综合应用

6．（2015·

全国卷Ⅰ节选）Bodensteins研究了下列反应：

2HI（g）H2（g）＋I2（g）

在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x（HI）与反应时间t的关系如下表：

37742200】

t/min

20

40

60

80

120

x（HI）

1

0.91

0.85

0.815

0.795

0.784

0.60

0.73

0.773

0.780

（1）根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为________。

（2）上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2（HI），逆反应速率为v逆＝k逆x（H2）x（I2），其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________（以K和k正表示）。

若k正＝0.0027min－1，在t＝40min时，v正＝________min－1。

（3）由上述实验数据计算得到v正～x（HI）和v逆～x（H2）的关系可用下图表示。

当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为________（填字母）。

[解析]　

（1）由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x（HI）均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。

设HI的初始浓度为1mol·

L－1，则：

　　　　　　　　　　2HI（g）H2（g）＋I2（g）

初始浓度/mol·

L－1　　　1　　　　0　　0

0.2160.1080.108

0.7840.1080.108

K＝

＝

。

（2）建立平衡时，v正＝v逆，即k正x2（HI）＝k逆x（H2）·

x（I2），k逆＝

k正。

由于该反应前后气体分子数不变，故k逆＝

k正＝

在40min时，x（HI）＝0.85，则v正＝0.0027min－1×

0.852≈1.95×

10－3min－1。

（3）因2HI（g）H2（g）＋I2（g）　ΔH＞0，升高温度，v正、v逆均增大，且平衡向正反应方向移动，HI的物质的量分数减小，H2、I2的物质的量分数增大。

因此，反应重新达到平衡后，相应的点分别应为A点和E点。

[答案]　

（1）

（2）k正/K　1.95×

10－3（3）A、E

考点2|“等效平衡”在平衡状态比较中的应用

1．等效平衡的概念

在相同条件下（恒温、恒容或恒温、恒压），同一可逆反应体系，不管是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，只要按化学方程式中各物质的化学计量数之比投入反应物或生成物，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量分数等）均相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。

2．等效平衡的类型

等效类型

①

②

③

条件

恒温、恒容

恒温、恒压

反应的特点

任何可逆反应

反应前后气体分子数相等

起始投料

换算为化学方程式同一边物质，其“量”相同

换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例

换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例

平衡特点

质量分数（w%）

相同

浓度（c）

成比例

相同（气体）

物质的量（n）

在恒温恒容条件下，可逆反应：

2A（g）＋B（g）3C（g）＋D（g）　ΔH＝－Q1kJ·

mol－1（Q1>

0），起始物质的量如表所示：

序号

A

B

C

D

2mol

1mol

4mol

0.5mol

1.5mol

④

3mol

⑤

（1）上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？

________。

（2）达到平衡后，①放出的热量为Q2kJ，⑤吸收的热量为Q3kJ，则Q1、Q2、Q3的定量关系为________________________________________________。

（3）其他条件不变，当D为固体时，上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？

（4）将“恒温恒容”改为“恒温恒压”，a.上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？

b.达平衡后①②放出的热量分别为Q1和Q2，则Q1与Q2的关系________。

[提示]　

（1）①③⑤　

（2）Q2＋Q3＝Q1

（3）①②③⑤　（4）①②③⑤　Q2＝2Q1

角度1　同温同容条件下等效平衡的应用

1．（2017·

石家庄模拟）同温度下，体积均为1L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.6kJ/mol。

测得数据如表：

容器编号

起始时各物质的物质的量/mol

达到平衡时体系能量的变化

N2

H2

NH3

2

3

27.78kJ

1.6

1.8

0.8

Q

下列叙述不正确的是（　　）

37742201】

A．容器①、②中反应达平衡时压强相等

B．容器②中反应开始时v（正）>

v（逆）

C．容器②中反应达平衡时，吸收的热量Q为9.26kJ

D．若条件为“绝热恒容”，容器①中反应达平衡时n（NH3）<

0.6mol

B　[根据容器①中反应达到平衡时能量的变化可知，该反应中转化的N2为

＝0.3mol，因此根据三段式法可得

　　　N2（g）＋　3H2（g）2NH3（g）

起始（mol）230

转化（mol）0.30.90.6

平衡（mol）1.72.10.6

故平衡常数K＝

≈0.023<

≈0.069，因此容器②中反应向逆反应方向进行，v（正）<

v（逆），B项错误；

容器①和容器②中平衡为等效平衡，A项正确；

容器②中反应达到平衡时生成0.1molN2，因此吸收的热量为92.6kJ/mol×

0.1mol＝9.26kJ，C项正确；

若条件改为“绝热恒容”，还达到原来的平衡，反应放热，体系的温度升高，而该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，故容器①中反应达到平衡时，NH3的物质的量小于0.6mol，D项正确。

2．在体积恒定的密闭容器中，充入3molA和1molB发生反应3A（g）＋B（g）xC（g），达到平衡后，C在平衡混合气体中的体积分数为φ。

若维持温度不变，按1.2molA、0.4molB、0.6molC为起始物质。

（1）若达到平衡后C的体积分数仍为φ，则x的值是________。

（填字母，下同）

A．1　　B．2

C．3D．4

（2）若达到平衡后压强不变，C的体积分数仍为φ，则x的值是________。

A．1B．2

[解析]　第

（1）题只要满足φ相等，属于等效平衡，满足题中条件应用回归定比法，x可等于1也可等于4。

第

（2）题不仅要满足平衡时φ相等，且压强不变，即物质的量不变，属于等效平衡，必须用回归定值法，即1.2mol＋

＝3mol,0.4mol＋

＝1mol，解得x＝1。

[答案]　

（1）AD　

（2）A

角度2　同温同压条件下等效平衡的应用

3．恒温恒压下，在一个容积可变的密闭容器中发生反应：

A（g）＋B（g）C（g），若开始时通入1molA和1molB，达到平衡时生成amolC。

则下列说法错误的是（　　）

37742202】

A．若开始时通入3molA和3molB，达到平衡时，生成的C的物质的量为3amol

B．若开始时通入4molA、4molB和2molC，达到平衡时，B的物质的量一定大于4mol

C．若开始时通入2molA、2molB和1molC，达到平衡时，再通入3molC，则再次达到平衡后，C的物质的量分数为

D．若在原平衡体系中，再通入1molA和1molB，混合气体的平均相对分子质量不变

B　[选项A，开始时通入3molA和3molB，由于容器体积膨胀，保持恒压，相当于将三个原容器叠加，各物质的含量与原平衡中的相同，C的物质的量为3amol；

选项B，无法确定平衡移动的方向，不能确定平衡时B的物质的量一定大于4mol；

选项C，根据题给数据可算出达到平衡时C的物质的量分数为

；

选项D，这种条件下混合气体的平均相对分子质量不变。

角度3　恒温恒压与恒温恒容条件下的状态比较

4．有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。

一定温度下，在甲中加入2molN2、3molH2，反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）达到平衡时生成NH3的物质的量为mmol。

（1）相同温度下，在乙中加入4molN2、6molH2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________mol（从下列各项中选择，只填字母，下同）；

若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________mol。

A.小于mB．等于m　　C．在m～2m之间

D．等于2m　　E．大于2m

（2）若开始时甲、乙两容器的容积相同，甲保持恒温恒容达到平衡，乙保持恒温恒压通入2molN2和3molH2达到平衡，两容器平衡时，转化率α（N2），甲________乙（填“>

”“<

”或“＝”）。

[解析]　

（1）由于甲容器定容，而乙容器定压，当它们的压强相