高考化学第19讲化学平衡移动及反应进行方向.docx
《高考化学第19讲化学平衡移动及反应进行方向.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学第19讲化学平衡移动及反应进行方向.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高考化学第19讲化学平衡移动及反应进行方向
2017年高考化学第19讲化学平衡移动及反应进行方向
【教学目标】
1.了解化学反应的可逆性和化学平衡建立的过程；理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学平衡的影响。
2.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系；掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据，能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。
3.理解勒夏特列原理的含义。
【高频考点聚焦】
◇考点1可逆反应、化学平衡状态
一、可逆反应
1．定义：
在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
2．特点
（1）二同：
①相同条件下；②正、逆反应同时进行。
（2）一小：
反应物与生成物同时存在，任一组分的转化率都小于100%。
3．表示：
在方程式中反应符号用“
”表示。
二、化学平衡状态
1．概念
一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。
2.化学平衡的建立
逆——研究对象为可逆反应
动——化学平衡是一种动态平衡，r≠0
等——正反应速率=逆反应速率
定——反应物和生成物的浓度或百分含量保持不变
变——条件改变，平衡状态可能改变，新条件下建立新的平衡状态
3.特点
化学平衡状态的特征
【方法技巧】
（1）可逆反应不等同于可逆过程。
可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化。
（2）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。
（3）化学反应达到化学平衡状态的正、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，反应速率不一定相等。
（4）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。
三、平衡状态标志的判断
①全部是气体参加的气体体积可变的反应，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。
【典例探究】
【典型1】（2015·最新调研）反应2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）在恒温恒容密闭容器中进行，下列可作为判断其达到平衡状态的标志的是（ ）
①SO2和SO3的浓度相等 ②SO2的质量分数保持不变 ③容器中气体的压强保持不变 ④SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等 ⑤容器中混合气体的密度保持不变 ⑥容器中气体的平均摩尔质量保持不变 ⑦2v正（SO2）＝v逆（O2） ⑧单位时间内生成nmolO2的同时消耗2nmolSO3
A．①②④⑤ B．②③⑦⑧C．②③⑤⑥D．②③⑥
【典型2】可逆反应的考查
1．下列关于化学反应限度的说法中正确的是（ ）
A．一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等且都等于0
C．平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度已经不再改变
D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变
【典型3】化学平衡状态的判断
1、（2015·河北衡水模拟）在一个不传热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应mA（g）＋nB（g）
pC（g）＋qD（g），当m、n、p、q为任意整数时，反应达到平衡的标志是（ ）
①体系的压强不再改变②体系的温度不再改变③各组分的浓度不再改变
④各组分质量分数不再改变⑤反应速率v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q
⑥单位时间内mmolA断键反应，同时pmolC也断键反应⑦体系的密度不再变化
A．③④⑤⑥B．②③④⑥C．①③④⑤D．③④⑥⑦
【方法技巧】以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志
（1）恒温、恒容条件下气体体积不变的反应，混合气体的压强或气体的总物质的量不随时间而变化。
（2）全部是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不随时间而变化。
（3）全部是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
【高频考点聚焦】
◇考点2 化学平衡的移动
一、化学平衡的移动
1．概念：
可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件（如温度、压强、浓度等）发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。
这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程，叫做化学平衡的移动。
2．过程
3．化学平衡移动与化学反应速率的关系
（1）v正>v逆：
平衡向正反应方向移动。
（2）v正＝v逆：
反应达到平衡状态，不发生平衡移动。
（3）v正平衡向逆反应方向移动。
4．影响化学平衡的外界因素
（1）影响化学平衡的因素
若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：
条件的改变（其他条件不变）
化学平衡的移动
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（对有气体存在的反应）
反应前后气体分子数改变
增大压强
向气体体积减小的方向移动
减小压强
向气体体积增大的方向移动
反应前后气体分子数不变
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
使用催化剂
平衡不移动
（2）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。
二、影响化学平衡的几种特殊情况
1．反应混合物存在固体或液体物质时，其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，对化学平衡没影响。
2．对于反应前后气态物质的化学计量数相等的反应，压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的，故平衡不移动。
3．“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。
充入惰性气体
（2）恒温、恒压条件
（等于减压）
原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小体系中各组分的浓度
同倍数减小
平衡不移动（体积不变反应）
平衡向气体体积增大的方向移动（体积可变反应）
（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。
【典例探究】
【典型1】外界条件对化学平衡的影响
1．（教材改编）COCl2（g）
CO（g）＋Cl2（g） ΔH>0，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
【典型2】条件改变时化学平衡移动结果的判断
1．（2015·黑龙江哈尔滨期末）某温度下，反应2A（g）
B（g）（正反应为吸热反应）在密闭容器中达到平衡，平衡后c（A）/c（B）＝a，若改变某一条件，足够时间后反应再次达到平衡状态，此时c（A）/c（B）＝b，下列叙述正确的是（ ）
A．在该温度下，保持容积固定不变，向容器内补充了B气体，则aB．若a＝b，可能是在其他条件不变时使用了催化剂C．若其他条件不变，升高温度，则有aD．若保持温度、压强不变，充入惰性气体，则有a>b
【方法技巧】
（1）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，平衡才向正反应方向移动。
（2）不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来，当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物转化率提高。
（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。
【高频考点聚焦】
◇考点3化学平衡图像
一、速率—压强（或温度）图像
特点：
曲线的意义是外界条件（如温度、压强等）对正、逆反应速率
影响的变化趋势及变化幅度。
图中交点是平衡状态，压强增大后正反
应速率增大得快，平衡向正向移动。
二、转化率—时间—温度（压强）图像
已知不同温度或压强下，反应物的转化率α（或百分含量）与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。
（以反应A（g）＋B（g）
C（g）中反应物的转化率αA为例说明）
【方法技巧】解答这类图像题时应注意以下两点：
1．“先拐先平，数值大”原则
分析反应由开始（起始物质相同时）达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。
（1）若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短，如图甲中T2>T1。
（2）若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短，如图乙中p1>p2。
（3）若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短，如图丙中a使用催化剂。
2．正确掌握图像中反应规律的判断方法
（1）图甲中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡逆移，正反应为放热反应。
（2）图乙中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡正移，则正反应为气体体积缩小的反应。
（3）若纵坐标表示A的百分含量，则图甲中正反应为吸热反应，图乙中正反应为气体体积增大的反应。
三、恒温线（或恒压线）图像
已知不同温度下的转化率—压强图像或不同压强下的转化率—温度图像，推断反应的热效应或反应前后气体物质间化学计量数的关系。
[以反应
A（g）＋B（g）
C（g）中反应物的转化率αA为例说明]
【方法技巧】解答这类图像题时应注意以下两点：
1．“定一议二”原则：
可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。
2.通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。
【典例探究】
【典型1】速率—压强（温度）图及物质含量—时间—温度（压强）图
1．（2015·江西新余质检）可逆反应mA（g）
nB（g）＋pC（s） ΔH＝Q，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像，以下叙述正确的是（ ）
A．m>n，Q>0B．m>n，Q<0C．m>n＋p，Q>0D．m【典型2】恒温（恒压）线图像及特殊图像
1、（2015·湖北十堰模拟）有一化学平衡mA（g）＋nB（g）
pC（g）＋qD（g），如图所示的是A的转化率与压强、温度的关系。
下列叙述正确的是（ ）
A．正反应是放热反应；m＋n>p＋q
B．正反应是吸热反应；m＋nC．正反应是放热反应；m＋nD．正反应是吸热反应；m＋n>p＋q
【方法技巧】解答化学平衡图像题的技巧
（1）明确图像中纵、横坐标，曲线的含义；
（2）先拐先平数值大：
在转化率—时间曲线中，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时平衡处于较高的温度或较大的压强下；
（3）同压强时，温度越高→达到平衡所需时间就越短；同温度时，压强越大→达到平衡所需时间就越短；使用催化剂→达到平衡所需时间就越短。
【高频考点聚焦】
◇考点4化学反应进行的方向
一、化学反应进行的方向
1．自发过程
（1）含义：
在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。
（2）特点
①体系趋向于从高能状态转变为低能状态（体系对外部做功或释放热量）。
②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性（无序体系更加稳定）。
2．自发反应：
在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。
3．判断化学反应方向的依据
（1）焓变与反应方向
研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。
可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
（2）熵变与反应方向
①研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。
大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。
②熵和熵变的含义
a．熵的含义：
熵是衡量一个体系混乱度的物理量。
用符号S表示。
同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S（g）>S（l）>S（s）。
b．熵变的含义：
熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。
（3）综合判断反应方向的依据
①ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。
②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。
③ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。
【典例探究】
【典型1】（2015·最新改编题）下列反应中，一定不能自发进行的是（ ）
A．2KClO3（s）===2KCl（s）＋3O2（g） ΔH＝－78.03kJ/mol ΔS＝1110J/（mol·K）
B．CO（g）===C（石墨，s）＋1/2O2（g） ΔH＝＋110.5（kJ/mol） ΔS＝－89.36
C．4Fe（OH）2（s）＋2H2O（l）＋O2（g）===4Fe（OH）3（s） ΔH＝
ΔS＝－280.1
D．NH4HCO3（s）＋CH3COOH（aq）===CO2（g）＋CH3COONH4（aq）＋H2O（l） ΔH＝＋37.301kJ/mol ΔS＝184.05J/（mol·K）
【方法技巧】焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH
ΔS
ΔH－TΔS
反应情况
－
＋
永远是负值
在任何温度下过程均自发进行
＋
－
永远是正值
在任何温度下过程均非自发进行
＋
＋
低温为正；高温为负
低温时非自发；高温时自发
－
－
低温为负；高温为正
低温时自发；高温时非自发
【高考真题】
1、（2015·最新调研）某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如图变化规律（图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量）：
根据以上规律判断，下列结论正确的是（ ）
A．反应Ⅰ：
ΔH>0，p2>p1B．反应Ⅱ：
ΔH<0，T1C．反应Ⅲ：
ΔH>0，T2>T1或ΔH<0，T2ΔH<0，T2>T1
2、（2015·课标全国Ⅱ）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）ΔH1②CO2（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图2
（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________________。
1、（2013·高考大纲全国卷）反应X（g）＋Y（g）
2Z（g） ΔH＜0，达到平衡时，下列说法正确的是（ ）
A．减小容器体积，平衡向右移动B．加入催化剂，Z的产率增大
C．增大c（X），X的转化率增大D．降低温度，Y的转化率增大
2、（2014·高考上海卷）只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是（ ）
A．K值不变，平衡可能移动B．K值变化，平衡一定移动
C．平衡移动，K值可能不变D．平衡移动，K值一定变化
3、（2013·高考重庆卷）将E和F加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：
E（g）＋F（s）
2G（g）。
忽略固体体积，平衡时G的体积分数（%）随温度和压强的变化如下表所示：
压强/MPa
体积分数/%
温度/℃
1.0
2.0
3.0
810
54.0
a
b
915
c
75.0
d
1000
e
f
83.0
①b＜f②915℃、2.0MPa时E的转化率为60%③该反应的ΔS＞0
④K（1000℃）＞K（810℃）上述①～④中正确的有（ ）
A．4个 B．3个C．2个D．1个
4、（2014·高考新课标全国卷Ⅱ）在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4（g）
2NO2（g），随温度升高，混合气体的颜色变深。
回答下列问题：
（1）反应的ΔH________0（填“大于”或“小于”）；100℃时，体系中各物质
浓度随时间变化如上图所示。
在0～60s时段，反应速率v（N2O4）
为________mol·L－1·s－1；反应的平衡常数K1为________。
（2）100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c（N2O4）以0.0020mol·L－1·s－1
的平均速率降低，经10s又达到平衡。
a：
T100℃（填“大于”或“小于”），判断理由是____________________________________________。
b：
列式计算温度T时反应的平衡常数K2：
____________________________________________。
（3）温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。
平衡向________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，判断理由是________________________________________________________________________。
【第19讲化学平衡移动及反应进行方向参考答案】
典例剖析1【典例1】1、D【典型2】1、A【典型3】1、B
典例剖析2【典型1】1、B
【典型2】1、B
典例剖析3【典型1】1、B2、D
典例剖析4【典型1】1、B
真题现场
1、C2、
（1）
；a；反应
为放热反应，平衡常数应随温度升高而减小
（2）减小；升高温度时，反应①为放热反应，平衡向向左移动，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
1、D2、D3、A
4、
（1）大于 0.0010 0.36
（2）a.大于 反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高
b．平衡时，c（NO2）＝0.120mol·L－1＋0.0020mol·L－1·s－1×10s×2＝0.160mol·L－1，
c（N2O4）＝0.040mol·L－1－0.0020mol·L－1·s－1×10s＝0.020mol·L－1，K2＝
＝1.28
（3）逆反应 对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动
升级会员 