2021新高考化学鲁科版一轮复习同步练习：第7章 第23讲 化学平衡移动原理及应用 14页

www.ks5u.com 第23讲　化学平衡移动原理及应用 目标要求　1.通过实验探究，了解浓度、温度、压强等对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。2.通过对图形、图表的阅读，进行初步加工、吸收、有序存储，并做出合理的解释。‎ ‎1．化学平衡移动的过程 ‎2．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，平衡不移动。‎ ‎(3)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 同等程度地改变v正、v逆，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物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。‎ ‎(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。‎ ‎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 ‎―→体系中各组分的浓度同倍数减小 ‎(等效于减压)‎ 应用体验 根据化学平衡原理解答下列问题：‎ 在体积不变的密闭容器中发生N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，只改变一种外界条件，完成下表：‎ 改变条件 平衡移动方向 氢气的转化率(增大、减小或不变)‎ 氨气的体积分数(增大、减小或不变)‎ 增大氮气的浓度 增大氨气的浓度 升温 充入适量氩气 答案　(从左到右，从上到下)正向　增大　逆向　减小 增大　逆向　减小　减小　不移动　不变　不变 ‎(1)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变，化学平衡也一定发生移动(×)‎ ‎(2)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(×)‎ ‎(3)C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH＞0，其他条件不变时，升高温度，反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大(√)‎ ‎(4)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大(√)‎ ‎(5)向平衡体系FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl中加入适量KCl固体，平衡逆向移动，溶液的颜色变浅(×)‎ ‎(6)对于2NO2(g)N2O4(g)的平衡体系，压缩体积，增大压强，平衡正向移动，混合气体的颜色变浅(×)‎ 题组一　选取措施使化学平衡定向移动 ‎1．(2019·桂林高三质检)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．①②④ B．①④⑥‎ C．②③⑤ D．③⑤⑥‎ 答案　B 解析　该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。‎ ‎2．(2018·天津，5)室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋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(　　)‎ 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C2H5Br C．若反应物均增大至2 mol，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 答案　D 解析　D错：温度提高至60 ℃，化学反应速率虽然加快，但溴乙烷的沸点较低，会挥发出大量的溴乙烷，导致逆反应速率减小，故无法判断达到平衡的时间；A对：加入NaOH，消耗 HBr，平衡左移，乙醇的物质的量增大；B对：增大HBr浓度，平衡右移，有利于生成溴乙烷；C对：原反应物按物质的量之比1∶1加入，又因二者反应的化学计量数之比为1∶1，两者的平衡转化率之比为1∶1，若将反应物均增大至2 mol，其平衡转化率之比仍为1∶1。 ‎ ‎3．在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下，a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＜0。‎ ‎(1)平衡后将容器的容积压缩到原来的一半，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是________(填字母)。‎ A．[H2]减小 B．正反应速率加快，逆反应速率减慢 C．反应物转化率增大 D．重新平衡减小 ‎(2)若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是________(填字母)。‎ A．升高温度 B．将CH3OH从体系中分离 C．充入He，使体系总压强增大 答案　(1)CD　(2)B 解析　(1)该反应为正向气体分子数减小的可逆反应，缩小体积，平衡正向移动，c(H2)增大，正、逆反应速率均增大，因而A、B均不正确。(2)由于该反应正向是放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH3OH的产率降低，体积不变，充入He，平衡不移动。‎ 题组二　新旧平衡的比较 ‎4．在一密闭容器中，反应aA(g)＋bB(s)cC(g)＋dD(g)达到平衡后，保持温度不变，将容器缩小为原来的一半，当达到新的平衡时，A的浓度是原来的1.6倍，则下列说法正确的是(　　)‎ A．平衡向逆反应方向移动 B．a＜c＋d C．物质A的转化率增大 D．物质D的浓度减小 答案　C 解析　容器缩小为原来的一半，若平衡不移动，则A的浓度应变为原来的2倍，说明平衡正向移动，A的转化率增大。‎ ‎5．将等物质的量的N2、H2充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0。当改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡时，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是(　　)‎ 选项 改变条件 新平衡与原平衡比较 A 增大压强 N2的浓度一定减小 B 升高温度 N2的转化率减小 C 充入一定量H2‎ H2的转化率不变，N2的转化率增大 D 使用适当催化剂 NH3的体积分数增大 答案　B 解析　A项，正反应是气体体积减小的反应，依据勒·夏特列原理可知增大压强平衡向正反应方向移动，但氮气的浓度仍然比原平衡大，错误；B项，正反应是放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，氮气的转化率减小，正确；C项，充入一定量的氢气，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，而氢气的转化率减小，错误；D项，催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态，错误。‎ ‎1．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。‎ ‎2．解答化学平衡移动类判断题的思维过程 关注特点— ‎―→分析条件(浓度、温度、压强等)‎ ‎―→想原理(平衡移动原理)―→综合判断得结论 ‎1．常见平衡图像类型 以可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1为例 图像类型 实例 结论 含量－时间－温度(或压强)图像 曲线m用催化剂，n不用催化剂，或化学计量数a＋b＝c时曲线m的压强大于n的压强 含量－时间－温度(或压强)图像 T1＜T2‎ ΔH＞0‎ p1＞p2‎ a＋b＜c 转化率－时间－温度(或压强)图像 若a＋b＞c，则：‎ ‎①p1＞p2＞p3‎ ‎②ΔH＜0‎ 若T1＞T2则 ‎①ΔH＞0‎ ‎②a＋b＞c ‎2.化学平衡中的特殊图像 以aA(g)＋bB(g)cC(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1为例 图像类型 特点 结论 如图所示曲线，是其他条件不变时，某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线 图中标出的1、2、3、4四个点中v正＞v逆的点是3，v正＜v逆的点是1,2、4点v正＝v逆 如图所示曲线，是随反应的进行，某反应物(或生成物)的百分含量与温度(T)的关系曲线 M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正＞v逆；M点为刚达到平衡的点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升高温度，A%增大(C%减小)，平衡逆向移动，ΔH＜0‎ 理解应用 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，得到如下变化规律(下图中，p表示压强、T表示温度、n表示物质的量、t表示反应时间)：‎ 根据以上规律判断(填“＞”“＝”或“＜”)：‎ ‎(1)反应Ⅰ：p2________p1，ΔH________0。‎ ‎(2)反应Ⅱ：T1________T2，ΔH________0。‎ ‎(3)反应Ⅲ：若T2________T1，ΔH________0。‎ ‎(4)反应Ⅳ：若T2________T1，ΔH________0。‎ 答案　(1)＞　＜　(2)＞　＜　(3)＞　＞(或＜　＜) 　(4)＞　＞(或＜　＜)‎ 解析　(1)对反应Ⅰ而言，增大压强，平衡向右移动，α(A)增大，所以p2＞p1；随温度升高，α(A)减小，平衡向左移动，则正反应是放热反应，ΔH＜0。(2)在两种不同温度下，C的物质的量逐 渐增大至达到平衡的过程。T1温度下n(C)增加得快，且先达到平衡，说明T1＞T2，由T1→T2，降低温度，n(C)增大，说明平衡向右移动，ΔH＜0。(3)随起始时n(B)的增大，两种不同温度下C的体积分数φ(C)先增大后减小。T2时φ(C)高于T1时φ(C)，可能有两种情况：若T2＞T1，即升温平衡右移，ΔH＞0；若T2＜T1，即降温平衡右移，ΔH＜0。(4)随压强的增大，A的平衡转化率不变，但T2时α(A)比T1时α(A)大。若T2＞T1，则升温平衡右移，ΔH＞0；若T1＞T2，则升温平衡左移，ΔH＜0。‎ 化学平衡图像分析“7”注意 ‎(1)看清各坐标轴代表的量，弄清曲线表示的是哪些量之间的关系。‎ ‎(2)注意曲线上的特殊点，例如：由“起点”和“终点”的量来确定平衡是向正向还是逆向移动，“转折点”“拐点”表示量的突变，可用来确定外界条件对平衡的影响；“交叉点”表示量相同。‎ ‎(3)注意曲线斜率的大小，即坡度的“平”与“陡”，例如：时间作横轴，含量作纵轴，斜率大表示达平衡的时间短、速率大。‎ ‎(4)注意弄清高温、高压时反应速率更快，有利于先达平衡，即“先拐先平”原则，也就是说其他条件不变时，在较高温度或较高压强的条件下，达到平衡所用的时间较短。‎ ‎(5)注意分清曲线函数的递增性和递减性。‎ ‎(6)注意运用图像中浓度(或物质的量)的变化来确定反应中化学计量数的关系，即化学计量数之比等于同一时间内各反应物、生成物的浓度(或物质的量)变化量之比。‎ ‎(7)对时间—速率图像，注意分清曲线的连续性、跳跃性，是“渐变”还是“突变”，是“变大”还是“变小”，变化后是否仍然相等等情况，才可确定对应改变的条件是什么及如何改变。‎ ‎1．工业上利用Ga与NH3高温条件下合成半导体材料氮化稼(GaN)固体同时有氢气生成。反应中，每生成3 mol H2时放出30.8 kJ的热量。恒温恒容密闭体系内进行上述反应，下列有关表达正确的是(　　)‎ A．Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温或加压 B．Ⅱ图像中纵坐标可以为镓的转化率 C．Ⅲ图像中纵坐标可以为化学反应速率 D．Ⅳ图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量 答案　A 解析　A项，Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，升高温度或增大压强，反应速率增大，图像符合题意，正确；C项，Ga是固体，其质量不影响反应速率，错误；D项，反应方程式为2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g)　ΔH＜0，相同压强下，升高温度，平衡逆向移动，平均相对分子质量增大；相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，平均相对分子质量增大，错误。‎ ‎2．在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，温度T1、T2下，X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是(　　)‎ A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量 B．T2温度下，在O～t1时间内，v(Y)＝ mol·L－1·min－1‎ C．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆 D．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小 答案　C 解析　由图可知，温度为T1时先到达平衡，所以T1>T2，温度越高，平衡时X的物质的量浓度越大，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，故逆反应为吸热反应，正反应为放热反应。进行到M点X的转化率较低，由于正反应是放热反应，所以反应进行到M点放出的热量少，故A错误；T2温度下，在O～t1时间内，X的浓度变化为：c(X)＝(a－b)mol·L－1，则Y的浓度变化为c(Y)＝c(X)＝mol·L－1，所以v(Y)＝ mol·L－1·min－1，故B错误；根据图像可知，温度为T1时反应首先达到平衡状态；温度高反应速率快，到达平衡的时间少，则温度是T1>T2；M点温度高于N点温度，且N点反应没有达到平衡状态，此时反应向正反应方向进行，即N点的逆反应速率小于N点的正反应速率，因此M点的正反应速率大于N点的逆反应速率，故C正确；M点时再加入一定量X，达到的新平衡与原平衡比较，压强增大，增大压强平衡正移，则X的转化率增大，所以M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率增大，故D错误。‎ ‎3．(2019·三明模拟)向密闭容器中充入物质A和B，发生反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)。反应过程中，在某一时刻，物质A的含量(A%)和物质C的含量(C%)随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．该反应在T1、T3温度时达到化学平衡 B．该反应在T2温度时可能达到化学平衡 C．该反应的逆反应是放热反应 D．升高温度，平衡会向正反应方向移动 答案　B 解析　T2之前A%变小，C%从零逐渐增大，T2之后A%又逐渐增大，C%逐渐减小，说明T2之前反应没有到达平衡状态，而T2 时恰好达到平衡状态，T2之后温度升高使平衡向逆反应方向移动，故该反应为放热反应。‎ ‎4．(2020·郑州质检)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。‎ ‎(1)实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl－T曲线如下图：‎ 则总反应的ΔH________(填“＞”“＝”或“＜”)0。‎ ‎(2)在上述实验中若压缩体积使压强增大，请在上图画出相应αHCl－T曲线的示意图，并简要说明理由：__________________________________________________________________。‎ ‎(3)下列措施中，有利于提高αHCl的有______(填字母)。‎ A．增大n(HCl) B．增大n(O2)‎ C．使用更好的催化剂 D．移去H2O 答案　(1)＜　(2)见下图 温度相同的条件下，增大压强，平衡右移，αHCl增大，因此曲线应在原曲线上方　(3)BD 解析　(1)结合题中αHCl－T图像可知，随着温度升高，αHCl降低，说明升高温度平衡逆向移动，得出正反应方向为放热反应，即ΔH＜0。(2)结合可逆反应2HCl(g)＋O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)的特点，增大压强平衡向右移动，αHCl增大，则相同温度下，HCl的平衡转化率比增压前的大，曲线如答案中图示所示。(3)要提高αHCl，则采取的措施应使平衡2HCl(g)＋O2(g)‎ H2O(g)＋Cl2(g)正向移动。A项，增大n(HCl)，则c(HCl)增大，虽平衡正向移动，但αHCl减小，错误；B项，增大n(O2)即增大反应物的浓度，αHCl增大，正确；D项，移去H2O即减小生成物的浓度，能使平衡正向移动，αHCl增大，正确；C项，使用更好的催化剂，只能加快反应速率，不能使平衡移动，错误。‎ ‎1．(2019·海南，3)反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)　ΔH>0，在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中，不能提高乙烷平衡转化率的是(　　)‎ A．增大容器容积 B．升高反应温度 C．分离出部分氢气 D．等容下通入惰性气体 答案　D ‎2．(2019·浙江4月选考，17)下列说法正确的是(　　)‎ A．H2(g)＋I2(g)2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变 B．C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)，碳的质量不再改变说明反应已达平衡 C．若压强不再随时间变化能说明反应2A(？)＋B(g)2C(？)已达平衡，则A、C不能同时是气体 D．1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%，放出的热量为Q1；在相同温度和压强下，当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时，吸收的热量为Q2，Q2不等于Q1‎ 答案　B 解析　A项，该可逆反应的反应前后气体的化学计量数不发生变化，当缩小反应容器体积，相当于加压，正逆反应速率同等程度增加，错误；B项，在建立平衡前，碳的质量不断改变，达到平衡时，质量不变，因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡，正确；C项，若压强不再改变说明反应达到平衡，表明反应前后气体的化学计量数不等，故A、C可能均为气体，错误；D项，易知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH，合成氨气实际参与反应n(H2)＝3 mol×10%＝0.3 mol，因而Q1＝×|ΔH|＝0.1|ΔH|，分解氨气时实际消耗的n(NH3)＝2 mol×10%＝0.2 mol，Q2＝×|ΔH|＝0.1|ΔH|，则Q1＝Q2，错误。‎ ‎3．[2019·全国卷Ⅱ，27(3)]环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是________(填标号)。‎ A．T1>T2‎ B．a点的反应速率小于c点的反应速率 C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 D．b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L－1‎ 答案　CD 解析　由相同时间内，环戊二烯浓度减小量越大，反应速率越快可知，T1