2020届二轮复习化学平衡课件（52张） 52页

第 2 课时　化学平衡 专题十　化学反应速率和化学平衡 命题调研 (2016 ～ 2019 四年大数据 ) 2016 ～ 2019 四年考向分布 核心素养与考情预测 核心素养： 变化守恒思想、模型建构、推理论据 考情解码： 本部分内容主要包括化学平衡状态的判定，影响化学平衡的因素以及化学平衡常数三个知识点，由选择和填空两个题型组成。难点是化学平衡状态实质的理解，勒夏特列原理的应用，图像的解读和画图像。其中画图像是选考中常考考点，也是难度最大的考点，解题关键是找到图像的起点，趋势和终点。预测 2020 年选考中仍需着重关注以上考点。 真题重现 1. (2019· 浙江 4 月选考， 17) 下列说法正确的是 ( 　　 ) 答案　 B 反应刚好达到平衡状态时 ( 　　 ) A. t ＝ 6 min B. c (NH 3 ) ＝ 0.4 mol·L － 1 C. 容器内的气体分子数 N (N 2 ) ∶ N (H 2 ) ∶ N (NH 3 ) ＝ 1 ∶ 3 ∶ 2 D.H 2 的正反应速率等于 N 2 的逆反应速率 解析　 由题给数据，依据化学方程式可得下列表格：   c (N 2 ) c (H 2 ) c (NH 3 ) 0 1.0 3.0 0 3 0.875 2.625 0.25 6 0.8 2.4 0.4 9 0.8 2.4 0.4 由表格数据可知 6 min 和 9 min 时，各物质浓度保持不变，说明已达到平衡状态。 A 项、 6 min 时反应已达到平衡状态，但不能判断 6 min 时反应刚好达到平衡状态，故 A 错误； B 项、达到平衡状态时，各物质浓度保持不变，则反应刚好达到平衡状态时 c (NH 3 ) ＝ 0.4 mol·L － 1 ，故 B 正确； C 项、容器内的气体分子数 N (N 2 ) ∶ N (H 2 ) ∶ N (NH 3 ) ＝ 0.8 V ∶ 2.4 V ∶ 0.4 V ＝ 2 ∶ 6 ∶ 1 ，故 C 错误； D 项、反应刚好达到平衡状态时， H 2 的正反应速率等于 N 2 的逆反应速率的三倍，故 D 错误。故选 B 。 答案　 B 解析　 A . 该反应为可逆反应，不会完全进行，投入原料 1 mol 并未完全反应，故放出的热量小于 a kJ ，选项 A 不正确； B.X 和 W 分别为反应物和生成物，化学计量数只表示反应过程的转化比例，并不能说明达到平衡后的浓度之比，选项 B 不正确； C. 当 X 的物质的量分数不再变化时，反应达到平衡，选项 C 正确； D. 若增大反应物浓度，正逆反应速率均会增加，选项 D 不正确。答案选 C 。 答案　 C 4. (2018· 浙江 11 月选考节选 ) 合成氨工艺 ( 流程如图所示 ) 是人工固氮最重要的途径。 2018 年是合成氨工业先驱哈伯 ( F·Haber ) 获得诺贝尔奖 100 周年。 N 2 和 H 2 生成 NH 3 的反应为： ② 下图中可以示意标准平衡常数 K θ 随温度 T 变化趋势的是 ________ 。 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， C 错误； 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 D 。 答案　 D 判断平衡状态的方法 —— “ 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速率，一个是逆反应速率，且经过换算后同一种物质的消耗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，不能作为是否平衡状态的判断依据。 (3) 巧记 “ 变量不变 ” 判断法 ① 由 “ 变 ” 到 “ 不变 ” ，不变时达到平衡。 ② 由 “ 不变 ” 到 “ 不变 ” ，不变时无法判断。 备考策略 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 1. 影响化学平衡移动的因素 (1) 温度：在其他条件不变的情况下，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。 (2) 浓度：在其他条件不变的情况下，增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动。 (3) 压强：对于反应前后总体积发生变化的化学反应，在其他条件不变的情况下，增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，化学平衡向气体体积增大的方向移动。 (4) 催化剂：由于催化剂能同时同等程度地增大或减小正反应速率和逆反应速率，故其对化学平衡的移动无影响。 备考策略 2. 解答化学平衡移动问题的步骤 3. 浓度、压强和温度对平衡移动影响的几种特殊情况 答案　 (1)0.10 mol·L － 1 ·min － 1 　 (2)1.6 1. 计算模式 备考策略 2. 计算公式 考向四　化学平衡常数 4. (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 备考策略 理解化学平衡常数的三种关系 考向五　化学平衡与图像 5. (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：   125 ℃ 225 ℃ 325 ℃ K 2 0.553 5 185.8 9 939.5 K 3 1 577 137.5 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 ” ) ， Δ H 1 ________Δ H 3 ( 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， CH 3 OH 和 H 2 O 混合气体 ( 体积比 1 ∶ 1.2 ，总物质的量 2.2 mol) 进行反应， t 1 时刻测得 CH 3 OH 转化率及 CO 、 CO 2 选择性随温度变化情况分别如图所示 (CO 、 CO 2 的选择性：转化的 CH 3 OH 中生成 CO 、 CO 2 的百分比 ) 。 注：曲线 a 表示 CH 3 OH 的转化率，曲线 b 表示 CO 的选择性，曲线 c 表示 CO 2 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 ② 260 ℃ 时 H 2 物质的量随时间的变化曲线如图所示。画出 300 ℃ 时至 t 1 时刻 H 2 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， K 2 增大，即反应 Ⅱ 向右移动，说明反应 Ⅱ 是吸热反应， Δ H 2 >0 ，由反应方程式可得 Δ S 2 >0 ，已知反应能够自发进行的条件是 Δ H 2 － T Δ S 2 <0 ，推知反应 Ⅱ 需要在高温下才能自发进行；由于 K 3 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，Δ H 3 <0 ，根据盖斯定律， Δ H 1 ＝ Δ H 2 ＋ Δ H 3 ，则 Δ H 1 >Δ H 3 ； (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) ① A. 由图像可知 CH 3 OH 的转化率在高于 260 ℃ 时较高，但在 300 ℃ 时， CO 的选择性最高，而 CO 2 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 CO 2 选择性图像可知，温度从 260 ℃ 升高到 300 ℃ ，反应速率加快，但 CO 2 的选择性减小，使 H 2 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 (H 2 ) ＝ 3 n (CO 2 ) ＝ 0.95 × 1 mol × 3 ＝ 2.85 mol ，反应 Ⅱ 中生成 n (H 2 ) ＝ 2 n (CO) ＝ 0.05 × 1 mol × 2 ＝ 0.10 mol ，所以生成 H 2 的总物质的量为 2.95 mol 。 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) ① ABC ② 化学平衡图像类试题是高考的热点题型，该类试题经常涉及到的图像类型有物质的量 ( 浓度 ) 、速率 — 时间图像，含量 — 时间—温度 ( 压强 ) 图像，恒温、恒压曲线等，图像中蕴含着丰富的信息量，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分析图象充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。该类题型在选择题和简答题中都有涉及，能够很好地考查学生分析问题和解决问题的能力，在复习备考中应引起足够的重视。 备考策略 1. 常见的化学平衡图像 条件 c (N 2 ) 增大 c (H 2 ) 减小 c (NH 3 ) 增大 v － t 图像 平衡移动方向 正反应方向移动 逆反应方向移动 逆反应方向移动 条件 c (NH 3 ) 减小 增大压强 减小压强 v － t 图像 平衡移动方向 正反应方向移动 正反应方向移动 逆反应方向移动 条件 升高温度 降低温度 使用催化剂 v － t 图像 平衡移动方向 逆反应方向移动 正反应方向移动 不移动 (4) 其他 如下图所示曲线，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， v ( 正 )> v ( 逆 ) 的点是 3 ， v ( 正 )< v ( 逆 ) 的点是 1 ， v ( 正 ) ＝ v ( 逆 ) 的点是 2 、 4 。 2. 化学平衡图像解答原则 (1) 解题思路 (2) 解题步骤 这类图像的分析方法是 “ 定一议二 ” ，当有多条曲线及两个以上条件时，要固定其中一个条件，分析其他条件之间的关系，必要时，作一辅助线分析。 ②“ 先拐先平，数值大 ” 原则 在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高 ( 如图 A) 或表示的压强较大 ( 如图 B) 。 图 A 表示 T 2 > T 1 ，正反应是放热反应。 图 B 表示 p 1 < p 2 ， A 是反应物，正反应为气体总体积缩小的反应，即 a ＋ b > c 。