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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)27 化學(xué)平衡的移動(dòng)考點(diǎn)過(guò)關(guān) 影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素 【基礎(chǔ)梳理】 1. 化學(xué)平衡移動(dòng)的概念 一個(gè)可逆反應(yīng)，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)以后，若改變反應(yīng)條件(如溫度、壓強(qiáng)、濃度等)，使正、逆反應(yīng)的速率　　　　，化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。最終在新的條件下，會(huì)建立　　　　　　，這個(gè)過(guò)程叫做化學(xué)平衡的移動(dòng)。 2. 影響化學(xué)平衡移動(dòng)的條件 (1)濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響 在其他條件不變時(shí)，　　　　反應(yīng)物濃度或　　　　生成物濃度都可使化學(xué)平衡向　　　　移動(dòng);反之化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。 (2)壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響 ①對(duì)于反應(yīng)前后氣體總體積發(fā)生變化的可逆反應(yīng)，在其他條件不變時(shí)，　　　　壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向　　　　　方向移動(dòng);反之，化學(xué)平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)。 ②若反應(yīng)前后氣體體積無(wú)變化，改變壓強(qiáng)，能同時(shí)改變正、逆反應(yīng)速率，v(正)=v(逆)，平衡　　　　移動(dòng)。 (3)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響 在其他條件不變的情況下，升高溫度，化學(xué)平衡向　　　　　　移動(dòng);降低溫度，化學(xué)平衡向　　　　　　移動(dòng)。 說(shuō)明: ①升高溫度，不管是吸熱還是放熱方向，反應(yīng)速率均增大，但吸熱方向速率增大的倍數(shù)大于放熱方向速率增大的倍數(shù)，v(吸熱)>v(放熱)，故平衡向吸熱方向移動(dòng)。 ②只要是升高溫度，新平衡狀態(tài)的速率值一定大于原平衡狀態(tài)的速率值;反之則小。 ③判斷反應(yīng)的熱效應(yīng):若升高溫度，K值增大，平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng);若升高溫度，K值減小，平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。 3. 催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響 催化劑對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)　　　　影響，它的使用能　　　　程度地改變正、逆反應(yīng)速率(即反應(yīng)速率改變但仍然相等)，可以　　　　化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡所需要的時(shí)間。 4. 勒夏特列原理(化學(xué)平衡移動(dòng)原理) 若改變影響平衡的一個(gè)條件(濃度、壓強(qiáng)、溫度等)，平衡就向能夠　　　這種改變的方向移動(dòng)。 【典型例題】 自然界里氮的固定途徑之一是在閃電的作用下，N2與O2反應(yīng)生成NO。 (1)在不同溫度下，反應(yīng)N2(g)+O2(g)2NO(g)的平衡常數(shù)K如下表: 溫度/℃ 1 538 1 760 2 404 平衡常數(shù)K 0.8610-4 2.610-4 6410-4 ①該反應(yīng)的ΔH　　　　(填“>”、“<”或“=”)0。 ②其他條件相同時(shí)，在上述三個(gè)溫度下分別發(fā)生該反應(yīng)。1 538 ℃時(shí)，N2的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化如下圖所示，請(qǐng)補(bǔ)充完成1 760 ℃、2 404 ℃時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的示意圖。 (2)一定條件下該反應(yīng)在密閉容器中達(dá)到平衡后，要提高N2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是　　　　(填字母)。 A. 降低溫度 　B. 加催化劑 　　C. 增加壓強(qiáng) D. 增加O2濃度 　E. 分離出一氧化氮 (3)2 404 ℃時(shí)，在容積為1.0 L的密閉容器中通入2.6 mol N2和2.6 mol O2，計(jì)算反應(yīng)N2(g)+O2(g)2NO(g)達(dá)到平衡時(shí)NO的濃度。(此溫度下不考慮O2與NO的反應(yīng)。計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) [答案]　(1)①>　 ② (2)DE (3)設(shè)NO的平衡濃度為x。 　　　　　　　　　N2(g)+O2(g)2NO(g) 起始時(shí)濃度/molL-1:　2.6　　　2.6　　 　0 轉(zhuǎn)化時(shí)濃度/molL-1:　　 　　　　 　x 平衡時(shí)濃度/molL-1:2.6-　2.6-　　x K===6410-4 x=0.20molL-1 [解析]　(1)①由表格數(shù)據(jù)可知溫度越高K越大，證明升高溫度平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即ΔH>0。②畫圖注意:溫度越高反應(yīng)速率越快，斜率越大，達(dá)到平衡所需的時(shí)間越短，N2的轉(zhuǎn)化率越大。 (2)若提高N2的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)改變條件使平衡正向移動(dòng)(不能增加N2的濃度)。 (3)涉及平衡常數(shù)K的計(jì)算時(shí)，應(yīng)先寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式，再列出各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度(或用“三段式”列出初始濃度、轉(zhuǎn)化濃度和平衡濃度)，其中未知濃度可以設(shè)未知數(shù)表示，最后列出K的表達(dá)式求解。 氨的合成是最重要的化工生產(chǎn)之一。 Ⅰ. 工業(yè)上合成氨用的H2有多種制取的方法: ①用焦炭跟水反應(yīng):C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g); ②用天然氣跟水蒸氣反應(yīng):CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) 已知有關(guān)反應(yīng)的能量變化如上圖，則方法②中反應(yīng)的ΔH=　　　　。 Ⅱ. 在3個(gè)1 L的密閉容器中，同溫度下、使用相同催化劑分別進(jìn)行反應(yīng): 3H2(g)+N2(g)2NH3(g)，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)如下: 容器 甲 乙 丙 反應(yīng)物投入量 3 mol H2、2 mol N2 6 mol H2、4 mol N2 2 mol NH3 達(dá)到平衡的時(shí)間/min t 5 8 平衡時(shí)N2的濃度/molL-1 c1 3 N2的體積分?jǐn)?shù) w1 w2 ω3 混合氣體密度/gL-1 ρ1 ρ2 (1)下列能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是　　　　(填字母)。 A. 容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2 B. v(N2)正=3v(H2)逆 C. 容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變 D. 混合氣體的密度保持不變 (2)甲容器中達(dá)到平衡所需要的時(shí)間t　　　　(填“>”、“<”或“=”)5 min。 (3)乙中從反應(yīng)開始到平衡時(shí)N2的平均反應(yīng)速率為　　　　　　　　(注明單位)。 (4)分析上表數(shù)據(jù)，下列關(guān)系正確的是　　　　(填字母)。 a. 2c1=3 molL-1 b. w1=w2 c. 2ρ1=ρ2 (5)該溫度下，容器乙中，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=　　　　(用分?jǐn)?shù)表示)。 [答案]?、? (a+3b-c)kJmol-1 Ⅱ. (1)C　(2)>　(3)0.2 molL-1min-1 (4)c　(5) [解析]?、? 根據(jù)三個(gè)能量圖寫出熱化學(xué)方程式分別為 ①CO(g)+O2(g)CO2(g) ΔH=-a kJmol-1 ②H2(g)+O2(g)H2O(g) ΔH=-b kJmol-1 ③CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-c kJmol-1 由③-(①+②3)得:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH=(a+3b-c)kJmol-1。 Ⅱ. (1)容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2，取決于起始配料比和轉(zhuǎn)化程度，不能說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故a錯(cuò)誤;當(dāng)3v(N2)正=v(H2)逆時(shí)，才說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤;容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，可說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確;恒容時(shí)體積不變，質(zhì)量不變，則混合氣體的密度保持不變，不能說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤。 (2)若為恒壓容器，甲、乙容器中達(dá)到平衡所用時(shí)間相同，為5 min，但是容器恒容，甲容器比乙容器中反應(yīng)物的濃度小，反應(yīng)速率比乙中小，故達(dá)到平衡所需要的時(shí)間更長(zhǎng)，即t>5 min。 (3)容器乙中，反應(yīng)前氮?dú)獾臐舛葹?4 molL-1，氮?dú)獾钠骄磻?yīng)速率為v(N2)=0.2 molL-1min-1。 (4)恒溫、恒容條件下，假設(shè)乙容器的容積為2 L，則達(dá)到平衡時(shí)甲、乙為等效平衡，各組分的含量、濃度相等，此時(shí)氮?dú)獾臐舛葹閏1，然后將容器的容積縮小到1 L，若平衡不移動(dòng)，2c1=3 molL-1，由于壓強(qiáng)增大，平衡向著正向移動(dòng)，所以2c1>3 molL-1，故a錯(cuò)誤;乙中加入了4 mol氮?dú)狻? mol氫氣，而甲中為3 mol H2、2 mol N2，故乙對(duì)甲來(lái)說(shuō)相當(dāng)于加壓，平衡右移，氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)減小，所以w2v(逆)，沒有達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，T1點(diǎn)以后，隨著溫度的升高，C的含量減小，表示化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0。 圖像(3):p1為平衡點(diǎn);p1點(diǎn)以前，v(正)>v(逆)，反應(yīng)沒 有達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài);p1點(diǎn)以后，隨著壓強(qiáng)的增大，C的含量減小，表示化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，即m+np2) 溫度對(duì)反應(yīng)的影響 平衡體系增加O2對(duì)反應(yīng)的影響 催化劑對(duì)反應(yīng)的影響 圖示 [答案]　(1)　1.510-3 molL-1s-1 (2)C [解析]　(1)02 s時(shí)，n(NO)由0.020 mol變成0.008 mol，消耗的量為0.020 mol-0.008 mol=0.012 mol，消耗的氧氣的量為0.006 mol; v(O2)===1.510-3 molL-1s-1。 (2)壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO2的體積分?jǐn)?shù)增大，A錯(cuò);溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氧氣的轉(zhuǎn)化率下降，B錯(cuò);催化劑可以縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，D錯(cuò)。 苯乙烯是重要的基礎(chǔ)有機(jī)原料。工業(yè)中用乙苯(C6H5—CH2CH3)為原料，采用催化脫氫的方法制取苯乙烯(C6H5—CH＝CH2)的化學(xué)方程式為 C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH＝CH2(g)+H2(g) ΔH1。 (1)向體積為V L的密閉容器中充入a mol乙苯，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，平衡體系組成(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))與溫度的關(guān)系如下圖所示: 由圖可知:在600 ℃時(shí)，平衡體系中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為25%，則: ①氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為　　　　;乙苯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為　　　　。 ②乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為　　　　。 ③計(jì)算此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)(請(qǐng)寫出計(jì)算過(guò)程)。 (2)分析上述平衡體系組成與溫度的關(guān)系圖可知:ΔH1　　　　(填“>”、“=”或“<”)0。 (3)已知某溫度下，當(dāng)壓強(qiáng)為101.3 kPa時(shí)，該反應(yīng)中乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為30%;在相同溫度下，若反應(yīng)體系中加入稀釋劑水蒸氣并保持體系總壓為101.3 kPa，則乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率　　　　(填“>”、“=”或“<”)30%。 [答案]　(1)①25%　50%?、?3% ③C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH＝CH2(g)+H2(g) 起始濃度/molL-1: 0 0 變化濃度/molL-1: 平衡濃度/molL-1: K== (2)>　(3)> [解析]　(1)①由圖可知，在600 ℃時(shí)，平衡體系中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為25%，乙苯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為50%，陰影部分為氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)有25%。 ②設(shè)乙苯轉(zhuǎn)化了x mol， C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH＝CH2(g)+H2(g) 起始/mol: a 0 0 轉(zhuǎn)化/mol: x x x 平衡/mol: a-x x x =0.25 解得x= 乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率=100%=33% ③C6H5—CH2CH3(g)C6H5—CH＝CH2(g)+H2(g) 起始濃度/molL-1: 0 0 變化濃度/molL-1: 平衡濃度/molL-1: K== (2)分析上述平衡體系組成與溫度的關(guān)系圖可知:溫度升高，氫氣和苯乙烯的物質(zhì)的量增大，該反應(yīng)的正反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)。 (3)加入水蒸氣后保持壓強(qiáng)不變，容器的體積增大，平衡向生成氣體體積增大的方向移動(dòng)，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率增大。 現(xiàn)有三個(gè)反應(yīng): 反應(yīng)①:Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)ΔH1;K1 反應(yīng)②:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)ΔH2;K2 反應(yīng)③:Fe(s)+CO2 (g)FeO(s)+CO(g)ΔH3;K3 在不同溫度下，部分K1、K2的值如下: T/℃ 700 800 K1 2.38 2.56 K2 0.80 (1)K1的表達(dá)式為　　　　　　　;根據(jù)反應(yīng)①、②、③推導(dǎo)出K1、K2、K3的關(guān)系式K3=　　　　。 (2)要使反應(yīng)①在一定條件下建立的平衡右移，可采取的措施有　　　　(填字母)。 A. 縮小容器體積　　　　　　B. 降低溫度 C. 升高溫度 D. 使用合適的催化劑 E. 設(shè)法減少H2的量 F. 設(shè)法減少FeO的量 (3)800 ℃時(shí)，向容積為2 L的恒容密閉容器中充入一定量的CO和H2O(g)，維持恒溫，發(fā)生反應(yīng)②，反應(yīng)過(guò)程中測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表: 反應(yīng)時(shí)間/min 0 2 4 6 n(CO)/mol 1.20 0.90 0.80 n[H2O(g)]/mol 0.60 0.20 ①反應(yīng)在2 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率為v(H2O)= 　　　　　。 ②800 ℃時(shí)，K2=　　　　　　　。 ③保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0.20 mol H2O(g)，與原平衡相比，達(dá)到新平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率　　　　　　(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (4)由以上信息推斷反應(yīng)③正反應(yīng)為　　　　(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。 (5)在恒溫恒壓密閉容器中通入CO和H2O(g)各1 mol發(fā)生反應(yīng)②，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，維持溫度與壓強(qiáng)不變，t1時(shí)刻再通入各1 mol的CO和H2O(g)混合氣體，請(qǐng)?jiān)谟覉D中畫出正、逆反應(yīng)速率[v(正)、v(逆)]在t1后隨時(shí)間t變化的曲線圖。 [答案]　(1)K1=　 (2)CE (3)①0.075 molL-1min-1　②1?、墼龃? (4)放熱 (5) [解析]　(1)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積比反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪的乘積，固體和純液體不寫在表達(dá)式里;第三個(gè)方程式等于第一個(gè)減去第二個(gè)，所以K3=。 (2)該反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)。由表格可知溫度越高，K越大，升高溫度平衡正向移動(dòng)。催化劑不影響平衡，改變固體的量不影響平衡。 (3)三段式求解。 (4)根據(jù)K3=計(jì)算可知，溫度越高，K3越小，正反應(yīng)放熱。 (5)按題意加入反應(yīng)物，反應(yīng)物的濃度增大，生成物的濃度減小，因?yàn)閴簭?qiáng)不變而體積可變，新平衡時(shí)體積加倍，濃度不變，所以達(dá)新平衡時(shí)速率和原平衡速率相等。 尿素(H2NCONH2)是一種非常重要的高氮化肥，工業(yè)上合成尿素的反應(yīng)如下: 2NH3(l)+CO2(g)H2O(l)+H2NCONH2 (l) ΔH=-103.7 kJmol-1 反應(yīng)在進(jìn)行時(shí)分為如下兩個(gè)步驟: 第一步: 2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4 (l)(氨基甲酸銨)　ΔH1 第二步: H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l)　ΔH2 某實(shí)驗(yàn)小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件，在一體積為0.5 L的密閉容器中投入4 mol氨和1 mol二氧化碳，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)中各組分隨時(shí)間的變化如圖1所示: 圖1 圖2 (1)下列措施有利于提高尿素的產(chǎn)率的是　　　　(填字母)。 A. 采用高溫 B. 采用高壓 C. 在反應(yīng)混合物中加入更多的水 (2)由上面信息可知總反應(yīng)進(jìn)行到　　　　min時(shí)到達(dá)平衡。該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是　　　　　　　　　　　(任寫一條即可)不再變化。 (3)已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定，則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第　　　步反應(yīng)決定。 (4)第二步反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度的變化如圖2所示，則ΔH2　　　　(填“>”、“<”或“=”)0;平衡后若在t1時(shí)刻將該反應(yīng)體系升溫到某溫度，請(qǐng)?jiān)谟覉D中畫出第二步反應(yīng)平衡移動(dòng)的v-t圖像。 [答案]　(1)B (2)55　反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度(或某物質(zhì)的物質(zhì)的量或容器內(nèi)的壓強(qiáng)或容器內(nèi)氣體的密度等) (3)二 (4)>　 [解析]　(1)提高尿素的產(chǎn)率，就是改變條件使平衡正向移動(dòng)。增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，B項(xiàng)正確;正反應(yīng)放熱，A項(xiàng)錯(cuò)誤。 (2)由圖1可知各物質(zhì)的物質(zhì)的量不再變化，反應(yīng)達(dá)到平衡;反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是:變化的量不再變化了，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，如:反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度、某物質(zhì)的物質(zhì)的量、容器內(nèi)的壓強(qiáng)、容器內(nèi)氣體的密度等。 (3)由圖1依據(jù)各物質(zhì)物質(zhì)的量的變化達(dá)到平衡所需的時(shí)間，判斷第二步的反應(yīng)速率慢，則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第二步反應(yīng)決定。 (4)由圖2可知溫度越高，K越大，證明溫度越高平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即ΔH>0。畫圖注意:升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都突然增大，平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)速率增大的更多。