2014届高考化学一轮复习 常考专题讲座(六)化学平衡移动前后常见物理量的变化规律探析

常考专题讲座(六)化学平衡移动前后常见物理量的变化规律探析命题研究化学平衡是中学化学原理的重要内容，也是高考的热点和重点内容。在化学平衡移动前后，有多个物理量发生变化。分析这些物理量的变化，不仅能够考查学生对化学反应速率、化学平衡内容及其影响因素的理解程度，还能将两者联系起来，综合考查学生对该部分内容的综合理解、应用能力。高考常以选择题或非选择题的一部分的形式考查，也常结合图表，同时考查学生从图表中获取信息，运用数据得出结论的能力。热点分析化学平衡是有条件的平衡，当条件发生改变时，化学平衡状态就会被破坏，在新的条件下建立起新的平衡。化学平衡移动前后，某些物理量也随之变化。1．化学平衡移动前后反应速率的变化v(正)、v(逆)的相对大小关系决定了化学平衡的移动与否。该类题目的考查实质上还是考查外界因素对反应速率的影响。(1)如果已知化学平衡图像，通过图像可以分析改变某一个因素后正逆反应速率的变化情况。如对于反应N2O4(g)2NO2(g)ΔH＝＋57kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图1所示，则A点与B点的反应速率和A点与C点的反应速率关系可以比较：因为A、C温度相同，压强不同，C点的压强比A点的压强大，则C的反应速率大，即v(C)v(A)；因为A、B的压强相同，温度不同，反应为吸热反应，NO2的含量越高，说明温度越高，所以反应速率v(A)v(B)。(2)如果已知反应速率图像，可以通过图像判断出反应过程中改变的外界因素和化学平衡移动的方向。如对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH0，改变某个因素后化学反应速率的改变如图2所示，则从图像可以判断平衡向正反应方向移动且改变的条件只能是增大反应物的浓度。2．平衡移动后反应体系中各物质的物质的量、反应物的转化率、浓度及百分含量的变化该类题目考查的实质是外界因素对化学平衡的影响。(1)如果已知反应前后反应体系中各物质的物质的量、体积、转化率、浓度和百分含量等的变化，可以考查在这个变化过程中改变的外界因素。如已知反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH0，在反应达到平衡后改变某一个条件，使H2O(g)的物质的量浓度减少，CO(g)的物质的量浓度和H2的物质的量浓度增加，则改变的条件可能是升高温度。(2)如果已知改变的某一个条件，则可以考查反应前后体系中各物质的物质的量、转化率、浓度、体积、百分含量的改变。如已知反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH0，改变外界条件后各量的变化如表所示(注：“↑”表示增大，“↓”表示减小)。改变条件降低温度缩小容积充入氮气平衡移动方向正向移动正向移动正向移动nN2↓↓↑H2↓↓↓NH3↑↑↑n%N2↓↓↑H2↓↓↓NH3↑↑cN2↓↑↑H2↓↑↓NH3↑↑↑αN2↑↑↓H2↑↑↑可利用勒夏特列原理“化学平衡只能减弱外界因素对平衡的影响，不能恢复到原来的程度”来判断。如缩小容积(加压)时，平衡正向移动，但各物质c都增大。3．平衡不发生移动，也可能有物理量的变化如平衡体系：H2(g)＋I2(g)2HI(g)ΔH0，增大压强，平衡不移动，但c、ρ都会增大。巩固练习1．(2013·安庆高三模拟)某可逆反应过程能量变化如图所示，下列说法中正确的是()A．该反应热化学方程式为A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(g)ΔH0B．其他条件不变，升高温度，A的转化率增大C．其他条件不变，增大压强，释放热量减少，平衡常数K减小D．其他条件不变，加催化剂，反应速率增大，E1和E2均减小，ΔH不变解析：选D。A和B具有的总能量高于C和D具有的总能量，说明该反应是放热反应，正向焓变小于零，A错；升高温度平衡逆向移动，A的转化率减小，B错；增大压强平衡逆向移动，放出的热量减少，但平衡常数不变(平衡常数只与温度有关)，C错；加催化剂可加快反应速率，但是不影响平衡移动，故焓变不变，D对。2．现有下列两个图像：下列反应中符合上述图像的是()A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH0B．2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)ΔH0C．4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH0D．H2(g)＋CO(g)C(s)＋H2O(g)ΔH0解析：选B。由Ⅰ知升高温度，生成物浓度增加，平衡向正反应方向移动，正反应吸热；由Ⅱ知，增大压强,逆反应速率大于正反应速率,则该反应为气体体积增大的反应,故B项符合。3．在一定条件下，某可逆反应aA(g)＋bB(s)cC(g)达平衡后，A的转化率α(A)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。根据图像，下列判断正确的是()A．a＋bcB．该反应的ΔH0C．若T2T1，则该反应在低温下自发进行D．若T2T1，则该反应一定能自发进行解析：选D。从图中得出，随着压强的增大，A的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，注意考虑B物质呈固态，故ac，A项错误；当压强相同时，因T1、T2温度高低不知，不能确定该反应放热，还是吸热，B项错误；若T2T1，则依据图中曲线变化知，升高温度A的转化率增大，平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，即ΔH0，又ΔS0，所以该反应在高温下自发进行，C错误；若T2T1，则依据图中曲线变化知，升高温度A的转化率变小，平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即ΔH0，又ΔS0，所以该反应一定能自发进行，D项正确。4．有一反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，如图中的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线，x轴表示温度，y轴表示B的转化率，图中有a、b、c三点，如图所示，则下列描述正确的是()A．该反应是放热反应B．b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化C．T1温度下若由a点达到平衡，可以采取增大压强的方法D．c点v(正)v(逆)解析：选B。由于温度升高，B的转化率增大，说明平衡正向移动，推知该反应是吸热反应，A错；在T1温度下，由a点达到平衡时，B的转化率不断减小，若采取加压措施，结合化学方程式可知B的转化率会不断增大，故C错；在T2温度下，c点达到平衡状态过程中B的转化率增大，说明该过程v(正)v(逆)，D错。5．如图表示反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH0的正反应速率随时间的变化情况，试根据此曲线判断下列说法可能正确的是()A．t1时减小了SO2的浓度，增加了SO3的浓度B．t1时降低了温度，平衡向正反应方向移动C．t1时减小了压强，平衡向逆反应方向移动D．t1时增加了SO2和O2的浓度，平衡向正反应方向移动解析：选A。由于t2时刻，反应再次达到平衡后的反应速率大于原平衡时的反应速率，则可判断t1时正反应速率减小，而逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动，A项正确。6．在容积为2L的密闭容器内，T℃时发生反应：mA(g)＋nB(g)pD(g)＋qE(s)ΔH0(m、n、p、q为最简比例的整数)反应过程如图所示。(1)反应开始至达到平衡时，用D表示该反应速率为________。(2)该反应的化学平衡常数K的数值为______(保留两位小数)。(3)下列措施能增大B的转化率的是________。A．再加入2molA和1molBB．保持体积不变通入1molBC．移出部分物质DD．再加入2molA、1molB和0.6molD(4)在T℃时，相同容器中，若开始时加入0.2molA、0.8molB、0.9molD、0.5molE反应，达到平衡后，A的浓度________0.2mol/L(填“大于”、“小于”或“等于”，理由是__________________________________________。解析：(1)平衡时生成了0.6molD，则v(D)＝0.6mol/(2L×3min)＝0.1mol/(L·min)。(2)根据图中数据可以写出化学方程式为2A(g)＋B(g)3D(g)＋E(s)，平衡后的浓度分别为：c(A)＝0.2mol/L，c(B)＝0.4mol/L，c(D)＝0.3mol/L，E为固体，不考虑浓度，则平衡常数为：c3(D)/[c2(A)·c(B)]＝1.69。(3)若再加入0.8molA和1molB时，平衡不移动，B的转化率不变，在此基础上再通入1.2molA，则平衡正向移动，B的转化率增大，A选项正确；通入B物质，尽管平衡向正反应方向移动，但B的转化率减小，B选项错误；移出部分物质D，平衡正向移动，B的转化率增大，C选项正确；若0.6molD转化后，相当于再加入2.4molA和1.2molB，根据A选项的考虑方法可知D选项正确。(4)将题中加入量向左边倒，知相当于加入0.8molA、1.1molB和0.2molE(固体，不影响平衡)。与起始相比增加0.1molB，平衡右移，A的浓度减小。答案：(1)0.1mol/(L·min)(2)1.69(3)A、C、D(4)小于温度不变，平衡常数不变，若加入0.8molA、1.0molB，平衡浓度则与图中A浓度相同，题中投入量相当于加入0.8molA、1.0molB后再加入0.1molB，平衡正向移动本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放