2020年高考化学一轮复习 第七章 第二节 化学平衡状态 化学平衡的移动课件 新人教版

第二节化学平衡状态化学平衡的移动考向一化学平衡状态的判断方法与标志【通考点·融会贯通】判断反应已达平衡状态的标志例举反应mA(g)＋nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡状态混合物体系中各成分的量①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡④总体积、总压强、总物质的量、总浓度一定不一定平衡例举反应mA(g)＋nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡状态正反应速率与逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA,同时生成mmolA,即v正=v逆平衡②在单位时间内消耗了nmolB,同时消耗了pmolC,即v正=v逆平衡例举反应mA(g)＋nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡状态正反应速率与逆反应速率的关系③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,v正不一定等于v逆不一定平衡④在单位时间内生成nmolB,同时消耗了qmolD,v正不一定等于v逆不一定平衡例举反应mA(g)＋nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡状态压强①若m+n≠p+q,总压强一定(其他条件一定)平衡②若m+n=p+q,总压强一定(其他条件不变)不一定平衡例举反应mA(g)＋nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡状态混合气体的平均相对分子质量(Mr)①Mr一定,m+n≠p+q平衡②Mr一定,m+n=p+q不一定平衡例举反应mA(g)＋nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡状态温度任何化学反应都伴随着能量的变化,当体系温度一定时(其他条件不变)平衡颜色颜色不再变化平衡体系的密度(ρ)密度一定不一定平衡【通考题·触类旁通】1.在一定温度下,恒容的密闭容器中,能表示合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态的标志有()①容器中的压强不再发生变化;②H2的生成速率与NH3的消耗速率之比为3∶2;③混合气体的平均相对分子质量不变;④容器内混合气体的密度不变;⑤NH3的物质的量浓度不再变化;⑥密闭容器中n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=1∶3∶2。A.①④⑥B.②③⑤C.①③⑤D.②④⑥【解析】选C。该反应是气体物质的量变小的反应,压强不变说明反应达到平衡,①正确;H2的生成速率和NH3的消耗速率都表示的v(逆),②错误;反应中混合气体的总质量不变,若平均相对分子质量不变,说明气体物质的量不变,反应已达平衡,③正确;恒容容器中混合气体的总质量和体积均无变化,故气体密度始终不变,④错误;物质的浓度不变,说明已达平衡,⑤正确;容器内气体物质的量之比等于化学计量数之比,与是否达到平衡无关,⑥错误。2.(2019·定州模拟)一定温度下,容积不变的密闭容器中,充入一定量HI气体,发生如下可逆反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)ΔH0。下列说法正确的是()A.若每消耗2nmolHI的同时生成nmolH2,表明该反应已达平衡B.容器内的压强不发生变化,表明该反应已达平衡C.平衡时,其他条件不变,再充入一定量HI,重新达平衡后,I2的百分含量增大D.平衡时,其他条件不变,升高温度,混合气体的颜色加深【解析】选D。选项A,任何时刻,每消耗2nmolHI都会生成nmolH2。选项B,温度和容积不变,且气体分子数反应前后相等,所以任何时刻气体的压强都不变。选项C,其他条件不变时,再充入一定量的HI,平衡向着正反应方向移动,I2的物质的量增大,但平衡后其百分含量维持不变。选项D,其他条件不变,升高温度平衡向着生成I2的方向移动,I2的浓度增加,颜色加深。3.(新题预测)用Cl2生产某些含氯有机物时会生成副产物HCl,利用下列反应可实现氯的循环利用:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)ΔH=-115.6kJ·mol-1。恒温恒容的密闭容器中,充入一定量的反应物发生上述反应,能充分说明该反应达到化学平衡状态的是()A.气体的质量不再改变B.氯化氢的转化率不再改变C.断开4molH—Cl键的同时生成4molH—O键D.n(HCl)∶n(O2)∶n(Cl2)∶n(H2O)=4∶1∶2∶2【解析】选B。反应物和生成物均为气体,气体的总质量始终不变,A错误;反应正向进行时,HCl的转化率升高;反应逆向进行时,HCl的转化率降低,当HCl的转化率不再改变时,可以说明可逆反应达到平衡状态,B正确;断开4molH—Cl键和生成4molH—O键均表示正反应方向的反应速率,不能据此判断反应是否达到平衡状态,C错误;达到平衡状态时,各反应物和生成物的物质的量保持不变,但各物质的物质的量之比不一定等于对应的化学计量数之比,D错误。【加固训练】1.(2019·赤峰模拟)一定条件下,在四个恒容密闭容器中分别进行下列反应,其中依据“容器内气体压强不变”可判定该反应达到平衡状态的是()A.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)B.C(s)+CO2(g)2CO(g)C.2HI(g)H2(g)+I2(g)D.FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)【解析】选B。A、C、D选项中,反应前后气体体积均不发生改变,所以在恒容密闭容器中任何状态压强均不发生改变,故只有B正确。2.下列说法中可以证明反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是()A.1个N≡N键断裂的同时,有1个H—H键形成B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键断裂C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N—H键断裂D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N—H键形成【解析】选C。N≡N、H—H键断裂、N—H键形成都代表正反应,B、D不能判断反应是否达到平衡,N≡N键断裂代表正反应,N—H键断裂、H—H键形成代表逆反应,而且正、逆反应速率符合化学计量数之比,C可以证明该反应已达到平衡状态。3.(2019·聊城模拟)在一定温度下,向aL密闭容器中加入1molO2和2molNO,发生如下反应:O2(g)+2NO(g)2NO2(g),此反应不一定达平衡的是()A.容器内压强不随时间变化B.容器内各物质的浓度不随时间变化C.容器内O2、NO、NO2的浓度之比为1∶2∶2D.单位时间内生成1molO2,同时生成2molNO2【解析】选C。A,该反应气体分子数目有变化,当容器内压强不随时间变化时,必达平衡;B必达平衡;C中,其比例是反应方程式中的化学计量数比,不能反映量已固定,所以,不一定是平衡状态;D,O2的生成是逆向反应,生成NO2是正向反应,比例1∶2与化学方程式化学计量数相符,必是平衡状态。考向二化学平衡的移动与计算【通考点·融会贯通】1.化学平衡移动及转化率变化的实例分析反应实例2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH0。条件变化平衡移动转化率变化增大O2浓度正移SO2的转化率增大,O2的转化率减小增大SO3浓度逆移SO2、O2的转化率都减小升高温度逆移SO2、O2的转化率都减小增大压强正移SO2、O2的转化率都增大2.“惰性气体”(不参加反应的气体)对化学平衡的影响(1)恒温、恒容。(2)恒温、恒压。【通考法·一通百通】化学平衡的有关计算——“三段式”分析法1.模式mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始量ab00变化量mxnxpxqx平衡量a—mxb—nxpxqx对于反应物:平衡时的相关量=起始量—变化量,n(平)=n(始)—n(变)对于生成物:平衡时的相关量=起始量+变化量,n(平)=n(始)+n(变)2.基本解题思路(1)设未知数:具体题目要具体分析,灵活设立,一般设某物质的转换量为x。(2)确定三个量:根据反应物、生成物及变化量的三者关系带入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量,并按(1)中“模式”列表。(3)解答题设问题:明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值,再根据相应关系求反应物转化率、混合气体的密度、平均相对分子量等,给出题目答案。【通考题·触类旁通】角度1外界因素对化学平衡移动的影响1.在容积不变的密闭容器中进行如下反应:H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g)ΔH0,达到平衡后,改变下列反应条件,相关叙述正确的是()A.加入H2O(g),平衡向左移动B.加入少量CO,体系压强不变C.加入少量H2,平衡向右移动D.加入CO2,混合气体的密度增大【解析】选D。加入H2O(g)平衡向右移,A项错误;加入CO,容器内混合气体物质的量增大,压强增大,B项错误;加入少量H2,平衡向左移动,C项错误;加入CO2,达新平衡后气体的总质量比原平衡总质量大,由于容器容积不变,故混合气体的密度增大,D项正确。2.(2019·保定模拟)可逆反应:3A(g)3B(?)+C(?);ΔH0,随着温度升高,气体平均相对分子质量有变小趋势,则下列判断正确的是()A.B、C可能都是固体B.B、C一定都是气体C.若B为固体,C一定是气体D.B、C可能都是气体【解析】选D。升高温度,化学平衡向正反应方向移动。若要满足气体平均相对分子质量变小,应该有两种情况:①生成物气体的物质的量之和大于3,即B、C都应是气体;②生成物气体的物质的量之和等于3,且另有固体或液态物质生成,即C为固体,B为气体。但B,C都是固体不符合;B和C都一定是气体不正确。角度2化学平衡的计算3.(2019·沈阳模拟)在一定条件下,向密闭容器中充入30mLCO和20mL水蒸气,使其反应,当反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)达到平衡时,水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等,则下列叙述错误的是()A.平衡后CO的体积分数为40%B.平衡后CO的转化率为25%C.平衡后水的转化率为50%D.平衡后混合气体的平均相对分子质量为24【解析】选B。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始:302000变化:xxxx平衡:30-x20-xxx由题意知:20-x=x,故x=10,故平衡后CO的体积分数为:×100%=40%,CO的转化率为:×100%≈33.3%,H2O(g)的转化率为:×100%=50%,平衡后混合气体的平均相对分子质量不变,仍为故选B。30105010301020302820182450＝，4.在某温度下,将2molA和3molB充入一密闭容器中,发生反应:aA(g)+B(g)C(g)+D(g),5min后达平衡,已知各物质的平衡浓度的关系为ca(A)·c(B)=c(C)·c(D)。若在温度不变的情况下,将容器的体积扩大为原来的10倍,A的转化率没有发生变化,则B的转化率为()A.60%B.40%C.24%D.4%【解析】选B。在温度不变的情况下将容器的体积扩大10倍,A的转化率没有发生改变,说明该反应为反应前后气体体积不变的反应,所以a=1。B的转化率也没有发生变化,所以与没有扩大容器体积前一样。设容器的体积为V,转化的A的物质的量为x,则达到平衡时A、B、C、D的物质的量分别为2mol-x、3mol-x、x、x。根据ca(A)·c(B)=c(C)·c(D)可知解得x=1.2mol,所以B的转化率为×100%=40%,B对。2x3x()()VVVV－－，2x()V＝1.2mol3mol【加固训练】1.(2019·重庆模拟)对于平衡CO2(g)CO2(aq)ΔH=-19.75kJ·mol-1,为增大二氧化碳气体在水中的溶解度,应采用的方法是()A.升温增压B.降温减压C.升温减压D.降温增压【解析】选D。降温、加压均能使平衡正向移动,促使CO2在水中溶解度增大,D项正确。2.(2019·渭南模拟)在恒温时,一固定容积的容器内发生的反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡时,再向容器内通入一定量的NO2(g)重新达到平衡后,与第一次平衡时相比,NO2的体积分数()A.不变B.增大C.减小D.无法判断【解析】选C。恒温、定容平衡后再加入NO2(g),相当于增大了容器的压强,平衡向着生成N2O4的方向移动,体积分数减小。3.(2019·铜川模拟)某固定体积的密闭容器中存在化学平衡;aA(g)bB(g)+cC(g),在温度不变的条件下,再充入一定量的A物质,重