2019-2020年高三化學二輪復習 專題8 化學平衡學案.doc
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2019-2020年高三化學二輪復習 專題8 化學平衡學案 【考綱展示】 1.了解化學反應速率的概念、反應速率的定量表示方法。理解外界條件（溫度、濃度、壓強、催化劑等）對反應速率的影響。 2.了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學研究領域中的重大作用。 3.了解化學平衡建立的過程。了解外界條件（溫度、濃度、壓強、催化劑等）對反應平衡的影響，認識其一般規(guī)律。 4.理解化學平衡常數(shù)的含義，能利用化學平衡常數(shù)進行簡單計算。 5.了解化學反應速率和化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學研究領域中的重要作用。 6.以上各部分知識的綜合應用。 【知識網(wǎng)絡】 知識網(wǎng)絡 要點掃描 一、化學平衡常數(shù)及反應物的轉(zhuǎn)化率 1.化學平衡常數(shù) 對于一般的化學反應：mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）在一定溫度下，平衡常數(shù)為：＝ 平衡常數(shù)的意義在于： （1）化學平衡常數(shù)的大小是可逆反應進行程度的標志，K越大，說明平衡體系中生成物所占的比例越大，其正反應進行程度越大，該反應進行的越完全，反應物轉(zhuǎn)化率越大；利用K可以判斷反應的熱效應，若升高溫度K增大，則正反應為吸熱反應，反之正反應為放熱反應。 （2）利用濃度積Q（Q為起始生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值）和K比較，可判斷可逆反應進行的方向：Q=K時可逆反應達到化學平衡狀態(tài)；Q＞K時，可逆反應向逆反應方向進行；Q＜K時，可逆反應向正反應方向進行。 注意： （1）平衡常數(shù)的表達式可以是多種，與化學方程式的書寫形式有關，如化學方程式配平的系數(shù)是分數(shù)時，其平衡常數(shù)表達式與正常配平的化學方程式的化學平衡常數(shù)表達式不同的。 （2）對于同一個可逆反應，若反應條件相同，則正反應的平衡常數(shù)與逆反應的平衡常數(shù)成互為倒數(shù)關系。 2.平衡轉(zhuǎn)化率 對于一般的可逆反應：mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g），達到平衡時反應物A的轉(zhuǎn)化率為： α（A）= 注意： （1）同一個可逆反應中，反應物可能有多種，但不同反應物的轉(zhuǎn)化率可能不同。若兩反應物的轉(zhuǎn)化率相同，則其起始物質(zhì)的量之比等于方程式中的化學計量數(shù)之比。 （2）增大一種反應物的濃度，可以提高其他反應物的轉(zhuǎn)化率。 （3）對于一個確定的可逆反應，溫度一定，平衡常數(shù)只有一個，但平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率之間存在一定的關系，用平衡常數(shù)可以計算平衡轉(zhuǎn)化率，用轉(zhuǎn)化率也可以計算平衡常數(shù)。 三、化學平衡移動的注意事項 1.①改變平衡體系中固體、純液體的量，化學平衡不移動。因為固體、純液體的濃度是常數(shù)，增加量不會引起濃度的增大，v（正）、v（逆）不變。 ②在溶液中進行的的反應，若稀釋溶液，則反應物、生成物濃度均減小，正逆反應速率均減小，但減小的程度不同，化學方程式中化學計量數(shù)和大的一側(cè)減小多，化學平衡向系數(shù)和大的一側(cè)移動。 ③改變濃度時，某一速率從原平衡速率開始變化。 2.①對反應體系中無氣體物質(zhì)存在的化學平衡，改變壓強，平衡不移動。 ②對反應前后氣體的物質(zhì)的量不變的可逆反應，改變壓強，平衡不移動。 ③恒容時充入非反應物氣體或者稀有氣體，容器內(nèi)氣體壓強增大，但平衡不移動。 3.溫度改變時，正逆反應速率都發(fā)生變化，只是程度不同。升高溫度，放熱反應的反應速率增大的小，平衡向吸熱方向移動；降低溫度，吸熱反應的反應速率減小的小，平衡向放熱反應的方向移動。 4.在溫度、濃度、壓強等影響化學平衡移動的因素中，只有溫度變化，平衡一定發(fā)生移動。 5.勒夏特列原理 勒夏特列原理又稱平衡移動原理，不僅適用于化學平衡移動方向的判斷，而且適用于水解平衡、弱電解質(zhì)的電離平衡、難溶物的溶解平衡移動方向的判斷。 勒夏特列原理的實質(zhì)是化學平衡移動方向只是削弱了所改變的條件，而不會由于平衡的移動使此改變完全抵消。 【熱點透視】 熱點題型 【典例1】下列有關化學研究的正確說法是（ ） A．同時改變兩個變量來研究反應速率的變化，能更快得出有關規(guī)律 B．對于同一個化學反應，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應的焓變相同 C．依據(jù)丁達爾現(xiàn)象可將分散系分為溶液、膠體與濁液 D．從HF、HCl、HBr、HI酸性遞增的事實，推出F、Cl、Br、I的非金屬遞增的規(guī)律 解析：A.同時改變兩個變量來研究反應速率的變化，不容易判斷影響反應速率的主導因素，因此更難得出有關規(guī)律 B.這是蓋斯定律的表述 C.分散系的劃分是以分散質(zhì)顆粒大小來區(qū)分的 D.在以酸性強弱作為判斷元素非金屬性強弱依據(jù)時，是以最高價氧化物對應水化物的酸性強弱為判斷依據(jù)的。 答案：B 命題立意：本題側(cè)重考查反應速率、蓋斯定律、分散系、元素周期律重要的基本概念，規(guī)律。 【典例2】研究NO2、SO2 、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。 （1）NO2可用水吸收，相應的化學反應方程式為 。利用反應6NO2＋ 8NH37N2＋12 H2O也可處理NO2。當轉(zhuǎn)移1.2mol電子時，消耗的NO2在標準狀況下是 L。 （2）已知：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） ΔH=—196.6 kJmol—1 2NO（g）+O2（g）2NO2（g） ΔH=—113.0 kJmol—1 則反應NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的ΔH= kJ mol—1。 一定條件下，將NO2與SO2以體積比1︰2置于密閉容器中發(fā)生上述反應，下列能說明反應達 到平衡狀態(tài)的是 。 a．體系壓強保持不變 b．混合氣體顏色保持不變 c．SO3和NO的體積比保持不變 d．每消耗1 mol SO3的同時生成1 molNO2 測得上述反應平衡時NO2與SO2體積比為1:6，則平衡常數(shù)K＝ 。 （3）CO可用于合成甲醇，反應方程式為CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）。CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關系如下圖所示。該反應ΔH 0（填“>”或“ <”）。實際生產(chǎn)條件控制在250℃、 1.3104kPa左右，選擇此壓強的理由是 。 解析：（1）NO2溶于水生成NO和硝酸，反應的方程式 是3NO2＋H2O=NO＋2HNO3；在反應6NO＋ 8NH37N2 ＋12 H2O中NO2作氧化劑，化合價由反應前的+4價降低到反 應后0價，因此當反應中轉(zhuǎn)移1.2mol電子時，消耗NO2的物質(zhì)的量為=0.3mol，所以標準狀況下的體積是0.3mol22.4Lmol—1=6.72L。 （2）本題考察蓋斯定律的應用、化學平衡狀態(tài)的判斷以及平衡常數(shù)的計算。① 2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）ΔH1=-196.6 kJmol-1 ② 2NO（g）+O2（g）2NO2（g） ΔH2=-113.0 kJmol-1 。即得出2NO2（g）+2SO2（g）2SO3（g）+2NO（g） ΔH= ==-41.8kJmol-1 所以本題的正確答案是-41.8；反應NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的特點體積不變的、吸熱的可逆反應，因此a不能說明。顏色的深淺與氣體的濃度大小有關，而在反應體系中只有二氧化氮是紅棕色氣體，所以混合氣體顏色保持不變時即說明NO2的濃度不再發(fā)生變化，因此b可以說明；SO3和NO是生成物，因此在任何情況下二者的體積比總是滿足1：1，c不能說明；SO3和NO2一個作為生成物，一個作為反應物，因此在任何情況下每消耗1 mol SO3的同時必然會生成1 molNO2，因此d也不能說明；設NO2的物質(zhì)的量為1mol，則SO2的物質(zhì)的量為2mol，參加反應的NO2的物質(zhì)的量為xmol。 （3）由圖像可知在相同的壓強下，溫度越高CO平衡轉(zhuǎn)化率越低，這說明升高溫度平衡向逆反 應方向移動，因此正反應是放熱反應；實際生產(chǎn)條件的選擇既要考慮反應的特點、反應的速率和轉(zhuǎn)化率，還要考慮生產(chǎn)設備和生產(chǎn)成本。由圖像可知在1.3104kPa左右時，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果繼續(xù)增加壓強CO的轉(zhuǎn)化率增加不大，但對生產(chǎn)設備和生產(chǎn)成本的要求卻增加，所以選擇該生產(chǎn)條件。 答案：（1）3NO2＋H2O=NO＋2HNO3；6.72 （2）－41.8；b；8/3； （3）< 在1.3104kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果增加壓強CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失。 命題立意：本題綜合考查可逆反應進行的方向、化學反應速率的計算、化學平衡常數(shù)計算、外界條件對化學平衡移動的影響，是典型的學科內(nèi)綜合題。 熱點預測 【預測1】二氧化硫和氧氣生成三氧化硫是工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的熱點反應。今在一密閉容器中充入4molSO2和一定量的O2，發(fā)生反應：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）；△H= —196.6kJmol—1。 根據(jù)上述文字信息及圖像信息判斷下列說法正確的是（ ） A.選擇高效的催化劑可以提高該反應的反應速率，并能提高SO2的轉(zhuǎn)化率 B.增大反應體系壓強，SO2轉(zhuǎn)化率和反應平衡常數(shù)都增大 C.當放出275.24kJ熱量時，SO2的轉(zhuǎn)化率為70% D.圖中y表示的是SO3的含量 解析：使用催化劑只能提高反應速率，不能使平衡發(fā)生移動，即SO2的轉(zhuǎn)化率不變，A項錯誤；平衡常數(shù)只與溫度有關，增大壓強平衡向正向移動，但平衡常數(shù)不變，B項錯誤；根據(jù)熱化學方程式，1molSO2完全反應，放出的熱量為98.3kJ，當放出275.24kJ熱量時，SO2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為=2.8mol，則SO2的轉(zhuǎn)化率為100%=70%，C項正確；根據(jù)圖示，T1先達到平衡，則T1＞T2，溫度升高，y增大，而升高溫度時平衡向逆反應方向移動，SO3的含量減小，D項錯誤。 答案：C 預測點評：該題在化學平衡的命題熱點處進行設題。新課標高考對化學平衡的考查注重定量考查，即考查化學平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率。 【預測2】電鍍廢液中Cr2O72－可通過下列反應轉(zhuǎn)化成鉻黃(PbCrO4)： Cr2O72－（aq）+2Pb2＋（aq）+H2O（l）2 PbCrO4（s）+2H＋（aq） ΔH< 0 該反應達平衡后，改變橫坐標表示的反應條件，下列示意圖正確的是（ ） 解析：由題意知該反應是一個放熱的可逆反應，升高溫度平衡向吸熱的逆反應方向移動，依據(jù)平衡常數(shù)的表達式可知K應該減小，A正確；pH增大溶液堿性增強，會中和溶液中H＋，降低生成物濃度平衡向正方應方向移動，Cr2O72－的轉(zhuǎn)化率會增大，B不正確；溫度升高，正、逆反應速率都增大，C錯誤；增大反應物Pb2＋的濃度，平衡向正方應方向移動，Cr2O72－的物質(zhì)的量會減小，D不正確。 答案：A 【直擊高考】 1. 在FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，發(fā)生反應：Fe3++SCN—=Fe（SCN）2+ △H 8秒時反應達到平衡，此時測得溶液中離子濃度為：c（Fe3+）=0.04molL—1，c（SCN— ）=0.1molL—1，c[Fe（SCN）2+]=0.04molL—1。且加熱，溶液顏色變淺。下列判斷正確的是（ ） A．△H ＞0 B．v（[Fe（SCN）2+]）=0.005mol（Ls）—1 C．向平衡體系中加入固體FeCl3，平衡向逆反應方向移動D．該反應的平衡常數(shù)為0.1mol/L 2. 已知汽車尾氣無害化處理反應為：2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）下列說法不正確的是（ ） A．升高溫度可使該反應的逆反應速率降低 B．使用高效催化劑可有效提高正反應速率 C．反應達到平衡后，NO的反應速率保持恒定 D．單位時間內(nèi)消耗CO和CO2的物質(zhì)的量相等時，反應達到平衡 3. 800℃時，在2L密閉容器中充入0.50molNO和0.25molO2，發(fā)生如下反應：2NO（g）+O2（g）2NO2（g）；△H＜0。體系中，n（NO）隨時間的變化如表： t（s） 0 1 2 3 4 5 n（NO）（mol） 0.50 0.35 0.35 0.28 0.25 0.25 下列有關說法正確的是（ ） A.3s時，該反應體系中v正（NO2）=v逆（O2） B.選擇高效催化劑，提高NO的轉(zhuǎn)化率 C.5s時，增大O2的濃度，平衡正向移動 D.800℃時，該反應的平衡常數(shù)為8 4.X、Y、Z三種氣體，取X和Y按1：1的物質(zhì)的量之比混合，放入密閉容器中發(fā)生反應：X+2Y2Z，達到平衡后，測得混合氣體中反應物的總物質(zhì)的量與生成物的總物質(zhì)的量之比為3：2，則Y的轉(zhuǎn)化率最接近于（ ） A.33% B.40% C.50% D.65% 5. 已知H2（g）+I2（g）2HI（g）；△H<0。有相同容積的定容密封容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1mol ，乙中加入HI 0.2mol，相同溫度下分別達到平衡。欲使甲中HI的平衡濃度大于乙中HI的平衡濃度，應采取的措施是（ ） A．甲、乙提高相同溫度 B. 甲中加入0.1mol He，乙不改變 C．甲降低溫度，乙不變 D. 甲增加0.1mol H2，乙增加0.1mol I2 6. 在一定溫度下，把2體積N2和6體積H2通入一個帶活塞的體積可變的容器中，活塞的一端與大氣相通。容器中發(fā)生以下反應：N2+3H22NH3，正反應是放熱反應。若達到平衡后，測得混合氣體的體積為7體積，據(jù)此回答下列問題： （1）保持上述反應溫度不變，設a、b、c分別代表初始加入的N2、H2和NH3的體積，反應達到平衡時，各物質(zhì)的百分含量與上述平衡時完全相同，那么：①若a＝1,c＝2，則b＝ ，在此情況下，反應起始時將向 進行；② 若需規(guī)定起始時反應向逆反應方向進行，則c的范圍是 。 （2）在上述容器中，若需控制平衡后混合氣體為6.5體積，則可采取的措施是 。 7. 煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數(shù)、投料比及產(chǎn)率等問題。 已知：CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g）的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表： 溫度/℃ 400 500 830 1000 平衡常數(shù)K 10 9 1 0.6 試回答下列問題 （1）上述反應的正反應是_________反應（填“放熱”或“吸熱”）。 （2）某溫度下，上述反應達到平衡后，保持容器體積不變升高溫度，正反應速率_________ （填“增大”、“減小”或“不變”），容器內(nèi)混合氣體的壓強_________ （填“增大”、“減小”或“不變”）。 （3）830℃，在恒容反應器中發(fā)生上述反應，按下表中的物質(zhì)的量投入反應混合物，其中向正反應方向進行的有_________ （選填A、B、C、D）。 A B C D n（CO2） 3 1 0 l n（H2） 2 1 0 1 n（CO） 1 2 3 0.5 n（H2O） 5 2 3 2 （4）830℃時，在2L的密閉容器中加入4molCO（g）和6molH2O（g）達到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率是_________。 8.在恒溫恒容的密閉容器中，通入x mol N2和y mol H2發(fā)生反應N2 + 3H22NH3，達平衡后，測得反應放出的熱量為18．4 kJ，混合氣體總的物質(zhì)的量為3．6 mol，容器內(nèi)的壓強變?yōu)樵瓉淼?0%。又知N2和H2的轉(zhuǎn)化率相同。 ⑴ 通過計算說明起始充入N2和H2的物質(zhì)的量分別為：x = ，y = 。 ⑵ 若起始加入N2、H2和NH3的物質(zhì)的量分別為a mol、b mol、c mol，達平衡時各物質(zhì)的含量 與上述平衡完全相同。 ① 若c＝2，在相同的條件下達平衡時，該反應吸收的熱量為 kJ。 ② 若維持反應向正反應方向進行，則起始時c的取值范圍為 。 9. 某研究小組在實驗室探究氨基甲酸銨（NH2COONH4）分解反應平衡常數(shù)和水解反應速率的測定。 （1）將一定量純凈的氨基甲酸銨置于特制的密閉真空容器中(假設容器體積不變，固體試樣體積忽略不計)，在恒定溫度下使其達到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。 實驗測得不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列于下表： 溫度(℃) 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 平衡總壓強(kPa) 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0 平衡氣體總濃度(10－3mol/L) 2.4 3.4 4.8 6.8 9.4 ①可以判斷該分解反應已經(jīng)達到化學平衡的是___________。 A．2v（NH3）=v（CO2） B．密閉容器中總壓強不變 C．密閉容器中混合氣體的密度不變 D．密閉容器中氨氣的體積分數(shù)不變 ②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，列式計算25.0℃時的分解平衡常數(shù)：__________________________。 ③取一定量的氨基甲酸銨固體放在一個帶活塞的密閉真空容器中，在25℃下達到分解平衡。若在恒溫下壓縮容器體積，氨基甲酸銨固體的質(zhì)量______（填“增加”、“減小”或“不變”）。 ④氨基甲酸銨分解反應的焓變△H____0，熵變△S___0（填“＞”、“＜”或“＝”）。 （2）已知：NH2COONH4＋2H2ONH4HCO3＋NH3H2O。該研究小組分別用三份不同初始濃度的氨基甲酸銨溶液測定水解反應速率，得到c（NH2COO－）隨時間變化趨勢如圖所示。 ①計算25℃時，0～6min氨基甲酸銨水解反應的平均速率________________________。 ②根據(jù)圖中信息，如何說明水解反應速率隨溫度升高而增大：______________________。 專題八 1.B 2.A 3.C 4.D 5.C 6. (1)① 3 逆反應方向 ② 1
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