高考化学一轮复习第十章化学反应速率与化学平衡第32讲化学平衡状态与化学平衡移动课件

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高考化学一轮复习第十章化学反应速率与化学平衡第32讲化学平衡状态与化学平衡移动课件

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课标要求 1.能描述化学平衡状态,判断化学反应是否达到平衡。
2.能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律,推测平衡移动方向及浓度、平衡
转化率等相关物理量的变化,能讨论化学反应条件的选择和优化的依据。
考点一 化学平衡状态及判断
1.可逆反应
2.化学平衡状态
(1)概念
在一定条件下的   反应体系中,当v正=v逆时,反应物和生成物的浓度均保持不变,即体系的组成不随时间而改变,表明该反应中物质的转化达到了“限度”,这时的状态称之为化学平衡状态,简称化学平衡。
(2)平衡建立
绘制“反应速率-时间”图像,表示从正反应开始建立化学平衡状态的过程。
可逆
(3)平衡状态的特征
学以致用
判断正误(正确的打“√”,错误的打“ ”)。
(1)2H2+O2 2H2O为可逆反应。(   )
(2)在工业生产条件下,氢气与氮气充分发生反应,氮气的转化率约为15%,故此反应是可逆反应。(   )
(3)少量氯气通入大量水中,所得溶液呈浅黄绿色,且具有酸性和漂白性,故氯气与水的反应为可逆反应。(   )
(4)可逆反应到达平衡时,各组分的浓度相等。(   )
(5)可逆反应平衡时,生成物不再变化,反应停止。(   )
(6)反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡时,c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2。(   )
(7)N2O4(g) 2NO2(g)达到平衡时,v正(N2O4)一定等于v逆(NO2)。(   )







考向 化学平衡状态的判断
A
2.在恒温恒容密闭容器中进行反应:3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),下列事实能说明反应达到平衡状态的是(   )
A.相同时间内形成C—H和H—H的数目之比为2∶1
B.相同时间内消耗一氧化碳和生成的二氧化碳的分子数目之比为3∶1
C.v(CO)∶v(H2)=1∶1
D.体系内气体的密度保持不变
【解析】 反应消耗CO与生成CO2都表示反应正向进行,不能据此判断反应是否达到平衡状态,B错误;未指明是正、逆反应速率,不能判断反应是否达到平衡状态,C错误;反应在恒温恒容密闭容器中进行,体系的容积不变;反应物和生成物都是气体,气体的质量不变,则无论反应是否达到平衡状态,体系内气体的密度始终保持不变,不能据此判断反应是否达到平衡状态,D错误。 
A
3.通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应:
①HCOOH(g)====CO(g)+H2O(g) ΔH1=+26.3 kJ·mol-1;
②HCOOH(g)====CO2(g)+H2(g) ΔH2=-14.9 kJ·mol-1。
一定温度下,向恒容密闭容器中通入一定量的HCOOH(g),发生上述两个分解反应,下列说法中能表明反应达到平衡状态的是   。
a.气体密度不变
b.气体总压强不变
c.H2O(g)的浓度不变
d.CO和CO2的物质的量相等
bc
判断化学平衡状态的方法
(1)分析体系条件:恒温恒容、恒温恒压,还是绝热容器。
(2)分析反应特点:看清物质的状态、反应前后气体总体积是否相等。
(3)巧用“正逆相等,变量不变”作出合理判断。
考点二 影响化学平衡的因素
1.影响化学平衡的因素
其他条件保持不变,改变温度、浓度、压强等因素,对化学平衡的影响如下表:
改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动方向
浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向   方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度 向   方向移动
压强(有气
体参加的可逆反应) 反应前后气体体积改变 增大压强 向气体分子总体积   的方向移动
减小压强 向气体分子总体积   的方向移动
反应前后气体体积不变 改变压强 平衡   移动
温度 升高温度 向   反应方向移动
降低温度 向   反应方向移动
催化剂 同等程度改变v正、v逆,平衡不移动
正反应
逆反应
减小
增大

吸热
放热
2.勒夏特列原理
(1)含义:如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度),平衡就向着能够   这种改变的方向移动。
(2)理解
①勒夏特列原理的适用对象是可逆过程。
②化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变,而不是“抵消”外界条件的改变,改变是不可逆转的。
减弱
3.惰性气体(非反应气体)对化学平衡的影响
(1)恒温恒容条件
(2)恒温恒压条件
考向1 化学平衡移动及分析
1.CO2加氢转化成甲烷,是综合利用CO2实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525 ℃,101 kPa下,CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-185 kJ·mol-1。反应达到平衡时,能使平衡向正反应方向移动的是(   )
A.减小体系压强
B.升高温度
C.增大H2浓度
D.恒容下充入惰性气体
【解析】 反应物气体总物质量的系数为5,生成物为3,减小压强会使平衡向气体体积增大的方向(逆反应)移动,A错误;该反应为放热反应,升高温度会使平衡向吸热的逆反应方向移动,B错误;增大H2浓度会提高反应物浓度,根据勒夏特列原理,平衡向正反应方向移动以消耗增加的H2,C正确;恒容充入惰性气体不改变各物质浓度,对平衡无影响,D错误。
C
2.某温度下,在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡:
①2X(g)+Y(g) Z(s)+2Q(g) ΔH1<0;
②M(g)+N(g) R(g)+Q(g) ΔH2>0。
下列说法中不正确的是(   )
A.加入适量Z,①和②平衡均不移动
B.通入稀有气体Ar,①平衡正向移动
C.降温时无法判断Q浓度的增减
D.通入Y,则N的浓度增大
【解析】 Z为固体,加入适量Z不会使反应①的平衡移动,而反应②与Z无关,故加入Z也不会使反应②的平衡移动,A正确;通入稀有气体Ar,由于容器容积不变,故气体浓度不发生改变,反应①的平衡不移动,B错误;温度降低,反应①平衡正向移动,反应②平衡逆向移动,故无法判断Q浓度的增减,C正确;通入气体Y,反应①平衡正向移动,Q的浓度增大,导致反应②平衡逆向移动,则N的浓度增大,D正确。
B
考向2 实验探究影响化学平衡的因素
3.(2024·6月选考)为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是(   )
选项 影响
因素 方案设计 现象 结论
A. 浓度 向1 mL 0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液中加入1 mL 0.1 mol·L-1 HBr溶液 黄色溶液变橙色   增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
B. 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体,分解达到平衡后再充入100 mL Ar 气体颜
色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强平衡不移动
C. 温度 将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜
色变深 升高温度,平衡向吸热反应方向移动
D. 催化
剂 向1 mL乙酸乙酯中加入1 mL 0.3 mol·L-1 H2SO4溶液,水浴加热 上层液体
逐渐减少  使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
C
4.将CoCl2溶于水,加入浓盐酸,溶液由粉红色变为
蓝色,存在平衡:[Co(H2O)6]2++4Cl- [CoCl4]2-
+6H2O ΔH。用该溶液做实验,溶液的颜色变化
如图所示:
已知:[Co(H2O)6]2+为粉红色,[CoCl4]2-为蓝色,[ZnCl4]2-为无色。
下列结论和解释正确的是(   )
A.由实验①可推知ΔH<0
B.由实验②可知[CoCl4]2-浓度减小,[Co(H2O)6]2+浓度增大
C.由实验③可推知加入ZnCl2固体后溶液中Cl-浓度减小
D.实验②是由于c(H2O)增大,导致平衡逆向移动
【解析】 实验①置于冰水浴中,溶液由蓝色变为粉红色,说明平衡逆向移动,则逆反应为放热反应,正反应为吸热反应,故ΔH>0,A错误;加水稀释,所有离子的浓度均减小,平衡逆向移动,水为纯液体,其浓度可看作常数,不变,B、D错误;实验③加入少量ZnCl2固体,溶液由蓝色变为粉红色,说明平衡逆向移动,可推知加入ZnCl2后,锌离子结合氯离子生成[ZnCl4]2-,溶液中Cl-浓度减小,平衡逆向移动,C正确。
C
进阶高考
B
2.(2025·江西卷)一定压强下,乙烯水合反应为C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)
已知:ΔH(J·mol-1)=-34 585-26.4T
ΔG(J·mol-1)=-34 585+26.4T·ln T+45.19T
气体均视为理想气体,下列说法正确的是(   )
A.反应的活化能:E正>E逆
B.恒温恒容充入N2,平衡向左移动
C.ΔS随温度升高而降低
D.平衡后,升高温度,Δv正>Δv逆
【解析】 ΔH=E正-E逆,题目中ΔH=-34 585 -26.4T,为负值且随温度升高值越小,说明E正<E逆,A错误;恒温恒容充入N2,总压增大但各反应物分压不变,平衡不移动,B错误;由ΔG=ΔH-TΔS代入数据得ΔS=-71.59-26.4Tln T,温度T升高时ln T增大,ΔS更小,ΔS随温度升高而降低,C正确;该反应的ΔH<0,为放热反应,升温使放热反应的逆反应速率增大,Δv逆>Δv正,D错误。
C
B
A
课时作业
答案速对
第十章 第32讲 化学平衡状态与化学平衡移动
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 A D D B C B C D
题号 9 10 11 12
答案 B B A 见答案
1.(2025·绍兴二模改编)下列说法中正确的是(   )
A.绝热体系中发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),温度不变说明反应达到平衡状态
B.恒温恒容条件下发生反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),若混合物气体的平均相对分子质量不变,说明反应达到平衡状态
C.恒温恒容容器中发生反应:NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g),NH3百分含量不再发生变化,说明反应达到平衡状态
D.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0,升高温度,平衡逆移,说明温度升高对活化能小的反应影响程度更大
【解析】 绝热体系中发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),该反应放热,温度不变说明反应达到平衡状态,A正确;恒温恒容条件下发生反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),混合物气体的总质量和总物质的量均不变,则平均相对分子质量不变,不能说明反应达到平衡状态,C错误;2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的正反应为放热反应,则逆反应的活化能大于正反应的活化能,升高温度,平衡逆移,说明温度升高对活化能大的反应影响程度更大,D错误。
A
2.(2025·丽水缙云中学模拟)以CO2和H2为原料合成甲醇有利于实现“碳中和、碳达峰”,在一定温度下的恒容密闭容器中发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。下列说法能说明该反应达到化学平衡状态的是(   )
A.正、逆反应速率相等且等于零
B.容器内气体的质量不在变化
C.CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1∶3∶1∶1
D.相同时间内,消耗3 mol H2同时消耗1 mol CH3OH
【解析】 平衡时正、逆反应速率相等但不等于零,A错误;反应前后总质量守恒,质量始终不变,B错误;物质的量之比等于系数比可能是某一时刻,不一定是平衡状态,C错误;根据反应式,正反应消耗3 mol H2,生成1 mol CH3OH,逆反应消耗1 mol CH3OH,生成3 mol H2,当两者速率相等时,说明正、逆反应速率相等,达到平衡状态,D正确。
D
3.一定温度下,在恒容密闭容器中充入CO和H2,发生反应:2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) ΔH<0。下列图像符合实际且t0时达到平衡状态的是(   )
【解析】 该反应中气体总质量、容器容积为定值,则密度始终不变,A错误;初始时CH3OH(g)的体积分数应该为0,B错误;2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)为气体体积减小的反应,混合气体总质量为定值,则建立平衡过程中混合气体的平均摩尔质量逐渐增大,反应过程中压强逐渐减小,当压强不再变化,t0时,表明反应达到平衡状态,C错误,D正确。
A. B. C. D.
D
B
5.(2025·浙江七彩阳光联盟联考)近年来,科学家发现某些有机荧光分子在紫外光照射下可发生可逆的二聚反应,其平衡体系为2M(g,单体) D(g,二聚体) ΔH<0。某研究小组通过荧光光谱监测该反应,得到如下实验现象,其中不能说明反应达到平衡状态的是(   )
A.恒温密闭容器中,混合气体的压强不再随时间改变
B.恒容条件下,体系的荧光强度不再随时间变化
C.单位时间内消耗 2 mol M 的同时生成 1 mol D
D.在绝热容器中,反应体系的温度保持恒定
【解析】 该反应为气体分子数减小的反应,压强不变说明各组分量恒定,达到平衡状态,A正确;荧光强度与单体/二聚体浓度相关,体系的荧光强度不变,说明其浓度不变,达到平衡,B正确;任何时刻均满足该速率关系(与系数比一致),不能判断是否平衡,C错误;绝热条件下温度不变,说明正、逆反应热效应抵消,达到平衡状态,D正确。
C
6.下列关于化学平衡的说法正确的是(   )
A.化学平衡发生移动,化学反应速率一定改变;化学反应速率改变,化学平衡也一定发生移动
B.C(s)+CO2(g) 2CO(g) ΔH>0,其他条件不变时,升高温度,反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大
C.向平衡体系:FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl中加入适量KCl固体,平衡逆向移动,溶液的颜色变浅
D.对于反应:2NO2(g) N2O4(g)的平衡体系,压缩容积,增大压强,平衡正向移动,混合气体的颜色变浅
【解析】 化学反应速率改变,化学平衡不一定发生移动,如使用催化剂,化学反应速率变化,但是化学平衡不移动,A错误;升高温度,正、逆反应速率都增大,正反应为吸热反应,化学平衡正向移动,CO2的平衡转化率增大,B正确;该反应的实质为Fe3++3SCN- Fe(SCN)3,加入适量KCl固体,反应物和生成物的浓度不变,平衡不移动,C错误;对于该反应,压缩容积,增大压强,化学平衡正向移动,但是压缩容积会使二氧化氮的浓度增大,根据勒夏特列原理,尽管平衡正向移动,混合气体的颜色还是变深,D错误。
B
7.将NO2装入带活塞的密闭容器中,当反应:2NO2(g) N2O4(g)达到平衡后,改变下列一个条件,其中叙述正确的是(   )
A.升高温度,气体颜色加深,则此反应为吸热反应
B.慢慢压缩气体体积,平衡逆向移动,混合气体颜色变浅
C.慢慢压缩气体体积,若体积减小一半,压强增大,但小于原来的两倍
D.恒温恒容时,充入惰性气体,压强增大,平衡向右移动,混合气体的颜色变浅
【解析】 升高温度,气体颜色加深,则平衡向左移动,该反应为放热反应,A错误;若体积减小一半,压强增大,平衡正向移动,压强小于原平衡的两倍,B错误,C正确;恒温恒容时,充入惰性气体,c(NO2)和c(N2O4)均不变,平衡不移动,气体的颜色不变,D错误。
C
8.(2025·北京东城区一模)某小组同学利用如下实验探究平衡移动原理。
实验1:
实验2:
已知:ⅰ.[Co(H2O)6]2++4Cl- [CoCl4]2-+6H2O。ⅱ.ZnCl2溶液为无色。
下列说法中正确的是(   )
A.结合实验1和2,推测ⅰ中反应是放热反应
B.①中滴加浓盐酸,增大了c(Cl-),导致Q>K,ⅰ中平衡正向移动
C.②中加水,溶液变红,说明平衡逆向移动,[Co(H2O)6]2+的浓度增大
D.③中加入ZnCl2,溶液变红,推测Zn2+与Cl-形成了配合物
【解析】 由实验1可知,降温平衡逆向移动,逆向为放热方向,正向为吸热反应,A错误;①中滴加浓盐酸,增大了c(Cl-),导致Q<K,ⅰ中平衡正向移动,B错误;②中加水,溶液变红,说明平衡逆向移动,但[Co(H2O)6]2+的浓度减小,C错误;③中加入ZnCl2,溶液变红,推测Zn2+与Cl-形成了配合物,使Cl-浓度减小,平衡逆向移动,溶液变红,D正确。
D
9.如图所示,向A中充入1 mol X和1 mol Y,向B中充入2 mol X和2 mol Y,起始VA=VB=a L,在相同温度和有催化剂的条件下,两容器中各自发生下列反应:X(g)+Y(g) 2N(g)+W(g) ΔH>0,达到平衡时,VA=1.2a L,则下列说法中不正确的是(   )

A.反应开始时,容器B中化学反应速率快
B.容器A中X的转化率为40%,且比容器B中X的转化率小
C.打开K达到新平衡后,升高容器B温度,容器A体积会增大
D.打开K一段时间,反应达到新平衡时,容器A的体积为2.6a L(两边通管中气体体积不计)
B
1 mol
2.4-2 mol
10.25 ℃时,将三个充满NO2气体的相同烧瓶
分别置于盛有等量、等温的水的烧杯中,向
烧杯(1)中加入3.0 g氧化钙固体,烧杯(3)中加
入3.0 g NaHCO3晶体,最终现象如图所示。
已知:2NO2(g) N2O4(g)。下列叙述中不正确的是(   )
A.加入固体后短时间内三个烧杯中温度高低:(1)>(2)>(3)
B.烧瓶(1)中平衡时混合气体的平均相对分子质量增大
C.烧瓶(3)中平衡时混合气体的压强减小
D.由该实验现象可知温度会影响化学平衡状态
【解析】 氧化钙溶于水会放热,碳酸氢钠溶于水吸热,加入固体后短时间内三个烧杯中温度高低:(1)>(2)>(3),A正确;NO2为红棕色,(1)中颜色最深说明NO2分子数最多,混合气体的总物质的量增大,且混合气体的总质量不变,平衡时混合气体的平均相对分子质量减小,B错误;该反应是气体分子数减少的反应,正向进行过程中压强减小,烧瓶(3)中红棕色变浅,说明NO2的物质的量减少,平衡正向移动,平衡时混合气体的压强减小,C正确;由该实验现象可知,温度不同时,NO2的物质的量不同,说明温度会影响化学平衡状态,D正确。
B
A
【解析】 反应Ⅰ为等体积的吸热反应,因此ΔH1>0,当ΔH-TΔS<0时反应可自发进行,故该反应ΔS>0,A错误;240 ℃时,其他条件不变,增大压强,反应Ⅰ平衡不移动,反应Ⅱ平衡正向移动,CO2的转化率增大,B正确;在260~300 ℃间,其他条件不变,升高温度,CH4的选择性变化不大,CO2的转化率逐渐增大,说明反应Ⅱ平衡正向移动,CH4的产率增大,C正确;320 ℃时,CO2的转化率最大,随后转化率降低,可能的原因是温度过高,导致催化剂失去活性,也可能是反应达到平衡状态,D正确。
12.(2025·嘉兴三模)丙烯是一种重要的有机化工原料,可以制取聚丙烯、丙烯腈、丙酮等化工产品。工业上可采用丙烷催化脱氢法制备丙烯,反应如下:
主反应:C3H8(g) C3H6(g)+H2(g) ΔH1;
副反应:C3H8(g) C2H4(g)+CH4(g) ΔH2=+81.7 kJ·mol-1;
C3H8(g) 3C(s)+4H2(g) ΔH3=+106 kJ·mol-1。
请回答:
(1)已知CO2在一定条件下能发生如下反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),CO2(g)+C(s) 2CO(g),研究表明在丙烷催化脱氢装置中通入一定量的CO2能提高C3H6的产量。试从两个不同角度解释原因:  .
 。
CO2能与H2反应,促进主反应平衡正向移动;CO2与焦
炭反应,消耗了产物C,减少了催化剂表面结焦,维持催化剂活性
(2)某实验小组在催化剂用量及其他实验条件相同时,测得丙烷的平衡转化率和丙烯的选择性(转化的C3H8中生成的C3H6的百分比)随温度的变化如图所示,下列说法正确的是
   (填字母)。
A.由图可知,随温度升高,C—H键比C—C键更活泼
B.C3H8的脱氢反应在任意温度下都能自发进行
C.升高温度,降低压强,加入催化剂均可提高C3H8的平衡转化率
D.制备丙烯的合适温度需综合考虑丙烷转化率和丙烯选择性
D
(3)以丙烯为原料还可以制备丙酮(CH3COCH3)。某兴趣小组在做实验时发现丙酮与氯仿(CHCl3)混合时有放热现象,经查阅主要原因是混合时形成了某种特殊作用力。请结合物质结构知识分析形成这种作用力的原理:  .
.
 。
强的负电荷),而氯仿中的氢原子由于3个氯原子的吸电子效应,具有一定的正电性(带
丙酮中的羰基氧具有较强的电负性(带有较
有较强的正电荷),混合时丙酮的氧原子与氯仿的氢原子之间会形成氢键而放热

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