人教版高考化学一轮复习专题7化学反应速率和化学平衡第3单元化学平衡移动和化学反应调控学案

这是一份人教版高考化学一轮复习专题7化学反应速率和化学平衡第3单元化学平衡移动和化学反应调控学案，共20页。
第三单元　化学平衡移动和化学反应调控
[课标解读]　
1.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。　
2.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

　化学平衡移动

知识梳理
1．化学平衡移动的概念与实质
(1)概念

即平衡移动就是由一个“平衡状态→不平衡状态→新平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，平衡可能发生移动。
(2)实质：改变条件引起v正与v逆不再相等
①v正>v逆，平衡向正反应方向移动；
②v正＝v逆，反应达到平衡状态，不发生平衡移动；
③v正B点，逆反应速率D点>C点>B点，B项错误；T1时，若保持温度、压强不变，则随着反应的进行容器体积缩小，相较于温度、体积不变时，平衡正向移动，甲醇的转化率α>80%，C项错误；T2时再充入相同量的反应物，达平衡时压强增大，平衡正向移动，转化率增大，D项正确。]
3．将4.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下发生反应：PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g)。达到平衡时，PCl5为0.8 mol，如果此时移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2，在相同温度下再达平衡时PCl5的物质的量是(　　)
A．0.8 mol　　　　　　 B．0.4 mol
C．小于0.4 mol D．大于0.4 mol，小于0.8 mol
C　[已知：

4．一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)，现有三个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1 mol CO和1 mol H2O，在Ⅱ中充入1 mol CO2和1 mol H2，在Ⅲ中充入2 mol CO和2mol H2O，均在700 ℃条件下开始反应。达到平衡时，上述三个过程对应的能量变化值分别为Q1、Q2、Q3，下列说法正确的是 (　　)
A．2Q1＝2Q2Q3，无法比较Q1、Q2大小。]

[真题验收]
1．(2020·浙江7月选考，T18)5 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液与1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液发生反应：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)2Fe2＋(aq)＋I2(aq)，达到平衡。下列说法不正确的是(　　)
A．加入苯，振荡，平衡正向移动
B．经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈血红色，表明该化学反应存在限度
C．加入FeSO4固体，平衡逆向移动
D．该反应的平衡常数K＝
D　[碘易溶于苯，加入苯，碘进入到苯中，使水溶液中碘的浓度减小，平衡正向移动，A项正确；如果反应能进行到底，则经过苯两次萃取分离后溶液中不会有Fe3＋，加入KSCN，溶液不会呈血红色，溶液呈血红色说明此反应是可逆反应，有反应限度，B项正确；加入FeSO4，二价铁离子浓度增大，平衡逆向移动，C项正确；该反应的平衡常数K＝，D项错误。]
2．(1)(2020·全国卷Ⅰ，T28(2))已知SO2(g)＋O2SO3(g)　ΔH＝－98 kJ·mol－1。
当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图所示。反应在5.0 MPa、550 ℃时的α＝ ，判断的依据是 。
影响α的因素有 。

(2)(2020·山东学业水平等级考试，T18(3)(4))以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3＝＋40.9 kJ·mol－1
①不同压强下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。

图甲　　　　　　　　　图乙
已知：CO2的平衡转化率＝×100%
CH3OH的平衡产率＝×100%
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图 (填“甲”或“乙”)；压强p1、p2、p3由大到小的顺序为 ；图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是 。
②为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为 (填标号)。
A．低温、高压　　　　 B．高温、低压
C．低温、低压 D．高温、高压
[解析]　(2)①反应Ⅰ为放热反应，故低温阶段，温度越高，CO2的平衡转化率越低，而反应Ⅲ为吸热反应，温度较高时，主要发生反应Ⅲ，则温度越高，CO2的平衡转化率越高，即图乙的纵坐标表示的是CO2的平衡转化率。反应Ⅰ为气体分子数减少的反应，反应Ⅲ为气体分子数不变的反应，因此压强越大，CO2的平衡转化率越高，故压强由大到小的顺序是p1、p2、p3。反应Ⅲ为吸热反应，温度较高时，主要发生反应Ⅲ，且反应Ⅲ前后气体分子数相等，故CO2的平衡转化率几乎不再受压强影响。②由上述分析知，图甲、图乙的纵坐标分别表示CH3OH的平衡产率、CO2的平衡转化率，且p1>p2>p3，分析图像可知，应选择的反应条件为低温、高压，A项正确。
[答案]　(1)0.975　该反应气体分子数减少，增大压强，α提高。5.0 MPa>2.5 MPa＝p2，所以p1＝5.0 MPa　温度、压强和反应物的起始浓度(组成)
(2)①乙　p1、p2、p3　T1时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响
②A
3．(2020·天津学业水平等级性考试，T16(3)(4))用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应)
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＜0
(1)某温度下，恒容密闭容器中，CO2和H2的起始浓度分别为a mol·L－1和3a mol·L－1，反应平衡时，CH3OH的产率为b，该温度下反应平衡常数的值为 。
(2)恒压下，CO2和H2的起始物质的量比为1∶3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2O。
①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为
。
②P点甲醇产率高于T点的原因为
。
③根据图示，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为
℃。

[解析]　(1)列三段式如下：

K＝＝。
(2)①该反应是放热反应，温度升高有利于平衡逆向移动，甲醇的平衡产率随温度升高而降低。②P点对应反应有分子筛膜，分子筛膜能选择性分离出水，有利于反应正向进行，故P点甲醇产率高于T点甲醇产率。③由题图知，当温度为210 ℃时，甲醇的产率最高，因此最佳反应温度为210 ℃。
[答案]　(1)　(2)①该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动(或平衡常数减小)　②分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O，有利于反应正向进行，甲醇产率升高　③210
[新题预测]
1．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均会在工业生产硝酸过程中发生，其中反应Ⅰ、Ⅱ发生在氧化炉中，反应Ⅲ发生在氧化塔中，不同温度下各反应的化学平衡常数如表所示。下列说法正确的是(　　)
温度(K)
化学平衡常数
反应Ⅰ：4NH3＋5O2―→4NO＋6H2O
反应Ⅱ：4NH3＋3O2―→2N2＋6H2O
反应Ⅲ：2NO＋O2―→2NO2
500
1.1×1026
7.1×1034
1.3×102
700
2.1×1019
2.6×1025
1.0
A.使用选择性催化反应Ⅰ的催化剂可增大氧化炉中NO的含量
B．通过改变氧化炉的温度可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ
C．通过改变氧化炉的压强可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ
D．氧化炉出气在进入氧化塔前应进一步提高温度
A　[使用选择性催化反应Ⅰ的催化剂可促进反应Ⅰ的发生，增大氧化炉中NO的含量，故A正确；升高温度，反应Ⅰ和反应Ⅱ的化学平衡常数均减小，则正反应均为放热反应，无法通过改变氧化炉的温度达到促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ的效果，故B错误；反应Ⅰ和反应Ⅱ的正反应均为气体分子数增大的反应，无法通过改变氧化炉的压强达到促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ的效果，故C错误；反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ正反应均为放热反应，所以氧化炉出气在进入氧化塔前应降低温度，故D错误。]
2．用NH3催化还原法消除氮氧化物，发生反应：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l)　ΔHEa(B)>Ea(A)
B．曲线C在4 min时已达到化学平衡状态
C．单位时间内H—O键与N—H键断裂的数目相等时，说明反应已达到平衡状态
D．若反应在恒容绝热的密闭容器中进行，当K不变时，说明反应已达到平衡状态
B　[催化剂能降低反应的活化能，不同的催化剂，降低活化能的程度不一样。而反应的活化能越大，反应越难进行，单位时间内产生N2的物质的量越少，图中A曲线在4 min内产生的N2最多，B次之，C最少，所以反应的活化能大小顺序是Ea(C)>Ea(B)>Ea(A)，A正确；由于催化剂不改变化学平衡状态，反应到4 min时，曲线A、B对应的反应中N2的物质的量还在增加，说明曲线C在4 min时并未达到平衡，B错误；若单位时间内消耗4 mol NH3，即断裂12 mol N—H键。若单位时间内消耗6 mol H2O，即断裂12 mol H—O键，C项可说明正逆反应速率相等，反应已经达到平衡状态，C正确；该反应为放热反应，反应在恒容绝热的密闭容器中进行，体系的温度会升高，平衡常数K减小。当K不变时，说明体系的温度不变，反应达到平衡状态，D正确。]
3．在773 K时，分别将2.00 mol N2和6.00 mol H2充入一个固定容积为1 L的密闭容器中发生反应生成NH3，气体混合物中c(N2)、c(H2)、c(NH3)与反应时间(t)的关系如图所示。

(1)下列能说明反应达到平衡状态的是 (选填字母)。
a．v正(N2)＝3v逆(H2)　　　　　 b．体系压强不变
c．气体平均相对分子质量不变 d．气体密度不变
(2)在此温度下，若起始充入4.00 mol N2和12.00 mol H2，则反应刚达到平衡时，表示c(H2)～t的曲线上相应的点为 (选填字母)。
[解析]　(2)起始充入4.00 mol N2和12.00 mol H2，相当于将充入2.00 mol和6.00 mol的两容器压入一个容器，若不移动c(H2)＝6 mol·L－1。但加压平衡右移c(H2)减小，c(H2)