2020届高考化学二轮复习化学平衡移动规律及应用学案

微焦点15 化学平衡移动规律及应用
[学生用书P32]




微考向
难度指数
热度示意
命题探究
1.化学平衡移动的基本规律
★★★

考查外界条件对平衡移动的影响
2.化学平衡移动相关的简答题
★★★★

化学平衡移动类题目的重点和难点
3.化学平衡转化率等相关计算
★★★

常考题,考查转化率、产率等基本概念和相关计算



化学平衡移动的基本规律
(1)改变固体或纯液体的量,对化学平衡无影响
(2)“惰性气体”对化学平衡的影响
①恒温、恒容条件
原平衡体系体系总压强增大体系中各组分的浓度不变平衡不移动
②恒温、恒压条件
原平衡体系容器容积增大,各反应气体的分压减小

(3)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响

续　表
化学平衡移动相关的简答题
此类题目需利用平衡移动原理结合题目信息或生产实际,分析反应条件的选择或选择某个反应条件的原因、理由。要做好此类题目,关键要抓住:“特征→条件→方向→结果”这四个关键词。特征指的是这个反应的焓变、气体分子数的变化;条件指的是改变了什么条件,这个条件是否对平衡移动产生影响;方向指的是条件改变后,平衡向哪个方向移动;结果指的是平衡移动造成的结果,如原料的平衡转化率的变化、某种物质百分含量的变化等
化学平衡转化率等相关计算

(1)某物质(设为X)的平衡转化率=n(X)平衡转化n(X)初始总量,当容器体积不变时,也可用X的物质的量浓度代入计算,但若容器体积变化,则不能用物质的量浓度进行计算,因为体积变化本身就造成了物质的量浓度的变化
(2)平衡正向移动,反应物转化率不一定提高,如A+BC(均为气体),恒温恒容下,充入A,平衡正向移动,B的转化率提高,但A自身转化率却是减小的
(3)对只有一种反应物的反应体系[aA(g)bB(g)],达到平衡后保持恒温恒容的条件再充入一定量A达到新的平衡后,有关量的变化如下表:
反应
PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
2HI(g)H2(g)+I2(g)
2NO2(g)N2O4(g)
特征
Δn>0
Δn=0
Δnv(T2),A项错误;T3时达到最高点,瞬间达到平衡状态,再升高温度,平衡逆向移动,说明正反应为放热反应,所以化学平衡常数:K(T4)v逆,C项正确;反应达到平衡状态后,升温平衡逆向移动,所以该可逆反应的正反应为放热反应,D项错误。
[应用提能1-2]非金属元素及其化合物在物质制备、生产生活中发挥着重要作用。
CO2与NH3合成尿素的反应如下:
CO2(g)+2NH3(g)[CO(NH2)2](s)+H2O(g)　ΔH=a kJ/mol
曲线表示不同温度、不同压强下,CO2的平衡转化率与温度的关系,请回答下列问题:

(1)a　　　　　0,p1　　　　　p2(填“>”“”或“”或“0;由图示知60 s时该反应达到平衡,消耗N2O4的浓度为0.100 mol·L-1-0.040 mol·L-1=0.060 mol·L-1,根据v=ΔcΔt可知,v(N2O4)=0.060mol·L-160 s=0.001 0 mol·L-1·s-1。
(2)改变温度后,c(N2O4)降低,说明平衡正向移动,该反应正向吸热,所以T>100 ℃。
(3)温度T时反应达到平衡后,将反应容器的容积减少一半,压强增大,平衡会向气体体积减小的方向移动,该反应逆反应为气体体积减小的反应,故平衡向逆反应方向移动。
【答】　(1)>　0.001 0　(2)>　c(N2O4)降低,说明平衡正向移动,该反应正向吸热,故温度升高　(3)逆反应　对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动
【思】　在练习中不断反思,提炼、概括答题要点,理论(化学平衡移动原题、速率理论)联系实际(题目情境、生产实际、能耗、成本等)。
[应用提能2]运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)甲醇作为一种重要的化工原料,既可以作为燃料,还可用于合成其他化工原料。在一定条件下可利用甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应原理可表示为CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g)　ΔH=-29.1 kJ· mol-1。向体积为2 L的密闭容器中充入2 mol CH3OH(g)和2 mol CO,测得容器内的压强(p)随时间(t)的变化关系如下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示:

①Ⅱ和Ⅰ相比,改变的反应条件是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②反应Ⅰ在5 min时达到平衡,在此条件下从反应开始到达到平衡时,v(HCOOCH3)=　　　　　　　。 
③反应Ⅱ在2 min时达到平衡,平衡常数K(Ⅱ)=　　　　。在体积和温度不变的条件下,在上述反应达到平衡Ⅱ时,再往容器中加入1 mol CO和2 mol HCOOCH3(g)后,v(正)　　　(填“>”“”“2=K,反应逆向进行,故v(正)Ⅰ,B项错误;由B项的分析可知容器Ⅱ中 c(H2)小于容器Ⅰ中c(H2)的两倍,而容器Ⅰ与“容器Ⅲ400”是完全相同的平衡,“容器Ⅲ500”相对于“容器Ⅲ400”平衡逆向移动,所以容器Ⅱ中c(H2)小于容器Ⅲ中c(H2)的两倍,C项错误;“容器Ⅲ400”与容器Ⅰ是完全相同的平衡,各物质的浓度都相等,正反应速率也相等,升温到500 K时正、逆反应速率均增大,D项错误。
【答】　A
【思】　对于某一特定可逆反应投料比的问题,以其综合性强、智能性要求高而逐步成为加试题中最具有区分性能的亮点之一,也就成了最易失分的问题之一。通常失误有以下三点:一是没有将该特定可逆反应中的气体成分与固态、液态等非气体成分区别开来;二是没有将所处的容器是恒温恒容,还是恒温恒压,或是绝热恒容区分开来;三是没有将等效平衡中的成分含量、转化率、热量值与非等效平衡中的成分含量、转化率、热量值区分开来。按照起始投料的相同比例增加各气体物质,等效于分析增大压强对平衡的影响。
[应用提能3]碳、硫和氮元素及其化合物的处理,是资源利用和环境保护的重要研究课题。
(1)CO可转化成二甲醚,原理为2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)。已知一定条件下,该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如图所示,若温度升高,则反应的平衡常数K将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 

(2)在恒温密闭容器中通入SO2 和NO2 各1 mol发生反应:SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),当反应达到平衡后(此时NO2 的转化率为α1),维持温度和容积不变,10 min时再通入各1 mol的SO2 和NO2 的混合气体,20 min时再次平衡(此时NO2 的转化率为α2)。两次平衡时NO2 的转化率:α1　　　　(填“>”“