高三化学总复习 专题攻略 之化学反应速率和化学平衡（上）六、 化学平衡移动重难突破（含解析）

化学平衡移动重难突破一. 平衡移动1定义：化学平衡研究的对象是可逆反应，化学平衡是有条件的动态平衡，在一定条件下才能保持平衡状态，当影响化学平衡的条件（浓度、压强、温度）改变时，原平衡就会被破坏，反应混合物里各组分的含量会随之改变，引起v正v逆，然后在新条件下重新建立平衡。2原因：化学平衡移动的原因是反应条件的改变，移动的结果是正、逆反应速率发生变化，平衡混合物中各组分的含量发生相应的变化。 3标志： （1）从反应速率来看：如有v正=v逆，到v正v逆，再到v正=v逆，有这样的过程表明化学平衡发生了移动。 （2）从混合物组成来看：各组分的含量从保持一定到条件改变时含量发生变化，最后在新条件下各组分的含量保持新的一定，同样表明化学平衡发生了移动。 4方向。 平衡移动的方向由v（正）、v（逆）的相对大小来决定： （1）若外界条件的改变引起v（正）v（逆），则化学平衡将向正反应方向（或向右）移动。 （2）若外界条件的改变引起v（正）v（逆），则化学平衡将向逆反应方向（或向左）移动。 （3）若外界条件的改变虽引起v（正）和v（逆）的变化，但v（正）和v（逆）仍保持相等，则称化学平衡不发生移动（或没有被破坏）。要点诠释：平衡移动过程可表示为：一定条件下的化学平衡平衡被破坏新条件下的新化学平衡 v（正）=v（逆） v（正）v（逆） v（正）=v（逆）二. 外界条件对化学平衡的影响 1浓度对化学平衡的影响 （1）规律：其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度都可以使化学平衡向着正反应的方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使化学平衡向着逆反应的方向移动。 （2）解释：由浓度对化学反应速率的影响可知，增大反应物浓度使v（正）增大，减小生成物浓度使v（逆）减小，这两种变化均导致v（正）v（逆），因此平衡向正反应方向移动；同理，减小反应物浓度使v（正）减小，增大生成物浓度使v（逆）增大，这两种变化均导致v（正）v（逆），因此平衡向逆反应方向移动。 要点诠释：也可用平衡常数（Kc）和浓度商（Qc）的相对大小解释。 温度一定时，反应的平衡常数是一个定值。对于一个已达到化学平衡状态的反应，反应物浓度增大或生成物浓度减小时，QcKc平衡状态被破坏，此时，只有增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，平衡向消耗反应物的方向移动，即平衡右移才能使Qc=Kc，使反应达到新的平衡状态；反之，减小反应物浓度或增大生成物浓度，则QcKc，化学平衡向消耗生成物的方向移动，即平衡左移才能使反应达到新的平衡状态。温度一定时，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使平衡向右移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使平衡向左移动。 （3）图像分析（v-t图像）。浓度对化学平衡的影响，可用如图所示的v-t图像予以说明。 2压强对化学平衡的影响。 （1）规律：在其他条件不变的情况下，增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动；减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。（2）解释：反应特点（正向气体体积变化）A：减小B：增大C：增大D：减小平衡移动原因加压加压减压减压速率变化v正、v逆同时增大，但v正v逆v正、v逆同时增大，但v逆v正v正、v逆同时减小，但v正v逆v正、v逆同时减小，但v逆v正平衡移动方向正向移动逆向移动正向移动逆向移动（3）图像分析： 要点诠释： 无气态物质存在的化学平衡，由于改变压强不能改变化学反应速率，所以改变压强不能使无气态物质存在的化学平衡发生移动。 如2HI (g)H2 (g)+I2 (g)，3Fe (s)+4H2O (g)4H2 (g)+Fe3O4 (s)等可逆反应，由于反应前后气体体积不变，改变压强后，正、逆反应速率同时、同程度地改变，因此增大或减小压强不能使其化学平衡发生移动。 在容积不变的密闭容器中，气体反应已达到平衡，若向该容器中充入一种不参与该化学反应的气体，化学平衡不移动，原因是气态反应物、生成物的浓度未变化。例如可逆反应2SO2 (g)+O2 (g)2SO3 (g)，达到平衡后，在温度和气体体积不变的条件下充入Ar，因c (SO2)、c (O2)、c (SO3)均未发生变化，故化学平衡不移动。 在容积可变的恒压容器中，充入一种不参与反应的气体，此时虽然总压强不变，但各气态物质的浓度发生改变。则化学平衡发生移动。典例1. 在一密闭容器中，反应mA (g)+nB (g)pC (g)，达到平衡时，测得c (A)为0.5 molL1；在温度不变的条件下，将容器体积扩大一倍，当达到平衡时，测得c(A)为0.3 molL1。则下列判断正确的是( ) A化学计量数：m+np B平衡向正反应方向移动了 C物质B的转化率减小了 D物质C的质量分数增加了【答案】AC 3温度对平衡的影响。 （1）规律：在其他条件不变的情况下，升高温度，会使化学平衡向着吸热反应的方向移动；降低温度，会使化学平衡向着放热反应的方向移动。 （2）解释： 升高温度，正、逆反应速率均增大，但吸热反应的速率增大的程度更大，使v（吸）v（放），因此平衡向吸热反应方向移动；降低温度，正、逆反应速率均减小，但吸热反应的速率减小的程度更大，使v（吸）v（放），因此平衡向放热反应方向移动。（3）图像分析： 要点诠释：（1）任何化学反应都伴随着能量变化，因此，温度变化时任何化学平衡都会发生移动。 （2）一个反应的正反应是放热反应，则其逆反应一定是吸热反应，且放出或吸收的热量相同，但符号相反。 （3）在v-t图像中，速率曲线都是突变的，t2时刻反应速率因为温度的变化而突然增大或减小。 （4）在分析温度对化学平衡的影响时，首先应分析反应的特点，看正（逆）反应是放热反应还是吸热反应。 4催化剂对化学平衡的影响。使用催化剂不影响化学平衡的移动。由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的程度是等同的，所以平衡不移动。但应注意，虽然催化剂不使化学平衡移动，但使用催化剂可影响可逆反应达到平衡的时间。下图是使用催化剂对反应aA (g)+bB (g)cC (g)+dD (g) H0的影响的图像。 5勒夏特列原理。 浓度、压强和温度对化学平衡的影响可以概括为平衡移动原理（也叫勒夏特列原理）：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就会向着能够减弱这种改变的方向移动。 要点诠释：（1）对“减弱这种改变”的正确理解。 定性角度：用于判断平衡移动的方向。 定量角度：“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，具体有如下理解。 a若将体系温度从50升高到80，则化学平衡向吸热方向移动，则体系的温度降低，达到新的平衡状态时50t80。 b若对体系N2 (g)+3H2 (g)2NH3 (g)加压，例如从30 MPa加压到60 MPa，化学平衡向气体体积减小的方向移动，移动的结果使体系的压强减小，达到新的平衡时30 MPap60 MPa。 c若增大平衡体系Fe3+3SCNFe(SCN)3中Fe3+的浓度，例如由0.01 molL1增加到0.02molL1，则在新平衡状态下，0.01 molL1c (Fe3+)0.02 molL1。 （2）勒夏特列原理只适用于判断“改变一个条件”时，平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，不能简单地根据移动原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据平衡移动原理进行判断。 （3）勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系，对不可逆反应或未达到平衡的可逆反应均不能使用勒夏特列原理。此外勒夏特列原理对所有的动态平衡（如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等）都适用。三. 化学平衡中的几种处理方法 1“极限思维法”在平衡中的应用。 任何可逆反应均可以看成完全不反应和完全反应的中间状态。我们在求某一物质在平衡状态的浓度取值范围时，常采用极限思维法，让正反应（或逆反应）完全进行，可以求得其取值范围。 2“虚拟法”在平衡中的应用。 任何一个可逆反应体系，在相同条件下从不同的状态开始，只要达到平衡时的条件（温度、压强、浓度）完全相同，就可以形成等效平衡。我们在解题中若遇到将两个状态进行比较这类问题时，可以“虚拟”一个中间过程，如一个容器、一个隔板等，然后再进行比较。 3守恒思维法。 在任何反应中，均存在某些守恒关系，在化学平衡中有时运用这些守恒关系能够很快得出正确答案。典例2. 在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应mX (g)nY (g) H=Q kJmol。反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示：下列说法正确的是（ ）。 Amn BQ0 C温度不变，压强增大，Y的质量分数减少 D体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动【答案】C典例3.（2015 四川高考）一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)+CO2(g) 2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：已知：气体分压（P分）=气体总压（P总）体积分数。下列说法正确的是（ ）A550时，若充入惰性气体，正、逆 均减小，平衡不移动B650时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%CT时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动D925时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=24.0P总【答案】B【解析】A、可变的恒压密闭容器中反应，550时充入惰性气体相当于减小压强，则正、逆 均减小，该反应是气体体积增大的反应，则平衡正向移动，故A错误；B、由图可知，650时反应达到平衡后CO的体积分数为40%，设开始加入的CO2为1mol，转化了xmol，则有所以，解得x=0.25mol，则CO2的转化率为，故B正确；C、T时，反应达到平衡后CO和CO2的体积分数都为50%，所以Kp=1，则T时，若充入等体积的CO和CO2，则Qc=1=K，所以平衡不移动，故C错误；D、925时，CO的体积分数为96%，则CO2的体积分数为4%，所以用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=23.04P，故D错误。【总结升华】惰性气体对化学平衡、转化率的影响：（1）恒容容器通入惰性气体：反应体系中各物质的浓度不变；各物质的反应速率不变；平衡不受影响；反应物的转化率不变。（2）恒压容器中通入惰性气体：反应体系中各物质的浓度减小，反应速率减小；平衡向气体体积增大的方向移动。若正反应为气体体积增大的反应，则反应物的转化率增大。若正反应为气体体积减小的反应，则反应物的转化率减小。小试牛刀1. 对可逆反应2A(s)3B(g)C(g)2D(g)Hv(逆)加入催化剂，B的转化率提高 AB C D2密闭容器中mA(g)nB(g)pC(g)，反应达到平衡状态，经测定增大压强p时，A的转化率随p而变化的曲线如图所示：则：(1) 增大压强，A的转化率_（填“增大”、 “降低”），平衡_移动（填“正向”、“不”、“逆向”），达到平衡状态后，混合物中C的质量分数_（填“增大”、“降低”）。(2) 上述化学方程式中的系数m、n、p的正确关系是_，再加入B，则平衡_移动（填“正向”、“不”、“逆向”）。(3) 当降低温度时，C的质量分数增大，则A的转化率_（填“增大”、“降低”），正反应是_热反应。3. 某温度下，反应2A(g)B(g)H0在密闭容器中达到平衡，平衡后 a，若改变某一条件，足够时间后反应再次达到平衡状态，此时b，下列叙述正确的是（ ）A在该温度下，保持容积固定不变，向容器内补充了B气体，则abB若ab，则B容器中一定使用了催化剂C若其他条件不变，升高温度，则ab4. 一定温度下，在一固定容积的密闭容器中发生反应：2NO2 (g)N2O4 (g)，达到平衡时，再向容器内通人一定量的NO2，重新达到平衡后，与第一次平衡相比，NO2的体积分数（ ）。 A不变 B增大 C减小 D无法判断5. 完全相同的两个密闭容器A、B，已知A中装有SO2和O2各l g，B中装有SO2和O2各2 g。在同温下反应达到平衡，A中SO2转化率为a，B中SO2转化率为b，则A、B两个容器中SO2的转化率关系为（ ）。Aab Bab Ca=b D无法确定6. 一定条件下，在体积为3 L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇（催化剂为CuOZnO）：CO (g)+2H2 (g)CH3OH (g) 根据题意完成下列各题： （1）反应达到平衡时，平衡常数表达式K=_，升高温度，K值_（填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）在500，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v (H2)=_。 （3）在其他条件不变的情况下，对处于E点的体系体积压缩到原来的，下列有关该体系的说法正确的是_。 a氢气的浓度减少 b正反应速率加快，逆反应速率也加快 c甲醇的物质的量增加 d重新平衡时n (H2)n (CH3OH)增大 （4）据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变，原因是_（用化学方程式表示）。7. 在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应： 2SO2 (g)+O2 (g)2SO3 (g) H0 （1）写出该反应的化学平衡常数表达式K=_。 （2）降低温度，该反应K值_，二氧化硫转化率_，化学反应速率_（以上均填“增大”“减小”或“不变”）。（3）600时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图，反应处于平衡状态的时间是_。 （4）据图判断，反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是_（用文字表达）。10 min15 min的曲线变化的原因可能是_（填写编号）。a加了催化剂 b缩小容器体积 c降低温度 d增加SO3的物质的量8二甲醚是一种重要的清洁燃料，可替代氟利昂作制冷剂，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。请回答下列问题：(1) 利用水煤气合成二甲醚的总反应为：3H2(g)3CO(g) =CH3OCH3(g)CO2(g) H246.4 kJmol1。它可以分为两步，反应分别如下： 4H2(g)2CO(g)=CH3OCH3(g)H2O(g) H1205.1 kJmol1 CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g) H2_。(2) 在一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，只改变一个条件能同时提高反应速率和CO转化率的是_(填字母代号)。a降低温度 b加入催化剂 c缩小容器体积 d增加H2的浓度 e增加CO的浓度(3) 在一体积可变的密闭容器中充入3 mol H2、3 mol CO、1 mol CH3OCH3、1 mol CO2，在一定温度和压强下发生反应：3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)，经一定时间达到平衡，并测得平衡时混合气体密度是同温同压下起始时的1.6倍。问：反应开始时正、逆反应速率的大小：v(正)_ v(逆) (填“”、“”或“”)。平衡时n(CH3OCH3)_，平衡时CO的转化率_。9用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。反应A：4HClO2 2Cl22H2O(1) 已知：反应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量。. H2O的电子式是_。 反应A的热化学方程式是_。 断开1 mol HO键与断开1 mol HCl键所需能量相差约为_ kJ，H2O中HO键比HCl中HCl键(填“强”或“弱”)_。(2) 对于反应A，下图是在4种投料比【n(HCl)n(O2)，分别为11、21、41、61】下，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。 曲线b对应的投料比是_。 当曲线b、c、d对应的投料比达到相同的HCl平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的关系是_。 投料比为21、温度为400时，平衡混合气中Cl2的物质的量分数是_。1. 【答案】B【解析】A是固体，其量的变化对平衡无影响；而增大B的浓度，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动，v(正)v(逆)；升温，v(正)、v(逆)均应增大，但v(逆)增大的程度大，平衡向逆反应方向移动；压强增大平衡不移动，但v(正)、v(逆)都增大；催化剂不能使化学平衡发生移动，B的转化率不变。2【答案】(1) 降低逆向降低 (2) mnp正向移动 (3) 增大放【解析】由图像可知，随压强增大，A的转化率降低，说明平衡逆向移动，C的质量分数降低，结合勒夏特列原理有m + np；增加反应物的量，平衡正向移动；降低温度，C的质量分数增大，说明平衡正向移动，结合勒夏特列原理有正反应为放热反应，A的转化率增大。3. 【答案】B4. 【答案】C【解析】可以假设原来在容积为1 L的容器中通入了1 mol NO2，达到平衡后(NO2)=a，然后又通入了l mol NO2，具体过程假设如下：【总结升华】解决此类题目的关键，就是引入恰当的中间状况或者过渡步骤，使问题变得更简单。只有通过多练习，才能迅速有效的理清头绪，找出解决此类问题的有效辅助方法。5.【答案】B 6.【答案】（1） 减小 （2） （3）b、c （4）Cu2O+CO2Cu+CO2【解析】（1）根据反应式和平衡常数的定义，该反应平衡常数表达式K=c (CH3OH)c (CO)c2 (H2)。从题给图像可以看出平衡后500时甲醇的物质的量小于300时的物质的量，说明该反应正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，K值将减小。 （2）500时反应达到平衡，生成甲醇的物质的量为nB，则消耗H2的物质的量为2nB，因此。（3）在其他条件不变的情况下，处于E点的体系体积压缩到原来的，根据反应特点推知增大压强，正逆反应速率都增加，且平衡向正反应方向进行，甲醇的物质的量将增加，即选b、c。（4）因Cu2O被CO还原为Cu，因此通入CO2可以抑制此反应的发生，反应方程式为Cu2O+CO2Cu+ CO2。7【答案】(1)41.3 kJmol1(2)cd (3)1.75 mol75%【解析】(1)由盖斯定律总反应，故HH1H2，H2HH1246.4 kJmol1205.1 kJmol141.3 kJmol1。(2)降温反应速率会减小，加入催化剂不改变转化率，增加CO的浓度会减小CO的转化率，c和d符合题意。(3)3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)始 33 1 1转 3x 3x x x平 33x33x 1x 1x由密度之比等于体积反比，即物质的量的反比，得：解得x0.75CO的转化率为100%75%。8. 【答案】（1） （2）增大 增大 减小（3）15 min20 min和25 min30 min （4）增加了O2的量 a、b9【答案】(1)4HCl(g)O2(g) 2Cl2(g)2H2O(g)H115.6 kJ/mol32强(2)41投料比越高，对应的反应温度越低30.8%【解析】本题考查化学反应与能量变化以及化学平衡图像等考点，意在考查考生处理解答图像试题的能力与计算能力。(1)H2O是共价化合物，原子间通过共用电子对结合，故H2O的电子式为：；利用反应A与题中信息“氧化4 mol HCl放出115.6 kJ的热量”可写出热化学方程式：4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)H115.6 kJ/mol；设HCl键键能为x kJ/mol、HO键键能为y kJ/mol，依据中热化学方程式和题干中已知数据有：4x49824324y115.6，解之得：yx32，说明HO键与HCl键键能相差32 kJ/mol。因为“键能越大，键越牢固”，所以HO键强于HCl键。(2)依据反应A可知投料比越大，HCl的转化率越低，因此结合图像，对比同温度时HCl的平衡转化率可知a、b、c、d线分别代表投料比为61、41、21、11的曲线，故b线对应投料比为41；结合图像，做纵坐标垂线可知，达到相同的HCl的平衡转化率，投料比越高，对应温度越低；由图像可知投料比21、400时，HCl的平衡转化率为80%。设起始时，HCl为2 mol，O2为1 mol，则平衡时HCl为0.4 mol，O2为0.6 mol，生成的Cl2和H2O均为0.8 mol，平衡时Cl2的物质的量分数为100%30.8%。