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1、第第3 3节化学平衡的移动节化学平衡的移动化学反应进行的方向化学反应进行的方向-2-考点一考点二考点三基础梳理考点突破高考微题组考点一化学平衡的移动 落实基础落实基础1.化学平衡移动的过程在一定条件下,可逆反应达到平衡状态,v(正)=v(逆),如果改变影响平衡的一个条件(如温度、浓度、压强等),v(正)v(逆),化学平衡状态被破坏,直至正、逆反应速率再相等,在新条件下达到新的化学平衡状态,这种现象叫做化学平衡状态的移动,简称化学平衡的移动。2.化学平衡移动与化学反应速率的关系(1)v(正)v(逆):平衡向正反应方向移动。(2)v(正)=v(逆):反应达到平衡状态,平衡不发生移动。(3)v(正)
2、p+q,平衡向正反应方向移动,A、B的转化率都增大;若m+np2p1相同温度下,由于反应为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高解析:升高温度,反应平衡向左移动,使体系中n(CO)增大;反应为吸热反应,平衡向右移动,又使产生n(CO)增大;总结果是随温度升高,CO的转化率降低。因为相同温度下,由于反应为气体分子数减小的反应,加压有利于增大CO的转化率;反应为气体分子数不变的反应,压强改变对平衡不产生影响。所以压强增大,CO转化率升高,在题图中,同一温度下,CO转化率高的对应压强大,则p3p2
3、p1。-16-考点一考点二考点三基础梳理考点突破高考微题组考点二化学平衡图像落实基础落实基础1.解题思路和方法 -17-考点一考点二考点三基础梳理考点突破高考微题组2.解题技巧(1)先拐先平,数值大:在含量时间曲线中,先出现拐点的则先达到平衡,说明反应速率快,该曲线表示的温度较高或压强较大。(2)定一议二:在含量T/p曲线中,图像中有三个变量,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。即确定横坐标所示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后,讨论横坐标与曲线的关系。-18-考点一考点二考点三基础梳理考点突破高考微题组-19-考点一考点二考点
4、三基础梳理考点突破高考微题组-20-考点一考点二考点三基础梳理考点突破高考微题组-21-考点一考点二考点三基础梳理考点突破高考微题组(3)其他如下图所示曲线,是其他条件不变时,某反应物的最大转化率()与温度(T)的关系曲线,图中标出的1、2、3、4四个点,v(正)v(逆)的点是3,v(正)0,p2p1B.反应:H0,T10,T2T1(或H0,T2T1)D.反应:HT1 答案解析解析关闭反应温度升高(A)减小,正反应为放热反应,HT2,B错误;C项中,当H0时,高温有利于平衡正向移动,当H0时,低温有利于平衡的正向移动,C的平衡体积分数高,故C项正确;H0为吸热反应,温度升高时,平衡常数K增大。
5、(2)该题中的C项,增加SO2的浓度,化学平衡怎样移动?CO的转化率怎样变化?答案:增加SO2的浓度,化学平衡将向左移动,使CO的转化率降低。(3)该题中的D项,若将x轴改为压强,是否合理?答案:不合理。由于该反应的正反应是气体体积增大的反应,故增大压强,平衡向左移动,使CO的转化率降低。-28-考点一考点二考点三基础梳理考点突破高考微题组(2015广东理综节选)用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染。实验测得在一定压强下,总反应的HCl平衡转化率随温度变化的HClT曲线如图所示,则总反应的H0(填“”“=”或“液态(l)固态(s)。(3)熵变(S)=反应产物的总熵-反应物的总熵-3
6、4-考点一考点二考点三基础梳理考点突破3.化学反应方向的判据-35-考点一考点二考点三基础梳理考点突破考查角度判断化学反应方向的依据例例下列说法正确的是()A.焓变和熵变都大于0的反应一定是自发的B.在恒温、恒压条件下,焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判断依据D.在其他条件不变的情况下,使用催化剂,一定可以改变化学反应进行的方向 答案解析解析关闭A项,由吉布斯自由能G=H-TS0时,该反应一定能自发可知,当H0时该反应一定自发,A错误,B正确;C项,焓变和熵变均不是判断反应自发的唯一条件,应综合考虑,错误;
7、D项,使用催化剂可以降低该反应的活化能,加快化学反应速率,但不改变化学反应进行的方向,错误。 答案解析关闭B-36-考点一考点二考点三基础梳理考点突破方法指导方法指导结合反应方向的判据H-TS0时反应能自发进行可知:H0的反应任何温度下都是自发反应;H0,S0的反应任何温度下都是非自发反应;H0,S0,S0的反应高温下是自发反应。-37-理论与实践的结合理论与实践的结合化学平衡在化工生产中的应用化学平衡在化工生产中的应用与日常生产、生活密切相关的化学知识是高考命题的常见切入点,化学平衡知识在化工生产中有非常重要的应用,可利用平衡移动原理调控化工生产中的反应条件,使反应向我们理想的方向进行,从而
8、提高生产效益。以具体的物质制备为依托,综合考查考生运用所学知识分析问题、解决问题的能力,此类题型在近几年高考中出现频率较高。-38-一、化工生产适宜条件选择的一般原则1.从化学反应速率分析,既不能过快,又不能太慢。2.从化学平衡移动分析,既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性。3.从原料的利用率分析,增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,从而降低生产成本。4.从实际生产能力分析,如设备承受高温、高压能力等。5.注意催化剂的活性对温度的限制。6.工业生产中既不能片面地追求高转化率,也不能只追求高反应速率,应寻找比较高的反应速率并获得适当平衡转化率的反应条件。-3
9、9-二、化工生产中需综合考虑的几个方面1.原料的来源、除杂,尤其考虑杂质对平衡及催化剂的影响。2.原料的循环利用,反应热的综合利用。3.产物的污染处理。4.产物的酸碱性对反应的影响。5.气体产物的压强对平衡造成的影响。6.改变外界条件对多平衡体系的影响。-40-41-(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式:。(2)步骤中制氢气原理如下:对于反应,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的措施是。A.升高温度B.增大水蒸气浓度C.加入催化剂D.降低压强利用反应,将CO进一步转化
10、,可提高H2产量。若1molCO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为。-42-(3)图1表示500、60.0MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:。(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图2坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:。图1图2-43-44-45-46-互动探究互动探究
11、1.一定条件下,在合成氨反应中N2和H2按何种比例加入达到平衡时反应混合物中NH3的体积分数含量最高?答案:n(N2)n(H2)=13即等于计量数之比时达到平衡后NH3的体积分数最高。2.当加入的n(N2)n(H2)=13时二者的平衡转化率满足什么关系?答案:按计量数之比加入反应物时,它们的平衡转化率相等。-47-对点训练对点训练1.下列有关工业生产的叙述正确的是()A.合成氨生产过程中升高温度可加快反应速率,缩短生产周期,故温度越高越好B.硫酸工业中,使用催化剂是为了提高SO2转化为SO3的转化率C.电解精炼铜时,精铜作阴极D.电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法,只能防止阳极室产生的Cl2
12、进入阴极室 答案解析解析关闭A选项,合成氨是放热反应,温度高不利于平衡正向移动;B选项,催化剂只能加快反应速率,不能使平衡移动;D选项,所用的阳离子交换膜还能阻止阴离子通过。 答案解析关闭C-48-(2)维持体系总压p恒定,在温度T时,物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为,则在该温度下反应的平衡常数K=(用等符号表示)。-49-(3)工业上,通常在乙苯蒸气中掺水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为19),控制反应温度600,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙
13、烯的物质的量分数)示意图如下:掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实。控制反应温度为600的理由是。-50-51-答案:(1)+124(3)正反应方向气体分子数增加,加入水蒸气稀释,相当于起减压的效果600,乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低,反应速率慢,转化率低;温度过高,选择性下降。高温还可能使催化剂失活,且能耗大(4)-52-解析:(1)断裂反应物的化学键需要吸收的能量为:348kJ+5412kJ=2408kJ,生成反应物的化学键需要放出的能量为:436kJ+612kJ+3412kJ=2284kJ,故该反应为吸热反应,吸收的热量为:2408kJ-2284kJ=124k
14、J,因此H=+124kJmol-1。-53-(3)在体积可变的容器中掺入水蒸气相当于把各反应物和产物稀释了,又由于该反应为气体体积增大的反应,因此相当于减小了压强,平衡右移,乙苯的平衡转化率增大;根据图示可知,在600乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性都是较高的,由于该反应为吸热反应,如果温度太低则反应速率较小,且平衡转化率太低;如果温度太高,则苯乙烯的选择性降低。(4)该反应消耗H2,故使乙苯脱氢反应的化学平衡右移,正确;获得水蒸气需要消耗大量能源,正确;CO2与C(s)发生反应生成CO(g),可以减少积炭,正确;两个反应都消耗CO2,正确。-54-2134675考点一化学平衡的
15、移动1.COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)H0。当反应达到平衡时,下列措施:升温恒容通入惰性气体增加CO浓度减压加催化剂恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是()A.B.C.D. 答案解析解析关闭该反应为吸热反应,升温则平衡正向移动,反应物转化率提高,正确;恒容时,通入惰性气体,反应物与生成物浓度不变,平衡不移动,错;增加CO浓度,平衡逆向移动,反应物转化率降低,错;该反应正反应为气体分子数增大的反应,减压时平衡向正反应方向移动,反应物转化率提高,正确;催化剂只能改变反应速率,不能改变平衡状态,错;恒压时,通入惰性气体,容器体积增大,反应物与生成物浓度降低,平衡向气体增加的方向移动
16、,即向正反应方向移动,反应物转化率提高,正确。 答案解析关闭B-55-21346752.一定条件下存在反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),其正反应放热。现有三个体积相同的密闭容器、,按如下图所示投料,并在400条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是()A.容器、中平衡常数相同B.容器、中正反应速率相同C.容器、中的反应达平衡时,SO3的体积分数:D.容器中SO2的转化率与容器中SO3的转化率之和等于1 答案解析解析关闭若在恒温恒容条件下,三个容器中的反应为等效平衡。A项中绝热条件下温度发生变化,平衡常数变化,错误;B项中压强不变,压强增大,反应速率不同,错误;C项中容器压强大
17、,平衡逆向移动,转化率小,SO3的体积分数大,正确;D项中若为恒温条件容器中SO2的转化率与容器中SO3的转化率之和等于1,但反应放热容器温度升高,平衡逆向移动,故两容器转化率之和小于1。 答案解析关闭C-56-4312675考点二化学平衡图像3.可逆反应A+aBC+2D(a为化学计量数),已知B、C、D为气态物质。反应过程中,当其他条件不变时,C的质量分数(C%)与温度(T)和压强(p)的关系如图所示。下列说法不正确的是()A.T2T1,p2p1B.该反应为放热反应C.若a=2,则A为液态或固态物质D.增加B的物质的量,该反应的H增大 答案解析解析关闭图甲中T2先达平衡,则T2T1,图乙中p
18、2先达平衡,则p2p1,A项正确;T2T1时,温度降低,C%增大,平衡正向移动,则正反应为放热反应,B项正确;p2p1,压强减小,平衡正向移动,则正反应为气体分子数增大的方向,若a=2,则A为液态或固态物质,C项正确;增加B的物质的量,反应的H不变,D项错误。 答案解析关闭D-57-43126754.在体积一定的密闭容器中给定物质A、B、C的量,在一定条件下发生反应建立化学平衡:aA(g)+bB(g)xC(g),符合下图甲所示的关系(C%表示平衡混合气体中产物C的体积分数,T表示温度,p表示压强)。则图乙中y轴是指()A.C的转化率B.平衡混合气中B的体积分数C.平衡混合气的平均相对分子质量D
19、.平衡混合气的密度 答案解析解析关闭由甲图可知在相同温度下,增大压强(p2p1),C的体积分数增大,说明增大压强平衡向正反应方向移动,则有a+bx,在相同压强下升高温度(T1T2),C的百分含量降低,则说明升高温度平衡向逆反应方向移动,该反应的正反应为放热反应。由乙图可知,增大压强平衡向正反应方向移动,C的转化率减小,与图像不符,A项错误;由甲图可知,增大压强平衡向正反应方向移动,B的体积分数减小,与图像不符,B项错误;升高温度,平衡向逆反应方向移动,则混合气体的物质的量增多,质量不变,则平衡混合气的平均相对分子质量减小,增大压强,平衡向正反应方向移动,气体的总物质的量减小,则平衡混合气的平均
20、相对分子质量增大,与图像符合,C项正确;由于反应容器的体积不变,气体的质量不变,则温度变化,平衡混合气的密度不变,D项错误。 答案解析关闭C-58-67531245.在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0,某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是()A.图研究的是t0时刻增大O2的物质的量浓度对反应速率的影响B.图研究的是t0时刻通入氦气增大体系压强对反应速率的影响C.图研究的是催化剂对化学平衡的影响,且甲的催化效率比乙高D.图研究的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较高 答案解析解析关闭A项,图,t0时刻增大压强
21、时的变化曲线,A项错;B项,图,t0时通入氦气,对v(正)、v(逆)无影响,对平衡无影响,B项错;C项,催化剂不能改变SO2的转化率,C项错;D项,图,升温平衡逆向移动,SO2的转化率减小但到达平衡的时间缩短,D项正确。 答案解析关闭D-59-6753124考点三化学反应进行的方向6.下列关于H-TS说法中正确的是()A.H-TS可用于判断所有条件下的反应能否自发进行B.H-TS只用于判断温度、体积一定的反应能否自发进行C.H-TS只用于判断温度、压强一定的反应能否自发进行D.H-TS0的反应,在该条件下一定剧烈反应 答案解析解析关闭H-TS这一复合判据只能用于判断温度、压强一定的条件下反应能
22、否自发进行,当H-TS0只能判断该条件下反应自发进行的趋势,能否实际发生还应考虑其他因素。 答案解析关闭C-60-67531247.下列说法中正确的是()A.能自发进行的反应一定能迅速发生B.反应NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)H=+185.57kJmol-1能自发进行,是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为判断反应能否自发进行的判据D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的方向 答案解析解析关闭能自发进行的反应并不一定能迅速发生,A项错误;应将焓变和熵变二者综合起来即利用复合判据进行反应自发性的判断,C项错误;D项中使用催化剂能改变反应速率,但不能改变反应进行的方向,错误。 答案解析关闭B
