《化學(xué)平衡》導(dǎo)學(xué)案知能定位1.了解化學(xué)平衡移動的概念和影響平衡移動的因素。2.理解溫度、濃度、壓強(qiáng)的改變對化學(xué)平衡移動的影響。3.應(yīng)用化學(xué)平衡移動原理和化學(xué)反應(yīng)速率相關(guān)知識選擇合成氨的條件。專題小結(jié)知識脈絡(luò)一、化學(xué)反應(yīng)速率及影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素1化學(xué)反應(yīng)速率2外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率影響的規(guī)律3化學(xué)平衡的移動專題歸納應(yīng)用一、根據(jù)化學(xué)平衡移動方向進(jìn)行有關(guān)判斷勒夏特列原理指出，改變影響平衡的一個(gè)條件，平衡就向減弱這種改變的方向移動。反之如果知道了化學(xué)平衡移動的方向，也可以推測使化學(xué)平衡移動的條件。1.根據(jù)化學(xué)平衡移動方向，判斷物質(zhì)的聚集狀態(tài)如可逆反應(yīng)：2A(g)+nB2C(g)達(dá)到化學(xué)平衡后，若只增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，由此可判斷B為氣體；若增大壓強(qiáng)，平衡并不移動，由此可判斷B為固體或液體。2.根據(jù)化學(xué)平衡移動方向，判斷化學(xué)方程式中氣體反應(yīng)物和氣體生成物系數(shù)的相對大小如可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)在反應(yīng)過程中A的百分含量［w(A)］隨壓強(qiáng)(P)變化的曲線如圖1所示。由圖示可知：增大壓強(qiáng)，A的百分含量逐漸變小，即平衡向正反應(yīng)方向移動。又因增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積縮小的方向移動，故a+b>c+d。根據(jù)化學(xué)平衡移動方向還可以判斷方程式中某氣體物質(zhì)的系數(shù)。如可逆反應(yīng)：A(g)+nB(g)3C(g），在恒溫下，反應(yīng)物B的轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示。由圖示可知：增大壓強(qiáng)，B的轉(zhuǎn)化率不變，即平衡不移動，則1+n=3,n=2。3.根據(jù)化學(xué)平衡移動方向，判斷化學(xué)反應(yīng)的能量變化如可逆反應(yīng):A(g)+B(g)2C(g)達(dá)到平衡后，升高溫度，C的體積分?jǐn)?shù)增大，由此可判斷正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。4.根據(jù)化學(xué)平衡移動方向，判斷混合氣體的平均相對分子質(zhì)量混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為Mr＝,對于反應(yīng)物和生成物都是氣體的可逆反應(yīng)，當(dāng)外界條件改變時(shí)，不管平衡怎樣移動，混合氣體的質(zhì)量始終不變，故混合氣體的平均相對分子質(zhì)量與混合氣體物質(zhì)的量成反比，若平衡向氣體物質(zhì)的量縮小的方向移動，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量將變大，反之，平均相對分子質(zhì)量將變小?？祭?在密閉容器中，一定條件下進(jìn)行反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，若增大壓強(qiáng)或升高溫度，重新達(dá)到平衡，速率隨時(shí)間變化過程如圖所示，則對該反應(yīng)敘述正確的是()A.正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，m+n<p+qB.逆反應(yīng)是放熱反應(yīng)，m+n>p+qC.正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，m+n>p+qD.逆反應(yīng)是放熱反應(yīng)，m+n<p+q解析：由圖象可知，平衡向逆反應(yīng)方向移動，若是增大壓強(qiáng)引起的，由壓強(qiáng)對平衡的影響可知：m+n<p+q若是升高溫度引起的，可知逆反應(yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故選A。答案:A考例2(2011·杭州高二檢測)高溫下，某反應(yīng)達(dá)到平衡，平衡常數(shù)K=。恒容時(shí)，溫度升高，H2濃度減小。下列說法正確的是()A.該反應(yīng)的焓變?yōu)檎礏.恒溫恒容下，增大壓強(qiáng)，H2濃度一定減小C.升高溫度，逆反應(yīng)速率減小D.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO+H2OCO2+H2解析：由平衡常數(shù)表達(dá)式可知該反應(yīng)為CO2+H2CO+H2O，所以D錯(cuò)誤。升溫時(shí)，H2濃度減小即平衡向右移動，正向是吸熱反應(yīng)ΔH>0，A正確，恒溫恒容時(shí)，充入H2可使壓強(qiáng)增大，H2濃度不一定減小，B錯(cuò)，升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均增大，C錯(cuò)，故選A。答案：A二、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像分析1.物質(zhì)的量濃度與時(shí)間圖像由這類圖像可判斷化學(xué)反應(yīng)方程式。由此可知：2C2A+3B2.轉(zhuǎn)化率或百分含量與時(shí)間、壓強(qiáng)、溫度圖像對于化學(xué)反應(yīng)mA(g)+nB(g)qC(g)+pD(g)由①可知，T1溫度先達(dá)平衡，故T1>T2，升溫C%增大，ΔH>0。由②可知，T2溫度先達(dá)平衡，故T1<T2,升溫C%減小，ΔH<0。由③可知，P1先達(dá)平衡，P1>P2,加壓，C%增加，m+n>p+q。由④可知，P2先達(dá)平衡，P1<P2,加壓，C%減小，m+n<p+q。由⑤可知，P1>P2,m+n=p+q或條件為加入了催化劑。在⑥中，由(Ⅰ)、（Ⅱ）兩線可知，P1<P2,m+n<p+q。由(Ⅱ)、（Ⅲ）兩線可知，T1<T2,ΔH<0。圖像和v-P圖像對于化學(xué)反應(yīng)mA(g)+nB(g)qC(g)+pD(g)由⑦可知，ΔH>0；由⑧可知，ΔH<0；由⑨可知，m+n>p+q；由⑩可知，m+n<p+q；由11可知，m+n=p+q。4.百分含量或轉(zhuǎn)化率與P或T的圖像對于化學(xué)反應(yīng)mA(g)+nB(g)qC(g)+pD(s)由12可知，加壓，C%減小，m+n<q；由(a)線可知，升溫C%增加，ΔH>0。由13可知，升溫，C%減小，ΔH<0；由（a）線可知，加壓,C%增加，m+n>q。由14可知，m+n=q；ΔH>0?？祭?如圖甲、乙、丙分別表示在不同條件下可逆反應(yīng)A(g)+B(g)xC(g)的生成物C在反應(yīng)混合物中的百分含量(C%)和反應(yīng)時(shí)間(t）的關(guān)系。（1）若甲圖中兩條曲線分別表示有催化劑和無催化劑的情況，則曲線表示無催化劑時(shí)的情況，原因是。（2）若乙圖表示反應(yīng)達(dá)到平衡后分別在恒溫恒壓條件下和恒溫恒容條件下向平衡混合氣體中充入氦氣后的情況，則曲線表示恒溫恒容的情況，原因是。（3）根據(jù)丙圖可以判斷該可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是熱反應(yīng)，系數(shù)x的值。（4）丁圖表示在某固定容積的密閉容器中上述可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后某物理量隨著溫度(T)的變化情況，根據(jù)你的理解，丁圖的縱坐標(biāo)可以是，原因?yàn)椤＝馕觯海?）甲圖中兩條曲線分別代表有催化劑和無催化劑的情況，使用催化劑不能改變化學(xué)平衡，即C%不變，但可以縮短達(dá)到平衡所需的時(shí)間，故a曲線代表有催化劑的情況，b曲線代表無催化劑的情況，不使用催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率慢，達(dá)到平衡所需的時(shí)間長。（2）在恒溫恒容的情況下，充入He,由于體積不變，原混合氣體的濃度保持不變，故平衡不移動，即a曲線代表恒溫恒容。（3）要判斷反應(yīng)是放熱還是吸熱，則取壓強(qiáng)相同，溫度不同時(shí)的情況下判斷平衡移動的方向，即取×105Pa的壓強(qiáng)，溫度分別是100℃和200℃，若從100℃升溫至200℃，則C%升高，即升溫化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；若在溫度不變的情況下，改變壓強(qiáng)，即壓強(qiáng)從×105Pa升高到×105Pa,C%降低，說明加壓化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，即正反應(yīng)是一個(gè)體積增大的反應(yīng)，即x>2。（4）丁圖中表示隨著溫度的升高，縱坐標(biāo)的值逐漸增大，由于正反應(yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng)，故升溫化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，即生成物C的百分含量升高，或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率升高，或代表容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)的增大等。答案：（1）bb達(dá)到平衡所用時(shí)間長，說明b曲線反應(yīng)速率小于a曲線的(2)aa中充入氦氣，C%不變，平衡不移動（3）吸大于2（>2）或大于等于3(≥3)（4）C%或轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)率或壓強(qiáng)等溫度升高，平衡向吸熱方向即正反應(yīng)方向移動考例4在容積固定的密閉容器中存在如下反應(yīng)：A（g）+3B（g）2C（g）ΔH<0某研究小組研究了其他條件不變時(shí)，改變某一條件對上述反應(yīng)的影響，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出下列關(guān)系圖，下列判斷一定錯(cuò)誤的是()A.圖Ⅰ研究的是不同催化劑對反應(yīng)的影響，且乙使用的催化劑效率較高B.圖Ⅱ研究的是壓強(qiáng)對反應(yīng)的影響，且甲的壓強(qiáng)較高C.圖Ⅱ研究的是溫度對反應(yīng)的影響，且甲的溫度較高D.圖Ⅲ研究的是不同催化劑對反應(yīng)的影響，且甲使用的催化劑效率較高解析：圖Ⅰ中甲、乙的C濃度不同，而加入催化劑不能影響轉(zhuǎn)化率。圖Ⅱ若是壓強(qiáng)對反應(yīng)的影響，則壓強(qiáng)越大，B的轉(zhuǎn)化率也越大，與圖示不符。所以A、B的判斷有誤。答案：AB考題探析考例（2011·海南卷，15）氯氣在298K、100kPa時(shí)，在1L水中可溶解，實(shí)驗(yàn)測得溶于水的Cl2約有三分之一與水反應(yīng)。請回答下列問題：（1）該反應(yīng)的離子方程式為。（2）估算該反應(yīng)的平衡常數(shù)（列式計(jì)算）；（3）在上述平衡體系中加入少量NaOH固體，平衡將向移動；（4）如果增大氯氣的壓強(qiáng)，氯氣在水中的溶解度將（填“增大”、“減小”或“不變”），平衡將向移動。解析：本題考查了影響化學(xué)平衡的因素、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、離子方程式的書寫等。（1）Cl2溶于水生成鹽酸和次氯酸，反應(yīng)方程式為Cl2+H2OHCl+HClO。（2）反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式為K===mol·L-1（3）加入NaOH固體后，兩種酸都被中和掉，故平衡向溶解方向移動。（4）氣體的溶解度隨著壓強(qiáng)的增大而增大，故平衡向溶解方向移動。答案：（1）Cl2+H2OH++Cl-+HClO（2）K===mol·L-1（3）向右（4）增大正向考例2(2011·全國大綱卷，28)反應(yīng)aA（g）+bB（g）催化劑cC（g）（ΔH＜0）在等容條件下進(jìn)行。改變其他反應(yīng)條件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段體系中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的曲線如下圖所示：回答問題：（1）反應(yīng)的化學(xué)方程式中，a:b:c為；（2）A的平均反應(yīng)速率vⅠ（A）、vⅡ（A）、vⅢ（A）從大到小排列次序?yàn)椋?3)B的平衡轉(zhuǎn)化率αⅠ（B）、αⅡ（B）、αⅢ（B）中最小的是，其值是；（4）由第一次平衡到第二次平衡，平衡移動的方向是，采取的措施是；（5）比較第Ⅱ階段反應(yīng)溫度（T2）和第Ⅲ階段反應(yīng)溫度（T3）的高低：T2T3（填“＞、＝、＜”），判斷的理由是；（6）達(dá)到第三次平衡后，將容器的體積擴(kuò)大一倍，假定10min后達(dá)到新的平衡，請?jiān)谙聢D中用曲線表示第IV階段體系中各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化的趨勢（曲線上必須標(biāo)出A、B、C）。解析：本題考查了化學(xué)平衡的定量計(jì)算、定性分析。(1)化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，等于反應(yīng)中各物質(zhì)的濃度改變之比，a:b:c=（）:（）:（）=1:3:2。(2)根據(jù)平均速率表達(dá)式，求得vⅠ(A)=mol·L-1·min-1；vⅡ(A)=·L-1·min-1；vⅢ(A)=·L-1·min-1。所以三者從大到小排列次序?yàn)関Ⅰ(A)＞vⅡ(A)＞vⅢ(A)。(3)根據(jù)物質(zhì)轉(zhuǎn)化率算式，求得αⅠ(B)=50%；αⅡ(B)=38%；αⅢ(B)=19%，所以最小的是αⅢ(B)=19%。(4)由第一次平衡到第二次平衡，由于反應(yīng)物A、B濃度同時(shí)減小，所以平衡向右移動了。采取的措施可能是降溫或者抽走一部分C氣。(5)由第Ⅱ階段到第Ⅲ階段，平衡右移了，由題意斷定是由于降溫所致，故T2＞T3。(6)第三次平衡后，將容器的體積擴(kuò)大一倍，即對反應(yīng)體系進(jìn)行減壓（此時(shí)，A、B、C的瞬時(shí)濃度分別是L、L、L），那么平衡一定向左移動。但根據(jù)極限原則，最終平衡后A、B的瞬時(shí)濃度分別不超過L、L，C的濃度一定小于L。（最好通過確定溫度下的平衡常數(shù)求得最終平衡時(shí)的各物質(zhì)的濃度）答案：（1）1:3:2（2）vⅠ（A）>vⅡ（A）>vⅢ（A）（3）αⅢ（B）（19%）（4）向正反應(yīng)方向從反應(yīng)體系中移出產(chǎn)物C（5）>此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動（6）臨場練兵1.(2011·福建卷，12)25℃時(shí)，在含有Pb2+、Sn2+的某溶液中，加入過量金屬錫（Sn)，發(fā)生反應(yīng)：Sn（s）+Pb2+（aq）Sn2+（aq）+Pb（s），體系中c（Pb2+）和c（Sn2+）變化關(guān)系如下圖所示。下列判斷正確的是()A.往平衡體系中加入金屬鉛后，c（Pb2+）增大B.往平衡體系中加入少量Sn（NO3）2固體后，c（Pb2+）變小C.升高溫度，平衡體系中c（Pb2+）增大，說明該反應(yīng)ΔH>0D.25℃答案：D解析：本題考查了平衡移動的影響因素、平衡常數(shù)的計(jì)算等知識點(diǎn)。金屬活潑性Sn＞Pb向平衡體系中加入鉛后，c(Pb2+)不變，A錯(cuò)誤；加入少量Sn(NO3)2固體，c(Sn2+)增大，平衡逆移，c(Pb2+)增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；升溫c(Pb2+)增大，說明平衡逆移，正反應(yīng)放熱，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由方程式和圖示數(shù)據(jù)得平衡常數(shù)K===，D項(xiàng)正確。2.（2011·廣東卷，31）利用光能和光催化劑，可將CO2和H2O(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2。紫外光照射時(shí)，在不同催化劑（Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ）作用下，CH4產(chǎn)量隨光照時(shí)間的變化如下圖所示。（1）在0~30小時(shí)內(nèi)，CH4的平均生成速率vⅠ、vⅡ和vⅢ從大到小的順序?yàn)?；反?yīng)開始后的12小時(shí)內(nèi)，在第種催化劑的作用下，收集的CH4最多。（2）將所得CH4與H2O(g)通入聚焦太陽能反應(yīng)器，發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),該反應(yīng)ΔH=+206kJ·mol-1①畫出反應(yīng)過程中體系的能量變化圖（進(jìn)行必要的標(biāo)注）②將等物質(zhì)的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密閉容器，某溫度下反應(yīng)達(dá)平衡，平衡常數(shù)K=27，此時(shí)測得CO的物質(zhì)的量為，求CH4的平衡轉(zhuǎn)化率（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（3）已知：CH4(g)＋2O2(g)==CO2(g)＋2H2O(g)ΔH=－802kJ·mol-1寫出由CO2生成CO的熱化學(xué)方程式。答案：(1)vⅢ＞vⅡ＞vⅠⅡ(2)①②91%(3)CO2(g)＋3H2O(g)==CO(g)＋3H2(g)＋2O2(g)ΔH=＋1008kJ·mol－1解析：本題主要考查了化學(xué)反應(yīng)速率的有關(guān)圖像的分析、化學(xué)平衡的計(jì)算以及熱化學(xué)方程式的書寫等。(1)0～30小時(shí)內(nèi)，由圖可知，30小時(shí)內(nèi)CH4的產(chǎn)量Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ，即反應(yīng)速率關(guān)系為Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ；前12小時(shí)第Ⅱ種催化劑作用下，收集的CH4最多。(2)①該反應(yīng)中，CH4的用量越多，放出的熱量越多，成正比例關(guān)系。②假設(shè)CH4和H2O的起始量均為xmol，結(jié)合平衡時(shí)n(CO)=mol，有：CH4(g)＋H2O(g)==CO(g)＋3H2(g)起始濃度(mol·L－1)xx00變化量(mol·L－1)平衡濃度(mol·L－1)x－x－結(jié)合K===27，解得x=mol·L－1，CH4的轉(zhuǎn)化率=×100%=91%。(3)由已知反應(yīng)：①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH=＋206kJ·mol－1②CH4(g)＋2O2(g)==2CO2(g)＋2H2O(g)ΔH=－802kJ·mol－1；①－②式得熱化學(xué)反應(yīng)方程式：CO2(g)＋3H2O(g)==2O2(g)＋CO(g)＋3H2(g)ΔH=＋1008kJ·mol－1。3.（2011·江蘇卷，15）700℃時(shí)，向容積為2L的密閉容器中充入一定量的CO和H2O,發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)CO2（g）+H2(g)反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表（表中t2>t）:反應(yīng)時(shí)間/minn(CO)/moln(H2O)/mol0t1t2下列說法正確的是()A.反應(yīng)在t1min內(nèi)的平均速率為v（H2）=mol·L-1·min-1B.保持其他條件不變，起始時(shí)向容器中充入CO和H2O，到達(dá)平衡時(shí)n（CO2）=C.保持其他條件不變，向平衡體系中再通入H2O，與原平衡相比，達(dá)到新平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率增大，H2O的體積分?jǐn)?shù)增大D.溫度升高至800℃，上述反應(yīng)平衡常數(shù)為答案：BC解析：本題主要考查了外界條件對平衡的影響、平衡常數(shù)的計(jì)算和應(yīng)用等。由于在t1min中內(nèi)v（CO）=·min-1，根據(jù)速率之比等于方程式的系數(shù)之比可知A錯(cuò)；根據(jù)溫度沒變平衡常數(shù)不變，再結(jié)合反應(yīng)方程式可知，B正確；增大反應(yīng)物的濃度，平衡向右移動，自身的轉(zhuǎn)化率減小，而另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，C正確；根據(jù)表中數(shù)據(jù)求得700℃的該反應(yīng)的平衡常數(shù)為1,800℃的該反應(yīng)的平衡常數(shù)為，說明升高溫度平衡左移，因此該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。4.（2011·山東卷，28）研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。（1）NO2可用水吸收，相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為。利用反應(yīng)6NO2＋8NH37N2＋12H2O也可處理NO2。當(dāng)轉(zhuǎn)移mol電子時(shí)，消耗的NO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是L。（2）已知：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）ΔH=kJ·mol-12NO（g）+O2（g）2NO2（g）ΔH=kJ·mol-1則反應(yīng)NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的ΔH=kJ·mol-1。一定條件下，將NO2與SO2以體積比1:2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是。a．體系壓強(qiáng)保持不變b．混合氣體顏色保持不變c．SO3和NO的體積比保持不變d．每消耗1molSO3的同時(shí)生成1molNO2測得上述反應(yīng)平衡時(shí)NO2與SO2體積比為1:6，則平衡常數(shù)K＝。（3）CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）。CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示。該反應(yīng)ΔH0（填“>”或“<”）。實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、×104kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是。答案：(1)3NO2＋H2O==2HNO3＋NOL(2)b8/3(或(3)＜在該壓強(qiáng)下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，若再增高壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失解析：本題以實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)，考查了熱化學(xué)方程式的書寫、蓋斯定律、化學(xué)平衡移動、平衡常數(shù)的計(jì)算等知識點(diǎn)。分析題意，(1)NO2與水反應(yīng)的方程式是3NO2＋H2O==2HNO3＋NO。在6NO2＋8NH37N2＋12H2O，當(dāng)有6molNO發(fā)生反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)移電子為24mol，當(dāng)轉(zhuǎn)移mol電子時(shí)，消耗NO2的體積為L。(2)根據(jù)蓋斯定律，計(jì)算該反應(yīng)的ΔH=kJ/mol。分析NO2＋SO2==SO3＋NO方程式，為體積不變的放熱反應(yīng)，所以體系