(浙江专用)2020版高考化学二轮复习专题十第2课时化学平衡讲义(含解析)
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1、第2课时化学平衡命题调研(20162019四年大数据)20162019四年考向分布核心素养与考情预测核心素养:变化守恒思想、模型建构、推理论据考情解码:本部分内容主要包括化学平衡状态的判定,影响化学平衡的因素以及化学平衡常数三个知识点,由选择和填空两个题型组成。难点是化学平衡状态实质的理解,勒夏特列原理的应用,图像的解读和画图像。其中画图像是选考中常考考点,也是难度最大的考点,解题关键是找到图像的起点,趋势和终点。预测2020年选考中仍需着重关注以上考点。真题重现1.(2019浙江4月选考,17)下列说法正确的是()A.H2(g)I2(g)2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应
2、速率不变B.C(s)H2O(g)H2(g)CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)B(g)2C(?)已达平衡,则A、C不能同时是气体D.1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出热量Q1;在相同温度和压强下,当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收热量Q2,Q2不等于Q1解析对于反应H2(g)I2(g)2HI(g),反应前后气体分子数相等,缩小反应容器体积,平衡不移动,正逆反应速率增大相同的倍数,A项错误;碳的质量不变,说明正、逆反应速率相等,反应已达平衡状态,B项正确;恒温恒容条件下,若A、C同
3、时为气体,当压强不变时,也能说明反应达到平衡状态,C项错误;设N2(g)3H2(g)2NH3(g)Ha(a0) kJmol1,1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出热量Q10.1a kJ,当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收热量Q20.1a kJ,故Q1Q2,D项错误,故选B。答案B2.(2019浙江1月学考)一定温度下,在体积恒定的密闭容器中发生反应:N2(g)3H2(g)2NH3(g)。反应过程中的部分数据如下表所示:c/(molL1)t/minc(N2)c(H2)c(NH3)01.03.0030.2562.490.8反应刚好达到平
4、衡状态时()A.t6 minB.c(NH3)0.4 molL1C.容器内的气体分子数N(N2)N(H2)N(NH3)132D.H2的正反应速率等于N2的逆反应速率解析由题给数据,依据化学方程式可得下列表格:c(N2)c(H2)c(NH3)01.03.0030.8752.6250.2560.82.40.490.82.40.4由表格数据可知6 min和9 min时,各物质浓度保持不变,说明已达到平衡状态。A项、6 min时反应已达到平衡状态,但不能判断6 min时反应刚好达到平衡状态,故A错误;B项、达到平衡状态时,各物质浓度保持不变,则反应刚好达到平衡状态时c(NH3)0.4 molL1,故B正
5、确;C项、容器内的气体分子数N(N2)N(H2)N(NH3)0.8V2.4V0.4V261,故C错误;D项、反应刚好达到平衡状态时,H2的正反应速率等于N2的逆反应速率的三倍,故D错误。故选B。答案B3.(2018浙江11月选考)已知X(g)3Y (g)2W(g)M (g)Ha kJ mol1(a0)。一定温度下,在体积恒定的密闭容器中,加入1 mol X(g) 与1 mol Y(g),下列说法正确的是()A.充分反应后,放出热量为a kJB.当反应达到平衡状态时,X与W的物质的量浓度之比一定为12C.当X的物质的量分数不再改变,表明该反应已达平衡D.若增大Y的浓度,正反应速率增大,逆反应速率
6、减小解析A.该反应为可逆反应,不会完全进行,投入原料1 mol并未完全反应,故放出的热量小于a kJ,选项A不正确;B.X和W分别为反应物和生成物,化学计量数只表示反应过程的转化比例,并不能说明达到平衡后的浓度之比,选项B不正确;C.当X的物质的量分数不再变化时,反应达到平衡,选项C正确;D.若增大反应物浓度,正逆反应速率均会增加,选项D不正确。答案选C。答案C4.(2018浙江11月选考节选)合成氨工艺(流程如图所示)是人工固氮最重要的途径。2018年是合成氨工业先驱哈伯(FHaber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为:N2(g)H2(g)NH3(g)H(298 K)46
7、.2 kJ mol1在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)化学吸附:N2(g)2N*;H2(g)2H*;表面反应:N*H*NH*;NH*H*NH;NHH*NH脱附:NHNH3(g)其中,N2的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。请回答:(1)利于提高合成氨平衡产率的条件有_(填字母)。A.低温B.高温C.低压D.高压E.催化剂(2)标准平衡常数K,其中p为标准压强(1105 Pa),p(NH3)、p(N2)和p(H2)为各组分的平衡分压,如p(NH3)x(NH3)p,p为平衡总压,x(NH3)为平衡系统中NH3的物质的量分数。N2和H2起始物质的量之比为13,反应
8、在恒定温度和标准压强下进行,NH3的平衡产率为w,则K_(用含w的最简式表示)。下图中可以示意标准平衡常数K随温度T变化趋势的是_。解析(1)合成氨反应是气体分子数减小的放热反应,所以低温、高压有利于提高合成氨的平衡产率,A、D正确。(2)K根据题意得:wK。温度升高,平衡左移,标准平衡常数减小,应选A。答案(1)AD(2)A考向一化学平衡状态的判定1.一定条件下,物质的量均为0.3 mol 的X(g)与Y(g)在容积固定的密闭容器中发生反应:X(g)3Y(g)2Z(g),Ha kJ/mol,下列说法正确的是()A.反应一段时间后,X与Y的物质的量之比仍为11B.达到平衡时,反应放出0.1a
9、kJ的热量C.达到平衡后,若向平衡体系中充入稀有气体,压强增大,Z的正反应速率增大D.X的体积分数保持不变,说明反应已达到平衡解析A.X、Y以13转化,则反应一段时间后X、Y的物质的量之比一定不是11,故A错误;B.物质的量与热量成正比,且参加反应的X的物质的量未知,不能计算达到平衡时放出的热量,故B错误;C.容积固定的密闭容器,充入稀有气体,X、Y、Z的浓度不变,则反应速率不变,平衡不移动, C错误;D.该反应为气体体积减小的反应,体积分数不变,说明反应已达到平衡,故D正确;故选D。答案D备考策略判断平衡状态的方法“逆向相等,变量不变”(1)“逆向相等”:反应速率必须一个是正反应速率,一个是
10、逆反应速率,且经过换算后同一种物质的消耗速率和生成速率相等。(2)“变量不变”:如果一个量是随反应进行而改变的,当不变时为平衡状态;一个随反应的进行保持不变的量,不能作为是否平衡状态的判断依据。(3)巧记“变量不变”判断法由“变”到“不变”,不变时达到平衡。由“不变”到“不变”,不变时无法判断。考向二化学平衡的移动2.在体积可变的密闭容器中,反应mA(g)nB(s)pC(g)达到平衡后,压缩容器的体积,发现A的转化率随之降低。下列说法中,正确的是()A.m必定小于p B.(mn)必定大于pC.(mn)必定小于p D.m必定大于p解析压缩体积压强增大,A的转化率降低,说明平衡向逆反应移动,增大压
11、强平衡向气体体积减小的方向移动,由于B为固体,所以mp。答案A备考策略1.影响化学平衡移动的因素(1)温度:在其他条件不变的情况下,升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动;降低温度,化学平衡向放热反应方向移动。(2)浓度:在其他条件不变的情况下,增大反应物浓度或减小生成物浓度,化学平衡向正反应方向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,化学平衡向逆反应方向移动。(3)压强:对于反应前后总体积发生变化的化学反应,在其他条件不变的情况下,增大压强,化学平衡向气体体积减小的方向移动;减小压强,化学平衡向气体体积增大的方向移动。(4)催化剂:由于催化剂能同时同等程度地增大或减小正反应速率和逆反应速率,故其
12、对化学平衡的移动无影响。2.解答化学平衡移动问题的步骤3.浓度、压强和温度对平衡移动影响的几种特殊情况(1)改变固体或纯液体的量,对平衡无影响。(2)当反应混合物中不存在气态物质时,压强的改变对平衡无影响。(3)对于反应前后气体体积无变化的反应,如H2(g)I2(g)2HI(g),压强的改变对平衡无影响。但增大(或减小)压强会使各物质的浓度增大(或减小),混合气体的颜色变深(或浅)。(4)恒容时,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,增大(减小)浓度相当于增大(减小)压强。(5)在恒容容器中,当改变其中一种气态物质的浓度时,必然会引起压强的改变,在判断平衡移动的方向和物质
13、的转化率、体积分数变化时,应灵活分析浓度和压强对化学平衡的影响。若用表示物质的转化率,表示气体的体积分数,则:对于A(g)B(g)C(g)类反应,达到平衡后,保持温度、容积不变,加入一定量的A,则平衡向正反应方向移动,(B)增大而(A)减小,(B)减小而(A)增大。对于aA(g)bB(g)或aA(g)bB(g)cC(g)类反应,达到平衡后,保持温度、容积不变,加入一定量的A,平衡移动的方向、A的转化率变化,可分以下三种情况进行分析:特点示例改变分析移动方向移动结果n0PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)充入PCl5c(PCl5)增大,v正v逆,但压强增大不利于PCl5的分解正反应方向(PC
14、l5)减小,(PCl5)增大n02HI(g)H2(g)I2(g)充入HIc(HI)增大,v正v逆,压强增大,对v正、v逆的影响相同(HI)、(HI)不变nv逆,同时压强增大更有利于NO2的转化(NO2)增大,(NO2)减小考向三有关化学平衡的计算3.汽车尾气净化原理为:2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g),如果在一定温度下,体积为2 L的密闭容器中发生该化学反应,04 min各物质物质的量的变化如下表所示:时间物质(mol)NOCON2CO2起始0.401.02 min末2.00.801.64 min末1.6(1)02 min内用CO来表示的平均反应速率v(CO)_。(2)试计算该
15、温度下的化学平衡常数K_。解析(1)02 min 内N2的变化物质的量为:1.0 mol0.80 mol0.2 mol,则CO的变化物质的量为0.4 mol,用 CO 来表示的平均反应速率v(CO)0.4 mol2 L2 min0.10 molL1min1 ;(2)24 min 时CO2的物质的量没有发生变化,可知2 min时反应达到平衡,此时: 2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)起始物质的量(mol):0.4 1.6 1.0 2.0变化物质的量(mol):0.4 0.4 0.2 0.4平衡物质的量(mol):0.8 2.0 0.8 1.6平衡浓度为(molL1):0.4 1.0
16、 0.4 0.8该温度下反应的化学平衡常数K(0.40.82)(0.421.02)1.6。答案(1)0.10 molL1min1(2)1.6备考策略1.计算模式化学平衡计算的最基本的方法模式是“平衡三段式法”。具体步骤是在化学方程式下写出有关物质起始时的物质的量、发生转化的物质的量、平衡时的物质的量(也可以是物质的量浓度或同温同压下气体的体积),再根据题意列式求解。mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)n(起始)/mol a b 0 0n(转化)/mol mx nx px qxn(平衡)/mol amx bnx px qx起始、转化、平衡是化学平衡计算的“三步曲”。2.计算公式(1)v(A)
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