课时27 化学平衡的移动
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复习目标 1. 理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识其一般规律。 2. 了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。 知识网络 问题1：对于放热的可逆反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，那问题思考 么正反应和逆反应的速率将如何变化? 问题2：化工生产中是如何利用化学反应速率和化学平衡理论来选择合成氨的适宜条件的?
【课前自测】
1. (2016·河北普通高中质检)一定温度下，反应A(g)+B(g)措施可以减慢化学反应速率的是( ) A. 恒压，充入He C. 恒容，充入He 【答案】 A
【解析】 恒压，充稀有气体，体积增大，相当于压强减小，反应速率减慢，A正确；恒容，充入A，增大反应物浓度，反应速率增大，B错误；恒容，充入稀有气体，反应物浓度不变，反应速率不变，C错误；缩小体积增大压强，反应速率加快，D错误。
2. (2015·江苏卷改编)在体积均为1.0 L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2，在不同温度下反应CO2(g)+C(s)
2CO(g)达到平衡，平衡时
B. 恒容，充入A D. 缩小体积使压强增大
2C(g)在密闭容器中进行，下列
CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如右下图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是( )
1
A. 反应CO2(g)+C(s)
2CO(g)的ΔS>0、ΔH<0
B. 体系的总压强p总：p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ) C. 体系中c(CO)：c(CO，状态Ⅱ)>2c(CO，状态Ⅲ) D. 逆反应速率v逆：v逆(状态Ⅰ)>v逆(状态Ⅲ) 【答案】 B
【解析】 由图像可看出，随着温度的升高，CO2的浓度减小，即升高温度，平衡正向移动，正反应为吸热反应，ΔH>0，A错误；根据图中的数据，Ⅱ的温度高于Ⅰ的温度，c(CO2，状态Ⅱ)=c(CO2，状态Ⅰ)=0.075 mol·L，根据化学方程式可以计算出：n总气体(状态Ⅱ)=0.325 mol，n总气体(状态Ⅰ)=0.125 mol，容器的体积相等，若在相同温度下，p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ)，再有Ⅱ的温度高于Ⅰ的温度，B正确；Ⅱ和Ⅲ时温度相同，由于该反应的正反应为气体体积增大的反应，增大压强时，平衡逆向移动，故c(CO，状态Ⅱ)<2c(CO，状态Ⅲ)，C错误；因为温度越高，反应速率越快，故状态Ⅲ的反应速率高于状态Ⅰ的反应速率，D错误。
3. (2015·河南开封二模节选)生产甲醇的原料CO和H2可由以下反应得到：
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)ΔH>0
-1
(1)一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如右图。则p1 (填“<”、“>”或“=”)p2。A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的大小顺序为 。 (2)100 ℃时，将1 mol CH4和2 mol H2O通入容积为1 L的定容密闭容器中发生反应，能说明该反应已经达到平衡状态的是 (填字母)。 a. 容器的压强恒定 b. 容器内气体密度恒定
2
c. 3v正(CH4)=v逆(H2)
d. 单位时间内消耗0.1 mol CH4的同时生成0.3 mol H2 【答案】 (1)< KA 【解析】 (1)温度相同时，p1时CH4的转化率大于p2时，在CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)反应 中，生成物的气体体积大于反应物，压强增大时平衡逆向移动，故p1 4. (2015·河南焦作一模改编)雾霾天气严重影响人们的生活，其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。 (1)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应：C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)ΔH=Q kJ·mol。 -1 在T1 ℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下： 时间/min 浓度/mol·LNO N2 CO2 ①0~10 min内，NO的平均反应速率v(NO)= ，T1 ℃时，该反应的平衡常数K= 。 ②30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是 (填字母)。 a. 加入一定量的活性炭 b. 通入一定量的NO c. 适当缩小容器的体积 d. 加入合适的催化剂 -1 0 1.00 0 0 10 0.58 0.21 0.21 20 0.40 0.30 0.30 30 0.40 0.30 0.30 40 0.48 0.36 0.36 50 0.48 0.36 0.36 ③若30 min后升高温度至T2 ℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5∶3∶3，则Q (填“>”、“=”或“<”)0。 3 (2)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术，反应原理如下图所示。 甲 乙 ①由图甲可知，SCR技术中的氧化剂为 。 ②图乙是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳的催化剂和相应的温度分别为 。 (3)新型O3氧化技术对尾气中的氮氧化物脱除效果显著，尾气中的NOx多数以NO形式存在，可发生反应NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)。在一定条件下，将NO和O3通入绝热恒容密闭容器中发生 上述反应，正反应速率随时间变化的示意图如右上图所示。由图可得出的正确说法是 (填字母)。 a. 反应在c点达到平衡状态 b. 反应物浓度：b点小于c点 c. 反应物的总能量低于生成物的总能量 d. Δt1=Δt2时，NO的转化量：ab段小于bc段 9-1-1 【答案】 (1)①0.042 mol·L·min 16 ②bc ③< (2)①NO、NO2 ②Mn、200 ℃ (3)d ?c(NO)0.42mol?L-1?t=10min= 0.042 mol·L-1·min-1，【解析】 (1)①v(NO)= c(N2)?c(CO2)0.30?0.3092c(NO)=0.402=16。②根据表格数据，30 min 后，NO、N2、NO2的浓度均增K= 大。增大或减小固体的量，平衡不移动，a错误；充入NO，平衡正向移动，NO、N2、NO2的浓度 4 均增大，b正确；压缩体积，浓度均增大，c正确；加入催化剂不改变反应各物质浓度，d错误。③原平衡，c(NO)∶c(N2)∶c(CO2)= 4∶3∶3，升高温度， c(NO)∶c(N2)∶c(CO2)=5∶3∶3，说明升高温度，平衡逆向移动，逆反应吸热，正反应放热，所以Q<0。 (2)从图像可知，NH3和NO2、NO反应生成N2和H2O，化合价降低的物质是氧化剂，可以确定氧化剂是NO、NO2 。②Cr和Mn的最大脱氮率相差不大，但是Cr所需的温度高，为了使利益最大化，所以选Mn作催化剂，对应温度为200 ℃。 (3)达到平衡时，反应速率应不变，但由曲线可看出，速率始终在变，故c点并没有达到平衡状态，a错误；随着反应进行，反应物浓度逐渐减小，故反应物的浓度b点大，b错误；随着时间的推移，正反应速率逐渐加快，说明温度逐渐升高，故正反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，c错误；由于正反应速率逐渐加快，故在相同的时间间隔内，bc段要比ab段反应速率快，故NO的转化量bc段大，d正确。 【自主学习】 考点1 影响化学平衡移动的因素 【基础梳理】 1. 化学平衡移动的概念 一个可逆反应，达到化学平衡状态以后，若改变反应条件(如温度、压强、浓度等)，使正、逆反应的速率 ，化学平衡发生移动。最终在新的条件下，会建立 ，这个过程叫做化学平衡的移动。 2. 影响化学平衡移动的条件 (1)浓度对化学平衡的影响 在其他条件不变时， 反应物浓度或 生成物浓度都可使化学平衡向 移动；反之化学平衡向逆反应方向移动。 (2)压强对化学平衡的影响 5