新高考化學一輪復習 第6章第2節(jié) 化學反應的限度 工業(yè)合成氨教學案 魯科版

第2節(jié)化學反應的限度工業(yè)合成氨

課標解讀要點網(wǎng)絡(luò)

1.了解化學反應的可逆性及化學平衡的建

立。

一研究對象：可逆反應

2.掌握化學平衡的特征。

一建立：與反應途徑無關(guān)

3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化晶-應用-標志：①呢R逆；②組成不變

劑等)對化學平衡的影響，能用相關(guān)理論解(①v正x逆:iE向移動

—移動\

1孰正。逆:逆向移動

釋其一般規(guī)律。

-外因影響規(guī)律:勒?夏特列原理

4.了解化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科

學研究領(lǐng)域中的重要作用。

A/J犯必備知識?關(guān)鍵能力落實知識培養(yǎng)能力

BIBEIZHISHIGUANJIANNENGLI

可逆反應與化學平衡狀態(tài)

【必備知識?落實】

1.可逆反應

順條件下,既能向正反應方向進行,同時乂能

定義一

向逆反應方向進行的反應。

①三同：a.相同條件下；b.正、逆反應同時進

行;c.反應物與生成物同時存在。

特點-②一?。喝我唤M分的轉(zhuǎn)化率都少立(填“等

于"或“小于”)100%。

③表示：化學反應方程式中用連接。

［示例］2molSO2和2molO2在一定條件下的密閉容器中發(fā)生2sOz(g)+

02(g)2sO3(g),平衡時的。2物質(zhì)的量范圍為1mol<〃(02)〈2mol。

2.化學平衡狀態(tài)

(1)概念

一定條件下可逆反應進行到一定程度時，反應物和生成物的濃度不再隨時間的延長而發(fā)

生變化，正反應速率與逆反應速率相等,這種狀態(tài)稱為化學平衡狀態(tài)。

(2)建立

在一定條件下，把某一可逆反應的反應物加入固定容積的密閉容器中。反應過程如下:

|反應~I反應物濃度最大，”正)最大,生成物濃度為

I開加時I0,“逆)為0

反應物濃度逐漸減小一「（正）逐漸減小;

|反應|

|進行時|生成物濃度逐漸增大一一逆）逐漸增大,

『（正）X逆）

［HTlr（正）三八逆），反應混合物中各組分的

|平衡時|

濃度保持不變

V

以上過程可用如圖表示：-，.幽;若開始加入生成物，從逆反應建立平

座）化學平衡

0I

v?（逆）

衡,則圖為片灣黑。由此’化學平衡狀態(tài)的建立可以從正反應建立’也可以從

0"正I

逆反應方向建立，也可以從正、逆兩反應方向同時建立，即平衡建立與反應途徑無關(guān)。

（3）特征

—化學平衡是一種叫平衡

-----V（iE）=y（ig）

&）一反應物和生成物的誕保持不變，各組分的含

量保持恒定

（g）一條件改變，平衡狀態(tài)可能因生改變，重新建立

新平衡

3.判斷化學平衡狀態(tài)的兩種方法

（1）動態(tài)標志：/正=/逆W0

①同種物質(zhì)：同一物質(zhì)的生成速率等于消耗速率。

②不同物質(zhì)：必須標明是“異向”的反應速率關(guān)系。如aA+/=±cC+d）,＞品=稱時,

反應達到平衡狀態(tài)。

（2）靜態(tài)標志：各種“量”不變

①各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量或濃度不變。

②各物質(zhì)的百分含量（物質(zhì)的量分數(shù)、質(zhì)量分數(shù)等）不變。

③溫度、壓強（化學反應方程式兩邊氣體體積不相等）或顏色（某組分有顏色）不變。

［基礎(chǔ)判斷］

（1）工業(yè)上合成氨的反應、SO2的催化氧化反應、CL溶于水的反應、二次電池的反應均

為可逆反應。（）

（2）在化學平衡的建立過程中，“一定大于『逆。（）

（3）對于26）+311式8）=±2附13（8）反應，當rm（n）=v逆（NIL）時反應達到平衡狀態(tài)。

（）

（4）在相同溫度下，相同容器（恒容）發(fā)生2s02（或+029）=±2503（。反應，當分別向容

器中充入2molSO2、1molO2與2molSO3平衡時，c(SO?)相同。()

(5)在恒溫恒容條件下，對于C(s)+HQ(g);；C0(g)+H2(g^D2N02(g)NtNzOKg)兩

反應，當密度不變時，兩反應均達平衡狀態(tài)。()

(6)一個可逆反應達到的平衡狀態(tài)就是這個反應在該條件下所能達到的限度。

()

1答案］⑴X(2)X(3)X(4)V(5)X(6)V

［知識應用］

1.通過圖像判斷反應是否達到平衡是高考命題新方向：

判斷：一定溫度下，反應N20"(g)=i2N02(g)的焰變?yōu)椤鲀含F(xiàn)將1molN2O,充入一恒

壓密閉容器中，下列示意圖正確且能說明反應達到平衡狀態(tài)的是。

［答案］①④

2.在密閉容器中進行反應：X2(g)+Y2(g)=:2Z(g),已知X2、Yz、Z的起始濃度分別

為0.1mol,L\0.3mol,L\0.2mol,L在一定條件下,當反應達到平衡時，Xz>

%、Z的濃度范圍分別為、、.

1_1

［答案］0<c(X2)<0.2mol?L^0.2mol?L'<c(Y2)<0.4mol?L0<c(Z)<0.4

mol,L1

【關(guān)鍵能力?培養(yǎng)】

命題點1極值轉(zhuǎn)化法分析可逆反應各時刻的量

1.在一個密閉容器中發(fā)生反應2S02(g)+02(g)-^2S03(g),反應過程中某一時刻測得

SO?、O2、SO3的濃度分別為0.2mol?0.2mol?L-\0.2mol?L-1,當反應達到平衡時，

可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)是()

A.c(S()3)=0.4mol,

B.c(S02)=c(S03)=0.15mol?「

-1

C.c(S02)=0.25mol?L

-1

D.c(S02)+c(S03)=0.5mol-L

C［當c(S0：,)=0.4mol?時，c(SOj=O,不合理,A錯誤;c(SOj、c(S()3)不可能

均為0.15mol?只能一種物質(zhì)增大,另一種物質(zhì)減小,B錯誤;c(S0j+c(S03)應等于

0.4mol,LD錯誤。］

2.(雙選)一定條件下，對于可逆反應X(g)+3Y(g)『±2Z(g),若X、Y、Z的起始濃度

分別為a、Q、◎(均不為零)，達到平衡時，X、Y、Z的濃度分別為0.1mol?0.3mol?L

一、0.08mol-L-1,則下列判斷正確的是（）

A.Ci:C2=l：3

B.平衡時，Y和Z的生成速率之比為2：3

C.X、Y的轉(zhuǎn)化率不相等

D.c,的取值范圍為0<d<0.14mol?L-1

AD［平衡濃度之比為1：3,轉(zhuǎn)化濃度之比亦為1：3,故ci：Q=1：3,A正確，C不

正確；平衡時Y的生成表示的是逆反應速率，Z的生成表示的是正反應速率，且出（生成）：

-1

。（生成）=3：2,B不正確；由可逆反應的特點可知0<C1<0.14mol-L,D正確。］

思維模型?

極值轉(zhuǎn)化法確定范圍的思維模板

正向進行完全=反應物最小值，生成物最大值

逆向進行完全=反應物最大值，生成物最小值〉=范圍

說明：可逆反應的平衡物理量一定在最大值和最小值之間，但起始物理量可以為最大值

或最小值。

命題點2化學平衡狀態(tài)的判定標志

3.（2019?長春模擬）在一定溫度下，向2L固定容積的密閉容器中通入1molC02>3mol

也，發(fā)生反應為2弓）+3%5）=。130116）+1卜0（由2K0。能說明該反應已達到平衡狀

態(tài)的是（）

A.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

B.體系中嘩且保持不變

C.混合氣體的密度不隨時間變化

D.單位時間內(nèi)有“molH-H鍵斷裂，同時有〃mol0—H鍵生成

A［A項，不是變量，當下不變，可以說明反應已達平衡；B項，喘，是不變量

不能說明反應是否達平衡：C項，。是不變量，不能說明反應是否達平衡；D項，二者均表

示丫正，不能說明反應是否達平衡。］

4.苯乙烯是現(xiàn)代石油化工產(chǎn)品中最重要的單體之一。在工業(yè)上，苯乙烯可由乙苯和C0,

催化脫氫制得：

CH2cH3CH=CH2

人（g）+COz（g）=（g）+CO（g）+H2O（g）A。。。

Ou

在溫度為刀時，此反應的平衡常數(shù)仁0.5。在2L密閉容器中加入乙苯（g）與C02,反

應到某時刻測得混合物中各組分的物質(zhì)的量均為L0mol,請回答下列問題：

（1）該時刻的化學反應________（填”已達到”或“未達到"）平衡狀態(tài)。

(2)下列能說明乙苯與CO?在該條件下反應已達到平衡狀態(tài)的是(填字母)。

a.riE(C02)—rjs(CO2)

b.混合氣體的密度不變

c.CO?的體積分數(shù)保持不變

［解析］(1)各組分的濃度均為墨1=0.5mol?r',L黑乂黑.5mol?「

ZLU.0XU.0

=0.5=K,則該時刻反應達到平衡狀態(tài)。(2)a項，對同一物質(zhì)來說，正、逆反應速率相

等，說明反應已達到平衡狀態(tài)；b項，在恒容容器中，混合氣體的總質(zhì)量在反應過程中始終

沒有變化，即密度始終沒有變化，與是否達到平衡狀態(tài)無關(guān)；c項，隨著反應進行，CO?的

體積分數(shù)逐漸減小，當CO2的體積分數(shù)保持不變時，即達到平衡狀態(tài)。

［答案］(1)已達到(2)ac

5.在一定溫度下的定容容器中，當下列物理量不再發(fā)生變化時：①混合氣體的壓強，

②混合氣體的密度，③混合氣體的總物質(zhì)的量，④混合氣體的平均相對分子質(zhì)量，⑤混合氣

體的顏色，⑥各反應物或生成物的濃度之比等于系數(shù)之比，⑦某種氣體的百分含量

(1)能說明l2(g)+H2(g)=s2HI(g)達到平衡狀態(tài)的是________o

(2)能說明2N02(g)=tN2O,(g)達到平衡狀態(tài)的是?

(3)一定能說明人($)+2139)=(；(或+1)(或達到平衡狀態(tài)的是o

(4)能說明NH2COONH，,(s)=±2NH3(g)+C02(g)達到平衡狀態(tài)的是。

(5)能說明5co(g)+L05(s)一一5CO2(g)+L(s)達到平衡狀態(tài)的是。

［答案］(1)⑤⑦(2)①③④⑤⑦(3)②④⑦

⑷①②③(5)②④⑦

思維模型?

化學平衡狀態(tài)判定思路

第一步：審題干

①一審“反應條件”：恒溫恒容或恒溫恒壓

②二審“反應特點”：等氣體反應或非等氣體反應或是否有固、液體參與等

第二步：審標志

①一審“正逆相等”：反應速率必須一個是正反應的速率，一個是逆反應的速率，且經(jīng)

過換算后同一種物質(zhì)的減少速率和生成速率相等。

②二審“變量不變”：如果一個量是隨反應進行而改變的，當其不變時為平衡狀態(tài)；一

個隨反應的進行而保持不變的量，不能作為是否達到平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)。

命題點3平衡建立過程中的「正、〃逆的變化與比較

6.(2019?荷澤一模)在一個體積固定的真空密閉容器中充入等［氨氣的體積分數(shù)

物質(zhì)的量的CO?和NH”在恒定溫度下使其發(fā)生反應2NM(g)+LA

時間

CO2(g)=tCO(NH2)2(s)+H2O(g)并達到平衡，混合氣體中氨氣的體積分數(shù)隨時間的變化如圖

所示：

(DA點的rjE(CO2)(填或“="―點ra(C02)o

(2)A點的，s(C02)(填或“=")B點的K逆(HQ),原因是

(3)B點…(COJ與叱(NH。的定量關(guān)系式為。

(4)A點吐(COD與B點v正(COJ的大小關(guān)系為。

［答案］(1)>

(2)>由圖像知，A點未達平衡，B點已達平衡，A點r正(COz)>B點yi￡(C02)=B點r逆

(C02)=B點「逆仇。)，故A點"@2)>B點rffl(H20)

⑶r正(C0-2)=，博(陽)(4)A點/逆(C02)<B點r正(COJ

思維模型?

平衡建立過程中丫正、3的變化模板

以N2(g)+3H2(g)=t2HN3(g)為例

灌點.2化學平衡移動

【必備知識?落實】

1.對平衡移動概念的理解

一定條件下I條件一定|新條件下

平衡破壞

的化學平衡改變時間啟的新平衡

(咋=?)(匕E#唳1)(/正=，逆)

各組分含量各組分含各組分含量又

保持一定量改變保持新的一定

即平衡移動就是由一個“平衡狀態(tài)一不平衡狀態(tài)f新平衡狀態(tài)”的過程。一定條件下的

平衡體系，條件改變后，平衡可能發(fā)生移動。

2.化學平衡移動與化學反應速率的關(guān)系

(1)r,i：>ra，平衡向正反應方向移動;

(2)“=/逆，反應達到平衡狀態(tài)，不發(fā)生平衡移動;

⑶/正〈「逆,平衡向逆反應方向移動。

即哪方向速率大平衡就向哪方向移動。

3.影響化學平衡的外界因素

(1)實驗探究

①實驗I：已知在K￡QOT的溶液中存在平衡

+

Cr20r+H20=t2Cr0r+2H

(橙色)(黃色)

取兩支試管各加入5mL0.1mol?L-'的MCnOi溶液。

a.向1號試管中加入幾滴濃硫酸，橙色變深,說明平衡向逆反應方向移動。

b.向2號試管中加入幾滴濃NaOH溶液，橙色變黃色，說明平衡向正反應方向移動。

②實驗II：將充入NO?的球放入熱水，顏色變化為紅棕色變深,放入冰水中顏色變化為

紅棕色變淺,說明2麗2(8)=^0,(8)△彩0。

(2)影響化學平衡的外界因素

增大反應物濃度或減小生成物濃度向正反應方向移動

濃度

減小反應物濃度或增大生成物濃度向逆反應方向移動

向氣體分子總數(shù)減小的方向移

壓強增大壓強

反應前后氣動

(對有

體體積改變向氣體分子總數(shù)增大的方向移

氣體減小壓強

動

參加

反應前后氣

的反應)改變壓強平衡丕移動

體體積不變

升高溫度向吸熱反應方向移動

溫度

降低溫度向放熱反應方向移動

［補短板］

(1)催化劑同等程度改變「正與「逆，平衡不移動。

(2)溫度改變對任何可逆反應均有平衡移動，但壓強改變只對有氣體參與且反應前后氣

體系數(shù)不相等的反應有平衡移動。

(3)氣體反應中，改變固體或純液體的量，對化學平衡無影響。

(3)通過建圖像分析影響化學平衡移動的因素

某溫度下，在密閉容器中S02、。2、S03三種氣態(tài)物質(zhì)建立化學平衡后，改變條件對反應

2S02(g)+02(g)=^2S0：i(g)A長0的正、逆反應速率的影響如圖所示：

ABCD

①加催化劑對反應速率影響的圖像是c(填字母，下同)，平衡丕移動。

②升高溫度對反應速率影響的圖像是A，平衡向逆反應方向移動。

③增大反應容器體積對反應速率影響的圖像是p,平衡向逆反應方向移動。

④增大的濃度對反應速率影響的圖像是B,平衡向正反應方向移動。

4.勒?夏特列原理

如果改變影響化學平衡的條件之一(如溫度、壓強，以及參加反應的化學物質(zhì)的濃度)，

平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。如對N2(g)+3H2(g)=且NL(g)反應在一定溫度

下達到平衡時［Nl=amol?「，壓強為0,在恒溫下，將容器容積縮小一半，達到平衡時,

［N2］/<2amol?Lp'<2p?

［基礎(chǔ)判斷］

(DKzCmOi溶液中存在：Cr20r+H20=t2Cr0r+2If,向溶液中加入KC1固體，平衡不

移動。()

(2)增加可逆反應反應物的量，平衡一定發(fā)生移動。()

(3)若平衡向正反應方向移動，平衡轉(zhuǎn)化率一定增大。()

(4)對于反應N2(g)+3H2(g)=t2NH3(g),若斷裂2molH—H鍵，同時形成1molN三

N鍵，則平衡正向移動。()

(5)對于反應2A(g)+B(g)3^=s2C(g),當「正(A)=3z(B)時,平衡正向移動。

()

(6)合成氨反應需使用催化劑,說明催化劑可以促進該平衡向生成氨的方向移動。()

(7)除去Ch中HC1可將氣體通入飽和食鹽水，體現(xiàn)了勒?夏特列原理。()

［答案］⑴V(2)X(3)X(4)X(5)V(6)X(7)V

［知識應用］

勒?夏特列原理乂稱平衡移動原理，可以解決平衡移動問題，完成下列問題。

(1)對于N2(g)+3H2(g)；=2NH3(g)AKO,達平衡后，改變條件，請回答：

①升溫，平衡向移動，新平衡的溫度比原來的。

②縮小容器體積至原體積的看平衡向移動，新平衡的壓強"與原平衡的壓

強R的關(guān)系為一，新平衡時［弗］'與原平衡的［弗］的關(guān)系為

(2)下列說法或事實不能用勒?夏特列原理解釋的是o

①SO2氧化為S03,往往需要使用催化劑2sO2(g)+Oz(g)=t2sOKg)

②500℃左右的溫度比室溫更有利于合成氨反應N2(g)+3H?(g)『^2NH3(g)△水0

③Hz、L、HI平衡混合氣體加壓后顏色加深Hz(g)+12(g)*2H1(g)

④SO2氧化為S03常采用常壓不采用高壓

/

[答案]⑴①逆反應高②正反應Po<p'<2A[N2]<[N2]<2[N2]⑵①②③④

【關(guān)鍵能力?培養(yǎng)】

命題點1化學平衡移動的判斷

1.對于一定條件下的可逆反應

甲：A(g)+B(g)=sC(g)△水0

乙：A(s)+B(g)=tC(g)A/XO

丙：A(g)+B(g)=12C(g)kH>0

達到化學平衡后，改變條件，按要求回答下列問題：

⑴升溫，平衡移動的方向分別為(填“向左”“向右”或“不移動”)：

甲_;乙；丙__一。

此時反應體系的溫度均比原來(填“高”或“低”)。混合氣體的平均相對分子

質(zhì)量變化分別為(填“增大”“減小”或“不變”)

甲;乙;丙。

(2)加壓，使體系體積縮小為原來的;

①平衡移動方向分別為(填“向左”“向右”或“不移動”)：

甲;乙;丙。

②設(shè)壓縮之前壓強分別為0單、p乙、p再,壓縮后壓強分別為甲、p'乙、

?！鷦t。卬與甲、P乙與p'乙、。內(nèi)與。'內(nèi)的關(guān)系分別為：

甲;乙;丙。

(3)恒溫恒壓充入然氣，平衡移動方向分別為(填“向左”“向右”或“不移動”)：

甲;乙:丙。

[答案](1)向左向左向右高減小減小不變

⑵①向右不移動不移動②。甲〈。'甲〈20甲p'z,=2pz.//丙=2p丙

(3)[可左不移動不移動

2.一定溫度下，將一定量的SO?與奧通入密閉容器中發(fā)生反應：2s02(g)+

02(g)=82so3(g)OGO,平衡時SO2、02、S()3的濃度分別為2mol?L~\1

mol?L_1.2mol?改變下列條件，平衡向正向移動的是()

A.升高溫度

B.擴大容器體積

C.恒溫恒容通入1molSO2、1mol0八1molSO3混合氣體

D.恒溫恒容通入1mol氨氣

C[升溫、減壓平衡均向逆向移動，A、B錯誤；恒溫恒容通“惰氣”，平衡不移動，D

錯誤；恒溫恒容通入1mol$。2、1molOz、1molSO：,相當于加壓，使平衡正向移動，C正

確。］

題后歸納?

平衡移動判斷的兩種特殊情況分析

(1)“惰性氣體”對化學平衡的影響。

①恒溫、恒容條件

原平衡體系體系總壓強增大一體系中各組分的濃度不變一平衡不移動。

②恒溫、恒壓條件

容器容積增大，

原平衡體系各反應氣體的一

分壓減小

體系中各組

分的濃度同反應前后體積不變反應》平衡不移動

倍數(shù)減小反應前后體積可變反應，平衡向氣體體積

(等效于減壓)增大的方向移動

(2)同等程度地改變平衡反應混合物中各物質(zhì)的濃度時，應視為壓強的影響。

命題點2平衡轉(zhuǎn)化率的分析

3.在一個密閉容器中充入amolA和6molB,發(fā)生反應aA(g)+冼(g)一icC(g)+

㈤(g)A/0O,一段時間后達到平衡，測得各物質(zhì)的濃度。

(1)若體積不變，僅增加［A］,A的轉(zhuǎn)化率將(填“增大”“減小”或“不變”，

下同)，B的轉(zhuǎn)化率將,達到新平衡時，［A］將，［;C］將o

(2)體積不變，再充入amolA和6moiB,則平衡移動，達到新平衡時，［A］將

，［C］將。

①若a+6=c+d,則A的轉(zhuǎn)化率將；

②若a+力c+d,則A的轉(zhuǎn)化率將；

③若告+從c+d,則A的轉(zhuǎn)化率將。

(3)升高溫度，平衡移動，達到新平衡時，［A］將一，［C］將，A

的轉(zhuǎn)化率將。

［答案］(1)減小增大增大增大

(2)正向增大增大①不變②增大③減小

(3)正向減小增大增大

題后歸納.

平衡轉(zhuǎn)化率變化的判斷方法

(1)改變溫度或壓強，若平衡正向移動，轉(zhuǎn)化率增大。

(2)兩種或多種反應物的反應，增大某一反應物的濃度，其他反應物的轉(zhuǎn)化率增大，而

自身的減小。

(3)對于分解的可逆反應&A(山=^華1)+&5),A分解建立平衡后，增大A的濃度,

平衡向正向移動。當a=8+c時，a(A)不變，0(A)不變；a>6+c時，a(A)增大，0(A)

減??；a<Z?+c時，a(A)減小，0(A)增大。

命題點3平衡移動結(jié)果的分析

4.(雙選)在一密閉容器中，反應aA(g)+曲($)=8(的+疝(。達到平衡后，保持溫

度不變，將容器縮小為原來的一半，當達到新的平衡時，A的濃度是原來的1.6倍，則下列

說法正確的是()

A.平衡向正反應方向移動B.a<c+d

C.物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率增大D.物質(zhì)D的濃度減小

AC［容器縮小為原來的一半，若平衡不移動，則A的濃度應變?yōu)樵瓉淼?倍，說明平

衡正向移動，A的轉(zhuǎn)化率增大。］

5.(2019-日照模擬)7℃時，在恒容密閉容器中充入一定量的H?和C0,在催化劑作用

下發(fā)生反應：C0(g)+2H2(g)=4HQH(g)△水0。反應達到平衡B寸，CHQH的體積分數(shù)與

湍〃(?Hz的)關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()

°12n(HJ

n(CO)

A.反應達平衡時，升高體系溫度，CO轉(zhuǎn)化率升高

B.反應達平衡時，再充入一定量Ar,平衡右移，平衡常數(shù)不變

C.反應達平衡時，加入CO,平衡右移，CO的轉(zhuǎn)化率升高

D."*=2.5時達到平衡狀態(tài)，CHQH的體積分數(shù)可能是圖中的廠點

77(CO)

D［在相同條件下，當配料比等于系數(shù)比時，產(chǎn)物的含量最高。當喘■二？需時的

OGHsOH)低于嚕1=2時的<t>(CH30H),即C點,D正確。］

6.(2019?武漢質(zhì)檢)一定溫度下，密閉容器中進行反應：2s02(g)+02(g)=^2SO,(g)

△小0。測得/正(SOJ隨反應時間(f)的變化如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()

t\t2h

A.友時改變的條件：只加入一定量的SO?

B.在。時平衡常數(shù)看大于友時平衡常數(shù)及

C.力時平衡混合氣體的了大于6時平衡混合氣體的了

D.力時平衡混合氣體中S。,的體積分數(shù)等于竊時平衡混合氣體中SQ：的體積分數(shù)

D［A項，若tz時改變的條件是只加入一定量的SOz,則￡?時刻/正(SO?)瞬時增大，t3

時刻重新達到平衡時的速率將大于&時刻達到平衡時的速率，錯誤；B項，「正(幻=/正(掇,

說明溫度相同，(不改變，錯誤；C項，平衡狀態(tài)相同，下不變，錯誤。］

踐后反思

化學平衡移動及其結(jié)果分析誤區(qū)

(1)平衡移動的結(jié)果只是減弱了外界條件的變化，而不能消除外界條件的變化。

(2)不要把r正增大與平衡向正反應方向移動等同起來，只有/正》P逆時，才使平衡向正

反應方向移動。

(3)同等程度地改變反應混合物中各物質(zhì)的濃度時，應視為壓強的影響。

(4)對于縮小體積增大壓強，不管是否移動，各成分的濃度均增大，但增大的倍數(shù)可能

不同也可能相同。

(5)不要把化學平衡向正反應方向移動與反應物轉(zhuǎn)化率的提高等同，當反應物總量不變

時，化學平衡向正反應方向移動，反應物的轉(zhuǎn)化率提高；當增大一種反應物的濃度，使化學

平衡向正反應方向移動時，會使另一種反應物的轉(zhuǎn)化率提高，而本身的轉(zhuǎn)化率降低。

B層級，學科素養(yǎng)?應用創(chuàng)新提升素養(yǎng)體險應用

?--------------XUEKESUYANGYINGYONGCHUANGXIN

素.兼19化學平衡的調(diào)控在化工生產(chǎn)中的應用

——科學精神與社會責任

【素養(yǎng)解讀】

“學以致用”是學習化學知識的一個重要使命。對于化學平衡中條件控制在生產(chǎn)、生活

中應用廣泛，近三年命題的頻率為100%,預測2021年命題將會加強。此類試題充分體現(xiàn)了

科學精神和社會責任的化學核心素養(yǎng)。

［楊蟋觀

1.化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則

條件原則

從化學反應速率分析既不能過快，又不能太慢

既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，

從化學平衡移動分析

又要注意二者影響的矛盾性

①增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用

從原料的利用率分析率，從而降低生產(chǎn)成本

②循環(huán)操作

從實際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等

從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性對溫度的限制

2.工業(yè)合成氨的原理與條件選擇

(1)反應原理

-1

N2(g)+3H2(g)___i2Nlh(g)21=-92.4kJ?mol

反應特點：①反應為可逆反應；②正反應為放熱反應；③反應物、生成物均為氣體，且

正反應為氣體物質(zhì)的量減小的反應。

(2)條件選擇

①壓強：10MPa?30MPa的壓強。壓強越高，轉(zhuǎn)化率越大，但對材料設(shè)備的要求越高,

成本越高。

②溫度：400~500℃的溫度。溫度要適宜，既要考慮速率又要考慮反應程度，同時還

要考慮催化劑的活性溫度。

③催化劑：使用催化劑可提高反應速率，同時不同的催化劑有不同的活性和選擇性。

④循環(huán)操作：提高原料利用率。

［典例導航］

(2016?全國卷H,節(jié)選)丙烯月青(CH?=CHCN)是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用“丙

烯氨氧化法”生產(chǎn)，主要副產(chǎn)物有丙烯醛(CH2=CHCH0)和乙晴(CH：CN)等。

回答下列問題：

(1)以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯懵(GHN和副產(chǎn)物丙烯醛93乩0)

的熱化學方程式如下：

3

-1

①C3H6(g)+NH.(g)+^O2(g)=GH3N(g)+3H20(g)A//=-515kJ?mol

②C3H6(g)+02(g)=C3HiO(g)+HzO(g)

A//=-353kJ-mol-1

有利于提高丙烯般平衡產(chǎn)率的反應條件是;提高丙烯月青反應選擇性的關(guān)鍵因

素是。

(2)圖(a)為丙烯睛產(chǎn)率與反應溫度的關(guān)系曲線，最高產(chǎn)率對應的溫度為460低于

460℃時，丙烯月青的產(chǎn)率________(填“是”或“不是”)對應溫度下的平衡產(chǎn)率，判斷理由

是___________________________________________________

；高于460℃時，丙烯晴產(chǎn)率

降低的可能原因是(雙選，填標號)。

A.催化劑活性降低B.平衡常數(shù)變大

C.副反應增多

⑶丙烯月青和丙烯醛的產(chǎn)率與"(氨)/〃(丙烯)的關(guān)系如圖⑹所示。由圖可知，最佳

〃(氨)/〃(丙烯)約為，理由是—

。進料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為

［思路點撥］

「放熱反應且放熱量較大-溫度低有利

(1)反應①卜氣體分子數(shù)增大一?壓強低有利

的特點L催化劑具有加速和選擇性的作用

-460℃時，產(chǎn)率最高

可能

(2)圖(a)的特點低于46011c時，產(chǎn)率較低---?■反應慢,未平衡

可能

一高于460℃時，產(chǎn)率較低一;催化劑活性低,

正反應程度低

1必心上|-*n(氨)/“(丙烯)越大，丙烯暗產(chǎn)率越高

(3)(>1(氨)(丙烯)越大，丙烯醛產(chǎn)率越低

抬氨窩)=1.0-丙烯月青的產(chǎn)率最高，根據(jù)反應①〃(氨)："(02)=1：1.5,故〃(氨)：〃(空

氣)=1：(1.5X5)=1：7.5?

［答案］(1)降低溫度、降低壓強催化劑

(2)不是該反應為放熱反應，平衡產(chǎn)率應隨溫度升高而降低AC

(3)1該比例下丙烯月青產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低1：7.5：1

L重泰提升I

1.(2019?陜西名校聯(lián)考)在一定條件下，利用COz合成enroll的反應為C02(g)+

3H2(g);±CHQH(g)+HQ(g)△〃，研究發(fā)現(xiàn)，反應過程中會發(fā)生副反應為COMg)+

H2(g)=iC0(g)+H20(g)溫度對CHQH、CO的產(chǎn)率影響如圖所示。下列說法中不正

確的是()

A.△"0,A">0

B.增大壓強有利于加快合成反應的速率

C.生產(chǎn)過程中，溫度越高越有利于提高CH30H的產(chǎn)率

D.選用合適的催化劑可以減弱副反應的發(fā)生

C［根據(jù)圖像可以看出，溫度越高，CO的產(chǎn)率越高，CH2H的產(chǎn)率越低。］

2.某工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生反應：2A(g)+B(g);i2M(g)2X0。下列有關(guān)該工業(yè)生產(chǎn)的

說法中正確的是()

A.這是一個放熱的燃減反應，在低溫條件下該反應一定可自發(fā)進行

B.若物質(zhì)B價廉易得，工業(yè)上一般采用加入過量的B,以提高A的轉(zhuǎn)化率

C.工業(yè)上一般采用較高溫度合成M,因溫度越高，反應物的轉(zhuǎn)化率越高

D.工業(yè)生產(chǎn)中常采用催化劑，因為使用催化劑可提高反應物的轉(zhuǎn)化率

［答案］B

3.(2019?湘東六校聯(lián)考)“丁烯裂解法”是一種重要的丙烯生產(chǎn)方法，但生產(chǎn)過程中

會有生成乙烯的副反應發(fā)生。

主反應：3cH84aH6；

副反應：(：品2&乩。

測得上述兩反應的平衡體系中，各組分的質(zhì)量分數(shù)M隨溫度(t)和壓強(p)變化的趨勢

分別如圖1和圖2所示。

(1)平衡體系中的丙烯和乙烯的質(zhì)量比是工業(yè)生產(chǎn)丙烯時選擇反應條件的重要指標之

一，從產(chǎn)物的純度考慮，該數(shù)值越高越好，從圖1和圖2中表現(xiàn)的趨勢來看，下列反應條件

最適宜的是(填字母序號)。

A.300℃0.1MPaB.700℃0.1MPa

C.300℃0.5MPaD.700℃0.5MPa

(2)有研究者結(jié)合圖1數(shù)據(jù)并綜合考慮各種因素，認為450℃的反應溫度比3000c或

700℃更合適，從反應原理角度分析其理由可能是

(3)圖2中，隨壓強增大平衡體系中丙烯的質(zhì)量分數(shù)呈上升趨勢，從平衡角度解釋其原

因是0

［解析］(1)由題圖1可知，300℃時，乙烯的質(zhì)量分數(shù)最低，雖然丙烯的質(zhì)量分數(shù)不

是最高，但丙烯與乙烯的質(zhì)量比最大。由題圖2可知，當壓強為0.5MPa時，乙烯的質(zhì)量

分數(shù)最低，丙烯的質(zhì)量分數(shù)最高，則丙烯與乙烯的質(zhì)量比最大。故最適宜的條件為300℃、

0.5MPa。

［答案］(1)C

(2)450C比300C的反應速率快，比700°C的副反應程度?。涸摐囟认露∠┺D(zhuǎn)化成丙

烯的轉(zhuǎn)化率高；該溫度下催化劑的選擇性最高；該溫度是催化劑的活性溫度(合理即可)

(3)壓強增大，生成乙烯的副反應平衡逆向移動，丁烯濃度增大，導致主反應的平衡正

向移動，從而使丙烯含量增大

素養(yǎng)20“假設(shè)一等效”思想突破平衡狀態(tài)比較

一一證據(jù)推理與模型認知

【素養(yǎng)解讀】

“平衡狀態(tài)比較”在近幾年的高考中時常出現(xiàn)，難度較大，不易分析。如果運用“假設(shè)

一等效”思想去領(lǐng)悟，就容易理解了。本部分也充分體現(xiàn)了“證據(jù)推理與模型認知”的化學

核心素養(yǎng)。

L修帔觀

i.等效平衡

(1)等效平衡的概念

在相同條件下(恒溫、恒容或恒溫、恒壓)，同一可逆反應體系，不管是從正反應方向開

始，還是從逆反應方向開始，在達到化學平衡狀態(tài)時.，任何相同組分的百分含量(體積分數(shù)、

物質(zhì)的量分數(shù)等)均相同，這樣的化學平衡互稱為等效平衡。

(2)等效平衡的分類及特點

等效類型①②③

條件恒溫、恒容恒溫、恒容恒溫、恒壓

反應的特點任何可反應前后氣體分子任何可逆

逆反應數(shù)相等反應

換算為化換算為化

換算為化學方程式

學方程式學方程式

同一邊物質(zhì)，其

起始投料同一邊物同一邊物

“量”符合同一比

質(zhì)，其質(zhì)，其“量”

例

“量”相同符合同一比例

質(zhì)量分

相同相同相同

平衡數(shù)（哪）

特點濃度（C）相同成比例相同（氣體）

物質(zhì)的量5）相同成比例成比例

2.“假設(shè)一等效”思想比較平衡狀態(tài)

（1）構(gòu)建恒溫恒容等效平衡

新平衡狀態(tài)可認為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加并壓縮而成，相當于增大壓強。

也一叩疊加.同壓縮.

（2）構(gòu)建恒溫恒壓等效平衡（以氣體物質(zhì)的量增加的反應為例，見圖示）

新平衡狀態(tài)可以認為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加，壓強不變，平衡不移動。

（3）恒溫恒容與恒溫恒壓條件平衡比較模式（起始量相同）

恒溫恒容

p改變

兩容器中的壓強（力、）2）可能

%,不同，進而分析反應程度。

.恒溫恒壓.團一

，2

［典例導航］

把晶體放入一固定容積的密閉容器中氣化并建立NO（g）,_i2N02（g）平衡后，保

持溫度不變，再通入與起始時等量的NQ,氣體，反應再次達平衡，則新平衡N。的轉(zhuǎn)化率與

原平衡比（）

A.變大B.變小C.不變D.無法確定

［思路點撥］設(shè)計過程圖示如下:

［答案］B

I母題變式

若將“固定容積”改為“固定壓強”，則答案應選。

［答案］C

L素簫提升1

1.在相同溫度下，分別將