2021高考化学鲁科版一轮复习教师用书第七章第1课时　化学反应方向、平衡状态与平衡移动

[课时设计]

本章内容是化学反应原理的重要组成部分,是高考中命制反应原理综合题的主要部分,也是学生学习各种动态平衡的基石和思维发散源。共设计6课时,第1、3课时为知识梳理课,第2、4、5为热点题型课,第6课时为体现学科特色题型的方法指导课,培养学生的变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知的学科素养。各课时之间由知识到题型,由基础到能力再到素养,层层递进,螺旋上升。

第1课时　化学反应方向、平衡状态与平衡移动

[课型标签:知识课　基础课]

知识点一　化学反应进行的方向

1.自发过程

(1)含义

(2)特点

①体系趋向于从高能状态转变为低能状态。

②体系趋向于从有序体系转变为无序体系。

2.判断化学反应进行方向的依据

[名师点拨] 数学象限法判断化学反应的自发性

1.下列反应在任意温度下一定能自发进行的是(　D　)

A.2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑

B.NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)　ΔH<0

C.CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)　ΔH>0

D.X2Y2(s)X2(g)+Y2(g)　ΔH<0

解析:A项,电解反应是吸热反应,借助外力才能发生,ΔH>0,ΔS>0,低温下不能自发进行;B项,反应是放热反应,ΔH<0,ΔS<0,高温下不能自发进行;C项,反应是吸热反应,ΔH>0,ΔS>0,低温下不能自发进行;D项,反应是放热反应,ΔH<0,ΔS>0,任意温度下都能自发进行。

2.下列有关化学反应方向及其判据的说法中正确的是(　C　)

A.非自发反应就是不可能发生的反应,自发反应就是能较快进行的反应

B.高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应

C.由能量判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程

D.反应NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)在低温下能自发进行,说明该反应的ΔH>0

解析:非自发反应在一定条件下也能发生,自发反应进行的也不一定较快,A项错误;石墨转化为金刚石,ΔH>0,该反应是非自发进行的化学反应,B项错误;能量判据和熵判据组合而成的复合判据,只要ΔG=ΔH-TΔS<0,反应就可以自发进行,若ΔG>0,反应就不能自发进行,C项正确;反应NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)在低温下能自发进行,ΔG=ΔH-TΔS<0,从方程式知TΔS<0,说明ΔH<0,D项错误。

3.某反应2AB(g)C(g)+3D(g)在高温时能自发进行,其逆反应在低温下能自发进行,则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为(　C　)

A.ΔH<0,ΔS>0 B.ΔH<0,ΔS<0

C.ΔH>0,ΔS>0 D.ΔH>0,ΔS<0

解析:该反应是气体分子数增加的反应,故ΔS>0,根据反应方向的复合判据,若ΔH-TΔS<0反应能自发进行,该反应正反应在高温下自发进行,且ΔS>0,则可判断该反应为吸热反应,ΔH>0,C项正确。

知识点二　化学平衡状态

1.可逆反应

2.化学平衡状态

(1)概念

一定条件下的可逆反应中,正反应速率与逆反应速率相等,反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。

(2)平衡特征

[名师点拨] 判断化学平衡状态的方法——“正逆相等,变量不变”

1.(2018·浙江卷)反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)为放热反应,若在恒压绝热容器中发生,下列选项表明反应一定已达平衡状态的是(　A　)

A.容器内的温度不再变化

B.容器内的压强不再变化

C.相同时间内,断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等

D.容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2

解析:因该反应在恒压绝热容器中进行且为放热反应,当容器内的温度不再变化时,说明放出的热量不再变化,可以判断反应已达平衡状态,A项符合;因反应在恒压条件下进行,压强始终不变,故压强不再变化不能表明反应一定已达平衡状态;相同时间内,断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等,不能表明反应一定已达平衡状态;容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2,不能确定是否不再变化,不能表明反应一定已达平衡状态。

2.在一个恒容密闭容器中发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L-1、0.2 mol·L-1、0.2 mol·L-1,当反应达到平衡时,可能出现的数据是(　C　)

A.c(SO3)=0.4 mol·L-1

B.c(SO2)=c(SO3)=0.15 mol·L-1

C.c(SO2)=0.25 mol·L-1

D.c(SO2)+c(SO3)=0.5 mol·L-1

解析:根据极限法分析:

　　　　　　　　　　　　2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

c(某时刻)/( mol·L-1)   0.2    0.2    0.2

向右进行完全/( mol·L-1)   0     0.1    0.4

向左进行完全/( mol·L-1)   0.4    0.3    0

由于反应为可逆反应,SO3的浓度一定小于0.4 mol·L-1,A错误;SO2与SO3浓度不会均为0.15 mol·L-1,只能一种物质的浓度增大,另一种物质的浓度减小,B错误;由于反应为可逆反应,SO2的浓度一定小于0.4 mol·L-1,则可能为0.25 mol·L-1,C正确;根据元素守恒,c(SO2)+c(SO3)=0.4 mol·L-1,D错误。

3.(2019·上海黄浦区二模)对于可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是(　A　)

A.达到化学平衡时,4v正(O2)=5v逆(NO)

B.若单位时间内生成x mol NO的同时,消耗x mol NH3,则反应达到平衡状态

C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大

D.化学反应速率关系是:2v正(NH3)=3v正(H2O)

解析:4v正(O2)=5v逆(NO)能证明化学反应的正、逆反应速率是相等的,达到了化学平衡状态,A正确;单位时间内生成x mol NO,同时消耗x mol NH3,都只表示了正反应方向,则不能说明化学反应的正、逆反应速率是相等的,B错误;若增加容器体积即减小压强,正、逆反应速率均减慢,C错误;3v正(NH3)=2v正(H2O),只有正反应,没有逆反应,反应速率之比等于化学方程式的化学计量数之比,D错误。

4.一定温度下,反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　D　)

A.①② B.②④ 

C.③④ D.①④

解析:ΔH是恒量,不能作为判断平衡状态的标志;该反应是充入1 mol N2O4,正反应速率应是逐渐减小直至不变,③曲线趋势不正确。

知识点三　化学平衡移动

1.化学平衡移动的过程

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,不发生平衡移动。

(3)v正<v逆:平衡向逆反应方向移动。

3.外界条件对化学平衡的影响

(1)若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下:

(2)勒·夏特列原理

如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强、浓度等),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

[名师点拨] 解答化学平衡移动类试题的一般思路

1.在已处于化学平衡状态的体系中,如果下列量发生变化,其中一定能表明平衡发生移动的是(　A　)

A.反应物的转化率 

B.反应混合物的浓度

C.正、逆反应速率 

D.反应混合物的压强

解析:A项,只有平衡移动,才能改变反应物的转化率,所以反应物的转化率改变平衡一定移动,正确;B项,如果混合物中各组分的浓度变化,但保持各组分的含量不变时,平衡不移动,错误;C项,使用合适的催化剂,反应速率改变,但平衡不移动,错误;D项,如果反应前后气体总物质的量不变,则压强对平衡无影响,错误。

2.(2019·北京东城区一模)下列事实不能用平衡移动原理解释的是(　B　)

A.开启啤酒瓶后,瓶中马上泛起大量泡沫

B.由H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的平衡体系加压后颜色变深

C.实验室制取乙酸乙酯时,将乙酸乙酯不断蒸出

D.石灰岩受地下水长期溶蚀形成溶洞

解析:啤酒中存在平衡:CO2(g)CO2(aq),开启啤酒瓶,瓶中压强降低,平衡向气体体积增大的方向移动,即向生成CO2气体的方向移动,A项不符合题意;反应 H2(g)+I2(g)2HI(g)是一个反应前后气体分子数不变的反应,压强的改变并不能使平衡发生移动,此混合气体加压后颜色变深,是因为I2(g)的浓度的增大,B项符合题意;实验室制取乙酸乙酯时,采用加热的方式将生成的乙酸乙酯不断蒸出,从而使平衡向生成乙酸乙酯的方向移动,C项不符合题意;石灰岩地貌的形成与以下反应有关:CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2,固体的溶解和凝结的反反复复,涉及了平衡的移动,D项不符合题意。

3.反应2SO2+O22SO3　ΔH<0是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是(　B　)

A.恒温恒容,向反应容器中充入He,体系的压强增大,平衡正向移动

B.增加O2的浓度,平衡向右移动,SO2的转化率增大

C.升温可以加快合成SO3的速率,同时提高SO2的转化率

D.平衡向右移动时,反应物的浓度减小,生成物的浓度增大

解析:恒温恒容充入He,反应体系压强增大,但参加反应气体的浓度不变,平衡不移动,A项错误;增大一种反应物浓度,另一种反应物转化率增大,增加O2的浓度,平衡正向移动,二氧化硫转化率增大,B项正确;升温可以加快合成SO3的速率,但化学平衡向着吸热方向进行,即向着逆反应方向进行,降低了SO2的转化率,C项错误;平衡向正反应方向移动,可能是增大二氧化硫的浓度的结果,平衡后三氧化硫的浓度增大、二氧化硫的浓度也增大,D项错误。

4.如图表示可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)　ΔH<0达到平衡后,改变某一反应条件,反应速率随时间变化的情况,根据曲线判断下列说法中正确的是(　C　)

A.t1时降低了温度,平衡向正反应方向移动

B.t1时增大了压强,平衡向正反应方向移动

C.t1时增大了A的浓度,同时减小了C的浓度,平衡向正反应方向移动

D.t1时可能使用了催化剂

解析:根据图像可知,t1时刻正反应速率突然增大,达到新平衡后正反应速率比第一次平衡时小,说明t1时刻逆反应速率减小,不可能是改变了温度、压强或使用了催化剂。