高考化學一輪復習 第22講 化學平衡狀態(tài)課件.ppt

第22講化學平衡狀態(tài) 考綱要求 1 了解化學反應的可逆性及化學平衡的建立 2 掌握化學平衡的特征 3 能正確計算化學反應的轉(zhuǎn)化率 4 理解外界條件 濃度 溫度 壓強 催化劑等 對化學平衡的影響 能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律 5 了解化學平衡的調(diào)控在生活 生產(chǎn)和科學研究領域中的重要作用 考點1可逆反應與化學平衡狀態(tài) 知識梳理 1 可逆反應 正反應 逆 反應 小于 2 化學平衡狀態(tài) 1 概念在一定條件下的可逆反應中 正反應速率與逆反應速率 反應體系中所有參加反應的物質(zhì)的質(zhì)量或濃度保持的狀態(tài) 相等 不變 2 建立過程在一定條件下 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 最大 逐漸減小 逐漸增大 以上過程可用如圖表示 3 化學平衡特征 可逆 v 正 v 逆 濃度或百分含量 3 平衡轉(zhuǎn)化率 多維思考 判斷下列說法是否正確 正確的打 錯誤的打 提示 1 2 3 4 5 提示 6 7 8 考點演練 考向一可逆反應中物質(zhì)濃度的判斷1 2017 湖南五市十校聯(lián)考 在一密閉容器中進行反應 2so2 g o2 g 2so3 g 已知反應過程中某一時刻so2 o2 so3的濃度分別為0 4mol l 0 2mol l 0 4mol l 當反應達到平衡時 可能存在的數(shù)據(jù)是 a so2為0 8mol l o2為0 4mol lb so2為0 5mol lc so3為0 8mol ld so2 so3均為0 3mol l b 解析 所給反應為可逆反應 假設so2 g 和o2 g 全部轉(zhuǎn)化為so3 g 2so2 g o2 g 2so3 g 初始 mol l 0 40 20 4變化 mol l 0 40 20 4平衡 mol l 000 8 假設so3 g 全部轉(zhuǎn)化為so2 g 和o2 g 2so2 g o2 g 2so3 g 初始 mol l 0 40 20 4變化 mol l 0 40 20 4平衡 mol l 0 80 40由以上分析可知達到平衡時 0 c so2 0 8mol l 0 c o2 0 4mol l 0 c so3 0 8mol l so2為0 8mol l o2為0 4mol l不在范圍內(nèi) a不可能 so2范圍0 c so2 0 8mol l b可能 so3濃度不在范圍0 c so3 0 8mol l內(nèi) c不可能 據(jù)元素守恒 c so2 與c so3 和始終為0 8mol l d不可能 2 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c1 c2 c3 均不為零 達到平衡時 x y z的濃度分別為0 1mol l 1 0 3mol l 1 0 08mol l 1 則下列判斷正確的是 a c1 c2 3 1b 平衡時 y和z的生成速率之比為2 3c x y的轉(zhuǎn)化率不相等d c1的取值范圍為0 c1 0 14mol l 1 d 解析 平衡濃度之比為1 3 轉(zhuǎn)化濃度亦為1 3 故c1 c2 1 3且x y的轉(zhuǎn)化率相等 a c不正確 平衡時y生成表示逆反應 z生成表示正反應 若達平衡vy 生成 vz 生成 應為3 2 b不正確 由可逆反應的特點可知0 c1 0 14mol l 1 d正確 方法規(guī)律極端假設法確定物質(zhì)的濃度范圍1 原理 可逆反應不可能進行完全 反應體系各物質(zhì)同時共存 2 方法 假設反應正向或逆向進行到底 求出各物質(zhì)濃度的最大值和最小值 從而確定它們的濃度范圍 考向二化學平衡狀態(tài)的判定3 導學號96656139可逆反應 2no22no o2在體積固定的密閉容器中 達到平衡狀態(tài)的標志是 單位時間內(nèi)生成nmolo2的同時生成2nmolno2 用no2 no o2的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應速率比為2 2 1的狀態(tài) 混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài) 混合氣體的密度不再改變的狀態(tài) 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變的狀態(tài) 混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài) a b c d 全部 c 解析 單位時間內(nèi)生成nmolo2等效于消耗2nmolno2同時生成2nmolno2 故正確 只要反應發(fā)生 就有用no2 no o2的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應速率比為2 2 1的狀態(tài) 故錯誤 混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài) 說明二氧化氮的濃度不變 反應達平衡狀態(tài) 故正確 混合氣體的密度一直不改變 故錯誤 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變的狀態(tài) 說明氣體的物質(zhì)的量不變 反應達平衡狀態(tài) 故正確 混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài) 說明氣體的物質(zhì)的量不變 反應達平衡狀態(tài) 故正確 4 一定溫度下在容積恒定的密閉容器中 進行如下可逆反應 a s 2b g c g d g 下列敘述能表明該反應已達到平衡狀態(tài)的是 混合氣體的密度不再變化時 容器內(nèi)氣體的壓強不再變化時 混合氣體的總物質(zhì)的量不再變化時 b的物質(zhì)的量濃度不再變化時 混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài) 當v正 b 2v逆 c a b c d 只有 a 解析 a為固態(tài) 反應正向進行時氣體質(zhì)量增大 逆向進行時氣體質(zhì)量減小 所以 密度不變時平衡 正確 該反應前后氣體體積不變 所以壓強不變時不一定平衡 錯誤 該反應前后氣體物質(zhì)的量相等 所以混合氣體的總物質(zhì)的量不變不一定平衡 錯誤 b的濃度不變 說明反應達到平衡 正確 混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài) 說明氣體的質(zhì)量不變 正 逆反應速率相等 反應達到平衡 正確 v正 b 2v逆 c 時 說明正 逆反應速率相等 反應達到平衡 正確 判斷化學平衡狀態(tài)的方法 正逆相等 變量不變 方法規(guī)律 注意以下幾種情況不能作為可逆反應達到化學平衡狀態(tài)的標志 1 某一時刻 各物質(zhì)的濃度 或物質(zhì)的量或分子數(shù) 之比等于化學計量數(shù)之比的狀態(tài) 2 恒溫 恒容條件下氣體體積不變的反應 混合氣體的壓強或氣體的總物質(zhì)的量不隨時間而變化 如2hi g i2 g h2 g 3 全部是氣體參加的體積不變的反應 體系的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化 如2hi g i2 g h2 g 4 全部是氣體參加的反應 恒容條件下體系的密度保持不變 考點2化學平衡的移動 知識梳理 1 化學平衡移動的過程 2 影響化學平衡的外界因素 1 影響化學平衡的因素 正 逆 減小 增大 不移動 吸熱 放熱 不能 2 幾種特殊情況說明 改變固體或純液體的量 對化學平衡沒影響 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 3 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 平衡向能夠這種改變的方向移動 減弱 多維思考 1 判斷下列說法是否正確 正確的打 錯誤的打 1 化學平衡發(fā)生移動 速率一定改變 速率改變 化學平衡一定發(fā)生移動 2 升高溫度 化學平衡一定發(fā)生移動 提示 1 2 3 4 5 提示 6 7 8 9 6 co g h2o g co2 g h2 g h 0 在其他條件不變的情況下改變壓強 平衡不發(fā)生移動 反應放出的熱量不變 7 增大反應物的量 化學反應速率加快 化學平衡正向移動 8 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 9 恒溫恒容條件下 反應2no2 g n2o4 g 達到平衡后 再向容器中通入一定量的n2o4 g 重新達到平衡后 no2的體積分數(shù)增大 提示 1 不一定 當反應物總量不變時 平衡向正反應方向移動 反應物的轉(zhuǎn)化率增大 若有多種反應物的反應 當增大某一反應物的濃度 化學平衡向正反應方向移動 只會使另一種反應物的轉(zhuǎn)化率增大 但該物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率反而減小 2 思考下列問題 作出你的解釋 1 當平衡向正反應方向發(fā)生移動 反應物的轉(zhuǎn)化率一定增大嗎 2 對于有氣體參與的化學平衡體系 充入稀有氣體 化學平衡會發(fā)生怎樣的變化 2 要看反應的具體特點 恒溫 恒容條件原平衡體系體系總壓強增大 體系中各組分的濃度不變 平衡不移動 考點演練 b 考向一外界條件對化學平衡的影響1 導學號96656285cocl2 g co g cl2 g h 0 當反應達到平衡時 下列措施 升溫 恒容通入惰性氣體 增加co濃度 減壓 加催化劑 恒壓通入惰性氣體 能提高cocl2轉(zhuǎn)化率的是 a b c d 解析 該反應為氣體體積增大的吸熱反應 所以升溫和減壓均可以促使反應正向移動 可以 恒壓通入惰性氣體 相當于減壓 平衡正向移動 可以 恒容通入惰性氣體與加催化劑均對平衡無影響 不可以 增加co的濃度 將導致平衡逆向移動 不可以 2 2017 遼寧大連模擬 反應nh4hs s nh3 g h2s g 在某溫度下達到平衡 下列各種情況中 不會使平衡發(fā)生移動的是 a 溫度 容積不變時 通入so2氣體b 移走一部分nh4hs固體c 容器體積不變 充入hcl氣體d 保持壓強不變 充入氮氣 b 1 解析化學平衡移動題目的一般思路 方法規(guī)律 2 壓強的影響實質(zhì)是濃度的影響 所以只有當這些 改變 造成濃度改變時 平衡才有可能移動 3 化學平衡移動的目的是 減弱 外界條件的改變 而不是 抵消 外界條件的改變 新平衡時此物理量更靠近于改變的方向 如 增大反應物a的濃度 平衡右移 a的濃度在增大的基礎上減小 但達到新平衡時 a的濃度一定比原平衡大 若將體系溫度從50 升高到80 則化學平衡向吸熱反應方向移動 達到新的平衡狀態(tài)時50 t 80 若對體系n2 g 3h2 g 2nh3 g 加壓 例如從30mpa加壓到60mpa 化學平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動 達到新的平衡時30mpa p 60mpa 考向二化學平衡移動結(jié)果的分析與判斷3 2017 河南鄭州模擬 下列說法正確的是 a 改變反應條件使平衡向正反應方向移動 反應物的轉(zhuǎn)化率一定增大b 濃度變化引起平衡向正反應方向移動 反應物的轉(zhuǎn)化率一定增大c 溫度或壓強的變化引起平衡向正反應方向移動 反應物的轉(zhuǎn)化率一定增大d 催化劑可使化學反應速率加快 使反應物的轉(zhuǎn)化率增大 c 解析 改變反應條件使平衡向正反應方向移動 反應物的轉(zhuǎn)化率不一定增大 例如合成氨反應中通入氮氣 氮氣轉(zhuǎn)化率降低 a錯誤 根據(jù)a中分析 反應物的轉(zhuǎn)化率不一定增大 b錯誤 溫度或壓強的變化引起平衡向正反應方向移動 反應物的轉(zhuǎn)化率一定增大 c正確 催化劑可使化學反應速率加快 但不能改變反應物的轉(zhuǎn)化率 d錯誤 4 導學號96656286將等物質(zhì)的量的x y氣體充入某密閉容器中 在一定條件下 發(fā)生反應并達到平衡 x g 3y g 2z g h 0 當改變某個條件并維持新條件直至新的平衡時 表中關(guān)于新平衡與原平衡的比較正確的是 a 解析 升高溫度 平衡逆向移動 x的轉(zhuǎn)化率變小 a正確 增大壓強 平衡正向移動 但容器的體積減小 x的濃度增大 b錯誤 充入一定量y x的轉(zhuǎn)化率增大 而y的轉(zhuǎn)化率減小 c錯誤 使用適當催化劑 只能加快反應速率 不能改變平衡 x的體積分數(shù)不變 d錯誤 5 在壓強為0 1mpa 溫度為300 條件下 amolco與3amolh2的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應生成甲醇 co g 2h2 g ch3oh g h 0 1 平衡后將容器的容積壓縮到原來的一半 其他條件不變 對平衡體系產(chǎn)生的影響是 填字母 a c h2 減小b 正反應速率加快 逆反應速率減慢c 反應物轉(zhuǎn)化率增大d 重新平衡減小 解析 1 縮小體積 各組分濃度均增大 正 逆反應速率均增大 a b均不正確 答案 1 cd 2 若容器容積不變 下列措施可增大甲醇產(chǎn)率的是 填字母 a 升高溫度b 將ch3oh從體系中分離c 充入he 使體系總壓強增大 解析 2 由于該反應正向是放熱反應 升高溫度平衡逆向移動 ch3oh的產(chǎn)率降低 體積不變 充入he 平衡不移動 答案 2 b 平衡轉(zhuǎn)化率的分析與判斷方法 方法規(guī)律 1 反應aa g bb g cc g dd g 的轉(zhuǎn)化率分析 1 若反應物起始物質(zhì)的量之比等于化學計量數(shù)之比 達到平衡后 它們的轉(zhuǎn)化率相等 2 若只增加a的量 平衡正向移動 b的轉(zhuǎn)化率提高 a的轉(zhuǎn)化率降低 3 恒溫恒容若按原比例同倍數(shù)地增加a b的濃度 等效于壓縮容器體積 氣體反應物的轉(zhuǎn)化率與化學計量數(shù)有關(guān) 若為恒溫恒壓 a b的轉(zhuǎn)化率不變 2 反應ma g nb g qc g 的轉(zhuǎn)化率分析恒溫恒容時 增加a的量 等效于壓縮容器體積 a的轉(zhuǎn)化率與化學計量數(shù)有關(guān) 增大c a 若為恒溫恒壓 a的轉(zhuǎn)化率不變 考向三化學平衡移動原理在化工生產(chǎn)中的應用6 下列事實能用勒夏特列原理來解釋的是 d 解析 a 加入催化劑有利于加快反應速率 但不會引起平衡移動 不能用勒夏特列原理解釋 b 合成氨的正反應是放熱反應 升高溫度平衡逆向移動 500 左右的溫度比室溫更有利于合成氨反應 是從反應速率和催化劑的活性兩方面考慮 不能用平衡移動原理解釋 c 在h2 g i2 g 2hi g 平衡中 增大壓強 濃度增加 顏色加深 平衡不移動 不能用勒夏特列原理解釋 d 氯氣和水的反應是可逆反應 飽和氯化鈉溶液中氯離子濃度大 化學平衡逆向進行 減小氯氣溶解度 實驗室可用排飽和食鹽水的方法收集氯氣 能用勒夏特列原理解釋 7 下列事實 不能用勒夏特列原理解釋的是 d 解析 1 由于反應 是一個氣體分子數(shù)增加的放熱反應 降溫 減壓均有利于提高丙烯腈的平衡產(chǎn)率 有機反應中要提高某反應的選擇性 關(guān)鍵是選擇合適的催化劑 答案 1 降低溫度 降低壓強催化劑 2 圖 a 為丙烯腈產(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 丙烯腈的產(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 丙烯腈產(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d 反應活化能增大 解析 2 因生產(chǎn)丙烯腈的反應為放熱反應 隨反應溫度的升高 丙烯腈產(chǎn)率應隨之降低 故低于460 時 丙烯腈的產(chǎn)率不是對應溫度下的平衡產(chǎn)率 高于460 時 丙烯腈產(chǎn)率降低有可能是催化劑活性降低 也有可能是副反應增多造成的 隨著溫度的升高 平衡左移 平衡常數(shù)應減小 反應活化能的高低與生成物產(chǎn)率無關(guān) 答案 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 丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n 氨 n 丙烯 的關(guān)系如圖 b 所示 由圖可知 最佳n 氨 n 丙烯 約為 理由是 進料氣氨 空氣 丙烯的理論體積比約為 解析 3 在n 氨 n 丙烯 約為1時 丙烯腈的產(chǎn)率最高 副產(chǎn)物丙烯醛的產(chǎn)率最低 故該比例應是最佳比例 理論上設n 氨 n 丙烯 1mol時 此時需要的氧氣為1 5mol 又空氣中氧氣的量約占20 故進料氣氨 空氣 丙烯的理論體積比約為1 7 5 1 答案 3 1該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高 而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低1 7 5 1 1 化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則 練后反思 2 平衡類問題需考慮的幾個方面 1 原料的來源 除雜 尤其考慮雜質(zhì)對平衡的影響 2 原料的循環(huán)利用 3 產(chǎn)物的污染處理 4 產(chǎn)物的酸堿性對反應的影響 5 氣體產(chǎn)物的壓強對平衡造成的影響 6 改變外界條件對平衡體系的影響 微點突破22等效平衡原理及應用 一 等效平衡的含義1 化學平衡狀態(tài)與建立平衡的條件有關(guān) 與建立平衡的途徑無關(guān) 2 對于同一可逆反應 在一定條件 恒溫恒容或恒溫恒壓 下 無論是從正反應 反應物 逆反應 生成物 或從中間狀態(tài) 既有反應物 也有生成物 開始 只要建立平衡后 平衡混合物中各組分的比例相同 或各組分在混合物中的百分含量相等 這樣的化學平衡互稱為等效平衡 3 注意只是組分的百分含量相同 包括體積百分含量 物質(zhì)的量百分含量或質(zhì)量百分含量 而各組分的濃度不一定相等 二 等效平衡分類及規(guī)律 題組鞏固 題組一恒溫恒容條件下等效平衡的應用1 2017 哈爾濱師大附中高三測試 在一個1l的密閉容器中 加入2mola和1molb 發(fā)生反應 2a g b g 3c g d s 達到平衡時 c的濃度為1 2mol l 維持容器的體積和溫度不變 按下列配比作為起始物質(zhì) 達到平衡后 c的濃度還是1 2mol l的是 a 1mola 0 5molb 1 5molc 0 1moldb 3molc 0 5moldc 2mola 1molb 1moldd 0 5mola 0 25molb 2 25molc c 解析 反應2a g b g 3c g d s d為固體 d的量不影響平衡移動 在恒溫恒容下 不同途徑達到平衡后 c的濃度仍為1 2mol l 說明與原平衡互為等效平衡 按化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化到方程式的左邊 只要滿足n a 2mol n b 1mol即可 a項 由于d的物質(zhì)的量為0 1mol 按方程式的化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊可得1 2mola 0 6molb 剩余1 2molc 與原平衡不互為等效平衡 錯誤 b項 若開始加入3molc 0 5mold 將3molc 0 5mold按化學計量數(shù)轉(zhuǎn)化到左邊可得1mola 0 5molb 剩余1 5molc 與原平衡不是等效平衡 錯誤 c項 由于d為固體 不影響化學平衡 所以反應后與原平衡互為等效平衡 正確 d項 沒有加入d物質(zhì) 無法建立等效平衡 錯誤 2 導學號96656287在一固定容積的密閉容器中 保持一定溫度 在一定條件下進行反應a g 2b g 3c g 已知加入1mola和3molb 且達到平衡后 生成amolc 1 達到平衡時 c在混合氣體中的體積分數(shù)是 用字母a表示 2 在相同的實驗條件下 若加入2mola和6molb 達到平衡后 c的物質(zhì)的量為mol 用字母a表示 此時c在反應混合氣體中的質(zhì)量分數(shù) 填 增大 減小 或 不變 3 在相同實驗條件下 若改為加入2mola和8molb 若要求平衡后c在反應混合氣體中的質(zhì)量分數(shù)不變 則還應加入cmol 解析 2 物質(zhì)按比例增多 相當于對體系加壓 又反應前后氣體分子數(shù)不變 所以平衡不移動 故質(zhì)量分數(shù)不變 答案 2 2a不變 3 6 等效平衡判斷 四步曲 思維建模 3 恒溫恒壓下 在一個容積可變的密閉容器中發(fā)生反應 a g b g c g 若開始時通入1mola和1molb 達到平衡時生成amolc 則下列說法錯誤的是 a 若開始時通入3mola和3molb 達到平衡時 生成的c的物質(zhì)的量為3amolb 若開始時通入4mola 4molb和2molc 達到平衡時 b的物質(zhì)的量一定大于4molc 若開始時通入2mola 2molb和1molc 達到平衡時 再通入3molc 則再次達到平衡后 c的物質(zhì)的量分數(shù)為d 若在原平衡體系中 再通入1mola和1molb 混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變 b 解析 選項a 開始時通入3mola和3molb 恒壓條件下 相當于將三個原容器疊加 各物質(zhì)的含量與原平衡中的相同 c的物質(zhì)的量為3amol 選項b 無法確定平衡移動的方向 不能確定平衡時b的物質(zhì)的量一定大于4mol 選項c 根據(jù)題給數(shù)據(jù)可算出達到平衡時c的物質(zhì)的量分數(shù)為 選項d 相當于將兩個原容器疊加 平均相對分子質(zhì)量不變 題組二恒溫恒壓條件下等效平衡的應用 4 導學號96656141如圖所示 甲容器容積固定不變 乙容器有可移動的活塞 甲中充入2molso2和1molo2 乙中充入4molso3和1molhe 在恒定溫度和相同的催化劑條件下 發(fā)生如下反應 2so3 g 2so2 g o2 g 下列有關(guān)說法正確的是 a 若活塞固定在6處不動 達平衡時甲 乙兩容器中的壓強 p乙 p甲b 若活塞固定在3處不動 達平衡時甲 乙兩容器中so3的濃度 c so3 乙 2c so3 甲c 若活塞固定在3處不動 達平衡時甲 乙兩容器中so2的體積分數(shù) so2 乙 2 so2 甲d 若活塞固定在7處不動 達平衡時兩容器中so3的物質(zhì)的量分數(shù)相等 b 構(gòu)建 虛擬的第三平衡 法解決平衡間的聯(lián)系 方法規(guī)律 在解題時若遇到比較條件改變后的新 舊平衡間某量的關(guān)系有困難時 可以考慮構(gòu)建一個與舊平衡等效的 虛擬的第三平衡 然后通過壓縮或擴大體積等手段 再與新平衡形成新的聯(lián)系