高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第七章 22 化學(xué)平衡 化學(xué)平衡常數(shù)課件.ppt

第七章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 第22講化學(xué)平衡化學(xué)平衡常數(shù) 微考點(diǎn) 大突破 微充電 大收獲 微考點(diǎn)1化學(xué)平衡基礎(chǔ)微回扣 自動進(jìn)行 可逆過程 正反應(yīng) 逆反應(yīng) 同一反應(yīng)體系中 相同 同一反應(yīng)體系中 反應(yīng)條件 含量 相等 動態(tài) 可逆 1 1 濃度 物質(zhì)的量 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 壓強(qiáng) 顏色 斷裂量 形成量 高考警示化學(xué)平衡狀態(tài)判斷誤區(qū) 1 可逆反應(yīng)不等同于可逆過程 可逆過程包括物理變化和化學(xué)變化 而可逆反應(yīng)屬于化學(xué)變化 2 化學(xué)反應(yīng)的平衡狀態(tài)可以從正反應(yīng)方向建立 也可以從逆反應(yīng)方向建立 3 化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的正逆反應(yīng)速率相等 是指同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等 若用不同物質(zhì)表示時(shí) 反應(yīng)速率不一定相等 4 化學(xué)反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí) 各組分的濃度 百分含量保持不變 但不一定是相等 5 用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比 不一定是平衡狀態(tài) 因?yàn)椴徽撌欠襁_(dá)到平衡 該關(guān)系一定存在 6 各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比 不一定是平衡狀態(tài) 因?yàn)榇藯l件并不能說明各組分的物質(zhì)的量不再變化了 警示 該反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和保持不變 則壓強(qiáng)始終保持不變 警示 消耗1molso3和生成1molno2表示的是反應(yīng)的同一個(gè)方向 不能作為是否達(dá)到平衡的標(biāo)志 一 化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)有兩個(gè)主要特征 一是正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等 二是反應(yīng)混合物中各組成成分的含量保持不變 這兩個(gè)特征就是判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的核心依據(jù) 1 直接特征 v正 v逆 要求大小相等 方向相反 速率特征 指 等 即v正 v逆 有兩層含義 對于同一物質(zhì)而言 該物質(zhì)的生成速率等于它的消耗速率 對于不同的物質(zhì)而言 速率之比等于方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比 但必須是不同方向的速率 含量特征 指 定 即反應(yīng)混合物中各組成成分的含量保持不變 方法微總結(jié) 2 間接特征 指所表述的內(nèi)容并非直接而是間接反映 等 和 定 的意義 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率保持不變 產(chǎn)物的產(chǎn)率保持不變 平衡體系的顏色保持不變 絕熱的恒容反應(yīng)體系中的溫度保持不變 3 特殊 特征 指所表述的內(nèi)容并不能表明所有反應(yīng)均已達(dá)平衡狀態(tài) 只是在某些特定的情況下才能表示反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) 體系中氣體物質(zhì)的總質(zhì)量保持不變 體系中氣體物質(zhì)的總物質(zhì)的量 或體積或分子個(gè)數(shù) 二 等效平衡1 含義在一定條件下 恒溫恒容或恒溫恒壓 對同一可逆反應(yīng)體系 起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同 而達(dá)到化學(xué)平衡時(shí) 同種物質(zhì)的含量相同 這樣的平衡稱為等效平衡 由于化學(xué)平衡狀態(tài)與條件有關(guān) 而與建立平衡的途徑無關(guān) 因而 同一可逆反應(yīng) 從不同的狀態(tài)開始 只要達(dá)到平衡時(shí)條件 溫度 濃度 壓強(qiáng)等 完全相同 則可形成等效平衡 從正反應(yīng)開始 從逆反應(yīng)開始 從正逆反應(yīng)同時(shí)開始 由于 三種情況如果按方程式的計(jì)量關(guān)系折算成同一方向的反應(yīng)物 對應(yīng)各組分的物質(zhì)的量均相等 如將 折算為 因此三者為等效平衡 注意 轉(zhuǎn)化量與方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)成比例 這里a b可指物質(zhì)的量 濃度 體積等 對反應(yīng)物 平 始 轉(zhuǎn) 對生成物 平 始 轉(zhuǎn) 3 恒溫條件下體積不變的反應(yīng) 方法 無論是恒溫恒容 還是恒溫恒壓 只要極值等比即等效 因?yàn)閴簭?qiáng)改變對該類反應(yīng)的化學(xué)平衡無影響 例如 h2 g i2 g 2hi g 1mol1mol0mol 2mol2mol1mol amolbmolcmol 總結(jié) 等效平衡規(guī)律 在定溫 定容條件下 對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的可逆反應(yīng) 只改變起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量 如通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)比換算成同一側(cè)的物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同 則兩平衡等效 在定溫 定容情況下 對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng) 只要反應(yīng)物 或生成物 的物質(zhì)的量的比值與原平衡相同 兩平衡等效 在定溫 定壓下 改變起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量 只要按化學(xué)計(jì)量數(shù)換算成同一側(cè)的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同 則達(dá)平衡后與原平衡等效 解析 本題考查等效平衡 意在考查考生分析 處理問題的能力 反應(yīng)達(dá)到平衡后 甲 丙容器的平衡為等效平衡 乙容器中平衡相當(dāng)于將甲容器體積增大到原來的2倍 平衡逆向移動達(dá)到的新平衡 故容器內(nèi)壓強(qiáng) p乙2m乙 b項(xiàng)正確 容器中c so2 與c o2 之比k k甲 k丙 k乙 2 c項(xiàng)錯誤 因不知so2或so3的轉(zhuǎn)化率 故無法確定q甲與q丙的關(guān)系 d項(xiàng)錯誤 答案 b 對點(diǎn)微練 極端假設(shè)解化學(xué)平衡狀態(tài)題的應(yīng)用1 在密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng) x2 g y2 2z g 已知x2 y2 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(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí) 各物質(zhì)的濃度有可能是 a z為0 3mol lb y2為0 4mol lc x2為0 2mol ld z為0 4mol l 應(yīng)用微提升 解析 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算 用極值法 當(dāng)z完全轉(zhuǎn)化為x2 y2時(shí) x2 y2分別為0 2mol l 0 4mol l 當(dāng)0 1mol lx2完全轉(zhuǎn)化為z時(shí) y2為0 2mol l z為0 4mol l 則0 x2 0 2mol l 0 2mol l y2 0 4mol l 0 z 0 4mol l a選項(xiàng)符合題意 答案 a 解析 當(dāng)正向反應(yīng)速率等于逆向反應(yīng)速率時(shí) 可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) 根據(jù)化學(xué)方程式中nh3和h2的計(jì)量關(guān)系 可以看出正反應(yīng)在單位時(shí)間內(nèi)有3molh2發(fā)生化合反應(yīng) 必定同時(shí)生成2molnh3 故有2v正 h2 3v正 nh3 這時(shí)逆反應(yīng)如果同時(shí)有2molnh3發(fā)生分解反應(yīng) nh3的物質(zhì)的量就相當(dāng)于沒有變化 好像 表面上靜止 達(dá)到平衡狀態(tài) 所以當(dāng)2v正 h2 3v逆 nh3 時(shí) nh3的正 逆反應(yīng)速率相等 說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài) 答案 c 解析 由于兩平衡狀態(tài)c的濃度都為wmol l 這說明兩狀態(tài)為完全相同的平衡狀態(tài) 與反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)無關(guān) 可依據(jù)反應(yīng)物投料量相等來解決 即采用 一邊倒 法都轉(zhuǎn)化為a b 且物質(zhì)的量分別相等 同時(shí)保證c d都完全轉(zhuǎn)化 a c 1 b c 2 c d 解析 本題考查了等效平衡問題 在等溫等壓條件下 把加入的物質(zhì)按照其在反應(yīng)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物或生成物 物質(zhì)的量之比保持一致即為等效平衡 選項(xiàng)a b中三者比例為2 1 2 與題中比例一致 為等效平衡 平衡不移動 選項(xiàng)c可設(shè)想為兩步增加 第一次加入1mola 0 5molb 1molc 此時(shí)平衡不移動 第二次再加0 5molb 此法與一次性各加入1mol等效 增大反應(yīng)物濃度 平衡向右移動 選項(xiàng)d中均減少1mol 也可設(shè)想為兩步進(jìn)行 先將a減少1mol b減少0 5mol c減少1mol 此時(shí)平衡不移動 再將b減少0 5mol 降低反應(yīng)物濃度 平衡向左移動 答案 c a b c d 解析 b選項(xiàng)均是正反應(yīng)方向速率 錯誤 如果平衡發(fā)生移動 混合氣體的質(zhì)量一定改變 混合氣體的體積不變 即密度一定改變 所以密度不變 化學(xué)平衡一定不發(fā)生移動 c項(xiàng)正確 答案 ac 4 2014 江蘇 h2s在高溫下分解生成硫蒸氣和h2 若反應(yīng)在不同溫度下達(dá)到平衡時(shí) 混合氣體中各組分的體積分?jǐn)?shù)如圖所示 h2s在高溫下分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為 1 化學(xué)平衡常數(shù) 1 在一定溫度下 當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí) 生成物 與其反應(yīng)物 的比值是一個(gè)常數(shù) 即平衡常數(shù) 用符號 表示 微考點(diǎn)2化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)平衡的計(jì)算基礎(chǔ)微回扣 濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積 濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積 k 所占的比例越大 反應(yīng)物的 越大 k只受 影響 與反應(yīng)物或生成物的 變化無關(guān) 即在一定溫度下 平衡常數(shù)保持不變 轉(zhuǎn)化率 生成物 濃度 溫度 四個(gè)注意使用化學(xué)平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題 1 化學(xué)平衡常數(shù)k值的大小是可逆反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志 它能夠表示可逆反應(yīng)進(jìn)行的完全程度 一個(gè)反應(yīng)的k值越大 表明平衡時(shí)生成物的濃度越大 反應(yīng)物的濃度越小 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率也越大 可以說 化學(xué)平衡常數(shù)是在一定溫度下一個(gè)反應(yīng)本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn) 2 化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān) 與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān) 3 反應(yīng)物或生成物中有固體和純液體存在時(shí) 其濃度可看作 1 而不計(jì)入平衡常數(shù)表達(dá)式中 4 化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù) 若反應(yīng)方向改變 則平衡常數(shù)改變 若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小 盡管是同一反應(yīng) 平衡常數(shù)也會改變 三種應(yīng)用化學(xué)平衡常數(shù)的三種應(yīng)用 1 化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)值的大小是可逆反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志 2 可以利用平衡常數(shù)的值作標(biāo)準(zhǔn)判斷 正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)是否平衡 化學(xué)平衡移動的方向 3 利用k可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)若升高溫度 k值增大 則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) 若升高溫度 k值減小 則正反應(yīng)為放熱反應(yīng) 警示 反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等 平衡前容器內(nèi)壓強(qiáng)逐漸變小 2 對某一可逆反應(yīng) 升高溫度則化學(xué)平衡常數(shù)一定變大 警示 對于正反應(yīng)吸熱的反應(yīng) 升高溫度平衡正向移動 k增大 對于正反應(yīng)放熱的反應(yīng) 升高溫度平衡逆向移動 k變小 3 增大反應(yīng)物的濃度 平衡正向移動 化學(xué)平衡常數(shù)增大 警示 增大反應(yīng)物的濃度 平衡向正反應(yīng)方向移動 但k不變化 因?yàn)閗只受溫度的影響 溫度不變 k不變 4 可根據(jù)k隨溫度的變化情況判斷反應(yīng)的熱效應(yīng) 警示 若升高溫度 k值增大 則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) 若升高溫度 k值減小 則正反應(yīng)為放熱反應(yīng) 5 化學(xué)平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率都能體現(xiàn)反應(yīng)進(jìn)行的程度 警示 化學(xué)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí) 各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率達(dá)最大 化學(xué)平衡常數(shù)本身就是化學(xué)平衡時(shí)各物質(zhì)濃度的關(guān)系 故平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率是從兩個(gè)不同的角度來反映化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度 方法微總結(jié) 微典通關(guān)3 恒溫下 將amoln2與bmolh2的混合氣體通入一個(gè)固定容積的密閉容器中 發(fā)生如下反應(yīng) 1 若反應(yīng)進(jìn)行到某時(shí)刻t時(shí) nt n2 13mol nt nh3 6mol 計(jì)算a的值 2 反應(yīng)達(dá)平衡時(shí) 混合氣體的體積為716 8l 標(biāo)況下 其中nh3的含量 體積分?jǐn)?shù) 為25 計(jì)算平衡時(shí)nh3的物質(zhì)的量 3 原混合氣體與平衡混合氣體的總物質(zhì)的量之比 寫出最簡整數(shù)比 下同 n 始 n 平 4 原混合氣體中 a b 5 達(dá)到平衡時(shí) n2和h2的轉(zhuǎn)化率之比 n2 h2 6 平衡混合氣體中 n n2 n h2 n nh3 3 3 2 16 8mol 5 4 2 3 1 2 解析 1 解法一 由反應(yīng)的化學(xué)方程式得知 反應(yīng)掉的n2和生成的nh3的物質(zhì)的量之比為1 2 設(shè)反應(yīng)掉的n2的物質(zhì)的量為x 則x 6mol 1 2 解之得x 3mol a 13 3 16 解法二 n2 3h2 2nh3開始時(shí)ab0t時(shí)13mol6mol 反思?xì)w納 1 若反應(yīng)物起始量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比 達(dá)平衡后 它們的轉(zhuǎn)化率相等 2 若反應(yīng)物起始量之比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比 達(dá)平衡后 過量的那種物質(zhì)轉(zhuǎn)化率較小 3 若反應(yīng)物只有一種且為氣體時(shí) 若其他條件不變 增大其濃度 其轉(zhuǎn)化率如下 v表示氣體體積 v反 v生 反應(yīng)后氣體體積減小的反應(yīng) 轉(zhuǎn)化率增大 v反 v生 反應(yīng)后氣體體積增大的反應(yīng) 轉(zhuǎn)化率減小 若按原比例同倍數(shù)地增加反應(yīng)物a和b的量 則平衡向正反應(yīng)方向移動 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與氣體反應(yīng)物化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān) 若m n p q a b的轉(zhuǎn)化率都不變 若m n p q a b的轉(zhuǎn)化率都增大 若m n p q a b的轉(zhuǎn)化率都減小 5 其他條件不變時(shí) 壓強(qiáng) 溫度對轉(zhuǎn)化率也有影響 其變化與平衡移動有關(guān) 應(yīng)用微提升 7 下列關(guān)于平衡常數(shù)的說法正確的是 a 一定溫度下的可逆反應(yīng) 只有達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)才具有平衡常數(shù)b 化學(xué)平衡移動時(shí) 平衡常數(shù)一定改變c 對于一個(gè)確定的反應(yīng)來說 平衡常數(shù)的數(shù)值越大 反應(yīng)限度越大d 化學(xué)平衡常數(shù)大的可逆反應(yīng) 所有反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定大 解析 本題主要考查化學(xué)平衡常數(shù) 意在考查考生的理解能力 一定溫度下 對于已確定的可逆反應(yīng) 不論其是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) 其化學(xué)平衡常數(shù)都存在且為定值 如果通過改變反應(yīng)物的濃度引起化學(xué)平衡移動 其化學(xué)平衡常數(shù)不變 平衡常數(shù)的大小與反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率大小無必然聯(lián)系 答案 c 回答下列問題 1 欲提高a的平衡轉(zhuǎn)化率 應(yīng)采取的措施為 2 由總壓強(qiáng)p和起始壓強(qiáng)p0計(jì)算反應(yīng)物a的轉(zhuǎn)化率 a 的表達(dá)式為 平衡時(shí)a的轉(zhuǎn)化率為 列式并計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)k 3 由總壓強(qiáng)p和起始壓強(qiáng)p0表示反應(yīng)體系的總物質(zhì)的量n總和反應(yīng)物a的物質(zhì)的量n a n總 mol n a mol 下表為反應(yīng)物a濃度與反應(yīng)時(shí)間的數(shù)據(jù) 計(jì)算 a 0 05l 升高溫度 降低壓強(qiáng) 1 100 94 1 分析該反應(yīng)中反應(yīng)物的濃度c a 變化與時(shí)間間隔 t 的規(guī)律 得出的結(jié)論是 由此規(guī)律推出反應(yīng)在12h時(shí)反應(yīng)物的濃度c a 為 mol l 1 0 013 達(dá)到平衡前每間隔4h c a 減少約一半 124 2 維持體系總壓p恒定 在溫度t時(shí) 物質(zhì)的量為n 體積為v的乙苯蒸氣發(fā)生催化脫氫反應(yīng) 已知乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為 則在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)k 用 等符號表示 3 工業(yè)上 通常在乙苯蒸氣中摻入水蒸氣 原料氣中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1 9 控制反應(yīng)溫度600 并保持體系總壓為常壓的條件下進(jìn)行反應(yīng) 在不同反應(yīng)溫度下 乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性 指除了h2以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) 示意圖如下 摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率 解釋說明該事實(shí) 控制反應(yīng)溫度為600 的理由是 600 乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高 溫度過低 反應(yīng)速率慢 轉(zhuǎn)化率低 溫度過高 選擇性下降 高溫還可能使催化劑失活 且能耗大 正反應(yīng)方向氣體分子數(shù)增加 加入水蒸氣稀釋 相當(dāng)于起減壓的效果 4 某研究機(jī)構(gòu)用co2代替水蒸氣開發(fā)了綠色化學(xué)合成工藝 乙苯 二氧化碳耦合催化脫氫制苯乙烯 保持常壓和原料氣比例不變 與摻水蒸氣工藝相比 在相同的生產(chǎn)效率下 可降低操作溫度 該工藝中還能夠發(fā)生反應(yīng) co2 h2 co h2o co2 c 2co 新工藝的特點(diǎn)有 填編號 co2與h2反應(yīng) 使乙苯脫氫反應(yīng)的化學(xué)平衡右移 不用高溫水蒸氣 可降低能量消耗 有利于減少積炭 有利于co2資源利用 解析 1 斷裂反應(yīng)的化學(xué)鍵需要吸收的能量為 348kj 5 412kj 2408kj 生成反應(yīng)物的化學(xué)鍵需要放出的能量為 436kj 612kj 3 412kj 2284kj 故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng) 吸收的熱量為 2408kj 2284kj 124kj 因此 h 124kj mol 1 3 在體積可變的容器中摻入水蒸氣相當(dāng)于把各反應(yīng)和產(chǎn)物稀釋了 又由于該反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng) 因此相當(dāng)于減小了壓強(qiáng) 平衡右移 乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率增大 根據(jù)圖示可知 在600 乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑的作用下苯乙烯的選擇性都是最高的 由于該反應(yīng)為吸熱反應(yīng) 如果溫度太低則反應(yīng)速率較小 且平衡轉(zhuǎn)化率太低 如果溫度太高 則苯乙烯的選擇性降低 4 該反應(yīng)消耗h2 故使乙苯脫氫反應(yīng)的化學(xué)平衡右移 正確 獲得水蒸氣需要消耗大量能源 正確 co2與c s 發(fā)生反應(yīng)生成co g 可以減少積炭 正確 兩個(gè)反應(yīng)都