高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第7章 化學(xué)反應(yīng)速率 化學(xué)平衡 第2講 化學(xué)平衡狀態(tài)及平衡移動課件.ppt

第2講化學(xué)平衡狀態(tài)及平衡移動 最新考綱 1 了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性 2 了解化學(xué)平衡建立的過程 3 理解外界條件 濃度 溫度 壓強 催化劑等 對化學(xué)平衡的影響 認(rèn)識并能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律 4 了解化學(xué)平衡的調(diào)控在生活 生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用 考點一可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡狀態(tài) 1 可逆反應(yīng) 1 定義 在同一條件下既可以向正反應(yīng)方向進行 同時又可以向逆反應(yīng)方向進行的化學(xué)反應(yīng) 2 特點 二同 a 相同條件下 b 正 逆反應(yīng)同時進行 一小 反應(yīng)物與生成物同時存在 任一組分的轉(zhuǎn)化率都小于 填 大于 或 小于 100 3 表示 在方程式中用 表示 2 化學(xué)平衡狀態(tài) 1 概念 在一定條件下的可逆反應(yīng)中 正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等 反應(yīng)體系中所有參加反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量或濃度保持不變的狀態(tài) 2 化學(xué)平衡的建立 3 平衡特點 典例1 2015 最新調(diào)研 反應(yīng)2so2 g o2 g 2so3 g 在恒溫恒容密閉容器中進行 下列可作為判斷其達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志的是 so2和so3的濃度相等 so2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變 容器中氣體的壓強保持不變 so3的生成速率與so2的消耗速率相等 容器中混合氣體的密度保持不變 容器中氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變 2v正 so2 v逆 o2 單位時間內(nèi)生成nmolo2的同時消耗2nmolso3a b c d 解析 判斷一個化學(xué)反應(yīng)達到平衡狀態(tài)依據(jù)的原則是 變量不變達平衡 反應(yīng)物和生成物的濃度不變時達到平衡狀態(tài) 而不是濃度相等 錯誤 so2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是變量 不變時達到平衡狀態(tài) 正確 反應(yīng)在恒容密閉容器中進行 且該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)發(fā)生變化的反應(yīng) 故容器中氣體的壓強是變量 當(dāng)壓強不變時達到平衡狀態(tài) 正確 so3的生成速率與so2的消耗速率是同一個方向 一定相等 錯誤 容器的容積固定 氣體的質(zhì)量固定 混合氣體 的密度是定量 錯誤 因為反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生了變化 而氣體總質(zhì)量不變 因此當(dāng)容器內(nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變時 一定達到平衡狀態(tài) 正確 正確的關(guān)系式為v正 so2 2v逆 o2 錯誤 單位時間內(nèi)生成nmolo2的同時消耗2nmolso3 這個關(guān)系一直存在 錯誤 答案 d 化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法 1 逆向相等 反應(yīng)速率必須一個是正反應(yīng)的速率 一個是逆反應(yīng)的速率 且經(jīng)過換算后轉(zhuǎn)化為同一種物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等 2 變量不變 如果一個量是隨反應(yīng)進行而改變的 當(dāng)不變時為 平衡狀態(tài) 一個隨反應(yīng)的進行保持不變的量 不能作為是否達到平衡狀態(tài)的判斷依據(jù) 注意 根據(jù)正 逆反應(yīng)速率來判斷可逆反應(yīng)是否達到平衡時 要注意用同一種物質(zhì)表示的正 逆反應(yīng)速率相等 不同種物質(zhì)正 逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比 根據(jù)壓強是否變化來判斷可逆反應(yīng)是否達到平衡時 要注意兩點 一是容器的容積是否可變 二是反應(yīng)前后氣體的體積是否變化 對于不同的反應(yīng) 用相同物理量判斷時 結(jié)果可能不同 如在恒容密閉容器中 容器內(nèi)的壓強不再變化時 對于氣體體積變化的反應(yīng)是平衡狀態(tài) 但對于氣體體積不變的反應(yīng)不一定是平衡狀態(tài) 題組一可逆反應(yīng)的特點1 在密閉容器中進行反應(yīng) x2 g y2 g 2z g 已知x2 y2 z的起始濃度分別為0 1mol l 1 0 3mol l 1 0 2mol l 1 在一定條件下 當(dāng)反應(yīng)達到平衡時 各物質(zhì)的濃度有可能是 a z為0 3mol l 1b y2為0 4mol l 1c x2為0 2mol l 1d z為0 4mol l 1 解析 若反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行到達平衡 假定完全反應(yīng) 則 x2 g y2 g 2z g 開始 mol l 0 10 30 2變化 mol l 0 10 10 2平衡 mol l 00 20 4若反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行到達平衡 假定完全反應(yīng) 則 x2 y2 g 2z g 開始 mol l 0 10 30 2變化 mol l 0 10 10 2平衡 mol l 0 20 40由于反應(yīng)為可逆反應(yīng) 物質(zhì)不能完全轉(zhuǎn)化 所以平衡時 各物質(zhì)的濃度范圍為0 c x2 0 2mol l 0 2mol l c y2 0 4mol l 0 c z 0 4mol l 故答案選a 答案 a 2 一定條件下 對于可逆反應(yīng)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 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 a c不正確 平衡時y生成表示逆反應(yīng) z生成表示正反應(yīng)速率且vy 生成 vz 生成 應(yīng)為3 2 b不正確 若向右到達平衡c1的值最大 平衡時z的濃度為0 08mol l 1 由于z的起始濃度不為0 故z的變化濃度小于0 08mol l 1 由方程式可知 x的濃度變化小于0 04mol l 1 故c1 0 14mol l 1 故d項正確 答案 d 歸納提升 極端假設(shè)法確定各物質(zhì)濃度范圍假設(shè)反應(yīng)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 假設(shè)反應(yīng)正向進行到底 x2 g y2 g 2z g 起始濃度 mol l 1 0 10 30 2變化濃度 mol l 1 0 10 10 2終態(tài)濃度 mol l 1 00 20 4 假設(shè)反應(yīng)逆向進行到底 x2 g y2 g 2z g 起始濃度 mol l 1 0 10 30 2變化濃度 mol l 1 0 10 10 2終態(tài)濃度 mol l 1 0 20 40平衡體系中各物質(zhì)的濃度范圍為0 c x2 0 2mol l 1 0 2mol l 1 c y2 0 4mol l 1 0 c z 0 4mol l 1 題組二化學(xué)平衡狀態(tài)的判定3 在一定溫度下的某容積可變的密閉容器中 建立下列化學(xué)平衡 c s h2o g co g h2 g 不能確定上述可逆反應(yīng)在一定條件下已達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是 a 體系的體積不再發(fā)生變化b v正 co v逆 h2o c 生成nmolco的同時生成nmolh2d 1molh h鍵斷裂的同時斷裂2molh o鍵 解析 不論反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài) 生成nmolco的同時都會生成nmolh2 答案 c 4 高考經(jīng)典題 一定溫度下 反應(yīng)n2o4 g 2no2 g 的焓變?yōu)?h 現(xiàn)將1moln2o4充入一恒壓密閉容器中 下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是 填字母 解析 該反應(yīng)由正方向開始進行 且是氣體體積增大的反應(yīng) 恒壓時 容器的容積增大 氣體的密度隨容積的增大而減小 達到平衡時則不變 故a對 反應(yīng)的焓變與是否到達平衡狀態(tài)無關(guān) 始終保持不變 b錯 隨著反應(yīng)的進行n n2o4 逐漸減小 容器容積不斷變大 故v正 n2o4 逐漸減小 到達平衡時不變 c錯 該反應(yīng)由正向進行 n2o4轉(zhuǎn)化率逐漸增大 達平衡時保持不變 d對 答案 ad 歸納提升 不能作為化學(xué)平衡 標(biāo)志 的四種情況 1 反應(yīng)組分的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比 2 恒溫恒容下的體積不變的反應(yīng) 體系的壓強或總物質(zhì)的量不再隨時間而變化 如2hi g h2 g i2 g 3 全是氣體參加體積不變的反應(yīng) 體系的平均相對分子質(zhì)量不再隨時間而變化 如2hi g h2 g i2 g 4 全是氣體參加的反應(yīng) 恒容條件下體系的密度保持不變 考點二化學(xué)平衡的移動 1 概念可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)以后 若反應(yīng)條件 如溫度 壓強 濃度等 發(fā)生了變化 平衡混合物中各組分的濃度也會隨之改變 從而在一段時間后達到新的平衡狀態(tài) 這種由原平衡狀態(tài)向新平衡狀態(tài)的變化過程 叫做化學(xué)平衡的移動 2 化學(xué)平衡移動與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系 1 v正 v逆 平衡向正反應(yīng)方向移動 2 v正 v逆 反應(yīng)達到平衡狀態(tài) 不發(fā)生平衡移動 3 v正 v逆 平衡向逆反應(yīng)方向移動 3 影響化學(xué)平衡移動的外界因素 1 影響化學(xué)平衡移動的因素 若其他條件不變 改變下列條件對化學(xué)平衡的影響如下 2 勒夏特列原理 如果改變影響化學(xué)平衡的條件之一 如溫度 壓強 以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度 平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動 3 幾種特殊情況 當(dāng)反應(yīng)混合物中存在與其他物質(zhì)不相混溶的固體或液體物質(zhì)時 由于其 濃度 是恒定的 不隨其量的增減而變化 故改變這些固體或液體的量 對化學(xué)平衡沒影響 對于反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)相等的反應(yīng) 壓強的變化對正 逆反應(yīng)速率的影響程度是等同的 故平衡不移動 惰性氣體 對化學(xué)平衡的影響 a 恒溫 恒容條件 b 恒溫 恒壓條件 同等程度地改變反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度時 應(yīng)視為壓強的影響 1 化學(xué)平衡發(fā)生移動的實質(zhì)是正 逆反應(yīng)速率不相等 正 逆反應(yīng)速率發(fā)生變化 平衡不一定移動 例如使用催化劑 正 逆反應(yīng)速率均增加 但是同等程度地增加 正 逆反應(yīng)速率仍然相等 所以平衡不發(fā)生移動 2 v正增大 平衡不一定向正反應(yīng)方向移動 只有v正 v逆時 才使平衡向正反應(yīng)方向移動 3 外界條件改變時 化學(xué)平衡發(fā)生移動 最終結(jié)果只能 減弱 條件的改變 但不能 消除 條件的改變 典例2 2014 新課標(biāo) 卷 節(jié)選 下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度 壓強的關(guān)系 其中n h2o n c2h4 1 1 1 列式計算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中a點的平衡常數(shù)kp 用平衡分壓代替平衡濃度計算 分壓 總壓 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) 2 圖中壓強 p1 p2 p3 p4 的大小順序為 理由是 3 氣相直接水合法常用的工藝條件為 磷酸 硅藻土為催化劑 反應(yīng)溫度290 壓強6 9mpa n h2o n c2h4 0 6 1 乙烯的轉(zhuǎn)化率為5 若要進一步提高乙烯轉(zhuǎn)化率 除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強外 還可以采取的措施有 2 該反應(yīng)是一個氣體分子數(shù)減小的反應(yīng) 相同溫度下 增大壓強平衡向右移動 乙烯的轉(zhuǎn)化率增大 對照題圖可以得出p1 p2 p3 p4 3 及時將產(chǎn)物乙醇分離出來 提高原料氣中水的含量等 可提高乙烯的轉(zhuǎn)化率 分析化學(xué)平衡移動的一般思路 題組一影響化學(xué)平衡移動的條件1 在一個不導(dǎo)熱的密閉反應(yīng)器中 只發(fā)生兩個反應(yīng) a g b g 2c g h1 0x g 3y g 2z g h2 0進行相關(guān)操作且達到平衡后 忽略體積改變所做的功 下列敘述錯誤的是 a 等壓時 通入惰性氣體 c的物質(zhì)的量不變b 等壓時 通入z氣體 反應(yīng)器中溫度升高c 等容時 通入惰性氣體 各反應(yīng)速率不變d 等容時 通入z氣體 y的物質(zhì)的量濃度增大 解析 對化學(xué)平衡體系恒壓條件下通入惰性氣體 相當(dāng)于增大了體系總壓強 為保持恒壓 體積增大 分壓減小 對第二個反應(yīng)導(dǎo)致平衡向左移動 則放熱 使體系溫度升高 對第一個反應(yīng)平衡左移 c的物質(zhì)的量減小 等壓時 通入z氣體 第二個反應(yīng)平衡向左移動 溫度升高 恒容條件下通入惰性氣體 總壓增大而分壓不變 平衡不移動 速率不變 通入z氣體 第二個反應(yīng)導(dǎo)致平衡左移 y的物質(zhì)的量濃度增大 答案 a 2 2015 四川卷 一定量的co2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應(yīng) c s co2 g 2co g 平衡時 體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如下圖所示 已知 氣體分壓 p分 氣體總壓 p總 體積分?jǐn)?shù) 下列說法正確的是 a 550 時 若充入惰性氣體 v正 v逆均減小 平衡不移動b 650 時 反應(yīng)達平衡后co2的轉(zhuǎn)化率為25 0 c t 時 若充入等體積的co2和co 平衡向逆反應(yīng)方向移動d 925 時 用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)kp 24 0p總 題組二化學(xué)平衡移動的圖象3 2016 亳州質(zhì)檢 在一定條件下 固定容積的密閉容器中反應(yīng) 2no2 g 2no g o2 g h 0 達到平衡 當(dāng)改變其中一個條件x y隨x的變化符合圖中曲線的是 a 當(dāng)x表示溫度時 y表示no2的物質(zhì)的量b 當(dāng)x表示壓強時 y表示no2的體積分?jǐn)?shù)c 當(dāng)x表示壓強時 y表示混合氣體的平均摩爾質(zhì)量d 當(dāng)x表示no2的物質(zhì)的量時 y表示o2的物質(zhì)的量 解析 正反應(yīng)吸熱 升高溫度 平衡向正反應(yīng)方向移動 no2的物質(zhì)的量減小 故a正確 增大壓強 平衡向逆反應(yīng)方向移動 no2的體積分?jǐn)?shù)增大 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量增加 故b c錯誤 增加no2的物質(zhì)的量時 平衡向正方向移動 氧氣的物質(zhì)的量增加 故d錯誤 答案 a 4 2015 新課標(biāo) 卷 改編 甲醇是重要的化工原料 又可稱為燃料 利用合成氣 主要成分為co co2和h2 在催化劑的作用下合成甲醇 發(fā)生的主反應(yīng)如下 co g 2h2 g ch3oh g h1 99kj mol 1 co2 g 3h2 g ch3oh g h2o g h2 58kj mol 1 co2 g h2 g co g h2o g h3 41kj mol 1回答下列問題 1 合成氣的組成n h2 n co co2 2 60時體系中的co平衡轉(zhuǎn)化率 與溫度和壓強的關(guān)系如圖所示 co 值隨溫度升高而 填 增大 或 減小 其原因是 2 圖中的壓強由大到小為 其判斷理由是 解析 1 由圖可知 壓強一定時 co的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而減小 其原因是反應(yīng) 為放熱反應(yīng) 溫度升高 平衡逆向移動 反應(yīng) 為吸熱反應(yīng) 溫度升高 平衡正向移動 又使產(chǎn)生co的量增大 而總結(jié)果是隨溫度升高 co的轉(zhuǎn)化