年高考化學一輪復習 第7章 化學反應速率 化學平衡 第2講 化學平衡狀態(tài)及平衡移動課件

1、第2講化學平衡狀態(tài)及平衡移動,【最新考綱】 1.了解化學反應的可逆性。 2.了解化學平衡建立的過程。 3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對化學平衡的影響，認識并能用相關理論解釋其一般規(guī)律。 4.了解化學平衡的調控在生活、生產(chǎn)和科學研究領域中的重要作用。,考點一可逆反應與化學平衡狀態(tài),1可逆反應 (1)定義。 在同一條件下既可以向正反應方向進行，同時又可以向逆反應方向進行的化學反應。 (2)特點。,二同：a.相同條件下；b.正、逆反應同時進行。 一小：反應物與生成物同時存在，任一組分的轉化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。 (3)表示。 在方程式中用“”表示。 2化學平衡狀態(tài)

2、 (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相等，反應體系中所有參加反應的物質的質量或濃度保持不變的狀態(tài)。 (2)化學平衡的建立。,(3)平衡特點。,【典例1】(2015最新調研)反應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)的標志的是() SO2和SO3的濃度相等 SO2的質量分數(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量保持不變 2v正(SO2)v逆(O2) 單位時間內生成n mol O2的同時消耗2n mol SO3 A B C

3、D,解析：判斷一個化學反應達到平衡狀態(tài)依據(jù)的原則是“變量不變達平衡”。反應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的質量分數(shù)是變量，不變時達到平衡狀態(tài)，正確；反應在恒容密閉容器中進行，且該反應是反應前后氣體分子數(shù)發(fā)生變化的反應，故容器中氣體的壓強是變量，當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，氣體的質量固定，混合氣體,的密度是定量，錯誤；因為反應前后氣體的物質的量發(fā)生了變化，而氣體總質量不變，因此當容器內氣體的平均摩爾質量保持不變時，一定達到平衡狀態(tài)，正確；正確的關系式為v正(SO2)2v逆(O2)

4、，錯誤；單位時間內生成n mol O2的同時消耗2n mol SO3，這個關系一直存在，錯誤。 答案：D,化學平衡狀態(tài)的判斷方法 (1)“逆向相等”。 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)過換算后轉化為同一種物質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進行而改變的，當不變時為,平衡狀態(tài)；一個隨反應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、逆反應速率來判斷可逆反應是否達到平衡時，要注意用同一種物質表示的正、逆反應速率相等，不同種物質正、逆反應速率之比等于化學計量數(shù)之比。 根據(jù)壓強是否變化來判斷可逆反應是否達到平衡時，要

5、注意兩點：一是容器的容積是否可變；二是反應前后氣體的體積是否變化。,對于不同的反應，用相同物理量判斷時，結果可能不同。如在恒容密閉容器中，容器內的壓強不再變化時，對于氣體體積變化的反應是平衡狀態(tài)，但對于氣體體積不變的反應不一定是平衡狀態(tài)。,題組一可逆反應的特點 1在密閉容器中進行反應：X2(g)Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1，在一定條件下，當反應達到平衡時，各物質的濃度有可能是() AZ為0.3 molL1 BY2為0.4 molL1 CX2為0.2 molL1 DZ為0.4 molL1,解析：若反應向正反應方

6、向進行到達平衡，假定完全反應，則： X2(g)Y2(g)2Z(g) 開始(mol/L)：0.1 0.3 0.2 變化(mol/L)：0.1 0.1 0.2 平衡(mol/L)：0 0.2 0.4 若反應向逆反應方向進行到達平衡，假定完全反應，則：,X2Y2(g)2Z(g) 開始(mol/L)：0.10.3 0.2 變化(mol/L)：0.10.1 0.2 平衡(mol/L)：0.20.4 0 由于反應為可逆反應，物質不能完全轉化，所以平衡時，各物質的濃度范圍為0c(X2)0.2 mol/L，0.2 mol/Lc(Y2)0.4 mol/L，0c(Z)0.4 mol/L，故答案選A。 答案：A,2

7、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0.1 molL1、0.3 molL1、0.08 molL1，則下列判斷正確的是() Ac1c231 B平衡時，Y和Z的生成速率之比為23 CX、Y的轉化率不相等 Dc1的取值范圍為0c10.14 molL1,解析：平衡濃度之比為13，轉化濃度亦為13，故c1c213，A、C不正確；平衡時Y生成表示逆反應，Z生成表示正反應速率且vY(生成)vZ(生成)應為32，B不正確；若向右到達平衡c1的值最大，平衡時Z的濃度為0.08 molL1，由于Z的起始濃

8、度不為0，故Z的變化濃度小于0.08 molL1，由方程式可知，X的濃度變化小于0.04 molL1，故c10.14 molL1，故D項正確。 答案：D,【歸納提升】極端假設法確定各物質濃度范圍 假設反應正向或逆向進行到底，求出各物質濃度的最大值和最小值，從而確定它們的濃度范圍。 假設反應正向進行到底：X2(g)Y2(g)2Z(g) 起始濃度(molL1) 0.10.30.2 變化濃度(molL1) 0.10.10.2 終態(tài)濃度(molL1) 0 0.20.4,假設反應逆向進行到底：X2(g)Y2(g)2Z(g) 起始濃度(molL1) 0.10.30.2 變化濃度(molL1) 0.10.1

9、0.2 終態(tài)濃度(molL1) 0.20.4 0 平衡體系中各物質的濃度范圍為0c(X2)0.2 molL1，0.2 molL1c(Y2)0.4 molL1，0c(Z)0.4 molL1,題組二化學平衡狀態(tài)的判定 3在一定溫度下的某容積可變的密閉容器中，建立下列化學平衡：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)。不能確定上述可逆反應在一定條件下已達到化學平衡狀態(tài)的是() A體系的體積不再發(fā)生變化 Bv正(CO)v逆(H2O) C生成n mol CO的同時生成n mol H2 D1 mol HH鍵斷裂的同時斷裂2 mol HO鍵,解析：不論反應是否達到平衡狀態(tài)，生成n mol CO的同時都會生成

10、n mol H2。 答案：C,4(高考經(jīng)典題)一定溫度下，反應N2O4(g)2NO2(g)的焓變?yōu)镠，現(xiàn)將1 mol N2O4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_(填字母)。,解析：該反應由正方向開始進行，且是氣體體積增大的反應，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；反應的焓變與是否到達平衡狀態(tài)無關，始終保持不變，b錯；隨著反應的進行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；該反應由正向進行，N2O4轉化率逐漸增大，達平衡時保持不變，d對。 答案：ad,【歸納提升】不能作為

11、化學平衡“標志”的四種情況 (1)反應組分的物質的量之比等于化學方程式中相應物質的化學計量數(shù)之比。 (2)恒溫恒容下的體積不變的反應，體系的壓強或總物質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，體系的平均相對分子質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，恒容條件下體系的密度保持不變。,考點二化學平衡的移動,1概念 可逆反應達到平衡狀態(tài)以后，若反應條件(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

12、化學平衡的移動。,2化學平衡移動與化學反應速率的關系 (1)v正v逆：平衡向正反應方向移動。 (2)v正v逆：反應達到平衡狀態(tài)，不發(fā)生平衡移動。 (3)v正v逆：平衡向逆反應方向移動。 3影響化學平衡移動的外界因素 (1)影響化學平衡移動的因素。 若其他條件不變，改變下列條件對化學平衡的影響如下：,(2)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。 當反應混合物中存在與其他物質不相混溶的固體或液體物質時，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，對化學平衡

13、沒影響。,對于反應前后氣態(tài)物質的化學計量數(shù)相等的反應，壓強的變化對正、逆反應速率的影響程度是等同的，故平衡不移動。 “惰性氣體”對化學平衡的影響。 a恒溫、恒容條件。,b恒溫、恒壓條件。,同等程度地改變反應混合物中各物質的濃度時，應視為壓強的影響。,(1)化學平衡發(fā)生移動的實質是正、逆反應速率不相等。正、逆反應速率發(fā)生變化，平衡不一定移動。例如使用催化劑，正、逆反應速率均增加，但是同等程度地增加，正、逆反應速率仍然相等，所以平衡不發(fā)生移動。 (2)v正增大，平衡不一定向正反應方向移動。只有v正v逆時，才使平衡向正反應方向移動。 (3)外界條件改變時，化學平衡發(fā)生移動，最終結果只能“減弱”條件的

14、改變，但不能“消除”條件的改變。,【典例2】(2014新課標卷，節(jié)選)下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉化率與溫度、壓強的關系(其中n(H2O)n(C2H4)11)。,(1)列式計算乙烯水合制乙醇反應在圖中A點的平衡常數(shù)Kp_(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓總壓物質的量分數(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，反應溫度290 、壓強6.9 MPa，n(H2O)n(C2H4)0.61，乙烯的轉化率為5%，若要進一步提高乙烯轉化率，除了可以適當改變反應溫度和壓強外，還可以采取的措施有_、_。,(2)該

15、反應是一個氣體分子數(shù)減小的反應，相同溫度下，增大壓強平衡向右移動，乙烯的轉化率增大，對照題圖可以得出p1p2p3p4。 (3)及時將產(chǎn)物乙醇分離出來、提高原料氣中水的含量等，可提高乙烯的轉化率。,分析化學平衡移動的一般思路,題組一影響化學平衡移動的條件 1在一個不導熱的密閉反應器中，只發(fā)生兩個反應： A(g)B(g)2C(g)H10 X(g)3Y(g) 2Z(g)H20 進行相關操作且達到平衡后(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的物質的量不變 B等壓時，通入Z氣體，反應器中溫度升高 C等容時，通入惰性氣體，各反應速率不變 D等容時，通入Z氣體，Y的物質的

16、量濃度增大,解析：對化學平衡體系恒壓條件下通入惰性氣體，相當于增大了體系總壓強，為保持恒壓，體積增大，分壓減小，對第二個反應導致平衡向左移動，則放熱，使體系溫度升高，對第一個反應平衡左移，C的物質的量減小。等壓時，通入Z氣體，第二個反應平衡向左移動，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，第二個反應導致平衡左移，Y的物質的量濃度增大。 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：C(s)CO2(g)2CO(g)。平衡時，體系中氣體體積分數(shù)與溫度的關系如下圖所示：,已知：氣體分壓(p分)氣體總壓(p總)體積

17、分數(shù)。下列說法正確的是() A550 時，若充入惰性氣體，v正、v逆均減小，平衡不移動 B650 時，反應達平衡后CO2的轉化率為25.0% CT 時，若充入等體積的CO2和CO，平衡向逆反應方向移動 D925 時，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數(shù)Kp24.0p總,題組二化學平衡移動的圖象 3(2016亳州質檢)在一定條件下，固定容積的密閉容器中反應：2NO2(g)2NO(g)O2(g)H0，達到平衡。當改變其中一個條件X，Y隨X的變化符合圖中曲線的是(),A當X表示溫度時，Y表示NO2的物質的量 B當X表示壓強時，Y表示NO2的體積分數(shù) C當X表示壓強時，Y表示混合氣體的平均摩爾質量

18、 D當X表示NO2的物質的量時，Y表示O2的物質的量,解析：正反應吸熱，升高溫度，平衡向正反應方向移動，NO2的物質的量減小，故A正確；增大壓強，平衡向逆反應方向移動，NO2的體積分數(shù)增大，混合氣體的平均摩爾質量增加，故B、C錯誤；增加NO2的物質的量時，平衡向正方向移動，氧氣的物質的量增加，故D錯誤。 答案：A,4(2015新課標卷，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)生的主反應如下： CO(g)2H2(g)CH3OH(g) H199 kJmol1 CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g) H258 kJmol1,CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g) H341 kJmol1 回答下列問題： (1)合成氣的組成n(H2)/n(COCO2)2.60時體系中的CO平衡轉化率()與溫度和壓強的關系如圖所示。,(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的平衡轉化率隨溫度的升高而減小，其原因是反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，反應為吸熱反應，溫度升高，平衡正向移動，又使產(chǎn)生CO的量增大，而總結果是隨溫度升高，