2022屆高考化學一輪復習第七單元化學反應的方向限度與速率第2節(jié)化學反應的限度化學平衡的移動課件魯科版

1、第第2 2節(jié)化學反應的限度化學平衡的移動節(jié)化學反應的限度化學平衡的移動第七單元第七單元 2022 備考要點素養(yǎng)要求 1.了解化學反應的可逆 性及化學平衡的建立。 2.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。 3.了解化學平衡的調(diào)控 在生活、生產(chǎn)和科學研 究領(lǐng)域的重要作用。 1.變化觀念與平衡思想:知道化學變化需要一 定的條件,并遵循一定規(guī)律;認識化學變化有一 定限度,是可以調(diào)控的。能多角度、動態(tài)地分 析化學反應,運用化學反應原理解決實際問題。 2.證據(jù)推理與模型認知:建立觀點、結(jié)論和證 據(jù)之間的邏輯關(guān)系;知道可以通過分析、推理 等方法認識

2、化學平衡的特征及其影響因素,建 立模型。能運用模型解釋化學現(xiàn)象,揭示現(xiàn)象 的本質(zhì)和規(guī)律。 考點一考點一可逆反應與化學平衡狀態(tài)可逆反應與化學平衡狀態(tài) 必備必備知識知識 自主自主預診預診 知識梳理 一、可逆反應 1.定義:在下,既可以向方向進行,同時又可以向 方向進行的化學反應。 2.特點 (1)二同:a.相同條件下;b.正、逆反應可同時進行。 (2)一小:反應物與生成物同時存在;任一組分的轉(zhuǎn)化率都(填“大于” 或“小于”)100%。 3.表示:在方程式中用“”表示。 同一條件正反應 逆反應 小于 二、化學平衡狀態(tài) 1.定義 一定條件下的可逆反應中,當正、逆反應的速率相等時,反應混合物中各組 分的

3、濃度保持不變的狀態(tài)。 2.化學平衡的建立 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: 反應開始時反應物濃度最大,v(正)最大,生成物濃度為0,v(逆)為零 反應進行時反應物濃度逐漸減小v(正)逐漸減小。生成物濃度由零逐漸 增大v(逆)從零逐漸增大 達到平衡時v(正)=v(逆),反應混合物中各組分的濃度保持不變 3.平衡特點 微點撥 (1)可逆反應體系中,反應物不能全部轉(zhuǎn)化為生成物,生成物也不能 完全轉(zhuǎn)化為反應物。 (2)化學反應達到平衡狀態(tài)時,各組分的濃度、百分含量保持不變,但不一 定相等。 自我診斷 1.判斷正誤,正確的打“”,錯誤的打“”。 (1)2H2

4、O2H2+O2為可逆反應。() (2)二次電池的充、放電過程為可逆反應。() (3)對反應A(g)+B(g)C(g)+D(g),壓強不隨時間而變,說明反應已達平衡 狀態(tài)。() (4)恒溫恒容下進行的可逆反應:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),當SO3的生成速 率與SO2的消耗速率相等時,反應達到平衡狀態(tài)。() (5)在2L密閉容器內(nèi),800時反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)體系中,當該 容器內(nèi)顏色保持不變時能說明該反應已達到平衡狀態(tài)。() (6)對于反應NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g),當每消耗1molSO3的同時 生成1molNO2時,說明反應達到平衡狀態(tài)

5、。() (7)化學平衡狀態(tài)指的是反應靜止了,不再發(fā)生反應了。() (8)對于反應A(g)+B(g)2C(g)+D(g),當密度保持不變,在恒溫恒容或恒 溫恒壓條件下,均不能作為達到化學平衡狀態(tài)的標志。() 答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6) (7)(8) 2.向含有2molSO2的容器中通入過量O2發(fā)生反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)H=-QkJmol-1(Q0),充分反應后生成SO3的物質(zhì)的量 (填“”或“=”,下同)2mol,SO2的物質(zhì)的量0,轉(zhuǎn)化率 100%,反應放出的熱量QkJ。 答案 關(guān)鍵關(guān)鍵能力能力 考考向突破向突破 考向考向1“極端轉(zhuǎn)化極端轉(zhuǎn)化”確定各物質(zhì)

6、的確定各物質(zhì)的“量量” 【典例1】 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0),達到平衡時,X、Y、Z的濃度分別為 0.1molL-1、0.3molL-1、0.08molL-1,則下列判斷正確的是() A.c1 c2=3 1 B.平衡時,Y和Z的生成速率之比為2 3 C.X、Y的轉(zhuǎn)化率不相等 D.c1的取值范圍為0c10.14molL-1 答案D 解析 X、Y的平衡濃度之比為1 3,轉(zhuǎn)化濃度也為1 3,則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, 且v(Y)生成 v

7、(Z)生成=3 2,B不正確;由可逆反應的特點可知0c10.14 molL-1,D正確。 對點演練1在一個密閉容器中發(fā)生反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反應過 程中某一時刻測得SO2、O2、SO3的濃度分別為0.2molL-1、0.2molL-1、 0.2molL-1,當反應達到平衡時,可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)是() A.SO3=0.4molL-1 B.SO2=SO3=0.15molL-1 C.SO2=0.25molL-1 D.SO2+SO3=0.5molL-1 答案C 解析 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) c(某時刻)0.2molL-10.2molL-10.2molL-1 c(

8、向右進行完全)0 0.1molL-10.4molL-1 c(向左進行完全)0.4molL-10.3molL-10 由于該反應為可逆反應,SO3的濃度一定小于0.4molL-1,故A錯誤;SO2與 SO3濃度不會均為0.15molL-1,故B項錯誤;由于反應為可逆反應,SO2的濃度 一定小于0.4molL-1,則可能為0.25molL-1,故C項正確;根據(jù)硫元素守 恒,c(SO2)+c(SO3)=0.4molL-1,故D項錯誤。 規(guī)律小結(jié)用極端假設(shè)法確定各物質(zhì)的濃度范圍 先假設(shè)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。 假設(shè)反應正向進行到底: X2(g)+

9、Y2(g)2Z(g) 起始濃度/(molL-1)0.10.30.2 改變濃度/(molL-1)0.10.10.2 終態(tài)濃度/(molL-1)00.20.4 假設(shè)反應逆向進行到底: X2(g)+Y2(g)2Z(g) 起始濃度/(molL-1)0.10.30.2 改變濃度/(molL-1)0.10.10.2 終態(tài)濃度/(molL-1)0.20.40 平衡體系中各物質(zhì)的濃度數(shù)值范圍為0c(X2)0.2molL-1,0.2molL- 1c(Y2)0.4molL-1,0c(Z)v(逆),平衡向正反應方向移動; v(正)=v(逆),反應達到平衡狀態(tài),平衡不發(fā)生移動; v(正)v(逆),平衡向逆反應方向移動

10、。 4.影響化學平衡的外界因素 若其他條件不變,只改變下列某種條件對化學平衡的影響如下: 改變的條件(其他條件不變)化學平衡移動的方向 濃度 增大反應物濃度或減小生成 物濃度 向方向移動 減小反應物濃度或增大生成 物濃度 向方向移動 正反應 逆反應 改變的條件(其他條件不變)化學平衡移動的方向 壓強 (對有 氣體 參加的 反應) 反應前后氣 體體積改變 增大壓強向氣體分子總數(shù)的方向移動 減小壓強向氣體分子總數(shù)的方向移動 反應前后氣 體體積不變 改變壓強平衡移動 溫度 升高溫度向反應方向移動 降低溫度向反應方向移動 催化劑 同等程度改變v(正)、v(逆),平衡不移動 減小 增大 不 吸熱 放熱

11、5.勒夏特列原理及運用 勒夏特列原理:如果改變影響化學平衡的條件之一(如溫度、壓強及參加反 應的化學物質(zhì)的濃度),平衡就向著能夠這種改變的方向移動。 本原理也稱化學平衡移動原理。 化學平衡移動的目的是“減弱”外界條件的改變,而不是“消除”外界條件的 改變,即“減弱而不抵消”。 減弱 6.化學平衡中的特殊情況 (1)當反應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 化學平衡沒影響。 (2)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)充入惰性氣體(不參與反應的氣體)與平衡移動的關(guān)系: 恒溫、

12、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 恒溫、恒壓條件。 自我診斷 1.判斷正誤,正確的打“”,錯誤的打“”。 (1)平衡時,其他條件不變,分離出固體生成物,v(正)加快。() (2)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 。() (3)化學平衡正向移動,反應物的轉(zhuǎn)化率不一定增大。() (4)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。() (5)二氧化氮與四氧化二氮的平衡體系,加壓后顏色加深。() (6)往平衡體系FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl中加入KCl固體,平衡將 向逆反應方向移動,溶液顏

13、色將變淺。() (7)對于密閉容器中的可逆反應mX(g)+nY(s)pZ(g)H0,其他條件不變時升高溫度,反應速率 v(CO2)和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率均增大。() 答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6) (7)(8) 2.在一個密閉容器中充入amolA和bmolB,發(fā)生反應aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)H0,一段時間后達到平衡,測得各物質(zhì)的濃度。 (1)若體積不變,僅增加c(A),A的轉(zhuǎn)化率將(填“增大”“減小”或“不 變”,下同),B的轉(zhuǎn)化率將,達到新平衡時,A將,B將 ,C將,D將。 (2)體積不變,再充入amolA和bmolB,則平衡移動,達到新平衡 時,A將,B將,

14、C將,D將。 若a+b=c+d,則A的轉(zhuǎn)化率將; 若a+bc+d,則A的轉(zhuǎn)化率將; 若a+bc+d,則A的轉(zhuǎn)化率將。 (3)升高溫度,平衡移動,達到新平衡時,A將,B將 ,C將,D將,A的轉(zhuǎn)化率將。 答案 (1)減小增大增大減小增大增大 (2)正向增大增大增大增大不變增大 減小(3)正向減小減小增大增大增大 關(guān)鍵關(guān)鍵能力能力 考考向突破向突破 考向考向1外界條件對化學平衡的影響外界條件對化學平衡的影響 【典例1】 (2020江蘇無錫模擬)將等物質(zhì)的量的X、Y氣體充入某密閉容 器中,一定條件下,發(fā)生如下反應并達到平衡X(g)+3Y(g)2Z(g)H0,在不改 變其他條件的情況下,下列合理的說法是

15、() A.加入催化劑,反應途徑將發(fā)生改變,H也將隨之改變 B.升高溫度,正、逆反應速率都增大,H2S分解率也增大 C.增大壓強,平衡向逆反應方向移動,將引起體系溫度降低 D.若體系恒容,注入一些H2后達新平衡,與原平衡相比H2濃度將減小 答案B 解析 反應的焓變與反應發(fā)生的途徑無關(guān),A項錯誤;溫度升高,正、逆反應 速率均增大,因正反應是吸熱反應,故平衡正向移動,H2S分解率增大,B項正 確;正反應是氣體體積增大的反應,增大壓強平衡逆向移動,逆向反應是放 熱反應,會使體系溫度升高,C項錯誤;向體系中注入H2,體系將向H2濃度降 低的方向移動,但最終H2的濃度較原平衡時增大,D項錯誤。 對點演練2

16、對于一定條件下的可逆反應 甲:A(g)+B(g)C(g)H0 乙:A(s)+B(g)C(g)H0 達到化學平衡后,改變條件,按要求回答下列問題。 (1)升溫。 平衡移動方向(填“向左”“向右”或“不移動”): 甲;乙;丙。 此時反應體系的溫度均比原來(填“高”或“低”)。 混合氣體的平均相對分子質(zhì)量變化(填“增大”“減小”或“不變”): 甲;乙;丙。 (2)加壓,使體系體積縮小為原來的。 平衡移動方向(填“向左”“向右”或“不移動”): 甲;乙;丙。 設(shè)壓縮之前壓強分別為p甲、p乙、p丙,壓縮后壓強分別為p甲、p乙、p丙, 則p甲與p甲,p乙與p乙,p丙與p丙的關(guān)系: 甲;乙;丙。 (3)恒溫

17、恒壓充入氖氣。 平衡移動方向(填“向左”“向右”或“不移動”): 甲;乙;丙。 答案 (1)向左向左向右高減小減小不變(2)向右 不移動不移動p甲p甲2p甲p乙=2p乙 p丙=2p丙(3)向左不移動不移動 規(guī)律小結(jié)分析化學平衡移動的一般思路 考向考向2化學平衡移動圖像分析化學平衡移動圖像分析 【典例2】 工業(yè)上利用Ga與NH3在高溫條件下合成半導體材料氮化稼 (GaN)固體的同時有氫氣生成。反應中,每生成3molH2時放出30.8kJ的熱 量。在恒溫恒容密閉體系內(nèi)進行上述反應,下列有關(guān)表達正確的是() A.圖像中如果縱坐標為正反應速率,則t時刻改變的條件可以為升溫或加 壓 B.圖像中縱坐標可以

18、為鎵的轉(zhuǎn)化率 C.圖像中縱坐標可以為化學反應速率 D.圖像中縱坐標可以為體系內(nèi)混合氣體平均相對分子質(zhì)量 答案A 解析 根據(jù)題意分析可得,發(fā)生反應的化學方程式為2Ga(s)+2NH3(g) 2GaN+3H2(g)H0。圖像中如果縱坐標為正反應速率,升高溫度或增 大壓強,反應速率增大,圖像符合題意,A項正確;由反應的化學方程式可知, 增大壓強時平衡逆向移動,鎵的轉(zhuǎn)化率減小,B項錯誤;Ga是固體,其質(zhì)量不 影響反應速率,C項錯誤;根據(jù)反應的方程式可知,相同壓強下,升高溫度,平 衡逆向移動,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大;相同溫度下,增大壓強,平 衡逆向移動,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量增大,D項錯誤。

19、 對點演練3密閉容器中進行的可逆反應aA(g)+bB(g)cC(g)在不同溫度(T1和 T2)及壓強(p1和p2)下,混合氣體中B的質(zhì)量分數(shù)w(B)與反應時間(t)的關(guān)系如 圖所示。下列判斷正確的是() A.T1T2,p1c,正反應為吸熱反應 B.T1T2,p1p2,a+bc,正反應為吸熱反應 C.T1p2,a+bT2,p1p2,a+bc,正反應為放熱反應 答案B 解析 由(T1,p1)和(T1,p2)兩條曲線可以看出,p2p1;壓強較大(即壓強為p2)時 對應的w(B)較大,說明增大壓強平衡逆向移動,則a+bT2;溫度較高(即溫度為T1)時對應的w(B)較小,說明 升高溫度平衡正向移動,故正

20、反應為吸熱反應。所以B項正確。 規(guī)律小結(jié)化學平衡圖像題的解題思路 看圖像 一看面,即縱坐標與橫坐標的意義 二看線,即線的走向和變化趨勢 三看點,即起點、折點、交點、終點 四看輔助線,如等溫線、等壓線等 五看變化,如濃度變化、溫度變化等 想規(guī)律聯(lián)想外界條件的改變對化學反應速率和化學平衡的影響規(guī)律 作判斷 根據(jù)圖像中呈現(xiàn)的關(guān)系與所學規(guī)律相對比,從而得出正確的 判斷 考點三考點三等效平衡等效平衡 必備必備知識知識 自主自主預診預診 知識梳理 1.含義 在一定條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)下,同一可逆反應體系,起始時加入物質(zhì) 的物質(zhì)的量不同,達到化學平衡時,同種物質(zhì)的百分含量。 相同 2.原理 同一可逆反

21、應,在外界條件一定時,不管是從正反應開始,還是從逆反應開 始,最后都能達到平衡狀態(tài),其中平衡混合物中各成分的百分含量。 由于化學平衡狀態(tài)與有關(guān),而與建立平衡的無關(guān),因 而同一可逆反應,從不同的狀態(tài)開始,只要達到平衡時的條件(溫度、濃度、 壓強等)完全相同,即可形成等效平衡。 相同 條件途徑 3.規(guī)律 對于可逆反應aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) 反應特點 a+bc+da+b=c+d 條件等溫等容等溫等壓等溫等容等溫等壓 起始投料 換算為化學方程 式同一邊物質(zhì), 其“量”相同 換算為化學方程 式同一邊物質(zhì),其 “量”比值相同 換算為化學方程式同一邊 物質(zhì),其“量”比值相同 平衡 特點

22、 物質(zhì)的量(n) 相同比值相同比值相同比值相同 百分含量(w) 相同相同相同相同 濃度相同相同比值相同相同 自我診斷 1.對于以下三個反應,從反應開始進行到達到平衡后,保持溫度、體積不變, 按要求回答下列問題。 (1)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g): 再充入PCl5(g),平衡向方向移動,達到平衡后,PCl5(g)的轉(zhuǎn)化率 ,PCl5(g)的百分含量。 (2)2HI(g)I2(g)+H2(g) 再充入HI(g),平衡向方向移動,達到平衡后,HI的分解率 ,HI的百分含量。 (3)2NO2(g)N2O4(g) 再充入NO2(g),平衡向方向移動,達到平衡后,NO2(g)的轉(zhuǎn)化率 ,N

23、O2(g)的百分含量。 答案 (1)正反應減小增大 (2)正反應不變不變(3)正反應增大減小 2.在等溫等容條件下,發(fā)生可逆反應2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)H=-Q1 kJmol-1(Q10),起始物質(zhì)的量如下表所示: 序號ABCD 2mol1mol00 4mol2mol00 1mol0.5mol1.5mol0.5mol 01mol3mol1mol 003mol1mol (1)上述反應達到平衡時,互為等效平衡的是;相同的量有 。 (2)達到平衡后,放出的熱量為Q2kJ,吸收的熱量為Q3kJ,則Q1、Q2、Q3 的定量關(guān)系為。 答案 (1)物質(zhì)的量、質(zhì)量、體積、物質(zhì)的量濃度、組分百分

24、含量 (物質(zhì)的量分數(shù)、質(zhì)量分數(shù)、體積分數(shù))(2)Q2+Q3=Q1 關(guān)鍵關(guān)鍵能力能力 考考向突破向突破 考向考向1恒溫恒容條件下的等效平衡恒溫恒容條件下的等效平衡 【典例1】 (2020湖南長郡中學月考)一定溫度下,在3個容積均為1.0L的恒 容密閉容器中反應2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)達到平衡,下列說法正確的 是() 容器 溫度/K 物質(zhì)的起始濃度/(molL-1) 物 質(zhì) 的 平 衡 濃 度 /(molL-1) c0(H2)c0(CO)c0(CH3OH)CH3OH 4000.200.1000.080 4000.400.200 500000.100.025 A.該反應的正反應吸熱

25、B.達到平衡時,容器中反應物的轉(zhuǎn)化率比容器中的大 C.達到平衡時,容器中H2大于容器中H2的兩倍 D.達到平衡時,容器中的正反應速率比容器中的大 答案D 解析 對比容器和可知兩者投料量相當,若溫度相同,最終會建立等效 平衡,但中溫度高,平衡時cCH3OH小,說明平衡向逆反應方向移動,即逆 反應為吸熱反應,則正反應為放熱反應,A錯誤;相對于成比例增加投料 量,相當于加壓,平衡正向移動,轉(zhuǎn)化率提高,所以平衡時中轉(zhuǎn)化率高,B錯 誤;不考慮溫度,中投料量是的兩倍,相當于加壓,平衡正向移動,所以平 衡時中cH2小于中cH2的兩倍,再考慮溫度,中cH2還會增大,C錯 誤;對比和,若溫度相同,兩者會建立等效

26、平衡,兩容器中反應速率相等, 但溫度高,速率更快,D正確。 對點演練1將4.0molPCl3和2.0molCl2充入體積不變的密閉容器中,在一定 條件下發(fā)生下述反應:PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)。達到平衡時,PCl5為0.80 mol,如果此時移走2.0molPCl3和1.0molCl2,在相同溫度下再達平衡時 PCl5的物質(zhì)的量是() A.0.8mol B.0.4mol C.小于0.4mol D.大于0.4mol,小于0.8mol 答案C 解析 對點演練2在相同溫度下,體積均為1L的四個密閉容器中,保持溫度和容器 容積不變,以下表中四種不同的投料方式進行反應。平衡時有關(guān)數(shù)據(jù)如下

27、。 已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-196.6kJmol-1 容器甲乙丙丁 起始投料量 2molSO2+ 1molO2 1molSO2+ 0.5molO2 2mol SO3 2molSO2 +2molO2 反應放出或吸 收的熱量/kJ abcd efgh 下列關(guān)系正確的是() A.a=c;e=gB.a2b;ed;ehD.c+98.3e=196.6 答案D 解析 根據(jù)投料,甲、丙是等效平衡,甲容器起始時從正反應方向建立平衡, 放出熱量a,丙容器從逆反應方向建立平衡,吸收熱量c,a+c=196.6,因轉(zhuǎn)化率 不確定,二者不一定相等,A錯誤;若將甲容器的容積擴大為原來的2倍,則達

28、到平衡時甲與乙內(nèi)各物質(zhì)的濃度相等,但放出的熱量是乙的2倍,現(xiàn)將甲恢 復為原來的體積,平衡向正反應方向移動,又會放出熱量,故a2b,同理 e2f,B錯誤;丁中的O2可看作是在甲達到平衡后再充入1molO2,則平衡正 向移動,放出熱量增多,即有ad,同時有eh,C錯誤;由已知熱化學方程式可 得a=98.3e,由選項A解析可知,a+c=196.6,即98.3e+c=196.6,D正確。 方法技巧 構(gòu)建恒溫恒容平衡思維模式 某些情況下,新平衡狀態(tài)可認為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加并壓縮而成, 相當于增大壓強。由增大壓強時平衡移動的方向分析物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率、百 分含量、物質(zhì)的量濃度、放出或吸收熱量的變化情況等。 考向考向2恒溫恒壓條件下的等效平衡恒溫恒壓條件下的等效平衡 【典例2】 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3a mol B.若開始時通入4molA、4molB和2mo