化学平衡及影响因素.ppt

第二讲 化学平衡及影响因素,1了解化学反应的可逆性。 2了解化学平衡建立的过程。 3理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。 4理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识其一般规律。 5了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。,2化学平衡状态 (1)基本要求：反应物和生成物均处于同一反应体系中，反应条件保持不变。 (2)特点 所有反应物和生成物的质量(或浓度)保持不变。 正、逆反应速率相等(且不等于0)。 反应条件变化后，化学平衡状态可能被破坏，在新条件下会建立新的平衡状态。,3化学平衡常数 (1)概念 在一定温度下，一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，用符号K表示。,(3)意义 K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全；一般地说，K105时，该反应进行得就基本完全了。 (4)影响因素 某一可逆反应的K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。,知识点 2 化学平衡状态的移动 1.化学平衡的移动 (1)含义：在一定条件下，可逆反应达到化学平衡状态，如果改变影响平衡的条件(如温度、浓度、压强等)，化学平衡状态被破坏(正、逆反应速率不再相等)，直至正、逆反应速率再次相等，在新的条件下达到新的化学平衡状态。这种现象称作平衡状态的移动，简称平衡移动。,(2)分析化学平衡移动的一般思路,(3)化学平衡移动与化学反应速率的关系 v(正)v(逆)：平衡向正反应方向移动； v(正)v(逆)：化学平衡状态； v(正)v(逆)：平衡向逆反应方向移动。,2影响化学平衡移动的因素 (1)浓度 其他条件不变时，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度或减小反应物的浓度，平衡向逆反应方向移动。 (2)压强 对气体体积可变的反应，其他条件不变时，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。,对气体体积不变的反应或无气体参加的反应，其他条件不变时，改变压强，平衡不移动。 (3)温度 其他条件不变时，升高温度，平衡向着吸热反应方向移动；降低温度，平衡向着放热反应方向移动。 (4)催化剂 催化剂能同等程度地改变正反应速率和逆反应速率，故平衡不移动。,(5)勒夏特列原理 如果改变影响化学平衡条件之一(如温度、压强、浓度等)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。,知识点 3 化学反应进行的方向 1.自发过程 (1)含义：在一定条件下，不借助于外力就能自动进行的过程。 (2)特点 体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。 在密闭条件下，体系有从“有序”转变为“无序”的倾向性(无序体系更加稳定)。,2化学反应方向的判据 (1)焓判据 放热反应过程中体系能量降低，H0，因此具有自发进行的倾向，科学家由此提出了用焓变判断反应进行的方向，即所谓的焓判据；但有些吸热反应也能自发进行。 (2)熵判据 熵：量度体系混乱的程度的物理量，符号S。 同一种物质，气态时的熵值最大，液态时次之，固态时最小。,熵增原理：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(S)大于零。 熵判据 体系的混乱度增大，S0，反应有自发进行的倾向，但有些熵减的过程也能自发进行。,(3)复合判据自由能变化 符号：G，单位：kJmol1。 公式：GHTS。 应用 恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据，不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关，可推出下列关系式： a当H0时，G0，S0，反应不可自发进行。 c当H0，S0或H0，S0时，反应是否自发与温度有关。,考点 1 化学平衡状态的判定 1.v正v逆。指的是同一物质的正反应速率与逆反应速率相等。 2反应混合物中各组分的含量(质量分数，体积分数，物质的量分数)保持不变。,混合气体的压强不再改变 混合气体的颜色不再改变 混合气体的平均相对分子质量不再改变 A B C D以上全部,答案A,A B C D 解析该反应是有气体参加和生成的非等体积反应，该反应达到平衡的标志是正反应速率和逆反应速率相等，平衡体系中各物质的浓度不再随时间变化而变化，既然各物质浓度不变，单位体积内的气体的物质的量也就不再变化，因而压强也不再发生变化，据此，正确。 答案C,A3v正(N2)v正(H2) Bv正(N2)v逆(NH3) C2v正(H2)3v逆(NH3) Dv正(N2)3v逆(H2),解析当正反应速率等于逆反应速率时，可逆反应达到平衡状态。根据化学方程式中NH3和H2的计量关系，可以看出正反应在单位时间内有3 mol H2发生化合反应，必定同时生成2 mol NH3，故有2v正(H2)3v正(NH3)。这时逆反应如果同时有2 mol NH3发生分解反应，NH3的物质的量就相当于没有变化，“表面上好像静止”达到平衡状态。所以当2v正(H2)3v逆(NH3)时，NH3的正、逆反应速率相等，说明反应已达到平衡状态。 答案C,考点 2 化学平衡的影响因素 1.分析化学平衡移动的一般思路,2外界条件影响平衡移动的特殊情况 (1)其他条件不变时，若改变固体或纯液体反应物的用量，由于其浓度可视为定值，所以反应前后速率不变，平衡不移动。 (2)其他条件不变，改变压强时，对于反应前后气体体积不变的可逆反应，改变压强平衡不移动；对于无气体参加的可逆反应，改变压强平衡也不移动。 (3)恒容时，通入稀有气体，压强增大，但平衡不移动。恒压时，通入稀有气体，压强虽不变，但体积必然增大，反应物和生成物的浓度同时减小，相当于减小压强，平衡向总体积增大的方向移动。,(4)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。 (5)在恒容的容器中，当改变其中一种物质的浓度时，必然同时引起压强改变，但判断平衡移动的方向时，应仍以浓度的影响去考虑。 3应用 勒夏特列原理适用于化学平衡、溶解平衡、电离平衡、水解平衡等动态平衡。,平衡时M的体积分数与反应条件的关系图,A同温同压同z时，加入催化剂，平衡时Q的体积分数增加 B同压同z时，升高温度，平衡时Q的体积分数增加 C同温同z时，增加压强，平衡时Q的体积分数增加 D同温同压时，增加z，平衡时Q的体积分数增加,解析本题考查化学平衡有关知识。催化剂不能影响化学平衡，A项不正确；从图中看，同压下温度越高，平衡时M的体积分数越小，则说明平衡向正反应方向移动，B项正确；比较(1)、(2)两图可知，同温同z时压强增大，M的体积分数增大，说明压强增大平衡逆向移动，Q的含量降低，则C项错误；z很大时虽然M的转化率增大，但是Q的体积分数要减小，D项不正确。 答案B,A升高温度，正反应速率增加，逆反应速率减小 B升高温度有利于反应速率增加，从而缩短达到平衡的时间 C达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动 D达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动,解析这是一个正反应方向气态物质的量减小的放热反应，所以升高温度，正、逆反应速率都增加，且能缩短达到平衡的时间；达到平衡后，升高温度，平衡左移；增大压强，平衡右移。由此对比四个选项，只有选项B正确。 答案B,解析通入SO2使c(H2S)减小，平衡右移；充入N2压强不变时，体积增大，相当于减压，平衡右移；NH4HS为固体，浓度不变，移走或加入均不会使平衡移动；而容积不变时，充入N2，c(NH3)、n(H2S)不变，平衡不移动。 答案BC,考点 3 等效平衡 规律：恒温恒容条件下 1恒温恒容时，对一般的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，反应物(或生成物)中同一组分的物质的量完全相同，则互为等效平衡。 2恒温恒容时，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。,规律：恒温恒压条件下 在恒温恒压时，可逆反应以不同的投料方式进行反应，如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。,下列说法正确的是( ) A2c1c3 Bab92.4 C2p2p3 D131 解析本题考查了等效平衡及有关计算。甲乙为等效平衡，因此c1c2，B项正确，C项2p2大于p3 ，甲、乙的转化率之和是131。 答案BD,A甲、乙提高相同温度 B甲中加入0.1 mol He，乙不变 C甲降低温度，乙不变 D甲增加0.1mol H2，乙增加0.1mol I2 解析初始甲、乙在同温同体积建立相同的平衡状态，要使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，可以压缩甲的体积，而乙不变，也可以降温使甲温度降低平衡右移，故C可以，A、B、D三选项中都相同，本题要注意利用等效平衡原理和平衡移动原理。 答案C,A2 mol C B2 mol A,1 mol B和1 mol He(不参加反应) C1 mol B和1 mol C D2 mol A,3 mol B和3 mol C,2 mol A3 mol B3 mol C相当于4 mol A4 mol B，则与2 mol A2 mol B达等效平衡，A的体积分数为a%。 答案AB,考点 4 化学平衡常数 1.应用 (1)判断、比较可逆反应进行程度的大小。 K值越大，反应进行的程度越大； K值越小，反应进行的程度越小。,(3)判断可逆反应的反应热 若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应； 若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。 (4)计算反应物或生成物的平衡浓度及反应物的转化率。,2相关计算 (1)步骤 写出有关化学平衡的方程式。 确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。 根据已知条件建立等式关系进行解答。,(3)说明 反应物：c(平)c(始)c(变)； 生成物：c(平)c(始)c(变)； 各物质的转化浓度之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。,C当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时，人的智力才会受损 D把CO中毒的病人放入高压氧仓中解毒，其原理是使上述平衡向左移动 答案C,变式训练 7(2011山东平邑)化学平衡常数(K)是化学反应限度的一个重要参数，该常数表示的意义是可逆反应进行的程度，K值越大，表示的意义错误的是( ) A温度越高 B反应物浓度越小 C反应进行的越完全 D生成物浓度越大,解析应用化学平衡常数的前提是一定温度下(故A是错误的)，化学平衡常数的大小表示的意义就是反应限度，即可逆反应可能进行的程度，所以化学平衡常数数值越大，可逆反应进行得就越完全，反应物的浓度越小，生成物的浓度越大，所以B、C、D三个选项的意义都是正确的。 答案A,8(2009海南，4)在25 时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：,答案C,答案D,已知该反应在不同温度下的平衡常数如下： 请回答下列问题： (1)该反应的平衡常数表达式K_，H_0(填“”、“”或“”)； (2)在一个容积为10L的密闭容器中，1000时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol，反应经过10 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)_、CO的平衡转化率_；,(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率，可采取的措施是_。 A减少Fe的量 B增加Fe2O3的量 C移出部分CO2 D提高反应温度 E减小容器的容积 F加入合适的催化剂,(3)要提高CO的平衡转化率，即使平衡向正反应方向移动，只有C项符合。,高分策略 本题重点考查化学平衡常数及计算。解此类题只要把握好三步法解题即可。第(3)题中，由于Fe、Fe2O3均为固体，故二者的量对平衡无影响，这是一个易错点，由于反应为一等体反应，故改变容器容积，即改变体系压强，平衡不移动，CO的平衡转化率不变。,1下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是( ) A光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小 B加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3 C可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气 D增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO3 解析催化剂对化学平衡没影响，所以B不能用化学平衡移动原理解释。 答案B,解析压强对液态固态反应体系影响不大。 答案D,A若增大A的浓度，平衡体系颜色加深，D不一定是具有颜色的气体 B增大压强，平衡不移动，说明B、D必是气体 C升高温度，C的百分含量减小，说明正反应是放热反应 D若B是气体，增大A的浓度会使B的转化率增大 解析增大压强，平衡不移动，B、D既可以是气体，也可以不是气体。 答案B,解析此题考查化学反应速率和化学平衡知识。催化剂能提高化学反应速率，加快反应进行，也就是提高了生产效率，A对；反应需在300进行是为了获得较快的反应速率，不能说明反应是吸热还是放热，B错；充入大量CO2气体，能使平衡正向移动，提高H2的转化率，C对；从平衡混合物中及时分离出产物，使平衡正向移动，可提高CO2和H2的转化率，D对。 答案B,下列有关该反应的描述正确的是( ) A第6min后，反应就终止 BX的平衡转化率为85% C若升高温度，X的平衡转化率将大于85% D若降低温度，v正和v逆将以同样倍数减小 解析本题考查了化学平衡图象计算，同时又考查了化学平衡移动知识，可直接判断出只有B合理，解答本题应注意方法，不一定去计算，可用排除法。 答案B,解析催化剂能够加快化学反应速率，可以排除A、C；催化剂不能改变化学平衡，可以排除C、D。 答案B,Ax3 BB的转化率为20% C平衡时气体压强是原来的0.94倍 D达到平衡时A的浓度为1.4 molL1,答案D,A反应达到平衡时，若两种反应物的转化率相等，则起始投入的n(NH3)n(O2)45 B反应达到平衡后，对体系一直进行加压，平衡总是向逆向移动 C反应达到平衡时，若向压强固定的密闭容器中充入稀有气体，平衡不移动 D当v正(NH3)v正(NO)11时，说明该化学反应已经达到平衡,解析平衡时，反应物的转化率相等，则起始投入量之比应该等于化学计量数之比，故A正确；当加压到一定压强时，气态水变为非气态水，平衡会向正向移动，故B错；充入稀有气体而压强不变，相当于增大容积，平衡向体积增大的方向移动，C错；NH3、NO的正反应速率都是向右方向的速率，平衡与否其反应速率之比都等于化学计量数之比，故D错。 答案A,(3)A、C是气体，而且mnp，增大压强可使平衡发生移动，则平衡移动的方向是_。 (4)加热后，可使C的质量增加，则正反应是_反应(填“放热”或“吸热”)。 解析(1)减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。(2)在一定条件下平衡不移动则反应前后气态物质的总体积不变。(3)增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动。(4)升高温度，平衡向吸热的方向移动。 答案(1)mnp (2)固或液 (3)逆反应方向 (4)吸热,回答下列问题： (1)该反应的化学平衡常数表达式为K_，该反应为_反应(填“吸热”或“放热”)。 (2)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_。 A容器中压强不变 B混合气体中c(CO)不变 Cv生成(H2)v消耗(H2) Dc(CO2)c(CO),(3)830时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，缩小容器的体积，平衡_移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)。,解析(1)根据化学平衡常数的表达式书写，即可写出K的表达式。由化学平衡常数K和温度t的关系式可以看出温度越高平衡常数越小，说明反应混合物中CO2和H2的浓度越小，即升高温度有利于向逆反应方向进行，则正反应为放热反应。 (2)达到化学平衡状态的依据是v正v逆，各组分的浓度保持不变，而该反应前后气体的物质的量不变，因此容器内压强不变不能作为依据。 (3)其他条件不变的情况下，缩小容器的体积相当于增大容器内压强，则该平衡不移动。,一、化学反应速率 例1(2010海南，3)对于化学反应3W(g)2X(g)=4Y(g)3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是( ) Av(W)3v(Z) B2v(X)3v(Z) C2v(X)v(Y) D3v(W)2v(X),解析依题意，根据方程式化学计量数之比可得：v(W)：v