江苏省2020版高考化学新增分大一轮复习专题7化学反应速率与化学平衡第21讲化学反应的方向和限度课件苏教版.ppt

,化学反应的方向和限度,第21讲,大一轮复习讲义,专题7化学反应速率与化学平衡,考纲要求KAOGANGYAOQIU,1.认识化学反应的可逆性。能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向。2.理解化学平衡和化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行简单计算。,考点一可逆反应与化学平衡建立,考点二化学平衡常数的概念及应用,探究高考明确考向,课时作业,内容索引NEIRONGSUOYIN,考点三“三段式”突破平衡常数(K)、转化率的相关计算,01,考点一,可逆反应与化学平衡建立,1.可逆反应,知识梳理,ZHISHISHULI,(1)定义在下，既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都(填“大于”或“小于”)100%。(3)表示在方程式中用“”表示。,同一条件,小于,2.化学平衡状态,(1)概念一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的保持不变的状态。(2)建立,质量或浓度,(3)平衡特点,3.判断化学平衡状态的两种方法,(1)动态标志：v正v逆0同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aAbBcCdD，时，反应达到平衡状态。(2)静态标志：各种“量”不变各物质的质量、物质的量或浓度不变。各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。,(1)二次电池的充、放电为可逆反应()(2)在化学平衡建立过程中，v正一定大于v逆()(3)恒温恒容下进行的可逆反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时，反应达到平衡状态()(4)在一定条件下，向密闭容器中充入1molN2和3molH2充分反应，生成2molNH3(),辨析易错易混正误判断,1.向含有2molSO2的容器中通入过量O2发生2SO2(g)O2(g)2SO3(g)HQkJmol1(Q0)，充分反应后生成SO3的物质的量_(填“”“”或“”，下同)2mol，SO2的物质的量_0mol，转化率_100%，反应放出的热量_QkJ。,提升思维能力深度思考,2.总压强不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？,答案恒温恒容条件下，对于反应前后气体化学计量数相等的反应，总压强不变不能作为判断平衡的标志；恒温恒压条件下，对于一切反应，总压强不变均不能作为判断平衡的标志。,3.混合气体的密度不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？,答案恒温恒容条件下，反应物、生成物都是气体的化学反应，混合气体的密度不变不能作为判断反应达到平衡的标志。,题组一“极端转化”确定各物质的量1.在密闭容器中进行反应：X2(g)Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1molL1、0.3molL1、0.2molL1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是A.Z为0.3molL1B.Y2为0.4molL1C.X2为0.2molL1D.Z为0.4molL1,解题探究,JIETITANJIU,2.一定条件下，对于可逆反应X(g)3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1molL1、0.3molL1、0.08molL1，则下列判断正确的是A.c1c213B.平衡时，Y和Z的生成速率之比为23C.X、Y的转化率不相等D.c1的取值范围为0c10.14molL1,解析平衡浓度之比为13，转化浓度亦为13，故c1c213，A正确，C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且v生成(Y)v生成(Z)应为32，B不正确；由可逆反应的特点可知0c10.14molL1，D正确。,极端假设法确定各物质浓度范围上述题目1可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。假设反应正向进行到底：X2(g)Y2(g)2Z(g)起始浓度(molL1)0.10.30.2改变浓度(molL1)0.10.10.2终态浓度(molL1)00.20.4假设反应逆向进行到底：X2(g)Y2(g)2Z(g)起始浓度(molL1)0.10.30.2改变浓度(molL1)0.10.10.2终态浓度(molL1)0.20.40平衡体系中各物质的浓度范围为X2(0，0.2)，Y2(0.2，0.4)，Z(0，0.4)。,题组二化学平衡状态的判断3.对于CO23H2CH3OHH2O，下列说法能判断该反应达到平衡状态的是A.v(CO2)B.3v逆(H2)v正(H2O)C.v正(H2)3v逆(CO2)D.断裂3molHH键的同时，形成2molOH键,4.一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为H。现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是A.B.C.D.,解析H是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；该反应是充入1molN2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，曲线趋势不正确。,5.在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：混合气体的压强；混合气体的密度；混合气体的总物质的量；混合气体的平均相对分子质量；混合气体的颜色；各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；某种气体的百分含量(1)能说明2SO2(g)O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是_。(2)能说明I2(g)H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是_。(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是_。(4)能说明C(s)CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是_。(5)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)达到平衡状态的是_。(6)能说明5CO(g)I2O5(s)5CO2(g)I2(s)达到平衡状态的是_。,6.若上述题目中的(1)(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？,答案(1)(2)(3)(4),规避“2”个易失分点(1)化学平衡状态判断“三关注”关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。(2)不能作为“标志”的四种情况反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。恒温恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)I2(g)。全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)I2(g)。全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。,02,考点二,化学平衡常数的概念及应用,1.概念,在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物与反应物的比值是一个常数，用符号表示。,知识梳理,ZHISHISHULI,2.表达式,对于反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，K(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。如(1)C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)的平衡常数表达式K。(2)Fe3(aq)3H2O(l)Fe(OH)3(s)3H(aq)的平衡常数表达式K。,浓度幂之积,浓度幂之积,K,3.意义及影响因素,(1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。(2)K只受影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。,温度,4.应用,(1)判断可逆反应进行的程度。(2)判断反应是否达到平衡或向何方向进行。对于化学反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)的任意状态，浓度商：Q。QK，反应向反应方向进行；QK，反应处于状态；QK，反应向反应方向进行。(3)判断反应的热效应：若升高温度，K值增大，则正反应为热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为热反应。,正,平衡,逆,吸,放,(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度()(2)催化剂既能改变速率常数，也能改变化学平衡常数()(3)对于同一可逆反应，升高温度，则化学平衡常数增大()(4)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大()(5)Cl2H2OHClHClO的平衡常数表达式K(),辨析易错易混正误判断,1.在一定温度下，已知以下三个反应的平衡常数：反应：CO(g)CuO(s)CO2(g)Cu(s)K1反应：H2(g)CuO(s)Cu(s)H2O(g)K2反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)K3(1)反应的平衡常数表达式为_。(2)反应的K3与K1、K2的关系是K3_。,提升思维能力深度思考,化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系(1)正、逆反应的平衡常数互为倒数。(2)若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍，则化学平衡常数变为原来的n次幂或次幂。(3)两方程式相加得到新的化学方程式，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积。,题组一化学平衡常数及影响因素1.O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的O为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下：反应O3O2OH0平衡常数为K1；反应OO32O2H0平衡常数为K2；总反应：2O33O2H0()(2014江苏，11C)(3)对于乙酸与乙醇的酯化反应(H0)，加入少量浓硫酸并加热，该反应的反应速率和平衡常数均增大()(2014江苏，11D)(4)反应NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的H0()(2013江苏，11A)(5)CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的HT2，A项错误；,容器容积不变，碳为固体，正反应方向气体的质量增大，因此反应正向进行时混合气体的密度增大，C项错误；乙容器中，3min内H2O减少了1.2mol，而前1.5min内反应速率大于后1.5min内反应速率，故前1.5min内H2O的物质的量减小的快，反应进行到1.5min时，n(H2O)0B.若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1pBD.在T2时，若反应体系处于状态D，则此时v正v逆,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析温度升高，NO的平衡浓度增大，说明平衡左移，该反应的HK2，故B错误；该反应为反应前后气体分子数不变的反应，体系的压强与温度有关，恒容条件下，温度越高压强越大，pCpDpB，故C错误；在T2时，若反应体系处于状态D，则达到平衡时NO浓度要减小，反应正向进行，则此时v正v逆，故D正确。,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,下列说法不正确的是A.平衡时，、中反应物的转化率(N2O4)(NO2)B.平衡后，升高相同温度，以N2O4表示的反应速率v()v()C.平衡时，、中上述正反应的平衡常数K()K()D.平衡后，升高温度，、中气体颜色都将加深,二、不定项选择题9.在某温度T时，将N2O4、NO2分别充入两个各为1L的密闭容器中发生反应：2NO2(g)N2O4(g)H0。反应过程中浓度变化如下：,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析中，(N2O4)(0.100molL10.040molL1)0.100molL10.6，中(NO2)(0.100molL10.0716molL1)0.100molL10.284，故、中反应物的转化率(N2O4)(NO2)，A正确；由表格数据可知，平衡时c(N2O4)：，升高相同温度，以N2O4表示的反应速率v()v()，B错误；平衡常数只与温度有关，温度相同，平衡常数相同，故K()K()，C正确；因为2NO2N2O4(g)H0，升高温度，平衡逆向移动，NO2浓度增大，颜色变深，D正确。,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,下列说法正确的是A.增加Fe2O3固体可以提高CO的转化率B.该反应的H0C.减小容器体积既能提高反应速率又能提高平衡转化率D.容器内气体密度恒定时，标志着反应达到平衡状态,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析Fe2O3是固体，增加固体的量平衡不移动，不会提高CO的转化率，A项错误；根据表格提供的数据，升高温度，K值减小，所以该反应为放热反应，则H0，B项正确；该反应是气体体积不变的可逆反应，减小容器的体积，平衡不移动，所以不会提高平衡转化率，C项错误；根据体积不变，随着反应的进行，气体的质量发生变化，即气体的密度发生变化，当气体密度恒定时，标志反应达到平衡状态，D项正确。,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,11.(2017扬州市第一中学高三上学期质检)在两个容积均为1L密闭容器中以不同的氢碳比n(H2)/n(CO2)充入H2和CO2，在一定条件下发生反应：2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)H。CO2的平衡转化率(CO2)与温度的关系如下图所示。下列说法正确的是A.该反应的H0B.氢碳比：X2.0C.在氢碳比为2.0时，Q点v逆小于P点的v逆D.P点温度下，反应的平衡常数为512,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析A项，随着温度的升高，CO2的转化率降低，根据勒夏特列原理，正反应是放热反应，即H2.0，错误；C项，QP，CO2的转化率增大，说明反应向正反应方向进行，即P点的逆反应速率大于Q点的逆反应速率，正确；D项，2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)起始浓度/molL11200转化浓度/molL10.51.50.251平衡浓度/molL10.50.50.251根据平衡常数的表达式，K64，错误。,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,A.上述反应的H0B.压强：p4p3p2p1C.1100时该反应平衡常数为1.64D.压强为p4时，在Y点：v正0，A项正确；该反应为气体分子数增加的反应，压强越大，甲烷的平衡转化率越小，故p4p3p2p1，B项正确；1100时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)0.02molL1，c(CO2)0.02molL1，c(CO)0.16molL1，c(H2)0.16molL1，即平衡常数K压强为p4时，Y点未达到平衡，需增大CH4转化率达到平衡，此时v正v逆，D项错误。,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,三、非选择题13.(2017南京四校一模)在工业上常用CO与H2合成甲醇，热化学方程式为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H574.4kJmol1。,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,0.12molL1min1,增大,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,CO(g)2H2(g)CH3OH(g)起始/molL10.510转化/molL10.30.60.3平衡/molL10.20.40.3,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,F,解析反应物按方程式中各物质的化学计量数比投料时产物的体积分数最大，否则都会使产物的体积分数减小，故应选F点。,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,(2)在一容积可变的密闭容器中充有10molCO和20molH2。CO的平衡转化率(CO)与温度(T)、压强(p)的关系如图2所示。,A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为_。,KAKBKC,解析平衡常数只与温度有关，CO与H2反应生成CH3OH的反应为放热反应，则升高温度，平衡常数减小，则KCKC。,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，则在平衡状态B时容器的体积为_L。,2,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14.(2018徐州调研)工业生产硫酸接触室发生如下化学反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.6kJmol1，解答下列问题：(1)开始时，在容积为1L的恒容密闭容器中加入4molSO2和5molO2的混合气体，当反应达到平衡时放出热量196.6kJ，则该温度下的化学平衡常数K_。如果该温度下，某时刻混合体系中各气体的浓度为c(SO2)0.4molL1、c(O2)0.6molL1、c(SO3)0.8molL1，请判定该体系中反应进行的方向：_(填“正向进行”“逆向进行”或“达到平衡”)。,0.25,逆向进行,14,解析由放出热量196.6kJ，根据