（全国通用版）2019版高考化学大一轮复习 第七章 化学反应速率和化学平衡 第2讲 化学平衡状态及其移动课件.ppt

第2讲化学平衡状态及其移动,【2019备考】最新考纲：1.了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程，掌握化学平衡的概念。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识并能用相关理论解释其一般规律。4.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。,考点一可逆反应与化学平衡状态(频数：难度：),相等,不变,(2)建立过程在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：,以上过程可用下图表示：,(3)平衡特点,可逆,v(正)v(逆),浓度或百分含量,答案(1)(2)(3)(4),答案B,答案(3)探源：本考题源于教材RJ选修4P26“化学平衡状态”，对化学平衡状态的特征及其判断依据进行了考查。,解析A项，可逆反应则反应物不可能完全转化为生成物；B项，达平衡时，v(正)、v(逆)相等但不为零；C项，从正向开始的反应，正反应速率随反应物浓度降低而减小，逆反应速率随生成物浓度升高而增大，达平衡时，v(正)v(逆)；D项，工业生产上既要提高原料的转化率，又要提高生产效率，应同时考虑反应的限度和化学反应速率两方面的问题。答案B,2.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，各物质的浓度可能是(),A.Z为0.3molL1B.Y2为0.4molL1C.X2为0.2molL1D.Z为0.4molL1解析若X2完全转化为Z，则X2、Y2、Z的浓度分别是0molL1、0.2molL1、0.4molL1；若Z完全转化为X2、Y2，则X2、Y2、Z的浓度分别是0.2molL1、0.4molL1、0molL1；反应为可逆反应，反应物不能完全转化，所以，0c(X2)0.2molL1，0.2molL1c(Y2)0.4molL1，0c(Z)0.4molL1。答案A,【练后归纳】极端假设法确定各物质浓度范围,上述题目2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。,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)。,解析生成CO的物质的量等于生成CO2的物质的量，但是时间不一定相等，故CO正、逆反应速率不一定相等，A项错误；气体总质量由小到大，当保持不变时达到平衡，B项正确；气体总物质的量始终不变，故气体压强始终不变，C项错误；氧化铜为固态，其浓度始终不变，D项错误。答案B,4.(2018湖北宜昌模拟)苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一。在工业上，苯乙烯可由乙苯和CO2催化脱氢制得：,在温度为T1时，此反应的平衡常数K0.5。在2L密闭容器中加入乙苯(g)与CO2，反应到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为1.0mol，请回答下列问题：,(1)该时刻的化学反应_(填“已达到”或“未达到”)平衡状态。(2)下列能说明乙苯与CO2在该条件下反应已达到平衡状态的是_(填字母)。a.v正(CO2)v逆(CO2)b.c(CO2)c(CO)0.5mol/Lc.混合气体的密度不变d.CO2的体积分数保持不变(3)若将反应改为恒压绝热条件下进行，达到平衡状态时，则乙苯的物质的量浓度_(填字母)。a.大于0.5mol/Lb.小于0.5mol/Lc.等于0.5mol/Ld.无法确定,答案(1)已达到(2)ad(3)d,【方法总结】判断化学平衡状态的两方法和两标志1.两方法逆向相等、变量不变,(1)“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。,2.两标志本质标志、等价标志,考点二化学平衡移动与等效平衡(频数：难度：),1.化学平衡的移动,平衡移动就是由一个“平衡状态不平衡状态新平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，平衡可能发生移动，如下所示：,2.化学平衡移动与化学反应速率的关系,v正v逆，平衡向_移动；v正v逆，反应达到平衡状态，_平衡移动；v正甲丙B.甲乙丙丁C.乙甲丁丙D.丁丙乙甲,解析四种情况的反应物起始量可折合成下表情况,所以乙和丁相当于提高了反应物(CO2)的初始量，平衡向正反应方向移动，n(CO)相对于甲和丙提高，故有乙丁甲丙。答案A,解析两平衡的温度相同，故平衡常数KK，两容器中的反应物都可以转化为1molN2和3molH2，故两个平衡是等效平衡，且两平衡中H2的百分含量相同，但反应是可逆反应不能进行彻底，平衡中已经有一部分NH3，反应放出的热量：QQ，且都小于92.3kJ，N2的转化率：平衡平衡。答案B,试题分析,两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是_；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是_；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是_。(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460，低于460时，丙烯腈的产率_(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是_；高于460时，丙烯腈产率降低的可能原因是_(双选，填标号)。A.催化剂活性降低B.平衡常数变大C.副反应增多D.反应活化能增大,考查意图：本题以“丙烯氨氧化法”生产一种重要的有机化工原料丙烯腈为背景，综合考查了化学反应方向的判断、反应条件的控制、影响化学平衡的因素、平衡常数K与温度T的关系、活化能与温度的关系、简单物质的量的计算等知识点。题目应用物质的性质、反应原理和规律，从“物质变化是有条件的”角度来分析化学反应条件的控制以及物质之间的转化；通过对图像的观察，从“模型”、“分类与比较”、“定性与定量”、“化学与社会和谐发展”的角度考查考生结合已有知识进行图文转换、加工信息和正确表达思维历程及结论的能力。试题以实际生产为背景，体现了新课程标准化学与生产、生活密切联系的要求，体现了化学的学科价值和社会价值，考查了“绿色应用”的化学核心素养。试题以多种方式呈现信息，有利于不同思维习惯的考生快速摄取关键信息；试题设问灵活，有利于考生多元化思维的发挥。题目要求考生具有思维的深刻性、敏捷性、批判性和独创性，具有接受、吸收和整合化学信息的能力以及分析和解答(解决)化学问题的能力。本题抽样统计难度为0.34。,解题思路：化学反应的方向的判断也就是化学反应能否自发进行的问题，可以通过焓判据做出判断。因为两个反应均为放热量大的反应，故两个反应在热力学上趋势均很大。因为该反应为气体体积增大的放热反应，所以降低温度、降低压强有利于提高丙烯腈的平衡产率，由图(a)可知，提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂；由于反应的H0，升高温度，K减小，而图(a)中的产率增大，因此图(a)中低于460的产率，不是对应温度下的平衡产率；温度升高，K减少，活化能不变，故高于460时，丙烯腈的产率降低可能是催化剂的活性降低和副反应增多造成的；根据图像(b)可知，当n(氨)/n(丙烯)约为1时，该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；根据化学反应C3H6(g)NH3(g)3/2O2(g)=C3H3N(g)3H2O(g)，氨气、氧气、,丙烯按11.51的体积比加入反应达到最佳状态，而空气中氧气约占20%，所以进料氨、空气、丙烯的理论体积约为17.51。教学中一定建构解题模型，积累解题方法，用化工生产的实际问题设计问题线索，进而组织教学。学生对“热力学”这一概念未必都能理解。正确答案：(1)两个反应均为放热量大的反应降低温度、降低压强催化剂(2)不是该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低AC(3)1该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低17.51,真题演练,解析根据该反应的特点结合平衡移动原理逐项分析。A项该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，平衡不受压强影响，减小容器体积，平衡不移动；B项催化剂不能使平衡移动，不改变产物的产率；C项增大c(X)，平衡正向移动，Y的转化率增大，X本身的转化率反而减小；D项该反应的正反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，Y的转化率增大。答案D,答案C,图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x_0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是_(填标号)。A.升高温度B.降低温度C.增大压强D.降低压强,(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是_。(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590之前随温度升高而增大的原因可能是_、_；590之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_。,解析(1)由a图可以看出，温度相同时，由0.1MPa变化到xMPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以x的压强更小，x0.1。由于反应为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确、B错误。反应正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误，D正确。(2)反应初期，H2可以活化催化剂，进料气中n(氢气)/n(丁烷)较小，丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯转化率升高；然后进料气中n(氢气)/n(丁烷)增大，原料中过量的H2会使反应平衡逆向移动，所以丁烯产率下降。(3)590之前，温度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过590时，由于丁烷高温会裂解生成短链烃类，所以参加反应的丁烷也就相应减少。,答案(1)小于AD(2)原料中过量H2会使反应平衡逆向移动，所以丁烯产率下降(3)590前升高温度，反应平衡正向移动升高温度时，反应速率加快，单位时间产生丁烯更多温度高于590时有更多的C4H10裂解导致产率降低,热点说明：化学平衡在化工生产中有非常重要的应用，尤其是控制合适的反应条件使平衡向着理想的方向移动，近几年来涉及面非常广，如2017全国卷T27、2016全国卷T27、2016四川卷T11、2016海南卷T16、2016天津卷T10、2015全国卷T27、2015浙江卷T28、2015北京卷T26、2014天津卷T10、2014全国卷T28等均对化学反应速率、化学平衡理论进行了考查。,1.总体原则,(1)化工生产适宜条件选择的一般原则,(2)平衡类问题需考虑的几个方面原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。原料的循环利用。产物的污染处理。产物的酸碱性对反应的影响。气体产物的压强对平衡造成的影响。改变外界条件对多平衡体系的影响。,(3)反应条件的选择,(4)原料气的充分利用合成氨反应的转化率较低，从原料充分利用的角度分析，工业生产中可采用循环操作的方法可提高原料的利用率。,物质制备适宜条件的选择,模型解题,解析这是一个放热的熵减反应，只有当HTS0时，该反应才能自发进行，A错误；加入过量的B，可以提高A的转化率，B正确；升高温度，平衡逆向移动，反应物的转化率降低，C错误；使用催化剂只能改变反应速率，不能使平衡发生移动，不能提高反应物的转化率，D错误。答案B,解析第一步产生的H2使第二步的平衡逆移，故应先进行分离；第二步反应为放热反应，温度过低，反应速率太小而影响产量，温度过高则对平衡不利，且要考虑催化剂的活性，故应选择适当的温度和催化剂，故正确错；增大廉价易得的水蒸气浓度可提高转化率，正确；压强对第二步反应无影响，不必采取高压，错；增大CO浓度并未提高主要原材料C的利用率，错。答案D,平衡原理对工农业生产的理论指导,解析(1)由题意可知，