高考化学一轮复习 7.3 化学平衡的移动 化学反应进行的方向课件.ppt

第3节化学平衡的移动化学反应进行的方向,-2-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,考点一化学平衡的移动,落实基础1.化学平衡移动的过程在一定条件下,可逆反应达到平衡状态,v(正)=v(逆),如果改变影响平衡的一个条件(如温度、浓度、压强等),v(正)v(逆),化学平衡状态被破坏,直至正、逆反应速率再相等,在新条件下达到新的化学平衡状态,这种现象叫做化学平衡状态的移动,简称化学平衡的移动。2.化学平衡移动与化学反应速率的关系(1)v(正)v(逆):平衡向正反应方向移动。(2)v(正)=v(逆):反应达到平衡状态,平衡不发生移动。(3)v(正)p+q,平衡向正反应方向移动,A、B的转化率都增大;若m+np2p1相同温度下,由于反应为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高解析:升高温度,反应平衡向左移动,使体系中n(CO)增大;反应为吸热反应,平衡向右移动,又使产生n(CO)增大;总结果是随温度升高,CO的转化率降低。因为相同温度下,由于反应为气体分子数减小的反应,加压有利于增大CO的转化率;反应为气体分子数不变的反应,压强改变对平衡不产生影响。所以压强增大,CO转化率升高,在题图中,同一温度下,CO转化率高的对应压强大,则p3p2p1。,-16-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,考点二化学平衡图像,落实基础1.解题思路和方法,-17-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,2.解题技巧(1)先拐先平,数值大:在含量时间曲线中,先出现拐点的则先达到平衡,说明反应速率快,该曲线表示的温度较高或压强较大。(2)定一议二:在含量T/p曲线中,图像中有三个变量,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。即确定横坐标所示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后,讨论横坐标与曲线的关系。,-18-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,-19-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,-20-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,-21-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,(3)其他如下图所示曲线,是其他条件不变时,某反应物的最大转化率()与温度(T)的关系曲线,图中标出的1、2、3、4四个点,v(正)v(逆)的点是3,v(正)0,p2p1B.反应:H0,T2T1(或HT1,答案,解析,-24-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,方法指导(1)在图像题中,一定要注意看清横、纵坐标表示的意义及曲线的变化趋势。(2)理解应用好“定一议二,先拐先平”,定温度议压强:先拐先平,压强大;定压强,议温度:先拐先平,温度高。,-25-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,考查角度二平衡图像的综合应用例2(2013安徽理综)一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO:该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是(),-26-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,答案,解析,-27-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,互动探究(1)该题中的A项,若将y轴改为平衡常数K,是否合理?答案:合理。由于该反应的H0为吸热反应,温度升高时,平衡常数K增大。(2)该题中的C项,增加SO2的浓度,化学平衡怎样移动?CO的转化率怎样变化?答案:增加SO2的浓度,化学平衡将向左移动,使CO的转化率降低。(3)该题中的D项,若将x轴改为压强,是否合理?答案:不合理。由于该反应的正反应是气体体积增大的反应,故增大压强,平衡向左移动,使CO的转化率降低。,-28-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,高考微题组,(2015广东理综节选)用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染。,实验测得在一定压强下,总反应的HCl平衡转化率随温度变化的HClT曲线如图所示,则总反应的H0(填“”“=”或“液态(l)固态(s)。(3)熵变(S)=反应产物的总熵-反应物的总熵,-34-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,3.化学反应方向的判据,-35-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,考查角度判断化学反应方向的依据例下列说法正确的是()A.焓变和熵变都大于0的反应一定是自发的B.在恒温、恒压条件下,焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判断依据D.在其他条件不变的情况下,使用催化剂,一定可以改变化学反应进行的方向,答案,解析,-36-,考点一,考点二,考点三,基础梳理,考点突破,方法指导结合反应方向的判据H-TS0的反应任何温度下都是自发反应;H0,S0,S0的反应高温下是自发反应。,-37-,理论与实践的结合化学平衡在化工生产中的应用与日常生产、生活密切相关的化学知识是高考命题的常见切入点,化学平衡知识在化工生产中有非常重要的应用,可利用平衡移动原理调控化工生产中的反应条件,使反应向我们理想的方向进行,从而提高生产效益。以具体的物质制备为依托,综合考查考生运用所学知识分析问题、解决问题的能力,此类题型在近几年高考中出现频率较高。,-38-,一、化工生产适宜条件选择的一般原则1.从化学反应速率分析,既不能过快,又不能太慢。2.从化学平衡移动分析,既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性。3.从原料的利用率分析,增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,从而降低生产成本。4.从实际生产能力分析,如设备承受高温、高压能力等。5.注意催化剂的活性对温度的限制。6.工业生产中既不能片面地追求高转化率,也不能只追求高反应速率,应寻找比较高的反应速率并获得适当平衡转化率的反应条件。,-39-,二、化工生产中需综合考虑的几个方面1.原料的来源、除杂,尤其考虑杂质对平衡及催化剂的影响。2.原料的循环利用,反应热的综合利用。3.产物的污染处理。4.产物的酸碱性对反应的影响。5.气体产物的压强对平衡造成的影响。6.改变外界条件对多平衡体系的影响。,-40-,-41-,(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式:。(2)步骤中制氢气原理如下:对于反应,一定可以提高平衡体系中H2百分含量,又能加快反应速率的措施是。A.升高温度B.增大水蒸气浓度C.加入催化剂D.降低压强利用反应,将CO进一步转化,可提高H2产量。若1molCO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18molCO、CO2和H2的混合气体,则CO转化率为。,-42-,(3)图1表示500、60.0MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:。(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图2坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:。,图1图2,-43-,-44-,-45-,-46-,互动探究1.一定条件下,在合成氨反应中N2和H2按何种比例加入达到平衡时反应混合物中NH3的体积分数含量最高?答案:n(N2)n(H2)=13即等于计量数之比时达到平衡后NH3的体积分数最高。2.当加入的n(N2)n(H2)=13时二者的平衡转化率满足什么关系?答案:按计量数之比加入反应物时,它们的平衡转化率相等。,-47-,对点训练1.下列有关工业生产的叙述正确的是()A.合成氨生产过程中升高温度可加快反应速率,缩短生产周期,故温度越高越好B.硫酸工业中,使用催化剂是为了提高SO2转化为SO3的转化率C.电解精炼铜时,精铜作阴极D.电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法,只能防止阳极室产生的Cl2进入阴极室,答案,解析,-48-,(2)维持体系总压p恒定,在温度T时,物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为,则在该温度下反应的平衡常数K=(用等符号表示)。,-49-,(3)工业上,通常在乙苯蒸气中掺水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为19),控制反应温度600,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下:掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实。控制反应温度为600的理由是。,-50-,-51-,答案:(1)+124(3)正反应方向气体分子数增加,加入水蒸气稀释,相当于起减压的效果600,乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低,反应速率慢,转化率低;温度过高,选择性下降。高温还可能使催化剂失活,且能耗大(4),-52-,解析:(1)断裂反应物的化学键需要吸收的能量为:348kJ+5412kJ=2408kJ,生成反应物的化学键需要放出的能量为:436kJ+612kJ+3412kJ=2284kJ,故该反应为吸热反应,吸收的热量为:2408kJ-2284kJ=124kJ,因此H=+124kJmol-1。,-53-,(3)在体积可变的容器中掺入水蒸气相当于把各反应物和产物稀释了,又由于该反应为气体体积增大的反应,因此相当于减小了压强,平衡右移,乙苯的平衡转化率增大;根据图示可知,在600乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性都是较高的,由于该反应为吸热反应,如果温度太低则反应速率较小,且平衡转化率太低;如果温度太高,则苯乙烯的选择性降低。(4)该反应消耗H2,故使乙苯脱氢反应的化学平衡右移,正确;获得水蒸气需要消耗大量能源,正确;CO2与C(s)发生反应生成CO(g),可以减少积炭,正确;两个反应都消耗CO2,正确。,-54-,2,1,3,4,6,7,5,考点一化学平衡的移动1.COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)H0。当反应达到平衡时,下列措施:升温恒容通入惰性气体增加CO浓度减压加催化剂恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是()A.B.C.D.,答案,解析,-55-,2,1,3,4,6,7,5,2.一定条件下存在反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),其正反应放热。现有三个体积相同的密闭容器、,按如下图所示投料,并在400条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是()A.容器、中平衡常数相同B.容器、中正反应速率相同C.容器、中的反应达平衡时,SO3的体积分数:D.容器中SO2的转化率与容器中SO3的转化率之和等于1,答案,解析,-56-,4,3,1,2,6,7,5,考点二化学平衡图像3.可逆反应A+aBC+2D(a为化学计量数),已知B、C、D为气态物质。反应过程中,当其他条件不变时,C的质量分数(C%)与温度(T)和压强(p)的关系如图所示。下列说法不正确的是()A.T2T1,p2p1B.该反应为放热反应C.若a=2,则A为液态或固态物质D.增加B的物质的量,该反应的H增大,答案,解析,-57-,4,3,1,2,6,7,5,4.在体积一定的密闭容器中给定物质A、B、C的量,在一定条件下发生反应建立化学平衡:aA(g)+bB(g)xC(g),符合下图甲所示的关系(C%表示平衡混合气体中产物C的体积分数,T表示温度,p表示压强)。则图乙中y轴是指()A.C的转化率B.平衡混合气中B的体积分数C.平衡混合气的平均相对分子质量D.平衡混合气的密度,答案,解析,-58-,6,7,5,3,1,2,4,5.在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0,某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是(),A.图研究的是t0时刻增大O2的物质的量浓度对反应速率的影响B.图研究的是t0时刻通入氦气增大体系压强对反应速率的影响C.图研究的是催化剂对化学平衡的影响,且甲的催化效率比乙高D.图研究的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较高,答案,解析,-59-,6,7,5,3,1,2,4,考点三化学反应进行的方向6.下列关于H-TS说法中正确的是()A.H-TS可用于判断所有条件下的反应能否自发进行B.H-TS只用于判断温度、体积一定的反应能否