高考化学一轮复习 第16讲 化学平衡课件 .ppt

第16讲化学平衡 一 化学反应的方向1 自发反应在一定条件下 就能自发进行的反应称为自发反应 2 判断化学反应方向的依据要正确判断一个化学反应是否能自发进行 必须综合考虑反应的 以及 无需外界帮助 焓变 熵变 温度 3 可逆反应在同一条件下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进 行的反应叫可逆反应 可逆反应不能进行到底 用 表 示 二 化学平衡状态1 化学平衡状态的定义在一定条件下的可逆反应里 当 反应混合物中 的状态是化学平衡状态 简称化学平衡 化学平衡状态是该条 件下的该反应进行的最大限度 正反应速率和逆反应速率 相等 v正 v逆 0 各组分的浓度保持不变 2 化学平衡状态的特征 1 逆 研究对象必须是 2 等 化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速 率相等 即 3 动 动态平衡 即正反应 逆反应仍在进行 只是速率 相等 4 定 在平衡体系中 混合物中各组分的 保持一 定 5 变 化学平衡是有条件的 当外界条件改变时 化学平 衡就会发生移动 可逆反应 v 正 v 逆 0 浓度 3 化学平衡常数 1 定义 在一定温度下 当一个可逆反应达到平衡时 生成物平衡浓度幂之积与反应物平衡浓度幂之积的比值是一个常数 叫化学平衡常数 简称平衡常数 用k表示 2 对于反应 ma g nb g pc g qd g 在一定温 度下达平衡 平衡常数表达式为k 固体和纯液 体 其浓度看作常数 1 不写入表达式 3 意义 k值越大 反应物的转化率 正反应进行的程度 k只受 影响 与反应物或生成物的浓度变化无关 注意 化学平衡常数是指某温度下某一具体反应的平衡常数 若反应方向改变 则平衡常数改变 若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小 尽管是同一反应 平衡常数也会改变 越大 越大 温度 三 化学平衡移动 1 概念 达到平衡状态的反应在条件改变后 平衡状态被 破坏的过程 2 过程 3 平衡移动方向与反应速率的关系 1 v正 v逆 平衡向正反应方向移动 2 v正 v逆 平衡不移动 3 v正 v逆 平衡向逆反应方向移动 4 影响化学平衡的因素 1 外界条件 在一定条件下 aa g bb g mc g h 达到了平衡 状态 若其他条件不变 改变下列条件对平衡的影响如下 2 勒夏特列原理 也叫化学平衡移动原理 如果改变影响平衡的条件之一 如 平衡将向着能够 这种改变的方向移动 简单讲 改变条件 平衡移动方向是能削弱这种改变的方向 勒夏特列原理也适用于溶解平衡 电离平衡 水解平衡等 温度 压强以及浓度 减弱 考点1化学平衡状态的判断1 直接判断依据 1 v正 v逆 0 反应体系中同一物质的消耗速率和生成 速率相等 2 平衡混合物中各组成成分的含量保持不变 各组分的物质的量浓度 质量分数 物质的量分数 体积分数 有气体参加的可逆反应 反应物的转化率等保持不变 2 间接判断依据 续表 续表 例1 可逆反应 2no2 g 2no g o2 g 在体积固 定的密闭容器中 达到平衡状态的标志是 填序号 单位时间内生成nmolo2的同时生成2nmolno2 单位时间内生成nmolo2的同时生成2nmolno 用no2 no o2表示的反应速率之比为2 2 1的状态 混合气体的颜色不再改变的状态 混合气体的密度不再改变的状态 混合气体的压强不再改变的状态 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 思路指导 化学平衡状态的根本标志是 v 正 v 逆 各组分百分含量不变 并明确气体的颜色 密度 压强 平均相对分子质量的变化与根本标志间的关系 解析 中描述的是反应的正 逆方向且转化后v正 v逆 而 描述的均为正反应方向 故 正确 错误 中无论是否达到平衡 化学反应速率之比都等于化学计量数之比 反应体系内含有色气体且颜色不变 则表示物质的浓度不再变化 说明反应已达到平衡 体积固定 气体质量反应前后守恒 密度始终不变 反应前后可逆反应压强不变 意味着各物质的含量不再变化 由于气体的质量不变 气体的平均相对分子质量不变时 说明气体中各物质的物质的量不变 该反应 v 0 能说明反应达到平衡 答案 例2 2013年广东广州模拟 在一体积为10l的密闭容器中 通入一定量的co和h2o 在850 时发生如下反应 co g h2o g co2 g h2 g h 0 co和h2o浓度变化如图3 16 1 850 时物质浓度的变化图3 16 1 1 0 4min的平均反应速率v co mol l min 2 850 时 平衡常数k 3 850 时 若向该容器中充入1 0molco 3 0molh2o 则co的平衡转化率为 4 能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 填选项序号 a 容器中压强不变b 混合气体中c co 不变c v正 h2 v逆 h2o d c co2 c co e 容器中气体密度不变f 1molh h键断裂的同时断裂2molh o键 答案 1 0 03 2 1 3 75 4 b c f 考点2化学平衡常数的相关计算1 步骤 1 写出有关化学平衡的方程式 2 确定各物质的起始浓度 转化浓度 平衡浓度 3 根据已知条件建立等式进行解答 2 方法 3 其他关系式 1 反应物 c 平 c 始 c 变 生成物 c 平 c 始 c 变 2 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 3 转化率 反应物的起始浓度 反应物的平衡浓度反应物的起始浓度 100 例3 2012年海南高考 已知a g b g c g d g 反应的平衡常数和温度的关系如下 回答下列问题 1 该反应的平衡常数表达式k h 0 填 2 830 时 向一个5l的密闭容器中充入0 20mol的a和0 80mol的b 如反应初始6s内a的平均反应速率v a 量为 mol 若反应经一段时间后 达到平衡时a的转化率为 如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气 平衡时a的转化率为 0 003mol l 1 s 1 则6s时c a mol l 1 c的物质的 3 判断该反应是否达到平衡的依据为 填正确选项前的字母 a 压强不随时间改变b 气体的密度不随时间改变c c a 不随时间改变d 单位时间里生成c和d的物质的量相等 4 1200 时反应c g d g a g b g 的平衡常数的 值为 思路指导 根据化学平衡的 三步 计算的方法 计算物质浓度 化学反应速率及转化率 互为逆反应 平衡常数互为倒数关系 解析 1 由表中数据可知 温度升高 k值减小 说明升高温度向吸热的逆反应方向移动 故正反应为放热反应 即 h 0 2 设830 达平衡时 转化的a的浓度为x 则 固定的 通入氩气后各组分的浓度不变 反应速率不改变 平衡不移动 3 由于该反应是反应前后气体分子数不变的反应 容器中压强 气体的密度反应前后不变 故a b错 不论是否达平衡 单位时间里生成c和d的物质的量都相等 故d错 2 0 0220 0980 80 3 c 4 2 5 考点3化学平衡移动的判断1 一般情况 2 惰性气体对化学平衡的影响 1 恒温 恒容条件 3 几种特殊情况 1 当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时 改变这些固体或液体的量 对平衡没影响 2 对于反应前后气态物质的化学计量数相等的反应 压强的变化对正 逆反应速率的影响程度是等同的 故平衡不移动 3 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 例4 2012年重庆高考 h 0 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 c b d 思路指导 平衡向正反应方向移动 反应物转化率提高 解析 该反应为吸热反应 升温则平衡正向移动 反应物转化率提高 正确 恒容时 通入惰性气体 反应物与生成物浓度不变 平衡不移动 错误 增加co浓度 平衡逆向移动 反应物转化率降低 错误 该反应正反应为气体分子数增大的反应 减压时平衡向正反应方向移动 反应物转化率提高 正确 催化剂只能改变反应速率 不能改变平衡状态 错误 恒压时 通入惰性气体 容器体积增大 反应物与生成物浓度降低 平衡向气体分子数增大的方向移动 即向正反应方向移动 反应物转化率提高 正确 答案 b 例5 2013年上海改编 双选 某恒温密闭容器中 可逆反应a s b c g h 0达到平衡 缩小容器体积 重新达到平衡时 c g 的浓度与缩小体积前的平衡浓度相等 以下分析正确的是 a 产物b的状态只能为固态或液态b 平衡时 单位时间内n a 消耗 n c 消耗 1 1c 保持体积不变 向平衡体系中加入b 平衡可能向逆反应方向移动d 若开始时向容器中加入1molb和1molc 达到平衡时放出热量 h 答案 ab 解析 若b是气体 平衡常数k c b c c 若b是非气体 平衡常数k c c 由于c g 的浓度不变 因此b是非气体 a项正确 c项错误 根据平衡的v 正 v 逆 可知b项正确 注意 不是浓度消耗相等 由于反应是可逆反应 因此达到平衡时放出热量小于 h d项错误 规律方法化学平衡常数的应用1 判断 比较可逆反应进行程度的大小k值越大 正反应进行的程度越大 反之则越小 2 判断可逆反应是否达到化学平衡状态 对于可逆反应 aa g bb g cc g dd g 在一定温 度下的任意时刻 反应物与生成物浓度有如下关系 3 利用k可判断反应的热效应 1 若升高温度 k值增大 则正反应为吸热反应 2 若升高温度 k值减小 则正反应为放热反应 例6 美国bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气 其生产流程如图3 16 2 1 此流程的第 步反应为 co g h2o g h2 g co2 g 该反应的化学平衡常数表达式为k 反应的平衡常数随温度的变化如下表 图3 16 2 从上表可以推断 此反应是 填 吸 放 热反应 在830 下 若开始时向恒容密闭容器中充入co与h2o均为1mol 则达到平衡后co的转化率为 2 此流程的第 步反应co g h2o g h2 g co2 g 在830 以下表的物质的量 单位为mol 投入恒容反应器发生上述反应 其中反应开始时 向正反应方向进行的有 填实验编号 解析 1 在830 时 k 1 故利用k可求出平衡时co转化0 5mol 即co的转化率为50 2 将表中数据带入k的表达式 只有b组数据q 1 830 k 1 故起始时反应正向进行的只有b组 思维模型数形结合的思想探究化学平衡图像常见类型 pc g qd g 若m n p 对于反应 ma g nb g q且 h 0 1 v t图像 图3 16 3 2 c t图像 图3 16 4 3 c p t 图像 图3 16 5 4 其他图像 图3 16 6 例7 某化学科研小组研究在其他条件不变时 改变某 一条件对反应 可用aa g bb g cc g 表示 的化学平衡的 影响 得到如下图像 图中p表示压强 t表示温度 n表示物质的量 表示平衡转化率 表示体积分数 根据图像 下列 判断正确的是 图3 16 7 解析 反应 中在恒压下温度升高 a 减小 即升高温度平衡向左移动 则正反应为放热反应 hp2知 恒定温度时压强越大 a 越大 即增大压强平衡向右移动 说明此反应为气体总体积减小的反应 a b c 即为熵减反应 st1 温度越高平衡时c的物质的量越少 即升高温度平衡向左移动 则正反应 a 反应 若p1 p2 则此反应只能在高温下自发进行b 反应 此反应的 h0且t2 t1或 ht2 则该反应易自发进行 为放热反应 ht1 温度越高 c 越 小即升高温度平衡向左移动 则正反应为放热反应 ht2 恒压下温度越高 a 越大 说明升高温度平衡向右移动 正反应为吸热反应 h 0 则 h t s 0 反应不易自发进行 d错误 答案 b 题组一化学平衡状态 1 在一定温度下 可逆反应x g 3y g 2z g 达到平 衡的标志是 a z生成的速率与x消耗的速率相等b 单位时间内生成amolx 同时生成3amolyc x y z的浓度不再变化d x y z的分子数比为1 3 2解析 a项都表示正反应速率 b项都表示逆反应速率 均错误 d中当x y z分子数比为1 3 2时 不一定达到化学平衡 答案 c 题组二化学平衡常数的应用及相关计算 2 2013年四川高考 在一定温度下 将气体x和气体y各0 16mol充入10l恒容密闭容器中 发生反应 x g y g 2z g h 0 一段时间后达到平衡 反应过程中测定的数据如下表 下列说法正确的是 a 反应前2min的平均速率v z 2 0 10 3mol l 1 min 1b 其他条件不变 降低温度 反应达到新平衡前v 逆 v 正 c 该温度下此反应的平衡常数k 1 44d 其他条件不变 再充入0 2molz 平衡时x的体积分数增大 解析 a项 y的反应速率为v y 0 16 0 12 mol 10l 2mim 2 0 10 3mol l 1 v z 2v y 4 0 10 3mol l 1 错误 b项 h 0 放热反应 降温反应向正向移动 v 正 v 逆 错误 d项 反应前后计量数不变 达到等效平衡 x体积分数不变 答案 c 3 在一定温度下将3molco2和2molh2混合于2l的密闭容器中 发生如下反应 co2 g h2 g co g h2o g 1 该反应的化学平衡常数表达式k 2 已知在700 时 该反应的平衡常数k1 0 6 则该温度 下反应 co g h2o g co2 g h2 g 的平衡常数k2 3 已知在1000 时 该反应的平衡常数k4为1 0 则该反 应为 反应 填 吸热 或 放热 4 能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 填字 母 a 容器中压强不变b c co2 c co c 生成amolco2的同时消耗amolh2d 混合气体的平均相对分子质量不变 5 在1000 下 某时刻co2的物质的量为2 0mol 则此时v 正 v 逆 填 或 该温度下反应达到平衡时 co2的转化率为 题组三化学平衡移动 4 2013年全国高考大纲版 反应x g y g 2z g h 0 达到平衡时 下列说法正确的是 a 减小容器体积 平衡向右移动b 加入催化剂 z的产率增大c 增大c x x的转化率增大d 降低温度 y的转化率增大 解析 该反应前后气体物质的量不变 a项 减小容器体积 体系压强增大 平衡不改变 b项 加入催化剂 平衡不改变 c项 增大c x y的转化率增大 x的转化率减小 答案 d 5 对于密闭容器中的可逆反应 mx g ny s pz g h 0 到达化学平衡后 改变条件 下列表述不正确的 是 a 增大压强 化学平衡不一定发生移动b 通入氦气 化学平衡不一定发生移动c 增加x或y的物质的量 化学平衡一定发生移动d 其他条件不变 升高温度 化学平衡一定发生移动解析 a项 若m p 增大压强 平衡不移动 b项 若保持体积不变 通入氦气 平衡不移动 c项 y为固体 增加y的量平衡不移动 d项 升高温度 化学平衡一定发生移动 答案 c 题组四化