高考化学一轮复习 第22讲 化学平衡状态课件.ppt

第22讲化学平衡状态 考纲要求 1 了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立 2 掌握化学平衡的特征 3 能正确计算化学反应的转化率 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 能用相关理论解释其一般规律 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 考点1可逆反应与化学平衡状态 知识梳理 1 可逆反应 正反应 逆 反应 小于 2 化学平衡状态 1 概念在一定条件下的可逆反应中 正反应速率与逆反应速率 反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持的状态 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 最大 逐渐减小 逐渐增大 以上过程可用如图表示 3 化学平衡特征 可逆 v 正 v 逆 浓度或百分含量 3 平衡转化率 多维思考 判断下列说法是否正确 正确的打 错误的打 提示 1 2 3 4 5 提示 6 7 8 考点演练 考向一可逆反应中物质浓度的判断1 2017 湖南五市十校联考 在一密闭容器中进行反应 2so2 g o2 g 2so3 g 已知反应过程中某一时刻so2 o2 so3的浓度分别为0 4mol l 0 2mol l 0 4mol l 当反应达到平衡时 可能存在的数据是 a so2为0 8mol l o2为0 4mol lb so2为0 5mol lc so3为0 8mol ld so2 so3均为0 3mol l b 解析 所给反应为可逆反应 假设so2 g 和o2 g 全部转化为so3 g 2so2 g o2 g 2so3 g 初始 mol l 0 40 20 4变化 mol l 0 40 20 4平衡 mol l 000 8 假设so3 g 全部转化为so2 g 和o2 g 2so2 g o2 g 2so3 g 初始 mol l 0 40 20 4变化 mol l 0 40 20 4平衡 mol l 0 80 40由以上分析可知达到平衡时 0 c so2 0 8mol l 0 c o2 0 4mol l 0 c so3 0 8mol l so2为0 8mol l o2为0 4mol l不在范围内 a不可能 so2范围0 c so2 0 8mol l b可能 so3浓度不在范围0 c so3 0 8mol l内 c不可能 据元素守恒 c so2 与c so3 和始终为0 8mol l d不可能 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 1mol l 1 0 3mol l 1 0 08mol l 1 则下列判断正确的是 a c1 c2 3 1b 平衡时 y和z的生成速率之比为2 3c x y的转化率不相等d c1的取值范围为0 c1 0 14mol l 1 d 解析 平衡浓度之比为1 3 转化浓度亦为1 3 故c1 c2 1 3且x y的转化率相等 a c不正确 平衡时y生成表示逆反应 z生成表示正反应 若达平衡vy 生成 vz 生成 应为3 2 b不正确 由可逆反应的特点可知0 c1 0 14mol l 1 d正确 方法规律极端假设法确定物质的浓度范围1 原理 可逆反应不可能进行完全 反应体系各物质同时共存 2 方法 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 考向二化学平衡状态的判定3 导学号96656139可逆反应 2no22no o2在体积固定的密闭容器中 达到平衡状态的标志是 单位时间内生成nmolo2的同时生成2nmolno2 用no2 no o2的物质的量浓度变化表示的反应速率比为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 混合气体的平均摩尔质量不再改变的状态 混合气体的压强不再改变的状态 a b c d 全部 c 解析 单位时间内生成nmolo2等效于消耗2nmolno2同时生成2nmolno2 故正确 只要反应发生 就有用no2 no o2的物质的量浓度变化表示的反应速率比为2 2 1的状态 故错误 混合气体的颜色不再改变的状态 说明二氧化氮的浓度不变 反应达平衡状态 故正确 混合气体的密度一直不改变 故错误 混合气体的平均摩尔质量不再改变的状态 说明气体的物质的量不变 反应达平衡状态 故正确 混合气体的压强不再改变的状态 说明气体的物质的量不变 反应达平衡状态 故正确 4 一定温度下在容积恒定的密闭容器中 进行如下可逆反应 a s 2b g c g d g 下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是 混合气体的密度不再变化时 容器内气体的压强不再变化时 混合气体的总物质的量不再变化时 b的物质的量浓度不再变化时 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 当v正 b 2v逆 c a b c d 只有 a 解析 a为固态 反应正向进行时气体质量增大 逆向进行时气体质量减小 所以 密度不变时平衡 正确 该反应前后气体体积不变 所以压强不变时不一定平衡 错误 该反应前后气体物质的量相等 所以混合气体的总物质的量不变不一定平衡 错误 b的浓度不变 说明反应达到平衡 正确 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 说明气体的质量不变 正 逆反应速率相等 反应达到平衡 正确 v正 b 2v逆 c 时 说明正 逆反应速率相等 反应达到平衡 正确 判断化学平衡状态的方法 正逆相等 变量不变 方法规律 注意以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志 1 某一时刻 各物质的浓度 或物质的量或分子数 之比等于化学计量数之比的状态 2 恒温 恒容条件下气体体积不变的反应 混合气体的压强或气体的总物质的量不随时间而变化 如2hi g i2 g h2 g 3 全部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随时间而变化 如2hi g i2 g h2 g 4 全部是气体参加的反应 恒容条件下体系的密度保持不变 考点2化学平衡的移动 知识梳理 1 化学平衡移动的过程 2 影响化学平衡的外界因素 1 影响化学平衡的因素 正 逆 减小 增大 不移动 吸热 放热 不能 2 几种特殊情况说明 改变固体或纯液体的量 对化学平衡没影响 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 3 勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一 如温度 压强以及参加反应的化学物质的浓度 平衡向能够这种改变的方向移动 减弱 多维思考 1 判断下列说法是否正确 正确的打 错误的打 1 化学平衡发生移动 速率一定改变 速率改变 化学平衡一定发生移动 2 升高温度 化学平衡一定发生移动 提示 1 2 3 4 5 提示 6 7 8 9 6 co g h2o g co2 g h2 g h 0 在其他条件不变的情况下改变压强 平衡不发生移动 反应放出的热量不变 7 增大反应物的量 化学反应速率加快 化学平衡正向移动 8 合成氨反应需使用催化剂 说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动 9 恒温恒容条件下 反应2no2 g n2o4 g 达到平衡后 再向容器中通入一定量的n2o4 g 重新达到平衡后 no2的体积分数增大 提示 1 不一定 当反应物总量不变时 平衡向正反应方向移动 反应物的转化率增大 若有多种反应物的反应 当增大某一反应物的浓度 化学平衡向正反应方向移动 只会使另一种反应物的转化率增大 但该物质的转化率反而减小 2 思考下列问题 作出你的解释 1 当平衡向正反应方向发生移动 反应物的转化率一定增大吗 2 对于有气体参与的化学平衡体系 充入稀有气体 化学平衡会发生怎样的变化 2 要看反应的具体特点 恒温 恒容条件原平衡体系体系总压强增大 体系中各组分的浓度不变 平衡不移动 考点演练 b 考向一外界条件对化学平衡的影响1 导学号96656285cocl2 g co g cl2 g 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 b c d 解析 该反应为气体体积增大的吸热反应 所以升温和减压均可以促使反应正向移动 可以 恒压通入惰性气体 相当于减压 平衡正向移动 可以 恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响 不可以 增加co的浓度 将导致平衡逆向移动 不可以 2 2017 辽宁大连模拟 反应nh4hs s nh3 g h2s g 在某温度下达到平衡 下列各种情况中 不会使平衡发生移动的是 a 温度 容积不变时 通入so2气体b 移走一部分nh4hs固体c 容器体积不变 充入hcl气体d 保持压强不变 充入氮气 b 1 解析化学平衡移动题目的一般思路 方法规律 2 压强的影响实质是浓度的影响 所以只有当这些 改变 造成浓度改变时 平衡才有可能移动 3 化学平衡移动的目的是 减弱 外界条件的改变 而不是 抵消 外界条件的改变 新平衡时此物理量更靠近于改变的方向 如 增大反应物a的浓度 平衡右移 a的浓度在增大的基础上减小 但达到新平衡时 a的浓度一定比原平衡大 若将体系温度从50 升高到80 则化学平衡向吸热反应方向移动 达到新的平衡状态时50 t 80 若对体系n2 g 3h2 g 2nh3 g 加压 例如从30mpa加压到60mpa 化学平衡向气体分子数减小的方向移动 达到新的平衡时30mpa p 60mpa 考向二化学平衡移动结果的分析与判断3 2017 河南郑州模拟 下列说法正确的是 a 改变反应条件使平衡向正反应方向移动 反应物的转化率一定增大b 浓度变化引起平衡向正反应方向移动 反应物的转化率一定增大c 温度或压强的变化引起平衡向正反应方向移动 反应物的转化率一定增大d 催化剂可使化学反应速率加快 使反应物的转化率增大 c 解析 改变反应条件使平衡向正反应方向移动 反应物的转化率不一定增大 例如合成氨反应中通入氮气 氮气转化率降低 a错误 根据a中分析 反应物的转化率不一定增大 b错误 温度或压强的变化引起平衡向正反应方向移动 反应物的转化率一定增大 c正确 催化剂可使化学反应速率加快 但不能改变反应物的转化率 d错误 4 导学号96656286将等物质的量的x y气体充入某密闭容器中 在一定条件下 发生反应并达到平衡 x g 3y g 2z g h 0 当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时 表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是 a 解析 升高温度 平衡逆向移动 x的转化率变小 a正确 增大压强 平衡正向移动 但容器的体积减小 x的浓度增大 b错误 充入一定量y x的转化率增大 而y的转化率减小 c错误 使用适当催化剂 只能加快反应速率 不能改变平衡 x的体积分数不变 d错误 5 在压强为0 1mpa 温度为300 条件下 amolco与3amolh2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇 co g 2h2 g ch3oh g h 0 1 平衡后将容器的容积压缩到原来的一半 其他条件不变 对平衡体系产生的影响是 填字母 a c h2 减小b 正反应速率加快 逆反应速率减慢c 反应物转化率增大d 重新平衡减小 解析 1 缩小体积 各组分浓度均增大 正 逆反应速率均增大 a b均不正确 答案 1 cd 2 若容器容积不变 下列措施可增大甲醇产率的是 填字母 a 升高温度b 将ch3oh从体系中分离c 充入he 使体系总压强增大 解析 2 由于该反应正向是放热反应 升高温度平衡逆向移动 ch3oh的产率降低 体积不变 充入he 平衡不移动 答案 2 b 平衡转化率的分析与判断方法 方法规律 1 反应aa g bb g cc g dd g 的转化率分析 1 若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比 达到平衡后 它们的转化率相等 2 若只增加a的量 平衡正向移动 b的转化率提高 a的转化率降低 3 恒温恒容若按原比例同倍数地增加a b的浓度 等效于压缩容器体积 气体反应物的转化率与化学计量数有关 若为恒温恒压 a b的转化率不变 2 反应ma g nb g qc g 的转化率分析恒温恒容时 增加a的量 等效于压缩容器体积 a的转化率与化学计量数有关 增大c a 若为恒温恒压 a的转化率不变 考向三化学平衡移动原理在化工生产中的应用6 下列事实能用勒夏特列原理来解释的是 d 解析 a 加入催化剂有利于加快反应速率 但不会引起平衡移动 不能用勒夏特列原理解释 b 合成氨的正反应是放热反应 升高温度平衡逆向移动 500 左右的温度比室温更有利于合成氨反应 是从反应速率和催化剂的活性两方面考虑 不能用平衡移动原理解释 c 在h2 g i2 g 2hi g 平衡中 增大压强 浓度增加 颜色加深 平衡不移动 不能用勒夏特列原理解释 d 氯气和水的反应是可逆反应 饱和氯化钠溶液中氯离子浓度大 化学平衡逆向进行 减小氯气溶解度 实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气 能用勒夏特列原理解释 7 下列事实 不能用勒夏特列原理解释的是 d 解析 1 由于反应 是一个气体分子数增加的放热反应 降温 减压均有利于提高丙烯腈的平衡产率 有机反应中要提高某反应的选择性 关键是选择合适的催化剂 答案 1 降低温度 降低压强催化剂 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 解析 2 因生产丙烯腈的反应为放热反应 随反应温度的升高 丙烯腈产率应随之降低 故低于460 时 丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率 高于460 时 丙烯腈产率降低有可能是催化剂活性降低 也有可能是副反应增多造成的 随着温度的升高 平衡左移 平衡常数应减小 反应活化能的高低与生成物产率无关 答案 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 丙烯腈和丙烯醛的产率与n 氨 n 丙烯 的关系如图 b 所示 由图可知 最佳n 氨 n 丙烯 约为 理由是 进料气氨 空气 丙烯的理论体积比约为 解析 3 在n 氨 n 丙烯 约为1时 丙烯腈的产率最高 副产物丙烯醛的产率最低 故该比例应是最佳比例 理论上设n 氨 n 丙烯 1mol时 此时需要的氧气为1 5mol 又空气中氧气的量约占20 故进料气氨 空气 丙烯的理论体积比约为1 7 5 1 答案 3 1该比例下丙烯腈产率最高 而副产物丙烯醛产率最低1 7 5 1 1 化工生产适宜条件选择的一般原则 练后反思 2 平衡类问题需考虑的几个方面 1 原料的来源 除杂 尤其考虑杂质对平衡的影响 2 原料的循环利用 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 改变外界条件对平衡体系的影响 微点突破22等效平衡原理及应用 一 等效平衡的含义1 化学平衡状态与建立平衡的条件有关 与建立平衡的途径无关 2 对于同一可逆反应 在一定条件 恒温恒容或恒温恒压 下 无论是从正反应 反应物 逆反应 生成物 或从中间状态 既有反应物 也有生成物 开始 只要建立平衡后 平衡混合物中各组分的比例相同 或各组分在混合物中的百分含量相等 这样的化学平衡互称为等效平衡 3 注意只是组分的百分含量相同 包括体积百分含量 物质的量百分含量或质量百分含量 而各组分的浓度不一定相等 二 等效平衡分类及规律 题组巩固 题组一恒温恒容条件下等效平衡的应用1 2017 哈尔滨师大附中高三测试 在一个1l的密闭容器中 加入2mola和1molb 发生反应 2a g b g 3c g d s 达到平衡时 c的浓度为1 2mol l 维持容器的体积和温度不变 按下列配比作为起始物质 达到平衡后 c的浓度还是1 2mol l的是 a 1mola 0 5molb 1 5molc 0 1moldb 3molc 0 5moldc 2mola 1molb 1moldd 0 5mola 0 25molb 2 25molc c 解析 反应2a g b g 3c g d s d为固体 d的量不影响平衡移动 在恒温恒容下 不同途径达到平衡后 c的浓度仍为1 2mol l 说明与原平衡互为等效平衡 按化学计量数转化到方程式的左边 只要满足n a 2mol n b 1mol即可 a项 由于d的物质的量为0 1mol 按方程式的化学计量数转化到左边可得1 2mola 0 6molb 剩余1 2molc 与原平衡不互为等效平衡 错误 b项 若开始加入3molc 0 5mold 将3molc 0 5mold按化学计量数转化到左边可得1mola 0 5molb 剩余1 5molc 与原平衡不是等效平衡 错误 c项 由于d为固体 不影响化学平衡 所以反应后与原平衡互为等效平衡 正确 d项 没有加入d物质 无法建立等效平衡 错误 2 导学号96656287在一固定容积的密闭容器中 保持一定温度 在一定条件下进行反应a g 2b g 3c g 已知加入1mola和3molb 且达到平衡后 生成amolc 1 达到平衡时 c在混合气体中的体积分数是 用字母a表示 2 在相同的实验条件下 若加入2mola和6molb 达到平衡后 c的物质的量为mol 用字母a表示 此时c在反应混合气体中的质量分数 填 增大 减小 或 不变 3 在相同实验条件下 若改为加入2mola和8molb 若要求平衡后c在反应混合气体中的质量分数不变 则还应加入cmol 解析 2 物质按比例增多 相当于对体系加压 又反应前后气体分子数不变 所以平衡不移动 故质量分数不变 答案 2 2a不变 3 6 等效平衡判断 四步曲 思维建模 3 恒温恒压下 在一个容积可变的密闭容器中发生反应 a g b g c g 若开始时通入1mola和1molb 达到平衡时生成amolc 则下列说法错误的是 a 若开始时通入3mola和3molb 达到平衡时 生成的c的物质的量为3amolb 若开始时通入4mola 4molb和2molc 达到平衡时 b的物质的量一定大于4molc 若开始时通入2mola 2molb和1molc 达到平衡时 再通入3molc 则再次达到平衡后 c的物质的量分数为d 若在原平衡体系中 再通入1mola和1molb 混合气体的平均相对分子质量不变 b 解析 选项a 开始时通入3mola和3molb 恒压条件下 相当于将三个原容器叠加 各物质的含量与原平衡中的相同 c的物质的量为3amol 选项b 无法确定平衡移动的方向 不能确定平衡时b的物质的量一定大于4mol 选项c 根据题给数据可算出达到平衡时c的物质的量分数为 选项d 相当于将两个原容器叠加 平均相对分子质量不变 题组二恒温恒压条件下等效平衡的应用 4 导学号96656141如图所示 甲容器容积固定不变 乙容器有可移动的活塞 甲中充入2molso2和1molo2 乙中充入4molso3和1molhe 在恒定温度和相同的催化剂条件下 发生如下反应 2so3 g 2so2 g o2 g 下列有关说法正确的是 a 若活塞固定在6处不动 达平衡时甲 乙两容器中的压强 p乙 p甲b 若活塞固定在3处不动 达平衡时甲 乙两容器中so3的浓度 c so3 乙 2c so3 甲c 若活塞固定在3处不动 达平衡时甲 乙两容器中so2的体积分数 so2 乙 2 so2 甲d 若活塞固定在7处不动 达平衡时两容器中so3的物质的量分数相等 b 构建 虚拟的第三平衡 法解决平衡间的联系 方法规律 在解题时若遇到比较条件改变后的新 旧平衡间某量的关系有困难时 可以考虑构建一个与旧平衡等效的 虚拟的第三平衡 然后通过压缩或扩大体积等手段 再与新平衡形成新的联系