高考化学 第七章 第二节 化学平衡状态 化学平衡的移动课件 新人教版.ppt

第二节化学平衡状态化学平衡的移动 一 化学平衡1 可逆反应 1 定义 条件下 既能向正反应方向进行 同时又能向逆反应方向进行的反应 2 特点 反应物和生成物同时存在 任一反应物的转化率 100 在一定条件下可达平衡状态 相同 小于 2 化学平衡 1 建立过程 反应刚开始时 反应物浓度最大 反应速率最大 生成物浓度为0 反应速率为0 随着反应的进行 反应物浓度逐渐 正反应速率逐渐 生成物浓度逐渐 逆反应速率逐渐 最终正 逆反应速率 达到平衡状态 此时反应体系中各物质的浓度均保持不变 正 逆 减小 减小 增大 增大 相等 2 特点 正反应速率 逆反应速率 浓度或 百分含量 二 外界因素对化学平衡的影响1 化学平衡移动的过程 2 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 3 外界因素对化学平衡的影响 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 平衡 向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 平衡 移动 正 逆向 压强 对于反应前后气体分子数不等的反应 增大压强 平衡向气体分子数 的方向移动 减小压强 平衡向气体分子数 的方向移动 若反应前后气体分子数相等 改变压强平衡 移动 减小 增大 不 温度 升高温度 平衡向 方向移动 降低温度 平衡向 方向移动 吸热反应 放热反应 催化剂 加入催化剂 使平衡发生移动 不能 如一定温度下 密闭容器中进行反应 n2 g 3h2 g 2nh3 g h 0 反应达到平衡后 改变条件 增大n2的浓度 平衡 移动 升高温度 平衡 移动 加入催化剂 平衡 移动 减少h2的浓度 平衡 移动 向右 向左 不 向左 思考辨析 1 既能向正反应方向进行 又能向逆反应方向进行的反应 称为可逆反应 分析 必须是同一条件下能同时向正逆反应方向进行才可以 2 温度改变 平衡一定发生移动 分析 任何反应都伴随着能量的变化 通常表现为吸热或放热 故温度改变 化学平衡将发生移动 3 只要v 正 增大 平衡一定正向移动 分析 平衡正向移动是因为v 正 大于v 逆 若v 正 v 逆 都增大 则平衡不一定正向移动 4 不论恒温恒容 还是恒温恒压容器 加入稀有气体 平衡皆发生移动 分析 恒温恒容容器中的化学平衡 当充入稀有气体时 化学平衡不移动 5 起始加入原料的物质的量相等 则各种原料的转化率一定相等 分析 只有起始原料的物质的量之比等于方程式的化学计量数比 原料的转化率才相等 6 通过改变一个条件使某反应向正反应方向移动 转化率一定增大 分析 若通过增大某反应物的浓度使反应正向移动 则该反应物的转化率减小 考点1化学平衡状态的判断 1 判断平衡状态的方法 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 注意 用不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比 不一定是平衡状态 因为不论是否达到平衡 该关系一定存在 各物质的物质的量之比等于方程式的化学计量数比 不一定是平衡状态 因为此条件并不能说明各组分的物质的量不再变化了 用不同物质表示的正 逆反应速率之比等于方程式的化学计量数比 一定是平衡状态 2 不同条件下的平衡状态的判断 说明 n 总 混合气体的总的物质的量w 组分的百分含量c 气体的浓度 混合气体的密度p 容器内的压强 混合气体的平均相对分子质量 高考警示 1 根据正 逆反应速率来判断可逆反应是否达到平衡时 要注意用同一种物质正 逆反应速率相等 不同种物质正 逆反应速率之比等于化学计量数之比 2 根据压强是否变化来判断可逆反应是否达到平衡时 要注意两点 一是容器的容积是否可变 二是反应前后气体的体积是否变化 3 注意分析反应 对于不同的反应 用相同物理量判断时 结果可能不同 如压强不再变化时 对于气体体积变化的反应是平衡状态 但气体体积不变的反应不一定是平衡状态 典例1 2013 亳州模拟 在一个不传热的固定容积的密闭容器中 发生可逆反应ma g nb g pc g qd g 当m n p q为任意整数时 反应达到平衡的标志是 体系的压强不再改变 体系的温度不再改变 各组分的浓度不再改变 各组分质量分数不再改变 反应速率v a v b v c v d m n p q 单位时间内mmola断键反应 同时pmolc也断键反应a b c d 解题指南 解答本题时应明确 1 该容器是 不传热的固定容积的密闭容器 2 m n p q为任意整数 m n与p q的关系不确定 解析 选b 因为m n与p q的关系不确定 故容器内的压强随时间的变化不一定是变量 故 不一定是平衡状态 因容器是 不传热的固定容积的密闭容器 反应过程中 体系中的温度应随时间发生变化 当温度不变时是平衡状态 各组分的浓度不再改变和各组分质量分数不再改变反应都一定是平衡状态 速率之比等于方程式的化学计量数之比是恒定的 不论反应是否达到平衡状态都存在这一关系 故 不一定是平衡状态 单位时间内mmola断键反应 则说明有pmolc生成 同时pmolc也断键反应 故 能说明反应已达平衡状态 互动探究 1 若将条件改为 在一个恒温恒压的密闭容器中 反应达到平衡状态的标志是哪些 提示 在恒温恒压的密闭容器中 是变量的有各组分的浓度 各组分的质量分数 故选 2 若v a 正 v b 正 v c 正 v d 正 m n p q v a 逆 v b 逆 v c 逆 v d 逆 m n p q能说明反应已达平衡状态吗 提示 不论是否达平衡状态 上述等式一定成立 故不一定是平衡状态 考点2化学平衡移动原理的应用1 调控反应根据影响化学反应速率和平衡的条件以及化学平衡移动原理 可调控工业反应使之效益最大化 如合成氨工业中加入催化剂提高反应速率 温度控制在500 左右 既考虑了反应速率又兼顾了催化剂的活性的最佳温度 充入过量n2以提高h2的转化率等 2 判状态根据压强改变后平衡移动的方向 可以判断反应物或生成物的状态 3 判化学计量数根据压强改变后平衡移动的方向 可以判断方程式中某气体物质的化学计量数或反应物和生成物之间的化学计量数的大小关系 4 判 h根据温度改变后化学平衡移动的方向 可以判断正反应或逆反应是吸热反应还是放热反应 高考警示 1 不要把v 正 增大与平衡向正反应方向移动等同起来 只有v 正 v 逆 时 平衡才向正反应方向移动 2 不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来 当反应物总量不变时 平衡向正反应方向移动 反应物转化率提高 当增大一种反应物的浓度 使平衡向正反应方向移动时 只会使其他反应物的转化率提高 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 典例2 2013 宝坻区模拟 某化学科研小组研究在其他条件不变时 改变某一条件对化学平衡的影响 得到如下变化规律 图中p表示压强 t表示温度 n表示物质的量 根据以上规律判断 下列结论正确的是 a 反应 h 0 p2 p1b 反应 h0 t2 t1或 ht1 解题指南 解答本题时需明确 1 定点分析 固定某一条件 观察另一条件的改变对反应的影响 2 同压强时 温度越高 到达平衡所需时间就越短 3 同温度时 压强越大 到达平衡所需时间就越短 4 使用催化剂 到达平衡所需时间就越短 解析 选c 反应 中温度降低 a的平衡转化率升高 说明平衡向正反应方向移动 故正反应是放热反应 hp1 a错 反应 中t1先达到平衡 说明t1 t2 温度降低 n c 增大 说明平衡向正反应方向移动 故正反应是放热反应 ht1 则温度升高 a的平衡转化率增大 说明平衡向正反应方向移动 故正反应是吸热反应 h 0 d错 变式训练 在容积不变的密闭容器中 一定条件下发生反应 2ab g 2c g 且达到平衡 当升高温度时气体的密度增大 则下列叙述中正确的是 a 升高温度 正反应速率增大 逆反应速率减小b 若正反应是放热反应 则a为气态c 物质a一定为非气态 且正反应是吸热反应d 若向容器中充入惰性气体 则平衡向右移动 解析 选c 升高温度 正 逆反应速率均增大 a错 升高温度 气体的密度增大 由于容器的容积不变 则容器内气体的质量一定增大 则平衡只能向正反应方向移动 且a一定为非气态 b错 c对 若向容器中充入惰性气体 虽然容器的压强增大 但各反应物的浓度不变 平衡不移动 d错 考点3化学平衡图像1 一般解题思路这类题目是讨论自变量x 如时间 温度 压强等 与函数值y 如物质的量 浓度 质量分数 转化率等 之间的定量或定性关系 因此 要运用数学方法解决此类题目 1 分析纵横坐标及曲线表示的意义 2 分析曲线的变化趋势与纵横坐标的关系 3 分析特殊点 起点 拐点 终点 及其含义 4 有两个以上变量时 先固定一个变量 讨论其他两个变量的关系 2 图像类型及解题要领 1 速率 压强 或温度 图像 特点 曲线的意义是外界条件 如温度 压强等 对正 逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度 图中交点是平衡状态 压强增大后正反应速率增大得快 平衡向正向移动 2 转化率 或质量分数等 压强 温度图像 特点 表示多个外界条件同时变化时 a的转化率的变化规律 解决这类图像题 采用 定一议二 即把自变量 温度 压强 之一设为恒量 讨论另外两个变量的关系 特点 曲线上的点表示平衡状态 x y点则未达平衡状态 x点要达到平衡状态需向b的百分含量减小的方向移动 y点要达到平衡状态需向b的百分含量增大的方向移动 3 质量分数 时间图像 特点 表示不同条件下反应速率的快慢以及平衡混合物中d的含量高低 解题方法是 先拐先平 即曲线先折拐的首先达到平衡 反应速率快 以此判断温度或压强的高低 再依据外界条件对平衡的影响分析 高考警示 1 在图像题中一定要注意看清横 纵坐标表示的意义及图像中曲线的变化趋势 2 不要忽视图像中的比例关系 比例关系一般涉及计算问题 3 有些图像中曲线的斜率可以反映出变化的程度 不要忽视 典例3 2011 安徽高考 电镀废液中cr2可通过下列反应转化成铬黄 pbcro4 cr2 aq 2pb2 aq h2o l 2pbcro4 s 2h aq h 0该反应达平衡后 改变横坐标表示的反应条件 下列示意图正确的是 解题指南 解答该题要注意以下2点 1 平衡常数只与温度有关 且该反应的正反应为放热反应 升高温度 平衡常数减小 2 注意图像中横纵坐标的含义及图像中曲线的变化趋势 解析 选a 平衡常数只受温度影响 对于放热反应 升高温度 化学平衡常数减小 对于吸热反应 升高温度 化学平衡常数增大 a正确 ph增大 c h 减小 平衡向右移动 故cr2转化率增大 b错误 升高温度 正 逆反应速率都加快 c错误 增大c pb2 平衡向右移动 n cr2 将减小 d错误 互动探究 1 在该题中 反应cr2 aq 2pb2 aq h2o l 2pbcro4 s 2h aq 达到平衡后 如果继续加水 则平衡向哪个方向移动 提示 平衡逆向移动 h2o为溶剂 浓度变化可以忽略 可以类比气体反应平衡时减小压强 平衡向微粒数增多的方向移动 2 选项c中升高温度 平衡向哪个方向移动 提示 因为正反应为放热反应 升高温度 平衡向逆反应方向移动 备选考点 化学平衡移动和反应物转化率的变化1 转化率转化率 100 2 外界因素对化学平衡和转化率的影响 1 反应前后气体体积不相等的反应 如2so2 g o2 g 2so3 g h 0 2 对于反应前后气体体积相等的反应 如 h2 g i2 g 2hi g 3 惰性气体对化学平衡 转化率的影响 1 恒容容器通入惰性气体 反应体系中各物质的浓度不变 各物质的反应速率不变 平衡不受影响 反应物的转化率不变 2 恒压容器中通入惰性气体 反应体系中各物质的浓度减小 反应速率减小 平衡向气体体积增大的方向移动 若正反应为气体体积增大的反应 则反应物的转化率增大 若正反应为气体体积减小的反应 则反应物的转化率减小 高考警示 1 增大反应物浓度 反应物的转化率不一定增大 如合成氨的反应中 增大氮气浓度 氮气的转化率减小 氢气的转化率增大 2 生成物浓度比原来减小了 不一定是平衡向逆反应方向移动造成的 如气体反应减小压强 不论平衡向哪个方向移动 各种气体物质的浓度都减小 3 压强增大 平衡不一定移动 可从v 正 与v 逆 的变化分析 如下表 典例 恒温恒容条件下 下列叙述正确的是 a 甲 乙两容器中分别加入1gso2 1go2与2gso2 2go2 反应2so2 g o2 g 2so3 g 达到平衡 so2的转化率前者大b 反应2hi g h2 g i2 g 达平衡 增大hi的物质的量 平衡不移动c 反应2hi g h2 g i2 g 达平衡 增大hi的物质的量 hi分解率不变 体积分数不变d 反应2no2 g n2o4 g 达到平衡时 再向容器内通入一定量的no2 g 重新达到平衡后 与第一次平衡时相比 no2的体积分数增大 解析 选c 反应2so2 g o2 g 2so3 g 甲容器与乙容器相比较 甲容器中气体压强是乙容器中气体压强的1 2 所以乙中压强大 so2的转化率高 a错 2hi g h2 g i2 g 达到平衡时 增加hi的量 平衡向正反应方向移动 但是hi的转化率不变 体积分数不变 b错 c对 反应2no2 g n2o4 g 达到平衡 再加入no2 g 如果是恒容容器 则no2的体积分数减小 如果是恒压容器 no2的体积分数不变 d错 1 下列变化不能用平衡移动原理解释的是 a 红棕色的no2加压后颜色先变深后变浅b 由氢气 碘蒸气 碘化氢气体组成的平衡体系升温后颜色变化c 黄绿色的氯水光照后颜色变浅d 煅烧粉碎的硫铁矿有利于so2的生成 解析 选d a项 加压后颜色先变深 是因为体积减小 c no2 增大 后变浅是因为加压时 2no2n2o4平衡正向移动 c no2 减小 b项 升温平衡移动 颜色发生变化 c项 氯水光照时hclo分解 2hclo2hcl o2 促进cl2 h2ohclo hcl平衡正向移动 c cl2 减小 d项 只是增大反应物接触面积 加快反应速率 与化学平衡无关 2 2013 蚌埠模拟 某温度下 在一容积可变的容器中 反应2a g b g 2c g 达到平衡时 a b和c的物质的量分别为4mol 2mol和4mol 保持温度和压强不变 对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整 可使平衡右移的是 a 均减半b 均加倍c 均增加1mold 均减少1mol 解析 选c 对于反应2a g b g 2c g 容积可变 保持温度和压强不变 平衡时a b和c的物质的量分别为4mol 2mol和4mol 如果均减半 或均加倍 物质的量变化的倍数与体积变化倍数相同 故浓度不变 平衡不移动 答案a b错误 均增加1mol 相当于在等容积的基础上增大压强 故平衡向右移 c答案正确 则d错误 3 如图中的曲线是表示其他条件一定时 2no g o2 g 2no2 g hv 逆 的点是 a a点b b点c c点d d点 解析 选c 此题为温度 转化率曲线 由于a点 b点均在平衡线上 表示a点与b点达到平衡状态 c点时 no的转化率小于该温度下达到平衡时的转化率 说明反应没达到平衡 且反应向正反应方向进行 即v 正 v 逆 d点需转化率减小才能达平衡 故反应逆向进行 v 正 v 逆 故只有c项符合题目要求 4 向一容积为1l的密闭容器中加入一定量的x y 发生化学反应ax g 2y s bz g h 0 下图是容器中x z的物质的量浓度随时间变化的曲线 根据以上信息判断 下列说法中正确的是 a 用x表示0 10min内该反应的平均速率为v x 0 045mol l 1 min 1b 化学方程式中a b 1 3c 推测在第7min时曲线变化的原因可能是升温d 推测在第13min时该反应刚好达到化学平衡 解析 选c 用x表示0到10min内该反应的平均速率为v x 0 025mol l 1 min 1 a项错误 由前10min看 z增加了0 5mol x减小了0 25mol 故a b为1 2 b项错误 由于7min时反应尚未建立平衡 升温 v 正 v 逆 均增大 c正确 10min 13min时反应处于平衡状态 d项错误 5 2013 河北区模拟 如图所示 在容器a中装有20 的水50ml 容器b中装有1mol l 1的盐酸50ml 试管c d相连通 且其中装有红棕色no2和无色n2o4的混合气体 并处于下列平衡 2no2n2o4 h 57kj mol 1 当向a中加入50gnh4no3晶体使之溶解 向b中加入2g苛性钠时 1 c中的气体颜色 填 变浅 或 变深 2 若25 时 起始时仅有no2气体 达到平衡时 c no2 0 0125mol l 1 c n2o4 0 0321mol l 1 则no2的起始浓度为 no2的转化率为 在三支容积均为30cm3针筒中分别抽入10cm3no2气体 将针筒前端封闭 将第二支针筒活塞迅速推至5cm3处 此时气体的颜色变深 一段时间后气体颜色又变浅了 但仍比第一支针筒气体的颜色深 推进针筒后颜色变深的原因是 一段时间后气体颜色又变浅的原因是 在此过程中 该反应的化学平衡常数将 填 增大 减小 或 不变 下同 no2的转化率将 解析 1 nh4no3晶体溶解是吸热过程 所以平衡会向正反应方向移动 颜色变浅 2 把n2o4转换为no2 所以开始时c no2 0 0125mol l 1 0 0321mol l 1 2 0 0767mol l 1 其转化率为 0 0767mol l 1 0 0125mol l 1 0 0767mol l 1 83 7 推动活塞 气体的体积减小 no2浓度增大 气体的颜色加深 推动活塞 减小气体的体积 增大压强 平衡向正反应方向移动 颜色会变浅 此过程中温度无变化 平衡常数不变 但平衡向正反应方向移动 所以no2的转化率增大 答案 1 变浅 2 0 0767mol l 183 7 气体的体积减小 no2浓度增大 气体的颜色加深 压强增大 平衡向正反应方向移动 不变增大 1 2012 大纲版全国卷 合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得 其中的一步反应为co g h2o g co2 g h2 g h 0反应达到平衡后 为提高co的转化率 下列措施中正确的是 a 增大压强b 降低温度c 增大co的浓度d 更换催化剂 解析 选b 因为该反应为反应前后气体体积不变的反应 增大压强只能增大反应速率 平衡不移动 由此判断a项与题意不符 因为该正反应为放热反应 降温使平衡向正反应方向移动 从而增大co的转化率 b项正确 增大co的浓度 平衡虽然向正反应方向移动但co的转化率会降低 因此c项与题意不符 d项催化剂对化学平衡无影响 因此d项也不符合要求 2 2012 江苏高考 温度为t时 向2 0l恒容密闭容器中充入1 0molpcl5 反应pcl5 g pcl3 g cl2 g 经过一段时间后达到平衡 反应过程中测定的部分数据见下表 下列说法正确的是 a 反应在前50s的平均速率v pcl3 0 0032mol l 1 s 1b 保持其他条件不变 升高温度 平衡时c pcl3 0 11mol l 1 则反应的 hv 逆 d 相同温度下 起始时向容器中充入2 0molpcl3和2 0molcl2 达到平衡时 pcl3的转化率小于80 解析 选c a项 前50s v pcl3 0 0016mol l 1 s 1 注意体积 a项错误 b项 250s后 化学平衡时pcl3的物质的量浓度为0 10mol l 1 升高温度 化学平衡时pcl3的物质的量浓度为0 11mol l 1 说明温度升高 平衡正向移动 正反应吸热 h 0 b项错误 原条件下平衡时 c pcl5 0 4mol l 1 c pcl3 c cl2 0 1mol l 1 所以k 0 025 当加入1 0molpcl5 0 2molpcl3 0 20molcl2后 qc 0 020 k qc 平衡正移 c项正确 d项相当于在题干所给条件下 用2 0molpcl5进行实验 相对于1 0molpcl5平衡将向生成pcl5的方向移动 所以pcl3转化率将大于80 d项错误 3 2011 北京高考 已知反应 2ch3coch3 l ch3coch2coh ch3 2 l 取等量ch3coch3分别在0 和20 下 测得其转化分数随时间变化的关系曲线 y t 如图所示 下列说法正确的是 催化剂 a b代表0 下ch3coch3的y t曲线b 反应进行到20min末 ch3coch3的 1c 升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率d 从y 0到y 0 113 ch3coch2coh ch3 2的 1 解析 选d 由图像可知 a曲线达到平衡所用的时间比b曲线多 b曲线所对应的反应速率快 温度高 a错误 不论反应进行到什么程度 20 对应的反应速率大于0 故 1 b错误 升高温度 加快化学反应速率 可缩短达到平衡所用的时间 由图像可知达到平衡时从a曲线到b曲线 ch3coch3转化分数降低 即升高温度 平衡左移 降低平衡转化率 c错误 从y 0到y 0 113 ch3coch3转化率相同 由于起始加入量相同 故变化量相同 即 1 d正确 4 2012 山东高考 节选 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 若在相同温度下 上述反应改在体积为1l的恒容密闭容器中进行 平衡常数 填 增大 不变 或 减小 反应3s后no2的物质的量为0 6mol 则0 3s内的平均反应速率v n2o4 mol l 1 s 1 解析 作为化学平衡状态的标志 须由原来的 变量 变到 不变量 方可说明 在恒压条件下 随着反应的进行生成no2 气体的总的物质的量不断增加 容器的体积增大 故密度变小 当密度不变时 可说明化学反应达到平衡状态 a正确 b图 作为反应热 h只与这个化学方程式有关 是一个不变量 它不会随着反应 量 的变化而变化 b错误 c图 用化学反应速率判断可逆反应是否达到平衡状态时 一定是 异向 且它们的反应速率之比等于化学计量数之比 故c错误 d图 当no2的转化率不变时 说明v 正 v 逆 反应达到了平衡状态 d正确 平衡常数是温度的函数 只受温度的影响 故温度不变 化学平衡常数不变 由题意可知 no2的化学反应速率 v no2 0 2mol l 1 s 1 由化学反应速率之比等于化学计量数之比 得出v n2o4 0 1mol l 1 s 1 答案 a d不变0 1 5 2011 山东高考 节选 1 已知no2 g so2 g so3 g no g 一定条件下 将no2与so2以体