高考化学 7.3 化学平衡的移动课件 苏教版.ppt

第三单元化学平衡的移动 三年12考高考指数 1 理解浓度 温度 压强 催化剂等对化学平衡影响的一般规律 2 认识化学反应条件的调控在生活 生产和科学研究领域中的应用 1 影响化学平衡的因素若其他条件不变 改变下列条件对平衡的影响如下 正反应 逆反应 气体总体积减小的 气体总体积增大的 平衡不移动 吸热 放热 平衡不移动 2 勒夏特列原理 只减弱不抵消 如果改变影响化学平衡的一个因素 如温度 压强以及参加反应的化学物质的浓度 平衡将向着 的方向移动 减弱这种改变 3 合成氨反应条件的选择 可逆 放 减小 铁触媒 1 对定容容器中反应c s h2o g co g h2 g 增加c的物质的量 化学平衡向正反应方向移动 分析 固体的量的多少对化学平衡的移动没有影响 2 对于有气体参加的可逆反应 增大压强 平衡不一定发生移动 分析 对于反应前后气体体积不发生变化的可逆反应 增大压强平衡不移动 3 化学平衡发生移动 平衡常数k一定改变 分析 不一定 平衡常数k仅仅是温度的函数 只有温度改变时 k才变化 故除温度以外的其他因素引起平衡发生移动 平衡常数k不发生变化 4 工业合成氨采用500 的高温可以用勒夏特列原理解释 分析 工业合成氨采用500 是从反应速率和催化剂的活性考虑的 若从平衡移动的原理分析 温度越低越好 5 只要平衡向正反应方向移动 则反应物的转化率一定增大 分析 如工业合成氨反应中 增大n2的浓度引起平衡正移 但n2的转化率减小 化学平衡图像分析以反应ma g nb g pc g qd g m n p q且 h 0为例1 v t图像 v v 正 v 逆 增大c a v 正 v 逆 t v v 正 v 逆 升高温度 v 正 v 逆 t v v 正 v 逆 增大压强 v 正 v 逆 t v 加催化剂 v 正 v 逆 t 解题技巧归纳 新平衡在原平衡上 则是 加大 反应条件新平衡在原平衡下 则是 减小 反应条件 v 正 在v 逆 上 则平衡正向移动了v 正 在v 逆 下 则平衡逆向移动了 图像连续 改变条件为浓度图像不连续 改变条件为其他 2 c t图像解题技巧归纳 先拐先平数值大 即 先拐 的先达到平衡 对应的温度或压强大 3 c或 p t 图像解题技巧归纳 定一议二 即固定其中一个因素 温度或压强 然后讨论另外一个因素与化学平衡的参量 浓度 体积分数 转化率等 的变化关系 高考警示钟 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 比例关系一般涉及到计算问题 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1 2011 安徽高考 电镀废液中cr2o72 可通过下列反应转化成铬黄 pbcro4 cr2o72 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两点 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 互动探究 1 在该题中 反应cr2o72 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 平衡逆向移动 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 变式备选 已知可逆反应 4nh3 g 5o2 g 4no g 6h2o g h 1025kj mol 1 若反应物的起始物质的量相同 下列关于该反应的示意图不正确的是 解析 选c 因为正反应为放热反应 升高温度反应速率加快 达到平衡所用时间减少 但是平衡向逆反应方向移动 no的含量减小 a正确 c错 增大压强 反应速率加快 达到平衡所用时间少 正反应为气体体积增大的反应 增大压强 平衡向逆反应方向移动 no的含量减小 b正确 催化剂对平衡没有影响 只是加快反应速率 缩短达到平衡所用的时间 d正确 化学平衡的计算 三段式 法1 解题步骤 三步曲 根据问题建立相应的关系式进行计算 写出涉及到的可逆反应方程式 找出起始量 转化量和平衡量中哪些是已知量 哪些是未知量 按三段式列出 2 具体方法可按下列模式进行计算 如ma g nb g pc g qd g 令a b起始物质的量浓度分别为amol l 1 bmol l 1 达到平衡后消耗a的物质的量浓度为mxmol l 1 起始 mol l 1 ab00 变化 mol l 1 mxnxpxqx 平衡 mol l 1 a mxb nxpxqx ma g nb g pc g qd g 1 求平衡常数 2 求转化率 3 说明 反应物 c 平 c 始 c 变 生成物 c 平 c 始 c 变 各物质的转化量之比等于化学方程式中化学计量数之比 高考警示钟 1 采用 三段式 解题时 要注意单位问题 可以先在起始 变化和平衡后面标出单位 也可以在计算过程中每个数值的后面书写单位 但是不能漏掉单位 2 计算转化率时 根据题目已知信息 只要转化量和起始量物理量相同即可 不一定要使用转化浓度除以起始浓度计算 典例2 在10l密闭容器中 1mola和3molb在一定条件下反应 a g xb g 2c g 2min后反应达到平衡时 测得混合气体共3 4mol 生成0 4molc 则下列计算结果正确的是 a 平衡时 物质的量之比n a n b n c 2 11 4b x值等于3c a的转化率为20 d b的平均反应速率为0 4mol l 1 min 1 解题指南 解答该题应注意以下三点 1 根据平衡时c的物质的量求出消耗的a的物质的量即可求a的转化率 2 由混合气体的总物质的量结合化学计量数求出x值 3 b的平均反应速率要转化成浓度后求出 解析 选c 设转化的a的物质的量为a 则a g xb g 2c g 起始物质的量 mol 130转化物质的量 mol axa2a平衡物质的量 mol 1 a3 xa2a2a 0 4mol a 0 2mol 平衡时混合气体的总物质的量为3 4mol 1 a 3 xa 2a 3 4mol x 4 b错 平衡时a b c的物质的量分别为0 8mol 2 2mol 0 4mol 所以比值为4 11 2 a错 a的转化率为0 2mol 1mol 100 20 c对 b的平均反应速率为0 8mol 10l 2min 0 04mol l 1 min 1 d错 技巧点拨 差量法快速解平衡计算题该题中也可以利用差量法快速解得x的值以及a b的物质的量变化 a g xb g 2c g n1x2x 10 4mol4mol 3 4mol计算得x 4 然后利用变化的物质的量之比等于化学计量数之比可知 a b转化的物质的量分别为0 2mol 0 8mol 变式训练 在一容积恒定密闭容器中 等物质的量的a和b发生如下反应 a g 2b g 2c g 一段时间后反应达到平衡 若同温度下所得混合气体压强是原来的4 5 则这时a的转化率是 a 40 b 50 c 60 d 70 解析 选a 因为在恒容容器内发生反应 所以压强之比等于物质的量之比 即平衡后气体的物质的量是起始物质的量的4 5 设开始a b的物质的量均为2 5mol a转化的物质的量为a 根据差量法 a g 2b g 2c g n1221a1mola 1mol a的转化率为1mol 2 5mol 100 40 变式备选 高炉炼铁过程中发生的主要反应为1 3fe2o3 s co g 2 3fe s co2 g 已知该反应在不同温度下的平衡常数如下 请回答下列问题 1 该反应的平衡常数表达式k h 0 填 或 2 在一个容积为10l的密闭容器中 1000 时加入fe fe2o3 co co2各1 0mol 反应经过10min后达到平衡 求该时间范围内反应的平均反应速率v co2 co的平衡转化率 3 欲提高 2 中co的平衡转化率 可采取的措施是 a 减少fe的量b 增加fe2o3的量c 移出部分co2d 提高反应温度e 减小容器的容积f 加入合适的催化剂 解析 1 反应1 3fe2o3 s co g 2 3fe s co2 g 的平衡常数表达式为因为平衡常数随着温度的升高而减小 所以该反应的正反应为放热反应 h 0 2 设10min内转化co的物质的量浓度为x 则根据反应1 3fe2o3 s co g 2 3fe s co2 g 起始浓度 mol l 1 0 10 1转化浓度 mol l 1 xx平衡浓度 mol l 1 0 1 x0 1 x因为在1000 时 平衡常数为4 0 所以 0 1 x 0 1 x 4 0 解得x 0 06mol l 1 co2的平均反应速率为v co2 0 06mol l 1 10min 0 006mol l 1 min 1 co的转化率为0 06mol l 1 0 1mol l 1 100 60 3 提高 2 中co的转化率 改变fe和fe2o3固体的量对平衡没有影响 co的转化率不变 a b错 移出部分co2使平衡向正反应方向移动 co的转化率增大 c对 提高反应温度 因为正反应为放热反应 平衡向逆反应方向移动 co的转化率减小 d错 因为反应前后气体的体积不变 所以减小容器的容积 也就是增大压强 平衡不发生移动 co的转化率不变 e错 加入催化剂对化学平衡没有影响 co的转化率不变 f错 正确的选项为c 答案 1 c co2 c co 2 0 006mol l 1 min 160 3 c 平衡移动方向的应用1 判断物质状态根据压强的改变和平衡移动的方向判断反应物或生成物是否为气态物质 2 判断反应前后化学计量数关系根据压强的改变和平衡移动的方向 判断已知可逆反应的反应物与生成物的化学计量数大小关系 3 判断反应是吸热还是放热根据温度变化时平衡移动的方向 判断正反应为吸热反应还是放热反应 4 调控反应进行的方向根据外界因素对化学反应速率和化学平衡的影响 可以通过控制条件的改变来实现控制平衡移动的方向 5 判断反应物的转化率改变根据外界因素改变时平衡移动的方向 判断达到新的平衡时某反应物转化率是增大还是减小 拓展延伸 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 反应物只有一种或是产物只有一种的可逆反应 如 2no2 g n2o4 g 3 对于反应前后气体体积相等的反应 如 h2 g i2 g 2hi g 高考警示钟 1 平衡的移动与否关键取决于v 正 与v 逆 的变化是否相等 如果压强的改变对v 正 v 逆 无影响 如恒容通入惰性气体 则平衡不移动 如果压强的改变使v 正 v 逆 改变的程度相同 如反应前后气体体积不变的反应 增大压强 平衡不移动 如果改变压强v 正 v 逆 的变化程度不相等 如2so2 o22so3 增大压强平衡向正反应方向移动 2 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 3 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 典例 在一定条件下 反应xa ybzc达到平衡 1 若a b c均为气体 减压后平衡向逆反应方向移动 则x y z间的关系是 2 已知c是气体 且x y z 在增大压强时 若平衡发生移动 则一定向 填 正 或 逆 反应方向移动 3 已知b c是气体 当其他条件不变时 增大a的物质的量 平衡不移动 则a为 态 4 加热后c的质量分数减小 则正反应是 填 放热 或 吸热 反应 解题指南 解答该题要注意以下两点 1 判断可逆反应的化学计量数关系和物质状态的依据是改变压强时平衡移动的方向 2 对气体体积不变的反应 改变压强不影响化学平衡 解析 1 因为a b c都为气体 减压后平衡向逆反应方向移动 说明正反应为气体体积减小的反应 所以x y z 2 因为x y z 在增大压强时平衡发生移动 说明反应前后一定是气体体积不等的反应 因为c是气体 则a b中最多有一种物质为气体 也就是说正反应方向为气体体积增大的方向 所以增大压强平衡向逆反应方向移动 3 增加a的物质的量平衡不发生移动说明a为非气态 可能为液态或固态 4 加热后c的质量分数减小 说明平衡向逆反应方向移动 逆反应方向为吸热反应 正反应方向为放热反应 答案 1 x y z 2 逆 3 液态或固 4 放热 技巧点拨 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 变式训练 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转化率不变 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 在恒容容器条件下 则no2的体积分数减小 解题技巧6 虚拟法解决化学平衡问题 1 优点虚拟法是指在分析或解决问题时 根据需要和可能 虚拟出能方便解题的对象 并以此为中介 实现由条件向结论转化的思维方法 通过设置虚拟对象 可以把比较模糊的问题具体化 明确化 使很多问题的解决更明确 易理解 为解决问题提供捷径 2 解题关键虚拟法的解题关键是对比较复杂且有相互关联的问题 认真分析它们的内在联系 虚拟出一个合理的 中间状态 构建一个解决问题的桥梁 3 常见类型解决化学平衡问题时 合理使用虚拟法可以事半功倍 常见有以下三种类型 1 极端虚拟 即虚拟一个 极端状态 即把相关的化学平衡问题推到极端状态 假定可逆反应可以向一个方向完全进行到底 找出符合题意的可能的最大值或最小值 将事物变化的规律迅速暴露出来 使因果关系变得非常明显 从而使问题顺利解决 因该方法无法确定实际值 所以较适用于解答选择题和半定量型的填空题 2 等效虚拟 即虚拟一个 中间状态 化学平衡的特点之一是 同 即条件不变时 无论反应从正反应方向开始 还是从逆反应方向开始 或是从中间某一状态开始 均可以达到同一平衡状态即等效平衡状态 因此 合理设置 中间状态 可以使问题顺利解决 3 过程虚拟 即对于一些较为复杂 抽象的过程往往难以作出明确的判断 如果将其虚拟为若干个简单 具体的过程 会使问题变得简单明了 从而得以解决 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 再与新平衡沟通 以形成有利于问题解决的新结构 促使条件向结论转化 另外 除化学平衡问题外 还有很多可用虚拟法解决的问题 如 配平复杂氧化还原反应时 可将复杂化合物中各元素的化合价皆虚拟为零 虚拟出某些混合物的 化学式 虚拟出某些解题时要用到的数据 虚拟出解题需要的某些条件 虚拟反应过程 虚拟反应结果等 1 双选 一定量的混合气体在密闭容器中发生反应 ma g nb g pc g 达到平衡时 维持温度不变 将气体体积缩小到原来的1 2 当达到新的平衡时 气体c的浓度变为原平衡时的1 9倍 则下列说法正确的是 a m n pb m n pc 平衡向逆反应方向移动d c的质量分数增加 解析 选b c 当气体体积缩小到原来的1 2 假设平衡未发生移动 虚拟出一种中间状态 则c的浓度为原平衡时的2倍 而事实上平衡发生了移动 平衡移动的结果是c的浓度变为原平衡时的1 9倍 则可认为由虚拟中间状态向逆反应方向发生了移动 2 向一容积不变的密闭容器中充入1moln2o4 建立了平衡n2o42no2 测知n2o4的转化率为a 在其他条件不变时再通入1moln2o4 待重新建立新平衡时n2o4的转化率为b a与b的大小关系为 a a bb a bc a bd 无法确定 解析 选b 不少同学认为 增加反应物的量 能提高反应物的转化率 故而不假思索地选择a项导致错误 若在新 旧平衡之间设置一个中间过程 则有利于问题的分析与解决 体积v1moln2o4转化率a 体积v2moln2o4转化率b 体积2v2moln2o4转化率a 状态 状态 状态 假设将状态 的容器的容积扩大为原来的2倍 再加入1moln2o4 即构成其他条件不变时与之等效的中间状态 n2o4的转化率相同 将状态 压缩到状态 平衡必逆向移动 n2o4的转化率必减小 3 某温度下 在一容积可变的密闭容器中 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 4mol 保持温度和压强不变 对平衡混合物中三者物质的量作如下调整 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 在容积可变的情况下 如果均加倍或均减半的话 对平衡时的各物质来讲 浓度均没有发生变化 故正逆反应速率均没有发生变化 平衡不发生移动 对c d可以作如下分析 上述三种状态是等效的 对于c项 相当于在状态 的情况下再加入0 5molb b的浓度增加 平衡向正反应方向移动 符合题意 同理可知d不正确 1 2012 杭州模拟 下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 氯化铁溶液加热蒸干最终得不到氯化铁固体 铁在潮湿的空气中容易生锈 实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气 常温下 将1mlph 3的醋酸加水稀释至100ml 测得其ph 5 钠与氯化钾共融制备钾 na l kcl l k g nacl l 二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系 加压后颜色加深a b c d 解析 选b 不是化学平衡 平衡的移动应使颜色变浅 颜色变深是体积缩小 浓度变大造成的 2 把在空气中久置的铝片5 0g投入盛有500ml0 5mol l 1硫酸溶液的烧杯中 该铝片与硫酸反应产生氢气的速率v与反应时间t可用如图的坐标曲线来表示 下列推论错误的是 a t由o a段不产生氢气是因为表面的氧化物隔离了铝和硫酸溶液b t由b c段产生氢气的速率增加较快的主要原因之一是温度升高c t c产生氢气的速率降低主要是因为溶液中c h 降低d t c时反应处于平衡状态 解析 选d 铝与硫酸的反应不是可逆反应 不存在化学平衡 3 x y z三种气体 取x和y按2 1的物质的量之比混合 放入固定体积的密闭容器中发生如下反应 x 2y2z 达到平衡后 x的转化率不可能为 a 25 b 20 c 15 d 10 解析 选a 本题考查可逆反应不可能进行完全 若y完全消耗1mol时 则x消耗0 5mol 所以x的转化率一定小于25 4 在密闭容器中 有下列反应 n2 g 3h2 g 2nh3 g h 92 4kj mol 1 有关该反应的叙述正确的是 a 若混合气体中各成分的浓度不再变化 则该反应已达平衡状态b 将1moln2和3molh2充分反应达到平衡时 放出的热量等于92 4kjc 催化剂能缩短该反应达到平衡所需的时间 从而提高n2的转化率d 缩小容器的体积 v 正 增大 v 逆 减小 平衡向右移动 解析 选a 若混合气体中各成分的浓度不再变化 说明反应已达平衡