高考化学一轮复习 第7章 化学反应速率 化学平衡 第2讲 化学平衡状态及平衡移动课件.pptVIP

第2讲化学平衡状态及平衡移动 最新考纲 1 了解化学反应的可逆性 2 了解化学平衡建立的过程 3 理解外界条件 浓度 温度 压强 催化剂等 对化学平衡的影响 认识并能用相关理论解释其一般规律 4 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 考点一可逆反应与化学平衡状态 1 可逆反应 1 定义 在同一条件下既可以向正反应方向进行 同时又可以向逆反应方向进行的化学反应 2 特点 二同 a 相同条件下 b 正 逆反应同时进行 一小 反应物与生成物同时存在 任一组分的转化率都小于 填 大于 或 小于 100 3 表示 在方程式中用 表示 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相等 反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态 2 化学平衡的建立 3 平衡特点 典例1 2015 最新调研 反应2so2 g o2 g 2so3 g 在恒温恒容密闭容器中进行 下列可作为判断其达到平衡状态的标志的是 so2和so3的浓度相等 so2的质量分数保持不变 容器中气体的压强保持不变 so3的生成速率与so2的消耗速率相等 容器中混合气体的密度保持不变 容器中气体的平均摩尔质量保持不变 2v正 so2 v逆 o2 单位时间内生成nmolo2的同时消耗2nmolso3a b c d 解析 判断一个化学反应达到平衡状态依据的原则是 变量不变达平衡 反应物和生成物的浓度不变时达到平衡状态 而不是浓度相等 错误 so2的质量分数是变量 不变时达到平衡状态 正确 反应在恒容密闭容器中进行 且该反应是反应前后气体分子数发生变化的反应 故容器中气体的压强是变量 当压强不变时达到平衡状态 正确 so3的生成速率与so2的消耗速率是同一个方向 一定相等 错误 容器的容积固定 气体的质量固定 混合气体 的密度是定量 错误 因为反应前后气体的物质的量发生了变化 而气体总质量不变 因此当容器内气体的平均摩尔质量保持不变时 一定达到平衡状态 正确 正确的关系式为v正 so2 2v逆 o2 错误 单位时间内生成nmolo2的同时消耗2nmolso3 这个关系一直存在 错误 答案 d 化学平衡状态的判断方法 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 且经过换算后转化为同一种物质的消耗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 不能作为是否达到平衡状态的判断依据 注意 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表示的正 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 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 对于不同的反应 用相同物理量判断时 结果可能不同 如在恒容密闭容器中 容器内的压强不再变化时 对于气体体积变化的反应是平衡状态 但对于气体体积不变的反应不一定是平衡状态 题组一可逆反应的特点1 在密闭容器中进行反应 x2 g y2 g 2z g 已知x2 y2 z的起始浓度分别为0 1mol l 1 0 3mol l 1 0 2mol l 1 在一定条件下 当反应达到平衡时 各物质的浓度有可能是 a z为0 3mol l 1b y2为0 4mol l 1c x2为0 2mol l 1d z为0 4mol l 1 解析 若反应向正反应方向进行到达平衡 假定完全反应 则 x2 g y2 g 2z g 开始 mol l 0 10 30 2变化 mol l 0 10 10 2平衡 mol l 00 20 4若反应向逆反应方向进行到达平衡 假定完全反应 则 x2 y2 g 2z g 开始 mol l 0 10 30 2变化 mol l 0 10 10 2平衡 mol l 0 20 40由于反应为可逆反应 物质不能完全转化 所以平衡时 各物质的浓度范围为0 c x2 0 2mol l 0 2mol l c y2 0 4mol l 0 c z 0 4mol l 故答案选a 答案 a 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 解析 平衡浓度之比为1 3 转化浓度亦为1 3 故c1 c2 1 3 a c不正确 平衡时y生成表示逆反应 z生成表示正反应速率且vy 生成 vz 生成 应为3 2 b不正确 若向右到达平衡c1的值最大 平衡时z的浓度为0 08mol l 1 由于z的起始浓度不为0 故z的变化浓度小于0 08mol l 1 由方程式可知 x的浓度变化小于0 04mol l 1 故c1 0 14mol l 1 故d项正确 答案 d 归纳提升 极端假设法确定各物质浓度范围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 假设反应正向进行到底 x2 g y2 g 2z g 起始浓度 mol l 1 0 10 30 2变化浓度 mol l 1 0 10 10 2终态浓度 mol l 1 00 20 4 假设反应逆向进行到底 x2 g y2 g 2z g 起始浓度 mol l 1 0 10 30 2变化浓度 mol l 1 0 10 10 2终态浓度 mol l 1 0 20 40平衡体系中各物质的浓度范围为0 c x2 0 2mol l 1 0 2mol l 1 c y2 0 4mol l 1 0 c z 0 4mol l 1 题组二化学平衡状态的判定3 在一定温度下的某容积可变的密闭容器中 建立下列化学平衡 c s h2o g co g h2 g 不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是 a 体系的体积不再发生变化b v正 co v逆 h2o c 生成nmolco的同时生成nmolh2d 1molh h键断裂的同时断裂2molh o键 解析 不论反应是否达到平衡状态 生成nmolco的同时都会生成nmolh2 答案 c 4 高考经典题 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 填字母 解析 该反应由正方向开始进行 且是气体体积增大的反应 恒压时 容器的容积增大 气体的密度随容积的增大而减小 达到平衡时则不变 故a对 反应的焓变与是否到达平衡状态无关 始终保持不变 b错 随着反应的进行n n2o4 逐渐减小 容器容积不断变大 故v正 n2o4 逐渐减小 到达平衡时不变 c错 该反应由正向进行 n2o4转化率逐渐增大 达平衡时保持不变 d对 答案 ad 归纳提升 不能作为化学平衡 标志 的四种情况 1 反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比 2 恒温恒容下的体积不变的反应 体系的压强或总物质的量不再随时间而变化 如2hi g h2 g i2 g 3 全是气体参加体积不变的反应 体系的平均相对分子质量不再随时间而变化 如2hi g h2 g i2 g 4 全是气体参加的反应 恒容条件下体系的密度保持不变 考点二化学平衡的移动 1 概念可逆反应达到平衡状态以后 若反应条件 如温度 压强 浓度等 发生了变化 平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变 从而在一段时间后达到新的平衡状态 这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程 叫做化学平衡的移动 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 不发生平衡移动 3 v正 v逆 平衡向逆反应方向移动 3 影响化学平衡移动的外界因素 1 影响化学平衡移动的因素 若其他条件不变 改变下列条件对化学平衡的影响如下 2 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 平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动 3 几种特殊情况 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 由于其 浓度 是恒定的 不随其量的增减而变化 故改变这些固体或液体的量 对化学平衡没影响 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 惰性气体 对化学平衡的影响 a 恒温 恒容条件 b 恒温 恒压条件 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 1 化学平衡发生移动的实质是正 逆反应速率不相等 正 逆反应速率发生变化 平衡不一定移动 例如使用催化剂 正 逆反应速率均增加 但是同等程度地增加 正 逆反应速率仍然相等 所以平衡不发生移动 2 v正增大 平衡不一定向正反应方向移动 只有v正 v逆时 才使平衡向正反应方向移动 3 外界条件改变时 化学平衡发生移动 最终结果只能 减弱 条件的改变 但不能 消除 条件的改变 典例2 2014 新课标 卷 节选 下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度 压强的关系 其中n h2o n c2h4 1 1 1 列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中a点的平衡常数kp 用平衡分压代替平衡浓度计算 分压 总压 物质的量分数 2 图中压强 p1 p2 p3 p4 的大小顺序为 理由是 3 气相直接水合法常用的工艺条件为 磷酸 硅藻土为催化剂 反应温度290 压强6 9mpa n h2o n c2h4 0 6 1 乙烯的转化率为5 若要进一步提高乙烯转化率 除了可以适当改变反应温度和压强外 还可以采取的措施有 2 该反应是一个气体分子数减小的反应 相同温度下 增大压强平衡向右移动 乙烯的转化率增大 对照题图可以得出p1 p2 p3 p4 3 及时将产物乙醇分离出来 提高原料气中水的含量等 可提高乙烯的转化率 分析化学平衡移动的一般思路 题组一影响化学平衡移动的条件1 在一个不导热的密闭反应器中 只发生两个反应 a g b g 2c g h1 0x g 3y g 2z g h2 0进行相关操作且达到平衡后 忽略体积改变所做的功 下列叙述错误的是 a 等压时 通入惰性气体 c的物质的量不变b 等压时 通入z气体 反应器中温度升高c 等容时 通入惰性气体 各反应速率不变d 等容时 通入z气体 y的物质的量浓度增大 解析 对化学平衡体系恒压条件下通入惰性气体 相当于增大了体系总压强 为保持恒压 体积增大 分压减小 对第二个反应导致平衡向左移动 则放热 使体系温度升高 对第一个反应平衡左移 c的物质的量减小 等压时 通入z气体 第二个反应平衡向左移动 温度升高 恒容条件下通入惰性气体 总压增大而分压不变 平衡不移动 速率不变 通入z气体 第二个反应导致平衡左移 y的物质的量浓度增大 答案 a 2 2015 四川卷 一定量的co2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应 c s co2 g 2co g 平衡时 体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示 已知 气体分压 p分 气体总压 p总 体积分数 下列说法正确的是 a 550 时 若充入惰性气体 v正 v逆均减小 平衡不移动b 650 时 反应达平衡后co2的转化率为25 0 c t 时 若充入等体积的co2和co 平衡向逆反应方向移动d 925 时 用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数kp 24 0p总 题组二化学平衡移动的图象3 2016 亳州质检 在一定条件下 固定容积的密闭容器中反应 2no2 g 2no g o2 g h 0 达到平衡 当改变其中一个条件x y随x的变化符合图中曲线的是 a 当x表示温度时 y表示no2的物质的量b 当x表示压强时 y表示no2的体积分数c 当x表示压强时 y表示混合气体的平均摩尔质量d 当x表示no2的物质的量时 y表示o2的物质的量 解析 正反应吸热 升高温度 平衡向正反应方向移动 no2的物质的量减小 故a正确 增大压强 平衡向逆反应方向移动 no2的体积分数增大 混合气体的平均摩尔质量增加 故b c错误 增加no2的物质的量时 平衡向正方向移动 氧气的物质的量增加 故d错误 答案 a 4 2015 新课标 卷 改编 甲醇是重要的化工原料 又可称为燃料 利用合成气 主要成分为co co2和h2 在催化剂的作用下合成甲醇 发生的主反应如下 co g 2h2 g ch3oh g h1 99kj mol 1 co2 g 3h2 g ch3oh g h2o g h2 58kj mol 1 co2 g h2 g co g h2o g h3 41kj mol 1回答下列问题 1 合成气的组成n h2 n co co2 2 60时体系中的co平衡转化率 与温度和压强的关系如图所示 co 值随温度升高而 填 增大 或 减小 其原因是 2 图中的压强由大到小为 其判断理由是 解析 1 由图可知 压强一定时 co的平衡转化率随温度的升高而减小 其原因是反应 为放热反应 温度升高 平衡逆向移动 反应 为吸热反应 温度升高 平衡正向移动 又使产生co的量增大 而总结果是随温度升高 co的转化