高考化学总复习 专题7 第二单元 化学反应的方向和限度课件.ppt

第二单元化学反应的方向和限度 专题7化学反应速率与化学平衡 2013高考导航 一 化学反应进行的方向及判断依据1 自发反应 1 定义 在一定温度和压强下 无需外界帮助就能自动进行的反应 2 方向性 体系趋向于从 能量状态转变为 能量状态 填 高 或 低 在变化过程中 体系的混乱度 有利于反应自发进行 2 化学反应方向的判据 1 焓变 h 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素 高 低 增大 多数能自发进行的反应是放热反应 h 0 但也有不少吸热反应也能自发进行 还有一些吸热反应室温下不能自发进行 高温下则能自发进行 如碳酸钙分解 由此可见 焓变不是决定化学反应能否自发进行的惟一因素 2 熵变 s 是用来衡量一个体系混乱度的物理量 熵 用符号 表示 熵值越大 体系混乱度越大 同一条件下 不同物质的熵值不同 同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关 即s g s l s s 填 或 熵增加有利于反应的自发进行 是决定化学反应能否自发进行的又一个因素 但也不是惟一因素 s 熵变 s 3 温度 t 二 化学反应的限度1 可逆反应 1 概念 在相同条件下 正反应方向和逆反应方向均能同时进行的化学反应 2 表示 连接号用 表示 如n2 3h2 3 特点 反应只能进行到一定程度 不可能进行到底 即反应物不可能全部转化为产物 2 化学平衡状态 1 定义 可逆反应在一定条件下进行到一定程度时 正反应速率与逆反应速率 反应物和生成物的浓度不再发生变化的状态 相等 2 特征 思考感悟 提示 第一种情况不是平衡状态 因为对于同一反应用不同反应物表示反应速率时 反应速率与方程式中的各物质的化学计量数成正比 v正 n2 v逆 nh3 时 正 逆反应速率并不相等 而是正反应速率大于逆反应速率 平衡时应为2v正 n2 v逆 nh3 第二种情况也不是平衡状态 因为n2和h2都是反应物 在反应的任何时段都会有3v正 n2 v正 h2 若是3v正 n2 v逆 h2 才是平衡状态 三 化学平衡常数1 定义 在一定温度下 当一个可逆反应达到化学平衡状态时 生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数 称作该反应的化学平衡常数 简称平衡常数 2 表达式 对于可逆反应 ma g nb g pc g qd g 在一定温度下达到平衡时 k 3 意义 4 影响因素 只与 有关 与反应物和生成物的浓度无关 5 平衡转化率 温度 考点一化学平衡状态的判断1 直接判断依据2 间接判断依据 特别提醒 即时应用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 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表示的反应速率的比为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 a b c d 全部解析 选a 本题不仅考查了化学平衡的直接标志 也要求对化学平衡的间接标志进行分析 判断 中单位时间内生成nmolo2必消耗2nmolno2 而生成2nmolno2时 必消耗nmolo2 能说明正 逆反应速率相等 反应达到平衡 不能说明 中无论达到平衡与否 化学反应速率之比都等于化学计量数之比 有色气体的颜色不变 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 该反应的正反应方向是气体分子数目增大的反应 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 能说明反应达到平衡 考点二化学平衡常数的理解及应用 2 与反应热的关系一般情况下 3 与物质状态的关系由于固体或纯液体浓度视为一常数 所以在平衡常数表达式中不再写出 稀溶液中进行的反应 如有水参加反应 由于水的浓度视为常数而不必出现在表达式中 非水溶液中进行的反应 若有水参加或生成 则应出现在表达式中 如 ch3cooh l ch3ch2oh l ch3cooch2ch3 l h2o l 2 化学平衡常数的应用 1 判断 比较可逆反应进行的程度一般来说 一定温度下的一个具体的可逆反应 3 判断可逆反应的反应热升高温度 若k值增大 则正反应为吸热反应 若k值减小 则正反应为放热反应 特别提醒 1 平衡常数数值的大小 只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度 并不能预测反应达到平衡所需要的时间 2 一般k 105时 认为该反应基本进行完全 k 10 5一般认为该反应很难进行 而k在10 5 105之间的反应被认为是典型的可逆反应 3 相关计算 1 步骤 写出有关化学平衡的方程式 确定各物质的起始浓度 转化浓度 平衡浓度 根据已知条件建立等式关系进行解答 2 模式如ma g nb g pc g qd g 令a b起始物质的量浓度分别为amol l bmol l 达到平衡后消耗a的物质的量浓度为mxmol l 3 说明 反应物 c 平 c 起始 c 变化 或c a c0 a c a 其中c a 代表平衡时a的浓度 c0 a 代表a的起始浓度 生成物 c 平 c 起始 c 变化 各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比 特别提醒由于上述气体反应方程式只反映各组分的物质的量之比或同温同压下各组分的体积之比 故凡是气体的压强变化 密度变化均必须转化为物质的量的变化或气体的体积变化才能按上述模式进行计算 即时应用 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 由于此反应是一个前后气体体积不变的反应 减小容器体积 对平衡无影响 催化剂不影响平衡 移出部分co2 平衡右移 co平衡转化率增大 提高反应温度 平衡左移 co平衡转化率减小 2012 保定高三调研 在一定温度下的定容容器中 当下列物理量不再发生变化时 表明反应a g 2b g c g d g 已达到平衡状态的是 混合气体的压强 混合气体的密度 b的物质的量浓度 混合气体的总物质的量 混合气体的平均相对分子质量 v c 与v d 的比值 混合气体的总质量 混合气体的总体积 c d的分子数之比为1 1 a b c d 解析 要理解化学平衡状态的特点 等 动 定 的含义 在判断化学平衡状态时还要注意反应前后气体体积是否相等 题给反应是一个反应前后气体体积不相等的反应 因此在定容容器中 若 混合气体的压强 b的物质的量浓度 混合气体的总物质的量 混合气体的平均相对分子质量不再变化 均能证明该反应达到化学平衡状态 答案 b 在一定温度下的某容积不变的密闭容器中 建立下列化学平衡 c s h2o g co g h2 g 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 高温 a 体系的压强不再发生变化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 反应无论达到平衡 还是未达到平衡 生成nmolco的同时都会生成nmolh2 答案 c 名师指津 三标志 判断化学平衡 1 本质标志同一物质的消耗速率与生成速率相等 即v 正 v 逆 2 等价标志 可逆反应的正 逆反应速率不再随时间发生变化 体系中各组成成分的含量 即物质的量浓度 物质的量分数 体积分数 质量分数等保持不变 对同一物质而言 单位时间内该物质所代表的正反应的转化浓度和所代表的逆反应的转化浓度相等 对不同物质而言 一种物质所代表的正反应速率和另一种物质所代表的逆反应速率的比值等于化学方程式中的化学计量数 系数 之比 3 特殊标志 对于反应物和生成物全部是气体且反应前后气体计量数不相等的可逆反应 若反应体系中混合气体的平均相对分子质量不再随时间变化 则反应达到平衡状态 此标志不适用于反应前后气体计量数相等的可逆反应 因为这类反应不管是否达到平衡状态 混合气体的平均相对分子质量始终是不变的 对于气体反应物和气体生成物的计量数不相等的可逆反应 体系中可存在固 液态物质 当恒温 恒容时 若反应体系中总压强不再随时间变化 则反应达到平衡状态 当恒温 恒压时 若反应体系中体积不变或混合气体的密度不变 则反应达到平衡状态 对于反应物和生成物全部是气体且反应前后气体计量数相等的可逆反应 恒温 恒容时压强不变以及恒温 恒压时密度不变等均不能说明反应已达到平衡状态 由于任何化学反应都伴有能量变化 因此在其他条件不变的情况下 当总体系温度一定时 则反应达到平衡状态 对于反应混合物中含有有色气体物质的可逆反应 若体系颜色不变 则反应达到平衡状态 2011 高考大纲全国卷 在容积可变的密闭容器中 2moln2和8molh2在一定条件下发生反应 达到平衡时 h2的转化率为25 则平衡时氮气的体积分数接近于 a 5 b 10 c 15 d 20 解析 本题考查化学平衡的计算 意在考查考生的计算能力 答案 c 在2l的密闭容器中 放入0 4mola和0 6molb 在一定温度下 压强为p 加入催化剂 体积忽略 发生反应 2a g 3b g xc g 2d g 保持温度不变 在amin后反应达到平衡状态 容器中c d 0 1mol l 催化剂 容器内压强变为0 9p 则物质b的转化率 b v c x 名师指津 化学平衡的计算一般涉及各组分的物质的量 浓度 转化率 百分含量 气体混合物的密度 平均摩尔质量 压强等 通常的思路是写出平衡式 列出相关量 起始量 转化量 平衡量 确定各量之间的关系 列出比例式或等式求解 即 n 平 n 始 n 转 反应物的转化率 n 转 n 始 100 化学平衡常数为生成物的平衡浓度化学计量数次幂之积与反应物的平衡浓度化学计量数次幂之积的比值 将一定量的so2和含0 7mol氧气的空气 忽略co2 放入一定体积的密闭容器中 550 时 在催化剂作用下发生反应 2so2 o22so3 正反应放热 反应达到平衡后 将容器中的混合气体通过过量naoh溶液 气体体积减少了21 28l 再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收o2 气体的体积又减少了5 6l 以上气体体积均为标准状况下的体积 计算结果保留一位小数 请回答下列问题 1 判断该反应达到平衡状态的标志是 填字母 a so2和so3浓度相等b so2百分含量保持不变c 容器中气体的压强不变d so3的生成速率与so2的消耗速率相等e 容器中混合气体的密度保持不变 2 欲提高so2的转化率 下列措施可行的是 填字母 a 向装置中再充入n2b 向装置中再充入o2c 改变反应的催化剂d 升高温度 3 该反应达到平衡时so2的转化率 用百分数表示 为 常见错误 错因分析 1 对平衡的本质认识不清 容易造成多选d e 认为so3的生成速率与so2的消耗速率分别代表正逆两个方向 是错选d的原因 事实上so3的生成速率与so2的消耗速率都代表正反应方向 错误认为密度不变 所以各物质浓度不变是错选e的原因 由于本题容器体积不变 反应前后反应物和生成物均为气体 所以质量不变 不管平衡与否 密度总是不变 2 错误认为催化剂可以提高反应速率从而提高转化率是错选c的原因 事实上 催化剂只能同等程度的改变正反应和逆反应的反应速率 不改变平衡状态 也不能改变反应物的转化率 3 未看清楚氧气有剩余 没有全部参加反应 从而根据氧气的量进行计算 是错答的原因 答案 1 bc 2 b 3 94 7 探究外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响在研究影响化学反应速率和化学平衡的因素时 由于外界影响因素较多 故为搞清某个因素的影响均需先控制其他因素相同或不变 再进行实验 因此 变量控制思想在这部分体现较为充分 在高考题中近几年也考查较多 且多以探究型实验题的形式出现 这类题目以实验为研究手段 模拟科学探究过程对小课题展开研究 尽管涉及因素较多 有其复杂性 但仍然重在考查学生基础知识和基本技能 学生分析能力和实验能力 典例探究 探究性问题在理论指导元素化合物实验具有重要意义 问题 对于已达平衡的可逆反应 当其他条件不变时 改变反应物或生成物的浓度会对化学平衡有何影响 猜想与假设 假设1 化学反应处于平衡状态时 其他条件不变 增加反应物浓度 使平衡向正反应方向移动 假设2 化学反应处于平衡状态时 其他条件不变 增加反应物浓度 使平衡向逆反应方向移动 假设3 化学反应处于平衡状态时 其他条件不变 增加生成物浓度 使平衡向逆反应方向移动 假设4 化学反应处于平衡状态时 其他条件不变 增加生成物浓度 使平衡向正反应方向移动 设计和实施方案 在已达到反应平衡的fecl3和kscn的混合液中 分别加入 fecl3溶液 kscn溶液 kcl固体 naf溶液 实验用品 仪器 烧杯 玻璃棒 试管 量筒 胶头滴管 试剂 fecl3 aq 0 01mol l 1 0mol l kscn aq 0 01mol l 1 0mol l kcl s naf aq 1 0mol l 实验步骤 1 往250ml烧杯中加入100ml蒸馏水 然后加入10ml0 01mol lfecl3溶液 再加入10ml0 01mol lkscn溶液 溶液由黄色变成橙红色 2 取5支试管 编号分别为1 2 3 4 5 然后各取步骤 1 中fecl3和ks