高考化学 7.2化学反应的限度 化学平衡的移动备考课件 苏教版.ppt

一 化学平衡1 可逆反应 1 概念 在条件下 既能向方向进行 同时又能向方向进行的反应 2 表示 采用 表示 如cl2 h2o hcl hclo 3 特点 在一定条件下 对于可逆反应 反应物不可能全部转化为产物 只能进行到一定程度 同一 正反应 逆反应 提示 不是可逆反应 因为条件不同 2 化学平衡状态 1 含义 在一定条件下的可逆反应里 当时 反应体系中各物质的 溶液中表现为 保持 2 化学平衡与反应速率的内在联系 v 正 v 逆 时 化学平衡状态 v 正 v 逆 时 平衡向正反应方向移动 v 正 v 逆 时 平衡向逆反应方向移动 与逆反应速率相等 物质的量 物质的量浓度 不变 提示 1 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 2 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 二 化学平衡常数1 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 即该反应的化学平衡常数 用k表示 2 表达式对于可逆反应aa bb cc dd 当在一定温度下达到化学平衡状态时 其平衡常数表示为 k 3 意义 可预测一定温度和浓度下反应进行的 k值 反应进行的越完全 2 反应物的平衡转化率 1 定义 物质在反应中与的比值 2 表达式 3 意义 反应物的平衡转化率表示在一定温度和起始浓度下反应进行的 各种起始 程度 越大 已转化的量 该物质总量 100 一定 限度 想一想3 对于一个给定的可逆反应 其正反应和逆反应的平衡常数之间有什么关系 提示 由平衡常数的表达式可以判断 正反应和逆反应的平衡常数之间是互为倒数关系 三 化学平衡的移动1 定义可逆反应中改变 破坏原有的 建立起的过程 2 影响化学平衡移动的因素 1 浓度的影响 反应物浓度增大或生成物浓度减小时 平衡移动 反应物浓度减小或生成物浓度增大时 平衡移动 外界条件 平衡状态 新的平衡状态 v正 v逆 正向 v正 v逆 逆向 2 压强的影响增大体系压强 v 正 v 逆 均 向气体的方向移动 减小体系压强 v 正 v 逆 均 向气体的方向移动 对于无气体或反应前后气体物质分子总数相等的平衡体系 压强的变化对平衡没有影响 3 温度的影响 升高温度 化学平衡向方向移动 降低温度 化学平衡向方向移动 增大 体积 减小 减 小 体积增大 吸热 放热 想一想4 v 正 增大时 平衡是否一定向正反应方向移动 提示 判断平衡移动方向的依据是v 正 与v 逆 的相对大小 v 正 增大时 若v 逆 增大幅度更大 则平衡向逆反应方向移动 化学平衡状态的判断 运用v 正 v 逆 0时 注意方向和数量关系 化学平衡移动原理同样适用于电离平衡 溶解平衡 沉淀平衡 水解平衡等 案例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 化学平衡状态的根本标志是v 正 v 逆 及各组分百分含量不变 解答题目时 要牢牢抓住两个根本标志 并明确气体的颜色 密度 压强 平均相对分子质量的变化与根本标志间的关系 才能做到全面分析 顺利解答 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和判断 中单位时间内生成nmolo2必消耗2nmolno2 而生成2nmolno2必消耗nmolo2 说明反应达到平衡 不能说明反应达到平衡 中无论达到平衡与否 化学反应速率都等于化学计量数之比 有色气体的颜色不变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 反应前后 n 0 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量不变 该反应 n 0 能说明反应达到平衡 答案 a 规律技巧 可逆反应未达平衡时其某些外观特征一直在变化着 当这些特征停止时 即可判断该可逆反应达到了化学平衡状态 但以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡的标志 恒温恒容下体积不变的反应 体系的压强或总物质的量不随时间而变化 如2hi g i2 g h2 g 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 全部是气体参加的反应 恒容条件下体系的密度保持不变 即时巩固1 在一定温度下的定容容器中 当下列哪些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 混合气体的压强 混合气体的密度 b的物质的量浓度 气体总物质的量 混合气体的平均相对分子质量 v c 与v d 的比值a b c d 解析 由于是定容容器 反应前后气体的质量不变 故反应中气体的密度保持不变 故不能满足题意 反应速率之比等于反应方程式中的计量数之比 与是否达到平衡无关 答案 d 平衡移动原理1 勒 夏特列原理 化学平衡移动原理 如果改变影响平衡的一个条件 如浓度 温度或压强 平衡将向能够减弱这种改变的方向移动 2 分析化学平衡移动的一般思路 3 外界条件对平衡移动影响的特殊情况 1 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 对平衡没影响 2 由于压强的变化对非气态物质的浓度无影响 因此 当反应混合物中不存在气态物质时 压强的变化对平衡无影响 3 对于气体分子数无变化的反应 如h2 g i2 g 2hi g 等 压强的变化对其平衡也无影响 这是因为 在这种情况下 压强的变化对正 逆反应的速率的影响程度是等同的 故平衡不移动 4 恒容时 通入稀有气体 压强增大 但平衡不移动 恒压时 通入稀有气体 压强虽不变 但体积必然增大 反应物和生成物的浓度同时减小 相当于减小压强 平衡向总体积增大的方向移动 5 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 6 在恒容的容器中 当改变其中一种物质的浓度时 必然同时引起压强改变 但判断平衡移动的方向时 应仍以浓度的影响去考虑 4 应用平衡移动原理适用于化学平衡 溶解平衡 电离平衡 水解平衡等动态平衡 灵犀一点 当平衡向正反应方向移动时 反应物的转化率并不一定提高 生成物的体积分数也并不一定增大 如反应物或反应混合物的总量增多 案例2 2010 安徽理综 低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物 发生的化学反应为 在恒容的密闭容器中 下列有关说法正确的是 a 平衡时 其他条件不变 升高温度可使该反应的平衡常数增大b 平衡时 其他条件不变 增加nh3的浓度 废气中氮氧化物的转化率减小c 单位时间内消耗no和n2的物质的量比为1 2时 反应达到平衡d 其他条件不变 使用高效催化剂 废气中氮氧化物的转化率增大 答案 c 规律方法 影响速率和平衡的因素是考查的重点 要抓住平衡移动原理 根据原理进行判断 但要准确判断影响化学平衡的条件 如改变体系中固体或纯液体的量 并未改变影响化学平衡的条件 即时巩固2 某温度下 体积一定的密闭容器中进行如下可逆反应 x g y g z g w s h 0下列叙述正确的是 a 加入少量w 逆反应速率增大b 当容器中气体压强不变时 反应达到平衡c 升高温度 平衡逆向移动d 平衡后加入x 上述反应的 h增大 解析 加入固体物质不影响反应速率 故a错误 升高温度 该反应向正反应方向移动 故c错误 h与反应物量无关 故d错误 答案 b 化学平衡常数的应用1 特点 1 化学平衡常数只与温度有关 与反应物或生成物的浓度无关 2 反应物或生成物中有固体和纯液体存在时 由于其浓度可看作 1 而不代入公式 联想化学反应速率中固体和纯液体的处理 3 化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常数 若反应方向改变 则平衡常数改变 若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小 尽管是同一反应 平衡常数也会改变 但意义不变 2 应用 1 利用k可以推测可逆反应进行的程度 k的大小表示可逆反应进行的程度 k大说明反应进行程度大 反应物的转化率大 k小说明反应进行的程度小 反应物的转化率小 2 借助平衡常数 可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态 对于可逆反应aa g bb g cc g dd g 在一定温度下的任意时刻 反应物与生成物浓度有如下关系 3 利用k可判断反应的热效应若升高温度 k值增大 则正反应为吸热反应 若升高温度 k值减小 则正反应为放热反应 灵犀一点 对于给定的化学反应 正 逆反应的平衡常数互为倒数关系 温度升高 化学平衡常数不一定增大 若正反应是吸热反应 则k值增大 反之减小 答案 a 规律技巧 k是与温度有关的常数 即只受温度影响 但升高温度k不一定变大 升高温度平衡正向移动时k值增大 平衡逆向移动时k值变小 要根据具体反应具体分析 平衡常数计算时要用达到平衡时各物质的浓度 k值越大 说明平衡体系中生成物所占的比例越大 正向反应进行的程度越大 即该反应进行得越完全 反应物转化率越大 反之 反应进行得越不完全 反应物转化率就越小 即时巩固3 回答下列问题 1 对于可逆反应 c s co2 g 2co g h 0 在一定温度下 其平衡常数为k 下列条件的变化中 能使k发生变化的是 a 将c s 的表面积增大b 增大体系压强c 升高体系温度d 使用合适的催化剂 2 对于可逆反应 c s h2o s co g h2 g 在一定温度下达到平衡时 其平衡常数表达式正确的是 答案 1 c 2 d 常见平衡图象反应ma g nb g pc g qd g m n p q且 h 0 的常见平衡图象如下 1 v t图象 2 v p t 图象 3 c t图象 4 c p t 图象 5 其他图象 灵犀一点 分析化学平衡图象的常用方法 四要点分析法曲线的起点 曲线的变化趋势 曲线的转折点 曲线的终点的意义 拐点比较在转化率 或物质的含量 时间曲线中 先出现拐点的曲线先达到平衡 代表温度高 压强大 定一议二图象中有三个量时 先确定一个量不变 再讨论另外两个量的关系 案例4 2008 全国卷 已知 4nh3 g 5o2 g 4no g 6h2o g h 1025kj mol 该反应是一个可逆反应 若反应物起始的物质的量相同 下列关于该反应的示意图不正确的是 解析 此题把影响化学平衡移动的因素与化学平衡移动的图象紧密地结合在一起进行考查 属于中等难度题 影响化学平衡移动的因素通常有浓度 温度 压强 此反应是一个正方向气体分子数增加的放热反应 结合图象可知 a中升温可加快正 逆反应速率 缩短达到平衡的时间 且温度越高 达到平衡的时间越短 但平衡会往吸热的逆方向发生移动 导致no的含量减少 a项图象所反映的信息是正确的 而c项图象中所反映的信息是错误的 b中增压也可加快正 逆反应速率 缩短达到平衡的时间 且压强越高 达到平衡的时间越短 平衡会往气体分子数减少的逆方向发生移动 导致no的含量减少 显然b项图象所反映的信息是正确的 d中使用催化剂可同等加快正 逆反应速率 缩短达到平衡的时间 但平衡不会发生移动 图象所反映的信息显然是正确的 答案 c 规律技巧 掌握判断化学平衡移动方向的方法 1 根据平衡移动原理 可判断平衡移动的方向 它适用于动态平衡 但它不能判断建立新平衡的时间及平衡状态各物质间的数量关系 2 可根据外界条件改变瞬间 v正 v逆相对大小来判断 若外界条件改变瞬间 v正 v逆 平衡向正反应方向移动 v正 v逆 平衡不移动 v正 v逆 平衡向逆反应方向移动 3 可根据化学平衡常数的表达式来判断 规律方法 有关化学反应速率和化学平衡的图象题是高考中的一个热点 这类试题的特点是将解题所需的信息概括在图象中 具有抽象性 复杂性和隐蔽性 解题时应特别注意 图象是反映化学反应速率 还是反映化学平衡 曲线上的点是不是表示平衡状态 一般横坐标是时间的曲线包含速率的因素 曲线上的点不一定都表示平衡状态 横坐标是温度或压强的曲线上的点一般表示平衡状态 这些点之间的关系反映了化学平衡的移动情况 当图象包含温度 压强等多种因素时 必须固定其他条件不变 分析某单一因素对化学平衡的影响 即时巩固4 对于反应a2 g 3b2 g 2ab3 g h 0 下图中正确的是 解析 该反应正反应是一放热反应 升高温度 v 正 与v 逆 均增大 a错误 压强不变 升高温度平衡向逆反应方向移动 故平衡时b2 增大 c错误 温度越高达平衡的时间越短 d错误 答案 b 有关化学平衡的计算1 步骤 1 写出有关化学平衡的方程式 2 确定各物质的起始量 转化量 平衡量 3 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起始物质的量分别为amol bmol 达到平衡后消耗a的物质的量为mxmol ma g nb g pc g qd g 起始 mol ab00变化 mol mxnxpxqx平衡 mol a mxb nxpxqx 3 说明计算中存在以下量的关系 1 反应物 n 平 n 始 n 变 生成物 n 平 n 始 n 变 2 各物质的转化量之比等于化学方程式中化学计量数之比 灵犀一点 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 案例5 2008 宁夏理综 已知可逆反应 m g n g p g q g h 0请回答下列问题 1 在某温度下 反应物的起始浓度分别为 c m 1mol l 1 c n 2 4mol l 1 达到平衡后 m的转化率为60 此时n的转化率为 2 若反应温度升高 m的转化率 填 增大 减小 或 不变 3 若反应温度不变 反应物的起始浓度分别为 c m 4mol l 1 c n amol l 1 达到平衡后 c p 2mol l 1 a 4 若反应温度不变 反应物的起始浓度为 c m c n bmol l 1 达到平衡后 m的转化率为 解析 1 m g n g p g q g 起始浓度 mol l 12 400转化浓度 mol l 1 60 1 60 1 60 1 6