复习提纲第二单元化学反应的方向和限度.ppt

第二单元化学反应的方向和限度 1 了解化学反应进行的方向 2 了解化学反应的可逆性 3 了解化学平衡建立的过程 理解化学平衡常数的含义 能够利用化学平衡常数进行简单的计算 4 理解外界条件 浓度 温度 压强 催化剂等 对化学平衡的影响 认识其一般规律 5 了解化学平衡的调控在生活 生产和科学研究领域中的作用 化学反应的方向和判据判据 1 H T S0 反应 一般规律 1 的反应一定能自发进行 2 的反应一定不能自发进行 3 焓变和熵变的作用相反且相差不大时 有可能对反应方向起决定性作用 一 1 2 能自发进行 达到平衡状态 不能自发进行 放热且熵增加 吸热且熵减少 温度 H T S判据是否适于任何条件下的反应 提示 H T S判据只能用于温度和压强一定的条件下的反应 不能用于其他条件下 如温度 体积一定 的反应 化学反应的限度可逆反应 1 概念 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 表示 采用 表示 3 特点 任一时刻反应物与生成物存在 任一组分的转化率100 化学平衡状态 1 定义 在一定条件下可逆反应进行到一定程度时 和 相等 不再发生变化的状态 在相同 同时 小于 正反应速率 逆反应速率 反应物和生成物浓度 二 1 2 2 特征 化学平衡常数 1 概念在一定下 一个可逆反应达到时 生成物与反应物的比值是一个常数 用符号K表示 2 表达式对于一般的可逆反应 mA g nB g pC g qD g 在一定温度下达到平衡时 K 3 意义平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度 K 说明反应可以进行得越完全 3 温度 化学平衡 浓度幂之积 浓度幂之积 越大 平衡转化率对于上例反应中A g 的平衡转化率可表示为 A 100 反应条件对化学平衡的影响 1 温度的影响 4 5 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 3 压强的影响 V 0的反应 改变压强 平衡 4 化学平衡移动规律封闭体系中 如果仅改变平衡体系的一个条件 如温度 浓度 压强 平衡将向这个改变的方向移动 正向 逆向 V 0 V 0 不移动 减弱 改变物质的浓度平衡是否一定移动 一种说明 能自发进行的反应不一定能实际发生 化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势 并不能说明在该条件下反应是否实际发生 还要考虑化学反应的快慢问题 两种影响 压强影响化学平衡的两种特殊情况2 同等程度地改变气相反应混合物中各物质的浓度 应视为压强对平衡的影响 三种应用 化学平衡常数的三种应用1 化学平衡常数数值的大小是可逆反应进行程度的标志 2 可以利用平衡常数的值作标准判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方向进行以建立平衡 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 我的总结 使用化学平衡常数应注意的问题 化学平衡常数K值的大小是可逆反应进行程度的标志 它能够表示可逆反应进行的完全程度 一个反应的K值越大 表明平衡时生成物的浓度越大 反应物的浓度越小 反应物的转化率也越大 可以说 化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现 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 反应物或生成物中只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 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数 若反应方向改变 则平衡常数改变 若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小 尽管是同一反应 平衡常数也会改变 复习笔记 化学平衡状态的标志 1 v 正 v 逆 反应体系中同一物质的消耗速率和生成速率相等 2 平衡混合物中各组成成分的含量保持不变 各组分的物质的量浓度 质量分数 物质的量分数 体积分数 有气体参加的可逆反应 反应物的转化率等保持不变 化学平衡状态的判断 1 2 实例分析 典例1 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的物质的量浓度变化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 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 混合气体的压强不再改变的状态 A B C D 审题视角明确反应特点 充分利用判据规律 解析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 该反应为反应前后气体体积发生变化的反应 恒容条件下 反应无论是否平衡 单位时间内生成nmolO2的同时都会生成2nmolNO 故 不正确 当单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2 表明了v 正 v 逆 故 正确 无论反应是否平衡 用NO2 NO O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比均为2 2 1 故 不正确 混合气体的颜色不再改变 说明NO2的浓度不变 即达到平衡状态 故 答案A 化学平衡的标志很多 可以从以下方面进行判断 速率标志 v 正 v 逆 0 反应混合物中各组分的体积分数 物质的量分数 质量分数不再发生变化 反应物的转化率 生成物的产率不再发生变化 反应物反应时破坏的化学键与逆反应得到的反应物形成的化学键种类和数量相同 对于气体体积数不同的可逆反应 达到化学平衡时 体积和压强不再发生变化 2012 三明中学月考 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 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键解析不论反应达到平衡 还是未达到平衡 生成nmolCO的同时都会生成nmolH2 故选C 答案C 应用1 化学平衡的移动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 以上过程可归纳如下 化学平衡移动方向的判据 1 惰性 气体对化学平衡的影响 1 恒温恒容条件 2 3 思维模型 典例2 A B C D 解析本题考查外界因素对化学平衡移动的影响 从不同层面考查勒夏特列原理的应用 该反应为吸热反应 升温则平衡正向移动 反应物转化率提高 正确 恒容时 通入惰性气体 反应物与生成物浓度不变 平衡不移动 错 增加CO浓度 平衡逆向移动 反应物转化率降低 错 该反应正反应为气体分子数增大的反应 减压时平衡向正反应方向移动 反应物转化率提高 正确 催化剂只能改变反应速率 不能改变平衡状态 错 恒压时 通入惰性气体 容器体积增大 反应物与生成物浓度降低 平衡向气体分子数增加的方向移动 即向正反应方向移动 反应物转化率提高 正确 故选B 答案B 1 在上述给定条件下 是否有满足CO的平衡浓度减小的条件 2 如果是针对给定反应的逆反应来分析 哪项措施能提高Cl2的平衡转化率 提示 1 减小 正向移动 CO的平衡浓度增大 恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响 CO的平衡浓度不变 增加CO的浓度 将导致平衡逆向移动 但CO的平衡浓度是增大的 相当于扩大体积 虽然平衡正移 CO物质的量增加 但浓度减小 2 只有增加CO的浓度 将导致平衡逆向移动 才能使Cl2的平衡转化率提高 应用2 C 降低温度 混合气体的平均相对分子质量变小D 增加X的物质的量 Y的转化率降低 解析本题主要考查学生对化学反应速率及化学平衡移动影响因素的理解 着重考查学生的分析 理解 判断能力 该反应的特点是反应物的系数大于生成物的系数 且正反应是放热的纯气体反应 容器为恒容 因此 通入稀有气体 反应物与生成物浓度不变 平衡不移动 A错 降温时平衡正向移动 因混合气体的总质量不变 而总物质的量减小 故平均摩尔质量应变大 平均相对分子质量应变大 C错 增加X的物质的量 Y的转化率应增大 D错 答案B 化学平衡的计算一般涉及到各组分的物质的量 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 变化量 平衡量 确定各量之间的关系 列出比例式或等式或依据平衡常数求解 如以下反应 mA g nB g pC g qD g 令A B起始物质的量 mol 分别为a b 达到平衡后 A的消耗量为mx 容器容积为VL 化学平衡计算的一般思路和方法 起始 mol ab00变化 mol mxnxpxqx平衡 mol a mxb nxpxqx mA g nB g pC g qD g 典例3 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 审题视角 解析 1 书写化学平衡常数表达式时 注意Fe2O3 Fe都是固体 不能写入平衡常数表达式之中 因平衡常数随着温度的升高而减小 说明升高温度 平衡向逆反应方向移动 故该反应的正反应方向为放热反应 3 固体不影响化学平衡 A B不正确 移出部分产物CO2会使平衡向右移动 C正确 因该反应是放热反应 升高温度 平衡逆向移动 D不正确 反应前后气体体积不变 故E项不影响化学平衡 催化剂不能影响化学平衡 F不正确 答案 1 c CO2 c CO 2 0 006mol L min 60 3 C K仅是温度的函数 是常考点 常应用它考查平衡时物质的物质的量浓度和转化率 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进行相关计算 在进行有关计算时常用的是 三段式 法 即先列出反应物 生成物的初始量 转化量 平衡量 再根据相关关系列方程式求解 1 2 3 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 2 由于该反应的正反应为吸热反应 所以升高温度 化学平衡正向移动 M的转化率增大 3 M g N g P g Q g 起始 mol L 1 12 400转化 mol L 1 0 60 60 60 6平衡 mol L 1 0 41 80 60 6 起始 mol L 1 4a00转化 mol L 1 2222平衡 mol L 1 2a 222答案 1 25 2 增大 3 6 4 41 化学平衡是高考的热点 在近五年高考中 以选择题形式出现了38次 每题4 6分 以填空题形式出现了9次 每题约15分 考查方向主要集中在以下几个方面 平衡状态的判断 如2011天津理综6题 应用平衡移动原理判断平衡移动的方向以及由此引起的反应的转化率 各组成成分的百分含量 气体的体积 压强 密度 混合气体的平均相对分子质量 气体的颜色等变化 如2011全国28题 单击此处进入高考揭秘 名师偈语 化学平衡的计算 如2011全国8题 图像题 如2011重庆理综10题 预计在2013年的高考中 应以创新考查为主 特别是在情境 取材上创新 在图像上创新 化学平衡的思想和勒夏特列原理在其他平衡体系中的应用等值得关注 也是高考命题的趋势 预计化工生产中选择适宜温度 压强 酸碱性环境等 将是高考重点考查的内容 在研究影响化学平衡的因素时 由于外界影响因素较多 故为搞清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变时 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 实际上这类题目并不可怕 化学反应处于平衡状态时 在其他条件不变时 浓度对化学平衡的影响化学反应处于平衡状态时 在其他条件不变时 温度对化学平衡的影响化学反应处于平衡状态时 在其他条件不变时 压强对化学平衡的影响探究性问题在理论指导元素化合物实验中具有重要意义 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 探究点一 探究点二 探究点三 探究实例 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 胶头滴管试剂 FeCl3 aq 0 01mol L 1 1 0mol L 1 KSCN aq 0 01mol L 1 1 0mol L 1 KCl s NaF aq 1 0mol L 1 实验步骤 往250mL烧杯中加入100mL蒸馏水 然后加入10mL0 01mol L 1FeCl3溶液 再加入10mL0 01mol L 1KSCN溶液 溶液由黄色变成橙红色 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KSCN的混合溶液4mL加到5支试管中 往1号试管滴加2 3滴1 0mol L 1FeCl3溶液 振荡 观察现象 往2号试管滴加2 3滴1 0mol L 1KSCN溶液 振荡 观察现象 往3号试管中加入少量KCl固体 振荡 观察现象 往4号试管中滴加2 3滴1 0mol L 1NaF溶液 振荡 观察现象 1 2 根据你所学的内容完成下列表格 并回答有关问题 FeCl3与KSCN溶液反应 1 由 现象说明假设 成立 假设 不成立 3 根据 4 号试管中的现象 分析在4号试管中发生的变化是 说明了 从改变浓度影响平衡移动角度回答 答案 加深血红 加深血红 右 右 左 左 1 12 2 Fe3 与Cl 形成络离子 使Fe3 浓度减小 平衡向左移动 3 F 与Fe3 形成了无色的且比Fe SCN 3稳定的化合物 络合物 减小反应物的浓度会使平衡向逆反应方向移动 2012 唐山统考 诺贝尔化学奖曾授予德国科学家格哈德 埃特尔 以表彰他在表面化学研究领域作出的开拓性贡献 1 有人认为 该研究可以提高合成氨反应在铁催化剂表面进行的效率 从而提高原料的转化率 你是否认同他的观点 填 是 或 否 理由是 若出现下列状态 反应将向哪个方向进行以达到平衡状态 在后面空白处填 向左进行 向右进行 或 已达平衡状态 探究应用 A c N2 c H2 1mol L 1 c NH3 0 5mol L 1 B c N2 0 3mol L 1 c H2 0 1mol L 1 c NH3 0 03mol L 1 若该反应升高温度再达到平衡时 K为0 2 则正反应为 热反应 解析 1 催化剂只能提高化学反应速率 不能改变转化率 因此其观点错误 B 的Q 3 0 4 故向左进行 升温后 K减小 说明平衡逆向移动 则正反应为放热反应 答案 1 否催化剂只能提高化学反应速率 不能改变化学反应的限度 2 A 向右进行 B 向左进行 放 化学平衡一直是高考的重点和热点 在高考中备受出题者的青睐 这类题目相对于其他考点的题目难度较大 具有良好的区分度 选拔功能较强 化学平衡移动往往结合图像进行考查 考查学生读图识表 得出结论的能力 判断化学反应是否处于平衡状态 判断外界条件变化对化学反应速率 化学平衡的影响情况 也会用转化率等概念来考查化学平衡移动情况 用 等效问题 来考查有关化学平衡的计算能力 化学平衡常数是高考新增热点 命题角度有二 一是表达式及计算 二是影响因素 宁夏 海南偏重于化学平衡常数的求算 特别是海南 山东 广东 北京 江苏等省份 则偏重于表达式及影响因素的考查 将化学平衡常数借助图像考查 同时结合化学平衡的移动及化学反应速率等问题 是高考最受欢迎的题型之一 化学反应进行的方向在高考中考查的较少 主要考查焓判据 熵判据和复合判据 属于简单题 一般出错较少 常考题型 选择题 非选择题 例1 化学平衡常数的简单计算 下列判断正确的是 A 往平衡体系中加入金属铅后 c Pb2 增大B 往平衡体系中加入少量Sn NO3 2固体后 c Pb2 变小C 升高温度 平衡体系中c Pb2 增大 说明该反应 H 0D 25 时 该反应的平衡常数K 2 2答案D 1 化学平衡常数的表示2 对化学平衡常数的正确理解 1 化学平衡常数K只受温度影响 与反应物或生成物浓度无关 2 化学平衡常数的大小是可逆反应进行程度的标志 K值越大 说明平衡体系中生成物所占的比例越大 它的正反应进行的程度就越大 即该反应进行得越完全 反应物转化率越大 一般 K 105时 该反应就进行得基本完全了 3 若用任意状态时生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值 用Q表示 与K比较 可判断可逆反应进行的方向 当Q K时 可逆反应已达到平衡状态 当Q K时 化学平衡向逆反应方向移动 当Q K时 化学平衡向正反应方向移动 4 利用K可以判断反应的热效应 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 下列方法中可以证明A s 2B2 g 2C2 g D2 g 已经达到平衡状态的是 1 单位时间内生成了2molC2的同时也生成了1molA 2 一个C C键的断裂的同时有一个C C键的生成 3 反应速率v B2 v C2 2v D2 4 c B2 c C2 c D2 2 2 1 5 温度 体积一定时 B2 C2 D2浓度不再变化 6 温度 体积一定时 容器内的压强不再变化 7 条件一定时 混合气体的平均相对分子质量不再变化 8 温度 体积一定时 混合气体的密度不再变化 9 百分组成B2 C2 D2 平衡状态的判定 例2 解析 1 表示了不同方向的反应 且物质的量变化之比等于化学计量数之比 即v 正 v 逆 说明已达平衡状态 2 表示v 正 v 逆 说明已达平衡状态 3 同为正反应速率时 该反应速率比值等于化学计量数之比 并不能说明v 正 v 逆 不能说明已达平衡状态 4 浓度之比不能说明达到平衡状态 5 浓度不变 说明已经达到平衡状态 6 此反应中 A为固体 反应后气体分子总数改变 温度 体积一定时 容器内的压强不变说明达到平衡状态 7 该反应中 反应前后气体物质的量增加 气体质量也增加 若混合气体的平均相对分子质量不变 说明一定达到平衡状态 8 温度 体积一定时 混合气体的密度不再变化时 也说明达到平衡状态 9 反应体系中各组分的百分含量相同 化学反应不一定达到平衡状态 答案 1 2 5 6 7 8 化学平衡状态的标志 v 正 v 逆 平衡混合物中各组成成分的含量保持不变 v 正 v 逆 的含义是反应体系中同一物质的消耗速率和生成速率相等 而各组分的含量 不变 是指各组分的浓度 质量分数 体积分数 有气体参加的可逆反应 反应物的转化率等均保持不变 例3 影响化学平衡的因素及勒夏特列原理的应用 下列判断正确的是 A 反应 的正反应是