高考化学 第22讲 化学平衡的移动化学反应进行的方向复习课件.ppt

名师一号 2011模块新课标人教化学精美课件系列 第22讲化学平衡的移动化学反应进行的方向 基础关 最新考纲 1 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 2 了解化学反应速率和化学平衡的调控在生产和科学研究领域中的重要作用 自主复习 一 影响平衡移动的外界条件 1 浓度 在其他条件不变时 或 平衡正向移动 或 平衡逆向移动 反应物浓度增大 生成物浓度减小 反应物浓度减小 生成物浓度增大 2 压强 对于 的可逆反应 在其他条件不变时 增大压强 平衡向 的方向移动 减小压强 平衡向 的方向移动 对于 的可逆反应 在其他条件不变时 增大或减小压强 平衡 移动 气体分子数不等 体积减小 体积增大 气体分子数相等 不 3 温度 在其他条件不变时 升高温度 平衡向 方向移动 降低温度 平衡向 方向移动 4 平衡移动原理 勒夏特列原理 概念 如果改变影响化学平衡的 条件 如 等 平衡就会向着能够 的方向移动 吸热 放热 一个 浓度 压强或温度 减弱这种改变 二 自发反应 在一定条件下无需 就能 的反应 我们称之为自发反应 许多化学反应的正反应能自发进行 而其逆反应无法自发进行 外界帮助 自动进行 三 化学反应方向的判断依据 1 许多自发过程 无论是物理过程还是化学过程 都有由能量 状态向能量 状态转化的倾向 研究表明 对于化学反应而言 绝大多数 反应都能自发进行 且反应放出的热量越多 体系能量 得也越多 反应越完全 然而 并非所有自发进行的化学反应都是放热的 较高 较低 放热 降低 2 大多数自发反应有趋向于 的倾向 衡量一个 的物理量叫做熵 用符号 表示 体系中微粒之间 的程度越大 体系的熵 反应前后体系 叫做反应的熵变 可用 s表示 体系混乱度增大 体系混乱度 无规则排列 越大 熵的变化 3 s 0 发生变化后体系混乱度 s 0 发生变化后体系混乱度 增大 减小 4 反应的 是制约化学反应能否自发进行的因素之一 除热效应外 决定化学反应能否自发进行的另一个因素是 也就是熵变 熵变和焓变是影响化学反应能否自发进行的因素但不是 因素 因此要判断化学反应能否自发进行要综合考虑这两个方面的因素 焓变 体系的混乱度 唯一 5 有些条件下 判断反应能否自发进行除了要考虑焓变和熵变之外还要考虑 当 h0 s 0 反应能否自发进行要考虑 温度 温度 网络构建 热点关 热点考向 1 结合图象分析外界条件对化学平衡的影响 或根据图像推测外界条件的变化 2 把化学平衡的理论应用于工农业生产 环境保护 日常生活等与现实相关的问题 3 利用焓变 熵变判断某化学反应进行的方向 热点探究 热点1勒夏特列原理 1 内容 如果改变影响平衡的条件之一 如浓度 压强和温度等 平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动 其中包含 1 原理的适用范围是只有一个条件变化的情况 温度或压强或一种物质的浓度 当多个条件同时发生变化时 情况比较复杂 2 平衡移动的结果只能减弱 不可能抵消 外界条件的变化 如升高温度时 平衡向着吸热反应方向移动 增加反应物 平衡向反应物减少的方向移动 增大压强 平衡向体积减小的方向移动等 3 这种 减弱 并不能抵消外界条件的变化 更不会 超越 这种变化 如原平衡体系的压强为p若其他条件不变 将体系压强增大到2p 平衡将向气体体积减小的方向移动 到新平衡时的体系压强将介于p 2p之间 2 分析化学平衡移动的一般思路 应用上述规律分析问题时应注意 1 不要把v 正 增大与平衡向正反应方向移动等同起来 只有v 正 v 逆 时 才使平衡向正反应方向移动 2 不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来 当反应物总量不变时 平衡向正反应方向移动 反应物转化率提高 当增大一种反应物的浓度 使平衡向正反应方向移动时 只会使其他的反应物的转化率提高 3 惰性气体 对化学平衡的影响 例1已知反应mx g ny g qz g hq 在恒容密闭容器中反应达到平衡时 下列说法正确的是 a 通入稀有气体使压强增大 平衡将正向移动b x的正反应速率是y的逆反应速率的m n倍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 b 解析 分析外界条件对化学平衡的影响 首先要分清容器的性质是恒温恒压还是恒温恒容 然后考虑反应的特点 是气体体积增大还是减小的反应 是放热反应还是吸热反应 最后利用勒夏特列原理分析 得出结论 该反应为恒温恒容条件下体积缩小的放热反应 定容条件下通入 稀有气体 反应物和生成物的浓度不变 平衡不移动 故a错误 达到平衡状态时 v正 x v逆 x v正 y v逆 y 由于v正 x v正 y m n 所以v正 x v逆 y m n 故b正确 降低温度 平衡向正反应方向移动 混合气体总物质的量减小 平均相对分子质量增大 故c错误 增加x的物质的量 平衡向正反应方向移动 y的转化率增大 故d错误 变式1在一定温度下 将一定质量的混合气体在密闭容器中发生反应aa g bb g cc g dd g 达到平衡时测得b气体的浓度为0 6mol l 恒温下将密闭容器的容积扩大1倍 重新达到平衡时 测得b气体的浓度为0 4mol l 下列叙述中正确的是 a a b c db 平衡向右移动c 重新达平衡时 a气体浓度增大d 重新达平衡时 d的体积分数减小 答案 ad 解析 本题考查平衡移动规律以及浓度概念等知识 同时考查综合分析问题和解决问题的能力以及逆向思维能力 在恒温下密闭容器的容积扩大1倍 则容器的各种气体物质的量浓度各减半 此刻b气体的浓度应为0 3mol l 但其实际浓度为0 4mol l 说明当容器容积扩大一倍 相当于压强减小化学平衡向气体体积增大的方向移动 b气体的浓度由0 3mol l增加到0 4mol l 所以化学计量数关系为 a b c d 即减小气体压强 平均向气体体积增大的方向移动 由于在容积扩大一倍时 a气体的浓度将减小 故c项不符合题意 选项d中 由于平衡向逆反应方向移动 d气体的物质的量减小 所以其体积分数也减小 热点2化学平衡的图象 例 对于反应ma g nb g pc g qd g 若m n p q且 h 01 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 说明 解答图象题目的一般方法与思路 看懂图象 一看面 即看清横坐标和纵坐标 二看线 即看线的走向和变化趋势 三看点 即看线是否通过原点 两条线的交点和线的拐点 四看要不要作辅助线 即看是否需要作等温线和等压线 五看定量图象中有关量的多少 联想规律 即联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律 且熟练准确 作出判断 依题意仔细分析作出正确判断 可供使用的技巧有 先拐先平 在转化率 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 例2 2009 广东化学 15 取五等份no2 分别加入温度不同 容积相同的恒容密闭容器中 发生反应 2no2 g n2o4 g h 0反应相同时间后 分别测定体系中no2的百分含量 no2 并作出其随反应温度 t 变化的关系图 下列示意图中 可能与实验结果相符的是 答案 bd 解析 在恒容状态下 在5个相同的容器中同时通入等量的no2 反应相同时间 那么则有两种可能 一是已达到平衡状态 二是还没有达到平衡状态 反应向正反应方向进行 若5个容器在反应相同时间下 均已达到平衡 因为该反应是放热反应 温度越高 平衡向逆反应方向移动的程度越大 no2的百分含量随温度升高而升高 所以b正确 若5个容 器中有未达到平衡状态的 刚反应时 反应向右进行 no2的含量减少 而后达到平衡时 由于该反应为放热反应 升高温度 平衡向左移动 no2的含量逐渐增加 故d项可能与实验结果相符合 变式2 2009 全国理综 13 下图表示反应x g 4y g z g h 0 在某温度时x的浓度随时间变化的曲线 下列有关该反应的描述正确的是 a 第6min后 反应就终止了b x的平衡转化率为85 c 若升高温度 x的平衡转化率将大于85 d 若降低温度 v正和v逆将以同样倍数减小 答案 b 解析 本题具体考查化学反应速率与化学平衡部分知识 关键是深刻理解 勒夏特列原理 并结合具体反应灵活应用 a项 考查化学平衡的特点 由图知 6min以后 反应物x浓度不再改变 说明达到了平衡 但化学平衡是动态平衡 反应未终止 b项 x的转化率计算 hv逆 热点3化学反应进行的方向及判据 1 多数能自发进行的化学反应是放热反应 但是 有不少吸热反应也能自发进行 还有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行 但在较高温度下则能自发进行 如在室温和较高温度下均为吸热过程的碳酸钙分解反应 2 对于一个由大量粒子组成的体系 人们定义一个物理量 熵来描述体系的混乱度 符号为s 熵值越大 体系混乱度越大 在同一条件下不同的物质有不同的熵值 而同一物质的熵值与条件无关 例如 对同一物质来说 s g s l s s 物质的量为1mol的物质的熵通常用sm表示 对于水的三态的sm关系 sm g sm l sm s 3 固体的溶解过程 以及液体如墨水的扩散过程和气体扩散过程 都是体系混乱度增大的过程 即熵增加的的过程 4 反应的熵变 s为反应产物总熵与反应物总熵之差 对于确定的化学反应 在一定条件下具有确定熵变 产生气体的反应 气体的物质的量增大时 熵变通常都是正值 为熵增加的反应 5 在温度 压强一定的条件下 化学反应的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果 反应方向的判据为 h t s h t s0反应不能自发进行这个判据用文字表述为 在温度 压强一定的条件下 自发反应总是向 h t s 0的方向进行 直至达到平衡状态 例3 2008 济南 已知 凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应 根据所学知识判断 下列反应中 在所有温度下都不自发进行的是 a 2o3 g 3o2 g h0c n2 g 3h2 g 2nh3 g h0 答案 b 解析 熵增和放热都利于反应的自发进行 b中反应过程既为熵减过程又为吸热过程 故在任何温度下都不能自发进行 a中反应过程为熵增 放热过程 在任何温度下都能自发进行 c中合成氨虽为熵减过程 但为放热过程 d中虽为吸热过程但为熵增过程 故都可通过控制温度使其自发 变式3能用能量判据判断下列过程的方向的是 a 水总是自发地由高处往低处流b 放热反应容易自发进行 吸热反应不能自发进行c 有序排列的火柴散落时成为无序排列d 多次洗牌后 扑克牌的毫无规律的混乱排列 答案 a 解析 a 水总是自发地由高处往低处流 有趋向于最低能量状态的倾向 b 吸热反应也可以自发进行 例如 在25 c和1 01 105pa时 2n2o5 g 4no2 g o2 g h 56 7kj mol nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g h 74 9kj mol 不难看出 上述两个反应都是吸热反应 又 都是熵增的反应 显然只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的 c 有序排列的火柴散落时成为无序排列 有趋向于最大混乱度的倾向 属于熵判据 d 扑克牌的无序排列也属于熵判据 点评 焓变是指体系能量的变化 体系能量有从高到低的变化趋势 能力关 实验数据的分析与处理 化学平衡移动原理是一条实验规律 反应条件的改变引起反应速率的改变 又有引起反应混合物中各组分浓度 含量等一些数据的改变 分析处理浓度 含量变化的数值 就可总结出化学平衡移动原理 对实验数据进行处理和解释 有助于我们从实验事实中抽象 归纳出 一般规律 有助于我们形成化学概念 理论和定律 归纳数据 建立数学模型的分析方法是化学研究问题常用的一种方法 这种命题思路是学科综合考查的体现 是化学思维的高层次要求 考例在一定条件下进行下列可逆反应的实验 a g 2b g 3c g h 0平行三组实验的有关条件如下表 已知 组实验过程中 c气体的体积分数v c 随时间t的变化曲线如图 1 试在上图画出 组实验过程中c气体体积分数随时间t的变化曲线 答案 2 若 组实验过程中 c气体体积分数随时间t的变化曲线与 组相当 则它所具备的 其余条件 可能是 加入催化剂 3 在 组实验中b气体的转化率是 若将实验温度变为800 则达平衡所需时间 t1 填 小于 大于 或 等于 下同 平衡时v c a 小于 大于 解析 组与 组相比 只是 组中起始时a b的浓度均为 组中a b的浓度的2倍 其他条件均相同 因此 组与 组相比 组到达平衡的时间短 但是 组的平衡状态和 组中的平衡状态的v c 是相同的 组中c气体体积分数随时间t的变化曲线如果与 组中的相当 则其余条件必为加入催化剂 课堂练习 1 2008 济宁 判断反应过程自发性的目的是 a 判断反应的方向b 确定反应是否一定发生c 判断反应过程发生的速率d 判断反应过程的热效应 答案 a 解析 利用复合判断 h t s判断反应能否自发 主要是判断反应的方向 而无法判断反应的速率 热效应等 2 2009 杭州检测 对于任何一个平衡体系 采用以下措施 一定会使平衡移动的是 a 升高温度b 加入一种反应物c 对平衡体系增加压强d 使用催化剂 答案 a 解析 任何一个反应的反应热都不是零 所以升高温度 平衡一定会移动 对于有气体参加的反应 加入一种固体反应物 平衡不移动 对于反应前后气体的物质的量不变的反应 改变压强平衡不移动 催化剂是同等程度地改变正逆反应速率 平衡不移动 故a项正确 答案 c 解析 首先明确该反应的特征 气体体积缩小的放热反应 根据勒夏特列原理 升高温度 平衡应向吸热方向 逆反应方向 移动 所以平衡常数k应减小 co的转化率也应减小 所以a b选项均错误 因某一化学反应的平衡常数k只随温度的改变而改变 与物质的浓度及压强无关 故增加no的物质的量 平衡常数k并不改变 c选项正确 恒容条件下 增加n2的物质的量 即增加n2的浓度 平衡应向逆反应方向移动 故no转化率应减小 d选项错误 4 2009 哈尔滨质检 在密闭容器中有可逆反应 na g mb g pc g h 0 处于平衡状态 又知n m p 则下列说法正确的是 升高温度 c b c c 的比值减小 降温时 体系内混合气体平均相对分子质量减小 加入b a的转化率变大 加入催化剂 气体的总物质的量不变 充入c 则a b的物质的量增大a b c d 全部 答案 d 解析 根据平衡移动原理 升温时平衡向吸热反应方向移动 对 由于气体的总物质的量左 右 而总质量不变 所以 对 加入b 平衡右移 a的转化率增大 充入c 平衡左移 a b增多 所以 对 催化剂对平衡无影响 a 图 表示的是t1时刻增大o2的浓度对反应速率的影响b 图 表示的是t1时刻加入催化剂后对反应速率的影响c 图 表示的是催化剂对平衡的影响 且甲的催化效率比乙高d 图 表示的是压强对化学平衡的影响 且乙的压强较高 答案 b 解析 若增大氧气的浓度正反应速率突然变大 逆反应速率渐渐变大 a选项不正确 加入催化剂正逆反应速率同等倍数的增大 但平衡不移动 b正确 观察图 达到平衡时二氧化硫的转化率不相等 故甲 乙两条曲线不可能是由催化剂引起的 c选项不正确 增大压强反应速率加快 达到平衡的时间缩短 二氧化硫的转化率增大 d选项不正确 6 2008 石家庄质检 一 向一容积为1l的密闭容器中加入一定量的x y 发生化学反应ax g 2y s bz g h 0 如图是容器中x和z的物质的量浓度随时间变化的曲线 1 用x表示0 10min内该反应的平均反应速率为 根据上图可求得方程式中a b 处于平衡状态的时间段为 2 0 10min容器内气体的压强逐渐 气体的密度逐渐 填 变大 变小 不变 或 无法确定 0 025mol l min 1 2 10 13min和20min以后 变大 变大 3 推测在第7min时曲线变化的原因可能是 填序号 第13min时曲线变化的原因可能是 填序号 增加z的量 增加x的量 升温 降温 使用催化剂 解析 1 根据反应速率的定义可得 v x 0 45mol l 0 20mol l 10min 0 025mol l min a b等于x z的浓度变化比 即 0 45 0 20 mol l 0 50mol l 1 2 当x z的浓度不再变化时 反应处于平衡状态 根据图象可知10 13min和20min以后时间段反应处于平衡 2 因为该反应 为物质的量增加的反应 所以随反应的进行 容器内压强不断增大 容器的体积不变 而气体的质量随反应的进行不断变大 故气体的密度逐渐变大 3 在第7min时 曲线斜率增大 说明反应速率增大 根据图象可知符合图象的条件为 升温或 使用催化剂 在第13min时 z浓度减小 x浓度增大 说明平衡逆向移动 则符合图象的条件为 第22讲化学平衡的移动化学反应进行的方向 1 已知 caco3 s cao s co2 g h 0 s 0 则该反应能自发进行的条件是 a 低温b 高温c 任何温度下都能自发进行d 任何温度下都不能自发进行 答案 b 解析 根据化学反应方向的判断 g h t s 当 g0时反应不能自发进行 由于 h 0 s 0 所以只有t很大时 g才能小于0 反应才能自发进行 2 下列说法正确的是 a h0的反应在温度低时不能自发进行b nh4hco3 s nh3 g h2o g co2 g h 185 57kj mol能自发进行 原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 c 因为焓变和熵变都与反应的自发性有关 因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据d 在其他外界条件不变的情况下 使用催化剂 可以改变化学反应进行的方向 答案 b 解析 h0 则 g 0 任何温度反应都能自发进行 a错误 b正确 用焓变和熵变判断反应的自发性 都有例外 故都不能单独作为反应自发性的判据 而应用复合判据 c错误 使用催化剂只能降低反应的活化能 不能改变反应的方向 d错误 3 某温度下 在一容积可变的密闭容器中充入2molx与2moly 当可逆反应x g y g 2z g w s h 0达到平衡时 下列叙述正确的是 a 达到平衡之后 移去一定量的w有利于提高x的转化率b 在保持容积不变时 再向容器中通入1molx与1moly 重新达到平衡后 z的物质的量为原来的1 5倍 c 在保持容积不变时 再向容器中加入2molz 化学平衡不发生移动d 在保持压强不变时 再向容器内充入2molhe 化学平衡发生移动 解析 a错误的原因是w为固体 改变固体的量不会引起平衡的移动 也就是不能提高x的转化率 根据等效平衡的原理可知b是正确的 c项只是增大了z的浓度 所以平衡会发生移动 因为可逆反应x g 在反应前后气体的体积没有变化 所以改变压强不会影响平衡的移动 错误 在密闭容器中通入 两种气体 在一定条件下反应 2c g h 0 达到平衡后 改变一个条件 x 下列量 y 的变化一定符合图中曲线的是 答案 c 解析 本题是一道涉及化学平衡等知识的题 较易 由图示可知 y随x的增大而增大 结合题给的热化学方程式可知 再加入b 平均正向移动 a的转化率增大 而b的转化率减小 a错 再加入c 平衡逆向移动 由于气体的总物质的量也在增大 则a的体积分数不一定增大 b错 增大压强 平衡正向移动 a的转化率增大 c正确 升高温度 平衡逆向移动 气体总物质的量增大 则混合气体平均摩尔质量减小 5 2010 石家庄质检二 反应co g 2h2 g ch3oh g 过程中的能量变化情况如图所示 曲线 和曲线 分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况 下列判断正确的是 a 该反应的 h 91kj molb 加入催化剂 该反应的 h变小c 反应物的总能量大于生成物的总能量d 如果该反应生成液态ch3oh 则 h变大 答案 c 6 2009 四川理综 13 在一体积可变的密闭容器中 加入一定量的x y 发生反应mx g ny g h qkj mol 反应达到平衡时 y的物质的量浓度与温度 气体体积的关系如下表所示 1241001 000 750 532001 200 900 633001 301 000 70下列说法正确的是 下列说法正确的是 a m nb q 0c 温度不变 压强增大 y的质量分数减少d 体积不变 温度升高 平衡向逆反应方向移动 答案 c 解析 以表格形式考查化学平衡知识 要善于对表格数据分析 对比 结合具体化学知识 深入分析 得出结论 升高温度 c y 增大 平衡正移 正反应吸热 q 0 b d错 通过计算 温度恒定时 如100 时 n1 y 1 00 1 1mol n2 y 0 75 2mol 1 5mol n3 y 4 0 53 2 12mol n y 增大 平衡正移 体积增大相当于体系不断减压 因此可知 m n a错 7 2009 江苏化学 14 i2在ki溶液中存在下列平衡 i2 aq i aq i 3 aq b 若温度t1 t2 反应的平衡常数分别为k1 k2 则k1 k2c 若反应进行到状态d时 一定有v正 v逆d 状态a与状态b相比 状态a的c i2 大 答案 bc 8 2009 重庆理综 13 各可逆反应达平衡后 改变反应条件 其变化趋势正确的是 答案 d 解析 此题考查平衡状态的影响因素及平衡移动方向 a项 加入乙酸钠固体 增大乙酸根的浓度 平衡左移 h 浓度减小 ph增大 b项 该反应的实质 影响 fe3 的浓度几乎不变 c项恒温恒压下充入氩气 原平衡体系中各组分的分压减小 相当于温度不变 减小体系的压强 故平衡左移 氢气的转化率减小 d项 反应是吸热反应 升高温度反应向正方向移动 故ch3och3的转化率增大 9 以下说法中正确的是 a h 0的反应均是自发反应b s为负值的反应均不能自发进行c 冰在室温下自动熔化成水 是熵增的重要结果d 高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程 答案 c 解析 如果 h0 反应任何温度下可以自发进行 所以如果是自发反应需看熵变 s 选项a错误 当 h 0 s 0时 反应不自发进行 当 h 0 s 0时 反应是否自发与温度有关 一般低温时焓变影响为主 高温时 熵变影响为主 所以选项b错误 冰在室温下自动 熔化成水时 h 0 s 0 但是能自发进行 所以主要是由熵增的影响 选项c正确 气体 液体的熵值比固体要大 所以高锰酸钾分解成锰酸钾和氧气 二氧化锰 是熵增加的过程 不是减小的过程 选项d错误 10 已知可逆反应x g y g z g 未配平 温度为t0时 在容积固定的容器中发生反应 各物质的浓度随时间变化的关系如图甲所示 其他条件相同 温度分别为t1 t2时发生反应 z的浓度随时间变化的关系如乙图所示 下列叙述正确的是 a 反应时各物质的反应速率大小关系为 2v x 2v y v z b 图甲中反应达到平衡时 y的转化率为37 5 c t0 时 该反应的平衡常数为33 3d 该反应的正反应是放热反应 答案 ac 1 若500 时进行反应 co2起始浓度为2 00mol l 1 则co2转化率为 50 k3 1 50 3 反应 的焓变 h 0 填 或 4 700 时反应 达到平衡 要使该平衡向右移动 当其条件不变时 可采取的措施有 填序号 a 缩小反应容器容积b 加入更多的水蒸气c 升高温度到900 d 使用合适的催化剂 h 0 b 5 下列图象符合反应 的是 填图象序号 图中v为速率 为混合气中co的百分含量 t为温度 a 解析 本题考查化学平衡的相关知识 属中档题 1 设co2反应掉xmol 则平衡时生成co2为 2 x mol co为xmol 反应