高中化学 第2章 化学反应速率与化学平衡本章小结课件 新人教版选修4.ppt

本章小结 1 浓度对化学平衡的影响规律在其他条件不变的情况下 增大反应物的浓度或减小生成物的浓度 都可以使平衡向着正反应的方向移动 增大生成物的浓度或减小反应物的浓度 都可以使平衡向着逆反应的方向移动 浓度改变使化学平衡移动的过程中 正和 逆的变化规律见图a d 注意 固体 液体纯净物的浓度是常数 改变固态或液态纯净物的量并不影响 正 逆的大小 化学平衡不发生移动 在溶液中进行的反应 如果稀释溶液 反应物浓度减小 生成物浓度也减小 正和 逆都减小 但减小的程度可能不同 总的结果是平衡向反应方程式中化学计量数之和大的方向移动 例如 c s h2o g co g h2 g 在一定条件下 达到平衡 增加 减少 c固体 化学平衡不移动 fecl3与kscn溶液反应 fe3 3scn fe scn 3达到平衡后 加水稀释 平衡向左边移动 增加一种反应物的浓度 则另一种反应物的转化率增大 该种反应物本身的转化率降低 降低一种反应物的浓度 相当于增加另一种反应物的浓度 则本身的转化率增大 无论化学平衡怎样移动 任何一种物质的物质的量都大于零 关键记忆 化学平衡移动的方向取决于浓度改变时速率值较大的一方 只要是增大浓度 反应物或生成物 无论移动方向如何 新平衡状态的速率值一定大于原平衡状态的速率值 反之亦然 2 压强对化学平衡的影响规律其他条件不变时 增大压强 会使平衡向着气体体积缩小的方向移动 减小压强 会使平衡向着气体体积增大的方向移动 压强变化使化学平衡体系中 正 逆变化规律的图解见图a f ma g nb g cc g dd g m n c d 见图a b ma g nb g c g dd g m n c d 见图c d ma g nb g cc g dd g m n c d 见图e f 注意 无气体物质存在的化学平衡 由于压强的改变不能改变化学反应速率 所以改变压强不能使无气态物质存在的化学平衡发生移动 如fe3 h2o fe oh 3 3h 增大压强 平衡不移动 有气态物质存在的化学平衡 若反应前后气体体积守恒 改变压强 正 逆同时 同幅度地改变 因而化学平衡也不会发生移动 如co g h2o g co2 g h2 g 增大压强 平衡不移动 压强在影响平衡状态时 必须伴有容器体积的改变 a 若体积不变 压入任何一反应气体使压强加大 实际上是气体浓度的变化 应按浓度变化讨论 压入与反应无关的气体 虽然总压增大 但分压未变 平衡不移动 b 若压强不变 充入无关气体 则 分压 发生改变 应按压强减小对平衡体系的影响进行分析 关键记忆 压强改变平衡移动的方向取决于压强改变时速率值改变较大的一方 增大压强 无论平衡移动的方向如何 新平衡状态的速率值一定大于原平衡状态的速率值 反之亦然 压强改变时 平衡向正方向移动 反应物的转化率增大 平衡向逆方向移动 反应物的转化率降低 3 温度对化学平衡的影响规律 在其他条件不变的情况下 温度升高 会使化学平衡向着吸热反应的方向移动 温度降低 会使化学平衡向着放热反应的方向移动 温度改变使化学平衡移动的过程中 正 逆的变化规律图解如上图所示 对于达到平衡的可逆反应ma g nb g cc g 正反应为放热反应 见上图a d 对于达到平衡的可逆反应ma g nb g cc g 正反应为吸热反应 见上图b c 注意 任意可逆反应的化学平衡状态 都受温度的影响而发生移动 因为任何化学反应都伴随着能量的变化 放热或吸热 当温度影响平衡向正方向移动 反应物的转化率增大 平衡向逆方向移动 反应物的转化率降低 温度升高 不管是放热反应还是吸热反应 反应速率都增大 但放热方向反应速率增大的倍数小 故平衡向吸热方向移动 关键记忆 只要升高温度 新平衡状态下的速率值一定大于原平衡状态下的速率值 反之亦然 4 催化剂对化学平衡的影响 无影响使用催化剂可以同等程度地改变正 逆反应的速率 因而不能影响平衡状态 但能改变达到平衡所需要的时间 催化剂的使用使化学平衡体系中 正 逆变化规律的图解见下图a b所示 案例精析 例1 在容积不变的密闭容器中存在如下反应 某研究小组研究了其他条件不变时 改变某一条件对上述反应的影响 下列对下图分析正确的是 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t2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 解析 若增大氧气的浓度正反应速率突然变大 逆反应速率逐渐变大 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 故正确答案为b 答案 b 例2 2007 全国理综 下图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图 下列叙述与示意图不相符合的是 a 反应达平衡时 正反应速率和逆反应速率相等b 该反应达到平衡态 后 增大反应物浓度 平衡发生移动 达到平衡态 c 该反应达到平衡态 后 减小反应物浓度 平衡发生移动 达到平衡态 d 同一种反应物在平衡态 和平衡态 时浓度不相等 解析 由图像可知 平衡移动是由于增大反应物浓度 使正向速率突然间增大 而逆向速率逐渐增大 经一定时间达新平衡 故a项 b项 d项正确 c项错误 答案 c 例3 2007 江苏化学 一定温度下可逆反应 a s 2b g 2c g d g h 0 现将1mola和2molb加入甲容器中 将4molc和2mold加入乙容器中 此时控制活塞p 使乙的容积为甲的2倍 t1时两容器内均达到平衡状态 如图 所示 隔板k不能移动 下列说法正确的是 a 保持温度和活塞位置不变 在甲中再加入1mola和2molb 达到新的平衡后 甲中c的浓度是乙中c的浓度的2倍b 保持活塞位置不变 升高温度 达到新的平衡后 甲 乙中b的体积分数均增大c 保持温度不变 移动活塞p 使乙的容积和甲相等 达到新的平衡后 乙中c的体积分数是甲中c的体积分数的2倍d 保持温度和乙中的压强不变 t2时分别向甲 乙中加入等质量的氦气后 甲 乙中反应速率变化情况分别如图 和图 所示 t1前的反应速率变化已省略 解析 由题给反应可知a是固体 该反应正反应是气体分子数增多的反应 甲容器加入1mola和2molb 乙容器加入4molc和2mold 完全转化后得2mola和4molb 乙的体积是甲的2倍 两者起始建立等效平衡 a项 再在甲中加入1mola和2molb 相当于在起始时加入2mola和4molb 如仍与乙建立等效平衡 则甲中c的浓度是乙中c的浓度的2倍 但增大压强 平衡向逆方向移动 所以甲中c的浓度比乙中c的浓度的2倍要小 b项 由于反应是放热的 所以升高温度 平衡向逆反应方向移动 甲 乙中b的体积分数增大 c项 移动活塞使甲 乙容积相等 而乙中初始加入的物质折算为a b是甲中的2倍 因此生成a b程度更大 达平衡后 乙中c的体积分数不足甲中的2倍 d项 由于甲容积不变 加入氦气不影响各物质的浓度 平衡不移动 而乙中加入氦气后 为保持压强不变 必导致容积增大 相当于对原平衡进行减压 从而使正逆反应速率减小 平衡向正反应方向移动 最后达到新的平衡状态 答案 bd 例4 2009 福建理综 12 某探究小组利用丙酮的溴代反应 ch3coch3 br2ch3coch2br hbr 来研究反应物浓度与反应速率的关系 反应速率 br2 通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定 在一定温度下 获得如下实验数据 分析实验数据所得出的结论不正确的是 a 增大c ch3coch3 br2 增大b 实验 和 的 br2 相等c 增大c hcl br2 增大d 增大c br2 br2 增大 解析 a项 由实验 和 对比可知增大c ch3coch3 反应时间变少 br2 增大 b项 实验 和 反应时间相同 则 br2 相等 c项 比较实验 和 可知 增大c hcl 时 反应时间缩短 br2 增大 d项 比较实验 和 可知 增大c br2 时 br2 减小 故选d 答案 d 例5 向2l密闭容器中加入一定量的a b c三种气体 一定条件下发生反应 各物质的物质的量随时间变化如图甲所示 t0 15s阶段c b 未画出 图乙为t2时刻后改变条件平衡体系中反应速率随时间变化的情况 且四个阶段所改变的外界条件均不同 已知t3 t4阶段为使用催化剂 观察下图 回答以下问题 1 甲图中从反应至达到平衡状态 生成物c的平均反应速率为 2 图乙中t2时引起平衡移动的条件是 t5时引起平衡移动的条件是 3 图乙中表示平衡混合物中 在这四个阶段中c的含量最高的一段时间是 4 该反应的化学方程式可以表示为 正反应为 填 放热 或 吸热 反应 5 反应开始时加入的b的物质的量为 解析 1 根据图甲 2 分析图乙 t2时刻 正 突然增加 逆 逐渐增加 所以t2时刻增加了a的量 t3 t4阶段使用了催化剂 由于四个阶段所改变的外界条件均不同 t4时刻改变的条件可能为压强或温度 改变温度时平衡一定会发生移动 而t4时刻平衡未发生移动 只是速率减小 所以t4时刻改变的条件是压强 且为降压 t5时刻正逆反应速率突然升高 改变条件为升温 3 图乙中t2 t3 t5 t6 正 逆 其余时间段 正 逆 所以c的含量最高的一段时间为t5 t6段 5 由化学方程式可知 15s时 b的物质的量增加了0 06mol 所以开始时加入的b的物质的量为0 1mol 0 06mol 0 04mol 答案 1 0 004mol l 1 s 1 2 增加a的浓度升高温度 3 t5 t6 4 3a g b g 2c g 吸热 5 0 04mol 有关化学平衡的基本计算及规律 1 化学平衡计算的基本模式 平衡 三步曲 设平衡时 a的物质的量的变化为mxmol例 ma nb pc qd起始 ab00转化 mxnxpxqx平衡 a mxb nxpxqx注意 转化量与方程式中各物质的系数成比例 这里a b可指物质的量 浓度 体积等 对反应物 平 始 转对生成物 平 始 转 2 可逆反应进行程度的描述方法 转化率 产率 4 反应物的转化率与浓度变化的关系 对于多种物质参加反应的情况分析 如某反应可写为a g 3b g 2c g d g 增大a的浓度 b的转化率一定增大 而a的转化率一般是减小的 对于分解反应来说 要视反应前后物质的化学计量数而定 如对2hi g h2 g i2 g 不论如何改变hi的浓度 hi的转化率都不变 而对2nh3 n2 3h2 增大氨气的浓度时 氨气的转化率减小 案例精析 例6 2004 全国 卷 恒温下 将amoln2与bmolh2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中 发生如下反应 n2 g 3h2 g 2nh3 g 1 若反应达平衡时某时刻t时 nt n2 13mol nt nh3 6mol 计算a的值 2 反应达平衡时 混合气体的体积为726 8l 标况下 其中nh3的含量 体积分数 为25 计算平衡时nh3的物质的量 3 原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比 写出最简整数比 下同 n 始 n 平 4 原混合气体中 a b 5 达到平衡时 n2和h2的转化率之比 a n2 a h2 6 平衡混合气体中 n n2 n h2 n nh3 解析 1 依题意 设反应进行到t时刻时 转化的n2为xmol n2 3h2 2nh3开始 mol ab0转化 mol x6t时 mol 136根据上述关系 解得x 3 所以a x 13 16 3 可利用差量法计算 假设反应过程中混合气体总物质的量减少y n2 3h2 2nh3 n13228moly 4 前面已计算出原混合气体中a 16 所以b 40 16 24 所以a b 16 24 2 3 5 反应过程中各物质的物质的量如下 n2 3h2 2nh3开始时 mol1624转化 mol4128平衡时 mol12128 6 根据第 5 题中的数据 平衡混合气体中 n n2 n h2 n nh3 12 12 8 3 3 2 答案 1 a 16 2 平衡时n nh3 8mol 3 5 4 4 2 3 5 1 2 6 3 3 2 1 解题步骤 看图像 一看面 即纵坐标与横坐标的意义 二看线 即线的走向和变化趋势 三看点 即起点 折点 交点 终点 四看辅助线 如等温线 等压线 平衡线等 五看量的变化 如浓度变化 温度变化等 想规律 联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律 作判断 将图像中表现的关系与所学规律对比 作出符合题目要求的判断 2 思考原则 定一议二 原则化学平衡图像包括纵坐标 横坐标和曲线所表示的三个量 确定横坐标所示的量后 讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后 讨论横坐标与曲线的关系 先拐先平 数值大 原则对于同一化学反应 在化学平衡图像中 先出现拐点的反应则先达到平衡 先出现拐点的曲线表示的温度较高 如下图a所示 或表示的压强较大 如图b所示 如 a 表示 a t2 t1 b 正反应放热 b 表示 a p1 p2 b a物质是反应物 c 正反应为气体总体积减小的反应 3 常见图像类型 速率 时间图 此类图像定性地揭示了 正 逆随时间 含条件改变对速率的影响 而变化的规律 体现了平衡的 动 等 定 变 的基本特征 以及平衡移动的方向等 案例精析 例7 对达到平衡状态的可逆反应x y z w 在其他条件不变的情况下 增大压强 反应速率变化图像如右图所示 则x y z w四种物质的状态为 a z w均为气体 x y中有一种是气体b z w中有一种是气体 x y皆非气体c x y z w皆非气体d x y均为气体 z w中有一种为气体 答案 a 4 浓度 时间图此类图像能说明各平衡体系组分 或某一成分 在反应过程中的变化情况 解题时要注意各物质曲线的折点 达平衡时刻 各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中化学计量数关系等情况 案例精析 例8 右图表示800 时a b c三种气体物质的浓度随时间的变化情况 t1是到达平衡状态的时间 试回答 1 该反应的反应物是 2 反应物的转化率是 3 该反应的化学方程式为 解析 起始时a的浓度为2 0mol l b c的浓度为0 随着时间的推移 a的浓度降低为1 2mol l c的浓度升高为1 2mol l b的浓度升高为0 4mol l t1时刻后各物质浓度不再变化 说明反应已达平衡 得出a为反应物 b c为产物 它们浓度变化的差值之比为化学方程式中各物质的化学计量数之比 答案 1 a 2 40 3 2a b c 5 含量 时间 温度 压强 图这类图像反映了反应物或生成物的量在不同温度 压强 下对时间的关系 解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时 应是化学反应达到平衡的特征 案例精析 例9 同压 不同温度下的反应 a g b g c g qa的含量和温度的关系如右图所示 下列结论中 确的是 a t1 t2 q 0b t1 t2 q 0c t1 t2 q 0d t1 t2 q 0 解析 在其他条件不变的情况下 升高温度加快反应速率 缩短反应到达平衡的时间 由图像可知 t1温度下 反应先达平衡 所以t1 t2 在其他条件不变的情况下 升高温度平衡向吸热方向移动 降低温度