《高考风向标》高考化学一轮复习 第二单元 第9讲 化学平衡课件.ppt

第9讲化学平衡 第二单元 化学基本理论 考点1 化学平衡状态 1 可逆反应在同一条件下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进 表 行的反应叫可逆反应 可逆反应不能进行到底 用 示 2 化学平衡状态 1 定义 正反应速率和逆反应速率 在一定条件下的可逆反应里 当 反应混合物中 状态是化学平衡状态 简称化学平衡 化学平衡状态是该条件下的该 反应的最大限度 各组分的浓度保持不变 相等 v正 v逆 0 2 化学平衡状态的特征逆 研究对象必须是可逆反应 动 动态平衡 即正反应 逆反应仍在进行 只是速率相等 定 在平衡混合物中 各组分的含量保持一定 变 化学平衡是有条件的 当外界条件改变时 化学平衡就发生移动 2 根据其他特征来判断 各物质浓度不再变化 体系压强不再变化 体积不再变化 平均相对分子质量不再变化 体系密度不再变化 气体颜色不再变化 反应物的转化率不再变化 总物质的量不再变化 等等 1 根据本质特征来判断 v正 v逆 0 当用同一物质表示该反应速率时 达到平衡状态 当用不同物质表示的反应速率时 达到平衡状态 在判断时一定要注意速率的方向 正逆 其比值等于化学计量 数比 3 判断可逆反应是否达到平衡状态的方法 针对下列两类反应填下表 填序号 最关键的是 原来变化的因素不再变化了 这样就可以判 断达到平衡状态 度下达平衡 平衡常数表达式为 4 化学平衡常数 1 定义在一定温度下 当一个可逆反应达到平衡时 生成物平衡浓度幂之积与反应物平衡浓度幂之积的比值是一个常数 叫化学平衡常数 简称平衡常数 用k表示 任意情况下的比值叫浓度商 用qc表示 2 对于反应 ma g nb g pc g qd g 在一定温 浓度商 平衡 常数和平衡的关系是 5 转化率 表达式 答 吸热反应 2 一定温度下平衡常数越大 反应向正方向进行的程度就越大 反之则越小 反应体系中有固体或纯液体 其浓度看作常数 1 不写入表达式 转化率的变化与平衡移动以及引起平衡移动的因素密切相关 1 平衡常数只和温度有关 对于某反应 当升高温度时平衡常数增大 则正反应是吸热反应还是放热反应 3 可逆的两个反应平衡常数是什么关系 同一可逆反应的计量数相应的扩大或缩小倍数 平衡常数发生怎样变化 如 so2 1 2o2 so3平衡常数为k1 2so2 o2 2so3平衡 常数为k2 二者关系怎样 答 互为倒数 指数变化 k2 k21 1 双选 下列说法可充分说明p g q g s s r g 在恒温 恒压 容积可变的密闭容器中达到平衡状态的是 a 容器内气体密度不随时间变化b 容器里q r的体积分数不再改变c 容器内气体压强不随时间变化d 单位时间同时生成nmolp和同时生成nmolq 解析 此反应比较特殊 正反应气体物质的量减小而且气体质量不守恒 有固体产物 恒压容积可变 所以在建立平衡的过程中气体的密度 平均相对分子质量等会发生变化 答案 ab 2 在25 时 密闭容器中x y z三种气体的初始浓度 和平衡浓度如下表 下列说法错误的是 a 反应达到平衡时 x的转化率为50 b 反应可表示为x 3y2z 其平衡常数为1600c 增大压强使平衡向生成z的方向移动 平衡常数增大d 改变温度可以改变此反应的平衡常数 a 5 b 17 c 5 d 33 考点2 影响化学平衡的因素及其原理 1 定义 旧化学平衡被破坏新化学平衡建立的过程 叫化学平衡 移动 增大反应物的浓度或减小生成 在平衡移动过程中 当正反应速率大于逆反应速率时 反应向正方向移动 反之向逆反应方向移动 2 影响化学平衡的因素 1 浓度对化学平衡的影响在其它条件不变的情况下 平衡向正反应方向移动 平衡向逆反应方向移动 四种情况下的速率 时间曲线变化情况如下 物的浓度 减小反应物的浓度或增大 生成物的浓度 图2 9 1 2 压强对化学反应速率的影响 对于反应aa g b b g cc g 在其它重要条件不变 情况下 压强变化对化学平衡的影响情况如下 若a b c 增大压强 平衡向 方向移动 减小压强 平衡向 方向移动 若a b c 气体体积减少 气体体积增大 改变压强 平衡 移动 图2 9 2 不 特殊情况 3 温度对化学平衡的影响 在其它条件不变的情况下 升高温度 降低温度 化学平衡向吸热反应 方向移动 化学平衡向放热反应方向移动 对于反应 aa g bb g cc g h 0速率 时间变 化曲线如图2 9 3 图2 9 3 4 催化剂对化学平衡不影响 正 逆速率同程度改变 5 勒夏特列原理也叫化学平衡移动原理 如果改变影响平衡的条件之一 如 温度 压强 以及浓度 平衡将向着能够减弱这种改变的方向 移动 简单讲 改变条件 平衡移动方向是能削弱这种改变的方向 勒夏特列原理也适用于溶解平衡 电离平衡 水解平衡等 当正 逆速率不同程度的改变时平衡才能移动 否则平衡不移动 但条件的改变对平衡的影响和对速率的影响又不能混淆 如向正方向移动 正反应速率不一定增大 4 2010年安徽理综 低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解析 a选项 放热反应升温平衡常数减小 b项中增大一个反应物浓度另一反应物转化率增大 d项中使用催化剂平衡不移动 答案 c 5 2010年四川理综 反应am g bn g cp g dq g 达到平衡时 m的体积分数y m 与反应条件的关系如图2 9 4所示 其中 z表示反应开始时n的物质的量与m的物质的量 之比 下列说法正确的是 图2 9 4 a 同温同压同z时 加入催化剂 平衡时q的体积分数 增加 b 同压同z时 升高温度 平衡时q的体积分数增加c 同温同z时 增加压强 平衡时q的体积分数增加d 同温同压时 增加z 平衡时q的体积分数增加 解析 a项加入催化剂只能改变反应速率 不会使平衡移动 b项由图像 1 知随着温度的升高m的体积分数降低 说明正反应吸热 所以温度升高平衡正向移动 q的体积分数增加 c项对比 1 2 可以看出相同温度条件 压强增大m的体积分数增大 所以正反应是体积增大的反应 增大压强q的体积分数减小 d项由图像 1 2 可以判断d也不对 答案 b 热点1 利用平衡理论分离提纯物质 解这类题要注意两点 所涉及的反应都是较特殊的可逆反应 一般情况下 提纯过程都是处于建立平衡的过程中 既然是可逆反应 那么就有平衡常数 只不过是利用高温低温调整反应方向 或平衡移动方向 典例1 2009年广东化学 难挥发性二硫化钽 tas2 可采用如下装置提纯 将不纯的tas2粉末装入石英管一端 抽真空后引入适量碘并封管 置于加热炉中 反应如下 图2 9 5 下列说法正确的是 a 在不同温度区域 tai4的量保持不变b 在提纯过程中 i2的量不断减少c 在提纯过程中 i2的作用是将tas2从高温区转移到低温区d 该反应的平衡常数与tai4和s2的浓度乘积成反比 解析 这类题首先要明确 该反应是可逆反应 此反应利用建立平衡的过程来提纯一些物质 也就是该可逆反应处在建立平衡的过程中 抓住这两点 那么问题就好回答了 a 建立平衡过程中一些物质的物质的量是要变化的 i2循环使用 就像搬运工一样把tas2从高温区转移到低温区 答案 c 1 双选 碘钨灯比白炽灯使用寿命长 灯管内封存的少量碘与使用过程中沉积在管壁上的钨可以发生反应 w s wi2 g h 0 温度t1 t2 下列说法正确的是 a 灯管工作时 扩散到灯丝附近高温区的wi2 g 会分解出w重新沉积到灯丝上b 灯丝附近温度越高 wi2 g 的转化率越低 c 该反应的平衡常数表达式是k c w c i2 c wi2 d 利用该反应原理可以提纯钨 i2 g 解析 高温区有利于分解 此正反应是放热反应 温度越高wi2分解越有利 w是固体 平衡常数中不该有w的浓度 答案 ad 热点2 求平衡常数 转化率 首先要准确写出平衡常数表达式 再把平衡时各物质浓度代入表达式进行计算 什么物质该写入表达式什么物质不该写入表达式要把握好 比如水 当在水溶液中进行的反应 一般不写入表达式 当不在水溶液中进行的反应 水又作为反应物或生成物 那么要写入表达式 其次 要列好 三量 起始 变化 平衡 必要时根据给出条件 巧妙设未知数解决问题 某小组通过试验研究该反应 反应过程中体积变化忽略不计 反应体系中各组分的起始量如下表 甲酸甲酯转化率在温度t1下随反应时间 t 的变化如图 典例2 2009年广东化学改编 甲酸甲酯水解反应方程式 为hcooch3 l h2o l hcooh l ch3oh l h 0 图2 9 6 1 上述反应的平衡常数表达式为k c hcooh c ch3oh c hcooch3 c h2o 求该反应在温度t1下的k值为 2 其他条件不变 仅改变温度为t2 t2大于t1 在答题卡框图中画出温度t2下甲酸甲酯转化率随反应时间变化的预期结果示意图 平 2 因为升高温度 反应速率增大 达到平衡所需时间减少 所以绘图时要注意t2出现拐点要先于t1 又因为该反应是吸热反应 升高温度平衡向正反应方向移动 甲酸甲酯的转化率增大 所以绘图时要注意t2达到平衡时的平台要高于t1 答案 1 1 7 2 图2 9 7 2 科学家一直致力于研究常温 常压下 人工固氮 的新方法 曾有实验报道 在常温 常压 光照条件下 n2在催化剂 掺有少量fe2o3的tio2 表面与水发生反应 生成的主要产物为nh3 进一步研究nh3生成量与温度的关系 部分实验数据见下表 光照 n2压力1 0 105pa 反应时间3h 相应的热化学方程式如下 回答下列问题 1 请在以下坐标图中 画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化的示意图 并进行必要标注 图2 9 8 2 与目前广泛使用的工业合成氨方法相比 该方法中固氮反应速率慢 请提出可提高其反应速率且增大nh3生成量的建议 3 工业合成氨的反应为n2 g 3h2 g 2nh3 g 设在 容积为2 0l的密闭容器中充入0 60moln2 g 和1 60molh2 g 反应在一定条件下达到平衡时 nh3的物质的量分数 nh3的物 n2 g 3h2 g n2的平衡转化率 该条件下反应2nh3 g 的平衡常数 解析 在求平衡常数时 要列举好起始浓度 变化浓度 平衡浓度 巧妙的设定未知数求解 答案 1 如图2 9 9 图2 9 9 2 适当增大压强 升高温度 增大n2的浓度 不断移出生 成物脱离反应体系 热点3 化学平衡的图像 解题思路 一看 二想 三判断 1 一看 看图像 看清横坐标和纵坐标反映的物理量 看线的走向和变化趋势 看是否通过原点 两条线的交点和线的拐点 看要不要作辅助线 即看是否需要作等温线或等压线 看定量图像中的有关量是多少 2 二想 想规律联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律 3 三判断 通过对比分析 做出判断 h 1025kj mol 该反应是一个可逆反应 若反应物起 始物质的量相同 下列关于该反应的示意图不正确的是 解析 这类题目的解题思路是 一看 二想 三判断 通过 一看 我们了解到这是考查温度 压强以及催化剂对已知可逆反应速率和平衡移动的影响 然后 二想 出温度 压强以及催化剂都能加快这个反应的速率 由于 h 0 升高温度 平衡向左移动 由于正反应方向是气体体积增大方向 增大压强 平衡向左移动 催化剂不能使平衡移动 最后 三判断 出只有c是错误的 答案 c 3 双选 某化学科研小组研究在其他条件不变时 改变某一条件对化学平衡的影响 得到如下变化规律 图2 9 10中p表示压强 t表示温度 n表示物质的量 图2 9 10 根据以上规律判断 下列结论正确的是 a 反应 h 0 p2 p1b 反应 h 0 t1 t2c 反应 h 0 t2 t1 或 h 0 t2 t1d 反应 h 0 t2 t1解析 a项 反应 的正反应方向是气体体积减少的方向 增大压强 平衡正向移动 a的转化率升高可知p2 p1 随着温度的升高 a的转化率减低 可知 h 0 d项 由于不知道t1与t2的大小关系 所以不能判断 h 0 答案 bc 解析 把5个实验联系起来看 就是此可逆反应随温度变化的情况 据此可分为达到平衡前的情况和平衡后的情况 平衡前温度高速率大no2的含量减小 但达到平衡后 温度再升高 平衡逆向移动 no2的含量又增大 答案 bd 解析 题给反应是在密闭容器内进行的可逆反应 4molnh3和5molo2反应不能完全转化为产物 所以放出的热量应低于905 9kj 平衡时v正 o2 5 4v逆 no 答案 cd 解析 a项温度升高 k减小 正反应 h 0 c项表示的常数是逆反应的 d项平衡发生移动 但k值不变 答案 b 5 2011年广东潮州模拟 1 在2l恒容密闭容器内 800 时有以下反应 2no g o2 g 2no2 g 已知 该反应的平衡常数k300 k350 则该反应是 热反应 能说明该反应已达到平衡状态的是 填字母 a v no2 2v o2 b 容器内压强保持不变c v逆 no 2v正 o2 d 容器内密度保持不变 能使该反应的反应速率增大 且平衡向正反应方向移动的是 填字母 a 及时分离出no2气体b 适当升高温度c 增大o2的浓度d 选择高效催化剂 2 某温度下a g b g 2c g 的平衡常数是50 在 该温度下只充入a g 与b g 发生反应 反应开始时 b g 的浓 1 2005年广东改 利用下列反应可以将粗镍转化为纯度达 99 9 的高纯镍 下列说法正确的是 a 50 80 时 适当增大压强 有利于ni co 4的生成 b 该反应的平衡常数表达式是k c ni co 4 c ni c4 co c 50 200 范围内 该反应的平衡常数与温度无关d 利用上述原理提纯粗镍需要消耗大量的co气体 解析 a中正反应是气体体积减小的反应 增大压强平衡向正反应方向移动 b中固体和纯液体的浓度为定值 平衡常数表达式中不应该体现ni的浓度 c中平衡常数与温度相关 co在可逆反应中循环使用 答案 a 2 2008年广东 将h2 g 和br2 g 充入恒容密闭容器 恒温 下发生反应h2 g br2 g 2hbr g h 0 平衡时br2 g 的转化率为a 若初始条件相同 绝热下进行上述反应 平衡时 br2 g 的转化率为b a与b的关系是 a a bc a b b a bd 无法确定 解析 绝热条件下进行反应 该反应是放热反应 相当于给体系加热 所以平衡向逆反应方向移动 转化率减小 答案 a 2c g h 0 下列说法 3 对于反应a2 g 3b2 g 错误的是 a 其它条件不变 降低温度 该反应的平衡常数增大b 使用催化剂能使平衡向生成c的方向移动 并放出更 多的热量 c c的产率与温度 压强 p 关系的示意图如图2 9 16 d 恒温恒容时 若密闭容器内压强不再改变 则表示该 反应达到平衡 图2 9 16 解析 a项 该反应为放热反应 降低温度有利于反应正向移动 平衡常数增大 b项 催化剂只能改变反应速率 不能改变化学平衡 也不影响反应放出的热量 c项 该反应放热 温度低c的产率较高 压强增大 c的产率增大 d项考查化学平衡的判断 答案 b 4 工业上制备化工原料co和h2可利用如下反应 将0 20molch4和0 30molh2o g 通入容积可变的密闭容器中 在一定条件下上述反应各物质的量随时间变化如下表 下列说法错误的是 a 在2min 3min之间反应处于平衡状态b 3min 4min之间 容器内h2增多的原因是充入了水蒸气c 其他条件不变时升高温度 混合气体的平均相对分子质量减小d 其他条件不变时增大压强 ch4的转化率减小 解析 a中由2min和3min两个时间点可以看出反应中相同物质的物质的量相等 可判断2min 3min时间段反应处于平衡态 b中题目并没有给出过程中充入水蒸气的信息 同时也不一定只有充入水蒸气才使平衡正向移动 c中该反应为吸热反应 升高温度 平衡正向移动 混合气体物质的量增大 质量不变 平均相对分子量减小 d中增大压强 平衡逆向移动 ch4的转化率减小 答案 b 5 在恒容密闭容器中通入a b两种气体 在一定条件下 发生反应 2a g b g 2c g h 0 达到平衡后 改 变一个条件 x 下列量 y 一定符合图2 9 17中曲线的是 图2 9 17 解析 催化剂