高考化学新一轮总复习（考点突破+题型透析+实验探究+学科方法）72 化学平衡状态课件.ppt

第2讲化学平衡状态 第七章化学反应速率和化学平衡 1 可逆反应 2 化学平衡 化学反应的限度 1 建立过程 以为例 向密闭容器中充入一定量的n2和h2 使其反应 反应刚开始时 反应物浓度最大 正反应速率最 生成物浓度为0 逆反应速率为 反应进行中 反应物浓度逐渐减小 正反应速率逐渐 生成物浓度逐渐增大 逆反应速率逐渐 达到平衡时 正反应速率与逆反应速率 此时反应物 生成物的浓度均保持 大 0 减小 增大 相等 不变 2 v t图描述建立过程如图 3 概念一定条件下的可逆反应中 正反应速率与逆反应速率 反应体系中所有反应物和生成物的 保持不变的状态 相等 浓度 4 平衡状态的特征 2 向含有2mol的so2的容器中通入过量氧气发生反应 2so2 o22so3 充分反应后 生成so3的物质的量 2mol 填 或 下同 剩余so2的物质的量 0mol 转化率 100 1 反应2h2o2h2 o2 是否为可逆反应 不是可逆反应 因为两个方向的反应条件不同 3 对于 1 若n2 h2 nh3的浓度不再随时间的改变而改变 是否达到平衡状态 平衡状态的达到是否意味反应停止了 2 若某一时刻 v正 n2 v逆 nh3 此时是否达到平衡状态 若3v正 n2 v正 h2 呢 1 是达到平衡状态 达到平衡状态反应并未停止 2 v正 n2 v逆 nh3 时未达到平衡状态 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 3v正 n2 v正 h2 时也未达到平衡状态 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3v正 n2 v逆 h2 才是平衡状态 1 2014 唐山模拟 一定条件下 对于可逆反应x g 3y g 2z g 若x y z的起始浓度分别为c1 c2 c3 均不为零 达到平衡时 x y z的浓度分别为0 1mol l 1 0 3mol l 1 0 08mol l 1 则下列判断正确的是 a c1 c2 3 1b 平衡时 y和z的生成速率之比为2 3c x y的转化率不相等d c1的取值范围为0mol l 1 c1 0 14mol l 1 平衡浓度之比为1 3 转化浓度亦为1 3 故c1 c2 1 3 a c不正确 平衡时y生成表示逆反应 z生成表示正反应且vy 生成 vz 生成 应为3 2 b不正确 由可逆反应的特点可知0 c1 0 14mol l 1 题组一极端假设法解化学平衡状态题的应用 d 2 在密闭容器中进行反应 x2 g y2 g 2z g 已知x2 y2 z的起始浓度分别为0 1mol l 1 0 3mol l 1 0 2mol l 1 在一定条件下 当反应达到平衡时 各物质的浓度有可能是 a z为0 3mol l 1b y2为0 4mol l 1c x2为0 2mol l 1d z为0 4mol l 1 a 题组一极端假设法解化学平衡状态题的应用 上述题目2可根据极端假设法判断 假设反应正向或逆向进行到底 求出各物质浓度的最大值和最小值 从而确定它们的浓度范围 假设反应正向进行到底 x2 g y2 g 2z g 起始浓度 mol l 1 0 10 30 2改变浓度 mol l 1 0 10 10 2终态浓度 mol l 1 00 20 4 极端假设法确定各物质浓度范围 假设反应逆向进行到底 x2 g y2 g 2z g 起始浓度 mol l 1 0 10 30 2改变浓度 mol l 1 0 10 10 2终态浓度 mol l 1 0 20 40平衡体系中各物质的浓度范围为x2 0 0 2 y2 0 2 0 4 z 0 0 4 极端假设法确定各物质浓度范围 3 下列说法可以证明h2 g i2 g 2hi g 已达平衡状态的是 填序号 单位时间内生成nmolh2的同时 生成nmolhi 一个h h键断裂的同时有两个h i键断裂 百分含量w hi w i2 反应速率v h2 v i2 1 2v hi c hi c h2 c i2 2 1 1 温度和体积一定时 某一生成物浓度不再变化 温度和体积一定时 容器内压强不再变化 条件一定 混合气体的平均相对分子质量不再变化 温度和体积一定时 混合气体颜色不再变化 温度和压强一定时 混合气体的密度不再变化 题组二化学平衡状态标志的判断 4 双选 2012 高考上海卷改编 一定条件下 在密闭恒容的容器中 发生反应 3sicl4 g 2n2 g 6h2 g si3n4 s 12hcl g h 0 能表示该反应达到平衡状态的是 a 3v逆 n2 v正 h2 b v正 hcl 4v正 sicl4 c 混合气体密度保持不变d c n2 c h2 c hcl 1 3 6 题组二化学平衡状态标志的判断 题组二化学平衡状态标志的判断 解析 选ac利用化学反应速率之比等于化学方程式计量系数比可知a项叙述表示v 正 v 逆 表示反应达到平衡态 b项均表示正反应 无论反应是否处于平衡态 都成立 d项表示的浓度关系与是否平衡无关 混合气体密度不变说明溶液中气体质量不变 而平衡移动则气体质量改变 所以c项表示达到平衡态 5 双选 2012 高考山东卷改编 已知n2o4 g 2no2 g h 0 现将1moln2o4充入一恒压密闭容器中 下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是 题组二化学平衡状态标志的判断 解析 b项 对于一个特定反应 h固定不变 不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据 c项 随着反应的进行 n2o4分解速率逐渐降低 ad 1 两审 一审题干条件 是恒温恒容还是恒温恒压 二审反应特点 全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应 有固体参与的等体积反应还是非等体积反应 2 两标志 1 本质标志 v 正 v 逆 0 对于某一可逆反应来说 正反应消耗掉的反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率 2 等价标志 全部是气体参加的气体体积可变的反应 体系的压强 平均相对分子质量不再随时间而变化 例如 1 概念可逆反应达到平衡状态以后 若反应条件 如 等 发生了变化 平衡混合物中各组分的浓度也会随之 从而在一段时间后达到 这种由 向 的变化过程 叫做化学平衡的移动 2 过程 温度 压强 浓度 改变 新的平衡状态 原平衡状态 新平衡状态 3 化学平衡移动与化学反应速率的关系 1 v正 v逆 平衡向正反应方向移动 2 v正 v逆 反应达到平衡状态 不发生平衡移动 3 v正 v逆 平衡向逆反应方向移动 4 影响化学平衡的外界因素 1 影响化学平衡的外界因素在一定条件下aa g bb g mc g nd g h 0达到了平衡状态 若其他条件不变 改变下列条件对平衡的影响如下 正反应 逆反应 减小 不移动 2 勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一 如温度 压强 以及参加反应的化学物质的浓度 平衡将向着能够 的方向移动 吸热 不移动 减弱这种改变 1 正误判断 1 若化学反应速率改变 平衡一定发生移动 2 若平衡发生移动 则v正和v逆一定改变 3 若化学平衡向正向移动 反应物的转化率一定增大 4 若改变体系的压强 化学平衡不一定发生移动 2 填一填 对于n2 g 3h2 g 2nh3 g h 0 下列措施能提高h2转化率的是 1 向反应器中注入过量n2 2 采用适当催化剂 3 在高压下进行反应 4 在高温下进行反应 5 不断将nh3液化分离出来 6 采取循环操作 1 3 5 6 3 对于n2 g 3h2 g 2nh3 g h 0平衡体系 升高温度和增大n2的浓度对应的v t图分别为 1 cocl2 g co g cl2 g h 0 当反应达到平衡时 下列措施 升温 恒容通入惰性气体 增加co浓度 减压 加催化剂 恒压通入惰性气体 能提高cocl2转化率的是 a b c d 该反应为体积增大的吸热反应 所以升温和减压均可以促使反应正向移动 恒压通入惰性气体 相当于减压 恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响 增加co的浓度 将导致平衡逆向移动 题组一选取措施使化学平衡定向移动 b 2 2014 德州市月考 高温下 反应2hbr g h2 g br2 g 正反应为吸热反应 达到化学平衡时 要使混合气体的颜色加深 可采取的方法是 a 减小压强b 缩小体积c 降低温度d 增大氢气的浓度 a项减小压强平衡不移动 br2的浓度不会增加 b项缩小体积 br2 g 的浓度增加 混合气体颜色加深 c项降温 平衡逆向移动 br2 g 浓度减小 颜色变浅 d项增大h2 g 的浓度 平衡逆向移动 br2 g 浓度减小 颜色变浅 题组一选取措施使化学平衡定向移动 b 3 某温度下 在密闭容器中so2 o2 so3三种气态物质建立化学平衡后 改变条件对反应 2so2 g o2 g 2so3 g h 0 的正 逆反应速率的影响如图所示 题组一选取措施使化学平衡定向移动 1 加催化剂对反应速率影响的图像是 填序号 下同 平衡 移动 2 升高温度对反应速率影响的图像是 平衡向 方向移动 3 增大反应容器体积对反应速率影响的图像是 平衡向 方向移动 4 增大o2的浓度对反应速率影响的图像是 平衡向 方向移动 题组一选取措施使化学平衡定向移动 解析 1 加入催化剂 正 逆反应速率均增大 图像上应该出现 断点 且应在原平衡的反应速率之上 催化剂使正 逆反应速率增大的倍数相同 则改变条件后的速率线应该平行于横坐标轴 图像为c 2 升高温度 正 逆反应速率均增大 图像上应该出现 断点 且应在原平衡的反应速率之上 因题给反应的正反应放热 升温平衡逆向移动 所以v正 v逆 图像为a 题组一选取措施使化学平衡定向移动 解析 3 增大反应容器体积即减小压强 正 逆反应速率均减小 图像上应该出现 断点 且应在原平衡的反应速率之下 因减小压强平衡逆向移动 所以v正 v逆 图像为d 4 增大o2的浓度 正反应速率会 突然增大 图像上出现 断点 且应在原平衡的反应速率之上 但逆反应速率应该在原来的基础上逐渐增大 图像为b 题组一选取措施使化学平衡定向移动 答案 1 c不 2 a逆反应 3 d逆反应 4 b正反应 改变条件 4 2014 黑龙江期末 某温度下 反应2a g b g 正反应为吸热反应 在密闭容器中达到平衡 平衡后c a c b a 若改变某一条件 足够时间后反应再次达到平衡状态 此时c a c b b 下列叙述正确的是 a 在该温度下 保持容积固定不变 向容器内补充了b气体 则ab 题组二条件改变时化学平衡移动结果的判断 解析 选b a项中增加b气体 相当于压强增大 平衡正向移动 所以b a a错误 升高温度 平衡正向移动 则b a c错误 若保持温度 压强不变 充入惰性气体 则体积增大 平衡向气体分子数增多的方向移动 即逆向移动 则a b d错误 题组二条件改变时化学平衡移动结果的判断 5 2012 高考上海卷节选 用氮化硅 sin4 陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件 能大幅度提高发动机的热效率 工业上用化学气相沉积法制备氮化硅 其反应如下 3sicl4 g 2n2 g 6h2 g si3n4 s 12hcl g h qkj mol 1 q 0 完成下列填空 题组二条件改变时化学平衡移动结果的判断 1 上述反应达到平衡后 下列说法正确的是 a 其他条件不变 压强增大 平衡常数k减小b 其他条件不变 温度升高 平衡常数k减小c 其他条件不变 增大si3n4物质的量平衡向左移动d 其他条件不变 增大hcl物质的量平衡向左移动 2 若平衡时h2和hcl的物质的量之比为m n 保持其他条件不变 降低温度后达到新的平衡时 h2和hcl的物质的量之比 m n 填 或 题组二条件改变时化学平衡移动结果的判断 解析 1 因反应为放热反应 故反应达到平衡后 升高温度 平衡逆向移动 平衡常数k减小 b正确 温度不变 加压或改变反应物的浓度等平衡常数不变 a错误 其他条件不变 增加固体si3n4平衡不移动 c错误 其他条件不变 增大hcl的物质的量 平衡向消耗hcl的逆反应方向移动 d正确 2 降低温度 化学平衡向放热方向移动 即正向移动n h2 减小 n hcl 增大 故减小 题组二条件改变时化学平衡移动结果的判断 答案 1 bd 2 6 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 1 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 题组二条件改变时化学平衡移动结果的判断 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 解析 温度不变时 假设100 条件下 体积是1l时 y的物质的量为1mol 体积为2l时 y的物质的量为0 75mol l 1 2l 1 5mol 体积为4l时 y的物质的量为0 53mol l 1 4l 2 12mol 说明体积越小 压强越大 y的物质的量越小 y的质量分数越小 平衡向生成x的方向进行 m0 b d项错误 c 几种特殊情况 1 含义 在一定条件下 等温等容或等温等压 对同一可逆反应体系 时加入物质的物质的量不同 而达到化学平衡时 同种物质的百分含量 2 原理 同一可逆反应 当外界条件一定时 反应无论从正反应开始 还是从逆反应开始 最后都能达到平衡状态 其中平衡混合物中各物质的含量 由于化学平衡状态与 有关 而与建立平衡的 无关 因此 同一可逆反应 从不同的状态开始 只要达到平衡时条件 温度 浓度 压强等 完全相同 则可形成等效平衡 起始 相同 相同 条件 途径 在等温等容条件下 可逆反应 2a g b g 3c g d g h q1kj mol 1 q1 0 起始物质的量如下表所示 解析 等温 等容条件下 对于左右气相物质的化学计量数不等的可逆反应 改变起始时加入物质的物质的量 若按可逆反应计量数之比换算成同一半边物质 一边倒 其物质的量对应相同 则它们互为等效平衡 1 上述反应达到平衡时 互为等效平衡的是哪几组 达到平衡后 哪些量相同 2 达到平衡后 放出的热量为q2kj 吸收的热量为q3kj 则q1 q2 q3的定量关系为 互为等效平衡 表现在达到平衡后物质的量 质量 体积 物质的量浓度 组分百分含量 物质的量分数 质量分数 体积分数 相同 q2 q3 q1 1 2014 湖北联考 相同温度下 体积均为0 25l的两个恒容容器中发生可逆反应 x2 g 3y2 2xy3 g h 92 6kj mol 1 实验测得反应在起始 达到平衡时的有关数据如下表所示 题组一等温 等容条件下等效平衡的应用 下列叙述不正确的是 a 容器 中反应平衡时xy3的平衡浓度相同b 容器 中达到平衡时各物质的百分含量相同c 达平衡时 两个容器中xy3的物质的量浓度均为2mol l 1d 若容器 体积为0 20l 则达平衡时放出热量大于46 3kj 题组一等温 等容条件下等效平衡的应用 解析 由化学方程式判断这两个反应属于等效平衡 即达到平衡时各物质的量全部相同 浓度也相同 因此a b项正确 当容器体积减小时 平衡向气体物质的量减小的方向即正向移动 因此会继续放出热量 则d项正确 达平衡时 xy3的物质的量浓度为1 6mol l 1 c项错误 c 2 2014 雅礼高三检测 某温度下 在一容积可变的容器中 反应2a g b g 2c g 达到平衡时 a b和c的物质的量分别为4mol 2mol和4mol 保持温度和压强不变 对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整 可使平衡右移的是 a 均减半b 均加倍c 均增加1mold 均减少1mol 题组二等温 等压条件下等效平衡的应用 题组二等温 等压条件下等效平衡的应用 解析 选c 由于反应是在恒温 恒压的可变活塞式容器中进行 故对平衡量进行加倍或减半的操作 相当于等效平衡 平衡状态不变 平衡不移动 但都增加1mol相当于在各增加1mol 0 5mol 1mol的基础上再增加0 5molb 前者增加属于等效平衡 从而导致平衡正向移动 都减少1mol 相当于在各减少1mol 0 5mol 1mol的基础上再减少0 5molb 前者属于等效平衡 从而平衡应该逆向移动 3 2014 广州模拟 在恒温时 向某密闭容器中通入2molx和1moly气体 发生如下反应 2x g y g 2z g 压强一定时 测得在平衡时z的体积分数为0 4 1 与上述平衡保持同温 同压 若向密闭容器中通入4molx g 和2moly g 达到平衡 则z的体积分数为 平衡时 气体的总物质的量是 2 与上述平衡保持同温 同压 若向密闭容器中通入x g 和y g 的物质的量分别记为n x n y 并满足平衡时z的体积分数为0 4 则的取值范围为 题组三等效平衡的综合应用与比较 题组三等效平衡的综合应用与比较 题组三等效平衡的综合应用与比较 第一步 看 观察可逆反应特点 物质状态 气体分子数 判断反应是前后等气体分子数的可逆反应还是反应前后不等气体分子数的可逆反应 第二步 挖 挖掘题目条件 区分恒温恒容和恒温恒压 注意密闭容器不等于恒容容器 第三步 倒 采用一边倒法 将起始物质转化成一边的物质 第四步 联 联系等效平衡判断依据 结合题目条件判断是否达到等效平衡 等效平衡判断 四步曲 1 记住判断平衡状态的2个标志 1 v正 v逆 0 2 反应体系中各物质质量或浓度保持不变 2 理解化学平衡状态的5个特征 逆 动 等 定 变 3 掌握1个原理 勒夏特列原理 即如果改变影响化学平衡的条件之一 如温度 压强以及参加反应的化学物质的浓度 平衡就向着减弱这种改变的方向移动 虚拟法解决化学平衡问题 1 优点虚拟法是指在分析或解决问题时 根据需要和可能 虚拟出能方便解题的对象 并以此为中介 实现由条件向结论转化的思维方法 通过设置虚拟对象 可以把比较模糊的问题具体化 明确化 使很多问题的解决更明确 易理解 为解决问题提供捷径 2 解题关键虚拟法的解题关键是对比较复杂且有相互关联的问题 认真分析它们的内在联系 虚拟出一个合理的 中间状态 构建一个解决问题的桥梁 3 常见类型解决化学平衡问题时 合理使用虚拟法可以事半功倍 常见有以下三种类型 1 极端虚拟虚拟一个 极端状态 即把相关的化学平衡问题推到极端状态 假定可逆反应可以向一个方向完全进行到底 找出符合题意的可能的最大值或最小值 将事物变化的规律迅速暴露出来 使因果关系变得非常明显 从而使问题顺利解决 因该方法无法确定实际值 所以较适用于解答选择题和半定量型的填空题 虚拟法解决化学平衡问题 3 常见类型 2 等效虚拟即虚拟一个 中间状态 化学平衡的特点之一是 同 即条件不变时 无论反应从正反应方向开始 还是从逆反应方向开始 或是从中间某一状态开始 均可以达到同一平衡状态即等效平衡状态 因此 合理设置 中间状态 可以使问题顺利解决 虚拟法解决化学平衡问题 3 常见类型 3 过程虚拟即对于一些较为复杂 抽象的过程往往难以作出明确的判断 如果将其虚拟为若干个简单 具体的过程 会使问题变得简单明了 从而得以解决 在解题时若遇到比较条件改变后的新 旧平衡间某量的关系有困难时 可以考虑构建一个与旧平衡等效的 虚拟的第三平衡 然后通过压缩或扩大体积等手段 再与新平衡沟通 以形成有利于问题解决的新结构 促使条件向结论转化 虚拟法解决化学平衡问题 如右图所示为装有活塞的密闭容器 内盛22 4mlno 若通入11 2ml氧气 气体体积均在标准状况下测定 保持温度 压强不变 则容器内混合气体的密度为 a 等于1 369g lb 等于2 054g lc 在1 369g l和2 054g l之间d 大于2 054g l 虚拟法解决