（浙江选考）高考化学大一轮复习 第12讲 化学平衡课件-人教版高三全册化学课件

1、第第1212讲化学平衡讲化学平衡-2-3-4-基础梳理感悟选考对点训练1.化学反应方向的判断(1)焓变、熵变与自发反应:-5-基础梳理感悟选考对点训练(2)化学反应进行方向的判断:影响化学反应自发进行的有焓变(H)和熵变(S)这两个因素。由于H和S均既可为正值,又可为负值,就有可能出现下面的四种情况,可概括于下表:-6-基础梳理感悟选考对点训练注意:有些反应高温时自发,而低温时不自发,如某些分解反应;有些反应低温时自发,高温时不自发,如CO2和H2O的化合反应。-7-基础梳理感悟选考对点训练2.化学平衡状态(1)化学平衡状态的建立:(2)化学平衡状态的特征:逆:可逆反应。动:动态平衡,从表面上

2、看反应好像停止了,但实际上反应并未停止,正、逆反应仍在进行,即v(正)=v(逆)0。等:v(正)=v(逆)0,即同一物质的消耗速率与生成速率相等。定:平衡混合物中,各组分的百分含量保持一定,不再随时间变化而改变。-8-基础梳理感悟选考对点训练变:v(正)v(逆),原平衡向右移动v(正)v(逆),原平衡向左移动-9-基础梳理感悟选考对点训练(3)化学平衡状态的标志:绝对标志:a.v(正)=v(逆)0-10-基础梳理感悟选考对点训练b.各组分的浓度保持一定 相对标志:a.反应体系中总压强不随时间变化(适用于恒温恒容条件下反应前后气体分子数不等的反应)。b.混合气体的平均相对分子质量不随时间变化(适

3、用于反应前后气体分子数不等或有固体、液体参与或生成的气态反应)。-11-基础梳理感悟选考对点训练对于密闭容器中的可逆反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),根据对化学平衡概念的理解,可判断下列各情况是否达到平衡:-12-基础梳理感悟选考对点训练-13-基础梳理感悟选考对点训练-14-基础梳理感悟选考对点训练3.化学平衡移动原理已达平衡的可逆反应,如果改变影响平衡的一个条件,平衡就向着减弱这种改变的方向移动。-15-基础梳理感悟选考对点训练-16-基础梳理感悟选考对点训练(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时,由于其“浓度”是恒定的,不随其量的增减而变化,故改

4、变这些固体或液体的量,对平衡无影响。(2)由于压强的变化对非气态物质的浓度无影响,因此,当反应混合物中不存在气态物质时,压强的变化对平衡无影响。(3)对于反应前后气体分子数无变化的反应,如:H2(g)+I2(g) 2HI(g)等,压强变化,平衡不移动。这是因为,在这种情况下,压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的,故平衡不移动。(4)恒容时,向有气体参加反应的体系中通入稀有气体,压强增大,但反应物、生成物的浓度不变,平衡不移动。恒压时,向有气体参加反应的体系中通入稀有气体,压强虽不变,但容器体积必然增大,反应物和生成物的浓度同时减小,相当于减小压强,平衡向气体分子数增大的方向移动。-17

5、-基础梳理感悟选考对点训练(5)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,可视为压强的影响。(6)在恒容的容器中,当改变其中一种气体物质的浓度时,必然同时引起压强改变,但判断平衡移动的方向时,仍然应该从浓度影响的角度去考虑。(7)当同时改变反应物和生成物浓度时,平衡移动方向可通过计算Qc并与K比较的方法判断。-18-基础梳理感悟选考对点训练4.化学平衡常数 K值越大,表示反应进行的程度越大,反应物的转化率也越大。K只与温度有关。 (1)如果反应中有固体和纯液体参加,它们的浓度不应写在平衡常数表达式中,因为其浓度是固定不变的,化学平衡常数表达式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。例如:-19-

6、基础梳理感悟选考对点训练注意:在书写平衡常数表达式时,稀溶液中水的浓度不写。因为在化学变化过程中,水量的改变对水的浓度变化影响极小,所以水的浓度是一个常数。但对于非水溶液中的反应,水的浓度需要纳入平衡常数表达式。当反应中有固体物质参加时,分子间的碰撞只能在固体表面进行,固体的物质的量浓度对反应速率和平衡没有影响。因此,固体的“浓度”作为常数,不写在平衡常数表达式中。化学平衡常数增大,平衡一定正移;平衡正移,化学平衡常数不一定增大。-20-基础梳理感悟选考对点训练(2)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。同一个化学反应,由于书写的方式不同,各反应物、生成物的化学计量数不同,平衡常数就不

7、同。但是这些平衡常数可以相互换算。(3)多重平衡规则:若干化学方程式相加(或减),则总反应的平衡常数等于分步反应平衡常数的积(或商)。-21-基础梳理感悟选考对点训练(4)化学平衡常数的应用:判断平衡移动的方向:利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。当Qc=K时,反应处于平衡状态;当QcK时,反应向逆反应方向进行。-22-基础梳理感悟选考对点训练判断可逆反应的反应温度:化学平衡常数只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。根据平衡状态中各组分的物质的量浓度,可以计算出该温度下的化学平衡常数,从而结合已知数据判断反应温度。判断反应的热效应,若升高温度,K值增大,

8、则正反应为吸热反应;反之, 则正反应为放热反应。用于计算平衡浓度、物质的量分数、转化率等。5.工业合成氨合成氨的适宜条件:采用适当催化剂,在较大压强、 较高温度下进行,还会通过向反应器中注入过量N2并不断将氨液化并移去来提高氨的产率。 注意不管在什么条件下,只要反应达到平衡状态,反应中任意一种物质的正反应速率与其逆反应速率一定相等。-23-基础梳理感悟选考对点训练6.化学反应速率与化学平衡图像(1)常见类型:对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)Hp+q。v-t图像:此类图像揭示了正、逆反应速率随时间(包括条件的改变)的变化规律,体现了化学平衡移动的方向等。-24-基础梳理感悟

9、选考对点训练c(或百分含量)-t图像:分析该类图像时,一般用到“先拐先平”的原则,可以据此推出温度高低和压强大小。如下图中p2p1,T1T2。-25-基础梳理感悟选考对点训练c(或百分含量)-p(T)图像:分析该类图像时一般需要作辅助线,取曲线上任一点向下作垂直线。此外,凡是曲线上的点都代表平衡状态。-26-基础梳理感悟选考对点训练其他图像: -27-基础梳理感悟选考对点训练(2)解题思路:图像题是本部分常见题型之一,解化学平衡图像题的分析思路有以下几点:看清各坐标轴代表的量的意义,弄清曲线表示的各个量的关系。注意曲线上的特殊点,如与坐标轴的交点、多条曲线的交点、拐点、极值点等。注意曲线坡度的

10、“平”与“陡”,并弄清其意义。注意弄清高温、高压时反应速率快,有利于先达平衡,即“先拐先平”。也就是说其他条件不变时,较高温度或较大压强时达到平衡所用的时间短。注意分清曲线函数的递增性和递减性。-28-基础梳理感悟选考对点训练注意运用图像中浓度(或物质的量)的变化来确定反应中化学计量数的关系,即化学计量数之比等于同一时间内各反应物、生成物的浓度(或物质的量)变化量之比。对时间-速率图像,注意分清曲线的连续性、跳跃性,是“渐变”还是“突变”,是“大变”还是“小变”,是“变大”还是“变小”,变化后是否仍然相等等情况,才可确定对应改变的条件是什么及如何改变。(3)解题原则:以可逆反应aA(g)+bB

11、(g) cC(g)为例说明。-29-基础梳理感悟选考对点训练“定一议二”原则:在化学平衡图像中,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,或者确定纵坐标所示的量后,讨论横坐标与曲线的关系。如图:这类图像的分析方法是“定一议二”,当有多条曲线及两个以上条件时,要固定其中一个条件,分析其他条件之间的关系,必要时,作一辅助线分析。-30-基础梳理感悟选考对点训练“先拐先平,数值大”原则:在化学平衡图像(横坐标为时间)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(如图A)或压强较大(如图B)。A表示T2T1,正反应是放热反应。B表示p1c

12、。-31-基础梳理感悟选考对点训练难点释疑化学平衡常数的大小与反应限度有什么关系?提示:对于同一可逆反应,化学平衡常数K表示反应进行的程度。K值越大,表示反应进行的程度越大,反应物的转化率也越大。K值不随浓度的改变而改变,但随着温度的改变而改变。-32-基础梳理感悟选考对点训练1.(20184浙江选考)反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)H0)。下列说法不正确的是()A.0.1 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 molB.达到化学平衡状态时,X、Y、Z的浓度不再发生变化C.达到化学平衡状态时,反应放出的总热量可达a kJD.升高反应温度,逆反应速率增

13、大,正反应速率减小-35-基础梳理感悟选考对点训练4.【加试题】(201711浙江选考)十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体,经历“十氢萘(C10H18)四氢萘(C10H12)萘(C10H8)”的脱氢过程释放氢气。已知:H1H20;C10H18C10H12的活化能为Ea1,C10H12C10H8的活化能为Ea2,十氢萘的常压沸点为192 ;在192 ,液态十氢萘的脱氢反应的平衡转化率约为9%。请回答:(1)有利于提高上述反应平衡转化率的条件是。 A.高温高压 B.低温低压C.高温低压 D.低温高压(2)研究表明,将适量的十氢萘置于恒容密闭反应器中,升高温度带来高压,该条件下也可显著释氢,理由是。

14、-36-基础梳理感悟选考对点训练(3)温度为335 ,在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘(1.00 mol)催化脱氢实验,测得C10H12和C10H8的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间的变化关系,如图1所示。图1 图2 -37-基础梳理感悟选考对点训练在8 h时,反应体系内氢气的量为 mol(忽略其他副反应)。 x1显著低于x2的原因是。 在图2中绘制“C10H18C10H12C10H8”的“能量反应过程”示意图。-38-基础梳理感悟选考对点训练答案 (1)C(2)温度升高,加快反应速率;反应吸热,平衡正向移动,温度升高使平衡正向移动的作用大于压强增大使平衡逆向移动的作用(3)1.9

15、51C10H12C10H8的活化能比C10H18C10H12的活化能小,催化剂显著降低了C10H12C10H8的活化能,反应生成的C10H12很快转变为C10H8,C10H12不能积累-39-基础梳理感悟选考对点训练1.(2018温州六校联考)向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体,一定条件下发生如下反应:3A(g) B(g)+2C(g),各物质的浓度随时间变化如图所示t0t1阶段的c(B)变化未画出。下列说法中正确的是()A.若t1=15 s,则用A的浓度变化表示t0t1阶段的平均反应速率为0.004 molL-1s-1B.t1时该反应达到平衡,A的转化

16、率为60%C.该容器的容积为2 L,B的起始物质的量为0.02 molD.t0t1阶段,此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ,该反应的热化学方程式为3A(g) B(g)+2C(g)H=-50a kJmol-1 答案解析解析关闭 答案解析关闭-40-基础梳理感悟选考对点训练2.(2018温州十五校联考)羰基硫(COS)常用作粮食熏蒸剂,制取反应为CO(g)+H2S(g) COS(g)+H2(g)H=-30 kJmol-1。在恒容的密闭容器中不同条件下发生反应并达到平衡,数据如下表。-41-基础梳理感悟选考对点训练下列说法错误的是()A.实验1中反应开始到达到平衡,整个过程中放出的热量为90

17、kJB.实验2中反应达平衡时,a7.0C.反应达到平衡所需时间:geD.实验3中反应达到平衡时CO的转化率比实验1中的小 答案解析解析关闭由表格中数据可知,参加反应的CO的物质的量为10.0 mol-7.0 mol=3.0 mol,根据热化学方程式可知,反应放出的热量为90 kJ,故A正确;根据热化学方程式,将3.0 mol COS(g)和3.0 mol H2(g)转化为CO(g)和H2S(g),此时与实验1起始状态相同,属于等效平衡,因此实验2中反应达平衡时,a=7.0,故B错误;实验3与实验1相比,加入的CO、H2S的起始物质的量为实验1的2倍,压强增大,温度升高,反应速率增大,建立平衡需

18、要的时间缩短,即g0,H0,在较高温度下能自发进行(2)-283(3)反应的反应速率比反应的大,故开始阶段c(CO)增大,后来反应为主,故c(CO)减小(4)BC-46-基础梳理感悟选考对点训练-47-基础梳理感悟选考对点训练-48-基础梳理感悟选考对点训练4.(2018嘉兴二模)燃煤烟气中含有大量SO2和NO。某科研小组研究臭氧氧化-碱吸收法同时脱除SO2和NO工艺,氧化过程反应原理及反应热、活化能数据如下:-49-基础梳理感悟选考对点训练(1)已知反应在低温下自发进行,则该反应的熵变S0(填“大于”或“小于”)。 (2)其他条件不变,每次向反应器中充入含1.0 mol NO、1.0 mol

19、 SO2的模拟烟气和2.0 mol O3,改变温度,反应相同时间后体系中NO和SO2的转化率如图所示:图1 图2 -50-基础梳理感悟选考对点训练由图1可知相同温度下NO的转化率远大于SO2的,结合题中数据分析其可能原因:。 100 、反应相同时间t时O3的分解率为10%,则体系中剩余O3的物质的量是 mol。 下列说法正确的是。 A.P点一定为平衡状态点B.温度高于200 后,NO和SO2的转化率随温度升高显著减小,最后几乎为零C.其他条件不变,若缩小反应器的容积,可增大NO和SO2的转化率D.臭氧氧化过程不能有效地脱除SO2,但后续步骤碱吸收可以有效脱硫(3)150 条件下,向反应器中充入

20、含1 mol NO、1 mol SO2的模拟烟气,在图2中分别画出NO和SO2的物质的量随O3量的变化曲线。-51-基础梳理感悟选考对点训练答案 (1)小于(2)反应的活化能小于反应的,相同条件下更易发生反应0.765ABCD(3)-52-基础梳理感悟选考对点训练解析 (1)反应在低温下自发进行,已知反应的H10,则S0,S0的常温下的不自发反应,但如果提供高温条件,反应也能自发进行。答案D纠错笔记自发性中提到的一定条件,是指“一定温度和压强”。如果我们把“一定条件”理解为“反应条件”,于是“电解”也就自然是一定条件了,一些非自发反应,通过通直流电电解也可以发生。-56-2 311.(2018

21、绍兴选考适应性考试)工业制备氮化硅的反应为3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g) Si3N4(s)+12HCl(g)H8时,亚铁盐对+6价Cr的去除效果反而下降,可能的原因是。 分析比较亚铁盐和亚硫酸盐去除+6价Cr的效果。.亚铁盐在中性和碱性条件下,对+6价Cr的去除效果优于酸性条件下的去除效果,亚硫酸盐则相反;.。 -59-2 31(2)化学氧化法除Mn2+:相同条件下,按、两种方案氧化除去水样中的Mn2+,测定不同pH,相同反应时间的c(Mn2+),结果如图2所示,产生该差异的可能原因是。 图2氧化实验中除Mn2+的最佳条件为。 -60-2 31(3)石墨烯吸附法除Pb2+:不同

22、的pH会使石墨烯吸附剂表面带上不同的电荷,图3为pH对Pb2+吸附率的影响,发生如图变化的原因是。 图3-61-2 31时,Fe2+转化为Fe(OH)2,而Fe(OH)2易被空气中的O2氧化中性和碱性条件下,亚铁盐对+6价Cr的去除效果明显优于亚硫酸氢盐的去除效果,在酸性条件下则相反(2)MnO2对Mn2+的氧化有催化作用MnO2作催化剂,pH控制在9左右(3)随pH增大,吸附剂表面吸附的OH-越多,带负电荷越多,越有利于吸附带正电荷的Pb2+-62-2 31当溶液的碱性较强的时候,Fe2+会转化为氢氧化亚铁沉淀,而该沉淀极易被氧气氧化为氢氧化铁,从而降低了对+6价Cr的还原。由图1可以看出两种试剂在处理水样的时候,pH对它们的影响不同,酸性条件下,亚硫酸氢钠的处理效果较好,中性和碱性条件下,硫酸亚铁处理的效果较好。(2)从图2明显看出,方案的氧化效果好,考虑到实验是测定不同pH,相同反应时间的c(Mn2+),说明方案的反应速率大,所以加入的MnO2对于Mn2+的氧化起到了催化作用。综合两条曲线,可知氧化实验中除Mn2+的最佳条件为二氧化锰作催化剂,控制pH在9左右。(3)pH越大,溶液中的氢氧根离子的浓度越大,石墨