《影响化学平衡的因素》课件

《影响化学平衡的因素》一

认识化学平衡图像重难归纳1.应用v-t图像分析外界因素对化学平衡的影响。以mA(g)+nB(g)pC(g)

ΔH<0且m+n<p为例。(1)浓度。①增大反应物A或B的浓度,v正增大的瞬间,v逆保持不变,v'正>v'逆,平衡向正反应方向移动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆均变大。如图1所示。②减小生成物C的浓度,v逆减小的瞬间,v正保持不变,v'正>v'逆,平衡向正反应方向移动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆均变小。如图2所示。③减小反应物A或B的浓度,v正减小的瞬间,v逆保持不变,v'逆>v'正,平衡向逆反应方向移动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆均变小。如图3所示。④增大生成物C的浓度,v逆增大的瞬间,v正保持不变,v'逆>v'正,平衡向逆反应方向移动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆均变大。如图4所示。(2)压强和温度。①增大压强(减小容器的容积)或升高温度,v正、v逆均瞬间变大,且v'逆(即v'减、v'吸)大于v'正(即v'增、v'放),平衡向逆反应方向移动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆均变大。如图5所示。②减小压强(增大容器的容积)或降低温度,v正、v逆均瞬间变小,且v'逆(即v'减、v'吸)小于v'正(即v'增、v'放),平衡向正反应方向移动,直至建立新的平衡。新平衡时,v'正、v'逆均变小。如图6所示。(3)使用催化剂(通常指正催化剂),v正、v逆均瞬间变大,且v'正=v'逆,平衡不移动。如图7所示。2.识别化学平衡图像的方法。(1)看图像:一看面,即横坐标和纵坐标的含义;二看线,即线的斜率或者趋势;三看点,即曲线上的特殊点,如起点、拐点、交点、终点;四看辅助线,根据需要添加等温线、等压线、平衡线等。(2)想规律、作判断: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,根据图像中表达的关系与规律相对比,作出符合题目要求的判断。3.解答化学平衡图像题的常用原则。以可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)为例说明。(1)“定一议二”原则。在化学平衡图像中,包括横坐标、纵坐标和曲线所表示的三个量,确定横坐标所表示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系;确定纵坐标所表示的量,讨论横坐标与曲线的关系。(2)“先拐先平,数值大”原则。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(图8)或表示的压强较大(图9)。图8表示T2>T1。升高温度,平衡时C的质量分数减小,故平衡向逆反应方向移动,正反应是放热反应。图9表示p1<p2。压强增大,平衡时A的质量分数减小,故平衡向正反应方向移动,正反应为气体体积减小的反应,a+b>c。化学反应达到平衡后,改变温度平衡是否一定发生移动?提示:是。只要升高温度,新平衡状态下的反应速率一定大于原平衡状态下的反应速率,化学平衡向吸热反应方向移动;降低温度,新平衡状态下的反应速率一定小于原平衡状态下的反应速率,化学平衡向放热反应方向移动。典例剖析

其中v-t图像为(1)对于反应①,t1时刻改变的条件为

;

t2时刻改变的条件为

。

(2)对于反应②,t1时刻改变的条件为

;

t2时刻改变的条件为

。

答案:(1)增大压强降低温度(2)升高温度减小压强解析:t1时刻反应速率增大,说明是升高温度或增大压强;而t2时刻反应速率减小,说明是降低温度或减小压强。【拓展延伸】

对于反应①,以上条件的改变对反应物转化率有什么影响?答案:对于反应①,增大压强或降低温度,平衡正向移动,反应物转化率增大;升高温度或减小压强,平衡逆向移动,反应物转化率减小。学以致用1.在恒温恒容的条件下,2A(g)+B(g)2C(g)的反应速率随反应时间的变化示意图如下,下列叙述与示意图不相符的是(

)。A.反应达到平衡时,正反应速率和逆反应速率相等B.平衡状态Ⅰ后,可能是增大A的浓度,平衡发生移动,达到平衡状态ⅡC.平衡状态Ⅰ后,可能是减小C的浓度,平衡发生移动,达到平衡状态ⅡD.B在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等答案:C解析:由题给图像可以看出,平衡状态Ⅰ改变的瞬间,逆反应速率未改变,正反应速率突然增大,可知改变条件为增大反应物的浓度,B项正确,C项不正确;由于平衡发生移动,可知两平衡状态时同一种反应物的浓度不相等,D项正确。2.已知某可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)在密闭容器中进行,如图表示在不同反应时间t时,温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线,由曲线分析,下列判断正确的是(

)。A.T1<T2,p1>p2,m+n>p,放热反应B.T1>T2,p1<p2,m+n>p,吸热反应C.T1<T2,p1>p2,m+n<p,放热反应D.T1>T2,p1<p2,m+n<p,吸热反应答案:D解析:分析图像,可以分两个层次考虑。从①②曲线可知,当压强相同(同为p2)时,②先达平衡,说明T1>T2

;又因为T2小时φ(B)大,即降低温度,平衡逆向移动,说明反应逆向放热,正向吸热。从②③曲线可知,当温度相同(同为T1)时,②先达平衡,说明p2>p1;又因为p2大时φ(B)大,即增大压强,平衡逆向移动,说明逆反应方向为气体体积减小的方向,m+n<p。

综合以上分析结果:T1>T2,p1<p2,m+n<p,正反应为吸热反应。二

平衡移动的规律及转化率的变化重难归纳1.平衡移动的规律。(1)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,都可以使平衡向正反应方向移动。(2)在其他条件不变的情况下,增大压强,平衡向气体体积缩小的方向移动;减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动。(3)在其他条件不变的情况下,升高温度,平衡向吸热反应的方向移动;降低温度,平衡向放热反应的方向移动。(4)催化剂不影响平衡移动。2.勒夏特列原理的理解及应用。(1)适用范围:适用于任何动态平衡体系,非平衡状态不能用此来分析。(2)平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响,而不是“消除”外界条件的影响,更不是“扭转”外界条件的影响。①从定性角度看,平衡移动的方向为减弱外界条件变化的方向,如增大反应物浓度,平衡就向减弱这种改变即反应物浓度减小的方向移动;增大压强,平衡就向气体体积缩小即气体的物质的量减小、压强减小的方向移动;升高温度,平衡就向吸热反应即使温度降低的方向移动。这种移动可以理解为与条件改变“对着干”。②从定量角度看,平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化,而不能完全抵消外界条件的变化。如向平衡体系N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(平衡时,N2、H2、NH3的物质的量分别为amol、bmol、cmol)中又充入dmolN2,则达到新平衡时,n(N2)的取值范围为amol<n(N2)<(a+d)mol,即平衡的移动是减弱这种改变,而不能抵消更不能超越这种改变。3.转化率的变化。(1)对两种或两种以上的反应物,增大一种反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,反应物本身的转化率降低,其他反应物转化率增大。(2)若改变温度或压强,使平衡向正反应方向移动,反应物转化率增大。(3)对于可逆反应:aA(g)bB(g)+cC(g),A分解建立平衡后,增大A的浓度,平衡正向移动。当a=b+c时,α(A)不变,φ(A)不变;a>b+c时,α(A)增大,φ(A)减小;a<b+c时,α(A)减小,φ(A)增大。提示:①减小,②增大,③不变。

典例剖析将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,在一定条件下,发生反应并达到平衡:X(g)+3Y(g)2Z(g)

ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时,表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是(

)。选项改变条件新平衡与原平衡比较A升高温度X的转化率变小B增大压强(减小容器的容积)X的浓度变小C恒容条件下,充入一定量YY的转化率增大D使用适当催化剂X的体积分数变小A解析:升高温度,平衡逆向移动,X的转化率变小,A项正确;增大压强,平衡正向移动,但容器的容积减小,X的浓度增大,B项错误;充入一定量Y,X的转化率增大,而Y的转化率减小,C项错误;使用适当催化剂,只能增大反应速率,不能使平衡发生移动,X的体积分数不变,D项错误。【拓展延伸】

对于反应X(g)+3Y(g)2Z(g)ΔH<0,建立平衡后增大X的转化率的方法有哪些?答案:增大Y的浓度、增大压强、降低温度等。方法归纳应用勒夏特列原理需要注意的问题。(1)确定条件的改变是否影响化学平衡,即确定是不是改变了影响化学平衡的条件。①改变化学平衡体系中固体或纯液体的物质的量,并未改变影响化学平衡的条件。②即使是有气体存在的化学平衡体系,在恒容、恒温条件下充入稀有气体,也未改变影响化学平衡的条件。(2)可逆反应是否存在能够减弱某项条件改变的反应方向。例如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),当a+b=c+d时,即使改变压强,化学平衡也不移动。学以致用1.在密闭容器中进行反应:A(g)+3B(g)2C(g)。下列有关图像的说法不正确的是(

)。A.依据图a可判断正反应为放热反应B.在图b中,虚线可表示使用了催化剂C.若正反应的ΔH<0,图c可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动D.由图d中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况,可推知正反应的ΔH>0答案:D解析:由图d可知,混合气体的平均相对分子质量随温度的升高而降低,即温度升高,平衡向逆反应方向移动,故正反应的ΔH<0。2.在2L恒容密闭容器中充入2molX和1molY,发生反应:2X(g)+Y(g)3Z(g),反应过程中持续升高温度,测得X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是(

)。A.Q点时,Y的转化率最大B.升高温度,平衡常数增大C.W点X的正反应速率等于M点X的正反应速率D.平衡时,再充入Y,达到平衡时Z的体积分数一定增大答案:A解析:从反应开始到Q点是正向建立平衡的过程,Y的转化率逐渐增大,从Q点到M点升高温度,平衡逆向移动,Y的转化率降低,即Q点时Y的转化率最大,A项正确;分析图像,X的体积分数先减小到最低,这是化学平衡的建立过程,后增大,这是平衡的移动过程,升高温度,X的体积分数增大,说明升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,B