第三单元 第16讲 化学平衡PPT讲稿.ppt

第三单元 第16讲 化学平衡第1页，共91页，编辑于2022年，星期二考纲定位选项示例1.了解化学反应的可逆性。2了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。3理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识其一般规律。4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。第2页，共91页，编辑于2022年，星期二一、化学反应的方向1自发反应2判断化学反应方向的依据要正确判断一个化学反应是否能自发进行，必须综合考虑反应的_、_以及_。3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。无需外界帮助在一定条件下_就能自发进行的反应称为自发反应。焓变熵变温度第3页，共91页，编辑于2022年，星期二二、化学平衡状态1化学平衡状态的定义在一定条件下的可逆反应里，当_，反应混合物中_的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。2化学平衡状态的特征(1)逆：研究对象必须是_。(2)等：化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等，即_。正反应速率和逆反应速率相等(v正v逆0)各组分的浓度保持不变v(正)v(逆)0可逆反应第4页，共91页，编辑于2022年，星期二(3)动：动态平衡，即正反应、逆反应仍在进行，只是速率相等。(4)定：在平衡体系中，混合物中各组分的_保持一定。(5)变：化学平衡是有条件的，当外界条件改变时，化学平衡就会发生移动。含量第5页，共91页，编辑于2022年，星期二3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。(2)对于反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在一定温度下达平衡，平衡常数表达式为K_(固体和纯液体，其浓度看作常数“1”不写入表达式)。第6页，共91页，编辑于2022年，星期二(3)意义。K 值越大，反应物的转化率_，正反应进行的程度_。K 只受_影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。注意：化学平衡常数是指某温度下某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。越大越大温度第7页，共91页，编辑于2022年，星期二三、化学平衡移动1概念：达到平衡状态的反应在条件改变后，平衡状态被破坏的过程。2过程第8页，共91页，编辑于2022年，星期二3平衡移动方向与反应速率的关系4影响化学平衡的因素(1)外界条件。在一定条件下：aA(g)bB(g)mC(g)H，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：(1)v正_v逆，平衡向正反应方向移动。(2)v正_v逆，平衡不移动。(3)v正_v逆，平衡向逆反应方向移动。0，正反应吸热，升高温度有利于平衡向正反应方向移动；V(g)0，正反应气体数目增大，减压也有利于平衡向正反应方向移动。A第15页，共91页，编辑于2022年，星期二A5%C5%B17%D33%解析：要注意HX分解是该反应的逆反应，平衡常数取倒数，还要注意计量数和K 的关系。最大分解率就是平衡分解率。然后计算，第16页，共91页，编辑于2022年，星期二 答案：B第17页，共91页，编辑于2022年，星期二B增大H2O(g)的浓度D使用合适的催化剂A升温C增大压强B第18页，共91页，编辑于2022年，星期二6(2010年安徽高考)低温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：H0反应体系中同一物质的消耗速率和生成速率相等。(2)平衡混合物中各组成成分的含量保持不变各组分的物质的量浓度、质量分数、物质的量分数、体积分数(有气体参加的可逆反应)、反应物的转化率等保持不变。第21页，共91页，编辑于2022年，星期二2间接判断依据举例反应 是否平衡状态混合物体系中各成分的量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定是各物质的质量或各物质的质量分数一定是各气体的体积或体积分数一定是总体积、总压强、总物质的量、总浓度一定不一定第22页，共91页，编辑于2022年，星期二举例反应 是否平衡状态正反应速率与逆反应速率的关系在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，即v正v逆是在单位时间内消耗了nmolB，同时消耗了pmolC，则v正v逆是vAvBvCvDmnpq，v正不一定等于v逆不一定在单位时间内生成nmolB，同时消耗qmolD，均指v逆，v正不一定等于v逆不一定第23页，共91页，编辑于2022年，星期二举例反应是否平衡状态压强若mnpq，总压强一定(其他条件不变)是若mnpq，总压强一定(其他条件不变)不一定混合气体相对平均分子质量(M)mnpq时，M一定是mnpq时，M一定不一定第24页，共91页，编辑于2022年，星期二举例反应是否平衡状态温度任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定(其他条件不变)是体系的密度()mnpq，恒温恒压时，密度保持不变是mnpq，密度保持不变不一定颜色反应体系内有色物质的颜色保持不变是第25页，共91页，编辑于2022年，星期二【例 1】可逆反应：，在体积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是_(填序号)。单位时间内生成nmolO的同时生成2nmolNO2；单位时间内生成n molO2的同时生成2n molNO；用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为221的状态；混合气体的颜色不再改变的状态；混合气体的密度不再改变的状态；混合气体的压强不再改变的状态；混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态。第26页，共91页，编辑于2022年，星期二答案：思路指导：化学平衡状态的根本标志是：v(正)v(逆)，各组分百分含量不变。并明确气体的颜色、密度、压强、平均相对分子质量的变化与根本标志间的关系。解析：中描述的是反应的正、逆方向且转化后v正v逆，而描述的均为正反应方向，故正确，错误；中无论达到平衡与否，化学反应速率之比都等于化学计量数之比；容器内含有色气体且颜色不变，则表示物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡；体积固定、气体质量反应前后守恒，密度始终不变；反应前后可逆反应压强不变，意味着各物质的含量不再变化；由于气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，该反应V0，能说明反应达到平衡。第27页，共91页，编辑于2022年，星期二【变式训练】1在一定温度下向a L密闭容器中加入1molX气体和2molY气体发生如下反应：X(g)2Y(g)2Z(g)，此反应达到平衡的标志是()。A容器内压强随时间变化而变化B容器内各物质的浓度不随时间变化C容器内X、Y、Z的浓度之比为122D单位时间内消耗0.1molX同时生成0.2molZ第28页，共91页，编辑于2022年，星期二解析：该反应不是等体积反应，只要压强不变，各物质的物质的量浓度也就不变，可证明平衡已建立，故A错误，B正确；而平衡时，X、Y、Z的浓度之比并不一定是122，C错误；单位时间内消耗X和生成Z，描述的是同一反应方向，不存在v(正)和v(逆)的关系，故不能判断该反应平衡已建立。答案：B第29页，共91页，编辑于2022年，星期二考点2化学平衡常数的应用及相关计算1应用(1)判断、比较可逆反应进行程度的大小。K 值越大，正反应进行的程度越大；反之则越小。(2)判断可逆反应是否达到化学平衡状态。对于可逆反应：aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：第30页，共91页，编辑于2022年，星期二(3)利用K 可判断反应的热效应。若升高温度，K 值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K 值减小，则正反应为放热反应。2相关计算(1)步骤。写出有关化学平衡的方程式。确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。根据已知条件建立等式进行解答。第31页，共91页，编辑于2022年，星期二(2)方法。第32页，共91页，编辑于2022年，星期二(3)其他关系式。反应物：c(平)c(始)c(变)；生成物：c(平)c(始)c(变)。各物质的转化浓度之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。转化率反应物的起始浓度反应物的平衡浓度反应物的起始浓度100%。第33页，共91页，编辑于2022年，星期二【例2】(2011年广东珠海摸拟)工业上用CO生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：。图3161()表示反应中能量的变化；图3161()表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4molH2和一定量的CO后，CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化。()()()图3161第34页，共91页，编辑于2022年，星期二请回答下列问题：(1)在图()中，曲线_(填“a”或“b”)表示使用了催化剂；该反应属于_(填“吸热”或“放热”)反应。(2)下列说法正确的是_(填字母)。A起始充入的CO为2molB增大CO的浓度，CO的转化率增大C容器中压强恒定时，反应已达平衡状态D保持温度和密闭容器容积不变，再充入1molCO和2molH2，再次达到平衡时n(CH3OH)/n(CO)会减小第35页，共91页，编辑于2022年，星期二(3)从反应开始到建立平衡，v(H2)_；CO的转化率_；该温度下的化学平衡常数为_。若保持其他条件不变，将反应体系升温，则该反应的化学平衡常数_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(4)请在图()中画出平衡时甲醇百分含量(纵坐标)随温度(横坐标)变化的曲线，要求画压强不同的两条曲线(在曲线上标出p1、p2，且p1p2，则此反应只能在高温下自发进行B反应：此反应的H0，且T10且T2T1或H0且T2T2，则该反应易自发进行第60页，共91页，编辑于2022年，星期二解析：A项，反应中在恒压下温度升高，(A)减小，即升高温度平衡向左移动，则正反应为放热反应，Hp2知，恒定温度时压强越大，(A)越大，即增大压强平衡向右移动，说明此反应为气体总体积减小的反应(abc)，即为熵减反应，ST1，温度越高平衡时C的物质的量越少，即升高温度平衡向左移动，则正反应为放热反应，HT1，温度越高(C)越小，即升高温度平衡向左移动，则正反应为放热反应，HT2，恒压下温度越高，(A)越大，说明升高温度平衡向右移动，正反应为吸热反应，H0，则HTS0，反应不易自发进行，D错误。第62页，共91页，编辑于2022年，星期二【变式训练】4(2011年山西大同模拟)已知反应：2SO3(g)HT1第64页，共91页，编辑于2022年，星期二答案：C解析：由图甲知，在A点SO2的转化率是0.80，则平衡时SO2的物质的量为2mol0.802mol0.4mol，所以A点SO2的平衡浓度为0.04molL1，同理可以计算出B点SO2、O2、SO3的平衡浓度分别是0.03molL1、0.015molL1、0.17molL1，故A、B错；达到平衡后，缩小容器容积，各成分的浓度增大，正、逆反应速率都加快，平衡正向移动，故C正确；丙是一定压强、不同温度下的图像，当温度为T1时先达平衡，说明在条件T1下反应速率快，所以T1T2，D错。第65页，共91页，编辑于2022年，星期二化学反应速率和化学平衡移动综合题考向分析化学平衡是高频考点，尤其是平衡常数、转化率等的计算，平衡移动原理的应用以及化学平衡常数的巧妙运用。第66页，共91页，编辑于2022年，星期二【典例】(2011年广东六校联考)随着氮氧化物污染的日趋严重，国家将于“十二五”期间加大对氮氧化物排放的控制力度。目前，用活性炭还原法处理氮氧化物是消除氮氧化物污染的有效方法。(1)已知产物A、B都是参与大气循环的气体，请结合下表数据写出NO与活性炭反应的化学方程式：_。(2)某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温(T1)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：第67页，共91页，编辑于2022年，星期二从起始到第一次平衡，化学反应速率v(NO)_，NO的平衡转化率_；增加碳的量，NO的转化率_(填“增大”、“减小”或“不变”)。第68页，共91页，编辑于2022年，星期二T1时，求该反应平衡常数(列出K 的表达式，要求计算过程)。30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是_。若30min后升高温度至T2，达到平衡时，容器中NO、A、B的浓度之比为533，则该反应的H_0(填“”、“”或“”)。压缩容器体积，增大压强对该反应的反应速率和平衡移动的影响是_。第69页，共91页，编辑于2022年，星期二考查要点：本题考查了化学方程式的书写、平衡常数的计算和平衡移动原理。思路指导：首先要会书写平衡常数的表达式(固体和纯液体，其浓度看作常数“1”不写入表达式)；熟悉温度、浓度、压强对平衡移动的影响。第70页，共91页，编辑于2022年，星期二解析：(1)由题意可知化学方程式为C2NON2CO2。(2)20分钟时，达到第一次平衡，v(NO)(0.100.040)/20mol/(Lmin)0.003mol/(Lmin)，NO的平衡转化率(0.100.040)/0.10100%60%，增加碳的量，平衡不移动，NO的转化率不变。30min后，NO、B的浓度减小，而且A的浓度增加，故改变的条件是分离出了B，平衡向右移动。若30min后升高温度至T2，达到平衡时，容器中NO、A、B的浓度之比为533，而30分钟时NO、A、B的浓度之比为433，故平衡向左移动，反应放热。压强增大，加快反应速率，但反应前后气体总体积不变，平衡不移动。第71页，共91页，编辑于2022年，星期二答案：(2)0.003mol/(Lmin)60%不变0.56分离出了B”、“”或“”)。该温度下反应达到平衡时，CO2的转化率为_。第82页，共91页，编辑于2022年，星期二(3)升高温度，平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，即正反应是一个吸热反应。(4)因为该反应为反应前后气体总体积不变的反应，所以压强不变，平均相对分子质量不变，均不能说明达到平衡状态，A、D错；选项B中CO2和CO的浓度相等，不能说明其浓度不变化，故B错；生成CO2代表逆反应，消耗H2代表正反应，且比值等于反应方程式中的化学计量数之比，选项C正确。第83页，共91页，编辑于2022年，星期二第84页，共91页，编辑于2022年，星期二第85页，共91页，编辑于2022年，星期二题组三化学平衡移动4已知可逆反应H0。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()。ABCD解析：要提高COCl2的转化率，必须使平衡向正反应方向移动，在题目所给条件中，只有升温、减压、恒压下通入惰性气体能使平衡向正方向移动，B项正确。B第87页，共91页，编辑于2022年，星期二题组四化学平衡图像6各可逆反应达平衡后，改变反应条件，其变化趋势正确的是()。第88页，共91页，编辑于2022年，星期二答案：D解析：A项，加入CH3COONa，使CH3COOH的电离平衡逆向移动，c(H)减小，pH增大；B项，加入KCl，对平衡没有影响，c(Fe3)不变；C项，加入Ar气，原平衡分压减小(因平衡为恒压过程)，平衡左移，H2转化率减小。第89页，共91页，编辑于2022年，星期二7已知：4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H1025kJmol1，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()。第90页，共91页，编辑于2022年，星期二解析：从题给的可逆反应方程式看：温度升高平衡向逆反应方向移动，使NO含量降低而不是升高。压强增大平衡逆向移动，NO含量降低，达平衡所需时间短。使用催化剂可加快反应速率，所以达到平衡所需时间短。答案：C第91页，共91页，编辑于2022年，星期二