学案28化学平衡的移动和化学反应进行的方向.ppt
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1、学案28化学平衡的移动和化学反应进行的方向 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望轻松学教材轻松学教材一一 影响化学平衡移动的因素影响化学平衡移动的因素1.对平衡移动概念的理解对平衡移动概念的理解2.影响化学平衡移动的因素影响化学平衡移动的因素(1)浓度浓度其他条件不变的情况下其他条件不变的情况下,增大反应物浓度或减小生成物浓度增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向平衡向正反应正反应方向移动方向移动,此时此时v正正v逆逆;反之反之,如果如果减小反应物浓减小
2、反应物浓度或增大生成物浓度度或增大生成物浓度,可使化学平衡向可使化学平衡向逆反应逆反应方向移动方向移动,此时此时v正正S(l)S(s)4.反应的熵变反应的熵变S为为反应产物反应产物总熵与总熵与反应物反应物总熵之差总熵之差 熵变的熵变的数值通常是数值通常是正值正值,为熵为熵增加增加反应反应,熵熵增加增加有利于反应自发进行有利于反应自发进行,而有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行而有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行 因此熵因此熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素变是与反应能否自发进行有关的又一个因素,但也不是唯一因但也不是唯一因素素 5.在在温度温度 压强压强一定的条件下一定的条
3、件下,化学反应的方向是反应的化学反应的方向是反应的焓变焓变和和熵变熵变共同影响的结果共同影响的结果,反应方向的判据为反应方向的判据为H-TS H-TS0,反应不能自发进行反应不能自发进行 这个判据用文字表述为这个判据用文字表述为:在在温度温度 压强压强一定的条件下一定的条件下,自发反应自发反应总是向总是向H-TS0的方向进行的方向进行,直至达到直至达到平衡平衡状态状态 此判据指此判据指出的是在出的是在温度温度 压强压强一定的条件下一定的条件下,反应自动发生的反应自动发生的趋势趋势,即反即反应发生的可能性应发生的可能性,它并不说明在该条件下可能自发进行的反应它并不说明在该条件下可能自发进行的反应
4、能否实际发生能否实际发生 体验热身体验热身1.(2009海口一模海口一模)将将CoCl2溶解于盐酸中可以形成溶解于盐酸中可以形成粉红色粉红色 蓝色蓝色下列说法正确的是下列说法正确的是()A.升高温度升高温度,正反应速率增大正反应速率增大,逆反应速率减小逆反应速率减小B.该反应的平衡常数该反应的平衡常数C.将将盛盛有有CoCl2和和盐盐酸酸混混合合液液的的试试管管置置于于热热水水中中,试试管管内内溶溶液液为红色为红色D.增大增大Cl-浓度浓度,平衡向正反应方向移动平衡向正反应方向移动,Co2+Cl-浓度都减小浓度都减小答案答案:B解解析析:升升高高温温度度,正正 逆逆反反应应速速率率都都增增大大
5、,A错错;该该反反应应的的正正反反应应为为吸吸热热反反应应,所所以以在在热热水水中中平平衡衡向向正正反反应应方方向向移移动动,溶溶液液为为蓝蓝色色,C错错;增增大大Cl-浓浓度度,平平衡衡向向正正反反应应方方向向移移动动,Co2+浓浓度度减小减小,而而Cl-浓度增大浓度增大,D错错 2.对对可可逆逆反反应应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下下列叙述正确的是列叙述正确的是()A.反反应应达达到到平平衡衡时时,若若两两种种反反应应物物的的转转化化率率相相等等,则则起起始始投投入入的的n(NH3)n(O2)=4 5B.反反应应达达到到平平衡衡后后,对对体体系系一一直直进进行
6、行加加压压,平平衡衡总总是是向向逆逆向向移移动动C.反反应应达达到到平平衡衡时时,若若向向压压强强固固定定的的密密闭闭容容器器中中充充入入稀稀有有气气体体,平衡不移动平衡不移动D.当当v正正(NH3)v正正(NO)=1 1时时,说明该化学反应已经达到平衡说明该化学反应已经达到平衡答案答案:A解析解析:平衡时平衡时,反应物的转化率相等反应物的转化率相等,则起始投入量之比应该等则起始投入量之比应该等于化学计量数之比于化学计量数之比,故故A正确正确;当加压到一定压强时当加压到一定压强时,气态水气态水变为非气态水变为非气态水,平衡向正向移动平衡向正向移动,故故B错错;充入稀有气体而压充入稀有气体而压强
7、不变强不变,相当于增大容积相当于增大容积,平衡向体积增大的方向移动平衡向体积增大的方向移动,C错错;无论是否平衡无论是否平衡,NH3 NO的正反应速率之比都等于化学计量的正反应速率之比都等于化学计量数之比数之比,故故D错错 3.某温度下在密闭容器中发生如下反应某温度下在密闭容器中发生如下反应:2M(g)+N(g)2E(g),若若开开始始时时只只充充入入2 mol E(g),达达到到平平衡衡时时,混混合合气气体体的的压压强强比比起起始始时时增增大大了了20%;若若开开始始时时只只充充入入2 mol M和和1 mol N的混合气体的混合气体,达到平衡时达到平衡时M的转化率为的转化率为()A.20%
8、B.40%C.60%D.80%答案答案:C解解析析:该该反反应应从从逆逆反反应应开开始始建建立立平平衡衡,由由于于是是一一密密闭闭容容器器,随随着着反反应应的的进进行行,压压强强增增大大20%,即即混混合合气气体体的的总总物物质质的的量量增增大大20%,则则 达达 到到 平平 衡衡 时时 混混 合合 气气 体体 的的 总总 物物 质质 的的 量量 为为 2 mol(1+20%)=2.4 mol,而而反反应应中中M E的的化化学学计计量量数数又又相相等等,说说明明生生成成N的的物物质质的的量量为为0.4 mol 若若充充入入2 mol M,1 mol N与与直直接接充充入入2 mol E属属等等
9、效效,达达到到平平衡衡时时N也也为为0.4 mol,则则M为为0.8 mol,故故M的转化率为的转化率为4.一定条件下一定条件下,在体积为在体积为3 L的密闭容器中的密闭容器中,一氧化碳与氢气反一氧化碳与氢气反应生成甲醇应生成甲醇(催化剂为催化剂为Cu2O/ZnO):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)根据题意完成下列各题根据题意完成下列各题:(1)反反应应达达到到平平衡衡时时,平平衡衡常常数数表表达达式式K=_,升升高高温温度度,K值值_(填填“增大增大”“减小减小”或或“不变不变”)(2)在在500,从从反反应应开开始始到到平平衡衡,氢氢气气的的平平均均反反应应速速率率v(H2)=_
10、减小减小(3)在在其其他他条条件件不不变变的的情情况况下下,对对处处于于E点点的的体体系系体体积积压压缩缩到到原原来的来的1/2,下列有关该体系的说法正确的是下列有关该体系的说法正确的是_ a.氢气的浓度减小氢气的浓度减小b.正反应速率加快正反应速率加快,逆反应速率也加快逆反应速率也加快c.甲醇的物质的量增加甲醇的物质的量增加d.重新平衡时重新平衡时,n(H2)/n(CH3OH)增大增大bc (4)据研究据研究,反应过程中起催化作用的为反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含反应体系中含少量少量CO2有利于维持催化剂有利于维持催化剂Cu2O的量不变的量不变,原因是原因是_(用化学方程式表
11、示用化学方程式表示)解解析析:(1)由由图图像像可可知知,达达到到平平衡衡后后,升升高高温温度度,甲甲醇醇的的物物质质的的量量减小减小,平衡向左移动平衡向左移动,则正反应为放热反应则正反应为放热反应 升温平衡左移升温平衡左移,K减小减小(2)反应速率之比等于化学计量数之比反应速率之比等于化学计量数之比,v(H2)=2v(CH3OH)=(3)对对于于CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),增增大大压压强强,压压缩缩体体积积,正正 逆逆反反应应速速率率都都增增大大,平平衡衡向向右右移移动动,甲甲醇醇的的物物质质的的量量增增大大,H2的的物物质质的的量量减减小小,但但是是体体积积缩缩小小,H2的的
12、浓浓度度增增大大,b c正确正确(4)Cu2O+CO 2Cu+CO2,因因为为CO还还原原Cu2O,使使Cu2O减减少少,为为了了维维持持Cu2O的的量量不不变变,加加入入少少量量CO2抑抑制制Cu2O与与CO的的反应反应 5.(2008江苏江苏)将一定量的将一定量的SO2和含和含0.7 mol氧气的空气氧气的空气(忽略忽略CO2)放入一定体积的密闭容器中放入一定体积的密闭容器中,550 时时,在催化剂作用在催化剂作用下发生反应下发生反应:(正反应放热正反应放热)反反应达到平衡后应达到平衡后,将容器中的混合气体通过过量将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液溶液,气体体积减少了气体体积减少了21
13、.28 L;再将剩余气体通过焦性没食子酸再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收的碱性溶液吸收O2,气体的体积又减少了气体的体积又减少了5.6 L(以上气体体以上气体体积为标准状况下的体积积为标准状况下的体积)请回答下列问题请回答下列问题:(1)判断该反应达到平衡状态的标志是判断该反应达到平衡状态的标志是_(填字母填字母)a.SO2和和SO3浓度相等浓度相等b.SO2含量保持不变含量保持不变c.容器中气体的压强不变容器中气体的压强不变d.SO3的生成速率与的生成速率与SO2的消耗速率相等的消耗速率相等e.容器中混合气体的密度保持不变容器中混合气体的密度保持不变bc (2)欲欲提提高高SO2的
14、的转转化化率率,下下列列措措施施可可行行的的是是_(填填字母字母)a.向装置中再充入向装置中再充入N2b.向装置中再充入向装置中再充入O2c.改变反应的催化剂改变反应的催化剂d.升高温度升高温度b(3)求该反应达到平衡时求该反应达到平衡时SO2的转化率的转化率(用百分数表示用百分数表示,写出计写出计算过程算过程)(4)若将平衡混合气体的若将平衡混合气体的5%通入过量的通入过量的BaCl2溶液中溶液中,生成沉生成沉淀多少克淀多少克?(计算结果保留一位小数计算结果保留一位小数)10.5 g解析解析:本题主要考查化学平衡的标志本题主要考查化学平衡的标志 平衡移动平衡移动 化学平衡计算化学平衡计算等知
15、识点等知识点(1)平衡的本质是正逆反应速率相等平衡的本质是正逆反应速率相等,但但d不对不对,SO3的生成速率与的生成速率与SO2的消耗速率是同一方向的反应速率的消耗速率是同一方向的反应速率,是指正反应的反应速率是指正反应的反应速率 a只能说明反应过程中某个瞬间可只能说明反应过程中某个瞬间可能出现的浓度能出现的浓度,但可能下一个瞬间又变化了但可能下一个瞬间又变化了,所以不能作为所以不能作为平衡的标志平衡的标志 e由于体积不变由于体积不变,质量不变质量不变,反应过程中气体的反应过程中气体的密度一直不变密度一直不变,所以在体积固定的容器中所以在体积固定的容器中,密度不能作为平密度不能作为平衡的标志衡
16、的标志 而而b c能体现出物质的量不再变化能体现出物质的量不再变化,可以作为平衡可以作为平衡的标志的标志 (2)向体积固定的密闭容器中充入向体积固定的密闭容器中充入N2,总压强虽然增大总压强虽然增大,但对浓但对浓度没有影响度没有影响,所以平衡不移动所以平衡不移动 加入催化剂加入催化剂,也不会对平衡产也不会对平衡产生影响生影响,不会提高转化率不会提高转化率 由于反应是放热反应由于反应是放热反应,升高温度反升高温度反应逆向进行应逆向进行,SO2的转化率降低的转化率降低 充入充入O2,使平衡右移使平衡右移,SO2的的转化率提高转化率提高,选选b(3)根根据据题题意意可可以以分分析析出出平平衡衡后后硫
17、硫的的氧氧化化物物共共0.95 mol,根根据据硫硫守守恒恒可可以以分分析析出出反反应应前前二二氧氧化化硫硫为为0.95 mol,平平衡衡时时O2的的物物质质的的量量为为0.25 mol,即即反反应应消消耗耗O2为为0.7 mol-0.25 mol=0.45 mol,很很快快得得出出消消耗耗SO2为为0.9 mol,所所以以SO2的的转转化率为化率为94.7%(4)由于由于SO2不跟氯化钡溶液反应生成沉淀不跟氯化钡溶液反应生成沉淀,所以沉淀只有硫酸所以沉淀只有硫酸钡钡 重点探究重点探究对勒夏特列原理的理解对勒夏特列原理的理解1.平衡的移动只是减弱这种改变平衡的移动只是减弱这种改变,而不是抵消这
18、种改变而不是抵消这种改变 2.该该原原理理存存在在于于各各个个体体系系中中,不不只只局局限限于于化化学学平平衡衡,其其他他如如溶溶解平衡解平衡 电离平衡电离平衡 水解平衡等该原理均可适用水解平衡等该原理均可适用(1)气体的溶解平衡气体的溶解平衡如如:当加入当加入NaCl CaCO3时时,平衡会发生移动平衡会发生移动 当当收收集集Cl2 SO2 CO2 H2S时时往往往往分分别别通通过过饱饱和和的的NaCl NaHSO3 NaHCO3 NaHS溶溶液液以以除除去去可可能能有有的的酸酸性性气体气体,且抑制要收集气体的溶解且抑制要收集气体的溶解【例例1】对可逆反应对可逆反应2A(s)+3B(g)C(
19、g)+2D(g)Hv(逆逆)加入催化剂加入催化剂,B的转化率提高的转化率提高A.B.C.D.解解析析:A是是固固体体,其其量量的的变变化化对对平平衡衡无无影影响响;而而增增大大B的的浓浓度度,正正反反应应速速率率增增大大,平平衡衡向向正正反反应应方方向向移移动动,v(正正)v(逆逆);升升温温v(正正)v(逆逆)均均增增大大,但但v(逆逆)增增大大的的程程度度大大,平平衡衡向向逆逆反反应应方方向向移移动动;压压强强增增大大平平衡衡不不移移动动,但但v(正正)v(逆逆)都都增增大大;催催化化剂剂不不能使化学平衡发生移动能使化学平衡发生移动,B的转化率不变的转化率不变 答案答案:B【方法归纳方法归
20、纳】(1)在分析化学反应速率和化学平衡的综合题在分析化学反应速率和化学平衡的综合题目时目时,一定要把外界因素对化学反应速率和化学平衡的影响一定要把外界因素对化学反应速率和化学平衡的影响区分开区分开 即抛开影响化学平衡移动的因素即抛开影响化学平衡移动的因素,只考虑影响化学只考虑影响化学反应速率的因素来分析速率的变化反应速率的因素来分析速率的变化 而化学平衡移动方向而化学平衡移动方向的判断则要依据形成平衡可逆反应的特点来确定的判断则要依据形成平衡可逆反应的特点来确定(2)分析分析化学平衡移动问题通常分三步化学平衡移动问题通常分三步:第一第一,总结可逆反应特点总结可逆反应特点:是否是有气体参加的反应
21、是否是有气体参加的反应?气体总体积在反应前后如何变化气体总体积在反应前后如何变化?哪个方向是吸热方向哪个方向是吸热方向?第二第二,判断反应容器判断反应容器:是恒容容器还是是恒容容器还是恒压容器恒压容器?是固定容器还是有变化的容器是固定容器还是有变化的容器?第三第三,应用勒夏应用勒夏特列原理作出判断特列原理作出判断 类比迁移类比迁移1.已已知知C(s)+CO2(g)2CO(g)H0 该该反反应应达达到到平平衡衡后后,下列条件有利于反应向正反应方向进行的是下列条件有利于反应向正反应方向进行的是()A.升高温度和减小压强升高温度和减小压强B.降低温度和减小压强降低温度和减小压强C.降低温度和增大压强
22、降低温度和增大压强D.升高温度和增大压强升高温度和增大压强答案答案:A解析解析:先分析该反应的特点先分析该反应的特点:正反应是气体体积增大的反应正反应是气体体积增大的反应,正正反应是吸热反应反应是吸热反应;再根据平衡移动原理判断改变条件时对再根据平衡移动原理判断改变条件时对化学平衡的影响化学平衡的影响,对照选项得出答案对照选项得出答案 该反应为气体体积增该反应为气体体积增大的吸热反应大的吸热反应 升高温度升高温度 减小压强均有利于平衡正向移动减小压强均有利于平衡正向移动 降低温度和增大压强则有利于平衡逆向移动降低温度和增大压强则有利于平衡逆向移动 故故A项正确项正确 难点探究难点探究化学平衡相
23、关图像化学平衡相关图像1.速率速率时间图时间图此此类类图图像像定定性性揭揭示示了了v正正 v逆逆随随时时间间(含含条条件件改改变变对对速速率率的的影影响响)而而变变化化的的规规律律,体体现现了了平平衡衡的的“动动 等等 定定 变变”的的基基本本特特征征,以及平衡移动的方向等以及平衡移动的方向等 如如N2+3H22NH3 H0,建立平衡后加热对速率的影响如下图所示建立平衡后加热对速率的影响如下图所示:2.浓度浓度时间图时间图此此类类图图像像能能说说明明各各平平衡衡体体系系组组分分(或或某某一一成成分分)在在反反应应过过程程中中的的变变化化情情况况 如如A(g)+B(g)3C(g)的的反反应应情情
24、况况如如下下图图所所示示,此此类类图图像像注注意意各各物物质质曲曲线线的的折折点点(达达平平衡衡)时时刻刻相相同同,各各物物质质浓浓度度变变化化的的内内在在联联系系及及其其比比例例符符合合化化学学方方程程式式的的化化学学计计量关系量关系 3.全程速率全程速率时间图时间图如如Zn与足量盐酸的反应与足量盐酸的反应,反应速率随时间的变化情况如右图反应速率随时间的变化情况如右图所示所示,解释原因解释原因:AB段段(v渐增渐增),因反应为放热反应因反应为放热反应,随着反应随着反应的进行的进行,温度渐增温度渐增,导致反应速率的渐增导致反应速率的渐增;BC段段(v渐小渐小),则主则主要因为随反应的进行要因为
25、随反应的进行,溶液中溶液中c(H+)渐小渐小,导致反应速率的减导致反应速率的减小小 故分析时要抓住各阶段的主要矛盾故分析时要抓住各阶段的主要矛盾,认真分析认真分析 4.含量含量时间时间温度温度(压强压强)图图常常见见形形式式有有如如下下图图所所示示的的几几种种(C%指指某某产产物物的的含含量量,B%指指某某反反应应物物的的含含量量),在在其其他他条条件件不不变变时时,改改变变任任一一条条件件,如如使使用用催催化化剂剂或或升升高高温温度度或或增增大大压压强强,都都能能缩缩短短达达到到平平衡衡的的时时间间 这这种种图图像像的的折折点点表表示示达达到到平平衡衡的的时时间间,反反映映了了速速率率的的大
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- 28 化学平衡 移动 化学反应 进行 方向
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