高考化学 7.2 化学平衡状态 化学平衡的移动课件 新人教版.ppt

第二节化学平衡状态化学平衡的移动 三年12考高考指数 1 了解化学反应的可逆性 2 了解化学平衡建立的过程 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 一 化学平衡1 可逆反应 两同一不能 1 两同 2 一不能 同一条件下 正 逆反应同时进行 不能进行到底 2 化学平衡 1 建立过程 2 特点 五字诀 逆 化学平衡研究的对象是可 逆 反应 等 达到平衡时 相 等 定 达到平衡时反应体系中各组分的浓度 动 化学平衡是一种 平衡 变 当外界条件发生 变 化时 平衡也随之移动 正反应速率和逆反应速率 保持恒 定 动 态 二 外界因素对化学平衡的影响1 影响化学平衡的因素若其他条件不变 改变下列条件对平衡的影响如下 温度 正反应方向 条件的改变 其他条件不变 增大反应物浓度或减小生成物浓度 逆反应方向 气体总体积减小的方向 减小压强 化学平衡移动的方向 浓度 减小反应物浓度或增大生成物浓度 压强 对有气体存在的反应 反应前后气体分子数改变 增大压强 气体总体积增大的方向 反应前后气体分子数不变 改变压强 平衡不移动 升高温度 吸热方向 降低温度 放热方向 2 催化剂与化学平衡的关系使用催化剂 能同等程度地增大正反应和逆反应的反应速率 可以缩短达到平衡的时间 但对化学平衡 影响 3 勒夏特列原理 只削弱 不抵消 如果改变影响化学平衡的条件 浓度 压强 温度等 之一 平衡将向着 的方向移动 没有 能够减弱这种改变 1 2h2 o22h2o与2h2o2h2 o2 互为可逆反应 分析 2h2 o22h2o与2h2o2h2 o2 不是在同一条件下进行的 所以不互为可逆反应 2 对于反应n2 3h22nh3达到平衡时 v正 n2 v逆 nh3 分析 该可逆反应达到平衡时 其反应速率关系应为2v正 n2 v逆 nh3 3 对于有气体参加的可逆反应 增大压强 平衡不一定发生移动 分析 对于反应前后气体体积不发生变化的可逆反应 增大压强平衡不移动 4 对定容容器中反应c s h2o g co g h2 g 增加c的物质的量 化学平衡向正反应方向移动 分析 固体的量的多少对化学平衡的移动没有影响 化学平衡状态的判断1 直接判断依据 两等一不变 1 根据v 正 v 逆 0判断 同种物质v 生成 v 消耗 或者v 正 v 逆 不同物质表示的正 逆反应速率 正 逆反应速率数值之比等于其化学计量数之比 2 根据各组分的浓度保持不变判断 某一组分的物质的量 浓度 质量 体积分数等不变时即达到平衡状态 2 间接判断依据 1 恒容反应体系中压强 反应前后气体体积相等的反应 不能根据体系中的压强来判断反应是否达到平衡 因为容器中的压强一直不变 反应前后气体体积发生变化的反应 压强不变 反应达到平衡 2 容器内气体的密度 m v 恒容容器中 反应前后都为气体的反应不能根据密度不变来判断反应是否达到平衡 因为密度一直不变 恒容容器内反应前后有非气态物质的 容器内密度不变 反应达到平衡 恒压容器内且反应前后气体体积发生改变的反应气体密度不变时 反应达到平衡状态 3 有色物质的颜色 有色物质的颜色深浅与有色物质的浓度大小有关 容器内有色物质的颜色不变 反应达到平衡状态 4 平均摩尔质量 m m 总 n 总 反应前后都为气体且气体的物质的量没有发生变化的反应 反应前后气体的总质量和总物质的量一直不变 不能根据平均摩尔质量判断反应是否达到平衡 反应前后气体物质的量不相等的反应或有非气态物质参加的反应 若相对平均摩尔质量不变 则反应达到平衡 高考警示钟 1 根据正 逆反应速率来判断可逆反应是否达到平衡时 要注意用同一种物质正 逆反应速率相等 不同种物质正 逆反应速率之比等于化学计量数之比 2 根据压强是否变化来判断可逆反应是否达到平衡时 要注意两点 一是容器的容积是否可变 二是反应前后气体的体积是否变化 3 注意分析反应 对于不同的反应 用相同物理量判断时 结果可能不同 如压强不再变化时 对于气体体积变化的反应是平衡状态 但气体体积不变的反应不一定是平衡状态 典例1 在体积固定的密闭容器中进行可逆反应 2no22no o2 下列情况中能作为反应达到平衡状态标志的是 单位时间内生成nmolo2的同时生成2nmolno2 单位时间内生成nmolo2的同时生成2nmolno 用no2 no o2表示的反应速率之比为2 2 1 混合气体的颜色不再改变 混合气体的密度不再改变 混合气体的压强不再改变 混合气体的平均相对分子质量不再改变a b c d 全部 解题指南 解答本题时应注意以下三点 1 利用相同时间内不同物质的变化量判断是否达到平衡时 注意是表示同方向还是不同方向 2 该反应为在恒容容器中进行的反应前后气体体积不相等的反应 3 反应物no2为有色气体 解析 选a 生成o2为正反应 生成no2为逆反应 两者的速率之比等于1 2 证明反应达到平衡 对 生成o2和no都是正反应 错 no2 no o2的反应速率在任何时刻都为2 2 1 错 混合气体的颜色不再发生变化 说明no2的浓度不再发生变化 说明反应达到了平衡状态 对 因为反应前后都是气体 气体的密度在恒容容器中始终不变 错 因为反应前后气体的体积不等 当容器内气体的压强不再发生变化时 说明容器内气体的物质的量不再发生变化 则反应达到平衡状态 对 该反应是气体物质的量变化的反应 混合气体的平均相对分子质量不发生变化 反应达到了平衡状态 对 因此a项正确 互动探究 1 中怎样用no和o2的速率关系表示反应达到平衡状态 提示 单位时间内生成2molno同时消耗1molo2 2 若该反应在恒压容器内进行 则 中能够证明反应达到平衡的有哪些 提示 有正 逆反应速率 且反应速率之比等于化学计量数之比 正确 错 任何情况都符合 错 混合气体颜色不变 说明反应达到平衡 正确 因为容器的体积可变 密度不变 说明反应达到平衡 正确 恒压容器压强一直不变 错 气体的平均相对分子质量不变 说明气体的物质的量不再发生变化 反应达到平衡 正确 化学平衡图像分析1 图像题的解题思路 四看 1 一看点 即看线段的起点是否通过原点 两条线的交点或者线段的拐点等 2 二看线 看线段的走向和变化趋势 3 三看面 看清楚横坐标和纵坐标表示的物理量 4 四看要不要作辅助线 看是否需要作等温线或等压线 2 常见的平衡图像分析以反应ma g nb g pc g qd g m n p q且 h 0为例 1 v t图像 v v 正 v 逆 增大c a v 正 v 逆 t v v 正 v 逆 升高温度 t v 正 v 逆 v v 正 v 逆 增大压强 v 正 v 逆 t v 加催化剂 v 正 v 逆 t 2 c t图像 可归纳为 先拐先平数值大 即 先拐 的先达到平衡 对应的温度或压强大 3 c或 p t 图像 可归纳为 定一议二 即固定其中一个因素 温度或压强等 然后讨论另外一个因素与化学平衡的参量 浓度 体积分数 转化率等 的变化关系 高考警示钟 1 在图像题中一定要注意看清横 纵坐标表示的意义及图像中曲线的变化趋势 2 不要忽视图像中的比例关系 比例关系一般涉及到计算问题 3 有些图像中曲线的斜率可以反映出变化的程度 不要忽视 典例2 2011 安徽高考 电镀废液中cr2o72 可通过下列反应转化成铬黄 pbcro4 cr2o72 aq 2pb2 aq h2o l 2pbcro4 s 2h aq h 0该反应达平衡后 改变横坐标表示的反应条件 下列示意图正确的是 解题指南 解答该题要注意以下两点 1 平衡常数只与温度有关 且该反应的正反应为放热反应 升高温度 平衡常数减小 2 注意图像中横纵坐标的含义及图像中曲线的变化趋势 解析 选a 互动探究 1 在该题中 反应cr2o72 aq 2pb2 aq h2o l 2pbcro4 s 2h aq 达到平衡后 如果继续加水 则平衡向哪个方向移动 提示 平衡逆向移动 h2o为溶剂 浓度变化可以忽略 可以类比气体反应平衡时减小压强 平衡逆向移动 2 选项c中升高温度 平衡向哪个方向移动 提示 因为正反应为放热反应 升高温度 平衡向逆反应方向移动 变式备选 已知可逆反应 4nh3 g 5o2 g 4no g 6h2o g h 1025kj mol 若反应物的起始物质的量相同 下列关于该反应的示意图不正确的是 解析 选c 因为正反应为放热反应 升高温度反应速率加快 达到平衡所用时间减少 但是平衡向逆反应方向移动 no的含量减小 a正确 c错 增大压强 反应速率加快 达到平衡所用时间少 正反应为气体体积增大的反应 增大压强 平衡向逆反应方向移动 no的含量减小 b正确 催化剂对平衡没有影响 只是加快反应速率 缩短达到平衡所用的时间 d正确 化学平衡移动和反应物转化率的变化1 转化率转化率 100 2 外界因素对化学平衡和转化率的影响 1 反应前后气体体积不相等的反应 如2so2 g o2 g 2so3 g h 0 2 反应物只有一种或是产物只有一种的可逆反应 如 2no2 g n2o4 g 3 对于反应前后气体体积相等的反应 如 h2 g i2 g 2hi g 3 惰性气体对化学平衡 转化率的影响 1 恒容容器通入惰性气体 反应体系中各物质的浓度不变 各物质的反应速率不变 平衡不受影响 反应物的转化率不变 2 恒压容器中通入惰性气体 反应体系中各物质的浓度减小 反应速率减小 平衡向气体体积增大的方向移动 若正反应为气体体积增大的反应 则反应物的转化率增大 若正反应为气体体积减小的反应 则反应物的转化率减小 高考警示钟 1 增大反应物浓度 反应物的转化率不一定增大 如合成氨的反应中 增大氮气浓度 氮气的转化率减小 氢气的转化率增大 2 生成物浓度比原来减小了 不一定是平衡向逆反应方向移动造成的 如气体反应减小压强 不论平衡向哪个方向移动 各种气体物质的浓度都减小 3 压强增大 平衡不一定移动 可从v 正 与v 逆 的变化分析 如下表 典例 在一定条件下 反应xa ybzc达到平衡 1 若a b c均为气体 减压后平衡向逆反应方向移动 则x y z间的关系是 2 已知c是气体 且x y z 在增大压强时 若平衡发生移动 则一定向 填 正 或 逆 反应方向移动 3 已知b c是气体 当其他条件不变时 增大a的物质的量 平衡不移动 则a为 态 4 加热后c的质量分数减小 则正反应是 填 放热 或 吸热 反应 解题指南 解答该题要注意以下两点 1 判断可逆反应的化学计量数关系和物质状态的依据是改变压强时平衡移动的方向 2 对气体体积不变的反应 改变压强不影响化学平衡 解析 1 因为a b c都为气体 减压后平衡向逆反应方向移动 说明正反应为气体体积减小的反应 所以x y z 2 因为x y z 在增大压强时平衡发生移动 说明反应前后一定是气体体积不等的反应 因为c是气体 则a b中最多有一种物质为气体 也就是说正反应方向为气体体积增大的方向 所以增大压强平衡向逆反应方向移动 3 增加a的物质的量平衡不发生移动说明a为非气态 可能为液态或固态 4 加热后c的质量分数减小 说明平衡向逆反应方向移动 逆反应方向为吸热反应 正反应方向为放热反应 答案 1 x y z 2 逆 3 液态或固 4 放热 技巧点拨 平衡移动方向的应用 1 判断物质状态 根据压强的改变和平衡移动的方向判断反应物或生成物是否为气态物质 2 判断反应前后化学计量数关系 根据压强的改变和平衡移动的方向 判断已知可逆反应的反应物与生成物的化学计量数大小关系 3 判断反应是吸热还是放热 根据温度变化时平衡移动的方向 判断正反应为吸热反应还是放热反应 4 调控反应进行的方向 根据外界因素对化学反应速率和化学平衡的影响 可以通过控制条件的改变来实现控制平衡移动的方向 5 判断反应物的转化率改变 根据外界因素改变时平衡移动的方向 判断达到新的平衡时某反应物转化率是增大还是减小 变式训练 恒温恒容条件下 下列叙述正确的是 a 甲 乙两容器中分别加入1gso2 1go2与2gso2 2go2 反应2so2 g o2 g 2so3 g 达到平衡 so2的转化率前者大b 反应2hi g h2 g i2 g 达平衡 增大hi的物质的量 平衡不移动 c 反应2hi g h2 g i2 g 达平衡 增大hi的物质的量 hi分解率不变 体积分数不变d 反应2no2 g n2o4 g 达到平衡时 再向容器内通入一定量的no2 g 重新达到平衡后 与第一次平衡时相比 no2的体积分数增大 解析 选c 反应2so2 g o2 g 2so3 g 甲容器与乙容器相比较 甲容器中气体压强是乙容器中气体压强的1 2 所以乙中压强大 so2的转化率高 a错 2hi g h2 g i2 g 达到平衡时 增加hi的量 平衡向正反应方向移动 但是hi的转化率不变 体积分数不变 b错 c对 反应2no2 g n2o4 g 达到平衡 再加入no2 g 如果是恒容容器 则no2的体积分数减小 如果是恒压容器 no2的体积分数不变 d错 解题技巧6 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 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 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 1 一定量的混合气体在密闭容器中发生反应 ma g nb g pc g 达到平衡时 维持温度不变 将气体体积缩小到原来的1 2 当达到新的平衡时 气体c的浓度变为原平衡时的1 9倍 则下列说法正确的是 a m n pb m n pc 平衡向正反应方向移动d c的质量分数增加 解析 选b 当气体体积缩小到原来的1 2 假设平衡未发生移动 虚拟出一种中间状态 则c的浓度为原平衡时的2倍 而事实上平衡发生了移动 平衡移动的结果是c的浓度变为原平衡时的1 9倍 则可认为由虚拟中间状态向逆反应方向发生了移动 2 向一容积不变的密闭容器中充入1moln2o4 建立了平衡n2o42no2 测知n2o4的转化率为a 在其他条件不变时再通入1moln2o4 待重新建立新平衡时n2o4的转化率为b a与b的大小关系为 a a bb a bc a bd 无法确定 解析 选b 不少同学认为 增加反应物的量 能提高反应物的转化率 故而不假思索地选择a项导致错误 若在新 旧平衡之间设置一个中间过程 则有利于问题的分析与解决 假设将状态 的容器的容积扩大为原来的2倍 再加入1moln2o4 即构成其他条件不变时与之等效的中间状态 n2o4的转化率相同 将状态 压缩到状态 平衡必逆向移动 n2o4的转化率必减小 3 某温度下 在一容积可变的密闭容器中 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 4mol 保持温度和压强不变 对平衡混合物中三者物质的量作如下调整 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 解析 选c 在容积可变的情况下 如果均加倍或均减半的话 对平衡时的各物质来讲 浓度均没有发生变化 故正逆反应速率均没有发生变化 平衡不发生移动 对c d可以作如下分析 上述三种状态是等效的 对于c项 相当于在状态 的情况下再加入0 5molb b的浓度增加 平衡向正反应方向移动 符合题意 同理可知d不正确 1 在容器中进行如下反应 x2 g y2 g 2z g 已知x2 y2 z的起始浓度分别为0 1mol l 0 3mol l 0 2mol l 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 lb y2为0 4mol lc x2为0 2mol ld z为0 4mol l 解析 选a 根据反应x2 g y2 g 2z g 可知 若反应正向进行到底 x2 y2 z的浓度分别为0mol l 0 2mol l 0 4mol l 若反应逆向进行到底 则x2 y2 z的浓度分别为0 2mol l 0 4mol l 0mol l 因为反应为可逆反应 不可能进行到底 所以x2 y2 z的浓度分别位于上述值范围内 a项正确 2 一定条件下反应2ab g a2 g b2 g 达到平衡状态的标志是 a 单位时间内生成nmola2 同时消耗2nmolabb 容器内 3种气体ab a2 b2共存c ab的消耗速率等于a2的消耗速率d 容器中各组分的物质的量分数不随时间变化 解析 选d a项均表示正反应方向 b项是可逆反应的特点 无法判断反应是否达到平衡 c项表示的正 逆反应速率的大小不符合化学计量数之比 d项 反应达到平衡时 各组分的百分含量 物质的量分数 保持不变 故只有d项正确 3 已知 c s co2 g 2co g h 0 该反应达到平衡后 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b 降低温度和减小压强c 降低温度和增大压强d 升高温度和增大压强 解析 选a 因为正反应为吸热反应 所以升高温度 平衡向正反应方向移动 因为正反应方向是气体体积增大的反应 减小压强有利于平衡向正反应方向移动 a对 4 在密闭容器中进行下列反应 m g n g r g 2l 当改变温度和压强时 r的含量的变化情况如图所示 下列叙述正确的是 a 正反应吸热 l是气体b 正反应吸热 l是固体c 正反应放热 l是液体d 正反应放热 l是气体 解析 选d 压强不变都为p2时 根据 先拐先平数值大 的规律可知t1 t2 则从t2到t1的升温过程中 r的含量减少 说明正反应为放热反应 温度不变都为t2时 利用 先拐先平数值大 的规律可知压强p2 p1 当增大压强时 r的含量减少 说明逆反应为气体体积减小的反应 所以l为气体 综上所述d项正确 5 2012 合肥模拟 对于可逆反应 2a g b g 2c g h 0 下列图像正确的是 解析 选a 该反应的正反应是气体体积减小的放热反应 升高温度反应逆向移动 w c 减小 但反应速率加快 达平衡的时间缩短 a项正确 随着压强的增大 正 逆反应速率都加快 b项错 催化剂只能改变反应速率 不影响平衡 c项错 增大压强a的转化率增大 但升高温度 a的转化率减小 d项错 6 某条件下 恒容密闭容器中发生反应 co2 g 3h2