高三化学复习第九章化学平衡教案_第1页
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文档简介

1、山丹一中高三化学集体备课教案 执笔人:王钰国第九章 化学平衡考纲要求:1了解化学反应速率的概念,反应速率的表示方法,理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响。2了解化学反应的可逆性。理解化学平衡的含义及其与反应速率之间的联系。3理解勒夏特列原理的含义。理解浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。4以合成氨工业生产为例,用化学反应速率和化学平衡的观点理解工业生产的条件。高考趋势展望本章是高考考查的重点,其热点主要集中在:1.根据化学方程式,确定各物质的反应速率,并能进行简单的计算;2.通过化学反应速率的测定方法,考查数学(数据)处理的能力;3.理解化学平衡的含义,确定某种情

2、况下化学反应是否建立平衡;4.勒夏特列原理在各类平衡中的应用,有关转化率、消耗量、气体体积变化等有关计算;5.用图象表示外界条件对化学平衡的影响,或者根据图象推测外界条件的变化。化学反应速率和化学平衡是每年高考的必考内容,出现的题目类型有选择题和填空题。在选择题部分中,以考查化学平衡的基本概念和影响平衡移动的条件为主,化学平衡计算的考查也时有出现。而在卷中,常出现思维强度较高的题目,以考查考生的思维判断能力。今后高考命题的变化趋势是:化学反应速率将依据其外在影响因素选择反应条件,或探究并建立化学反应速率的数学模型,或者给定某一反应速率与时间的变化曲线图象,提出合理的解释。化学平衡这部分基本理论

3、在化工生产中的应用,是科学技术与社会的紧密结合。因而涉及此内容的高考试题将以中学化学知识为落点,紧贴社会生产、日常生活、环境、能源、材料、健康等实际命题,既全面考查学生的知识、技能,又充分利用高考这一特殊手段展开素质教育。预计化工生产中选择适宜温度和压强、促进或抑制某反应的进行而选择的酸碱性环境等,将是高考重点开发的题型。第一节 化学反应速率复习目标:1.化学反应速率的表示方法2.化学反应速率与化学方程式中的化学计量系数的关系,有关速率的计算3.影响反应速率的因素。复习课时:二课时复习内容:一、 化学反应速率1. 化学反应速率的意义:表示某一化学反应进行程度快慢的一种物理量。2表示方法:一般用

4、单位时间内某一种反应物或生成物的物质的量浓度的变化值来表示表达式: vCt单位: mol/(L.s) 、mol/(L.min)等 3. 注意(1) 以上所指的反应速率是平均反应速率而不是瞬时反应速率同一反应在不同时刻,瞬时反应速率不同(2) 无论浓度的变化是增加还是减少,一般都取正值,所以化学反应速率一般为正值。(3) 同一反应在同一时间内,用不同物质来表示的反应速率可能不同但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。对于同一反应:mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)来说vA:vB:vC:vDnA:nB:nC:nDCA:CB:CC:CDm:n:p:q(4) 比较同一反

5、应不同条件下的反应快慢,必须转换为同一物质表示的化学反应速率,再比较其数值的大小(5) 不能用固体或纯液体表示化学反应速率。化学反应速率是用单位时间内物质的浓度变化来表示的,对于固体(如C)和纯液体(如H2O)来说,由于它们的浓度可以视为常数,是不变化的,因此不能用固体或纯液体来表示化学反应速率,同时注意,这里讲的是纯液体而不是溶液。【题型示例】1. 已知反应A+3B 2C+D在某段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率为1mol·L-1,则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为( )A、0.5mol·L-1·min-1 B、1mol·L-1

6、83;min-1C、2mol·L-1·min-1 D、3mol·L-1·min-12. 有关2SO2O2 2SO3反应的下列图象正确的是( )3. 根据以下叙述回答下列问题.把0.6mol X气体和0.4mol Y气体混合于2L容器中,使它们发生反应:3X(气)Y(气) nZ(气)2W(气)5 min末已生成0.2 molW,若测知以Z浓度变化表示的平均反应速率为0.01 mol/(L.min),则:(1)上述反应中系数n的值是( ).1 .2 .3 .44.反应:A + 3B 2C + D,在四种不同情况下的反应速率分别为: 该反应进行得最快的是 (

7、) ABCD5. 反应4NH3+5O2 4NO+6H2O在5L的密闭容器中进行,半分钟后,NO的物质的量增加了0.3mol,则此反应的平均速率(表示反应物的消耗速率或生成物的生成速率)为( )A、 B、C、 D、二、影响化学反应速率的因素 1. 内因:物质本身结构及性质是反应速率的主要决定因素。化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。物质的结构不同其化学键的牢固程度不同,反应的速率不同。2. 外因:外界条件在一定范围内影响反应速率如浓度、温度、压强、催化剂及其它明确:对于可逆反应来说,条件的改变对正逆反应速率的影响趋势是一致的,只是倍数可能不同。(1)浓度:当其它条件不变时,增加反应物的浓度,

8、可以增大反应的速率。 固体或纯液体浓度视为常数,它们物质的量的变化不会引起反应速率的变化,故不能用它表示反应速率但固体颗粒的大小导致接触面的大小,故影响反应速率(2)压强:对于有气体参加的反应来说,当温度一定时,增大体系的压力,反应速率会加大。增大压强,只有使容器体积减小的反应,速率才能增大。反之亦然 恒容条件,增加与反应无关的气体,容器总压增加,但与反应有关的气体物质各自的分压不变,各自浓度不变,故反应速率不变 恒压条件,增加与反应无关的气体,容器体积增加,对于反应有关的气体物质相当于减压,故反应速率减小总之,有气体参加的反应,压强的影响,实质上是指容器容积的改变,导致各气体的浓度同等程度的

9、改变,从而影响反应速率(3)温度:在其它条件不变的情况下,升高温度,化学反应要加快。经过实验测定,温度每升高10,反应速率通常要增大到原来的24倍。 (4)催化剂: 催化剂可以加快化学反应速率,也可以减慢化学反应速率,前者称之为正催化剂,后者称之为负催化剂。通常情况下,正催化剂用得较多,若无特殊说明,都是指正催化剂。(5)其他因素:反应物颗粒的大小、溶剂的性质以及光、超声波、磁场等都可以改变某个反应的速率。3.条件改变引起化学反应速率变化的原因内因:化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成,物质结构不同化学键的牢固程度不同。外因:化学键的断裂是靠有效碰撞来实现的。活化分子有合适的取向就可以发生有

10、效碰撞。而一般情况下,活化分子的百分数是一定的。【题型示例】1.把下列四种X溶液,分别加入四个盛有10 ml 2 mol/L盐酸的烧杯中,均加入水稀释到50ml,此时X和盐酸和缓和地进行反应,其中反应速率最大的是 ( ).10 ml 4 mol/L的X溶液 .20 ml 3 mol/L的X溶液.20 ml 2 mol/L的X溶液 .10 ml 2 mol/L的X溶液2.将ag块状碳酸钙跟足量盐酸反应,反应损失的质量随时间的变化曲线如下图的实线所示,在相同的条件下,将b g (a>b)粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应,则相应的曲线(图中虚线所示)正确的是 ( ) 3. 足量的Fe粉与一定量的盐

11、酸反应,反应速率太快,为了减慢反应速率,但又不影响产生氢气的总量,应加入下列物质中的 .水 .NaCl(固) .NaCl溶液 . Na2SO4溶液.NaNO3溶液 .NaOH溶液 .Na2CO3溶液 .NaAc溶液 .CuSO4溶液4在其它条件不变时,10时以某物质表示的反应速率为3 ,已知温度每升高10反应速率是原来的2倍,则温度为50时,该反应的速率为: ( )A48 ·S1 B36 ·S1 C24 ·S1D12 ·S15.设C+CO22CO-Q1反应速度为V1 N2+3H22NH3+Q2 反应速度为V2,对于上述反应,当温度升高时,V1和V2的变化

12、情况为 ( )A 同时增大 B 同时减小 C 增大,减小 D 减小,增大第二节 化学平衡状态及其影响因素复习目标:1.化学反应的可逆性2.化学平衡状态的判断3.外界条件对化学平衡的影响4.等效平衡及其应用5.化学平衡的有关图像复习课时:五课时复习过程:一、化学平衡状态1. 可逆反应:在同一条件下,能同时向正、逆两个方向进行的反应。2. 平衡建立过程:在一定条件下,正反应应是从一定速率开始的,而逆反应是从零开始的,随时间推移,正、逆反应速率相等,反应达到平衡。3.定义:一定条件下的可逆反应里,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变,这一状态称作化学平衡状态。4.特征

13、:逆,等,动,定,变。 可逆反应(1)前提 外界条件一定 v正v逆0(同种物质) (2)实质 百分含量不随时间而变化(各种物质)5.化学平衡状态的判断 (1)平衡的标志等速标志:v正v逆 ,指反应体系中的同一种物质来表示的正反应速率和逆反应速率相等.对不同种物质而言,速率不一定相等.百分含量不变标志正因为v正v逆0,所以同一瞬间同一物质的生成量等于消耗量.总的结果是混合体系中各组成成分的物质的量、质量、物质的量浓度、各成分的百分含量、转化率等不随时间变化而改变.(2)化学平衡状态的判断:举例反应mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质

14、的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA,即v正=v逆平衡在单位时间内消耗了n molB同时生成p molC,均指v正不一定平衡vA:vB:vC:vD=m:n:p:q,v正不一定等于v逆不一定平衡在单位时间内生成了n molB,同时消耗q molD,因均指v逆不一定平衡压 强m+np+q时,总压强一定(其他条件一定)平衡m+n=p+q时,总压强一定(其他条件一定)不一定平衡混合气体的平均分子量()一定时,只有当m+np+q时,平衡一定,但m+

15、n=p+q时不一定平衡体系的密度密度一定不一定平衡温 度任何化学反应都伴随着能量变化,在其他条件不变的条件下,体系温度一定时平衡例1.在恒温下的密闭容器中,有可逆反应A2(g)B2(g)2AB(g),达到平衡的标志是( B ) A 容器内总压强不随时间变化 B 混和物中A2、B2和AB的百分含量一定 C 混和物中A2、B2和AB各浓度相等 D 单位时间内生成n mol A2 ,同时生成n mol B2例2.反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)在温度和容积不变的条件下进行。能表明反应达到平衡状态的叙述是 ( B )A.容器内压强不再变化  

16、0;  B.Fe3O4的物质的量不变 C.(H2O)=(H2)    D.反应不再进行例3.可逆反应N23H22NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是 ( C ) A 3v正(N2)v正(H2) B v正(N2)v逆(NH3)C 2v正(H2)3v逆(NH3) D v正(N2)3v逆(H2)二、影响化学平衡的条件1化学平衡的移动:可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程。平衡移动方向:取决于v¢正与v¢逆的相对大小 若v¢正v¢逆, 则正移 若v

17、¢正v¢逆, 则逆移 若v¢正v¢逆, 则不移2影响化学平衡移动的因素(1)浓度在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,都可以使平衡均向正反应方向移动。减小反应物浓度或增大生成物浓度,都可以使化学平衡均向逆反应方向移动。 注意:改变固体和纯液体的量,平衡不移动。V(正)由反应物的浓度决定,反应物的浓度越大,V(正)越大; V(逆)由生成物的浓度决定,生成物的浓度越大,V(逆)越大(2)压强对反应前后气体体积之和不变的反应,例如:,改变压强,化学平衡不发生移动。压强对化学平衡的影响实质上是浓度对化学平衡的影响,即通过缩小气体体积增大压强,对

18、反应前后气体体积之和发生改变的可逆反应例如:若增大加强,平衡向气体体积减小的方向移动。当减小压强时,平衡向气体体积增大的方向移动。例如:,在一定条件下建立平衡状态。变化过程可用如图所示表示。压强改变时平衡混合物各组分浓度均发生相应改变,增大压强v正、v逆都增大,减小压强v正、v逆都减小,增大压强,反应速率加快,达到化学平衡所需时间就短。充入稀有气体 a密闭容器容积固定,充入惰性气体,体系压强虽增大,但平衡不移动,因惰性气体不参与反应,平衡混合气体各组分浓度因容积固定而不发生改变。b恒压条件下充入惰性气体容器容积可变,平衡移动。因容积增大、平衡混合气体浓度减小,平衡向气体体积增大的反应方向移动。

19、(3)温度无论吸热反应还是放热反应,升高温度,反应速率都加快,达到化学平衡状态所需时间就短,降低温度反应速率都减慢,达到化学平衡状态所需时间就长。升高温度平衡向吸热反应方向移动,降低温度,平衡向放热反应方向移动,例:在一定条件下反应:正反应吸热,建立平衡状态。由于催化剂同等程度改变正逆反应速率,平衡不移动,但可缩短达到平衡所用的时间。3. 平衡移动原理:(勒夏特列原理):如果改变影响平衡的一个条件(浓度、温度或压强),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。原理中既指明了平衡移动的方向,也指明了平衡移动的结果。(1)移动方向:原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是:升高温度时,平衡向吸热反应方向移

20、动;增加反应物,平衡向反应物减小的方向移动;增大压强时,平衡向体积缩小的方向移动。(2)移动结果: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,新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。如增大反应物A的浓度,平衡右移,但达到新平衡时,A的浓度比原平衡更大。例1 下列说法正确的是( ) A. 其他条件不变,增大某一反应物的浓度,反应物的转化率一定都增大B. 对于有气体参加的反应,其他条件不变,增大压强体积缩小,体系中各气体的浓度一定增大C. 对于有气体参加的反应,改变压强使平衡向右移动,生成的气体的浓度一定增大D. 增大反应物的浓度,平衡向右移动,生成物的体积分数一定增大答案:B解析:本题涉

21、及的物理量的变化如转化率、浓度、体积分数等,都是由两个量决定的(如转化率由转化浓度和起始浓度决定),若改变条件使两个量都向同向变化,最终该物理量的变化方向则很难确定,要看两个量中哪个变化的更快。例2 某温度下,反应N2O4(气)2NO2(气)Q在密闭容器中达平衡。下列说法不正确的是( )A. 加压时(体积变小),正反应速率增大B. 保持体积不变,加入少许NO2,将使正反应速率减小C. 保持体积不变,加入少许N2O4,再达平衡时,颜色加深D. 保持体积不变,升高温度,再达平衡时,颜色加深解析:该反应正向为气体分子数增加的吸热反应,加压正逆反应速率同时增大,但逆反应速率增加更快,A正确。恒温恒容下

22、加入NO2,生成物浓度突然增大,逆反应速率突然增大,正反应速率从平衡点逐渐增大,B错。恒温恒容下加入N2O4,平衡右移,生成更多的NO2,c(NO2)增大,颜色加深,C正确。升高温度,平衡右移,生成更多的NO2,c(NO2)增大,颜色加深。答案:B例3对于可逆反应2A(g)+B(g)2C(g)+Q到达平衡后,当升高温度时,平衡逆向移动,其原因是( )A. 正反应速率增加,逆反应速率下降B. 逆反应速率上升,正反应速率下降C. 正逆反应速率同时增大且倍数一样D. 正逆反应速率同时增大,逆反应速率增加的更快答案:D解析:由于温度、压强、浓度等外在条件既能影响速率,又能影响平衡移动,因此容易混为一谈

23、,好象正反应速率增大的反应平衡一定右移,正反应速率减小的反应平衡一定左移。这里要注意的是,只要增大压强,升高温度或增加浓度,不论正逆反应速率都会同时增大,平衡移动的方向由正逆反应速率增加的相对快慢决定。若正反应速率增加的快,平衡右移,反之,平衡左移。三、等效平衡1等效平衡的概念:相同条件下可逆反应不管从正反应方向开始,还是从逆反应方向开始,或从正、逆反应两个方向同时开始,若达到平衡状态时,各组分的物质的量分数(或气体体积分数)相同,则称为等效平衡。2等效平衡的实质和方法:在相同的条件下,将反应物(或生成物)按“一边倒”的方法转换成生成物(或反应物),如果其物质的量浓度相同(或相当),则一定会达

24、到等效平衡。3等效平衡的类型在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),对同一可逆反应,起始时加入物质的物质的量不同,达平衡时的状态规律如下表:条件等效条件结果恒温恒容(n(g)0)投料换算成相同物质表示时量相同两次平衡时各组分百分量、n、c均相同(全等平衡)恒温恒容(n(g)=0)投料换算成相同物质表示时等比例两次平衡时各组分百分量相同,n、c同比例变化(等比平衡)恒温恒压投料换算成相同物质表示时等比例两次平衡时各组分百分量、c相同,n同比例变化4解答化学平衡问题的重要思维方法(1)可逆反应“不为零”原则可逆性是化学平衡的前提,达到平衡时应是反应物和生成物共存的状态,每种物质的物质的量不为零。一般可

25、用极限分析法推断:假设反应不可逆,则最多生成产物多少,有无反应物剩余,余多少。这样的极值点是不可能达到的,故可用确定某些范围或在范围中选择合适的量。(2)“一边倒”原则可逆反应,在条件相同时(等温等容),若达到等同平衡,其初始状态必须能互变,从极限角度看,就是各物质的物质的量要相当。因此,可以采用“一边倒”的原则来处理以下问题:化学平衡等同条件(等温等容)aA (g)+ bB (g) cC (g)始 a b 0 平衡态始 0 0 c 平衡态始 x y z 平衡态为了使平衡=根据“一边倒”原则,即可得x+z=a+=1y+z=b+=1(3)“过渡态”方法思路:各种反应物的浓度增加相同倍数,相当于增

26、大体系压强,根据平衡移动方向来确定转化率的变化情况。5、等效平衡题型分析:基本形式有两种(1)已知是等效平衡,判断各物质的量。(2)已知各物质的量,判断是否是等效平衡。关键是审题时找出条件,根据条件进行分析判断。例1:在一定温度下,把2 mol SO2和1 mol O2通入一定容积的密闭容器中,发生如下反应,当此反应进行到一定程度时反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中维持温度不变,令a、b、c分别代表初始时加入的的物质的量(mol),如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡状态时,反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完全相同。请填空: (1

27、)若a=0,b=0,则c=_。 (2)若a=0.5,则b=_,c=_。 (3)a、b、c的取值必须满足的一般条件是_,_。(请用两个方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c) 解析:通过化学方程式:可以看出,这是一个化学反应前后气体分子数不等的可逆反应,在定温、定容下建立的同一化学平衡状态。起始时,无论怎样改变的物质的量,使化学反应从正反应开始,还是从逆反应开始,或者从正、逆反应同时开始,它们所建立起来的化学平衡状态的效果是完全相同的,即它们之间存在等效平衡关系。我们常采用“等价转换”的方法,分析和解决等效平衡问题。 (1)若a=0,b=0,这说

28、明反应是从逆反应开始,通过化学方程式可以看出,反应从2 mol SO3开始,通过反应的化学计量数之比换算成和的物质的量(即等价转换),恰好跟反应从2 mol SO2和1 mol O2的混合物开始是等效的,故c=2。 (2)由于a=0.5<2,这表示反应从正、逆反应同时开始,通过化学方程式可以看出,要使0.5 mol SO2反应需要同时加入0.25 mol O2才能进行,通过反应的化学计量数之比换算成SO3的物质的量(即等价转换)与0.5 mol SO3是等效的,这时若再加入1.5 mol SO3就与起始时加入2 mol SO3是等效的,通过等价转换可知也与起始时加入2 mol

29、SO2和1 mol O2是等效的。故b=0.25,c=1.5。 (3)题中要求2 mol SO2和1 mol O2要与a mol SO2、b mol O2和c mol SO3建立等效平衡。由化学方程式可知,c mol SO3等价转换后与c mol SO2和等效,即是说,和与a mol SO2、b mol O2和c mol SO3等效,那么也就是与2 mol SO2和1 mol O2等效。故有。例2: 向某密闭容器中充入1molCO和2molH2O(g),发生反应:CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g);当反应达到平衡时,CO的体积分数为x。若维持容器的体积和温度不变

30、,四种物质按下列四种配比充入该容器中,达到平衡时CO的体积分数大于x的是()A0.5molCO1.5molH2O(g)0.4molCO20.4molH2B1molCO1molH2O(g)1molCO21molH2C0.5molCO2molH2O(g)1molCO21molH2D0.5molCO1.5molH2O(g)0.5molCO20.5molH2解析A项相当于加入0.9molCO和1.9molH2O(g),可理解为先加入0.9molCO和1.8molH2O(g),此时与原平衡等效,然后再加入0.1molH2O(g),则CO的体积分数减小,小于X,A错。B项相当于加2molCO和2molH2

31、O(g),可理解为先加入1molCO和2molH2O(g),此时与原平衡等效,再加入1molCO,则CO的体积分数大于X,B正确。C项相当于加入1.5molCO和3molH2O(g),与原平衡等效,CO的体积分数不变,C错。D项相当于加入1molCO和2molH2O(g),与原平衡等效,X的体积分数不变,D错。答案B练习:1.在一恒定容积的容器中充入4molA和2molB发生如下反应:2A(g)B(g)xC(g),达到平衡后,C的体积分数为W%。若维持容积和温度不变,按1.2molA、0.6molB和2.8molC为起始物质,达到平衡后,C的体积分数仍为W%,则x的值为()A只能为2 B只能为

32、3C可能为2,也可能为3 D无法确定2.已知700K时,N2+3H2 2NH3 ;H Q ,现有甲、乙两个容积相等的密闭容器。保持700K条件下,向密闭容器甲中通入1molN2和3molH2,达平衡时放出热量 Q1;向密闭容器乙中通入0.5molN2和1.5molH2,达平衡时放出热量 Q2。则Q、Q1、Q2的大小关系是:A、 Q = Q1 = 1/2 Q2 B、 QQ1 2Q2C、 Q 2Q2 Q1 D、 Q = Q1 = Q23.选取两个密闭容器A、B,向A、B中都加入1g,SO2和O2发生如下反应:SO2(g)O2(g)SO3(g),H<0。反应开始之前A与B同温、同压、同容,反应

33、开始之后,A保持恒温、恒容,B保持恒温、恒压,并都达到化学平衡状态。下列说法中正确的是( )A.平衡时SO2的转化率A >B B.平衡时的化学反应速率A < BC.平衡时混合气体的平均摩尔质量A >BD.可逆反应从开始到平衡,放出的热量A >B4、I恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下发应:A(气)B(气)C(气)(1)若开始时放入1molA和1molB,到达平衡后,生成a molC,这时A的物质的量为 mol。(2)若开始时放入3molA和3molB,到达平衡后,生成C物质的量为 mol。(3)若开始时放入x molA,2molB和1molC,到达平衡后,A和

34、C的物质的量分别是ymol和3a mol,则x mol,y mol。(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,待再次到达平衡后,C的物质的量分数是 。II若维持温度不变,在一个与(1)反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应。(5)开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成b molC。将b与(1)小题中的a进行比较 (选填一个编号)。(甲)ab (乙)ab (丙)ab (丁)不能比较a和b的大小练习题答案:1.C 2.B 3.B 4.(1)1-a (2)3a (3)2 3-3a (4)a/(2-a) (5)乙 补充例题(例3,例4各班根据实际情况选用)例3:在一个固定容积

35、的密闭容器中,保持一定的温度进行以下反应: 已知加入1 mol H2和2 mol Br2时,达到平衡后生成a mol HBr(见下表已知项),在相同条件下,且保持平衡时各组分的体积分数不变,对下列编号的状态,填写下表中的空白。 解析:在定温、定容下,建立起化学平衡状态,从化学方程式可以看出,这是一个化学反应前后气体分子数相等的可逆反应。根据“等价转换”法,通过反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量之比与原平衡相同,则达到平衡后与原平衡等效。 因为标准项中n(起始):n(起始):n(HBr平衡)=1:2:a,将n(H2起始)=2 mol,n(Br2起始)=4

36、 mol,代入上式得n(HBr平衡)=2a。 参照标准项可知,n(HBr平衡)=0.5a mol,需要n(H2起始)=0.5 mol,n(Br2起始)=1 mol,n(HBr起始)=0 mol。而现在的起始状态,已有1 mol HBr,通过等价转换以后,就相当于起始时有0.5 mol H2和0.5 mol Br2的混合物,为使n(H2起始):n(Br2起始)=1:2,则需要再加入0.5 mol Br2就可以达到了。故起始时H2和Br2的物质的量应为0 mol和0.5 mol。 设起始时HBr的物质的量为x mol,转换成H2和Br2后,则H2和Br2的总量分别为()mol和

37、()mol,根据,解得。设平衡时HBr的物质的量为y mol,则有,解得。 例4:如图所示,在一定温度下,把2体积N2和6体积H2通入一个带有活塞的容积可变的容器中,活塞的一端与大气相通,容器中发生以下反应:(正反应放热),若反应达到平衡后,测得混合气体的体积为7体积。据此回答下列问题:(1)保持上述反应温度不变,设a、b、c分别代表初始加入的N2、H2和NH3的体积,如果反应达到平衡后混合气体中各气体的体积分数仍与上述平衡相同,那么: 若a=1,c=2,则b=_。在此情况下,反应起始时将向_(填“正”或“逆”)反应方向进行。 若需规定起始时反应向逆反应方向进行,

38、则c的取值范围是_。(2)在上述装置中,若需控制平衡后混合气体为6.5体积,则可采取的措施是_,原因是_。解析:(1)化学反应:在定温、定压下进行,要使平衡状态与原平衡状态等效,只要起始时就可以达到。已知起始时各物质的体积分别为1体积N2、b体积H2和2体积。根据“等价转换”法,将2体积通过反应的化学计量数之比换算成和的体积,则相当于起始时有(1+1)体积和(b+3)体积,它们的比值为,解得b=3。因反应前混合气体为8体积,反应后混合气体为7体积,体积差为1体积,由差量法可解出平衡时为1体积;而在起始时,的体积为c=2体积,比平衡状态时大,为达到同一平衡状态,的体积必须减小,所以平衡逆向移动。

39、 若需让反应逆向进行,由上述所求出的平衡时的体积为1可知,的体积必须大于1,最大值则为2体积和6体积完全反应时产生的的体积,即为4体积,则。(2)由6.5<7可知,上述平衡应向体积缩小的方向移动,亦即向放热方向移动,所以采取降温措施。 四、平衡移动的应用1平衡正向移动与反应物转化率的关系(1)如果是温度或压强的改变而引起平衡正向移动,则反应物的转化率增大。(2)反应物用量的改变对化学平衡影响的一般规律:若反应物不只一种:如aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)在不改变其他条件时,只增加A的量,平衡向正反应方向移动,但是A的转化率减小,而B的转化率增大。

40、若是分解反应或是按比例同倍数地增加反应物的用量,则平衡正向移动。但反应物的转化率则与反应条件和反应物的计量系数有关: 在恒温恒容时,相当于改变压强,反应物的转化率与气体物质的计量数有关:如aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)如a+b = c + d,A、B的转化率都不变;如a+ b>c+ d,A、B的转化率都增大;如a + b < c + d,A、B的转化率都减小。在恒温恒压时,相当于等效平衡,A、B的转化率不变。 2混合气体平均相对分子质量变化的判断(1)只有气体参加和生成的平衡体系,如aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) 若a+b = c +

41、 d,则反应前后总物质的量不变,总质量也不变,平均相对分子质量不变。若a+ b>c+ d,则反应前后总物质的量减小,因总质量不变,平均相对分子质量增大。 若a + b < c + d,则反应前后总物质的量增大,因总质量不变,平均相对分子质量减小。(2)有固体或液体参加的平衡体系,如aA(g) + bB(s) cC(g) + dD(g)若a = c + d,则反应前后总物质的量不变,总质量增大,平均相对分子质量增大。若ac+ d,则反应前后总物质的量、总质量同时改变,平均相对分子质量或增大、或减小、或不变。3分析化学平衡移动得一般思路注意:(1)不要把V正增大与平衡正向移动等同起来。

42、(2) 不要把平衡向正反应方向移动与反应物转化率的增大等同起来例1: 一真空密闭容器中盛有1molPCl5,加热到200时发生如下反应: PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)反应达到平衡时,PCl5所占体积分数为M%。若同一温度和同一容器中,最初投入的是2molPCl5,反应达到平衡时,PCl5所占体积分数为N%。则M和N的正确关系是(1996年高考化学试测题)A.M>N B.N>M C.M=N D.无法比较思路分析:此题可看成是1molPCl5反应达平衡后,其余条件不变,再投入1molPCl5,平衡当然向右移动:PCl5减小,PCl3和Cl2增加,但PCl5的体积分数N%

43、是否比原来M%小,难以判断。若换一个角度,用压强的改变来考虑,比较好理解:假设将2molPCl5投入到另一个容积为题给容器2倍的反应器里,保持题给的其他条件不变,达到化学平衡后,PCl5的体积分数也应为M%,然后缩小容器的容积,由于PCl5的分解是一个体积增大的反应,缩小容器容积等于加大压强,平衡移向气体体积小的一方(PCl5),故PCl5所占体积分数N%在原来M%的基础上增大。答案:B例2某温度下,在一容积可变的容器中,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和4mol。保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡右

44、移的是( )(A)均减半 (B)均加倍 (C)均增加1mol (D)均减小1mol解析由于是在容积可变的容器中,所以在“均减半”或“均加培”时,相当于A、B、C三物质的浓度都没有改变,平衡不会移动。同样由于容积可变,“均增加1mol”时相当于A、C物质的浓度减小,B物质的浓度增大,平衡向右移动;“均减小1mol”时相当于A、C物质的浓度增大,B物质的浓度减小,平衡向左移动。答案选C。例3可逆反应:3A(气)=3B(?)+C(?);H>0,随着温度升高,气体平均相对分子质量有变小趋势,则下列判断正确的是 (A) B和C可能都是固体 (B) 若C为气体,则B一定为固体 (C)若C为固体,则B

45、一定是气体 (D) B和C一定都是气体 解析 温度升高,反应正向移动。如果B、C都为固体,则气相环境中只有A一种气体,气体平均相对分子质量应该不变。如果B为气体,C为固体,则B的相对分子质量一定小于A,故平均相对分子质量减小。如果C为气体,B为固体,则C的相对分子质量可能大于、等于、小于A,故平均相对分子质量增减不能确定。如果B、C都为气体,则由于气体摩尔数增加,而质量不变,故平均相对分子质量要减小 。答案选C。五、化学平衡的图像化学反应速率、化学平衡等内容是化学学科中培养学生观察图像和处理图像信息能力的较好载体,所以高考命题时常把化学平衡内容跟图像结合起来。化学平衡图像分析的一般方法和思路:

46、(1)看图像 一看面:看清图像中横坐标和纵坐标的含义。 二看线:弄清图像中线的斜率或线走势的意义。 三看点:明确曲线的起点、终点、交点及拐点等。 四看是否需要辅助线:等温线,等压线等。 五看量:定量图像中有关量的多少(2)想规律:联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响(3)作判断:认准某些关键点、数据在解题中的特定作用,全面、准确的从图中找出直接或是隐含的化学相关知识。解化学平衡图像题应特别注意:“定一议二”,即图像中有三个量时,则确定一个量(恒量)来分别讨论另两个量的关系;“先拐先平,数值大”,即曲线中先出现拐点的,则该曲线所示条件下先出现平衡,该曲线所示温度或压强较大。分类讨论:

47、做图像题,识图是关键,以坐标的不同含义把常见图像分为五类:1. 浓度(物质的量)时间图 此类图象能说明各平衡体系组分(或某一成分)在反应过程中的变化情况。解题时要注意各物质曲线的折点(达平衡时刻),各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中化学计量数关系等情况。2. 速率时间图此类图象定性地揭示了v正、v逆随时间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律,体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征,以及平衡移动的方向。3. 转化率(含量)时间温度(压强)图 这类图象反映了反应物或生成物的量在不同温度(压强)下对时间的关系,解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时,应是化学反应达到平衡的特征。规律

48、:先拐先平,数据大。4、转化率(含量) 温度(压强)图:该类图象的纵坐标为反应物的转化率或某物质的百分含量,横坐标为温度或压强;包括等温线与等压线。5速率温度(压强)图这类图有两种情况,一是不隐含时间因素的速率时间图,二是隐含时间变化的速率时间图。题型实例:(各班根据实际情况选择使用)1、浓度(或物质的量)-时间图 例1、 今有反应x(g) + y(g) 2z(g) +热量,若反应开始经t1秒后达到平衡,又经t2秒后由于反应条件的改变使平衡破坏,到t3时又过平衡(如图所示),试分析,从t2到t3曲线变化的原因是( )A增大了x或y的浓度 B使用了催化剂C增加了反应体系的压强 D升高了反应的温度

49、2、速率-时间图象(Vt 图象)例2、判断下列图象中时间t2时可能发生了哪一种变化? 分析平衡移动情况。练习:下图是可逆反应A+2B 2C+3D的化学反应速率和化学平衡,随外界条件改变而变化的情况。 由图可推断: 正反应是 反应,(填放热或吸热)若A、B是气体,D的状态是 。例3、下图表示某可逆反应达到平衡过程中某一反应物的vt图象,我们知道v=c/ t;反之,c= v×t。请问下列vt图象中的阴影面积表示的意义是( )A、从反应开始到平衡时,该反应物的消耗浓度 B、该反应物的生成浓度C、该反应物实际减小的浓度3、转化率(或产率、百分含量等)-时间图象例4、可逆反应mA(s)+nB(

50、g) pC(g)+qD(g)。反应中,当其它条件不变时,C的质量分数与温度(T)和压强(P)的关系如上图,根据图中曲线分析,判断下列叙述中正确的是( )(A)达到平衡后,若使用催化剂,C的质量分数增大(B)平衡后,若升高温度,则平衡向逆反应方向移动(C)平衡后,增大A的量,有利于平衡正向移动(D)化学方程式中一定有np+q解题技巧: “先拐先平,数值大”:先出现拐点的则先达到平衡,说明该曲线表示的温度较高或压强较大。练习1:在密闭容器中进行下列反应:M(g)+N(g) R(g)+2L,在不同条件下R的百分含量R%的变化情况如下图,下列叙述正确的是( )A、正反应吸热,L是气体 B、正反应吸热,

51、L是固体C、正反应放热,L是气体 D、正反应放热,L是固体或液体练习2:已知:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2(g); H=-1025KJ/mol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( )4、百分含量(转化率或产率)-压强(或温度)图象例5、在可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g);H<0中m、n、p为系数,且m+n>p。分析下列各图,在平衡体系中A的质量分数与温度t、压强P关系正确的是( )解题技巧: “定一议二”:图像中有三个变量,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系。例6、可逆反应nX(g)+Y(g) mZ

52、(g)(正反应为吸热反应),但反应达到平衡后,混合气体中X的转化率与温度(t)的关系如图所示。a点和b点是反应达到平衡时曲线上的两点;c点和d点是反应未达到平衡时曲线外的两点。若于密闭容器中以定压条件进行反应,当v正 v逆时,则在图中可表明此种情况的是( ) A. a点 B. b点 C. c点 D.d点5、速率压强(或温度)图象例7:下列各图是温度或压强对反应2A(s)+2B(g) 2C(g)+D(g)(正反应为吸热反应)的正逆反应速率的影响,其中正确的图象是( )AV正V逆TVBV正V逆TVCV正V逆PvDV正V逆PV当然,除此之外还有其他各类图像,例如,转化率与起始两物质之比的关系图等。综合应用:对于可逆反应:A2(g)+3B2(g)2AB3(g)+Q(Q>0),下列图像中正确的是( )小结:本节课主要复习了化学平衡的几种典型的图象题型,只有在正确理解化学平衡相关规律及准确识图的基础上,才能较好地解题。

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