高考化学一轮复习第22讲化学平衡状态课件

1、第22讲化学平衡状态【考纲要求】 1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2.掌握化学平衡的特征。3.能正确计算化学反应的转化率()。4.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,能用相关理论解释其一般规律。5.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。考点1可逆反应与化学平衡状态知识梳理1.可逆反应正反应逆反应小于2.化学平衡状态(1)概念在一定条件下的可逆反应中,正反应速率与逆反应速率 ,反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持 的状态。相等不变(2)建立过程在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下:最大逐渐减小逐渐

2、增大以上过程可用如图表示:(3)化学平衡特征可逆v(正)=v(逆)浓度或百分含量3.平衡转化率【多维思考】判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。提示:(1)(2)(3)(4)(5)提示:(6)(7) (8)考点演练考向一可逆反应中物质浓度的判断1.(2017湖南五市十校联考)在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.4 mol/L、0.2 mol/L、0.4 mol/L。当反应达到平衡时,可能存在的数据是( )A.SO2为0.8 mol/L,O2为0.4 mol/LB.SO2为0.5 mol/LC.

3、SO3为0.8 mol/LD.SO2、SO3均为0.3 mol/LB解析:所给反应为可逆反应。假设SO2(g)和O2(g)全部转化为SO3(g) 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)初始(mol/L)0.4 0.2 0.4变化(mol/L)0.4 0.2 0.4平衡(mol/L)0 0 0.8假设SO3(g)全部转化为SO2(g)和O2(g) 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)初始(mol/L)0.4 0.2 0.4变化(mol/L)0.4 0.2 0.4平衡(mol/L)0.8 0.4 0由以上分析可知达到平衡时:0c(SO2)0.8 mol/L;0c(O2)0.4 mol/L

4、;0c(SO3)0.8 mol/L。SO2为0.8 mol/L,O2为0.4 mol/L不在范围内,A不可能;SO2范围0c(SO2)0.8 mol/L,B可能;SO3浓度不在范围0c(SO3)0.8 mol/L内,C不可能;据元素守恒,c(SO2)与c(SO3)和始终为0.8 mol/L,D不可能。2.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g) 2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为 0.1 molL-1、0.3 molL-1、0.08 molL-1,则下列判断正确的是( )A.c1c2=31B.平衡时,Y和Z的生成速率之比

5、为23C.X、Y的转化率不相等D.c1的取值范围为0c10.14 molL-1D解析:平衡浓度之比为13,转化浓度亦为13,故c1c2=13且X、Y的转化率相等,A、C不正确;平衡时Y生成表示逆反应,Z生成表示正反应,若达平衡vY(生成)vZ(生成)应为32,B不正确;由可逆反应的特点可知0c10.14 molL-1,D正确。方法规律极端假设法确定物质的浓度范围1.原理:可逆反应不可能进行完全,反应体系各物质同时共存。2.方法:假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。考向二化学平衡状态的判定3.导学号 96656139 可逆反应:2NO2 2NO+O

6、2在体积固定的密闭容器中,达到平衡状态的标志是:单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率比为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平均摩尔质量不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态( )A. B.C. D.全部C解析:单位时间内生成n mol O2等效于消耗2n mol NO2同时生成2n mol NO2,故正确;只要反应发生,就有用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率比为221的状态,故错误;混合气体的颜色不再改变的状态,说明二氧化氮的浓度不变,反应达平衡状态,故

7、正确;混合气体的密度一直不改变,故错误;混合气体的平均摩尔质量不再改变的状态,说明气体的物质的量不变,反应达平衡状态,故正确;混合气体的压强不再改变的状态,说明气体的物质的量不变,反应达平衡状态,故正确。4.一定温度下在容积恒定的密闭容器中,进行如下可逆反应:A(s)+2B(g) C(g)+D(g),下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是( )混合气体的密度不再变化时容器内气体的压强不再变化时混合气体的总物质的量不再变化时B的物质的量浓度不再变化时混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态当v正(B)=2v逆(C)A. B.C. D.只有A 解析:A为固态,反应正向进行时气体质量增大,逆向进行时

8、气体质量减小,所以,密度不变时平衡,正确;该反应前后气体体积不变,所以压强不变时不一定平衡,错误;该反应前后气体物质的量相等,所以混合气体的总物质的量不变不一定平衡,错误;B的浓度不变,说明反应达到平衡,正确;混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态,说明气体的质量不变,正、逆反应速率相等,反应达到平衡,正确;v正(B)=2v逆(C)时,说明正、逆反应速率相等,反应达到平衡,正确。 判断化学平衡状态的方法“正逆相等,变量不变”方法规律注意以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志:1.某一时刻,各物质的浓度(或物质的量或分子数)之比等于化学计量数之比的状态。2.恒温、恒容条件下气体体积

9、不变的反应,混合气体的压强或气体的总物质的量不随时间而变化,如2HI(g) I2(g)+H2(g)。3.全部是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不随时间而变化,如2HI(g) I2(g)+H2(g)。4.全部是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。考点2化学平衡的移动知识梳理1.化学平衡移动的过程2.影响化学平衡的外界因素(1)影响化学平衡的因素正逆减小增大不移动吸热放热不能(2)几种特殊情况说明改变固体或纯液体的量,对化学平衡没影响。同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响。3.勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的化学

10、物质的浓度),平衡向能够 这种改变的方向移动。减弱【多维思考】1.判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。(1)化学平衡发生移动,速率一定改变。速率改变,化学平衡一定发生移动。()(2) 升高温度,化学平衡一定发生移动。()提示:(1)(2)(3)(4)(5) 提示:(6)(7) (8)(9)(6)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)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( )A. B. C. D.解析:该反应为气体体积增大的吸热反应,所以升温和减压均可以促使反应正向移动,可以。恒压通入

11、惰性气体,相当于减压,平衡正向移动,可以。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响,不可以。增加CO的浓度,将导致平衡逆向移动,不可以。2.(2017辽宁大连模拟)反应NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g) 在某温度下达到平衡,下列各种情况中,不会使平衡发生移动的是( )A.温度、容积不变时,通入SO2气体B.移走一部分NH4HS固体C.容器体积不变,充入HCl气体D.保持压强不变,充入氮气B1.解析化学平衡移动题目的一般思路方法规律2.压强的影响实质是浓度的影响,所以只有当这些“改变”造成浓度改变时,平衡才有可能移动。3.化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变,而不是“抵消”外界条

12、件的改变。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,A的浓度在增大的基础上减小,但达到新平衡时,A的浓度一定比原平衡大;若将体系温度从50 升高到80 ,则化学平衡向吸热反应方向移动,达到新的平衡状态时50 T80 ;若对体系N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)加压,例如从 30 MPa加压到60 MPa,化学平衡向气体分子数减小的方向移动,达到新的平衡时30 MPap60 MPa。考向二化学平衡移动结果的分析与判断3.(2017河南郑州模拟)下列说法正确的是( )A.改变反应条件使平衡向正反应方向移动,反应物的转化率一定增大B.浓度变化引起平衡向正反应方向移动,

13、反应物的转化率一定增大C.温度或压强的变化引起平衡向正反应方向移动,反应物的转化率一定增大D.催化剂可使化学反应速率加快,使反应物的转化率增大C解析:改变反应条件使平衡向正反应方向移动,反应物的转化率不一定增大,例如合成氨反应中通入氮气,氮气转化率降低,A错误;根据A中分析,反应物的转化率不一定增大,B错误;温度或压强的变化引起平衡向正反应方向移动,反应物的转化率一定增大,C正确;催化剂可使化学反应速率加快,但不能改变反应物的转化率,D错误。4.导学号 96656286 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)H0。当改变某个

14、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X的浓度变小C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正确;增大压强,平衡正向移动,但容器的体积减小,X的浓度增大,B错误;充入一定量Y,X的转化率增大,而Y的转化率减小,C错误;使用适当催化剂,只能加快反应速率,不能改变平衡,X的体积分数不变,D错误。5.在压强为0.1 MPa、温度为300 条件下,a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇:CO(g)

15、+2H2(g) CH3OH(g)H2c(SO3)甲C.若活塞固定在3处不动,达平衡时甲、乙两容器中SO2的体积分数: (SO2)乙 2(SO2)甲D.若活塞固定在7处不动,达平衡时两容器中SO3的物质的量分数相等B构建“虚拟的第三平衡”法解决平衡间的联系方法规律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,再与新平衡形成新的联系,以形成有利于问题解决的新模式,促使条件向结论转化,例如:(1)构建等温等容平衡思维模式:新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。(2)构建等温

16、等压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例,见图示):新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动。真题体验 感悟考法明确考向考向一化学平衡状态的判断答案:a、c考向二外界条件对平衡移动的影响2.(双选题)(2016海南卷,11)由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )A.由XY反应的H=E5-E2B.由XZ反应的Hp3p2p1。答案:(1)p4p3p2p1正反应为气体分子数减小的反应,相同温度下,压强增大,乙烯转化率提高(2)气相直接水合法常采用的工艺条件为:磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度290 、压强6.9 MPa, =0.61。乙烯的转化率为5%,若要进一步提高乙烯转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以采取的措施有、 。考向三等效平衡4.(双选题)(2016江苏卷,15)一定温度下,在3个体积均为 1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)达到平衡。下列说法正确的是( )容器温度/K物质的起始浓度/molL-1物质的平衡浓度/m