高优指导高三化学一轮复习 7.3 化学平衡的移动学反应进行的方向 新人教

第3节化学平衡的移动

化学反应进行的方向精选ppt-2-考纲要求:1.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,认识并能用相关理论解释其一般规律。2.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。精选ppt-3-基础梳理考点突破考点一

化学平衡的移动1.化学平衡移动的过程在一定条件下,可逆反应达到平衡状态,v(正)=v(逆),如果改变影响平衡的条件(如温度、浓度、压强等),v(正)≠v(逆),化学平衡状态被破坏,直至正、逆反应速率再相等,在新条件下达到新的化学平衡状态,这种现象叫做化学平衡状态的移动,简称化学平衡的移动。2.化学平衡移动与化学反应速率的关系(1)v(正)>v(逆):平衡向正反应方向移动。(2)v(正)=v(逆):反应达到平衡状态,平衡不发生移动。(3)v(正)<v(逆):平衡向逆反应方向移动。精选ppt-4-基础梳理考点突破3.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:精选ppt-5-基础梳理考点突破4.化学平衡移动原理——勒夏特列原理(1)原理内容。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物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。(2)原理解读。①“减弱这种改变”——升温平衡向着吸热反应方向移动;增加反应物浓度平衡向反应物浓度减小的方向移动;增大压强平衡向气体物质的量减小的方向移动。②化学平衡移动的结果只是减弱了外界条件的改变,而不能完全抵消外界条件的改变,更不能超过外界条件的变化。精选ppt-6-基础梳理考点突破自主巩固

判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)化学反应速率发生变化,化学平衡一定发生移动

(×)(2)若改变影响平衡的一个因素,平衡正向移动,反应物的转化率都增大

(×)(3)在一定条件下,平衡正向移动,该反应的化学平衡常数一定增大

(×)(4)由温度或压强改变引起的平衡正向移动,反应物的转化率一定都增大

(√)(5)若改变条件正反应速率增大,则平衡正向移动

(×)(6)一定条件下,反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡状态,若将反应容器的容积减半,平衡正向移动,在平衡移动的过程中正反应速率先增大后减小直至达到新的平衡状态

(√)精选ppt-7-基础梳理考点突破分析外界条件对化学平衡的影响时要注意:1.当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时,由于其“浓度”是恒定的,不随其量的增减而变化,故改变这些固体或液体的量,对平衡没影响。2.对于无气体或反应前后气态物质的化学计量数相等的可逆反应,压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的,故平衡不移动。精选ppt-8-基础梳理考点突破精选ppt-9-基础梳理考点突破例1将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气,反应为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)

ΔH=+131.5kJ·mol-1,达到平衡后,只改变一种条件,下列叙述正确的是

。

(1)移走一部分碳,平衡左移,水蒸气的转化率降低(2)改变条件,平衡右移,CO、H2的产量一定增加(3)恒温恒容时,充入CO,CO的体积分数一定增加(4)恒温恒容时,充入等物质的量的CO和H2,CO和H2的体积分数均增加(5)采取措施使化学平衡常数K增大,碳的转化率增大(6)恒温恒容时,抽走部分水蒸气,c(H2O)/c(CO)的值减小(7)体积不变,充入氦气,压强增大,平衡左移精选ppt-10-基础梳理考点突破

答案:(2)(3)(5)(6)解析:(1)碳为固体,对反应速率及平衡移动均无影响,错误;(3)由CO体积分数表达式,可知充入CO,n(CO)、n(总气体)均增大,但因为n(CO)增大导致n(总气体)增大,所以n(CO)增大的程度大,正确;(4)因为原平衡时n(CO)=n(H2),所以充入等物质的量的CO和H2,相当于在原平衡基础上加压,平衡左移CO和H2的体积分数均减小,错误;(5)只有升高温度K才增大,正确;(6)相当于在原平衡基础上减压,平衡右移,c(H2O)/c(CO)的值减小,正确;(7)体积不变时充入氦气,反应体系中各物质的浓度不变,平衡不移动,错误。精选ppt-11-基础梳理考点突破方法技巧:不同条件下的转化率变化规律(1)若反应物起始量之比等于化学计量数之比,达平衡后,它们的转化率相等。(2)若反应物起始量之比不等于化学计量数之比,达平衡后,过量的物质转化率较小。(3)对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)(恒温恒容)若只增加A的量,平衡向正反应方向移动,B的转化率增大,A的转化率减小。若按原比例同倍数地增加反应物A和B的量,反应物的转化率与气体反应物的化学计量数有关:①若m+n=p+q,平衡不移动,A、B的转化率都不变;②若m+n>p+q,平衡向正反应方向移动,A、B的转化率都增大;③若m+n<p+q,平衡向逆反应方向移动,A、B的转化率都减小。精选ppt-12-基础梳理考点突破答案解析解析关闭答案解析关闭精选ppt-13-基础梳理考点突破2.某恒温密闭容器中,可逆反应A(s) B+C(g)

ΔH>0达到平衡。缩小容器体积,重新达到平衡时,C(g)的浓度与缩小体积前的平衡浓度相等。以下分析正确的是

(

)A.产物B的状态只能为固态或液态B.平衡时,单位时间内n(A)消耗∶n(C)消耗>1∶1C.保持体积不变,向平衡体系中加入B,平衡可能向逆反应方向移动D.若开始时向容器中加入1molB和1molC,达到平衡时放出热量的数值与ΔH的绝对值相等答案解析解析关闭缩小容器体积相当于加压,C(g)的浓度与缩小体积前的平衡浓度相等,所以加压平衡逆向移动,即逆反应为气体分子数减小的反应,因为反应物只有固体,所以B的状态不能确定,A选项错误,C选项正确;B选项,n(A)消耗相当于正反应速率,n(C)消耗相当于逆反应速率,平衡时正、逆反应速率相等,B错误;ΔH表示的是生成1molB和1molC吸收的热量,此反应是可逆反应,不能进行到底,所以D选项错误。答案解析关闭C精选ppt-14-基础梳理考点突破3.(1)(2013全国Ⅱ,28节选)在1.0L密闭容器中放入0.10molA(g),在一定温度进行如下反应:A(g) B(g)+C(g)

ΔH=+85.1kJ·mol-1,欲提高A的平衡转化率,应采取的措施为

。

(2)(2013海南化学,14节选)CuBr2分解的热化学方程式为:2CuBr2(s) 2CuBr(s)+Br2(g)

ΔH=+105.4kJ·mol-1。在密闭容器中将过量CuBr2于487K下加热分解,平衡时p(Br2)为4.66×103Pa。①如反应体系的体积不变,提高反应温度,则p(Br2)将会

(填“增大”“不变”或“减小”)。

②如反应温度不变,将反应体系的体积增加一倍,则p(Br2)的变化范围为

。精选ppt-15-基础梳理考点突破答案:(1)升高温度、降低压强(2)①增大②2.33×103Pa<p(Br2)≤4.66×103Pa解析:(2)①升高温度,平衡右移,Br2的含量增大;②假设体积增大一倍平衡不移动,则p(Br2)==2.33×103Pa,但体积增大,平衡右移使压强增大,且一定不能大于原来的4.66×103Pa,反应体系中只有一种气体,所以达到平衡后压强为4.66×103Pa。精选ppt-16-基础梳理考点突破考点二

理论联系实际——化学反应原理在生产、生活中的应用化工生产适宜条件选择的一般原则1.从化学反应速率分析,既不能过快,又不能太慢。2.从化学平衡移动分析,既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性。3.从原料的利用率分析,增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,从而降低生产成本。4.从实际生产能力分析,如设备承受高温、高压能力等。5.注意催化剂的活性对温度的限制。6.工业生产中既不能片面地追求高转化率,也不能只追求高反应速率,应寻找比较高的反应速率并获得适当平衡转化率的反应条件。精选ppt-17-基础梳理考点突破自主巩固

判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)在工业生产中用反应2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)

ΔH<0合成乙醇,为了提高原料气的转化率并提高效益,可以在低温下进行生产

(×)(2)依据2CO+2NO2CO2+N2

K=2.5×10121,可知汽车尾气处理装置只需采用合适的催化剂即可除去汽车尾气中的CO和NO(√)精选ppt-18-基础梳理考点突破化工生产中需综合考虑的几个方面1.原料的来源、除杂,尤其考虑杂质对平衡及催化剂的影响。2.原料的循环利用,反应热的综合利用。3.产物的污染处理。4.产物的酸碱性对反应的影响。5.气体产物的压强对平衡造成的影响。6.改变外界条件对多平衡体系的影响。7.化学反应速率与平衡转化率的问题。8.催化剂的选择及其活性温度问题。精选ppt-19-基础梳理考点突破精选ppt-20-基础梳理考点突破(2)工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9),控制反应温度600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下:精选ppt-21-基础梳理考点突破①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实

。

②控制反应温度为600℃的理由是

。

(3)某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸气工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度;该工艺中还能够发生反应:CO2+H2 CO+H2O,CO2+C 2CO。新工艺的特点有

(填编号)。

①CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移②不用高温水蒸气,可降低能量消耗③有利于减少积炭④有利于CO2资源利用精选ppt-22-基础梳理考点突破(2)①正反应方向气体分子数增加,加入水蒸气稀释,相当于起减压的效果②600℃,乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低,反应速率慢,转化率低;温度过高,选择性下降。高温还可能使催化剂失去活性,且能耗大(3)①②③④精选ppt-23-基础梳理考点突破精选ppt-24-基础梳理考点突破(2)①在体积可变的容器中掺入水蒸气相当于把各反应物和产物稀释了,又由于该反应为气体体积增大的反应,因此相当于减小了压强,平衡右移,乙苯的平衡转化率增大;②根据图示可知,在600℃乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性都是最高的,由于该反应为吸热反应,如果温度太低则反应速率较小,且平衡转化率太低;如果温度太高,则苯乙烯的选择性降低。(3)该反应消耗H2,故使乙苯脱氢反应的化学平衡右移,①正确;②获得水蒸气需要消耗大量能源,②正确;CO2与C(s)发生反应生成CO(g),可以减少积炭,③正确;两个反应都消耗CO2,④正确。精选ppt-25-基础梳理考点突破方法技巧:(1)用化学反应原理解答实际问题时,要从两个方面(反应快慢——反应速率、反应进行的程度——平衡常数及平衡的移动)进行解答。(2)答题时,一定要抓住题目的要求及题干中的一些关键词或关键句,如本题中的“维持体系总压p恒定”“保持常压”“可降低操作温度”等。精选ppt-26-基础梳理考点突破跟踪训练

1.(2013全国Ⅰ,节选)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:甲醇合成反应:精选ppt-27-基础梳理考点突破回答下列问题:(1)分析二甲醚合成反应(ⅳ)对于CO转化率的影响

。

(2)2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-204.7kJ·mol-1。根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响

。答案解析解析关闭(2)化工生产中既要考虑产率(化学平衡移动原理),也要考虑化学反应速率。答案解析关闭(1)消耗甲醇,促进甲醇合成反应(ⅰ)平衡右移,CO转化率增大;生成的H2O,通过水煤气变换反应(ⅲ)消耗部分CO(2)该反应分子数减少,压强升高使平衡右移,CO和H2转化率增大,CH3OCH3产率增加。压强升高使CO和H2浓度增加,反应速率增大精选ppt-28-基础梳理考点突破2.CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH

0(填“>”或“<”)。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是

。

答案解析解析关闭由题图中曲线可知,CO的转化率随温度升高而降低,所以正反应为放热反应。选择250℃、1.3×104Pa的反应条件主要是250℃,1.3×104Pa时,CO转化率已接近最大值,没有必要再加大压强增加生产成本。答案解析关闭<在1.3×104kPa下,CO转化率已较高,再增大压强CO转化率提高不大,而生产成本增加,得不偿失精选ppt-29-基础梳理考点突破考点三

化学反应进行的方向1.自发过程(1)定义:在一定条件下,不需要借助光、电等外力作用就能自动进行的过程。(2)特点:①体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态(体系对外部做功或放出能量);②在密闭条件下,体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。2.熵、熵变(1)熵是量度体系混乱程度的物理量,符号为S。(2)影响熵大小的因素①相同条件下,物质不同熵不同。②同一物质的熵:气态(g)>液态(l)>固态(s)。(3)熵变=反应产物的总熵-反应物的总熵,符号为ΔS。精选ppt-30-基础梳理考点突破3.化学反应方向的判据

精选ppt-31-基础梳理考点突破自主巩固

判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)放热过程均可以自发进行,吸热过程均不能自发进行

(×)(2)CaCO3 CaO+CO2↑是一个熵增的过程

(√)(3)反应2Mg(s)+CO2(g) 2MgO(s)+C(s)能自发进行,则该反应的ΔH一定小于0(√)(4)同一物质,其熵值由大到小的顺序为S(g)>S(l)>S(s)(√)(5)ΔH<0、ΔS>0时,反应一定能自发进行

(√)精选ppt-32-基础梳理考点突破例3(2014贵州贵阳期末)下列说法正确的是

(

)A.焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的B.在恒温、恒压条件下,焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判断依据D.在其他条件不变的情况下,使用催化剂,一定可以改变化学反应进行的方向答案解析解析关闭A项,由自由能ΔG=ΔH-TΔS<0时,该反应肯定能自发进行知当ΔH<0,ΔS>0时该反应一定自发,错误;C项,焓变和熵变均不是判断反应自发性的唯一条件,应综合考虑,错误;D项,使用催化剂可以降低反应的活化能,加快化学反应速率,但不能改变化学反应进行的方向,错误。答案解析关闭B精选ppt-33-基础梳理考点突破跟踪训练

1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)(2015天津理综)Na与H2O的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行

(

)(2)(2014天津理综)某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应

(

)(3)(2014江苏化学)2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行,则该反应的ΔH>0(

)(4)(2013江苏化学)反应NH3(g)+HCl(g) NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH<0(

)答案解析解析关闭(1)Na与H2O放热,ΔH<0,生成气体ΔS>0,所以ΔH-TΔS<0,可自发进行,正确;(2)当ΔH-TΔS<0时,反应能自发进行,吸热反应的ΔH>0,吸热反应能自发,说明ΔS>0,正确;(3)(4)中反应的ΔS均小于0,所以这两个反应的ΔH一定小于0。答案解析关闭(1)√

(2)√

(3)×

(4)√精选ppt-34-基础梳理考点突破2.(2013天津理综)(1)已知汽缸中生成NO的反应为N2(g)+O2(g) 2NO(g)

ΔH>0汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是

。

(2)汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g) 2C(s)+O2(g)已知该反应的ΔH>0,简述该设想能否实现的依据:

。

(3)目前,在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染,其化学反应方程式为

。

答案解析解析关闭答案解析关闭精选ppt-35-(七)巧解化学反应速率和化学平衡图像题化学反应速率和化学平衡的图像类试题是化学试题中的一种特殊题型,其特点是:图像是题目的主要组成部分,把所要考查的化学知识寓于图中曲线,具有简明、直观、形象的特点。随着高考改革的不断深入,这种数形结合类型试题仍将高频出现。考情分析解题策略典例剖析精选ppt-36-考情分析解题策略典例剖析精选ppt-37-考情分析解题策略典例剖析题型一

浓度—时间图像典例1.COCl2的分解反应为COCl2(g) Cl2(g)+CO(g)

ΔH=+108kJ·mol-1。反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出):精选ppt-38-考情分析解题策略典例剖析(1)计算反应在第8min时的平衡常数K=

;

(2)比较第2min反应温度T(2)与第8min反应温度T(8)的高低:T(2)

(填“<”“>”或“=”)T(8);

(3)若12min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)=

mol·L-1;

(4)比较产物CO在2~3min、5~6min和12~13min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2~3)、v(5~6)、v(12~13)表示]的大小

;

(5)比较反应物COCl2在5~6min和15~16min时平均反应速率的大小:v(5~6)

v(15~16)(填“<”“>”或“=”),原因是

。

精选ppt-39-考情分析解题策略典例剖析精选ppt-40-考情分析解题策略典例剖析答案:(1)0.234mol·L-1

(2)<

(3)0.031(4)v(5~6)>v(2~3)=v(12~13)

(5)>在相同温度时,该反应的反应物浓度越高,反应速率越大精选ppt-41-考情分析解题策略典例剖析方法归纳:(1)从曲线的升、降并结合具体数值入手,书写正确的方程式或求方程式中的计量数。(2)从斜率入手,斜率大的反应速率就大,斜率为0,则表示达到平衡状态。(3)从“拐点”“断点”入手,判断条件的改变。如果一个图像中的曲线出现不连续的情况,要根据“断点”前后各物质浓度的大小,分析出外界条件的变化情况,结合反应速率及平衡的影响因素即可分析得出答案。精选ppt-42-考情分析解题策略典例剖析题型二

百分含量或转化率—时间(温度、压强)图像典例2.密闭容器中进行的可逆反应:aA(g)+bB(g) cC(g)在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下,混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是(

)A.T1<T2,p1<p2,a+b>c,正反应为吸热反应B.T1>T2,p1<p2,a+b<c,正反应为吸热反应C.T1<T2,p1>p2,a+b<c,正反应为吸热反应D.T1>T2,p1>p2,a+b>c,正反应为放热反应精选ppt-43-考情分析解题策略典例剖析解析:解答该题要综合运用“定一议二”和“先拐先平”。由(T1,p1)和(T1,p2)两条曲线可以看出:①温度(T1)相同,但压强为p2时先出现“拐点”,达到平衡所需的时间短,即反应速率大,所以p2>p1;②压强较大(即压强为p2)时对应的w(B)较大,说明增大压强平衡逆向移动,则a+b<c。由(T1,p2)和(T2,p2)两条曲线可以看出:①压强(p2)相同,但温度为T1时先出现“拐点”,达到平衡所需的时间短,即反应速率大,所以T1>T2;②温度较高(即温度为T1)时对应的w(B)较小,说明升高温度平衡正向移动,故正反应为吸热反应。答案:B精选ppt-44-考情分析解题策略典例剖析解题技巧:(1)先拐先平,数值大:在含量—时间曲线中,先出现拐点的则先达到平衡,说明反应速率快,该曲线表示的温度较高或压强较大。(2)定一议二:在含量—T/p曲线中,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(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。即确定横坐标所示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后(通常可画一垂线),讨论横坐标与曲线的关系。精选ppt-45-考情分析解题策略典例剖析题型三

速率—温度(或压强)图像典例3.可逆反应mA(g) nB(g)+pC(s)

ΔH=Q,温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合图中的两个图像,以下叙述正确的是(

)A.m>n,Q>0 B.m>n+p,Q>0C.m>n,Q<0 D.m<n+p,Q<0解析:由题左图可知升高温度逆反应速率增大的快,所以平衡逆向移动,正反应为放热反应,Q<0;由题右图可知增大压强正反应速率增大的快,所以平衡正向移动,m>n,C选项正确。答案:C精选ppt-46-考情分析解题策略典例剖析方法归纳:(1)交点时v(正)=v(逆),是平衡状态。(2)看斜率,改变条件哪个方向的速率曲线斜率大,平衡就向哪个方向移动,然后结合化学平衡移动原理进行分析。精选ppt-47-考情分析解题策略典例剖析题型四

恒温线或恒压线图像典例4.(2015全国Ⅱ,27节选)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:精选ppt-48-考情分析解题策略典例剖析回答下列问题:(1)反应①的化学平衡常数K表达式为

;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为

(填曲线标记字母),其判断理由是

。

图1精选ppt-49-考情分析解题策略典例剖析图2精选ppt-50-考情分析解题策略典例剖析(2)合成气组成=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示,α(CO)值随温度升高而

(填“增大”或“减小”),其原因是

;图2中的压强由大到小为

,其判断理由是

。

精选ppt-51-考情分析解题策略典例剖析解析:(1)反应①的化学平衡常数K表达式为因反应①为放热反应,所以平衡常数应随温度升高而变小,所以a曲线能反映平衡常数K随温度的变化。(2)升高温度,反应①平衡向左移动,使体系中n(CO)增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生n(CO)增大;总结果是随温度升高,CO的转化率降低。因为相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于增大CO的转化率;反应③为气体分子数不变的反应,压强改变对平衡不产生影响。所以压强增大,CO转化率升高,在图2中,同一温度下,CO转化率高的对应压强大,则p3>p2>p1。精选ppt-52-考情分析解题策略典例剖析答案:(1)a反应①为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小(2)减小升高温度时,反应①