化学平衡及影响因素

化学平衡及影响因素第1页，课件共101页，创作于2023年2月1．了解化学反应的可逆性。2．了解化学平衡建立的过程。3．理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。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，认识其一般规律。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。第2页，课件共101页，创作于2023年2月第3页，课件共101页，创作于2023年2月2．化学平衡状态(1)基本要求：反应物和生成物均处于同一反应体系中，反应条件保持不变。(2)特点①所有反应物和生成物的质量(或浓度)保持不变。②正、逆反应速率相等(且不等于0)。③反应条件变化后，化学平衡状态可能被破坏，在新条件下会建立新的平衡状态。第4页，课件共101页，创作于2023年2月3．化学平衡常数(1)概念在一定温度下，一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，用符号K表示。第5页，课件共101页，创作于2023年2月(3)意义K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全；一般地说，K>105时，该反应进行得就基本完全了。(4)影响因素某一可逆反应的K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。第6页，课件共101页，创作于2023年2月知识点2化学平衡状态的移动1.化学平衡的移动(1)含义：在一定条件下，可逆反应达到化学平衡状态，如果改变影响平衡的条件(如温度、浓度、压强等)，化学平衡状态被破坏(正、逆反应速率不再相等)，直至正、逆反应速率再次相等，在新的条件下达到新的化学平衡状态。这种现象称作平衡状态的移动，简称平衡移动。第7页，课件共101页，创作于2023年2月(2)分析化学平衡移动的一般思路第8页，课件共101页，创作于2023年2月(3)化学平衡移动与化学反应速率的关系①v(正)>v(逆)：平衡向正反应方向移动；②v(正)＝v(逆)：化学平衡状态；③v(正)<v(逆)：平衡向逆反应方向移动。第9页，课件共101页，创作于2023年2月2．影响化学平衡移动的因素(1)浓度其他条件不变时，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度或减小反应物的浓度，平衡向逆反应方向移动。(2)压强①对气体体积可变的反应，其他条件不变时，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。第10页，课件共101页，创作于2023年2月②对气体体积不变的反应或无气体参加的反应，其他条件不变时，改变压强，平衡不移动。(3)温度其他条件不变时，升高温度，平衡向着吸热反应方向移动；降低温度，平衡向着放热反应方向移动。(4)催化剂催化剂能同等程度地改变正反应速率和逆反应速率，故平衡不移动。第11页，课件共101页，创作于2023年2月(5)勒夏特列原理如果改变影响化学平衡条件之一(如温度、压强、浓度等)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。第12页，课件共101页，创作于2023年2月知识点3化学反应进行的方向1.自发过程(1)含义：在一定条件下，不借助于外力就能自动进行的过程。(2)特点①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。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)。第13页，课件共101页，创作于2023年2月2．化学反应方向的判据(1)焓判据放热反应过程中体系能量降低，ΔH<0，因此具有自发进行的倾向，科学家由此提出了用焓变判断反应进行的方向，即所谓的焓判据；但有些吸热反应也能自发进行。(2)熵判据①熵：量度体系混乱的程度的物理量，符号S。同一种物质，气态时的熵值最大，液态时次之，固态时最小。第14页，课件共101页，创作于2023年2月②熵增原理：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(ΔS)大于零。③熵判据体系的混乱度增大，ΔS>0，反应有自发进行的倾向，但有些熵减的过程也能自发进行。第15页，课件共101页，创作于2023年2月(3)复合判据——自由能变化①符号：ΔG，单位：kJ·mol－1。②公式：ΔG＝ΔH－TΔS。③应用恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据，不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关，可推出下列关系式：a．当ΔH<0，ΔS>0时，ΔG<0，反应可自发进行。b．当ΔH>0，ΔS<0时，ΔG>0，反应不可自发进行。c．当ΔH>0，ΔS>0或ΔH<0，ΔS<0时，反应是否自发与温度有关。第16页，课件共101页，创作于2023年2月考点1化学平衡状态的判定1.v正＝v逆。指的是同一物质的正反应速率与逆反应速率相等。2．反应混合物中各组分的含量(质量分数，体积分数，物质的量分数)保持不变。第17页，课件共101页，创作于2023年2月可能的情况举例是否已达平衡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第18页，课件共101页，创作于2023年2月可能的情况举例是否已达平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA，即v正＝v逆平衡在单位时间内消耗了nmolB同时生成pmolC不一定平衡v(A):v(B):v(C):v(D)＝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nmolB，同时消耗qmolD不一定平衡压强压强不再变化，当m＋n≠p＋q时平衡压强不再变化，当m＋n＝p＋q时不一定平衡第19页，课件共101页，创作于2023年2月可能的情况举例是否已达平衡混合气体的平均相对分子质量(Mr)Mr一定，当m＋n≠p＋q时平衡Mr一定，当m＋n＝p＋q时不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的情况下，体系温度一定时平衡气体的密度密度一定不一定平衡颜色反应体系内有色物质的颜色不变，就是有色物质的浓度不变平衡第20页，课件共101页，创作于2023年2月第21页，课件共101页，创作于2023年2月④混合气体的压强不再改变⑤混合气体的颜色不再改变⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变A．①④⑤⑥ B．①②③⑤C．②③④⑥ D．以上全部第22页，课件共101页，创作于2023年2月第23页，课件共101页，创作于2023年2月[答案]A第24页，课件共101页，创作于2023年2月第25页，课件共101页，创作于2023年2月A．①② B．①④C．②③ D．③④[解析]该反应是有气体参加和生成的非等体积反应，该反应达到平衡的标志是正反应速率和逆反应速率相等，平衡体系中各物质的浓度不再随时间变化而变化，既然各物质浓度不变，单位体积内的气体的物质的量也就不再变化，因而压强也不再发生变化，据此，②③正确。[答案]C第26页，课件共101页，创作于2023年2月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)第27页，课件共101页，创作于2023年2月[解析]当正反应速率等于逆反应速率时，可逆反应达到平衡状态。根据化学方程式中NH3和H2的计量关系，可以看出正反应在单位时间内有3molH2发生化合反应，必定同时生成2molNH3，故有2v正(H2)＝3v正(NH3)。这时逆反应如果同时有2molNH3发生分解反应，NH3的物质的量就相当于没有变化，“表面上好像静止”达到平衡状态。所以当2v正(H2)＝3v逆(NH3)时，NH3的正、逆反应速率相等，说明反应已达到平衡状态。[答案]C第28页，课件共101页，创作于2023年2月考点2化学平衡的影响因素1.分析化学平衡移动的一般思路第29页，课件共101页，创作于2023年2月2．外界条件影响平衡移动的特殊情况(1)其他条件不变时，若改变固体或纯液体反应物的用量，由于其浓度可视为定值，所以反应前后速率不变，平衡不移动。(2)其他条件不变，改变压强时，对于反应前后气体体积不变的可逆反应，改变压强平衡不移动；对于无气体参加的可逆反应，改变压强平衡也不移动。(3)恒容时，通入稀有气体，压强增大，但平衡不移动。恒压时，通入稀有气体，压强虽不变，但体积必然增大，反应物和生成物的浓度同时减小，相当于减小压强，平衡向总体积增大的方向移动。第30页，课件共101页，创作于2023年2月(4)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。(5)在恒容的容器中，当改变其中一种物质的浓度时，必然同时引起压强改变，但判断平衡移动的方向时，应仍以浓度的影响去考虑。3．应用勒夏特列原理适用于化学平衡、溶解平衡、电离平衡、水解平衡等动态平衡。第31页，课件共101页，创作于2023年2月平衡时M的体积分数与反应条件的关系图第32页，课件共101页，创作于2023年2月A．同温同压同z时，加入催化剂，平衡时Q的体积分数增加B．同压同z时，升高温度，平衡时Q的体积分数增加C．同温同z时，增加压强，平衡时Q的体积分数增加D．同温同压时，增加z，平衡时Q的体积分数增加第33页，课件共101页，创作于2023年2月[解析]本题考查化学平衡有关知识。催化剂不能影响化学平衡，A项不正确；从图中看，同压下温度越高，平衡时M的体积分数越小，则说明平衡向正反应方向移动，B项正确；比较(1)、(2)两图可知，同温同z时压强增大，M的体积分数增大，说明压强增大平衡逆向移动，Q的含量降低，则C项错误；z很大时虽然M的转化率增大，但是Q的体积分数要减小，D项不正确。[答案]B第34页，课件共101页，创作于2023年2月A．升高温度，正反应速率增加，逆反应速率减小B．升高温度有利于反应速率增加，从而缩短达到平衡的时间C．达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动D．达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动第35页，课件共101页，创作于2023年2月[解析]这是一个正反应方向气态物质的量减小的放热反应，所以升高温度，正、逆反应速率都增加，且能缩短达到平衡的时间；达到平衡后，升高温度，平衡左移；增大压强，平衡右移。由此对比四个选项，只有选项B正确。[答案]B第36页，课件共101页，创作于2023年2月第37页，课件共101页，创作于2023年2月[解析]通入SO2使c(H2S)减小，平衡右移；充入N2压强不变时，体积增大，相当于减压，平衡右移；NH4HS为固体，浓度不变，移走或加入均不会使平衡移动；而容积不变时，充入N2，c(NH3)、n(H2S)不变，平衡不移动。[答案]BC第38页，课件共101页，创作于2023年2月考点3等效平衡规律Ⅰ：恒温恒容条件下1．恒温恒容时，对一般的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，反应物(或生成物)中同一组分的物质的量完全相同，则互为等效平衡。2．恒温恒容时，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。第39页，课件共101页，创作于2023年2月规律Ⅱ：恒温恒压条件下在恒温恒压时，可逆反应以不同的投料方式进行反应，如果根据化学方程式中计量系数比换算到同一边时，只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。条件等效条件结果恒温恒容Ⅰ反应前后气体分子数不相等A(g)＋B(g)C(g)(Δn(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含量、n、c均相同第40页，课件共101页，创作于2023年2月条件等效条件结果恒温恒容Ⅱ反应前后气体分子数相等A(g)＋B(g)2C(g)(Δn(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含量相同，n、c同比例变化恒温恒压Ⅲ所有气体可逆反应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含量、c相同，n同比例变化第41页，课件共101页，创作于2023年2月容器甲乙丙反应物投入量1molN2、3molH22molNH34molNH3NH3的浓度(mol·L－1)c1c2c3反应的能量变化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ体系压强(Pa)p1p2p3反应物转化率α1α2α3第42页，课件共101页，创作于2023年2月下列说法正确的是()A．2c1>c3 B．a＋b＝92.4C．2p2<p3 D．α1＋α3<1[解析]本题考查了等效平衡及有关计算。甲乙为等效平衡，因此c1＝c2，B项正确，C项2p2大于p3，甲、乙的转化率之和是α1＋α3<1。[答案]BD第43页，课件共101页，创作于2023年2月第44页，课件共101页，创作于2023年2月A．甲、乙提高相同温度B．甲中加入0.1molHe，乙不变C．甲降低温度，乙不变D．甲增加0.1molH2，乙增加0.1molI2[解析]初始甲、乙在同温同体积建立相同的平衡状态，要使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，可以压缩甲的体积，而乙不变，也可以降温使甲温度降低平衡右移，故C可以，A、B、D三选项中都相同，本题要注意利用等效平衡原理和平衡移动原理。[答案]C第45页，课件共101页，创作于2023年2月A．2molCB．2molA,1molB和1molHe(不参加反应)C．1molB和1molCD．2molA,3molB和3molC第46页，课件共101页，创作于2023年2月第47页，课件共101页，创作于2023年2月2molA＋3molB＋3molC相当于4molA＋4molB，则与2molA＋2molB达等效平衡，A的体积分数为a%。[答案]AB第48页，课件共101页，创作于2023年2月考点4化学平衡常数1.应用(1)判断、比较可逆反应进行程度的大小。K值越大，反应进行的程度越大；K值越小，反应进行的程度越小。第49页，课件共101页，创作于2023年2月第50页，课件共101页，创作于2023年2月(3)判断可逆反应的反应热若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。(4)计算反应物或生成物的平衡浓度及反应物的转化率。第51页，课件共101页，创作于2023年2月2．相关计算(1)步骤①写出有关化学平衡的方程式。②确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。③根据已知条件建立等式关系进行解答。第52页，课件共101页，创作于2023年2月第53页，课件共101页，创作于2023年2月(3)说明①反应物：c(平)＝c(始)－c(变)；生成物：c(平)＝c(始)＋c(变)；②各物质的转化浓度之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。第54页，课件共101页，创作于2023年2月第55页，课件共101页，创作于2023年2月C．当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时，人的智力才会受损D．把CO中毒的病人放入高压氧仓中解毒，其原理是使上述平衡向左移动[答案]C第56页，课件共101页，创作于2023年2月变式训练7．(2011·山东平邑)化学平衡常数(K)是化学反应限度的一个重要参数，该常数表示的意义是可逆反应进行的程度，K值越大，表示的意义错误的是()A．温度越高 B．反应物浓度越小C．反应进行的越完全 D．生成物浓度越大第57页，课件共101页，创作于2023年2月[解析]应用化学平衡常数的前提是一定温度下(故A是错误的)，化学平衡常数的大小表示的意义就是反应限度，即可逆反应可能进行的程度，所以化学平衡常数数值越大，可逆反应进行得就越完全，反应物的浓度越小，生成物的浓度越大，所以B、C、D三个选项的意义都是正确的。[答案]A第58页，课件共101页，创作于2023年2月8．(2009·海南，4)在25℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：物质XYZ初始浓度/mol·L－10.10.20平衡浓度/mol·L－10.050.050.1第59页，课件共101页，创作于2023年2月[答案]C第60页，课件共101页，创作于2023年2月第61页，课件共101页，创作于2023年2月[答案]D第62页，课件共101页，创作于2023年2月第63页，课件共101页，创作于2023年2月温度/℃100011501300平衡常数4.03.73.5第64页，课件共101页，创作于2023年2月已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：请回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式K＝________，ΔH________0(填“>”、“<”或“＝”)；(2)在一个容积为10L的密闭容器中，1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol，反应经过10min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)＝________、CO的平衡转化率＝________；第65页，课件共101页，创作于2023年2月(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率，可采取的措施是________。A．减少Fe的量B．增加Fe2O3的量C．移出部分CO2D．提高反应温度E．减小容器的容积F．加入合适的催化剂第66页，课件共101页，创作于2023年2月第67页，课件共101页，创作于2023年2月(3)要提高CO的平衡转化率，即使平衡向正反应方向移动，只有C项符合。第68页，课件共101页，创作于2023年2月高分策略本题重点考查化学平衡常数及计算。解此类题只要把握好三步法解题即可。第(3)题中，由于Fe、Fe2O3均为固体，故二者的量对平衡无影响，这是一个易错点，由于反应为一等体反应，故改变容器容积，即改变体系压强，平衡不移动，CO的平衡转化率不变。第69页，课件共101页，创作于2023年2月1．下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是()A．光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小B．加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3C．可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气D．增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO3[解析]催化剂对化学平衡没影响，所以B不能用化学平衡移动原理解释。[答案]B第70页，课件共101页，创作于2023年2月[解析]压强对液态固态反应体系影响不大。[答案]D第71页，课件共101页，创作于2023年2月A．若增大A的浓度，平衡体系颜色加深，D不一定是具有颜色的气体B．增大压强，平衡不移动，说明B、D必是气体C．升高温度，C的百分含量减小，说明正反应是放热反应D．若B是气体，增大A的浓度会使B的转化率增大[解析]增大压强，平衡不移动，B、D既可以是气体，也可以不是气体。[答案]B第72页，课件共101页，创作于2023年2月第73页，课件共101页，创作于2023年2月[解析]此题考查化学反应速率和化学平衡知识。催化剂能提高化学反应速率，加快反应进行，也就是提高了生产效率，A对；反应需在300℃进行是为了获得较快的反应速率，不能说明反应是吸热还是放热，B错；充入大量CO2气体，能使平衡正向移动，提高H2的转化率，C对；从平衡混合物中及时分离出产物，使平衡正向移动，可提高CO2和H2的转化率，D对。[答案]B第74页，课件共101页，创作于2023年2月第75页，课件共101页，创作于2023年2月下列有关该反应的描述正确的是()A．第6min后，反应就终止B．X的平衡转化率为85%C．若升高温度，X的平衡转化率将大于85%D．若降低温度，v正和v逆将以同样倍数减小[解析]本题考查了化学平衡图象计算，同时又考查了化学平衡移动知识，可直接判断出只有B合理，解答本题应注意方法，不一定去计算，可用排除法。[答案]B第76页，课件共101页，创作于2023年2月第77页，课件共101页，创作于2023年2月[解析]催化剂能够加快化学反应速率，可以排除A、C；催化剂不能改变化学平衡，可以排除C、D。[答案]B第78页，课件共101页，创作于2023年2月A．x＝3B．B的转化率为20%C．平衡时气体压强是原来的0.94倍D．达到平衡时A的浓度为1.4mol·L－1第79页，课件共101页，创作于2023年2月[答案]D第80页，课件共101页，创作于2023年2月A．反应达到平衡时，若两种反应物的转化率相等，则起始投入的n(NH3)∶n(O2)＝4∶5B．反应达到平衡后，对体系一直进行加压，平衡总是向逆向移动C．反应达到平衡时，若向压强固定的密闭容器中充入稀有气体，平衡不移动D．当v正(NH3)∶v正(NO)＝1∶1时，说明该化学反应已经达到平衡第81页，课件共101页，创作于2023年2月[解析]平衡时，反应物的转化率相等，则起始投入量之比应该等于化学计量数之比，故A正确；当加压到一定压强时，气态水变为非气态水，平衡会向正向移动，故B错；充入稀有气体而压强不变，相当于增大容积，平衡向体积增大的方向移动，C错；NH3、NO的正反应速率都是向右方向的速率，平衡与否其反应速率之比都等于化学计量数之比，故D错。[答案]A第82页，课件共101页，创作于2023年2月第83页，课件共101页，创作于2023年2月(3)A、C是气体，而且m＋n＝p，增大压强可使平衡发生移动，则平衡移动的方向是________。(4)加热后，可使C的质量增加，则正反应是________反应(填“放热”或“吸热”)。[解析](1)减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。(2)在一定条件下平衡不移动则反应前后气态物质的总体积不变。(3)增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动。(4)升高温度，平衡向吸热的方向移动。[答案](1)m＋n<p(2)固或液(3)逆反应方向(4)吸热第84页，课件共101页，创作于2023年2月t/(℃)70080083010001200K1.71.11.00.60.4第85页，课件共101页，创作于2023年2月回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝________，该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。(2)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是________。A．容器中压强不变B．混合气体中c(CO)不变C．v生成(H2)＝v消耗(H2)D．c(CO2)＝c(CO)第86页，课件共101页，创作于2023年2月(3)830℃时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，缩小容器的体积，平衡________移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)。第87页，课件共101页，创作于2023年2月[解析](1)根据化学平衡常数的表达式书写，即可写出K的表达式。由化学平衡常数K和温度t的关系式可以看出温度越高平衡常数越小，说明反应混合物中CO2和H2的浓度越小，即升高温度有利于向逆反应方向进行，则正反应为放热反应。(2)达到化学平衡状态的依据是v正＝v逆，各组分的浓度保持不变，而该反应前后气体的物质的量不变，因此容器内压强不变不能作为依据。(3)其他条件不变的情况下，缩小容器的体积相当于增大容器内压强，则该平衡不移动。第88页，课件共101页，创作于2023年2月第89页，课件共101页，创作于2023年2月第90页，课件共101页，创作于2023年2月第91页，课件共101页，创作于2023年2月一、化学反应速率[例1](2010·海南，3)对于化学反应3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是()A．v(W)＝3v(Z)B．2v(X)＝3v(Z)C．2v(X)＝v(Y)D．3v(W)＝2v(X)第92页，课件共101页，创作于2023年2月[解析]依题意，根据方程式化学计量数之比可得：v(W)：v(X)：v(Y)：v(Z)＝3：2：4：3。则C选项正确。[答案]C第93页，