高考化学总复习-第七章-23-化学平衡的移动和化学反应进行的方向课件

第七章化学反应速率和化学平衡第23讲化学平衡的移动和化学反应进行的方向

微考点•大突破微充电•大收获微考点•大突破

探微提能点点结合1.对平衡移动概念的理解(v正＝v逆)(v正≠v逆)(v′正＝v′逆)各组分含 各组分含 各组分含量又量保持一定量改变保持新的一定微考点1影响化学平衡移动的因素基础微回扣2.影响化学平衡移动的因素(1)浓度。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，平衡向________方向移动，此时v正_____v逆；反之，如果__________________________________，可使化学平衡向 方向移动，此时v正______v逆。(2)压强。对有气体参加的可逆反应，反应前后体积发生变化时，若其他条件不变，增大压强会使平衡向_______________的方向移动，反之向________________的方向移动。气体体积在反应前后保持不变的反应，则改变压强对平衡______________。无影响

正反应

＞

减小反应物浓度或增大生成物浓度

＜

气体体积缩小

气体体积扩大

逆反应

(3)温度。其他条件不变时,升温使平衡向______________方向移动；降温使平衡向__________________方向移动。对于一个可逆反应,如果正反应放热,则逆反应一定_________。吸热

吸热反应

放热反应

减弱这种改变

平衡

影响平衡的一个

一个实质化学平衡移动的实质是外界条件影响了化学反应速率,使得v正≠v逆,平衡将发生移动。两个注意应用勒夏特列原理分析问题时应注意(1)不要把v正增大与化学平衡向正反应方向移动等同,只有v正>v逆时,才使化学平衡向正反应方向移动。(2)不要把化学平衡向正反应方向移动与反应物转化率的提高等同,当反应物总量不变时,化学平衡向正反应方向移动,反应物的转化率提高；当增大一种反应物的浓度,使化学平衡向正反应方向移动时,会使另一种反应物的转化率提高,而本身的转化率降低。判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。1．温度改变，平衡一定发生移动()警示:任何反应都伴随着能量的变化，通常表现为吸热或放热，故温度改变，化学平衡将发生移动。2．只要v(正)增大，平衡一定正向移动()警示:平衡正向移动是因为v(正)大于v(逆)，若v(正)、v(逆)都增大，则平衡不一定正向移动。3．不论恒温恒容，还是恒温恒压容器，加入稀有气体，平衡皆发生移动()警示:恒温恒容容器中的化学平衡，当充入稀有气体时，化学平衡不移动。×

√

×

4．起始加入原料的物质的量相等，则各种原料的转化率一定相等()警示:只有起始原料的物质的量之比等于方程式的化学计量数比，原料的转化率才相等。5．通过改变一个条件使某反应向正反应方向移动，转化率一定增大()警示:若反应物不止一种的反应通过增大某反应物的浓度使反应正向移动，则该反应物的转化率减小。×

×

一、化学平衡移动的分析1.实质化学平衡移动的实质是外界条件(如浓度、温度、压强)破坏了原平衡状态，使正、逆反应速率不再相等，当v(正)＞v(逆)时，平衡向正反应方向移动，当v(正)＜v(逆)时，平衡向逆反应方向移动，当v(正)＝v(逆)时，平衡不发生移动，然后在新的条件下达到正、逆反应速率再次相等。方法微总结

改变条件反应特征改变条件瞬间达到新平衡前v(正)与v(逆)关系平衡移动方向v(正)v(逆)增大c(A)增大c(C)可逆反应加快不变不变加快v(正)＞v(逆)v(正)＜v(逆)正反应方向逆反应方向减小c(A)减小c(C)可逆反应减慢不变不变减慢v(正)＜v(逆)v(正)＞v(逆)逆反应方向正反应方向改变条件反应特征改变条件瞬间达到新平衡前v(正)与v(逆)关系平衡移动方向v(正)v(逆)增大压强m＋n＝p＋qm＋n＞p＋qm＋n＜p＋q加快加快v(正)＝v(逆)v(正)＞v(逆)v(正)＜v(逆)平衡不移动正反应方向逆反应方向减小压强m＋n＝p＋qm＋n＞p＋qm＋n＜p＋q减慢减慢v(正)＝v(逆)v(正)＜v(逆)v(正)＞v(逆)平衡不移动逆反应方向正反应方向改变条件反应特征改变条件瞬间达到新平衡前v(正)与v(逆)关系平衡移动方向v(正)v(逆)升高温度ΔH＞0ΔH＜0加快加快v(正)＞v(逆)v(正)＜v(逆)正反应方向逆反应方向降低温度ΔH＞0ΔH＜0减慢减慢v(正)＜v(逆)v(正)＞v(逆)逆反应方向正反应方向使用催化剂可逆反应加快加快v(正)＝v(逆)平衡不移动解析:本题考查化学平衡的移动。该反应为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。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响，增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。答案:B(1)C中的气体颜色________(填“变浅”或“变深”)。(2)若25℃时,起始时仅有NO2气体,达到平衡时,c(NO2)＝0.0125mol·L－1,c(N2O4)＝0.0321mol·L－1,则NO2的起始浓度为_________________________,NO2的转化率为________。Ⅱ.在三支容积均为30cm3针筒中分别抽入10cm3NO2气体,将针筒前端封闭。将第二支针筒活塞迅速推至5cm3处,此时气体的颜色变深,一段时间后气体颜色又变浅了,但仍比第一支针筒气体的颜色深。①推进针筒后颜色变深的原因是_____________________________________________________；②一段时间后气体颜色又变浅的原因是__________________________________________________；③在此过程中,该反应的化学平衡常数将________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),NO2的转化率将________。不变

变浅

0.0767mol·L－1

83.7%

气体的体积减小,NO2浓度增大,气体的颜色加深

压强增大,平衡向正反应方向移动

增大

解析:Ⅰ.(1)NH4NO3晶体溶解是吸热过程，所以平衡会向正反应方向移动，颜色变浅。(2)把N2O4转换为NO2，所以开始时c(NO2)＝0.0125mol·L－1＋0.0321mol·L－1×2＝0.0767mol·L－1，其转化率为(0.0767mol·L－1－0.0125mol·L－1)/0.0767mol·L－1≈83.7%。Ⅱ.①推动活塞，气体的体积减小，NO2浓度增大，气体的颜色加深。②推动活塞，减小气体的体积，增大压强，平衡向正反应方向移动，颜色会变浅。③此过程中温度无变化，平衡常数不变，但平衡向正反应方向移动，所以NO2的转化率增大。解析:正反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，A项错误。加水稀释，平衡向离子数目增多的方向移动，平衡向逆反应方向移动，B项错误。常温下加压对水溶液的平衡移动几乎无影响，D项错误。答案:C应用微提升

解析:由图可知，随压强的增大，Z的体积分数增大，说明平衡正向移动，正反应是气体分子数减小的反应。随温度的升高，Z的体积分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应。答案:C解析:充入1molSO3相当于充入1mol的SO2和0.5mol的O2，即在恒温恒压下，由于新充入的SO3转化成的SO2和O2的量之比与起始充入的SO2和O2的物质的量之比相同，故平衡等效，因此c(SO3)平不变。答案:B容器编号温度(℃)平衡物质的量(mol)起始物质的量(mol)CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)Ⅰ3870.200.0800.080Ⅱ3870.40Ⅲ2070.200.0900.090下列说法正确的是()A.该反应的正反应为放热反应B.达到平衡时，容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小C.容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容积Ⅲ中的长D.若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH0.15mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol，则反应将向正反应方向进行回答下列问题:(1)反应的ΔH__________0(填“大于”或“小于”)；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0～60s时段，反应速率v(N2O4)为__________mol·L－1·s－1；反应的平衡常数K1为____________________。(2)100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.0020mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10s又达到平衡。a．T__________100℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是_____________________________________________________。大于

0.0010

0.36mol·L－1

大于

反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高

b.列式计算温度T时反应的平衡常数K2__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。平衡向__________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是______________________________________________________________。c(N2O4)＝0.040mol·L－1－0.0020mol·L－1s－1×10s＝0.020mol·L－1平衡时,c(NO2)＝0.120mol·L－1＋0.0020mol·L－1·s－1×10s×2＝0.16mol·L－1对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动

逆反应

(3)增大压强,平衡向气体分子数减小的方向进行,将反应容器的体积减少一半,相当于增大压强,故平衡向逆反应方向进行。焓、焓变及熵、熵变(1)在一定条件下,不借助外部力量就能自动进行的过程称为_______过程。(2)焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素,多数能自发进行的化学反应是_________反应,但也有不少__________反应能自发进行,还有些__________反应在室温条件下不能自发进行,但在_________________下则能自发进行,因此,反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是唯一因素。微考点2化学反应进行的方向基础微回扣自发

放热

吸热

吸热

较高温度

混乱

S

混乱度

聚集

外界

＞

＞

反应产物

正值增加

ΔH－TΔS＜0

焓变

ΔH－TΔS

趋势

ΔH－TΔS＝0

ΔH－TΔS＞0

温度、压强

ΔH－TΔS＜0

平衡

温度、压强

温度、压强

两种倾向自发过程的两种倾向(1)体系趋向于高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。(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)。三个规律(1)放热且熵增加的反应一定能自发进行。(2)吸热且熵减少的反应一定不能自发进行。(3)焓变和熵变的作用相同时,温度有可能对反应方向起决定性作用。判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。1．ΔH＜0、ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行()警示:ΔH＜0、ΔS＞0，则ΔG＜0，任何温度下反应都能自发进行。2．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据()警示:用焓变和熵变判断反应的自发性，都有例外，故都不能单独作为反应自发性的判据，而应用复合判据。3．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向()警示:使用催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的方向。×

×

×

4．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH＜0()警示:CaCO3(s)分解为吸热反应，ΔH＞0。√

×

焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响方法微总结

ΔHΔSΔH－TΔS反应情况－＋永远是负值在任何温度下过程均自发进行＋－永远是正值在任何温度下过程均非自发进行＋＋低温为正高温为负低温时非自发，高温时自发－－低温为负高温为正低温时自发，高温时非自发【微典通关3】二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。(1)用钇的配合物作催化剂，一定条件可直接光催化分解CO2，发生反应:2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH________0，ΔS________0(选填“>”“<”或“＝”)，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。(2)CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后将H2与CO2转化为甲醇或其他化学品。你认为该方法需要解决的技术问题有________(填选项字母)。a．开发高效光催化剂b．将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离，并与CO2发生催化转化c．二氧化碳及水资源的供应ab

>

>

不能

解析:该反应是分解反应，且CO燃烧时放热，所以该反应为吸热反应，即ΔH>0，因气体的物质的量增多，所以ΔS>0。ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应可自发进行，所以在低温下，该反应不能自发进行。对点微练❹焓变与自发反应7.实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是()A.所有的放热反应都是自发进行的B.所有的自发反应都是放热的C.焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素D.焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据解析:反应是否能自发进行是由焓变和熵变共同决定的，故焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素。答案:C应用微提升

对点微练❺熵变与自发反应8.下列反应中，熵显著增加的反应是()A.CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)B.CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑C.C(s)＋O2(g)===CO2(g)D.2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)解析:反应中若生成气体或气体的量增加，都会使混乱度增大，熵增加。答案:B对点微练❻复合判据的应用9.熵变、焓变可作为反应过程进行方向的判据，下列反应一定有自发倾向的是()A.ΔH＜0ΔS＞0B.ΔH＞0ΔS＜0C.ΔH＜0ΔS＜0D.ΔH＞0ΔS＞0解析:当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反应一定有自发进行的倾向。答案:A10．灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿，现把白锡制成的器皿放在0℃、100kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？已知：在0℃、100kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝－2180.9kJ·mol－1，ΔS＝－6.61J·mol－1·K－1。解析:ΔH－TΔS＝－2180.9kJ·mol－1－273K×(－6.61J·mol－1·K－1)×10－3≈－2179.1kJ·mol－1<0，能自发进行。答案:会自发变成灰锡，不能再继续使用。微充电•大收获听微决疑点点链接增大c(A)

升高温度增大压强

加催化剂2．浓度——时间图此类图象能说明平衡体系组分(或某一成分)在反应过程中的变化情况。仍以上述反应为例，图象如下:此类图象要注意各曲线的折点(达平衡)时刻相同，各物质浓度变化的比例符合化学方程式中的化学计量数关系。p1>p2

T1>T2a是在b的基础上加入催化剂3．全程速率——时间图如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现的情况，如右图所示，解释原因:AB段(v渐增)，因反应为放热反应，随反应的进行，温度渐增，导致反应速率的渐增，BC段(v渐小)，则主要因为随反应的进行，溶液中c(H＋)渐小，导致反应速率的减小。故分析时要抓住各阶段的主要矛盾，认真分析。4.含量——时间——温度(压强)图常见的形式有如下图所示的几种(C%指某生成物百分含量，B%指某反应物百分含量)，这种图象的折点表示达到平衡的时间，曲线的斜率反映了反应速率的大小，可以确定T(p)的高低(大小)，水平线高低对应平衡移动方向。(T2>T1,正反应为吸热反应)(T2>T1,正反应为放热反应)(p1>p2,正反应为气体体积减小的反应)(p1>p2,正反应为气体体积增大的反应)5．恒压(温)线该类图的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型有(如下图所示):6．其他如下图所示的曲线，是其他条件不变时，某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3.4四个点，表示v(正)>v(逆)的点是3，表示v(正)<v(逆)的点是1，而2、4点表示v(正)＝v(逆)。二、解答化学反应速率、化学平衡图象题的一般原则方法1.看图象一看轴，即纵、横坐标的意义；二看点，即起点、拐点、交点、终点；三看线，即线的走向和变化趋势；四看辅助线，即等温线、等压线、平衡线等；五看量的变化，如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的量的变化等。2.依据图象信息，利用平衡移动原理，分析可逆反应的特征吸热还是放热，气体的化学计量数增大、减小还是不变，有无固体或纯液体参加或生成等。3.先拐先平条件高在化学平衡图象中，先出现拐点的反应先达到平衡，可能是该反应的温度高、浓度大、压强大或使用了催化剂。4.定一议二勒夏特列原理只适用于一个条件的改变，所以图象中有三个变量，先固定一个量，再讨论另外两个量的关系。注意化学平衡图象问题和其他各种化学平衡移动问题都是应用化学平衡移动原理解决:①反应特点，②反应条件，③平衡移动引起的某种物理量变化问题之一，称“三位一体”。三、突破化学反应速率、化学平衡图象题的“三种”手段1.从“断点”着手当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率－时间图象的曲线出现不连续的情况，即出现“断点”。根据“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。Ⅰ

ⅡA.图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响，且甲的温度较高B.图Ⅱ表示t0时刻使用催化剂对反应速率的影响C.图Ⅲ表示t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响D.图Ⅳ中a、b、c三点中只有b点已经达到化学平衡状态Ⅲ

Ⅳ【解析】A项,根据先拐先平知,乙的温度高,升高温度,SO2的含量降低,正反应是吸热反应,与题反应相矛盾,A项错误；B项使用催化剂,v正、v逆同时增大,且倍数相同,断点应在原平衡反应速率之上,B项正确；C项增大O2浓度,正反应速率会增大且图象上“断点”应在原平衡速率之上,但逆反应速率应在原来的基础上逐渐增大,C项错误；D项,a、b、c三点都是在不同温度下的平衡线上,错误。【答案】B2.从“拐点”入手同一可逆反应，若反应条件不同，达到平衡所用的时间也可能不同，反映到图象出现“拐点”的时间也就有差异。根据外界条件对化学反应速率的影响，即可判断出温度的高低、压强或浓度的大