山西省大同一中高考化學一輪復習 夯實基礎(chǔ) 專題二十《化學平衡移動 化學反應進行的方向》課件

化學平衡移動 化學反應進行的方向1理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對化學平衡的影響，認識其一般規(guī)律。2了解化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學研究領(lǐng)域中的重要作用。 回歸教材 一、化學平衡移動改變新平衡狀態(tài)舊平衡狀態(tài)新平衡狀態(tài)1概念：可逆反應達到平衡狀態(tài)以后，若反應條件(如溫度、濃度、壓強等)發(fā)生了變化，平衡混合物中各組分的濃度也會隨之_，從而在一段時間后達到_。這種由_向_的變化過程，叫做化學平衡的移動。2實質(zhì)：化學平衡移動的根本原因就是外界條件改變，使v正_v逆才發(fā)生移動。v正_v逆，平衡向正反應方向移動；v正_v逆，平衡不移動；v正_v逆，平衡向逆反應方向移動。不移動變化3變化：反應速率的變化主要看 v正與 v逆是否相等，如果v正_v逆，則化學平衡必然要發(fā)生移動，如果 v正、v逆同時改變，但始終保持相等，則平衡_；平衡移動會使?jié)舛?、平均相對分子質(zhì)量、顏色、混合氣體密度、轉(zhuǎn)化率等發(fā)生_。但是濃度的變化不一定使平衡移動，顏色變化，平衡也不一定發(fā)生移動。二、外界條件對化學平衡的影響在一定條件下，aA(g)bB(g)mC(g) H0，當反應達到平衡時，下列措施：升溫；恒容通入惰性氣體；增加 CO 濃度；減壓；加催化劑；恒壓通入惰性氣體，能提高COCl2)。轉(zhuǎn)化率的是(ACBD解析：該反應為吸熱反應，升溫則平衡正向移動，COCl2轉(zhuǎn)化率提高，正確；恒容時，通入惰性氣體，反應物與生成物濃度不變，平衡不移動，錯；增加 CO 濃度，平衡逆向移動，COCl2 轉(zhuǎn)化率降低，錯；該反應的正反應為氣體分子數(shù)增大的反應，減壓時平衡向正反應方向移動，COCl2 轉(zhuǎn)化率提高，正確；催化劑只能改變反應速率，不能改變平衡狀態(tài)，錯；恒壓時，通入惰性氣體，容器體積增大，反應物與生成物濃度降低，平衡向氣體增加的方向移動，即向正反應方向移動，COCl2 轉(zhuǎn)化率提高，正確。答案：B4有一反應：2A(g)B(g)2C(g)，如下圖中的曲線是該反應在不同溫度下的平衡曲線，x 軸表示溫度，y 軸表示 B 的)。轉(zhuǎn)化率，圖中有 a、b、c 三點，則下列描述正確的是(A該反應是放熱反應Bb 點時混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化CT1 溫度下若由 a 點達到平衡，可以采取增大壓強的方法Dc 點 v(正)v(逆)解析：由于溫度升高，B 的轉(zhuǎn)化率增大，說明平衡正向移動，推知該反應是吸熱反應，A 錯誤；在T1 溫度下由 a 點達到平衡時，B 的轉(zhuǎn)化率不斷減小，若采取加壓措施，結(jié)合化學方程式可知 B 的轉(zhuǎn)化率會不斷增大，C 錯誤；在T2 溫度下，c 點會達到平衡狀態(tài)，此過程中 B 的轉(zhuǎn)化率不斷增大，說明該過程v(正)v(逆)，D 錯誤。答案：B5已知：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJ mol1。下列說法中正確的是()。A該反應中熵變小于 0，焓變大于 0B該反應是吸熱反應，因此一定不能自發(fā)進行C碳酸鹽分解反應中熵增加，因此任何條件下所有碳酸鹽分解一定自發(fā)進行D判斷反應能否自發(fā)進行需要根據(jù)H 與S 綜合考慮解析：該反應的H為正值，H0，因為反應后有氣體生成，反應前為固體，所以混亂度增加，熵變大于0，A 錯誤；吸熱反應不一定不能自發(fā)進行，B 錯誤；熵增加的反應不一定能自發(fā)進行，C 錯誤；判斷反應能否自發(fā)進行要根據(jù)H與S綜合分析，D 正確。答案：D重點一化學平衡移動原理的應用1調(diào)控反應：根據(jù)影響化學反應速率和平衡的條件以及化學平衡移動原理，可調(diào)控工業(yè)反應使之效益最大化。如合成氨工業(yè)中加入催化劑提高反應速率，溫度控制在 500 左右，既考慮了反應速率又兼顧了催化劑的活性的最佳溫度，充入過量N2 以提高 H2 的轉(zhuǎn)化率等。2判物質(zhì)狀態(tài)：由壓強的改變，根據(jù)平衡移動的方向，可以判斷反應物或生成物的狀態(tài)。3判反應系數(shù)：由壓強的改變，根據(jù)平衡移動的方向，可以判斷方程式中某氣體物質(zhì)的計量數(shù)或反應物和生成物之間的計量數(shù)的大小關(guān)系。4判反應H：由溫度的改變，根據(jù)化學平衡移動的方向，可以判斷正反應或逆反應是吸熱反應還是放熱反應。6NO(g) = 5N2(g)6H2O (g)【例1】(2011 年安徽高考)利用低溫技術(shù)可用于處理廢氣中的氮氧化物。在恒容密閉容器中發(fā)生下列化學反應：4NH3(g)催化劑HQ kJmol1(QT1，正反應為吸熱反應)(T2T1，正反應為放熱反應)(p1p2，正反應為氣體體積減小的反應)(p1p2，正反應為氣體體積增大的反應)(3)恒壓(溫)圖：該類圖的縱坐標為物質(zhì)的平衡濃度(c)或反應物的轉(zhuǎn)化率()，橫坐標為溫度(T)或壓強(p)，常見類型有：(4)速率溫度(壓強)圖：(5)其他圖：如右圖所示曲線是其他條件不變時，某反應物的最大轉(zhuǎn)化率()與溫度(T)的關(guān)系曲線，圖中標出的 1、2、3、4 四個點，表示v(正)v(逆)的點是 3，表示 v(正)v(逆)的點是 1，而 2、4 點表示 v(正)v(逆)。2解題方法(1)看圖像：一看軸，即縱、橫坐標的意義；二看點：即起點、拐點、交點、終點；三看線，即線的走向和變化趨勢；四看輔助線，即等溫線、等壓線、平衡線等；五看量的變化，如濃度變化、溫度變化、轉(zhuǎn)化率變化、物質(zhì)的量的變化等。(2)依據(jù)圖像信息，利用平衡移動原理，分析可逆反應的特征：吸熱還是放熱，氣體的化學計量數(shù)增大、減小還是不變，有無固體或純液體參加或生成等。(3)先拐先平：在化學平衡圖像中，先出現(xiàn)拐點的反應先達到平衡，可能是該反應的溫度高、濃度大、壓強大或使用了催化劑。(4)定一議二：勒夏特列原理只適用于一個條件的改變，所以圖像中有三個變量，先固定一個量，再討論另外兩個量的關(guān)系?！纠?】一定條件下，下列反應中水蒸氣含量隨反應時間的變化趨勢符合示意圖的是()。解析：由溫度時間圖像可知，T2 先達到平衡，因此T2T1，溫度升高，水蒸氣含量減少，正反應是放熱反應，因此 B、C不符合題意；由壓強時間圖像可知，p1 先達到平衡，即p1p2，隨著壓強的增大，水蒸氣含量增大，因此正反應是氣體體積減小的反應，D不符合題意，只有A 符合題意。答案：A【拓展應用】ABCDA正確；溶液pH增大，堿性增強，c(H)減小，平衡右移，Cr2O7解析：反應為放熱反應，升溫，平衡左移，平衡常數(shù)減小，轉(zhuǎn)化率增大，B 錯誤；溫度升高，正反應速率增大，C 錯誤；c(Pb2)增大，平衡右移，n(Cr2O7 )減小，D 錯誤。答案：A22合成氨條件的選擇1化工生產(chǎn)選擇適宜條件的原則。(1)對于任一可逆反應，增大反應物濃度，能提高反應速率和轉(zhuǎn)化率。故生產(chǎn)中常使廉價易得的原料適當過量，以提高另一原料的利用率，如氮氣與氫氣的配比為 1.07 3。(2)對于氣體分子數(shù)減少的反應，增大總壓使平衡向增大生成物的的方向移動。但壓強太大，動力消耗，設(shè)備要求、成本增高，故必須綜合考慮。(3)對于放熱反應，升溫，提高反應速率，但轉(zhuǎn)化率降低，若溫度太低，反應速率又太慢，故需使用適當?shù)拇呋瘎?。對于吸熱反應，升溫，加快反應速率，又能提高轉(zhuǎn)化率，但要避免反應物或生成物的過熱分解。(4)使用催化劑可大大提高反應速率且不影響化學平衡，但使用時必須注意其活性溫度范圍，且防止催化劑“中毒”，延長使用壽命。2合成氨適宜條件的選擇。(1)選擇依據(jù)：從提高反應速率的角度分析，提高反應溫度、使用催化劑、適當提高氮氫比；從平衡移動的角度分析，降低溫度、提高壓強和適時分離反應產(chǎn)物氨；從實際生產(chǎn)的角度分析，溫度和壓強要與生產(chǎn)實際相適應。(2)選擇原則：能加快反應速率；提高原料的利用率；提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)量；對設(shè)備條件要求不能太高。(3)合成氨的適宜條件：使用催化劑；適宜的壓強：21075107 Pa；適宜的溫度：500 左右；及時分離出氨和及時補充氮氣和氫氣?！纠?】恒溫下，將 a mol N2 與 b mol H2 的混合氣體通入一個固定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應：N2(g) 3H2(g)2NH3(g)。(1)若反應進行到某時刻 t 時，nt(N2)13 mol，nt(NH3)6 mol，a_。(2)反應達平衡時，混合氣體的體積為 716.8 L(標準狀況下)，其中 NH3 的含量(體積分數(shù))為 25%。平衡時 NH3 的物質(zhì)的量是_mol。(3)原混合氣體與平衡混合氣體的總物質(zhì)的量之比(寫出最簡整數(shù)比，下同)n(始)n(平)_。(4)原混合氣體中，ab_。(5)達到平衡時，N2 和 H2 的轉(zhuǎn)化率之比，(N2)(H2)_。(6)平衡混合氣體中，n(N2)n(H2)n(NH3)_。解析：(1)由反應的化學方程式得知，反應掉的N2 和生成NH3 的物質(zhì)的量之比為 1 2，設(shè)反應掉的N2 的物質(zhì)的量為xmol。由 x 61 2 解得 x3，a13316。(2)n平(NH3)716.8 L22.4 L mol125%32 mol25%8 mol(3)開始時轉(zhuǎn)化平衡時N2 axax3H2b3xb3x2NH302x2xn總ab322x320.25，解得 x4(4)2 3(5)1 2答案：(1)16 (2)8 (3)5 4(6)3 3 2由關(guān)系式ax b 3x 2x 32 ，求得b24 ，所以n(始)n(平)(ab) 325 4。4 1216 24混合氣體中n(N2)n(H2)n(NH3)(ax)(b3x)2x12128332。a b16 242 3，(N2) (H2) 1 2，平衡考點一化學平衡移動1(2014年廣東廣州一模)在恒容密閉容器中，反應CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H0 達到平衡后，改變某一條件，下列說法正確的是()。A升高溫度，正反應速率減小，逆反應速率增加，平衡逆向移動B升高溫度，可提高 CO2 轉(zhuǎn)化率C增加 H2 的濃度，可提高 CO2 轉(zhuǎn)化率D改用高效催化劑，可增大反應的平衡常數(shù)解析：升高溫度，正、逆反應速率都增大，A錯誤；升高溫度，平衡逆向移動，降低CO2 轉(zhuǎn)化率，B錯誤；改用高效催化劑，可增大反應速率，但平衡常數(shù)不變，D錯誤。答案：C2在一密閉容器中有如下反應：L(s)aG(g)bR(g)。溫度和壓強對該反應的影響如下圖所示，其中壓強 p1bCG 的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小D增大壓強，容器內(nèi)氣體質(zhì)量不變解析：溫度升高，G 的體積分數(shù)減小，轉(zhuǎn)化率增大，平衡向正反應方向移動，說明正反應為吸熱反應，A、C錯誤；壓強增大，G 的體積分數(shù)減小，平衡向正反應方向移動，說明ab，B 正確；L 是固體，平衡移動將引起氣體質(zhì)量的改變，D 錯誤。答案：B考點二化學平衡圖像3向絕熱恒容密閉容器中通入 SO2 和 NO2，一定條件下使反應 SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)達到平衡，正反應速率隨時間變化的示意圖如下圖所示。由圖可得出的正確結(jié)論是()。A反應在 c 點達到平衡狀態(tài)B反應物濃度：a 點小于 b 點C反應物的總能量低于生成物的總能量Dt1t2 時，SO2 的轉(zhuǎn)化率：ab 段小于 bc 段解析：c 點v(正)最大，但不一定達到平衡，A錯誤； a點反應物的濃度大于b 點的反應物濃度，B 錯誤；反應初始階段，隨著反應的不斷進行，反應速率逐漸加快，說明體系溫度逐漸升高，該反應為放熱反應，即反應物的總能量大于生成物的總能量，C錯誤；由于bc 段v(正)大于ab段，故bc 段 SO2的轉(zhuǎn)化率大于ab 段，D 正確。答案：D4(2012 年四川高考)反應 aM(g)bN(g)cP(g)dQ(g)達到平衡時，M 的體積分數(shù) y(M)與反應條件的關(guān)系如下圖所示。其中 z 表示反應開始時 N 的物質(zhì)的量與 M 的物質(zhì)的量之比。下列說法正確的是()。A同溫同壓同 z 時，加入催化劑，平衡時 Q 的體積分數(shù)增加B同壓同 z 時，升高溫度，平衡時 Q 的體積分數(shù)增加C同溫同 z 時，增加壓強，平衡時 Q 的體積分數(shù)增加D同溫同壓時，增加 z，平衡時 Q 的體積分數(shù)增加解析：可逆反應中，催化劑只能改變化學反應速率，A錯誤；由兩個圖像可知，M的體積分數(shù)隨著溫度升高而降低，即溫度升高，平衡右移，故平衡時生成物Q的體積分數(shù)增加，B正確；同為650 、z2.0，壓強為1.4 MPa 時，y(M)30%，而壓強為 2.1 MPa 時，y(M)35%，即增大壓強，平衡左移，故平衡時Q的體積分數(shù)減小，C錯誤；由圖像可知，同溫、同壓時，若 N 的物質(zhì)的量增加，而M的物質(zhì)的量不變，則z 增加，y(M)減小，平衡右移，但Q增加的物質(zhì)的量遠小于加入的N的物質(zhì)的量，此時Q 的體積分數(shù)減小，D錯誤。答案：B考點三化學反應進行的方向5下列說法正確的是()。AH0、S0 的反應在溫度低時不能自發(fā)進行B NH4HCO3(s)=NH3(g) H2O(g) CO2(g)H +185.57 kJmol1能自發(fā)進行，原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加方向轉(zhuǎn)變的傾向C因為焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關(guān)，所以焓變或熵變均可以單獨作為反應自發(fā)性的判據(jù)D在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學反應進行的方向解析：H0、S0，則G0，在任何溫度下反應都能自發(fā)進行，A錯誤，B正確；用焓變和熵變判斷反應的自發(fā)性都有例外，故都不能單獨作為反應自發(fā)性的判據(jù)，而應使用復合判據(jù)，C錯誤；使用催化劑只能降低反應的活化能，不能改變反應的方向，D錯誤。答案：B