山西省大同一中高考化學一輪復習 夯實基礎 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了解化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中的重要作用。 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：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?、平均相對分子質量、顏色、混合氣體密度、轉化率等發(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 轉化率降低，錯；該反應的正反應為氣體分子數增大的反應，減壓時平衡向正反應方向移動，COCl2 轉化率提高，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 的轉化率不斷減小，若采取加壓措施，結合化學方程式可知 B 的轉化率會不斷增大，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調控反應：根據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 的轉化率等。2判物質狀態(tài)：由壓強的改變，根據平衡移動的方向，可以判斷反應物或生成物的狀態(tài)。3判反應系數：由壓強的改變，根據平衡移動的方向，可以判斷方程式中某氣體物質的計量數或反應物和生成物之間的計量數的大小關系。4判反應H：由溫度的改變，根據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的平衡濃度(c)或反應物的轉化率()，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，某反應物的最大轉化率()與溫度(T)的關系曲線，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、轉化率變化、物質的量的變化等。(2)依據圖像信息，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系。【例2】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，平衡常數減小，轉化率增大，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化率。故生產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，但轉化率降低，若溫度太低，反應速率又太慢，故需使用適當的催化劑。對于吸熱反應，升溫，加快反應速率，又能提高轉化率，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：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物氨；從實際生產的角度分析，溫度和壓強要與生產實際相適應。(2)選擇原則：能加快反應速率；提高原料的利用率；提高單位時間內的產量；對設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)為 25%。平衡時 NH3 的物質的量是_mol。(3)原混合氣體與平衡混合氣體的總物質的量之比(寫出最簡整數比，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 的物質的量之比為 1 2，設反應掉的N2 的物質的量為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 轉化率C增加 H2 的濃度，可提高 CO2 轉化率D改用高效催化劑，可增大反應的平衡常數解析：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 轉化率，B錯誤；改用高效催化劑，可增大反應速率，但平衡常數不變，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 的轉化率隨溫度升高而減小D增大壓強，容器內氣體質量不變解析：溫度升高，G 的體積分數減小，轉化率增大，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 y(M)與反應條件的關系如下圖所示。其中 z 表示反應開始時 N 的物質的量與 M 的物質的量之比。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 的體積分數增加B同壓同 z 時，升高溫度，平衡時 Q 的體積分數增加C同溫同 z 時，增加壓強，平衡時 Q 的體積分數增加D同溫同壓時，增加 z，平衡時 Q 的體積分數增加解析：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的體積分數減小，C錯誤；由圖像可知，同溫、同壓時，若 N 的物質的量增加，而M的物質的量不變，則z 增加，y(M)減小，平衡右移，但Q增加的物質的量遠小于加入的N的物質的量，此時Q 的體積分數減小，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變的傾向C因為焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關，所以焓變或熵變均可以單獨作為反應自發(fā)性的判據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，而應使用復合判據，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