化学平衡理论课件.ppt

高考考点1、化学反应速率的概念，化学反应速率的表 示方法；2、外界条件（浓度、温度、压强、催化剂）对化学速率的影响；3、化学平衡的概念、特征4、理解勒夏特列原理，掌握外界条件的改变 对化学平衡的影响5、工业合成氨适宜条件的选择。,高考命题趋势1、化学反应速率是高考的常考题目其类型（1）根据化学方程式，确定用不同物 质表示的化学反应速率（2）通过化学反应速率测定方法的方法考查数学处理能力；2、化学平衡是必考内容，题型以选择、填空题为主，考点主要集中（1）化学平衡特征的含义，在某种情况下，化学反应是否建立平衡；,（2）勒夏特列原理在各类平衡（电离平衡、溶解平衡、水解平衡）中的应用；（3）用图象表示外界条件对化学平衡的影响，或者根据图象推测外界条件的变化；（4）根据条件确定可逆反应中某一物质的转化率、消耗量、气体体积的变化等。化学平衡移动与化学实验、工农业生产、环境保护、日常生活等有联系，它将成为理综名题的热点。,一、化学反应速率P136（一）化学反应速率的表示方法及特点1、表示方法：化学反应的特点；随时间的变化，反应物不断减少，生成物不断增加；化学反应速率用单位时间内反应物浓度的减少，生成物浓度的增加来表示；表达式：c/t 单位：mol(L.S)-1，mol(L.min)-1等 2、特点,例题分析：1、反应 4NO+6H2O在5L的密闭容器中进行，半分钟后，NO的物质的量增加了0.3mol，则此反应的平均速率（表示反应物的消耗速率或生成物质的生成速率）为：A BC D 2、可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g),在四种不同情况下反应速率如下，其中反应速率最大的是（）A A=0.15mol/Lmin B B=0.6mol/Lmin C C=0.3mol/Lmin D D=0.1mol/Lmin,B,CD,3、某温度时，在3L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由图中数据分析：（1）该反应的化学方程式：；（2）反应开始至2min末，X的反应速率为；（3）该反应是由开始反应的。（正反应逆反应正逆反应同时。）,2ZY 3X,0.067mol/（Lmin）,(二）、影响化学反应速率的因素P136 内因：反应物本身的性质是反应速率的决定因素。外因：（1）浓度：增大反应物浓度单位体积内活化分子数增多单位时间内有效碰撞次数增多反应速率增大（发生有效碰撞的条件、活化分子）固体物质改变用量对反应速率无影响。溶液中参加的离子反应，只有改变实际参加反应的离子浓度才能改变速率。,（2）压强：若容积可变时：加压容积缩小反应物浓度增大速率加快容积不变：充入与反应有关的气体浓度增大速 率加快 充入与反应无关的气体参加反应的物 质浓度不变速率不变 注：必须是有气体参与的反应。,（3）温度 升高温度反应物分子能量增加普通分子转化为活化分子单位体积内活化分子百分数增多有效碰撞次数增多速率加快（温度升高，分子运动加快，单位时间内碰撞机会增多也是速率加快的原因之一，但不是主要原因）,（4）催化剂 使用正催化剂能改变化学反应途径降低反应所需的能量使更多的分子成为活化分子大大增加了单位体积内活化分子的百分数有效碰撞次数大大增加成千成万倍的增大了反应速率。催化剂在未指明正负时，一般当作正催化剂。催化剂的特点及使用注意：1、增加反应物浓度或增大压强，增大单位体积活化分子的数目，活化分子百分数没有变化；2、升高温度、使用催化剂，活化分子百分数增多,例题分析：1下列说法正确的是A.增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子百分数，从而使有效碰撞次数增大B.有气体参加的化学反应，若增大压强，可增大单位体积内活化分子百分数，从而增大反应速率C.升高温度能使反应速率增大的主要原因是增加了反应物分子中活化分子百分数D.催化剂能增大单位体积内活化分子百分数，从而成千上万倍地增大化学反应速率2、在室温下，反应速率最慢的反应是AH2+F2 HF BH2+Br2 HBrCAg+Cl AgCl DH+OH H2O,CD,B,3、某化学反应的速率，温度每升高10，增加为原来的3倍。问当温度升高50时，该反应的速率增加了几倍？4、下列说法错误的是（）A 旧键的断裂和新键的形成必须通过反应物分子（或离子）的相互接触、碰撞来实现 B 化学反应得以发生的重要条件是活化分子发生有效碰撞 C 增加反应物浓度会增大活化分子的百分数 D增大反应物浓度会增大单位体积内的活化分子数,5、反应：进行的时间(t)和反应混合气中SO3的百分含量的关系如图所示。曲线P表示使用了催化剂，曲线Q表示未使用催化剂。从图象可知，催化剂可以，但不能。,加快反应速率、,提高SO3%,6、把稀硫酸倒在亚硫酸钠粉末上，能使反应的最初速率加快的是（）A增大亚硫酸钠粉末的量。B硫酸浓度增大一倍，用量减少到原来的1/2。C硫酸浓度不变，用量增大一倍。D使反应在较高温度下进行。7、下图为将Zn投入一定浓度一定体积的H2SO4中解释图象的成因。（纵坐标为H2的生成速率）,BD,锌与硫酸反应时放热，体系温度逐渐升高，反应前半程，温度升高反应速率加快；一定时间后，硫酸的浓度下降因而氢气的生成速率随时间减慢,8、.对于反应N2+O2=2NO在密闭容器中进行，下列条件中哪些能加快该反应的反应速率（假定温度不变）（）A 缩小体积使压强增大 B 体积不变充入氮气使压强增大 C 体积不变充入氦气使压强增大 D 减小压强使体积增大9、下列说法正确的是（）A 增大压强，活化分子数增加，化学反应速率增大B 升高温度，活化分子百分数增加，化学反应速率一定增大C 加入催化剂，使活化分子百分数大大增加，化学反应速率大大加快D 活化分子间发生碰撞时，一定发生化学反应,BA,（三）外界条件对处于化学平衡状态的 反应速率的影响1、浓度：改变与平衡有关的物质的浓度，最终会引起正、逆反应都发生变化；在改变反应物浓度的瞬间，正反应速率改变，逆反应速率不变；如：2S02(g)+O2(g)2S02(g)2、压强：改变压强，正、逆反应都变化，但对于V0的可逆反应，正、逆反应速率影响程度不同，对于气体体积缩小方向的反应影响大；,3、温度：改变压强，吸热、放热反应都影响，但对吸热反应影响大4、催化剂：等同程度的影响正、逆反应速率。例：有如下反应，mA(g)nB(g),当加压后，反应速率变化如图推断m与n的关系A：mn B:mnC:m=n D：无法确定,V正,V逆,A,二、影响化学平衡的条件1 概念：P1392 化学平衡状态的特征：P139 逆、等、动、定、变。“等”：正反应速率和逆反应速率相等，即同一物质的生成速率和消耗速率相等。“定”：在平衡混合物中，各组分含量保持不变，即不再随时间的改变而改变。注意理解“含量”的范围。,2、化学平衡状态的标志：P140 以xA(g)+yB(g)zC(g)(x+yz)为例直接的（1）V（正）=V（逆）（2）各组分百分含量保持不变间接的（1）各物质的浓度不随时间变化（2）各物质的物质的量不随时间变化（3）反应物的转化率不随时间变化（4）生成物的产率不随时间变化（5）反应混合物的平均分子量不随时间变化（6）反应混合物的密度不随时间变化(恒温恒压）（7）反应混合物的总压强不随时间变化(恒温恒容）,注意（1）对于H2(g)+I2(g)=2HI(g)反应 混合物的总压强、总体积、总物质的量、密度不随时间变化，故不能用它们不变来判断反应已达平衡（2）对于 xA(s)+yB(g)zC(g)反应 常用 p=mv M=mn 进行判断，具体问题具体分析,例题分析：1.：在一定温度下，反应2NO2 N2O4达平衡的标志是（A）混合气颜色不随时间的变化（B）数值上v（NO2生成）=2v（N2O4消耗）（C）单位时间内反应物减少的分子数等于生成物增加的分子数（D）压强不随时间的变化而变化（E）混合气的平均分子量不变 2、在一密闭容器中充入NO2，在一定条件下进行反应：2NO2 2NO+O2。达到平衡状态的标志是 ANO2的消耗速率与NO的生成速率相等B容器内压强不随时间变化而变化CNO2和O2的消耗速率之比为21D单位时间内生成2n mol NO,同时生成n mol O2,C,BC,ADE,3、在一定恒温、恒容下2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡的标志是 A 反应混合物中各组分物质的浓度相等 B 混合气体的颜色不再变化 C 混合气体的平均相对分子质量不变 D 混合气体的密度不发生变化 4：在一定温度下的密闭容器中，反应：A(s)+2B(g)C(g)+D(g)达到平衡的标志是：A.混合气体的压强不再改变 B.混合气体的密度不再改变C.单位时间内生成2nmolB的同时消耗nmolCD.A、B、C、D的速率之比等于1：2：1：1,BC,B,三、化学平衡的移动1、化学平衡的移动（1）概念 P144（2）实质 P144,条件改变 平衡移动方向 原因 结果增大反应物浓度 正反应方向 v正v逆消 耗反应物减小反应物浓度逆 反应方向 v正v逆 补充反应物增大生成物浓度逆 反应方向 v正v逆 消耗生成物减小生成物浓度正 反应方向 v正v逆 补充生成物 对于固体或纯液体来说，它们的浓度是常数，改变它们的量，平衡不移动。例：对于平衡体系CO（气）H2O（气）CO2（气）H2（气）（放热），当其他条件不变时，增大某一反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，则下列说法一定正确的是（）。（A）生成物浓度一定增大（B）反应物的浓度一定减小（C）任一生成物的体积分数一定增大（D）反应物转化率一定增大,2、影响化学平衡的条件P144（1）浓度、温度、压强改变时平衡移动的规律：浓度,A,温度,例：在下列反应中，升高温度能使混合气平均分子量减小同时能使反应物转化率增大的是（）。（A）CO（g）H2O（g）CO2H2；H0（B）2SO3（气）2SO2（g）O2；H0（C）2HCl H2Cl2；H0（D）CaO（s）CO2 CaCO3（s）；H0,B,升高温度，V吸V放，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，V放V吸，平衡向放热反应方向移动；,压强：增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动；注意：改变压强时，只对反应式两边气体物质系数不等的反应才有影响改变压强时，必须改变反应混合物中各成分的浓度才能使平衡移动【例】：在一个固定容积的密闭容器中，当反应N2O4(g)2NO2(g)达到平衡后，向容器中充入一定量的N2,虽然容器内的压强增大，但是c(N2O4)、c（NO2）并没有改变，因而平衡不一移动。催化剂：使用催化剂，化学平衡不移动；催化剂等同程度地增大正、逆反应速率 化学平衡不移动，只能缩短反应达平衡的时间,(2)勒夏特勒原理（即平衡移动原理）：如果改变平衡的一个条件（如温度、压强、浓度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。【例1】：下列事实能用勒夏特勒原理解释的是：A.加入催化剂有利于SO2生成SO3 B.温度控制在500有利于合成氨C.往硫化氢水溶液中加碱有利于S2的增多 D.充入过量氮气有利于合成氨【例2】：用勒夏特勒原理解释以下现象：排饱和食盐水收集氯气 向浓氨水中加入生石灰快速制取氨气向饱和食盐水中通入HCl有少量固体析出,(3)化学平衡移动的原因：速率不变：容积不变时充入与反应无关的气体条件改变 改变程度同 使用催化剂 速率改变（正 逆）对气体体积无变化 平衡 不动 的反应改变压强 改变程度不同 压强 平衡移动（移动方 浓度 向取决（正逆）温度 于改变后的速率 的相对大小,改变程度不同 压强 平衡移动（移动方向取决于改变后的,改变程度不同 压强 平衡移动（移动方向取决于改变后的,【例】1：下列措施不能使FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl 平衡发生移动的是A.加少量KCl B.加少量（NH4）SO4 C.加NaOH固体 D.加AgNO3【例】2：对反应 N2+3H2 2NH3 H0的有关叙述正确的是：A 容器体积不变充入N2，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡正向移动。B使用催化剂，正、逆反应速率不变，平衡不移动。C 加压，正、逆反应速率都增大，平衡正向移动。D 降温，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡正向移动。,3、化学平衡移动原理的应用P146例：1、Cl2气体中经常混有HCl气体，若除去HCl可将该混合气体通入饱和NaCl溶液。一段时间后，溶液中可看到有少量晶体析出，该晶体是_ _，其产生的原因是_。,NaCl晶体,在饱和食盐水中存在NaCl的溶解、结晶平衡，当HCl被水吸收时Cl-浓度增大平衡向结晶方向移动，NaCl晶体析出。,2、Mg（OH）2难溶于水，但在Mg（OH）2悬浊液中滴加NH4Cl或CH3COONH4浓溶液，悬浊液可变澄清，解释原因_。3、FeCl3溶液中滴加少量NaHCO3可观察到有少量气体逸出，溶液变为浅棕红色，试解释其原因,在Mg（OH）2悬浊液中存在Mg（OH）2的溶解、结晶平衡，当滴加NH4Cl或NH4Ac浓溶液后又建立 的电离平衡，使溶液中OH-的浓度减小，促进Mg（OH）2的溶解，使溶液澄清。,FeCl3在溶液中发生水解，使溶液呈酸性，当加入NaHCO3时HCO3-与H+反应降低了H+浓度使水解程度加大。,4、化学反应速率与化学平衡图象解题思路：条件改变纵坐标的变化趋势联系方程式判断平衡移动的方向作出结论。（当多个条件时，应逐一解决）P144,5、等效平衡P140（1）等温等容：对反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要起始量换算后相等，则两平衡等效（2）等温等容：对反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要起始量均成比例（相同倍数变化），则两平衡等效。（3）等温等压：只要起始量均成成比例变化，则两平衡等效。,例题分析：1在恒压容器a和恒容容器b中，分别充入体积比为13的N2和H2。若开始时两容器的体积相等，且在相同的条件下达到平衡时，两容器中的N2的转化率应当是（）。（A）a中大（B）b中大（C）a、b中一样大（D）无法判断,A,2、某温度恒压容器中充入3LA和2LB发生如下反应：3A（气）+2B（气）x C（气）+yD（气），达到平衡时C的体积分数为w，维持温度不变，压强不变，将0.6LA、0.4LB、0.4LC、0.8LD作为起始物质充入该容器内，若达平衡时C的体积分数仍为w，x、y值可以是_。分析：恒压容器，说明反应前后压强不变；反应初始状态A与B物质的量之比为32，C、D为零；将0.6LA、0.4LB、0.4LC、0.8LD作为起始物质充入该容器内，只要C、D能完全转化为A与B，且A与B物质的量之比为32就能达到同一平衡状态，其原因是化学反应达平衡时反应体系的温度压强均相同，各物质的浓度相同。,xy=a2a,5、化学平衡有关计算（1）格式：平衡三段式 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始浓度转化浓度平衡浓度（2）有关公式：浓度：反应物:平衡浓度=起始浓度-转化浓度 生成物:平衡浓度=起始浓度+转化浓度转化率：平均分子量：,速率：c/t 单位：mol(L.S)-1，mol(L.min)-1等温等容时：等温等压时：,1、在一定温度、压强和有催化剂存在条件下，将N2和H2按1：3的体积比混合，当反应达平衡时，混合气中含有m mol的NH3，且NH3的体积分数量为a%，求起始时N2、H2的物质的量。,设起始状态N2为xmol，则H2为3xmol N2 3H2 2NH3n起(mol)x 3x 0n转(mol)m/2 3m/2 mn平(mol)m由题给条件知a%=,例题选讲,2、合成氨的反应在一定条件下达到平衡，测得体系中NH3为4mol，起始与平衡时的压强之比为13：8，且H2始：H2平4：1，求N2和H2的转化率。,解：设N2、H2的起始物质的量分别为x、y N2+3H2 2NH3 总量 n始 x y 0 x+y n变 2 6 4 n平 x-2 y-6 4 x+y-4 N2的转化率 100%=83.3%H2的转化率,3、1体积SO2和3体积空气混合后在450以上通过V2O5催化剂发生反应。若同温同压下测得反应前后混合气体的密度比为0.9：1，求SO2的转化率。,体积与密度为反比关系，反应前后气体的密度比为0.9：1，则前后体积比为1：0.9，即气体总体积减少了10%（0.4体积）。这样就将已知的密度比转换成了气体体积差量，利用差量法进行计算：2SO2+O2=2SO3 V 2 1 x 0.4X=0.8，即SO2的转化率为80%,4、某可逆反应A(气)B(气)=C(气)，在两个完全相同密闭容器中分别加入A、B各1摩，第一个容器温度为400，达到平衡时压强为原来的75%，第二个容器温度为600，达到平衡时A的体积百分含量为25%，通过计算推断该反应的正反应是吸热反应还是放热反应？,400时，设A的转化率为x A(气)+B(气)=C(气)起始 1 1 0转化 x x x平衡 1-x 1-x x 平衡时混合气体总物质的量是:2-x所以有 x=50%达平衡时A的体积百分含量为50%600达平衡时，A的体积百分含量为25%,说明升高温度时,平衡向正反应方向移动,所以该反应的正反应是吸热反应。,5、在一个x升的密闭容器中放入y升的A(气)和z升的B(气)，在一定条件下发生下列反应：3A(气)+B(气)=nC(气)+2D(气)。这平衡后，A的浓度减少1/2，混合气的平均相对分子质量比原气体增大1/8。式中n值(正整数)为_,1,四、合成氨条件的选择1、合成氨的反应原理及特点 N23H2 2 NH3；H=-92.4kJmol。合成氨反应的特点：放热的、气体体积缩小的可逆反应 P145,2、合成氨的适宜条件的选择 P145,3、合成氨的工艺流程 P145,1、根据反应：2SO2O2 2SO3；H0进一步讨论选择适宜的生产条件。常压，400500，V2O5催化剂并使用过量的空气 2、接触法制硫酸时，SO2催化氧化适宜的温度是500，其理由是（1）_；（2）_；（3）_ _。此反应是气体体积缩小的反应，但工业生产中并未采用加压措施的原因是_ _，为提高SO2的转化率，工业生产上常使用的方法是_。,讨论,加快反应速率,提高催化剂活性,温度过高不利于SO3生成,常压下SO2转化率已经很高,通入过量空气,