化学平衡及影响因素.ppt

第二讲化学平衡及影响因素,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。,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)特点所有反应物和生成物的质量(或浓度)保持不变。正、逆反应速率相等(且不等于0)。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。,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。,(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，K105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。,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。,(2)分析化学平衡移动的一般思路,(3)化学平衡移动与化学反应速率的关系v(正)v(逆)：平衡向正反应方向移动；v(正)v(逆)：化学平衡状态；v(正)v(逆)：平衡向逆反应方向移动。,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。,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。,(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。,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)。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)。,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，H0，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。,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(S)大于零。熵判据体系的混乱度增大，S0，反应有自发进行的倾向，但有些熵减的过程也能自发进行。,(3)复合判据自由能变化符号：G，单位：kJmol1。公式：GHTS。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H0时，G0，S0，反应不可自发进行。c当H0，S0或H0，S0时，反应是否自发与温度有关。,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。,混合气体的压强不再改变混合气体的颜色不再改变混合气体的平均相对分子质量不再改变ABC D以上全部,答案A,ABC D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，正确。答案C,A3v正(N2)v正(H2)Bv正(N2)v逆(NH3)C2v正(H2)3v逆(NH3)Dv正(N2)3v逆(H2),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3 mol H2发生化合反应，必定同时生成2 mol NH3，故有2v正(H2)3v正(NH3)。这时逆反应如果同时有2 mol NH3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,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,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。,(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。,平衡时M的体积分数与反应条件的关系图,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,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,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,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,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,考点 3等效平衡规律：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。,规律：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。,下列说法正确的是()A2c1c3 Bab92.4C2p2p3 D131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c1c2，B项正确，C项2p2大于p3，甲、乙的转化率之和是131。答案BD,A甲、乙提高相同温度B甲中加入0.1 mol He，乙不变C甲降低温度，乙不变D甲增加0.1mol H2，乙增加0.1mol I2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,A2 mol CB2 mol A,1 mol B和1 mol He(不参加反应)C1 mol B和1 mol CD2 mol A,3 mol B和3 mol C,2 mol A3 mol B3 mol C相当于4 mol A4 mol B，则与2 mol A2 mol B达等效平衡，A的体积分数为a%。答案AB,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。,(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。,2相关计算(1)步骤写出有关化学平衡的方程式。确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。根据已知条件建立等式关系进行解答。,(3)说明反应物：c(平)c(始)c(变)；生成物：c(平)c(始)c(变)；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。,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,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,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,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：,答案C,答案D,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_，H_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1.0 mol，反应经过10 min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_；,(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,(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。,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。,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,解析压强对液态固态反应体系影响不大。答案D,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,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,下列有关该反应的描述正确的是()A第6min后，反应就终止BX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,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,Ax3BB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1.4 molL1,答案D,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)45B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)11时，说明该化学反应已经达到平衡,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,(3)A、C是气体，而且mnp，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)mnp(2)固或液(3)逆反应方向(4)吸热,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Cv生成(H2)v消耗(H2)Dc(CO2)c(CO),(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”)。,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。,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()Av(W)3v(Z)B2v(X)3v(Z)C2v(X)v(Y)D3v(W)2v(X),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,请回答下列问题：(1)与比较，和分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：_；_；(2)实验平衡时B的转化率为_；实验平衡时C的浓度为_；(3)该反应的H_0，其判断理由是_；,(4)该反应进行到4.0min时的平均反应速率：实验：vB_；实验：vC_。,解析本题为图像题，考查了考生对影响化学反应速率和化学平衡的理解及有关化学反应速率、转化率的计算。(1)与相比，反应物A的浓度不变，但达到平衡所用的时间缩短，说明化学平衡没有发生移动，只是反应速率加快了，由于该反应是在溶液中进行的，改变压强不会影响化学反应速率，改变温度会改变化学反应速率和使化学平衡移动，所以反应应为使用了催化剂。与相比，平衡时间缩短，A的平衡浓度减小，说明化学平衡向正反应方向移动了，故改变的反应条件为升高了温度，该反应的正反应是吸热反应。,初始浓度/molL10.1000.200 0变化浓度/molL10.0600.1200.060平衡浓度/molL10.0400.0800.060即实验达到平衡时C的浓度为0.060 molL1。,答案(1)加催化剂反应物A的浓度不变，但达到平衡所用的时间缩短，说明化学平衡没有发生移动，只是反应速率加快了升高温度与相比，平衡时间缩短，A的平衡浓度减小，说明化学平衡向正反应方向移动了，故改变的反应条件为升高了温度(2)40%0.060 molL1(3)A的平衡浓度减小，说明化学平衡向正反应方向移动，达到平衡的时间缩短，说明升高了体系的温度，升高温度化学平衡向着吸热方向移动(4)0.014 molL1min10.009 molL1min1。,