第25讲化学平衡课件2021届高三新高考一轮复习化学.ppt

1、第七单元化学反应速率和化学平衡第25讲化学平衡考纲要求 学科素养1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2.掌握化学平衡的特征。了解化学平衡常数(K)的含义,能正确计算化学反应的转化率()。能利用化学平衡常数进行相关计算。1.变化观念与平衡思想:知道化学变化需要一定的条件,并遵循一定规律;认识化学变化有一定限度,是可以调控的。能多角度、动态地分析化学反应,运用化学反应原理解决实际问题。考纲要求 学科素养3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,能用相关理论解释其一般规律。4.了解化学反应速率和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.证据推理与模型认知:

2、建立观点、结论和证据之间的逻辑关系;知道可以通过分析、推理等方法认识化学平衡的特征及其影响因素,建立模型。能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。考点一可逆反应与化学平衡状态基础自主诊断素养全面提升一、可逆反应1.定义:在同一条件下既可以向进行,同时又可以向进行的化学反应。2.特点二同:a.相同条件下;b.正、逆反应同时进行。一小:反应物与生成物同时存在;任一组分的转化率都(填“大于”或“小于”)100%。3.表示:在方程式中用“”表示。正反应方向逆反应方向小于二、化学平衡状态1.概念一定条件下的反应中,当正、逆反应速率 ,反应体系中各成分的 保持不变的状态。可逆相等物质的量(浓度或百分

3、含量)最大逐渐减小逐渐增大=保持不变同理,若在相同的条件下,把同一可逆反应的生成物加入相同容器内(即反应从逆反应方向开始),也可以建立平衡状态。以上过程可用图表示:正反应逆反应3.平衡特点正反应速率逆反应速率质量或浓度(2)静态标志:各种“量”不变各物质的质量、物质的量或浓度不变。各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。总之,若物理量由变量变成了不变量,则表明该可逆反应达到平衡状态;若物理量为不变量,则不能作为平衡标志。(2)化学反应达到平衡状态时,各组分的浓度、百分含量保持不变,但它们的物质的量之比不一定与方

4、程式对应化学计量数之比相等()判断正误(正确的打“”,错误的打“”)(1)CaO+CO2=CaCO3和CaCO3 CaO+CO2互为可逆反应()对点自测 解析正、逆反应不是在同一条件下进行的,错误。解析方程式的化学计量数之比等于对应物质的物质的量的变化量之比,所以平衡时各物质的物质的量之比不一定等于化学计量数之比。正确。(4)在一恒温恒容的密闭容器中充入2 mol SO2、1 mol O2,一定条件下发生反应,在相同的容器中充入2 mol SO3,在相同条件下发生反应。二者最终达到的平衡各组分的百分含量对应相同()解析根据等效平衡的建立条件,二者属于恒温恒容等量投料,建立的平衡等效。正确。(5

5、)可逆反应都具有一定的限度,化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变()解析可逆反应的反应物不能都转化为生成物,所以具有一定的限度。一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度,条件改变平衡会发生移动,其限度发生变化。正确。解析此反应是所有物质均为气体且正反应气体物质的量增大的反应,由于恒压,所以未达到平衡前体系的体积会随反应进行而变化,只有平衡时体系内气体物质的量保持不变了,体系的体积才不再变化,密度才不再变化,所以正确。解析颜色不变时也就是NO2浓度不变了,可以说明该反应已达到平衡状态,正确。1.为了探究FeCl3溶液和KI溶液的反应是否存在一定的限度,取5 mL 0.5

6、 molL-1 KI溶液,滴加0.1 molL-1 FeCl3溶液56滴,充分反应。下列实验操作能验证该反应是否存在限度的是()A.再滴加AgNO3溶液,观察是否有黄色沉淀产生B.再加入CCl4振荡后,观察下层液体颜色是否变为紫红色C.再加入CCl4振荡后,取上层清液,滴加AgNO3溶液,观察是否有白色沉淀产生D.再加入CCl4振荡后,取上层清液,滴加KSCN溶液,观察溶液是否变成红色D题组一可逆反应 解析 平衡浓度之比为 13,转化浓度亦为13,故c1c2=13,A、C不正确;平衡时Y生成表示逆反应速率,Z生成表示正反应速率且v生成(Y)v生成(Z)应为32,B不正确;由可逆反应的特点可知0

7、 c1v逆,平衡向移动;v正=v逆,平衡移动;v正v逆 移动减小反应物的浓度v正、v逆均,且v逆v正 移动增大减小正向逆向(续表)平衡体系条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线任意平衡体系增大生成物的浓度v正、v逆均 ,且v逆v正 移动 减小生成物的浓度v正、v逆均 ,且v正v逆 移动 增大减小逆向正向平衡体系条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线正反应方向为气体体积增大的放热反应增大压强或升高温度v正、v逆均,且v逆v正 移动减小压强或降低温度v正、v逆均 ,且v正v逆 移动(续表)增大减小逆向正向平衡体系 条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线任意平衡体系正催化剂 v正、v逆同等倍数 移动负催化

8、剂 v正、v逆同等倍数 (续表)增大减小不平衡体系条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线反应前后气体化学计量数之和相等的反应增大压强 v正、v逆同等倍数 移动减小压强 v正、v逆同等倍数 (续表)增大减小不恒温恒容条件原平衡体系 体系总压强增大体系中各组分的浓度不变平衡不移动恒温恒压条件 5.化学平衡中的特殊情况(1)改变固体或纯液体的量,对化学平衡无影响。(2)“惰性气体”对化学平衡的影响。(3)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。判断正误(正确的打“”,错误的打“”)(1)化学平衡向右移动,正反应速率和生成物的百分含量都一定增大()(2)合成氨反应需使用催化剂,说明催

9、化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动()对点自测(3)升高温度,平衡向吸热反应方向移动,此时v放减小,v吸增大()(4)化学平衡正向移动,反应物的转化率不一定增大()(8)对于恒容的密闭容器中的合成氨的反应,达到化学平衡后,通入氦气,压强增大,化学平衡向正反应方向移动()B题组一外界条件对化学平衡的影响解析 该反应为气体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。CD解析该反应为正向气体分子数减小的可逆反应,缩小体积,平衡正向移动,c(H2)增大,正、逆反应速率均增大,因而

10、A、B均不正确。B解析由于该反应正向是放热反应,升高温度平衡逆向移动,CH3OH的产率降低,体积不变,充入He,平衡不移动。规律小结 C题组二化学平衡移动图像分析 2.2019南充期末 用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染。新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。(1)实验测得在一定压强下,总反应的HCl平衡转化率随温度变化的(HCl)T曲线如图所示。则总反应的H (填“”“=”或“”)0。解析结合题中(HCl)T图像可知,随着温度升高,(HCl)降低,说明升高温度平衡逆向移动,得出正反应方向为放热反应,即HQ,且都小于92.3 kJ,N2的转化率:平

11、衡平衡。2.一定温度下,在3个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g)达到平衡,下列说法正确的是()A.该反应的正反应吸热B.达到平衡时,容器中反应物的转化率比容器中的大C.达到平衡时,容器中c(H2)大于容器中c(H2)的两倍D.达到平衡时,容器中的正反应速率比容器中的大D容器温度/K物质的起始浓度/(molL-1)物质的平衡浓度/(molL-1)c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)4000.200.1000.080 4000.400.200 500000.100.025解析 对比容器和可知两者投料量相当,若温度相同,最终建立等效平衡,

12、但温度高,平衡时c(CH3OH)小,说明平衡向逆反应方向移动,即逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,A错误;相对于成比例增加投料量,相当于加压,平衡正向移动,转化率提高,所以中转化率高,B错误;起始浓度较大,相当于增大压强,温度较高,增大压强平衡正向移动,升高温度平衡逆向移动,所以中c(H2)小于中c(H2)的两倍,C错误;对比和,若温度相同,两者建立等效平衡,两容器中速率相等,但温度高,速率更快,D正确。方法技巧构建恒温恒容平衡思维模式新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。由增大压强平衡移动方向分析物质的转化率、百分含量、物质的量浓度、放出或吸收热量的变化情况

13、。A题组二恒温恒压条件下的等效平衡物质物质的量实验CO2H2COH2O甲a mola mol0 mol0 mol乙2a mola mol0 mol0 mol丙0 mol0 mola mola mol丁a mol0 mola mola mol解析 将四种情况的生成物通过极限转换法转换为反应物进行比较:所以乙和丁相当于增大了反应物CO2的初始量,平衡向正反应方向移动,相对于甲和丙n(CO)增大,故有乙=丁甲=丙。物质 物质的量实验CO2H2COH2O甲a mola mol0 mol0 mol乙2a mola mol0 mol0 mol丙a mola mol0 mol0 mol丁2a mola mo

14、l0 mol0 mol C C 方法技巧恒温恒容与恒温恒压条件平衡比较模式(起始量相同)考例考法直击 B解析 缩小体积即增大压强,化学反应速率加快,A项错误;根据质量守恒定律,碳的质量不变说明气体总质量不变,则已达平衡,B项正确;B当A、C同时是气体时,该反应的反应前后气体化学计量数不相等,压强不变能说明反应达平衡状态,C项错误;前者消耗0.3 mol H2放出热量为Q1,后者生成0.3 mol H2吸收热量Q2,则Q1=Q2,D项错误。2.2019江苏卷(不定选)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同

15、条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是()A.反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的H0B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率D.380 下,c起始(O2)=5.010-4 molL-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K2000BD解析 一开始升高温度,反应未达到平衡,正向反应程度大,所以NO转化率增大,250 左右NO转化率达到最高点后开始降低,说明平衡后,升高温度导致平衡逆向移动,则该反应为放热反应,A项错误;X点未达到平衡状态,此时反应正向进行程度大,所以延长反应时间,可以使NO转化率增大,

16、B项正确;Y点已达到平衡状态,增大O2浓度导致平衡正向移动,NO转化率增大,C项错误;3.2019北京卷节选 氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷水蒸气催化重整(CH4+2H2O 4H2+CO2)是制高纯氢的方法之一。(1)已知反应器中还存在如下反应:.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)H1.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)H2.CH4(g)=C(s)+2H2(g)H3反应物投料比采用n(H2O)n(CH4)=41,大于初始反应的化学计量数之比,目的是 (选填字母序号)。a.促进CH4转化 b.促进CO转化为CO2 c.减少积炭

17、生成abc解析反应方程式中H2O和CH4的化学计量数之比为2 1,说明加入的水蒸气过量,反应器中反应都存在一定可逆性,根据反应方程式知水蒸气浓度越大,甲烷的转化率越高,a正确;3.2019北京卷节选 氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷水蒸气催化重整(CH4+2H2O 4H2+CO2)是制高纯氢的方法之一。(1)已知反应器中还存在如下反应:.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)H1.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)H2.CH4(g)=C(s)+2H2(g)H3反应物投料比采用n(H2O)n(CH4)=41,大于初始反应的化学计量数

18、之比,目的是 (选填字母序号)。a.促进CH4转化 b.促进CO转化为CO2 c.减少积炭生成abc根据反应知水蒸气浓度越大,CO的转化率越高,b正确;和产生氢气,使得氢气浓度变大,CH4转化率大,CH4浓度变小,根据反应,积炭生成量减少,c正确。(2)用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如图所示。从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率(填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因:。降低CaO+CO2=CaCO3,CaCO3覆盖在CaO表面,减少了CO2与CaO的接触面积解析在t1之后,CaO的消耗

19、率曲线斜率减小,即单位时间CaO消耗率降低。CaO吸收CO2生成CaCO3,覆盖在CaO表面,这样就阻止了CaO继续吸收CO2。1.已知反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2b,同理e2f,B正确;容器甲乙丙丁起始投料量2 mol SO2+1 mol O21 mol SO2+0.5 mol O22 mol SO32 mol SO2+2 mol O2反应放出或吸收的热量(kJ)abcd平衡时c(SO3)(molL-1)efgh丁可看作是在甲达到平衡后再充入1 mol O2,则平衡正向移动,放出热量增多,即有 ad,同时有eh,C错误;由已知热化学方程式可得a=98.3e,由选项A解析可知,a+c=196.6,即98.3e+c=196.6,D错误。容器甲乙丙丁起始投料量2 mol SO2+1 mol O21 mol SO2+0.5 mol O22 mol SO32 mol SO2+2 mol O2反应放出或吸收的热量(kJ)abcd平衡时c(SO3)(molL-1)efgh