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專題05化學(xué)平衡(教材深度精講)【核心素養(yǎng)分析】1.變化觀念與平衡思想:知道化學(xué)變化需要一定的條件,并遵循一定規(guī)律;認(rèn)識(shí)化學(xué)變化有一定限度,是可以調(diào)控的,能多角度、動(dòng)態(tài)地分析化學(xué)反應(yīng),運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理解決實(shí)際問(wèn)題。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知:建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系,知道可以通過(guò)分析、推理等方法認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡的特征及其影響因素,建立模型。能運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象,揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。3.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任:具有可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和綠色化學(xué)觀念,能運(yùn)用化學(xué)平衡原理對(duì)化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題做出正確的價(jià)值判斷?!局R(shí)導(dǎo)圖】【目標(biāo)導(dǎo)航】高考命題在本專題有以下特點(diǎn):1.從考查題型和內(nèi)容上看,高考命題以選擇題和非選擇題呈現(xiàn),考查內(nèi)容主要有以下兩個(gè)方面:(1)考查化學(xué)平衡的建立及化學(xué)平衡狀態(tài)的特征及判斷。(2)結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率或反應(yīng)熱,考查平衡移動(dòng)的影響因素,及平衡移動(dòng)引起的濃度、轉(zhuǎn)化率等的判斷。試題情境注重證據(jù)獲取與證據(jù)分析的設(shè)問(wèn),注重思維邏輯的考查。2.從命題思路上看,試題往往以新材料的開發(fā)利用、新科技的推廣應(yīng)用、污染的治理或廢物利用等形式呈現(xiàn),考查平衡建立、平衡移動(dòng)、轉(zhuǎn)化率等內(nèi)容。(1)選擇題:結(jié)合化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、化學(xué)平衡圖像或圖表考查外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響,或與化學(xué)反應(yīng)速率結(jié)合的綜合應(yīng)用。(2)非選擇題:以工業(yè)生產(chǎn)為背景,通過(guò)反應(yīng)機(jī)理或濃度、轉(zhuǎn)化率圖像提供信息進(jìn)行命題,主要考查外界條件改變引起的化學(xué)平衡移動(dòng)、對(duì)工業(yè)生產(chǎn)條件的選擇等?!局仉y點(diǎn)精講】一、化學(xué)平衡狀態(tài)1、可逆反應(yīng)1)可逆反應(yīng)的判斷:反應(yīng)形式相反,反應(yīng)條件相同2)可逆反應(yīng)的特點(diǎn)(1)同步性:正逆反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行(2)等同性:反應(yīng)條件完全相同(3)共存性①反應(yīng)不可能進(jìn)行到底,即反應(yīng)體系中反應(yīng)物與生成物共存②各組分的濃度都大于零3)證明某反應(yīng)為可逆反應(yīng)(1)檢驗(yàn)出某種生成物(2)檢驗(yàn)量少的反應(yīng)物是否有剩余2.化學(xué)平衡狀態(tài)的建立(1)建立過(guò)程①反應(yīng)開始時(shí):反應(yīng)物濃度最大,v(正)最大,生成物濃度為零,v(逆)為零②反應(yīng)進(jìn)行時(shí):反應(yīng)物濃度逐漸減少→v(正)逐漸減小,生成物濃度逐漸增大→v(逆)逐漸增大③達(dá)到平衡時(shí):v(正)=v(逆),反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變(2)v~t圖像【名師提醒】化學(xué)平衡狀態(tài)既可以從正反應(yīng)方向建立,也可以從逆反應(yīng)方向建立,或者同時(shí)從正、逆兩方向建立。3.化學(xué)平衡狀態(tài)(簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡)(1)研究對(duì)象:在一定條件下的可逆反應(yīng)(2)速率特征:正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等(3)濃度特征:反應(yīng)混合物中各組分的濃度均保持不變4.化學(xué)平衡的特征5、化學(xué)平衡的標(biāo)志1)動(dòng)態(tài)(速率)標(biāo)志(本質(zhì)標(biāo)志):v正=v逆≠0(1)同一組分的生成速率和消耗速率相等(2)不同物質(zhì),必須標(biāo)明是“異向”的反應(yīng)速率關(guān)系,正逆反應(yīng)速率比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比2)宏觀(靜態(tài))標(biāo)志:某些量開始變化,后來(lái)不變,即變量不變。(1)一定達(dá)到平衡的情況①某組分的質(zhì)量、物質(zhì)的量、濃度、顏色不再變化②反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不再變化(2)特殊情形①絕熱容器:容器的溫度不變時(shí),一定達(dá)到平衡狀態(tài)②可逆電池:電流或電壓等于零時(shí),一定達(dá)到平衡狀態(tài)(3)判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的常用公式①混合氣體的密度:ρ==②混合氣體的平均摩爾質(zhì)量:==③氣體狀態(tài)方程:PV=nRT3)限度標(biāo)志(1)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率最大,百分含量最?。?)生成物的產(chǎn)率最大,百分含量最大(3)圖像獲?、偾疤幔涸诙鄠€(gè)相同的容器中,加入相同量的反應(yīng)物②過(guò)程:測(cè)相同時(shí)間內(nèi),不同條件下相關(guān)量,描點(diǎn)繪出圖像(4)圖像解讀①極限點(diǎn):剛好達(dá)到平衡②極限點(diǎn)前:非平衡點(diǎn),受速率控制,加催化劑,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率變大③極限點(diǎn)后:新平衡點(diǎn),受平衡控制,加催化劑,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不變4)幾種特殊反應(yīng)的平衡依據(jù)(1)量比不變型①反應(yīng)物或生成物量的比不變,不一定達(dá)到平衡狀態(tài)②反應(yīng)物和生成物量的比不變,一定達(dá)到平衡狀態(tài)(2)量相等型①反應(yīng)物和生成物的量相等,不一定達(dá)平衡狀態(tài)②反應(yīng)物和反應(yīng)物的量相等,不一定達(dá)平衡狀態(tài)③量不變≠量相等≠量或量的比等于某一具體的數(shù)(3)等體反應(yīng)型:3A(g)2B(g)+C(g)①恒溫恒壓:混合氣體的體積不變,一定達(dá)到平衡狀態(tài)②恒溫恒容:混合氣體的壓強(qiáng)不變,不一定達(dá)到平衡狀態(tài)(4)固液參與型:2A(g)2B(g)+C(s)①混合氣體的密度不變,一定達(dá)到平衡狀態(tài)(恒T、V)②混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變,一定達(dá)到平衡狀態(tài)(5)固液分解型:2A(s)2B(g)+C(g)①混合氣體的密度不變,一定達(dá)到平衡狀態(tài)(恒T、V)②混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變,不一定達(dá)到平衡狀態(tài)③某種氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不變,不一定達(dá)到平衡狀態(tài)5)注意平衡標(biāo)志和平衡特征的區(qū)別(1)平衡標(biāo)志:能夠說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的某些事實(shí)(2)平衡特征:平衡時(shí)存在的某些事實(shí),但不一定能用于判斷是否達(dá)到平衡【易錯(cuò)歸納】下列標(biāo)志不能判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡①反應(yīng)組分的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。②恒溫恒容下的氣體體積不變的反應(yīng),體系的壓強(qiáng)或總物質(zhì)的量不再隨時(shí)間而變化,如2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g)。③全是氣體參加的氣體體積不變的反應(yīng),體系的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再隨時(shí)間而變化,如2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g)。④全是氣體參加的反應(yīng),恒容條件下體系的密度保持不變。二、化學(xué)平衡常數(shù)1.濃度平衡常數(shù)Kc1)定義(1)條件:一定溫度下一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)(2)敘述:生成物濃度的系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物濃度的系數(shù)次冪之積的比值,叫化學(xué)平衡常數(shù)(3)符號(hào):Kc2)表達(dá)式(1)可逆反應(yīng):aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)(2)表達(dá)式:Kc=(固體和液體不列入平衡常數(shù)表達(dá)式)(3)單位:(mol·L-1)(c+d)-(a+b)3)意義(1)對(duì)于同類型反應(yīng),平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的程度;(2)平衡常數(shù)的數(shù)值越大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大,說(shuō)明反應(yīng)可以進(jìn)行得越完全。K值<10-510-5~105>105反應(yīng)程度很難進(jìn)行反應(yīng)可逆進(jìn)行完全4)影響因素(1)內(nèi)因:反應(yīng)物的本身性質(zhì)(某一具體反應(yīng))。(2)外因:反應(yīng)體系的溫度,升高溫度。5)計(jì)算時(shí)注意問(wèn)題(1)平衡量必須為平衡時(shí)的濃度(2)等體反應(yīng):可以用平衡時(shí)的物質(zhì)的量代替平衡時(shí)的濃度(3)恒壓條件下:先計(jì)算平衡體積,再算平衡常數(shù)6)濃度熵:Qc=(1)濃度為任意時(shí)刻的濃度(2)意義:Q越大,反應(yīng)逆向進(jìn)行的程度越大(3)應(yīng)用:判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡或反應(yīng)進(jìn)行的方向①Q(mào)>Kc,反應(yīng)逆向進(jìn)行,v正<v逆②Q=Kc,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),v正=v逆③Q<Kc,反應(yīng)正向進(jìn)行,v正>v逆7)平衡常數(shù)與書寫方式的關(guān)系(1)正逆反應(yīng)平衡常數(shù)的關(guān)系是:Kc正·Kc逆=1(2)化學(xué)計(jì)量數(shù)變成n倍,平衡常數(shù)變?yōu)閚次方倍(3)反應(yīng)③=反應(yīng)①+反應(yīng)②,則:△H3=△H1+△H2,K3=K1·K2(4)反應(yīng)③=反應(yīng)①-反應(yīng)②,則:△H3=△H1-△H2,K3=(5)反應(yīng)③=a×反應(yīng)①-×反應(yīng)②,則:△H3=a△H1-△H2,K3=8)速率常數(shù)和平衡常數(shù)的關(guān)系(1)基元反應(yīng):aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)(2)速率方程①抽象化速率方程:籠統(tǒng)的正逆反應(yīng)速率v正=k正·ca(A)·cb(B)、v逆=k逆·cc(C)·cd(D)②具體化速率方程:以具體物質(zhì)表示的正逆反應(yīng)速率vA正=k正·ca(A)·cb(B)、vC逆=k逆·cc(C)·cd(D)(3)速率常數(shù)和平衡常數(shù)的關(guān)系①抽象化:平衡條件v正=v逆,==Kc①具體化:平衡條件=,=×=×Kc(4)升溫對(duì)k正、k逆的影響①放熱反應(yīng):K值減小;k正值增大,k逆值增大,k逆變化更大②吸熱反應(yīng):K值增大;k正值增大,k逆值增大,k正變化更大2.壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp(1)Kp含義:在化學(xué)平衡體系中,用各氣體物質(zhì)的分壓替代濃度計(jì)算的平衡常數(shù)叫壓強(qiáng)平衡常數(shù)。(2)計(jì)算技巧:第一步,根據(jù)“三段式”法計(jì)算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度;第二步,計(jì)算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù);第三步,根據(jù)分壓計(jì)算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓,某氣體的分壓=氣體總壓強(qiáng)×該氣體的體積分?jǐn)?shù)(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù));第四步,根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算公式代入計(jì)算。例如,N2(g)+3H2(g)2NH3(g),壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式為Kp=eq\f(p2NH3,pN2·p3H2)。9、化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算1)解題模型2)常用計(jì)算公式(1)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率:=×100%(2)某組分的百分含量:含量=×100%①常見量:體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)②關(guān)系式:體積分?jǐn)?shù)=物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(3)氣體狀態(tài)方程:PV=nRT條件公式文字?jǐn)⑹鐾瑴赝瑝海剑綒怏w體積比=物質(zhì)的量比=分子數(shù)比同溫同容==氣體壓強(qiáng)比=物質(zhì)的量比=分子數(shù)比同溫同壓同質(zhì)量===氣體密度比=氣體體積反比=物質(zhì)的量反比=分子數(shù)反比3)計(jì)算模式——“三段式”(1)確定反應(yīng)物或生成物的起始加入量。(2)確定反應(yīng)過(guò)程的變化量。(3)確定平衡量。(4)依據(jù)題干中的條件,建立等量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)起始量/molmn00轉(zhuǎn)化量/molaxbxcxdx平衡量/molm-axn-bxcxdx①反應(yīng)速率:v(A)=(時(shí)間為tmin)②反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率:(B)=×100%③C的體積分?jǐn)?shù):φ(C)=_×100%④反應(yīng)前后氣體的壓強(qiáng)比:==(恒溫恒容)⑤反應(yīng)前后氣體的體積比:==(恒溫恒壓)⑥反應(yīng)前后氣體的密度比:===(恒溫恒壓)三、影響化學(xué)平衡的因素1、化學(xué)平衡移動(dòng)1)內(nèi)容:由于溫度、壓強(qiáng)、濃度的變化而使可逆反應(yīng)由一個(gè)平衡狀態(tài)變?yōu)榱硪粋€(gè)平衡狀態(tài)的過(guò)程。2)圖示3)平衡移動(dòng)方向的判斷(1)根據(jù)速率判斷①若v(正)>v(逆),則平衡正向移動(dòng)。②若v(正)=v(逆),則平衡不移動(dòng)。③若v(正)<v(逆),則平衡逆向移動(dòng)。(2)根據(jù)結(jié)果判斷①如果平衡移動(dòng)的結(jié)果使反應(yīng)產(chǎn)物濃度更大,則稱平衡正向移動(dòng)或向右移動(dòng);②如果平衡移動(dòng)的結(jié)果使反應(yīng)產(chǎn)物濃度更小,則稱平衡逆向移動(dòng)或向左移動(dòng)?!咎貏e提醒】反應(yīng)速率改變時(shí)平衡不一定移動(dòng),但平衡移動(dòng)時(shí)反應(yīng)速率一定改變,反應(yīng)速率改變化學(xué)平衡狀態(tài)一定改變,但平衡不一定移動(dòng)。2、影響化學(xué)平衡的外界因素1)濃度(1)實(shí)驗(yàn)探究【實(shí)驗(yàn)2-1】p36實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)原理Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(紅色)實(shí)驗(yàn)用品3FeCl31mol/LKSCN溶液、鐵粉;試管、膠頭滴管。實(shí)驗(yàn)步驟向盛有3溶液的試管中加入溶液,將溶液均分三份置于a、b、c三支試管中,向試管b中加入少量鐵粉,向試管c中滴加加4滴1mol/LKSCN溶液,觀察試管b、c中溶液顏色變化,并均與a試管對(duì)比。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①試管b中溶液顏色比a試管淺。②試管c中溶液顏色比a試管淺。實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)向平衡混合物中加入鐵粉或硫氰化鉀溶液后,溶液的顏色都改變了,這說(shuō)明平衡混合物的組成發(fā)生了變化。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明①本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是第一次獲得的溶液濃度要小、紅色要淺。②本實(shí)驗(yàn)所加4滴1mol/LKSCN溶液,一方面濃度明顯高于原來(lái)的,另一方面體積改變可以忽略不計(jì),很好地控制了單一變量。③作為離子反應(yīng),只有改變實(shí)際參加反應(yīng)的離子濃度,對(duì)平衡才有影響,如增加KC1固體量,平衡不移動(dòng),因?yàn)镵C1不參與離子反應(yīng)。【思考與討論】p37參考答案(1)化學(xué)平衡狀態(tài)發(fā)生了變化;通過(guò)溶液顏色發(fā)生變化可以判斷出化學(xué)平衡狀態(tài)發(fā)生了變化。(2)在其他條件不變的情況下,反應(yīng)物濃度減小或者生成物濃度增加,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng);反應(yīng)物濃度增加或者生成物濃度減小,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。(3)Q<K,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),Q>K,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。(2)結(jié)論:①增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。②增大生成物濃度或減小反應(yīng)物濃度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。2)壓強(qiáng)(1)實(shí)驗(yàn)探究【實(shí)驗(yàn)2-2】p38實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)用品NO2氣體;針管、橡膠管。實(shí)驗(yàn)步驟如圖所示,用50mL注射器吸入20mLNO2和N2O4的混合氣體(使注射器的活塞位于Ⅰ處),將細(xì)管端用橡膠塞封閉。然后把活塞拉到Ⅱ處,觀察管內(nèi)混合氣體顏色的變化。當(dāng)反復(fù)將活塞從Ⅱ處推到Ⅰ處及從Ⅰ處拉到Ⅱ處時(shí),觀察管內(nèi)混合氣體顏色的變化。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象體系壓強(qiáng)增大,氣體的紅棕色先變深,然后慢慢變淺,但比壓強(qiáng)增大前深;體系壓強(qiáng)減小,氣體的紅棕色先變淺,然后慢慢變深,但比壓強(qiáng)減小前淺。實(shí)驗(yàn)結(jié)論其他條件不變,增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡向氣體體積減小的反應(yīng)方向移動(dòng);減小壓強(qiáng),化學(xué)平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明要從針管的側(cè)面觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?!舅伎寂c討論】p38參考答案(1)反應(yīng)后氣體體積變化壓強(qiáng)變化平衡移動(dòng)方向增大增大逆向移動(dòng)減小正向移動(dòng)減小增大正向移動(dòng)減小逆向移動(dòng)不變?cè)龃蟛灰苿?dòng)減小不移動(dòng)(2)不變(2)適用對(duì)象:有氣體參加的可逆反應(yīng)。(3)結(jié)論①增大壓強(qiáng),平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng);②減小壓強(qiáng),平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng);③改變壓強(qiáng),氣體體積不變的反應(yīng),平衡不移動(dòng)。3)溫度(1)實(shí)驗(yàn)探究【實(shí)驗(yàn)2-3】p39實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)用品冰水、熱水、NO2氣體;圓底燒瓶、玻璃導(dǎo)管、單孔橡皮塞、燒杯、止水夾、橡膠管。實(shí)驗(yàn)步驟把NO2和N2O4的混合氣體通入兩只連通的燒瓶,然后用彈簧夾夾住乳膠管;把一只燒瓶浸泡在熱水中,另一只浸泡在冰水中。如圖,觀察混合氣體的顏色變化。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象浸泡在熱水中混合氣體顏色加深;浸泡在冰水中混合氣體顏色變淺。實(shí)驗(yàn)結(jié)論浸泡在熱水中混合氣體顏色加深,說(shuō)明升高溫度NO2濃度增大,即平衡向逆反應(yīng)(吸熱反應(yīng))方向移動(dòng);浸泡在冰水中混合氣體顏色變淺,說(shuō)明降低溫度NO2濃度減小,即平衡向正反應(yīng)(放熱反應(yīng))方向移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明①熱水溫度稍高一點(diǎn)為宜,否則顏色變化不明顯。②可留一個(gè)室溫下的參照物便于顏色對(duì)比。(2)結(jié)論①升高溫度,平衡向吸熱方向移動(dòng);②降低溫度,平衡向放熱方向移動(dòng)。4)特殊情況下的平衡移動(dòng)(1)向容器中通入無(wú)關(guān)氣體①恒容容器:壓強(qiáng)增大,濃度不變,速率不變,平衡不移動(dòng)②恒壓容器:體積增大,濃度減小,速率減慢,平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)(2)同倍數(shù)改變反應(yīng)物和生成物濃度①恒溫恒容:相當(dāng)于改變壓強(qiáng)②恒溫恒壓:瞬間各組分的濃度不變,平衡不移動(dòng)(3)不同倍數(shù)改變反應(yīng)物和生成物濃度①Q(mào)<K:平衡正向移動(dòng),v正>v逆②Q=K:平衡不移動(dòng),v正=v逆③Q>K:平衡逆向移動(dòng),v正<v逆(4)體積:視體積變化為壓強(qiáng)變化①比較瞬間濃度與所給濃度的相對(duì)大小,確定平衡移動(dòng)方向②利用壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)的影響,判斷系數(shù)的關(guān)系,確定物質(zhì)的狀態(tài)③反應(yīng):xA(g)+yB(g)zC(g)原平衡c(A)=0.5mol·L-1體積加倍新平衡c(A)=0.3mol·L-1平衡移動(dòng)方向逆反應(yīng)x、y、z的關(guān)系x+y>z5)勒夏特列原理及其應(yīng)用(1)原理:改變影響平衡移動(dòng)的一個(gè)條件,平衡向減弱該條件方向移動(dòng)①“減弱”不等于“消除”更不是“扭轉(zhuǎn)”。②若同時(shí)改變影響平衡移動(dòng)的幾個(gè)條件,則不能簡(jiǎn)單地根據(jù)勒夏特列原理來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向。(2)前提:僅適用于已達(dá)到平衡的反應(yīng)體系,不可逆過(guò)程或未達(dá)到平衡的可逆過(guò)程均不能使用該原理。(3)必須有平衡移動(dòng),且實(shí)際移動(dòng)方向符合理論移動(dòng)方向【易錯(cuò)提醒】①催化劑不能使平衡移動(dòng),無(wú)法用勒夏特列原理解釋。②等體反應(yīng)改變壓強(qiáng),平衡不移動(dòng),無(wú)法用勒夏特列原理解釋。③改變平衡體系中固體或純液體的量,平衡不移動(dòng),無(wú)法用勒夏特列原理解釋。④恒溫恒容條件下充入惰性氣體,平衡不移動(dòng),無(wú)法用勒夏特列原理解釋。⑤非平衡狀態(tài),不能用勒夏特列原理解釋。⑥勒夏特列原理可判斷“改變影響平衡的一個(gè)條件”時(shí)平衡移動(dòng)的方向。若同時(shí)改變影響平衡移動(dòng)的幾個(gè)條件,則不能簡(jiǎn)單地根據(jù)勒夏特列原理來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向,只有在改變的條件對(duì)平衡移動(dòng)的方向影響一致時(shí),才能根據(jù)勒夏特列原理進(jìn)行判斷。(4)“加的多,剩的多”原理①增大X的濃度,新平衡時(shí)c(X)一定比原平衡時(shí)的大②增大壓強(qiáng),新平衡時(shí)P一定比原平衡時(shí)的大③升高溫度,新平衡時(shí)T一定比原平衡時(shí)的大(5)“單一氣體型”反應(yīng)的特殊性①反應(yīng)形式:A(s)xB(s)+yC(g)②改變壓強(qiáng)、濃度,平衡移動(dòng),新平衡時(shí)P、c不變(6)“單側(cè)氣體型”反應(yīng)的特殊性①反應(yīng)形式:A(s)xB(g)+yC(g)②改變壓強(qiáng)、同倍數(shù)改變濃度,平衡移動(dòng),新平衡時(shí)P、c不變③改變一種氣體濃度,平衡移動(dòng),新平衡時(shí)c變大3、平衡時(shí)濃度變化對(duì)“比量”的影響1)恒溫下濃度變化對(duì)轉(zhuǎn)化率和百分含量的影響(1)恒容:同倍數(shù)增大反應(yīng)物或產(chǎn)物濃度,相當(dāng)于增大壓強(qiáng)①m+n>p+q,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率變大,百分含量降低;生成物的產(chǎn)率變大,百分含量升高。②m+n=p+q,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變,百分含量不變;生成物的產(chǎn)率不變,百分含量不變。③m+n<p+q,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率變小,百分含量升高;生成物的產(chǎn)率變小,百分含量降低。(2)恒壓:同倍數(shù)增大反應(yīng)物或產(chǎn)物濃度,體積變化相應(yīng)倍數(shù),濃度不變,平衡不移動(dòng)(3)反應(yīng)物多種,加誰(shuí)誰(shuí)的轉(zhuǎn)化率變小,其余的變大2)投料比對(duì)轉(zhuǎn)化率和百分含量的影響(1)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率相等的唯一條件:投料比=化學(xué)計(jì)量數(shù)比(2)生成物含量最大的條件:投料比=化學(xué)計(jì)量數(shù)比(3)催化劑的組成不變:投料比=化學(xué)計(jì)量數(shù)比mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)①a、b、c三點(diǎn)A的轉(zhuǎn)化率:a>b>c②a、b、c三點(diǎn)B的轉(zhuǎn)化率:c>b>a③b點(diǎn)=3)容器類型對(duì)轉(zhuǎn)化率和百分含量的影響(1)起始量完全相同,非等體反應(yīng)①反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率:恒壓容器>恒容容器>絕熱容器②產(chǎn)物的百分含量:恒壓容器>恒容容器>絕熱容器(2)起始量完全相同,等體反應(yīng)①反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率:恒壓容器=恒容容器>絕熱容器②產(chǎn)物的百分含量:恒壓容器=恒容容器>絕熱容器四、化學(xué)平衡基本圖像1.百分含量(或轉(zhuǎn)化率)-時(shí)間-溫度(或壓強(qiáng))圖像(1)典型圖像常見圖像形式有如下幾種。其中C%指生成物的百分含量,B%指反應(yīng)物的百分含量。①②③④⑤(2)解題原則——“先拐先平條件高”①先出現(xiàn)拐點(diǎn)的反應(yīng)先達(dá)到平衡,反應(yīng)條件高:溫度高、壓強(qiáng)大。②Ⅰ表示T2>T1,生成物的百分含量降低,說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng)。③Ⅱ表示p2>p1,A的轉(zhuǎn)化率減小,說(shuō)明正反應(yīng)是氣體總體積增大的反應(yīng),壓強(qiáng)增大,平衡逆向移動(dòng)。2.百分含量(或轉(zhuǎn)化率)-壓強(qiáng)-溫度圖像(1)典型圖像①恒壓線圖像【說(shuō)明】表示兩個(gè)外界條件同時(shí)變化時(shí),反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率變化情況,解決這類圖像一般采用“定一議二”的方法,即把自變量(溫度、壓強(qiáng))之一設(shè)為恒量,討論另外兩個(gè)變量的關(guān)系。如:圖1中,當(dāng)壓強(qiáng)相等(任意一條等壓線)時(shí),升高溫度,A的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明升高溫度平衡正向移動(dòng),即正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。當(dāng)溫度相等時(shí),在圖1中作直線,與三條等壓線交于三點(diǎn),這三點(diǎn)自下而上為增大壓強(qiáng),A的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),即正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)。②恒溫線圖像【說(shuō)明】圖3中,當(dāng)溫度相等(任意一條等溫線)時(shí),增大壓強(qiáng),A的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),即正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)。當(dāng)壓強(qiáng)相等時(shí),在圖3中作直線,與兩條等溫線交于兩點(diǎn),這兩點(diǎn)自下而上為降低溫度,A的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明降低溫度平衡正向移動(dòng),即正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(2)解題原則——“定一議二”如圖Ⅰ中確定壓強(qiáng)為105Pa或107Pa,則生成物C的百分含量隨溫度T的升高而逐漸減小,說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng);再確定溫度T不變,作橫坐標(biāo)的垂線,與壓強(qiáng)線出現(xiàn)兩個(gè)交點(diǎn),分析生成物C的百分含量隨壓強(qiáng)p的變化可以發(fā)現(xiàn),壓強(qiáng)增大,生成物C的百分含量增大,說(shuō)明正反應(yīng)是氣體總體積減小的反應(yīng)。3.化學(xué)平衡中的特殊圖像(1)對(duì)于化學(xué)反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),M點(diǎn)前,表示從反應(yīng)開始,v(正)>v(逆);M點(diǎn)為剛達(dá)到平衡點(diǎn);M點(diǎn)后為平衡受溫度的影響情況,即升溫,A的百分含量增加或C的百分含量減少,平衡左移,故ΔH<0。(2)對(duì)于化學(xué)反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),L線上所有的點(diǎn)都是平衡點(diǎn)。L線的上方(E點(diǎn)),A的百分含量大于此壓強(qiáng)時(shí)平衡體系中A的百分含量,所以E點(diǎn)滿足v(正)>v(逆);同理L線的下方(F點(diǎn))滿足v(正)<v(逆)?!镜漕}精練】考點(diǎn)1、考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷例1.(2023秋·浙江嘉興·高二統(tǒng)考期末)絕熱、恒容的密閉容器中,發(fā)生可逆反應(yīng):
。下列各項(xiàng)中不能說(shuō)明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是A.體系的壓強(qiáng)不再改變B.?dāng)嗔?molH-S的同時(shí),也斷裂1molH-HC.體系的溫度不再改變D.【答案】D【解析】A.該反應(yīng)是等體積放熱反應(yīng),由于是絕熱、恒容的密閉容器,溫度升高,壓強(qiáng)增大,當(dāng)體系的壓強(qiáng)不再改變,則達(dá)到平衡,故A不符合題意;B.?dāng)嗔?molH?S即消耗1molH2S的同時(shí),也斷裂1molH?H即消耗1molH2,兩個(gè)不同方向,速率之比等于計(jì)量系數(shù)之比,能說(shuō)明達(dá)到平衡,故B不符合題意;C.該反應(yīng)是放熱反應(yīng),由于是絕熱容器,則容器內(nèi)溫度不斷升高,當(dāng)體系的溫度不再改變,則達(dá)到平衡,故C不符合題意;D.,消耗CO的正向,生成COS是正向,同一個(gè)方向,不能說(shuō)明達(dá)到平衡,故D符合題意。綜上所述,答案為D?!久麕煔w納】判斷平衡狀態(tài)的方法——“逆向相等,變量不變”(1)“逆向相等”:反應(yīng)速率必須一個(gè)是正反應(yīng)的速率,一個(gè)是逆反應(yīng)的速率,且經(jīng)過(guò)換算后同一種物質(zhì)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等。特別注意:同一反應(yīng)方向的反應(yīng)速率不能判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)。(2)“變量不變”:如果一個(gè)量是隨反應(yīng)進(jìn)行而改變的,當(dāng)不變時(shí)為平衡狀態(tài);一個(gè)隨反應(yīng)的進(jìn)行保持不變的量,不能作為是否是平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)??键c(diǎn)2、考查外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響例2.(2023秋·浙江嘉興·高二統(tǒng)考期末)一定條件下,密閉容器中發(fā)生反應(yīng):
。達(dá)到平衡后,下列措施不能提高乙烷平衡轉(zhuǎn)化率的是A.升高反應(yīng)的溫度 B.增大容器的容積C.恒容下通入氦氣 D.分離出部分乙烯【答案】C【解析】A.升高反應(yīng)的溫度,平衡向吸熱反應(yīng)即正向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率增大,故A不符合題意;B.增大容器的容積,壓強(qiáng)減小,平衡向體積增大即正向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率增大,故B不符合題意;C.恒容下通入氦氣,壓強(qiáng)增大,但濃度未變,平衡不移動(dòng),轉(zhuǎn)化率不變,故C符合題意;D.分離出部分乙烯,乙烯濃度減小,平衡向減弱乙烯的改變量移動(dòng)即正向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率增大,故D不符合題意。綜上所述,答案為C?!久麕熖嵝选客饨鐥l件對(duì)化學(xué)平衡影響的特殊情況(1)當(dāng)反應(yīng)混合物中存在與其他物質(zhì)不相混溶的固體或液體物質(zhì)時(shí),由于其“濃度”是恒定的,不隨其量的增減而變化,故改變這些固體或液體的量,對(duì)化學(xué)平衡沒有影響。(2)同等程度地改變反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度時(shí),應(yīng)視為壓強(qiáng)的影響。(3)充入惰性氣體(不參與反應(yīng)的氣體)與平衡移動(dòng)的關(guān)系:①恒溫、恒容條件:原平衡體系體系總壓強(qiáng)增大→體系中各組分的濃度不變→平衡不移動(dòng)②恒溫、恒壓條件:原平衡體系容器容積增大,各反應(yīng)氣體的分壓減小→考點(diǎn)3、考查勒夏特列原理的應(yīng)用例3.(2023秋·浙江嘉興·高二統(tǒng)考期末)下列操作或事實(shí)不能用勒夏特列原理解釋的是A.其他條件不變,對(duì)、和組成的平衡體系加壓后顏色變深B.
,把球浸泡在冰水中,氣體顏色變淺C.向含有的紅色溶液中加入鐵粉,振蕩,溶液顏色變淺D.用飽和食鹽水除去中的HCl,可減少的損失【答案】A【解析】A.氫氣與碘蒸氣生成碘化氫氣體,反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,加壓后濃度變大,顏色變深,但平衡不移動(dòng),不能用勒夏特列原理解釋,A符合題意;B.該反應(yīng)正向放熱,降溫后平衡正向移動(dòng),氣體顏色變淺,能用勒夏特列原理解釋,B不符合題意;C.鐵粉與鐵離子反應(yīng),使逆向移動(dòng),溶液顏色變淺,能用勒夏特列原理解釋,C不符合題意;D.飽和食鹽水中氯離子使逆向移動(dòng),減少氯氣的損失,能用勒夏特列原理解釋,D不符合題意;故選A?!疽族e(cuò)提醒】1.對(duì)于溶液中的離子反應(yīng),向溶液中加入與實(shí)際反應(yīng)無(wú)關(guān)的離子,平衡不移動(dòng)。2.溶液中的可逆反應(yīng),達(dá)平衡后加水稀釋,平衡向溶質(zhì)微粒數(shù)增多的方向移動(dòng)。3.改變固體或純液體的量,對(duì)平衡無(wú)影響。4.當(dāng)反應(yīng)混合物中不存在氣態(tài)物質(zhì)時(shí),壓強(qiáng)的改變對(duì)平衡無(wú)影響。5.對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積無(wú)變化的反應(yīng),如H2(g)+I(xiàn)2(g)2HI(g),壓強(qiáng)的改變對(duì)平衡無(wú)影響。但增大(或減小)壓強(qiáng)會(huì)使各物質(zhì)的濃度增大(或減小),混合氣體的顏色變深(或淺)。6.“惰性氣體”對(duì)化學(xué)平衡的影響①恒溫、恒容條件原平衡體系eq\o(→,\s\up17(充入惰性氣體))體系總壓強(qiáng)增大→體系中各組分的濃度不變→平衡不移動(dòng)。②恒溫、恒壓條件原平衡體系eq\o(→,\s\up17(充入惰性氣體))容器容積增大,各反應(yīng)氣體的分壓減小→體系中各組分的濃度同倍數(shù)減小(等效于減壓)考點(diǎn)4、考查化學(xué)平衡圖像分析例4.(2023秋·山東濟(jì)寧·高二嘉祥縣第一中學(xué)校考期末)用活性炭還原NO2可防止空氣污染,其反應(yīng)原理為2C(s)+2NO2(g)?N2(g)+2CO2(g)。在密閉容器中1molNO2和足量C發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得NO2的生成速率與N2的生成速率隨溫度變化的關(guān)系如圖1所示;維持溫度不變,反應(yīng)相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得NO2的轉(zhuǎn)化率隨壓強(qiáng)的變化如圖2所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.圖2中平衡常數(shù)K(E)=K(G),則NO2的平衡濃度c(E)=c(G)B.圖2中E點(diǎn)的v逆小于F點(diǎn)的v正C.圖1中的A、B、C三個(gè)點(diǎn)中只有C點(diǎn)的v正=v逆D.在恒溫恒容下,向圖2中G點(diǎn)平衡體系中充入一定量的NO2,與原平衡相比,NO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大【答案】AD【解析】A.由題中信息可知,維持溫度不變,即E、G兩點(diǎn)溫度相同,平衡常數(shù)K(E)=K(G),混合氣體中氣體壓強(qiáng)與濃度有關(guān),壓強(qiáng)越大,體積越小,濃度越大,所以G點(diǎn)壓強(qiáng)大,濃度大,即c(E)<c(G),故A錯(cuò)誤;B.由圖2知,E點(diǎn)反應(yīng)未達(dá)到平衡,F(xiàn)點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡,且壓強(qiáng)E<F,則E點(diǎn)的v逆小于F點(diǎn)的v正,故B正確;C.由2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)可知,NO2的生成速率(逆反應(yīng)速率)應(yīng)該是N2的生成速率(正反應(yīng)速率)的二倍時(shí)才能使正、逆反應(yīng)速率相等,即達(dá)到平衡,C點(diǎn)滿足,故C正確;D.在恒溫恒容下,向G點(diǎn)平衡體系中充入一定量的NO2,等效于加壓,平衡逆向移動(dòng),NO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小,故D錯(cuò)誤;故選:AD?!久麕熆偨Y(jié)】解答化學(xué)平衡圖像題的思路、步驟與技巧1.解題思路2.解題步驟3.解題技巧(1)先拐先平數(shù)值大。在含量—時(shí)間曲線中,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的則先達(dá)到平衡,說(shuō)明該曲線表示的溫度較高或壓強(qiáng)較大。(2)定一議二。圖像中有三個(gè)量時(shí),先確定一個(gè)量不變,再討論另外兩個(gè)量的關(guān)系。即確定橫坐標(biāo)所表示的量后,討論縱坐標(biāo)與曲線的關(guān)系;或確定縱坐標(biāo)所表示的量后(通??僧嬕淮咕€),討論橫坐標(biāo)與曲線的關(guān)系。(3)三步分析法。一看反應(yīng)速率是增大還是減??;二看v正、v逆的相對(duì)大??;三看化學(xué)平衡移動(dòng)的方向??键c(diǎn)5、考查化學(xué)平衡
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