高考化學總復習-第七章-23-化學平衡的移動和化學反應進行的方向課件

第七章化學反應速率和化學平衡第23講化學平衡的移動和化學反應進行的方向

微考點?大突破微充電?大收獲微考點?大突破

探微提能點點結合1.對平衡移動概念的理解(v正＝v逆)(v正≠v逆)(v′正＝v′逆)各組分含 各組分含 各組分含量又量保持一定量改變保持新的一定微考點1影響化學平衡移動的因素基礎微回扣2.影響化學平衡移動的因素(1)濃度。其他條件不變的情況下，增大反應物濃度或減小生成物濃度，平衡向________方向移動，此時v正_____v逆；反之，如果__________________________________，可使化學平衡向 方向移動，此時v正______v逆。(2)壓強。對有氣體參加的可逆反應，反應前后體積發(fā)生變化時，若其他條件不變，增大壓強會使平衡向_______________的方向移動，反之向________________的方向移動。氣體體積在反應前后保持不變的反應，則改變壓強對平衡______________。無影響

正反應

＞

減小反應物濃度或增大生成物濃度

＜

氣體體積縮小

氣體體積擴大

逆反應

(3)溫度。其他條件不變時,升溫使平衡向______________方向移動；降溫使平衡向__________________方向移動。對于一個可逆反應,如果正反應放熱,則逆反應一定_________。吸熱

吸熱反應

放熱反應

減弱這種改變

平衡

影響平衡的一個

一個實質(zhì)化學平衡移動的實質(zhì)是外界條件影響了化學反應速率,使得v正≠v逆,平衡將發(fā)生移動。兩個注意應用勒夏特列原理分析問題時應注意(1)不要把v正增大與化學平衡向正反應方向移動等同,只有v正>v逆時,才使化學平衡向正反應方向移動。(2)不要把化學平衡向正反應方向移動與反應物轉(zhuǎn)化率的提高等同,當反應物總量不變時,化學平衡向正反應方向移動,反應物的轉(zhuǎn)化率提高；當增大一種反應物的濃度,使化學平衡向正反應方向移動時,會使另一種反應物的轉(zhuǎn)化率提高,而本身的轉(zhuǎn)化率降低。判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”。1．溫度改變，平衡一定發(fā)生移動()警示:任何反應都伴隨著能量的變化，通常表現(xiàn)為吸熱或放熱，故溫度改變，化學平衡將發(fā)生移動。2．只要v(正)增大，平衡一定正向移動()警示:平衡正向移動是因為v(正)大于v(逆)，若v(正)、v(逆)都增大，則平衡不一定正向移動。3．不論恒溫恒容，還是恒溫恒壓容器，加入稀有氣體，平衡皆發(fā)生移動()警示:恒溫恒容容器中的化學平衡，當充入稀有氣體時，化學平衡不移動?！?/p>

√

×

4．起始加入原料的物質(zhì)的量相等，則各種原料的轉(zhuǎn)化率一定相等()警示:只有起始原料的物質(zhì)的量之比等于方程式的化學計量數(shù)比，原料的轉(zhuǎn)化率才相等。5．通過改變一個條件使某反應向正反應方向移動，轉(zhuǎn)化率一定增大()警示:若反應物不止一種的反應通過增大某反應物的濃度使反應正向移動，則該反應物的轉(zhuǎn)化率減小?！?/p>

×

一、化學平衡移動的分析1.實質(zhì)化學平衡移動的實質(zhì)是外界條件(如濃度、溫度、壓強)破壞了原平衡狀態(tài)，使正、逆反應速率不再相等，當v(正)＞v(逆)時，平衡向正反應方向移動，當v(正)＜v(逆)時，平衡向逆反應方向移動，當v(正)＝v(逆)時，平衡不發(fā)生移動，然后在新的條件下達到正、逆反應速率再次相等。方法微總結

改變條件反應特征改變條件瞬間達到新平衡前v(正)與v(逆)關系平衡移動方向v(正)v(逆)增大c(A)增大c(C)可逆反應加快不變不變加快v(正)＞v(逆)v(正)＜v(逆)正反應方向逆反應方向減小c(A)減小c(C)可逆反應減慢不變不變減慢v(正)＜v(逆)v(正)＞v(逆)逆反應方向正反應方向改變條件反應特征改變條件瞬間達到新平衡前v(正)與v(逆)關系平衡移動方向v(正)v(逆)增大壓強m＋n＝p＋qm＋n＞p＋qm＋n＜p＋q加快加快v(正)＝v(逆)v(正)＞v(逆)v(正)＜v(逆)平衡不移動正反應方向逆反應方向減小壓強m＋n＝p＋qm＋n＞p＋qm＋n＜p＋q減慢減慢v(正)＝v(逆)v(正)＜v(逆)v(正)＞v(逆)平衡不移動逆反應方向正反應方向改變條件反應特征改變條件瞬間達到新平衡前v(正)與v(逆)關系平衡移動方向v(正)v(逆)升高溫度ΔH＞0ΔH＜0加快加快v(正)＞v(逆)v(正)＜v(逆)正反應方向逆反應方向降低溫度ΔH＞0ΔH＜0減慢減慢v(正)＜v(逆)v(正)＞v(逆)逆反應方向正反應方向使用催化劑可逆反應加快加快v(正)＝v(逆)平衡不移動解析:本題考查化學平衡的移動。該反應為體積增大的吸熱反應，所以升溫和減壓均可以促使反應正向移動。恒壓通入惰性氣體，相當于減壓。恒容通入惰性氣體與加催化劑均對平衡無影響，增加CO的濃度，將導致平衡逆向移動。答案:B(1)C中的氣體顏色________(填“變淺”或“變深”)。(2)若25℃時,起始時僅有NO2氣體,達到平衡時,c(NO2)＝0.0125mol·L－1,c(N2O4)＝0.0321mol·L－1,則NO2的起始濃度為_________________________,NO2的轉(zhuǎn)化率為________。Ⅱ.在三支容積均為30cm3針筒中分別抽入10cm3NO2氣體,將針筒前端封閉。將第二支針筒活塞迅速推至5cm3處,此時氣體的顏色變深,一段時間后氣體顏色又變淺了,但仍比第一支針筒氣體的顏色深。①推進針筒后顏色變深的原因是_____________________________________________________；②一段時間后氣體顏色又變淺的原因是__________________________________________________；③在此過程中,該反應的化學平衡常數(shù)將________(填“增大”“減小”或“不變”,下同),NO2的轉(zhuǎn)化率將________。不變

變淺

0.0767mol·L－1

83.7%

氣體的體積減小,NO2濃度增大,氣體的顏色加深

壓強增大,平衡向正反應方向移動

增大

解析:Ⅰ.(1)NH4NO3晶體溶解是吸熱過程，所以平衡會向正反應方向移動，顏色變淺。(2)把N2O4轉(zhuǎn)換為NO2，所以開始時c(NO2)＝0.0125mol·L－1＋0.0321mol·L－1×2＝0.0767mol·L－1，其轉(zhuǎn)化率為(0.0767mol·L－1－0.0125mol·L－1)/0.0767mol·L－1≈83.7%。Ⅱ.①推動活塞，氣體的體積減小，NO2濃度增大，氣體的顏色加深。②推動活塞，減小氣體的體積，增大壓強，平衡向正反應方向移動，顏色會變淺。③此過程中溫度無變化，平衡常數(shù)不變，但平衡向正反應方向移動，所以NO2的轉(zhuǎn)化率增大。解析:正反應放熱，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，A項錯誤。加水稀釋，平衡向離子數(shù)目增多的方向移動，平衡向逆反應方向移動，B項錯誤。常溫下加壓對水溶液的平衡移動幾乎無影響，D項錯誤。答案:C應用微提升

解析:由圖可知，隨壓強的增大，Z的體積分數(shù)增大，說明平衡正向移動，正反應是氣體分子數(shù)減小的反應。隨溫度的升高，Z的體積分數(shù)減小，說明平衡向逆反應方向移動，逆反應是吸熱反應，則正反應是放熱反應。答案:C解析:充入1molSO3相當于充入1mol的SO2和0.5mol的O2，即在恒溫恒壓下，由于新充入的SO3轉(zhuǎn)化成的SO2和O2的量之比與起始充入的SO2和O2的物質(zhì)的量之比相同，故平衡等效，因此c(SO3)平不變。答案:B容器編號溫度(℃)平衡物質(zhì)的量(mol)起始物質(zhì)的量(mol)CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)Ⅰ3870.200.0800.080Ⅱ3870.40Ⅲ2070.200.0900.090下列說法正確的是()A.該反應的正反應為放熱反應B.達到平衡時，容器Ⅰ中的CH3OH體積分數(shù)比容器Ⅱ中的小C.容器Ⅰ中反應到達平衡所需時間比容積Ⅲ中的長D.若起始時向容器Ⅰ中充入CH3OH0.15mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol，則反應將向正反應方向進行回答下列問題:(1)反應的ΔH__________0(填“大于”或“小于”)；100℃時，體系中各物質(zhì)濃度隨時間變化如圖所示。在0～60s時段，反應速率v(N2O4)為__________mol·L－1·s－1；反應的平衡常數(shù)K1為____________________。(2)100℃時達平衡后，改變反應溫度為T，c(N2O4)以0.0020mol·L－1·s－1的平均速率降低，經(jīng)10s又達到平衡。a．T__________100℃(填“大于”或“小于”)，判斷理由是_____________________________________________________。大于

0.0010

0.36mol·L－1

大于

反應正方向吸熱,反應向吸熱方向進行,故溫度升高

b.列式計算溫度T時反應的平衡常數(shù)K2__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)溫度T時反應達平衡后，將反應容器的容積減少一半。平衡向__________(填“正反應”或“逆反應”)方向移動，判斷理由是______________________________________________________________。c(N2O4)＝0.040mol·L－1－0.0020mol·L－1s－1×10s＝0.020mol·L－1平衡時,c(NO2)＝0.120mol·L－1＋0.0020mol·L－1·s－1×10s×2＝0.16mol·L－1對氣體分子數(shù)增大的反應,增大壓強平衡向逆反應方向移動

逆反應

(3)增大壓強,平衡向氣體分子數(shù)減小的方向進行,將反應容器的體積減少一半,相當于增大壓強,故平衡向逆反應方向進行。焓、焓變及熵、熵變(1)在一定條件下,不借助外部力量就能自動進行的過程稱為_______過程。(2)焓變是一個與反應能否自發(fā)進行有關的因素,多數(shù)能自發(fā)進行的化學反應是_________反應,但也有不少__________反應能自發(fā)進行,還有些__________反應在室溫條件下不能自發(fā)進行,但在_________________下則能自發(fā)進行,因此,反應焓變是與反應能否自發(fā)進行有關的一個因素,但不是唯一因素。微考點2化學反應進行的方向基礎微回扣自發(fā)

放熱

吸熱

吸熱

較高溫度

混亂

S

混亂度

聚集

外界

＞

＞

反應產(chǎn)物

正值增加

ΔH－TΔS＜0

焓變

ΔH－TΔS

趨勢

ΔH－TΔS＝0

ΔH－TΔS＞0

溫度、壓強

ΔH－TΔS＜0

平衡

溫度、壓強

溫度、壓強

兩種傾向自發(fā)過程的兩種傾向(1)體系趨向于高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或釋放熱量)。(2)在密閉條件下,體系有從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。三個規(guī)律(1)放熱且熵增加的反應一定能自發(fā)進行。(2)吸熱且熵減少的反應一定不能自發(fā)進行。(3)焓變和熵變的作用相同時,溫度有可能對反應方向起決定性作用。判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”。1．ΔH＜0、ΔS＞0的反應在溫度低時不能自發(fā)進行()警示:ΔH＜0、ΔS＞0，則ΔG＜0，任何溫度下反應都能自發(fā)進行。2．因為焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關，因此焓變或熵變均可以單獨作為反應自發(fā)性的判據(jù)()警示: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(jù)，而應用復合判據(jù)。3．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()警示:使用催化劑只能降低反應的活化能，不能改變反應的方向?！?/p>

×

×

4．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應的ΔH＜0()警示:CaCO3(s)分解為吸熱反應，ΔH＞0?！?/p>

×

焓變、熵變和溫度對化學反應方向的影響方法微總結

ΔHΔSΔH－TΔS反應情況－＋永遠是負值在任何溫度下過程均自發(fā)進行＋－永遠是正值在任何溫度下過程均非自發(fā)進行＋＋低溫為正高溫為負低溫時非自發(fā)，高溫時自發(fā)－－低溫為負高溫為正低溫時自發(fā)，高溫時非自發(fā)【微典通關3】二氧化碳捕集、存儲和轉(zhuǎn)化是當今化學研究的熱點問題之一。(1)用釔的配合物作催化劑，一定條件可直接光催化分解CO2，發(fā)生反應:2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，該反應的ΔH________0，ΔS________0(選填“>”“<”或“＝”)，在低溫下，該反應________(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。(2)CO2轉(zhuǎn)化途徑之一是利用太陽能或生物質(zhì)能分解水制H2，然后將H2與CO2轉(zhuǎn)化為甲醇或其他化學品。你認為該方法需要解決的技術問題有________(填選項字母)。a．開發(fā)高效光催化劑b．將光催化制取的氫氣從反應體系中有效分離，并與CO2發(fā)生催化轉(zhuǎn)化c．二氧化碳及水資源的供應ab

>

>

不能

解析:該反應是分解反應，且CO燃燒時放熱，所以該反應為吸熱反應，即ΔH>0，因氣體的物質(zhì)的量增多，所以ΔS>0。ΔG＝ΔH－TΔS<0時，反應可自發(fā)進行，所以在低溫下，該反應不能自發(fā)進行。對點微練?焓變與自發(fā)反應7.實驗證明，多數(shù)能自發(fā)進行的反應都是放熱反應。對此說法的理解正確的是()A.所有的放熱反應都是自發(fā)進行的B.所有的自發(fā)反應都是放熱的C.焓變是影響反應是否具有自發(fā)性的一種重要因素D.焓變是決定反應是否具有自發(fā)性的唯一判據(jù)解析:反應是否能自發(fā)進行是由焓變和熵變共同決定的，故焓變是影響反應是否具有自發(fā)性的一種重要因素。答案:C應用微提升

對點微練?熵變與自發(fā)反應8.下列反應中，熵顯著增加的反應是()A.CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)B.CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑C.C(s)＋O2(g)===CO2(g)D.2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)解析:反應中若生成氣體或氣體的量增加，都會使混亂度增大，熵增加。答案:B對點微練?復合判據(jù)的應用9.熵變、焓變可作為反應過程進行方向的判據(jù)，下列反應一定有自發(fā)傾向的是()A.ΔH＜0ΔS＞0B.ΔH＞0ΔS＜0C.ΔH＜0ΔS＜0D.ΔH＞0ΔS＞0解析:當ΔH＜0，ΔS＞0時，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反應一定有自發(fā)進行的傾向。答案:A10．灰錫結構松散，不能用于制造器皿，而白錫結構堅固，可以制造器皿，現(xiàn)把白錫制成的器皿放在0℃、100kPa的室內(nèi)存放，它會不會變成灰錫而不能再繼續(xù)使用？已知：在0℃、100kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應焓變和熵變分別為ΔH＝－2180.9kJ·mol－1，ΔS＝－6.61J·mol－1·K－1。解析:ΔH－TΔS＝－2180.9kJ·mol－1－273K×(－6.61J·mol－1·K－1)×10－3≈－2179.1kJ·mol－1<0，能自發(fā)進行。答案:會自發(fā)變成灰錫，不能再繼續(xù)使用。微充電?大收獲聽微決疑點點鏈接增大c(A)

升高溫度增大壓強

加催化劑2．濃度——時間圖此類圖象能說明平衡體系組分(或某一成分)在反應過程中的變化情況。仍以上述反應為例，圖象如下:此類圖象要注意各曲線的折點(達平衡)時刻相同，各物質(zhì)濃度變化的比例符合化學方程式中的化學計量數(shù)關系。p1>p2

T1>T2a是在b的基礎上加入催化劑3．全程速率——時間圖如Zn與足量鹽酸的反應，反應速率隨時間的變化出現(xiàn)的情況，如右圖所示，解釋原因:AB段(v漸增)，因反應為放熱反應，隨反應的進行，溫度漸增，導致反應速率的漸增，BC段(v漸小)，則主要因為隨反應的進行，溶液中c(H＋)漸小，導致反應速率的減小。故分析時要抓住各階段的主要矛盾，認真分析。4.含量——時間——溫度(壓強)圖常見的形式有如下圖所示的幾種(C%指某生成物百分含量，B%指某反應物百分含量)，這種圖象的折點表示達到平衡的時間，曲線的斜率反映了反應速率的大小，可以確定T(p)的高低(大小)，水平線高低對應平衡移動方向。(T2>T1,正反應為吸熱反應)(T2>T1,正反應為放熱反應)(p1>p2,正反應為氣體體積減小的反應)(p1>p2,正反應為氣體體積增大的反應)5．恒壓(溫)線該類圖的縱坐標為物質(zhì)的平衡濃度(c)或反應物的轉(zhuǎn)化率(α)，橫坐標為溫度(T)或壓強(p)，常見類型有(如下圖所示):6．其他如下圖所示的曲線，是其他條件不變時，某反應物的最大轉(zhuǎn)化率(α)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)。二、解答化學反應速率、化學平衡圖象題的一般原則方法1.看圖象一看軸，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(zhuǎn)化率變化、物質(zhì)的量的變化等。2.依據(jù)圖象信息，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(shù)增大、減小還是不變，有無固體或純液體參加或生成等。3.先拐先平條件高在化學平衡圖象中，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，所以圖象中有三個變量，先固定一個量，再討論另外兩個量的關系。注意化學平衡圖象問題和其他各種化學平衡移動問題都是應用化學平衡移動原理解決:①反應特點，②反應條件，③平衡移動引起的某種物理量變化問題之一，稱“三位一體”。三、突破化學反應速率、化學平衡圖象題的“三種”手段1.從“斷點”著手當可逆反應達到一種平衡后，若某一時刻外界條件發(fā)生改變，都可能使速率－時間圖象的曲線出現(xiàn)不連續(xù)的情況，即出現(xiàn)“斷點”。根據(jù)“斷點”前后的速率大小，即可對外界條件的變化情況作出判斷。Ⅰ

ⅡA.圖Ⅰ表示溫度對化學平衡的影響，且甲的溫度較高B.圖Ⅱ表示t0時刻使用催化劑對反應速率的影響C.圖Ⅲ表示t0時刻增大O2的濃度對反應速率的影響D.圖Ⅳ中a、b、c三點中只有b點已經(jīng)達到化學平衡狀態(tài)Ⅲ

Ⅳ【解析】A項,根據(jù)先拐先平知,乙的溫度高,升高溫度,SO2的含量降低,正反應是吸熱反應,與題反應相矛盾,A項錯誤；B項使用催化劑,v正、v逆同時增大,且倍數(shù)相同,斷點應在原平衡反應速率之上,B項正確；C項增大O2濃度,正反應速率會增大且圖象上“斷點”應在原平衡速率之上,但逆反應速率應在原來的基礎上逐漸增大,C項錯誤；D項,a、b、c三點都是在不同溫度下的平衡線上,錯誤?！敬鸢浮緽2.從“拐點”入手同一可逆反應，若反應條件不同，達到平衡所用的時間也可能不同，反映到圖象出現(xiàn)“拐點”的時間也就有差異。根據(jù)外界條件對化學反應速率的影響，即可判斷出溫度的高低、壓強或濃度的大