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文檔簡介
第02講化學(xué)平衡狀態(tài)、化學(xué)平衡的移動
目錄
01考情透視目標(biāo)導(dǎo)航............................................................2
02知識導(dǎo)圖思維引航............................................................3
03考點突破考法探究............................................................4
考點一化學(xué)平衡狀態(tài).............................................................4
知識點1可逆反應(yīng).............................................................4
知識點2化學(xué)平衡..............................................................4
考向1考查可逆反應(yīng)的特點.....................................................7
考向2考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷.................................................8
考點二化學(xué)平衡移動............................................................10
知識點1化學(xué)平衡的移動......................................................10
知識點2影響化學(xué)平衡的因素..................................................11
知識點3勒夏特列原理........................................................12
知識點4等效平衡.............................................................12
考向1考查化學(xué)平衡的移動方向的判斷.........................................14
考向2考查等效平衡的應(yīng)用....................................................16
考向3考查勒夏特列原理的應(yīng)用...............................................19
04真題練習(xí)?命題洞見..........................................................21
考情;靈汨?日粽旦骷:
考點要求考題統(tǒng)計考情分析
2024吉林卷10題,3分分析近三年高考試題,高考命題在本講有以下規(guī)律:
化學(xué)平衡2023湖南卷13題,3分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
狀態(tài)2022遼寧卷12題,3分查內(nèi)容主要有以下兩個方面:
2021廣東卷14題,4分(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,考查平衡移動的影響因素,及
平衡移動引起的濃度、轉(zhuǎn)化率等的判斷。
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
2024浙江1月卷14題,2分
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
2024浙江6月卷11題,2分
動、轉(zhuǎn)化率等內(nèi)容。
2024浙江6月卷16題,2分
(1)選擇題:結(jié)合化學(xué)反應(yīng)機理、化學(xué)平衡圖像或圖表考查外界
2024廣東卷15題,4分
條件對化學(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。
化學(xué)平衡2023重慶卷14題,3分
(2)非選擇題:以工業(yè)生產(chǎn)為背景,通過反應(yīng)機理或濃度、轉(zhuǎn)化
移動2023江蘇卷13題,3分
率圖像提供信息進行命題,主要考查外界條件改變引起的化學(xué)平衡
2023廣東卷15題,4分
移動、對工業(yè)生產(chǎn)條件的選擇等。
2023北京卷4題,3分
3.根據(jù)高考命題特點和規(guī)律,復(fù)習(xí)時要注意以下幾個方面:
2022廣東卷13題,4分
(1)反應(yīng)平衡狀態(tài)的判斷;
2022天津卷6題,4分
(2)關(guān)注溶液中的平衡移動;注意外界因素對化學(xué)平衡與反應(yīng)速
率的綜合影響;
(3)關(guān)注化學(xué)反應(yīng)平衡移動對工業(yè)生產(chǎn)條件的選擇調(diào)控作用。
復(fù)習(xí)目標(biāo):
1.了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性及化學(xué)平衡的建立。
2.掌握化學(xué)平衡的特征。
3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對化學(xué)平衡的影響,能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律。
寓2
知道烏圖?奧始己I骯
r
r可逆反應(yīng)—特點:三同一小
化學(xué)平衡狀態(tài)
建立:正、逆或正逆
化學(xué)平衡一
-特征:逆、動、等、定、變
L化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷{動態(tài)v正二喳,0
靜態(tài)標(biāo)志:各種"量"不變
化學(xué)平衡狀態(tài)、r
化學(xué)平衡的移動r化學(xué)平衡的移動--過程
J化學(xué)平衡移動方向與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系
改變下列條件對化學(xué)平衡的影響
-影響化學(xué)平衡的因素化學(xué)平衡中的特殊情況
圖示影響化學(xué)平衡移動的因素
內(nèi)容
化學(xué)平衡的移動
勒夏特列原理--理解
JJiM
r的含義
恒溫恒容條件下
反應(yīng)前后體積改
r變的反應(yīng)的判斷
釗¥?-方法:極值等量
即等效
恒溫恒壓條件下
血前后做改
J等效平衡的判斷方法--變的反應(yīng)判斷方
法:極值等比即
糊
恒溫條4牛下反應(yīng)前
后體積^的反應(yīng)
_的判斷方法:無論
是恒溫恒容,還是
恒溫恒壓,只要極
值等比即位
匐3
生占空德?考法埃交
考點一化學(xué)平衡狀態(tài)
知識點1可逆反應(yīng)
1.概念:在同一條件下,既可以向正反應(yīng)方向進行,同時又可以向逆反應(yīng)方向進行的化學(xué)反應(yīng)。
2.特點:三同一小
①相同條件下:
②同時進行:
③反應(yīng)物與生成物同時存在;
⑷任一組分的轉(zhuǎn)化率均小于100%,即不能全部轉(zhuǎn)化。
3.表示:在方程式中用表示,而不用表示。
知識點2化學(xué)平衡
1.概念:在一定條件下的可逆反應(yīng)中,當(dāng)反應(yīng)進行到一定程度時,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)物的
濃度和生成物的濃度保持丕變的狀態(tài)。
2.建立:
U)對于只加入反應(yīng)物從正向建立的平衡:
過程正、逆反應(yīng)速率反應(yīng)物、生成物的濃度
V(正)最大
反應(yīng)開始反應(yīng)物濃度最大,生成物濃度為雯
V(逆)=0
V(正)逐漸減小,
反應(yīng)過程中反應(yīng)物濃度逐漸減小,生成物濃度逐漸增大
V(逆)逐漸增大
平衡狀態(tài)時V(正)=v(逆)各組分的濃度丕至隨時間的變化而變化
(2)對于只加入生成物從逆向建立的平衡:
過程正、逆反應(yīng)速率反應(yīng)物、生成物的濃度
V(逆)最大
反應(yīng)開始生成物濃度最大,反應(yīng)物濃度為委
v(正)=0
V(逆)逐漸減小,
反應(yīng)過程中生成物濃度逐漸減小,反應(yīng)物濃度逐漸增大
V(I)逐漸增大
平衡狀態(tài)時v(正)三V(逆)各組分的濃度丕至隨時間的變化而變化
【名師點撥】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,或者同時從正、逆兩方
向建立。
3.化學(xué)平衡的特征
(I)逆:可逆反應(yīng);
(2)動:化學(xué)平衡是一種動態(tài)平衡,v1a=v加于0;
(3)等:正反應(yīng)速率三逆反應(yīng)速率;
(4)定:反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量或濃度保持丕變;
(5)變:條件改變,平衡狀態(tài)可能改變,新條件下建立新的化學(xué)平衡。
4.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷
C1)判斷方法分析
化學(xué)反應(yīng)mA(g)+?B(g)==^pC(g)+qD(g)是否平衡
①各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)一定平衡
混合物體系
②各物質(zhì)的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定平衡
中各成分的
③各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定平衡
含量
④總體積、總壓強、總物質(zhì)的量一定不一定平衡
①單位時間內(nèi)消耗了mmolA,同時也生成了mmolA平衡
正、逆反
②單位時間內(nèi)消耗了nmolB,同時也消耗了pmolC平衡
應(yīng)速率之
③v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q不一定平衡
間的關(guān)系
④單位時間內(nèi)生成了nmolB,同時也消耗了qmolD不一定平衡
①其他條件一定、總壓強一定,且冽+〃初+q平衡
壓強
②其他條件一定、總壓強一定,且冽+〃=p+q不一定平衡
混合氣體的①平均相對分子質(zhì)量一定,且m+n^p+q平衡
平均相對分
子質(zhì)量②平均相對分子質(zhì)量一定,且m+n=p+q不一定平衡
溫度任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化,當(dāng)體系溫度一定時平衡
①只有氣體參加的反應(yīng),密度保持不變(恒容密閉容器中)不一定平衡
氣體密度S)②%+〃初+q時,密度保持不變(恒壓容器中)平衡
@m+n=p+q時,密度保持不變(恒壓容器中)不一定平衡
顏色反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色穩(wěn)定不變(其他條件不變)平衡
(2)動態(tài)標(biāo)志:vIF=V掰,0
①同種物質(zhì):同一物質(zhì)的生成速率等于消耗速率。
②不同物質(zhì):必須標(biāo)明是“異向''的反應(yīng)速率關(guān)系。如aA+6B=±cC+㈤,v正卜=9時,反應(yīng)達到平衡
y逆Bb
狀態(tài)。
(3)靜態(tài)標(biāo)志:各種“量”不變
①各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量或濃度不變。
②各物質(zhì)的百分含量(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)等)不變。
③壓強(化學(xué)反應(yīng)方程式兩邊氣體體積不相等)或顏色(某組分有顏色)不變。
⑷絕熱容器中溫度不變。
⑤密度1=1不變(注意容器中的氣體質(zhì)量或體積變化)。
⑥平均相對分子質(zhì)量不變(注意氣體質(zhì)量或氣體物質(zhì)的量變化)。
總之,若物理量由變量變成了不變量,則表明該可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài);若物理量為“不變量”,則不能作為
平衡標(biāo)志。
【易錯提醒】規(guī)避“2”個易失分點
(1)化學(xué)平衡狀態(tài)判斷“三關(guān)注”
關(guān)注反應(yīng)條件,是恒溫恒容、恒溫恒壓,還是絕熱恒容容器;關(guān)注反應(yīng)特點,是等體積反應(yīng),還是非等體
積反應(yīng);關(guān)注特殊情況,是否有固體參加或生成,或固體的分解反應(yīng)。
(2)不能作為“標(biāo)志”的四種情況
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)計量數(shù)之比。
②恒溫恒容下的體積不變的反應(yīng),體系的壓強或總物質(zhì)的量不再隨時間而變化,如2HI(g)=H2(g)+l2(g)。
③全是氣體參加的體積不變的反應(yīng),體系的平均相對分子質(zhì)量不再隨時間而變化,如2Hl(g)4^:H2(g)+
l2(g)o
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。
[考向洞里J
考向1考查可逆反應(yīng)的特點
例1定條件下,對于可逆反應(yīng)X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始濃度分別為ci、C2、。3(均不為零),
達到平衡時,X、Y、Z的濃度分別為0.1mol,!/、0.3mol-L\0.08mol-L1,則下列判斷正確的是
A.ci:C2=3:1
B.平衡時,Y和Z的生成速率之比為2:3
C.X、Y的轉(zhuǎn)化率不相等
D.ci的取值范圍為0mol-LT<ci<0.14mol-L-1
【解析】A.根據(jù)物質(zhì)反應(yīng)消耗的濃度比等于化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)的比,反應(yīng)消耗X的濃度是xmol/L,
則會消耗Y濃度為3xmol/L,故c/、C2=(0.1+x)mol/L:(0.3+3x)mol/L=l:3,A錯誤;B.平衡時,正、逆
反應(yīng)速率相等,則Y和Z的生成速率之比為3:2,B錯誤;C.反應(yīng)前后X、Y氣體的濃度比相同符合反
應(yīng)系數(shù)之比,所以達到平衡狀態(tài)時,轉(zhuǎn)化率相同,C錯誤;D.若反應(yīng)向正反應(yīng)進行到達平衡,X、Y的濃
度最大,Z的濃度最小,假定完全反應(yīng),Z濃度為0,則反應(yīng)開始時c/(X)=(0.1+0.04)mol/L=0.14mol/L;若
反應(yīng)從逆反應(yīng)方向開始,Z的濃度最大,X、Y濃度最小,由于X、Y反應(yīng)消耗關(guān)系是1:3,剩余濃度比是
1:3,則X的起始濃度為0mol/L。但由于X、Y、Z的起始濃度分別為仃、。2、仃(均不為零),所以c的取
值范圍為0molLyc/<0.14mol-LT,D正確;故合理選項是D。
【答案】D
【思維建模】極端假設(shè)法確定各物質(zhì)濃度范圍
假設(shè)正向反應(yīng)物最小值,確
進行完全生成物最大值定
>范
假設(shè)逆向反應(yīng)物最大值.圍
進行完全*生成物最小值
可逆反應(yīng)的平衡物理量一定在最大值和最小值之間,但起始物理量可以為最大值或最小值。
【變式訓(xùn)練1】(2024?陜西商洛?一模)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化源遠(yuǎn)流長,化學(xué)與文化傳承密不可分。下列說法
正確的是
A.?;韬钅钩鐾亮舜罅勘4嫱旰玫木澜鹌?,這與金的惰性有關(guān)
B.“丹砂(HgS)燒之成水銀,積變又還成丹砂”中涉及的反應(yīng)為可逆反應(yīng)
C.“九秋風(fēng)露越窯開,奪得千峰翠色來“,“翠色”是因為成分中含有氧化亞銅
D.“世間絲、麻、裘、褐皆具素質(zhì)”,“絲、麻、裘”的主要成分都是蛋白質(zhì)
【答案】A
【解析】A.金的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,使得其能保存完好,故A正確;B.“丹砂(HgS)燒之成水銀,積變又還成
丹砂,,中涉及的兩個反應(yīng)條件不同,不為可逆反應(yīng),故B錯誤;C.“翠色”為青色或者綠色,而氧化亞銅為
磚紅色,可能來自亞鐵離子,詩句中的“翠色”不可能來自氧化亞銅,故C錯誤;D.“麻”的主要成分是纖維
素,故D錯誤;故答案選A。
【變式訓(xùn)練2】對于反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)WSO3(g)+NO(g)△H=-41.8kJ?moE,下列有關(guān)說法正確的是
A.達到平衡后,升高溫度,c(S03)增大
B.使用催化劑能縮短該反應(yīng)達到平衡的時間
C.lmolNO2(g)與lmolSO2(g)混合后,充分反應(yīng)會放出41.8kJ熱量
D.在恒溫、恒容條件下,當(dāng)反應(yīng)容器內(nèi)總壓強不變時,說明該反應(yīng)已達到平衡
【解析】A.該反應(yīng)正向為放熱反應(yīng),達到平衡后,升高溫度,平衡逆向移動,c(SOs)減小,故A錯誤;B.催
化劑能加快反應(yīng)速率,所以使用催化劑能縮短該反應(yīng)達到平衡的時間,故B正確;C.該反應(yīng)是可逆反應(yīng),
故lmolNC)2(g)與lmolSC(2(g)混合后,反應(yīng)物不能完全反應(yīng),所以放出的熱量小于41.8kJ,故C錯誤;D.在
恒溫、恒容條件下,對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應(yīng),總壓強一直不變,所以壓強不變,反應(yīng)不
一定達到平衡狀態(tài),故D錯誤;選B。
【答案】B
考向2考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷
甌(2024?廣東廣州?三模)向一恒容密閉容器中加入lmolCH,和一定量的H?。,發(fā)生反應(yīng):
CH4(g)+H2O(g)UCO(g)+3H2(g)。CH4的平衡轉(zhuǎn)化率按不同投料比X(X=坐旦]溫度的變化曲線如
I
圖所示。下列說法不正確的是
A.X]<x2
B.b、c兩點的正反應(yīng)速率:vb>vc
C.此反應(yīng)在任意溫度下都可自發(fā)進行
D.當(dāng)容器內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量不變時,反應(yīng)達平衡狀態(tài)
【答案】C
【解析】A.Xx=;越大,甲烷的轉(zhuǎn)化率越小,相同溫度下XI甲烷的轉(zhuǎn)化率大于X2,則\<X2,A
正確;B.b點和c點溫度相同,CH4的起始物質(zhì)的量都為ImoLb點x值小于c點,則b點加水多,反應(yīng)
物濃度大,則反應(yīng)速率Vb>v「B正確;C.a、b投料比相同,升高溫度,甲烷的轉(zhuǎn)化率增大,說明升高溫
度平衡正向移動,正向AH〉。,正向體積增大則AS〉。,AG=AH-TAS<0時T較大,故該反應(yīng)高溫自發(fā),C
錯誤;D.都是氣體參加的反應(yīng),正向體積增大,則平均相對分子量是個變值,平均相對分子量不變時各組
分含量不再變化,達到平衡,D正確;故選C。
【思維建?!颗袛嗥胶鉅顟B(tài)的方法一“逆向相等,變量不變”
(1)“逆向相等”:反應(yīng)速率必須一個是正反應(yīng)的速率,一個是逆反應(yīng)的速率,且經(jīng)過換算后同一種物質(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)是否達到平衡狀態(tài)。
(2)“變量不變”:如果一個量是隨反應(yīng)進行而改變的,當(dāng)不變時為平衡狀態(tài);一個隨反應(yīng)的進行保持不變
的量,不能作為是否是平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)。
【變式訓(xùn)練1】(2024?浙江杭州?模擬預(yù)測)汽車尾氣脫硝脫碳的主要反應(yīng):
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。在一定溫度、體積固定為2L的密閉容器中,
某興趣小組模擬該反應(yīng),用傳感器測得該反應(yīng)在不同時刻的NO和CO濃度如表所示:
時間/s01234
c(NO)/(mol/L)9.50x1034.50x10.32.50x10-31.50x10-31.50x103
c(CO)/(mol/L)9.00x10-34.00x10-32.00x10-31.00x10-31.00xl0-3
下列說法不正確的是
A.前2s內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速率v(N2)=L75xl(f3moi/(L-s)
B.升高溫度時,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均增大
C.當(dāng)密閉容器中氣體壓強不再發(fā)生變化時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
D.當(dāng)反應(yīng)達到平衡時,密閉容器中氣體濃度C(NO):C(CO):C(N2):C(CC>2)=2:2:1:2
【答案】D
【解析】A.前2s內(nèi)Ac(CO)=(9.00xl0-3_2.00xl0-3)mol/L=7.00xl(r3moi/L,則Ac(N2)=3.5xl()Tmoi/L,
A,:)=3.5xl;:mol/L_]75對0hol/(Ls),故A正確;B.升高溫度時,由于增大了活化分子
百分?jǐn)?shù),正逆反應(yīng)速率均增大,故B正確;C.溫度不變,容器的容積不變,隨反應(yīng)進行氣體物質(zhì)的量減
小,故隨反應(yīng)進行壓強減小,當(dāng)容器內(nèi)氣體的壓強不再發(fā)生變化時,說明正逆反應(yīng)速率相等,該反應(yīng)達到
平衡狀態(tài),故C正確;D.當(dāng)反應(yīng)達到平衡時,密閉容器中氣體濃度C(NO):C(CO):C(N2):C(CO2)=2:2:1:2,
不能說明各組分濃度不變,不能說明達到平衡狀態(tài),故D錯誤;故選D。
【變式訓(xùn)練2】(2024?重慶?模擬預(yù)測)如圖所示,無摩擦、有質(zhì)量的隔板1、2、3將容器分為甲,乙、丙
3個部分,同時進行反應(yīng):A(g)+B(g)^=^C(g)AH<0,起始時各物質(zhì)的物質(zhì)的量已標(biāo)在圖中。在固定的
溫度和壓強下充分反應(yīng)后,各部分的體積分別為%、%、/。此時若抽走隔板1,不會引起其他活塞移
動。下列說法錯誤的是
xmolA
2molA2molA
ymolB3molBzmolB
1molC
隔板1隔板2隔板3
A.若乙中氣體密度不再改變,說明乙中已經(jīng)達到平衡狀態(tài)
B.若x=l,V甲=丫乙
C.若將3個隔板全部固定,與未固定相比,丙中放熱量減少
D.若將該容器逆時針旋轉(zhuǎn)90。豎立在桌面上,重新平衡時,乙中C的體積分?jǐn)?shù)減小
【答案】D
【解析】A.乙中氣體總質(zhì)量恒定,隨反應(yīng)進行氣體分子數(shù)減小,因為恒壓條件下,容器體積減小,則氣體
密度逐漸增大,當(dāng)密度不再改變,說明乙中已經(jīng)達到平衡狀態(tài),故A正確;B.抽走隔板1后,未造成其他
隔板移動,說明甲乙兩部分混合后仍處于化學(xué)平衡狀態(tài),根據(jù)等效平衡原理,若將甲中的C全部轉(zhuǎn)化為A、
x+]2
B,貝IJn(A):n(B)=2:3。由此列式:—=y,若x=l,y=2,將甲中的C極限轉(zhuǎn)化后,n(A)=2、n(B)=3,
與乙完全相同,故%=巳,故B正確;C.隔板固定后,隨著反應(yīng)正向進行,壓強逐漸減小,相比于之前
正向進行程度更小,放熱量減少,故C正確;D.將容器豎后,隔板的質(zhì)量造成各部分壓強增大,體積減小,
因此乙中平衡正移,C的體積分?jǐn)?shù)增大,故D錯誤;故選:D。
考點二化學(xué)平衡移動
「知識靛
知識點1化學(xué)平衡的移動
1.概念:一個可逆反應(yīng),達到化學(xué)平衡狀態(tài)以后,若改變反應(yīng)條件(如溫度、壓強、濃度等),使正、逆反
應(yīng)的速率不相等,化學(xué)平衡發(fā)生移動。最終在新的條件下,會建立新的化學(xué)平衡,這個過程叫作化學(xué)平衡
的移動。
2.化學(xué)平衡移動的過程
3.化學(xué)平衡移動方向與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系
(1)ViE>Va:平衡向正反應(yīng)方向移動。
(2)丫正=丫逆:反應(yīng)達到平衡狀態(tài),平衡不發(fā)生移動。
(3)ViE<va:平衡向逆反應(yīng)方向移動。
知識點2影響化學(xué)平衡的因素
1.改變下列條件對化學(xué)平衡的影響
改變的條件(其他條件不變)化學(xué)平衡移動的方向
增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度向正反應(yīng)方向移動
濃度
減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度向逆反應(yīng)方向移動
向氣體分子總數(shù)減小的方向移
增大壓強
反應(yīng)前后氣動
壓強(對有氣體體體積改變向氣體分子總數(shù)增大的方向移
減小壓強
參加的反應(yīng))動
反應(yīng)前后氣
改變壓強平衡不移動
體體積不變
升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動
溫度
降低溫度向放熱反應(yīng)方向移動
催化劑同等程度改變V正、V逆,平衡不移動
2.化學(xué)平衡中的特殊情況
(1)當(dāng)反應(yīng)物或生成物中存在與其他物質(zhì)不相混溶的固體或液體物質(zhì)時,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,對化學(xué)平衡沒影響。
(2)同等程度地改變反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度時,應(yīng)視為壓強的影響。
(3)溫度不變時濃度因素的“決定性作用”一分析“惰性氣體(不參加反應(yīng)的氣體)”對化學(xué)平衡的影響。
①恒溫恒容條件
原平衡體系一充入惰性氣體
>體系總壓強增大一>體系中各組分的濃度不變—>平衡不移動
②恒溫恒壓條件
由近編左充入惰性氣體
原平衡體系---------------容器容積增大—>體系中各組分的濃度同倍數(shù)減?。ǖ刃в跍p壓)
氣體體積不變的反應(yīng)干忌干為小
----------------?平衡不移動
氣體體積可變的反應(yīng)力㈤心一“心如皿,*七邊一上
---------------*平衡向氣體體積增大的方向移動
【特別提醒】壓強對化學(xué)平衡的影響主要看改變壓強能否引起反應(yīng)物和生成物的濃度變化,只有引起物質(zhì)
的濃度變化才會造成平衡移動,否則壓強對平衡無影響。
3.圖示影響化學(xué)平衡移動的因素
知識點3勒夏特列原理
1.內(nèi)容:對于一個已經(jīng)達到平衡的體系,如果改變影響化學(xué)平衡的一個條件(如濃度、溫度、壓強),平衡將
向著能夠減弱這種改變的方向移動。
2.理解勒夏特列原理的注意問題
U)勒夏特列原理適用于任何動態(tài)平衡(如溶解平衡、電離平衡等),非平衡狀態(tài)不能用此來分析。
(2)勒夏特列原理可判斷“改變影響平衡的一個條件”時平衡移動的方向。若同時改變影響平衡移動的幾個
條件,則不能簡單地根據(jù)勒夏特列原理來判斷平衡移動的方向,只有在改變的條件對平衡移動的方向影響
一致時,才能根據(jù)勒夏特列原理進行判斷。
(3)平衡移動的結(jié)果是“減弱”外界條件的影響,而不是“消除”外界條件的影響,更不是“扭轉(zhuǎn)”外界條件的
影響。
3.應(yīng)用:可以更加科學(xué)有效地調(diào)控和利用化學(xué)反應(yīng),盡可能讓化學(xué)反應(yīng)按照人們的需要進行。
知識點4等效平衡
1.等效平衡的含義
在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)下,同一可逆反應(yīng)體系,不管是從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,還
是正、逆反應(yīng)同時投料,達到化學(xué)平衡狀態(tài)時,任何相同組分的百分含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、體積
分?jǐn)?shù)等)均相同。
2.等效平衡的判斷方法
(I)恒溫恒容條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng)的判斷方法:極值等量即等效。
例如:2sO2(g)+O2(g)=;=^2SO3(g)
①2mol1mol0
②002mol
③0.5mol0.25mol1.5mol
④amolbmolcmol
上述①②③三種配比,按化學(xué)方程式的化學(xué)計量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,則S02均為2mol,O2均為1mol,
三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。④中b、c三者的關(guān)系滿足:c+a=2,-+b=l,即與上述平衡等效。
2
(2)恒溫恒壓條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng)判斷方法:極值等比即等效。
例如:2SO2(g)+O2(g)^=i2SO3(g)
①2mol3mol0
②1mol3.5mol2mol
③amolbmolcmol
按化學(xué)方程式的化學(xué)計量關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,則①②中〃S6=2,故互為等效平衡。
nO23
c~\~a7
③中〃、6、。三者關(guān)系滿足::-=:即與①②平衡等效。
-+b3
2
(3)恒溫條件下反應(yīng)前后體積不變的反應(yīng)的判斷方法:無論是恒溫恒容,還是恒溫恒壓,只要極值等比即
等效,因為壓強改變對該類反應(yīng)的化學(xué)平衡無影響。
例如:H2(g)+b(g).42Hl(g)
①1mol1mol0
②2mol2mol1mol
③amolbmolcmol
①②兩種情況下,〃但2):H(l2)=l:1,故互為等效平衡。
③中.、b、c三者關(guān)系滿足:g+q=l:1或a:6=1:1,w0,即與①②平衡等效。
3.虛擬“中間態(tài)”法構(gòu)建等效平衡
(1)構(gòu)建恒溫恒容平衡思維模式
新平衡狀態(tài)可認(rèn)為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加并壓縮而成,相當(dāng)于增大壓強。
起始平衡
舊_H招新平衡
0-O
(2)構(gòu)建恒溫恒壓平衡思維模式(以氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)為例,見圖示)
新平衡狀態(tài)可以認(rèn)為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加,壓強不變,平衡不移動。
起始平衡
新平衡
H---HP!I~I
回一-FPTP
(考向洞察J
考向1考查化學(xué)平衡的移動方向的判斷
甌(2024?廣東江門?二模)烯燃是一種應(yīng)用廣泛的化學(xué)原料。烯煌之間存在下列三個反應(yīng):
反應(yīng)I:3c4H8(g)=4C3H6(g)A/fj=+78kJ-mol1
-1
反應(yīng)n:2c3H6(g)G3c2H4(g)A//2=+117kJ-mol
反應(yīng)HI:C4H8(g)^2C2H4(g)AH3
在壓強為pkPa的恒壓密閉容器中,反應(yīng)達到平衡時,三種組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x隨溫度T的變化關(guān)系如圖
所示。
下列說法錯誤的是
A.反應(yīng)ni的A&=+l04kJ
B.700K時反應(yīng)II的平衡常數(shù)0=^|kPa
C.欲提高C4H$的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),需研發(fā)低溫條件下活性好且耐高壓的催化劑
D.超過700K后曲線a下降的原因可能是隨著溫度升高反應(yīng)I逆向移動,反應(yīng)II正向移動
【答案】D
【解析】A.根據(jù)蓋斯定律,將反應(yīng)I加上反應(yīng)II的2倍,再整體除以3得到反應(yīng)HI的
1
AH3=1X(78+2X117)=+104kJ.mol,故A正確;B.升高溫度,反應(yīng)I、反應(yīng)II和反應(yīng)III的化學(xué)平衡均正向
移動,即丁烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)在不斷減少,丙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)先增加后減少,乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)在不
斷增加,故曲線a代表丙烯,曲線b代表丁烯,曲線c代表乙烯;700K時,丁烯和乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均
為0.2,丙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.6,反應(yīng)H的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的平衡常數(shù)為Kp=,螞=4kPa,故B正確;
P(O.6p)45
C.降低溫度或增壓,反應(yīng)I、反應(yīng)ni的化學(xué)平衡均逆向移動,C4H8的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大,故提高C4H8的物
質(zhì)的量分?jǐn)?shù),需研發(fā)低溫條件下活性好且耐高壓的催化劑,故C正確;D.根據(jù)圖中信息丁烯在不斷減小,
則超過700K后曲線a下降的原因可能是隨著溫度升高反應(yīng)I正向移動,反應(yīng)H正向移動,反應(yīng)n正向移動
的程度大于反應(yīng)I正向移動的程度,故D錯誤;綜上所述,答案為D。
【思維建?!颗袛嗷瘜W(xué)平衡移動方向的思維模型
【變式訓(xùn)練1】(2024?黑龍江哈爾濱?三模)(CHs^CBr在堿性條件下水解生成(CHshCOH,進程中勢能
變化如圖。下列說法錯誤的是
A.(CHshCOH名稱為2-甲基2丙醇
B.(CNlU中碳原子的雜化軌道類型有兩種
C.增大OH-濃度,水解反應(yīng)速率變化不大
D.升溫既能加快反應(yīng)速率又能促進平衡正向移動
【答案】D
CH3
+
【解析】A.(CH3)3COH展開后的結(jié)構(gòu)簡式為H3c—c—CH3,名稱為2-甲基2丙醇,A正確;B.(CH3)3C
OH
中甲基上的C為sp3雜化,C+為sp2雜化,雜化軌道類型有兩種,B正確;C.反應(yīng)分成兩步進行,第一步
反應(yīng)活化能較大,是反應(yīng)的決速步驟,但第一步?jīng)]有OH-參與,增大OH-溶液濃度,總反應(yīng)速率不會增大,
故水解反應(yīng)速率變化不大,C正確;D.由圖知反應(yīng)物總能量比生成物總能量高,反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫
度,平衡往逆向移動,D錯誤;故選D。
【變式訓(xùn)練2】(2024?安徽馬鞍山?三模)下列有關(guān)操作的實驗現(xiàn)象及解釋錯誤的是
選項操作現(xiàn)象及解釋
2C(s)+2NO2(g)-2CO2(g)+N2(g),向混合氣體顏色變淺:碳消耗NO2氣體,NC?2濃度減小,
A
上述平衡體系中加入碳且平衡逆向移動
溶液紅色變淺:Ba2+沉淀co;,使
向滴有酚麟的Na2cO3溶液中加入BaCl2固
BCOj+HzOUHCOI+OH-平衡逆向移動,OH-濃度
體
降低
溶液紅色變淺:Fe還原Fe",使
C向Fe(SCN]溶液中加入Fe粉Fe(SCN)3UFe3++3SCN-平衡正向移動,F(xiàn)e(SCN),濃
度降低
溶液呈淺綠色:Ksp(HgS)<^sp(FeS),
D向含有Hg2+的廢水中加入FeS固體FeS(s)+Hg2+(aq)UHgS(s)+Fe2+(aq)化學(xué)平衡常數(shù)
大,正向程度大
【答案】A
【解析】A.向平衡體系中加入濃度為定值的碳,平衡體系中各物質(zhì)的濃度不變,化學(xué)反應(yīng)速率不變,化學(xué)
平衡不移動,故A錯誤;B.碳酸鈉在溶液中存在如下平衡:CO^+H2O^HCO;+OH-,向溶液中加入
氯化鋼固體,鋼離子與溶液中的碳酸根離子反應(yīng)生成碳酸根沉淀,溶液中碳酸根離子濃度減小,平衡向逆
反應(yīng)方向移動,溶液中氫氧根離子濃度減小,溶液的堿性減弱,導(dǎo)致滴有酚配的碳酸鈉溶液的紅色變淺,
3+
故B正確;C.硫氧化鐵溶液中存在如下平衡:Fe(SCN)3^Fe+3SCN-,向溶液中加入鐵粉,鐵與溶液
中的鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子,溶液中鐵離子濃度減小,平衡向正反應(yīng)方向移動,溶液紅色變淺,故C正
確;D.硫化汞的溶度積小于硫化亞鐵的溶度積,反應(yīng)FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+(aq)的化學(xué)平衡常
數(shù)大,向含有汞離子的廢水中加入硫化亞鐵固體,反應(yīng)的正向反應(yīng)的程度大,有利于汞離子轉(zhuǎn)化為硫化汞,
達到除去廢水中的汞離子濃度的目的,故D正確;故選A。
考向2考查等效平衡的應(yīng)用
函⑵24?天津河西,二模)工業(yè)上一種制H2反應(yīng)為?0值)+凡0伍)=82修)+凡修)AH=-41kJ.mor10
某小組分別在體積相等的兩個恒溫恒容密閉容器中加入一定量的反應(yīng)物,使其在同溫re下發(fā)生反應(yīng),該反
應(yīng)過程中的能量變化數(shù)據(jù)如下表所示:
起始時各物質(zhì)的物質(zhì)的量/mol
容器編號達到平衡的時間/min達到平衡時體系能量的變化
HOCO
CO22H2
?1400放出熱量:20.5kJ
②2800放出熱量:QkJ
下列有關(guān)敘述不正琥的是
A.容器中反應(yīng)的平均速率①〈②是因為二者的活化能不同
B.該制反應(yīng)在此條件下可自發(fā)進行
C.容器②中CO的平衡轉(zhuǎn)化率應(yīng)等于50%
D.容器②中反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時Q=41
【答案】A
【解析】A.兩容器體積相等,溫度相同,容器②中投料更多,反應(yīng)物的濃度更大,反應(yīng)速率更快,所以容
器②中反應(yīng)的平均速率大于容器①,與活化能沒有關(guān)系,A錯誤;B.反應(yīng)前后體積不變,正反應(yīng)放熱,依
據(jù)AG=AH-TAS<0可知該制H?
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