高考化学一轮复习专题73化学平衡移动讲.docx
- 文档编号:26269166
- 上传时间:2023-06-17
- 格式:DOCX
- 页数:36
- 大小:2.56MB
高考化学一轮复习专题73化学平衡移动讲.docx
《高考化学一轮复习专题73化学平衡移动讲.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考化学一轮复习专题73化学平衡移动讲.docx(36页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高考化学一轮复习专题73化学平衡移动讲
专题7.3化学平衡移动
1、理解影响化学平衡的因素(浓度、温度、压强、催化剂等),认识其一般规律。
2、理解化学平衡常数的定义并能进行简单计算。
3、能正确分析化学平衡图像。
一、化学平衡移动
1、概念
可逆反应达到平衡状态以后,若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化,平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变,从而在一段时间后达到新的平衡状态。
这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程,叫做化学平衡的移动。
2、过程
3、平衡移动方向与反应速率的关系
(1)v正>v逆,平衡向正反应方向移动。
(2)v正=v逆,平衡不移动。
(3)v正 4、平衡移动会伴随着哪些变化 (1)反应速率的变化(引起平衡移动的本质,但速率变化也可能平衡不移动),主要看v正与v逆是否相等,如果v正≠v逆,则平衡必然要发生移动,如v正、v逆同时改变相同倍数,则平衡不移动。 (2)浓度的变化,平衡移动会使浓度变化,但是浓度的变化不一定使平衡移动。 (3)各组分百分含量的变化。 (4)平均相对分子质量的变化。 (5)颜色的变化(颜色变化,平衡不一定发生移动)。 (6)混合气体密度的变化。 (7)转化率的变化。 (8)温度变化 5、影响因素 若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下: 平衡体系 条件变化 速率变化 平衡变化 速率变化曲线 任一平衡体系 增大反应物的浓度 v正、v逆均增大,且v正′>v逆′ 正向移动 减小反应物的浓度 v正、v逆均减小,且v逆′>v正′ 逆向移动 任一平衡体系 增大生成物的浓度 v正、v逆均增大,且v逆′>v正′ 逆向移动 减小生成物的浓度 v正、v逆均减小,且v正′>v逆′ 正向移动 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逆均增大,且v逆′>v正′ 逆向移动 减小压强或降低温度 v正、v逆均减小,且v正′>v逆′ 正向移动 任意平衡或反应前后气体化 学计量数和相等的平衡 正催化剂或增大压强 v正、v逆同等倍数增大 平衡不移动 负催化剂或减小压强 v正、v逆同等倍数减小 【特别提醒】浓度、压强和温度对平衡移动影响的特殊情况 (1)改变固体或纯液体的量,对平衡无影响。 (2)当反应混合物中不存在气态物质时,压强的改变对平衡无影响。 (3)对于反应前后气体体积无变化的反应,如H2(g)+I2(g) 2HI(g),压强的改变对平衡无影响。 但增大(或减小)压强会使各物质的浓度增大(或减小),混合气体的颜色变深(或浅)。 (4)“惰性气体”对化学平衡的影响 ①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。 ②恒温、恒压条件 (5)恒容时,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,增大(减小)浓度相当于增大(减小)压强。 (6)在恒容容器中,当改变其中一种气态物质的浓度时,必然会引起压强的改变,在判断平衡移动的方向和物质的转化率、体积分数变化时,应灵活分析浓度和压强对化学平衡的影响。 【典型例题1】【湖南醴陵一中2018届期末】下列说法正确的是() A.对于A(s)+B(g) C(g)+D(g)的反应,加入A,反应速率加快 B.2NO2 N2O4(正反应放热),升高温度,v(正)增大,v(逆)减小 C.一定温度下,反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)在密闭容器中进行,恒压,充入He不改变化学反应速率 D.100mL2mol·L—1稀盐酸与锌反应时,加入少量硫酸铜固体,生成氢气的速率加快 【答案】D 【点评】本题考查外界条件对化学平衡的影响,关于压强、浓度对平衡状态的影响需要注意: (1)气体减压或增压与溶液稀释或浓缩的化学平衡移动规律相似。 (2)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度,应视为压强对平衡的影响,如某合成氨平衡体系中,c(N2)=0.1mol·L-1、c(H2)=0.3mol·L-1、c(NH3)=0.2mol·L-1,当浓度同时增大一倍时,即让c(N2)=0.2mol·L-1、c(H2)=0.6mol·L-1、c(NH3)=0.4mol·L-1,此时相当于压强增大一倍,平衡向生成NH3的方向移动。 【迁移训练1】【陕西渭南尚德中学2019届高三上第一次质检】K2Cr2O7溶液中存在平衡: Cr2O72-(橙色)+H2O 2CrO42-(黄色)+2H+。 用K2Cr2O7溶液进行下列实验: 结合实验,下列说法不正确的是() A.①中溶液橙色加深,③中溶液变黄 B.②中Cr2O72-被C2H5OH还原 C.对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强 D.若向④中加入70%H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色 二、化学平衡常数 1、概念 在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,用符号K表示。 2、表达式 对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g), K= (固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中)。 3、意义及影响因素 (1)K值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越大。 (2)K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。 (3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 4、化学平衡常数和转化率的应用总结 (1)化学平衡常数的应用 ①判断平衡移动的方向 对于可逆反应: aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),在任意状态下,生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用浓度商表示: Q= ,则: Qc ②判断反应进行的程度 K值 正反应进行的程度 平衡时生成物浓度 平衡时反应物浓度 反应物转化率 越大 越大 越大 越小 越高 越小 越小 越小 越大 越低 ③判断可逆反应的热效应 升高温度,若K值增大,则正反应为吸热反应;若K值减小,则正反应为放热反应。 ④计算平衡体系中的相关“量” 根据相同温度下,同一反应的平衡常数不变,计算反应物或生成物的浓度、转化率等。 ⑤书写化学平衡表达式 不能把反应体系中固体、纯液体及稀溶液中水的浓度写入平衡常数表达式中。 但非水溶液中发生的反应,若有水参加或生成,则此时水的浓度不可视为常数,应写入平衡常数表达式中。 如C2H5OH(l)+CH3COOH(l) CH3COOC2H5(l)+H2O(l) K= ⑥推导平衡常数间的关系 对于同一可逆反应,正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数,即: K正= ;若化学方程式中的化学计量数等倍扩大n倍,则K2=K ;若化学计量数等倍缩小n倍,则K2= ;运用盖斯定律,若方程式相加,则K相乘,若方程式相减,则K相除。 【特别提醒】用压强表示的平衡常数 Kp含义: 在化学平衡体系中,用各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。 计算技巧: 第一步,根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度;第二步,计算各气体组分的物质的量分数或体积分数;第三步,根据分压计算分式求出各气体物质的分压,某气体的分压=气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数);第四步,根据平衡常数计算公式代入计算。 例如,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),压强平衡常数表达式为Kp= 。 (2)转化率的分析与判断 ①反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)的转化率分析 a.若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比,达到平衡后,它们的转化率相等。 b.若只增加A的量,平衡正向移动,B的转化率提高,A的转化率降低。 c.若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度,等效于压缩(或扩大)容器体积,气体反应物的转化率与其化学计量数有关。 同倍增大c(A)和c(B) ②反应mA(g) nB(g)+qC(g)的转化率分析 在T、V不变时,增加A的量,等效于压缩容器体积,A的转化率与化学计量数有关。 增大c(A) 【典型例题2】【上海嘉定区2018届高三下学期调研】某温度下,一反应平衡常数 。 恒容时到达平衡后,升高温度,H2浓度减小。 下列说法正确的是() A.升温,逆反应速率减小B.加压,H2浓度减小 C.增加H2,K减小D.该反应的正反应是吸热反应 【答案】D 【点评】本题考查外界条件对化学平衡、化学平衡常数的影响等,明确平衡常数的含义和影响因素是解答的关键。 注意对化学平衡常数的理解,同一反应,化学计量数不同,平衡常数不同,同一个化学反应平衡常数只与温度有关系。 【迁移训练2】【四川省成都市龙泉驿区一中2018届高三上学期第一次月考】在2L恒容密闭容器中充入M(g)和N(g),发生反应M(g)+N(g) 2P(g)+Q(s),所得实验数据如下表: 下列说法正确的是() A.实验①中,若5min时测得n(N)=0.050mol,则0~5min时间内平均反应速率v(P)=0.015mo1/(L·min) B.实验②中达到平衡后,增大压强,M的转化率增大,平衡常数不变 C.600℃时该反应的平衡常数K=3.0 D.实验③中,达到平衡时,x<0.10 【答案】D 三、勒夏特列原理平衡移动原理应用 1、勒夏特列原理 (1)内容 如果改变影响平衡的条件之一(如温度、浓度或压强),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 (2)适用 ①该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。 ②这种减弱并不能消除外界条件的变化。 【指点迷津】应用勒夏特列原理时要注意不能走入误区: (1)是否真的改变了影响化学平衡的条件。 例如: A.改变化学平衡体系中固体或纯液体的物质的量时,并未改变影响化学平衡的条件; B.即使有气体存在的化学平衡体系,恒温、恒容下充入惰性气体,也未改变影响化学平衡的条件。 (2)可逆反应是否存在能够减弱某项条件改变的反应方向,例如对mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),m+n=p+q型的可逆反应,它无气体体积扩大或缩小的反应方向,即使是改变压强,化学平衡也不移动。 2、平衡移动的应用 ①判状态: 由压强的改变,根据平衡移动的方向,可以判断反应物或生成物的状态。 ②判系数: 由压强的改变,根据平衡移动的方向,可以判断方程式中某气体物质的计量数或反应物和生成物之间的计量数的大小关系。 ③判ΔH: 由温度的改变,根据化学平衡移动的方向,可以判断正反应或逆反应是吸热反应或放热反应。 ④判转化率: 根据条件改变对化学平衡的影响,可以判断达到新平衡时某反应物转化率的提高或降低以及平衡体系中某组分百分含量的变化。 ⑤调控反应: 根据影响化学反应速率和平衡的条件以及化学平衡移动原理,可调控工业反应使之效益最大化。 【规律总结】理解勒夏特列原理 化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变,而不是“抵消”外界条件的改变,改变是不可逆转的。 新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。 如①增大反应物A的浓度,平衡右移,A的浓度在增大的基础上减小,但达到新平衡时,A的浓度一定比原平衡大;②若将体系温度从50℃升高到80℃,则化学平衡向吸热反应方向移动,达到新的平衡状态时50℃<T<80℃;③若对体系N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)加压,例如从30MPa加压到60MPa,化学平衡向气体分子数减小的方向移动,达到新的平衡时30MPa<p<60MPa。 【典型例题3】【上海鲁迅中学2019届高三第一次测试】下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是() A.久置的氯水PH值变小 B.向稀盐酸中加入少量蒸馏水,溶液中氢离子浓度降低 C.合成氨工厂通常采用20MPa~50MPa压强,以提高原料的利用率 D.工业生产硫酸过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率 【答案】B 【解析】A、新制氯水久置后,颜色变浅,是因为反应达到的平衡中,Cl2+H2O HCl+HClO,次氯酸见光分解,平衡正向进行,氯气含量减小,颜色变浅,和平衡移动有关,选项A不符合;B、向稀盐酸中加入少量蒸馏水,稀释盐酸溶液,溶液中氢离子浓度降低,不能用勒夏特列原理解释,选项B符合;C.合成氨反应中,增大压强可使平衡向正反应分析移动,可提高原料的利用率,可用勒夏特列原理解释,选项C不符合;D.工业生产硫酸的过程中使用过量的氧气,有利用平衡向正反应方向移动,可用勒夏特列原理解释,选项D不符合;答案选B。 【点评】本题考查平衡移动原理,注意勒沙特列原理适用的对象应存在可逆过程,如与可逆过程无关,则不能用勒沙特列原理解释,难度不大,注意使用勒夏特列原理的前提必须是可逆反应。 不造成平衡移动的因素不能用平衡移动原理解释,如催化剂的使用只能改变反应速率,不改变化学平衡状态,无法用勒夏特列原理解释。 【迁移训练3】【上海市虹口区2018届高三下学期二模】下列生活、生产相关叙述中,不能用勒沙特列原理的是() A.工业制硫酸过程中,通入过量的氧气B.热的纯碱溶液去油污效果更好 C.工业制氯化氢时,通入过量的氢气D.氨态氮肥与草木灰不能混合使用 【答案】C 考点一: 化学平衡移动的判断 1、解析化学平衡移动题目的一般思路 改变条件 2、几种特殊情况 (1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时,由于其“浓度”是恒定的,不随其量的增减而变化,故改变这些固体或液体的量,对化学平衡没影响。 (2)对于反应前后气态物质的化学计量数相等的反应,压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的,故平衡不移动。 (3)“惰性气体”对化学平衡的影响 ①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。 ②恒温、恒压条件 (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。 【方法总结】解决化学平衡移动问题的思维过程 关注特点— ―→分析条件(浓度、温度、压强等)―→想原理(平衡移动原理)―→综合判断得结论。 【典型例题4】【内蒙古赤峰市2018届高三4月模拟】如图所示,左室容积为右室的两倍,温度相同,现分别按照如图所示的量充入气体,同时加入少量固体催化剂使两室内气体充分反应达到平衡,打开活塞,继续反应再次达到平衡,下列说法不正确的是() A.第一次平衡时,SO2的物质的量左室更多 B.入气体未反应前,左室压强和右室样大 C.第一次平衡时,左室内压强一定小于右室 D.第二次平衡时,SO2的总物质的量比第一次平衡时左室SO2的物质的量的2倍还要多 【答案】D 【点评】解答本题需要注意: 由于容器为恒容容器,左室充入的1molAr对化学平衡无影响;比较平衡时各物理量之间的关系采用“等效”思维和“先同后变”,即先设计等效平衡,再考虑压强对化学平衡的影响。 【迁移训练4】【新疆乌鲁木齐2018届高三二诊】一定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO: MgSO4(s)+CO(g) MgO(s)+CO2(g)+SO2(g)△H>0,该反应在某密闭容器中达到平衡。 下列分析正确的是() A.恒温恒容时,充入CO气体,达到新平衡时 增大 B.容积不变时,升高温度,混合气体的平均相对分子质量减小 C.恒温恒容时,分离出部分SO2气体可提高MgSO4的转化率 D.恒温时,增大压强平衡逆向移动,平衡常数减小 【答案】C 考点二: 等效平衡及其应用 1、等效平衡的含义 在相同条件下(定温、定容或定温、定压),同一可逆反应体系,不管是从正反应开始,还是从逆反应开始,只要按化学计量数之比投入反应物或生成物,在达到化学平衡状态时,所建立起来的化学平衡状态都是相同的,这样的化学平衡互称为等效平衡。 2、等效平衡的标志 我们所说的“等效平衡”与“完全相同的平衡状态”不同;“完全相同的平衡状态”在达到平衡状态时,任何组分的物质的量分数(或体积分数)对应相等,并且反应的速率等也相同;而“等效平衡”只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数(或体积分数)对应相同,反应的速率、压强等可以不同。 3、“等效平衡”解题策略 (1)等效平衡的类型及特点 等效类型 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 条件 恒温、恒容 恒温、恒容 恒温、恒压 起始投料 换算为方程式同一边物质,其“量”相同 换算为方程式同一边物质,其“量”符合同一比例 换算为方程式同一边物质,其“量”符合同一比例 对反应的要求 任何有气体参加的可逆反应 反应前后气体体积相等的反应 任何有气体参加的可逆反应 平衡特点 质量分数w% 相同 相同 相同 物质的量浓度c 相同 成比例 相同(气体) 物质的量n 相同 成比例 成比例 质量m 相同 成比例 成比例 分子数N 相同 成比例 成比例 等效情况 完全等效 不完全等效 不完全等效 (2)虚拟“中间态”法构建等效平衡 ①构建等温等容平衡思维模式 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。 ②构建等温等压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例,见图示) 新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动。 【方法总结】等效平衡判断“四步曲” 第一步,“看”: 观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数),判断反应是反应前后气体体积不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应; 第二步,“挖”: 挖掘反应条件,是恒温恒容还是恒温恒压,注意密闭容器不等于恒容容器; 第三步,“倒”: 采用一边倒法,将起始物质按可逆反应化学计量系数之比转化成同一边的物质; 第四步,“联”: 联系等效平衡判断依据,结合题目条件判断是否达到等效平衡。 题型1: 等温等容条件下等效平衡的应用 【典型例题5】【四川成都外国语学校2019届高三上第一次月考】在一个固定容积的密闭容器中,保持一定温度进行如下反应: H2(g)+Br2(g) 2HBr(g),已知加入1molH2和2molBr2达到平衡后,生成xmolHBr,在相同条件下若起始时加入的H2、Br2、HBr分别为a、b、c(均不为0)且保持平衡时,各组分含量都不变,以下推断正确的是() ①a、b、c应满足的关系是4a+c=2b ②平衡时HBr为axmol ③a、b、c应满足的关系是a+b=c ④平衡时HBr为xmol A.①B.①②C.①④D.②③ 【答案】C 【解析】 【详解】 ①根据极限转化的思想,将cmol的HBr极限转化为反应物,要实现等效平衡的建立,则相当于的投料符合: 氢气: a+0.5c=1,溴单质: b+0.5c=2,整理得到: 4a+c=2b,①正确; ②反应两边气体的体积不变,在容器中充入1molH2和2molBr2达到平衡后气体的物质的量还是3mol,则溴化氢的百分含量为,加入H2、Br2、HBr分别为amol、bmol、cmol(均不为0),达到平衡时溴化氢的百分含量不变,则达到平衡时HBr物质的量为 ,②错误; ③根据①可知4a+c=2b,所以a+b不一定等于c,③错误; ④根据②中分析可知④正确; 根据以上分析可知,正确的为①④,答案选C。 题型2: 等温等压条件下等效平衡的应用 【典型例题6】【贵州毕节市威宁县黑石中学2018届下学期月考】恒温恒压条件下发生反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),若将2mol氮气和3mol氢气充入密闭容器中,反应达平衡时,氨气的体积分数为a。 保持相同条件,在密闭容器中分别充入下列物质,反应达平衡时,氨气的体积分数可能为a的是() A.2molN2和6molH2B.1molN2和2molNH3 C.1molN2、3molH2和2molNH3D.2molN2、3molH2和1molNH3 【答案】B 【点评】等效平衡判断“四步曲”: 第一步,看,观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数),判断反应是前后等气体分子数的可逆反应还是反应前后不等气体分子数的可逆反应;第二步,挖,挖掘题目条件,区分恒温恒容和恒温恒压,注意密闭容器不等于恒容容器;第三步,倒,采用一边倒法,将起始物质转化成一边的物质;第四步,联,联系等效平衡判断依据,结合题目条件判断是否达到等效平衡。 考点三: 化学平衡相关的计算 1、分析三个量: 即起始量、变化量、平衡量。 2、明确三个关系: (1)对于同一反应物,起始量-变化量=平衡量。 (2)对于同一生成物,起始量+变化量=平衡量。 (3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。 3、计算方法: 三段式法 化学平衡计算模式: 对以下反应: mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b,达到平衡后,A的消耗量为mx,容器容积为VL。 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 起始(mol)ab00 变化(mol)mxnxpxqx 平衡(mol)a-mxb-nxpxqx 则有: (1)K= (2)c平(A)= (mol·L-1)。 (3)α(A)平= ×100%,α(A)∶α(B)= ∶ = 。 (4)φ(A)= ×100%。 (5) = 。 (6)(混)= (g·L-1)。 (7)= (g·mol-1)。 【典型例题7】【浙江温州2018届高三二模】已知: X(g)+2Y(s) 2Z(g)△H=-akJ·mol-1(a>0)。 一定条件下,将1molX和2molY加入2L的恒容密闭容器中,反应l0min,测得Y的物质的量为1.4mol。 下列说法正确的是() A.第10min时,Z的浓度为0.7mol-1 B.10min内,反应放出的热量为0.3kJ C.10min内,X的平均反应速率为0.03mol-1·min-1 D.若容器中的气体密度不再发生变化,说明上述反应已达平衡状态 【答案】D 【解析】一定条件下,将1molX和2molY加入2L的恒容密闭容器中,反应l0min,测得Y的物质的量为1.4mol。 X(g)+2Y(s) 2Z(g)△H=-akJ·mol-1(a>0)。 n始/mol12 n变/mol0.71.41.4 n平/mol0.30.61.4 【点评】题考查化学平衡的计算,解题关键: 把握化学平衡三段法、速率及热量的计算,注意选项D为解答的难点,该反应是有固体参加的反应,容器中的气体密度不再发生变化,说明反应已经达到平衡状态。 【迁移训练5】【江苏常州一中2019届高三10月月考】甲、乙两个密闭容器中均发生反应: C(s)+2H2O(g) CO2(g)+2H2(g)ΔH>0,有关实验数据如下表所示: 容器 容积/L 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 平衡常数 C(s) H2O(g) H2(g) 甲 2
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高考 化学 一轮 复习 专题 73 化学平衡 移动
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)