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17高三化学第一轮复习课件十七 化学平衡的移动


高三化学第一轮复习系列课件

化学理论部分
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2013-7-30

考题特点:
化学平衡是每年必考的试题,题型以选择 题为主,集中在 ①平衡状态的判断 ②应用平衡移动原理判断平衡移动的方向 ③化学平衡图像 ④等效平衡 ⑤化学平衡的计算

考点1:化学平衡状态的判断

r />逆 :研究对象为可逆反应 动 :动态平衡 等 :正反应速率等于逆反应速率 定 :各物质浓度、含量恒定保持不变 变 :改变条件,平衡改变 同 :平衡状态只与条件有关,与途径无关

化 学 平 衡 特 征

考点2、化学平衡的标志(特征)
化学平衡状态的判断(化学平衡的标志): 以mA(g)+nB(g)
直接因素: ①速率关系:V正=V逆 ②各物质的浓度不随时间的改变而改变

pC(g)+qD(g)为例

间接因素: ③各物质的百分含量保持不变: ④混合气体的总压强、总物质的量不随时间的改变而改变 ⑤混合气平均相对分子质量不随时间的改变而改变 ⑥混合气体的密度不随时间的改变而改变 ⑦反应体系内有色物质的颜色不随时间的改变而改变

化学平衡的标志
例、下列哪种说法可以证明反应N2+3H2 2NH3已达平衡状 态: A 1个N N键断裂的同时,有3个H-H键形成。 B C D 1个N 1个N 1个N N键断裂的同时,有3个H-H键断裂。 N键断裂的同时,有6个N-H键断裂。 N键断裂的同时,有6个N-H键形成。

化学平衡的标志
例、可逆反应2NO2 2NO+O2在恒定容积密闭容器中反

应,达到平衡状态的标志是:
A 单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2。

B
C D E

反应容器内,物质的分子总数不随时间的变化而变化
用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为 2:2:1。 混合气体的颜色不再改变的状态。 混合气体的密度不再改变的状态。

F 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态。

考点3、等效平衡问题
1、等效平衡
(1)什么是等效平衡: 一定条件下(恒温、恒容或恒温、恒压),对同一可逆反应,只是起 始时加入的物质的物质的量不同,而达到化学平衡时,任何相同组 分的体积分数(或物质的量分数)均相同,这样的平衡互称为等效平 衡。等效平衡的建立与途径无关,与外界条件和物质用量有关。 (2) 分类:“等同”平衡和“等效”平衡.二者关系是等效平衡包 含等同平衡,等同平衡一定是等效平衡,等效平衡不一定是等同平衡. (3)判断等效平衡的方法:注意外界条件

使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物,然 后观察有关物质的数量是否相当。

等效平衡小结
条件
恒温恒容 (△n(g)≠0)

等效平衡问题
等效条件
投料换算成相同物 质表示时量相同

结果
两次平衡时各组分百分量、n、c 均相同 (等同平衡) 两次平衡时各组分百分量相同, n、c同比例变化(可以是等同也 可以是等效平衡) 两次平衡时各组分百分量、c相 同,n同比例变化 (同上)

恒温恒容 (△n(g)=0)
恒温恒压

投料换算成相同物 质表示时等比例
投料换算成相同物 质表示时等比例

等效平衡问题
例1、在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中,保持一定的温度和压 强,进行以下反应:N2+3H2 2NH3。已知加入1molN2和 4mol H2时,达到平衡后生成amolNH3。有恒温恒压下欲保持平衡 时各组分的体积分数不变。填写下列空白:(恒温恒压)

1.5a 0 0.5 2g-8m g-3m

例3.在一恒容的容器中充入2 mol A和1 mol B, 发生反应2 A(g) + B(g) x C(g),达到 平衡后,C的体积分数为W%。若维持容器中的 容积和温度不变,按起始物质的量:A为0.6 mol,B为0.3 mol,C为1.4 mol充入容器,达 到平衡后,C的体积分数仍为W%,则x的值为 ( c ) A.只能为2 B.只能为3 C.可能是2,也可能是3 D.无法确定

“等效平衡”题型专练
例4:在体积、温度都相同的条件下有下列反应: 2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g) 现分别从两条途径建立平衡:I.A、B的起始物质的量均为 2mol;II.C、D的起始物质的量分别为2mol和6mol,以下 叙述正确的是(AD ) A、I、II两途径最终达到平衡时,体系内混合气的百分组成相同 B、I、II两途径最终达到平衡时,体系内混合气的百分组成不同 C、达平衡时,I途径的反应速率VA等于II途径的反应速率VB D、达平衡时,I途径所得混合气的密度为II途径所得混合气密度
的1/2

例题5、在一个1L的密闭容器中,加入2molA和1molB , 发生下述反应:

2A(气)+B(气)

3C(气)+D(气)

达到平衡时,C的浓度为1.2mol/L , C的体积分数为a% 。 (1)维持容器的体积和温度不变,按下列配比作为起始 物质,达到平衡后,C的浓度仍是1.2mol/L的是( ) A、3mol C+1mol D A、B B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D

C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C
D、4mol A+2mol B

若D的状 态为固态 又会如何?

(2)维持容器的压强和温度不变,按下列配比作为起始 物质,达到平衡后,C的浓度仍是1.2mol/L(或C的体积 分数仍是a%)的是( A、B、D )

A、3mol C+1mol D
B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B

考点4:化学平衡的移动
一、影响化学平衡移动的条件:
化学平衡移动本质: V正=V逆 改变外界条件 一定时间

T、P、C

V正=V逆

′ V正=V逆 ′

①研究对象:是已经建立平衡状态的体系。 ②移动原因:化学平衡为动态平衡,外界条件的改变能引起速率的相应 变化。 ③移动标志:各组成成分的百分含量发生了变化 V正>V逆 V正=V逆 V正<V逆 原平衡 向右移动 不移动 向左移动

④移动方向:

⑤定义:可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程。

化 学 平 衡 的 移 动
1、浓度对化学平衡的影响:
规律:在其他条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,平 衡向正反应方向移动;增大生成物浓度或减小反应物浓度,平衡向 逆反应方向移动。

图解:

V

′ V正
′ V逆

V

′ V正
′ V逆 V ′ V逆 t ′ V正 t

V

t ′ V逆 ′ V正

t

注意:

⑴改变浓度一般通过改变该物质的物质的量来实现,但是 改变该物质的物质的量不一定改变浓度。
⑵对于离子反应,只能改变实际参加反应的离子的浓度才 能改变平衡。 ⑶对于溶液之间的反应,加入另一种溶液时,要考虑稀释 作用对反应速率及化学平衡的影响。

⑷对于一般的可逆反应(有两种反应物),增大一种反应 物的浓度,会提高另一种反应物的转化率,而本身的转化 率降低。 ⑸在生产上,往往采用增大容易取得或成本较低的反应物 浓度的方法,使成本较高的原料得到充分的利用。

化 学 平 衡 的 移 动
2、压强的影响: 规律:在其他条件不变时,增大压强,平衡向 气体体积缩小的方向移动;减小压强,平衡向 气体体积增大的方向移动。 改变压强的方式: 改变体积 体积不变时 加入气体

压强对化学平衡的影响结论:
1、对反应前后气体总体积发生变化的化学反应,在其他条件不变 的情况下,增大压强,会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移 动;减小压强,会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。 2、对于反应前后气体总体积不变的可逆反应达到平衡后,改 变压强,对化学平衡无影响。

3、如果平衡混合物都是固体或液体,改变压强不能使平衡移动。

判断压强引起平衡移动的思路:
?压强如何改变?压强变化是否引起体积变化? ?若体积变化则浓度发生改变 ?浓度改变则引起速率的变化 ?速率变化后,若导致V正 ≠V逆时平衡移动 若V正 = V逆时,则平衡不移动

压强引起平衡移动的相关图象
mA (g) + nB(g)
⑴当 m + n > p + q时:

pC(g) + qD(g) V
V(正)

V

V(正) V(正)
V(逆)

V(逆) V(逆)
0

V(逆)

V(正)

①增大压强

t

0

②减小压强

t

⑵当 m + n < p + q 时:

V V(正)

V(逆)

V V(正)

V(正)
V(正) V(逆)
0

V(逆)

V(逆)

t
③增大压强

0

t
④减小压强

化 学 平 衡 的 移 动
3、温度对化学平衡的影响:
规律:在其他条件不变时,升高温度,平衡向吸热方向移动;降低 温度,平衡向放热方向移动。 图解: V ′ V吸 V

′ V放
t

′ V放 ′ V吸

t

化 学 平 衡 的 移 动
4、催化剂: 说明:使用催化剂可同等程度地改变正、逆反应的速率,因而

不能影响平衡状态,但能改变达平衡所需要的时间。 图解:
V ′ ′ V逆 = V正

t

1.('02天津)对已达化学平衡的下列反应2X(g)+Y(g) 2Z(g) 减小压强时,对反应产生影响的是 (c ) A.逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆反应方向 移动 B.逆反应速率减小,正反应速率增大,平衡向正反应方向 移动 C.正、逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动 D.正、逆反应速率增大,平衡向正反应方向移动
2.('00上海)对于反应2SO2+O2 2SO3 ,下列判断中 正确的是 ( B、c ) A.2体积SO2和足量O2反应,必定生成2体积SO3 B.其他条件不变,增大压强,平衡必定向右移动 C.平衡时,SO2消耗速度必定等于O2生成速率的两倍 D.平衡时,SO2浓度必定等于O2浓度的两倍

3.在一密闭容器中,反应mA(s)+nB(g) pC(g),达到平 时,测得c(B)为0.5 mol· L-1;在温度不变的条件下,将容器 体积扩大一倍,当达到平衡时,测得c(B)为0.3 mol· L-1。则 下列判断正确的是 ( C ) A.化学计量数:m+n>p B.平衡向正反应方向移动了 C.物质B的转化率减小了 D.物质C的质量分数增加了 4.(05全国卷Ⅱ)已知反应A2(g)+2B2(g) 2AB2 (g);△H<0(放热),下列说法正确的( B ) A.升高温度,正向反应速率增加,逆向反应速率减小 B.升高温度有利于反应速率增加,从而缩短达到平衡的 时间 C.达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平 衡正向移动 D.达到平衡后,降低温度或减小压强都有利于该反应平 衡正向移动

5.(05天津)在密闭容器中,在一定条件下,进行下列反 应:NO(g) + CO(g) 1/2N2(g) + CO2(g);△H = - 373.2 KJ/mol,达到平衡后,为提高该反应的速率和NO的 转化率,采取的正确措施是 B A.加催化剂同时升高温度 B.加催化剂同时增大压强 C.升高温度同时充入N2 D.降低温度同时增大压 强 6.可逆反应2X+Y2 Z(g)(正反应为放热反应)达到平 衡。升高温度后混合气体的平均相对分子质量将下降,则下 列情况正确的是( CD ) A.X和Y可能都是固体 B.X和Y一定都是气体 C.X和Y可能都是气体 D.X和Y至少有一种为气体

特殊平衡问题的处理方法

⑴.在温度、体积不变的容器中加入某种气体反应物 (或生成物)平衡移动问题 对于:aA(g) bB(g)+cC(g)或 bB(g) +cC(g) aA(g),当T、V不变时,加入A气体, 平衡移动的结果由压强决定。相当于增大压强。而加 入B或C,则平衡的移动由浓度决定。

【例】某温度下,在一容积不变的容器中,反应 2A(g)+B(g) 2C(g)达到平衡时,A、B和C的物质的 量分别为4 mol、2 mol和4 mol。保持温度和体积不 变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可 使A的转化率减小的是 A A.均减半 B.均加倍 C.加1 molC D.均增加1 mol

⑵.在温度、压强不变的体系中加入 某种气体反应物(或生成物)平衡 若换成恒 移动问题 容条件 对于:aA(g) bB(g)+cC (g)或bB(g)+cC(g) aA(g),当T、P不变时,加入A 例题:2003年高考.恒温恒压下,在容积可变的器皿 气体,平衡向右移动,但平衡的最 中,反应 2NO2(气) N2O4(气)达到平衡后, 再向容器内通入一定量NO2,又达到平衡时,N2O4的 终结果相同。而加入B或C,则平 体积分数 A 衡的移动由浓度决定。
A.不变 B.增大 C.减小 D.无法判断

⑶.在温度、体积不变的容器中按平衡时各物质的 物质的量比例加入各物质的平衡移动问题 【例5】某温度下,在固定容积的密闭容器中,可 逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡,测得 平衡时A、B、C物质的量之比n(A)∶n(B)∶n(C)= 2∶1∶1。若保持温度不变,以2∶1∶1的物质的 量之比再充入A、B和C。下列判断正确的是( AC ) A. 平衡向正反应方向移动 B. 平衡不会发生移动 C. C的质量分数增大 D. C的质量分数可能 减小

⑷.在温度、压强不变的容器中按平衡时各物质的 物质的量比例加入各物质的平衡移动问题---体积增 大但各物质的浓度不变,平衡不移动. 例.某温度下,在一容积可变的容器中,反应 2A(g)+B(g) 2C(g)达到平衡时,A、 B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。保 持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的 量做如下调整,可使平衡右移的是 C A 均减半 B 均加倍 C 均增加1mol D 均减 少1mol

练习1(2004年天津卷)13. 一定条件下,向一带
活塞的密闭容器中充入2mol SO2和1molO2,发生 下列反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)达到平衡 后改变下述条件,SO3气体平衡浓度不改变的是
B

A保持温度和容器体积不变,充入1mol SO3(g) B保持温度和容器内压强不变,充入1mol SO3(g) C保持温度和容器内压强不变,充入1mol O2(g) D保持温度和容器内压强不变,充入1mol Ar(g)

小结:

化 学 平 衡 的 移 动
平衡移动方向 正反应方向移 逆反应方向移 体积缩小方移 体积扩大方移 向吸热方向移 向放热方向移 新平衡建立时 反应物浓度减小 反应物浓度增大 体系压强减小 体系压强增大 体系温度减小 体系温度增大

具 体

条件的改变 增大反应物浓度 减小反应物浓度 增大体系压强 减小体系压强 升高温度 降低温度
改变一个条件

规 律

向阻止这个改 减弱这种改变 变的方向移动

二、平衡移动原理
1、定义: 2、原因:

化 学 平 衡 的 移 动

(即:勒夏特列原理)

如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度 等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
由于外界条件的变化,引起正反应速率和逆反应 速率的相应改变而造成的。 如何理解“减弱这种改变”?和抵消有何不同?

3、理解

注意: ①是“减弱”这种改变,不是“消除”这种改变 ②只有单个条件改变,才能应用(多个条件改变就要具体问题 具体分析) ③勒沙特列原理适用于任何动态平衡体系(如:溶解平衡、电 离平衡等),未平衡状态不能用此来分析

平衡移动的结果是减弱改变,什么叫减弱?

例:一定条件下,反应4NH3(g)+5O2 (g) 4NO(g)+6H2O(g)在一容器中 达平衡状态,压强为P0,其它条件不 变,将容器体积缩小为原来的一半, 达平衡时压强为P1,则P0、P1、2P0 的关系为:________。 结论:

练习1在一定温度下,一定体积的密闭 容器中有如下平衡:2SO2(g)+O2(g)

已知SO2和O2的起始浓度均为 0.10mol· -1时,达平衡时SO3的浓度 L 为0.06 mol· -1,若SO2和O2的起始浓 L 度均为0.20 mol· -1时,则平衡时SO3 L 的浓度(mol· -1) L 范围:------------------

2SO3(g)

? 2.下列能用勒沙特列原理解释的 是 ①.棕红色NO2加压后颜色先变深 后变浅 ②. Fe(SCN)3溶液中加入固体 KSCN后颜色变深 ③. 氯水宜保存在低温、避光条件 下 ④. SO2催化氧化成SO3的反应, 往往加入过量的空气

化 学 平 衡 的 移 动
例、某一可逆反应,A+B C,在一定条件下达平衡,C的 含量与时间,温度关系如图所示,则: (1):T1___T2 (2):正反应为___热反应 C% T2 T1

t1

t2

t

化 学 平 衡 的 移 动
例、对于反应2A+B 2C,反应过程中C的百分含量随温度 (T)变化如图,则: (1)T0对应的V正与V逆关系____ (2)A、B两点反应速率大小关系____ (3)温度T<T0时C%逐渐增大的原因____ (4)此反应正反应为__热反应

C% A · ·B

T0

T

思考:常温、常压下,A、B、C、D均为气态。A与B可发生可逆反
应:A+B C+nD。若将2molA和2molB混合充入容积可变 的密闭容器中,在不同条件下达平衡时,C的浓度如下表: 温度/OC 25

化 学 平 衡 的 移 动

压强/Pa
1X105

C平衡浓度/mol/L
1.0

25
25 25

2X105
4X105 5X105

1.8
3.2 6.0

(1)可逆反应中,化学计量数n取值范围为__理由是___ _______。 (2)在5X105Pa时,D的状态为______。

(2004年 江苏 )18.在容积固定的密闭容器中存在如下反应: A(g)+3B(g) 2C(g); △H<0某研究小组研究了其他条件不变 时,改变某一条件对上述反应的影响,并根据实验数据作出下列关 系图下列判断一定错误的是 A.图I研究的是不同催化剂对反应的影响,且乙使用的催化剂效率 较高 B.图Ⅱ研究的是压强对反应的影响,且甲的压强较高 C.图Ⅱ研究的是温度对反应的影响,且甲的温度较高 D.图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响,且甲使用的催化剂效 率较高

例(2004年广东18).右图曲线a表示 放热反应X(g)+Y(g) Z(g)+M(g)+N(s) 进行过程中X的转化率随时间变化的关 系。若要改变起始条件,使反应过程按 b曲线进行,可采取的措施是( ) A.升高温度 B.加大X的投入量 C.加催化剂 D.减小体积

化 三、难点分析:
1、转化率: =

学 平 衡 的 移 动
反应掉的部分 X100%

原来总的部分 1)温度或压强的影响:若平衡向正反应方向移动,则转化率增大;反 则反之。 2)改变反应物用量的影响: ①反应物只有一种,如aA(g) bB(g)+cC(g)

若a=b+c A的转化率不变 若a>b+c A的转化率增大 增加A的量 若a<b+c A的转化率减小 ②反应物不止一种,mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 若只增加A的量,A的转化率减小,B的转化率增大

若同比例增加A和B的量,看m+n与p+q的大小关系

(04全国)13.某温度下在密闭容器中发生 如下反应:2M(g)+N(g) 2E(g) 若开始时只充入2 mol E(g),达到平衡时, 混合气体的压强比起始时增大了20%;若开始 时只充入了2 mol M和 1 mol N的混合气体, 达到平衡时M的转化率为 A.20% B.40% C.60% D.80%


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