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1、第第1212讲化学平衡讲化学平衡-2-3-4-基础梳理感悟选考对点训练1.化学反应方向的判断(1)焓变、熵变与自发反应:-5-基础梳理感悟选考对点训练(2)化学反应进行方向的判断:影响化学反应自发进行的有焓变(H)和熵变(S)这两个因素。由于H和S均既可为正值,又可为负值,就有可能出现下面的四种情况,可概括于下表:-6-基础梳理感悟选考对点训练注意:有些反应高温时自发,而低温时不自发,如分解反应;有些反应低温时自发,高温时不自发,如CO2和H2O的化合反应。因为此两类情况都满足“一定温度和压强”,所以都属于自发反应。-7-基础梳理感悟选考对点训练2.化学平衡状态(1)化学平衡状态的建立:(2)
2、化学平衡状态的特征:逆:可逆反应。动:动态平衡,从表面上、宏观上看反应好像停止了,但本质上反应并未停止,正、逆反应仍在进行,即v(正)=v(逆)0。等:v(正)=v(逆)0,即同一物质的消耗速率与生成速率相等。定:平衡混合物中,各组分的百分含量保持一定,不再随时间变化而改变。-8-基础梳理感悟选考对点训练变:v(正)v(逆),原平衡向右移动v(正)v(逆),原平衡向左移动-9-基础梳理感悟选考对点训练(3)化学平衡状态的标志:绝对标志:a.v(正)=v(逆)0-10-基础梳理感悟选考对点训练b.各组分的浓度保持一定相对标志:a.反应体系中总压强不随时间变化(适用于反应前后气体分子数不等的反应)
3、。b.混合气体的平均相对分子质量不随时间变化(适用于反应前后气体分子数不等或有固体、液体参与或生成的气态反应)。-11-基础梳理感悟选考对点训练对于密闭容器中的可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),根据对化学平衡概念的理解,可判断下列各情况是否达到平衡:-12-基础梳理感悟选考对点训练-13-基础梳理感悟选考对点训练-14-基础梳理感悟选考对点训练3.化学平衡移动原理已达平衡的可逆反应,如果改变影响平衡的一个条件,平衡就向着减弱这种改变的方向移动。-15-基础梳理感悟选考对点训练(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
4、减而变化,故改变这些固体或液体的量,对平衡没影响。(2)由于压强的变化对非气态物质的浓度无影响,因此,当反应混合物中不存在气态物质时,压强的变化对平衡无影响。(3)对于反应前后气体分子数无变化的反应,如:H2(g)+I2(g)2HI(g)等,压强变化,平衡不移动。这是因为,在这种情况下,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。(4)恒容时,向有气体参加反应的体系中通入稀有气体,压强增大,但反应物、生成物的浓度不变,平衡不移动。恒压时,向有气体参加反应的体系中通入稀有气体,压强虽不变,但容器体积必然增大,反应物和生成物的浓度同时减小,相当于减小压强,平衡向气体分子数增大的方向
5、移动。-16-基础梳理感悟选考对点训练(5)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,可视为压强的影响。(6)在恒容的容器中,当改变其中一种气体物质的浓度时,必然同时引起压强改变,但判断平衡移动的方向时,仍然应该从浓度影响的角度去考虑。(7)当同时改变反应物和生成物浓度时,平衡移动可用计算Qc并与K比较的方法判断。-17-基础梳理感悟选考对点训练4.化学平衡常数 K值越大,表示反应进行的程度越大,反应物的转化率也越大。K只与温度有关。(1)如果反应中有固体和纯液体参加,它们的浓度不应写在平衡常数表达式中,因为其浓度是固定不变的,化学平衡常数表达式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。例如:-1
6、8-基础梳理感悟选考对点训练注意:在书写平衡常数表达式时,稀溶液中水的浓度可不写。因为在化学变化过程中,水量的改变对水的浓度变化影响极小,所以水的浓度是一个常数。但对于非水溶液中的反应,水的浓度需要纳入平衡常数表达式。当反应中有固体物质参加时,分子间的碰撞只能在固体表面进行,固体的物质的量浓度对反应速率和平衡没有影响。因此,固体的“浓度”作为常数,不写在平衡常数表达式中。-19-基础梳理感悟选考对点训练(2)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。同一个化学反应,由于书写的方式不同,各反应物、生成物的化学计量数不同,平衡常数就不同。但是这些平衡常数可以相互换算。(3)多重平衡规则:若干化
7、学方程式相加(减),则总反应的平衡常数等于分步反应平衡常数的乘积(商)。-20-基础梳理感悟选考对点训练(4)化学平衡常数的应用:判断平衡移动的方向:利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。当Qc=K时,反应处于平衡状态;当QcK时,反应向逆反应方向进行。-21-基础梳理感悟选考对点训练判断可逆反应的反应温度:化学平衡常数只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。根据平衡状态中各组分的物质的量浓度,可以计算出该温度下的化学平衡常数,从而结合已知数据判断反应温度。判断反应的热效应,若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;反之,若K值减小,则正反应为放热反应。用于
8、计算平衡浓度、物质的量分数、转化率等。5.工业合成氨合成氨的适宜条件:采用适当催化剂,在较高压强、较高温度下进行,还会通过向反应器中注入过量N2并不断将氨液化并移去来提高合成氨的产率。注意:不管在什么条件下,只要反应达到平衡状态,对于反应中的任意一种物质来说,其正反应速率与逆反应速率一定相等。-22-基础梳理感悟选考对点训练6.化学反应速率与化学平衡图像(1)常见类型:对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)Hp+q。v-t图像:此类图像揭示了正、逆反应速率随时间(包括条件的改变)的变化规律,体现了化学平衡移动的方向等。-23-基础梳理感悟选考对点训练c(或百分含量)-t图像:分析
9、该类图像时,一般用到“先拐先平”的原则,可以据此推出温度高低和压强大小。如下图中p2p1,T1T2。-24-基础梳理感悟选考对点训练c(或百分含量)-p(T)图像:分析该类图像时一般需要作辅助线,取曲线上任一点向下作垂直线。此外,凡是曲线上的点都代表平衡状态。-25-基础梳理感悟选考对点训练其他图像:-26-基础梳理感悟选考对点训练(2)解题思路:图像题是本部分常见题型之一,解化学平衡图像题的分析思路有以下几点:看清各坐标轴代表的量的意义,弄清曲线表示的各个量的关系。注意曲线上的特殊点,如与坐标轴的交点、多条曲线的交点、拐点、极值点等。注意曲线坡度的“平”与“陡”,并弄清其意义。注意弄清高温、
10、高压时反应速率快,有利于先达平衡,即“先拐先平”。也就是说其他条件不变时,较高温度或较大压强时达到平衡所用的时间短。注意分清曲线函数的递增性和递减性。-27-基础梳理感悟选考对点训练注意运用图像中浓度(或物质的量)的变化来确定反应中化学计量数的关系,即化学计量数之比等于同一时间内各反应物、生成物的浓度(或物质的量)变化量之比。对时间-速率图像,注意分清曲线的连续性、跳跃性,是“渐变”还是“突变”,是“大变”还是“小变”,是“变大”还是“变小”,变化后是否仍然相等等情况,才可确定对应改变的条件是什么及如何改变。(3)解题原则:以可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)为例说明。-28-基础梳理感
11、悟选考对点训练“定一议二”原则:在化学平衡图像中,包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量,确定横坐标所示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系,或者确定纵坐标所示的量后,讨论横坐标与曲线的关系。如图:这类图像的分析方法是“定一议二”,当有多条曲线及两个以上条件时,要固定其中一个条件,分析其他条件之间的关系,必要时,作一辅助线分析。-29-基础梳理感悟选考对点训练“先拐先平,数值大”原则:在化学平衡图像(横坐标为时间)中,先出现拐点的反应则先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图A)或压强较大(如图B)。A表示T2T1,正反应是放热反应。B表示p1c。-30-基础梳理感悟选考对点训练难点释疑化学
12、平衡常数的大小与反应限度有什么关系?提示:化学平衡常数K表示反应进行的程度。K值越大,表示反应进行的程度越大,反应物的转化率也越大。K值不随浓度的改变而改变,但随着温度的改变而改变。-31-基础梳理感悟选考对点训练1.(201610浙江选考)在一定条件下,可逆反应X(g)+2Y(g)2Z(g)H=-akJmol-1,达到化学平衡时,下列说法一定正确的是()A.反应放出akJ热量B.X和Y的物质的量之比为12C.反应物和生成物的浓度都不再发生变化D.X的正反应速率等于Z的逆反应速率 答案 答案关闭C-32-基础梳理感悟选考对点训练2.(20164浙江选考)可逆反应在一定条件下达到化学平衡时,下列
13、说法不正确的是()A.正反应速率等于逆反应速率B.反应物和生成物浓度不再发生变化C.反应体系中混合物的组成保持不变D.正、逆反应速率都为零 答案 答案关闭D-33-基础梳理感悟选考对点训练3.(201510浙江选考)在温度T1时,由CO2和H2制备甲醇的过程中含有下列反应:使体积比为31的H2和CO2在体积恒定的密闭容器内进行反应。T1温度下甲醇浓度随时间变化曲线如图所示;不改变其他条件,假定t时刻迅速降温到T2,一段时间后体系重新达到平衡。试在图中画出t时刻后甲醇浓度随时间变化至平衡的示意曲线。 答案 答案关闭-34-基础梳理感悟选考对点训练1.可逆反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g
14、)在体积固定的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是()单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为221的状态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混合气体的压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A. B.C. D. 答案解析解析关闭单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2,能说明反应达到平衡状态;描述的都是正反应方向的速率,无法判断反应是否达到平衡状态;无论达到平衡与否,用各物质表示的反应速率之比总是等于化学方程式中各物质的化学计量数之比;混合气
15、体的颜色不变能够说明反应达到了化学平衡状态;因容器体积固定,混合气体质量一定,密度是一个常数,所以不能说明反应达到平衡状态;该反应是一个反应前后气体体积不相等的反应,而容器的体积又固定,所以均能说明反应达到平衡状态。 答案解析关闭A-35-基础梳理感悟选考对点训练2.两等体积的密闭容器中均充入1molX和1molY,分别于300和500开始发生反应:X(g)+Y(g)3Z(g),Z的含量(Z%)随时间t的变化如图所示。已知在t3时刻改变了某一实验条件,下列判断正确的是()A.曲线a是500时的图像B.正反应是吸热反应C.t3时刻可能是增大了压强D.t3时刻可能是降低了温度 答案解析解析关闭由图
16、像可知,曲线b先达到平衡,则对应的温度是500,但Z的含量较低,故正反应是放热反应,A、B两项错误;正反应是气体分子数增大的反应,增大压强使平衡逆向移动,Z的含量应减小,C项错误;降低温度,平衡正向移动,D项正确。 答案解析关闭D-36-基础梳理感悟选考对点训练3.甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学平衡常数如下表所示:(1)某温度下反应中H2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图所示。则平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)(填“”“”或“=”)K(B)。-37-基础梳理感悟选考对点训练(2
17、)据反应可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=(用K1、K2表示)。-38-基础梳理感悟选考对点训练(3)在3L容积可变的密闭容器中发生反应,已知c(CO)随反应时间t的变化如图曲线所示,若在t0时刻分别改变一个条件(没有加入CO),曲线变为曲线和曲线。当曲线变为曲线时,改变的条件是。当曲线变为曲线时,改变的条件是。 答案解析解析关闭 答案解析关闭-39-基础梳理感悟选考对点训练4.(2016课标全国,27节选)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中,SO2和NO的平
18、衡分压pc如图所示。-40-基础梳理感悟选考对点训练(1)由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均(填“增大”“不变”或“减小”)。 答案解析解析关闭 答案解析关闭-41-忽视自发反应进行的条件对反应自发性的下列叙述,正确的是()A.放热反应在任何条件下都能自发进行B.吸热反应都是不自发反应C.自发进行的反应熵值一定增大D.提供一定的条件,非自发反应可能也会发生错因剖析:本题极易忽视焓变只是影响反应能否自发进行的一个重要因素,而不是唯一因素,认为只要是放热反应,在任何条件下反应都能发生,从而错选A。-42-正确解答:对于S小于零的放热反应,如果在非常高的温度下,可能成为不能自发进
19、行的反应,如合成氨反应。对于吸热反应,如果周围环境提供的热量能够满足需要,则为自发反应。自发进行的反应,其熵值可能减小,如氢气与氧气的反应。高温条件下才能分解的反应,都是不自发反应,但如果提供高温条件,则反应也能自发进行。答案:D纠错笔记自发性中提到的一定条件,是指“一定温度和压强”。如果我们把“一定条件”理解为“反应条件”,于是“电解”也就自然是一定条件了,需要通直流电才能发生的电解反应,也就成为自发反应,从而导致错误结论的产生。-43-2341651.(2016杭州余杭模拟)在2L的恒容容器中,充入1molN2气体和3molH2气体,并在一定条件下发生如下反应:N2(g)+3H2(g)2N
20、H3(g),若经3s后测得NH3的浓度为0.6molL-1,现有下列几种说法,其中正确的是()用N2表示的反应速率为0.1molL-1s-1用H2表示的反应速率为0.4molL-1s-13s末N2与H2的转化率相等3s末H2的浓度为0.6molL-1A.B.C.D. 答案解析解析关闭 答案解析关闭-44-2341652.关于化学反应的自发性的叙述中正确的是()A.焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的B.焓变和熵变都小于0的反应肯定是自发的C.焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的D.熵变小于0而焓变大于0的反应肯定是自发的 答案解析解析关闭A中,H0,反应一定能自发进行;D与A相反,反应一定
21、不能自发进行;B、C中,提供一定的条件,反应有可能自发进行。 答案解析关闭A-45-2341653.一定条件下,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)H0。该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅改变图中横坐标x的值,纵坐标y随x变化趋势合理的是() 答案解析解析关闭随温度升高,平衡正向移动、混合气体的总质量增大,恒容条件下,混合气体的密度增大,A正确;增大CO的物质的量,平衡正向移动,但CO2与CO的物质的量之比减小,B错;平衡常数只与温度有关,C错;MgSO4为固态,改变固体物质的质量(忽略体积),平衡不受影响,CO的
22、转化率不变。 答案解析关闭A-46-2341654.一定温度下的密闭容器中,反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡。缩小容器容积,对反应产生影响的叙述不正确的是()A.使平衡常数K增大B.使平衡向正反应方向移动C.使SO3的浓度增大D.使正反应速率大于逆反应速率 答案解析解析关闭某特定反应的平衡常数K只与温度有关,与其他因素无关,A项不正确;该反应为气体分子数减小的反应,缩小体积,即增大压强,平衡向正反应方向移动,正反应速率大于逆反应速率,平衡混合物中各种物质的浓度均增大,B、C、D三项均正确。 答案解析关闭A-47-2341655.羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某
23、些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)K=0.1反应前CO物质的量为10mol,平衡后CO物质的量为8mol。下列说法正确的是()A.升高温度,H2S浓度增加,表明该反应是吸热反应B.通入CO后,正反应速率逐渐增大C.反应前H2S物质的量为7molD.CO的平衡转化率为80% 答案解析解析关闭 答案解析关闭-48-2341656.如图所示,反应TaS2(s)+2I2(g)TaI4(g)+S2(g)H0在石英真空管中进行,先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g),一段时间后,在温度为T
24、1的一端得到了纯净TaS2晶体,则温度T1T2(填“”“0汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是。-49-234165(2)汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)2C(s)+O2(g)已知该反应的H0,简述实现该设想的困难:。(3)目前,在汽车尾气系统中安装催化转化器可减少CO和NO的污染,其化学反应方程式为。.溴及其化合物广泛应用于医药、农药、纤维、塑料阻燃剂等,回答下列问题:CuBr2分解的热化学方程式为:2CuBr2(s)2CuBr(s)+Br2(g)H=+105.4kJmol-1。在密闭容器中将过量CuBr2于487K下加热分解,平衡时p(Br2)为4.66103Pa。(1)如反应体系的体积不变,提高反应温度,则p(Br2)将会(填“增大”“不变”或“减小”)。-50-234165(2)如反应温度不变,将反应体系的体积增加一倍,则p(Br2)的变化范围为。 答案解析解析关闭 答案解析关闭
