江苏高考化学复习化学反应速率与化学平衡3第三单元化学平衡的移动教案Word格式文档下载.docx
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升高温度
向吸热反应方向移动
降低温度
向放热反应方向移动
催化剂
使用催化剂
[自我检测]
1.对于一定条件下的可逆反应,
甲:
A(g)+B(g)C(g) ΔH<0
乙:
A(s)+B(g)C(g) ΔH<0
丙:
A(g)+B(g)2C(g) ΔH>0
达到化学平衡后,改变条件,按要求回答下列问题:
(1)升温,平衡移动方向分别为(填“向左”“向右”或“不移动”,下同)
甲________,乙________,丙________;
混合气体的平均相对分子质量变化分别为(填“增大”“减小”或“不变”,下同)
甲________,乙________,丙________。
(2)加压,平衡移动方向分别为
混合气体的平均相对分子质量变化分别为
答案:
(1)向左 向左 向右 减小 减小 不变
(2)向右 不移动 不移动 增大 不变 不变
2.已知一定条件下合成氨反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·
mol-1,在反应过程中,反应速率的变化如图所示,请根据反应速率的变化回答采取的措施。
t1____________;
t2____________;
t3____________;
t4____________。
增大c(N2)或c(H2) 加入催化剂 降低温度
(1)化学平衡发生移动的实质是正、逆反应速率不相等。
正、逆反应速率发生变化,平衡不一定移动。
例如:
使用催化剂,正、逆反应速率均增加,但是增加后的速率仍然相等,所以平衡不发生移动。
(2)v(正)增大,平衡不一定向正反应方向移动。
只有v(正)>
v(逆)时,才使平衡向正反应方向移动。
(3)外界条件改变时,化学平衡发生移动,最终结果只能“减弱”条件的改变,但不能“消除”条件的改变。
对可逆反应:
2A(s)+3B(g)C(g)+2D(g) ΔH<
0,在一定条件下达到平衡。
下列有关叙述正确的是( )
①增加A的量,平衡向正反应方向移动
②升高温度,平衡向逆反应方向移动,v(正)减小
③压强增大一倍,平衡不移动,v(正)、v(逆)不变
④增大B的浓度,v(正)>
v(逆)
⑤加入催化剂,B的转化率提高
A.①② B.④
C.③D.④⑤
[解析] A是固体,其量的变化对平衡无影响;
而增大B的浓度,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动,v(正)>
v(逆);
升高温度,v(正)、v(逆)均增大,但v(逆)增大的程度大,平衡向逆反应方向移动;
增大压强,平衡不移动,但v(正)、v(逆)都增大;
催化剂不能使化学平衡发生移动,B的转化率不变。
[答案] B
对于某可逆反应:
2A(g)+B(g)C(g)+3D(?
),平衡时B物质的浓度为0.2mol/L,保持温度不变,将容器扩大到原体积的2倍,重新达到平衡时B物质的浓度为0.14mol/L,则物质D是气态还是非气态?
扩容至原来的2倍,各物质浓度均减半,重新达到平衡时B物质的浓度为0.14mol/L,说明B的浓度比扩容时增大,则表示平衡向逆方向移动;
压强减小,平衡将向气体体积增大的方向移动,说明化学方程式中气体体积左边大于右边,则D物质为非气态。
判断化学平衡移动方向的思维模型
化学平衡移动方向的判断
1.反应X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH<0,达到平衡时,下列说法正确的是( )
A.减小容器体积,平衡向右移动
B.加入催化剂,Z的产率增大
C.增大c(X),X的转化率增大
D.降低温度,Y的转化率增大
解析:
选D。
A.该反应为反应前后气体物质的量不变的反应,平衡不受压强影响,减小容器体积,平衡不移动。
B.催化剂不能使平衡移动,不改变产物的产率。
C.增大c(X),平衡正向移动,Y的转化率增大,X本身的转化率反而减小。
D.该反应的正反应是放热反应,降低温度,平衡正向移动,Y的转化率增大。
2.某温度下,在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后,改变条件对反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<
0的正、逆反应速率的影响如图所示:
(1)加催化剂对反应速率产生影响的图像是________(填序号,下同),平衡________移动。
(2)升高温度对反应速率产生影响的图像是________,平衡向________方向移动。
(3)增大反应容器体积对反应速率产生影响的图像是________,平衡向________方向移动。
(4)增大O2的浓度对反应速率产生影响的图像是______,平衡向________方向移动。
(1)加入催化剂,正、逆反应速率均增大,图像上应该出现“断点”,且应在原平衡的反应速率之上。
催化剂使正、逆反应速率增大的倍数相同,则平衡不移动,改变条件后的速率线应该平行于横坐标轴,图像为C。
(2)升高温度,正、逆反应速率均增大,图像上应该出现“断点”,且应在原平衡的反应速率之上。
因题给反应的正反应放热,升温平衡逆向移动,所以v′正<
v′逆,图像为A。
(3)增大反应容器体积即减小压强,正、逆反应速率均减小,图像上应该出现“断点”,且应在原平衡的反应速率之下。
因减小压强平衡逆向移动,所以v′正<
v′逆,图像为D。
(4)增大O2的浓度,正反应速率会“突然增大”,图像上正反应速率曲线出现“断点”且应在原平衡的反应速率之上,但逆反应速率应该在原来的基础上逐渐增大,平衡向正反应方向移动,图像为B。
(1)C 不
(2)A 逆反应 (3)D 逆反应
(4)B 正反应
化学平衡移动问题的分析步骤
3.(2018·
锦州高三质检)一定条件下的密闭容器中:
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)
ΔH=-905.9kJ·
mol-1,下列叙述正确的是( )
A.4molNH3和5molO2反应,达到平衡时放出热量为905.9kJ
B.平衡时v正(O2)=v逆(NO)
C.平衡后减小压强,混合气体平均摩尔质量增大
D.平衡后升高温度,混合气体中NO含量降低
A项,由于可逆反应不能进行到底,所以放出热量小于905.9kJ,错误;
B项,达到平衡时v正(O2)∶v逆(NO)=5∶4,错误;
C项,减小压强,平衡向正反应方向移动,气体的物质的量增大,而气体的总质量不变,所以混合气体的平均摩尔质量减小,错误;
D项,升高温度,平衡逆向移动,NO含量降低,正确。
勒夏特列原理及其应用
4.下列有关合成氨工业的叙述,可用勒夏特列原理来解释的是( )
A.使用铁作催化剂,可提高合成氨反应的速率
B.高压比常压条件更有利于合成氨的反应
C.500℃左右比室温更有利于合成氨的反应
D.合成氨时采用循环操作,可提高原料的利用率
选B。
催化剂只能改变反应途径,不能影响平衡的移动,A不符合题意;
高压有利于合成氨反应的平衡右移,B符合题意;
采用高温会使合成氨反应的平衡左移,但500℃下催化剂的活性较高,C不符合题意;
循环操作与平衡移动没有直接关系,D不符合题意。
5.下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是( )
A.
B.
t/℃
25
50
100
Kw/10-14
1.01
5.47
55.0
C.
D.
c(氨水)/(mol·
L-1)
0.1
0.01
pH
11.1
10.6
选C。
A.二氧化氮气体中存在平衡:
2NO2N2O4,体系的温度变化会使平衡发生移动。
B.不同温度下水的电离平衡常数不同,温度升高促进水的电离,电离平衡常数增大。
C.向过氧化氢溶液中加入二氧化锰,加速了过氧化氢的分解,这是二氧化锰的催化作用,不能用平衡移动原理解释。
D.氨水的浓度减小为原来的十分之一,但其pH的变化小于1,说明氨水在稀释的过程中平衡:
NH3·
H2ONH
+OH-发生了移动。
(1)判断转化率的变化时,不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来,要视具体情况而定。
(2)压强的影响实质是浓度的影响,所以只有当压强的改变造成浓度改变时,平衡才有可能移动。
(3)化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变,而不是“消灭”外界条件的改变,改变是不可逆转的。
达到新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。
①对于反应A(g)+B(g)C(g),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,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。
(4)在分析化学平衡移动后颜色、压强、浓度等的变化时,有时可以先建立一个平台,“假设平衡不移动”,然后在此平台的基础上进行分析、比较就容易得到正确答案。
化学平衡的图像
一、速率—压强(或温度)图像
特点:
曲线的意义是外界条件(温度、压强)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。
图中交点是平衡状态,压强增大(或温度升高)后正反应速率增大得快,平衡正向移动。
二、转化率—时间—温度(或压强)图像
已知不同温度或压强下,反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线,推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。
[以反应aA(g)+bB(g)cC(g)中反应物的转化率αA为例说明]
解答这类图像题时应注意以下两点:
1.“先拐先平,数值大”原则
分析反应由开始(起始物质的量相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。
(1)若为温度变化引起,温度较高时,反应达平衡所需时间短,如甲中T2>
T1。
(2)若为压强变化引起,压强较大时,反应达平衡所需时间短,如乙中p1>
p2。
(3)若为是否使用催化剂引起,使用适宜催化剂时,反应达平衡所需时间短,如丙中a使用催化剂。
2.正确掌握图像中反应规律的判断方法
(1)图甲中,T2>
T1,升高温度,αA降低,平衡逆移,则正反应为放热反应。
(2)图乙中,p1>
p2,增大压强,αA升高,平衡正移,则正反应为气体体积减小的反应。
(3)若纵坐标表示A的百分含量,则甲中正反应为吸热反应,乙中正反应为气体体积增大的反应。
三、恒温线(或恒压线)图像
已知不同温度下的转化率—压强图像或不同压强下的转化率—温度图像,推断反应的热效应或反应前后气体物质间化学计量数的关系。
解答这类图像题时遵循的原则——“定一议二”原则:
1.可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率变化来判断平衡移动的方向,从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。
如甲中任取一条温度曲线研究,压强增大,αA增大,平衡正移,正反应为气体体积减小的反应;
乙中任取横坐标一点作横坐标垂直线,也能得出结论。
2.可通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率变化来判断平衡移动的方向,从而确定反应的热效应。
如利用上述分析方法,在甲中作垂直线,乙中任取一曲线,即能分析出正反应为放热反应。
四、几种特殊图像
1.如图,对于化学反应:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),M点前,表示化学反应从反应物开始,则v正>
v逆;
M点为刚达到的平衡点;
M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A%增大(C%减小),平衡左移,ΔH<
0。
2.如图,对于化学反应:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),曲线L上所有的点都是平衡点。
曲线左上方(E点),A%大于此压强时平衡体系中的A%,E点必须朝正反应方向移动才能达到平衡状态,所以,E点v正>
则曲线右下方(F点)v正<
v逆。
1.对于可逆反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<
0,下列研究目的和示意图相符的是( )
(1)根据达到平衡时间长短判断反应速率大小。
(2)根据转化率大小以及正、逆反应速率关系判断平衡移动方向。
2.下列各图是温度(或压强)对2A(s)+2B(g)2C(g)+D(g) ΔH>
0的正、逆反应速率的影响,曲线交点表示建立平衡时的温度或压强,其中正确的是( )
选A。
曲线交点表示建立平衡时的温度或压强,升高温度,增大压强,v正、v逆均增大,B中v逆和D中v正、v逆均减小,则B、D项均错误;
可逆反应:
2A(s)+2B(g)2C(g)+D(g) ΔH>
0的正反应是一个气体体积增大的吸热反应,则升高温度,平衡向正反应方向移动,故v正>
v逆,A项正确;
增大压强,平衡向逆反应方向移动,故v逆>
v正,C项错误。
(1)在图像题中一定要注意看清横、纵坐标表示的意义及图像中曲线的变化趋势。
(2)不要忽视图像中的比例关系,比例关系一般涉及计算问题。
(3)有些图像中曲线的斜率可以反映出变化的程度,不要忽视。
[2015·
高考全国卷Ⅱ,27(3)]甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。
发生的主要反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1<
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2<
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3>
合成气组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图所示。
α(CO)值随温度升高而________(填“增大”或“减小”),其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
图中的压强由大到小为________,其判断理由是________________________________
________________________________________________________________________。
[解析] 由图可知,压强一定时,CO的平衡转化率随温度的升高而减小,其原因是反应①为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,减少CO的消耗,反应③为吸热反应,温度升高,平衡正向移动,又使产生CO的量增大,而总结果是随温度升高,CO的转化率减小。
反应①的正反应为气体总分子数减小的反应,温度一定时,增大压强,平衡正向移动,CO的平衡转化率增大,而反应③为气体总分子数不变的反应,产生CO的量不受压强的影响,因此增大压强时,CO的转化率提高,故压强p1、p2、p3的关系为p1<p2<p3。
[答案] 减小 升高温度时,反应①为放热反应,平衡逆向移动,使得体系中CO的量增大;
反应③为吸热反应,平衡正向移动,又使产生CO的量增大;
总结果,随温度升高,使CO的转化率降低 p3>p2>p1 相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提高CO的转化率;
而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。
故增大压强时,CO的转化率提高
已知:
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1025kJ/mol。
若反应物的起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( )
正反应为放热反应,升高温度,反应速率增大,先达到平衡,但平衡左移,NO含量降低,A项正确,C项错误;
正反应是气体体积增大的反应,增大压强,反应速率增大,先达到平衡,但平衡左移,NO含量降低,B项正确;
加入催化剂可加快反应速率,缩短到达平衡的时间,但不影响平衡的移动,即NO含量不变,D项正确。
解化学反应速率与化学平衡图像题的思路
——“一看、二想、三判断”
(1)一看——看图像。
①看轴:
弄清纵、横坐标的含义;
②看线:
弄清线的走向、变化趋势及线的斜率;
③看点:
弄清曲线上起点、拐点、交点、最高点与最低点的含义;
④看量的变化:
弄清是浓度变化、温度变化、压强变化还是转化率变化;
⑤看是否需要作辅助线,如等温线、等压线等。
(2)二想——想规律。
联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
(3)三判断——通过将图像分析和理论分析相结合,作出正确判断。
物质的量(浓度)、速率—时间图像
1.在一定条件下,N2O分解的部分实验数据如下:
反应时间/min
10
20
30
40
60
70
80
90
c(N2O)/(mol·
0.100
0.090
0.080
0.070
0.060
0.050
0.040
0.030
0.020
0.010
0.000
如图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是( )
(注:
图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间,c1、c2均表示N2O初始浓度且c1<c2)
分析实验数据可看出,相同时间间隔内,N2O物质的量浓度变化值相同,可得出结论:
N2O的分解速率与其物质的量浓度无关,故A项正确,B项错误。
分析数据可知:
0.100mol·
L-1→0.050mol·
L-1时间为50min,
0.080mol·
L-1→0.040mol·
L-1时间为40min,
0.060mol·
L-1→0.030mol·
L-1时间为30min,
0.040mol·
L-1→0.020mol·
L-1时间为20min,
0.020mol·
L-1→0.010mol·
L-1时间为10min,
所以随着N2O物质的量浓度的增大,半衰期增大,故C项错误。
转化率相等的情况下,浓度越大,所需时间越长,故D项错误。
2.25℃时,在体积为2L的密闭容器中,气态物质A、B、C的物质的量n(mol)随时间t的变化如图所示,已知达到平衡后,降低温度,A的转化率增大。
(1)根据上图中数据,写出该反应的化学方程式:
__________________________。
此反应的平衡常数表达式K=________,从反应开始到第一次平衡时的平均速率v(A)为____________。
(2)在5~7min内,若K值不变,则此处曲线变化的原因是________________________。
(3)下图表示此反应的反应速率v和时间t的关系图:
各阶段的平衡常数如下表所示:
t2~t3
t4~t5
t5~t6
t7~t8
K1
K2
K3
K4
K1、K2、K3、K4之间的关系为______________________________________________
(用“>
”“<
”或“=”连接)。
A的转化率最大的一段时间是________。
(1)由图中曲线变化情况可知:
A和B是反应物,C是生成物,再由物质的量的变化值可得化学计量数之比,由此可写出反应的化学方程式及其平衡常数表达式,v(A)=
=0.05mol·
L-1·
min-1。
(2)根据已知,反应达到平衡后,降低温度,A的转化率增大,可知正反应是放热反应。
在5~7min内,K值不变,说明平衡移动不是由温度引起的,因此改变的条件只能是增大压强。
(3)根据速率-时间图分析,t3处改变的条件是升温,t5处改变的条件是使用催化剂,t6处改变的条件是减压,因此有K1>
K2=K3=K4。
由于整个过程条件的改变均造成转化率减小,所以转化率最大的一段时间为开始建立平衡的t2~t3段。
(1)A+2B2C
0.05mol·
min-1
(2)增大压强 (3)K1>
K2=K3=K4 t2~t3
百分含量(物质的量)—时间—温度(压强)图像
3.可逆反应:
aA(s)+bB(g)cC(g)+dD(g) ΔH=QkJ·
mol-1,反应过程中,当其他条件不变时,某物质在混合物中的百分含量与温度(T)、压强(p)的关系如图所示,据图分析,以下说法正确的是( )
A.T1>
T2,ΔH>
B.T1<
C.p1>
p2,a+b=c+d
D.p1<
p2,b=c+d
由图1可知T2>
T1,且由T1→T2时,C%减小,即升温平衡左移,故此反应的ΔH<
0,所以A、B项均错误;
由图2知,p2>
p1且压强改变B%不变,说明压强改变对此平衡无影响,由于A为固体,故b=c+d,所以D项正确,C项错误。
4.(2018·
福州高三适应性考试)在密闭容器中通入NO和CO各2mol发生反应:
2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g),容器内CO2的物质的量随温度(T)、压强(p)和时间(t)的变化曲线如图所示。
以下说法合理的是( )
A.温度T2>T1
B.压强p2>p1
C.曲线Ⅱ表示NO平衡转化率为25%
D.该反应的焓变ΔH<0
由Ⅰ和Ⅲ,温度相同,“先拐先平”,所以p1>
p2,B项错误;
由Ⅱ和Ⅲ,压强相同,T1>
T2,A项错误;
Ⅱ→Ⅲ,温度升高,n(CO2)减小,平衡向逆反应方向移动,说明逆反应吸热,正反应放热,D项正确;
曲线Ⅱ表示NO的平衡转化率为75%,C项错误。
恒温(恒压)线图像分析
5.用CO合成甲醇(CH3OH)的化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<
0,
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