廣西2019年高考化學一輪復習 第7單元 化學反應速率和化學平衡 7.2 化學平衡狀態(tài) 化學平衡常數(shù)課件 新人教版.ppt

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第2節(jié)化學平衡狀態(tài)化學平衡常數(shù) 考綱要求 1 能正確計算化學反應的轉化率 2 了解化學反應的可逆性及化學平衡的建立 3 掌握化學平衡的特征 了解化學平衡常數(shù) K 的含義 能利用化學平衡常數(shù)進行相關計算 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 1 可逆反應 1 定義 在相同條件下既可以向正反應方向進行 同時又可以向逆反應方向進行的化學反應 2 特點 三同一小 三同 a 相同條件下 b 正 逆反應同時進行 c 反應物與生成物同時存在 一小 任一組分的轉化率都小于 填 大于 或 小于 100 3 表示方法 在化學方程式中用 表示 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 2 化學平衡狀態(tài) 1 定義 在一定條件下的可逆反應中 反應物和生成物的濃度不再隨時間的延長而發(fā)生變化 正反應速率和逆反應速率相等的狀態(tài) 2 建立過程 在一定條件下 把某一可逆反應的反應物加入固定容積的密閉容器中 化學平衡的建立過程可用如下v t圖像表示 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 圖像分析 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 3 特征 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 特別提醒 1 可逆反應不等同于可逆過程 可逆過程包括物理變化和化學變化 而可逆反應屬于化學變化 2 化學反應的平衡狀態(tài)可以從正反應方向建立 可以從逆反應方向建立 還可以從正 逆反應方向同時建立 3 化學反應達到化學平衡狀態(tài)的正 逆反應速率相等 是指同一物質的消耗速率和生成速率相等 若用不同物質表示時 反應速率不一定相等 4 化學反應達到平衡狀態(tài)時 各組分的濃度 百分含量保持不變 但不一定相等 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 自主鞏固 1 向含有2molSO2的容器中通入過量氧氣發(fā)生反應2SO2 g O2 g 2SO3 g H QkJ mol 1 Q 0 充分反應后生成SO3的物質的量 或 下同 SO2的物質的量 0 SO2的轉化率 100 反應放出的熱量 QkJ 2 在一定溫度下的定容密閉容器中 發(fā)生反應2NO2 g N2O4 g 當下列所給有關量不再變化時 能表明該反應已達到平衡狀態(tài)的是ACD A 混合氣體的壓強B 混合氣體的密度C 混合氣體的平均相對分子質量 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 判斷化學平衡狀態(tài)的兩方法和兩標志1 兩方法 逆向相等 變量不變 1 逆向相等 反應速率必須一個是正反應的速率 一個是逆反應的速率 且經(jīng)過換算后同一種物質的消耗速率和生成速率相等 2 變量不變 如果一個量是隨反應進行而改變的 當該量不變時為平衡狀態(tài) 一個隨反應的進行保持不變的量 不能作為是否達到平衡狀態(tài)的判斷依據(jù) 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 2 兩標志 本質標志 等價標志 1 本質標志 v 正 v 逆 0 對于某一可逆反應來說 正反應消耗掉某反應物的速率等于逆反應生成該反應物的速率 2 等價標志 全部是氣體參加的非等體積反應 體系的壓強 平均相對分子質量不再隨時間而變化 例如 N2 g 3H2 g 2NH3 g 體系中各組分的物質的量濃度 體積分數(shù) 物質的量 或質量 分數(shù)保持不變 對同一物質而言 斷裂的化學鍵的物質的量與形成的化學鍵的物質的量相等 對于有色物質參加或生成的可逆反應 體系的顏色不再隨時間而變化 例如 2NO2 g N2O4 g 體系中某反應物的轉化率或某生成物的產(chǎn)率達到最大值且不再隨時間而變化 絕熱體系的溫度不變 說明反應處于平衡狀態(tài) 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 例1在兩個恒容的密閉容器中進行下列兩個可逆反應 甲 2NO2 g 2NO g O2 g 乙 H2 g I2 g 2HI g 現(xiàn)有下列狀態(tài) 反應物的消耗速率與生成物的生成速率之比等于化學計量數(shù)之比 反應物的消耗速率與生成物的消耗速率之比等于化學計量數(shù)之比 濃度之比等于化學計量數(shù)之比 混合氣體的顏色不再改變 混合氣體的密度不再改變 混合氣體的平均相對分子質量不再改變 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 絕熱條件下體系溫度不再改變 恒溫條件下壓強不再改變 反應物的濃度不再改變 反應物或生成物的百分含量不再改變其中能表明 甲 達到化學平衡狀態(tài)的是 能表明 乙 達到化學平衡狀態(tài)的是 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 解析 反應甲是氣體體積增大的反應 且NO2為紅棕色氣體 而反應乙是氣體體積不變的反應 I2蒸氣也是紅棕色氣體 都表示正反應方向 不能說明甲 乙達到平衡狀態(tài) 正 逆反應速率之比等于化學計量數(shù)之比 甲 乙均達到平衡狀態(tài) 化學平衡時濃度之比與化學計量數(shù)之比無必然聯(lián)系 不能說明是否達到化學平衡狀態(tài) 混合氣體的顏色不改變 說明NO2 I2的濃度不變 甲 乙均達到平衡狀態(tài) 容器體積恒定 反應混合物均為氣體 故密度不是變量 不能說明反應達到平衡狀態(tài) 反應甲是化學反應計量數(shù)增大的反應 故反應未達到平衡時該反應的平均相對分子質量是變量 平均相對分子質量不變即說明達到化學平衡狀態(tài) 反應乙是氣體體積不變的反應 其平均相對分子質量不變 不能說明反應達到化學平衡狀態(tài) 化學反應中伴隨著能量的變化 絕熱容器中溫度是變量 溫度不變說明達到平衡狀態(tài) 恒溫下 反應甲是壓強增大的反應 反應乙是壓強不變的反應 壓強不變可說明甲達到化學平衡狀態(tài) 不能說明乙達到化學平衡狀態(tài) 和 均能說明反應甲 乙達到化學平衡狀態(tài) 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 方法技巧正確判斷化學反應是否達到平衡狀態(tài)1 如果題目中出現(xiàn) 單位時間 同時 反應速率等詞語時 一般用 動 即v 正 v 逆 進行判斷 其他情況一般用 變 進行判斷 2 如果出現(xiàn)密度 相對分子質量等物理量時 首先要寫出其計算公式 即 然后再用上述方法分析公式中物理量的變化情況 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 跟蹤訓練1 在一定溫度下的恒容密閉容器中 投入一定量CuO s 和CO g 發(fā)生可逆反應2CuO s CO g Cu2O s CO2 g 下列情況能說明反應達到平衡狀態(tài)的是 A 容器內混合氣體顏色保持不變B 容器內混合氣體密度保持不變C 容器內混合氣體總壓強保持不變D 容器內的CuO濃度保持不變 答案 解析 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 2 可以證明可逆反應N2 3H22NH3已達到平衡狀態(tài)的是 1個N N鍵斷裂的同時 有3個H H鍵斷裂 1個N N鍵斷裂的同時 有6個N H鍵斷裂 其他條件不變時 混合氣體的平均相對分子質量不再改變 恒溫恒容時 體系壓強不再改變 NH3 N2 H2的體積分數(shù)不再改變 恒溫恒容時 混合氣體的密度保持不變 正反應速率v H2 0 6mol L 1 min 1 逆反應速率v NH3 0 4mol L 1 min 1A B C D C 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 化學平衡常數(shù)及其應用1 化學平衡常數(shù) 1 定義 在一定溫度下 一個可逆反應達到化學平衡狀態(tài)時 生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù) 用符號K表示 2 表達式 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 3 意義及應用 K值越大 正反應進行的程度越大 反應物的轉化率越大 當K 105時 可以認為反應進行得較完全 K值越小 正反應進行的程度越小 反應物的轉化率越小 當K 10 5時 認為反應很難進行 4 影響因素 內因 反應物本身的性質 外因 只受溫度影響 與濃度 壓強 催化劑等外界因素無關 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 自主鞏固已知 在600 時 以下三個反應的平衡常數(shù) 2 反應 的K2值隨著溫度升高而增大 則反應 的反應熱 H 0 3 反應 的K3值與K1 K2的關系是 4 若其他條件不變 向反應 所在的密閉容器中充入H2O g 則平衡將向正反應方向移動 該反應的平衡常數(shù)不變 填 變大 變小 或 不變 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 有關化學平衡常數(shù)的計算及應用1 判斷或比較可逆反應進行的程度一般來說 一定溫度下的一個具體的可逆反應 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 3 注意事項 注意反應物和生成物的濃度關系 反應物 c 平 c 始 c 變 生成物 c 平 c 始 c 變 利用計算時要注意m總應為氣體的質量 V應為反應容器的容積 n總應為氣體的物質的量 起始濃度之比 平衡濃度之比不一定與化學計量數(shù)成正比 但物質之間是按化學計量數(shù)之比反應和生成的 故各物質的濃度變化之比等于化學計量數(shù)之比 這是計算的關鍵 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 例2 2018全國 節(jié)選 三氯氫硅 SiHCl3 是制備硅烷 多晶硅的重要原料 回答下列問題 對于反應2SiHCl3 g SiH2Cl2 g SiCl4 g 采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑 在323K和343K時SiHCl3的轉化率隨時間變化的結果如圖所示 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 1 343K時反應的平衡轉化率 平衡常數(shù)K343K 保留2位小數(shù) 2 在343K下 要提高SiHCl3轉化率 可采取的措施是 要縮短反應達到平衡的時間 可采取的措施有 答案 1 220 02 2 及時移去產(chǎn)物改進催化劑提高反應物壓強 濃度 3 大于1 3 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 跟蹤訓練3 在一個容積為2L的密閉容器中 加入0 8molA2氣體和0 6molB2氣體 一定條件下發(fā)生反應 A2 g B2 g 2AB g H 0 反應中各物質的濃度隨時間的變化情況如圖所示 下列說法不正確的是 A 圖中A點的值為0 15B 該反應的平衡常數(shù)K 0 03C 溫度升高 平衡常數(shù)K值減小D 平衡時A2的轉化率為62 5 答案 解析 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 4 乙烯是重要的化工原料 用CO2催化加氫可制取乙烯 2CO2 g 6H2 g C2H4 g 4H2O g H 0 1 若該反應體系的能量隨反應過程的變化關系如圖所示 則該反應的 H kJ mol 1 用含a b的式子表示 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 2 幾種化學鍵的鍵能如表所示 實驗測得上述反應的 H 152kJ mol 1 則表中的x 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 3 向1L恒容密閉容器中通入1molCO2和nmolH2 在一定條件下發(fā)生上述反應 測得CO2的轉化率 CO2 與反應溫度 投料比X 的關系如圖所示 X1 填 或 下同 X2 平衡常數(shù)KAKB KBKC 若B點時X 3 則平衡常數(shù)KB 代入相關數(shù)據(jù)列出算式即可 下列措施能同時滿足增大反應速率和提高CO2轉化率的是 a 升高溫度b 加入催化劑c 增大投料比Xd 將產(chǎn)物從反應體系中分離出來 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 考點一 考點二 基礎梳理 考點突破 升高溫度 平衡向逆反應方向移動 CO2轉化率降低 a錯誤 加入催化劑 平衡不移動 b錯誤 增大投料比 增大H2濃度 反應速率加快 CO2轉化率增大 c正確 將產(chǎn)物分離 提高CO2轉化率 但反應速率降低 d錯誤 1 化學平衡狀態(tài)的5個特征逆 動 等 定 變 2 2個化學平衡狀態(tài)的標志 1 實質 v 正 v 逆 2 現(xiàn)象 各物質濃度 質量不變 3 化學平衡常數(shù)的3個應用 1 判斷反應進行的程度 2 由Qc與K的大小判斷某時刻反應進行的方向 3 計算平衡濃度和轉化率 2 1 3 4 6 5 1 在一恒溫 恒容的密閉容器中發(fā)生反應A s 2B g C g D g 當下列物理量不再變化時 能夠表明該反應已達平衡狀態(tài)的是 A 混合氣體的壓強B 混合氣體的平均相對分子質量C A的物質的量濃度D 氣體的總物質的量 解析 因反應前后氣體分子總數(shù)不變 故無論反應是否達到平衡狀態(tài) 混合氣體的壓強和氣體的總物質的量都不改變 物質A為固體 不能用來判斷反應是否達到平衡狀態(tài) 因反應物A為固體 故混合氣體的平均相對分子質量不變說明反應達到平衡狀態(tài) B 2 1 3 4 6 5 2 在一定條件下 對于已達到平衡的可逆反應 2X g Y g 2Z g 下列說法中正確的是 A 平衡時 此反應的平衡常數(shù)K與各物質的濃度有如下關系 B 改變條件后 該反應的平衡常數(shù)K一定不變C 改變壓強并加入催化劑 平衡常數(shù)會隨之變化D 平衡時增加X和Y的濃度 則平衡常數(shù)會減小 A 解析 化學平衡常數(shù)K只隨溫度的改變而改變 改變其他條件都不會引起平衡常數(shù)的改變 B C D錯誤 4 3 1 2 6 5 3 一定溫度下某容積固定的密閉容器中 發(fā)生可逆反應A g B g 2C g 下列敘述能說明反應已達到平衡狀態(tài)的是 A 容器內的壓強不再變化B 混合氣體的密度不再變化C 消耗B的速率是生成C的速率的D 單位時間內生成amolB 同時生成2amolC D 解析 該反應前后氣體物質的量不發(fā)生變化 故恒溫 恒容條件下 容器內壓強 氣體密度均不發(fā)生變化 A B項錯誤 B的消耗和C的生成均為正反應方向 C項錯誤 生成B C分別表示逆反應 正反應 物質的量變化之比等于化學計量數(shù)之比 證明反應達到平衡狀態(tài) D項正確 4 3 1 2 6 5 4 2018安徽江淮十校聯(lián)考 300 時 將氣體X和氣體Y各0 16mol充入10L恒容密閉容器中 發(fā)生反應X g Y g 2Z g H 0 一段時間后反應達到平衡 反應過程中測定的數(shù)據(jù)如下表所示 下列說法正確的是 A 前2min的平均反應速率v X 2 0 10 2mol L 1 min 1B 其他條件不變 再充入0 1molX和0 1molY 再次平衡時Y的轉化率不變C 當v逆 Y 2v正 Z 時 說明反應達到平衡D 該反應在250 時的平衡常數(shù)小于1 44 答案 解析 6 5 3 1 2 4 5 煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx 形成酸雨 污染大氣 采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時對煙氣進行脫硫 脫硝 回答下列問題 在不同溫度下 NaClO2溶液脫硫 脫硝的反應中SO2和NO的平衡分壓pc如圖所示 1 由圖分析可知 反應溫度升高 脫硫 脫硝反應的平衡常數(shù)均 填 增大 不變 或 減小 6 5 3 1 2 4 6 5 3 1 2 4 6 2017全國 近期發(fā)現(xiàn) H2S是繼NO CO之后的第三個生命體系氣體信號分子 它具有參與調節(jié)神經(jīng)信號傳遞 舒張血管減輕高血壓的功能 回答下列問題 1 下列事實中 不能比較氫硫酸與亞硫酸的酸性強弱的是 填標號 A 氫硫酸不能與碳酸氫鈉溶液反應 而亞硫酸可以B 氫硫酸的導電能力低于相同濃度的亞硫酸C 0 10mol L 1的氫硫酸和亞硫酸的pH分別為4 5和2 1D 氫硫酸的還原性強于亞硫酸 6 5 3 1 2 4 2 下圖是通過熱化學循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應系統(tǒng)原理 通過計算 可知系統(tǒng) 和系統(tǒng) 制氫的熱化學方程式分別為 制得等量H2所需能量較少的是 6 5 3 1 2 4 3 H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應 H2S g CO2 g COS g H2O g 在610K時 將0 10molCO2與0 40molH2S充入2 5L的空鋼瓶中 反應平衡后水的物質的量分數(shù)為0 02 H2S的平衡轉化率 1 反應平衡常數(shù)K 在620K重復實驗 平衡后水的物質的量分數(shù)為0 03 H2S的轉化率 2 1 該反應的 H 填 或 0 向反應器中再分別充入下列氣體 能使H2S轉化率增大的是 填標號 A H2SB CO2C COSD N2 6 5 3 1 2 4 6 5 3 1 2 4 解析 1 酸性強弱與酸的電離程度有關 A項利用強酸制弱酸反應原理 可知H2SO3的酸性強于H2CO3 而H2CO3的酸性強于H2S A項可以比較氫硫酸和亞硫酸的酸性強弱 由B項可知同濃度的H2SO3的電離程度大于H2S的 B項可以比較氫硫酸和亞硫酸的酸性強弱 由C項可知同濃度的亞硫酸和氫硫酸中 前者的c H 大于后者的c H C項可以比較氫硫酸和亞硫酸的酸性強弱 而酸性強弱與酸的還原性無關 故D項不可以比較氫硫酸和亞硫酸的酸性強弱 2 熱化學方程式的書寫應注意標明各物質的聚集狀態(tài)和 H的單位 將題中熱化學方程式依次編號為 依據(jù)蓋斯定律 可得 由兩個熱化學方程式比較可知 制得等量H2系統(tǒng) 所需熱量較少 6 5 3 1 2 4 6 5 3 1 2 4 升高溫度 平衡后水的物質的量分數(shù)增大 即平衡正向移動 則H2S的轉化率增大 升高溫度 平衡向吸熱反應方向移動 則正反應為吸熱反應 H 0 增大反應物中一種物質的百分含量 其自身的轉化率降低 而另外一種反應物的轉化率增大 因此選B 加入COS時 平衡逆向移動 H2S的轉化率減小 加入N2 平衡不移動 H2S的轉化率不變