2018-2019版高中化學(xué) 第2章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率 微型專題3課件 魯科版選修4.ppt

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1、微型專題3化學(xué)平衡,第2章化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率,學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1.學(xué)會化學(xué)平衡狀態(tài)及其移動方向的判斷。 2.掌握化學(xué)平衡常數(shù)的表示方法及應(yīng)用。 3.學(xué)會化學(xué)平衡的計算方法。 4.掌握圖像與等效平衡的分析方法。,一、化學(xué)平衡及其移動,1.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷 例1在一定溫度下的定容容器中，當(dāng)下列哪些物理量不再發(fā)生變化時，表明反應(yīng)A(g)2B(g)C(g)D(g)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是 混合氣體的壓強(qiáng)混合氣體的密度B的物質(zhì)的量濃度混合氣體的總物質(zhì)的量混合氣體的平均相對分子質(zhì)量v(C)與v(D)的比值混合氣體的總質(zhì)量混合氣體的總體積C、D的分子數(shù)之比為11 A. B. C. D.,答案,解析,解析要

2、理解化學(xué)平衡狀態(tài)的特點(diǎn)“等、動、定”的含義，在判斷化學(xué)平衡狀態(tài)時還要注意反應(yīng)前后氣體體積是否相等。題給反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積不相等的反應(yīng)，因此在定容容器中，若混合氣體的壓強(qiáng)、B的物質(zhì)的量濃度、混合氣體的總物質(zhì)的量、混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化，均能證明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。而中 始終不變化，中沒指明反應(yīng)進(jìn)行的方向，m(g)始終不變化，在定容容器中，混合氣體的總體積不能作為判斷依據(jù)，反應(yīng)未達(dá)到平衡時，C、D氣體的分子數(shù)之比也為11。,規(guī)律方法,判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的基本思路 (1)分析反應(yīng)容器的特點(diǎn)：恒溫恒壓、恒溫恒容。 (2)分析反應(yīng)方程式的特點(diǎn)：反應(yīng)物的狀態(tài)、反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)計量數(shù)的

3、相對大小。 (3)采用“變量不變”法判斷所給物理量是否能作為化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)。,教師用書獨(dú)具,相關(guān)鏈接化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法 (1)“兩審” 一審題干條件，是恒溫恒容還是恒溫恒壓； 二審反應(yīng)特點(diǎn)：全部是氣體參與的等體積反應(yīng)還是非等體積反應(yīng)；有固體或液體參與的等體積反應(yīng)還是非等體積反應(yīng)。 (2)“兩標(biāo)志” 本質(zhì)標(biāo)志 v正v逆0。對于某一可逆反應(yīng)來說，正反應(yīng)消耗掉某反應(yīng)物的速率等于逆反應(yīng)生成該反應(yīng)物的速率。,等價標(biāo)志 a.全部由氣體參加的反應(yīng)前后非等體積反應(yīng)，體系的壓強(qiáng)、平均相對分子質(zhì)量不再隨時間而變化。 b.體系中各組分的物質(zhì)的量濃度、體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量(或質(zhì)量)分?jǐn)?shù)保持不變。 c.對同一

4、物質(zhì)而言，斷裂的化學(xué)鍵的物質(zhì)的量與形成的化學(xué)鍵的物質(zhì)的量相等。 d.對于有色物質(zhì)參加或生成的可逆反應(yīng)，體系的顏色不再隨時間而變化。 e.體系中某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率或某生成物的產(chǎn)率達(dá)到最大值且不再隨時間而變化。,特別提示(1)從反應(yīng)速率的角度來判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡時，速率必須是一正一逆(不能同是v正或v逆)，且反應(yīng)速率之比等于化學(xué)系數(shù)之比。 (2)在可逆反應(yīng)過程中，能發(fā)生變化的物理量(如各組分的濃度、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、混合氣體的密度、顏色、平均摩爾質(zhì)量等)，若保持不變，說明可逆反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)。,2.化學(xué)平衡移動方向的分析及判斷 例2利用反應(yīng)：2NO(g)2CO(g)2CO2(g)N2(g) H74

5、6.8 kJmol1，可凈化汽車尾氣，如果要同時提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率，采取的措施是 A.降低溫度 B.增大壓強(qiáng)同時加催化劑 C.升高溫度同時充入N2 D.及時將CO2和N2從反應(yīng)體系中移走,答案,解析,解析該反應(yīng)具備氣體分子數(shù)減少、向外釋放熱量的特征，降溫，平衡右移，NO的轉(zhuǎn)化率提高，但反應(yīng)速率降低，A項錯誤； 增大壓強(qiáng)，平衡右移，NO的轉(zhuǎn)化率提高，加入催化劑可大幅度加快反應(yīng)速率，B項正確； 升溫和充入N2，平衡都左移，NO的轉(zhuǎn)化率降低，C項錯誤； 移走CO2和N2，平衡右移，但反應(yīng)速率降低，D項錯誤。,規(guī)律方法,若將外界條件對反應(yīng)速率的影響等同于對平衡移動的影響，則會導(dǎo)致錯選。外界

6、條件的改變可能會使正、逆反應(yīng)速率都發(fā)生變化或只有一方發(fā)生變化，而平衡移動的方向由v正和v逆的相對大小決定，條件改變時平衡有可能不發(fā)生移動。,教師用書獨(dú)具,相關(guān)鏈接化學(xué)平衡移動的分析方法 (1)根據(jù)勒夏特列原理判斷 如果改變影響平衡的一個條件(如濃度、壓強(qiáng)或溫度等)，平衡將向能夠減弱這種改變的方向移動。 (2)根據(jù)圖示中v正、v逆的相對大小判斷 若v正v逆，則平衡向正反應(yīng)方向移動(注意v正增大，平衡不一定向正反應(yīng)方向移動)； 若v正v逆，則平衡向逆反應(yīng)方向移動； 若v正v逆，則平衡不移動。,(3)根據(jù)平衡常數(shù)與濃度商的相對大小判斷 若KQ，則平衡向正反應(yīng)方向移動； 若KQ，則平衡向逆反應(yīng)方向移動

7、； 若KQ，則平衡不移動。,下列有關(guān)敘述不正確的是 A.該反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g) B.上述反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng) C.若在1 L的密閉容器中通入CO2和H2各1 mol,5 min后溫度升高到830 ， 此時測得CO為0.4 mol，則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) D.若平衡濃度符合下列關(guān)系式： 則此時的溫度為1 000 ,3.化學(xué)平衡常數(shù)及其應(yīng)用 例3已知某化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K 在不同的溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如表所示：,答案,解析,解析平衡常數(shù)的表達(dá)式中，分子中的物質(zhì)是生成物，分母中的物質(zhì)是反應(yīng)物，A項正確； 由表中數(shù)據(jù)可知該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨著溫度的升高

8、而降低，故該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，B項正確； 利用化學(xué)反應(yīng)方程式確定各種物質(zhì)的物質(zhì)的量，代入平衡常數(shù)表達(dá)式可知該反應(yīng)沒有達(dá)到平衡，C項不正確； 將所給關(guān)系式進(jìn)行變化，可知該條件下平衡常數(shù)為0.60，D項正確。,規(guī)律方法,改變溫度，若化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，則化學(xué)平衡常數(shù)增大，反之，若化學(xué)平衡向左移動，則化學(xué)平衡常數(shù)減小。,教師用書獨(dú)具,相關(guān)鏈接化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式及其應(yīng)用 (1)平衡常數(shù)表達(dá)式書寫注意的問題 不要把反應(yīng)體系中純固體、純液體以及稀溶液中水的濃度寫進(jìn)平衡常數(shù)表達(dá)式，但非水溶液中，若有水參加或生成，則此時水的濃度不可視為常數(shù)，應(yīng)寫進(jìn)平衡常數(shù)表達(dá)式中。 同一化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)方程式寫

9、法不同，其平衡常數(shù)表達(dá)式及數(shù)值亦不同。因此書寫平衡常數(shù)表達(dá)式及數(shù)值時，要與化學(xué)反應(yīng)方程式相對應(yīng)。,(2)平衡常數(shù)的意義 化學(xué)平衡常數(shù)可表示反應(yīng)進(jìn)行的程度。K越大，反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大。K105時，可以認(rèn)為該反應(yīng)已經(jīng)進(jìn)行完全。 (3)平衡常數(shù)的應(yīng)用 判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的方向 判斷反應(yīng)的焓變符號 若升高溫度，K值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反之，K值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。 用于計算平衡濃度、轉(zhuǎn)化率等化學(xué)平衡相關(guān)計算。,4.平衡轉(zhuǎn)化率的判斷 例4反應(yīng)X(g)Y(g)2Z(g)H0，達(dá)到平衡時，下列說法不正確的是 A.減小容器體積，平衡不移動，X的轉(zhuǎn)化率不變 B.增大c(X)，X的轉(zhuǎn)

10、化率減小 C.保持容器體積不變，同時充入0.1 mol X和0.2 mol Y，X的轉(zhuǎn)化率增大 D.加入催化劑，正反應(yīng)速率增大，Z的產(chǎn)率增大,答案,解析,解析該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，平衡不受壓強(qiáng)影響，減小容器體積，平衡不移動，X的轉(zhuǎn)化率不變，A項正確； 增大c(X)，平衡正向移動，Y的轉(zhuǎn)化率增大，X的轉(zhuǎn)化率減小，B項正確； 相當(dāng)于只增加Y的濃度，X的轉(zhuǎn)化率會增大，C項正確； 催化劑不能使平衡移動，不改變產(chǎn)物的產(chǎn)率，D項錯誤。,誤區(qū)警示,根據(jù)平衡移動分析平衡轉(zhuǎn)化率的變化時常見錯誤有：(1)誤認(rèn)為平衡正向移動轉(zhuǎn)化率一定增大，如果通過加入一種反應(yīng)物而使平衡正向移動，該物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率減小

11、，其他反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大。(2)若反應(yīng)物或生成物只有一種物質(zhì)，改變該物質(zhì)的濃度，不能根據(jù)濃度變化去分析，而應(yīng)該根據(jù)壓強(qiáng)的變化去分析。,教師用書獨(dú)具,相關(guān)鏈接平衡轉(zhuǎn)化率的變化規(guī)律 (1)反應(yīng)物不止一種時，如mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)只增大一種反應(yīng)物的濃度，該物質(zhì)本身轉(zhuǎn)化率減小，其他反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大。如增大c(A)，則平衡正向移動，(A)減小，(B)增大。 (2)反應(yīng)物只有一種時，如aA(g)bB(g)cC(g)，增大c(A)則平衡正向進(jìn)行，其影響結(jié)果相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，若abc，(A)不變；若abc，(A)增大；若abc，(A)減小。,5.等效平衡的理解和應(yīng)用 例5已知H2(g)I2(

12、g)2HI(g)H0，有相同容積的定容密閉容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，相同溫度下分別達(dá)到平衡。欲使甲中HI的平衡濃度大于乙中HI的平衡濃度，應(yīng)采取的措施是 A.甲、乙提高相同溫度 B.甲中加入0.1 mol He，乙不改變 C.甲降低溫度，乙不變 D.甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2,答案,解析,解析本題考查化學(xué)平衡移動和恒溫恒容條件下的等效平衡原理。根據(jù)化學(xué)平衡只與始、終態(tài)有關(guān)，與路徑無關(guān)。甲、乙能達(dá)到同一平衡狀態(tài)，HI濃度相等。升高溫度HI濃度都減小，不能判斷甲中HI的平衡濃度大于乙中HI的平衡濃度，A選項錯誤； 向甲

13、中充入氦氣，因為容積不變，各物質(zhì)濃度不變，平衡不移動，甲、乙中HI的平衡濃度相等，B選項錯誤； 對甲降溫，平衡向右移動，HI濃度增大，乙中HI濃度不變，C選項正確； 甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2，甲、乙中HI濃度增大程度相等，甲、乙中HI的平衡濃度相等，D選項錯誤。,規(guī)律方法,化學(xué)平衡與起始反應(yīng)物投料有關(guān)，與路徑無關(guān)。采用“一邊倒法”，將產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化成反應(yīng)物，在等溫等容條件下，只要起始物質(zhì)濃度相等，都能達(dá)到同一平衡狀態(tài)。,教師用書獨(dú)具,相關(guān)鏈接運(yùn)用“化歸思想”理解等效平衡原理 (1)等效平衡的概念 在相同條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)，同一可逆反應(yīng)體系，不管是從正反應(yīng)方

14、向開始，還是從逆反應(yīng)方向開始，只要按化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比投入反應(yīng)物或生成物，在達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時，任何相同組分的百分含量(體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等)均相同，這樣的化學(xué)平衡互稱為等效平衡。,(2)等效平衡與等同平衡的異同,二、化學(xué)平衡的有關(guān)計算,1.有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)的計算 例6將CO2在一定條件下與H2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為甲醇(CH3OH)是變廢為寶的好方法，一定條件下，每轉(zhuǎn)化1 kg CO2放出的熱量為1 113.64 kJ，CO2轉(zhuǎn)化為甲醇過程中濃度隨時間的變化曲線如圖所示(已知反應(yīng)物和生成物在此條件下均為氣體)，下列敘述中正確的是,A.CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為62.5% B.此反應(yīng)的熱化學(xué)

15、方程式為CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)H 49.0 kJmol1 C.此條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K D.降低溫度，此反應(yīng)的平衡常數(shù)可能為0.8,答案,解析,解析由題圖可知該反應(yīng)的方程式為CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)，由題中信息“每轉(zhuǎn)化1 kg CO2放出的熱量為1 113.64 kJ”可知，每轉(zhuǎn)化1 mol CO2放出的熱量約為49.0 kJ，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H49.0 kJmol1，B項正確； 平衡常數(shù)K 1.07，C項錯誤； 降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)增大，會大于1.07，

16、不可能為0.8，D項錯誤。,易誤辨析,(1)不能把反應(yīng)體系中的固體、純液體及稀溶液中水的濃度寫入平衡常數(shù)的表達(dá)式中，而在非水溶液的反應(yīng)體系中有水存在則需把水的濃度寫入平衡常數(shù)的表達(dá)式中。(2)平衡常數(shù)只受溫度的影響，與壓強(qiáng)、濃度變化無關(guān)，與平衡的移動方向也沒有必然聯(lián)系。,2.有關(guān)平衡轉(zhuǎn)化率的計算 例7已知可逆反應(yīng)：M(g)N(g)P(g)Q(g)H0，請回答下列問題。 (1)某溫度下，反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)1 molL1，c(N)2.4 molL1；達(dá)到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為60%，此時N的轉(zhuǎn)化率為_。,答案,解析,25%,解析用“平衡三段式法”，借助平衡常數(shù)來串聯(lián)計算： M(g)N(g

17、)P(g)Q(g) 起始(molL1) 1 2.4 0 0 變化(molL1) 0.6 0.6 0.6 0.6 平衡(molL1) 0.4 1.8 0.6 0.6,(2)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)4 molL1，c(N)a molL1；達(dá)到平衡后，c(P)2 molL1，則a_。,答案,解析,6,(3)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度為c(M)c(N)b molL1，達(dá)到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為_。,答案,解析,41.4%,教師用書獨(dú)具,相關(guān)鏈接化學(xué)平衡計算模式與公式 (1)計算模式 化學(xué)平衡計算的最基本的方法模式是“平衡三段式法”。具體步驟是在化學(xué)方程式下寫出有關(guān)物質(zhì)起始時的物質(zhì)的量、發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量、平衡時的物質(zhì)的量(也可以是物質(zhì)的量濃度或同溫同壓下氣體的體積)，再根據(jù)題意列式求解。 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g) n(起始)/mol a b 0 0 n(轉(zhuǎn)化)/mol mx nx px qx n(平衡)/mol amx bnx px qx,起始、轉(zhuǎn)化、平衡是化學(xué)平衡計算的“三步曲”。,(2)計算公式,若用任意狀態(tài)的生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值稱為濃度商，用Q表示。則其與K比較，當(dāng)QK，v正v逆。,