1、第3节化学平衡的移动 化学反应进行的方向,-2-,考纲要求:1.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,能用相关理论解释其一般规律。2.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。,-3-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,化学平衡移动1.化学平衡移动的过程,2.化学平衡移动与化学反应速率的关系(1)v(正)v(逆):平衡向正反应方向移动。(2)v(正)=v(逆):反应处于平衡状态,平衡不发生移动。(3)v(正)0,达到平衡后,改变下列条件,则指定物质的浓度及平衡如何变化:增加C,平衡不移动,c(CO)不变。减小密闭容器容积,保持温度不变,则平衡向逆
2、反应方向移动,c1(CO2)与原平衡时c(CO2)的关系是c1(CO2)c(CO2),c1(CO)与原平衡时c(CO)的关系是c(CO)v逆。生成物浓度越大,逆反应速率越大,tN时生成物浓度大,则tN时的v逆大。三种溶液,-26-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,化学平衡图像以可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)H=Q kJmol-1为例(1)含量时间温度(或压强)图(结合图像完成下列填空)。(曲线m用催化剂,n不用催化剂,或化学计量数a+b=c时曲线m的压强大于n的压强),-27-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,-28-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考
3、点三,(2)恒压(温)线(如图所示):该类图像的纵坐标为生成物的平衡浓度(c)或反应物的转化率(),横坐标为温度(T)或压强(p),常见类型如下图所示:,-29-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,(3)其他。如图所示曲线,是其他条件不变时,某反应物的最大转化率()与温度(T)的关系曲线,图中标出的A、B、C、D四个点中v(正)v(逆)的点是C,v(正)T1;B图中p1p2;C图中若有催化剂引起的变化,则a(填“a”或“b”)使用了催化剂。该反应为放热反应;化学方程式中的计量数a+bc。(2)根据D、E图像回答下列问题:根据D图判断该反应是放热反应;反应中的化学计量数存在如下关系:a
4、+bc。根据E图判断该反应是放热反应;反应中的化学计量数存在如下关系:a+bc。(3)若图A、B纵坐标表示A的百分含量,则该反应为吸热反应;反应中的化学计量数存在如下关系:a+bc。若图D、E纵坐标表示A的百分含量,判断该反应是吸热反应;反应中的化学计量数存在如下关系:a+b0,p2p1B.反应:H0,T1T2C.反应:H0,T2T1或HT1,答案,解析,-37-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,4.在一定条件下,某可逆反应aA(g)+bB(s) cC(g)达到平衡后,A的转化率(A)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示,根据图像分析下列判断正确的是( )A.a+bT1,则该反应
5、在高温下易自发进行C.H0D.若T2液态(l)固态(s)。(3)熵变=反应产物的总熵-反应物的总熵,符号为S。,-39-,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,3.化学反应方向的判据,-40-,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,自主巩固(1)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,简述该设想能否实现的依据:该反应是吸热、熵减的反应,任何温度下均不能自发进行。(2)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式如下:2NO+2C
6、O 2CO2+N2。反应能够自发进行,则反应的H”“0(假设H、S不随温度变化而变化),下列叙述中正确的是( )A.低温下为自发过程,高温下为非自发过程B.高温下为自发过程,低温下为非自发过程C.任何温度下均为非自发过程D.任何温度下均为自发过程,解析:已知H0,固固反应生成气体的反应S0,化学反应能自发进行的判据是H-TSH,因此此反应只能是高温自发,B正确。,B,-43-,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,易错警示(1)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响。(2)化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势,并不能说明在该条件下反应一定能实际发生,
7、还要考虑化学反应的快慢问题。,-44-,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,跟踪训练5.下列关于化学反应的自发性叙述中正确的是( )A.H0、S0的反应肯定是自发的B.H0、S0的反应肯定是自发的D.H0、SK(350 ),该反应是热反应。(4)04 min时,A的平均反应速率为。(5)到达平衡时B的转化率为。A.充入氦气B.使用催化剂C.再充入2.4 mol A和1.6 mol BD.降低温度,-47-,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,(2)0.52(3)放(4)0.05 molL-1min-1(5)25%(6)CD,-48-,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,
8、-49-,外界条件对化学平衡的影响,-50-,-51-,-52-,例题为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系,某同学通过改变浓度研究“2Fe3+2I- 2Fe2+I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化。实验如下:,-53-,(1)待实验溶液颜色不再改变时,再进行实验,目的是使实验的反应达到。(2)是的对比实验,目的是排除中造成的影响。(3)和的颜色变化表明平衡逆向移动,Fe2+向Fe3+转化。用化学平衡移动原理解释原因:。,-54-,答案:(1)化学平衡状态(2)溶液稀释对颜色变化(3)加入Ag+发生反应:Ag+I-AgI,c(I-)降低;或增大c(Fe2+),平衡均逆向移动解析:(
9、1)只有达到化学平衡状态,各种离子浓度不再发生变化,才能在实验进行有效对比,因此待实验溶液颜色不再改变时,再进行实验的目的是使实验的反应达到平衡状态。(2)由于加入硫酸亚铁溶液的同时,相当于溶液稀释,所以的目的是排除中溶液稀释造成的影响。(3)根据勒夏特列原理可知减小I-浓度或增大Fe2+浓度,平衡逆向移动。,-55-,答案,解析,-56-,2.下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是( ),答案,解析,-57-,1.影响化学平衡移动的3个外界因素(1)浓度;(2)压强;(3)温度。2.判断化学平衡移动的依据是勒夏特列原理。3.解平衡图像题的2个策略(1)“先拐先平数值大”原则:先出现拐点的反应
10、则先达到平衡,其代表的温度越高或压强越大。(2)“定一议二”原则:先确定横坐标(或纵坐标)所表示的数值,再讨论纵坐标(或横坐标)与曲线的关系。4.判断化学反应进行的方向,-58-,-59-,2,1,3,4,6,5,1.下列过程的熵变的判断不正确的是()A.把少量食盐溶解在水中,S0B.纯碳与氧气反应生成CO(g),S0C.H2O(g)变成液态水,S0D.CaCO3(s)在煅烧时分解为CaO(s)和CO2(g),S0,C,-60-,2,1,3,4,6,5,2.向一体积为2 L的恒容密闭容器里充入1 mol N2和4 mol H2,在一定温度下发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)H0
11、。10 s时达到平衡,c(NH3)为0.4 molL-1。下列说法正确的是()A.该反应达到平衡时H2的转化率为40%B.降低温度能使混合气体的密度增大C.向该容器中充入N2,平衡正向移动D.研发高效催化剂可大大提高NH3的产率,C,解析:根据题中数据可知,NH3的生成量为0.8 mol,则H2的减少量为1.2 mol,(H2)=1.24100%=30%,A项错误;降温时平衡正向移动,但气体总质量不变,容器容积不变,则密度不变,B项错误;体积不变,充入N2,c(N2)增大,平衡正向移动,C项正确;催化剂不能使平衡发生移动,因此各物质的转化率不变、产率不变,D项错误。,-61-,4,3,1,2,
12、6,5,3.下列各项判断完全正确的是 (),B,解析:液态水转化为气态水是熵增加的过程,A错误;NO2转化为N2O4为化合反应,该反应是放热的、熵值减小、常温下就能发生的可逆反应,属于自发反应,B正确;该反应是放热反应,C错误;NH4Cl受热分解反应属于吸热反应,D错误。,-62-,4,3,1,2,6,5,4.下列图示与对应的叙述相符的是(),-63-,4,3,1,2,6,5,答案,解析,-64-,6,5,3,1,2,4,5.(2017辽宁大连模拟)一定条件下,可逆反应的平衡常数可以用平衡浓度计算,也可以用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数。在恒温恒压条件下,总压不变,用平衡分压
13、计算平衡常数更方便。下列说法不正确的是(),-65-,6,5,3,1,2,4,C.恒温恒压下,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4 mol、2 mol和4 mol,若此时A、B和C均减少1 mol,平衡逆向移动D.对于一定条件下的某一可逆反应,用平衡浓度表示的平衡常数和用平衡分压表示的平衡常数,其数值不同,但意义相同,都只与温度有关,答案:B,-66-,6,5,3,1,2,4,-67-,6,5,3,1,2,4,在容积可变的情况下,平衡混合物中A、B、C物质的量“均减半”或“均加倍”时,相当于A、B、C三物质的浓度都没有改变,原平衡时
14、A、B和C的物质的量之比为212,“均减少1 mol”时等效于在A、C物质的量不变的基础上减少了B,平衡逆向移动,C正确;平衡常数只随温度变化,根据平衡浓度计算和根据平衡分压计算意义相同,对于一定条件下的可逆反应,用平衡浓度计算的平衡常数与用平衡分压计算的平衡常数,其数值不同,但意义相同,D正确。,-68-,6,5,3,1,2,4,6.(2017课标全国)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题:,反应的H1为 kJmol-1。图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x(填“大于”或“小于”)0.1;欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是(填标号)。A.升高温度B
15、.降低温度 C.增大压强D.降低压强,-69-,6,5,3,1,2,4,图(a),图(b),图(c),(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中 的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是。,-70-,6,5,3,1,2,4,(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 之前随温度升高而增大的原因可能是、;590 之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是。,-71-,6,5,3,1,2,4,答案 (1)+123小于
16、AD(2)原料中过量H2会使反应平衡逆向移动,所以丁烯转化率下降(3)590 前升高温度,反应平衡正向移动升高温度时,反应速率加快,单位时间产生丁烯更多更高温度导致C4H10裂解生成更多的短碳链烃,故丁烯产率快速降低解析 (1)根据盖斯定律,式-式可得式,因此H1=H2-H3=-119 kJmol-1+242 kJmol-1=+123 kJmol-1。由图(a)可以看出,温度相同时,由0.1 MPa 变化到x MPa,丁烷的转化率增大,即平衡正向移动,由于反应是气体物质的量增大的反应,压强越小平衡转化率越大,所以x的压强更小,x0.1。由于反应为吸热反应,所以温度升高时,平衡正向移动,丁烯的平衡产率增大,因此A正确,B错误。由于反应是气体物质的量增大的反应,加压时平衡逆向移动,丁烯的平衡产率减小,因此C错误,D正确。,-72-,6,5,3,1,2,4,(2)H2是反应的产物,增大 会促使平衡逆向移动,从而降低丁烯的产率。(3)590 之前,随温度升高,反应速率增大,反应是吸热反应,升高温度平衡正向移动,生成的丁烯会更多。温度超过590 ,更多的丁烷裂解生成短链烃类,导致丁烯产率快速降低。,
