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文檔簡介
1、山丹一中高三化學集體備課教案 執筆人:王鈺國第九章 化學平衡考綱要求:1了解化學反應速率的概念,反應速率的表示方法,理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對反應速率的影響。2了解化學反應的可逆性。理解化學平衡的含義及其與反應速率之間的聯系。3理解勒夏特列原理的含義。理解濃度、溫度、壓強等條件對化學平衡移動的影響。4以合成氨工業生產為例,用化學反應速率和化學平衡的觀點理解工業生產的條件。高考趨勢展望本章是高考考查的重點,其熱點主要集中在:1.根據化學方程式,確定各物質的反應速率,并能進行簡單的計算;2.通過化學反應速率的測定方法,考查數學(數據)處理的能力;3.理解化學平衡的含義,確定某種情
2、況下化學反應是否建立平衡;4.勒夏特列原理在各類平衡中的應用,有關轉化率、消耗量、氣體體積變化等有關計算;5.用圖象表示外界條件對化學平衡的影響,或者根據圖象推測外界條件的變化。化學反應速率和化學平衡是每年高考的必考內容,出現的題目類型有選擇題和填空題。在選擇題部分中,以考查化學平衡的基本概念和影響平衡移動的條件為主,化學平衡計算的考查也時有出現。而在卷中,常出現思維強度較高的題目,以考查考生的思維判斷能力。今后高考命題的變化趨勢是:化學反應速率將依據其外在影響因素選擇反應條件,或探究并建立化學反應速率的數學模型,或者給定某一反應速率與時間的變化曲線圖象,提出合理的解釋。化學平衡這部分基本理論
3、在化工生產中的應用,是科學技術與社會的緊密結合。因而涉及此內容的高考試題將以中學化學知識為落點,緊貼社會生產、日常生活、環境、能源、材料、健康等實際命題,既全面考查學生的知識、技能,又充分利用高考這一特殊手段展開素質教育。預計化工生產中選擇適宜溫度和壓強、促進或抑制某反應的進行而選擇的酸堿性環境等,將是高考重點開發的題型。第一節 化學反應速率復習目標:1.化學反應速率的表示方法2.化學反應速率與化學方程式中的化學計量系數的關系,有關速率的計算3.影響反應速率的因素。復習課時:二課時復習內容:一、 化學反應速率1. 化學反應速率的意義:表示某一化學反應進行程度快慢的一種物理量。2表示方法:一般用
4、單位時間內某一種反應物或生成物的物質的量濃度的變化值來表示表達式: vCt單位: mol/(L.s) 、mol/(L.min)等 3. 注意(1) 以上所指的反應速率是平均反應速率而不是瞬時反應速率同一反應在不同時刻,瞬時反應速率不同(2) 無論濃度的變化是增加還是減少,一般都取正值,所以化學反應速率一般為正值。(3) 同一反應在同一時間內,用不同物質來表示的反應速率可能不同但反應速率的數值之比等于這些物質在化學方程式中的化學計量數之比。對于同一反應:mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)來說vA:vB:vC:vDnA:nB:nC:nDCA:CB:CC:CDm:n:p:q(4) 比較同一反
5、應不同條件下的反應快慢,必須轉換為同一物質表示的化學反應速率,再比較其數值的大小(5) 不能用固體或純液體表示化學反應速率。化學反應速率是用單位時間內物質的濃度變化來表示的,對于固體(如C)和純液體(如H2O)來說,由于它們的濃度可以視為常數,是不變化的,因此不能用固體或純液體來表示化學反應速率,同時注意,這里講的是純液體而不是溶液。【題型示例】1. 已知反應A+3B 2C+D在某段時間內以A的濃度變化表示的化學反應速率為1mol·L-1,則此段時間內以C的濃度變化表示的化學反應速率為( )A、0.5mol·L-1·min-1 B、1mol·L-1
6、83;min-1C、2mol·L-1·min-1 D、3mol·L-1·min-12. 有關2SO2O2 2SO3反應的下列圖象正確的是( )3. 根據以下敘述回答下列問題.把0.6mol X氣體和0.4mol Y氣體混合于2L容器中,使它們發生反應:3X(氣)Y(氣) nZ(氣)2W(氣)5 min末已生成0.2 molW,若測知以Z濃度變化表示的平均反應速率為0.01 mol/(L.min),則:(1)上述反應中系數n的值是( ).1 .2 .3 .44.反應:A + 3B 2C + D,在四種不同情況下的反應速率分別為: 該反應進行得最快的是 (
7、) ABCD5. 反應4NH3+5O2 4NO+6H2O在5L的密閉容器中進行,半分鐘后,NO的物質的量增加了0.3mol,則此反應的平均速率(表示反應物的消耗速率或生成物的生成速率)為( )A、 B、C、 D、二、影響化學反應速率的因素 1. 內因:物質本身結構及性質是反應速率的主要決定因素。化學反應的實質是舊鍵的斷裂和新鍵的形成。物質的結構不同其化學鍵的牢固程度不同,反應的速率不同。2. 外因:外界條件在一定范圍內影響反應速率如濃度、溫度、壓強、催化劑及其它明確:對于可逆反應來說,條件的改變對正逆反應速率的影響趨勢是一致的,只是倍數可能不同。(1)濃度:當其它條件不變時,增加反應物的濃度,
8、可以增大反應的速率。 固體或純液體濃度視為常數,它們物質的量的變化不會引起反應速率的變化,故不能用它表示反應速率但固體顆粒的大小導致接觸面的大小,故影響反應速率(2)壓強:對于有氣體參加的反應來說,當溫度一定時,增大體系的壓力,反應速率會加大。增大壓強,只有使容器體積減小的反應,速率才能增大。反之亦然 恒容條件,增加與反應無關的氣體,容器總壓增加,但與反應有關的氣體物質各自的分壓不變,各自濃度不變,故反應速率不變 恒壓條件,增加與反應無關的氣體,容器體積增加,對于反應有關的氣體物質相當于減壓,故反應速率減小總之,有氣體參加的反應,壓強的影響,實質上是指容器容積的改變,導致各氣體的濃度同等程度的
9、改變,從而影響反應速率(3)溫度:在其它條件不變的情況下,升高溫度,化學反應要加快。經過實驗測定,溫度每升高10,反應速率通常要增大到原來的24倍。 (4)催化劑: 催化劑可以加快化學反應速率,也可以減慢化學反應速率,前者稱之為正催化劑,后者稱之為負催化劑。通常情況下,正催化劑用得較多,若無特殊說明,都是指正催化劑。(5)其他因素:反應物顆粒的大小、溶劑的性質以及光、超聲波、磁場等都可以改變某個反應的速率。3.條件改變引起化學反應速率變化的原因內因:化學反應的實質是舊鍵的斷裂和新鍵的形成,物質結構不同化學鍵的牢固程度不同。外因:化學鍵的斷裂是靠有效碰撞來實現的。活化分子有合適的取向就可以發生有
10、效碰撞。而一般情況下,活化分子的百分數是一定的。【題型示例】1.把下列四種X溶液,分別加入四個盛有10 ml 2 mol/L鹽酸的燒杯中,均加入水稀釋到50ml,此時X和鹽酸和緩和地進行反應,其中反應速率最大的是 ( ).10 ml 4 mol/L的X溶液 .20 ml 3 mol/L的X溶液.20 ml 2 mol/L的X溶液 .10 ml 2 mol/L的X溶液2.將ag塊狀碳酸鈣跟足量鹽酸反應,反應損失的質量隨時間的變化曲線如下圖的實線所示,在相同的條件下,將b g (a>b)粉末狀碳酸鈣與同濃度鹽酸反應,則相應的曲線(圖中虛線所示)正確的是 ( ) 3. 足量的Fe粉與一定量的鹽
11、酸反應,反應速率太快,為了減慢反應速率,但又不影響產生氫氣的總量,應加入下列物質中的 .水 .NaCl(固) .NaCl溶液 . Na2SO4溶液.NaNO3溶液 .NaOH溶液 .Na2CO3溶液 .NaAc溶液 .CuSO4溶液4在其它條件不變時,10時以某物質表示的反應速率為3 ,已知溫度每升高10反應速率是原來的2倍,則溫度為50時,該反應的速率為: ( )A48 ·S1 B36 ·S1 C24 ·S1D12 ·S15.設C+CO22CO-Q1反應速度為V1 N2+3H22NH3+Q2 反應速度為V2,對于上述反應,當溫度升高時,V1和V2的變化
12、情況為 ( )A 同時增大 B 同時減小 C 增大,減小 D 減小,增大第二節 化學平衡狀態及其影響因素復習目標:1.化學反應的可逆性2.化學平衡狀態的判斷3.外界條件對化學平衡的影響4.等效平衡及其應用5.化學平衡的有關圖像復習課時:五課時復習過程:一、化學平衡狀態1. 可逆反應:在同一條件下,能同時向正、逆兩個方向進行的反應。2. 平衡建立過程:在一定條件下,正反應應是從一定速率開始的,而逆反應是從零開始的,隨時間推移,正、逆反應速率相等,反應達到平衡。3.定義:一定條件下的可逆反應里,正反應速率和逆反應速率相等,反應混合物中各組成成分的百分含量保持不變,這一狀態稱作化學平衡狀態。4.特征
13、:逆,等,動,定,變。 可逆反應(1)前提 外界條件一定 v正v逆0(同種物質) (2)實質 百分含量不隨時間而變化(各種物質)5.化學平衡狀態的判斷 (1)平衡的標志等速標志:v正v逆 ,指反應體系中的同一種物質來表示的正反應速率和逆反應速率相等.對不同種物質而言,速率不一定相等.百分含量不變標志正因為v正v逆0,所以同一瞬間同一物質的生成量等于消耗量.總的結果是混合體系中各組成成分的物質的量、質量、物質的量濃度、各成分的百分含量、轉化率等不隨時間變化而改變.(2)化學平衡狀態的判斷:舉例反應mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)混合物體系中各成分的含量各物質的物質的量或各物質的物質
14、的量分數一定平衡各物質的質量或各物質的質量分數一定平衡各氣體的體積或體積分數一定平衡總壓強、總體積、總物質的量一定不一定平衡正、逆反應速率的關系在單位時間內消耗了m molA同時生成m molA,即v正=v逆平衡在單位時間內消耗了n molB同時生成p molC,均指v正不一定平衡vA:vB:vC:vD=m:n:p:q,v正不一定等于v逆不一定平衡在單位時間內生成了n molB,同時消耗q molD,因均指v逆不一定平衡壓 強m+np+q時,總壓強一定(其他條件一定)平衡m+n=p+q時,總壓強一定(其他條件一定)不一定平衡混合氣體的平均分子量()一定時,只有當m+np+q時,平衡一定,但m+
15、n=p+q時不一定平衡體系的密度密度一定不一定平衡溫 度任何化學反應都伴隨著能量變化,在其他條件不變的條件下,體系溫度一定時平衡例1.在恒溫下的密閉容器中,有可逆反應A2(g)B2(g)2AB(g),達到平衡的標志是( B ) A 容器內總壓強不隨時間變化 B 混和物中A2、B2和AB的百分含量一定 C 混和物中A2、B2和AB各濃度相等 D 單位時間內生成n mol A2 ,同時生成n mol B2例2.反應3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)在溫度和容積不變的條件下進行。能表明反應達到平衡狀態的敘述是 ( B )A.容器內壓強不再變化
16、0; B.Fe3O4的物質的量不變 C.(H2O)=(H2) D.反應不再進行例3.可逆反應N23H22NH3的正、逆反應速率可用各反應物或生成物濃度的變化來表示。下列各關系中能說明反應已達到平衡狀態的是 ( C ) A 3v正(N2)v正(H2) B v正(N2)v逆(NH3)C 2v正(H2)3v逆(NH3) D v正(N2)3v逆(H2)二、影響化學平衡的條件1化學平衡的移動:可逆反應中舊化學平衡的破壞、新化學平衡的建立過程。平衡移動方向:取決于v¢正與v¢逆的相對大小 若v¢正v¢逆, 則正移 若v
17、¢正v¢逆, 則逆移 若v¢正v¢逆, 則不移2影響化學平衡移動的因素(1)濃度在其他條件不變的情況下,增大反應物濃度或減小生成物濃度,都可以使平衡均向正反應方向移動。減小反應物濃度或增大生成物濃度,都可以使化學平衡均向逆反應方向移動。 注意:改變固體和純液體的量,平衡不移動。V(正)由反應物的濃度決定,反應物的濃度越大,V(正)越大; V(逆)由生成物的濃度決定,生成物的濃度越大,V(逆)越大(2)壓強對反應前后氣體體積之和不變的反應,例如:,改變壓強,化學平衡不發生移動。壓強對化學平衡的影響實質上是濃度對化學平衡的影響,即通過縮小氣體體積增大壓強,對
18、反應前后氣體體積之和發生改變的可逆反應例如:若增大加強,平衡向氣體體積減小的方向移動。當減小壓強時,平衡向氣體體積增大的方向移動。例如:,在一定條件下建立平衡狀態。變化過程可用如圖所示表示。壓強改變時平衡混合物各組分濃度均發生相應改變,增大壓強v正、v逆都增大,減小壓強v正、v逆都減小,增大壓強,反應速率加快,達到化學平衡所需時間就短。充入稀有氣體 a密閉容器容積固定,充入惰性氣體,體系壓強雖增大,但平衡不移動,因惰性氣體不參與反應,平衡混合氣體各組分濃度因容積固定而不發生改變。b恒壓條件下充入惰性氣體容器容積可變,平衡移動。因容積增大、平衡混合氣體濃度減小,平衡向氣體體積增大的反應方向移動。
19、(3)溫度無論吸熱反應還是放熱反應,升高溫度,反應速率都加快,達到化學平衡狀態所需時間就短,降低溫度反應速率都減慢,達到化學平衡狀態所需時間就長。升高溫度平衡向吸熱反應方向移動,降低溫度,平衡向放熱反應方向移動,例:在一定條件下反應:正反應吸熱,建立平衡狀態。由于催化劑同等程度改變正逆反應速率,平衡不移動,但可縮短達到平衡所用的時間。3. 平衡移動原理:(勒夏特列原理):如果改變影響平衡的一個條件(濃度、溫度或壓強),平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。原理中既指明了平衡移動的方向,也指明了平衡移動的結果。(1)移動方向:原理中“減弱這種改變”的正確理解應當是:升高溫度時,平衡向吸熱反應方向移
20、動;增加反應物,平衡向反應物減小的方向移動;增大壓強時,平衡向體積縮小的方向移動。(2)移動結果:只是減弱了外界條件的變化,而不能完全抵消外界條件的變化,新平衡時此物理量更靠近于改變的方向。如增大反應物A的濃度,平衡右移,但達到新平衡時,A的濃度比原平衡更大。例1 下列說法正確的是( ) A. 其他條件不變,增大某一反應物的濃度,反應物的轉化率一定都增大B. 對于有氣體參加的反應,其他條件不變,增大壓強體積縮小,體系中各氣體的濃度一定增大C. 對于有氣體參加的反應,改變壓強使平衡向右移動,生成的氣體的濃度一定增大D. 增大反應物的濃度,平衡向右移動,生成物的體積分數一定增大答案:B解析:本題涉
21、及的物理量的變化如轉化率、濃度、體積分數等,都是由兩個量決定的(如轉化率由轉化濃度和起始濃度決定),若改變條件使兩個量都向同向變化,最終該物理量的變化方向則很難確定,要看兩個量中哪個變化的更快。例2 某溫度下,反應N2O4(氣)2NO2(氣)Q在密閉容器中達平衡。下列說法不正確的是( )A. 加壓時(體積變小),正反應速率增大B. 保持體積不變,加入少許NO2,將使正反應速率減小C. 保持體積不變,加入少許N2O4,再達平衡時,顏色加深D. 保持體積不變,升高溫度,再達平衡時,顏色加深解析:該反應正向為氣體分子數增加的吸熱反應,加壓正逆反應速率同時增大,但逆反應速率增加更快,A正確。恒溫恒容下
22、加入NO2,生成物濃度突然增大,逆反應速率突然增大,正反應速率從平衡點逐漸增大,B錯。恒溫恒容下加入N2O4,平衡右移,生成更多的NO2,c(NO2)增大,顏色加深,C正確。升高溫度,平衡右移,生成更多的NO2,c(NO2)增大,顏色加深。答案:B例3對于可逆反應2A(g)+B(g)2C(g)+Q到達平衡后,當升高溫度時,平衡逆向移動,其原因是( )A. 正反應速率增加,逆反應速率下降B. 逆反應速率上升,正反應速率下降C. 正逆反應速率同時增大且倍數一樣D. 正逆反應速率同時增大,逆反應速率增加的更快答案:D解析:由于溫度、壓強、濃度等外在條件既能影響速率,又能影響平衡移動,因此容易混為一談
23、,好象正反應速率增大的反應平衡一定右移,正反應速率減小的反應平衡一定左移。這里要注意的是,只要增大壓強,升高溫度或增加濃度,不論正逆反應速率都會同時增大,平衡移動的方向由正逆反應速率增加的相對快慢決定。若正反應速率增加的快,平衡右移,反之,平衡左移。三、等效平衡1等效平衡的概念:相同條件下可逆反應不管從正反應方向開始,還是從逆反應方向開始,或從正、逆反應兩個方向同時開始,若達到平衡狀態時,各組分的物質的量分數(或氣體體積分數)相同,則稱為等效平衡。2等效平衡的實質和方法:在相同的條件下,將反應物(或生成物)按“一邊倒”的方法轉換成生成物(或反應物),如果其物質的量濃度相同(或相當),則一定會達
24、到等效平衡。3等效平衡的類型在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓),對同一可逆反應,起始時加入物質的物質的量不同,達平衡時的狀態規律如下表:條件等效條件結果恒溫恒容(n(g)0)投料換算成相同物質表示時量相同兩次平衡時各組分百分量、n、c均相同(全等平衡)恒溫恒容(n(g)=0)投料換算成相同物質表示時等比例兩次平衡時各組分百分量相同,n、c同比例變化(等比平衡)恒溫恒壓投料換算成相同物質表示時等比例兩次平衡時各組分百分量、c相同,n同比例變化4解答化學平衡問題的重要思維方法(1)可逆反應“不為零”原則可逆性是化學平衡的前提,達到平衡時應是反應物和生成物共存的狀態,每種物質的物質的量不為零。一般可
25、用極限分析法推斷:假設反應不可逆,則最多生成產物多少,有無反應物剩余,余多少。這樣的極值點是不可能達到的,故可用確定某些范圍或在范圍中選擇合適的量。(2)“一邊倒”原則可逆反應,在條件相同時(等溫等容),若達到等同平衡,其初始狀態必須能互變,從極限角度看,就是各物質的物質的量要相當。因此,可以采用“一邊倒”的原則來處理以下問題:化學平衡等同條件(等溫等容)aA (g)+ bB (g) cC (g)始 a b 0 平衡態始 0 0 c 平衡態始 x y z 平衡態為了使平衡=根據“一邊倒”原則,即可得x+z=a+=1y+z=b+=1(3)“過渡態”方法思路:各種反應物的濃度增加相同倍數,相當于增
26、大體系壓強,根據平衡移動方向來確定轉化率的變化情況。5、等效平衡題型分析:基本形式有兩種(1)已知是等效平衡,判斷各物質的量。(2)已知各物質的量,判斷是否是等效平衡。關鍵是審題時找出條件,根據條件進行分析判斷。例1:在一定溫度下,把2 mol SO2和1 mol O2通入一定容積的密閉容器中,發生如下反應,當此反應進行到一定程度時反應混合物就處于化學平衡狀態。現在該容器中維持溫度不變,令a、b、c分別代表初始時加入的的物質的量(mol),如果a、b、c取不同的數值,它們必須滿足一定的相互關系,才能保證達到平衡狀態時,反應混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡完全相同。請填空: (1
27、)若a=0,b=0,則c=_。 (2)若a=0.5,則b=_,c=_。 (3)a、b、c的取值必須滿足的一般條件是_,_。(請用兩個方程式表示,其中一個只含a和c,另一個只含b和c) 解析:通過化學方程式:可以看出,這是一個化學反應前后氣體分子數不等的可逆反應,在定溫、定容下建立的同一化學平衡狀態。起始時,無論怎樣改變的物質的量,使化學反應從正反應開始,還是從逆反應開始,或者從正、逆反應同時開始,它們所建立起來的化學平衡狀態的效果是完全相同的,即它們之間存在等效平衡關系。我們常采用“等價轉換”的方法,分析和解決等效平衡問題。 (1)若a=0,b=0,這說
28、明反應是從逆反應開始,通過化學方程式可以看出,反應從2 mol SO3開始,通過反應的化學計量數之比換算成和的物質的量(即等價轉換),恰好跟反應從2 mol SO2和1 mol O2的混合物開始是等效的,故c=2。 (2)由于a=0.5<2,這表示反應從正、逆反應同時開始,通過化學方程式可以看出,要使0.5 mol SO2反應需要同時加入0.25 mol O2才能進行,通過反應的化學計量數之比換算成SO3的物質的量(即等價轉換)與0.5 mol SO3是等效的,這時若再加入1.5 mol SO3就與起始時加入2 mol SO3是等效的,通過等價轉換可知也與起始時加入2 mol
29、SO2和1 mol O2是等效的。故b=0.25,c=1.5。 (3)題中要求2 mol SO2和1 mol O2要與a mol SO2、b mol O2和c mol SO3建立等效平衡。由化學方程式可知,c mol SO3等價轉換后與c mol SO2和等效,即是說,和與a mol SO2、b mol O2和c mol SO3等效,那么也就是與2 mol SO2和1 mol O2等效。故有。例2: 向某密閉容器中充入1molCO和2molH2O(g),發生反應:CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g);當反應達到平衡時,CO的體積分數為x。若維持容器的體積和溫度不變
30、,四種物質按下列四種配比充入該容器中,達到平衡時CO的體積分數大于x的是()A0.5molCO1.5molH2O(g)0.4molCO20.4molH2B1molCO1molH2O(g)1molCO21molH2C0.5molCO2molH2O(g)1molCO21molH2D0.5molCO1.5molH2O(g)0.5molCO20.5molH2解析A項相當于加入0.9molCO和1.9molH2O(g),可理解為先加入0.9molCO和1.8molH2O(g),此時與原平衡等效,然后再加入0.1molH2O(g),則CO的體積分數減小,小于X,A錯。B項相當于加2molCO和2molH2
31、O(g),可理解為先加入1molCO和2molH2O(g),此時與原平衡等效,再加入1molCO,則CO的體積分數大于X,B正確。C項相當于加入1.5molCO和3molH2O(g),與原平衡等效,CO的體積分數不變,C錯。D項相當于加入1molCO和2molH2O(g),與原平衡等效,X的體積分數不變,D錯。答案B練習:1.在一恒定容積的容器中充入4molA和2molB發生如下反應:2A(g)B(g)xC(g),達到平衡后,C的體積分數為W%。若維持容積和溫度不變,按1.2molA、0.6molB和2.8molC為起始物質,達到平衡后,C的體積分數仍為W%,則x的值為()A只能為2 B只能為
32、3C可能為2,也可能為3 D無法確定2.已知700K時,N2+3H2 2NH3 ;H Q ,現有甲、乙兩個容積相等的密閉容器。保持700K條件下,向密閉容器甲中通入1molN2和3molH2,達平衡時放出熱量 Q1;向密閉容器乙中通入0.5molN2和1.5molH2,達平衡時放出熱量 Q2。則Q、Q1、Q2的大小關系是:A、 Q = Q1 = 1/2 Q2 B、 QQ1 2Q2C、 Q 2Q2 Q1 D、 Q = Q1 = Q23.選取兩個密閉容器A、B,向A、B中都加入1g,SO2和O2發生如下反應:SO2(g)O2(g)SO3(g),H<0。反應開始之前A與B同溫、同壓、同容,反應
33、開始之后,A保持恒溫、恒容,B保持恒溫、恒壓,并都達到化學平衡狀態。下列說法中正確的是( )A.平衡時SO2的轉化率A >B B.平衡時的化學反應速率A < BC.平衡時混合氣體的平均摩爾質量A >BD.可逆反應從開始到平衡,放出的熱量A >B4、I恒溫、恒壓下,在一個可變容積的容器中發生如下發應:A(氣)B(氣)C(氣)(1)若開始時放入1molA和1molB,到達平衡后,生成a molC,這時A的物質的量為 mol。(2)若開始時放入3molA和3molB,到達平衡后,生成C物質的量為 mol。(3)若開始時放入x molA,2molB和1molC,到達平衡后,A和
34、C的物質的量分別是ymol和3a mol,則x mol,y mol。(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,待再次到達平衡后,C的物質的量分數是 。II若維持溫度不變,在一個與(1)反應前起始體積相同、且容積固定的容器中發生上述反應。(5)開始時放入1molA和1molB到達平衡后生成b molC。將b與(1)小題中的a進行比較 (選填一個編號)。(甲)ab (乙)ab (丙)ab (丁)不能比較a和b的大小練習題答案:1.C 2.B 3.B 4.(1)1-a (2)3a (3)2 3-3a (4)a/(2-a) (5)乙 補充例題(例3,例4各班根據實際情況選用)例3:在一個固定容積
35、的密閉容器中,保持一定的溫度進行以下反應: 已知加入1 mol H2和2 mol Br2時,達到平衡后生成a mol HBr(見下表已知項),在相同條件下,且保持平衡時各組分的體積分數不變,對下列編號的狀態,填寫下表中的空白。 解析:在定溫、定容下,建立起化學平衡狀態,從化學方程式可以看出,這是一個化學反應前后氣體分子數相等的可逆反應。根據“等價轉換”法,通過反應的化學計量數之比換算成同一邊物質的物質的量之比與原平衡相同,則達到平衡后與原平衡等效。 因為標準項中n(起始):n(起始):n(HBr平衡)=1:2:a,將n(H2起始)=2 mol,n(Br2起始)=4
36、 mol,代入上式得n(HBr平衡)=2a。 參照標準項可知,n(HBr平衡)=0.5a mol,需要n(H2起始)=0.5 mol,n(Br2起始)=1 mol,n(HBr起始)=0 mol。而現在的起始狀態,已有1 mol HBr,通過等價轉換以后,就相當于起始時有0.5 mol H2和0.5 mol Br2的混合物,為使n(H2起始):n(Br2起始)=1:2,則需要再加入0.5 mol Br2就可以達到了。故起始時H2和Br2的物質的量應為0 mol和0.5 mol。 設起始時HBr的物質的量為x mol,轉換成H2和Br2后,則H2和Br2的總量分別為()mol和
37、()mol,根據,解得。設平衡時HBr的物質的量為y mol,則有,解得。 例4:如圖所示,在一定溫度下,把2體積N2和6體積H2通入一個帶有活塞的容積可變的容器中,活塞的一端與大氣相通,容器中發生以下反應:(正反應放熱),若反應達到平衡后,測得混合氣體的體積為7體積。據此回答下列問題:(1)保持上述反應溫度不變,設a、b、c分別代表初始加入的N2、H2和NH3的體積,如果反應達到平衡后混合氣體中各氣體的體積分數仍與上述平衡相同,那么: 若a=1,c=2,則b=_。在此情況下,反應起始時將向_(填“正”或“逆”)反應方向進行。 若需規定起始時反應向逆反應方向進行,
38、則c的取值范圍是_。(2)在上述裝置中,若需控制平衡后混合氣體為6.5體積,則可采取的措施是_,原因是_。解析:(1)化學反應:在定溫、定壓下進行,要使平衡狀態與原平衡狀態等效,只要起始時就可以達到。已知起始時各物質的體積分別為1體積N2、b體積H2和2體積。根據“等價轉換”法,將2體積通過反應的化學計量數之比換算成和的體積,則相當于起始時有(1+1)體積和(b+3)體積,它們的比值為,解得b=3。因反應前混合氣體為8體積,反應后混合氣體為7體積,體積差為1體積,由差量法可解出平衡時為1體積;而在起始時,的體積為c=2體積,比平衡狀態時大,為達到同一平衡狀態,的體積必須減小,所以平衡逆向移動。
39、 若需讓反應逆向進行,由上述所求出的平衡時的體積為1可知,的體積必須大于1,最大值則為2體積和6體積完全反應時產生的的體積,即為4體積,則。(2)由6.5<7可知,上述平衡應向體積縮小的方向移動,亦即向放熱方向移動,所以采取降溫措施。 四、平衡移動的應用1平衡正向移動與反應物轉化率的關系(1)如果是溫度或壓強的改變而引起平衡正向移動,則反應物的轉化率增大。(2)反應物用量的改變對化學平衡影響的一般規律:若反應物不只一種:如aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)在不改變其他條件時,只增加A的量,平衡向正反應方向移動,但是A的轉化率減小,而B的轉化率增大。
40、若是分解反應或是按比例同倍數地增加反應物的用量,則平衡正向移動。但反應物的轉化率則與反應條件和反應物的計量系數有關: 在恒溫恒容時,相當于改變壓強,反應物的轉化率與氣體物質的計量數有關:如aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)如a+b = c + d,A、B的轉化率都不變;如a+ b>c+ d,A、B的轉化率都增大;如a + b < c + d,A、B的轉化率都減小。在恒溫恒壓時,相當于等效平衡,A、B的轉化率不變。 2混合氣體平均相對分子質量變化的判斷(1)只有氣體參加和生成的平衡體系,如aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) 若a+b = c +
41、 d,則反應前后總物質的量不變,總質量也不變,平均相對分子質量不變。若a+ b>c+ d,則反應前后總物質的量減小,因總質量不變,平均相對分子質量增大。 若a + b < c + d,則反應前后總物質的量增大,因總質量不變,平均相對分子質量減小。(2)有固體或液體參加的平衡體系,如aA(g) + bB(s) cC(g) + dD(g)若a = c + d,則反應前后總物質的量不變,總質量增大,平均相對分子質量增大。若ac+ d,則反應前后總物質的量、總質量同時改變,平均相對分子質量或增大、或減小、或不變。3分析化學平衡移動得一般思路注意:(1)不要把V正增大與平衡正向移動等同起來。
42、(2) 不要把平衡向正反應方向移動與反應物轉化率的增大等同起來例1: 一真空密閉容器中盛有1molPCl5,加熱到200時發生如下反應: PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)反應達到平衡時,PCl5所占體積分數為M%。若同一溫度和同一容器中,最初投入的是2molPCl5,反應達到平衡時,PCl5所占體積分數為N%。則M和N的正確關系是(1996年高考化學試測題)A.M>N B.N>M C.M=N D.無法比較思路分析:此題可看成是1molPCl5反應達平衡后,其余條件不變,再投入1molPCl5,平衡當然向右移動:PCl5減小,PCl3和Cl2增加,但PCl5的體積分數N%
43、是否比原來M%小,難以判斷。若換一個角度,用壓強的改變來考慮,比較好理解:假設將2molPCl5投入到另一個容積為題給容器2倍的反應器里,保持題給的其他條件不變,達到化學平衡后,PCl5的體積分數也應為M%,然后縮小容器的容積,由于PCl5的分解是一個體積增大的反應,縮小容器容積等于加大壓強,平衡移向氣體體積小的一方(PCl5),故PCl5所占體積分數N%在原來M%的基礎上增大。答案:B例2某溫度下,在一容積可變的容器中,反應2A(g)+B(g) 2C(g)達到平衡時,A、B和C的物質的量分別為4mol、2mol和4mol。保持溫度和壓強不變,對平衡混合物中三者的物質的量做如下調整,可使平衡右
44、移的是( )(A)均減半 (B)均加倍 (C)均增加1mol (D)均減小1mol解析由于是在容積可變的容器中,所以在“均減半”或“均加培”時,相當于A、B、C三物質的濃度都沒有改變,平衡不會移動。同樣由于容積可變,“均增加1mol”時相當于A、C物質的濃度減小,B物質的濃度增大,平衡向右移動;“均減小1mol”時相當于A、C物質的濃度增大,B物質的濃度減小,平衡向左移動。答案選C。例3可逆反應:3A(氣)=3B(?)+C(?);H>0,隨著溫度升高,氣體平均相對分子質量有變小趨勢,則下列判斷正確的是 (A) B和C可能都是固體 (B) 若C為氣體,則B一定為固體 (C)若C為固體,則B
45、一定是氣體 (D) B和C一定都是氣體 解析 溫度升高,反應正向移動。如果B、C都為固體,則氣相環境中只有A一種氣體,氣體平均相對分子質量應該不變。如果B為氣體,C為固體,則B的相對分子質量一定小于A,故平均相對分子質量減小。如果C為氣體,B為固體,則C的相對分子質量可能大于、等于、小于A,故平均相對分子質量增減不能確定。如果B、C都為氣體,則由于氣體摩爾數增加,而質量不變,故平均相對分子質量要減小 。答案選C。五、化學平衡的圖像化學反應速率、化學平衡等內容是化學學科中培養學生觀察圖像和處理圖像信息能力的較好載體,所以高考命題時常把化學平衡內容跟圖像結合起來。化學平衡圖像分析的一般方法和思路:
46、(1)看圖像 一看面:看清圖像中橫坐標和縱坐標的含義。 二看線:弄清圖像中線的斜率或線走勢的意義。 三看點:明確曲線的起點、終點、交點及拐點等。 四看是否需要輔助線:等溫線,等壓線等。 五看量:定量圖像中有關量的多少(2)想規律:聯想外界條件的改變對化學反應速率和化學平衡的影響(3)作判斷:認準某些關鍵點、數據在解題中的特定作用,全面、準確的從圖中找出直接或是隱含的化學相關知識。解化學平衡圖像題應特別注意:“定一議二”,即圖像中有三個量時,則確定一個量(恒量)來分別討論另兩個量的關系;“先拐先平,數值大”,即曲線中先出現拐點的,則該曲線所示條件下先出現平衡,該曲線所示溫度或壓強較大。分類討論:
47、做圖像題,識圖是關鍵,以坐標的不同含義把常見圖像分為五類:1. 濃度(物質的量)時間圖 此類圖象能說明各平衡體系組分(或某一成分)在反應過程中的變化情況。解題時要注意各物質曲線的折點(達平衡時刻),各物質濃度變化的內在聯系及比例符合化學方程式中化學計量數關系等情況。2. 速率時間圖此類圖象定性地揭示了v正、v逆隨時間(含條件改變對速率的影響)而變化的規律,體現了平衡的“動、等、定、變”的基本特征,以及平衡移動的方向。3. 轉化率(含量)時間溫度(壓強)圖 這類圖象反映了反應物或生成物的量在不同溫度(壓強)下對時間的關系,解題時要注意一定條件下物質含量不再改變時,應是化學反應達到平衡的特征。規律
48、:先拐先平,數據大。4、轉化率(含量) 溫度(壓強)圖:該類圖象的縱坐標為反應物的轉化率或某物質的百分含量,橫坐標為溫度或壓強;包括等溫線與等壓線。5速率溫度(壓強)圖這類圖有兩種情況,一是不隱含時間因素的速率時間圖,二是隱含時間變化的速率時間圖。題型實例:(各班根據實際情況選擇使用)1、濃度(或物質的量)-時間圖 例1、 今有反應x(g) + y(g) 2z(g) +熱量,若反應開始經t1秒后達到平衡,又經t2秒后由于反應條件的改變使平衡破壞,到t3時又過平衡(如圖所示),試分析,從t2到t3曲線變化的原因是( )A增大了x或y的濃度 B使用了催化劑C增加了反應體系的壓強 D升高了反應的溫度
49、2、速率-時間圖象(Vt 圖象)例2、判斷下列圖象中時間t2時可能發生了哪一種變化? 分析平衡移動情況。練習:下圖是可逆反應A+2B 2C+3D的化學反應速率和化學平衡,隨外界條件改變而變化的情況。 由圖可推斷: 正反應是 反應,(填放熱或吸熱)若A、B是氣體,D的狀態是 。例3、下圖表示某可逆反應達到平衡過程中某一反應物的vt圖象,我們知道v=c/ t;反之,c= v×t。請問下列vt圖象中的陰影面積表示的意義是( )A、從反應開始到平衡時,該反應物的消耗濃度 B、該反應物的生成濃度C、該反應物實際減小的濃度3、轉化率(或產率、百分含量等)-時間圖象例4、可逆反應mA(s)+nB(
50、g) pC(g)+qD(g)。反應中,當其它條件不變時,C的質量分數與溫度(T)和壓強(P)的關系如上圖,根據圖中曲線分析,判斷下列敘述中正確的是( )(A)達到平衡后,若使用催化劑,C的質量分數增大(B)平衡后,若升高溫度,則平衡向逆反應方向移動(C)平衡后,增大A的量,有利于平衡正向移動(D)化學方程式中一定有np+q解題技巧: “先拐先平,數值大”:先出現拐點的則先達到平衡,說明該曲線表示的溫度較高或壓強較大。練習1:在密閉容器中進行下列反應:M(g)+N(g) R(g)+2L,在不同條件下R的百分含量R%的變化情況如下圖,下列敘述正確的是( )A、正反應吸熱,L是氣體 B、正反應吸熱,
51、L是固體C、正反應放熱,L是氣體 D、正反應放熱,L是固體或液體練習2:已知:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2(g); H=-1025KJ/mol該反應是一個可逆反應。若反應物起始物質的量相同,下列關于該反應的示意圖不正確的是( )4、百分含量(轉化率或產率)-壓強(或溫度)圖象例5、在可逆反應mA(g)+nB(g) pC(g);H<0中m、n、p為系數,且m+n>p。分析下列各圖,在平衡體系中A的質量分數與溫度t、壓強P關系正確的是( )解題技巧: “定一議二”:圖像中有三個變量,先確定一個量不變,再討論另外兩個量的關系。例6、可逆反應nX(g)+Y(g) mZ
52、(g)(正反應為吸熱反應),但反應達到平衡后,混合氣體中X的轉化率與溫度(t)的關系如圖所示。a點和b點是反應達到平衡時曲線上的兩點;c點和d點是反應未達到平衡時曲線外的兩點。若于密閉容器中以定壓條件進行反應,當v正 v逆時,則在圖中可表明此種情況的是( ) A. a點 B. b點 C. c點 D.d點5、速率壓強(或溫度)圖象例7:下列各圖是溫度或壓強對反應2A(s)+2B(g) 2C(g)+D(g)(正反應為吸熱反應)的正逆反應速率的影響,其中正確的圖象是( )AV正V逆TVBV正V逆TVCV正V逆PvDV正V逆PV當然,除此之外還有其他各類圖像,例如,轉化率與起始兩物質之比的關系圖等。綜合應用:對于可逆反應:A2(g)+3B2(g)2AB3(g)+Q(Q>0),下列圖像中正確的是( )小結:本節課主要復習了化學平衡的幾種典型的圖象題型,只有在正確理解化學平衡相關規律及準確識圖的基礎上,才能較好地解題。
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