2018届二轮复习化学平衡课件（72张）（全国通用） 72页

第 16 章 化学平衡 考点 44 化学平衡状态 考点 45 化学平衡常数及转化率的相关计算 考点 46 化学平衡的移动和化学反应进行的方向 考点 47 等效平衡 专题 化学平衡图像 考法 1 化学平衡状态的判断方法 考点 44 化学平衡状态 1 . 可逆反应 (2) 特点： 不能进行到底，正、逆反应同时进行；任一组分的转化率都小于 100% ； 反应物和生成物同时存在； 化学方程式中用“ ”表示。 (1) 定义： 在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。 2. 化学平衡状态的定义及特征 (1) 化学平衡状态 ： 在一定条件下，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的含量或浓度保持恒定，这个状态叫化学平衡状态。 (2) 化学平衡状态的特征 逆 等 动 定 同 变 3. 化学平衡状态的标志 （ 1 ）本质标志 ① 对于同种物质而言，消耗速率与生成速率相等，即 v 正 = v 逆 。 ② 对于不同的物质而言， 同 一种物质所代表的正反应速率与另一种物质所代表的逆反应速率之比等于二者在化学方程式中的化学计量数之比。 3. 化学平衡状态的标志 （ 2 ）特征标志 可用体系中某组分的浓度、百分含量、体系的总物质的量、总压强、平均相对分子质量、密度、颜色等来判断反应是否达到平衡状态。总之，达到平衡状态就达到了一种相对静止状态，体系中任何物理量或外观特征都不再发生变化。 1 . 根据平衡状态的特征直接判断 考法 1 　化学平衡状态的判断方法 1 . 根据平衡状态的特征直接判断 考法 1 　化学平衡状态的判断方法 1 . 根据平衡状态的特征直接判断 考法 1 　化学平衡状态的判断方法 考法 1 　化学平衡状态的判断方法 2. 根据化学平衡常数判断 对于反应 m A(g)+ n B(g) p C(g)+ q D(g) 而言， Q c = 则：   例 1 【 解析 】 若 0.1molX 和 0.2molY 完全反应，则可生成 0.3molZ ，由于该反应为可逆反应，所以生成 Z 的物质的量必定小于 0.3mol ， A 项正确；达到平衡时，反应物、生成物的浓度保持不变， B 项正确；如果 1molX 与 2molY 反应，则反应达到平衡时，放出的总热量小于 akJ ，如果增大反应物用量，则可使反应放出的总热量为 akJ ， C 项正确；升高反应体系温度时，会同时增大正、逆反应速率， D 项错误。 D 例 2 ［课标 Ⅲ 理综 2017·28(4) ］ 298 K 时，将 20 mL 3x mol·L -1 Na 3 AsO 3 、 20 mL 3x mol·L-1 I 2 和 20 mL NaOH 溶液混合，发生反应： AsO 3 3- (aq)+ I 2 (aq)+2OH - (aq) AsO 4 3- (aq)+2I - (aq)+ H 2 O(l) 。溶液中 c(AsO 4 3- ) 与反应时间（ t ）的关系如图所示。 【 解析 】 ① 反应达到平衡之前消耗 OH - ， pH 下降，溶液的 pH 不再变化说明 c(OH - ) 不再改变，则反应体系已达平衡状态， a 正确； b 项中未标明正、逆反应速率，反应不一定达到平衡， b 错误；达到平衡前 c(AsO 4 3- ) 逐渐增大， c(AsO 3 3- ) 逐渐减小，二者的比值逐渐增大，平衡时不再改变， c 正确；根据图像，达到平衡时 c(AsO 4 3- )=y mol·L -1 ，故 c(I - ) 应为 2y mol·L -1 ， d 错误。 ② 反应从正反应方向开始， t m 时反应继续正向进行，故 v 正 >v 逆 。 ③ 其他条件不变时，生成物的浓度决定 v 逆 ， n 点生成物的浓度更大，故逆反应速率更大。 ④ 对该反应过程列 “ 三段式 ” 得： 例 2 例 2   ［课标 Ⅲ 理综 2017·28(4) ］ 298 K 时，将 20 mL 3x mol·L -1 Na 3 AsO 3 、 20 mL 3x mol·L-1 I 2 和 20 mL NaOH 溶液混合，发生反应： AsO 3 3- (aq)+ I 2 (aq)+2OH - (aq) AsO 4 3- (aq)+2I - (aq)+ H 2 O(l) 。溶液中 c(AsO 4 3- ) 与反应时间（ t ）的关系如图所示。 考点 45 化学平衡常数及转化率的相关计算 考法 2 化学平衡常数的理解和应用 考法 3 化学平衡常数与转化率的计算 1. 化学平衡常数 (1)概念 在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号 K 表示。 (2)表达式 对于一般的可逆反应： m A(g)＋ n B(g) p C(g)＋ q D(g)，在一定温度下达到平衡时 1. 化学平衡常数 (3) 平衡常数的意义 平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度， K 值越大，表示反应进行得越完全，反应物转化率越大； K 值越小，表示反应进行得越不完全，反应物的平衡转化率越小。 一般认为， K >10 5 时，该反应进行完全。 2. 平衡转化率 (1) 定义 平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与反应前该反应物的量之比，用符号 α 表示。即： 2. 平衡转化率 (2) 平衡转化率的特点 ①不同反应物所表示的平衡转化率的值可能不同，所以转化率应针对具体的反应物而言。 ②在化学反应中，增大某一反应物的量，可以提高其他反应物的转化率，而 该反应物的转化率减小 。 ③平衡转化率是在一定条件下一个化学反应进行到最大限度时的转化率。 考法 2 　化学平衡常数的理解和应用 1 . 平衡常数表达式中，使用的各物质的浓度为 平衡浓度而不是初始浓度 。另外 固体或者纯液体不写入表达式 。 2. K 只受温度影响 ，与反应物或生成物的浓度变化无关。 3. 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 若反应方向改变，则平衡常数改变 ; 若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。 5. 若升高温度， K 变大，则该反应为吸热反应；若升高温度， K 减小，则该反应为放热反应。 考法 2 　化学平衡常数的理解和应用 4. K 应用于判断平衡移动的方向： 任意状态的生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，称为浓度商，用 Q c 表示，与 K 比较： 考法 3 　化学平衡常数与转化率的计算 1 . 化学平衡常数的计算 考法 3 　化学平衡常数与转化率的计算 2. 平衡转化率的计算 (1) 明确四个量 —— 起始量、变化量、平衡量、差量 ①反应物的平衡量 = 起始量 - 转化量。 ②生成物的平衡量 = 起始量 + 转化量。 ③各物质变化浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。 浓度变化量是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此抓 住浓度变化量是解题的关键。 考法 3 　化学平衡常数与转化率的计算 2. 平衡转化率的计算 (2) 掌握三个百分数       ［江苏化学 2017·15 ， 4 分］温度为 T1 时，在三个容积均为 1 L 的恒容密闭容器中仅发生反应： 2NO 2 (g) 2NO(g)+O 2 (g)( 正反应吸热 ) 。实验测得 v 正 = v 消耗 (NO 2 )= k 正 c 2 (NO 2 ) ， v 逆 =v 消耗 (NO)=2v 消耗 (O 2 )=k 逆 c 2 (NO)·c ， k 正 、 k 逆 为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是 ( ) 例 3 C 例 3 【 解析 】 根据表中数据可得容器 I 中： 例 3 例 3 ［江苏化学 2017·15 ， 4 分］温度为 T1 时，在三个容积均为 1 L 的恒容密闭容器中仅发生反应： 2NO 2 (g) 2NO(g)+O 2 (g)( 正反应吸热 ) 。实验测得 v 正 = v 消耗 (NO 2 )= k 正 c 2 (NO 2 ) ， v 逆 =v 消耗 (NO)=2v 消耗 (O 2 )=k 逆 c 2 (NO)·c ， k 正 、 k 逆 为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是 ( ) 例 3 C ［课标 Ⅰ 理综 2017·28(3) ］ H 2 S 与 CO 2 在高温下发生反应： H 2 S(g)+CO 2 (g) COS(g)+H 2 O(g) 。在 610 K 时，将 0.10molCO 2 与 0.40molH 2 S 充入 2.5 L 的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为 0.02 。 ① H 2 S 的平衡转化率 α 1 =_____% ，反应平衡常数 K=_____ 。 ②在 620 K 重复实验，平衡后水的物质的量分数为 0.03 ， H 2 S 的转化率 α 2 α 1 ，该反应的 ΔH_____0 （填“ >”“<” 或“ =” ）。 ③向反应器中再分别充入下列气体，能使 H 2 S 转化率增大的是 _____ （填标号）。 A.H 2 S B.CO 2 C.COS D.N 2 例 4 【 解析 】 例 4 例 4 ［课标 Ⅰ 理综 2017·28(3) ］ H 2 S 与 CO 2 在高温下发生反应： H 2 S(g)+CO 2 (g) COS(g)+H 2 O(g) 。在 610 K 时，将 0.10molCO 2 与 0.40molH 2 S 充入 2.5 L 的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为 0.02 。 ① H 2 S 的平衡转化率 α 1 =_____% ，反应平衡常数 K=_____ 。 ②在 620 K 重复实验，平衡后水的物质的量分数为 0.03 ， H 2 S 的转化率 α 2 α 1 ，该反应的 ΔH_____0 （填“ >”“<” 或“ =” ）。 ③向反应器中再分别充入下列气体，能使 H 2 S 转化率增大的是 _____ （填标号）。 A.H 2 S B.CO 2 C.COS D.N 2 例 4 【 答案 】 考点 46 化学平衡的移动和化学反应进行的方向 考法 4 化学平衡的影响因素 考法 5 “惰性气体”对化学平衡的影响 考法 6 平衡转化率的分析与判断 1 . 化学平衡的移动 (1) 化学平衡的移动的概念 (2) 影响化学平衡的外界因素（ ） (3) 勒夏特列原理（平衡移动原理） 如果改变影响平衡的条件之一 ( 如浓度、压强或温度等 ) ，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。 1 . 化学平衡的移动 2 . 化学反应进行的方向 (1) 自发过程 在一定条件下不需要借助外力作用就能自发进行的过程。 2 . 化学反应进行的方向 （ 2 ）反应焓变与反应方向 ①焓判据：体系总是趋向于从高能状态转变为低能状态，这一经验规律就是能量判据。 ②自发反应与焓变的关系： 多数自发反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行。因此，只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。 反应焓变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 2 . 化学反应进行的方向 (3) 反应熵变与反应方向 ①熵：表示体系不规则或无序状态程度的物理量。 ② 熵值的大小判断 ：对于同一种物质，物质的量相等时， S (g)> S (l)> S (s) ；对于同一状态的同一物质，物质的量越大，熵值越大。 ③反应熵变 Δ S = 生成物总熵 - 反应物总熵。 ④熵判据：熵增原理。 ⑤熵增的过程具有自发进行的倾向。 (4) 焓变与熵变对反应方向的共同影响 2 . 化学反应进行的方向 1 . 判断化学平衡移动的一般思路 考法 4 　化学平衡的影响因素 2. 应用上述规律分析问题时的注意事项 考法 4 　化学平衡的影响因素 (1) 不要把 v ( 正 ) 增大与平衡向正反应方向移动等同起来， 只有当 v ( 正 ) ＞ v ( 逆 ) 时，平衡才向正反应方向移动 。 (2) 改变固体和纯液体的量时，对平衡基本无影响。 (3) 反应混合物中不存在气态物质时，改变压强对平衡无影响。 (5) 同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。 (4) 不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来， 当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他反应物的转化率提高，而该反应物的转化率降低。 若改变影响平衡的一个条件，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动，且化学平衡移动的结果只是减弱了外界条件的改变，而不能完全抵消外界条件的变化。 考法 4 　化学平衡的影响因素 3 . 勒夏特列原理的理解和应用 考法 5 　“惰性气体”对化学平衡的影响 1 . 恒温恒容时 2. 恒温恒压时 【 注意 】 “惰性气体”指与反应体系中各组分都不反应的气体，不只是稀有气体。 考法 6 　平衡转化率的分析与判断 1. 反应 a A(g) ＋ b B(g) c C(g) ＋ d D(g) 的转化率分析 (1) 若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。 (2) 若只增加 A 的量，平衡正向移动， B 的转化率提高， A 的转化率降低。 (3) 若按原比例同倍数地增加 ( 或降低 )A 、 B 的浓度，等效于压缩 ( 或扩大 ) 容器体积，气体反应物的转化率与化学计量数有关。 考法 6 　平衡转化率的分析与判断 2 ．反应 m A(g) n B(g) ＋ q C(g) 的转化率分析 在 T 、 V 不变时，增加 A 的量，等效于压缩容器体积， A 的转化率与化学计量数有关。   例 5   例 5 【 解析 】 (1) 根据盖斯定律，由反应 ②- 反应 ③ 可得反应 ①C 4 H 10 (g) ═ C 4 H 8 (g)+H 2 (g) Δ H 1 = Δ H 2 - Δ H 3 =-119 kJ·mol -1 -(-242 kJ·mol -1 )=+123 kJ·mol -1 。由图甲可知，温度相同时，压强由 0.1 MPa 变为 x MPa 时，反应 ① 平衡转化率增大，由反应 ① 的化学方程式可知，该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，平衡转化率减小，故 x 小于 0.1 。反应 ① 的正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，丁烯的平衡产率提高， A 正确；降低温度，平衡逆向移动，丁烯的平衡产率降低， B 错误；增大压强，反应 ① 的平衡逆向移动，丁烯的平衡产率降低， C 错误；降低压强，反应 ① 的平衡正向移动，丁烯的平衡产率提高， D 正确。 例 5   例 5   考点 47 等效平衡 考法 7 等效平衡的判断及应用 考法 8 “中间态”法构建等效平衡 1 . 等效平衡的定义 在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（质量分数、物质的量分数、体积分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。 2. 对等效平衡的理解 （ 1 ）外界条件：通常可以是恒温恒容或恒温恒压。 （ 2 ） 平衡状态只与始态有关 ，而与途径无关 ( 如：无论反应从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始；投料是一次投放还是分成几次投放；反应容器经过扩大 → 缩小还是缩小 → 扩大的过程 ) ，只要起始浓度相当，就达到相同的平衡状态。 3 . 等效平衡的类型和特征 (1) 反应前后气体分子数不等的可逆反应 对于反应前后气体分子数不等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质 ( 一边倒 ) ，其物质的量对应相等，则它们互为等效平衡。 考法 7 　等效平衡的判断及应用 1 . 恒温恒容条件下等效平衡的判断 (2) 反应前后气体分子数相等的可逆反应 对于反应前后气体分子数相等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质 ( 一边倒 ) ，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。 考法 7 　等效平衡的判断及应用 1 . 恒温恒容条件下等效平衡的判断 考法 7 　等效平衡的判断及应用 2 ．恒温恒压下等效平衡的判断 在恒温恒压条件下，对于任何有气体物质参加的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质 ( 一边倒 ) ，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。 ［江苏化学 2016·15,4 分］（双选）一定温度下，在 3 个体积均为 1.0 L 的恒容密闭容器中反应 (g)CO(g ） CH 3 OH(g ）达到平衡，下列说法正确的是 ( ) A. 该反应的正反应放热 B. 达到平衡时，容器 Ⅰ 中反应物 转化率比容器 Ⅱ 中的大 C. 达到平衡时，容器 Ⅱ 中 c(H2) 大于容器 Ⅲ 中 c(H 2 ) 的两倍 D. 达到平衡时，容器 Ⅲ 中的正反应速率比容器 Ⅰ 中的大 例 6 【 解析 】 对比容器 Ⅰ 和 Ⅲ 可知两者投料量相当，若不考虑温度变化，最终建立等效平衡，但容器 Ⅲ 中的温度高，平衡时 c(CH 3 OH) 小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应， A 正确；容器 Ⅱ 相对于容器 Ⅰ 成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，反应物转化率增大，所以容器 Ⅱ 中反应物转化率大， B 错误；不考虑温度，容器 Ⅱ 中投料量是容器 Ⅲ 的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以容器 Ⅱ 中 c(H 2 ) 小于容器 Ⅲ 中 c(H 2 ) 的两倍，且容器 Ⅲ 的温度比容器 Ⅱ 高，相对于容器 Ⅱ ，容器 Ⅲ 中平衡向逆反应方向移动， c(H 2 ) 增大， C 错误；对比容器 Ⅰ 和容器 Ⅲ ，不考虑温度，两者建立等效平衡，但容器 Ⅲ 温度高，反应速率较大， D 正确。 AD ［四川理综 2014·7 ， 6 分］在 10 L 恒容密闭容器中充入 X(g) 和 Y(g) ，发生反应 X(g)+Y(g) ═ M(g)+N(g) ，所得实验数据如下表： 例 7 实验 编号 温度 /℃ 起始时物质的量 /mol 平衡时物质的量 /mol n(X) n(Y) n(M) ① 700 0.40 0.10 0.090 ② 800 0.10 0.40 0.080 ③ 800 0.20 0.30 a ④ 900 0.10 0.15 b 下列说法正确的是 ( ) A ．实验①中，若 5 min 时测得 n(M)=0.050 mol ，则 0 至 5 min 时间内，用 N 表示的平均反应速率 v(N)=1.0×10 -2 mol·L -1 ·min -1 B ．实验②中，该反应的平衡常数 K=2.0 C ．实验③中，达到平衡时， X 的转化率为 60 ％ D ．实验④中，达到平衡时， b>0.060 例 7 【 解析 】 C 考法 8 　“中间态”法构建等效平衡 1. 构建等温等容平衡思维模式 新平衡体系可认为是两个原平衡体系简单的叠加并压缩而成 , 相当于增大压强。 2. 构建等温等压平衡思维模式 新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。 专题 化学平衡图像 考法 9 化学平衡图像类型 考法 9 化学平衡图像分析 1. 化学平衡图像类型 考法 9 化学平衡图像分析 1. 化学平衡图像类型 考法 9 化学平衡图像分析 1. 化学平衡图像类型 考法 9 化学平衡图像分析 2. 解题思路 (1) 认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒夏特列原理相结合。 (2) 紧扣可逆反应的特征，搞清正反应是吸热还是放热；体积增大、减小还是不变；有无固体、纯液体物质参加反应或生成等。 考法 9 化学平衡图像分析 3. 分析过程 (3) 看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。 反应速率 － 时间图像中，若改变某一反应条件，而反应速率 － 时间图像中不出现 “ 断点 ” ，则改变的条件为反应物或生成物的浓度，若图像中出现 “ 断点 ” ，则是由其他条件 ( 如压强、温度、催化剂等 ) 改变引起的。 (4) 看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势 ，尤其要对拐点的产生进行仔细分析 。 (5) 先拐先平。 (6) 定一议二。 考法 9 化学平衡图像分析 3. 分析过程 [ 课标 Ⅱ 理综 2016·27 ， 14 分 ] 　丙烯腈 (CH 2 ==CHCN) 是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛 (CH 2 ==CHCHO) 和乙腈 (CH 3 CN) 等。回答下列问题： (1) 以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈 (C 3 H 3 N) 和副产物丙烯醛 (C 3 H 4 O) 的热化学方程式如下： ① C 3 H 6 (g) ＋ NH 3 (g) ＋ O 2 (g) C 3 H 3 N(g) ＋ 3H 2 O(g) Δ H ＝－ 515kJ·mol － 1 ②C 3 H 6 (g) ＋ O 2 (g) C 3 H 4 O(g) ＋ H 2 O(g) 　 Δ H ＝－ 353kJ·mol － 1 例 8 两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是 ______________ ；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 ____________ ；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是 ____________ 。 (2) 图甲为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为 460℃ 。低于 460℃ 时，丙烯腈的产率 ________( 填“是”或“不是” ) 对应温度下的平衡产率，判断理由是 ____________ ；高于 460℃ 时，丙烯腈产率降低的可能原因是 ________( 双选，填序号 ) 。 A ．催化剂活性降低　　　　　 B ．平衡常数变大 C ．副反应增多 D ．反应活化能增大 例 8 (3) 丙烯腈和丙烯醛的产率与 n ( 氨 )/ n ( 丙烯 ) 的关系如图乙所示。由图可知，最佳 n ( 氨 )/ n ( 丙烯 ) 约为 ________ ，理由是 ________ 。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为 ________ 。 例 8 【 解析 】 (2) 该反应是放热反应，温度升高平衡产率应降低，而低于 460℃ 时产率随温度的升高而增大，说明在此时反应平衡尚未建立，对应温度下的产率不是平衡产率。催化剂在一定的温度范围内活性较高，高于 460℃ 时，催化剂活性降低，丙烯腈产率降低， A 正确；反应①是放热反应，温度升高平衡左移，平衡常数变小，丙烯腈产率降低， B 错误；温度升高，副反应增多，导致丙烯腈的产率下降， C 正确；反应活化能的大小不影响平衡， D 错误。 (3) 根据图乙可知，当 n ( 氨 )/ n ( 丙烯 ) ≈ 1.0 时，丙烯腈的产率最高，而丙烯醛的产率最低，故 1.0 是最佳比值。根据化学反应： C 3 H 6 (g) ＋ NH 3 (g) ＋ O 2 (g)===C 3 H 3 N(g) ＋ 3H 2 O(g) ，氨气、氧气、丙烯按 1∶1.5∶1 的初始体积比加入反应达到最佳状态，而空气中氧气约占 1/5 ，所以进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为 1∶7.5∶1 。 例 8 【答案】 (1) 两个反应均为放热量大的反应　低温、低压　催化剂　 (2) 不是　该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低　 AC 　 (3)1.0 　该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低　 1∶7.5∶1, 例 8