2019届一轮复习苏教版影响化学平衡的条件及等效平衡教案

2019届一轮复习苏教版影响化学平衡的条件及等效平衡教案

年 级 高三 学 科 化学 版 本 苏教版 内容标题 高三第一轮复习：影响化学平衡的条件及等效平衡 编稿老师 周家银 ‎【本讲教育信息】‎ 一、教学内容： ‎ 影响化学平衡的条件及等效平衡 二、教学目标：‎ 理解浓度、温度、压强、催化剂等对化学平衡影响的一般规律；‎ 掌握勒沙特列原理及其应用；‎ 了解等效平衡原理；‎ 掌握化学平衡图像题的解题规律和方法 三、教学重点、难点：‎ ‎　　条件对化学平衡的影响，等效平衡原理和化学平衡图像题的解题规律 四、教学过程：‎ ‎（一）化学平衡的移动，条件对化学平衡的影响及勒沙特列原理：‎ 化学平衡移动的实质是外界因素破坏了原平衡状态时v正= v逆的条件，使正、逆反应速率不再相等，然后在新的条件下达到正、逆反应速率重新相等。也就是说，化学平衡的移动是：平衡状态→不平衡状态→新平衡状态 ‎（1）浓度对化学平衡的影响：当其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度平衡向逆反应方向移动。‎ 说明：‎ ‎①固体及纯液体的浓度是一定值，不因量的多少而改变，所以增加或减少固体及纯液体的量，不会影响平衡状态。‎ ‎②在可逆反应中，为了尽可能利用某一反应物，经常用过量的另一种物质和它作用。‎ ‎③在生产中，也可以不断将生成物从反应体系中分离出来，则平衡将不断向生成产物的方向移动。‎ ‎（2）压强对化学平衡的影响：当其他条件不变时，在有气体参加反应的平衡体系中，增大压强使平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强使平衡向气体体积增大的方向移动。‎ 说明：‎ ‎①压强的改变对化学平衡的影响只针对有气体参加且气体体积在反应前后有变化的平 衡体系。对于固体或溶液间的反应，改变压强对速率和平衡没有影响；对反应前后气体分子总数保持不变的可逆反应，改变压强只能改变反应速率，对平衡无影响。‎ ‎②增大压强无论平衡移动方向如何，新平衡状态里的速率一定大于原平衡状态的速率；‎ 减小压强无论平衡移动方向如何，新平衡状态里的速率一定小于原平衡状态的速率。‎ ‎　　③在反应体系中充入与反应无关的气体时：a、在恒温恒压下，充入与反应无关的气体，容器的总压强保持不变，但平衡混合气体的分压减小，可通过降低压强平衡向体积增大的方向移动判断平衡移动方向；b在恒温恒容下，充入与反应无关的气体，容器的总压强增大，但平衡混合气体的分压保持恒定，因此，平衡不移动。‎ ‎（3）温度对化学平衡的影响：当其他条件不变时，升高反应体系的温度，平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，平衡向放热反应的方向移动。‎ 说明：‎ 只要是升高温度，平衡一定移动，且新平衡状态的速率一定大于原平衡状态的速率。反之亦然。‎ ‎（4）催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，在速率改变过程中，始终保持着v正= v逆。所以不会使化学平衡移动，但使用催化剂可改变达到平衡所需的时间。‎ ‎（5）勒沙特列原理（平衡移动原理）：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度或压强等）平衡就向着能够削弱这种改变的方向移动。此原理只适用于达到平衡的体系。‎ 说明：‎ ‎①勒沙特列原理的适用范围是：化学平衡，电离平衡，溶解平衡，水解平衡，状态平衡等。‎ ‎②改变条件，平衡向削弱这种改变的方向移动，注意：“削弱”并不能“抵消”‎ ‎［例1］某温度下，N2O4（气）2NO2（气）；△H＞0。在密闭容器中达到平衡，下列说法不正确的是　‎ A、加压时（体积变小），将使正反应速率增大，平衡向逆反应方向移动 B、保持体积不变，加入少许NO2，将使正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动 C、保持体积不变，加入少许N2O4，再达到平衡时，颜色变深 D、保持体积不变，升高温度，再达平衡时颜色变深 解析：本题考查的是条件对化学平衡移动的影响。该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应。因此：A中加压时反应速率增大，平衡向体积缩小的方向移动，即逆反应方向移动；B中保持体积不变，加入少许NO2，在这一瞬间，正反应速率保持不变，逆反应速率明显增大，平衡逆向移动，所以B错误；C中保持体积不变，加入少许N2O4，平衡正向移动，生成的NO2浓度增大，颜色加深；D中升高温度平衡正向移动，生成的NO2‎ 浓度增大。故本题错误的答案是B 答案：B ‎［例2］已建立化学平衡的某可逆反应，当条件改变使化学平衡向正反应方向移动时，下列叙述正确的是　‎ ‎①生成物的质量分数一定增加，②任一生成物总量一定增加，③反应物的转化率一定增大，④反应物的浓度一定降低，⑤正反应速率一定大于逆反应速率，⑥一定使用催化剂 A、①②③ B、③④⑤ C、②⑤ D、④⑥‎ 解析：本题考查的是平衡移动后，对转化率、产率、平衡混合物的浓度、物质的量及反应速率的影响关系。由于使平衡正向移动的方法很多，当增加反应物浓度或降低生成物浓度使平衡正向移动时，生成物的质量分数不一定增大，但任一生成物的总物质的量肯定增加，而反应物的转化率却不一定增加，但可增大另一反应物的转化率，由于加入了某一反应物，因此对于该物质而言，其浓度不一定比原平衡小，改变压强或温度使平衡正向移动，则可以肯定生成物的质量分数、总量、反应物的转化率和产物的产率肯定会增大，而使用催化剂对平衡没有影响，只能改变反应速率。综上所述，本题的答案为：C、②⑤‎ 答案：C ‎［例3］可逆反应：3A（g）3B（?）＋C（?），△H＝－QkJ/mol，随着温度升高，气体平均相对分子质量有变大趋势，则下列判断正确的是　‎ A、B和C可能都是固体　　　　　　　　　B、B和C一定都是气体 C、若C为固体，则B一定是气体　　　　 D、B和C可能都是气体 解析：本题考查的是平衡移动后对混合气体的平均相对分子质量的影响。该反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动的同时，混合气体的平均相对分子质量变大，说明有两种可能：一为：混合气体的总质量变大，而本题中逆向移动时，混合气体的总质量只能增大或不变，故C、D符合题意；二为：混合气体的总物质的量变小，则B和C都是气体时总物质的量变小，则D符合题意。综上所述答案为：CD 答案：CD ‎［例4］下列事实不能用勒沙特列原理解释的是 A、在强碱存在的条件下，酯在水中的溶解度增大　　‎ B、可用浓氨水的氢氧化钠固体快速制取氨气 C、加催化剂，使N2、H2在一定条件下转化为NH3　　‎ D、加压条件下有利于SO2与O2反应生成SO3‎ 解析：‎ 本题考查的是有关勒沙特列原理的内容。A中酯水解生成羧酸和醇，在碱溶液中，碱中和羧酸使生成物的浓度降低，平衡正向移动，故酯在水中的溶解度增大，A可以解释；B中：NH3＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－，增大OH－浓度平衡逆向移动，可以解释；C中催化剂不改变平衡状态，故不能用勒沙特列原理解释反应速率问题；D中增大压强，平衡正向移动，使气体的分子总数减小，压强降低，符合勒沙特列原理。故本题答案为：C 答案：C ‎（二）等效平衡：‎ 相同条件下，同一可逆反应体系中，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，达到平衡时，任何物质的百分含量（浓度、质量分数、体积分数等）都保持不变的化学平衡互称等效平衡。‎ 说明：‎ ‎1、判断方法：使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的数量是否相当。‎ 在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压），对同一可逆反应，起始时加入物质的物质的量不同，达平衡时的状态规律如下：‎ ‎2、恒温恒容条件下的等效平衡：‎ ‎①对反应前后气体分子数改变的可逆反应：换算成方程式同一半边所含物质的物质的 量与原平衡相同，则两平衡等效；‎ ‎②对反应前后气体分子数不变的可逆反应：换算成方程式同一半边所含物质的物质的 量比例关系与原平衡相同，则两平衡等效；‎ ‎　3、恒温恒压条件下的等效平衡：‎ 在温度、压强不变的条件下，改变起始加入物质的物质的量，只要通过可逆反应化学计量数之比换算成方程式左右两边同一半边的物质的量之比与原平衡相同，则容器内各组分的百分含量相同，各指定物质的物质的量浓度也相同。两平衡等效。此时的等效平衡与反应前后气体的分子数变化没有关系。‎ ‎［例1］在一个固定体积的密闭容器中加入2molA、1molB发生反应：‎ ‎2A（g）＋B（g）3C（g）＋D（g），达到平衡时生成C的物质的量浓度为Wmol·L-1。若维持容器的体积和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，C的物质的量浓度仍为W mol·L-1的是　‎ ‎　　①4molA＋2molB 　②2molA＋1molB＋3molC＋1molD 　③3molC＋1molD 　④1molA＋0.5molB＋1.5molC＋0.5molD 　⑤3molA＋1molB A、①②　　　　　　　　　B、②③‎ C、③④　　　　　　　　　D、④⑤‎ 解析：恒温恒容条件下的等效平衡：对于反应前后气体分子总数发生变化的可逆反应，等效平衡的条件是：换算成方程式同一半边，所含物质的物质的量与原平衡相同。则按照以上原则，把①②③④⑤中的C、D换算成另一半边的A、B并与原有的A、B相加后与起始值相比，若相同，则两平衡等效，即③④属于等效平衡。‎ 答案：C ‎［例2］在固定体积的密闭容器中，一定温度下，加入2molBr2，1molH2，发生反应：‎ Br2（g）＋H2（g）2HBr，达到平衡时，HBr的质量分数为w%。在相同条件下，按下列情况充入物质，达到平衡时，HBr的质量分数仍为w%的是　‎ A、2molHBr 　　　B、3molHBr C、4molBr2＋2molH2 D、1molBr2＋2molHBr 解析：恒温恒容条件下的等效平衡：对于反应前后气体分子总数没有变化的可逆反应，等效平衡的条件是：换算成方程式同一半边，所含物质的物质的量比例关系与原平衡相同。则按照上述原则，原平衡时：Br2和H2的比例关系为2：1，则换算成同一半边时比例关系应仍为2：1，则两平衡等效，则符合题意的有：CD 答案：CD ‎［例3］在一固定容积的密闭容器中充入2molA和1molB，发生反应：‎ ‎2A（气）＋B（气）xC（气），达到平衡后，C的体积分数为W%。若维持容器体积和温度不变，按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为W%，则x值为 A、1 　　 B、2 　　　 C、3 　　　 D、4‎ 解析：‎ 恒温恒容条件下的等效平衡有两种情况：对于反应前后气体分子总数没有变化的可逆反应，只要换算成方程式同一半边，所含物质的物质的量比例关系与原平衡相同即可，由于所给物质的比例关系与原平衡相同，则符合题意的是x＝3；反应前后气体分子总数发生变化的可逆反应，等效平衡的条件是：换算成方程式同一半边，所含物质的物质的量与原平衡相同，则将1.4molC换算成A、B后所得A、B的物质的量与原平衡一致即可，则此时x＝2。综上所述，本题答案为BC 答案：BC ‎［例4］某恒温恒压下，向可变容积的密闭容器中充入3L A和2L B，发生如下反应： ‎3A（g）＋2B（g）xC（g）＋yD（g）达到平衡时，C的体积分数为m%，若维持温度、压强不变，将0.6L A、0.4L B，4L C、0.8L D作为起始物质充入密闭容器中，达到平衡时C的体积分数仍为m%，则x，y的值分别为　‎ A、x＝3，y＝1 B、x＝4，y＝1 ‎ C、x＝5，y＝1 D、x＝2，y＝3‎ 解析：本题是恒温、恒压条件下的等效平衡判断。根据阿伏加德罗定律及推论可知：同温同压下任何气体的体积比等于物质的量之比，则把4L C、0.8L D换算成A、B时可得：A为12/x或2.4/y，B为8/x或1.6/y，则A的总量为：0.6＋12/x或0.6＋2.4/y，B的总量为：0.4＋8/x或：0.4＋1.6/y，再根据A：B＝3：2可得，x＝5，y＝1‎ 答案：C ‎（三）化学平衡图像题的解法分析 根据化学平衡状态的特点，以及条件对反应速率及化学平衡状态的影响，用数学上坐标轴的方法表示条件与反应速率、转化率、产率以及各物质的浓度、百分含量等相互关系的图像，称为化学平衡图像。‎ 说明：‎ 对于化学反应速率和化学平衡的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：‎ ‎①看图像，认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒沙特列原理挂钩。所谓看图像，是指：一看轴（即横坐标和纵坐标的意义），二看点（即起点、折点、交点和终点），三看线（即线的走向和变化趋势），四看辅助线（如等温线、等压线、平衡线等），五看量的变化（如温度、浓度、压强、转化率、产率、百分含量等的变化趋势）等，这是解题的基础。‎ ‎②紧扣可逆反应的特征，搞清正反应方向是吸热还是放热，体积增大还是减小、不变，有无固体、纯液体物质参加或生成等。 ‎ ‎③看清速率的变化及变化量的大小关系，注意图像的走向是否符合给定的反应，在条 件与变化之间搭桥；也可以根据坐标的数据，判断反应物或生成物在方程式中的系数，或据此求反应速率。‎ ‎④看清起点、拐点、终点，注意图像是否经过“原点”，即是否有“0”项，‎ 尤其是特殊点的意义，看清曲线的变化趋势。‎ ‎⑤先拐先平。例如，在转化率-时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向 推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。 ‎ ‎⑥定一议二。勒沙特列原理只适用于一个条件的改变，所以图像中有多个变量时，先固定一个量，再讨论另外两个量的关系。‎ ‎⑦注意图像题中物质的转化率与百分含量的关系：某物质的转化率与其“百分数”相反。‎ ‎［例1］今有正反应放热的可逆反应，若反应开始经t1s后达平衡，在t2s时由于反应条件改变，使平衡破坏，到t3s时又达平衡，如下图所示，‎ ‎（1）该反应的反应物是_____　　　　　　　_‎ ‎（2）该反应的化学方程式为_________________ ‎ ‎（3）分析从t2到t3时曲线改变的原因是（ ）‎ A、增大了X或Y的浓度　　B、使用了催化剂 C、缩小体积，使体系压强增大　D、升高了反应温度 解析：从图像分析可知：反应物为X和Y，生成物为Z，每消耗1mol/L的X的同时消耗1mol/L的Y，生成1mol/L的Z，且达平衡时X和Y没有完全反应，说明是可逆反应。则反应方程式为：X＋YZ，在时间t1时达平衡状态，t2时改变条件平衡移动，导致的结果是X、Y的浓度增大，Z的浓度减小，说明逆向移动，在t3时重新达到新的平衡。根据条件对平衡移动的影响，说明在t2时升高了温度使平衡向吸热反应方向移动。‎ 答案：（1）X和Y　　（2）X＋YZ　　（3）D ‎［例2］同压、不同温度下的反应：A（g）＋B（g）C（g）；△H＝Q，A的含量和温度的关系如下图所示，下列结论正确的是　‎ A、T1＞T2，Q＜0 B、T1＜T2，Q＜0 C、T1＞T2，Q＞0 D、T1＜T2，Q＞0‎ 解析：本题是有关化学平衡图像题的判断。根据先拐先平的原则，说明T1＞T2，而温度高时A的物质的量分数增大，说明升高温度平衡向生成A的方向移动，即逆反应方向移动，说明逆反应方向是吸热反应，则正反应为放热反应，Q＜0，则本题的答案为A 答案：A ‎［例3］对于反应2A（g）＋B（g）2C（g）；△H＜0，下列图象正确的是　‎ 解析：本题属于反应前后气体体积缩小的放热反应，升高温度使平衡逆向移动，则在升高温度时，A的转化率降低，B的物质的量分数增大，C的物质的量分数减小等，则A、D符合，同时增大压强时，平衡正向移动，因此增大压强，使A的转化率增大，B的物质的量分数减小，C的物质的量分数增大等，则B、C、D符合题意。综上所述，本题的答案为：A、D 答案：AD ‎［例4］对于可逆反应：A2（g）＋3B2（g）2AB3（g）；△H＜0，下列图象中正确的是 解析：本题属于反应前后气体体积缩小的放热反应，升高温度使逆反应速率变化的幅度大于正反应速率变化的幅度，平衡逆向移动，故A正确；B中增大压强平衡正向移动，A2的物质的量分数减小，升高温度平衡逆向移动，A2的物质的量分数增大，也符合题意，故B也正确；C中温度越高，反应速率越快，因此，应为500℃时先达到平衡，故C错误；D中达平衡后，增大压强，正反应速率变化的幅度大于逆反应速率变化的幅度，平衡正向移动，故D也错误。综上所述，本题的答案为AB 答案：AB