2019-2020年高中化學(大綱版)第二冊 第二章 化學平衡 第三節(jié)影響化學平衡的條件(備課資料).doc
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2019-2020年高中化學(大綱版)第二冊 第二章 化學平衡 第三節(jié)影響化學平衡的條件(備課資料) 一、化學平衡圖象問題的解題方法 1.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(guī)律,體現(xiàn)了平衡的“動、等、定、變”的基本特征,以及平衡移動的方向。 [例1]對達到平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)X+Y Z+W,在其他條件不變的情況下,增大壓強,反應(yīng)速率變化圖象如右圖所示,則圖象中關(guān)于X、Y、Z、W四種物質(zhì)的聚集狀態(tài)為( ) A. Z、W均為氣體,X、Y中有一種是氣體 B. Z、W中有一種是氣體,X、Y皆非氣體 C. X、Y、Z、W皆非氣體 D. X、Y均為氣體,Z、W中有一種為氣體 分析:有一些同學錯選B,認為增大壓強,平衡向氣體體積縮小的方向移動。其實,圖象告訴我們的是:增大壓強,加快了正、逆反應(yīng),但逆反應(yīng)速率增大的幅度大于正反應(yīng)速率增大的幅度,由此而導致平衡向左移動。而壓強的改變,只影響氣體反應(yīng)的速率,選項B所言的X、Y皆非氣體即其正反應(yīng)速率不受影響,故正確答案為A。 2. 濃度~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(yīng)過程中的變化情況。解題時要注意各物質(zhì)曲線的折點(達平衡時刻),各物質(zhì)濃度變化的內(nèi)在聯(lián)系及比例符合化學方程式中化學計量數(shù)關(guān)系等情況。 [例2]右圖表示800℃時A、B、C三種氣體物質(zhì)的濃度隨時間的變化情況,t1是到達平衡狀態(tài)的時間。試回答: (1)該反應(yīng)的反應(yīng)物是 ; (2)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率是 ; (3)該反應(yīng)的化學方程式為 。 分析:起始時A的濃度為2.0 molL-1;B、C的濃度為0,隨著時間的推移,A的濃度降低為1.2 molL-1,C的濃度升高為1.2 molL-1,B的濃度升高為0.4 molL-1。t1時刻后各物質(zhì)濃度不再變化,說明反應(yīng)已達平衡,得出A為反應(yīng)物,B、C為產(chǎn)物,它們濃度變化的差值之比為化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比。 答案:(1)A (2)40% (3)2A B+C。 3. 含量~時間~溫度(壓強)圖 這類圖象反映了反應(yīng)物或生成物的量在不同溫度(壓強)下對時間的關(guān)系,解題時要注意一定條件下物質(zhì)含量不再改變時,應(yīng)是化學反應(yīng)達到平衡的特征。 [例3]同壓、不同溫度下的反應(yīng):A(g)+B(g) C(g)+Q A的含量和溫度的關(guān)系如右圖所示,下列結(jié)論正確的是( ) A.T1>T2,Q<0 B. T1<T2,Q<0 C. T1>T2,Q>0 D. T1<T2,Q>0 分析:在其他條件不變的情況下,升高溫度加快反應(yīng)速率,縮短反應(yīng)到達平衡的時間。由圖象可知,T1溫度下,反應(yīng)先達平衡,所以T1>T2。在其他條件不變的情況下,升高溫度平衡向吸熱方向移動,降低溫度平衡向放熱方向移動。因為T1>T2,達平衡時T1溫度下A的含量較大,即A的轉(zhuǎn)化率降低,所以升溫時平衡向逆反應(yīng)方向移動。因此該反應(yīng)的正方向為放熱反應(yīng),即Q>0,故正確答案選C。 答案:C [例4]現(xiàn)有可逆反應(yīng)A(g)+2B(g) nC(g)+Q,在相同溫度、不同壓強時,A的轉(zhuǎn)化率跟反應(yīng)時間(t)的關(guān)系如右圖所示,其中結(jié)論正確的是( ) A.p1>p2,n>3 B. p1<p2,n>3 C. p1<p2,n<3 D. p1>p2,n=3 分析:當其他條件不變時,對于有氣體參加的可逆反應(yīng),壓強越大,到達平衡的時間越短。圖象中曲線和橫軸平行,表明反應(yīng)已達平衡。由圖象知道,當壓強為p2時,該反應(yīng)到達平衡的時間較短,故p1<p2。在其他條件不變的情況下,增大壓強會使化學平衡向著氣體體積縮小的方向移動。因p1<p2,且當壓強為p1時,A的轉(zhuǎn)化率較大,所以正反應(yīng)為氣體體積增加的反應(yīng),即1+2<n,故正確答案選B。 答案:B 4. 恒壓(溫)線 該類圖象的縱坐標為物質(zhì)的平衡濃度或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,橫坐標為溫度或壓強。 [例5]對于反應(yīng)2A(g)+B(g) 2C(g)+Q(Q>0),下列圖象正確的是( ) 分析:首先要知道該反應(yīng)是氣體體積縮小的放熱反應(yīng),此反應(yīng)的平衡體系受壓強的影響是:增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動,A的轉(zhuǎn)化率增大,B的含量減小,C的含量增大。升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,A的轉(zhuǎn)化率減小,B的含量增大,C的含量減小。A圖象雖表示B的含量隨溫度升高而增加,但若平衡是從C物質(zhì)開始反應(yīng)而建立的,則符合此反應(yīng)。另外,從反應(yīng)開始到建立平衡,溫度越高,到達平衡的時間越短。由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng),建立平衡后,溫度越高,B的含量就應(yīng)越大,因此A、D圖象正確,符合上述平衡體系,B、C 圖象不符合題意。 答案:AD 5. 速率~溫度(壓強)圖 如對2SO2+O2 2SO3+Q的反應(yīng),升溫時v正、v逆的變化如右圖所示。 [例6]對于可逆反應(yīng):A2(g)+3B2(g) 2AB3(g)+Q,下列圖象中正確的是( ) 分析:該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積縮小且放熱的反應(yīng)。圖象A正確,因為溫度升高,正逆反應(yīng)都加快,在二曲線相交處可逆反應(yīng)達到平衡,交點后逆反應(yīng)速率的增加更為明顯,與正反應(yīng)是放熱反應(yīng)相符。針對該反應(yīng)特點,只升溫而使平衡向逆反應(yīng)方向移動,A的含量增加;只加壓而使平衡向正反應(yīng)方向移動,A的含量減少,B也正確。對可逆反應(yīng),溫度越高,到達平衡的時間越短,C不合題意。圖象D表示的意義是:增大壓強逆反應(yīng)速率的加快比正反應(yīng)明顯,與本反應(yīng)是氣體體積縮小的特點相悖,故正確答案為A、B。 答案:AB 二、有關(guān)化學平衡的計算 有關(guān)化學平衡的計算有:濃度(起始濃度、轉(zhuǎn)化濃度、平衡濃度)、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率、平衡時各組分的含量以及氣體的平均相對分子質(zhì)量、氣體體積、密度、壓強、物質(zhì)的量等有關(guān)計算。其計算關(guān)系有: 1.物質(zhì)濃度的變化關(guān)系 (1)反應(yīng)物:平衡濃度=起始濃度-轉(zhuǎn)化濃度 (2)生成物:平衡濃度=起始濃度+轉(zhuǎn)化濃度 其中:各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于它們在化學方程式中物質(zhì)的化學計量數(shù)之比。 2.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 轉(zhuǎn)化率=100% 3.產(chǎn)品的產(chǎn)率 產(chǎn)率=100% 4.在密閉容器中有氣體參加的可逆反應(yīng),計算時可能用到阿伏加德羅定律的兩個推論: (1)恒溫恒容時: (2)恒溫恒壓時: 5.計算模式 aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) 起始物質(zhì)的量(mol) m n 0 0 轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量(mol) ax bx cx dx 平衡物質(zhì)的量(mol) m-ax n—bx cx dx 說明:同一密閉容器中的可逆反應(yīng),計算時也可用相應(yīng)的濃度來表示。 [例1]將固體NH4I置于密閉容器中,在某溫度下發(fā)生下列反應(yīng): NH4I(g) NH3(g)+Hl(g) 2HI(g) H2(g)+I2(g) 當反應(yīng)達到平衡時,c(H2)=0.5 molL-1,c(HI)=4 molL-1,則NH3的濃度為( ) A.3.5 molL-1 B.4 molL-1 C.4.5 molL-1 D.5 molL-1 解析:本題中物質(zhì)之間量的關(guān)系可表示如下: 剩余的HI(平衡時的HI) 轉(zhuǎn)化為H2的HI NH3總量:HI總量 由平衡時H2的濃度為O.5 molL-1可知,在反應(yīng)2Hl(g) H2(g)+H2(g)中HI的轉(zhuǎn)化濃度必然是l molL-1。由HI的平衡濃度為4 molL-1可知,未轉(zhuǎn)化前HI的濃度為5 molL-1,此濃度也就是由NH4l分解后產(chǎn)生的HI濃度。從反應(yīng)NH41(s) NH3(g)+ HI(g)可知,NH3的濃度與分解后產(chǎn)生的HI濃度相等,故NH3的濃度為5 molL-1。 答案:D [例2]在5 L的密閉容器中充入2 mol A氣體和1 mol B氣體,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):2A(g)+B(g) 2C(g),達到平衡時,在相同溫度下測得容器內(nèi)混合氣體的壓強是反應(yīng)前的,則A的轉(zhuǎn)化率為 ( ) A.67% B.50% C.25% D.5% 解析:本題是一道基礎(chǔ)的化學平衡計算題,只需直接由反應(yīng)前后的壓強之比列式便可得解,設(shè)A的轉(zhuǎn)化率為x。 2A(g) + B(g) 2C(g) n總 起始物質(zhì)的量(mol) 2 l 0 3 轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量(mol) 2x x 2x 平衡物質(zhì)的量(mol) 2-2x 1-x 2x 3-x 因為恒溫恒容下, , 即,得x=0.5即50%。 答案:B 三、化學平衡移動原理在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用 化學平衡研究的是可逆反應(yīng)進行的方向和程度,但是更重要的是利用外界條件的改變。改變它的程度,使之對生產(chǎn)和生活有利。例如450℃及101 kPa時,氮、氫合成氨的產(chǎn)率僅0.3%,即反應(yīng)進行的程度太低,如果不通過外界條件的控制來提高反應(yīng)進行的程度,那么合成氨的反應(yīng)用于生產(chǎn),實際上沒有什么意義。 事實上,反應(yīng)的速率和反應(yīng)進行的程度都可以通過條件的改變加以控制。 乙醇(酒精)和乙酸(又名醋酸)可以發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙酸乙酯(一種有機溶劑,又名香蕉水)。l mol乙酸和l mol乙醇反應(yīng)時,酯化極限為,而常溫下達到這個極限(即達到平衡)需要16年。如果溫度升到150℃,縮短到只要幾天就達到平衡。如果加入適量濃硫酸作催化劑,l~2小時即可達到平衡,但反應(yīng)進行的程度仍只有。實際生產(chǎn)中,可采取兩種措施提高這個極限,第一是適當加大廉價原料乙醇的用量,第二是生產(chǎn)過程中利用乙酸乙酯的易揮發(fā)性,不斷地把生成的乙酸乙酯從反應(yīng)混合物中分離出去。同時采取這兩種措施能又快又多地生產(chǎn)出乙酸乙酯。 日常生活中也不乏這樣的事例,如人的牙齒在唾液中存在下列平衡: 脫礦 礦化 Ca5(P04)3OH(s) 5Ca2++3P0+OH- 口腔中如果保留酸性物質(zhì),就會降低OH-離子濃度,使平衡向脫礦方向移動,牙齒受到腐蝕。使用含氟牙膏,加氟加鈣,平衡向礦化方向移動,牙齒受到保護,甚至牙齒的質(zhì)地變得更好。 法國科學家勒夏特列潛心研究外界條件影響化學平衡的問題,于1888年發(fā)現(xiàn)勒夏特列原理,此原理廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn),使化學反應(yīng)獲得較高的產(chǎn)量,大大提高了工業(yè)生產(chǎn)的效益。 綜合能力訓練 1.在一個6 L的密閉容器中,放入3 L X(g)和2 L Y(g)。在一定條件下發(fā)生下列反應(yīng):4X(g)+3Y(g) 2Q(g)+nR(g),達到平衡后,容器內(nèi)溫度不變,混合氣體的壓強比原來增加5%,X的濃度減小了,則該反應(yīng)方程式中的n值是 ( ) A.3 B.4 C.5 D.6 答案:D 2.右圖為裝有活塞的密閉容器,內(nèi)盛22.4 mL一氧化氮,若通人11.2 mL氧氣(氣體體積均在標準狀況下測定),保持溫度、壓強不變,則容器內(nèi)的密度( ) A.等于1.369 gL-1 B.等于2.054 gL-1 C.在1.369 gL-1和2.054 gL-1之間 D.大于2.054 gL-1 答案:D 3.某體積可變的密閉容器。盛有適量的A和B的混合氣體,在一定條件下發(fā)生反應(yīng). A+3B 2C 若維持溫度和壓強不變,當達到平衡時,容器的體積為V L,其中C氣體的體積占10%。下列推斷正確的是 ( ) ①原混合氣體的體積為1.2V L ②原混合氣體的體積為1.lV L ③反應(yīng)達到平衡時氣體A消耗掉0.05V L ④反應(yīng)達到平衡時氣體B消耗掉O.05V L A.②③ B.②④ C.①③ D.①④ 答案:A- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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