新课标苏教版选修四
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化学反应原理 PowerPoint PPT Presentation


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新课标苏教版选修四. 化学反应原理. 专题二 化学反应速率与化学平衡. 第三 单元 化学平衡 的移动 第一课时. 条件改变. 一段时间后. 新平衡. 旧平衡. v 正 ≠ v 逆. 一、 化学平衡 的 移动. 改变外界条件,破坏原有的平衡状态,建立起新的平衡状态的过程。. 1 、概念:. 2 、移动的原因:. 外界条件发生变化 。. 3 、 移动的方向:由 v 正 和 v 逆 的相对大小决定。. ①若 V 正 > V 逆 ,. 平衡向正反应方向移动。. ②若 V 正 = V 逆 ,. 平衡不移动。. ③若 V 正 < V 逆 ,.

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化学反应原理

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新课标苏教版选修四

化学反应原理

专题二 化学反应速率与化学平衡

第三单元 化学平衡的移动

第一课时


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条件改变

一段时间后

新平衡

旧平衡

v正≠v逆

一、化学平衡的移动

改变外界条件,破坏原有的平衡状态,建立起新的平衡状态的过程。

1、概念:

2、移动的原因:

外界条件发生变化。

3、移动的方向:由v正和v逆的相对大小决定。

①若V正>V逆 ,

平衡向正反应方向移动。

②若V正=V逆 ,

平衡不移动。

③若V正<V逆 ,

平衡向逆反应方向移动。


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二、影响化学平衡的因素

1、浓度变化对化学平衡的影响

P50 活动与探究

1)结论:在其它条件不变的情况下,增加反应物的浓度(或减少生成物的浓度),平衡向正反应方向移动;

反之,增加生成物的浓度(或减少反应物的浓度 ),平衡向逆反应方向移动。


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t(s)

原因分析:

  • 增加反应物的浓度, V正 > V逆,平衡向正反应方向移动;

速率-时间关系图:

V(molL-1S-1)

V,正

增大反应物浓度

V”正 = V”逆

平衡状态Ⅱ

V正= V逆

V正

V’逆

平衡状态Ⅰ

V逆

t1

t2

t3

0


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v

v

V’(逆)

V(正)

原平衡

V(正)

V’(正)

V’(正)

原平衡

新平衡

V(逆)

V’(逆)

V(逆)

0

0

t

t

减小生成物的浓度

增大生成物的浓度


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v

V(正)

原平衡

V’ (逆)

新平衡

V(逆)

V’ (正)

0

t

减小反应物的浓度


4597010

1、浓度变化对化学平衡的影响

1)结论:在其它条件不变的情况下,增加反应物的浓度(或减少生成物的浓度),平衡向正反应方向移动;

反之,增加生成物的浓度(或减少反应物的浓

度 ),平衡向逆反应方向移动。

2)意义:

增大成本较低的反应物的浓度,提高成本较高的原料的转化率。


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思考:

1、在二氧化硫转化为三氧化硫的过程中,应该怎样通过改变浓度的方法来提高该反应的程度?

2、可逆反应H2O(g)+C(s) CO(g)+H2(g) 在一定条件下达平衡状态,改变下列条件,能否引起平衡移动?CO浓度有何变化?

①增大水蒸气浓度 ②加入更多的碳

③增加H2浓度

增加氧气的浓度

① ③

压强


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2、压强对化学平衡的影响:

课本P50交流与讨论

1)前提条件:

反应体系中有气体参加且反应 。

2)结论:

在其它条件不变的情况下,增大压强,会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动,减小压强,会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。


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aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) a+b > c+d

V正

V正= V逆

V逆

t1

t(s)

3)速率-时间关系图:

增大压强

V(mol.L-1S-1)

V‘正

V”正 = V”逆

V’逆

t2

0


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V(molL-1S-1)

增大体系的压强,

平衡不移动,

1.例:

I2 + H2 2HI

但浓度增大,颜色加深,速率加快!

V正= V逆

0

T(s)

注意:

2.充入”惰性气体”

a 恒压 当成”减压”

b 恒容 速率不变,平衡不移动

V’正= V’逆

速率-时间关系图:

t2


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CO2(g)+C(s) 2CO(g) △H﹥0

1、在密闭容器中进行下列反应

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:

(1)减小密闭容器体积,保持温度不变,则平衡; c(CO2) 。

增大

逆向移动

(2)通入N2,保持密闭容器体积和温度不变,则平衡; c(CO2) 。

不移动

不变

(3)通入N2,保持密闭容器压强和温度不变,则平衡; c(CO2) 。

正向移动

减小


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2、恒温下, 反应aX(g) bY(g) +cZ(g)达到平衡后, 把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡时, X的物质的量浓度由0.1mol/L增大到0.19mol/L, 下列判断正确的是: A. a>b+c B. a<b+c C. a=b+c D. a=b=c

A


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2NO2 N2O4

3、在一密闭容器中充入1 molNO2,建立平衡:

测得NO2转化率为a%。在其它条件不变时,再充入1 molNO2 ,待新平衡建立时,又测NO2的转化率为b%,问 a、b值的大小关系。

b﹥a


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3、温度对化学平衡的影响:

课本P51活动与探究

1.结论:

在其它条件不变的情况下,

升高温度,平衡向吸热反应方向移动。

降低温度,平衡向放热反应方向移动。


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V(molL-1S-1)

V正

V正= V逆

V逆

t1

t(s)

0

2.速率-时间关系图:

2NO2 N2O4

升高温度

(正反应是放热反应)

V’逆

V”正 = V”逆

V‘正

t2


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练习4:用来表示可逆反应2A(g)+B(g) 2C(g)

V

V

A

C

的质量分数

的转化率

500℃

100℃

V(逆)

V(正)

V(正)

V(逆)

500℃

100℃

0

0

压强

温度

0

B

C

D

压强

0

时间

A

(正反应为放热反应)的正确图像为:


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V(molL-1S-1)

V正= V逆

0

t1

T(s)

四、催化剂对化学平衡的影响:

同等程度改变化学反应速率,V’正= V’逆,只改变反应到达平衡所需要的时间,而不影响化学平衡的移动。

催化剂对可逆反应的影响:

V’正= V’逆


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可见,要引起化学平衡的移动,必须是由于外界条件的改变而引起V正≠V逆。

平衡移动的本质

平衡移动原理(勒夏特列原理):

改变影响化学平衡的一个条件(如浓度、压强、

或温度),平衡就向能减弱这种改变的方向移动。


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1、下列事实中不能用平衡移动原理解释的是

(A) 密闭、低温是存放氨水的必要条件 (B) 实验室用排饱和食盐水法收集氯气 (C) 硝酸工业生产中,使用过量空气以提 高NH3的利用率

(D) 在FeSO4溶液中,加入铁粉以防止氧化

D


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2、已建立化学平衡的某可逆反应,当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,下列有关叙述正确的是

① 生成物的百分含量一定增加

② 生成物的产量一定增加

③ 反应物的转化率一定增大

④ 反应物浓度一定降低

⑤ 正反应速率一定大于逆反应速率

⑥ 使用了合适的催化剂

A ① ② (B) ② ⑤ (C) ③ ⑤ (D) ④ ⑥

B


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课堂练习

3、在高温下,反应2HBr(g) H2 (g) + Br2 (g) (正反应吸热)达到平衡,要使混气颜色加深,可采取的方法是

A.减压B.缩小体积

C.升温D.增大H2浓度

B、C


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4、密闭容器中mA(g)+nB(g) pC(g),反应达到平衡,经测定增大压强P时,A的转化率随P而变化的曲线如下图。则:

(1)增大压强,A的转化率____

平衡向移动,

达到平衡后,混合物中C的浓度________。

(2)上述化学方程式中的系数m、n、p的正确关系是, (3)当降低温度时,C的浓度减小,正反应是____热反应。

A的转化率

增大

正反应方向

P

增大

m+n>p


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练 习

5、在一定体积密闭容器中,进行如下反应: CO2(g)+H2(g) CO(g) +H2O(g),

其平衡常数K和温度t的关系如下:

(1)k的表达式为:

(2)该反应为反应(“吸热”或“放热”)

吸热

BC

(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据(  )

A.容器中压强不变   B.混合气体中CO浓度不变

C.v(H2)正=v(H2O)逆 D.c(CO2)=c(CO)


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830 ºC

(4)若c(CO2) .c(H2)=c(CO) .c(H2O),此时温度为


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6.在425℃时,在1L密闭容器中进行反应: H2+I22HI,

达到平衡,分别说明下列各图所示的涵义。由图中的事实可以说明化学平衡具有哪些特征?

浓度/mol·L-1

浓度/mol·L-1

HI

2.00

2.00

1.58

1.58

HI

1.00

1.00

H2或I2

H2或I2

0.21

0.21

0.00

0.00

t1

t2

时间/s

时间/s

从正反应开始

从逆反应开始

相当于

1molH2+1mol I2

2mol HI


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一、等效平衡的概念

在一定条件下,可逆反应只要起始浓度相当,无论经过何种途径,达到化学平衡时,只要同种物质的体积分数相同,这样的平衡称为等效平衡。


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等效平衡小结

投料换算成相同物质表示时量相同

两次平衡时各组分百分量、n、c均相同

投料换算成相同物质表示时等比例

两次平衡时各组分百分量相同,n、c同比例变化

投料换算成相同物质表示时等比例

两次平衡时各组分百分量、c相同,n同比例变化


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练习1:在一个1L的密闭容器中,加入2molA和1molB ,发生下述反应:

达到平衡时, C的体积分数为a% 。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的体积分数为a%是

A、3mol C+1mol D

B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D

C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C

D、4mol A+2mol B

A、B


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练习2、某温度下,向某密闭容器中加入1molN2和3molH2,使之反应合成NH3,平衡后测得NH3的体积分数为m。若T不变,只改变起始加入量,使之反应平衡后NH3的体积分数仍为m,若N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示应满足:

(1)恒定T、V:

[1]若X=0,Y=0,则Z=-----------。

[2]若X=0.75,Y=----------,Z=----------。

[3]X、Y、Z应满足的一般条件是---------。

2mol

0.5mol

2.25mol

X+Z/2=1 , Y+3Z/2=3


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(2)恒定T、P:

[1]若X=0、Y=0,则Z 。

[2]若X=0.75,则YZ 。

[3]X、Y、Z应满足的一般条件是。

>0

=2.25mol

≥0

Y=3X,Z≥0


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平衡状态

开始

2HI(g)

H2(g) + I2(g)

1mol H2 1molI2

H2 a%

I2 b%

HIc%

练习3、在恒温恒容时下列能与下图达到等效平衡的是( )

AC

A. 1mol HI

B. 2 mol H2+3 mol I2

C. 1 mol H2+1 mol I2+1 mol HI

D. 0.6 mol H2+0.5 mol I2+1 mol HI


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练习4、在固定体积的密闭容器内,加入2mol A、1mol B,发生反应: A(气)+B(气) 2C(气)达 到平衡时,C的质量分数为W。在相同(T、V)条件下,按下列情况充入物质达到平衡时C的质量分数仍为W的是

A.2mol C

B.3mol C

C.4mol A、2mol B

D.1mol A、2mol C

CD


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练习5:在一个1L的密闭容器中,加入2molA和1molB ,发生下述反应:

达到平衡时, C的浓度为1.2mol/L。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的浓度仍为1.2mol/L的是

A、0.3mol C+0.1mol D

B、1.6mol A+0.8mol B+0.6mol C+0.2mol D

C、3mol C+1mol D +1mol B

D、4mol A+2mol B

B


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练习6、在一个1L的密闭容器中,加2molA 1molB ,发生下述反应:

达到平衡时,C的浓度为1.2mol/L , C的体积分数为a% 。维持容器的压强和温度不变,按下列配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度不是1.2mol/L(或C的体积分数不是a%)的是

A、3mol C+1mol D

B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D

C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C

D、4mol A+2mol B

C


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练习7、在恒温、恒压的条件下,向可变容积的密闭容器中充入3LA和2LB,发生如下反应:

3A(气)+2B(气) xC(气)+yD(气)

达到平衡时,C的体积分数为m%。若维持温度压强不变,将0.6LA 、0.4LB、4LC、0.8LD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=10 y=2

C D


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练习8、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

BC


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练习9恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下发应:A(气)+B(气) C(气)

(1)若开始时放入1molA和1molB,到达平衡后,生成a molC,这时A的物质的量为

(2)若开始时放入3molA和3molB,到达平衡后,生成C物质的量为mol。

(3)若开始时放入x molA,2molB和1molC,到达平衡后,A和C的物质的量分别是ymol和3a mol,则x=mol,y=mol。

(1-a)mol

3a

2

3-3a


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练习10.某温度下,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4mol、2mol和4mol。保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡右移的是

A.均减半    B.均加倍

C.均增加1molD.均减少1mol

C


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  • 化学平衡图象


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化学平衡图象分析的一般方法:

一看面:

看清图象中横坐标和纵坐标的含义。

二看线:

弄清图象中线的斜率或线走势的意义

三看点:

明确曲线的起点、终点、交点及拐点等

四看是否需要辅助线。


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一、速率-时间图象(V-t图象)

例1、判断下列图象中时间t2时可能发生了哪一种变化? 分析平衡移动情况。

(A) (B) (C)


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例2、下图表示某可逆反应达到平衡过程中某一反应物的v—t图象,我们知道v=Δc/ Δt;反之,Δc= v×Δt。请问下列v—t图象中的阴影面积表示的意义是( )

C

A、从反应开始到平衡时,该反应物的消耗浓度

B、从反应开始到平衡时,该反应物的生成浓度

C、从反应开始到平衡时,该反应物实际减小的浓度


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二、转化率(或产率、百分含量等)-时间图象

例2、可逆反应mA(s)+nB(g) pC(g)+qD(g)。反应中,当其它条件不变时,C的质量分数与温度(T)和压强(P)的关系如上图,根据图中曲线分析,判断下列叙述中正确的是( )

B

(A)达到平衡后,若使用催化剂,C的质量分数增大

(B)平衡后,若升高温度,则平衡向逆反应方向移动

(C)平衡后,增大A的量,有利于平衡正向移动

(D)化学方程式中一定有n>p+q


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练习1、图中a曲线表示一定条件下的可逆反应:

X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(g) ;

△H =+QkJ/mol 的反应过程。若使a曲线变为b曲线,

A

可采取的措施是

A、加入催化剂

B、增大Y的浓度

C、降低温度

D、增大体系压强


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练习2、在密闭容器中进行下列反应:

M(g)+N(g) R(g)+2L,在不同条件下R的百分含量R%的变化情况如下图,下列叙述正确的是( )

A、正反应吸热,L是气体

B、正反应吸热,L是固体

C、正反应放热,L是气体

D、正反应放热,L是固体

或液体

C


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三、百分含量(转化率或产率)--压强(或温度)图象

例3、在可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g);△H<0中m、n、p为系数,且m+n>p。分析下列各图,在平衡体系中A的质量分数与温度t℃、压强P关系正确的是( )

B


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练习3.如图所示,反应:X(气)+3Y(气) 2Z(气);△H<0 。在不同温度、不同压强(P1>P2)下达到平衡时,混合气体中Z的百分含量随温度变化的曲线应为( )

C


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练习4、mA(s)+nB(g) qC(g);ΔH<0的可逆反应,在一定温度下的密闭容器中进行,平衡时B的体积分数V(B)%与压强(P)关系如下图所示,下列叙述正确的是( )

A、m+n<q B、n>q

C、X点时的状态,V正>V逆

D、X点比Y点混和物的正

反应速率慢

BC


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练习5图中的曲线是表示其他条件一定时, 反应中NO的转化率与温度的关系曲线,图中标有a、b、c、d四点,其中表示未达到平衡状态,且v(正)>v(逆)的是( ) A. a点 B. b点 C. c点 D. d点

2NO+O2 2NO2+Q(ΔH<0)

C


B c d

b<(c+d)

T1

Y的体积分数

T2

压强

练习6可逆反应:aX(s)+ bY(g) cZ(g) +dW(g)达到平衡,混合物中Y的体积分数随压强(P)与温度T(T2>T1)的变化关系如图示。

1、当压强不变时,升高温度,Y的体积分数变,平衡向方向移动,则正反应是热反应。

2、当温度不变时,增大压强,Y的体积分数变————,平衡向 ——方向移动,则化学方程式中左右两边的系数大小关系是——————。

正反应

逆反应


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练习7化学反应X2(g)+Y2(g) 2XY(g)ΔH<0,达到平衡状态时,图2—12中各曲线符合平衡移动原理的是( )

AC


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练习8、如图,当关闭K时,向A 中充入2molX、7molY,向B中充入4molX、14molY,起始时A、B体积都为a升,在相同温度和有催化剂存在的条件下,两容器各自发生下列反应:2X(g)+2Y(g)==Z(g)+2W(g)△H<0达到平衡(Ⅰ)时V(B)=0.9a升,试回答:

(1)B中X 的转化率α(X)B为

(2)A中W和B中Z的物质的量的比较:

n(W)A n(Z)B (填<、>、或=)

(3)打开K,过一段时间重新达平衡(Ⅱ)时,B的体积为升(用含a的代数式表示,连通管中气体体积不计)

(4)要使B容器恢复原来反应前的体积,可采取的措施是

90%

0.35a

升高温度


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练习9、已知:T℃、Pkpa时,容积为V 的密闭容器中充有1molA和2molB,保持恒温恒压使反应达平衡:

A(g)+B(g)==C(g),

平衡时C 的体积分数为40℅

①欲保持温度、压强在上述条件下不变,在密闭容器中充入2molA和4molB,则平衡时体系容积为 ,C的体积分数为,

②另选一容积固定不变的密闭容器,仍控制温度为T℃,加入1molB和1molC,要使平衡时C 的体积分数仍为40℅,则该密闭容器体积为

10V/7

40℅

5V/7


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