第3节 化学平衡的移动 化学反应进行的方向,考纲要求:1.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,能用相关理论解释其一般规律。 2.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,化学平衡移动 1.化学平衡移动的过程,2.化学平衡移动与化学反应速率的关系 (1)v(正)v(逆):平衡向正反应方向移动。 (2)v(正)=v(逆):反应处于平衡状态,平衡不发生移动。 (3)v(正)v(逆):平衡向逆反应方向移动。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,3.外界因素对化学平衡的影响,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,4.化学平衡移动原理勒夏特列原理 如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 特别提醒(1)“减弱这种改变”升温平衡向着吸热反应方向移动;增加反应物浓度平衡向反应物浓度减小的方向移动;增大压强平衡向气体物质的量减小的方向移动。 (2)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改变,更不能超过外界条件的变化。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,自主巩固 (1)在密闭容器中进行下列反应CO2(g)+C(s) 2CO(g) H0,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: 增加C,平衡不移动,c(CO)不变。 减小密闭容器容积,保持温度不变,则平衡向逆反应方向移动, c1(CO2)与原平衡时c(CO2)的关系是c1(CO2)c(CO2),c1(CO)与原平衡时c(CO)的关系是c(CO)c1(CO)。 通入N2,保持密闭容器体积和温度不变,则平衡不移动,c(CO2)不变。 保持密闭容器体积不变,升高温度,则平衡向正反应方向移动, c(CO)增大。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,(2)已知一定条件下合成氨反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92.4 kJmol-1,在反应过程中,反应速率的变化如图所示,请根据速率的变化回答采取的措施。 t1增大c(N2)或c(H2);t2加入催化剂; t3降低温度;t4增大压强。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,2.构建“过渡态”判断两个平衡状态的联系 (1)构建等温等容平衡思维模式: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(以气体物质的量增加的反应为例,见图示):新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,例1(2016课标全国)丙烯腈(CH2CHCN)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(CH2CHCHO)和乙腈(CH3CN)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(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下:,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 。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,(2)图(a)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,填标号)。 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,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,答案:(1)两个反应均为放热量大的反应 降低温度、降低压强 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 17.51,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,解析:(1)从反应的焓变可看出这两个反应都是放热反应,且“1 mol反应”放出的热量大,故两个反应在热力学上的趋势很大。由于生成丙烯腈的反应为气体体积增大的放热反应,故要提高丙烯腈的产率可采取的措施为降温、降压。提高丙烯腈反应选择性的关键因素是使用合适的催化剂。 (2)图(a)中,低于460 时的曲线不表示丙烯腈的产率,因为合成丙烯腈的反应为放热反应,温度降低时,丙烯腈的产率应增大,而非减小。高于460 时,丙烯腈产率降低的原因分析:催化剂活性降低,合成丙烯腈的反应速率减小,而副反应可能更多地发生,A项符合题意;平衡常数增大,丙烯腈的产率增大,B项不符合题意;副反应增多,可能导致丙烯腈产率降低,C项符合题意;反应活化能增大,并不影响平衡的移动,不会导致丙烯腈的产率变化,D项不符合题意。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,(3)由图(b)可知,当n(氨)/n(丙烯)在1.0左右时丙烯腈的产率达最大值,而副产物丙烯醛的产率达最小值。由反应知,V(NH3)V(O2)V(C3H6)=232,而V(O2)V(空气)15,则进料气的理论体积比约为V(NH3)V(空气)V(C3H6)=2152,即17.51。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,答题模板判断化学平衡移动方向的思维模型,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,跟踪训练 1. 一定温度下,在三个体积均为1.0 L恒容密闭容器中发生反应:,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,下列说法正确的是( ) A.该反应的正反应为放热反应 B.达到平衡时,容器中的H2体积分数比容器中的小 C.容器 中反应达到平衡所需的时间比容器中的长,答案,解析,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,2.(2017课标全国)砷(As)是第四周期A族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题: (1)画出砷的原子结构示意图 。 (2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式 。该反应需要在加压下进行,原因是 。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,下列可判断反应达到平衡的是 (填标号)。 a.溶液的pH不再变化 d.c(I-)=y molL-1 tM时,v正 v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。 tM时v逆 tN时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是 。 若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为 。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,解析 (1)As为33号元素,位于第四周期第A族,所以其原子最外层为5个电子,故As的原子结构示意图为 。(2)由题中信息知,As2S3被O2氧化生成H3AsO4和S,根据As、S和O的得失电子守恒可配平该反应的化学方程式。加压条件下进行反应,相当于增加了O2的浓度,可以提高反应物As2S3的转化速率。(3)将题给热化学方程式依次编号为、,根据盖斯定律,2-3-可得目标热化学方程式,则H=2H1-3H2-H3。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,(4)a项,反应中消耗OH-,若pH不变,则说明反应已达平衡,正确;b项,反应中I-与 的计量数之比为21,所以两者反应速率之比始终为21,则不能说明反应已达平衡,错误;c项,离子浓度比值不变,即说明反应已达平衡,正确;d项,由图知,反应达平衡时,c( )=y molL-1,此时c(I-)=2y molL-1,则c(I-)=y molL-1时,不能说明反应达到平衡,错误。在tM时,反应未达到平衡,故v正v逆。生成物浓度越大,逆反应速率越大,tN时生成物浓度大,则tN时的v逆大。三种溶液,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,化学平衡图像 以可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g) H=Q kJmol-1为例 (1)含量时间温度(或压强)图(结合图像完成下列填空)。 (曲线m用催化剂,n不用催化剂,或化学计量数a+b=c时曲线m的压强大于n的压强),考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,(2)恒压(温)线(如图所示):该类图像的纵坐标为生成物的平衡浓度(c)或反应物的转化率(),横坐标为温度(T)或压强(p),常见类型如下图所示:,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,(3)其他。 如图所示曲线,是其他条件不变时,某反应物的最大转化率()与温度(T)的关系曲线,图中标出的A、B、C、D四个点中v(正)v(逆)的点是C,v(正)v(逆)的点是A,B、D点v(正)=v(逆)。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,自主巩固 已知不同温度或压强下,反应物的转化率(或百分含量)与时间的关系曲线,可推断温度的高低与反应的热效应或压强的大小与气体物质间的化学计量数的关系。以反应aA(g)+bB(g) cC(g)中反应物的转化率A为例说明,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,(1)根据A、B、C图像回答下列问题: A图中T2T1;B图中p1p2;C图中若有催化剂引起的变化,则a(填“a”或“b”)使用了催化剂。 该反应为放热反应;化学方程式中的计量数a+bc。 (2)根据D、E图像回答下列问题: 根据D图判断该反应是放热反应;反应中的化学计量数存在如下关系:a+bc。 根据E图判断该反应是放热反应;反应中的化学计量数存在如下关系:a+bc。 (3)若图A、B纵坐标表示A的百分含量,则该反应为吸热反应;反应中的化学计量数存在如下关系:a+bc。 若图D、E纵坐标表示A的百分含量,判断该反应是吸热反应;反应中的化学计量数存在如下关系:a+bc。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,化学平衡图像解题技巧 (1)先拐先平。 在含量(转化率)时间曲线中,先出现拐点的先达到平衡,说明该曲线表示的反应速率大,表示温度较高、有催化剂、压强较大等。 (2)定一议二。 当图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系,有时还需要作辅助线。 (3)三步分析法。 一看反应速率是增大还是减小;二看v(正)、v(逆)的相对大小;三看化学平衡移动的方向。,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,例2已知:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) H=-1 025 kJmol-1,该反应是一个可逆反应。若反应起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( ),答案,解析,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,答题模板化学平衡图像题解题思路,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,跟踪训练 3.(2016郑州一中教育集团第一次联考)某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对化学平衡的影响,得到如下变化规律(图中p表示压强,T表示温度,n表示物质的量):,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,根据以上规律判断,下列结论正确的是( ) A.反应:H0,p2p1 B.反应:H0,T1T2 C.反应:H0,T2T1或HT1,答案,解析,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,考点三,4.在一定条件下