2021版高考化学一轮复习专题7化学反应速率与化学平衡2化学反应的方向和限度课件苏教版

第二单元化学反应的方向和限度考点1:化学反应的方向及化学平衡状态的判断一、化学反应的方向(a、c)1.自发过程(1)含义:在一定温度和压强下,无需外界帮助就能自动进行的过程。(2)特点。①体系趋向于从_____状态转变为_____状态(体系对外部做功或_____热量)。②体系趋于混乱度增大的倾向性(无序体系更加稳定)。高能低能释放2.化学反应方向的判据二、化学平衡状态(a、b)1.化学平衡研究的对象——可逆反应(1)定义:在_____条件下既可以向___反应方向进行,同时又可以向___反应方向进行的化学反应。同一逆正(2)特点——“三同一小”。①三同:a.相同条件下;b.正逆反应_____进行;c.反应物与生成物同时存在。②一小:任一组分的转化率都_____(填“大于”或“小于”)100%。(3)表示方法:在化学方程式中用“______”表示。同时小于2.化学平衡状态(1)建立过程。在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下:以上过程可用如图表示:(2)特点。【典例精析】【典例】(2018·浙江4月学考真题)反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH0,若在恒压绝热容器中发生,下列选项表明反应一定已达平衡状态的是()世纪金榜导学号A.容器内的温度不再变化B.容器内的压强不再变化C.相同时间内,断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等D.容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2【解题思路】判断化学平衡状态需注意以下方面(1)注意题目中所给条件,如本题中的“在恒压绝热容器中”。(2)v(正)=v(逆)≠0。对于达到平衡状态的某一可逆反应来说,正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。(3)体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质量)分数保持不变。(4)对同一物质而言,断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。(5)绝热体系的温度不变,说明反应处于平衡状态。【解析】选A。该反应在绝热容器中进行为放热反应,当放出的热量不再变化时则可以判断反应为平衡状态,A正确;反应在恒压中进行,压强一直不变,B错误;断开H—H键和生成N—H键指反应在向正反应进行,C错误;在反应过程中各物质的浓度均为c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2,但浓度无法判断反应平衡,D错误。【考题变式】(1)对于恒容条件下的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH0,平均相对分子质量不变,能否作为达到化学平衡的标志?提示:能。全部是气体参加的非等体积反应,平衡时体系的平均相对分子质量不再随时间而变化,能够作为达到平衡的标志。(2)对于恒容条件下反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH0,气体的密度不变,能否作为达到化学平衡的标志?提示:不能。混合气体的密度=,因为m(混合气体)和V始终不变,故混合气体的密度始终不变,不能够作为达到平衡的标志。m()V混合气体【强化训练】1.思维诊断(正确的打“√”,错的打“×”)(1)反应2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O↑、Na2CO3+CO2+H2O====2NaHCO3互为可逆反应。()提示:×。两个反应的反应条件不同,也不是同时进行。(2)化学反应达平衡后,反应物和生成物的浓度或百分含量相等。()提示:×。化学反应达平衡后各组分的物质的量浓度或百分含量保持不变,不一定相等。(3)化学反应的限度可以通过改变反应条件来改变。()提示:√。当外界条件改变时,化学平衡状态被破坏,平衡发生移动,可以建立新的平衡状态。(4)平衡状态是指反应已完成,不再发生反应。()提示:×。平衡状态是动态平衡,反应一直在进行中。(5)当反应物、生成物浓度均不发生变化时,可逆反应达到化学平衡状态。()提示:√。化学平衡状态即是反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。2.一定温度下,下列叙述不能作为可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡状态标志的是()①C的生成速率与C的消耗速率相等②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB③A、B、C的浓度不再变化④C的物质的量不再变化⑤混合气体的总压强不再变化⑥混合气体的总物质的量不再变化⑦单位时间消耗amolA,同时生成3amolB⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2A.②⑧B.④⑦C.①③D.⑤⑥【解析】选A。关于平衡状态的判断,一定要根据实际反应分析选项,判断是否达到平衡状态,只有在平衡状态下具备的性质才能作为“标志”。本题中的反应是一个反应前后气体物质的量不等的可逆反应。②在反应过程中的任意时刻都符合。⑧可能是平衡状态,也可能不是平衡状态。3.已知298K下反应2Al2O3(s)+3C(s)====4Al(s)+3CO2(g)ΔH=2171kJ·mol-1,ΔS=635.5J·mol-1·K-1,则下列说法正确的是()A.由题给ΔH值可知,该反应是一个放热反应B.ΔS0表明该反应是一个熵增加的反应C.该反应能自发进行D.不能确定该反应能否自发进行【解析】选B。ΔH0则该反应是一个吸热反应,A错误;ΔS0表明该反应是一个熵增加的反应,B正确;ΔH0,ΔS0,该反应在高温下自发,C、D错误。4.氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。在T℃时,将0.6molH2和0.4molN2置于容积为2L的密闭容器中(压强为mPa)发生反应:3H2+N22NH3ΔH0。若保持温度不变,某兴趣小组同学测得反应过程中容器内压强随时间变化如图所示:世纪金榜导学号(1)8min内NH3的平均生成速率为________mol·L-1·min-1。(2)仍在T℃时,将0.6molH2和0.4molN2置于一容积可变的密闭容器中。①下列各项能说明该反应已达到平衡状态的是______(填序号)。a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2b.3v正(N2)=v逆(H2)c.3v正(H2)=2v逆(NH3)d.混合气体的密度保持不变e.容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化②该条件下达到平衡时,NH3的体积分数与题(1)条件下NH3的体积分数相比________(填“变大”“变小”或“不变”)。【解析】(1)气体的总物质的量是1mol,压强由mPa变为0.8mPa,故气体的物质的量减少0.2mol,结合方程式可知,8min内生成NH3的物质的量为0.2mol,故v(NH3)=0.2mol/(2L×8min)=0.0125mol·L-1·min-1。(2)①平衡时,气体的浓度与方程式的化学计量数没有必然的联系,a错误;3v正(N2)=v逆(H2),根据化学计量数之比可以换算为v正(H2)=v逆(H2),则说明达到平衡状态,b正确,同理c错误;在可变容积的密闭容器中进行的气体体积减小的反应,根据密度ρ=m/V,气体质量不变,当密度不变时气体的总体积不再发生变化,说明达到平衡状态,d正确;平均相对分子质量=m(总)/n(总),m(总)不变,当平均相对分子质量不变时说明n(总)不变,能够说明反应达到平衡状态,e正确。M②因该反应正向气体体积减小,故反应后容器体积减小(相当于对题(1)平衡的加压过程),平衡正向移动,转化率提高,NH3的体积分数变大。答案:(1)0.0125(2)①bde②变大【加固训练】已知存在可逆反应:CH3CH2OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)。关于此反应的叙述正确的是()A.当v(H2O)=3v(CH3CH2OH)时,反应一定达到平衡状态B.当反应达到平衡状态时,CO2和H2的浓度比一定为1∶3C.CH3CH2OH的浓度和H2O的浓度比为1∶3时,说明反应达到了平衡状态D.反应达到平衡状态时,各物质的浓度一定保持不变【解析】选D。当v(H2O)=3v(CH3CH2OH)时,没有说明方向问题,无法判断是否达到平衡状态,A错误。化学平衡状态与体系中各物质的平衡浓度的比例无必然联系,B、C项错误。【归纳总结】化学平衡状态的判断——“两审”和“两标志”(1)“两审”:一审题干条件,是恒温恒容还是恒温恒压;二审反应特点。①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应。②有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。(2)“两标志”。①本质标志:v(正)=v(逆)≠0。对于某一可逆反应来说,正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。②等价标志:以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例:类型判断依据平衡状态混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡类型判断依据平衡状态混合物体系中各成分的含量③各气体的体积或体积分数一定平衡正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA,同时生成mmolA,即v(正)=v(逆)平衡②在单位时间内消耗了nmolB,同时生成pmolC,则v(正)不一定等于v(逆)不一定类型判断依据平衡状态正、逆反应速率的关系③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,v(正)不一定等于v(逆)不一定④在单位时间内生成nmolB,同时消耗qmolD,二者变化均表示v(逆)不一定类型判断依据平衡状态压强①m+n≠p+q时,总压强一定(其他条件一定)平衡②m+n=p+q时,总压强一定(其他条件一定)不一定平均相对分子质量()①m+n≠p+q时,一定平衡②m+n=p+q时,一定不一定MMM类型判断依据平衡状态气体密度①m+n≠p+q,恒温恒压时,密度保持不变平衡②m+n=p+q时,密度保持不变不一定温度体系温度一定(其他不变)平衡颜色反应体系内有色物质的颜色一定平衡考点2:化学平衡常数及其应用一、化学平衡常数(b)1.概念在一定温度下,一个可逆反应达到___________,生成物___________与反应物___________的比值是一个常数,用符号K表示。化学平衡时浓度幂之积浓度幂之积2.表达式对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下达到平衡时,K=____________pqmnc(C)c(D)c(A)c(B)3.意义及影响因素意义K值越大正反应进行的程度_____反应物的转化率_____影响因素内因反应物的性质外因温度升高ΔH0,K值减小ΔH0,K值增大越大越大二、平衡转化率(b)1.定义物质在反应中已转化的量与该物质总量的比值。2.表达式平衡转化率α=______________________________________,对于反应aA+bBcC+dD,反应物A的平衡转反物的起始度－反物的平衡度反物的起始度应浓应浓应浓100%化率为α(A)=×100%,式中c0(A)和c(A)分别表示A的初始浓度和A的平衡浓度。3.意义反应物的平衡转化率能表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。00c(A)c(A)c(A)－【典例精析】【典例】在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如表:t℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题:世纪金榜导学号(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=______。(2)该反应为______反应(选填“吸热”或“放热”)。(3)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为______。(4)若830℃时,向容器中充入1molCO、5molH2O,反应达到平衡后,其化学平衡常数K______1.0(选填“大于”“小于”或“等于”)。(5)830℃时,容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下,扩大容器的体积,平衡__________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。(6)若1200℃时,在某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2mol·L-1、2mol·L-1、4mol·L-1、4mol·L-1,则此时上述反应的平衡移动方向为_