化学选择性必修1第三单元 化学平衡的移动教学ppt课件

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探究要点　典例合作细解
[归纳整合]1．化学平衡图像的类型及特点(1)速率—时间图像(v-t图像)。
Ⅰ　　　　Ⅱ　　　　　Ⅲ
Ⅰ.达到平衡后，改变某一条件正反应速率突变，逆反应速率渐变，v′正＞v′逆，说明是增大了反应物的浓度，使正反应速率突变，且平衡正向移动。Ⅱ.达到平衡后，改变某一条件，正、逆反应速率都是突然减小的，v′正＞v′逆，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是放热反应或气体总体积增大的反应，改变的条件是降低温度或减小压强。Ⅲ.达到平衡后，改变某一条件，正、逆反应速率都是突然增大的，并且v′正、v′逆增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应增大压强(压缩体积)所致。
[分析方法]判断平衡移动方向，根据v′正、v′逆的相对大小；判断改变的哪种外界条件，根据改变条件的那一时刻v′正、v′逆的变化，若v′正或v′逆有一个在原平衡未变则为改变的浓度；若两个都发生了突变，则为改变的温度或压强；若两个都发生了突变且仍然相等，则为加入催化剂或等体反应改变压强。
(2)百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像。Ⅰ　　　　　Ⅱ　　　　　ⅢⅠ.T2＞T1，温度升高，平衡逆向移动，正反应是放热反应。Ⅱ.p2＞p1，压强增大，A(反应物)的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应。
Ⅲ.生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a＞b，故a可能使用了催化剂；若该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a也可能是增大了压强(压缩体积)。[分析方法]①“先拐先平数值大”。在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则是先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图Ⅰ中T2＞T1)、压强较大(如图Ⅱ中p2＞p1)或使用了催化剂(如图Ⅲ中a使用了催化剂)。
②正确掌握图像Ⅰ、Ⅱ中反应规律的判断方法图Ⅰ中，T2＞T1，升高温度，生成物百分含量降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。图Ⅱ中，p2＞p1，增大压强，反应物的转化率降低，平衡逆向移动。则正反应为气体体积增大的反应。图Ⅲ说明了条件改变对化学平衡不产生影响，a可能是加入了催化剂，或该反应是反应前后气体体积不变的反应，a是增大压强。
(3)百分含量(或转化率)—压强—温度图像。如上图中确定压强为105 Pa或107 Pa，则生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应；再确定温度T不变，做横坐标的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强的变化可以发现，压强增大，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体总体积减小的反应。
[分析方法]在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量。确定横坐标所表示的量，讨论纵坐标与曲线的关系，或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系，即“定一议二”。如上图中T1温度下，A→B压强增大，C%增大，平衡正向移动，则正反应是气体分子数减小的反应；105 Pa时，A→C温度升高，C%减小，平衡逆向移动，则正反应是放热反应。
(4)物质的量 (浓度)—时间图像[n(c)-t图像]。在2 L密闭容器中，某一反应有关物质A(g)、B(g)、C(g)的物质的量变化如图所示。①横坐标表示反应过程中时间变化，纵坐标表示反应过程中物质的物质的量的变化。②该反应的化学方程式是3A(g)＋B(g)⥫⥬2C(g)。③在反应达2 min时，正反应速率与逆反应速率之间的关系是相等。④若用A物质的量浓度的变化表示反应达平衡(2 min)时的正反应速率是0.15 ml·L-1·min-1。
[分析方法]各物质的n或c不随时间变化时达到平衡状态，据起始量和平衡量求出转化量，各物质的转化量之比等于化学计量数之比，可以得出化学(或离子)方程式中的化学计量数。(5)特殊图像。①对于反应aA(g)＋bB(g)⥫⥬cC(g)＋dD(g)　ΔH＜0，M点前，表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程，则v正＞v逆，M点为平衡点，M点后为平衡受温度的影响情况。
②如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正＞v逆的是点3，表示v正＜v逆的是点1，而点2、4表示v正＝v逆。[分析方法]①中图像，由于某一条件对平衡的影响只能向一个方向移动，所以最高点(最低点)及以后为平衡状态受条件的影响情况，前面为未达到平衡的情况。②中图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。
B　[该反应是反应前后气体分子数不变的反应，随着反应的进行，气体的总物质的量始终不变，总压强始终不变，A错误；t2时，设向容器中加入3 ml C，正反应速率逐渐增大，达到新的平衡后保持不变，变化情况与图像相符，B正确；t2时，设向容器中加入3 ml C，相当于加入1 ml A和2 ml B，则状态Ⅱ相当于起始投料为2 ml A和5 ml B，若是投料为2 ml A和6 ml B与状态Ⅰ等效，即状态Ⅱ相当于减少了B的投料，平衡逆向移动，A的体积分数变大，即φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)，C错误；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，即K(Ⅱ)＝K(Ⅰ)，D错误。]
[对点即练]1．下面的各图中，表示2A(g)＋B(g)⥫⥬2C(g)(正反应放热)这个可逆反应的正确图像为(　　)
A　[随着温度的升高，化学平衡应向吸热反应方向即逆反应方向移动，所以生成物C的体积分数减小，反应物的含量增大、转化率减小，A正确、D错误；增大体系的压强，由于反应的两边都是气态物质，所以正反应和逆反应的速率都增大，B错误；加入催化剂，只能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，不能使平衡移动，所以达到平衡后，各组分的浓度及体积分数应该不变，C错误。]
2．反应mX(g)⥫⥬nY(g)＋pZ(g)　ΔH，在不同温度下的平衡体系中，物质Y的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法错误的是(　　)A．该反应的ΔH＞0B．m＜n＋pC．B、C两点化学平衡常数：KB＞KCD．A、C两点的反应速率v(A)＜v(C)
C　[由图可知温度升高，Y的体积分数增大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应；增大压强，Y的体积分数减小，说明平衡逆向移动，则m＜n＋p；对吸热反应来说，温度升高，K增大，KB＜KC；A、C两点温度相同，C点压强大，则C点的速率大于A点。]
A　[据图可知，Y点对应乙烯的平衡转化率为20%，起始n(C2H4)∶n(H2O)＝1∶1，设C2H4和H2O的起始物质的量均为1 ml，根据“三段式”计算：　　　　　C2H4(g)＋H2O(g)⥫⥬C2H5OH(g)起始/ml 1 1 0转化/ml 0.2 0.2 0.2平衡/ml 0.8 0.8 0.2
基本能力　随堂评估自测
1．在密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)(正反应放热)。如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断在t1时刻突然改变的条件可能是(　　) A．催化剂失效 　B．减小生成物的浓度C．降低体系温度 　D．增大容器的体积
C　[从图像可以看出：改变条件后，反应速率与原平衡速率出现断点且低于原平衡反应速率，说明改变的条件可能是降低温度或减压。从改变条件后的v′正与v′逆的大小关系，可得出化学平衡正向移动。降低温度，该平衡正向移动，必有v′正>v′逆，故选C。]
2．在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(　　) A．反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的ΔH>0 B．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO转化率D．380℃下，c起始(O2)＝5.0×10-4 ml·L-1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K<2 000
3．有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个体积均为0.5 L的恒容密闭容器，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中按不同投料比(Z)充入HCl和O2(如下表)，加入催化剂发生反应：4HCl(g)＋O2(g)⥫⥬2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH。HCl的平衡转化率与Z和T的关系如图所示。
下列说法不正确的是(　　)A．ΔH<0B．a<4v逆D．300 ℃时，该反应平衡常数为320
(1)用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp＝_________________。(2)图中对应等压过程的曲线是________，判断的理由是_______________________________________________________________________。(3)当x(CH3OH)＝0.10时，CO2的平衡转化率α＝________，反应条件可能为___________________或__________________。
总反应ΔH＜0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小
5×105 Pa、210 ℃
9×105 Pa、250 ℃
能力课时培优练(4)　化学平衡图像分析
1．室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①M＋N===X＋Y；②M＋N===X＋Z，反应①的速率可表示为v1＝k1c2(M)，反应②的速率可表示为v2＝k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图，下列说法错误的是(　　)
A．0～30 min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10-8ml·L-1·min-1B．反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变C．如果反应能进行到底，反应结束时62.5%的M转化为ZD．反应①的活化能比反应②的活化能大
能力课时4　化学平衡图像分析
2．反应X===2Z经历两步：①X―→Y；②Y―→2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．a为c(X)随t的变化曲线 B．t1时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)C．t2时，Y的消耗速率大于生成速率D．t3后，c(Z)＝2c0－c(Y)
D　[由题图知，a起始浓度最大，在整个反应过程中浓度一直减小，所以a代表c(X)随t的变化曲线，A说法正确；t1时，三条曲线相交，三种物质的浓度相等，B说法正确；结合题给反应判断，先增加后减小的是c(Y)随t变化的曲线，一直增大的是c(Z)随t变化的曲线，t2时，c(Y)在减小，说明Y的消耗速率大于生成速率，C说法正确；由题图知，t3后，X反应完全，X转化为Y的浓度为c0，Y的剩余浓度变为c(Y)，则生成Z的消耗量为c0－c(Y)，生成Z的量为c(Z)＝2c0－2c(Y)，D说法错误。]
3．如图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。下列叙述与示意图不相符合的是(　　)A．反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等B．该反应达到平衡态Ⅰ后，增大反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态ⅡC．该反应达到平衡态Ⅰ后，减小反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态ⅡD．同一种反应物在平衡态Ⅰ和平衡态Ⅱ时浓度不相等
C　[减小反应物浓度的瞬间，逆反应速率不变，正反应速率迅速降低，且达到新平衡时的反应速率比原平衡时的速率小，这与示意图不符，C错。]
4．已知反应2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)　ΔH＜0，向某体积恒定的密闭容器中按体积比2∶1充入SO2和O2，在一定条件下发生反应。如图是某物理量(Y)随时间(t)变化的示意图(图中T表示温度)，Y可以是(　　)A．O2的体积分数B．混合气体的密度C．密闭容器内的压强D．SO2的转化率
D　[由题图可知，温度T2达到平衡所用时间短，反应速率较快，所以温度T2＞T1，温度升高，Y表示的物理量降低，该反应的正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，氧气的体积分数增大，A错误；升温平衡向逆反应方向移动，但混合气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体的密度不变，B错误；升温平衡向逆反应方向移动，混合气体的总物质的量增大，容器的体积不变，容器的压强增大，C错误；升温平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率降低，D正确。]
(2)t2时将容器容积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是_______(用图中a、b、c、d表示)，理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
容积迅速缩小至原来的一半时，N2分压变为原来
的2倍；其他条件不变时，容器容积减小，压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，该平衡逆向移动，所以N2分压先变为原来的2倍，后逐渐减小