人教版新高考化学一轮复习课件--化学反应的方向、限度

这是一份人教版新高考化学一轮复习课件--化学反应的方向、限度，共60页。PPT课件主要包含了课标要求，备考指导，内容索引，实验探源，图像分析，3特征，整合建构，①③④⑥，①③④⑤⑥，①②③④⑥等内容，欢迎下载使用。

1.知道化学反应是有方向的,知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。2.通过实验探究,了解浓度、压强、温度对化学平衡状态的影响。3.能从化学反应限度的角度解释生产、生活中简单的化学现象。能描述化学平衡状态,判断化学反应是否达到平衡。4.能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律,判断平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的变化。
1.本节主要考查内容有:外界条件变化对化学平衡的影响;化学平衡移动中相关量的变化分析;应用平衡移动原理判断平衡移动的方向,以及由此引起的反应物的转化率,各组成成分的质量分数,气体的体积、压强、密度,混合气体的平均相对分子质量,气体的颜色等变化。2.对化学平衡有关内容的复习,应注意以下几点:一是理解化学平衡状态的概念,掌握不同的判断方法;二是掌握利用图像分析速率的变化、平衡移动的方法;三是理解勒夏特列原理在平衡体系中的应用。
第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
第三环节　核心素养提升
知识筛查1.熵、熵变(1)定义:度量体系混乱度的物理量,其符号为 S 。(2)特点:混乱度越大,体系越无序,体系的熵值就越大。(3)影响因素;①相同条件下,物质不同,熵不同。②同一物质:S(g) > S(l) > S(s)。
(4)熵值正负判断依据:①物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程,ΔS > 0,是熵增加的过程。②气体体积增大的反应,熵变通常都是ΔS > 0,是熵增加的反应。③气体体积减小的反应,熵变通常都是ΔS < 0,是熵减小的反应。2.化学反应方向的判据
知识巩固1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)能够自发进行的反应不一定都是放热反应。(　　)(2)只有放热反应才能够自发进行。(　　)(3)能够自发进行的反应就一定能够发生并完成。(　　)(4)若一个反应的ΔH>0,ΔS<0,该反应一定不能自发进行。(　　)(5)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响。(　　)(6)放热过程有自发进行的倾向性,但并不一定能自发进行,吸热过程没有自发进行的倾向性,但在一定条件下也可自发进行。(　　)
(8)Na与H2O的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行。(　　)(9)某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应。(　　)(10)2NO(g)+2CO(g)══N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行,则该反应的ΔH>0。(　　)(11)反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的ΔH<0,ΔS>0。(　　)
2.熵变、焓变可作为反应自发进行方向的判据,下列反应能够自发进行的是(　　)。A.ΔH<0　ΔS>0B.ΔH>0　ΔS<0C.ΔH<0　ΔS<0D.ΔH>0　ΔS>0
解析:当ΔH<0且ΔS>0时,ΔG=ΔH-TΔS<0,反应能自发进行。
2.化学平衡状态(1)定义:在一定条件下的可逆反应体系中,反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化,正反应速率和逆反应速率相等的状态。(2)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。化学平衡的建立过程可用如下速率-时间图像表示:
特别提醒(1)可逆反应不等同于可逆过程,可逆过程包括物理变化和化学变化,而可逆反应属于化学变化。(2)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立,可以从逆反应方向建立,还可以从正、逆反应方向同时建立。(3)化学反应达到化学平衡状态的正、逆反应速率相等,是指同一物质的消耗速率和生成速率相等,若用不同物质表示时,反应速率不一定相等。(4)化学反应达到平衡状态时,各组分的浓度、百分含量保持不变,但不一定相等。
知识巩固1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(2)化学反应进行的限度只与化学反应本身有关,与外界条件无关。(　　)(3)当某反应在一定条件下达到反应限度时,即达到了化学平衡状态,则反应就停止了。(　　)(4)在一定条件下,向密闭容器中充入1 ml N2和 3 ml H2,充分反应,达到平衡时N2、H2、NH3三者共存。(　　)
2.在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应
现有下列状态:①反应物的消耗速率与生成物的生成速率之比等于化学计量数之比②反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比③浓度之比等于化学计量数之比④混合气体的颜色不再改变⑤混合气体的密度不再改变⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变⑦绝热条件下体系温度不再改变
⑧恒温条件下压强不再改变⑨反应物的浓度不再改变⑩反应物或生成物的质量分数不再改变其中能表明反应甲达到化学平衡状态的是  　; 能表明反应乙达到化学平衡状态的是　　　　　　　　　　　。 
答案:②④⑥⑦⑧⑨⑩　②④⑦⑨⑩
解析:反应甲是气体体积增大的反应,且NO2为红棕色气体。而反应乙是气体体积不变的反应,I2蒸气是紫色气体。①都表示正反应方向,不能说明甲、乙达到平衡状态。②正、逆反应速率之比等于化学计量数之比,甲、乙均达到平衡状态。③化学平衡时浓度之比与化学计量数之比无必然联系,不能说明是否达到化学平衡状态。④混合气体的颜色不改变,说明NO2、I2的浓度不变,甲、乙均达到平衡状态。⑤容器容积恒定,反应混合物均为气体,故密度不是变量,不能说明反应达到平衡状态。⑥反应甲是气体体积增大的反应,故反应未达到平衡时该反应的平均相对分子质量是变量,平均相对分子质量不变即说明达到化学平衡状态。反应乙是气体体积不变的反应,其平均相对分子质量不变,不能说明反应达到化学平衡状态。⑦化学反应中伴随着能量的变化,绝热容器中温度是变量,温度不变说明达到平衡状态。⑧恒温下,反应甲是气体体积增大的反应,反应乙是气体体积不变的反应。压强不变可说明甲达到化学平衡状态,不能说明乙达到化学平衡状态。⑨和⑩均能说明反应甲、乙达到化学平衡状态。
方法点拨1.如果题目中出现:单位时间、同时、反应速率等词语时,一般用“动”即v正=v逆进行判断。其他情况一般用“变”进行判断。
知识筛查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3.外界因素对化学平衡的影响
4.化学平衡移动原理——勒夏特列原理如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。名师点拨(1)“减弱这种改变”——升高温度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。
解析:催化剂能增大反应速率,正反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,NO的转化率降低,A项不符合题意;催化剂能增大反应速率,正反应为气体物质的量减小的反应,增大压强平衡向正反应方向移动,NO的转化率增大,B项符合题意;正反应放热,升高温度同时充入N2,平衡向逆反应方向移动,NO的转化率降低,C项不符合题意;降低温度同时增大压强,平衡向正反应方向移动,但反应速率不一定增大,D项不符合题意。
3.下列事实能用勒夏特列原理来解释的是(　　)。
问题引领一个可逆反应达到平衡的本质要求是什么?点拨一个可逆反应达到平衡的本质要求是①v正=v逆;②Q=K。
训练突破1.一定条件下,在密闭恒容的容器中,发生反应:3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g) Si3N4(s)+12HCl(g)　ΔH<0,能表示该反应达到平衡状态的是(　　)。A.v逆(N2)=v正(H2)B.v正(HCl)=4v正(SiCl4)C.混合气体密度保持不变D.c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)=1∶3∶6
解析:根据化学反应速率的数值之比等于物质在化学方程式中的化学计量数之比可知v正(H2)=3v逆(N2),A项错误。v正(HCl)、v正(SiCl4)均表示正反应的反应速率,无论反应是否处于平衡状态都成立,B项错误。当反应达到平衡状态时,c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)可能是1∶3∶6,也可能不是1∶3∶6,与各物质的初始浓度及转化率有关,D项错误。混合气体密度不变说明容器中气体质量不变,则反应达到平衡状态,C项正确。
2.Ⅰ.在一定温度下的恒容密闭容器中,当下列物理量不再发生变化时:①混合气体的压强,②混合气体的密度,③混合气体的总物质的量,④混合气体的平均相对分子质量,⑤混合气体的颜色,⑥某种气体的百分含量
Ⅱ.若上述题目中的(1)~(3)改成一定温度下的恒压密闭容器,结果又如何?
(1)②③④⑥　(2)②③④⑤⑥　(3)②③④⑥
问题引领解答化学平衡移动类试题的一般思路是什么?点拨解答化学平衡移动类试题的一般思路。
训练突破1.将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,一定条件下,发生如下反应并达到平衡:X(g)+3Y(g) 2Z(g)　ΔH<0。改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡,下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是(　　)。
解析:升高温度,平衡向吸热反应的方向移动,即逆向移动,X的转化率变小,A项正确。增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动,即正向移动,X的物质的量减小,但由于容器容积减小,各组分的浓度均比原平衡的大,B项错误。增大一种反应物的浓度,能够提高另一种反应物的转化率,而其本身的转化率降低,C项错误。催化剂只能改变反应速率,不影响平衡状态,故各物质的体积分数不变,D项错误。
2.(2018天津卷)室温下,向圆底烧瓶中加入1 ml C2H5OH和含1 ml HBr的氢溴酸,溶液中发生反应:C2H5OH+HBr C2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是(　　)。A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5BrC.若反应物均增大至2 ml,则两种反应物平衡转化率之比不变D.若起始温度提高至60 ℃,可缩短反应达到平衡的时间
解析:加入NaOH能与HBr反应,平衡左移,可增大乙醇的物质的量,A项正确;增大反应物HBr的浓度,平衡右移,有利于生成C2H5Br,B项正确;由于两种反应物的起始量相等,且反应中两种物质的化学计量数之比为1∶1,则两种反应物平衡转化率之比不变,C项正确;由于C2H5Br的沸点为38.4 ℃,若起始温度提高至60 ℃,则会造成C2H5Br的挥发,因此反应达到平衡的时间会延长,D项错误。
常见平衡图像类型1.速率-压强(或温度)图像曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点M是平衡状态,压强继续增大,v正比v逆增大得多,平衡正向移动。
2.转化率-时间-温度(或压强)图像已知不同温度或压强下,反应物的转化率与时间的关系曲线,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A的转化率为例说明]
解答这类图像题时应注意以下两点:(1)“先拐先平,数值大”原则:分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。①若为温度变化引起,温度较高时,反应达平衡所需时间短。如图甲中T2>T1。②若为压强变化引起,压强较大时,反应达平衡所需时间短。如图乙中p1>p2。③若为是否使用催化剂,使用适宜催化剂时,反应达平衡所需时间短。如图丙中a使用了催化剂。
(2)正确掌握图像中反应规律的判断方法:①图甲中,T2>T1,升高温度,A的转化率降低,平衡逆向移动,则正反应为放热反应。②图乙中,p1>p2,增大压强,A的转化率升高,平衡正向移动,则正反应为气体体积缩小的反应。
3.恒温线(或恒压线)图像已知不同温度下的转化率-压强图像或不同压强下的转化率-温度图像,可推断反应的热效应或反应前后气体物质间化学计量数的关系。[以反应aA(g)+bB(g) cC(g)中反应物A的转化率为例说明]
解答这类图像题时应注意以下两点:(1)“定一议二”原则:可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小,来判断平衡移动的方向,从而确定化学方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如甲中任取一条温度曲线研究,压强增大,A的转化率增大,平衡正向移动,正反应为气体体积减小的反应,乙中任取横坐标一点作横坐标的垂线,也能得出相同结论。(2)通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向,从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法,在甲中作横坐标的垂线,乙中任取一曲线,即能分析出正反应为放热反应。
思维模型解化学图像题的“三步骤”。
【例题】 (双选)(2020江苏卷)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应CH4(g)+CO2(g)══2H2(g)+2CO(g)　ΔH=+247.1 kJ·ml-1,H2(g)+CO2(g) ══H2O(g)+CO(g)　ΔH=+41.2 kJ·ml-1。在恒压、反应物起始物质的量比为n(CH4)∶n(CO2)=1∶1的条件下,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是(　　)。A.升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率B.曲线b表示CH4的平衡转化率随温度的变化C.相同条件下,改用高效催化剂能使曲线a和曲线b相互重叠D.恒压、800 K、n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,反应至CH4转化率达到X点的值,改变除温度外的特定条件继续反应,CH4的转化率能达到Y点的值
【核心素养考查点剖析】本题主要考查化学平衡图像分析,以考查考生的“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”。解答本类题的答题模板为:
解析:甲烷与二氧化碳反应是吸热反应,升高温度,平衡向吸热反应即正向移动,甲烷转化率增大,甲烷与二氧化碳反应是体积增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,甲烷转化率减小,故A项错误。两个反应相加得到总反应为CH4(g)+2CO2(g)══H2(g)+3CO(g)+H2O(g),已知加入的CH4与CO2的物质的量相等,由总反应知,该条件下CO2消耗量大于CH4,因此CO2的转化率大于CH4,因此曲线b表示CH4的平衡转化率随温度的变化,故B项正确。使用高效催化剂,只能提高反应速率,但不能改变平衡转化率,故C项错误。800 K时甲烷的转化率为X点,可以通过改变二氧化碳的量来提高甲烷的转化率达到Y点的值,故D项正确。
1.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:根据以上规律判断(填“>”“=”或“<”)。(1)反应Ⅰ:p2　　　　p1,ΔH　　　　0。 (2)反应Ⅱ:T1　　　　T2,ΔH　　　　0。 (3)反应Ⅲ:若T2　　　T1,ΔH　　　　0。 (4)反应Ⅳ:若T2　　　T1,ΔH　　　　0。 
答案:(1)>　<　(2)>　<　(3)>　>(或<　<) (4)>　>(或<　<)解析:(1)由反应Ⅰ的化学方程式可知,增大压强,平衡向右移动,α(A)增大,所以p2>p1;随温度升高,α(A)减小,平衡向左移动,则正反应是放热反应,ΔH<0。(2)反应Ⅱ的图像表示在两种不同温度下,C的物质的量逐渐增大至达到平衡的过程。由图像中反应达到平衡的时间可知T1>T2,由T1→T2,降低温度,C的物质的量增大,说明平衡向右移动,ΔH<0。(3)随起始时B的物质的量的增大,两种不同温度下C的体积分数φ(C)先增大后减小。T2时的φ(C)大于T1时的φ(C),可能有两种情况:若T2>T1,即升温平衡右移,ΔH>0;若T2T1,则升温平衡右移,ΔH>0;若T1>T2,则升温平衡左移,ΔH<0。
2.(2020山东卷)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
回答下列问题:(1)ΔH3=　　　　　 kJ·ml-1。 (2)一定条件下,向容积为V的恒容密闭容器中通入1 ml CO2和3 ml H2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为a ml,CO为b ml,此时H2O(g)的浓度为　　　　　 ml·L-1(用含a、b、V的代数式表示,下同),反应Ⅲ的平衡常数为　　　　　　。 
(3)不同压强下,按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图　　　　(填“甲”或“乙”);压强p1、p2、p3由大到小的顺序为　　　　;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是　 。 (4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为　　　　(填字母)。 A.低温、高压B.高温、低压C.低温、低压D.高温、高压
答案:(1)+40.9
(3)乙　p1>p2>p3　T1时以反应Ⅲ为主,反应Ⅲ前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响　(4)A解析:本题利用科研文献中图像、曲线及数据设题,要求考生在陌生情景中进行热力学分析,有一定难度。(1)根据盖斯定律可得Ⅰ-Ⅱ=Ⅲ,则ΔH3=+40.9 kJ·ml-1。
(3)从图乙中看到在T1时,p不同时三条曲线交于一点,说明压强的改变对平衡无影响。而反应Ⅲ前后分子数不变,反应以Ⅲ为主,所以升高温度平衡向正方向移动,CO2的转化率升高。图乙纵坐标表示CO2的平衡转化率,图甲纵坐标表示CH3OH的平衡产率,反应Ⅰ、Ⅱ都是体积减小的反应,增大压强平衡向正反应方向移动,故p1>p2>p3。(4)由反应的方程式可知,低温、高压可提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率。
探究影响化学平衡移动的因素1.浓度对化学平衡的影响(1)实验探究。
(2)结论。其他条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,平衡向逆反应方向移动。
2.温度对化学平衡的影响(1)实验探究。
(2)结论。其他条件不变时,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。
2.如图所示,在烧杯A、B中均盛有20 ℃的50 mL水,C与D相通,其中充有红棕色气体,存在平衡:2NO2 N2O4(正反应放热)。若向烧杯A中加入10 g NaOH固体并使其溶解,向烧杯B中加入50 g硝酸铵固体也使其溶解,则:(1)A、B两烧杯中,A烧杯中溶液温度　　　　,B烧杯中溶液温度　　　　。(填“升高”“降低”或“不变”) (2)C中气体颜色　　　,D中气体颜色　　　　。(填“变深”“变浅”或“不变”) (3)在测定NO2的相对分子质量时,较为适宜的条件是　　　　　　　(填“较高温度”或“较低温度”)。 
答案:(1)升高　降低　(2)变深　变浅　(3)较高温度解析:(1)NaOH固体溶于水放热,而硝酸铵固体溶于水吸热,所以A烧杯中溶液温度升高,而B烧杯中溶液温度降低。(2)正反应放热,由(1)中分析可知,C中平衡左移,气体颜色变深;D中平衡右移,气体颜色变浅。(3)测定NO2的相对分子质量时,应使平衡尽可能左移,因此应选择较高温度。
1.探究浓度对化学平衡的影响,实验如下:Ⅰ.向5 mL 0.05 ml·L-1 FeCl3溶液中加入5 mL 0.05 ml·L-1 KI溶液(反应a),反应达到平衡后将溶液分为两等份。Ⅱ.向其中一份中加入饱和KSCN溶液,溶液变红(反应b);加入CCl4,振荡、静置,下层溶液显极浅的紫色。Ⅲ.向另一份中加入CCl4,振荡、静置,下层溶液显紫红色。结合实验,下列说法不正确的是(　　)。