2024年高考化学一轮总复习 第6单元 第2讲　化学平衡状态　化学平衡的移动 课件

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第2讲　化学平衡状态　化学平衡的移动
复习目标1．了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2.掌握化学平衡状态的特征。3.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。4.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 化学平衡状态
②图示建立过程可以用速率－时间图像表示：(3)化学平衡状态特征
条件不同，不是可逆反应。
化学平衡是一种动态平衡。
2 ml SO2与1 ml O2并不能完全反应，放出的热量小于196.6 kJ。
达到平衡时，2v正(N2O4)＝v逆(NO2)。
消耗1 ml SO3的同时生成1__ml__NO2均表示逆反应方向，故无法判断反应是否达到平衡状态。
此反应为反应前后气体体积不变的反应，故压强始终不发生改变，因此压强不变时，无法说明反应已达平衡。
2．“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的(即变量)，当其“不变”时反应就达到平衡状态。(1)混合体系中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度、百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等会随时间变化而变化，为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。(2)绝热体系中温度为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。
角度二　化学平衡状态的判断3．在一定温度下的恒容容器中，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各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量。
解析①达到平衡时，v正应保持不变。②由于是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，K减小，当K不变时，温度不变，达到平衡状态。③图中达到平衡时，CO、CO2的改变量不是1∶1。④w(NO)逐渐减小，达到平衡时保持不变。⑤因正反应放热，容器绝热，故反应开始后体系温度升高，达到平衡状态时，体系温度不再发生变化。⑥ΔH是一个定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。
考点二 化学平衡的移动
1．概念一定条件下，可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。这种___________________________________________叫做化学平衡的移动。2．化学平衡移动的过程
由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程
5.勒夏特列原理(1)内容：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________这种改变的方向移动。本原理也称为化学平衡移动原理。(2)适用范围：适用于任何动态平衡(如溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析。(3)平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响，而不是“消除”外界条件的影响，更不是“扭转”外界条件的影响。
请指出下列各说法的错因(1)增大反应物的量，化学反应速率一定加快，化学平衡一定正向移动。错因：______________________________________________________________________________________________________________(2)化学反应速率改变，化学平衡一定发生移动。错因：___________________________________________________________________________________
若反应物为固体或纯液体，其浓度看作是常数，则增大反应物的量，其浓度不变，化学反应速率不变，平衡不移动。
如果可逆反应的正、逆反应速率同等程度改变，化学平衡不发生移动。
在恒温恒压条件下充入稀有气体，容器体积膨胀，各组分的浓度变小，平衡向左移动。
恒温恒容条件下，再通入一定量N2O4气体，相当于增大压强，N2O4的转化率减小，NO2的体积分数减小。
1．当反应体系中存在固体或纯液体物质时，可认为其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或纯液体的量，对化学平衡没影响。2．同等程度地改变反应气体混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
4．常见平衡移动前后反应速率－时间图像分析
解析化学平衡移动题目的一般思路
解析A项中增加B气体，平衡逆向移动，但B转化的比增加的幅度小，则b解析升高温度，v正、v逆都瞬间增大，C不相符。
分析反应速率－时间图像，要注意判断以下几点：(1)图像连续还是不连续：连续一般是浓度改变引起的；不连续则是其他条件引起的，如温度、压强、催化剂等(判断改变条件)。(2)图像上移还是下移：上移速率变大，下移速率变小(判断速率变化)。(3)达到新平衡前v正大还是v逆大：若v正>v逆，则平衡正移；若v正1．等效平衡的含义在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。
4．虚拟“中间态”法构建等效平衡(1)构建恒温恒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。由增大压强平衡移动方向分析物质的转化率、百分含量、物质的量浓度、放出或吸收热量的变化情况。
(2)构建恒温恒压平衡思维模式(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。
当甲容器达到平衡后瞬间将容器体积扩大2倍，平衡向逆反应方向移动，但是生成的SO2与O2的物质的量之比为2∶1，这与开始两者加入的物质的量之比相同，所以在此过程中SO2与O2的物质的量之比一直是2∶1，C错误；甲与丙为等效平衡，但达到平衡时，甲容器中SO2的转化率与丙容器中SO3的转化率不一定相等，即Q甲不一定等于Q丙，D错误。
(2)若令a、b、c分别代表初始加入的A、B、C的物质的量，如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同，填写：Ⅰ.若a＝0，b＝0，则c＝　　　　。Ⅱ.若a＝0.5，则b＝　　　　，c＝　　　　。Ⅲ.a、b、c的取值必须满足的一般条件是　　　　，　　　　。(用两个方程式表示，一个只含a、c，另一个只含b、c)
解析由于X、Y均为固体，故K＝c(Z)，达新平衡后温度不变，K不变，故c(Z)不变，C错误。
解析1 ml平衡混合气体中所含N原子大于1 ml，A错误；压缩气体体积，颜色变深是因为体积减小，NO2浓度变大引起的，C错误；该反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，颜色加深，D错误。
解析测定二氧化氮的相对分子质量，要使测定结果误差最小，应该使混合气体中NO2的含量越多越好，为了实现该目的，应该改变条件使平衡尽可能地逆向移动。该反应是一个反应前后气体分子数减小的放热反应，可以通过减小压强、升高温度使平衡逆向移动，故选D。
5．(2020·江苏高考改编)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－1H2(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n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1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A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转化率能达到Y点的值
解析甲烷和二氧化碳的反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，甲烷转化率增大，甲烷和二氧化碳的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错误；根据两个反应得到总反应为CH4(g)＋2CO2(g)===H2(g)＋3CO(g)＋H2O(g)，加入的CH4与CO2物质的量相等，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错误；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错误；800 K时甲烷的转化率为X点的值，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正确。
上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有　　　　。A．增大CO2与CH4的浓度，反应a、b、c的正反应速率都增加B．移去部分C(s)，反应c、d、e的平衡均向右移动C．加入反应a的催化剂，可提高CH4的平衡转化率D．降低反应温度，反应a～e的正、逆反应速率都减小
课时作业建议用时：40分钟
解析升高温度，化学反应速率增大，达到平衡的时间缩短，因正反应为吸热反应，故平衡正向移动，A的转化率增大，平衡时A的百分含量减小，A正确，C错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，因为正反应为吸热反应，所以正反应速率增大的程度大于逆反应速率增大的程度，B错误；该反应的正反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，v(正)>v(逆)，D错误。
解析由乙图所示信息可知，T2时反应速率更快，故温度T2>T1，温度升高，平衡逆向移动，而纵坐标所示的数值减小，则纵坐标不可能代表NO的百分含量，B错误；由丙图所示信息可知，p2时的反应速率更大，故压强p1A．甲图中改变的反应条件为升温B．乙图中温度T2>T1，纵坐标可代表NO的百分含量C．丙图中压强p1 若3a>1，B的物质的量小于2 ml；若3a＝1，B的物质的量等于2 ml；若3a<1，B的物质的量大于2 ml
Ⅱ.若维持温度不变，在一个与(1)反应前起始体积相同且容积固定的容器中发生上述反应。(5)开始时放入1 ml A和1 ml B达到平衡后生成b ml C，将b与(1)小题中的a进行比较：　　　　(选填一个编号)。甲：ab丙：a＝b 丁：不能比较作出此判断的理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
因为(5)小题中容器的容积不变，而(1)小题中容器的容积缩小，所以随着反应进行，(5)小题的容器中的压强小于(1)小题容器中的压强，有利于平衡逆向移动，故反应达到平衡后a>b
解析 (2)因(2)与(1)为恒温恒压条件下的等效平衡，且(2)开始时A和B的物质的量为(1)开始时A和B物质的量的3倍，则达到平衡后(2)生成C的物质的量为(1)生成C的物质的量的3倍，故生成C的物质的量为3a ml。(3)因(3)与(2)为恒温恒压条件下的等效平衡，若1 ml C全部生成A和B，则可得到1 ml A和1 ml B，则x ml＋1 ml＝3 ml，解得x＝2。
(2)工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理，在一定温度下，体积为2 L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。请回答下列问题：
①分析表中数据，判断5 min时反应是否处于平衡状态？　　　 (填“是”或“否”)，前5 min内v(CH4)＝　　　　　　　　　　　　。②反应在7～10 min内，CO的物质的量减少的原因可能是　　　　。A．减少CH4的物质的量B．降低温度C．升高温度D．充入H2
0.02 ml·L－1·min－1