2019-2020年高中化學(大綱版)第二冊 第二章 化學平衡 第三節(jié)影響化學平衡的條件(備課資料).doc
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2019-2020年高中化學(大綱版)第二冊 第二章 化學平衡 第三節(jié)影響化學平衡的條件(備課資料)一、化學平衡圖象問題的解題方法1速率時間圖此類圖象定性地揭示了v正、v逆隨時間(含條件改變對速率的影響)而變化的規(guī)律,體現(xiàn)了平衡的“動、等、定、變”的基本特征,以及平衡移動的方向。例1對達到平衡狀態(tài)的可逆反應X+Y Z+W,在其他條件不變的情況下,增大壓強,反應速率變化圖象如右圖所示,則圖象中關于X、Y、Z、W四種物質(zhì)的聚集狀態(tài)為( )A. Z、W均為氣體,X、Y中有一種是氣體B. Z、W中有一種是氣體,X、Y皆非氣體C. X、Y、Z、W皆非氣體D. X、Y均為氣體,Z、W中有一種為氣體分析:有一些同學錯選B,認為增大壓強,平衡向氣體體積縮小的方向移動。其實,圖象告訴我們的是:增大壓強,加快了正、逆反應,但逆反應速率增大的幅度大于正反應速率增大的幅度,由此而導致平衡向左移動。而壓強的改變,只影響氣體反應的速率,選項B所言的X、Y皆非氣體即其正反應速率不受影響,故正確答案為A。2. 濃度時間圖此類圖象能說明各平衡體系組分(或某一成分)在反應過程中的變化情況。解題時要注意各物質(zhì)曲線的折點(達平衡時刻),各物質(zhì)濃度變化的內(nèi)在聯(lián)系及比例符合化學方程式中化學計量數(shù)關系等情況。例2右圖表示800時A、B、C三種氣體物質(zhì)的濃度隨時間的變化情況,t1是到達平衡狀態(tài)的時間。試回答:(1)該反應的反應物是 ;(2)反應物的轉(zhuǎn)化率是 ;(3)該反應的化學方程式為 。分析:起始時A的濃度為2.0 molL-1;B、C的濃度為0,隨著時間的推移,A的濃度降低為1.2 molL-1,C的濃度升高為1.2 molL-1,B的濃度升高為0.4 molL-1。t1時刻后各物質(zhì)濃度不再變化,說明反應已達平衡,得出A為反應物,B、C為產(chǎn)物,它們濃度變化的差值之比為化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比。答案:(1)A (2)40% (3)2A B+C。3. 含量時間溫度(壓強)圖這類圖象反映了反應物或生成物的量在不同溫度(壓強)下對時間的關系,解題時要注意一定條件下物質(zhì)含量不再改變時,應是化學反應達到平衡的特征。例3同壓、不同溫度下的反應:A(g)+B(g) C(g)+QA的含量和溫度的關系如右圖所示,下列結(jié)論正確的是( )A.T1T2,Q0 B. T1T2,Q0C. T1T2,Q0 D. T1T2,Q0分析:在其他條件不變的情況下,升高溫度加快反應速率,縮短反應到達平衡的時間。由圖象可知,T1溫度下,反應先達平衡,所以T1T2。在其他條件不變的情況下,升高溫度平衡向吸熱方向移動,降低溫度平衡向放熱方向移動。因為T1T2,達平衡時T1溫度下A的含量較大,即A的轉(zhuǎn)化率降低,所以升溫時平衡向逆反應方向移動。因此該反應的正方向為放熱反應,即Q0,故正確答案選C。答案:C例4現(xiàn)有可逆反應A(g)+2B(g) nC(g)+Q,在相同溫度、不同壓強時,A的轉(zhuǎn)化率跟反應時間(t)的關系如右圖所示,其中結(jié)論正確的是( )A.p1p2,n3 B. p1p2,n3C. p1p2,n3 D. p1p2,n=3分析:當其他條件不變時,對于有氣體參加的可逆反應,壓強越大,到達平衡的時間越短。圖象中曲線和橫軸平行,表明反應已達平衡。由圖象知道,當壓強為p2時,該反應到達平衡的時間較短,故p1p2。在其他條件不變的情況下,增大壓強會使化學平衡向著氣體體積縮小的方向移動。因p1p2,且當壓強為p1時,A的轉(zhuǎn)化率較大,所以正反應為氣體體積增加的反應,即1+2n,故正確答案選B。答案:B4. 恒壓(溫)線該類圖象的縱坐標為物質(zhì)的平衡濃度或反應物的轉(zhuǎn)化率,橫坐標為溫度或壓強。例5對于反應2A(g)+B(g) 2C(g)+Q(Q0),下列圖象正確的是( ) 分析:首先要知道該反應是氣體體積縮小的放熱反應,此反應的平衡體系受壓強的影響是:增大壓強平衡向正反應方向移動,A的轉(zhuǎn)化率增大,B的含量減小,C的含量增大。升高溫度,平衡向逆反應方向移動,A的轉(zhuǎn)化率減小,B的含量增大,C的含量減小。A圖象雖表示B的含量隨溫度升高而增加,但若平衡是從C物質(zhì)開始反應而建立的,則符合此反應。另外,從反應開始到建立平衡,溫度越高,到達平衡的時間越短。由于該反應是放熱反應,建立平衡后,溫度越高,B的含量就應越大,因此A、D圖象正確,符合上述平衡體系,B、C圖象不符合題意。答案:AD5. 速率溫度(壓強)圖如對2SO2+O2 2SO3+Q的反應,升溫時v正、v逆的變化如右圖所示。例6對于可逆反應:A2(g)+3B2(g) 2AB3(g)+Q,下列圖象中正確的是( )分析:該反應的正反應是氣體體積縮小且放熱的反應。圖象A正確,因為溫度升高,正逆反應都加快,在二曲線相交處可逆反應達到平衡,交點后逆反應速率的增加更為明顯,與正反應是放熱反應相符。針對該反應特點,只升溫而使平衡向逆反應方向移動,A的含量增加;只加壓而使平衡向正反應方向移動,A的含量減少,B也正確。對可逆反應,溫度越高,到達平衡的時間越短,C不合題意。圖象D表示的意義是:增大壓強逆反應速率的加快比正反應明顯,與本反應是氣體體積縮小的特點相悖,故正確答案為A、B。答案:AB二、有關化學平衡的計算 有關化學平衡的計算有:濃度(起始濃度、轉(zhuǎn)化濃度、平衡濃度)、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率、平衡時各組分的含量以及氣體的平均相對分子質(zhì)量、氣體體積、密度、壓強、物質(zhì)的量等有關計算。其計算關系有: 1物質(zhì)濃度的變化關系 (1)反應物:平衡濃度=起始濃度-轉(zhuǎn)化濃度 (2)生成物:平衡濃度=起始濃度+轉(zhuǎn)化濃度 其中:各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于它們在化學方程式中物質(zhì)的化學計量數(shù)之比。 2反應物的轉(zhuǎn)化率 轉(zhuǎn)化率=100 3產(chǎn)品的產(chǎn)率產(chǎn)率=100 4在密閉容器中有氣體參加的可逆反應,計算時可能用到阿伏加德羅定律的兩個推論: (1)恒溫恒容時:(2)恒溫恒壓時:5計算模式 aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) 起始物質(zhì)的量(mol) m n 0 0 轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量(mol) ax bx cx dx 平衡物質(zhì)的量(mol) m-ax nbx cx dx 說明:同一密閉容器中的可逆反應,計算時也可用相應的濃度來表示。 例1將固體NH4I置于密閉容器中,在某溫度下發(fā)生下列反應: NH4I(g) NH3(g)+Hl(g) 2HI(g) H2(g)+I2(g) 當反應達到平衡時,c(H2)=05 molL-1,c(HI)=4 molL-1,則NH3的濃度為( ) A35 molL-1 B4 molL-1 C.45 molL-1 D5 molL-1 解析:本題中物質(zhì)之間量的關系可表示如下: 剩余的HI(平衡時的HI) 轉(zhuǎn)化為H2的HI NH3總量:HI總量 由平衡時H2的濃度為O5 molL-1可知,在反應2Hl(g) H2(g)+H2(g)中HI的轉(zhuǎn)化濃度必然是l molL-1。由HI的平衡濃度為4 molL-1可知,未轉(zhuǎn)化前HI的濃度為5 molL-1,此濃度也就是由NH4l分解后產(chǎn)生的HI濃度。從反應NH41(s) NH3(g)+ HI(g)可知,NH3的濃度與分解后產(chǎn)生的HI濃度相等,故NH3的濃度為5 molL-1。 答案:D 例2在5 L的密閉容器中充入2 mol A氣體和1 mol B氣體,在一定條件下發(fā)生反應:2A(g)+B(g) 2C(g),達到平衡時,在相同溫度下測得容器內(nèi)混合氣體的壓強是反應前的,則A的轉(zhuǎn)化率為 ( )A67 B50 C25 D.5解析:本題是一道基礎的化學平衡計算題,只需直接由反應前后的壓強之比列式便可得解,設A的轉(zhuǎn)化率為x。 2A(g) + B(g) 2C(g) n總 起始物質(zhì)的量(mol) 2 l 0 3 轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量(mol) 2x x 2x 平衡物質(zhì)的量(mol) 2-2x 1-x 2x 3-x 因為恒溫恒容下, , 即,得x=0.5即50%。 答案:B 三、化學平衡移動原理在生產(chǎn)、生活中的應用 化學平衡研究的是可逆反應進行的方向和程度,但是更重要的是利用外界條件的改變。改變它的程度,使之對生產(chǎn)和生活有利。例如450及101 kPa時,氮、氫合成氨的產(chǎn)率僅0.3,即反應進行的程度太低,如果不通過外界條件的控制來提高反應進行的程度,那么合成氨的反應用于生產(chǎn),實際上沒有什么意義。 事實上,反應的速率和反應進行的程度都可以通過條件的改變加以控制。 乙醇(酒精)和乙酸(又名醋酸)可以發(fā)生酯化反應生成乙酸乙酯(一種有機溶劑,又名香蕉水)。l mol乙酸和l mol乙醇反應時,酯化極限為,而常溫下達到這個極限(即達到平衡)需要16年。如果溫度升到150,縮短到只要幾天就達到平衡。如果加入適量濃硫酸作催化劑,l2小時即可達到平衡,但反應進行的程度仍只有。實際生產(chǎn)中,可采取兩種措施提高這個極限,第一是適當加大廉價原料乙醇的用量,第二是生產(chǎn)過程中利用乙酸乙酯的易揮發(fā)性,不斷地把生成的乙酸乙酯從反應混合物中分離出去。同時采取這兩種措施能又快又多地生產(chǎn)出乙酸乙酯。 日常生活中也不乏這樣的事例,如人的牙齒在唾液中存在下列平衡:脫礦礦化 Ca5(P04)3OH(s) 5Ca2+3P0+OH- 口腔中如果保留酸性物質(zhì),就會降低OH-離子濃度,使平衡向脫礦方向移動,牙齒受到腐蝕。使用含氟牙膏,加氟加鈣,平衡向礦化方向移動,牙齒受到保護,甚至牙齒的質(zhì)地變得更好。法國科學家勒夏特列潛心研究外界條件影響化學平衡的問題,于1888年發(fā)現(xiàn)勒夏特列原理,此原理廣泛應用于化工生產(chǎn),使化學反應獲得較高的產(chǎn)量,大大提高了工業(yè)生產(chǎn)的效益。綜合能力訓練 1在一個6 L的密閉容器中,放入3 L X(g)和2 L Y(g)。在一定條件下發(fā)生下列反應:4X(g)+3Y(g) 2Q(g)+nR(g),達到平衡后,容器內(nèi)溫度不變,混合氣體的壓強比原來增加5,X的濃度減小了,則該反應方程式中的n值是 ( )A3 B4 C5 D6答案:D2右圖為裝有活塞的密閉容器,內(nèi)盛224 mL一氧化氮,若通人112 mL氧氣(氣體體積均在標準狀況下測定),保持溫度、壓強不變,則容器內(nèi)的密度( ) A等于1.369 gL-1 B等于2.054 gL-1 C在1.369 gL-1和2.054 gL-1之間 D大于2.054 gL-1 答案:D 3某體積可變的密閉容器。盛有適量的A和B的混合氣體,在一定條件下發(fā)生反應 A+3B 2C 若維持溫度和壓強不變,當達到平衡時,容器的體積為V L,其中C氣體的體積占10。下列推斷正確的是 ( ) 原混合氣體的體積為1.2V L 原混合氣體的體積為1.lV L 反應達到平衡時氣體A消耗掉0.05V L 反應達到平衡時氣體B消耗掉O.05V L A B C D 答案:A- 配套講稿:
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