高中化学 第二章 化学反应速率和化学平衡 第三节 化学平衡第3课时影响化学平衡移动的因素二学.docx

1、高中化学 第二章 化学反应速率和化学平衡 第三节 化学平衡第3课时影响化学平衡移动的因素二学第3课时影响化学平衡移动的因素(二)温度、催化剂对化学平衡移动的影响目标导航1.通过温度对可逆反应速率的影响，理解并掌握温度影响化学平衡移动的规律。2.了解催化剂影响化学反应速率的实质，并进一步探讨对化学平衡的影响，从而了解催化剂在化工生产中的应用。3.根据外界条件对化学平衡的影响，归纳勒夏特列原理。一、温度对化学平衡移动的影响1温度对化学平衡影响的实验探究实验原理2NO2(g) N2O4(g)H56.9 kJmol1红棕色 无色实验装置实验现象热水中红棕色加深；冰水中红棕色变浅实验结论体系受热颜色加深

2、，说明c(NO2)增大，即平衡向吸热反应方向移动；体系冷却颜色变浅，说明c(NO2)减小，即平衡向放热反应方向移动2.温度对化学平衡移动的影响规律【合作探究】1升高温度，平衡向吸热反应方向移动，是因为升高温度，吸热反应的反应速率增大，放热反应的反应速率减小，这种说法对吗？答案不对。对于同一化学反应，升高温度，使v(吸)和v(放)都增大，但吸热反应速率增大的程度更大，即v(吸)v(放)，所以平衡向吸热反应方向移动；反之，降低温度，v(吸)和v(放)都减小，但吸热反应速率减小的程度更大，即v(吸)v(放)，平衡向放热反应方向移动。2温度变化，任何一个化学平衡都会发生移动吗？为什么？答案发生移动，因

3、为任何化学反应都伴随能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态，都会受温度影响而发生移动。3以正反应放热的反应为例，画出升温、降温时速率变化图像。答案二、催化剂对化学平衡的影响1加入催化剂可以大大地加快化学反应速率，是因为它可以降低反应的活化能，从而提高活化分子百分数，从而增大反应速率，但是由于催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率，因此它对化学平衡移动无影响。2催化剂不能改变达到化学平衡状态时的反应混合物中的组成含量，但是使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间。【合作探究】1对于平衡aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)H0试画出使用催化剂的速率随时间的变化曲线。答案2对于

4、化学平衡体系I2(g)H2(g) 2HI(g)H0，试根据下图判断由曲线m变为曲线n改变的条件可能是_。答案使用催化剂或缩小容器体积三、勒夏特列原理1原理如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度)，则平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。2注意事项(1)研究对象一定是处于平衡状态的可逆反应。(2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时的平衡移动方向。(3)平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变，但不能完全“消除”这种改变。【合作探究】1一密闭容器中建立N23H2 2NH3H0的平衡体系，此时，N2的浓度为c(N2)，体系的温度为T1，压强为p1，按要求回答下列问题：(1

5、)保持温度、体积不变，通入N2，使N2的浓度变为2c(N2)，平衡向_方向移动，重新平衡后，N2的浓度为_。(2)保持温度不变，压缩体积变为原来的，使压强变为2p1，平衡向_方向移动，重新平衡后体系的压强变为_。(3)保持体积不变，升高体系的温度至2T1，平衡向_方向移动，重新平衡后，体系的温度变为_。答案(1)正反应c(N2)c(N2)2c(N2)(2)正反应p1p2p1(3)逆反应T1T2T12分别画出1题中条件改变时N2浓度、体系压强、温度的变化曲线。答案一、速率变化与改变条件的综合分析【例1】如图所示是表示反应N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H0在某一时间段内反应速率与反应过程的

6、曲线关系图。(1)氨的质量分数最高的一段时间是_(填字母)。At0t1 Bt2t3 Ct3t4 Dt5t6(2)t1、t3、t4改变的条件分别是t1_；t3_；t4_。解析(1)化学平衡都是向左移动，所以最初时的NH3的质量分数最高。(2)t1时，v正、v逆均增大且v逆v正，改变的条件是升温；t3时，v正、v逆均增大，且v正v逆，改变的条件是使用催化剂；t4时，v正、v逆均减小且v逆v正，改变的条件是减小压强。答案(1)A(2)升高温度使用催化剂减小压强【思维模型】变式训练1一定温度下，在2 L的密闭容器中发生如下反应：A(s)2B(g) 2C(g)H0，反应过程中B、C的物质的量随时间变化的

7、关系如图1；反应达到平衡后在t1、t2、t3、t4时分别都只改变了一种条件，逆反应速率随时间变化的关系如图2。下列有关说法正确的是()A反应开始2 min内，v(B)0.1 molL1min1Bt1时改变的条件可能是升高温度Ct3时改变的条件可能是加压，此时c(B)不变Dt4时可能是使用了催化剂，此时c(B)不变答案D解析A项，v(B)0.05 molL1min1；B项，升温，逆反应速率应比原平衡大；C项，t3时反应速率减小，平衡不移动，可能是减压。二、勒夏特列原理在化工生产中的应用【例2】(1)在合成氨工业生产中，通常通过以下途径来提高合成氨的产量或产率。请分析采取这些措施的原因。在反应器中

8、注入过量N2采用适当的催化剂在高压下进行反应在较高温度下进行反应(2)已知2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)H0，其实验数据如下：压强(105 Pa)1.015.0510.150.5101SO2的转化率/% (450 )97.598.999.299.699.7SO2的转化率/% (550 )85.692.994.997.798.3则工业上生产硫酸的合成塔中应选择的适宜温度是_，适宜压强是_。解析(1)根据合成氨的反应特点，从反应的限度来考虑，使用过量的N2和高压可以使平衡向正反应方向移动，提高原料转化率、氨的产率；从反应的速率来考虑，采用催化剂和较高温度能保证反应较快地进行，且使催化剂的

9、活性最佳。(2)从方程式和表中数据可以看出，温度越高，SO2的转化率越低；压强越大，SO2的转化率越高。但在1.01105 Pa即常压条件下，SO2已经有较高的转化率，并且考虑到成本、设备等方面的情况，故采用常压；450 时反应虽然比550 时反应慢一些，但其转化率很理想(且催化剂活性最佳)，故选择450 、1.01105 Pa。答案(1)为了提高H2的转化率，提高产率；使反应具有较快的反应速率；为了提高N2和H2的转化率，提高产率；为了加快反应速率，且使催化剂(铁触媒)的活性最佳。(2)450 1.01105 Pa(常压)【易错警示】1平衡移动原理不仅能用于判断化学平衡的移动方向，也能用于判

10、断溶解平衡等其他平衡移动的方向，可以说，平衡移动原理对所有的动态平衡都适用。2平衡移动原理能用来判断平衡移动的方向，但不能用来判断建立新平衡所需要的时间。变式训练2随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了各国的普遍关注，目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)H49.0 kJmol1测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。(1)反应开始到平衡，

11、H2的平均反应速率v(H2)_molL1min1。(2)H2的转化率为_。(3)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_(填字母)。A升高温度B充入He(g)，使体系压强增大C将H2O(g)从体系中分离D使用催化剂E缩小容器体积答案(1)0.225(2)75%(3)CE解析(1)v(H2)3v(CO2)30.225 molL1min1。(2)(H2)100%75%。(3)A项，升温，平衡左移，n(CH3OH)/n(CO2)减小；B项充入He(g)，平衡不移动，n(CH3OH)/n(CO2)不变；C项，分离出H2O(g)，平衡右移，n(CH3OH)/n(CO2)增大；D项，使用催化

12、剂，平衡不移动，n(CH3OH)/n(CO2)不变；E项，缩小容器体积，平衡右移，n(CH3OH)/n(CO2)增大。1下列事实能用勒夏特列原理解释的是()A加入催化剂有利于合成氨的反应B压缩氢气与碘蒸气反应的平衡混合气体，颜色变深C500 时比室温更有利于合成氨的反应D将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应答案D解析A、B两项，改变条件平衡均不移动，不能用勒夏特列原理解释；C项，根据勒夏特列原理，温度越低，NH3%越高，采取500 ，主要考虑催化剂的活性和反应速率问题；D项，将混合气体中的氨液化，相当于减小了生成物的浓度，平衡正向移动，有利于合成氨反应。2已知反应A2(g)2B2(g) 2AB

13、2(g)的H0。t1时刻反应达到平衡，并测得C在容器中的体积分数为1。t2时刻改变某一条件(其他条件不变)，C在容器中的体积分数的变化如图所示，则t2时刻改变的条件是()A加入1 mol氦气 B加入1 mol CC增大压强 D升高温度答案D解析氦气与该反应无关，在恒压条件下加入氦气相当于减小压强，但反应前后气体分子数相等，平衡不移动，气体C的体积分数不变，A错；增加C的物质的量，恒压条件下或恒容条件下都是等效平衡，C的体积分数不变，B错；增大压强平衡不移动，C的体积分数不变，C错；升高温度，平衡正向移动，C的体积分数增大，故D正确。 基础过关一、勒夏特列原理的应用1下列事实不能用勒夏特列原理解

14、释的是()A光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小B加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3C可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气D增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO3答案B解析勒夏特列原理只能解释与平衡移动有关的问题。氯水中存在平衡Cl2(g)H2O HClHClO、2HClO2H2ClO2，光照能促使平衡向右移动，使 c(H)逐渐增大，A项正确；催化剂只能加快反应速率，而与平衡是否移动无关，B项错；在氨水中存在平衡：NH3(g)H2O NH3H2O NHOH，在浓氨水中加入NaOH固体，增大的c(OH)使平衡向左移动，使气体在水中的溶解度减小，所以利于NH3的挥发，C项正确。2下

15、列事实不能用勒夏特列原理解释的是()A打开汽水瓶时，有大量气泡溢出B在配制硫酸亚铁溶液时往往要加入一定量铁粉C氨水应密闭保存于低温处D实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气答案B解析配制FeSO4溶液时，加入铁粉是为了防止Fe2被氧化。二、温度对化学平衡移动的影响3在一定条件下，发生反应CO(g)NO2(g) CO2(g)NO(g)，达到化学平衡后，降低温度，混合物的颜色变浅。下列关于该反应的说法正确的是()A该反应为吸热反应B该反应为放热反应C降温后一氧化碳的浓度增大D降温后各物质的浓度不变答案B解析降低温度，平衡向放热反应方向移动，混合物的颜色变浅，说明平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应

16、，只有B项正确。4如图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中：在中加入CaO，在中不加其他任何物质，在中加入NH4Cl晶体，发现中红棕色变深，中红棕色变浅。下列叙述正确的是()A2NO2 N2O4是放热反应BNH4Cl溶于水时放出热量C烧瓶中平衡混合气的平均相对分子质量增大D烧瓶中气体的压强增大答案A解析2NO2(g) N2O4(g)，NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体。中红棕色变深说明平衡左移，平均相对分子质量减小，而CaO和水反应放热，则该反应为放热反应，A对，C错；中红棕色变浅，说明平衡右移，而正反应为放热反应，则证明NH4Cl溶于水要吸收热

17、量，平衡右移时，气体的物质的量减小，压强减小，B、D均错。5如图曲线a表示放热反应2X(g) Z(g)M(g)N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，不可能采取的措施是()A升高温度 BX的投入量增加C加催化剂 D减小容器体积答案A解析因为N为固体，所以该反应为等体反应，所以加催化剂或减小容器体积均能使a曲线变为b曲线；B项，X的投入量增加，相当于缩小体积，所以能使a曲线变为b曲线；升温，平衡左移，X的转化率降低。三、采取措施使化学平衡定向移动6利用反应：2NO(g)2CO(g) 2CO2(g)N2(g)H746.8 kJmol1，可净化汽车尾气

18、，如果要同时提高该反应的速率和NO的转化率，采取的措施是()A降低温度B增大压强同时加催化剂C升高温度同时充入N2D及时将CO2和N2从反应体系中移走答案B解析A项，降温，平衡右移，NO的转化率提高，但反应速率降低，A错；B项，增大压强，平衡右移，NO的转化率提高，加入催化剂，可大幅度加快反应速率，B对；C项，升温，充入N2，平衡左移，NO的转化率降低，C错；D项，移走CO2和N2，平衡右移，但反应速率降低，D错。7已知反应COCl2(g) CO(g)Cl2(g)H0，当反应达到平衡时，下列措施：升温恒容通入惰性气体增加CO浓度减压加催化剂恒压通入惰性气体，其中能提高COCl2转化率的是()A

19、 BC D答案B解析该反应的正反应是吸热反应，升温平衡向正反应方向移动，故可提高COCl2的转化率；恒容通入惰性气体，由于与反应有关的物质的浓度未改变，所以对反应无影响，平衡不移动，故COCl2的转化率不变；增加CO浓度，平衡逆向移动，故COCl2的转化率变小；减压平衡正向移动，所以COCl2的转化率变大；使用催化剂只能影响化学反应速率，对化学平衡无影响；相当于减压，同。综上所述，能提高COCl2转化率的有，故B正确。8对于平衡CO2(g) CO2(aq)H19.75 kJmol1，为增大二氧化碳气体在水中的溶解度，应采用的方法是()A升温增压 B降温减压C升温减压 D降温增压答案D解析该平衡

20、体积缩小，放出热量，所以降温增压，能促使平衡向右移动。四、条件改变对化学反应速率和化学平衡的综合影响9据报道，在300 、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。2CO2(g)6H2(g) CH3CH2OH(g)3H2O(g)下列叙述错误的是()A使用CuZnFe催化剂可大大提高生产效率B反应需在300 下进行可推测该反应是吸热反应C充入大量CO2气体可提高H2的转化率D从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率答案B解析B项，加热可以加快化学反应速率，放热反应也可能在加热条件下进行，故不正确。10在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)O2(

21、g)2SO3(g)H0。某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是()A图表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响B图表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响C图表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化剂效率比乙高D图表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高答案B解析A项，图改变的条件应是增大压强；B项，由于同等程度地加快正、逆反应速率，所以加入的应是催化剂；C项，由于平衡发生了移动，所以加入的不是催化剂；D项，改变的应是温度，且乙的温度高。 能力提升11现有反应：mA(g)nB(g) pC(g)，达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大；当减小压

22、强时，混合体系中C的质量分数减小，则：(1)该反应的逆反应为_(填“吸热”或“放热”)反应，且mn_(填“”、“”或“(2)增大(3)增大减小(4)减小(5)不变解析对反应：mA(g)nB(g) pC(g)达平衡后，升高温度时，B的转化率变大，说明平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应；减小压强时，混合体系中C的质量分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，即mnp，A的质量分数增大；加入B时平衡向正反应方向移动，A的转化率增大；升高温度时，平衡向正反应方向移动，c(C)增大，c(B)减小，即减小；加入催化剂，平衡不移动，混合物的总物质的量不变。12某化学反应2A(g) B(g)D(g)在四个不同条

23、件下进行。B、D起始时均为0 mol，反应物A的浓度(molL1)随反应时间(min)的变化情况如下表：实验序号温度/反应时间/min010203040506018001.00.800.670.570.500.500.502800c20.600.500.500.500.500.503800c30.920.750.630.600.600.6048201.00.400.250.200.200.200.20根据表中数据完成下列填空：(1)实验1，反应在10 min至20 min内用A表示的平均反应速率为_ molL1min1。(2)实验2，c2_，反应经20 min就达到平衡，可推测实验2中还隐含的

24、条件是_。(3)设实验3的反应速率为v3，实验1的反应速率为v1，则v3_v1，且c3_(填“”或“”)1.0。(4)比较实验4和实验1，可推测该反应是_(填“吸热”或“放热”)反应，理由是_。答案(1)0.013(2)1.0使用催化剂(3)(4)吸热温度升高，平衡向右移动解析(1)实验1，反应在10 min至20 min内的平均反应速率v(A)(0.800.67)molL110 min0.013 molL1min1。(2)实验2，由于反应的温度相同，达到平衡时A的浓度相等，所以开始时A的初始浓度也相等，即c21.0，反应在20 min时就已经达到平衡，而实验1在20 min 时还未达到平衡，所以可推测实验2中还隐含的条件是使用催化剂。(3)由于实验3的温度与实验1相同，而平衡时实验3中A的浓度高，而且在10 min时A的浓度也较高，说明在反应开始时c31.0，则v3v1。(4)比较实验4和实验1，由于实验4的温度高于实验1，且开始时A的浓度相同，达到平衡时实验1中A的浓度高，说明升高温度，平衡向正反应方向移动。由于升高温度，平衡向吸热反应方向移动，所以正反应是吸热反应。 拓展探究13在一个体积为2 L的密闭容器中，高温下发生反应：Fe(s)CO2(g) FeO(s)CO