(2021鲁教版 高中化学选修4 同步教学资源)第2章 第2节 第3课时(01).doc
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1、第第 3 课时课时 影响化学平衡移动的因素影响化学平衡移动的因素(一一) 学业要求 素养对接 能运用浓度、压强、温度对化学平衡的 影响规律,推测平衡移动方向及浓度、 转化率等物理量的变化。 变化观念:外部条件发生变化时平衡会 发生移动。 知 识 梳 理 知识点一、化学平衡的移动 1.定义 在一定条件下,可逆反应达到化学平衡状态,如果改变影响平衡的条件(如浓度、 压强、温度等),化学平衡状态被破坏,直至正、逆反应速率再次相等,在新的 条件下达到新的化学平衡状态。这种现象称作平衡状态的移动,简称平衡移动。 2.图示表示 知识点二、温度、浓度对化学平衡移动的影响 1.温度对化学平衡移动的影响规律 升
2、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.浓度变化对化学平衡移动的影响规律 (1)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。 (2)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。 自 我 检 测 1.化学平衡移动的本质原因是什么? 答案 化学平衡之所以发生移动,本质原因是外界条件的变化引起了正、逆反应 速率发生了变化而不再相等。 2.怎样判断化学平衡移动的方向? 答案 若外界条件改变,引起 v正v逆时,正反应占优势,化学平衡向正反应 方向移动。 若外界条件改变,引起 v正v逆时,逆反应占优势,化学平衡向逆反应方向移 动。 若外界条件改变,引起
3、 v正和 v逆都发生变化,如果 v正和 v逆仍保持相等,化学 平衡就不移动。 3.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。 4.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,因为任何化学反应都伴随能量的变化(放热或吸热),所
4、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。 5.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 6.增加反应物或生成物的用量,化学平衡一定移动吗? 答案 不一定。若反应物或生成物为固体或纯液体,增加用量浓度不变,化学平 衡不移动。 学习任务一、温度对化学平衡影响的探究 【交流研讨】 在生活中,我们知道油性的污垢很难洗涤去除,用热水来洗涤要比用凉水效果好 很多,你知道其中的原因吗? 提示 去除油污就是让油脂水解生成易溶于水的物质, 油脂的水解是个吸热的过 程,所以,温度升高,会让平衡向吸热的方向移动。 【名师点拨】 1.温度对化学平衡影响的实验探究 实验原理 2NO
5、2(g)N2O4(g) H56.9 kJ mol 1 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,说明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NO2减小,即平衡向放热反应方向移动 2.温度对化学平衡影响的解释 从化学平衡的影响因素和 Q 与 K 的关系角度分析,填写下表: 反应类型 温度变化 K 值变化 Q 与 K 关系 平衡移动方向 放热反应 升温 减小 QK 逆向移动 降温 增大 QK 正向移动 吸热反应 升温 增大 QK 逆向移动 【典例 1】 在某温度下,反应 ClF(g)F2(g)ClF3(g) H268 k
6、J mol 1,在密闭容器中达到平衡,下列说法中正确的是( ) A.升高温度,K 不变,平衡向正反应方向移动 B.升高温度,平衡常数变小 C.升高温度,平衡向正反应方向移动,F2的转化率提高 D.降低温度,ClF3的产率提高 解析 题给反应为吸热反应,升高温度,K 增大,平衡向右移动,F2的转化率提 高,降低温度,平衡向左移动,ClF3的产率降低。 答案 C 变式训练 1 下图所示的直形石英玻璃封管中充有 CO 气体。左端放置不纯的镍 (Ni)粉。在一定条件下,Ni 可以与 CO(g)发生如下反应: Ni(s)4CO(g) Ni(CO)4(g) H0, 但 Ni 粉中的杂质不与 CO(g) 发
7、生反应,玻璃管内左右两端的温度分别稳定在 350 K 和 470 K,经过足够长时 间后,右端的主要物质是( ) A.纯 Ni(s)和 Ni(CO)4(g) B.纯 Ni(s)和 CO(g) C.不纯 Ni(s)和 CO(g) D.不纯 Ni(s)和 Ni(CO)4(g) 解析 温度升高,平衡左移,生成 Ni 和 CO,由于右端温度稳定在 470 K,所以 右端主要物质是纯 Ni(s)和 CO(g)。 答案 B 学习任务二、浓度对化学平衡影响的实验探究 在 19 世纪后期, 人们发现炼铁高炉所排出的高炉气中含有相当数量的一氧化碳。 有的工程师认为,这是由于一氧化碳和铁矿石的接触时间不够长造成的
8、,于是英 国耗费了大量资金建造一个高大的炼铁高炉, 以增加一氧化碳和铁矿石的接触时 间。 可是后来发现, 用这个高炉炼铁, 所排出的高炉气中的一氧化碳并没有减少, 其中的原因是什么?那么,增大铁矿石的量能否减少一氧化碳的含量? 提示 高炉炼铁的原理是利用 CO 还原氧化铁,此反应为可逆反应,当反应达到 平衡时,增加反应时间不能改变各种物质的百分含量;增加铁矿石的量不能减少 一氧化碳的含量。 【名师点拨】 1.浓度对化学平衡影响的实验探究 实验原理 Fe3 3SCN Fe(SCN)3(红色) 步骤 1 向盛有 5 mL 0.005 mol L 1FeCl 3溶液的试管中加入 5 mL 0.01
9、mol L 1KSCN 溶液,将溶液均分置于两支试管中 现象 溶液显红色 步骤 2 向其中一支试管滴加饱和 FeCl3 溶液 4 滴,振荡 向另一支试管中滴加 1 mol L 1KSCN 溶液 4 滴 现象 溶液红色加深 溶液红色加深 步骤 3 向两支试管中各滴加 0.01 mol L 1NaOH 溶液 34 滴 现象 均产生红褐色沉淀,溶液红色变浅 实验结论 对Fe3 3SCN Fe(SCN)3的化学平衡, 分别增大Fe3 和SCN 后,Fe(SCN) 3的浓度均增大了,即化学平衡均向正反应方向移动; 滴加 NaOH 溶液,由于 3OH Fe3=Fe(OH) 3,减小了 Fe3 的浓 度,即
10、化学平衡向逆反应方向移动 2.浓度对化学平衡影响的解释 在一定条件下,反应 Fe3 3SCN Fe(SCN)3达到平衡状态,温度一定, 平衡常数 K 为一定值。分析下列条件改变时,浓度商 Q 的变化及平衡移动的方 向,填写下表: 浓度变化 Q 值变化 Q 与 K 关系 平衡移动方向 增大反应物Fe3 减小 QK 逆反应方向 增大生成物Fe(SCN)3 3.若其他条件不变,一次性改变浓度对化学平衡的影响如下表所示: 化学 平衡 aAbBcCdD(A、B、C、D 为气体) 体系 浓度 改变 增大反应物浓度 增大生成物浓度 减小反应物浓度 减小生成物浓度 平衡 移动 方向 正向移动 逆向移动 逆向移
11、动 正向移动 速率 变化 v正先增大,v逆 随后增大,且 v 正v逆 v逆先增大,v正 随后增大,且 v 逆v正 v正先减小,v逆 随后减小,且 v 逆v正 v逆先减小,v正 随后减小,且 v 正v逆 图像 提醒 (1)熟记浓度对化学平衡移动影响的规律。 (2)对于离子平衡体系,注意离子浓度的改变方式,排除不参与反应的离子干扰。 (3)对于容积不变的气固平衡体系,改变固体的量,平衡不移动。 (4)多角度理解气体浓度的改变方式。 【典例 2】 反应 NH4HS(s)NH3(g)H2S(g)在某温度下达到平衡,下列 各种情况下,不会使平衡发生移动的是( ) A.温度、容积不变,通入 SO2气体 B
12、.温度、容积不变,通入 HCl 气体 C.移走一部分 NH4HS 固体 D.容器体积不变,通入 NH3 解析 A 项,SO22H2S=3 S2H2O,H2S减小,平衡右移;B 项,HCl NH3=NH4Cl,NH3减小,平衡右移;C 项,NH4HS 为固体,浓度为常数,移 走后平衡不移动。D 项,通入 NH3,NH3增大,平衡左移。 答案 C 变式训练 2 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
13、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 解析 A 项,多数催化剂能提高化学反应速率;B 项,判断吸热反应和放热反应 是根据体系能量的变化;C 项,充入大量 CO2气体,平衡正向移动,H2的转化 率提高;D 项,平衡正向移动,可提高 CO2和 H2的利用率。 答案 B 1.在体积一定的密闭容器中,反应 Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)达平衡。 该反应的平衡常数 K 与温度的关系如下表所示: 温度/ 500 700 900 K 1.00 1.47 2.40 (1)
14、该反应的化学平衡常数表达式是_。 (2)该反应是_(填“吸热”或“放热”)反应。 (3)若升高温度,CO2转化率的变化是_(填“增大”、“减小”或“不 变”)。 解析 由表格中数据可知,温度越高 K 值越大,推知温度升高平衡向正反应方 向移动,故此反应的正反应为吸热反应。 答案 (1)K CO CO2 (2)吸热 (3)增大 2.某温度下,在 2 L 的密闭容器中,加入 1 mol X(g)和 2 mol Y(g)发生反应:X(g) mY(g)3Z(g)平衡时,X、Y、Z 的体积分数分别为 30%、60%、10%。 在此平衡体系中加入 1 mol Z(g),再次达到平衡后,X、Y、Z 的体积分
15、数不变。 下列叙述不正确的是( ) A.m2 B.两次平衡的平衡常数相同 C.X 与 Y 的平衡转化率之比为 11 D.第二次平衡时,Z 的浓度为 0.4 mol L 1 解析 A 项,由题意可知两种条件下 X、Y、Z 的初始物质的量不同,而最终平 衡状态相同,则两种条件下建立的平衡为温度、容积不变时的等效平衡,故满足 反应前后气态物质计量数之和相等,则 1m3,m2,正确;B 项,温度不 变,平衡常数不变,正确;C 项,X、Y 的初始物质的量之比为 12,根据方程 式可知参加反应的 X、Y 的物质的量之比也为 12,故 X 与 Y 的平衡转化率之 比为 11,正确;D 项,由方程式可知该反应
16、反应前后气体的物质的量不变, 所以第二次平衡时气体的总物质的量为 4 mol,则 Z 的物质的量为 4 mol10% 0.4 mol,Z 的浓度为 0.4 mol 2 L0.2 mol L 1,错误。 答案 D 3.下列对化学平衡移动的分析中,不正确的是( ) 已达到平衡的反应 C(s)H2O(g)CO(g)H2(g),当增加反应物物质的 量时,平衡一定向正反应方向移动 已达到平衡的反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g),当增大 N2的浓度时,平衡 向正反应方向移动,N2的转化率一定升高 有气体参加的反应达到平衡时, 若减小反应器容积时, 平衡一定向气体体积增大的方向移动 有气体参加的反
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