人教版 选择性必修1 化学反应原理 第3课时 影响化学平衡的因素(01).DOCX
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1、第第 3 课时课时影响化学平衡的因素影响化学平衡的因素 【课程标准要求】 1.通过实验探究,了解浓度、压强、温度对化学平衡状态的影响。 2.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、 转化率等相关物理量的变化。 3.能利用平衡常数和浓度商的关系判断平衡移动的方向。 一、化学平衡移动 1.定义 (1)在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态后,如果改变反应条件(温度、浓度、 压强等),平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随着改变,直至达到新的平 衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。 (2)图示 2.化学平衡移动的根本原因 条件改变,v(正
2、)v(逆)。 3.化学平衡移动的方向 条件 改变 若 v(正)v(逆) ,平衡不移动 若 v(正)v(逆) ,平衡向正反应方向移动 若 v(正)v(逆) ,平衡向逆反应方向移动 4.化学平衡移动方向的判断 对于可逆反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)在任意状态下,生成物的浓度和反 应物的浓度之间的关系用 Q(浓度商)c p(C)cq(D) cm(A)cn(B)表示,则: 当 QK 时,v(正)v(逆),反应处于平衡状态; 当 Q0 达到平衡后,改 变以下条件,下列说法正确的是() A.增大压强,正、逆反应速率同等程度增大,平衡不移动 B.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡
3、向正反应方向移动 C.增加 A 的浓度,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大 D.增加 B 的量,正、逆反应速率不变,平衡不移动 答案D 解析反应物 B 是固体,反应后气体体积增大,则增大压强,平衡向逆反应方向 移动,A 项错误;升高温度,正反应速率和逆反应速率均增大,而正反应吸热, 平衡向正反应方向移动,B 项错误;平衡常数只与温度有关,增加气体反应物 A 的浓度,平衡向正反应方向移动,平衡常数不变,C 项错误;反应物 B 是固体, 增大固体的量,正、逆反应速率均不变,平衡不移动。 三、勒夏特列原理 1.内容 (1)如果改变影响平衡的一个因素(如温度、 压强, 以及参加反应的化学物质的浓度),
4、 平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。这就是勒夏特列原理,也称化学平衡 移动原理。 (2)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。 2.原理应用 根据化学平衡移动原理,可以更加科学、有效地调控和利用化学反应,尽可能的 让化学反应按照人们的需要进行。 【微自测】 3.下列变化不能用勒夏特列原理解释的是() A.氢气、碘蒸气、碘化氢气体形成的平衡体系升温后颜色变深 B.在过氧化氢溶液中加催化剂二氧化锰,使单位时间内产生的氧气的量增多 C.合成氨时将氨液化分离,可提高原料的利用率 D.新制氯水久置后颜色变浅 答案B 解析H2和 I
5、2(g)的反应是放热反应,升温平衡逆向移动,I2(g)浓度增大,颜色变 深,能用勒夏特列原理解释,A 正确;催化剂只影响化学反应速率,对平衡状态 无影响,不能用勒夏特列原理解释,B 错误;合成氨时将氨液化分离,减小生成 物浓度,化学平衡正向移动,可提高原料的利用率,能用勒夏特列原理解释,C 正确;新制氯水久置后,颜色变浅,是因为发生反应;Cl2H2OHClHClO, HClO 见光分解,上述平衡正向移动,颜色变浅,能用勒夏特列原理解释。 一、浓度对化学平衡的影响一、浓度对化学平衡的影响 【活动探究】 实验 原理 Fe3 3SCN Fe(SCN)3 (浅黄色)(无色)(红色) 实验 步骤 将上述
6、溶液平均分装在 a、b、c 三支试管中 实验现象 红色红色变浅红色加深 (1)试管 b 中加入铁粉后,溶液颜色变浅的原因是什么? 提示:加入铁粉后发生反应,2Fe3 Fe=3Fe2,c(Fe3)减小,平衡逆向移动, cFe(SCN)3减小,颜色变浅。 (2)试管 c 中滴入浓度更大的 KSCN 溶液,溶液的颜色加深的原因是什么? 提示: 加入浓度较大的 KSCN 溶液, c(SCN )浓度增大, 平衡正向移动, cFe(SCN)3 增大,颜色变深。 (3)在上述实验中,化学平衡状态是否发生了变化?你是如何判断的? 提示:通过溶液颜色的变化可知,化学平衡状态发生了变化。 (4)反应物或生成物浓度
7、的改变是怎样影响化学平衡状态的? 提示:反应物浓度增大或生成物浓度减小,平衡向正反应方向移动;生成物浓度 增大或反应物浓度减小,平衡向逆反应方向移动。 【核心归纳】 浓度对化学平衡影响分析 化学 平衡 aAbBcCdD(A、B、C、D 均不是固体或纯液体物质) 浓度 变化 增大反应物浓 度 减小反应物浓 度 增大生成物浓 度 减小生成物浓 度 反应 速率 变化 v正先增大, v逆 后增大 v正先减小, v逆 后减小 v逆先增大, v正 后增大 v逆先减小, v正 后减小 平衡 移动 方向 正反应方向逆反应方向逆反应方向正反应方向 vt 图像 影响 规律 根据浓度变化判断: 在其他条件不变的情况
8、下,增大反应物的浓度或减小生成物的浓 度,都可以使化学平衡向正反应方向移动;增大生成物的浓度或 减小反应物的浓度,都可以使化学平衡向逆反应方向移动 (1)浓度对化学平衡的影响中的“浓度”是指与反应有关的气体或溶液中实际参 加反应的离子的浓度。 (2)有固体参加的可逆反应,增加固体的量不会对化学平衡造成影响。 (3)在工业生产中,常通过适当增大廉价的反应物的浓度,使化学平衡向正反应方 向移动,可提高价格较高原料的转化率,从而降低生产成本。 【实践应用】 1.在 K2Cr2O7溶液中存在平衡:2CrO2 4(黄色)2H Cr2O2 7(橙色)H2O,溶液 颜色介于黄色和橙色之间,现欲使溶液橙色变浅
9、,可以在溶液中加入() H OH K H2O A.B. C.D. 答案B 解析加入 OH ,c(H)减小,平衡逆向移动,颜色变浅;加入水,溶液体积增 大,离子浓度减小,溶液颜色变浅,c(K )不影响化学平衡。 2.一定温度下,某同学欲探究浓度对化学平衡的影响,设计实验如下: .向 5 mL 0.05 mol/L FeCl3溶液中加入 5 mL 0.05 mol/L KI 溶液, 反应达到平衡后 分成两等份。 .向其中一份中加入 KSCN 溶液,变红,加入 CCl4,振荡,静置,下层显极浅 的紫色。 .向另外一份中加入 CCl4,振荡,静置,下层显紫色。下列说法错误的是() A.实验中发生的反应
10、为 2Fe3 2I 2Fe2 I2 B.水溶液中的 c(I ): C.水溶液中的 c(Fe3 ): D.若在实验中加入少量 FeCl3固体,c(Fe2 )会增大 答案C 解析实验说明实验中的 I 被氧化为 I2,由实验可知实验中发生的反应 为可逆反应:2Fe3 2I 2Fe2 I2,A 项正确;实验中发生的反应为 Fe3 3SCN Fe(SCN)3,加 CCl4,下层显极浅的紫色,说明 2Fe3 2I 2Fe2 I2 因加入 KSCN 后,平衡向逆反应方向移动,I 浓度增大,B 项正确;由上述 分析可知生成 Fe(SCN)3的反应程度比生成 I2的反应程度大,故实验溶液中 Fe3 浓度比实验溶
11、液中的大,C 项错误;在实验中加入少量 FeCl3 固体,2Fe3 2I 2Fe2 I2 平衡向正反应方向移动,c(Fe2 )增大,D 项正确。 二、二、压强对化学平衡的影响压强对化学平衡的影响 【活动探究】 实验原理 2NO2(g)N2O4(g) (红棕色)(无色) 实验装置 实验步骤 用 50 mL 注射器吸入约 20 mL NO2与 N2O4的混合气体(使注射器的活 塞处于处),将细管端用橡胶塞封闭。然后把活塞拉到处,观察管 内混合气体颜色的变化。当反复将活塞从处推到处及从处拉到 处时,观察管内混合气体颜色的变化 压强变化 把活塞从处拉到处,体系压 强减小 把活塞从处推到处,体系压 强增
12、大 实验现象 混合气体的颜色先变浅又逐渐变 深 混合气体的颜色先变深又逐渐变 浅 (1)把活塞拉到活塞处,混合气体颜色先变浅又逐渐变深的原因是什么? 提示:颜色先变浅是因为体积突然变大,c(NO2)变小,颜色变浅;又逐渐变深是 因为压强变小,平衡向生成 NO2的方向移动,c(NO2)增大,颜色变深。 (2)把活塞推到处,混合气体的颜色先变深又逐渐变浅的原因是什么? 提示:颜色变深是因为体积突然变小,c(NO2)变大,颜色变深;又逐渐变浅是因 为压强增大,平衡向消耗 NO2的方向移动,c(NO2)减小,颜色变浅。 (3)有气体参加的反应可能出现反应后气体体积增大、减小或不变三种情况。请根 据三种
13、不同的情况进行分析,体系压强增大会使化学平衡状态发生怎样的变化? 提示: 反应类型(反应后 气体体积的变化) 增大减小不变 压强增大 平衡逆 向移动 平衡正 向移动 平衡不 移动 (4)对于只有固体或液体参加的反应,体系压强的改变会使化学平衡状态发生变化 吗? 提示:固体或液体物质的体积受压强影响很小,可以忽略不计,因此,当平衡混 合物中都是固体或液体物质时,改变压强,化学平衡不发生移动。 【核心归纳】 压强对化学平衡影响的分析(以 aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)平衡为例) 计量数 关系 abcdabcdabcd 体系压强 的变化 增大 压强 减小 压强 增大 压强 减小 压强 增大
14、 压强 减小 压强 反应速 率变化 v 正、v逆 同 时 增 大, 且 v正v 逆 v 正、v逆 同 时 减 小, 且 v逆v 正 v 正、v逆 同 时 增 大, 且 v逆v 正 v 正、v逆 同 时 减 小, 且 v正v 逆 v 正、v逆 同 时 增 大, 且 v正v 逆 v 正、v逆 同 时 减 小, 且 v正v 逆 平衡移 动方向 正反应 方向 逆反应 方向 逆反应 方向 正反应 方向 不移动不移动 vt 图像 规律 总结 (1)对于有气体参加的可逆反应,当达到平衡时,在其他条件不变的情 况下,增大压强(减小容器的容积),平衡向气体体积缩小的方向移动; 减小压强(增大容器的容积),平衡向
15、气体体积增大的方向移动。 (2)对于反应前后气体的总体积没有变化的可逆反应,改变压强,平衡 不移动 (1)无气体参加的可逆反应,由于改变压强不能改变化学反应速率,所以改变压强 不能使无气体物质参加的化学平衡发生移动。 (2)“无关气体”(指不与原平衡体系中各物质反应的气体)对化学平衡的影响: 恒温恒容条件下,原平衡体系 充入“无关气体”体系总压强增大体系中各 组分的浓度不变平衡不移动 恒温、恒压条件下 原平衡体系 充入“无关气体” 容器容积增大体系中各组分的浓度减小 等效于减压 【实践应用】 1.在注射器中充入 NO2与 N2O4的混合气体, 平衡后在恒温下进行压缩, 若容积减 小1 4,则(
16、 ) A.体系颜色比原来深B.体系颜色比原来浅 C.体系颜色不变D.注射器内压强不变 答案A 解析对于可逆反应 2NO2(g,红棕色)N2O4(g,无色)增大压强,平衡右移, NO2的量减小,但 NO2的浓度比原来大,故体系颜色变深。 2.增大压强对 3A(g)B(g)2C(g)2D(s)的平衡状态产生的影响是() A.正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动 B.正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动 C.正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动 D.正、逆反应速率都没有变化,平衡不发生移动 答案C 解析增大压强即缩小容器容积, 容器内各种气体的浓度等倍数增大,
17、固体的“浓 度”不变。A(g)、B(g)浓度增大,正反应速率增大,C(g)浓度增大,逆反应速率 增大。正反应气体分子数减少(D 是固体),增大压强使化学平衡向正反应移动。 三、温度对化学平衡的影响三、温度对化学平衡的影响 【活动探究】 实验 原理 2NO2(g)N2O4(g)H56.9 kJ/mol 红棕色无色 实验 步骤 如图所示,把 NO2和 N2O4的混合气体充入两只连通的烧瓶里,然后 用弹簧夹夹住乳胶管;把一只烧瓶浸泡在热水中,另一只浸泡在冰水 中。观察混合气体的颜色变化 实验 现象 浸泡在热水中浸泡在冰水中 混合气体的红棕色加深混合气体的红棕色变浅 (1)浸泡在热水中的圆底烧瓶中气体
18、颜色加深的原因是什么? 提示:温度升高,平衡向生成 NO2的方向移动,(即吸热反应方向),c(NO2)增大, 颜色变深。 (2)浸泡在冰水中的圆底烧瓶中气体颜色变浅的原因是什么? 提示:温度降低,平衡向消耗 NO2的方向移动,(即放热反应方向),c(NO2)减小, 颜色变浅。 (3)已知:C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H0,升高温度,平衡向哪个方向进 行? 提示:升高温度,平衡向正反应方向进行(向吸热反应方向)。 【核心归纳】 温度对化学平衡影响的分析 化学 平衡 aAbBcCdDH0 aA bBcC dD H0 体系温度 的变化 升高温度降低温度降低温度升高温度 反应速 率变化 v
19、 正、 v逆同时增 大,且 v正v 逆 v 正、 v逆同时减 小,且 v正v 逆 v 正、 v逆同时减 小,且 v正v 逆 v 正、 v逆同时增 大,且 v正v 逆 平衡移 动方向 正反应方向逆反应方向正反应方向逆反应方向 vt 图像 规律 总结 在其他条件不变的情况下,升高温度,平衡向吸热的反应方向移 动;降低温度,平衡向放热的反应方向移动 (1)因为任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热),所以任何可逆反应的化 学平衡状态都受温度的影响。 (2)若某反应的正反应为放(吸)热反应, 则逆反应必为吸(放)热反应, 吸收的热量与 放出的热量数值相等。 【实践应用】 1.对于 2A(g)B(g
20、)2C(g)H0,当温度升高时,平衡向逆反应方向移动, 其原因是() A.正反应速率增大,逆反应速率减小 B.逆反应速率增大,正反应速率减小 C.正、逆反应速率均增大,但是逆反应速率增大的程度大于正反应速率增大的程 度 D.正、逆反应速率均增大,而且增大的程度一样 答案C 解析升高温度会使正、逆反应速率均增大,但是二者增大的程度不一样,所以 升高温度后正、逆反应速率不再相等,化学平衡发生移动。当逆反应速率增大的 程度大于正反应速率增大的程度时,平衡向逆反应方向移动。 2.如图所示, 将充满 NO2和 N2O4混合气体的三个烧瓶关闭弹簧夹后, 分别置于盛 有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中,下列叙
21、述正确的是() A.(3)中烧瓶气体中 c(NO2)最大 B.NH4Cl 溶于水时放出热量 C.2NO2N2O4是放热反应 D.(2)中烧瓶内气体的压强比(1)大 答案C 解析烧瓶中气体颜色深浅与 c(NO2)有关, 由题图可知, (1)中烧瓶内 c(NO2)最大, A 错误;NH4Cl 溶于水时,吸收热量,B 错误;烧杯(1)的水中加入 CaO,CaO 与 水反应生成 Ca(OH)2并放出热量,(1)中温度高于(2)中温度,而温度升高,气体颜 色加深,则反应 2NO2N2O4是放热反应,C 正确;(1)中温度高于(2)中温度, 且温度升高时,平衡 2NO2N2O4向逆反应方向移动,气体总物质
22、的量增加, 故(1)中烧瓶内气体的压强比(2)大,D 错误。 四、勒夏特列原理四、勒夏特列原理 【核心归纳】 1.勒夏特列原理 可逆反应达到平衡后,若改变影响平衡的一个因素(如温度、浓度、压强等)平衡 就向着能够“减弱”这种改变的方向移动。 (1)平衡移动的结果只能减弱外界条件的变化,不能“抵消”外界条件的变化,更 不能“超越”这种变化。如原平衡体系的压强为 p,若其他条件不变,压缩体积 至原体积的 1/2,平衡向气体体积减小的方向移动,达到新平衡时,体系的压强 将介于 p2p 之间。 (2)应用勒夏特列原理时应弄清是否真的改变了影响化学平衡的条件。如改变平衡 体系中固体或液体纯物质的量;对于
23、有气体存在的化学平衡体系,在恒温、恒容 条件下充入与反应无关的气体,未改变影响化学平衡的条件。 2.催化剂对化学平衡的影响 (1)影响规律 由于催化剂能够同等程度的改变正、逆反应速率,因此它对化学平衡的移动无影 响,即催化剂不能改变达到平衡状态时反应混合物的组成,但使用催化剂能改变 反应达到平衡所需时间。 (2)图像解读 含量时间图像速率时间图像 两类 重要 图像 若反应 aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)的 abcd,增大压强,vt 图像与使 用催化剂时 vt 图像相似,故改变条件,平衡不移动但反应速率加快,可能是使 用催化剂,或增大压强(反应前后气体体积不变)。 【实践应用】 1.下
24、列事实不能用勒夏特列原理解释的是() 工业合成氨反应条件选择高温实验室可以用排饱和食盐水的方法收集氯气 使用催化剂可加快 SO2转化为 SO3的速率硫酸工业中, 增大 O2的浓度有利 于提高 SO2的转化率 A.B. C.D. 答案C 解析工业合成氨的反应为放热反应,升高温度,平衡左移,不利于氨气的生 成,不能用勒夏特列原理解释;氯气溶于水的反应是一个可逆反应:Cl2 H2OH ClHClO,因为饱和食盐水中含有大量的氯离子,相当于在氯气 溶于水的反应中增加了大量的生成物氯离子,平衡向逆反应方向移动,氯气溶解 量减小,可以用勒夏特列原理解释;催化剂不影响平衡移动,只能加快化学反 应速率,所以不
25、能用勒夏特列原理解释;增大反应物 O2的浓度,平衡向正反应 方向移动,所以能增大 SO2的转化率,可以用勒夏特列原理解释。综上所述,C 项符合题意。 2.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)H0。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() 选项改变的条件新平衡与原平衡比较 A升高温度X 的转化率变小 B增大压强(压缩容积)X 的浓度变小 C充入一定量 YY 的转化率增大 D使用适当催化剂X 的体积分数变小 答案A 解析升高温度,平衡向吸热的反应方向移动,即逆向移动,X 的转化
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