2019_2020学年高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第三单元第2课时温度、催化剂对化学平衡的影响学案.docx

温度、催化剂对化学平衡的影响核心素养发展目标1.变化观念与平衡思想：从变化的角度认识化学平衡的移动，即可逆反应达到平衡后，温度、催化剂改变，平衡将会发生移动而建立新的平衡。2.证据推理与模型认知：通过实验论证说明温度、催化剂的改变对化学平衡移动的影响，构建分析判断化学平衡移动方向的思维模型(勒夏特列原理)。一、温度变化对化学平衡移动的影响1实验探究温度变化对化学平衡移动的影响按表中实验步骤要求完成实验，观察实验现象，填写下表：实验原理Co(H2O)(aq)4Cl(aq)CoCl(aq)6H2O(aq)H0(粉红色)(蓝色)实验步骤实验现象溶液变为蓝色溶液不变色溶液变为粉红色结论(平衡移动的方向)升高温度，平衡向正反应方向移动(即吸热方向)，降低温度，平衡向逆反应方向移动(即放热方向)2.由图像分析温度变化对化学平衡移动的影响已知反应：mA(g)nB(g)pC(g)mnp，当反应达平衡后，若温度改变，其反应速率的变化曲线分别如下图所示：(1)图表示的温度变化是升高，平衡移动方向是向逆反应方向。(2)图表示的温度变化是降低，平衡移动方向是向正反应方向。(3)正反应是放热反应，逆反应是吸热反应。3温度变化对化学平衡移动的影响规律(1)任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。(2)升高温度，v放、v吸均增大，但v吸增大程度大；降低温度，v放、v吸均减小，但v吸减小程度大。(3)当其他条件不变时：温度升高，平衡向吸热反应方向移动；温度降低，平衡向放热反应方向移动。例1反应：A(g)3B(g)2C(g)H0，达平衡后，将反应体系的温度降低，下列叙述中正确的是()A正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向右移动B正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向左移动C正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向右移动D正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向左移动答案C解析降低温度，v正、v逆均减小，平衡向放热反应方向移动，即平衡正向移动。考点催化剂和温度变化对化学平衡移动的影响题点温度影响化学平衡移动的规律例2高温下，某反应达到平衡，平衡常数K。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是()A该反应的化学方程式为COH2OCO2H2B升高温度，逆反应速率减小C恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小D该反应焓变为正值答案D解析平衡常数K，该反应的化学方程式应为CO2H2COH2O，故A错误；升高温度，正、逆反应速率均增大，故B错误；该反应前后气体体积不变，增大压强，各物质浓度均增大，平衡不移动，C错误；温度升高，反应物H2的浓度减小，说明正反应为吸热反应，焓变为正值，故D正确。相关链接温度变化对化学平衡的影响规律化学平衡aAbBcCdDH0aAbBcCdDH0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的变化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逆平衡移动的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，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动二、催化剂对化学平衡的影响1催化剂对化学平衡的影响分析(1)加入催化剂可以大大地加快反应速率，是因为它可以降低反应所需活化能，从而提高活化分子百分数，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)对于N23H22NH3反应，NH3的体积分数如图所示：其中m表示使用催化剂情况，n表示未使用催化剂情况。2催化剂对化学平衡的影响规律当其他条件不变时：催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。例3一定温度下，可逆反应：aX(g)bY(g)cZ(g)在一密闭容器内达到平衡后，t0时刻改变某一外界条件，化学反应速率(v)随时间(t)的变化如图所示。则下列说法正确的是()A若abc，则t0时刻只能是增大了容器的压强B若abc，则t0时刻只能是加入了催化剂C若abc，则t0时刻只能是增大了容器的压强D若abc，则t0时刻只能是加入了催化剂答案D解析从图像可知，t0时刻改变条件后正、逆反应速率同等程度增大，但平衡不移动，若abc，则t0时刻可以是增大压强或使用催化剂；若abc，则t0时刻只能是使用催化剂，D项正确。考点催化剂和温度变化对化学平衡移动的影响题点温度、催化剂对化学平衡影响的综合相关链接解化学平衡移动类题的一般方法化学平衡的实质是v正v逆0，因此只要外界条件改变导致v正v逆，化学平衡就会发生移动。因此判断化学平衡移动方向的一般方法是运用勒夏特列原理分析外界条件的改变对正反应速率和逆反应速率影响程度的相对大小，然后判断平衡是否发生移动及移动的方向。解题思路一般如下：三、化学平衡移动原理1平衡移动过程中的量变分析向一密闭容器中通入1molN2、3molH2发生反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0，一段时间后达到平衡，当改变下列条件后，请填写下列内容：(1)若增大N2的浓度，平衡移动的方向是正向移动；达新平衡时，氮气的浓度与改变时相比较，其变化是减小。但新平衡时的浓度大于原平衡时的浓度。(2)若升高温度，平衡移动的方向是逆向移动；达新平衡时的温度与改变时相比较，其变化是降低。但新平衡时的温度高于原平衡时的温度。(3)若增大压强，平衡移动的方向是正向移动；达新平衡时的压强与改变时相比较，其变化是减小。但新平衡时的压强大于原平衡时的压强。2化学平衡移动原理(又称勒夏特列原理)(1)原理：如果改变影响平衡的条件(如参加反应的化学物质的浓度、压强和温度)之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。(2)原理的适用范围：化学反应平衡等所有的动态平衡，只能解释平衡移动造成的结果或现象。(3)对“减弱这种改变”的正确理解定性角度：用于判断平衡移动的方向。定量角度：“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”。例4下列不能用勒夏特列原理解释的事实是()A红棕色的NO2加压后颜色先变深后变浅B氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系加压后颜色变深C黄绿色的氯水光照后颜色变浅D合成氨工业使用高压以提高氨的产量答案B解析A项，涉及二氧化氮与四氧化二氮的平衡转化，故可以用勒夏特列原理解释；B项，加压后平衡不移动，但体积缩小，浓度增大使颜色变深，不能用勒夏特列原理解释；C项，光照后，次氯酸见光分解，使氯气与水反应的平衡向右移动，故可以用勒夏特列原理解释；D项，合成氨工业加压使化学平衡向右移动，可以用勒夏特列原理解释。考点化学平衡影响因素的综合题点勒夏特列原理的理解与应用例5在密闭容器中进行如下反应：CO2(g)C(s)2CO(g)H0，达到平衡后，若改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化。(1)增加C(s)，则平衡_(填“逆向移动”“正向移动”或“不移动”，下同)，c(CO2)_(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。(2)保持温度不变，增大反应容器的容积，则平衡_，c(CO2)_。(3)保持反应容器的容积和温度不变，通入He，则平衡_，c(CO2)_。(4)保持反应容器的容积不变，升高温度，则平衡_，c(CO)_。答案(1)不移动不变(2)正向移动减小(3)不移动不变(4)正向移动增大解析(1)C为固体，增加C的量，其浓度不变，平衡不移动，c(CO2)不变。(2)增大反应容器的容积，即减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，c(CO2)减小。(3)通入He，但容积和温度不变，平衡不会发生移动，c(CO2)不变。(4)容积不变，升高温度，平衡向吸热方向移动，c(CO)增大。相关链接勒夏特列原理解读(1)勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。此外，勒夏特列原理对所有的动态平衡(如溶解平衡、电离平衡和水解平衡等)都适用。(2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。(3)勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消除，而只能减弱。如果平衡体系的压强为p，若其他条件不变，将体系的压强增大到2p，平衡将向气态物质分子数减小的方向移动，达到新平衡体系的压强介于p2p之间。(4)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纯液体的量；对于有气体存在的化学平衡体系，在恒容、恒温条件下充入惰性气体，未改变影响化学平衡的条件。1对于：2A(g)B(g)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，但是两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。考点温度、催化剂对化学平衡的影响题点温度对化学平衡的影响规律2将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器，恒温下发生反应：H2(g)Br2(g)2HBr(g)HbBabCab。考点催化剂和温度变化对化学平衡移动的影响题点恒容绝热容器中平衡的移动3(2018台州市书生中学月考)反应2A(g)2B(g)E(g)H0，达到平衡时，要使正反应速率降低，A的浓度增大，应采取的措施是()A加压B升温C减少E的浓度D降温答案D解析达平衡时，要使v正降低，可采取降低温度、减小压强或减小浓度的措施；要使c(A)增大，应使平衡向逆反应方向移动，据此结合选项分析解答。本题选D。4反应：X(g)Y(g)2Z(g)H0，达到平衡时，下列说法正确的是()A减小容器体积，平衡正向移动B加入催化剂，Z的产率增大C增大c(X)，X的转化率增大D降低温度，Y的转化率增大答案D解析由X(g)Y(g)2Z(g)H0可知，反应前后气体分子数不变，故减小容器体积，即压强增大，平衡不移动，A项错误；加入催化剂，平衡不移动，故Z的产率不变，B项错误；增大c(X)，X的转化率减小，C项错误；降低温度，平衡向放热反应方向(正向)移动，Y的转化率增大，D项正确。考点化学平衡影响因素的综合题点化学平衡影响因素的综合考查5(2018金华十校调研)一定条件下，二氧化氮和四氧化二氮之间存在下列平衡：2NO2(g)N2O4(g)H”“”“”或“”)v逆。(3)由D状态转变为C状态后，混合气体的总物质的量会_(填“增大”“减小”)。(4)若在注射器中盛有一定量NO2，向内推活塞至原有体积的3/4，达到平衡时其中气体颜色较初始颜色如何变化_，其原理为_。答案(1)(2)(3)减小(4)变深体系的体积缩小，各组分浓度都增大，二氧化氮是红棕色气体，故气体颜色变深，但体积缩小，导致压强增大使平衡2NO2(g)N2O4(g)正向移动，即向生成无色的四氧化二氮的方向移动，气体颜色变浅，移动结果只是减弱了“浓度增大”这一条件的改变，并不能完全消除“浓度增大”的趋势，所以最后组分气体的浓度均比原平衡状态要大，即最后颜色比原来深解析(1)由于C点的压强大于B点的压强，所以反应速率BC。(2)当反应处于A状态时，为平衡状态，v正v逆，A、B、C三点都在平衡线上，所以此三点的正、逆反应速率相等。(3)根据图像知，由D状态转变为C状态，二氧化氮含量减小，该反应向逆反应方向移动，则混合气体的物质的量减小。题组一温度、催化剂对化学平衡的影响1已知反应：2NO2(g)N2O4(g)，把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里，然后用弹簧夹夹住橡皮管，把烧瓶A放入热水里，把烧瓶B放入冰水里，如图所示。与常温时烧瓶内气体的颜色进行对比发现，A烧瓶内气体颜色变深，B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是()A上述过程中，A烧瓶内正、逆反应速率均加快B上述过程中，B烧瓶内c(NO2)减小，c(N2O4)增大C上述过程中，A、B烧瓶内气体密度均保持不变D反应2NO2(g)N2O4(g)的逆反应为放热反应答案D解析升高温度，正、逆反应速率都增大，A项正确；B烧瓶内气体颜色变浅，说明平衡向生成N2O4的方向移动，B烧瓶内c(NO2)减小，c(N2O4)增大，B项正确；容器的容积不变，混合气体的质量不变，A烧瓶、B烧瓶内气体密度都不变，C项正确；放在热水中的A烧瓶内气体颜色变深，放在冰水中的B烧瓶内气体颜色变浅，说明升高温度平衡向生成NO2的方向移动，降低温度平衡向生成N2O4的方向移动，故反应：2NO2(g)N2O4(g)的正反应为放热反应，D项错误。2在一密闭容器中，发生可逆反应：3A(g)3BC(正反应为吸热反应)，平衡时，升高温度，气体的平均相对分子质量有变小的趋势，则下列判断中正确的是()AB和C可能都是固体BB和C一定都是气体C若C为固体，则B一定是气体DB和C不可能都是气体答案C解析正反应吸热，升温，平衡右移。若B、C都为固体，则气体的相对分子质量不变，故A错误；若C为固体，B为气体，平衡右移，气体的总质量减小，总物质的量不变，相对分子质量减小，故B错误，C正确；若B、C都是气体，平衡右移，气体的总质量不变、总物质的量增加，则相对分子质量减小，故D错误。3(2018合肥市九中期中)下列叙述中一定能判断某化学平衡发生移动的是()A平衡常数改变B正、逆反应速率改变C混合物中各组分的浓度改变D混合体系的压强发生改变答案A解析可逆反应的平衡常数只受温度影响，如果平衡常数发生改变则体系的温度必然改变，而温度改变平衡一定会发生移动，A正确。题组二多因素对化学平衡影响的分析4在一定条件下，可逆反应达到化学平衡：I2(g)H2(g)2HI(g)(正反应是放热反应)。要使混合气体的颜色加深，可以采取的方法是()A降低温度B增大H2的浓度C减小容器体积D增大容器体积答案C解析该反应降低温度平衡正向移动，混合气体颜色变浅，A项错误；增大H2浓度平衡正向移动，c(I2)减小，混合气体颜色变浅，B项错误；减小容器体积相当于增大压强，平衡不移动，但c(I2)增大，气体颜色加深，C项正确；增大容器体积，c(I2)减小，气体颜色变浅，D项错误。5t时，某一气态平衡体系中含有X(g)、Y(g)、Z(g)、W(g)四种物质，此温度下发生反应的平衡常数表达式为K，有关该平衡体系的说法正确的是()A升高温度，平衡常数K一定增大B升高温度，若混合气体的平均相对分子质量变小，则正反应是放热反应C增大压强，W(g)的质量分数增加D增大X(g)的浓度，平衡向正反应方向移动答案B解析根据化学平衡常数的表达式可写出化学方程式为2Z(g)2W(g)X(g)2Y(g)。由于不知道该反应的H，无法确定升温时K值的变化，A项错误；升温若混合气体的平均相对分子质量减小，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，B项正确；增大压强，平衡正向移动，W(g)的质量分数减小，C项错误；增大X(g)的浓度，平衡向逆反应方向移动，D项错误。6在水溶液中存在反应：Ag(aq)Fe2(aq)Ag(s)Fe3(aq)HnBQ0，B、D错；温度不变，容器体积增大，即由1L变为2L，若平衡不移动，此时c(Y)应减小为原来一半，现c(Y)比原来的一半大，即减压，平衡向右移动，向气体体积增大的方向移动，所以mn，A错；因为mv正，即平衡逆向移动，因升高温度时，平衡向吸热方向移动，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动。升高温度时，平衡逆向移动，增大压强时，平衡逆向移动，A正确。10.(2018温州市求知中学期中)在如图中a曲线表示一定条件下可逆反应X(g)Y(g)2Z(g)W(s)(正反应放热)的反应过程。要使a曲线变为b曲线，可采取的措施是()A加入催化剂B增大Y的浓度C降低温度D减小体系压强答案C解析使用催化剂，反应速率加快，且X的转化率不变，故A错误；增大Y的浓度，反应速率加快，但化学平衡正向移动，达到平衡时X的转化率增大，故B错误；降低温度，反应速率减慢，该反应的正反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，X的转化率增大，故C正确；反应X(g)Y(g)2Z(g)W(s)中，气体反应物与气体生成物的化学计量数之和相等，则减小体系压强反应速率减