化学平衡的移动教学案

1 / 43 化学平衡的移动教学案 本资料为 WoRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址 第三单元化学平衡的移动 第 1 课时 影响化学平衡状态的因素 目标要求 1.知道浓度、温度、压强等条件改变时，化学平衡状态将会被打破。 2.掌握浓度、温度、压强等条件对化学平衡影响的结果以及有关的解释。 3.理解勒夏特列原理。 1浓度的变化对化学平衡的影响 实验探究 实验原理： cr2o2 7 H2o2cro2 4 2H 橙色 黄色 实验步骤： 取两支试管各加入 L 1k2cr2o7 溶液。 向一支试管中滴加 1molL 1HNo3 溶液，观察并记录溶液的颜色。 向另一支试管中滴加 1molL 1NaoH 溶液，观察并记录溶液颜色的变化。 实验现象：如下表所示。 步骤滴加 1molL 1HNo3 溶液滴加 1molLNaoH溶液 2 / 43 溶液颜色溶液橙色加深溶液黄色加深 实验结论：增加 H的浓度，平衡向逆反应方向移动，溶液橙色加深；增加 oH的浓度，减小 H的浓度，平衡向正反应方向移动，溶液黄色加深。 基本规律：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；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。 2压强的变化对化学平衡的影响 其他条件不变时，对于有气体参加的反应，增大压强，会使平衡向着气体体积减小的方向移动；减小压强，会使平衡向着气体体积增大的方向移动。但是压强改变，对于有气体参与而反应前后气态物质系数不变的反应来说，平衡不移动。 3温度的变化对化学平衡的影响 实验探究 实验原理： co2 4cl cocl2 4 H0 粉 红色 蓝色 实验步骤：取 3 支试管，向其中各加入适量 cocl2的盐酸溶液，将试管分别置于热水、冰水和室温下。 实验现象及结论： 溶液的颜色平衡移动的方向 室温粉红色平衡不移动 热水溶液蓝色加深升温，平衡向正反应方向移动 3 / 43 冰水溶液粉红色加深降温，平衡向逆反应方向移动 基本规律：其他条件不变时，升高温度，平衡向着吸热方向移动；降低温度，平衡向着放热方向移动。 4勒夏特列原理 如果改变影响平衡的条件之一 (如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度 )，平衡将向着减弱这种改变的方向移动。 知识点一 外界条件的改变对化学平衡的影响 1在新制的氯水中存在平衡： cl2 H2oH cl Hclo，若向氯水中投入少量碳酸钙粉末，溶液中发生的变化是( ) A H浓度减小， Hclo浓度减小 B H浓度增大， Hclo浓度增大 c H浓度减小， Hclo浓度增大 D H浓度增大， Hclo浓度减小 答案 c 解析 碳酸的酸性弱于盐酸而强于次氯酸，向氯水中投入少量碳酸钙粉末后，它与盐酸反应，而不与次氯酸反应。又由于 H浓度减小，平衡 cl2 H2oH cl Hclo 向正反应方向移动，故 Hclo 浓度增大。 2对已达化学平衡的下列反应 2X(g) y(g)2Z(g)减小压强时，对反应产生的影响是 ( ) 4 / 43 A逆反应速率增大，正反应速率减小，平衡向逆反应方向移动 B逆反应速率减小，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动 c正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向运动 D正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动 答案 c 解析 减小压强、体系中各组分浓度都减小，所以正、逆反应速率都减小，平衡向气体体积增大的方向移动。 3关节炎是因为在 关节滑液中形成了尿酸钠晶体，尤其是在寒冷季节易诱发关节疼痛，其化学机理如下： HUr H2oUr H3o， 尿酸 尿酸根离子 Ur (aq) Na (aq)NaUr(s)。下列对反应 的叙述正确的是 ( ) A正反应为吸热反应 B正反应为放热反应 c升高温度，平衡向正反应方向移动 D降低温度，平衡向逆反应方向移动 答案 B 解析 题意中明确指出 “ 尤其是在寒冷季节易诱发关节疼痛 ” ，说明温度降低，反应 Ur (aq) Na (aq)NaUr(s)5 / 43 的平衡向正反应方向移动， 可知其正反应为放热反应。 知识点二 勒夏特列原理 4下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是 ( ) A在溴水中存在如下平衡： Br2 H2oHBr HBro，当加入NaoH溶液后颜色变浅 B对 2H2o22H2o o2 的反应，使用 mno2 可加快制 o2 的反应速率 c反应 co No2co2 No H0 ，升高温度使平衡向逆反应方向移动 D合成氨反应： N2 3H22NH3 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 的浓度 减压 加催化剂 恒压通入惰性气体，能提高cocl2转化率的是 ( ) A B c D 答案 B 解析 要提高 cocl2 的转化率，平衡需正向移动。已知可逆反应的正反应是一个气体化学计量数之和增大、吸热的反应。故 升温符合。 恒容通入惰性气体平衡不移动，不符合要求。 增加 co 浓度，平衡逆向移动。 减压平衡正向移动。 催化剂不影响化学平衡。 恒压下通入惰性气体相当于减压，平衡正移，故正确答案为 B。 3下列说法正确的是 ( ) A其他条件不变，增大某一反应物的浓度，反应物的转化8 / 43 率一定都增大 B对于有气体参加的反应，其他条件不变，增大压强，体积缩小，体系中各气体的浓度一定增大 c对于有气体参加的反应，改变压强使平衡向右移动，生成的气体的浓度一定增大 D增大反应物的浓度，平衡向右移动，生成物的体积分数一定增大 答案 B 解析 在平衡体系中，增大某一反应物的浓度，该反应物的转化率降低，对于有气体参 加的反应，只要增大压强，各组分浓度同时增大，而减小压强，各组分浓度同时减小。 4对于密闭容器中的可逆反应： mX(g) ny(s)pZ(g) H 0，达化学平衡后，改变条件，下列表述不正确的是 ( ) A增大压强，化学平衡不一定发生移动 B通入氦气，化学平衡不一定发生移动 c增加 X 或 y 的物质的量，化学平衡一定发生移动 D其它条件不变，升高温度，化学平衡一定发生移动 答案 c 解析 由于该反应体积变化不明确，故改变压强不能确定化学平衡是否移动， A 项正确；在恒容条件下充入氦气，没有改变平 衡体系各物质的浓度，平衡不移动， B 项正确；由于y 为固体，改变其用量不影响化学平衡， c 项不正确；对任9 / 43 何反应改变温度，均改变平衡状态，故 D 正确。 5一定量的混合气体在密闭容器中发生如下反应： mA(g) nB(g)pc(g) qD(g)，达到平衡后，温度不变，将气体体积缩小到原来的一半，当达到新平衡时， c 的浓度变为原来的倍，则下列叙述正确的是 ( ) A m np qB m n0， B、 D 错；温度不变，容器体积增大，即由 1L 变为10 / 43 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 mz w，正反应是放热反应 B x yz w，正反应是吸热反应 c x yz w，逆反应是吸热反应 答案 B 解析 m mn， m 为定值， m 增大，则 n 减小，若 x yz w，升温，平衡向吸热反应方向移动，正反应为吸热反应；若 x yp。据此可对以下诸 问题作出分析。 10可逆反应 3A(g)3B(？ ) c(？ ) H0 达到化学平衡后，升高温度。用 “ 变大 ” 、 “ 变小 ” 、 “ 不变 ” 或 “ 无法确定 ” 填空。 (1)若 B、 c 都是气体，气体的平均相对分子质量 _； (2)若 B、 c 都不是气体，气体的平均相对分子质量_； (3)若 B 是气体， c 不是气体，气体的平均相对分子质量_； (4)若 B 不是气体， c 是气体： 如果 A 的摩尔质量大于 c 的摩尔质量，气体的平均相对分13 / 43 子质量 _； 如果 A 的摩尔质 量小于 c 的摩尔质量，气体的平均相对分子质量 _。 答案 (1)变大 (2)不变 (3)变大 (4) 变大 变小 解析 混合气体的平均摩尔质量在以 gmol 1 为单位时数值上等于其平均相对分子质量，因此可用气体的m(总 )/n(总 )来推算平均相对分子质量的变化， (1)(3)可用此法；对于 (2)气体只有一种，所以不变；对于 (4)属于两组分气体混合物，则只要看两种气体的比例及摩尔质量大小。 第 2 课时 化学平衡中的数形结合问题 目标要求 1.能根据 化学反应的建立和化学平衡移动原理画出常见的图象。 2.会分析常见的关于化学平衡的图象题。 一、表示平衡建立的图象 1速率 时间图 2浓度 时间图 以 H2(g) I2(g)2HI(g)为例，按要求画出如下图象： 要求： (1)容积为 1L 不变的密闭容器中加入 H2(g)、 I2(g)各 1mol，平衡时 HI为。 (2)在 1L密闭容器中加入 2molHI。 14 / 43 二、表示平衡移动的图象 1速率 时间图 (1)如图 ，该平衡向正反应方向移动。 此图是增加反应物浓度引起的平衡移动。 (2)如图 ，可能是改变什么条件引起的平衡移动？并判断其对应的化学反应的特点。可能是升高温度引起的平衡移动，如果是升高温度，则该反应的正反应是吸热反应；也可能是增大压强引起的平衡移动，如果是增大压强，则该反应的正反应是气体体积减小的反应。 (3)下列哪个反应一定不符合图 _D_ 。 A N2(g) 3H2(g)2NH3(g) H0 c c(s) H2o(g)co(g) H2(g) H0 D H2(g) I2(g)=2HI(g) Hp2，从 p1、 p2的关系又看出当压强大时，反应物的转化率 小，故知该15 / 43 反应的正反应是气体总体积增大的反应。 知识点一 速率、浓度与时间图象 1对于可逆反应 mA(g) nB(s)pc(g) qD(g)，反应过程中，其他条件不变时，产物 D 的物质的量分数 D%与温度 T 或压强p 的关系如下图，下列说法正确的是 ( ) A降温可使化学平衡向正反应方向移动 B使用合适的催化剂可使 D%有所增加 c化学方程式中化学计量数： mp q D B 的颗粒越小，正反应速率越快，有利于平衡向正反应方向移动 答案 A 2 合 成 氨 反 应 ： N2(g) 3H2(g)2NH3(g) H mol 1，在反应过程中，正反应速率的变化如下图： 下列说法正确的是 ( ) A t1时升高了温度 B t2时使用了催化剂 c t3时增大了压强 D t4时降 低了温度 答案 B 3在容积固定的密闭容器中存在如下反应： A(g)3B(g)2c(g) Hn， Q0B mn p， Q0c mn，Q0D mn p， Qp4， y 轴表示 A 的转化率 B p3p4， y 轴表示 B 的质量分数 c p3p4， y 轴表示混合气体的密度 D p3p4， y 轴表示混合气体的平均相对分子质量 答案 B 解析 根据图 中三个状态下到达平衡的时间可知T1T2， p1p2；温度从 T1 降至 T2， c 的百分含量增大，故正反应放热， H0 ；压强从 p1 增至 p2， c 的百分含量增大，故方程式中 c 的系数 0x2， x 1；所以 B 的质量分数随温度升高而增大，随压强增大而减小， B项描述与图 不符， A、 c、 D 项描述正确。 18 / 43 在 kI溶液中存在下列平衡： I2(aq) I (aq)I 3(aq) 某 I2、 kI混合溶液中， I 3 的物质的量浓度 c(I 3)与温度 T 的关系如图所示 (曲线上任何一点都表示平衡状态 )。下列说法不正确的是 ( ) A反应 I2(aq) I (aq)=I 3(aq)的 Hk2 c若反应进行到状态 D 时，一定有 v 正 v逆 D状态 A 与状态 B 相比，状态 A 的 c(I2)大 答案 D 解析 由图象知： c(I 3)随温度升高而减小，故该可逆反应的正反应为放热反应， Hk2，B 正确；反应进行到状态 D 时， c(I 3)v 逆， c 正确；状态 A 状态 B， c(I 3)减小，化学平衡逆向移动， c(I2)增大，即状态 B 的 c(I2)大， D 错误。 练基础落实 1.如图是可逆反应 A 2B2c 3D 的化学反应速率与化学平19 / 43 衡随外界条件改变 (先降温后加压 )而变化的情况。由此可推断 ( ) A正反应是放热反应 B D 可能是气体 c逆反应是放热反应 D A、 B、 c、 D 均为气体 答案 A 解析 降温后 v 正 v 逆，平衡向正反应方向移动，证明正反应放热，加压后 v 正 v 逆，平衡向正反应方向移动，正反应体积减小， D 不可能是气体。 2.有一化学平衡： mA(g) nB(g)pc(g) qD(g)，如图是表示A 的转化率与压强、温度的关系，分析下图可以得出的正确结论是 ( ) A正反应是吸热反应，且 m np q B正反应是吸热反应，且 m np q D正反应是放热反应，且 m np q；压强不变，温度越高， A 的转化率越大，得出：正反应吸热 。 3汽车尾气净化中的一个反应如下： No(g) co(g)12N2(g) co2(g) H mol 1 在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是 ( ) 答案 c 解析 对于放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，k 值减小， co的转化率降低， A、 B 错误；温度不变， k 值不变， c 正确；增加 N2 的量，平衡向逆反应方向移动， No 的转化率降低， D 错误。 4反应 N2o4(g)2No2(g) H 57kjmol 1，在温度为 T1、 T2 时，平衡体系中 No2 的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是 ( ) A A、 c 两点的反应速率： Ac B A、 c 两点气体的颜色： A 深， c 浅 c由状态 B 到状态 A，可以用加热的方法 D A、 c 两点气体的平均相对分子质量： Ac 答案 c 21 / 43 解析 A、 c 两点温度相同而压强不同，增压平衡逆向移动，No2 的体积分数减小，但增压也会增大浓度，反应速率：Ac，颜色还是 c 深 (浓度大 )；由于平衡逆向移动，气体分子数减少，根据 m m/n，气体的平均相对分子质量 Ac；故 A、 B、 D 均错。 练方法技巧 5取五等份 No2，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应： 2No2(g)N2o4(g) H2)或大于等于 3(3 ) 解析 (1)催化剂能够加快反应速率，缩短反应达到平衡时的时间，所以 a 曲线表示有催化剂时的情况， b 曲线表示无催化剂时的情况。 (2)恒温恒容条件下，向平衡体系中通入稀有气体，平衡不移动；恒温恒压条件下，向平衡体系中通入稀有气体，平衡向体积增大的方向移动。 (3)由丙图可知，恒压条件下，升高温度，平衡向正反应方向移动，所以正反应为吸热反应；恒温条件下，增大压强，平衡向逆反应方向进行，所以正反应为体积增大的反应，x2。 8在一容积为 2L的密闭容器内加入的 N2和的 H2，在一定条件下发生如下反应 ： N2(g) 3H2(g)2NH3(g) H 0。反应中 NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示： (1)根据图示，计算从反应开始到平衡时，平均反应速率v(NH3)为 _。 25 / 43 (2)反应达到平衡后，第 5 分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，则 NH3 的物质的量浓度不可能为_。 a L 1b L 1c L 1d L 1 (3)反应达到平衡后，第 5 分钟末，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡 _移动 (填 “ 向逆反应方向 ” 、 “ 向正反应方向 ” 或 “ 不 ”) ，化学平衡常数 _(填 “ 增大 ” 、 “ 减小 ” 或 “ 不变 ”) 。 (4)在第 5 分钟末将容器的体积缩小一半后，若在第 8 分钟末达到新的平衡 (此时 NH3 的浓度约为 L 1)。请在图中画 出第 5 分钟末到达新平衡时 NH3浓度的变化曲线。 答案 (1)L 1min 1 (2)ac (3)向正反应方向 不变 (4) 解析 (1)由图象知： v(NH3) ct L 14minL 1min 1。 (2)合成氨的反应为可逆反应，不可能进行到底，根据反应方程式和题给数据， NH3浓度的最大值为： L 1，在改变温度后，平衡要移动，达新的平衡后 NH3的浓度肯定26 / 43 不是 L 1。 (3)缩小体积，相当于 增大压强，平衡向正反应方向移动，由于温度未变，平衡常数不变。 (4)在 5 分钟末将容积减小一半， c(NH3)瞬间增大为原来的二倍，在 8 分钟末建立新平衡，图象见答案。 9某温度时，在 2L密闭容器中气态物质 X 和 y 反应生成气态物质 Z，它们的物质的量随时间的变化如下表所示。 t/minX/moly/molZ/mol (1)根据表中数据，在该题图中相应位置上画出 X、 y、 Z 的物质的量 (n)随时间 (t)变化的曲线： (2)体系中发生反应的化学方程式是 _； (3)列式计算该反应在 0 3min 时间内产物 Z 的平均反应速率： _； 27 / 43 (1)该反应达到平衡时反应物 X 的转化率 等于_； (5)如果该反应是放热反应。改变实验条件 (温度、压强、催化剂 )得到 Z 随时间变化的曲线 、 、 ( 如上图所示 )，则曲线 、 、 改变的实验条件分别是： _ ； _ ； _ 。 答案 (1) (2)X 2y2Z (3)v(Z) cZt nZVt 3min L1min 1 (4)45% (5)升高温度 加入催化剂 增大压强 解析 (1)画出对应的点直接连接起来即可。 (2)由 0 1min 时， n(X)n(y)n(Z) 122 知该反应的化学方程式为： X 2y2Z。 (3)v(Z) cZt nZVt 3min L28 / 43 1min 1 (4)X 的 转 化 率 nXnX 初 100% 100% 45%。 (5)由题中图象知：平衡时， 曲线平衡时所用时间比原平衡时 (9min)短，且生成 Z 的量减少，故 曲线改变的条件是升高温度； 曲线的 Z 的物质的量与原平衡时相同，但达到平衡的时间缩短为 1min，故 曲线改变的条件是加入催化剂； 曲线平衡时所用时间比原平衡时 (9min)短，且生成 Z的量增加， 故 曲线改变的条件是增大压强。 第 3 课时 等效平衡 目标要求 1.理解等效平衡的概念。 2.能够判断并建立等效平衡。 一、等效平衡的含义 在一定条件下 (恒温恒容或恒温恒压 )，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同，这样的平衡称为等效平衡。 二、等效平衡的分类 (1)对于恒温、恒容条件下的体积可变的反应 如果按方程式中的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同 ，则建立的29 / 43 化学平衡状态是等效的。 结果：达到平衡后，各组分的百分含量及各组分的浓度都是相等的。 例如，一定条件下的可逆反应： 2So2 o2 2So3 2mol1mol0mol 0mol0mol2mol 上述三种配比，按方程式的计量关系均转化为反应物，则So2 均为 2mol、 o2 均为 1mol，三者建立的平衡状态完全相同。 (2)对于恒温、恒容条件下的体积不变反应以及恒温、恒压的可逆反应 (无论体积可变或不变 ) 如果按方程式的化学计量关系 转化为方程式同一半边的物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡状态是等效的。 结果：达到平衡后，各组分的百分含量相同，但各组分的浓度并不一定相同。 例如： H2(g) I2(g)2HI(g) 1mol1mol0mol 30 / 43 2mol2mol1mol 上述两种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，两种情况下 H2(g)与 I2(g)的物质的量比均为 11 ，因此上述两种情况建立的化学平衡状态是等效的。 知识点一 恒温、恒容条件下的等效平衡 1已知在等温、等容条件下， 有如下可逆反应： 2A(g)2B(g)3c(g) D(g)。现分别从两条途径建立平衡，途径 ：A、 B 的起始浓度均为 2molL 1；途径 ： c、 D 的起始浓度分别为 6molL 1 和 2molL 1。下列叙述正确的是 ( ) A 、 两种途径最终达到平衡时，体系内混合气体的浓度相同 B 、 两种途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同 c达到平衡时， 途径的反应速率 v1等于 途径的反应速率 v2 D达到平衡时， 途径混合气体的密度与 途径混合气体的密度 相等 答案 B 解析 该反应的条件是在等温等容条件下，且该反应前后气体体积不变。由于途径 相当于 A、 B 的起始浓度均为31 / 43 4molL 1 建立平衡体系，故平衡时各组分的体积百分含量应与 相同，但各组分的浓度以及混合气体的密度则为 的两倍。 2在 1L密闭容器中通入 2molNH3，在一定温度下发生反应：2NH3N2 3H2，达平衡时， N2的物质的量分数为 a%，维持容器的体积和温度不变，分别通入下列几组物质，达到平衡时，容器内 N2的物质的量分数仍为 a%的是 ( ) A 3molH2 和 1molNH3 B 2molNH3 和 1molN2 c 2molN2 和 3molH2 D、 答案 D 解析 由题意可知，是在恒温恒容下的等效平衡，应满足投料相等，利用极限转化法可将各项中物质转化成第一种情况中 NH3的物质的量来比较： A 1molNH3 3molH2 B 2molNH3 1molN2 c 2molNH3 1molN2 D 中 2molNH3，故答案为 D。 3一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应： 2A(g) B(g)3c(g)，若反应开始时充入 2molA和 2molB，达平衡后A 的体积分数为 a%。其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后 A 的体积分数大于 a%的是 ( ) 2molc 32 / 43 2molA 、 1molB和 1molHe(不参加反应 ) 1molB 和 1molc 2molA 、 3molB和 3molc A B c D 答案 A 解析 将选项中的各种配比全部转化为起始时 A和 B的物质的量并与题给平衡进行对比分析： 起 始 时 物 质 的 量 mol 2A(g) B(g)3c(g) 平衡时 ᠄ 0;A 已知 220a% A43230a% B210a% c234301 时，必然 A 的体积分数增加， (A)a% ，如选项 、 ；当n(A)n(B) 1 时， B 的体积分数增加， (A)1， B的物质的量小于 2mol；若 3a 1， B 的物质的量等于 2mol；若 3a丙甲 B乙 丁 甲 丙 c丁 乙 丙甲 D丁 丙 乙 甲 答案 A 解析 本题主要考查外界条件对化学平衡的影响及等效平衡问题。解题时应注意该反应及反应的特点，即反应前后气体体积不变，同时要明确等效平衡的条件。把丙中 amolco和 amolH2o 按化学计量数转成 co2 和 H2 也分别为 amol，则甲与丙是等量等效，则达平衡时 ， n(co)应相等；把丁中amolco 和 amolH2o 按化学计量数转成 co2 和 H2，则起始时36 / 43 丁中 co2为 2amol、 H2为 amol，则与乙等量等效，到达平衡时 n(co)相等。乙与甲相比相当于在甲的平衡中又加入了amol 的 co2，导致平衡正移，则平衡时 n(co)乙 n(co)甲，故选 A。 2对反应 2No2(g)N2o4(g)，在恒温的容器中，欲使cNo2cN2o4比值增大，在温度不变时应采取 ( ) A体积不变，增加 No2的物质的量 B体积不变，增加 N2o4的物质的量 c使体积扩大到原来的 2 倍 D使体积不变充入 N2 答案 c 解析 体积不变无论是增加 No2 物质的量还是增加 N2o4 的物质的量，从效果上来讲，都相当于增大压强，平衡右移，No2相对含量减小， N2o4相对增多，故 A、 B 错； c 项等效于减小压强， c 正确；需要注意的是 B 项单从平衡移动角度看，因 c(N2o4)变大，使 v 正 nB mm， B 选项正确。 练