苏教版选修4 专题2第三单元 化学平衡的移动 学案.doc

1化学平衡的特征是什么？提示：化学平衡的特征可概括为“递、等、动、定、变”。2影响化学反应速率的因素有哪些？提示：浓度、温度、压强、催化剂、反应物的接触面积、固体反应物的颗粒大小等因素。3影响化学平衡常数的因素是什么？提示：影响化学平衡常数的因素只有温度。4写出合成氨反应的化学方程式，并分析该反应的特点。提示：n23h22nh3，该反应h0、sv(逆)，平衡向正反应方向移动。若向该容器中增加c(s)，因为固体的浓度为常数，故改变其用量时，浓度不发生改变，v(正)v(逆)，化学平衡不发生移动。答案：(1)化学平衡(2)正反应方向(3)不 新知探究探究1利用重铬酸根离子与铬酸根离子之间的转化实验探究浓度对化学平衡的影响，填写下列空格。(1)实验原理：cr2oh2o2cro2h 橙色 黄色(2)实验探究：探究2浓度对化学平衡影响的规律及应用(1)浓度对化学平衡的影响规律： (2)应用：适当增加相对廉价的反应物或及时分离出生成物平衡向正反应方向移动提高产物产量，降低成本。必记结论1浓度对化学平衡的影响分析化学平衡aa(g)bb(g) cc(g)dd(g)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逆图像新平衡时速率正、逆反应速率均增大正逆反应速率均减小2.注意事项改变固体或纯液体的用量，平衡不发生移动，原因：固体或纯液体的浓度为常数，改变其用量时未引起化学反应速率的改变。成功体验2对于可逆反应：fecl33kscnfe(scn)33kcl的理解不正确的是()a增大fecl3的浓度，平衡向正反应方向移动b增大kscn的浓度，平衡向正反应方向移动c增大fe(scn)3的浓度，平衡向逆反应方向移动d增大kcl的浓度，平衡向逆反应方向移动解析：选d该可逆反应的本质为fe33scnfe(scn)3，k、cl既不是反应物，也不是生成物，增大kcl的浓度，对该离子反应无影响，故平衡不移动。新知探究探究1根据(教材p52)图219数据，分析压强对合成氨的平衡有何影响？据此，完成下表。可逆反应平衡常数表达式改变压强对平衡的影响增大压强减小压强n2(g)3h2(g) 2nh3(g)k正向移动逆向移动n2o4(g)2no2(g)k逆向移动正向移动feo(s)co(g) fe(s)co2(g)k不移动不移动探究2其他条件不变时，压强改变对化学平衡影响的规律(1)改变容器体积，增大压强化学平衡向着气态物质减少的方向移动；(2)改变容器体积，减小压强化学平衡向着气态物质增多的方向移动。必记结论1压强对化学平衡的影响分析速率变化图像平衡移动方向新平衡时速率加压v(正)、v(逆)同时增大，v(正)v(逆)正向移动正、逆反应速率均增大减压v(正)、v(逆)同时减小，v(正)v(逆)逆向移动正、逆反应速率均减小2.注意事项(1)压强对反应速率、化学平衡移动的影响是通过改变体系中物质的浓度来实现的，故凡是改变了体系的压强但未引起浓度的变化的因素，化学反应速率不变化，化学平衡也不发生移动。(2)在一定温度下，体积恒定的密闭容器中进行的反应n2(g)3h2(g)2nh3(g)，若充入一定体积的he，总压强增大，但反应速率不变化，平衡不发生移动。以h2(g)i2(g)2hi(g)为例的反应前后气体体积不变的反应，改变压强，v(正)、v(逆)同等程度的改变，平衡不移动。成功体验3(好题共享选自人教版教材p32t7)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()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，平衡向逆反应方向移动d正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动解析：选c有气体参加的反应，减压后，化学反应速率减小，而且v正和v逆同时减小，平衡向体积增大的方向移动。4可逆反应：4a(g)b(g)xc(g)，在一定条件下达到平衡时，增大容器内气体压强，平衡左移，则x的值是()a1b2c3 d4解析：选d增大压强，平衡向气体减少的方向移动，故43，选d。新知探究探究1温度对化学平衡影响与反应热的关系(1)实验探究：实验原理co24cl=coclh0 (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实验结论升高温度，平衡向正反应方向移动；降低温度，平衡向逆反应方向移动(2)温度对化学平衡影响的规律：其他条件不变化时，升高温度，化学平衡向吸热方向移动；降低温度，化学平衡向放热方向移动。探究2催化剂与化学平衡催化剂能同等程度的增大正、逆反应的速率，对化学平衡移动无影响，但能缩短达到平衡所需要的时间。探究3平衡移动原理及应用(1)平衡移动原理(又称为勒夏特列原理)：改变影响化学平衡的一个因素，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。(2)平衡移动原理的应用：工业合成氨反应为n2(g)3h2(g)2nh3(g)h0措施原因加入过量的n2促进平衡正向移动，提高h2的转化率采用适当的催化剂加快反应速率采用高压有利于平衡向正反应方向移动采用较高温加快反应速率同时提高催化剂的活性将氨液化并及时分离有利于平衡向正反应方向移动必记结论1温度对化学平衡的影响分析以aa(g)bb(g)cc(g)dd(g)h0为例反应速率变化图像平衡移动方向新平衡时速率升温v(正)、v(逆)同时增大，v(正)v(逆)正向移动正、逆反应速率均减小2.催化剂对化学平衡影响的图像3正确理解化学平衡移动原理(1)对平衡移动原理中“减弱这种改变”的正确理解是：增大反应物的浓度时，平衡将向反应物浓度减小的方向移动；增大压强时，平衡将向气体体积缩小的方向移动；升高温度时，平衡将向吸热反应的方向移动。其中的“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。(2)平衡移动原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，不能简单地根据平衡移动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，才能根据平衡移动原理进行判断。(3)平衡移动原理仅适用于已达平衡的可逆反应体系。对不可逆过程或未达平衡的可逆过程均不能使用勒夏特列原理。此外，平衡移动原理对所有的动态平衡都适用。成功体验5(好题共享选自鲁科版教材p52t2)若反应aa(g)bb(g)cc(g)dd(g)在密闭容器内达到化学平衡以后，升高温度或增大压强都会使平衡混合物中c的质量分数降低，那么：(1)正反应是_热反应；(2)反应物与生成物之间的系数关系是(ab)_(cd)；(填入、)(3)为了提高a的利用率，可以采用什么方法？解析：升高温度或增大压强都会使平衡混合物中c的质量分数降低，说明平衡逆向移动，即逆反应为吸热反应和气体体积减小的反应，则正反应为放热反应和气体体积增大的反应。提高a的利用率，应使平衡向正反应方向移动，采用的方法有增大b的浓度、降低温度或减小压强。答案：(1)放(2)(3)增大b的浓度、降低温度或减小压强6工业生成so3的反应为2so2(g)o2(g) 2so3(g)h0，下列能使平衡向正反应方向移动的是()a加入催化剂b升温c减小压强 d若入一定量的o2解析：选d催化剂仅能改变反应速率，不能引起平衡移动；升温或减小压强平衡向逆反应方向移动；增大o2的浓度，平衡向正反应方向移动。关键语句小结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；增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。2通过改变容器体积，增大压强，平衡向气态物质减少的方向移动；减小压强，平衡向气态物质增多的方向移动。3升高体系温度，平衡向吸热的反应方向移动；降低体系温度，平衡向放热的反应方向移动。4催化剂能够同等程度地增大正、逆反应速率，对化学平衡移动没有影响。5化学平衡移动原理(勒夏特列原理)是指：改变影响化学平衡的一个因素，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。例1合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为：co(g)h2o(g) co2(g)h2(g)hbc，a的转化率增大；acd，转化率增大；ab0d25时，该反应的平衡常数k2.2解析：选d由于固体物质的物质的量改变不会引起平衡的移动，a项错误；加入固体sn(no3)2后，溶液中c(sn2)增大，平衡向左移动，从而使c(pb2)增大，b项错误；升高温度时c(pb2)增大，表明平衡向左移动，逆反应吸热，正反应h0。平衡图像题的解题思路对于例2：(1)画出cr2o的转化率与温度的函数图像。(2)指出溶液的c(h)随温度升高如何变化？提示：(1)温度升高，平衡向逆反应方向移动，cr2o的转化率减小，故该图像可为(2)温度升高，平衡逆向移动，c(h)减小。课堂双基落实1下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是()a打开啤酒瓶盖后产生大量的气泡b对2hi(g)h2(g)i2(g)平衡体系，增大平衡体系的压强可使颜色变深c反应cono2co2no(正反应放热)，升高温度可使平衡向逆反应方向移动d溴水中有下列平衡br2h2ohbrhbro，当加入agno3溶液后，溶液颜色变浅解析：选b勒夏特列原理是用来解释化学平衡移动问题的，解释对象，所有的化学平衡；化学平衡要发生移动。如果平衡不移动不能用勒夏特列原理来解释，如使用催化剂等。b项，对于2hi(g)h2(g)i2(g)平衡体系，增大平衡体系的压强可使颜色变深的原因在于，加压体积缩小，碘蒸气的浓度变大，颜色加深，和勒夏特列原理无关。2为了探索外界条件对反应：ax(g)by(g)cz(g)的影响，将x和y以物质的量之比为ab开始反应，通过实验得到不同条件下达到平衡时z的物质的量分数，实验结果如图所示。下列判断正确的是()ahcbh0，ab0，abcdh0，abc解析：选a由图中数据分析可知，升高温度，平衡体系中z的物质的量分数降低，故该反应是一个放热反应，即hc。3某温度下，某容积恒定的密闭容器中发生如下可逆反应：co(g)h2o(g)h2(g)co2(g)h0当反应达平衡时，测得容器中各物质均为n mol，欲使h2的平衡浓度增大一倍，在其他条件不变时，下列措施可以采用的是()a升高温度b加入催化剂c再加入n mol co和n mol h2od再加入2n mol co2和2n mol h2解析：选d正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，但可逆反应中反应物不能完全转化为生成物，a不正确。催化剂不能改变平衡状态，氢气浓度不变。反应是可逆反应，转化率不可能是100%，c不正确。d中氢气的浓度是原来的2倍，正确。4已知反应mx(g)ny(g)qz(g)pw(s)的hq，在恒容密闭容器中反应达到平衡时，下列说法一定正确的是()a通入氦气使密闭容器中压强增大，平衡向正反应方向移动b增加x的物质的量，混合气体的密度减小c降低温度，混合气体的平均相对分子质量增大dx的正反应速率是y的逆反应速率的m/n倍解析：选da项，通入氦气，压强增大，但不改变浓度，不影响平衡移动，错误；b项，增加x的物质的量，总质量增加，体积不变，密度增大，错误；c项，正反应放热，降低温度平衡正向移动，物质的量减小，但质量也减小，相对分子质量的变化不能判断，错误；d项，速率之比等于化学计量数之比，正确。5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_反应(填“吸热”或“放热”)，且mn_p(填“”、“”或“p。(3)若加入b(维持体积不变)，则a的转化率增大，加入一种反应物，会提高另外一种反应物的转化率。(4)若升高温度，平衡将正向移动，则平衡时b、c的浓度之比将减小。(5)若加入催化剂，加快化学反应速率，但不改变平衡，平衡时气体混合物的总物质的量保持不变。(6)若b是有色物质，a、c均无色，则加入c(体积不变)，平衡逆向移动，混合物颜色加深；而维持容器内压强不变，充入氖气后，体积变大，颜色变浅，虽平衡逆向移动，以减弱这种改变，但再次建立平衡时与原平衡相比，气体混合物颜色仍然变浅。答案：(1)放热(2)增大(3)增大(4)减小(5)不变(6)变深变浅1下列说法正确的是()a可逆反应的特征是正反应速率和逆反应速率相等b在其他条件不变时，使用催化剂只能改变反应速率，而不能改变化学平衡状态c在其他条件不变时，升高温度可以使平衡向放热反应方向移动d在其他条件不变时，增大压强一定会破坏气体反应的平衡状态解析：选b可逆反应的特征是反应过程中，反应物不能完全转化为生成物，a错；催化剂能降低反应的活化能，从而改变(增大)反应速率，缩短达到平衡的时间，但不能影响化学平衡，b正确；在其他条件不变时，升高温度可以使平衡向吸热反应方向移动，c错；增大压强对于非等体积可逆反应来说，一定会破坏气体反应的平衡状态，但对无气体参加的反应或等气体体积的可逆反应，均无影响，d错。2对于平衡体系ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)h0，下列结论中不正确的是()a若温度不变，将容器的体积缩小到原来的一半，此时a的浓度为原来的2.1倍，则mnpqb若平衡时，a、b的转化率相等，说明反应开始时，a、b的物质的量之比为mnc若mnpq，则往含有a mol气体的平衡体系中再加入a mol的b，达到新平衡时，气体的总物质的量等于2a mold若温度不变时，压强增大到原来的2倍，达到新平衡时，总体积一定比原来的1/2要小解析：选d将容器的体积缩小到原来的一半，如果平衡不移动，a的浓度为原来的2倍，现在为2.1倍，平衡逆向移动，逆向是一个气体物质的量减小的反应，a项正确；根据转化率100%，且转化物质的量之比等于方程式化学计量数之比(mn)，则a、b的转化率相等时，a、b的初始物质的量等于mn，b项正确；c项若mnpq，则反应前后气体的物质的量不变，故气体的总物质的量等于2a mol，c项正确；d项，mnpq时，压强增大到原来的2倍，总体积为原来的，d项错误。3已知某可逆反应aa(g)bb(g)cc(g)dd(g)。反应过程中，当其它条件不变时，c的体积分数与温度(t)和压强(p)的关系如图。下列叙述正确的()a正反应为吸热反应b降低温度，正反应速率增大cabcd，c项错误；降低温度，正反应速率和逆反应速率都减小，b项错误；增大压强，c的体积分数升高，平衡向正方向移动，b转化率增大，d项正确。4将等物质的量的x、y气体充入一个容积可变的密闭容器中，在一定条件下发生如下反应并达到平衡：x(g)y(g)2z(g)；h0。当改变某个条件并维持新条件直至达到新平衡，下表中关于新平衡与原平衡的比较，正确的是()选择改变的条件正、逆反应速率变化新平衡和原平衡比较a升高温度逆反应速率增大量大于正反应速率增大量z的体积分数变大b增大压强正反应速率增大，逆反应速率减小z的浓度不变c减小压强正、逆反应速率都减小y的体积分数变大d充入一定量z逆反应速率增大x的体积分数不变解析：选d将等物质的量的x、y气体充入一个容积可变的密闭容器中，在一定条件下发生如下反应并达到平衡：x(g)y(g)2z(g)h0。升高温度，平衡将向逆反应方向移动，z的体积分数减小；增大压强，体积缩小，反应物和生成物浓度均增大，正逆反应速率均增大。该反应前后气体体积没有变化，减压操作平衡不移动，x的体积分数保持不变。5下列图像能正确地表达可逆反应3a(g)b(g)2c(g)(hv(正)，但图中升温时v(正)v逆，b错误；对于c图，先固定温度不变，改变压强，在100曲线上任取两点，改变压强看a的a%变化是否与题意相符，如依图进行加压可知道a%是减小的，而加压向气体体积缩小的方向移动即正向移动，所以a%是减小的，与题意相符，再固定压强，改变温度，按图进行升温而a%是减小的，与题意不相符，c错误；对于d图，跟c图分析方法相同，先固定温度不变，改变压强看a的转化率是否与题意相符，再固定压强不变，改变温度，最后应该得出d图是正确的。6某可逆反应平衡常数表达式为k。达到平衡状态时，如果升高温度(其他条件不变)，则c(no)减小。下列说法正确的是()a反应的热化学方程式为no2(g)so2(g)no(g)so3(g)h0b一定条件下达到平衡时，缩小容器体积，增大体系压强，气体颜色加深c混合气体的平均摩尔质量保持不变，说明反应已达平衡d使用合适的催化剂可使该反应的反应速率和平衡常数增大解析：选ba项，升高温度c(no)减小，说明平衡逆向移动，所以正反应是放热反应，h0，错误；b项，增大体系压强就是缩小容器体积，平衡虽然不移动，但物质浓度均增大，气体颜色加深，正确；c项，该反应前后气体的总质量和总物质的量都不发生变化，因此混合气体的平均摩尔质量保持不变，故不能说明反应已达平衡，错误；d项，使用催化剂可加快化学反应速率，但平衡常数不变，错误。7将e和f加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：e(g)f(s)2g(g)。忽略固体体积，平衡时g的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示： bf 915 、2.0 mpa时e的转化率为60%该反应的s0 k(1 000 )k(810 )上述中正确的有()a4个b3个c2个 d1个解析：选a由题意，增大压强，平衡向逆反应方向移动，因此ba54.0，因aab，正确；根据反应： e(g)f(s)2g(g)反应前(mol): 1 0转化量(mol): x 2x反应后(mol): 1x 2x根据915 时，g的体积分数为2x/(1x)100%75%，x0.6，此时e的转化率为60%，正确；该反应为熵增反应，s0，正确；升高温度，平衡向正反应方向移动，k(1 000 )k(810 )，正确。故选a。8某工厂利用co2和h2合成ch3oh，co2(g)3h2(g)ch3oh(g)h2o(g)h49.0 kjmol1。(1)上述反应达到平衡后，升高温度，平衡_(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。(2)上述反应的化学平衡常数表达式为k_。已知某温度下该反应的平衡常数k1.0，某时刻测得该温度下密闭容器中各物质的物质的量浓度如下表：co2h2ch3ohh2o0.75 moll10.5 moll10.3 moll10.3 moll1则此时正反应速率和逆反应速率的关系是_。av(正)v(逆)bv(正)v(逆)cv(正)v(逆) d无法确定(3)为研究不同条件下反应中h2的物质的量随时间的变化关系，进行了两次不同的实验。两次实验起始时均分别向相同体积的恒容密闭容器中加入3 mol co2和 7 mol h2，实验中测得h2的物质的量(mol)随时间变化的值见下表：1 min3 min5 min7 min9 min11 min实验15.73.52.52.12.02.0实验25.22.62.02.02.02.0若容器的体积为2 l，则实验1中，前5 min内co2的反应速率为_。与实验1相比，若仅改变某一实验条件，则实验2改变的条件是_。解析：(1)该反应为放热反应，则升高温度，平衡逆向移动；(2)根据数据求得：0.30.3/(0.750.53)72/75v(逆)；(3)根据所给数据进行三段式分析： co2(g)3h2(g)ch3oh(g)h2o(g)起始量(mol): 3 7 0 0转化量(mol): 1.5 4.5平衡量(mol): 1.5 2.5v(co2)1.5 mol/(2 l5 min)015 moll1min1；从表格数据分析，实验2与实验1相比，平衡状态没有变化，变化的是到达平衡所需的时间，所以是使用催化剂。答案：(1)逆向(2)a(3)0.15 moll1min1使用了催化剂9(上海高考改编)镍具有优良的物理和化学特性，是许多领域尤其是高技术产业的重要原料。羰基法提纯粗镍涉及的两步反应依次为：ni(s)4co(g) ni(co)4(g)h0完成下列填空：(1)在温度不变的情况下，要提高反应中ni(co)4的产率，可采取的措施有_、_。(2)已知在一定条件下的2 l密闭容器中制备ni(co)4，粗镍(纯度98.5%，所含杂质不与co反应)剩余质量和反应时间的关系如下图所示。ni(co)4在010 min的平均反应速率为_。(3)若反应达到平衡后，保持其他条件不变，降低温度，重新达到平衡时_。a平衡常数k增大bco的浓度减小cni的质量减小dv逆ni(co)4增大(4)简述羰基法提纯粗镍的操作过程。解析：(1)反应是正向气体体积缩小的放热反应，因此，根据平衡移动原理，在温度不变的情况下可采取增大co浓度，加压的方法提高产率；(2)根据题意，反应的ni为1 mol，则生成ni(co)4为1 mol，反应速率为1/(210)0.05 moll1min1；(3)反应是正向气体体积增大的吸热反应，则降低温度平衡逆向移动，平衡常数k、co的浓度、ni的质量、v逆ni(co4)减小；根据反应的特点可提纯粗镍。答案：(1)增大co浓度加压(2)0.05 moll1min1(3)bc(4)把粗镍和co放于一个水平放置的密闭的玻璃容器中，然后在低温下反应，一段时间后在容器的一端加热。10(2015新课标全国卷节选)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为co、co2和h2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：co(g)2h2(g)ch3oh(g)h10co2(g)3h2(g)ch3oh(g)h2o(g)h20回答下列问题：(1)反应的化学平衡常数k表达式为_；图1中能正确反映平衡常数k随温度变化关系的曲线为_(填曲线标记字母)，其判断理由是_。(2)合成气组成n(h2)/n(coco2)2.60时，体系中的co平衡转化率()与温度和压强的关系如图2所示。(co)值随温度升高而_(填“增大”或“减小”)，其原因是_；图2中的压强由大到小为_，其判断理由是_。解析：(1)根据化学平衡常数的书写要求可知，反应的化学平衡常数为kc(ch3oh)/c(co)c2(h2)。反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数k减小，故曲线a符合要求。(2)由图2可知，压强一定时，co的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生co的量增大，而总结果是随温度升高，co的转化率减小。反应的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，co的平衡转化率增大，而反应为气体总分子数不变的反应，产生co的量不受压强的影响，因此增大压强时，co的转化率提高，故压强p1、p2、p3的关系为p1p2p3。答案：(1)k或kpa反应为放热反应，平衡常数数值应随温度升高变小(2)减小升高温度时，反