人教版选修4 第2章第3节 化学平衡（第3课时） 学案 (1).doc

第3课时影响化学平衡移动的因素(二)温度、催化剂对化学平衡移动的影响学习目标定位1.通过温度对可逆反应速率的影响，理解并掌握温度影响化学平衡移动的规律。2.了解催化剂影响化学反应速率的实质，并进一步探讨对化学平衡的影响，从而了解催化剂在化工生产中的应用。一温度对化学平衡移动的影响1.按表中实验步骤要求完成实验，观察实验现象，填写下表：实验原理实验步骤实验现象热水中混合气体颜色加深；冰水中混合气体颜色变浅实验结论混合气体受热颜色加深，说明no2浓度增大，即平衡向逆反应方向移动；混合气体被冷却时颜色变浅，说明no2浓度减小，即平衡向正反应方向移动2.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。归纳总结1.温度对v放、v吸的影响规律升温，v放、v吸均增大，但v吸增大程度大；降温，v放、v吸均减小，但v吸减小程度大。2.温度对化学平衡移动的影响规律当其他条件不变时：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。1.利用下图(a)和(b)中的信息，按图(c)装置(连接的a、b瓶中已充有no2气体)进行实验。可观察到b瓶中气体颜色比a瓶中的_(填“深”或“浅”)，其原因是_。答案深h2o2分解放热，使b瓶的温度升高，2no2(g)n2o4(g)平衡向左移动，no2浓度增大，气体颜色加深解析由本小题给出的能量变化图像可知，双氧水的分解和二氧化氮生成四氧化二氮的反应都属于放热反应，由此可知(c)装置中右边烧杯的温度应高于左边烧杯的温度，温度升高，使平衡2no2(g)n2o4(g)向左移动，所以b瓶中二氧化氮浓度增大，气体颜色加深。2.对于n2(g)3h2(g)2nh3(g)h0其中vt图像为(1)反应t1时刻改变的条件为_；t2时刻改变的条件为_。(2)反应t1时刻改变的条件为_；t2时刻改变的条件为_。答案(1)增大压强降低温度(2)升高温度减小压强解析t1时刻反应速率增大，说明是升温或增大压强，而t2时刻反应速率又减小，说明是降温或减小压强。二催化剂对化学平衡的影响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，从而增大反应速率，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。归纳总结催化剂对化学平衡的影响当其他条件不变时：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。3.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)hb b.ab c.ab。4.如图所示，表示反应n2(g)3h2(g)2nh3(g)hv正，改变的条件是升温；t3时，v正v逆，改变的条件是使用催化剂；t4时，v正、v逆均减小且v逆v正，改变的条件是减小压强。三勒夏特列原理1.向一密闭容器中通入1 mol n2、3 mol h2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，平衡移动的方向是向右移动；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，平衡移动的方向是向左移动；达新平衡时的温度与改变时相比较，其变化是降低。但平衡时的温度高于原平衡时的温度。(3)若增大压强，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡时的压强与改变时相比较，其变化是减小。但平衡时的压强大于原平衡时的压强。2.根据以上分析，得知如果改变影响平衡的条件之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。该结论就是勒夏特列原理。归纳总结1.勒夏特列原理的适用范围化学反应平衡等所有的动态平衡。2.对“减弱这种改变”的正确理解(1)定性角度：用于判断平衡移动的方向。(2)定量角度：“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”。5.下列事实中，不能用勒夏特列原理加以解释的是()a.夏天，打开啤酒瓶时会在瓶口逸出气体b.浓氨水中加入氢氧化钠固体时产生较多的刺激性气味的气体c.压缩氢气与碘蒸气反应的平衡混合气体，颜色变深d.将盛有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的密闭容器置于冷水中，混合气体颜色变浅答案c解析a中考查溶解平衡co2(g)co2(aq)，压强减小，则平衡向逆反应方向移动，形成大量气体逸出；b中考查温度、浓度、酸碱性对nh3h2onh3h2onhoh平衡移动的影响；d中考查温度对2no2n2o4的影响；c中颜色加深的根本原因是因为体积减小，c(i2)浓度增大，由于是等体反应，不涉及平衡的移动，则不能用勒夏特列原理解释。6.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，平衡向右移动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，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.降温 c.减小e的浓度 d.加催化剂答案b解析加压，使v正增大，平衡向左移，a的浓度增大，a错误；降温，v正减小，平衡向左移，c(a)增大，b正确；减小e的浓度，平衡向右移，c(a)减小，c错误；加入催化剂，v正增大，平衡不移动，c(a)不变，d错误。2.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)h0反应达到平衡后，为提高co的转化率，下列措施中正确的是()a.增加压强 b.降低温度c.增大co 的浓度 d.更换催化剂 答案b解析一般来说，有两种及两种以上反应物的可逆反应中，在其他条件不变时，增大其中一种反应物的浓度，能使其他反应物的转化率升高，但其本身的转化率反而降低，故c项错误；a项，因该反应为反应前后气体物质的量相等的反应，故增加压强只能缩短反应达到平衡的时间，并不能使该平衡发生移动，因而无法提高co的转化率；b项，因该反应为放热反应，降低温度能使平衡向右移动，从而提高co的转化率；d项，催化剂只能影响化学反应的速率，改变可逆反应达到平衡的时间，不能提高co的转化率。3.某温度下，对可逆反应：2x(g)y(g)z(g)w(s)h0，则下列叙述正确的是()a.加入少量w，逆反应速率增大b.升高温度时，正反应速率增大，逆反应速率减小c.压强不变，充入与反应体系不反应的n2，z的物质的量减少d.平衡后加入x，上述反应的h增大答案c解析加少量固体w，逆反应速率不变，a项不正确；升温，v正和v逆都增大，b项不正确；压强不变，充入不反应气体n2，容器体积变大，平衡向左移动，z的物质的量减少，c项正确；平衡后加入x，平衡右移，但h表示2 mol x(g)和1 mol y(g)完全反应时的热效应，故h不变，d项不正确。4.下图所示的直型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)答案b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)。5.在体积为1 l的溶液中，反应a2bc分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(a)0.100 moll1、c(b)0.200 moll1及c(c)0 moll1。反应物a的浓度随时间的变化如下图所示。请回答下列问题：(1)与比较，和分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：_；_。(2)实验平衡时b的转化率为_；实验平衡时c的浓度为_。(3)该反应的h_0，其判断理由是_。(4)该反应进行到4.0 min时的平均反应速率：实验：v(b)_；实验：v(c)_。答案(1)加催化剂；达到平衡的时间缩短，平衡时a的浓度未变温度升高；达到平衡的时间缩短，平衡时a的浓度减小(2)40%(或0.4)0.060 moll1(3)温度升高平衡向正反应方向移动，故该反应是吸热反应(4)0.014 moll1min10.009 moll1min1解析(1)使用了(正)催化剂；理由：因为从图可看出，两者最终的平衡浓度相同，即最终的平衡状态相同，而比所需要的时间短，显然反应速率加快了，故由影响反应速率和影响平衡的因素可知是加入了(正)催化剂。升高温度；理由：因为该反应是在溶液中进行的反应，所以不可能是改变压强引起速率的改变，又由于各物质起始浓度相同，故不可能是改变浓度影响反应速率，再由于和相比达到平衡所需时间短，平衡时浓度更小，故不可能是使用催化剂，故改变条件只能是升高温度。(2)中达到平衡时a转化了0.040 mol，由反应计量数可知b转化了0.080 mol，所以b的转化率为100%40.0%；同样在中a转化了0.060 mol，则生成c为0.060 mol，体积不变，即平衡时 c(c)0.060 moll1。(3)h0；理由：由和进行对比可知升高温度后a的平衡浓度减小，即a的转化率升高，平衡向正反应方向移动，所以正反应是吸热反应，h0。(4)从图上读数，反应进行到4.0 min时，实验中a的浓度为0.072 moll1，则c(a)0.100 moll10.072 moll10.028 moll1，v(a)c(a)/t0.007 moll1min1，所以vb2va0.014 moll1min1；反应进行到4.0 min实验中a的浓度为0.064 moll1，c(a)0.100 moll10.064 moll10.036 moll1，v(a)c(a)/t0.009 moll1min1，所以v(c)v(a)0.009 moll1min1。40分钟课时作业经典基础题题组1勒夏特列原理的广泛应用1.下列事实能用勒夏特列原理解释的是()a.加入催化剂有利于合成氨的反应b.由h2(g)、i2(g)和hi(g)组成的平衡体系加压后颜色变深c.500 时比室温更有利于合成氨的反应d.将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应答案d解析a、b两项，改变条件平衡均不移动，不能用勒夏特列原理解释；c项，根据勒夏特列原理，温度越低，nh3的转化率越高，采取500 ，主要考虑催化剂的活性和反应速率问题；d项，将混合气体中的氨液化，相当于减小了生成物的浓度，平衡正向移动，有利于合成氨反应。2.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是()a.光照新制的氯水时，溶液的ph逐渐减小b.加催化剂，使n2和h2在一定条件下转化为nh3c.可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气d.增大压强，有利于so2与o2反应生成so3答案b解析加入催化剂，平衡不移动。题组2温度、催化剂对化学平衡的影响3.对于任何一个化学平衡体系，采取以下措施，一定会使平衡发生移动的是()a.加入一种反应物 b.增大体系的压强c.升高温度 d.使用催化剂答案c解析a项中，若反应物是固体，增加其用量对平衡移动无影响；b项中，若气体体积反应前后相等，或无气体参与的反应，改变压强，平衡都不会移动；d项，加入催化剂，平衡不移动。4.在容积不变的密闭容器中，一定条件下进行如下反应：2no(g)2co(g)n2(g)2co2(g)h373.2 kjmol1。如图曲线a表示该反应过程中no的转化率与反应时间的关系。若改变起始条件，使反应过程按照曲线b进行，可采取的措施是()a.降低温度b.向密闭容器中通入氩气c.加催化剂d.增大反应物中no的浓度答案d解析由化学方程式知，降低温度，平衡向右移动，(no)增大，但由图像知，b温度先达到平衡，故温度ba，且升温(no)减小，二者矛盾，故a项不正确；b项和c项平衡不移动，(no)不变，图像不符，故b、c项不正确；增大no浓度，v增大，且平衡正向移动，但(no)降低，图像符合，故d项正确。5.已知反应3a(g)b(g)2c(g)2d(g)h0，右图中，a、b曲线分别表示在不同条件下，a与b反应时d的体积分数随时间t的变化情况。若想使曲线b(实线)变为曲线a(虚线)，可采取的措施是()增大a的浓度升高温度增大d的浓度加入催化剂恒温下，缩小反应容器体积加入稀有气体，保持容器内压强不变a. b. c. d.答案b6.电镀废液中cr2o可通过下列反应转化成铬黄(pbcro4)：cr2o(aq)2pb2(aq)h2o(l)2pbcro4(s)2h(aq)h0。该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是()答案a解析该反应的正反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，cr2o的转化率减小，a项正确；ph增大，h浓度减小，平衡正向移动，cr2o的转化率增大，b项错误；温度升高，正反应速率增大，c项错误；增大pb2物质的量浓度，平衡正向移动，cr2o的物质的量减小，d项错误。7.已知反应：cocl2(g)co(g)cl2(g)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浓度减压加催化剂恒压通入惰性气体，其中能提高cocl2转化率的是()a. b. c. d.答案b解析恒容通入惰性气体，平衡不移动；增加co浓度，平衡左移；加入催化剂，平衡不移动。8.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的利用率答案b解析b项，加热可以加快化学反应速率，放热反应也可能在加热条件下进行，故不正确。9.在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2so2(g)o2(g)2so3(g)h0。某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是()a.图表示的是t1时刻增大o2的浓度对反应速率的影响b.图表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响c.图表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化剂效率比乙高d.图表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高答案b解析a项，图改变的条件应是增大压强；b项，由于同等程度地加快正、逆反应速率，所以加入的应是催化剂；c项，由于平衡发生了移动，所以改变的条件不是加入催化剂；d项，改变的应是温度，且乙的温度高。10.在一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应：a(g)b(g)2c(g)h10x(g)3y(g)2z(g)h20进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功)，下列叙述错误的是()a.恒压时，通入惰性气体，c的物质的量不变b.恒压时，通入z气体，反应器中温度升高c.恒容时，通入惰性气体，各反应速率不变d.恒容时，通入z气体，y的物质的量浓度增大答案a解析对化学平衡体系恒压条件下通入惰性气体，为保持恒压，体积增大，相当于压强减小，对第二个反应导致平衡向左移动，则放热，使体系温度升高，对第一个反应平衡左移，c的物质的量减小；恒压条件下通入z气体，第二个反应平衡向左移动，放热，反应容器中温度升高。恒容条件下通入惰性气体，总压增大而分压不变，平衡不移动，速率不变；通入z气体，导致第二个反应平衡左移，y的物质的量浓度增大。11.一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是()a.co2(g)2nh3(g)co(nh2)2(s)h2o(g)h0c.ch3ch2oh(g)ch2=ch2(g)h2o(g)h0d.2c6h5ch2ch3(g)o2(g)2c6h5ch=ch2(g)2h2o(g)ht1，温度升高，水蒸气含量减少，正反应是放热反应，因此b、c不符合题意；由压强时间图像可知，p1先达到平衡，即p1p2，随着压强的增加，水蒸气含量增加，因此正反应是气体体积减小的反应，因此d不符合题意，只有a符合题意。能力提升题12.将0.40 mol n2o4气体充入2 l固定容积的密闭容器中发生如下反应：n2o4(g)2no2(g)h。在t1 和t2 时，测得no2的物质的量随时间变化如下图所示：(1)t1 ，4080 s内用n2o4表示该反应的平均反应速率为_moll1s1。(2)h_(填“”、“cb.a、b两点n2o4的转化率：abc.a、c两点气体的颜色：a深，c浅d.由a点到b点，可以用加热的方法答案(1)0.001 25(2)(3)ac(4)b解析(1)t1 时v(n2o4)v(no2)0.001 25 moll1s1。(2)由图可知反应在t1 比t2 先到达平衡状态，所以t1 t2 ，由于t1 平衡时n(no2)多于t2 平衡时，故升高温度，平衡向生成no2的方向移动，即向吸热方向移动，所以h0。(3)a项，增大n2o4起始浓度相当于增大压强，平衡向左移动，减小；b项，升高温度，平衡向右移动，增大；c项，通入no2相当于增大压强，减小；d项，平衡不移动，不变。(4)a项，由图可知：a、c两点平衡时温度相同，c点对应压强大，反应速率大；b项，由图可知：a、b两点平衡时压强相同，温度不同，a点no2的体积分数大于b点，而反应n2o42no2h0，温度升高，平衡向右移动，no2体积分数增大，温度t4t3，转化率ab；c项，由图像可知，a、c两点平衡时温度相同，c点对应压强大，no2浓度大，故气