化学平衡常数与化学平衡计算

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 第二章第三节化学平衡 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 3 根据外界条件对化学平衡的影响 归纳勒夏特列原理 目标导航 基础知识导学 重点难点探究 随堂达标检测 栏目索引 一 温度对化学平衡移动的影响 基础知识导学 1 温度对化学平衡影响的实验探究 答案 加深 变浅 吸热反应 放热反应 答案 2 温度对化学平衡移动的影响规律升高温度 平衡向方向移动 降低温度 平衡向方向移动 吸热反应 放热反应 相关视频 议一议1 升高温度 平衡向吸热反应方向移动 是因为升高温度 吸热反应的反应速率增大 放热反应的反应速率减小 这种说法对吗 答案不对 对于同一化学反应 升高温度 使v 吸 和v 放 都增大 但吸热反应速率增大的程度更大 即v 吸 v 放 所以平衡向吸热反应方向移动 反之 降低温度 v 吸 和v 放 都减小 但吸热反应速率减小的程度更大 即v 吸 v 放 平衡向放热反应方向移动 答案 2 温度变化 任何一个化学平衡都会发生移动吗 为什么 答案发生移动 因为任何化学反应都伴随能量的变化 放热或吸热 所以任意可逆反应的化学平衡状态 都会受温度影响而发生移动 3 以正反应放热的反应为例 画出升温 降温时速率变化图像 答案 答案 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化学反应速率 是因为它可以降低反应的 从而提高活化分子 从而增大反应速率 但是由于催化剂能够地改变正 逆反应速率 因此它对化学平衡移动无影响 2 催化剂改变达到化学平衡状态时的反应混合物中的含量 但是使用催化剂能改变反应达到平衡所需的 答案 百分数 活化能 同等程度 不能 组成 时间 议一议 答案 1 对于平衡aA g bB g cC g dD g H 0试画出使用催化剂的速率随时间的变化曲线 答案 答案 2 对于化学平衡体系I2 g H2 g 2HI g H 0 试根据下图判断由曲线m变为曲线n改变的条件可能是 使用催化剂或缩小容器体积 三 勒夏特列原理 1 原理如果改变影响平衡的一个条件 如浓度 压强或温度 则平衡将向着能够这种改变的方向移动 2 注意事项 1 研究对象一定是处于平衡状态的 2 勒夏特列原理只适用于判断 改变影响平衡的条件 时的平衡移动方向 3 平衡移动的结果只能是 减弱 外界条件的改变 但不能完全 这种改变 答案 可逆反应 减弱 一个 消除 议一议 答案 1 一密闭容器中建立N2 3H2 2NH3 H 0的平衡体系 此时 N2的浓度为c N2 体系的温度为T1 压强为p1 按要求回答下列问题 1 保持温度 体积不变 通入N2 使N2的浓度变为2c N2 平衡向 方向移动 重新平衡后 N2的浓度为 正反应 c N2 c N2 2c N2 正反应 p1 p 2p1 答案 3 保持体积不变 升高体系的温度至2T1 平衡向 方向移动 重新平衡后 体系的温度变为 逆反应 T1 T 2T1 2 分别画出1题中条件改变时N2浓度 体系压强 温度的变化曲线 答案 返回 一 速率变化与改变条件的综合分析 重点难点探究 例1如图所示是表示反应N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0在某一时间段内反应速率与反应过程的曲线关系图 1 氨的质量分数最高的一段时间是 填字母 A t0 t1B t2 t3C t3 t4D t5 t6 解析化学平衡都是向左移动 所以最初时的NH3的质量分数最高 A 解析答案 2 t1 t3 t4改变的条件分别是t1 t3 t4 解析t1时 v正 v逆均增大且v逆 v正 改变的条件是升温 t3时 v正 v逆均增大 且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 升高温度 使用催化剂 减小压强 解析答案 1 依据v正和v逆的相对大小判断平衡移动的方向 2 依据渐变 突变判断改变条件 浓度影响从原平衡点渐变 而温度 压强影响发生突变后再渐变 催化剂影响时 v正 v逆同等程度突变 方法归纳 变式训练1一定温度下 在2L的密闭容器中发生如下反应 A s 2B g 2C g H 0 反应过程中B C的物质的量随时间变化的关系如图1 反应达到平衡后在t1 t2 t3 t4时分别都只改变了一种条件 逆反应速率随时间变化的关系如图2 下列有关说法正确的是 解析答案 A 反应开始2min内 v B 0 1mol L 1 min 1B t1时改变的条件可能是升高温度C t3时改变的条件可能是加压 此时c B 不变D t4时可能是使用了催化剂 此时c B 不变 B项 升温 逆反应速率应比原平衡大 C项 t3时反应速率减小 平衡不移动 可能是减压 答案D 二 勒夏特列原理在化工生产中的应用 例2 1 在合成氨工业生产中 通常通过以下途径来提高合成氨的产量或产率 请分析采取这些措施的原因 在反应器中注入过量N2 采用适当的催化剂 在高压下进行反应 在较高温度下进行反应 解析答案 解析根据合成氨的反应特点 从反应的限度来考虑 使用过量的N2和高压可以使平衡向正反应方向移动 提高原料转化率 氨的产率 从反应的速率来考虑 采用催化剂和较高温度能保证反应较快地进行 且使催化剂的活性最佳 答案 为了提高H2的转化率 提高产率 使反应具有较快的反应速率 为了提高N2和H2的转化率 提高产率 为了加快反应速率 且使催化剂 铁触媒 的活性最佳 2 已知2SO2 g O2 g 2SO3 g H 0 其实验数据如下 解析答案 解析从方程式和表中数据可以看出 温度越高 SO2的转化率越低 压强越大 SO2的转化率越高 但在1 01 105Pa即常压条件下 SO2已经有较高的转化率 并且考虑到成本 设备等方面的情况 故采用常压 450 时反应虽然比550 时反应慢一些 但其转化率很理想 且催化剂活性最佳 故选择450 1 01 105Pa 则工业上生产硫酸的合成塔中应选择的适宜温度是 适宜压强是 450 1 01 105Pa 常压 化学平衡移动原理有着广泛的适用性 可用于研究所有的化学动态平衡 平衡移动原理是指导工农业生产和科学研究的重要规律 合成氨生产中合成塔内的反应和硫酸生产中接触室内的反应的特点是相似的 放热 气体体积减小 两种工业生产中在浓度 温度 催化剂等方面选择条件所依据的原理是相似的 但压强的选择却大不相同 要依具体情况而定 反思归纳 变式训练2随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视 如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2 引起了各国的普遍关注 目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇 为探究反应原理 现进行如下实验 在体积为1L的密闭容器中 充入1molCO2和3molH2 一定条件下发生反应 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H 49 0kJ mol 1测得CO2和CH3OH g 的浓度随时间变化如图所示 解析答案 1 反应开始到平衡 H2的平均反应速率v H2 mol L 1 min 1 0 225 解析答案 2 H2的转化率为 75 解析答案 3 下列措施中能使n CH3OH n CO2 增大的是 填字母 A 升高温度B 充入He g 使体系压强增大C 将H2O g 从体系中分离D 使用催化剂E 缩小容器体积 返回 解析A项 升温 平衡左移 n CH3OH n CO2 减小 B项充入He g 平衡不移动 n CH3OH n CO2 不变 C项 分离出H2O g 平衡右移 n CH3OH n CO2 增大 D项 使用催化剂 平衡不移动 n CH3OH n CO2 不变 E项 缩小容器体积 平衡右移 n CH3OH n CO2 增大 答案CE 返回 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 压缩氢气与碘蒸气反应的平衡混合气体 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 随堂达标检测 解析答案 1 2 3 4 5 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 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 答案D 1 2 3 4 5 2 已知反应A2 g 2B2 g 2AB2 g 的 H 0 下列说法正确的是 A 升高温度 A2的转化率增大B 升高温度有利于反应速率增大 从而缩短达到平衡的时间C 达到平衡后 升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动D 达到平衡后 降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动 解析答案 1 2 3 4 5 解析升高温度 化学平衡逆向移动 A2的转化率减小 增大压强 平衡正向移动 答案B 1 2 3 4 5 解析答案 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 解析升高温度 正 逆反应速率均增大 A错 升高温度 气体的密度增大 由于容器的容积不变 则容器内气体的质量一定增大 则平衡只能向正反应方向移动 且A一定为非气体 B错 由于升高温度 平衡向正反应方向移动 则正反应为吸热反应 C对 若向容器中充入惰性气体 虽然容器的压强增大 但各物质的浓度不变 平衡不移动 D错 答案C 4 放热反应2NO g O2 g 2NO2 g 达平衡后 若分别采取下列措施 增大压强 减小NO2的浓度 增大O2浓度 升高温度 加入催化剂 能使平衡向正反应方向移动的是 A B C D 解析答案 1 2 3 4 5 解析 增大压强 平衡向气态系数减小的方向即正向移动 减小NO2的浓度 平衡向生成NO2的方向即正向移动 增大O2的浓度 平衡向消耗O2的方向即正向移动 升温 平衡向吸热方向即逆向移动 使用催化剂 平衡不移动 答案A 1 2 3 4 5 5 一定条件下 在一个体积可变的密闭容器中充入2mol的气体A和1mol的气体B发生反应 2A g B g 3C g H 0 t1时刻反应达到平衡 并测得C 解析答案 1 2 3 4 5 在容器中的体积分数为 1 t2时刻改变某一条件 其他条件不变 C在容