高中化学第二章化学反应速率和化学平衡第三节化学平衡(第3课时)影响化学平衡移动的因素(二)学案新

第3课时影响化学平衡搬动的因素(二)温度、催化剂对化学平衡搬动的影响[目标导航]1.经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搬动的规律。2.认识催化剂影响化学反应速率的实质，并进一步商议对化学平衡的影响，化剂在化工生产中的应用。3.依照外界条件对化学平衡的影响，归纳勒夏特列原理。

从而认识催一、温度对化学平衡搬动的影响1．温度对化学平衡影响的实验研究2NO(g)N2O4(g)H＝－56.9kJ·mol－1实验原理红棕色无色实验装置实验现象热水中红棕色加深；冰水中红棕色变浅系统受热颜色加深，说明c(NO2)增大，即平衡向吸热反应方向移实验结论动；系统冷却颜色变浅，说明c(NO2)减小，即平衡向放热反应方向搬动温度对化学平衡搬动的影响规律【合作研究】1．高升温度，平衡向吸热反应方向搬动，是由于高升温度，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。关于同一化学反应，高升温度，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)，因此平衡向吸热反应方向搬动；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搬动。2．温度变化，任何一个化学平衡都会发生搬动吗？为什么？答案发生搬动，由于任何化学反应都陪同能量的变化(放热或吸热)，因此任意可逆反应的化学平衡状态，都会受温度影响而发生搬动。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。答案二、催化剂对化学平衡的影响1．加入催化剂能够大大地加快化学反应速率，是由于它能够降低反应的活化能，从而提升活化分子百分数，从而增大反应速率，但是由于催化剂能够相同程度地改变正、逆反应速率，因此它对化学平衡搬动无影响。2．催化剂不能够改变达到化学平衡状态时的反应混杂物中的组成含量，但是使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间。【合作研究】1．关于平衡A(g)＋B(g)cC(g)＋D(g)＜0abdH试画出使用催化剂的速率随时间的变化曲线。答案2．关于化学平衡系统I2(g)＋H2(g)2HI(g)＜0，试依照以下列图判断由曲线m变为曲H线n改变的条件可能是______________________________________________________________。答案使用催化剂或减小容器体积三、勒夏特列原理1．原理若是改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度)，则平衡将向着能够减弱这种改变的方向搬动。2．注意事项研究对象必然是处于平衡状态的可逆反应。勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时的平衡搬动方向。平衡搬动的结果只能是“减弱”外界条件的改变，但不能够完好“除掉”这种改变。【合作研究】1．一密闭容器中建立

N2＋3H2

2NH3

H＜0

的平衡系统，此时，

N2的浓度为

c(N2)，体系的温度为T1，压强为p1，按要求回答以下问题：保持温度、体积不变，通入N2，使N2的浓度变为2c(N2)，平衡向________方向搬动，重新平衡后，N的浓度为________________。2(2)保持温度不变，压缩体积变为原来的12p，平衡向________方向搬动，重2，使压强变为1新平衡后系统的压强变为______________。保持体积不变，高升系统的温度至2T1，平衡向________方向搬动，重新平衡后，系统的温度变为____________。答案(1)正反应c(N2)＜′(N2)＜2(N2)cc正反应p1＜p′＜2p1逆反应T1＜T′＜2T12．分别画出1题中条件改变时N2浓度、系统压强、温度的变化曲线。答案一、速率变化与改变条件的综合解析【例1】以下列图是表示反应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。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～t6t1、t3、t4改变的条件分别是t1________________；t3________________；t4________________。解析(1)化学平衡都是向左搬动，因此最初时的NH3的质量分数最高。(2)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。答案(1)A

(2)高升温度

使用催化剂

减小压强【思想模型】变式训练

1

必然温度下，在

2L的密闭容器中发生以下反应：

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。以下有关说法正确的是()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高升温度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)不变答案D（0.3－0.1）mol－1－1解析A项，v(B)＝＝0.05mol·L·min；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，平衡不搬动，可能是减压。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，平时经过以下路子来提升合成氨的产量或产率。请分析采用这些措施的原因。①在反应器中注入过分N2②采用合适的催化剂③在高压下进行反应④在较高温度下进行反应(2)已知2SO(g)＋O2(g)2SO3(g)H＜0，其实验数据以下：压强(×105Pa)1.015.0510.150.5101SO的转变率/%2(450℃)97.598.999.299.699.7SO的转变率/%2(550℃)85.692.994.997.798.3则工业上生产硫酸的合成塔中应选择的合适温度是________，合适压强是________。解析(1)依照合成氨的反应特点，从反应的限度来考虑，使用过分的N和高压能够使平衡2向正反应方向搬动，提升原料转变率、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正确。(2)从方程式和表中数据能够看出，温度越高，SO2的转变率越低；压强越大，SO2的转变率越高。但在1.01×105Pa即常压条件下，SO2已经有较高的转变率，而且考虑到成本、设备等方面的情况，故采用常压；450℃时反应诚然比550℃时反应慢一些，但其转变率很理想(且催化剂活性最正确)，应选择450℃、1.01×105Pa。答案(1)①为了提升H2的转变率，提升产率；②使反应拥有较快的反应速率；③为了提升N2和

H2的转变率，提升产率；④为了加快反应速率，且使催化剂

(铁触媒

)的活性最正确。(2)450

℃

1.01×105Pa(常压)【易错警示】1．平衡搬动原理不但能用于判断化学平衡的搬动方向，也能用于判断溶解平衡等其他平衡搬动的方向，能够说，平衡搬动原理对所有的动向平衡都适用。2．平衡搬动原理能用来判断平衡搬动的方向，但不能够用来判断建立新平衡所需要的时间。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CO，引起了各国的宽泛关注，目前工业上有一种方法是用CO来生产燃料22甲醇。为研究反应原理，现进行以下实验：在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，必然条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)H＝－49.0kJ－1·mol测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化以下列图。反应开始到平衡，H2的平均反应速率v(H2)＝________mol·L－1·min－1。(2)H2的转变率为________。(3)以下措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是________(填字母)。A．高升温度B．充入He(g)，使系统压强增大C．将H2O(g)从系统中分别D．使用催化剂E．减小容器体积答案(1)0.225(2)75%(3)CE解析(1)v(H)＝3v(CO)＝3×22－1（1.00－0.25）mol·L＝0.225mol·L－1·min－1。minα(H2)＝3×0.75mol×100%＝75%。3mol(3)A项，升温，平衡左移，n(CH3OH)/n(CO2)减小；B项充入He(g)，平衡不搬动，n(CH3OH)/n(CO2)不变；

C项，分别出

H2O(g)，平衡右移，

n(CH3OH)/n(CO2)

增大；D项，使用催化剂，平衡不搬动，

n(CH3OH)/n(CO2)

不变；E项，减小容器体积，平衡右移，

n(CH3OH)/n(CO2)增大。1．以下事实能用勒夏特列原理讲解的是()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杂气体，颜色变深C．500℃时比室温更有利于合成氨的反应D．将混杂气体中的氨液化有利于合成氨反应答案

D解析

A、B两项，改变条件平衡均不搬动，不能够用勒夏特列原理讲解；

C项，依照勒夏特列原理，温度越低，

NH3%越高，采用

500℃，主要考虑催化剂的活性和反应速率问题；

D项，将混杂气体中的氨液化，相当于减小了生成物的浓度，平衡正向搬动，有利于合成氨反应。2．已知反应

A2(g)

＋2B2(g)

2AB(g)

的

H<0，以下说法正确的选项是

(

)A．高升温度，

A2的转变率增大B．高升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，高升温度或增大压强都有利于该反应平衡正向搬动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搬动答案B解析高升温度，化学平衡逆向搬动，A2的转变率减小；增大压强，平衡正向搬动。3．在容积不变的密闭容器中，必然条件下发生反应：2AB(g)＋2C(g)，且达到平衡。当高升温度时气体的密度增大，则以下表达中正确的选项是()A．高升温度，正反应速率增大，逆反应速率减小B．若正反应是放热反应，则A为气态C．物质A必然为非气态，且正反应是吸热反应D．若向容器中充入惰性气体，则平衡向右搬动答案C解析高升温度，正、逆反应速率均增大，A错；高升温度，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必然增大，则平衡只能向正反应方向搬动，且A必然为非气体，B错；由于高升温度，平衡向正反应方向搬动，则正反应为吸热反应，C对；若向容器中充入惰性气体，诚然容器的压强增大，但各物质的浓度不变，平衡不搬动，D错。4．放热反应

2NO(g)＋O2(g)

2NO(g)

达平衡后，若分别采用以下措施：①增大压强

②减小NO2的浓度③增大O2浓度④高升温度⑤加入催化剂，能使平衡向正反应方向搬动的是()A．①②③B．②③④C．③④⑤D．①②⑤答案A解析①增大压强，平衡向气态系数减小的方向即正向搬动；②减小NO2的浓度，平衡向生成NO2的方向即正向搬动；③增大O2的浓度，平衡向耗资O2的方向即正向搬动；④升温，平衡向吸热方向即逆向搬动；⑤使用催化剂，平衡不搬动。5．必然条件下，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在容器中的体积分数为

φ1。t2时刻改变某一条件

(其他条件不变

)，C

在容器中的体积分数的变化以下列图，则t2时刻改变的条件是()A．加入1mol氦气B．加入1molCC．增大压强D．高升温度答案D解析氦气与该反应没关，在恒压条件下加入氦气相当于减小压强，但反应前后气体分子数相等，平衡不搬动，气体C的体积分数不变，A错；增加C的物质的量，恒压条件下或恒容条件下都是等效平衡，C的体积分数不变，B错；增大压强平衡不搬动，C的体积分数不变，C错；高升温度，平衡正向搬动，C的体积分数增大，故D正确。[基础过关]一、勒夏特列原理的应用1．以下事实不能够用勒夏特列原理讲解的是()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在必然条件下转变为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解析勒夏特列原理只能讲解与平衡搬动有关的问题。氯水中存在平衡Cl2(g)＋H2O＋－光＋－＋O2↑，光照能促使平衡向右搬动，H＋Cl＋HClO、2HClO=====2H＋2Cl使c(H＋)逐渐增大，A项正确；催化剂只能加快反应速率，而与平衡可否搬动没关，B项错；在氨水中存在平衡：NH(g)＋HONH·HO＋－32324入NaOH固体，增大的－NH的挥发，C项正确。c(OH)使平衡向左搬动，赌气体在水中的溶解度减小，因此利于32．以下事实不能够用勒夏特列原理讲解的是()A．打开汽水瓶时，有大量气泡溢出B．在配制硫酸亚铁溶液时经常要加入必然量铁粉C．氨水应密闭保存于低温处D．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气答案B解析配制FeSO4溶液时，加入铁粉是为了防范Fe2＋被氧化。二、温度对化学平衡搬动的影响3．在必然条件下，发生反应

CO(g)＋NO2(g)

CO2(g)

＋NO(g)，达到化学平衡后，降低温度，混杂物的颜色变浅。以下关于该反应的说法正确的选项是()A．该反应为吸热反应B．该反应为放热反应C．降温后一氧化碳的浓度增大D．降温后各物质的浓度不变答案B解析降低温度，平衡向放热反应方向搬动，混杂物的颜色变浅，说明平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应，只有

B项正确。4．以下列图，三个烧瓶中分别充满

NO2气体并分别放置在盛有以下物质的烧杯

(烧杯内有水

)中：在①中加入

CaO，在②中不加其他任何物质，在③中加入

NH4Cl

晶体，发现①中红棕色变深，③中红棕色变浅。以下表达正确的选项是

(

)A．2NON2O4是放热反应B．NH4Cl溶于水时放出热量C．烧瓶①中平衡混杂气的平均相对分子质量增大D．烧瓶③中气体的压强增大答案A解析

2NO(g)

N2

O4(g)

，NO2为红棕色气体，

N2O4为无色气体。①中红棕色变深说明平衡左移，平均相对分子质量减小，而CaO和水反应放热，则该反应为放热反应，A对，C错；③中红棕色变浅，说明平衡右移，而正反应为放热反应，则证明NH4Cl溶于水要吸取热量，平衡右移时，气体的物质的量减小，压强减小，B、D均错。5．如图曲线

a表示放热反应

2X(g)

Z(g)

＋M(g)＋N(s)进行过程中

X的转变率随时间变化的关系。若要改变初步条件，使反应过程按

b曲线进行，不能能采用的措施是

(

)A．高升温度B．X的投入量增加C．加催化剂D．减小容器体积答案A解析由于N为固体，因此该反应为等体反应，因此加催化剂或减小容器体积均能使a曲线变为b曲线；B项，X的投入量增加，相当于减小体积，因此能使a曲线变为b曲线；升温，平衡左移，X的转变率降低。三、采用措施使化学平衡定向搬动6．利用反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO(g)＋N(g)H＝－746.8－1kJ·mol，可净化汽车2尾气，若是要同时提升该反应的速率和NO的转变率，采用的措施是()A．降低温度B．增大压强同时加催化剂C．高升温度同时充入N2D．及时将CO2和N2从反应系统中移走答案

B解析

A项，降温，平衡右移，

NO的转变率提升，但反应速率降低，

A错；B项，增大压强，平衡右移，

NO的转变率提升，加入催化剂，可大幅度加快反应速率，

B对；C项，升温，充入N2，平衡左移，NO的转变率降低，C错；D项，移走CO2和N2，平衡右移，但反应速率降低，D错。7．已知反应COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)H>0，当反应达到平衡时，以下措施：①升温②恒容通入惰性气体③增加CO浓度④减压⑤加催化剂⑥恒压通入惰性气体，其中能提升COCl2转变率的是()A．①②④B．①④⑥C．②③⑤D．③⑤⑥答案B解析①该反应的正反应是吸热反应，升温平衡向正反应方向搬动，故可提升COCl2的转变率；②恒容通入惰性气体，由于与反应有关的物质的浓度未改变，因此对反应无影响，平衡不搬动，故COCl2的转变率不变；③增加CO浓度，平衡逆向搬动，故COCl2的转变率变小；④减压平衡正向搬动，因此COCl2的转变率变大；⑤使用催化剂只能影响化学反应速率，对化学平衡无影响；⑥相当于减压，同④。综上所述，能提升COCl2转变率的有①④⑥，故B正确。8．关于平衡CO(g)CO(aq)H＝－19.75kJ·mol－1，为增大二氧化碳气体在水中的22溶解度，应采用的方法是()A．升温增压B．降温减压C．升温减压D．降温增压答案D解析该平衡体积减小，放出热量，因此降温增压，能促使平衡向右搬动。四、条件改变对化学反应速率和化学平衡的综合影响9．据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。2CO(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)以下表达错误的选项是()A．使用Cu—Zn—Fe催化剂可大大提升生产效率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气体可提升H2的转变率D．从平衡混杂气体中分别出CH3CH2OH和H2O可提升CO2和H2的利用率答案B解析B项，加热能够加快化学反应速率，放热反应也可能在加热条件下进行，故不正确。VO25H＜0。某10．在容积不变的密闭容器中存在以下反应：2SO(g)＋O2(g)450℃2SO3(g)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，以下解析正确的选项是()A．图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响B．图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响C．图Ⅲ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Ⅲ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Ⅰ改变的条件应是增大压强；B项，由于相同程度地加快正、逆反应速率，因此加入的应是催化剂；C项，由于平衡发生了搬动，因此加入的不是催化剂；D项，改变的应是温度，且乙的温度高。[能力提升]11．现有反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，达到平衡后，当高升温度时，B的转变率变大；当减小压强时，混杂系统中C的质量分数减小，则：该反应的逆反应为______(填“吸热”或“放热”)反应，且m＋n______(填“>”、“＝”或“<”)p。减压使容器体积增大时，A的质量分数________。(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)若容积不变加入B，则A的转变率__________，B的转变率________。c（B）若高升温度，则平衡时B、C的浓度之比c（C）将________。(5)若加入催化剂，平衡时气体混杂物的总物质的量__________________________________。答案(1)放热>(2)增大(3)增大减小减小(5)不变解析

对反应：

mA(g)

＋nB(g)

pC(g)达平衡后，高升温度时，

B的转变率变大，说明平衡向正反应方向搬动，正反应为吸热反应；减小压强时，混杂系统中C的质量分数减小，说明平衡向逆反应方向搬动，即m＋n>p，A的质量分数增大；加入B时平衡向正反应方向搬动，c（B）A的转变率增大；高升温度时，平衡向正反应方向搬动，c(C)增大，c(B)减小，即c（C）减小；加入催化剂，平衡不搬动，混杂物的总物质的量不变。12．某化学反应2A(g)B(g)＋D(g)在四个不相同条件下进行。B、D初步时均为0mol，反－1应物A的浓度(mol·L)随反应时间(min)的变化情况以下表：温度/℃反应时间/min实验序号010203040506018001.00.800.670.570.500.500.502800c20.600.500.500.500.500.503800c30.920.750.630.600.600.6048201.00.400.250.200.200.200.20依照表中数据完成以下填空：(1)实验1，反应在10min至20min内用A表示的平均反应速率为________mol·L－1·min－1。(2)实验2，c2＝________，反应经20min就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是________________________________________________________________________。(3)设实验3的反应速率为v3，实验1的反应速率为v1，则v3________v1，且c3________(填“<”“>”或“＝”)1.0。比较实验4和实验1，可推测该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)0.013(2)1.0使用催化剂(3)>>吸热温度高升，平衡向右搬动解析(1)实验1，反应在10min至20min内的平均反应速率v(A)＝(0.80－0.67)mol·L－1÷10min＝0.013mol·L－1·min－1。(2)实验2，由于反应的温度相同，达到平衡时A的浓度相等，因此开始时A的初始浓度也相等，即c2＝1.0，反应在20min时就已经达到平衡，而实验1在20min时还未达到平衡，因此可推测