高中化学鲁科版选择性必修1课件第2章第2节第2课时反应条件对化学平衡的影响

第2课时反应条件对化学平衡的影响第2章2021内容索引0102课前篇素养初探课堂篇素养提升素养目标1.能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律,推测平衡移动方向及浓度、转化率等物理量的变化,从而形成变化观念的学科核心素养。2.理解勒·夏特列原理的内容并学会应用,体验科学态度与社会责任的学科核心素养。课前篇素养初探知识铺垫平衡常数可作为讨论平衡问题的总线索。依据平衡常数分析平衡移动,建立浓度商的概念,利用Q与K的相对大小可判断平衡移动的方向。相对大小移动方向速率关系Q<K平衡向正反应方向移动v(正)>v(逆)Q=K反应仍然处于化学平衡状态v(正)=v(逆)Q>K平衡向逆反应方向移动v(正)<v(逆)必备知识一、化学平衡移动1.定义由于温度、压强或浓度的变化而使可逆反应由一个平衡状态变为另一个平衡状态的过程。2.化学平衡移动的原因反应条件的改变,使正、逆反应速率发生改变,平衡混合物中各组分的含量发生相应的改变。3.化学平衡移动图示分析

二、反应条件对化学平衡的影响1.温度的影响(1)(2)原因:温度改变使化学平衡常数改变。

2.浓度的影响(1)(2)原因:浓度的改变导致浓度商Q的改变。

3.压强的影响(1)(2)原因:压强的改变导致体系中各成分浓度的变化,从而使平衡发生移动。

【微思考1】可逆反应达平衡,改变条件平衡向正方向移动,反应物转化率一定增大吗?提示不一定。若有两种反应物,增大其中一种反应物的浓度,另一种反应物转化率增大,浓度增大的反应物的转化率减小。三、平衡移动原理(勒·夏特列原理)1.内容在封闭体系中,如果仅改变影响平衡体系的一个条件(如浓度、温度、压强),平衡就将向减弱这个改变的方向移动。2.对平衡移动原理的理解

【微思考2】催化剂会影响化学平衡吗?提示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。正误判断判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)化学平衡发生移动,化学反应速率一定改变;化学反应速率改变,化学平衡也一定发生移动。(

)(2)升高温度,平衡向吸热反应方向移动,此时v(放)减小,v(吸)增大。(

)(3)对于C(s)+CO2(g)2CO(g)

ΔH>0,其他条件不变时,升高温度,反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大。(

)(4)化学平衡正向移动,反应物的转化率不一定增大。(

)(5)向平衡体系FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl中加入适量KCl固体,平衡逆向移动,溶液的颜色变浅。(

)(6)对于2NO2(g)N2O4(g)的平衡体系,压缩体积,增大压强,平衡正向移动,混合气体的颜色变浅。(

)答案(1)×

(2)×

(3)√

(4)√

(5)×

(6)×课堂篇素养提升探究一温度对化学平衡的影响问题探究将装有相同量的NO2和N2O4混合气体的两个球状容器分别浸入热水和冷水中,分析容器中气体颜色的变化,并解释原因。提示热水中的球状容器颜色变深,冷水中的球状容器颜色变浅;温度改变了化学平衡常数,导致平衡发生移动,出现颜色的变化。深化拓展1.温度对化学平衡影响的实验探究

实验原理2NO2(g)N2O4(g)

ΔH=-56.9kJ·mol-1红棕色无色实验装置实验现象热水中红棕色加深;冰水中红棕色变浅实验结论体系受热颜色加深,说明c(NO2)增大,即平衡向吸热反应方向移动;体系冷却颜色变浅,说明c(NO2)减小,即平衡向放热反应方向移动2.温度对化学平衡影响的解释从化学平衡的影响因素和Q与K的关系角度分析,填写下表:反应类型温度变化K值变化Q与K的关系平衡移动方向放热反应升温减小Q>K逆向移动降温增大Q<K正向移动吸热反应升温增大Q<K正向移动降温减小Q>K逆向移动素能应用典例1在某温度下,有反应ClF(g)+F2(g)ClF3(g)

ΔH=+268kJ·mol-1,在密闭容器中达到平衡,下列说法中正确的是(

)A.升高温度,K值不变,平衡向正反应方向移动B.升高温度,平衡常数变小C.升高温度,平衡向正反应方向移动,F2的转化率提高D.降低温度,ClF3的产率提高答案C解析题给反应为吸热反应,升高温度时K值增大,平衡向右移动,F2的转化率提高,降低温度,平衡向左移动,ClF3的产率降低。规律方法

解答化学平衡移动类判断题的思维过程

变式训练1下图所示的直形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)

ΔH<0,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350K和470K,经过足够长的时间后,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)。探究二浓度对化学平衡影响的实验探究问题探究在19世纪后期,人们发现炼铁高炉所排出的高炉气中含有相当数量的一氧化碳。有的工程师认为,这是由于一氧化碳和铁矿石的接触时间不够长造成的,于是英国耗费了大量资金建造了一个高大的炼铁高炉,以增加一氧化碳和铁矿石的接触时间。可是后来发现,用这个高炉炼铁,所排出的高炉气中的一氧化碳并没有减少,其原因是什么?如果继续增大铁矿石的量能减少一氧化碳的含量吗?提示高炉炼铁的原理是利用CO还原氧化铁,此反应为可逆反应,当反应达到平衡时,增加反应时间不能改变各种物质的百分含量;增加铁矿石的量不能减少一氧化碳的含量。深化拓展1.浓度对化学平衡影响的定量解释在一定条件下,反应aA+bBcC+dD达到平衡状态,温度一定,平衡常数K为一定值。浓度变化Q值变化Q与K的关系平衡移动方向增大反应物浓度减小Q<K向正反应方向移动减小反应产成物浓度减小反应物浓度增大Q>K向逆反应方向移动增大反应产物浓度2.若其他条件不变,一次性改变浓度对化学平衡的影响

化学平衡aA+bBcC+dD(A、B、C、D均为气体)物质浓度的变化增大反应物浓度增大反应产物浓度减小反应物浓度减小反应产物浓度平衡移动的方向正向移动逆向移动逆向移动正向移动图像素能应用典例2反应NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)在某温度下达到平衡,下列各种情况下,不会使平衡发生移动的是(

)A.温度、容积不变,通入SO2气体B.温度、容积不变,通入HCl气体C.移走一部分NH4HS固体D.容器体积不变,通入NH3答案C解析A项,SO2+2H2S==3S↓+2H2O,c平(H2S)减小,平衡右移;B项,HCl+NH3==NH4Cl,c平(NH3)减小,平衡右移;C项,NH4HS为固体,浓度视为常数,移走后平衡不移动;D项,通入NH3,c平(NH3)增大,平衡左移。易错警示

化学平衡移动中浓度的“决定性”作用

(1)恒温、恒容条件:原平衡体系体系

总压强增大→体系中各组分的浓度不变→平衡不移动。(2)恒温、恒压条件:变式训练2在新制的氯水中存在平衡:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,若向新制氯水中投入少量碳酸钙粉末,溶液中发生的变化是(

)+浓度减小,HClO浓度减小+浓度增大,HClO浓度增大+浓度减小,HClO浓度增大+浓度增大,HClO浓度减小答案C解析碳酸的酸性强于HClO,弱于HCl,少量CaCO3只能与HCl反应,不能与HClO反应,平衡正向移动,H+浓度减小,次氯酸浓度增大,C正确。探究三压强对化学平衡移动的影响问题探究上图是反应2NO2(g)N2O4(g)平衡体系的压强、透光率与时间关系的图像,你能用平衡移动的原理解释原因吗?(已知透光率与气体颜色有关,气体颜色越深,透光率越小)NO2-N2O4体系体积变化过程中透光率的变化

提示压缩针筒时体系内压强增大,体积减小,气体颜色加深,透光率减小,但平衡会向正反应方向移动,所以透光率又会有所增大;拉伸针筒时体系压强又减小,气体颜色变浅,透光率增大,但平衡又会向逆反应方向移动,所以透光率又会有所减小。深化拓展1.压强对化学平衡影响的定量解释在一定条件下,反应aA+bBcC+dD达到平衡状态,温度一定,平衡常数K为一定值[Δνg=(化学方程式中气态反应产物化学式前系数之和)-(化学方程式中气态反应物化学式前系数之和)]。压强与系数差变化Q与K的关系平衡移动方向Δνg<0增大压强Q<K气体物质系数减小的方向Δνg>0Q>K气体物质系数减小的方向结论:Δνg=0,改变压强,化学平衡状态不变;Δνg≠0,增大压强,化学平衡向气态物质系数减小的方向移动。2.以可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)为例,分析压强的变化对平衡移动的影响

化学平衡a+b>c+da+b<c+da+b<c+da+b>c+d体系压强改变加压加压减压减压平衡移动方向正向移动逆向移动正向移动逆向移动速率变化v(正)、v(逆)同时增大v(正)、v(逆)同时增大v(正)、v(逆)同时减小v(正)、v(逆)同时减小化学平衡a+b>c+da+b<c+da+b<c+da+b>c+d3.勒·夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强、以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动,但不会抵消改变。【微点拨】分析化学平衡移动问题的注意事项(1)平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化,而不能消除外界条件的变化。(2)不要把v(正)增大与平衡向正反应方向移动等同起来,只有v(正)>v(逆)时,才使平衡向正反应方向移动。(3)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响。(4)对于缩小体积增大压强,不管平衡是否移动,体系中各成分的浓度均增大。素能应用典例3对于密闭容器中的可逆反应:mX(g)+nY(s)pZ(g)

ΔH<0,达化学平衡后,改变条件,下列表达不正确的是(

)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.其他条件不变,升高温度,化学平衡一定发生移动答案C解析由于该反应前后气体体积变化不明确,故改变压强不能确定化学平衡是否移动,A项正确;恒容条件下充入氦气,没有改变平衡体系中各物质的浓度,平衡不移动,恒压条件下充入氦气,相当于减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动,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;该反应的正反应是放热反应,升高温度,化学平衡向逆反应方向移动,D项正确。变式训练3在一密闭容器中,反应aA(g)+bB(s)cC(g)+dD(g)达到平衡后,保持温度不变,将容器容积缩小为原来的一半,当达到新的平衡时,A的浓度是原来的倍,则下列说法正确的是(

)A.平衡向逆反应方向移动B.a<c+dC.物质A的转化率增大D.物质D的浓度减小答案C解析容器容积缩小为原来的一半,若平衡不移动,则A的浓度应变为原来的2倍,达到新的平衡时A的浓度是原来的倍,说明平衡正向移动,A的转化率增大,A错误,C正确;加压平衡正向移动,说明a>c+d,物质D的浓度增大,B、D错误。素养脉络随堂检测1.反应X(g)+Y(g)2Z(g)

ΔH<0,达到平衡状态时,下列说法正确的是(

)A.减小容器容积,平衡向右移动B.加入催化剂,Z的产率增大C.增大X的浓度,X的转化率增大D.降低温度,Y的转化率增大答案D解析因为该反应为反应前后气态物质物质的量不变的反应,故减小容器容积,化学平衡不发生移动,A项错误;加入催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率,故化学平衡不会发生移动,B项错误;增大X的浓度,化学平衡向右移动,但X的转化率减小,C项错误;该反应的正反应放热,降低温度,化学平衡向右移动,Y的转化率增大,D项正确。2.已知反应COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)

ΔH>0。当反应达到平衡时,下列措施:①升温、②恒容通入惰性气体、③增加CO浓度、④减压、⑤加入催化剂、⑥恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是(

)A.①②④

B.①④⑥C.②③⑤

D.③⑤⑥答案B解析该反应正向为吸热反应,升温时平衡正向移动,反应物转化率提高,①符合题意;恒容时,通入惰性气体,反应物与反应产物浓度不变,平衡不移动,②不符合题意;增加CO浓度,平衡逆向移动,反应物转化率降低,③不符合题意;该反应正向为气体分子总数增大的反应,减压时平衡正向移动,反应物转化率提高,④符合题意;催化剂只能改变反应速率,不能提高反应物的转化率,⑤不符合题意;恒压时,通入惰性气体,容器体积增大,反应物与反应产物的浓度均降低,平衡向气体分子数增加的方向移动,即平衡正向移动,反应物转化率提高,⑥符合题意。A.如图1反应:若p1>p2,则该反应只能在高温下自发进行B.如图2反应:此反应的ΔH<0,且T1>T2C.如图3反应:表示t1时刻可能是使用催化剂对反应速率的影响D.如图3反应:表示t1时刻增大B的浓度对反应速率的影响答案C解析由图1可知,压强不变时,升高温度,A的平衡转化率降低,因此该反应为放热反应,ΔH<0,图1中若p1>p2,则表示压强增大时A的平衡转化率增大,即有a+b>c,气体物质的分子数减少,表示该反应为熵减的过程,即ΔS<0,高温不利于反应正向自发进行,故A错误。由图2可知,T2比T1先达到平衡,所以T2>T1,B错误。由图3可知,t1时刻改变的某一条件使正、逆反应速率都增大,且平衡不移动,可能使用了催化剂,故C正确。图3中t1时刻若是增大B的浓度,则该瞬间只增大正反应速率,逆反应速率不变,之后逆反应速率逐渐增大,故D错误。4.反应X(g)+Y(g)2Z(g)

ΔH