-新教材高中化學(xué)第2章化學(xué)反應(yīng)的方向限度與速率第2節(jié)化學(xué)反應(yīng)的限度第2課時(shí)反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響課件魯科版選擇性必修

第2課時(shí)反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響第2章內(nèi)容索引0102基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過關(guān)重難探究?能力素養(yǎng)全提升03學(xué)以致用?隨堂檢測全達(dá)標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)1.能運(yùn)用濃度、壓強(qiáng)、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律,推測平衡移動(dòng)方向及濃度、轉(zhuǎn)化率等物理量的變化,從而形成變化觀念與平衡思想的學(xué)科核心素養(yǎng)。2.理解勒·夏特列原理的內(nèi)容并學(xué)會(huì)應(yīng)用,體驗(yàn)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的學(xué)科核心素養(yǎng)?；A(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過關(guān)知識(shí)鋪墊平衡常數(shù)可作為討論平衡問題的總線索。依據(jù)平衡常數(shù)分析平衡移動(dòng),建立濃度商的概念,利用Q與K的相對(duì)大小可判斷平衡移動(dòng)的方向。相對(duì)大小移動(dòng)方向速率關(guān)系Q<K平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)v(正)>v(逆)Q=K反應(yīng)仍然處于化學(xué)平衡狀態(tài)v(正)=v(逆)Q>K平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)v(正)<v(逆)必備知識(shí)一、化學(xué)平衡移動(dòng)1.定義由于溫度、壓強(qiáng)或濃度的變化而使可逆反應(yīng)由一個(gè)平衡狀態(tài)變?yōu)榱硪粋€(gè)平衡狀態(tài)的過程。2.化學(xué)平衡移動(dòng)的原因反應(yīng)條件的改變,使正、逆反應(yīng)速率發(fā)生改變,平衡混合物中各組分的含量發(fā)生相應(yīng)的改變。3.化學(xué)平衡移動(dòng)圖示分析

二、反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響1.溫度的影響(1)(2)原因:溫度改變使化學(xué)平衡常數(shù)改變。

所有可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡都受溫度的影響

2.濃度的影響(1)(2)原因:濃度的改變導(dǎo)致濃度商Q的改變。

改變固體或液體的用量,Q不變,平衡不移動(dòng)

3.壓強(qiáng)的影響(1)(2)原因:壓強(qiáng)的改變導(dǎo)致體系中各成分濃度的變化,從而使平衡發(fā)生移動(dòng)。

【微思考1】可逆反應(yīng)達(dá)平衡,改變條件平衡向正方向移動(dòng),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率一定增大嗎?提示不一定。若有兩種反應(yīng)物,增大其中一種反應(yīng)物的濃度,另一種反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大,濃度增大的反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小。三、平衡移動(dòng)原理(勒·夏特列原理)1.內(nèi)容在封閉體系中,如果僅改變影響平衡體系的一個(gè)條件(如濃度、溫度、壓強(qiáng)),平衡就將向減弱這個(gè)改變的方向移動(dòng)。2.對(duì)平衡移動(dòng)原理的理解

【微思考2】催化劑會(huì)影響化學(xué)平衡嗎?提示催化劑能夠同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率,因此它對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)無影響。自我檢測判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng),化學(xué)反應(yīng)速率一定改變;化學(xué)反應(yīng)速率改變,化學(xué)平衡也一定發(fā)生移動(dòng)。(

)(2)升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng),此時(shí)v(放)減小,v(吸)增大。(

)(3)對(duì)于C(s)+CO2(g)2CO(g)

ΔH>0,其他條件不變時(shí),升高溫度,反應(yīng)速率v(CO2)和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率均增大。(

)(4)化學(xué)平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不一定增大。(

)××√√(5)向平衡體系FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl中加入適量KCl固體,平衡逆向移動(dòng),溶液的顏色變淺。(

)(6)對(duì)于2NO2(g)N2O4(g)的平衡體系,壓縮體積,增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),混合氣體的顏色變淺。(

)××重難探究?能力素養(yǎng)全提升探究一溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響問題探究將裝有相同量的NO2和N2O4混合氣體的兩個(gè)球狀容器分別浸入熱水和冷水中,分析容器中氣體顏色的變化,并解釋原因。提示熱水中的球狀容器顏色變深,冷水中的球狀容器顏色變淺;溫度改變了化學(xué)平衡常數(shù),導(dǎo)致平衡發(fā)生移動(dòng),出現(xiàn)顏色的變化。歸納拓展1.溫度對(duì)化學(xué)平衡影響的實(shí)驗(yàn)探究

實(shí)驗(yàn)原理2NO2(g)N2O4(g)

ΔH=-56.9kJ·mol-1紅棕色無色實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象熱水中紅棕色加深;冰水中紅棕色變淺實(shí)驗(yàn)結(jié)論體系受熱顏色加深,說明c(NO2)增大,即平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng);體系冷卻顏色變淺,說明c(NO2)減小,即平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)該反應(yīng)為放熱反應(yīng),

升高溫度,平衡左移

降低溫度,平衡右移

2.溫度對(duì)化學(xué)平衡影響的解釋從化學(xué)平衡的影響因素和Q與K的關(guān)系角度分析,填寫下表:反應(yīng)類型溫度變化K值變化Q與K的關(guān)系平衡移動(dòng)方向放熱反應(yīng)升溫減小Q>K逆向移動(dòng)降溫增大Q<K正向移動(dòng)吸熱反應(yīng)升溫增大Q<K正向移動(dòng)降溫減小Q>K逆向移動(dòng)應(yīng)用體驗(yàn)【典例1】在某溫度下,有反應(yīng)ClF(g)+F2(g)ClF3(g)

ΔH=+268kJ·mol-1,在密閉容器中達(dá)到平衡,下列說法中正確的是(

)A.升高溫度,K值不變,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)B.升高溫度,平衡常數(shù)變小C.升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),F2的轉(zhuǎn)化率提高D.降低溫度,ClF3的產(chǎn)率提高答案C解析題給反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度時(shí)K值增大,平衡向右移動(dòng),F2的轉(zhuǎn)化率提高,降低溫度,平衡向左移動(dòng),ClF3的產(chǎn)率降低。規(guī)律方法

解答化學(xué)平衡移動(dòng)類判斷題的思維過程

變式訓(xùn)練1如圖所示的直形石英玻璃封管中充有CO氣體。左端放置不純的鎳(Ni)粉。在一定條件下,Ni可以與CO(g)發(fā)生如下反應(yīng):Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)

ΔH<0,但Ni粉中的雜質(zhì)不與CO(g)發(fā)生反應(yīng),玻璃管內(nèi)左右兩端的溫度分別穩(wěn)定在350K和470K,經(jīng)過足夠長的時(shí)間后,右端的主要物質(zhì)是(

)A.純Ni(s)和Ni(CO)4(g)B.純Ni(s)和CO(g)C.不純Ni(s)和CO(g)D.不純Ni(s)和Ni(CO)4(g)答案B解析溫度升高,平衡左移,生成Ni和CO,由于右端溫度穩(wěn)定在470

K,所以右端主要物質(zhì)是純Ni(s)和CO(g)。探究二濃度對(duì)化學(xué)平衡影響的實(shí)驗(yàn)探究問題探究在19世紀(jì)后期,人們發(fā)現(xiàn)煉鐵高爐所排出的高爐氣中含有相當(dāng)數(shù)量的一氧化碳。有的工程師認(rèn)為,這是由于一氧化碳和鐵礦石的接觸時(shí)間不夠長造成的,于是英國耗費(fèi)了大量資金建造了一個(gè)高大的煉鐵高爐,以增加一氧化碳和鐵礦石的接觸時(shí)間?？墒呛髞戆l(fā)現(xiàn),用這個(gè)高爐煉鐵,所排出的高爐氣中的一氧化碳并沒有減少,其原因是什么?如果繼續(xù)增大鐵礦石的量能減少一氧化碳的含量嗎?提示高爐煉鐵的原理是利用CO還原氧化鐵,此反應(yīng)為可逆反應(yīng),當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),增加反應(yīng)時(shí)間不能改變各種物質(zhì)的百分含量;增加鐵礦石的量不能減少一氧化碳的含量。歸納拓展1.濃度對(duì)化學(xué)平衡影響的定量解釋在一定條件下,反應(yīng)aA+bBcC+dD達(dá)到平衡狀態(tài),溫度一定,平衡常數(shù)K為一定值。濃度變化Q值變化Q與K的關(guān)系平衡移動(dòng)方向增大反應(yīng)物濃度減小Q<K向正反應(yīng)方向移動(dòng)減小反應(yīng)產(chǎn)成物濃度減小反應(yīng)物濃度增大Q>K向逆反應(yīng)方向移動(dòng)增大反應(yīng)產(chǎn)物濃度2.若其他條件不變,一次性改變濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響

化學(xué)平衡aA+bBcC+dD(A、B、C、D均為氣體)物質(zhì)濃度的變化增大反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)產(chǎn)物濃度減小反應(yīng)物濃度減小反應(yīng)產(chǎn)物濃度平衡移動(dòng)的方向正向移動(dòng)逆向移動(dòng)逆向移動(dòng)正向移動(dòng)圖像應(yīng)用體驗(yàn)【典例2】反應(yīng)NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)在某溫度下達(dá)到平衡,下列各種情況下,不會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)的是(

)A.溫度、容積不變,通入SO2氣體B.溫度、容積不變,通入HCl氣體C.移走一部分NH4HS固體D.容器容積不變,通入NH3答案C解析A項(xiàng),SO2+2H2S==3S↓+2H2O,c平(H2S)減小,平衡右移;B項(xiàng),HCl+NH3==NH4Cl,c平(NH3)減小,平衡右移;C項(xiàng),NH4HS為固體,濃度視為常數(shù),移走后平衡不移動(dòng);D項(xiàng),通入NH3,c平(NH3)增大,平衡左移。易錯(cuò)警示

化學(xué)平衡移動(dòng)中濃度的“決定性”作用

(1)恒溫、恒容條件:原平衡體系體系

總壓強(qiáng)增大→體系中各組分的濃度不變→平衡不移動(dòng)。(2)恒溫、恒壓條件:變式訓(xùn)練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鈣粉末,溶液中發(fā)生的變化是(

)A.H+濃度減小,HClO濃度減小B.H+濃度增大,HClO濃度增大C.H+濃度減小,HClO濃度增大D.H+濃度增大,HClO濃度減小答案C解析碳酸的酸性強(qiáng)于HClO,弱于HCl,少量CaCO3只能與HCl反應(yīng),不能與HClO反應(yīng),平衡正向移動(dòng),H+濃度減小,次氯酸濃度增大,C正確。探究三壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響問題探究上圖是反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)平衡體系的壓強(qiáng)、透光率與時(shí)間關(guān)系的圖像,你能用平衡移動(dòng)的原理解釋原因嗎?(已知透光率與氣體顏色有關(guān),氣體顏色越深,透光率越小)NO2-N2O4體系體積變化過程中透光率的變化

提示壓縮針筒時(shí)體系內(nèi)壓強(qiáng)增大,體積減小,氣體顏色加深,透光率減小,但平衡會(huì)向正反應(yīng)方向移動(dòng),所以透光率又會(huì)有所增大;拉伸針筒時(shí)體系壓強(qiáng)又減小,氣體顏色變淺,透光率增大,但平衡又會(huì)向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以透光率又會(huì)有所減小。歸納拓展1.壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡影響的定量解釋在一定條件下,反應(yīng)aA+bBcC+dD達(dá)到平衡狀態(tài),溫度一定,平衡常數(shù)K為一定值[Δνg=(化學(xué)方程式中氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物化學(xué)式前系數(shù)之和)-(化學(xué)方程式中氣態(tài)反應(yīng)物化學(xué)式前系數(shù)之和)]。壓強(qiáng)與系數(shù)差變化Q與K的關(guān)系平衡移動(dòng)方向Δνg<0增大壓強(qiáng)Q<K氣體物質(zhì)系數(shù)減小的方向Δνg>0Q>K氣體物質(zhì)系數(shù)減小的方向結(jié)論:Δνg=0,改變壓強(qiáng),化學(xué)平衡狀態(tài)不變;Δνg≠0,增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡向氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的方向移動(dòng)。2.以可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)為例,分析壓強(qiáng)的變化對(duì)平衡移動(dòng)的影響

化學(xué)平衡a+b>c+da+b<c+da+b<c+da+b>c+d體系壓強(qiáng)改變加壓加壓減壓減壓平衡移動(dòng)方向正向移動(dòng)逆向移動(dòng)正向移動(dòng)逆向移動(dòng)速率變化v(正)、v(逆)同時(shí)增大v(正)、v(逆)同時(shí)增大v(正)、v(逆)同時(shí)減小v(正)、v(逆)同時(shí)減小化學(xué)平衡a+b>c+da+b<c+da+b<c+da+b>c+d圖像3.勒·夏特列原理如果改變影響化學(xué)平衡的條件之一(如溫度、壓強(qiáng)、以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng),但不會(huì)抵消改變?！疚Ⅻc(diǎn)撥】分析化學(xué)平衡移動(dòng)問題的注意事項(xiàng)(1)平衡移動(dòng)的結(jié)果只是減弱了外界條件的變化,而不能消除外界條件的變化。(2)不要把v(正)增大與平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)等同起來,只有v(正)>v(逆)時(shí),才使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。(3)同等程度地改變反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度時(shí),應(yīng)視為壓強(qiáng)的影響。(4)對(duì)于縮小體積增大壓強(qiáng),不管平衡是否移動(dòng),體系中各成分的濃度均增大。應(yīng)用體驗(yàn)【典例3】對(duì)于密閉容器中的可逆反應(yīng):mX(g)+nY(s)pZ(g)

ΔH<0,達(dá)化學(xué)平衡后,改變條件,下列表達(dá)不正確的是(

)A.增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡不一定發(fā)生移動(dòng)B.通入氦氣,化學(xué)平衡不一定發(fā)生移動(dòng)C.增加X或Y的物質(zhì)的量,化學(xué)平衡一定發(fā)生移動(dòng)D.其他條件不變,升高溫度,化學(xué)平衡一定發(fā)生移動(dòng)答案C解析由于該反應(yīng)前后氣體體積變化不明確,故改變壓強(qiáng)不能確定化學(xué)平衡是否移動(dòng),A項(xiàng)正確;恒容條件下充入氦氣,沒有改變平衡體系中各物質(zhì)的濃度,平衡不移動(dòng),恒壓條件下充入氦氣,相當(dāng)于減小壓強(qiáng),平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng),B項(xiàng)正確;由于Y為固體,改變其用量不影響化學(xué)平衡,C項(xiàng)不正確;該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),D項(xiàng)正確。變式訓(xùn)練3在一密閉容器中,反應(yīng)aA(g)+bB(s)cC(g)+dD(g)達(dá)到平衡后,保持溫度不變,將容器容積縮小為原來的一半,當(dāng)達(dá)到新的平衡時(shí),A的濃度是原來的1.6倍,則下列說法正確的是(

)A.平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)B.a<c+dC.物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率增大D.物質(zhì)D的濃度減小答案C解析容器容積縮小為原來的一半,若平衡不移動(dòng),則A的濃度應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?倍,達(dá)到新的平衡時(shí)A的濃度是原來的1.6倍,說明平衡正向移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率增大,A錯(cuò)誤,C正確;加壓平衡正向移動(dòng),說明a>c+d,物質(zhì)D的濃度增大,B、D錯(cuò)誤。學(xué)以致用?隨堂檢測全達(dá)標(biāo)1.反應(yīng)X(g)+Y(g)2Z(g)

ΔH<0,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),下列說法正確的是(

)A.減小容器容積,平衡向右移動(dòng)B.加入催化劑,Z的產(chǎn)率增大C.增大X的濃度,X的轉(zhuǎn)化率增大D.降低溫度,Y的轉(zhuǎn)化率增大答案D解析因?yàn)樵摲磻?yīng)為反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)物質(zhì)的量不變的反應(yīng),故減小容器容積,化學(xué)平衡不發(fā)生移動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;加入催化劑可同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率,故化學(xué)平衡不會(huì)發(fā)生移動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;增大X的濃度,化學(xué)平衡向右移動(dòng),但X的轉(zhuǎn)化率減小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;該反應(yīng)的正反應(yīng)放熱,降低溫度,化學(xué)平衡向右移動(dòng),Y的轉(zhuǎn)化率增大,D項(xiàng)正確。2.已知反應(yīng)COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)

ΔH>0。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),下列措施:①升溫、②恒容通入惰性氣體、③增加CO濃度、④減壓、⑤加入催化劑、⑥恒壓通入惰性氣體,能提高COCl2轉(zhuǎn)化率的是(

)A.①②④

B.①④⑥C.②③⑤

D.③⑤⑥答案B解析該反應(yīng)正向?yàn)槲鼰岱磻?yīng),升溫時(shí)平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率提高,①符合題意;恒容時(shí),通入惰性氣體,反應(yīng)物與反應(yīng)產(chǎn)物濃度不變,平衡不移動(dòng),②不符合題意;增加CO濃度,平衡逆向移動(dòng),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率降低,③不符合題意;該反應(yīng)正向?yàn)闅怏w分子總數(shù)增大的反應(yīng),減壓時(shí)平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率提高,④符合題意;催化劑只能改變反應(yīng)速率,不能提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,⑤不符合題意;恒壓時(shí),通入惰性氣體,容器容積增大,反應(yīng)物與反應(yīng)產(chǎn)物的濃度均降低,平衡向氣體分子數(shù)增加的方向移動(dòng),即平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率提高,⑥符合題意。3.容積一定的恒溫密閉容器中加入等物質(zhì)的量的X、Y,進(jìn)行如下可逆反應(yīng):X(g)+Y(g)Z(g)+W(s)

ΔH>0。下列敘述正確的是(

)A.若繼續(xù)充入X,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),Y的轉(zhuǎn)化率增大B.若繼續(xù)充入Z,平衡逆向移動(dòng),Z的體積分?jǐn)?shù)減小C.若移走部分W,平衡正向移動(dòng)D.平衡后移走X,上述反應(yīng)的ΔH減小答案

A

解析

B項(xiàng),通入Z,平衡逆向移動(dòng),Z的體積分?jǐn)?shù)增大。C項(xiàng),W為固體,改變其用量,平衡不移動(dòng)。D項(xiàng),ΔH的大小與反應(yīng)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)及狀態(tài)有關(guān),與加入反應(yīng)物的量無關(guān)。4.(2021云南楚雄天人中學(xué)高二月考)水煤氣(CO和H2)是合成甲醇的重要原料,它可用水蒸氣通過熾熱的炭層制得:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)

ΔH=+131.3kJ·mol-1。(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式為

。

(2)上述反應(yīng)達(dá)到平衡后,將體系中的C(s)部分移走,正反應(yīng)速率

。

(3)下列事實(shí)能說明該反應(yīng)在一定條件下已達(dá)到平衡狀態(tài)的有

(填字母)。

A.壓強(qiáng)固定不變化B.生成H2O(g)的速率與消耗CO的速率相等C.H2O(g)、CO、H2的濃度相等D.固定容積下氣體密度不再變化E.v(H2O)=v(CO)(4)某溫度下,將4.0molH2O(g)和足量的炭充入2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),達(dá)到平衡時(shí)測得K=1mol·L-1,則此溫度下H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為

。已知對(duì)于氣相反應(yīng),用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)可得壓強(qiáng)平衡常數(shù)(記作Kp),分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。若平衡時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為pPa,則Kp=

Pa。

(2)上述反應(yīng)達(dá)到平衡后,將體系中的C(s)部分移走,由于碳為固體,反應(yīng)物濃度不變,正反應(yīng)速率不變。(3)該反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng),當(dāng)壓強(qiáng)固定不變化,說明達(dá)到平衡,故A正確;生成H2O(g)的速率與消耗CO的速率相等只能說明反應(yīng)逆向進(jìn)行,不能說