-新教材高中化學第2章化學反應的方向限度與速率第2節(jié)化學反應的限度第2課時反應條件對化學平衡的影響課件魯科版選擇性必修

第2課時反應條件對化學平衡的影響第2章內(nèi)容索引0102基礎(chǔ)落實?必備知識全過關(guān)重難探究?能力素養(yǎng)全提升03學以致用?隨堂檢測全達標素養(yǎng)目標1.能運用濃度、壓強、溫度對化學平衡的影響規(guī)律,推測平衡移動方向及濃度、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科核心素養(yǎng)。2.理解勒·夏特列原理的內(nèi)容并學會應用,體驗科學態(tài)度與社會責任的學科核心素養(yǎng)?；A(chǔ)落實?必備知識全過關(guān)知識鋪墊平衡常數(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,建立濃度商的概念,利用Q與K的相對大小可判斷平衡移動的方向。相對大小移動方向速率關(guān)系Q<K平衡向正反應方向移動v(正)>v(逆)Q=K反應仍然處于化學平衡狀態(tài)v(正)=v(逆)Q>K平衡向逆反應方向移動v(正)<v(逆)必備知識一、化學平衡移動1.定義由于溫度、壓強或濃度的變化而使可逆反應由一個平衡狀態(tài)變?yōu)榱硪粋€平衡狀態(tài)的過程。2.化學平衡移動的原因反應條件的改變,使正、逆反應速率發(fā)生改變,平衡混合物中各組分的含量發(fā)生相應的改變。3.化學平衡移動圖示分析

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

所有可逆反應的化學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

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

【微思考1】可逆反應達平衡,改變條件平衡向正方向移動,反應物轉(zhuǎn)化率一定增大嗎?提示不一定。若有兩種反應物,增大其中一種反應物的濃度,另一種反應物轉(zhuǎn)化率增大,濃度增大的反應物的轉(zhuǎn)化率減小。三、平衡移動原理(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條件(如濃度、溫度、壓強),平衡就將向減弱這個改變的方向移動。2.對平衡移動原理的理解

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

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

)(3)對于C(s)+CO2(g)2CO(g)

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

)(4)化學平衡正向移動,反應物的轉(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,溶液的顏色變淺。(

)(6)對于2NO2(g)N2O4(g)的平衡體系,壓縮體積,增大壓強,平衡正向移動,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化學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;溫度改變了化學平衡常數(shù),導致平衡發(fā)生移動,出現(xiàn)顏色的變化。歸納拓展1.溫度對化學平衡影響的實驗探究

實驗原理2NO2(g)N2O4(g)

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

升高溫度,平衡左移

降低溫度,平衡右移

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

ΔH=+268kJ·mol-1,在密閉容器中達到平衡,下列說法中正確的是(

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

解答化學平衡移動類判斷題的思維過程

變式訓練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: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,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)。探究二濃度對化學平衡影響的實驗探究問題探究在19世紀后期,人們發(fā)現(xiàn)煉鐵高爐所排出的高爐氣中含有相當數(shù)量的一氧化碳。有的工程師認為,這是由于一氧化碳和鐵礦石的接觸時間不夠長造成的,于是英國耗費了大量資金建造了一個高大的煉鐵高爐,以增加一氧化碳和鐵礦石的接觸時間?？墒呛髞戆l(fā)現(xiàn),用這個高爐煉鐵,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,此反應為可逆反應,當反應達到平衡時,增加反應時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.濃度對化學平衡影響的定量解釋在一定條件下,反應aA+bBcC+dD達到平衡狀態(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)系平衡移動方向增大反應物濃度減小Q<K向正反應方向移動減小反應產(chǎn)成物濃度減小反應物濃度增大Q>K向逆反應方向移動增大反應產(chǎn)物濃度2.若其他條件不變,一次性改變濃度對化學平衡的影響

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

)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,SO2+2H2S==3S↓+2H2O,c平(H2S)減小,平衡右移;B項,HCl+NH3==NH4Cl,c平(NH3)減小,平衡右移;C項,NH4HS為固體,濃度視為常數(shù),移走后平衡不移動;D項,通入NH3,c平(NH3)增大,平衡左移。易錯警示

化學平衡移動中濃度的“決定性”作用

(1)恒溫、恒容條件:原平衡體系體系

總壓強增大→體系中各組分的濃度不變→平衡不移動。(2)恒溫、恒壓條件:變式訓練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解析碳酸的酸性強于HClO,弱于HCl,少量CaCO3只能與HCl反應,不能與HClO反應,平衡正向移動,H+濃度減小,次氯酸濃度增大,C正確。探究三壓強對化學平衡移動的影響問題探究上圖是反應2NO2(g)N2O4(g)平衡體系的壓強、透光率與時間關(guān)系的圖像,你能用平衡移動的原理解釋原因嗎?(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

提示壓縮針筒時體系內(nèi)壓強增大,體積減小,氣體顏色加深,透光率減小,但平衡會向正反應方向移動,所以透光率又會有所增大;拉伸針筒時體系壓強又減小,氣體顏色變淺,透光率增大,但平衡又會向逆反應方向移動,所以透光率又會有所減小。歸納拓展1.壓強對化學平衡影響的定量解釋在一定條件下,反應aA+bBcC+dD達到平衡狀態(tài),溫度一定,平衡常數(shù)K為一定值[Δνg=(化學方程式中氣態(tài)反應產(chǎn)物化學式前系數(shù)之和)-(化學方程式中氣態(tài)反應物化學式前系數(shù)之和)]。壓強與系數(shù)差變化Q與K的關(guān)系平衡移動方向Δνg<0增大壓強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,化學平衡狀態(tài)不變;Δνg≠0,增大壓強,化學平衡向氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的方向移動。2.以可逆反應aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)為例,分析壓強的變化對平衡移動的影響

化學平衡a+b>c+da+b<c+da+b<c+da+b>c+d體系壓強改變加壓加壓減壓減壓平衡移動方向正向移動逆向移動正向移動逆向移動速率變化v(正)、v(逆)同時增大v(正)、v(逆)同時增大v(正)、v(逆)同時減小v(正)、v(逆)同時減小化學平衡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平衡的條件之一(如溫度、壓強、以及參加反應的化學物質(zhì)的濃度),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動,但不會抵消改變?！疚Ⅻc撥】分析化學平衡移動問題的注意事項(1)平衡移動的結(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方向移動等同起來,只有v(正)>v(逆)時,才使平衡向正反應方向移動。(3)同等程度地改變反應混合物中各物質(zhì)的濃度時,應視為壓強的影響。(4)對于縮小體積增大壓強,不管平衡是否移動,體系中各成分的濃度均增大。應用體驗【典例3】對于密閉容器中的可逆反應:mX(g)+nY(s)pZ(g)

ΔH<0,達化學平衡后,改變條件,下列表達不正確的是(

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

)A.平衡向逆反應方向移動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,則A的濃度應變?yōu)樵瓉淼?倍,達到新的平衡時A的濃度是原來的1.6倍,說明平衡正向移動,A的轉(zhuǎn)化率增大,A錯誤,C正確;加壓平衡正向移動,說明a>c+d,物質(zhì)D的濃度增大,B、D錯誤。學以致用?隨堂檢測全達標1.反應X(g)+Y(g)2Z(g)

ΔH<0,達到平衡狀態(tài)時,下列說法正確的是(

)A.減小容器容積,平衡向右移動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解析因為該反應為反應前后氣態(tài)物質(zhì)物質(zhì)的量不變的反應,故減小容器容積,化學平衡不發(fā)生移動,A項錯誤;加入催化劑可同等程度地改變正、逆反應速率,故化學平衡不會發(fā)生移動,B項錯誤;增大X的濃度,化學平衡向右移動,但X的轉(zhuǎn)化率減小,C項錯誤;該反應的正反應放熱,降低溫度,化學平衡向右移動,Y的轉(zhuǎn)化率增大,D項正確。2.已知反應COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)

ΔH>0。當反應達到平衡時,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解析該反應正向為吸熱反應,升溫時平衡正向移動,反應物轉(zhuǎn)化率提高,①符合題意;恒容時,通入惰性氣體,反應物與反應產(chǎn)物濃度不變,平衡不移動,②不符合題意;增加CO濃度,平衡逆向移動,反應物轉(zhuǎn)化率降低,③不符合題意;該反應正向為氣體分子總數(shù)增大的反應,減壓時平衡正向移動,反應物轉(zhuǎn)化率提高,④符合題意;催化劑只能改變反應速率,不能提高反應物的轉(zhuǎn)化率,⑤不符合題意;恒壓時,通入惰性氣體,容器容積增大,反應物與反應產(chǎn)物的濃度均降低,平衡向氣體分子數(shù)增加的方向移動,即平衡正向移動,反應物轉(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,進行如下可逆反應: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,平衡向正反應方向移動,Y的轉(zhuǎn)化率增大B.若繼續(xù)充入Z,平衡逆向移動,Z的體積分數(shù)減小C.若移走部分W,平衡正向移動D.平衡后移走X,上述反應的ΔH減小答案

A

解析

B項,通入Z,平衡逆向移動,Z的體積分數(shù)增大。C項,W為固體,改變其用量,平衡不移動。D項,ΔH的大小與反應方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)及狀態(tài)有關(guān),與加入反應物的量無關(guān)。4.(2021云南楚雄天人中學高二月考)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)該反應的平衡常數(shù)的表達式為

。

(2)上述反應達到平衡后,將體系中的C(s)部分移走,正反應速率

。

(3)下列事實能說明該反應在一定條件下已達到平衡狀態(tài)的有

(填字母)。

A.壓強固定不變化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C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),達到平衡時測得K=1mol·L-1,則此溫度下H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為

。已知對于氣相反應,用某組分(B)的平衡壓強p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)可得壓強平衡常數(shù)(記作Kp),分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)。若平衡時容器內(nèi)的壓強為pPa,則Kp=

Pa。

(2)上述反應達到平衡后,將體系中的C(s)部分移走,由于碳為固體,反應物濃度不變,正反應速率不變。(3)該反應是氣體體積增大的反應,當壓強固定不變化,說明達到平衡,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逆向進行,不能說