《2020高中化学第2章化学反应的方向限度与速率第2节第4课时影响化学平衡移动的因素二讲义+素养练含解析鲁科版选修4.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020高中化学第2章化学反应的方向限度与速率第2节第4课时影响化学平衡移动的因素二讲义+素养练含解析鲁科版选修4.doc（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第4课时影响化学平衡移动的因素(二)学业要求素养对接能运用浓度、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。变化观念：外部条件发生变化时平衡会发生移动。知 识 梳 理知识点一、压强变化对化学平衡移动的影响规律1.针对有气体参加或有气体生成的可逆反应而言对于反应前后气体体积发生变化的反应。改变压强平衡移动方向增大压强平衡向气体体积缩小的方向移动减小压强平衡向气体体积增大的方向移动2.对于反应前后气体体积没有发生变化的反应，改变压强平衡不移动。知识点二、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活化能，从而提高活化分子百
2、分数，从而增大反应速率，但是由于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。2.催化剂不能改变达到化学平衡状态时的反应混合物中的组成含量，但是使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间。知识点三、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)，则平衡将向着能够减弱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可逆反应。(2)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“消除”这种改变。自 我 检 测1.对于平衡aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)
3、H0，试画出使用催化剂的速率随时间的变化曲线。答案2.对于化学平衡体系I2(g)H2(g)2HI(g)H0，试根据下图判断由曲线m变为曲线n改变的条件可能是_。答案使用催化剂或缩小容器体积3.一密闭容器中建立N23H22NH3H0的平衡体系，此时，N2的浓度为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2N2，平衡向_方向移动，重新平衡后，N2的浓度为_。(2)保持温度不变，压缩体积变为原来的，使压强变为2p1，平衡向_方向移动，重新平衡后体系的压强变为_。(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，
4、体系的温度变为_。答案(1)正反应N2N22N2(2)正反应p1p2p1(3)逆反应T1T2T14.分别画出3题中条件改变时N2浓度、体系压强、温度的变化曲线。答案学习任务一、压强对化学平衡移动的影响【观图思考】冬季天气寒冷，人们点燃蜂窝煤取暖，一不小心就很容易一氧化碳中毒，那么，若中毒后该怎么处理？你能用平衡移动的原理解释吗？提示若发现有人一氧化碳中毒，要马上切断一氧化碳源并将病人移至空气流通处，必要时放入高压氧舱。CO进入血液后有如下平衡：COHbO2O2HbCO，在高压氧舱中，煤气中毒患者吸入氧气浓度较高的空气后，COHbO2O2HbCO，平衡向左移，使HbCO转化为HbO2，恢复血红蛋
5、白的输氧功能。【名师点拨】1.对于反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)化学平衡abcdabcdabcdabcd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v正、v逆同时增大，且v逆v正v正、v逆同时减小，v正v逆v正、v逆同时减小，v逆v正图像2.审题要求(1)审准化学计量数之间的关系：是等体积反应还是非等体积反应。(2)审准平衡建立的条件：是恒温恒容还是恒温恒压。【典例1】在容闭容器中，反应xA(g)yB(g)zC(g)，在一定条件下达到平衡状态，试回答下列问题：(1)若xyz，缩小体积，增大压强，则平衡向_方向移动。(
6、2)若保持体积不变，通入“He”气，则平衡_移动。(3)若保持压强不变，通入“He”气，平衡向正反应方向移动，则x、y、z的关系为_。(4)若xyz，缩小体积，增大压强，则平衡_移动。答案(1)正反应(2)不(3)xyz(4)不【深度思考】“无关气体”对化学平衡的影响(1)在容积不变的密闭容器中，向已达到平衡的气体反应体系中充入和体系中任何物质都不反应的气体，平衡不发生移动。(2)在压强不变、体积可变的恒压容器中，向已达到平衡的气体反应体系中充入不与体系中任一气体反应的其他气体，会使平衡向着气体体积增大的方向移动(若为气体体积不变的反应，则平衡不移动)。变式训练1对于密闭容器中的可逆反应：mX
7、(g)nY(s)pZ(g)H0，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.其它条件不变，升高温度，化学平衡一定发生移动解析由于该反应反应前后体积变化不明确，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。答案C学
8、习任务二、勒夏特列原理在化工生产中的应用【交流研讨】勒夏特列原理又名“化学平衡移动原理”，由法国化学家勒夏特列于1888年发现。是一个定性预测化学平衡点的原理，其内容为：如果改变可逆反应的条件(如浓度、压强、温度等)，化学平衡就被破坏，并向减弱这种改变的方向移动。你怎么理解该内容中的“减弱”一词？提示略【名师点拨】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
9、择却大不相同，要依具体情况而定。【典例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(2)已知2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0，其实验数据如下：压强(105 Pa)1.015.0510.150.5101SO2的转化率%(450 )97.598.999.299.699.7SO2的转化率%(550 )85.692.994.997.798.3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_。解析(1)根据合成氨的反应特点，从反应的限度来考虑，使用过量的N
10、2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。(2)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1.01105 Pa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，故选择450 、1.01105 Pa。答案(1)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
11、佳。(2)450 1.01105 Pa(常压)变式训练2下列事实中，不能用勒夏特列原理加以解释的是()A.夏天，打开啤酒瓶时会在瓶口逸出气体B.浓氨水中加入氢氧化钠固体时产生较多的刺激性气味的气体C.压缩氢气与碘蒸气反应的平衡混合气体，颜色变深D.将盛有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的密闭容器置于冷水中，混合气体颜色变浅解析A中考查溶解平衡CO2(g)CO2(aq)，压强减小，则平衡向逆方向移动，形成大量气体逸出；B中考查温度、浓度、酸碱性对NH3H2ONH3H2ONHOH平衡移动的影响；D中考查温度对2NO2N2O4的影响；C中颜色加深的根本原因是因为体积减小，I2浓度增大，由于是等体积反应不
12、涉及平衡的移动，则不能用勒夏特列原理解释。答案C1.反应X(g)Y(g)2Z(g)H0，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，X的转化率增大D.降低温度，Y的转化率增大解析因为该反应为化学方程式中气态物质系数不变的反应，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。答案D2.在具有活塞的密闭容器中，一定温度下的可逆反应：
13、H2(g)I2(g)2HI(g)已达到平衡。将活塞外拉，则：(1)容器内颜色_；(2)容器内压强_；(3)逆反应速率_；(4)混合气体平均相对分子质量_。解析当活塞外拉时，容器体积增大(压强减小)，各组分的浓度减小，气体颜色变浅，反应速率减小；因为平均相对分子质量Mr，结合反应方程式的特点知：m(气)不变，n(气)不变，故混合气体的平均相对分子质量不变。答案(1)变浅(2)变小(3)变小(4)不变3.往2 L密闭容器中充入NO2，在三种不同条件下发生反应：2NO2(g)2NO(g)O2(g)，实验测得NO2的浓度随时间的变化如下表(不考虑生成N2O4)，下列说法正确的是()A.实验2比实验1的
14、反应容器内压强减小B.实验2比实验1使用了效率更高的催化剂C.实验1比实验3的平衡常数大D.由实验2和实验3可判断该反应是放热反应解析缩小体积，压强增大，平衡向逆反应方向移动，实验2不可能与实验1达到相同的平衡状态，A项错误；因实验1和实验2平衡时NO2的浓度相同，但实验2反应速率大，则实验2使用了效率更高的的催化剂，B项正确；实验3在850 反应，达到平衡时NO2的浓度较800 时小，说明温度升高，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，温度越高平衡常数越大，C、D项错误。答案B4.现有mA(s)nB(g)qC(g)H0的可逆反应，在一定温度下达平衡时，B的体积分数(B)和压强p的关系如图
15、所示，则有关该反应的下列描述正确的是()A.mnqC.x点的混合物中v正v逆D.x点比y点的混合物的正反应速率小解析从曲线的走向可以判断出：增压，(B)增大，即平衡左移，所以右边系数大，因A为固体，所以nv逆，所以C项错；D项，在y点和 x点的(B)相同，相当于在x点的基础上压缩(y点的压强大于x点)，所以正、逆反应速率都增大，D项正确(若进一步探讨，可得其顺序为v逆yv正yv正xv逆x)。答案D5.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
16、积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H49.0 kJmol1测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。(1)反应开始到平衡，H2的平均反应速率v(H2)_molL1min1。(2)H2的转化率为_。(3)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_。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.缩小容器体积解析(1)v(H2)3v(CO2)30.225 molL1min1(2)(H2)100%75%(3)A项，升温，平衡左移
17、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(1)0.225(2)75%(3)C、E课时作业基 础 练1.下列叙述及解释正确的是()A.2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色)H0，在平衡后，对平衡体系采取缩小容积、增大压强的措施，因为平衡向正反应方向移动，故体系颜色变浅B.H2(g)I2(g)2HI(g)H0，在平衡后，对
18、平衡体系采取增大容积、减小压强的措施，因为平衡不移动，故体系颜色不变C.FeCl33KSCNFe(SCN)3(红色)3KCl，在平衡后，加少量KCl，因为平衡向逆反应方向移动，故体系颜色变浅D.对于N23H22NH3，平衡后，在压强不变的条件下充入O2，平衡左移解析A项，缩小体积，平衡右移，但NO2浓度仍增大，颜色变深，A错；B项，扩大容积，平衡不移动，但由于I2减小，故体系颜色变浅，B错；C项，由于KCl没有参与反应，故对平衡无影响，C错；D项，压强不变，充入O2(注：O2不参与反应)，体积扩大，平衡左移。答案D2.对于反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)Hbc B.abc。答案
19、A4.在一密闭容器中，反应aA(g)bB(g)达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则()A.平衡向逆反应方向移动了B.物质A的转化率减小了C.物质B的质量分数增加了D.ab解析温度不变，体积扩大一倍，压强减小，若平衡不移动，则B的浓度应为原来的50%，而实际为60%，说明平衡向正反应方向移动了；则A的转化率增大、B的质量分数增大；正反应方向是气体体积增大的方向，即ab。答案C5.某温度下，密闭容器中发生反应aX(g)bY(g)cZ(g)，达到平衡后，保持温度不变，将容器的容积压缩到原来容积的一半，当达到新平衡时，物质Y和Z的浓度均是原来的1.8
20、倍。则下列叙述正确的是()A.可逆反应的化学方程式的化学计量数：abcB.压缩容器的容积时，v正增大，v逆减小C.达到新平衡时，物质X的转化率减小D.达至新平衡时，混合物中Z的质量分数增大解析体积缩小，假设平衡不移动，则Y和Z的浓度应该为原来的2倍，而现为1.8倍，则表明平衡向逆反应方向移动，压强增大，v正、v逆均增大，且v逆v正；平衡向Y、Z消耗的方向，即逆反应方向移动，则bca；X的转化率减小；混合物中Z的质量分数减小。答案C6.在体积相同的 A、B两个带活塞的玻璃容器中，分别注入体积颜色相同的NO2与溴蒸气，然后将活塞同时向外拉出到(快速)，过一会可以看到()A.A中的颜色比B中的浅B.
21、A中的颜色比B中的深C.A中的颜色与B中的深浅相同D.A中颜色比开始时深解析两种气体的变化情况不一样，对于Br2(g)只是物理变化浓度自然减半，对于NO2(g)是一个平衡移动的过程：2NO2N2O4，相当于压强减小，物理变化使之颜色变浅，浓度自然减半，但随之平衡又向系数增加即生成NO2方向移动，颜色要稍微加深一些，尽管与拉动活塞之前相比颜色要浅些，但是比Br2(g)的还是要深些，故选B。答案B7.如图曲线a表示放热反应2X(g)Z(g)M(g)N(s)在密闭容器中进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，不可能采取的措施是()A.升高温度 B.X的投入量增
22、加C.加催化剂 D.减小容器体积解析因为N为固体，所以该反应为等体积反应，所以加催化剂或减小容器体积均能使a曲线变为b曲线；X的投入量增加，相当于缩小体积，浓度增大，速率加快，达到平衡所用时间变短，但平衡不移动，转化率不变。所以能使a曲线变为b曲线；升温，平衡左移，X的转化率降低。答案A8.已知：C(s)CO2(g)2CO(g)H0。该反应达到平衡后，下列条件有利于反应正向进行的是()A.升高温度和减小压强 B.降低温度和减小压强C.降低温度和增大压强 D.升高温度和增大压强解析C和CO2反应生成CO，气态物质系数增大，H0，反应吸热。所以减小压强、升高温度有利于反应向正方向进行。答案A9.在
23、一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应：a(g)b(g)2c(g)H10进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功)，下列叙述错误的是()A.等压时，通入稀有气体，c的物质的量不变B.等压时，通入z气体，反应器中温度升高C.等容时，通入稀有气体，各反应速率不变D.等容时，通入z气体，y的物质的量浓度增大解析等压时，通入稀有气体后，第二个反应平衡向逆反应方向移动，反应器内温度升高，第一个反应平衡向逆反应方向移动，c的物质的量减小，A错误；等压时，通入z气体，第二个反应平衡向逆反应方向(放热反应方向)移动，所以体系温度升高，B正确；选项C，由于容器体积不变，通入稀有气体不影响各种物质的浓度，
24、所以各反应速率不变，正确；选项D，等容时，通入z气体，第二个反应平衡向逆反应方向移动，y的物质的量浓度增大，正确。答案A10.反应X(g)Y(g)2Z(g)HT2，温度升高，w(C)的含量降低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。(2)增大压强，w(C)含量降低，平衡左移，正反应为体积扩大的反应，m2。(3)当温度、容积不变时，充入“惰”气，由于各反应物、生成物的浓度不变，所以平衡不移动。(4)当温度、压强不变时，充入“惰”气，体积扩大，相当于减压，根据m2，平衡右移。答案(1)大于放热(2)大于(3)增大不(4)向正反应方向13.在一定条件下，体积为3 L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生
25、成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO)：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。根据题意完成下列各题：(1)反应达到平衡时，平衡常数表达式K_，升高温度，K值_(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)在其他条件不变的情况下，对处于E点的体系体积压缩到原来的1/2，下列有关该体系的说法正确的是_。 a.氢气的浓度减少b.正反应速率加快，逆反应速率也加快c.甲醇的物质的量增加d.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大(3)据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变，原因是_(用化学方程式表示)。 解析从图像可知温度升高时平衡体系中甲醇含量减少，可以推出CO(g)2H2(g)CH3OH(g)反应放热，因此温度升高后，K值减小；加压时，反应物和生成物浓度均增大，正、逆反应速率都增大，由勒夏特列原理可知，加压时平衡右移，因此答案为bc；在加热条件下CO能还原Cu2O，使其减少，因此反应体系中含有少量二氧化碳有利于维持Cu2O的量不变。答案(1)减小(2)bc(3)Cu2OCO2CuCO2- 16 -