新教材2023-2024學年高中化學第2章化學反應(yīng)的方向限度與速率第2節(jié)化學反應(yīng)的限度第2課時反應(yīng)條件對化學平衡的影響課件魯科版選擇性必修1

第2章化學反應(yīng)的方向、限度與速率第2節(jié)

第2課時反應(yīng)條件對化學平衡的影響素養(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(yīng)用,體驗科學態(tài)度與社會責任的學科核心素養(yǎng)。基礎(chǔ)落實?必備知識全過關(guān)重難探究?能力素養(yǎng)全提升目錄索引

基礎(chǔ)落實?必備知識全過關(guān)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(yīng)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(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.化學平衡移動圖示分析

二、反應(yīng)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(yīng)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(yīng)達平衡,改變條件平衡向正方向移動,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(yīng)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(yīng)速率一定改變;化學反應(yīng)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(yīng)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(yīng)速率v(CO2)和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率均增大。(

)××√(4)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。(

)(5)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

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(yīng)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(yīng)方向移動該反應(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(yīng)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(yīng)升溫減小Q>K逆向移動降溫增大Q<K正向移動吸熱反應(yīng)升溫增大Q<K正向移動降溫減小Q>K逆向移動應(yīng)用體驗視角1溫度對化學平衡影響的規(guī)律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,F2的轉(zhuǎn)化率提高D.降低溫度,ClF3的產(chǎn)率提高C解析題給反應(yīng)為吸熱反應(yīng),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

2.在一密閉燒瓶中,25℃時存在著平衡:2NO2(g)

N2O4(g)

ΔH<0。把燒瓶置于100℃的水中,則下列幾項性質(zhì)中不會改變的是(

)①顏色②平均相對分子質(zhì)量③質(zhì)量④壓強⑤密度A.①和③ B.②和④C.④和⑤ D.③和⑤D解析

25

℃時存在著平衡:2NO2(g)

N2O4(g)

ΔH<0。把燒瓶置于100

℃的水中,溫度升高;平衡逆向移動,NO2濃度變大,顏色加深,①錯誤;平衡逆向移動,氣體的總物質(zhì)的量增大,平均相對分子質(zhì)量減小,②錯誤;氣體物質(zhì)的量增大,且溫度升高,壓強變大,④錯誤;根據(jù)質(zhì)量守恒定律,氣體總質(zhì)量不變,③正確;燒瓶容積不變,氣體質(zhì)量不變,則密度不變,⑤正確;答案選D。【變式設(shè)問】(1)在一密閉燒瓶中,若在25℃時加入NO2建立平衡后,把燒瓶置于100℃的水中,則NO2的平衡轉(zhuǎn)化率如何變化?

(2)混合氣體中NO2的體積分數(shù)如何變化?

(3)化學平衡常數(shù)K如何變化?提示

平衡轉(zhuǎn)化率減小。

提示

體積分數(shù)增大。

提示

K減小。

3.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)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)。視角2溫度對化學平衡影響的圖像4.將一定量硫化氫氣體加入密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):2H2S(g)S2(g)+2H2(g)。該反應(yīng)的平衡常數(shù)的負對數(shù)(-lgK)隨溫度(T)的變化曲線如圖所示,下列說法錯誤的是(

)A.C點對應(yīng)狀態(tài)的平衡常數(shù)K=10-3.6380B.該反應(yīng)的ΔH>0C.反應(yīng)速率:vA>vCD.30℃時,B點對應(yīng)狀態(tài)的v(正)>v(逆)D解析

由題圖可知:升高溫度,平衡常數(shù)的負對數(shù)減小,說明升高溫度K增大,平衡正向移動,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故該反應(yīng)的ΔH>0,B正確;C點-lg

K=3.638

0,則平衡常數(shù)K=10-3.638

0,A正確;因為A點溫度比C點高,所以A、C點反應(yīng)速率:vA>vC,C正確;B點濃度商大于化學平衡常數(shù),所以化學反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行,則B點對應(yīng)狀態(tài)的v(正)<v(逆),D錯誤。5.某可逆反應(yīng):mA(g)+nB(g)

pC(g)

ΔH,其溫度T、時間t與生成物C的體積百分數(shù)C%、平衡混合氣體的平均相對分子質(zhì)量M的關(guān)系如圖1、2所示,下列結(jié)論正確的是(

)圖1圖9A.m+n>p,ΔH>0

B.m+n>p,ΔH<0C.m+n<p,ΔH>0

D.m+n<p,ΔH<0B解析

根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”,由題圖1可知,T2>T1,升高溫度,C的含量減小,平衡逆向移動,說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0;結(jié)合題圖2,升高溫度,平衡逆向移動,平衡混合氣體的平均相對分子質(zhì)量M減小,說明反應(yīng)向氣體物質(zhì)的量增加的方向進行,則m+n>p;故答案選B。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(yīng)為可逆反應(yīng),當反應(yīng)達到平衡時,增加反應(yīng)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(yīng)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(yīng)物濃度減小Q<K向正反應(yīng)方向移動減小反應(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(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)物濃度平衡移動的方向正向移動逆向移動逆向移動正向移動圖像應(yīng)用體驗視角1濃度對化學平衡的影響規(guī)律1.反應(yīng)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NH3C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:2.有甲、乙、丙三支試管,分別加入下列物質(zhì)后,觀察這三支試管的顏色,其中顏色最淺的是(

)甲:10mL0.01mol·L-1的FeCl3溶液和10mL0.01mol·L-1的KSCN溶液乙:5mL水、10mL0.01mol·L-1的FeCl3溶液和5mL0.01mol·L-1的KSCN溶液丙:10mL0.1mol·L-1的FeCl3溶液和10mL0.1mol·L-1的KSCN溶液A.甲試管 B.乙試管

C.丙試管 D.無法判斷B解析

三支試管中均存在如下平衡:Fe3++3SCN-

Fe(SCN)3(紅色),由于丙試管中Fe3+和SCN-的濃度最大,故其顏色最深;甲與乙相比,甲中SCN-的濃度大于乙,故乙中顏色最淺。視角2濃度對化學平衡的影響圖像3.下圖是恒溫條件下某化學反應(yīng)的反應(yīng)速率隨反應(yīng)時間變化的示意圖。下列敘述與示意圖不相符合的是(

)A.反應(yīng)達到平衡時,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等B.該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)Ⅰ后,增大反應(yīng)物濃度,平衡發(fā)生移動,達到平衡狀態(tài)ⅡC.該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)Ⅰ后,減小反應(yīng)物濃度,平衡發(fā)生移動,達到平衡狀態(tài)ⅡD.同一種反應(yīng)物在平衡狀態(tài)Ⅰ和平衡狀態(tài)Ⅱ時濃度不相等C解析

條件改變后,v'(正)>v'(逆),根據(jù)圖像分析應(yīng)是增大了反應(yīng)物的濃度。探究三壓強對化學平衡移動的影響問題探究下圖是反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)產(chǎn)物化學式前系數(shù)之和)-(化學方程式中氣態(tài)反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)方向移動等同起來,只有v(正)>v(逆)時,才使平衡向正反應(yīng)方向移動。(3)同等程度地改變反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度時,應(yīng)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(yīng)用體驗視角1壓強對化學平衡影響的規(guī)律1.(壓強對化學平衡影響規(guī)律考查)對已達到化學平衡的反應(yīng)2X(g)+Y(g)

2Z(g),當其他條件不變時,減小壓強,對反應(yīng)產(chǎn)生的影響是(

)A.K值增大,平衡向正反應(yīng)方向移動B.K值減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動C.K值不變,平衡向逆反應(yīng)方向移動D.K值不變,平衡向正反應(yīng)方向移動C解析

平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān),溫度不變K不變。上述反應(yīng)是一個氣體體積減小的反應(yīng),減小壓強平衡逆向移動,故答案選C。2.(根據(jù)壓強的影響規(guī)律判斷物質(zhì)的狀態(tài))已知化學反應(yīng)2A(?)+B(g)2C(?)達到平衡,當增大壓強時,平衡向逆反應(yīng)方向移動,則該條件下A、C兩種物質(zhì)的聚集狀態(tài)可能的是(

)A.A是氣體,C是固體B.A、C均為氣體C.A、C均為固體D.A是固體,C是氣體D解析

當增大壓強時,平衡向逆反應(yīng)方向移動,則該反應(yīng)是氣體體積增大的可逆反應(yīng),由于B是氣態(tài),所以根據(jù)反應(yīng)方程式可知,A是固體或液體,而C一定是氣體,故D正確。3.對于密閉容器中的可逆反應(yīng):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(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,化學平衡向逆反應(yīng)方向移動,D項正確。解題技巧

分析改變壓強對氣體濃度影響時,應(yīng)注意分成兩步進行理解(1)改變壓強,引起氣體體積的改變,則氣體濃度改變,此時氣體濃度的變化是由壓強的改變引起的。(2)平衡發(fā)生移動,氣體濃度在改變后的濃度基礎(chǔ)上發(fā)生改變。4.在一密閉容器中,反應(yīng)aA(g)+bB(s)cC(g)+dD(g)達到平衡后,保持溫度不變,將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(yīng)方向移動B.a<c+dC.物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率減小D.物質(zhì)D的濃度減小B解析

容器縮小為原來的一半,這一瞬間A的濃度應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?倍,平衡移動后變?yōu)樵瓉淼?.6倍,說明平衡正向移動,選項A錯誤;a>c+d,選項B正確;A的轉(zhuǎn)化率增大,選項C錯誤;D的濃度增大,選項D錯誤。5.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(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,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(yīng)的ΔH減小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(yīng)方程式中各物質(zhì)的化學式前系數(shù)及狀態(tài)有關(guān),與加入反應(yīng)物的量無關(guān)。視角3壓強對化學平衡影響的圖像考查6.符合圖像的反應(yīng)為(

)B解析

題圖中交點v(正)=v(逆),即該點達到化學平衡狀態(tài),增大