人教版高中化學選擇性必修1第二章第二節(jié)第4課時溫度、催化劑對化學平衡的影響基礎課課件

第4課時溫度、催化劑對化學平衡的影響(基礎課)第二章

化學反應速率與化學平衡第二節(jié)化學平衡素養(yǎng)目標1．從變化的角度認識化學平衡的移動，即可逆反應達到平衡后，溫度改變，平衡將會發(fā)生移動而建立新的平衡。2．通過實驗論證說明溫度、催化劑的改變對化學平衡移動的影響，構(gòu)建分析判斷化學平衡移動方向的思維模型(勒夏特列原理)。舊知回顧1．溫度對可逆反應的反應速率影響規(guī)律：對于可逆反應，升高溫度，正、逆反應速率都增大，但吸熱反應方向反應速率增大的程度更大；降低溫度，正、逆反應速率都減小，但吸熱反應方向反應速率減小的程度更大。2．催化劑對可逆反應的反應速率影響規(guī)律：加入正催化劑，正、逆反應速率均增大，且增大的程度相同。加入負催化劑，正、逆反應速率均減小，且減小的程度相同。知識點一溫度、催化劑對化學平衡的影響1．溫度對化學平衡的影響(1)實驗探究溫度對化學平衡的影響按表中實驗步驟要求完成實驗，觀察實驗現(xiàn)象，填寫下表：實驗原理實驗步驟實驗現(xiàn)象熱水中混合氣體顏色______；冰水中混合氣體顏色______實驗結(jié)論混合氣體受熱時顏色______，說明NO2濃度______，即平衡向________方向移動；混合氣體被冷卻時顏色______，說明NO2濃度______，即平衡向_______方向移動加深變淺加深增大逆反應變淺減小正反應(2)溫度對化學平衡的影響規(guī)律①任何化學反應都伴隨著能量的變化(放熱或吸熱)，所以任意可逆反應的化學平衡狀態(tài)都受溫度的影響。②當其他條件不變時：溫度升高，平衡向__________的方向移動；溫度降低，平衡向__________的方向移動。吸熱反應放熱反應(3)用v-t圖像分析溫度對化學平衡的影響化學平衡aA＋bB??cC＋dD

ΔH>0aA＋bB??cC＋dD

ΔH<0體系溫度的變化升高溫度降低溫度降低溫度升高溫度速率變化影響v(正)、v(逆)同時增大，且v′(正)>v′(逆)v(正)、v(逆)同時減小，且v′(正)<v′(逆)v(正)、v(逆)同時減小，且v′(正)>v′(逆)v(正)、v(逆)同時增大，且v′(正)<v′(逆)平衡移動的方向正反應方向逆反應方向正反應方向逆反應方向v-t圖像規(guī)律總結(jié)在其他條件不變的情況下，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動；降低溫度，平衡向放熱反應方向移動2．催化劑對化學平衡的影響(1)催化劑對化學平衡的影響規(guī)律當其他條件不變時：催化劑______改變達到化學平衡狀態(tài)時反應混合物的組成，但是使用催化劑____改變反應達到化學平衡所需的時間。(2)用v-t圖像分析催化劑對化學平衡的影響t1時刻，加入催化劑，v′(正)、v′(逆)同等倍數(shù)增大，則v′(正)＝v′(逆)，平衡不移動。不能能特別提醒

①一般說的催化劑都是指的正催化劑，即可以加快反應速率。特殊情況下，也使用負催化劑，減慢反應速率。②用速率分析化學平衡移動的一般思路。1．N2O5是一種新型硝化劑，在一定溫度下可以發(fā)生以下反應：4NO2(g)＋O2(g)??2N2O5(g)。T1溫度時，向密閉容器中通入N2O5，部分實驗數(shù)據(jù)見下表：5.003.522.502.50回答下列問題：(1)該反應在密閉容器中達到化學平衡狀態(tài)，若改變溫度，此化學平衡是否一定發(fā)生移動？(2)該反應達到平衡后，若溫度改變，其反應速率的變化曲線分別如下圖所示：可得出的結(jié)論是什么？(3)T1溫度下的平衡常數(shù)為K1，T2溫度下的平衡常數(shù)為K2，若T1>T2，比較K1和K2的大??？[提示]

(1)任何化學反應都伴隨著能量的變化(放熱或吸熱)。因此，改變溫度，化學平衡一定發(fā)生移動。(2)圖甲表示的變化是升高溫度，平衡移動方向是向逆反應方向。圖乙表示的變化是降低溫度，平衡移動方向是向正反應方向。正反應是放熱反應，逆反應是吸熱反應。(3)由(2)可知該反應的正反應為放熱反應，升高溫度，平衡常數(shù)減小，故K1<K2。2．據(jù)統(tǒng)計，約有80%～85%的化工生產(chǎn)過程使用催化劑，催化劑的研究和應用是21世紀化學的一個極具魅力和應用前景的重大主題?；卮鹣铝袉栴}：(1)對于N2＋3H2??2NH3反應，對比分析當其他條件相同時，使用催化劑和未使用催化劑，NH3的體積分數(shù)與時間的圖像。其中m表示________情況，n表示________情況。(2)催化劑對可逆反應的反應速率影響規(guī)律如圖所示，該圖還適用于什么情況下的影響？[提示]

(1)使用催化劑未使用催化劑(2)若某可逆反應在反應前后氣體的總體積不發(fā)生變化，則增大該體系的壓強(壓縮容器體積)時，反應速率的變化也可用題述圖像表示。243題號11．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)溫度可以影響任意可逆反應的化學平衡狀態(tài)。 (

)(2)升高溫度，反應速率加快，化學平衡正向移動。 (

)(3)升高溫度，反應速率加快，但反應物的轉(zhuǎn)化率可能降低。

(

)(4)升高溫度，化學平衡常數(shù)增大。 (

)(5)催化劑能加快反應速率，提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)量，也能提高反應物的轉(zhuǎn)化率。

(

)√×√××23題號142．已知反應：2NO2(g)??N2O4(g)，把NO2、N2O4的混合氣體盛裝在兩個連通的燒瓶里，然后用彈簧夾夾住橡皮管，把A燒瓶放入熱水里，把B燒瓶放入冰水里，如圖所示(省略夾持裝置)。與常溫時燒瓶內(nèi)氣體的顏色進行對比，發(fā)現(xiàn)A燒瓶內(nèi)氣體顏色變深，B燒瓶內(nèi)氣體顏色變淺。下列說法錯誤的是(

)√A．把A燒瓶放入熱水中，A燒瓶內(nèi)正、逆反應速率均加快B．上述過程中，B燒瓶內(nèi)c(NO2)減小，c(N2O4)增大C．上述過程中，A、B燒瓶內(nèi)氣體密度均保持不變D．2NO2(g)??N2O4(g)的逆反應為放熱反應23題號14D

[升高溫度，正、逆反應速率都增大，A項正確；B燒瓶內(nèi)氣體顏色變淺，說明平衡向生成N2O4的方向移動，B燒瓶內(nèi)c(NO2)減小，c(N2O4)增大，B項正確；容器的容積不變，混合氣體的質(zhì)量不變，A、B燒瓶內(nèi)氣體密度均保持不變，C項正確；放在熱水中的A燒瓶內(nèi)氣體顏色變深，放在冰水中的B燒瓶內(nèi)氣體顏色變淺，說明升高溫度平衡向生成NO2的方向移動，降低溫度平衡向生成N2O4的方向移動，故2NO2(g)??N2O4(g)的逆反應為吸熱反應，D項錯誤。]3．在固定容積的密閉容器中，發(fā)生反應：2X(g)＋Y(s)??Z(g)＋W(g)，其化學平衡常數(shù)與溫度的關系如表：23題號41√T/℃70080090010001200K0.60.91.31.82.7對該反應而言，下列說法正確的是(

)A．增大壓強，平衡向正反應方向移動B．溫度不變，增加X的量，K增大C．達到平衡后，加入催化劑，反應物轉(zhuǎn)化率增大D．該反應的正反應為吸熱反應D

[反應2X(g)＋Y(s)??Z(g)＋W(g)中，Y為固體，則反應前后氣體體積不變，增大壓強平衡不移動，A錯誤；K只受溫度的影響，和物質(zhì)的量的增加沒關系，即溫度不變，增加X的用量，K不變，B錯誤；達到平衡后，加入催化劑，平衡不移動，反應物轉(zhuǎn)化率不變，C錯誤；根據(jù)表格數(shù)據(jù)知，溫度越高，該反應的K值越大，說明正反應是吸熱反應，D正確。]23題號414．在某密閉容器中發(fā)生反應：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)，反應體系在平衡狀態(tài)時SO3的質(zhì)量分數(shù)與溫度的關系如圖所示。下列說法正確的是(

)243題號1A．D點：v正<v逆B．反應2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)的ΔH>0C．若B、C點的平衡常數(shù)分別為KB、KC，則KB＝KCD．恒溫恒壓下向平衡體系中通入氦氣，平衡向左移動√D

[在D點時欲使反應達到平衡狀態(tài)，同一溫度下，需增大SO3的質(zhì)量分數(shù)，即反應正向進行，故v正>v逆，A錯誤；溫度越高，SO3的質(zhì)量分數(shù)越小，說明平衡左移，正反應是放熱反應，ΔH<0，B錯誤；B、C點的溫度不同，則KB≠KC，C錯誤；恒溫恒壓下向平衡體系中通入氦氣，使容器容積變大，相當于減小壓強，平衡向左移動，D正確。]243題號1知識點二勒夏特列原理1．內(nèi)容如果改變影響平衡的一個因素(如溫度、壓強及參加反應的物質(zhì)的濃度)，平衡就向著能夠______這種改變的方向移動。這就是勒夏特列原理。減弱2．適用范圍(1)勒夏特列原理僅適用于已達到平衡的反應體系，不可逆過程或未達到平衡的可逆過程均不能使用該原理。此外，勒夏特列原理對所有的動態(tài)平衡(如溶解平衡、電離平衡和水解平衡等)都適用。(2)勒夏特列原理只適用于判斷“改變影響平衡的一個因素”時平衡移動的方向。若同時改變影響平衡移動的幾個因素，則不能簡單地根據(jù)勒夏特列原理來判斷平衡移動的方向，只有在改變的因素對平衡移動的方向影響一致時，才能根據(jù)勒夏特列原理進行判斷。(3)平衡移動的結(jié)果是“減弱”外界條件的影響，而不是“消除”外界條件的影響，更不是“扭轉(zhuǎn)”外界條件的影響。如由T

℃升溫為T

℃＋10℃，達到新平衡時，溫度的范圍為T

℃～T

℃＋10℃。[教材·科學史話]根據(jù)大量的事實，勒夏特列于1884年提出了“平衡移動原理”。1888年他又用簡潔的語言闡明了這一原理：每一種影響平衡因素的變化都會使平衡向減少這種影響的方向移動。后人為紀念勒夏特列，便把“平衡移動原理”稱為“勒夏特列原理”。該原理被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中，大大提高了生產(chǎn)效率。(1)下列事實中，不能用勒夏特列原理解釋的是________(填字母)。①溴水中存在如下平衡：Br2＋H2O??HBr＋HBrO，當加入NaOH溶液后顏色變淺。②對2H2O2??2H2O＋O2的反應，使用MnO2可加快制O2的反應速率。③反應：CO(g)＋NO2(g)??CO2(g)＋NO(g)

ΔH<0，升高溫度，平衡向逆反應方向移動。④合成氨反應：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)

ΔH<0，為使氨的產(chǎn)率提高，理論上應采取低溫高壓的措施。⑤H2(g)＋I2(g)??2HI(g)，縮小體積加壓顏色加深。⑥使用催化劑可加快SO2轉(zhuǎn)化為SO3的速率。②⑤⑥

p<p′<2pT<T′<T1題后歸納(1)勒夏特列原理只能解決與平衡移動有關的問題。不涉及平衡移動的問題都不能用勒夏特列原理解釋，常見的有：①使用催化劑不能使化學平衡發(fā)生移動。②反應前后氣體體積不變的可逆反應，改變壓強可以改變化學反應速率，但不能使化學平衡發(fā)生移動。③發(fā)生的化學反應本身不是可逆反應。④外界條件的改變對平衡移動的影響與生產(chǎn)要求不完全一致的反應。(2)平衡移動的結(jié)果只能是“減弱”外界條件的改變，但不能完全“消除”這種改變?？筛爬椤巴庾兇笥趦?nèi)變”。隨堂評估·知能落實

√243題號15D

[A.該反應的正反應是氣體體積減小的放熱反應，在反應達到平衡后升溫，化學平衡向逆反應方向移動，c(NO2)增大，因而氣體的紅棕色變深，能用勒夏特列原理解釋，A不符合題意；B.在工業(yè)上采用N2、H2在高溫、高壓催化劑條件下合成氨氣，該反應的正反應是氣體體積減小的放熱反應，合成NH3的生產(chǎn)過程中，為使化學平衡正向移動而提高NH3的產(chǎn)率，理論上應采取相對較高的壓強，能用勒夏特列原理解釋，B不符合題意；C.在平衡體系中加入AgNO3溶液，Ag＋與溶液中的Br－反應產(chǎn)生AgBr沉淀，會使題述化學平衡正向移動，能用勒夏特列原理解釋，C不符合題意；D.催化劑使該反應的反應速率加快，但由于對正、逆反應速率的影響相同，因此不能使化學平衡發(fā)生移動，因此不能提高SO3生產(chǎn)效率，故不能用勒夏特列原理解釋，D符合題意。]243題號152．對于反應：CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)

ΔH＜0，有利于提高平衡時CO2轉(zhuǎn)化率的措施是(

)A．使用催化劑B．加壓C．增大CO2和H2的初始投料比D．升高溫度√243題號15B

[A.使用催化劑，平衡不移動，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故A錯誤；B.加壓平衡向氣體體積減小的方向移動，即平衡正向移動，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；C.增大一種反應物的濃度，可以提高另一反應物的轉(zhuǎn)化率，而自身轉(zhuǎn)化率是降低的，則增大CO2和H2的初始投料比，相當于H2濃度不變，增大CO2的濃度，故CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故C錯誤；D.升高溫度平衡向吸熱反應方向移動，即平衡逆向移動，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故D錯誤。]243題號153．(教材互鑒：改編自魯科版教材)已知反應CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)

ΔH>0。在一定溫度和壓強下的密閉容器中，反應達到平衡。下列敘述錯誤的是(

)A．升高溫度，K增大B．移出部分H2O(g)，c(CO2)減小C．更換高效催化劑，α(CO2)增大D．充入一定量的氮氣，n(H2)不變√243題號15C

[A.此反應ΔH>0，正反應為吸熱反應，溫度升高，平衡正向移動，K