2022年高中化学第二册必修+选修影响化学平衡的条件

2022年高中化学第二册必修+选修影响化学平衡的条件一、课前预习预习导航 任何化学反应都涉及进行的快慢和程度的大小问题，特别是化工生产中和化学实验室制备物质时，都要认真考虑这方面的问题，都要想方设法改变反应的外界条件，以便于使反应尽可能向着我们期望的方向发展，请同学们思考：影响化学平衡的条件有哪些呢？勒夏特列原理揭示的规律是什么？资料卡片 用加热无水Pb(NO3)2的方法来制备NO2气体。如果用铜跟浓硝酸反应生成的NO2，由于含水蒸气较多，会影响实验效果。将经过干燥的Pb(NO3)2放在硬质试管中（装置如图），用酒精喷灯（或宽焰灯）加热。加热时灯焰要不时移动，而不要固定在一个位置上，以防试管被熔穿。将放出的NO2气体用冰盐混合物（也可加些CaCl2）冷却，即得橙黄色液体。这样制得的NO2中不含氧气，气化后为NO2和N2O4的混合气体，实验效果好。如果把制取的NO2气体不经冷却成液体，而直接装进注射器做压强对化学平衡移动影响的实验，这时因是NO2、N2O4和O2的混合气体，实验效果差一些。图中，两个烧瓶作为安全瓶，既防止有毒的NO2气体向空气中逸散，又防止烧杯里的NaOH溶液倒流到液态N2O4里。右边烧杯里盛有NaOH溶液，用来吸收过剩的NO2气体。如果Pb(NO3)2不干燥，所得的液态N2O4可能呈翠绿色而影响使用。二、课堂释疑要点预览1化学平衡移动（1）化学平衡移动的判断：当条件改变时，m生增加，表示平衡向右移动；m反增加，表示平衡向左移动。判断原则：当u正u逆，平衡向右移动；当u正u逆，平衡不移动；当u正u逆，平衡向左移动。（2）外界条件对化学平衡的影响：浓度：在其它条件不变时，增大任意反应物的浓度或减小任意生成物的浓度，平衡向正反应(右)方向移动；减小任意反应物的浓度或增大任意生成物的浓度，平衡向逆反应(左)方向移动。注意：指气体或溶液的浓度，增加固体或纯液体的量，平衡不移动。压强：在其它条件不变时，增大平衡体系的压强，平衡向着气体体积缩小(分子数减小)的方向移动；减小平衡体系的压强，平衡向着气体体积增大(气体分子数增多)的方向移动。注意：无气体存在的反应，或反应前后气体体积不改变的反应，改变压强平衡不发生移动。温度：在其它条件不变时，升高平衡体系的温度，平衡向着吸热反应的方向移动；降低平衡体系的温度，平衡向着放热反应的方向移动。勒夏特列原理：当改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。注意：只适用于已建立平衡状态的体系；只改变一个条件；平衡移动的结果是“减弱”，而不是“消除”这种影响。2.图象拾零： （1）速率时间图 此类图象定性揭示了v（正）、v（逆）随时间（含条件改变对速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动方向等。如N23H22NH3（放热反应）建立平衡后加热对速率的影响如右图。（2）浓度时间图 此类图象能说明各平衡体系组分（或某一成分）在反应过程中的变化情况。如AAB反应情况如下图，此类图象要注意各物质曲线的折点（达平衡）时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。（3）全程速率时间图 如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如下情况，解释原因：AB段（v渐增），因反应为放热反应，随反应的进行，温度渐高，导致反应速率的渐大；BC段（v渐小），则主要因为随反应的进行，溶液中c（+）渐小，导致反应速率渐小。故分析时要抓住各阶段的主要矛盾，认真探究。（4）含量时间温度（压强）图 常见形式有如下几种。（C%指产物质量分数；B%指某反应物质量分数）（5）恒压（温）线 该类图的纵标为物质的平衡浓度（c）或反应物的转化率（a），横标为温度（T）或压强（p），常见类型有：（6）速率温度（压强）图 如对2SO2+O22SO3（放热反应）的反应，升温或增压时v（正）、v（逆）的变化为：（如上图所示）（7）其他 如在一定条件下，将X、Y按不同的物质的量比放入密闭容器中反应，平衡后测得X和Y的转化率（）与起始两物质的物质的量之比n（X）n（Y）的关系如右图所示，据此可推知X、Y在反应式中化学计量数比为31。下图曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率（a）与温度（T）的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示v（正）v（逆）的点是3，表示v（正）v（逆）的点是1，而2、4点表示v（正）=v（逆）。典型题解例1：可逆反应2A(g) B(g)；H0从开始至平衡后改变某一外界条件使平衡发生了移动至重新平衡，该过程中各物质的浓度（用c表示）随时间变化情况如下图，试分析各图，指出导致平衡移动的因素和平衡移动的方向： 解析：A.改变平衡条件的瞬间cA=cA，cB=cB，然后cA增大，cB减小，平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，只能是升高温度。 B.改变平衡条件的瞬间，cA、cB均增大，然后cA减小，cB增大，平衡向正反应方向移动，故只能是给体系增加压强。 C.与B相反，改变平衡条件的瞬间，cA、cB均减小，然后cA又增大，cB减小，平衡向逆反应方向移动，可见C为给体系减小压强。 D.改变平衡条件的瞬间，cA=cA，cB减小，然后cA减小，cB增大，平衡向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，即为减小生成物的浓度。答案：A：升高温度，平衡向逆反应方向移动。B：增加压强，平衡向正反应方向移动。C：减小压强，平衡向逆反应方向移动。D：减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动。点评：遇到图象曲线的题目，首先应看懂和理解坐标的含义，然后观察曲线的形状和走向，弄清曲线所代表的是哪些量的关系，明确曲线的起点、终点、交点、折点及零点，用以分析其特点和变化趋势，再结合题中给定的化学反应和数据，以便进行推理和判断。例2：在一定温度和压强下，某容器内存在如下平衡(平衡 A)：2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)，这是工业合成尿素的反应。如果将容器的容积缩小为原来的 1/3，则达到平衡时(平衡 B)下列说法一定正确的是A.气体的平均式量比原来大B.气体的平均式量比原来小C.气体的平均式量与原来相等D.依据题给条件无法确定解析：容器容积缩小，反应气体压强增大，合成尿素CO(NH2)2的反应向正反应方向移动，由反应方程式知，气体物质的量每减少 2 mol，就有 60 g 尿素生成固体质量增加60 g，气体质量减少60 g。那么，可将平衡向右移动的结果虚拟为：将 30 gmol1的气体从反应容器中移出。由于原混合气体平均式量 r(A)介于Mr(NH3)、Mr(CO2)、Mr(H2O)中最大者(44)与最小者(17)之间，故有以下讨论：(1)若 r(A)30，则移走 Mr=30的气体后，剩余气体平均式量增大，故有r(B)r(A)，(2)若r(A)=30，则r(B)= r(A)，(3)若r(A)30，则r(B)r(A)。因为原混合气体的平均式量在题设条件下无法确定，所以新平衡建立后气体平均式量数值的变化无法确定。答案：D点评：若将“一定”改为：可能，则 A、B、C、D 四备选项都可选。例3：化学反应A(g)+3B(g) 2C(g)在473K达到平衡时，为一恒定值，若（恒温下）发生下列情况，判断平衡向何方向移动，并解释（3）的理由。（1）减小容器的体积；（2）加入气体B并保持容器体积不变；（3）加入气体A并保持容器总压不变。解析：本题（1）、（2）小题只要运用勒夏特列原理就可顺利求解。（1）减小容器体积相当于增大压强，平衡向正方向（气体体积缩小的方向）移动。（2）加入气体B并保持容器体积不变，相当于保持A、C浓度不变增大B的浓度，平衡向正方向（消耗B使之浓度减小的方向）移动。（3）本小题比较复杂。从非定量的角度分析，若保持容器体积不变增加A，平衡应向正方向移动；若保持总压不变增加A，则相当于扩大容器容积，降低B、C的浓度，那么如果加入的A不足以使A的浓度增大到一定值，即使得c(A)c(B)3c(C)2，平衡就要向逆方向移动。因此对保持容器总压不变加入A时平衡移动方向的判断应涉及到加入A的量的多少。设平衡时A、B、C的物质的量分别是a、b、c，总体积是V；加入A后，A的物质的量为a+x，总体积是V1。则： A(g) + 3B(g) 2C(g) 平衡时 a b c 加入A后a+x b c，设加入A后各物质的浓度商为Qc，则，Kc=。由Qc的定义和平衡移动原理可知：Qc=Kc，平衡不移动，QcKc，平衡向正反应方向移动；QcKc，平衡向逆方向移动。设本题中QcKc，平衡向正反应方向移动，则应有：Qc/Kc1，即/1。将V=a+b+c，V1=a+b+c+x代入上式，再化简得：ax(a+b+c)(b+c-a)，即x，当b+ca，即A的物质的量分数小于50%时，x有解，即加入气体A时平衡向正反应方向移动。若设QcKc，则同理可得b+ca时有解，即A的物质的量分数大于50%时，加入气体A，平衡向逆反应方向移动。答案：（1）向右移动。（2）向右移动。（3）设平衡时A、B、C的物质的量分别是a、b、c，总体积是V；加入A后，A、B、C的物质的量为a+x、b、c，总体积是V1。若Qc/Kc1，则可求得x，即当b+ca，即气体A的物质的量分数小于50%时，x有解，即加入A平衡向正反应方向移动；反之，当气体A的物质的量大于50%时，加入A平衡向逆反应方向移动。点评：此题对思维和运算能力都要求较高，因加入A后平衡移动方向随加入A的量不同而变化，故需引入浓度商（Qc）以进行定量的讨论。方法总结改变反应物的用量对转化率的影响(1)若反应物只有一种，如aA(g) bB(g)cC(g)增加A的量：若a=bc，xA不变；若abc，xA增大；若abc,xA减小。即abc时，增大或减小反应物浓度，平衡按加压或减压处理。(2)若反应物不止一种，如mA(g)nB(g) pC(g)qD(g) 若只增加A的量，平衡正向移动，xA减小，xB增大；若按原比例同倍数增加A和B的量，平衡正向移动。当mn=pq时，xA、xB均不变；当mnpq时，xA、xB均减小；当mnpq时，xA、xB均增大。