2018-2019版高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 第三单元 化学平衡的移动 第2课时学案 苏教版选修4.doc

第2课时温度、催化剂对化学平衡移动的影响学习目标定位1.通过温度对可逆反应速率的影响，理解并掌握温度影响化学平衡移动的规律。2.了解催化剂影响化学反应速率的实质，并进一步探讨对化学平衡的影响，从而了解催化剂在化工生产中的应用。一、温度对化学平衡移动的影响1.实验探究按表中实验步骤要求完成实验，观察实验现象，填写下表：实验原理Co(H2O)(aq)4Cl(aq)CoCl(aq) 6H2O(aq)H0(粉红色) (蓝色)实验步骤实验现象溶液变为蓝色溶液不变色溶液变为粉红色结论(平衡移动的方向)升高温度，平衡向正反应方向移动(即吸热方向)，降低温度，平衡向逆反应方向移动(即放热方向)2.图像分析已知反应：mA(g)nB(g)pC(g)mnp，当反应达平衡后，若温度改变，其反应速率的变化曲线分别如下图所示：(1)图表示的温度变化是升高，平衡移动方向是向逆反应方向。(2)图表示的温度变化是降低，平衡移动方向是向正反应方向。(3)正反应是放热反应，逆反应是吸热反应。(1)升温，v放、v吸均增大，但v吸增大程度大；降温，v放、v吸均减小，但v吸减小程度大。(2)当其他条件不变时：温度升高，平衡向吸热反应方向移动；温度降低，平衡向放热反应方向移动。例1(2017邳州高二期末)对于反应H2(g)I2(g)2HI(g)，能量变化如图所示，下列说法错误的是()A.该反应是放热反应B.升高温度平衡向逆反应方向移动C.增大压强，平衡不发生移动D.升高温度，反应的平衡常数K增大答案D解析根据图像分析，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，A项正确；升高温度化学平衡向吸热方向移动，则平衡向逆反应方向移动，B项正确；该反应是气体分子数不变的反应，增大压强不改变浓度商和平衡常数，平衡不发生移动，C项正确；该反应为放热反应，升高温度，反应的平衡常数K减小，D项错误。考点催化剂和温度变化对化学平衡移动的影响题点温度影响化学平衡移动的规律例2取五等份NO2，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应2NO2(g)N2O4(g)H0。反应相同时间后，分别测定体系中NO2的体积分数，并作出其随反应温度变化的关系图。下列示意图中，可能与实验结果相符的是() 答案D解析在五个相同容积的恒容容器中同时通入等量的NO2，在不同温度下反应相同时间。有两种可能，一是反应已达到平衡状态，二是反应还没有达到平衡状态，仍然在向正反应方向进行。若五个容器中的反应均已达到平衡状态，因为正反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，NO2的体积分数随温度的升高而增大；若五个容器中有未达到平衡状态的反应，那么温度越高，反应速率越大，会出现温度较高的NO2转化得快，NO2的体积分数小的情况。故D图符合，其中转折点为平衡状态，转折点左侧为未平衡状态。考点催化剂和温度变化对化学平衡移动的影响题点温度影响化学平衡移动的规律二、催化剂对化学平衡的影响1.催化剂对化学平衡的影响加入催化剂可以大大地加快反应速率，是因为它可以降低反应所需活化能，从而提高活化分子百分数，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.图像分析使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间(如图A所示)。曲线a表示无催化剂时B%随时间的变化情况，曲线b表示有催化剂时B%随时间的变化情况，使用催化剂对可逆反应影响的速率时间图像(如图B所示)。当其他条件不变时：催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能同等程度地增大正、逆反应速率，缩短达到平衡所需要的时间。例3一定温度下，可逆反应aX(g)bY(g)cZ(g)在一密闭容器内达到平衡后，t0时刻改变某一外界变化，化学反应速率(v)随时间(t)的变化如图所示。则下列说法正确的是()A.若abc，则t0时刻只能是增大了容器的压强B.若abc，则t0时刻只能是加入了催化剂C.若abc，则t0时刻只能是增大了容器的压强D.若abc，则t0时刻只能是加入了催化剂答案D解析从图像可知，t0时刻改变条件后正、逆反应速率同等程度增大，但平衡不移动，若abc，则t0时刻可以是增大压强或使用催化剂；若abc，则t0时刻只能是使用催化剂，D项正确。考点催化剂和温度变化对化学平衡移动的影响题点温度、催化剂对化学平衡影响的综合例4如图所示，表示反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)Hv正，改变的条件是升温；t3时，v正v逆，改变的条件是使用催化剂；t4时，v正、v逆均减小且v逆v正，改变的条件是减小压强。考点催化剂和温度变化对化学平衡移动的影响题点温度、催化剂对化学平衡影响的综合三、勒夏特列原理1.平衡移动过程中的量变分析工业合成氨反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0反应特点：正反应是气体体积减少的放热反应。将采取的措施及目的连线：答案2.勒夏特列原理如果改变影响平衡的条件(如浓度、压强和温度)之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。该结论就是勒夏特列原理。(1)勒夏特列原理的适用范围,化学反应平衡等所有的动态平衡，只能解释平衡移动造成的结果或现象。(2)对“减弱这种改变”的正确理解定性角度：用于判断平衡移动的方向。定量角度：“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”。例5(2017泰州中学高二期中)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是()A.对于平衡体系：2NO2(g)N2O4(g)，缩小容器体积后颜色先加深后变浅，但仍比原来的颜色深B.某研究性学习小组为研究酸雨的成分，收集一部分酸雨测其pH，结果一天后再测，发现雨水的pH 减小C.光照新制氯水时，溶液的pH 逐渐减小D.合成氨工厂通常采用2050 MPa 的高压，以提高原料的利用率答案B解析对于平衡体系：2NO2(g)N2O4(g)，缩小容器体积，气体浓度增大使颜色变深，压强增大平衡右移，颜色变浅，平衡移动减弱条件改变带来的影响，但结果颜色仍比原来的深，A项正确；弱酸亚硫酸被氧气氧化为强酸硫酸，使得雨水的pH减小，不能用勒夏特列原理解释，B项错误；Cl2H2OHClHClO，光照新制氯水时，2HClO2HClO2，次氯酸浓度减小，促使可逆反应的平衡右移，溶液的pH 逐渐减小，C项正确；N2(g)3H2(g)2NH3(g)，加压平衡右移，可以提高原料的利用率，D项正确。考点化学平衡影响因素的综合题点勒夏特列原理的理解与应用例6反应X(g)Y(g)2Z(g)H0，达到平衡时，下列说法正确的是()A.减小容器体积，平衡向右移动B.加入催化剂，Z的产率增大C.增大c(X)，X的转化率增大D.降低温度，Y的转化率增大答案D解析由X(g)Y(g)2Z(g)HbcB.物质B的体积分数减小C.平衡移动过程中，与原平衡相比v正增大、v逆减小D.若升高温度也能达到与扩大容器体积相同的效果，则该反应的H0答案D解析体积扩大一倍，即压强减小一半，c(A)为原平衡的40%，说明减小压强平衡正向移动，则a0，达到平衡时，要使正反应速率降低，A的浓度增大，应采取的措施是()A.加压 B.降温C.减小E的浓度 D.加催化剂答案B解析加压，使v正增大，平衡向左移，c(A)增大，A错误；降温，v正减小，平衡向左移，c(A)增大，B正确；减小E的浓度，平衡向右移，c(A)减小，C错误；加入催化剂，v正增大，平衡不移动，c(A)不变，D错误。考点化学平衡影响因素的综合题点改变条件使化学平衡定向移动4.将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器，恒温下发生反应H2(g)Br2(g)2HBr(g)Hb B.abC.ab。考点催化剂和温度变化对化学平衡移动的影响题点恒容绝热容器中平衡的移动5.在密闭容器中进行如下反应：CO2(g)C(s)2CO(g)H0，达到平衡后，若改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化。(1)增加C(s)，则平衡 (填“向左移动”“向右移动”或“不移动”，下同)，c(CO2) (填“增大”“减小”或“不变”，下同)。(2)保持温度不变，缩小反应容器的容积，则平衡 ，c(CO2) 。(3)保持反应容器的容积和温度不变，通入N2，则平衡 ，c(CO2) 。(4)保持反应容器的容积不变，升高温度，则平衡 ，c(CO) 。答案(1)不移动不变(2)向左移动增大(3)不移动不变(4)向右移动增大解析(1)C为固体，增加C的量，其浓度不变，平衡不移动，c(CO2)不变。(2)缩小反应容器的容积，即增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，c(CO2) 增大。(3)通入N2，但容积和温度不变，平衡不会发生移动，c(CO2)不变。(4)容积不变，升高温度，平衡向吸热方向移动，c(CO)增大。对点训练题组一温度、催化剂对化学平衡的影响1.下列因素不可能影响化学平衡移动的是()A.温度 B.催化剂C.反应物的浓度 D.压强答案B解析催化剂只能改变化学反应速率，不会影响化学平衡的移动。考点化学平衡影响因素的综合题点化学平衡影响因素的综合考查2.(2018溧水高级中学期初调研)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方程式为CO2 (g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)。已知H2的体积分数随温度的升高而增加。若温度从300 升至400 ，重新达到平衡，下列各物理量的变化判断正确的是()A.正反应速率减小B.逆反应速率增大C.平均相对分子质量不变D.转化率增大答案B解析H2的体积分数随温度的升高而增加，说明平衡逆向移动，逆反应是吸热反应，正反应是放热反应。温度升高，正、逆反应速率都加快，A项错误，B项正确；平衡逆向移动，气体的物质的量增加，而气体的质量不变，所以平均相对分子质量变小，C项错误；平衡逆向移动，所以反应物的转化率减小，D项错误。考点催化剂和温度变化对化学平衡移动的影响题点由温度变化与移动方向推断焓变3.如图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中：在中加入CaO，在中不加其他任何物质，在中加入NH4Cl晶体，发现中红棕色变深，中红棕色变浅。下列叙述正确的是()A.2NO2N2O4是放热反应B.NH4Cl溶于水时放出热量C.烧瓶中平衡混合气的平均相对分子质量增大D.烧瓶中气体的压强增大答案A解析2NO2(g)N2O4(g)，NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体。中红棕色变深说明平衡左移，平均相对分子质量减小，而CaO和水反应放热，则该反应为放热反应，A对，C错；中红棕色变浅，说明平衡右移，而正反应为放热反应，则证明NH4Cl溶于水要吸收热量，平衡右移时，气体的物质的量减小，压强减小，B、D均错。考点催化剂和温度变化对化学平衡移动的影响题点温度影响化学平衡移动的规律4.(2017泰州姜堰区高二期中)条件一定时，反应2A(g)B(g)2C(g)，B的转化率与温度T变化关系曲线如图所示，图中4个点中，表示未达到平衡状态，且v正v逆的点是()A.a B.b C.c D.d答案D解析a点、b点在曲线上，处于平衡状态，v正v逆，A、B错误；c点在曲线下方，未达到平衡状态，要想达到同温度下的平衡状态，即由c点向上引垂直线到曲线上的一点，这样B的转化率要增大，平衡向右移动，故v正v逆，C项错误；d点在曲线上方，未达到平衡状态，要想达到同温度下的平衡状态，即由d点向下引垂直线到曲线上的一点，这样B的转化率要减小，平衡向左移动，故v正v逆，D项正确。考点催化剂和温度变化对化学平衡移动的影响题点温度影响化学平衡移动的规律题组二勒夏特列原理的广泛应用5.下列事实能用勒夏特列原理解释的是()A.加入催化剂有利于合成氨的反应B.FeCl3溶液中加Fe粉，颜色由棕黄色变为浅绿色C.500 时比室温更有利于合成氨的反应D.将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应答案D解析A、B、C三项中的现象与平衡移动无关。考点化学平衡影响因素的综合题点勒夏特列原理的理解与应用6.(2018海安高级中学高二月考)下列事实中，能用勒夏特列原理解释的是()A.对CO(g)NO2(g)CO2(g)NO(g)平衡体系增大压强可使颜色变深B.对2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0的反应，使用催化剂可加快反应的速率C.实验室可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气D.N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0,500 左右比室温更有利于合成NH3答案C解析增大压强，平衡不移动，但由于体积变小，NO2的浓度增大，颜色变深，不能用勒夏特列原理解释，A项错误；使用催化剂能加快反应速率，对平衡无影响，不能用勒夏特列原理解释，B项错误；在氨水中存在以下平衡NH3H2ONH3H2ONHOH，NaOH电离出OH，增大OH的浓度，平衡逆向移动快速产生氨气，能用勒夏特列原理解释，C项正确；升温，平衡逆向移动，不利于合成氨，不能用勒夏特列原理解释，D项错误。考点化学平衡影响因素的综合题点勒夏特列原理的理解与应用题组三限定移动方向措施的选择7.已知反应3A(g)B(g)2C(g)2D(g)Hp2H0B.点时A2的平衡转化率为40%C.点所对应的反应平衡常数K0.2D.将点所对应的容器冷却到600 K，可变成点答案AC解析根据图像，升高温度，AB2的体积分数逐渐减小，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应，Hp2，A项正确；设反应的A2的物质的量为x mol，则 A2(g)2B2(g)2AB2(g)起始(mol) 1 2 0反应(mol) x 2x 2x平衡(mol) 1x 22x 2x则100%40%，解得：x0.5，A2的平衡转化率为100%50%，B项错误；点与点的温度相同，反应平衡常数相同，根据B的分析，点时容器的体积为0.1 L。K0.2，C项正确；将点所对应的容器冷却到600 K，降低温度，平衡正向移动，AB2的体积分数逐渐增大，不能变成点，D项错误。考点化学平衡影响因素的综合题点化学平衡影响因素的综合考查综合强化13.(2017泰州中学高二月考)t 时，将3 mol A和1 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中(容积固定不变)，发生如下反应：3A(g)B(g)xC(g)，H”“”或“”“”或“(2)H2O(3)bc0.006 molL1min10.03 molL1解析(1)曲线反应速率较大，温度较高，说明升温平衡左移，所以曲线对应的平衡常数大小关系为KK。(2)升温H2增多，说明升温平衡左移，该反应的H0。曲线b的变化趋势与H2相反，而且变化程度比曲线 c大 ，所以曲线b表示的物质为H2O。(3)减小NO2的浓度，平衡左移，降低NO2转化率，a错误；降低温度，平衡右移，提高NO2转化率，b正确；增加NO2的浓度，平衡右移，提高NO2转化率，c正确；升高温度，平衡左移，降低NO2转化率，d错误。达到平衡时，c(N2O4)0.012 0 molL1，则平衡时用N2O4表示的反应速率v(N2O4)0.012 0/2 molL1min10.006 molL1min1，由K40/3c(N2O4)/c2(NO2)和c(N2O4)0.012 0 molL1可得c(NO2)0.03 molL1，即NO2的物质的量浓度为0.03 molL1。考点化学平衡影响因素的综合题点化学平衡影响因素的综合考查15.如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2是当前科学家研究的重要课题。(1)科学家用H2和CO2生产甲醇燃料。为探究该反应原理，进行如下实验：某温度下，在容积为2 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3.25 mol H2，在一定条件下反应，测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化关系如图所示。从反应开始到3 min时，氢气的平均反应速率v(H2) 。下列措施中一定能使CO2的转化率增大的是 (填序号)。A.在原容器中再充入1 mol CO2B.在原容器中再充入1 mol H2C.在原容器中充入1 mol HeD.使用更有效的催化剂E.缩小容器的容积F.将水蒸气从体系中分离出去(2)科学家还利用氢气在一定条件下与二氧化碳反应生成乙醇燃料，其热化学方程式为2CO2(g)6H2(g)CH3CH2OH(g)3H2O(g)Ha kJmol1，在一定压强下，测得该反应的实验数据如表所示。请根据表中数据回答下列问题。温度/KCO2 转化率%n (H2)/n(CO2)5006007008001.545332012260432815383623722上述反应的a (填“大于”或“小于”)0。恒温下，向反应体系中加入固体催化剂，则反应产生的热量 (填“增大”“减小”或“不变”)。增大的值，则生成乙醇的物质的量 (填“增大”“减小”“不变”或“不能确定”)。答案(1)0.25 molL1min1BEF(2)小于不变不能确定解析(1)从反应开始到3 min时，v(CO2) molL1min1，根据反应的化学方程式：CO23H2CH3OHH2O，化学计量数之比等于化学反应速率之比，则v(H2)0.25 molL1min1。在容器中再充入1 mol CO2，平衡右移，但CO2的转化率降低，A错误；在原容器中再充入1 mol H2，平衡右移，且能增大CO2的转化率，B正确；在原容器中充入1 mol He，容器容积没有变化，各组分浓度不变，平衡不移动，故C错误；使用催化剂不能使平衡移动，不影响CO2的转化率，D错误；缩小容器的容积，压强增大，平衡右移，CO2的转化率增大，E正确；将水蒸气从体系中分离出去，减小了水蒸气的浓度，平衡右移，CO2的转化率增大，F正确。(2)根据表格中数据可知，升高温度，CO2的转化率降低，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，a0。恒温下，向反应体系中加入固体催化剂，催化剂不能使平衡移动，反应产生的热量不变。增大的值，可能是增加氢气的量，也可能是减少二氧化碳的量，所以生成的乙醇的物质的量不能确定是增大还是减小。