2018-2019版高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 第2节 化学反应的限度 第3课时学案 鲁科版选修4.doc

第3课时温度对化学平衡的影响学习目标定位1.知道化学平衡移动的含义，会判断化学平衡移动的方向。2.会判断化学反应是否处于平衡状态。3.知道温度影响化学平衡移动的规律。一、化学平衡移动1.概念化学平衡是在一定条件下建立起来的，由于温度、浓度、压强的变化而使可逆反应由一个平衡状态变为另一个平衡状态的过程，称为化学平衡移动。2.过程分析3.化学平衡移动方向的判断(1)根据结果判断对于一个已经达到化学平衡状态的反应，如果平衡移动的结果使反应产物浓度变大，则称平衡正向(或向右)移动，反之，称平衡逆向(或向左)移动。(2)根据反应速率判断条件改变(3)根据化学平衡常数判断改变条件化学平衡移动的实质反应条件的改变使v正v逆是平衡移动的原因。正、逆反应速率发生变化后又相等，又建立新的平衡是平衡移动的结果。新平衡与旧平衡相比，平衡混合物中各组分的质量(或浓度)发生相应的变化。例1下列说法不正确的是()A.反应混合物各组分百分含量发生改变，化学平衡一定发生了移动B.外界条件的改变引起浓度商或化学平衡常数改变，则平衡一定发生移动C.平衡移动，反应物的浓度一定减小D.外界条件发生变化，化学平衡不一定移动答案C解析外界条件的改变使正、逆反应速率不相等或QK时才能使化学平衡发生移动，增大反应物浓度化学平衡移动时反应物的浓度增大。考点化学平衡移动题点化学平衡移动的概念易错警示(1)外界条件改变，化学平衡不一定发生移动。(2)化学平衡常数改变时，化学平衡一定发生移动；化学平衡常数不变时，化学平衡不一定发生移动。二、温度对化学平衡的影响1.实验探究按表中实验步骤完成实验，观察实验现象，填写下表：实验原理2NO2(g) N2O4(g)H57.2 kJmol1红棕色 无色实验步骤实验现象热水中混合气体颜色加深；冰水中混合气体颜色变浅实验结论混合气体受热颜色加深，说明NO2浓度增大，即平衡向逆反应方向移动；混合气体被冷却时颜色变浅，说明NO2浓度减小，即平衡向正反应方向移动2.理论分析根据下表中的数据，分析平衡常数大小与温度变化的关系，将其结论填入表中：化学反应2NO2(g)N2O4(g)H57.2 kJmol1温度298 K333 K平衡常数6.8 mol1L0.601 mol1L结论升高温度，化学平衡常数减小，平衡向吸热方向移动；降低温度，化学平衡常数增大，化学平衡向放热方向移动(1)温度对化学平衡移动的影响规律其他条件不变时，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。(2)温度对化学平衡影响的解释反应类型温度变化K值变化Q与K关系平衡移动方向放热反应升温减小QK逆向移动降温增大QK正向移动吸热反应升温增大QK逆向移动例2在某温度下，反应ClF(g)F2(g)ClF3(g)H268 kJmol1，在密闭容器中达到平衡，下列说法中正确的是()A.升高温度，平衡常数不变，平衡向正反应方向移动B.升高温度，平衡常数减小C.升高温度，平衡向正反应方向移动，F2的转化率增大D.降低温度，ClF3的产率增大答案C解析因为H0，升高温度，平衡常数增大，平衡向正反应方向移动，降低温度平衡向逆反应方向移动。考点温度变化对化学平衡移动的影响题点温度影响对化学平衡移动的规律方法总结改变温度平衡向右移动，反应物转化率一定增大，化学平衡常数一定增大。例3在体积一定的密闭容器中，反应Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)达平衡。该反应的平衡常数K与温度的关系如下表所示：温度/500700900K1.001.472.40(1)该反应的化学平衡常数表达式是_。(2)该反应是_(填“吸热”或“放热”)反应。(3)若升高温度，CO2转化率的变化是_(填“增大”“减小”或“不变”)。答案(1)K(2)吸热(3)增大解析由表格中数据可知，温度升高，K值增大，推知温度升高平衡向正反应方向移动，故此反应的正反应为吸热反应。考点温度对化学平衡移动的影响题点化学平衡常数的影响因素及其应用1.在一定条件下，可逆反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)达到化学平衡的标志是()A.NH3的生成速率与NH3的分解速率相等B.单位时间内生成a mol N2同时生成3a mol H2C.单位时间内生成a mol N2同时消耗a mol H2D.单位时间内有1 mol NN键断裂同时有3 mol HH键断裂答案A解析化学平衡的标志是v正v逆，故v(生成NH3)v(分解NH3)，A项正确；生成a mol N2与生成3a mol H2都表示逆反应，不论是否达到平衡，单位时间内生成a mol N2总是同时生成3a mol H2，B项错误；生成a mol N2表示逆反应，消耗a mol H2表示正反应，但是N2、H2的化学计量数之比为13，C项错误；1 mol NN键断裂表示正反应，3 mol HH键断裂表示正反应，D项错误。考点化学平衡状态及其判断题点由化学反应速率判断平衡状态2.在一恒温、恒容的密闭容器中发生反应A(s)2B(g)C(g)D(g)，当下列物理量不再变化时，能够表明该反应已达平衡状态的是()A.混合气体的压强B.混合气体的平均相对分子质量C.A的物质的量浓度D.气体的总物质的量答案B解析因反应前后气体分子数不变，故无论反应是否平衡，混合气体的压强和气体的总物质的量都不改变，故A、D项错误；A为固态，其物质的量浓度为常数，故C项错误；若反应正向移动，混合气体的质量增加，则混合气体的平均相对分子质量变大，反之变小，故混合气体的平均相对分子质量不变时说明反应达到平衡状态，故B项正确。考点化学平衡状态及其判断题点由“变量”到“恒量”判断化学平衡状态3.高温下，某反应达到平衡，平衡常数K。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是()A.该反应的焓变为正值B.恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小C.升高温度，逆反应速率减小D.该反应的化学方程式为COH2OCO2H2答案A解析由平衡常数K，可知反应为CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，D项错误；温度升高时H2浓度减小，说明在恒容时平衡正向移动，H0，A项正确；恒温恒容时，若采取通入H2增大压强，则H2的浓度增大，B项错误；升高温度，v正和v逆都增大，C项错误。考点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.在一定条件下，发生反应CO(g)NO2(g)CO2(g)NO(g)，达到化学平衡后，降低温度，混合物的颜色变浅，下列有关该反应的说法中正确的是()A.正反应为吸热反应B.正反应为放热反应C.降温后CO的浓度增大D.降温后各物质的浓度不变答案B解析降低温度，混合物颜色变浅，说明NO2浓度减小，平衡向右移动，正反应为放热反应，CO浓度减小。考点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5.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6.在一固定容积的密闭容器中，充入2 mol CO2和1 mol H2发生如下化学反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，其化学平衡常数与温度(T)的关系如下表：T/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)若反应在830 下达到平衡，则CO2气体的转化率为_。(2)若绝热时(容器内外没有热量交换)，平衡发生移动的结果是使容器内CO的浓度增大，则容器内气体温度_(填“升高”“降低”或“不能确定”)。(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_(填字母)。A.容器内压强不变B.混合气体中CO不变C.v正(H2)v逆(H2O)D.c(CO2)c(CO)E.c(CO2 )c(H2)c(CO)c(H2O)答案(1)33.3%(2)降低(3)BC解析(1)利用“三段式法”，结合化学平衡常数的表达式可以求出反应在830 下达到平衡时CO2气体的物质的量，进而求出CO2气体的转化率为33.3%。(2)利用表中数据：升温，K值增大，说明反应是吸热反应，若在绝热条件下，平衡发生移动的结果是使容器内CO的浓度增大，则平衡正向移动，吸收热量，故容器内气体温度降低。(3)因该反应反应前后气体物质的量不变，故压强不能作为判断是否达到平衡状态的标志，由平衡状态特征及本质可知选项B、C可作为判断反应达到化学平衡状态的依据，选项D、E与平衡状态无直接关系。考点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对点训练题组1化学平衡的判断1.一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是()X、Y、Z的物质的量之比是122X、Y、Z的浓度不再发生变化容器中的压强不再发生变化单位时间内生成n mol Z，同时生成2n mol YA. B. C. D.答案C解析本题主要考查化学平衡状态的判断。化学平衡状态的判定：方法一，从化学平衡的本质入手，即v正v逆，如有信息能说明v正v逆，则说明化学平衡建立；方法二，从化学平衡的外部特点及各组分的浓度不再改变，各组分的质量、含量不再改变来判断化学平衡的建立。考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的综合判断2.一定温度下，在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是()A.混合气体的密度不再变化B.反应容器中Y的质量分数不变C.X的分解速率与Y的消耗速率相等D.单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X答案C解析X的分解速率与Y的消耗速率之比为21时，才能说明反应达到平衡状态，故C项说明反应未达到平衡状态。考点化学平衡状态及其判断题点由“变量”到“恒量”判断平衡状态3.工业上常用煤和水作为原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应的原理为CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，下面选项的条件中可判断该反应达到平衡状态的是()A.单位时间内消耗2 mol的CO同时生成2 mol的CO2B.两个HO键断裂的同时有一个HH键断裂C.反应容器内的压强不再发生变化D.混合气体的平均相对分子质量不发生变化答案B解析A项描述的反应速率都是v正，无法判断是否达到平衡；B项说明H2O的分解速率(v正)与H2的消耗速率(v逆)相等，即v正(H2O)v逆(H2)，能判断反应达到平衡；C项，由于该反应前后气体的物质的量不变，故压强始终不变，不能说明可逆反应达到平衡；D项，混合气体的质量不变，物质的量不变，反应前后混合气体的平均相对分子质量不变，故不能说明反应达到平衡状态。考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的综合判断4.能证明反应：H2(g)I2(g)2HI(g)已经达到平衡状态的是()c(H2)c(I2)c(HI)112单位时间内生成n mol H2的同时消耗n mol I2反应速率2v(H2)2v(I2)v(HI)温度和体积一定时，容器内的压强不再变化温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化A. B. C. D.答案B解析本题考查了化学平衡状态的判断，意在考查学生对化学平衡相关概念的理解与应用能力。达到平衡时，各物质的浓度之比与反应开始时加入的物质的量有关，因此各物质的浓度之比不能作为反应达到平衡状态的标志，错；H2和I2均为反应物，且化学计量数相同，故正确；中的速率关系在任何时刻都成立，与反应是否达到平衡无关；该反应是反应前后气体分子数不变的反应，温度和体积一定时，容器内的压强始终不变，温度和压强一定时，容器内混合气体的密度始终不变，因此压强和混合气体的密度不能作为该反应达到平衡状态的标志，和错；未达到平衡时，碘蒸气的多少决定了混合气体颜色的深浅，正确。考点化学平衡状态及其判断题点化学平衡状态的综合判断题组2化学平衡的移动5.从下列叙述中，能判断某化学平衡肯定发生移动的是()A.混合物中各组分的浓度改变B.混合体系中气体的密度发生变化C.正、逆反应速率改变D.反应物的转化率改变答案D解析反应前后气体分子数相等的反应，如I2(g)H2(g)2HI(g)，当改变体积时，各组分的浓度、混合气体的密度均将发生变化，同时正、逆反应速率也将同倍数的改变，但平衡不移动，故A、B、C项错误；当反应物的转化率改变时，平衡一定发生了移动，故D项正确。考点化学平衡移动题点化学平衡移动的概念6.对处于化学平衡状态的体系，由化学平衡与化学反应速率的关系可知()A.化学反应速率变化时，化学平衡一定发生移动B.化学平衡发生移动时，化学反应速率一定变化C.正反应进行的程度大，正反应速率一定大D.改变压强，化学反应速率一定改变，平衡一定移动答案B解析A项，如果正、逆反应速率改变幅度一样大，则平衡不移动，错误；B项，化学平衡发生移动，则速率一定改变，正确；C项，反应进行的程度与速率无关，错误；D项，改变压强，化学反应速率不一定改变(如固液反应或容器体积不变的反应体系中充入“惰性”气体)，平衡也不一定移动，错误。考点化学平衡移动题点化学平衡移动的概念题组3温度对化学平衡的影响7.某温度下气体反应达到化学平衡，平衡常数K，恒容时，若温度适当降低，F的浓度增大，下列说法中正确的是()A.增大c(A)、 c(B)，K增大B.降低温度，正反应速率增大C.该反应的焓变为负值D.该反应的化学方程式为2E(g)F(g)A(g)2B(g)答案D解析A项，平衡常数K只随温度变化，不随浓度变化，故不正确；B项，降低温度，正、逆反应速率均减小，不正确；C项，降温，F浓度增大，表明平衡逆向移动，正反应是吸热反应，则焓变为正值，不正确；D项，根据化学平衡常数表达式可知A、B是生成物，E、F为反应物，且对应指数为其相应的化学计量数，正确。考点温度变化对化学平衡移动的影响题点由温度变化和平衡移动方向推断焓变8.对于反应A(g)3B(g)2C(g)H0，达到平衡后，将气体混合物的温度降低，下列叙述中正确的是()A.平衡向吸热反应方向移动B.平衡移动使C的浓度减小C.平衡逆向移动D.化学平衡常数增大答案D解析已知该反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，化学平衡常数增大。考点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9.测得某反应A(g)B(g)2C(g)在不同温度下的平衡常数：温度50 80 K100400又测得温度T时，反应2C(g)A(g)B(g)的平衡常数为0.06，可推知T的范围是()A.T80 C.50 T80 D.无法确定答案A解析A(g)B(g)2C(g)的平衡常数表达式为K。由题给数据可知随温度的升高，K值增大，说明正反应为吸热反应，则反应2C(g)A(g)B(g)的正反应为放热反应，其平衡常数表达式为K，则该反应在50 、80 的平衡常数值分别为0.01、0.002 5。随温度的升高，K值逐渐减小，而0.010.06，故此时的温度T50 。考点温度变化对化学平衡移动的影响题点化学平衡常数的影响因素及其应用10.下图所示的直形石英玻璃封管中充有CO气体。左端放置不纯的镍(Ni)粉。在一定条件下，Ni可以与CO(g)发生如下反应：Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)H0，但Ni粉中的杂质不与CO(g)发生反应，玻璃管内左右两端的温度分别稳定在350 K和470 K，经过足够长时间后，右端的主要物质是()A.纯Ni(s)和Ni(CO)4(g)B.纯Ni(s)和CO(g)C.不纯Ni(s)和CO(g)D.不纯Ni(s)和Ni(CO)4(g)答案B解析温度升高，平衡左移，生成Ni(s)和CO(g)，由于右端温度稳定在470 K，所以右端主要物质是纯Ni(s)和CO(g)。考点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 综合强化11.工业上可采用CO与H2合成甲醇，化学方程式为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H”“解析(1) CO(g)2H2(g)CH3OH(g)起始浓度(molL1) 1 2 0转化浓度(molL1) 0.5 1 0.5平衡浓度(molL1) 0.5 1 0.5化学平衡常数K1 mol2L2，再充入0.1 mol CO(g)和0.2 mol CH3OH(g)后，Q mol2L2K，平衡逆向移动。(2)实验绝热，由于该反应为放热反应，所以温度升高，K减小，故K1K2。考点化学平衡及其移动的综合题点化学平衡常数及温度变化影响化学平衡移动的综合12.CuBr2分解的热化学方程式为2CuBr2(s)=2CuBr(s)Br2(g)H105.4 kJmol1。在密闭容器中将过量CuBr2于487 K下加热分解，平衡时p(Br2)为4.66103 Pa。(1)如果反应体系的体积不变，提高反应温度，则p(Br2)将会_(填“增大”“不变”或“减小”)。(2)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应TaS2(s)2I2(g)TaI4(g)S2(g)H0。反应的平衡常数表达式K_ ，若K1，向某恒容密闭容器中加入1 mol I2(g)和足量TaS2(s)，I2(g)的平衡转化率为_ 。如下图所示，上述反应在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g)，一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净的TaS2晶体，则温度T1_(填“”“”或“”)T2。上述反应体系中循环使用的物质是_。答案(1)增大(2)66.7%I2解析(1)CuBr2的分解反应是吸热反应，升高温度平衡向右移动使n(Br2)增大，同时由于体积不变，温度升高，所以p(Br2)增大。(2)K，通过三段式法列出平衡浓度，带入K值可以得出转化率为66.7%。由所给方程式可知该反应为吸热反应，温度T2端利于反应正向进行，为高温，温度T1端利于反应向左进行，为低温，所以T1”或“0.36 molL1(2)大于正反应方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高(3)b解析(1)由题意及图示知，在1.00 L的容器中，通入0.100 mol的N2O4，发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高混合气体的颜色变深，说明反应向生成NO2的方向移动，即向正反应方向移动，所以正反应为吸热反应，即H0；求平衡常数可利用三段式：N2O4(g)2NO2(g)起始量(molL1) 0.100 0转化量(molL1) 0.060 0.120平衡量(molL1) 0.040 0.120K10.36 molL1。(2)100 时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)减小，说明平衡N2O4(g)2NO2(g)向正反应方向移动，由于H0，故T100 。(3)a项，恒温恒压时，反应后气体体积增大，质量不变，密度减小，当密度不变时，说明反应达到平衡状态；b项，对于一个特定反应，温度不变，H不变，不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据；c项，在t1时刻，2v正(N2O4)v逆(NO2)，反应达到平衡状态；d项，随反应的进行，反应物的转化率增大，转化率不变，证明反应达到平衡。考点温度变化对化学平衡的影响题点温度影响化学平衡移动的规律