【同步讲义】高中化学（苏教版2019）选修第一册--2.3.2 温度变化对化学平衡的影响 化学平衡移动原理 讲义

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第2课时 温度变化对化学平衡的影响 化学平衡移动原理 课程标准课标解读1．理解温度对化学平衡的影响，认识其一般规律。2．理解温度、浓度、压强变化对化学平衡移动的影响。3．理解勒夏特列原理并结合实际情况进行应用。1．从变化的角度认识化学平衡的移动，即可逆反应达到平衡后，温度、催化剂改变，平衡将会发生移动而建立新的平衡。(变化观念与平衡思想)2．通过实验论证说明温度、催化剂的改变对化学平衡移动的影响，构建分析判断化学平衡移动方向的思维模型(勒夏特列原理)。(变证据推理与模型认知) 知识点01  温度变化对化学平衡的影响1．实验探究温度变化对化学平衡的影响实验步骤①取一支试管向其中加入少量CoCl2晶体，加入浓盐酸使其全部溶解；②加水至溶液呈紫色；③将上述溶液分别装于三支试管中，分别置于热水、冰水和室温下实验现象室温下试管内液体呈______；热水中试管内液体呈______，冰水中试管内液体呈______结论(平衡移动的方向)室温平衡______，温度升高平衡向______方向移动(即吸热方向)，降低温度平衡向______方向移动(即放热方向)2．温度变化对化学平衡影响的规律mA(g)＋nB(g)pC(g)，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①表示的温度变化是______，平衡移动方向是______方向。(2)图②表示的温度变化是______，平衡移动方向是______方向。(3)正反应是______热反应，逆反应是______热反应。温度升高，平衡向__________方向移动；温度降低，平衡向__________方向移动。3．改变温度对平衡常数的影响(1)改变温度可以使化学平衡发生移动，化学平衡常数也会发生改变，通过分析以下两个反应，总结出温度对化学平衡常数的影响规律。①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)化学平衡常数K1＝____________，升温化学平衡向逆向移动，K1______ (填“增大”或“减小”，下同)，ΔH______0(填“>”或“<”，下同)。②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)化学平衡常数K2＝____________，升温化学平衡向正向移动，K2______，ΔH______0。(2)判断反应的热效应①升高温度：K值增大→正反应为______反应；K值减小→正反应为______反应。②降低温度：K值增大→正反应为______反应；K值减小→正反应为______反应。【即学即练1】已知反应A2(g)＋2B2(g)2AB2(g)的ΔH<0，下列说法正确的是(　　)A．升高温度，A2的转化率增大B．升高温度有利于反应速率增大，从而缩短达到平衡的时间C．达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动D．达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动【即学即练2】已知：可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0，在一定条件下达到平衡后，改变下列条件一定能使该平衡向正反应方向移动的是(　　)A．升温增压      B．降温增压      C．升温减压      D．降温减压 知识点02  化学平衡移动原理（勒夏特列原理）1．探究外界条件变化化学平衡的影响向一密闭容器中通入1 mol N2、3 mol H2发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，一段时间后达到平衡。(1)若增大N2的浓度，平衡移动的方向是__________；达新平衡时，氮气的浓度与改变时相比较，其变化是______。(2)若升高温度，平衡移动的方向是__________；达新平衡时的温度与改变时相比较，其变化是______。(3)若增大压强，平衡移动的方向是__________；达新平衡时的压强与改变时相比较，其变化是______。2．化学平衡移动原理（勒夏特列原理）（1）改变影响化学平衡的一个因素(如浓度、温度、压强)，平衡将向着能够______这种改变的方向移动。（2）明确“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”。（3）勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系，对不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用。【即学即练3】放热反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达平衡后，若分别采取下列措施：①增大压强　②减小NO2的浓度　③增大O2浓度　④升高温度　⑤加入催化剂，能使平衡向正反应方向移动的是(　　)A．①②③       B．②③④       C．③④⑤       D．①②⑤【即学即练4】对于某反应达到平衡后，t1时刻加入催化剂，v'正、v'逆_____________增大，则v'正_____v'逆，平衡__________。请画出v～t图。    考法01  温度变化对化学平衡的影响1．探究温度变化对化学平衡的影响已知反应mA(g)＋nB(g)pC(g)，当反应达到平衡后，改变温度，平衡移动的方向和条件改变后的v-t图像如下表：发生变化的条件ΔH>0ΔH＜0升高温度降低温度升高温度降低温度平衡移动方向正向逆向逆向正向v-t图像【典例1】对于①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0②2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH>0，其中v－t图像为(1)反应①，t1时刻改变的条件可能为_______________，t2时刻改变的条件可能为___________________。(2)反应②，t1时刻改变的条件可能为_______________，t2时刻改变的条件可能为___________________。2．温度变化对平衡常数的影响化学平衡常数只与温度有关，根据温度与平衡常数的关系，可以判断反应的热效应。【典例2】在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示：t/℃7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)该反应为____________(填“吸热”或“放热”)反应。(2)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为______。(3)在1 200 ℃时，某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol·L－1、2 mol·L－1、4 mol·L－1、4 mol·L－1，则此时上述反应的平衡____________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。 考法02  化学平衡移动原理（勒夏特列原理）1．催化剂对化学平衡的影响规律当其他条件不变时，催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。2．化学平衡移动原理的正确理解(1)勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。此外，勒夏特列原理对所有的动态平衡(如溶解平衡、电离平衡和水解平衡等)都适用。(2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。3．对化学平衡移动原理的适用范围勒夏特列原理只能解决与平衡移动有关的问题。不涉及平衡移动的问题都不能用勒夏特列原理解释。①使用催化剂不能使化学平衡发生移动； ②反应前后气体体积不变的可逆反应，改变压强可以改变化学反应速率，但不能使化学平衡发生移动；③发生的化学反应本身不是可逆反应；④外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不完全一致的反应。4．分析化学平衡的一般思路【典例3】下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是________(填字母)。A．溴水中存在如下平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入NaOH溶液后颜色变浅B．反应：2SO2+O22SO3，使用合适的催化剂可加快反应速率C．反应：CO＋NO2CO2＋NO　ΔH<0，升高温度，平衡向逆反应方向移动D．合成氨反应：N2＋3H22NH3　ΔH<0，为使氨的产率提高，理论上应采取低温高压的措施E．H2(g)＋I2(g)2HI(g)，缩小体积加压颜色加深 题组A  基础过关练1．已知汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)。下列说法不正确的是(　　)A．升高温度可使该反应的逆反应速率降低B．使用高效催化剂可有效提高正反应速率C．反应达到平衡后，NO的反应速率保持恒定D．单位时间消耗CO和CO2的物质的量相等时，反应达到平衡2．在一定条件下，可逆反应达到化学平衡：I2(g)＋H2(g)2HI(g)(正反应是放热反应)。要使混合气体的颜色加深，可以采取的方法是(　　)A．降低温度       B．增大H2的浓度C．减小容器体积   D．增大容器体积3．COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)　ΔH>0。当反应达到平衡时，下列能提高COCl2转化率的措施是(　　)①升温　②恒容通入惰性气体　③增加CO的浓度　④减压　⑤加催化剂　⑥恒压通入惰性气体A．①②④        B．①④⑥        C．②③⑤        D．③⑤⑥4．在水溶液中存在反应：Ag＋(aq)＋Fe2＋(aq)Ag(s)＋Fe3＋(aq)　ΔH<0，达到平衡后，为使平衡体系中析出更多的银，可采取的措施是(　　)A．升高温度   B．加水稀释C．增大Fe2＋的浓度   D．常温下加压5．一定温度下，在密闭容器中发生反应：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH>0，反应达到平衡时，下列说法不正确的是(　　)A．若缩小容器的体积，则容器中气体的颜色先变深后又变浅，且比原平衡颜色深B．若压强不变，向容器中再加入一定量的N2O4，再次达到平衡时各种物质的百分含量不变C．若体积不变，向容器中再加入一定量的N2O4，相对于原平衡，平衡向正反应方向移动，再次平衡时N2O4的转化率将升高D．若体积不变，升高温度，再次平衡时体系颜色加深6．下列有关平衡常数的说法中，正确的是(　　)A．改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数一定增大B．反应：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0，升高温度该反应的平衡常数增大C．对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等D．平衡常数为K＝的反应，化学方程式为CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)7．在高温、催化剂条件下，某反应达到平衡，平衡常数K＝。恒容时，升高温度，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CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)8．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　)①工业合成氨，反应条件选择高温　②实验室可以用排饱和食盐水的方法收集氯气　③使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率　④硫酸工业中，增大O2的浓度有利于提高SO2的转化率A．②③       B．②④       C．①③      D．①④9．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是(　　)A．夏天，打开啤酒瓶时会从瓶口逸出气体B．浓氨水中加入氢氧化钠固体时产生较多的刺激性气味的气体C．压缩氢气与碘蒸气反应的平衡混合气体，颜色变深D．将盛有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的密闭容器置于冷水中，混合气体的颜色变浅10．在密闭容器中进行如下反应：CO2(g)＋C(s) 2CO(g)　ΔH＞0，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“逆向移动”“正向移动”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，增大反应容器的容积，则平衡_____，c(CO2)________。(3)保持反应容器的容积和温度不变，通入He，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)________。11．在2 L密闭容器内，800 ℃时反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：时间/s01234n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.007(1)800 ℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是______________；升高温度，NO的浓度增大，则该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。(2)能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是________(填字母)。a．及时分离出NO2气体   b．适当升高温度c．增大O2的浓度   d．选择高效催化剂 题组B  能力提升练1．在容积不变的密闭容器中，一定条件下发生反应：2AB(g)＋2C(g)，且达到平衡。当升高温度时气体的密度增大，则下列叙述中正确的是(　　)A．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小B．若正反应是放热反应，则A为气态C．物质A一定为非气态，且正反应是吸热反应D．若向容器中充入惰性气体，则平衡向右移动2．对某一可逆反应来说，使用催化剂的作用是(　　)A．提高反应物的平衡转化率B．以同样程度改变正、逆反应速率C．增大正反应速率，降低逆反应速率D．改变平衡混合物的组成3．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　)A．光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小B．加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3C．可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制氨D．增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO34．一定条件下，在一个体积可变的密闭容器中充入2 mol的气体A和1 mol的气体B发生反应：2A(g)＋B(g)3C(g)　ΔH>0。t1时刻反应达到平衡，并测得C在容器中的体积分数为φ1。t2时刻改变某一条件(其他条件不变)，C在容器中的体积分数的变化如图所示，则t2时刻改变的条件是(　　)A．加入1 mol氦气   B．加入1 mol CC．增大压强    D．升高温度5．如图所示，烧杯甲中盛放100 mL 6 mol·L－1 HCl溶液，烧杯乙中盛放100 mL冷水，现向烧杯甲的溶液中放入25 g NaOH固体，同时向烧杯乙中放入25 g NH4NO3固体，搅拌使之溶解。已知：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＜0(1)A瓶中气体的颜色__________，简述理由：_________________________________________。(2)B瓶中气体的颜色__________，简述理由：________________________________________。 题组C  培优拔尖练1．已知反应：2NO2(g)N2O4(g)，把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里，然后用弹簧夹夹住橡皮管，把烧瓶A放入热水里，把烧瓶B放入冰水里，如图所示。与常温时烧瓶内气体的颜色进行对比发现，A烧瓶内气体颜色变深，B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是(　　)A．上述过程中，A烧瓶内正、逆反应速率均加快B．上述过程中，B烧瓶内c(NO2)减小，c(N2O4)增大C．上述过程中，A、B烧瓶内气体密度均保持不变D．反应2NO2(g)N2O4(g)的逆反应为放热反应2．关节炎首次发作一般在寒冷季节，原因是关节滑液中形成了尿酸钠晶体(NaUr)，易诱发关节疼痛，其化学机理是：①HUr(aq)＋H2O(l)Ur－(aq)＋H3O＋(aq)　②Ur－(aq)＋Na＋(aq)NaUr(s)　ΔH。下列叙述错误的是(　　)A．降低温度，反应②平衡正向移动B．反应②正方向是吸热反应C．降低关节滑液中HUr及Na＋含量是治疗方法之一D．关节保暖可以缓解疼痛，原理是平衡②逆向移动3．现有反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大；当减小压强时，混合体系中C的质量分数减小，则：(1)该反应的逆反应为______(填“吸热”或“放热”)反应，且m＋n______(填“＞”“＝”或“＜”)p。(2)减压使容器体积增大时，A的质量分数____(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。(3)若容积不变加入B，则A的转化率__________，B的转化率__________。(4)若升高温度，则平衡时B、C的浓度之比将__________。(5)若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量__________。4．在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如表：温度/℃2580230平衡常数5×10421.9×10－5（1）上述生成Ni(CO)4(g)的反应为___________反应（填“放热”或“吸热”）（2）在25 ℃时，反应Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为__________。（3）在80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L－1，则此时v正_______v逆。（4）在80 ℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为_____________。