高中人教版 (2019)实验活动1 探究影响化学平衡移动的因素第2课时导学案及答案

这是一份高中人教版 (2019)实验活动1 探究影响化学平衡移动的因素第2课时导学案及答案，共10页。学案主要包含了化学平衡移动，浓度对化学平衡的影响，压强对化学平衡的影响，温度对化学平衡的影响，催化剂，勒夏特列原理等内容，欢迎下载使用。


一、化学平衡移动
1．含义：在一定条件下，当一个可逆反应达到化学平衡状态后，如果改变浓度、温度、压强等外界条件，原来的平衡状态会被破坏，化学平衡会发生移动，在一段时间后达到新的平衡状态。
2．实质：改变条件后：
(1)v正≠v逆。
(2)各组分的百分含量发生改变。
3．图示
二、浓度对化学平衡的影响
1．实验探究浓度对化学平衡的影响
2.从v­t图像认识浓度对平衡的影响
三、压强对化学平衡的影响
1．实验探究压强对化学平衡的影响
2.从v­t图像认识压强对化学平衡的影响
微点拨：压强改变只影响有气体参加或生成的可逆反应，对于只涉及固体或液体的反应，压强的影响不予考虑。
四、温度对化学平衡的影响
1．实验探究温度对化学平衡的影响
2.从v­t图像认识温度对化学平衡的影响
五、催化剂
使用正催化剂，正、逆反应速率增大的倍数相同，化学平衡不移动。其图像如下：
微点拨：若某可逆反应在反应前后气体的总体积不发生变化，则增大该体系的压强(压缩容器体积)时，也可用上述图像表示。
催化剂对化学平衡有没有影响？工业生产往往使用催化剂，其目的是什么？
提示：催化剂能够同等程度改变正、逆反应的速率，所以使用催化剂不能使平衡发生移动，但是可以改变达到平衡所需要的时间。工业生产往往使用催化剂，其目的是加快化学反应的速率，提高单位时间内的产量。
六、勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个条件(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就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。
微点拨：平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响，而不是“消除”外界条件的影响，更不是“扭转”外界条件的影响。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)温度改变，平衡一定发生移动。(√)
(2)平衡正向移动，反应物的转化率一定增大。(×)
(3)改变压强时，平衡一定发生移动。(×)
(4)改变外界条件使平衡正向移动的原因是v正增大，v逆减小。(×)
(5)对于2NO2(g)N2O4(g)达到平衡时，若缩小反应容器的体积，则c(NO2)减小。(×)
2．将NO2装入带活塞的密闭容器中，当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，改变下列一个条件，其中叙述正确的是( )
A．升高温度，气体颜色加深，则此反应为吸热反应
B．慢慢压缩气体体积，平衡向右移动，混合气体颜色变浅
C．慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，压强增大，但小于原来的两倍
D．恒温恒容时，充入惰性气体，压强增大，平衡向右移动，混合气体的颜色变浅
C [升高温度，气体颜色加深，则平衡向左移动，该反应为放热反应，A错误；根据勒夏特列原理，混合气体的颜色比原平衡深，压强小于原平衡的两倍，因此B错误，C正确；恒温恒容，充入惰性气体，c(NO2)和c(N2O4)均不变，平衡不移动，气体的颜色不变，D错误。]
3．反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，在一容积可变的密闭容器中进行，试回答：
(1)增加Fe的量，其正反应速率________(填“增大”“不变”或“减小”，下同)，平衡________移动(填“不”“向正反应方向”或“向逆反应方向”，下同)。
(2)将容器的体积缩小一半，其正反应速率__________，平衡________移动。
(3)保持体积不变，充入N2使体系压强增大，其正反应速率________，平衡________移动。
(4)保持体积不变，充入水蒸气，其正反应速率________，平衡________移动。
[解析] 增加Fe的量，其正反应速率不变，平衡不移动；将容器的体积缩小一半，压强增大，其正反应速率增大，但反应前后气体体积不变，平衡不移动；保持体积不变，充入N2使体系压强增大，但容器中原气体的浓度不变，正反应速率不变，平衡不移动；保持体积不变，充入水蒸气，反应物的浓度增大，其正反应速率增大，平衡向正反应方向移动。
[答案] (1)不变 不 (2)增大 不 (3)不变 不 (4)增大 向正反应方向
生命过程与化学平衡移动密切相关。例如，在人体利用氧气的过程中，血红蛋白与氧气的结合过程中，就涉及化学平衡的移动。人体中的血红蛋白分子(Hb)与氧气结合，形成氧合血红蛋白分子——Hb(O2)，这一过程可以表示为Hb＋O2Hb(O2)。煤气中的CO也能与血红蛋白分子结合，即：Hb＋COHb(CO)。一氧化碳与血红蛋白结合的能力比氧气分子强。
血红蛋白分子示意图
[问题1] 阅读材料并解释为什么空气中一氧化碳浓度增大时会发生一氧化碳中毒？
提示：空气中一氧化碳浓度增大，更多的Hb(CO)取代Hb(O2)，造成人体缺氧，导致一氧化碳中毒。
[问题2] 思考并讨论如何利用平衡移动原理设计合理的方法救治一氧化碳中毒的病人？简述你的理由。
提示：如果有人一氧化碳中毒，应立即切断一氧化碳来源并将中毒者移至空气流通处，必要时可以将其放到高压氧舱中，增大氧气浓度。
影响化学平衡的因素
“惰性气体”对化学平衡的影响
(1)恒温恒容条件
原平衡体系eq \(――――――→,\s\up10(充入惰性气体))体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。
(2)恒温恒压条件
原平衡体系eq \(――――――→,\s\up10(充入惰性气体))容器容积增大，各反应气体的分压减小―→体系中各组分的浓度同倍数减小
1．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
B [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。]
2．已知N2O4(无色)2NO2(红棕色)。现有如图所示的三个烧瓶，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(Ⅰ)中加入无水CaO，在(Ⅲ)中加入NH4Cl晶体，(Ⅱ)中不加其他任何物质，发现(Ⅰ)中红棕色变深，(Ⅲ)中红棕色变浅，下列叙述正确的是( )
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
A．CaO溶于水时吸收热量
B．该反应的ΔH＞0
C．NH4Cl溶于水时放出热量
D．烧瓶(Ⅲ)中气体的压强增大
B (Ⅰ)中红棕色变深，说明N2O42NO2平衡右移，该反应吸热，升高温度，平衡向正反应方向移动，所以CaO溶于水放热，A错误；升高温度，平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，ΔH＞0，B正确；(Ⅲ)中变浅，N2O42NO2平衡左移，说明NH4Cl溶于水时吸热，C错误；N2O42NO2平衡左移，气体的总物质的量减少，压强减小，D错误。
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
C [外界条件的改变使正、逆反应速率不相等或Q≠K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。]
2．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
B [催化剂同等程度改变正、逆反应速率，对化学平衡无影响。]
3．反应Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，ΔH＞0，下列措施中能使平衡时eq \f(cCO,cCO2)增大的是( )
A．升高温度B．增大压强
C．充入一定量COD．再加入一些铁粉
A [eq \f(cCO,cCO2)为反应的平衡常数，只受温度的影响，正反应为吸热反应，则使平衡时eq \f(cCO,cCO2)增大，可升高温度。]
4．中国首条“生态马路”在上海复兴路隧道建成，它运用了“光触媒”技术，在路面涂上一种光催化剂涂料，可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成N2和CO2：2NO＋2CON2＋2CO2 ΔH＜0。下列对此反应的叙述中正确的是( )
A．降低温度能使v正增大，v逆减小，平衡正向移动，提高反应物的转化率
B．增大压强能使该反应的化学平衡常数K增大
C．使用光催化剂能增大NO的转化率
D．使用光催化剂能增大活化分子的百分数
D [降低温度，正、逆反应速率都减小，A错误；平衡常数只受温度的影响，温度不变，则平衡常数不变，压强不改变平衡常数，B错误；加入催化剂，平衡不移动，C错误；加入催化剂，可降低反应的活化能，增大活化分子的百分数，加快反应速率，D正确。]
5．在水溶液中橙色的Cr2Oeq \\al(2－,7)与黄色的CrOeq \\al(2－,4)有下列平衡关系：Cr2Oeq \\al(2－,7)＋H2O2CrOeq \\al(2－,4)＋2H＋，重铬酸钾(K2Cr2O7)溶于水配成的稀溶液是橙黄色的。
(1)向上述溶液中加入NaOH溶液，溶液呈________色。原因是
______________________________________________________。
(2)向已加入NaOH溶液的(1)溶液中再加入过量稀硫酸，则溶液呈________色，原因是__________________________________________________________
____________________________________________________。
(3)向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀)，则平衡____________(填“向左移动”或“向右移动”)，溶液颜色将____________。
[解析] 加碱中和溶液中的H＋，平衡右移，溶液中的c(CrOeq \\al(2－,4))增大；加酸使平衡左移，溶液中的c(Cr2Oeq \\al(2－,7))增大；加Ba(NO3)2，发生的反应为Ba2＋＋CrOeq \\al(2－,4)===BaCrO4↓(黄色)，平衡向右移动，溶液颜色由橙黄色逐渐变浅，直至无色。
[答案] (1)黄 OH－与H＋结合生成水，c(H＋)减小，使平衡向右移动，CrOeq \\al(2－,4)浓度增大，溶液由橙黄色变为黄色
(2)橙 c(H＋)增大，平衡左移，Cr2Oeq \\al(2－,7)浓度增大，溶液又由黄色变为橙色
(3)向右移动 逐渐变浅，直至无色发展目标
体系构建
1.通过实验探究，了解温度、浓度、压强和催化剂对化学平衡状态的影响。
2．学会用图示的方法表示在可逆反应中正逆反应速率随外界条件的变化，并分析平衡移动的方向。
原理
Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3
浅黄色 无色 红色
实验
步骤
现象
a试管中溶液呈红色，b试管溶液红色变浅，c试管中溶液红色变深
实验
结论
增大c(Fe3＋)或c(SCN－)后，化学平衡均向正反应方向移动，Fe(SCN)3的浓度均增大，溶液红色加深；滴加少量铁粉，由于Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，使Fe3＋的浓度减小，化学平衡向逆反应方向移动，Fe(SCN)3的浓度减小，溶液红色变浅。
化学
平衡
aA＋bBcC＋dD
(A、B、C、D为非固体)
体系浓
度变化
增大反应
物浓度
增大生成
物浓度
减小生成
物浓度
减小反应
物浓度
速率
变化
v正瞬间增大，v逆瞬间不变，v′正>v′逆
v逆瞬间增大，v正瞬间不变，v′逆>v′正
v逆瞬间减小，v正瞬间不变，v′正>v′逆
v正瞬间减小，v逆瞬间不变，v′逆>v′正
平衡移
动方向
正向移动
逆向移动
正向移动
逆向移动
v­t
图象
规律
在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使平衡向正反应方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使平衡向逆反应方向移动。
实验
原理
N2O4(g)2NO2(g)(红棕色) Δνg>0
实验
操作
用三支相同的50 mL注射器均抽入20 mL NO2和N2O4混合气体，将细管端用橡胶塞封闭
将第二支针筒活塞迅速推至10 mL处(体积减小，压强增大)
将第三支针筒活塞迅速拉至 40 mL处(体积增大，压强减小)
实验
现象
气体颜色先变深，后变浅，最终比原来深
气体颜色先变浅，后变深，最终比原来浅
实验
结论
压强增大，体积减小时，c(NO2)变大后又减小，平衡向左移动
压强减小，体积增大时，c(NO2)减小后又增大，平衡向右移动
化学平衡
aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)
计量关系
a＋b>c＋d
a＋b压强
变化
增压
减压
增压
减压
速率
变化
v正、v逆同时增大，v′正>v′逆
v正、v逆同时减小，v′逆>v′正
v正、v逆同时增大，v′逆>v′正
v正、v逆同时减小，v′正>v′逆
平衡移
动方向
正向移动
逆向移动
逆向移动
正向移动
速率与
时间的
图象
规律
在其他条件不变的情况下，增大压强，平衡向气体物质的量减小的方向移动；减小压强，平衡向气体物质的量增大的方向移动
实验原理
2NO2(g)N2O4(g) ΔH＝－56.9 kJ·ml－1
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
化学平衡
aA＋bBcC＋dD ΔH>0
温度改变
升温
降温
速率变化
v正、v逆同时增大，且v′正>v′逆
v正、v逆同时减小，且v′逆>v′正
移动方向
正向移动
逆向移动
速率与时
间的图像
规律
在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，平衡向放热反应的方向移动
外界因素对化学平衡的影响
(素养养成——宏观辨识与微观探析)
改变的条件(其他条件不变)
化学平衡移动的方向
浓度
增大反应物浓度或减小生成物浓度
向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度
向逆反应方向移动
压强(对有气体参加的反应)
反应前后气体体积改变
增大压强
向气体分子总数减小的方向移动
减小压强
向气体分子总数增大的方向移动
反应前后气体体积不变
改变压强
平衡不移动
温度
升高温度
向吸热反应方向移动
降低温度
向放热反应方向移动
催化剂
同等程度改变v正、v逆，平衡不移动