2.3 化學(xué)平衡 第2時(shí) 影響化學(xué)平衡狀態(tài)的因素 學(xué)案(人教版選修4)[學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.理解化學(xué)平衡狀態(tài)移動(dòng)的含義。2.理解外界條(濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等)對(duì)化學(xué)平衡的影響,認(rèn)識(shí)其一般規(guī)律。3.學(xué)會(huì)應(yīng)用勒夏特列原理判斷平衡移動(dòng)的方向。[重點(diǎn)•難點(diǎn)] 重點(diǎn):外界條對(duì)化學(xué)平衡的影響。難點(diǎn):勒夏特列原理的理解與應(yīng)用。1.化學(xué)平衡的移動(dòng)(1)含義在一定條下,可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),如果改變影響平衡的條(如________、________、______等),化學(xué)平衡狀態(tài)被破壞(正、逆反應(yīng)速率不再相等),直至正、逆反應(yīng)速率再次________,在新的條下達(dá)到新的化學(xué)平衡狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱作平衡狀態(tài)的移動(dòng),簡(jiǎn)稱平衡移動(dòng)。(2)圖示表示 (3)可確認(rèn)發(fā)生了化學(xué)平衡移動(dòng)的是( )A.化學(xué)反應(yīng)速率發(fā)生了改變B.有氣態(tài)物質(zhì)參加的可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后,改變了壓強(qiáng)C.某一條的改變,使正、逆反應(yīng)速率不再相等D.可逆反應(yīng)達(dá)到平衡,使用了催化劑2.化學(xué)平衡狀態(tài)的影響因素(1)濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響[實(shí)驗(yàn)探究]實(shí)驗(yàn)Ⅰ:已知在2Cr2O7溶液中存在如下平衡:實(shí)驗(yàn)步驟
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象溶液顏色由____色變?yōu)開(kāi)___色溶液顏色由__色變?yōu)開(kāi)_色結(jié)論c(H+)增大,平衡向________方向移動(dòng),__色加深c(OH-)增大,使________變小,平衡向________方向移動(dòng),__色加深實(shí)驗(yàn)Ⅱ:Fe3++3SCN- FeSCN3紅色 實(shí)驗(yàn)(1)步驟
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①溶液__色加深②溶液__色加深實(shí)驗(yàn)步驟向試管①中滴加0.1 mol•L-1 NaOH溶液向試管②中滴加0.01 mol•L-1 NaOH溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象溶液________,產(chǎn)生________溶液______,產(chǎn)生________結(jié)論分別增大c(Fe3+)和c(SCN-)后,c[Fe(SCN)3]均增大,化學(xué)平衡均向________方向移動(dòng);滴加NaOH溶液,由于Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓,減小了c(Fe3+),c[Fe(SCN)3]的濃度也減小,即化學(xué)平衡向________方向移動(dòng)基本規(guī)律________反應(yīng)物濃度或______生成物濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);________反應(yīng)物濃度或________生成物濃度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。(2)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響[實(shí)驗(yàn)探究]已知化學(xué)反應(yīng):2NO2g紅棕色 N2O4g無(wú)色 ΔH=-56.9 kJ•mol-1實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象熱水中混合氣體受熱,紅棕色____;冰水中混合氣體冷卻,紅棕色____實(shí)驗(yàn)結(jié)論混合氣體受熱顏色____,說(shuō)明________增大,即平衡向________________方向移動(dòng);混合氣體被冷卻時(shí)顏色________,說(shuō)明________減小,即平衡向________________方向移動(dòng)基本規(guī)律其他條不變時(shí),升高溫度,平衡向著________方向移動(dòng);降低溫度,平衡向著________方向移動(dòng)。(3)壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響其他條不變時(shí),對(duì)于有氣體參加的反應(yīng),增大壓強(qiáng),會(huì)使平衡向著氣體_______的方向移動(dòng);減小壓強(qiáng),會(huì)使平衡向著氣體________________的方向移動(dòng)。但是壓強(qiáng)改變,對(duì)于有氣體參與而反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)不變的反應(yīng)說(shuō),平衡不移動(dòng)。(4)催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響由于催化劑能夠________________地改變正、逆反應(yīng)速率,因此它對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)__________,即催化劑不能改變達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的反應(yīng)混合物的組成,但是使用催化劑能改變反應(yīng)達(dá)到平衡所需的________。3.勒夏特列原理如果改變影響平衡的條之一(如______、________以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的________),平衡將向著________________的方向移動(dòng)。一、外界條的改變對(duì)化學(xué)平衡的影響
以mA(g)+nB(g) pC(g) ΔH<0 (m+n<p)為例
條變化速率變化移動(dòng)方向速率變化曲線增大c(A)或c(B)v正______,v正__v逆____方向
減小c(A)或c(B)v正______,v正__v逆______方向
增大c(C)v逆______,v逆__v正______方向
減小c(C)v逆______,v正__v逆______方向
增大壓強(qiáng)或升高溫度v正、v逆均______,v逆__v正____方向
減小壓強(qiáng)或降低溫度v正、v逆均______,v正__v逆______方向
充入不參與反應(yīng)的氣體體積不變時(shí),v正、v逆均____________壓強(qiáng)不變時(shí),v正、v逆均____,相當(dāng)于____壓強(qiáng)向____的方向移動(dòng)與減小壓強(qiáng)相同加催化劑v正、v逆均____,v正__v逆不移動(dòng)
思考:某一可逆反應(yīng),一定條下達(dá)到了平衡,若化學(xué)反應(yīng)速率改變,化學(xué)平衡是否一定發(fā)生移動(dòng)?若平衡發(fā)生移動(dòng),化學(xué)反應(yīng)速率是否一定發(fā)生改變?
典例1 在一體積可變的密閉容器中,加入一定量X、Y,發(fā)生反應(yīng)mX(g) nY(g) ΔH=Q kJ•mol-1。反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),Y的物質(zhì)的量濃度與溫度、氣體體積的關(guān)系如下表所示:
1241001.000.750.532001.200.900.633001.301.000.70下列說(shuō)法正確的是( )A.m>nB.Q<0C.溫度不變,壓強(qiáng)增大,Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少D.體積不變,溫度升高,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)聽(tīng)記錄:
變式訓(xùn)練1 對(duì)已達(dá)化學(xué)平衡的下列反應(yīng)2X(g)+Y(g) 2Z(g)減小壓強(qiáng)時(shí),對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生的影響是( )A.逆反應(yīng)速率增大,正反應(yīng)速率減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)B.逆反應(yīng)速率減小,正反應(yīng)速率增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)C.正、逆反應(yīng)速率都減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)D.正、逆反應(yīng)速率都增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)二、平衡移動(dòng)原理(勒夏特列原理)1.學(xué)習(xí)勒夏特列原理應(yīng)注意以下問(wèn)題:(1)研究對(duì)象一定是處于平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)。(2)只適用改變影響平衡的一個(gè)條。(3)平衡移動(dòng)的結(jié)果是只“______”改變而不“________”改變。2.運(yùn)用勒夏特列原理能否判斷建立新平衡所需要的時(shí)間?
典例2 下列反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡后,加壓或降溫都能使化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)的是( )A.2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0B.C(s)+CO2(g) 2CO(g) ΔH>0C.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0D.H2S(g) H2(g)+S(s) ΔH>0聽(tīng)記錄:
變式訓(xùn)練2 下列顏色的變化不能用勒夏特列原理解釋的是( )①紅棕色NO2加壓后顏色先變深,后逐漸變淺、谠贖2、I2和HI組成的平衡體系加壓后,混合氣體顏色變深、踖Cl3溶液加入鐵粉后顏色變淺、蹻eCl3和SCN的混合溶液中加入無(wú)色SCN溶液,顏色變深A.①④ B.②③ C.③④ D.①②三、化學(xué)平衡圖象題的分析解答化學(xué)平衡圖象問(wèn)題應(yīng)從以下幾點(diǎn)入手:1.看圖象一看面(即縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的意義),二看線(即線的走向和變化趨勢(shì)),三看點(diǎn)(即起點(diǎn)、折點(diǎn)、交點(diǎn)、終點(diǎn)),四看輔助線(如等溫線、等壓線、平衡線),五看量的變化(如濃度變化、溫度變化)。2.想規(guī)律聯(lián)想外界條的改變對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響規(guī)律。3.作判斷根據(jù)圖象中表現(xiàn)的關(guān)系與所學(xué)規(guī)律相對(duì)比,作出符合題目要求的判斷。典例3 對(duì)于反應(yīng)2A(g)+B(g) 2C(g) ΔH<0,下列圖象正確的是( )A.①④ B.②③ C.①③ D.②④聽(tīng)記錄:
變式訓(xùn)練3 在某一容積可變的密閉容器中,可逆反應(yīng)A(g)+B(g) xC(g) ΔH,符合圖象(Ⅰ)所示關(guān)系。由此推斷,對(duì)圖象(Ⅱ)的說(shuō)法不正確的是( )A.p3>p4,Y軸表示A的轉(zhuǎn)化率B.p3>p4,Y軸表示B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)C.p3>p4,Y軸表示混合氣體的密度D.p3>p4,Y軸表示混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量
參考答案前準(zhǔn)備區(qū)1.(1)濃度 溫度 壓強(qiáng) 相等(3)C [本題考查了化學(xué)平衡移動(dòng)的實(shí)質(zhì);瘜W(xué)平衡移動(dòng)的實(shí)質(zhì)是正、逆反應(yīng)速率不相等。A中速率發(fā)生了改變,但可能正、逆反應(yīng)速率同等程度的改變,使兩者速率再次相等;對(duì)于氣體體積相等的反應(yīng),壓強(qiáng)的改變對(duì)正、逆反應(yīng)速率的影響相同;D中催化劑同等程度地改變了正、逆反應(yīng)速率。]2.(1)實(shí)驗(yàn)Ⅰ:黃 橙 橙 黃 逆反應(yīng) 橙 c(H+) 正反應(yīng) 黃 實(shí)驗(yàn)Ⅱ:紅 紅 紅色變淺 紅褐色沉淀 紅色變淺 紅褐色沉淀 正反應(yīng) 逆反應(yīng) 基本規(guī)律:增大 減小 減小 增大(2)加深 變淺 加深 c(NO2) 吸熱反應(yīng) 變淺 c(NO2) 放熱反應(yīng) 吸熱 放熱(3)體積減小 體積增大(4)同等程度 無(wú)影響 時(shí)間3.溫度 壓強(qiáng) 濃度 減弱這種改變堂活動(dòng)區(qū)一、增大 > 正反應(yīng) 減小 < 逆反應(yīng) 增大 > 逆反應(yīng) 減小 > 正反應(yīng) 增大 > 逆反應(yīng) 減小 > 正反應(yīng) 不變 不移動(dòng) 減小 減小 氣體體積增大 加快。思考:平衡不一定移動(dòng),若速率改變后,v正=v逆,平衡不移動(dòng),若v正≠v逆,則平衡發(fā)生移動(dòng)。若平衡發(fā)生移動(dòng),說(shuō)明v正≠v逆,即化學(xué)反應(yīng)速率一定發(fā)生改變。典例1 C [由表知,體積不變升高溫度,c(Y)增大,平衡右移,因升高溫度,平衡向吸熱方向移動(dòng),說(shuō)明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),Q>0,B、D錯(cuò);溫度不變,容器體積增大,即由1 L變?yōu)? L,若平衡不移動(dòng),此時(shí)c(Y)應(yīng)減小為原一半,現(xiàn)c(Y)比原的一半大,即減壓,平衡向右移動(dòng),向氣體體積增大的方向移動(dòng),所以m<n,A錯(cuò);因?yàn)閙<n,增大壓強(qiáng),平衡向左移動(dòng),所以Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少,故C正確。]變式訓(xùn)練1 C [本題考查了影響化學(xué)平衡的因素。減小壓強(qiáng),體積增大,反應(yīng)物和生成物的濃度均降低,則正、逆反應(yīng)速率都減小,減小壓強(qiáng),平衡向體積增大的方向移動(dòng),即平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則v逆>v正。]二、1.(3)減弱 消除2.不能。建立新平衡所需的時(shí)間取決于反應(yīng)速率的大小,而勒夏特列原理只能用判斷平衡移動(dòng)的方向。典例2 B [增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),即反應(yīng)物中氣體的計(jì)量數(shù)之和小于生成物中氣體的計(jì)量數(shù)之和,據(jù)此可排除A、C、D項(xiàng);降溫平衡也向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),而B(niǎo)項(xiàng)恰為吸熱反應(yīng),確定答案為B。]變式訓(xùn)練2 B典例3 A [首先要知道該反應(yīng)是氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的放熱反應(yīng),此反應(yīng)的平衡體系受壓強(qiáng)的影響:增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率增大,B的含量減小,C的含量增大;升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率減小,B的含量增大,C的含量減小。①圖象表示B的含量隨溫度升高而增加,則符合此反應(yīng)。另外,從反應(yīng)開(kāi)始到建立平衡,溫度越高,到達(dá)平衡的時(shí)間越短。由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng),建立平衡后,溫度越高,B的含量就應(yīng)越多。同理推知④圖象正確,符合上述平衡體系,②、③圖象不符合題意。]變式訓(xùn)練3 B [根據(jù)圖Ⅰ中三個(gè)狀態(tài)下到達(dá)平衡的時(shí)間可知T1>T2,p1<p2;溫度從T1降至T2,C的百分含量增大,故正反應(yīng)放熱,ΔH<0;壓強(qiáng)從p1增至p2,C的百分含量增大,故方程式中C的系數(shù)0<x<2,x=1;所以B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨溫度升高而增大,隨壓強(qiáng)增大而減小,B項(xiàng)描述與圖Ⅱ不符,A、C、D項(xiàng)描述正確。]
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