苏教版化学选修四专题二第三单元化学平衡的移动讲义设计无答案.docx
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苏教版化学选修四专题二第三单元化学平衡的移动讲义设计无答案
选修化学反应原理专题二第三单元 化学平衡的移动
化学平衡的移动
1.由于反应条件的变化,可逆反应由原平衡状态变为新平衡状态的过程,称为化学平衡移动。
2.平衡移动方向的判断
(1)根据速率判断
①若v(正)>v(逆),则平衡向正反应方向移动。
②若v(正)=v(逆),则平衡不移动。
③若v(正) (2)根据体系中物质的浓度(或物质的量、或百分含量)判断 如果平衡移动的结果是使体系中反应物的浓度(或物质的量、或百分含量)减小,则平衡正向移动或向右移动,反之,平衡逆向移动或向左移动。 化学平衡的影响因素 1.浓度 (1)实验探究 ①实验原理: Cr2O +H2O 2CrO +2H+ 橙色 黄色 ②实验步骤: Ⅰ.向试管中加入4mL0.1mol·L-1的K2Cr2O7溶液,再滴加数滴1mol·L-1NaOH溶液。 Ⅱ.向上述溶液中滴加1mol·L-1HNO3溶液。 实验现象 结论 实验Ⅰ 滴加NaOH溶液后,溶液橙色变浅,逐渐变为黄色 平衡向正反应方向移动 实验Ⅱ 滴加HNO3后,溶液黄色变浅,逐渐变为橙色 平衡向逆反应方向移动 (2)应用 适当增加相对廉价的反应物(或及时分离出生成物),从而提高产物产量,降低成本。 2.压强 (1)压强对平衡移动的影响的实例探讨 可逆反应 平衡常数 表达式 改变压强对平衡的影响 增大压强 减小压强 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) K= 正向移动 逆向移动 N2O4(g) 2NO2(g) K= 逆向移动 正向移动 FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) K= 不移动 不移动 3.温度 (1)实验探究 实验现象 溶液由紫色变为蓝色 溶液不变色 溶液由紫色变为粉红色 实验结论 升高温度,平衡向正反应方向移动;降低温度,平衡向逆反应方向移动 (2)结论(其他条件不变化时) 升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动; 降低温度,化学平衡向放热反应方向移动。 4.催化剂 催化剂能同等程度的改变(一般为增大)正、逆反应的速率,对化学平衡移动无影响,但能缩短达到平衡所需的时间。 勒夏特列原理 1.概念 如果改变影响平衡的一个因素(如浓度、压强或温度),平衡将向能够减弱这种改变的方向移动,也称化学平衡移动原理。 2.应用 工业合成氨反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0 措施 原因 加入过量的N2 促进平衡正向移动,提高H2的转化率 采用适当的催化剂 加快反应速率 采用高压 有利于平衡向正反应方向移动 采用较高温度 加快反应速率同时提高催化剂的活性 将氨液化并及时分离 有利于平衡向正反应方向移动 例1 在450℃时,反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0达到平衡状态,若体系中只改变下列条件,请把影响结果填入表中: 改变条件 正反应速率 逆反应速率 平衡移动 N2的转化率 (1)增大N2的浓度 (2)增大NH3的浓度 (3)减小NH3的浓度 (4)增大压强 (5)升高温度 (6)加入催化剂 (7)体积不变充入氖气 训练1.对可逆反应2A(s)+3B(g) C(g)+2D(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡,下列有关叙述正确的是( ) ①增加A的量,平衡向逆反应方向移动 ②升高温度,平衡向逆反应方向移动,v正减小 ③压强增大一倍,平衡不移动,v正、v逆不变 ④增大B的浓度,v正>v逆 ⑤加入催化剂,B的转化率提高 A.①② B.④ C.③ D.④⑤ 对勒夏特列原理的理解 勒夏特列原理: 改变影响化学平衡的一个因素,平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 理解勒夏特列原理需注意以下几个方面: 1.影响平衡的因素: 浓度、压强、温度。 2.原理的适用范围: 只适用于一个条件发生变化的情况(即温度或压强或一种物质的浓度),当多个条件同时发生变化时,情况比较复杂。 3.平衡移动的结果: 只能减弱(不可能抵消)外界条件的变化。 例2(双选)在一恒容密闭容器中,反应A(g)+B(g) C(g)达到平衡,若增大A的浓度,使平衡右移,并达到新的平衡,下列说法正确的是( ) A.A的浓度一定比原平衡大 B.A的转化率增大 C.C的百分含量一定大于原平衡C的百分含量 D.B的转化率一定增大 训练2.下列事实,不能用平衡移动原理解释的是( ) A.反应CO+NO2 CO2+NO ΔH<0,升高温度可使平衡向逆反应方向移动 B.合成NH3的反应,为提高NH3的产率,理论上应采取相对较低温度的措施 C.溴水中存在平衡Br2+H2O HBr+HBrO,当加入AgNO3溶液后,溶液颜色变浅 D.对2HI(g) H2(g)+I2(g),增大平衡体系的压强(压缩体积)可使体系颜色变深 在工业生产中选择适宜的生产条件的思路 1.从可逆性、反应前后气体化学计量数的变化、焓变三个角度分析化学反应的特点。 2.根据反应特点具体分析外界条件对速率和平衡的影响;从速率和平衡的角度进行综合分析,再充分考虑实际情况,选出适宜的外界条件。 外界条件 有利于加快速率的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、减小生成物的浓度 不断地补充反应物、及时地分离出生成物 催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的催化剂 温度 高温 ΔH<0 低温 兼顾速率和平衡,考虑催化剂活性的适宜温度 ΔH>0 高温 在设备条件允许的前提下,尽量采取高温并考虑催化剂的活性 压强 高压(有气体参加) ΔV(g)<0 高压 在设备条件允许的前提下,尽量采取高压 ΔV(g)>0 低压 兼顾速率和平衡,选取适宜的压强 例3 对于合成氨的反应来说,使用催化剂和施以高压,下列叙述中正确的是( ) A.都能提高反应速率,都对化学平衡状态无影响 B.都对化学平衡状态有影响,都不影响达到平衡状态所用的时间 C.都能缩短达到平衡状态所用的时间,只有压强对化学平衡状态有影响 D.催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间,而压强无此作用 训练3.某工业生产中发生反应: 2A(g)+B(g) 2M(g) ΔH<0。 下列有关该工业生产的说法正确的是( ) A.工业上合成M时,一定采用高压条件,因为高压有利于M的生成 B.若物质B价廉易得,工业上一般采用加入过量的B,以提高A和B的转化率 C.工业上一般采用较高温度合成M,因温度越高,反应物的转化率越高 D.工业生产中常采用催化剂,因为生产中使用催化剂可提高M的日产量 “惰性”气体对化学平衡的影响 对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0来说: 1.若体系内的压强保持恒定(容器体积是可变的)时,加入氦气,体系内压强恒定,体积必增大,这相当于对原体系中各组分起了稀释作用,因而引起c(N2)、c(H2)、c(NH3)变小,平衡向左移动(相当于减压)。 2.在恒温、恒容下,加入氦气时,平衡不发生移动。 这种条件下加入“惰性”气体,虽平衡体系内的压强增加,但因容器的体积不变,c(N2)、c(H2)、c(NH3)不变,所以平衡不发生移动。 3.对于反应前后气体体积相等的反应[如H2+I2(g) 2HI],当向平衡体系中充入“惰性”气体时,则无论任何情况下平衡都不发生移动。 例在N2+3H2 2NH3的体系中,保持容器中压强和温度不变,充入氩气以增大容器的体积,下列叙述正确的是( ) A.因为压强不变,所以平衡不移动 B.因为体积增大,c(N2)、c(H2)、c(NH3)均减小,v(正)、v(逆)均减小,平衡不移动 C.因为体积增大,相当于减小压强,平衡向体积增大方向移动,即平衡向逆反应方向移动 D.因为加入氩气不参与反应,v(正)、v(逆)均不变,平衡不移动 【课堂练习】 A组: 1.对于任何一个平衡体系,采用以下措施一定会使平衡移动的是( ) A.加入一种反应物 B.升高温度 C.对平衡体系增加压强D.使用催化剂 2.对于平衡CO2(g) CO2(aq) ΔH=-19.75kJ·mol-1,为增大二氧化碳气体在水中的溶解度,应采用的方法是( ) A.升温增压B.降温减压 C.升温减压D.降温增压 3.据报道,在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。 2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g)下列叙述错误的是( ) A.使用Cu—Zn—Fe催化剂可大大提高生产效率 B.反应需在300℃进行可推测该反应是吸热反应 C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率 D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率 4.COCl2(g) CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,当反应达到平衡时,下列措施: ①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体,其中能提高COCl2转化率的是( ) A.①②④B.①④⑥ C.②③⑤D.③⑤⑥ B组: 5.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________热反应,且m+n________p(填“>”、“=”或“<”)。 (2)减压时,A的质量分数________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同)。 (3)若加入B(体积不变),则A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________。 (6)若B是有色物质,A、C均无色,则加入C(体积不变)时混合物颜色________;而维持容器内压强不变,充入氖气时,混合物颜色________。 (填“变深”、“变浅”或“不变”) 【课后练习】 A组: 1.下列叙述中说明某化学平衡一定发生移动的是( ) 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 2.向紫色Cr2(SO4)3溶液中,加入NaOH溶液至析出蓝灰色沉淀,此时,溶液中存在着如下平衡: Cr3+(紫色)+3OH Cr(OH)3(蓝灰色) CrO (绿色)+H++H2O,将上述悬浊液等分成两份a和b。 向a试管中加入适量的NaOH溶液,向b试管中加入适量的H2SO4溶液。 a、b试管中溶液颜色最终分别为( ) A B C D a试管 紫色 蓝灰色 蓝色 绿色 b试管 绿色 绿色 紫色 紫色 3.右图是关于反应: A2(g)+3B2(g) 2C(g)(正反应为放热反应)的平衡移动图象,影响平衡移动的原因可能是( ) A.升高温度,同时加压 B.降低温度,同时减压 C.增大反应物浓度,同时减小生成物浓度 D.增大反应物浓度,同时使用催化剂 4.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是( ) A.开启啤酒后,瓶中马上泛起大量泡沫 B.钢铁在潮湿的空气中容易生锈 C.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气 D.工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率 5.某温度下,N2O4(g) 2NO2(g) ΔH>0。 在密闭容器中达到平衡,下列说法不正确的是( ) A.加压时(体积变小),将使正反应速率增大,平衡向逆反应方向移动 B.保持体积不变,加入少许NO2,将使正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动 C.保持体积不变,加入少许N2O4,再达到平衡时,颜色变深 D.保持体积不变,升高温度,再达到平衡时颜色变深 6.体积相同的甲、乙两个容器中,分别都充有等物质的量的SO2和O2,在相同温度下发生反应: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),并达到平衡。 在这个过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的转化率为p%,则乙容器中SO2的转化率( ) A.等于p% B.大于p% C.小于p%D.无法判断 7.在一定条件下,对于反应mA(g)+nB(g) cC(g)+dD(g),C物质的质量分数w(C)与温度、压强的关系如图所示,下列判断正确的是( ) A.ΔH<0,m+n B.ΔH>0,m+n>c+d C.ΔH>0,m+n D.ΔH<0,m+n>c+d 8.现有下列两个图象: 下列反应中符合两图象的是( ) Ⅰ Ⅱ A.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0 B.2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g) ΔH>0 C.4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0 D.H2(g)+CO(g) C(s)+H2O(g) ΔH>0 9.反应2X(g)+Y(g) 2Z(g) ΔH<0,在不同温度(T1和T2)下,产物Z的物质的量n与反应时间t的关系如图所示,则下列判断中正确的是( ) A.T1 C.T1>T2,p1>p2D.T1>T2,p1 10.在一密闭容器中,反应aA(g) bB(g)达到平衡后,保持温度不变,将容器体积缩小一半,当达到新平衡时,B的浓度是原来的1.6倍,则( ) A.平衡向正反应方向移动了 B.物质A的转化率增大了 C.物质B的质量分数减小了 D.a>b 11.在一定条件下,可逆反应: mA+nB pC达到平衡,若: (1)A、B、C都是气体,减小压强,平衡向正反应方向移动,则m+n和p的关系是________。 (2)A、C是气体,增加B的量,平衡不移动,则B为________态。 (3)A、C是气体,而且m+n=p,增大压强可使平衡发生移动,则平衡移动的方向是________。 (4)加热后,可使C的质量增加,则正反应是________反应(填“放热”或“吸热”)。 B组: 13.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,平衡________,c(CO2)________。 (2)缩小反应容器的容积,保持温度不变,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)________。 14.某化学反应2A(g) 2B(g)+D(g)在四种不同条件下进行,B、D起始浓度为0,反应物A的浓度(mol·L-1)随反应时间(min)的变化情况,见下表 实验 序号 温度 0min 10min 20min 30min 40min 50min 60min 1 800℃ 1.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.50 2 800℃ c2 0.60 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 3 800℃ c3 0.92 0.75 0.63 0.60 0.60 0.60 4 820℃ 1.0 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 根据上述数据,完成下列填空: (1)在实验1中,反应在10min至20min时间内平均速率为v(A)=________mol·L-1·min-1。 (2)在实验2中,A的初始浓度c2=________mol·L-1,反应经20min就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是________。 (3)设实验3的反应速率为v3,实验1的反应速率为v1,则v3______v1(填“>”、“<”或“=”),且c3______1.0mol·L-1(填“>”、“<”或“=”)。 (4)比较实验4和实验1,可推测该反应是______(填“吸热”或“放热”)反应。 理由是__________________。 (5)对于实验4在30min时,若减小反应容器的容积,则v(正)________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),v(逆)________,v(正)________v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。 (6)若实验3在30min时突然升温至820℃,则v(正)________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),v(逆)______,v(正)________v(逆)(填“>”、“<”或“=”),试画出两种温度条件下c(A)与t(时间)的变化关系图。
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