苏教版高中化学选修四《化学反应原理》《化学平衡的移动》学案新版.docx

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苏教版高中化学选修四《化学反应原理》《化学平衡的移动》学案新版

第三单元化学平衡的移动

问题导入

1.在化工生产中，为了充分利用一种原料，经常让另一种与之反应的原料过量。

如制硫酸中利用“2SO2+O2

2SO3”这一反应制取SO3，为了使SO2充分利用，常通入过量的O2，为什么这样操作呢？

其原理是什么？

2.一个可逆反应达到平衡后，若外界条件改变，平衡将发生移动。

你知道哪些外界条件的改变能使化学平衡发生移动？

移动方向如何？

基础知识

1.化学平衡的移动，就是改变_____________，破坏_____________，建立起_____________。

2._____________反应物浓度或_____________生成物浓度，平衡向_____________反应方向移动。

_____________体系压强，平衡向_____________的方向移动。

_____________体系温度，平衡向_____________方向移动。

3.勒夏特列原理（也叫______________）：

改变______________，平衡将向_____________的方向移动。

课堂互动

三点剖析

重点温度、浓度对化学平衡的影响

1.温度对化学平衡的影响

温度通过影响化学平衡常数，而使平衡发生移动。

（1）温度升高，若K增大，则反应将向生成物浓度增大、反应物浓度减小的方向移动，正好是吸热的方向。

温度升高，若K减小，则反应将向生成物浓度减小，反应物浓度增大的方向移动，也是吸热方向。

规律：

温度升高，平衡将向吸热方向移动。

（2）温度降低，若K减小，则反应将向反应物浓度增大、生成物浓度减小的方向移动，向放热的方向移动。

温度降低，若K增大，则反应将向反应物浓度减小、生成物浓度增大的方向移动，向放热方向移动。

规律：

温度降低，平衡向放热方向移动。

2.浓度对化学平衡的影响

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，都可以使平衡向着正反应方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使平衡向着逆反应方向移动。

注意：

（1）增加固体或纯液体的量，由于浓度不变，所以化学平衡不移动。

例如，可逆反应C（s）+H2O（g）

CO（g）+H2（g），在某温度达到平衡后，增加或移去一部分C固体，化学平衡不移动。

（2）在溶液中进行的反应，如果稀释溶液，反应物浓度减小，生成物浓度也减小，v（正）减小，v（逆）也减小，但减小的程度不同，总的结果是化学平衡向反应方程式中化学计量数之和大的方向移动。

【例1】若C+CO2

2CO（正反应为吸热反应），反应速率为v1,N2+3H2

2NH3（正反应为放热反应），反应速率为v2,对于上述两个反应，当温度升高时，v1和v2的变化情况是（）

A.同时增大B.同时减小C.v1增大，v2减小D.v1减小，v2增大

解析：

误以为升高温度，对吸热反应，其速率是增加的，对放热反应其速率是减小的，故错选C。

根据温度对化学反应速率的影响结果知：

升高温度，不管该化学反应是吸热反应还是放热反应，化学反应速率均加快，只不过加快的程度不同而已。

答案：

A

难点1压强对化学平衡影响的探究

其他条件不变时，增大压强，会使平衡向着气体体积缩小的反应方向移动；减小压强，会使平衡向着气体体积增大的反应方向移动。

说明：

（1）化学平衡移动的过程是可逆反应中旧化学平衡破坏、新化学平衡建立的过程。

旧化学平衡的破坏就是改变v（正）=v（逆）的关系，因此，无气态物质存在的化学平衡，由于改变压强不能改变化学反应速率，所以改变压强不能使无气态物质存在的化学平衡发生移动。

（2）像2HI（g）

H2（g）+I2（g）、3Fe（s）+4H2O（g）

4H2（g）+Fe3O4（s）等可逆反应，由于反应前后气体体积守恒，改变压强后正、逆反应速率同时、同幅度地改变，因此增大或减小压强不能使其化学平衡发生移动。

（3）在容积不变的密闭容器中，气体反应已达平衡，若向该容器中充入一种不能发生化学反应的气体，化学平衡不移动，原因是气态反应物、生成物的浓度未变化。

例如可逆反应2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）,达到平衡后，在温度和气体体积不变的条件下充入N2，因c（SO2）、c（O2）和c（SO3）均未发生变化，故化学平衡不移动。

（4）在容积可变的恒压容器中，充入一种不反应的气体，这时尽管总压强不变，但各气态物质的浓度发生了变化，故应考虑化学平衡发生移动的问题。

例如可逆反应N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）和3Fe（s）+4H2O（g）

4H2（g）+Fe3O4（s）的化学平衡，保持容器内总压强和温度不变充入氦气，前一个化学平衡向逆反应方向移动，后一个化学平衡不移动。

（5）溶液稀释或浓缩与气体减压或增压的化平衡移动规律相似。

例如

3H2（g）+N2（g）

2NH3（g）

减压，平衡向左移动；增压，平衡向右移动。

3SCN-（aq）+Fe3+（aq）

Fe（SCN）3（aq）

稀释，平衡向左移动；浓缩，平衡向右移动。

【例2】在一密闭容器中，反应aA（g）

bB（g）达到平衡后，保持温度不变，将容器体积增大1倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则下列判断正确的是（）

A.平衡向正反应方向移动了B.物质A的转化率减小了

C.物质B的质量分数增加了D.a＞b

解析：

容器增大1倍，A、B的浓度瞬间应为原来的50%，而题中达新平衡时，B的浓度是原来的60%，说明生成物B的质量、物质的量、质量分数都增大了，平衡向正反应方向移动，容器体积增大，就相当于减压，所以正反应是体积增大的反应，b＞a;平衡正移A的转化率增大。

答案：

AC

难点2平衡图象

平衡图象的类型及解法

化学平衡的有关图象是中学化学中图象知识的一个重要方面，它能把抽象的化学平衡理论形象、直观地表述出来。

学生能熟练地解答化学图象问题，也是现行教学大纲的要求。

分析解答化学平衡图象问题要注意几点：

1.看懂图象：

一看面（横坐标与纵坐标）；二看线（线的走向，变化的趋势）；三看点（线的起点、交点及拐点）；四看要不要作辅助线（如等温线、等压线）。

2.联想规律：

联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律，且要求熟练准确。

第一类图象：

平衡体系中某个量作纵坐标，压强p或温度T作横坐标的变化曲线，如图1、图2。

纵轴可表示平衡转化率、各组分含量、组合物质的量等。

这类图象的分析方法是“定一议二”，当有多条曲线及两个以上条件时，要固定其中一个条件，分析其他条件之间的关系，必要时，作一辅助线分析。

第二类图象：

反应速率v作纵坐标，时间t作横坐标，即vt图象，如上图所示。

当条件改变时，判断平衡移动的方法是：

看v（正）、v（逆）的高低判断移动的方向。

若v（正）＞v（逆），平衡向正反应方向移动；若v（正）＜v（逆），平衡向逆反应方向移动。

再看v（正）、v（逆）的连续或跳跃，判断影响平衡的条件。

如果v（正）、v（逆）有一个连续，另一个突变，那么一般是因改变浓度条件引起的；如果v（正）、v（逆）同时有突变，则可能是压强、温度或催化剂等条件改变引起的。

图3和图4仅以增加反应物的浓度或减小生成物的浓度而引起的vt变化图象为例。

图3是增加反应物浓度，v′（正）突变，v′（逆）连续，且v′（正）大于v′（逆），所以化学平衡向正反应方向移动。

图4是减小生成物浓度,v′（逆）突变，v′（正）连续，但v′（正）大于v′（逆），所以化学平衡向正反应方向移动。

【例3】用来表示可逆反应2A（g）+B（g）

2C（g）（正反应为放热反应）的正确图象为（）

解析：

此反应的特点是气体总体积减小、放热的可逆反应。

A项，温度越高，达到平衡的时间越短，但温度升高平衡左移，C的质量分数要降低，所以A正确。

B项，表示温度与v的关系，随着温度的升高，v（正）与v（逆）的总体趋势却下降，所以不正确。

C项，随着压强的增大，v（正）、v（逆）都增大，但对正反应速率影响更大。

D项，随着温度的升高，A的转化率应当降低。

答案：

AC

各个击破

类题演练1

某体积可变的密闭容器中盛有适量的A和B的混合气体，在一定条件下发生反应：

A+3B

2C，若维持温度和压强不变，当达到平衡时，容器的体积为VL，其中A物质在不同时间的物质的量浓度（mol·L-1）记录如下表。

根据上述数据，完成下列填空。

（1）实验1，反应在10—20min时间内A的平均反应速率为__________mol·（L·min）-1。

（2）实验2，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“＞”“=”“＜”），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”“放热”）反应。

理由是______________________________________________________________。

类题演练2

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，在相同温度下发生如下反应：

2SO2+O2

2SO3（g）,并达到平衡。

在这一过程中，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的转化率为（）

A.等于p%B.大于p%C.小于p%D.无法判断

变式训练1

在密闭容器中进行下列反应CO2（g）+C（s）

2CO（g）ΔH＞0，达到平衡后，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（CO）________________。

（2）减小密闭容器体积，保持温度不变，则平衡________________，c（CO2）________________。

（3）通入N2，保持密闭容器体积和温度不变，则平衡_____________，c（CO2______________。

（4）保持密闭容器体积不变，升高温度，则平衡________________，c（CO）________________.

变式训练2

在一密闭容器中充入1molNO2，建立平衡2NO2

N2O4，测得NO2的转化率为a%。

在其他条件不变时，再充入1molNO2，待新平衡建立时，又测得NO2的转化率为b%,问a、b值的大小关系？

类题演练3

在密闭容器中通入A、B两种气体，在一定条件下反应：

2A（g）+B（g）

2C（g）（放热），达平衡后，改变一个条件（x），下列量（y）一定符合图中曲线所示变化的是（）

x

y

A

温度

混合气体平均相对分子质量

B

压强

B的浓度

C

再加入A

B的转化率

D

再加入B

C的体积分数

变式训练3

反应：

L（s）+aG（g）

bR（g）达到化学平衡时，温度和压强对该反应的影响如下图所示。

图中p1＞p2,x轴表示温度，y轴表示平衡混合气体中G的体积分数。

据此判断（）

A.上述反应是放热反应B.上述反应是吸热反应

C.a＞bD.a＜b

变式训练4

已知反应：

3A（g）+B（g）

C（s）+4D（g）ΔH＜0。

下图中a、b表示在一定条件下，D的体积分数随时间t的变化情况。

若使曲线b变为曲线a，可采取的措施是（）

A.增加C的质量B.升高温度

C.缩小反应容器的体积（加压）D.减小B的浓度

课后集训

基础达标

1.一真空定容的密闭容器中盛有1molPCl3，发生反应PCl5（g）

PCl3（g）+Cl2（g）,一定条件下平衡时PCl5所占的体积百分数为M，若相同条件相同容器中，最初放入2molPCl5，则平衡时，PCl5的体积百分数为N，下列结论正确的是（）

A.M＞NB.M=NC.M＜ND.无法比较

2.一定量的混合气体在密闭容器中发生如下反应：

xA（g）+yB（g）

zC（g）达到平衡后，测得A浓度为0.5mol·L-1，当恒温下将密闭容器的容积扩大到两倍再达到平衡后，测得A浓度为0.3mol·L-1，则下列叙述正确的是（）

A.平衡向正反应方向移动B.x+y＞z

C.C的体积分数降低D.B的转化率提高

3.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（）

A.对盛在烧杯（敞口）内的氨水加热，氨水中

浓度减小

B.对石灰的悬浊液加热使温度升高，悬浊液中Ca（OH）2固体的含量增加

C.高压有利于合成氨的反应

D.500℃左右比室温更有利于合成氨的反应

4.在某温度下，反应：

ClF（g）+F2（g）

ClF3（g）（正反应为放热反应）在密闭容器中达到平衡。

下列说法正确的是（）

A.温度不变，缩小体积，ClF的转化率增大

B.温度不变，增大体积，ClF3的产率增高

C.升高温度，增大体积，有利于平衡向正反应方向移动

D.降低温度，体积不变，F2的转化率降低

5.下列说法中错误的是（）

A.对于有气体参与的平衡体系，若增大压强，使平衡向逆反应方向移动，则在新平衡前的逆反应速率大于正反应速率

B.对于气体的可逆反应，如果气体的平均相对分子质量保持不变时，则此可逆反应就达到了平衡状态

C.对于可逆反应达到平衡时，当增大反应物的浓度达到新的平衡时，则此反应物的转化率一定会提高

D.对于可逆反应：

2NO2（g）

2NO（g）+O2（g）达到平衡时，将各气体成分的浓度都增大一倍，则平衡向左移动

6.对于可逆反应：

N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）（正反应为放热反应），下列说法中正确的是（）

A.达到平衡时，NH3的生成速率等于NH3的分解速率

B.达到平衡时，反应物和生成物的浓度一定相等

C.达到平衡时，若加入N2，在重新达到平衡时，NH3的浓度比原平衡时增大，氢气的浓度比原平衡时减小

D.达到平衡时，若升高温度，加快了吸热反应的速率，降低了放热反应的速率，所以平衡向逆反应方向移动

综合运用

7.在一个容积为6L的密闭容器中，放入3LX（g）和2LY（g），在一定条件下发生下列反应：

4X（g）+3Y（g）

2Q（g）+nR（g），达到平衡后，容器内温度不变，混合气体的压强比原来增加5%，X的浓度减小

则该反应中方程式的n值是（）

A.3B.4C.5D.6

8.已建立化学平衡的可逆反应，当改变条件使化学平衡向正方向移动时，下列有关叙述正确的是（）

①生成物体积分数一定增加②生成物的产量一定增加③反应物的转化率一定增大④反应物浓度一定降低⑤正反应速率一定大于逆反应速率⑥使用了合适的催化剂

A.①②B.②⑤C.⑤D.④⑥

9.恒温恒压下，在容积可变的密闭容器中，反应2NO2（g）

N2O4（g）达到平衡后，再向容器中通入一定量的NO2，又达到平衡时，N2O4的体积分数（）

A.不变B.增大C.减小D.无法判断

10.牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5（PO4）3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：

Ca5（PO4）3OH（固）

5Ca2++3

+OH-。

进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是___________________________________。

已知Ca5（PO4）3F（固）的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚固。

当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因是_________________________________。

根据以上原理，请你提出一种其他促进矿化的方法

____________________________________________________________________。

11.如右图所示，将4molSO2和2molO2混合置于体积可变的等压容器中，在一定温度下发生如下反应：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）（正反应为放热反应）。

该反应达到平衡状态A时，测得气体总物质的量为4.2mol。

若SO2，O2,SO3的起始物质的量分别用a,b,c表示，回答下列问题。

（1）在达到平衡状态向A的容器中通入少量O2，体系中SO2的体积分数____________（填“增大”“减小”或“不变”），若要使SO2的体积分数再变到与平衡状态A相同，可采取的措施有：

____________或____________。

（2）若起始时a=1.2mol,b=0.6mol,且达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态A相同，则起始时c的取值为____________。

（3）若要使反应开始时向逆反应方向进行，且达到平衡后各气体的物质的量与平衡状态A相同，则起始时c的取值范围是____________。

12.将1molA气体在较高温度下放入一密闭容器下，使其分解，A（g）

2B（g）,当有40%的A分解时，达到平衡，平衡时反应混合气体的平均摩尔质量为65.7g·mol-1,求A的摩尔质量。

拓展探究

13.将等物质的量的A、B、C、D四种物质混合，发生如下反应：

aA+bB

cC（s）+dD。

当反应进行一定时间后，测得A减小了nmol,B减小了

mol,C增加了

mol,D增加了nmol,此时达到化学平衡。

（1）该化学反应中各物质的系数为

a=_____________,b=_____________,c=_____________,d=_____________。

（2）若只改变压强，反应速率发生变化，但平衡不发生移动，该反应中各物质的聚集状态是A_____________，B_____________，C_____________，D_____________。

（3）若只升高温度，反应一段时间后，测得四种物质的量又达到相等，则该反应为_____________（填“放热”或“吸热”）反应。

14.在763K、3.04×104kPa时，用CO和H2为原料合成CH3OH，存在下列平衡：

CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g），当原料中H2和CO的比例不同时，对CO的转化率及平衡混合气中甲醇的体积分数都有影响。

（1）设H2和CO的起始物质的量比为m,平衡时CO的转化率为a,平衡混合物中甲醇的体积分数为y,试推断y、a、m三者的相互关系，并用y=f（a·m）的函数表达式表示出来。

（2）将表中已知数据代入导出的表达式中，把计算结果填入空格中。

m

a

y

1

0.25

2

0.45

3

19.35%

（3）根据表中数据，判断用CO和H2合成甲醇时，H2和CO的最佳体积比是多少？

并简述依据。

参考答案

课前预习

问题导入

1.答案：

1.当反应达平衡时，加入O2，使平衡向右移动，从而增加SO2的利用率。

2.答案:

浓度、温度、压强

增大（减小）反应物浓度或减小（增大）生成物浓度，平衡朝着正（逆）反应方向移动。

增大（减小）体系压强，平衡朝着气态物质减少（增多）的方向移动。

升高（降低）体系温度，平衡朝着吸（放）热方向移动。

基础知识

1.答案:

外界条件原有的平衡状态新的平衡状态的过程

2.答案:

增大（减小）减小（增大）正（逆）增大（减小）气态物质减小（增多）升高（降低）吸（放）热

3.答案:

化学平衡移动原理影响化学平衡的一个因素能够减弱这种改变

课堂互动

各个击破

类题演练1解析：

（1）根据反应速率公式

v1（A）=

=0.013mol·（L·min）-1。

（2）由于实验1，2达到的平衡状态相同，则相同外界条件下，只有A的初始浓度相同，才能达此结果。

故c2=1.0mol·L-1。

由于A的起始浓度、平衡转化率都相同，但实验2达到平衡所需时间比实验1短，即反应速率快。

从影响反应速率的因素：

浓度（已相同）、压强（已相同）、温度（已相同）、催化剂（能提高反应速率，但不能改变转化率）等分析，可推测实验2中使用了催化剂。

（3）实验1、3反应温度相同，而达到平衡时A的浓度不同，并且比实验1大。

所以c3＞1.0mol·L-1，由表中数据对比可知v3＞v1。

（4）在A的起始浓度相同时，升高温度，A的平衡浓度下降，说明平衡向正反应方向移动，故该反应的正反应方向是吸热反应。

答案：

（1）0.013

（2）1.0使用催化剂

（3）＞＞

（4）吸热在A的起始浓度相同时，升高温度，A的平衡浓度下降，说明平衡向正反应方向移动，故反应是吸热反应

类题演练2解析：

该反应是一个气体体积缩小的反应，增大压强会使平衡正向移动，从而使反应物的转化率增大。

在甲、乙两容器中发生的反应，起始状态相同，但终态不同。

甲容器在定容的情况下达到平衡，则达平衡时压强减小；乙容器在定压的情况下达到平衡，则达平衡时体积缩小。

综合分析；平衡时乙容器中的压强大于甲容器中的压强；故乙容器中SO2的转化率大于甲容器。

答案：

B

变式训练1解析：

（1）C为固体，增加C，其浓度并不变，平衡不发生移动；

（2）减少容器体积，相当于增大加强，向气体体积减小的方向移动；

（3）通入的N2不参加反应，并且密闭容器体积和温度不变时，各物质的浓度并不变，平衡不发生移动；

（4）其他条件相同，升高温度，平衡向吸热方向移动。

答案：

（1）不移动不变

（2）向逆反应方向移动增大

（3）不移动不变

（4）向正反应方向移动增大

变式训练2解析：

如题图所示，当第Ⅰ次达到平衡时，条件为V、p、T，转化率α（NO2）=a%。

再加入1molNO2,与起始2molNO2在V、p、T条件下达平衡是一样的，若从2molNO2开始，p、T不变体积为2V，则与平衡Ⅰ等效，达平衡时α（NO2）也为a%。

只需压缩体积2V→V,就与第Ⅱ次达到的平衡一样，而题给反应正方向是气体体积减小的反应，压缩平衡会向正反应方向移动，即达平衡Ⅱ时NO2的转化率b%必然大于a%。

答案：

b%＞a%或b＞a

类题演练3解析：

因正反应放热，升温，平衡向逆反应方向移动，混合气体物质的量增大，平均相对分子质量减小，A不正确；加压平衡向正反应方向移动，B的物质的量减小，但加压体积减小导致浓度增大，这个改变不足以通过平衡的移动彻底消除，只能减弱，故最终B的浓度是增大的，符合题意；再加入A，平衡向正反应方向移动，B的转化率增大，C正确；再加入B，平衡向正反应方向移动，C的物质的量增大，但体积分数不一定增大，一般要减小，故D不正确。

答案：

BC

变式训练3解析：

由图象可知，随温度的升高（其他条件一定）G的体积分数减小，说明的平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应；其他条件不变时，压强增大，G的体积分数增大平衡向左移动，说明a＜b。

答案：

BD

变式训练4解析：

若使曲线b变为曲线a，则说明只加快反应速率而不影响平衡。

由于C是固体，增加C的质量对平衡和反应速率均无影响；升温会改变平衡的曲线；减小B的浓度，会使反应速率减小；而缩小反应容器的体积（加压），由于反应是等体积反应，不改变平衡曲线，却能加快反应速率。

答案：

C

课后集训

1.解析：

通入2molPCl5，可认为分两次，每次均通入1molPCl5，如果是在恒压条件下（即把容器的体积扩大为原来的2倍），那么反应达到平衡时PCl5所占体积分数小，使之恢复到原体积，在这个过程中，因压强增大，平衡向逆反应方向移动，PCl5所占体积分数增大，N＞M。