2022-2023學(xué)年魯科版選擇性必修1 第2章 第2節(jié)　第3課時　反應(yīng)條件對化學(xué)平衡的影響 學(xué)案

1、第3課時反應(yīng)條件對化學(xué)平衡的影響學(xué)習(xí)目標通過實驗探究,了解濃度、壓強、溫度對化學(xué)平衡的影響。學(xué)習(xí)任務(wù)1化學(xué)平衡移動一、化學(xué)平衡狀態(tài)及其判斷1.化學(xué)平衡狀態(tài)當(dāng)一個可逆反應(yīng)進行到v正=v逆0的狀態(tài)時,此時反應(yīng)物和生成物濃度不再隨時間改變而變化,這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài),簡稱化學(xué)平衡。2.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷(1)動態(tài)標志:v正=v逆0同種物質(zhì):同一物質(zhì)的生成速率等于消耗速率。不同物質(zhì):必須標明是“異向”的反應(yīng)速率關(guān)系。如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),v正(A)v逆(B)=ab時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。(2)靜態(tài)標志:各種“量”不變各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量或濃度不變。各物質(zhì)的百分含量(物質(zhì)的

2、量分數(shù)、質(zhì)量分數(shù)等)不變。溫度、壓強(化學(xué)方程式兩邊氣體體積不相等)或顏色(某組分有顏色)不變?？傊?若物理量由變量變成了不變量,則表明該可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài);若物理量為“不變量”,則不能作為平衡標志。二、化學(xué)平衡移動1.化學(xué)平衡移動的概念與實質(zhì)(1)概念:化學(xué)反應(yīng)由一種平衡狀態(tài)變?yōu)榱硪环N平衡狀態(tài)的過程稱為化學(xué)平衡移動。(2)實質(zhì):平衡遭到破壞導(dǎo)致v正v逆,致使平衡變?yōu)榱硪粻顟B(tài)。2.化學(xué)平衡移動的過程分析微點撥:不平衡(v正v逆)平衡(v正=v逆0),是平衡建立過程,不能稱平衡移動。平衡(v正=v逆0)破壞(v正v逆)再平衡(v正=v逆0)才叫平衡移動。3.化學(xué)平衡移動方向的判斷(1)反應(yīng)速率

3、角度。條件改變?nèi)魐正=v逆0,平衡不移動若v正v逆,平衡向正反應(yīng)方向移動若v正v逆,平衡向逆反應(yīng)方向移動(2)濃度商角度。條件改變?nèi)鬛K,平衡逆向移動若Q=K,平衡不移動工業(yè)廢氣、汽車尾氣排放出的氮氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì),其綜合治理是當(dāng)前重要的研究課題。汽車尾氣中的NO(g)和CO(g)在一定溫度和催化劑條件下可發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。探究充入惰性氣體對化學(xué)平衡的影響問題1:請寫出此反應(yīng)的濃度商表達式。提示:Q=c2(CO2)c(N2)c2(CO)c2(NO)。問題2:此反應(yīng)在恒溫、恒容容器內(nèi)達到平衡后充入惰性氣體(與平衡無關(guān)氣體,比如氬氣),平衡向哪

4、個方向移動?提示:恒溫、恒容條件下充入惰性氣體后,各組分物質(zhì)的量不變,因為容器體積不變,所以各組分濃度不變,由于濃度不變,所以濃度商Q不變,即Q=K仍然成立,所以平衡不移動。問題3:恒溫、恒壓條件下充入惰性氣體,平衡向哪個方向移動?提示:恒溫、恒壓條件下充入惰性氣體后,各組分物質(zhì)的量不變,但容器體積增大,根據(jù)Q=c2(CO2)c(N2)c2(CO)c2(NO)=n(CO2)V2n(N2)Vn(CO)V2n(NO)V2=n2(CO2)n(N2)n2(CO)n2(NO)V,由于V增大,所以導(dǎo)致QK,平衡逆向移動。充入“惰性氣體”對化學(xué)平衡的影響(1)恒容時,通入惰性氣體,壓強增大,平衡不移動;恒壓

5、時,通入惰性氣體,體積增大,平衡向氣體體積增大的方向移動。(2)在恒容容器中,改變其中一種物質(zhì)的濃度時,必然同時引起壓強的改變,但判斷平衡移動的方向時,應(yīng)以濃度的影響進行分析。(3)對于反應(yīng)前后氣體體積相等的反應(yīng),如H2(g)+I2(g)2HI(g),當(dāng)向平衡體系中充入惰性氣體時,無論任何情況下平衡都不發(fā)生移動。題點一化學(xué)平衡狀態(tài)判斷1.(2021河南洛陽月考)在一定溫度下,向a L密閉容器中加入1 mol X氣體和2 mol Y氣體,發(fā)生如下反應(yīng):X(g)+2Y(g)2Z(g)。此反應(yīng)達到平衡的標志是(A)A.容器內(nèi)壓強不隨時間變化B.容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度相等C.X、Y、Z的速率之比為122D

6、.單位時間消耗0.1 mol X同時生成0.2 mol Z解析:反應(yīng)正向進行時,氣體體積減小,因此隨著反應(yīng)的正向進行,容器內(nèi)壓強減小,當(dāng)容器內(nèi)壓強不隨時間變化時,反應(yīng)達到平衡,A正確;反應(yīng)達到平衡的標志是各物質(zhì)的濃度均不再改變,而非相等,B錯誤;因為化學(xué)方程式中X、Y、Z的系數(shù)之比為122,故同一個反應(yīng)方向,X、Y、Z的速率之比為122恒成立,不能用于判定反應(yīng)是否達到平衡,C錯誤;單位時間消耗0.1 mol X同時生成 0.2 mol Z恒成立,D錯誤。2.(2021安徽蕪湖月考)在兩個恒容的密閉容器中進行下列兩個可逆反應(yīng):甲:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)乙:CO(g)+H2O

7、(g)CO2(g)+H2(g)現(xiàn)有下列狀態(tài):混合氣體平均相對分子質(zhì)量不再改變恒溫時,氣體壓強不再改變各氣體濃度相等絕熱時,反應(yīng)體系溫度保持不變斷裂氫氧鍵速率是斷裂氫氫鍵速率的2倍混合氣體密度不變單位時間內(nèi),消耗的水質(zhì)量與生成氫氣的質(zhì)量之比為91其中能表明甲、乙的容器中反應(yīng)都達到平衡狀態(tài)的是(D)A.B.C.D.解析:乙反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,則無論是否達到平衡狀態(tài),混合氣體平均相對分子質(zhì)量都不改變,不符合題意;乙反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,恒溫時,無論是否達到平衡狀態(tài),氣體壓強都不改變,不符合題意;平衡常數(shù)未知,各氣體濃度相等,不一定達到平衡狀態(tài),不符合題意;絕熱時反應(yīng)體系中溫度保持不變,

8、可說明達到平衡狀態(tài),符合題意;斷裂氫氧鍵速率是斷裂氫氫鍵速率的2倍,可說明正、逆反應(yīng)速率相等,達到平衡狀態(tài),符合題意;乙反應(yīng)中都是氣體參加反應(yīng),無論是否達到平衡狀態(tài),混合氣體密度都不變,不符合題意;單位時間內(nèi),消耗水蒸氣的質(zhì)量與生成氫氣的質(zhì)量之比為91,為正反應(yīng)速率關(guān)系,不能說明達到平衡狀態(tài),不符合題意。綜上分析可知,能夠說明兩反應(yīng)均達到化學(xué)平衡,故選D。題點二化學(xué)平衡移動3.(2021湖北黃岡月考)密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。測得在某溫度下達到平衡時,四種物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2212。保持容器體積、溫度不變,改變下列條件,平衡一定逆向移動的是(B)

9、A.四種物質(zhì)的物質(zhì)的量均變成2倍B.四種物質(zhì)的物質(zhì)的量均變成12C.CO、CO2的物質(zhì)的量均變成2倍D.NO、N2的物質(zhì)的量均增加1 mol解析:平衡常數(shù)K=c(N2)c2(CO2)c2(NO)c2(CO),保持溫度不變則K不變,當(dāng)條件改變時,若Q=K,則仍處于平衡狀態(tài);若QK,則平衡左移。保持容器體積、溫度不變,將四種物質(zhì)的物質(zhì)的量均變成2倍,則Q=2c(N2)2c(CO2)22c(NO)22c(CO)2=12KK,則平衡左移,B符合題意;保持容器體積、溫度不變,若將CO、CO2的物質(zhì)的量均變成2倍,則Q=c(N2)2c(CO2)2c2(NO)2c(CO)2=K,則仍處于平衡狀態(tài),C不符合題

10、意;保持容器體積、溫度不變,若將NO、N2的物質(zhì)的量均增加1 mol,則Q=c(N2)+1Vc2(CO2)c(NO)+1V2c2(CO),難以比較Q與K的相對大小,D不符合題意。4.(2021安徽合肥期中)煤化工通常通過研究不同溫度下平衡常數(shù)以解決各種實際問題?，F(xiàn)將物質(zhì)的量均為0.04 mol的CO(g)和H2O(g)充入2 L密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)。下列說法正確的是(B)溫度/400500800平衡常數(shù)K9.9491A.該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)B.若在500 時進行,CO的平衡轉(zhuǎn)化率為75%C.保持800 不變,向某一體積為1 L的密閉容器

11、中加入該反應(yīng)中四種物質(zhì)各2 mol,則此時反應(yīng)正向進行D.將該反應(yīng)置于恒容絕熱條件下,更利于氫氣產(chǎn)率的提高解析:根據(jù)表中數(shù)據(jù),隨著溫度升高,化學(xué)平衡常數(shù)減小,說明該反應(yīng)的正反應(yīng)放熱,故A錯誤;設(shè)達到平衡時,消耗CO的物質(zhì)的量為x mol,則此時消耗H2O的物質(zhì)的量為x mol,生成H2和CO2的物質(zhì)的量均為x mol,達到平衡時CO、H2O的物質(zhì)的量為(0.04-x) mol,500 時K=x2x20.04-x20.04-x2=9,解得x=0.03,CO的平衡轉(zhuǎn)化率為0.030.04100%=75%,故B正確;此時Q=21212121=1=K,平衡不移動,故C錯誤;恒容絕熱容器中,隨反應(yīng)進行,

12、溫度升高,平衡向逆反應(yīng)方向進行,氫氣產(chǎn)率降低,故D錯誤。(1)直接判據(jù)。v正=v逆0或Q=K。反應(yīng)混合物中各組分質(zhì)量或濃度或物質(zhì)的量保持不變。(2)間接判據(jù)。常用物理量:氣體總的物質(zhì)的量、壓強、混合氣體的平均密度(=mV)、平均摩爾質(zhì)量(M=mn)。判斷方法:“變量不變即為平”,即假設(shè)反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行時,該物理量若發(fā)生變化,則某時刻該物理量不再改變時,即認為達到平衡狀態(tài);若該物理量為一直不變的量,則無法用于判斷反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)。學(xué)習(xí)任務(wù)2反應(yīng)條件對化學(xué)平衡的影響1.溫度對化學(xué)平衡移動的影響規(guī)律(在其他條件不變時)(1)溫度升高,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動。(2)溫度降低,平衡向放熱反應(yīng)方向

13、移動。2.濃度對化學(xué)平衡移動的影響規(guī)律(在其他條件不變時)(1)c(反應(yīng)物)增大或c(生成物)減小,平衡向正反應(yīng)方向移動。(2)c(反應(yīng)物)減小或c(生成物)增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動。3.壓強對化學(xué)平衡移動的影響規(guī)律(在其他條件不變時)(1)增大壓強,化學(xué)平衡向化學(xué)方程式中氣態(tài)物質(zhì)化學(xué)式前系數(shù)減小(vg0)的方向移動。微點撥:壓強之所以引發(fā)平衡移動,本質(zhì)上是因為壓強改變影響了濃度,所以壓強是否能使化學(xué)平衡發(fā)生移動,要看壓強改變是否使?jié)舛劝l(fā)生改變,從而使v正v逆。vg=0的反應(yīng),壓強改變不會引起平衡移動。4.催化劑對化學(xué)平衡的影響規(guī)律(在其他條件不變時)催化劑不能引起平衡移動,使用催化劑能改變

14、反應(yīng)達到化學(xué)平衡所需的時間。微點撥:催化劑是“同等程度”改變正、逆反應(yīng)速率,所以有無催化劑均不會“破壞”平衡,也就是不會導(dǎo)致v正v逆。因此催化劑不會引起平衡移動。5.勒夏特列原理如果改變影響平衡的條件之一(如溫度、濃度、壓強等),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。簡單記憶:改變減弱這種改變。微點撥:(1)勒夏特列原理僅適用于已達到平衡的反應(yīng)體系。(2)勒夏特列原理對所有的動態(tài)平衡(如溶解平衡、電離平衡和水解平衡等)都適用。(3)勒夏特列原理只適用于判斷“改變影響平衡的一個條件”時平衡移動的方向。若同時改變影響平衡移動的幾個條件,則不能簡單地根據(jù)勒夏特列原理來判斷平衡移動的方向,只有在改變的

15、條件對平衡移動的方向影響一致時,才能根據(jù)勒夏特列原理進行判斷。某老師運用數(shù)字化實驗器材帶領(lǐng)學(xué)生探究化學(xué)平衡移動。以2NO2(g)N2O4(g)為研究對象,實驗過程如下:事先將一定量NO2雙聚平衡體系密封在注射器內(nèi),利用色度傳感器測定其紅色吸收率,NO2氣體濃度越大,紅棕色越深,吸收率越大,曲線上升,反之,吸收率降低,曲線下降。迅速推動注射器活塞,使壓強迅速增大;迅速外拉注射器活塞,使壓強迅速減小。測得如圖結(jié)果,據(jù)此探究。探究影響化學(xué)平衡移動的因素問題1:從圖中看出實驗者在t1時刻是向里推動活塞壓縮體積,還是外拉活塞擴大體積?提示:從圖中絕對壓力看出大約在t1時刻絕對壓力減小,說明是“外拉活塞”

16、。A點開始拉動,B點停止拉動。問題2:從圖中看出絕對壓力到哪一個點時反應(yīng)再次平衡?從中看出壓強變化特點是什么?提示:C點絕對壓力不再改變,因此此時反應(yīng)再次平衡。減小壓強時平衡向著壓強增大的方向移動,但再次平衡時壓強比壓強減小前要低。問題3:從溫度圖像看同時刻,從減壓引起平衡移動到再次平衡,溫度如何改變?為什么?提示:溫度降低;因為減小壓強平衡左移,此方向的反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng),造成溫度下降。問題4:從吸收率(反映的是濃度)看減小壓強時NO2濃度如何改變?提示:NO2濃度先減小后增大,再次平衡時比原來的小。外界條件對化學(xué)平衡移動的影響改變的條件(其他條件不變)化學(xué)平衡移動的方向濃度增大反應(yīng)物濃度或減

17、小生成物濃度向正反應(yīng)方向移動減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度向逆反應(yīng)方向移動壓強(對有氣體參加的反應(yīng))反應(yīng)前后氣體體積改變增大壓強向氣體分子總數(shù)減小的方向移動減小壓強向氣體分子總數(shù)增大的方向移動反應(yīng)前后氣體體積不變改變壓強平衡不移動溫度升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動降低溫度向放熱反應(yīng)方向移動催化劑同等程度改變v正、v逆,平衡不移動1.(2021河南鄭州月考)下列反應(yīng)達到平衡后,升高溫度和增大壓強,平衡移動方向一致的是(D)A.C(s)+CO2(g)2CO(g)H0B.O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)H0C.H2(g)+I2(g)2HI(g)H0解析:對于反應(yīng)C(s)+CO2(g)2CO(g)

18、H0,升高溫度,平衡正向移動,增大壓強,平衡逆向移動,A不符合題意;對于反應(yīng)O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)H0,升高溫度,平衡逆向移動,增大壓強,平衡正向移動,B不符合題意;對于反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)H0,升高溫度,平衡正向移動,增大壓強,平衡正向移動,D符合題意。2.(2021浙江諸暨期中)采用以下措施一定會使一個平衡體系發(fā)生移動的是(C)A.加入一種反應(yīng)物B.對平衡體系增加壓強C.改變溫度D.使用催化劑解析:加入一種反應(yīng)物,若該物質(zhì)狀態(tài)是固體,則加入該反應(yīng)物時化學(xué)平衡不發(fā)生移動,A不符合題意;若可逆反應(yīng)是在溶液中進行,或沒有氣體物質(zhì)參加,則對平衡體系增加壓強,化學(xué)

19、平衡不發(fā)生移動,B不符合題意;化學(xué)反應(yīng)過程中一定會伴隨放熱或吸熱現(xiàn)象,因此改變反應(yīng)溫度,化學(xué)平衡一定會發(fā)生移動,C符合題意;使用催化劑可以使化學(xué)反應(yīng)速率發(fā)生改變,但由于對正、逆反應(yīng)速率的影響相同,因此使用催化劑,化學(xué)平衡不發(fā)生移動,D不符合題意。3.(2021河南安陽月考)下列現(xiàn)象不能用勒夏特列原理解釋的是(B)A.紅棕色NO2加壓后顏色先變深后變淺B.H2、I2、HI平衡加壓后顏色變深C.用排飽和食鹽水的方法收集Cl2D.打開啤酒瓶蓋,瓶口冒出大量氣泡解析:紅棕色NO2剛加壓時,NO2的濃度增大,氣體顏色變深,加壓后,依據(jù)勒夏特列原理,化學(xué)平衡向氣體體積減小的方向移動,NO2的濃度有所減小,

20、氣體顏色又變淺,A不符合題意;H2、I2、HI平衡加壓后,平衡沒有發(fā)生移動,但由于氣體體積減小,有色的I2的濃度增大,氣體的顏色變深,所以不能用勒夏特列原理解釋,B符合題意;由于飽和食鹽水中c(Cl-)大,必然對Cl2與水的反應(yīng)起抑制作用,從而降低Cl2在水中的溶解度,所以可用排飽和食鹽水的方法收集Cl2,能用勒夏特列原理解釋,C不符合題意;打開啤酒瓶蓋,壓強減小,CO2等氣體的溶解度降低,瓶口冒出大量氣泡,能用勒夏特列原理解釋,D不符合題意?；瘜W(xué)平衡移動方向判斷的思維過程【知識整合】1.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷(1)兩方法正逆相等、變量不變?！罢嫦嗟取?兩反應(yīng)速率必須一個是正反應(yīng)的速率,一個是逆反應(yīng)的速率,且經(jīng)過換算后同一種物質(zhì)的減少速率和生成速率相等?！白兞坎蛔儭?如果一個量是隨反應(yīng)進行