人教版高中化學(xué)選擇性必修1第二章第二節(jié)第4課時(shí)溫度、催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響基礎(chǔ)課課件

第4課時(shí)溫度、催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響(基礎(chǔ)課)第二章

化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第二節(jié)化學(xué)平衡素養(yǎng)目標(biāo)1．從變化的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡的移動(dòng)，即可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后，溫度改變，平衡將會(huì)發(fā)生移動(dòng)而建立新的平衡。2．通過實(shí)驗(yàn)論證說(shuō)明溫度、催化劑的改變對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響，構(gòu)建分析判斷化學(xué)平衡移動(dòng)方向的思維模型(勒夏特列原理)。舊知回顧1．溫度對(duì)可逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響規(guī)律：對(duì)于可逆反應(yīng)，升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，但吸熱反應(yīng)方向反應(yīng)速率增大的程度更大；降低溫度，正、逆反應(yīng)速率都減小，但吸熱反應(yīng)方向反應(yīng)速率減小的程度更大。2．催化劑對(duì)可逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響規(guī)律：加入正催化劑，正、逆反應(yīng)速率均增大，且增大的程度相同。加入負(fù)催化劑，正、逆反應(yīng)速率均減小，且減小的程度相同。知識(shí)點(diǎn)一溫度、催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響1．溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響(1)實(shí)驗(yàn)探究溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響按表中實(shí)驗(yàn)步驟要求完成實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，填寫下表：實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象熱水中混合氣體顏色______；冰水中混合氣體顏色______實(shí)驗(yàn)結(jié)論混合氣體受熱時(shí)顏色______，說(shuō)明NO2濃度______，即平衡向________方向移動(dòng)；混合氣體被冷卻時(shí)顏色______，說(shuō)明NO2濃度______，即平衡向_______方向移動(dòng)加深變淺加深增大逆反應(yīng)變淺減小正反應(yīng)(2)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律①任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化(放熱或吸熱)，所以任意可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡狀態(tài)都受溫度的影響。②當(dāng)其他條件不變時(shí)：溫度升高，平衡向__________的方向移動(dòng)；溫度降低，平衡向__________的方向移動(dòng)。吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)(3)用v-t圖像分析溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響化學(xué)平衡aA＋bB??cC＋dD

ΔH>0aA＋bB??cC＋dD

ΔH<0體系溫度的變化升高溫度降低溫度降低溫度升高溫度速率變化影響v(正)、v(逆)同時(shí)增大，且v′(正)>v′(逆)v(正)、v(逆)同時(shí)減小，且v′(正)<v′(逆)v(正)、v(逆)同時(shí)減小，且v′(正)>v′(逆)v(正)、v(逆)同時(shí)增大，且v′(正)<v′(逆)平衡移動(dòng)的方向正反應(yīng)方向逆反應(yīng)方向正反應(yīng)方向逆反應(yīng)方向v-t圖像規(guī)律總結(jié)在其他條件不變的情況下，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；降低溫度，平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)2．催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響(1)催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律當(dāng)其他條件不變時(shí)：催化劑______改變達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)反應(yīng)混合物的組成，但是使用催化劑____改變反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡所需的時(shí)間。(2)用v-t圖像分析催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響t1時(shí)刻，加入催化劑，v′(正)、v′(逆)同等倍數(shù)增大，則v′(正)＝v′(逆)，平衡不移動(dòng)。不能能特別提醒

①一般說(shuō)的催化劑都是指的正催化劑，即可以加快反應(yīng)速率。特殊情況下，也使用負(fù)催化劑，減慢反應(yīng)速率。②用速率分析化學(xué)平衡移動(dòng)的一般思路。1．N2O5是一種新型硝化劑，在一定溫度下可以發(fā)生以下反應(yīng)：4NO2(g)＋O2(g)??2N2O5(g)。T1溫度時(shí)，向密閉容器中通入N2O5，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表：5.003.522.502.50回答下列問題：(1)該反應(yīng)在密閉容器中達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，若改變溫度，此化學(xué)平衡是否一定發(fā)生移動(dòng)？(2)該反應(yīng)達(dá)到平衡后，若溫度改變，其反應(yīng)速率的變化曲線分別如下圖所示：可得出的結(jié)論是什么？(3)T1溫度下的平衡常數(shù)為K1，T2溫度下的平衡常數(shù)為K2，若T1>T2，比較K1和K2的大??？[提示]

(1)任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化(放熱或吸熱)。因此，改變溫度，化學(xué)平衡一定發(fā)生移動(dòng)。(2)圖甲表示的變化是升高溫度，平衡移動(dòng)方向是向逆反應(yīng)方向。圖乙表示的變化是降低溫度，平衡移動(dòng)方向是向正反應(yīng)方向。正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。(3)由(2)可知該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡常數(shù)減小，故K1<K2。2．據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有80%～85%的化工生產(chǎn)過程使用催化劑，催化劑的研究和應(yīng)用是21世紀(jì)化學(xué)的一個(gè)極具魅力和應(yīng)用前景的重大主題?；卮鹣铝袉栴}：(1)對(duì)于N2＋3H2??2NH3反應(yīng)，對(duì)比分析當(dāng)其他條件相同時(shí)，使用催化劑和未使用催化劑，NH3的體積分?jǐn)?shù)與時(shí)間的圖像。其中m表示________情況，n表示________情況。(2)催化劑對(duì)可逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響規(guī)律如圖所示，該圖還適用于什么情況下的影響？[提示]

(1)使用催化劑未使用催化劑(2)若某可逆反應(yīng)在反應(yīng)前后氣體的總體積不發(fā)生變化，則增大該體系的壓強(qiáng)(壓縮容器體積)時(shí)，反應(yīng)速率的變化也可用題述圖像表示。243題號(hào)11．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)溫度可以影響任意可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡狀態(tài)。 (

)(2)升高溫度，反應(yīng)速率加快，化學(xué)平衡正向移動(dòng)。 (

)(3)升高溫度，反應(yīng)速率加快，但反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率可能降低。

(

)(4)升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)增大。 (

)(5)催化劑能加快反應(yīng)速率，提高單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量，也能提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。

(

)√×√××23題號(hào)142．已知反應(yīng)：2NO2(g)??N2O4(g)，把NO2、N2O4的混合氣體盛裝在兩個(gè)連通的燒瓶里，然后用彈簧夾夾住橡皮管，把A燒瓶放入熱水里，把B燒瓶放入冰水里，如圖所示(省略?shī)A持裝置)。與常溫時(shí)燒瓶?jī)?nèi)氣體的顏色進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)A燒瓶?jī)?nèi)氣體顏色變深，B燒瓶?jī)?nèi)氣體顏色變淺。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)√A．把A燒瓶放入熱水中，A燒瓶?jī)?nèi)正、逆反應(yīng)速率均加快B．上述過程中，B燒瓶?jī)?nèi)c(NO2)減小，c(N2O4)增大C．上述過程中，A、B燒瓶?jī)?nèi)氣體密度均保持不變D．2NO2(g)??N2O4(g)的逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)23題號(hào)14D

[升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，A項(xiàng)正確；B燒瓶?jī)?nèi)氣體顏色變淺，說(shuō)明平衡向生成N2O4的方向移動(dòng)，B燒瓶?jī)?nèi)c(NO2)減小，c(N2O4)增大，B項(xiàng)正確；容器的容積不變，混合氣體的質(zhì)量不變，A、B燒瓶?jī)?nèi)氣體密度均保持不變，C項(xiàng)正確；放在熱水中的A燒瓶?jī)?nèi)氣體顏色變深，放在冰水中的B燒瓶?jī)?nèi)氣體顏色變淺，說(shuō)明升高溫度平衡向生成NO2的方向移動(dòng)，降低溫度平衡向生成N2O4的方向移動(dòng)，故2NO2(g)??N2O4(g)的逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]3．在固定容積的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：2X(g)＋Y(s)??Z(g)＋W(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如表：23題號(hào)41√T/℃70080090010001200K0.60.91.31.82.7對(duì)該反應(yīng)而言，下列說(shuō)法正確的是(

)A．增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)B．溫度不變，增加X的量，K增大C．達(dá)到平衡后，加入催化劑，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大D．該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)D

[反應(yīng)2X(g)＋Y(s)??Z(g)＋W(g)中，Y為固體，則反應(yīng)前后氣體體積不變，增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)，A錯(cuò)誤；K只受溫度的影響，和物質(zhì)的量的增加沒關(guān)系，即溫度不變，增加X的用量，K不變，B錯(cuò)誤；達(dá)到平衡后，加入催化劑，平衡不移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變，C錯(cuò)誤；根據(jù)表格數(shù)據(jù)知，溫度越高，該反應(yīng)的K值越大，說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，D正確。]23題號(hào)414．在某密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)，反應(yīng)體系在平衡狀態(tài)時(shí)SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)243題號(hào)1A．D點(diǎn)：v正<v逆B．反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)的ΔH>0C．若B、C點(diǎn)的平衡常數(shù)分別為KB、KC，則KB＝KCD．恒溫恒壓下向平衡體系中通入氦氣，平衡向左移動(dòng)√D

[在D點(diǎn)時(shí)欲使反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，同一溫度下，需增大SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即反應(yīng)正向進(jìn)行，故v正>v逆，A錯(cuò)誤；溫度越高，SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越小，說(shuō)明平衡左移，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，B錯(cuò)誤；B、C點(diǎn)的溫度不同，則KB≠KC，C錯(cuò)誤；恒溫恒壓下向平衡體系中通入氦氣，使容器容積變大，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡向左移動(dòng)，D正確。]243題號(hào)1知識(shí)點(diǎn)二勒夏特列原理1．內(nèi)容如果改變影響平衡的一個(gè)因素(如溫度、壓強(qiáng)及參加反應(yīng)的物質(zhì)的濃度)，平衡就向著能夠______這種改變的方向移動(dòng)。這就是勒夏特列原理。減弱2．適用范圍(1)勒夏特列原理僅適用于已達(dá)到平衡的反應(yīng)體系，不可逆過程或未達(dá)到平衡的可逆過程均不能使用該原理。此外，勒夏特列原理對(duì)所有的動(dòng)態(tài)平衡(如溶解平衡、電離平衡和水解平衡等)都適用。(2)勒夏特列原理只適用于判斷“改變影響平衡的一個(gè)因素”時(shí)平衡移動(dòng)的方向。若同時(shí)改變影響平衡移動(dòng)的幾個(gè)因素，則不能簡(jiǎn)單地根據(jù)勒夏特列原理來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向，只有在改變的因素對(duì)平衡移動(dòng)的方向影響一致時(shí)，才能根據(jù)勒夏特列原理進(jìn)行判斷。(3)平衡移動(dòng)的結(jié)果是“減弱”外界條件的影響，而不是“消除”外界條件的影響，更不是“扭轉(zhuǎn)”外界條件的影響。如由T

℃升溫為T

℃＋10℃，達(dá)到新平衡時(shí)，溫度的范圍為T

℃～T

℃＋10℃。[教材·科學(xué)史話]根據(jù)大量的事實(shí)，勒夏特列于1884年提出了“平衡移動(dòng)原理”。1888年他又用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言闡明了這一原理：每一種影響平衡因素的變化都會(huì)使平衡向減少這種影響的方向移動(dòng)。后人為紀(jì)念勒夏特列，便把“平衡移動(dòng)原理”稱為“勒夏特列原理”。該原理被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，大大提高了生產(chǎn)效率。(1)下列事實(shí)中，不能用勒夏特列原理解釋的是________(填字母)。①溴水中存在如下平衡：Br2＋H2O??HBr＋HBrO，當(dāng)加入NaOH溶液后顏色變淺。②對(duì)2H2O2??2H2O＋O2的反應(yīng)，使用MnO2可加快制O2的反應(yīng)速率。③反應(yīng)：CO(g)＋NO2(g)??CO2(g)＋NO(g)

ΔH<0，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。④合成氨反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)

ΔH<0，為使氨的產(chǎn)率提高，理論上應(yīng)采取低溫高壓的措施。⑤H2(g)＋I(xiàn)2(g)??2HI(g)，縮小體積加壓顏色加深。⑥使用催化劑可加快SO2轉(zhuǎn)化為SO3的速率。②⑤⑥

p<p′<2pT<T′<T1題后歸納(1)勒夏特列原理只能解決與平衡移動(dòng)有關(guān)的問題。不涉及平衡移動(dòng)的問題都不能用勒夏特列原理解釋，常見的有：①使用催化劑不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。②反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng)，改變壓強(qiáng)可以改變化學(xué)反應(yīng)速率，但不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。③發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)本身不是可逆反應(yīng)。④外界條件的改變對(duì)平衡移動(dòng)的影響與生產(chǎn)要求不完全一致的反應(yīng)。(2)平衡移動(dòng)的結(jié)果只能是“減弱”外界條件的改變，但不能完全“消除”這種改變?？筛爬椤巴庾兇笥趦?nèi)變”。隨堂評(píng)估·知能落實(shí)

√243題號(hào)15D

[A.該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，在反應(yīng)達(dá)到平衡后升溫，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，c(NO2)增大，因而氣體的紅棕色變深，能用勒夏特列原理解釋，A不符合題意；B.在工業(yè)上采用N2、H2在高溫、高壓催化劑條件下合成氨氣，該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，合成NH3的生產(chǎn)過程中，為使化學(xué)平衡正向移動(dòng)而提高NH3的產(chǎn)率，理論上應(yīng)采取相對(duì)較高的壓強(qiáng)，能用勒夏特列原理解釋，B不符合題意；C.在平衡體系中加入AgNO3溶液，Ag＋與溶液中的Br－反應(yīng)產(chǎn)生AgBr沉淀，會(huì)使題述化學(xué)平衡正向移動(dòng)，能用勒夏特列原理解釋，C不符合題意；D.催化劑使該反應(yīng)的反應(yīng)速率加快，但由于對(duì)正、逆反應(yīng)速率的影響相同，因此不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，因此不能提高SO3生產(chǎn)效率，故不能用勒夏特列原理解釋，D符合題意。]243題號(hào)152．對(duì)于反應(yīng)：CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)

ΔH＜0，有利于提高平衡時(shí)CO2轉(zhuǎn)化率的措施是(

)A．使用催化劑B．加壓C．增大CO2和H2的初始投料比D．升高溫度√243題號(hào)15B

[A.使用催化劑，平衡不移動(dòng)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故A錯(cuò)誤；B.加壓平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即平衡正向移動(dòng)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；C.增大一種反應(yīng)物的濃度，可以提高另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而自身轉(zhuǎn)化率是降低的，則增大CO2和H2的初始投料比，相當(dāng)于H2濃度不變，增大CO2的濃度，故CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故C錯(cuò)誤；D.升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，即平衡逆向移動(dòng)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故D錯(cuò)誤。]243題號(hào)153．(教材互鑒：改編自魯科版教材)已知反應(yīng)CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)

ΔH>0。在一定溫度和壓強(qiáng)下的密閉容器中，反應(yīng)達(dá)到平衡。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A．升高溫度，K增大B．移出部分H2O(g)，c(CO2)減小C．更換高效催化劑，α(CO2)增大D．充入一定量的氮?dú)?，n(H2)不變√243題號(hào)15C

[A.此反應(yīng)ΔH>0，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡正向移動(dòng)，K