1、第第 4 4 课时课时 温度温度、催化剂对化学平衡移动的影响催化剂对化学平衡移动的影响 核心素养发展目标 1.变化观念与平衡思想：从变化的角度认识化学平衡的移动，即可逆反 应达到平衡后，温度、催化剂改变，平衡将会发生移动而建立新的平衡。2.证据推理与模型 认知：通过实验论证说明温度、催化剂的改变对化学平衡移动的影响，构建分析判断化学平 衡移动方向的思维模型(勒夏特列原理)。 一、温度、催化剂对化学平衡移动的影响 1温度对化学平衡移动的影响 (1)实验探究温度对化学平衡移动的影响 按表中实验步骤要求完成实验，观察实验现象，填写下表： 实验原理 2NO2g 红棕色 N2O4g 无色 H56.9 k
2、J mol 1 实验步骤 实验现象 热水中混合气体颜色加深；冰水中混合气体颜色变浅 实验结论 混合气体受热颜色加深，说明 NO2浓度增大，即平衡向逆反应方向移动；混 合气体被冷却时颜色变浅，说明 NO2浓度减小，即平衡向正反应方向移动 (2)温度对化学平衡移动的影响规律 任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都受 温度的影响。 当其他条件不变时： 温度升高，平衡向吸热反应方向移动； 温度降低，平衡向放热反应方向移动。 (3)用 vt 图像分析温度对化学平衡移动的影响 已知反应：mA(g)nB(g)pC(g) H0，当反应达平衡后，若温度改变，其反应速率的
3、变化曲线分别如下图所示。 t1时刻， 升高温度， v正、 v逆均增大， 但吸热反应方向的 v逆增大幅度大， 则 v逆v正， 平衡逆向移动。 t1时刻， 降低温度， v正、 v逆均减小， 但吸热反应方向的 v逆减小幅度大。 则 v正v逆， 平衡正向移动。 2催化剂对化学平衡的影响 (1)催化剂对化学平衡的影响规律 当其他条件不变时： 催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化 学平衡所需的时间。 (2)用 vt 图像分析催化剂对化学平衡的影响 t1时刻，加入催化剂，v正、v逆同等倍数增大，则 v正v逆，平衡不移动。 提醒 一般说的催化剂都是指的正催化剂，即可
4、以加快反应速率。特殊情况下，也使用负 催化剂，减慢反应速率。 用速率分析化学平衡移动的一般思路 (1)温度可以影响任意可逆反应的化学平衡状态( ) (2)催化剂能加快反应速率，提高单位时间内的产量，也能提高反应物的转化率( ) (3)升高温度，反应速率加快，化学平衡正向移动( ) (4)升高温度，反应速率加快，但反应物的转化率可能降低( ) (5)对于可逆反应，改变外界条件使平衡向正反应方向移动，平衡常数一定增大( ) (6)升高温度，化学平衡常数增大( ) (7)平衡移动，平衡常数不一定改变，但平衡常数改变，平衡一定发生移动( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
5、 1反应：A(g)3B(g)2C(g) H0，达平衡后，将反应体系的温度降低，下列叙述中 正确的是( ) A正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向右移动 B正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向左移动 C正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向右移动 D正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向左移动 答案 C 解析 降低温度，v正、v逆均减小，平衡向放热反应方向移动，即平衡正向移动。 2 改变温度可以使化学平衡发生移动， 化学平衡常数也会发生改变， 通过分析以下两个反应， 总结出温度对化学平衡常数的影响规律。 (1)N2(g)3H2(g)2NH3(g) 化学平衡常数 K1_，升温化学平衡逆向移动，K1
6、_(填“增大”或“减 小”，下同)，H_0(填“”或“”，下同)。 (2)CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g) 化学平衡常数 K2_，升温化学平衡正向移动，K2_，H_0。 答案 (1) c2NH3 cN2 c3H2 减小 3在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，其化 学平衡常数 K 和温度 t 的关系如下表所示： t/ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题： (1)该反应为_(填“吸热”或“放热”)反应。 (2)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2) c(
7、H2)5c(CO) c(H2O)，试判断此时的温 度为_。 (3)在1 200 时，某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O 的浓度分别为2 mol L 1、2 mol L1、 4 mol L 1、4 mol L1，则此时上述反应的平衡_(填“向正反应方向”“向逆反 应方向”或“不”)移动。 答案 (1)吸热 (2)700 (3)向逆反应方向 解析 (1)根据题干中的表格可知，随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，说明正反应为吸热 反应。 (2)某温度下， 各物质的平衡浓度有如下关系 3c(CO2) c(H2)5c(CO) c(H2O)， 根据该反应的平 衡常数表达式 KcCO cH2O cCO
8、2 cH2 可知，K3 50.6，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡 常数为定值，所以此时对应温度为 700 。 (3)1 200 时，QcCO cH2O cCO2 cH2 ，将各物质的浓度代入可得 Q4，而此温度下的平衡常数 为 2.6，即 QK，所以平衡向逆反应方向移动。 化学平衡常数的应用 (1)判断反应进行的程度 K 值越大，该反应进行得越完全，反应物的转化率越大；反之，就越不完全，转化率越小。 (2)判断反应的热效应 升高温度：K 值增大正反应为吸热反应；K 值减小正反应为放热反应。 降低温度：K 值增大正反应为放热反应；K 值减小正反应为吸热反应。 (3)判断反应是否达到平衡或反
9、应进行的方向 当 QK 时，反应处于平衡状态； 当 QK 时，反应向正反应方向进行； 当 QK 时，反应向逆反应方向进行。 二、勒夏特列原理 1定义 如果改变影响平衡的条件之一(如温度、浓度、压强等)，平衡将向着能够减弱这种改变的方 向移动。 简单记忆：改变 减弱这种改变。 2适用范围 (1)勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不 能使用该原理。 此外， 勒夏特列原理对所有的动态平衡(如溶解平衡、 电离平衡和水解平衡等) 都适用。 (2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变 影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根
10、据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在 改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。 (1)对于可逆反应，升高温度，若 v正增大，则 v逆减小，平衡正向移动( ) (2)勒夏特列原理适用于所有的动态平衡( ) (3)其他条件不变，若增大某反应物的浓度，则平衡向减少该物质浓度的方向移动，最终该物 质的浓度减小( ) (4)光照时，氯水颜色变浅，可用勒夏特列原理解释( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 1已知：CO(g)NO2(g)CO2(g)NO(g)在一定条件下达到化学平衡后，降低温度，混合 物的颜色变浅，下列关于该反应的说法正确的是_(填字母)。 A该反应
11、为放热反应 B降温后 CO 的浓度增大 C降温后 NO2的转化率增大 D降温后 NO 的体积分数增大 E增大压强混合气体的颜色不变 F恒容时，通入 He 气体，混合气体颜色不变 G恒压时，通入 He 气体，混合气体颜色不变 答案 ACDF 2在一密闭容器中发生反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g) H0，在某一时刻达到平衡，测 得 c(N2)1 mol L 1，容器内压强为 p，温度为 T。 (1)再向容器中通入 N2，使其浓度变为 2 mol L 1，并保持容积不变，再次达到平衡时 c(N 2) 的范围是_。 (2)缩小体积至平衡时的一半，并保持温度不变，再次达到平衡时压强 p的范围是
12、_。 (3)迅速升温至 T1，并保持容积不变，且不与外界进行热交换，再次达到平衡时，温度 T的 范围是_。 答案 (1)1 mol L 1c(N 2)2 mol L 1 (2)pp2p (3)TTT1 特别提醒 平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变， 但不能完全“消除”这种改变。 可概括为“外变大于内变”。 3下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是_(填字母)。 A溴水中存在如下平衡：Br2H2OHBrHBrO，当加入 NaOH 溶液后颜色变浅 B对 2H2O22H2OO2的反应，使用 MnO2可加快制 O2的反应速率 C反应：CONO2CO2NO H0，升高温度，平衡向逆反应方向移动
13、D合成氨反应：N23H22NH3 H0，为使氨的产率提高，理论上应采取低温高压的 措施 EH2(g)I2(g)2HI(g)，缩小体积加压颜色加深 答案 BE 解析 催化剂只能改变反应速率，对化学平衡的移动无影响。 勒夏特列原理只能解决与平衡移动有关的问题。不涉及平衡移动的问题都不能用勒夏特列原 理解释，常见的有： (1)使用催化剂不能使化学平衡发生移动； (2)反应前后气体体积不变的可逆反应，改变压强可以改变化学反应速率，但不能使化学平衡 发生移动； (3)发生的化学反应本身不是可逆反应； (4)外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不完全一致的反应。 随堂演练 知识落实 1对于反应：2A(
14、g)B(g)2C(g) H0，当温度升高时，平衡向逆反应方向移动，其 原因是( ) A正反应速率增大，逆反应速率减小 B逆反应速率增大，正反应速率减小 C正、逆反应速率均增大，但是逆反应速率增大的程度大于正反应速率增大的程度 D正、逆反应速率均增大，而且增大的程度一样 答案 C 解析 升高温度，正、逆反应速率均增大，但是两者增大的程度不一样，所以升高温度后， 正、逆反应速率不再相等，化学平衡发生移动。当逆反应速率增大的程度大于正反应速率增 大的程度时，平衡向逆反应方向移动。 2下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( ) A光照新制的氯水时，溶液的 pH 逐渐减小 B加催化剂，使 N2和 H2在一
15、定条件下转化为 NH3 C可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制氨 D增大压强，有利于 SO2与 O2反应生成 SO3 答案 B 3(2020 济南高二质检)只改变一个影响因素，平衡常数 K 与化学平衡移动的关系叙述错误 的是( ) AK 值不变，平衡可能移动 BK 值变化，平衡一定移动 C平衡移动，K 值可能不变 D平衡移动，K 值一定变化 答案 D 解析 平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡也可能发生移动，则 K 值不变，平衡可能移 动，A 正确；K 值变化，说明反应的温度一定发生了变化，因此平衡一定移动，B 正确；平 衡移动，温度可能不变，因此 K 值可能不变，C 正确；平衡移动，温度可能不变，
16、因此 K 值 不一定变化，D 错误。 4在高温、催化剂条件下，某反应达到平衡，平衡常数 KcCO cH2O cCO2 cH2 。恒容时，升高温 度，H2浓度减小。下列说法正确的是( ) A该反应的焓变为正值 B恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小 C升高温度，逆反应速率减小 D该反应的化学方程式为 CO(g)H2O(g) 催化剂 高温 CO2(g)H2(g) 答案 A 解析 因为 KcCO cH2O cCO2 cH2 ， 所以化学方程式为 CO2(g)H2(g) 催化剂 高温 CO(g)H2O(g)。 由 升温，H2浓度减小知，升温平衡右移，所以正向吸热，即 H0。 5在密闭容器中进行如下反
17、应：CO2(g)C(s) 高温 2CO(g) H0，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(s)，则平衡_(填“逆向移动”“正向移动”或“不移动”，下同)， c(CO2)_(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。 (2)保持温度不变，增大反应容器的容积，则平衡_，c(CO2)_。 (3)保持反应容器的容积和温度不变，通入 He，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)_。 答案 (1)不移动 不变 (2)正向移动 减小 (3)不移动 不变 (4)正向移动 增大 解析 (1)C 为固体，增加 C 的量，其浓度不变，平衡不移动，c(CO2)不变。(2)增大反应容器 的容积，即减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，c(CO2)减小。(3)通入 He，但容积和 温度不变，平衡不会发生移动，c(CO2)不变。(4)容积不变，升高温度，平衡向吸热方向移动， c(CO)增大。