专题2 第3单元 第2课时 温度变化对化学平衡的影响（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（苏教版2019）

专题2　化学反应速率与化学平衡 第三单元　化学平衡的移动 第2课时　温度变化对化学平衡的影响 栏目索引 基础落实·梳理必备知识 重难探究·提升关键能力 学以致用·发展学科素养 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 一、温度变化对化学平衡的影响 1．实验探究 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 蓝色 粉红色 吸热 放热 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 二、催化剂对化学平衡的影响 加入催化剂可以大大地增大反应速率，是因为它可以降低反应所需______，从而增大反应速率，但是由于催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率，因此它对化学平衡移动无影响。 活化能 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 三、勒夏特列原理 1．概念 如果改变影响化学平衡的一个因素(如浓度、压强或温度)，平衡将向着能够____这种改变的方向移动，也称为化学平衡移动原理。 2．应用 工业合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 减弱 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 正向 H2 正反应方向 增大反应速率 正反应方向 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 3.正确理解化学平衡移动原理 (1)勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，具体可理解如下： ①若将体系温度从50 ℃升高到80 ℃，则化学平衡向吸热反应方向移动，达到新的平衡状态时50 ℃<T<80 ℃。 ②若对体系N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)加压，例如从30 MPa加压到60 MPa，化学平衡向气态物质减少的方向移动，达到新的平衡状态时30 MPa<p<60 MPa。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S ③若增大平衡体系Fe3＋(aq)＋3SCN－(aq)⥫⥬Fe(SCN)3(aq)中Fe3＋的浓度，例如由0.01 mol·L－1增至0.02 mol·L－1，平衡正向移动，则在新平衡状态下，0.01 mol·L－1<c(Fe3＋)<0.02 mol·L－1。 (2)勒夏特列原理仅适用于已达平衡的反应体系，对不可逆过程或未达平衡的可逆过程均不能使用勒夏特列原理。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 探究一____温度变化对化学平衡的影响 学习了速率平衡后，以下是甲、乙两位同学的对话。 甲：“化工生产中温度越高速率越大，因此需要高温。” 乙：“化工生产中温度高速率快，但温度不一定高了好。” 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S [问题设计] (1)对一定条件下的化学平衡状态： ①若改变物质的浓度，化学平衡是否一定发生移动？ 提示：不一定。改变浓度化学平衡不一定发生移动，如H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g)，其他条件不变，把容器容积缩小，浓度增大，但平衡不移动。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S ②若改变体系的温度，化学平衡是否一定发生移动？ 提示：一定。若改变温度，化学平衡一定发生移动。 (2)平衡常数只与温度有关，对于可逆反应2NO2⥫⥬N2O4　ΔH＝－56.9 kJ·mol－1，升高温度，平衡常数如何变化？ 提示：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，该可逆反应是放热反应，因此升高温度该反应向逆反应方向移动，反应物的浓度增大，生成物的浓度减小，故平衡常数减小。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)温度升高，正、逆反应速率变化的程度一样吗？ 提示：温度升高，正、逆反应速率变化的程度不同，主要看平衡移动的方向，正向移动，对正反应速率影响大；逆向移动，对逆反应速率影响大。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (4)温度升高，反应2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)的平均相对分子质量、压强、密度、N2O4的含量如何变化？ 提示：反应放热，温度升高，化学平衡逆向移动，气体物质的量增大，质量不变，平均相对分子质量减小；物质的量增大，温度升高，压强增大；体积不变，质量不变，密度不变；逆向移动，N2O4的含量减小。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (5)化工生产中温度越高越好吗？ 提示： 化工生产中既要考虑速率，也要考虑反应物的转化率或生成物的产率，不是温度越高越好。要从速率和平衡两个角度分析。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．温度变化对化学平衡的影响规律 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2.图像分析 (1)若aA＋bB⥫⥬cC＋dD　ΔH<0 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)若aA＋bB⥫⥬cC＋dD　ΔH>0 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (1)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随温度的变化而发生改变。 (2)若某反应的正反应为放(吸)热反应，则逆反应必为吸(放)热反应，吸收的热量与放出的热量数值相等。 (3)对同一化学反应，若正反应为吸热反应，升高温度，使v正、v逆都增大，但v正增大的倍数更大，即v正′>v逆′，平衡向吸热反应方向移动；反之，降低温度，使v正、v逆都减小，但v正减小的倍数更大，即v正′<v逆′，平衡向放热反应方向移动。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 【例1】 (2023·山东高二上学期联考)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下： Ⅰ .2C3H6(g)＋2NH3(g)＋3O2(g)⥫⥬2C3H3N(g)＋6H2O(g)　ΔH<0 Ⅱ .C3H6(g)＋O2(g)⥫⥬C3H4O(g)＋H2O(g)　ΔH<0 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 回答下列问题： (1)如图表示在某一时间段密闭体系中反应 Ⅰ 的反应速率与反应进程的曲线关系。由图可知，正反应速率最快的时间段是______，t1时刻表示体系改变的反应条件是________________，t2时刻表示体系改变的另一反应条件是_____________________。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)在不同温度下反应进行相同时间，丙烯腈产率与反应温度的关系曲线如图，最高产率对应的温度为460 ℃。高于460 ℃时，丙烯腈产率下降的原因是________________________(答出两点即可)。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)一定条件下，在容积为V L的密闭容器中充入C3H6、NH3、O2各1 mol发生反应，达到平衡时，容器内压强为2×105 Pa，容器中C3H6和H2O的物质的量分别为0.3 mol和1.5 mol，此时O2的浓度为________ mol·L－1，反应 Ⅱ 的标准平衡常数KΘ＝____________________。[已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应： dD(g)＋eE(g)⥫⥬gG(g)＋hH(g) 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．(2023·广西八校联考高二质检)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： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 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(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·L－1、4 mol·L－1、4 mol·L－1，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 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 探究二____催化剂对化学平衡的影响____勒夏特列原理 因探究工业合成氨三次获得诺贝尔奖。 1918年，德国化学家弗里茨·哈伯由于“从单质合成氨的研究”获奖。 1931年，德国化学家卡尔·博施因改进了合成氨的方法提出了“哈伯-博施法”而获奖。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2007年，德国化学家格哈德·埃特尔由于他对“固体表 面化学反应的研究”获奖，他的研究揭示了“哈伯-博 施合成氨法”的原理。 你知道工业合成氨的化学原理吗？ 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S [问题设计] (1)合成氨反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，该反应有何特点？ 提示：该反应有以下三个特点：①可逆反应，②正反应为放热反应，③正反应是气体总体积缩小的反应。 (2)从影响反应速率的角度考虑，增大合成氨反应速率的措施有哪些？ 提示：措施主要有：①增大反应物(N2和H2)的浓度，②升高温度，③增大压强，④使用催化剂。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)从影响化学平衡的角度考虑，提高平衡混合气体中氨含量的措施有哪些？ 提示：采取的措施：①增大反应物(N2、H2)的浓度，②降低温度，③增大压强。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (4)已知在不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1∶3)。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 根据理论分析，结合表中数据，氨的含量最高的反应条件是什么？实际工业生产中为什么不选择该反应条件？ 提示：生成物中NH3的含量最高(即为98.8%)的条件为200 ℃、100 MPa。但实际生产中压强不能太大，因压强过高，对生产设备的要求也高，难以实现。 (5)合成氨反应条件的选择原则是什么？ 提示：原则：①尽量提高反应物的转化率，充分利用原料。②选择较快的化学反应速率，提高单位时间内的产量。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 一、催化剂对化学平衡的影响规律 1．加入催化剂可以大大地加快反应速率，是因为它可以降低反应所需活化能，从而增大反应速率，但是由于催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率，因此它对化学平衡移动无影响。 2．催化剂不能改变达到化学平衡状态时的反应混合物中的组成含量，但是使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 3．用v-t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。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 二、勒夏特列原理的适用范围 1．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。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 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。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 【例2】 (2020·山东卷，节选)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下： Ⅰ .CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1 Ⅱ .CO(g)＋2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)　ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1 Ⅲ .CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH3＝40.9 kJ·mol－1。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 不同压强下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为________________(填标号)。 A．低温、高压 B．高温、低压 C．低温、低压 D．高温、高压 答案：(1)乙　p1、p2、p3　T1时以反应 Ⅲ 为主，反应 Ⅲ 前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响 (2)A 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．(2024·江苏徐州高二质检)溶液中，反应A＋2B⥫⥬C分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(A)＝0.100 mol·L－1、c(B)＝0.200 mol·L－1及c(C)＝0 mol·L－1。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是 ②_______________________； ③_______________________； 答案：②加催化剂；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度未变 ③温度升高；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度减小 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．下列事实能用勒夏特列原理解释的是(　　) A．加入催化剂有利于合成氨的反应 B．压缩氢气与碘蒸气反应的平衡混合气体，颜色变深 C．500 ℃时比室温更有利于合成氨的反应 D．将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应 D 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 改变条件平衡均不移动，不能用勒夏特列原理解释，A、B错误；根据勒夏特列原理，温度越低，NH3%越高，采取500 ℃，主要考虑催化剂的活性和反应速率问题，C错误；将混合气体中的氨液化，相当于减小了生成物的浓度，平衡正向移动，有利于合成氨反应，D正确。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．某温度下，反应H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g)的平衡常数K＝57.0，现向此温度下的真空容器中充入0.2 mol·L－1 H2(g)、0.5 mol·L－1 I2(g)及0.3 mol·L－1 HI(g)，则下列说法正确的是(　　) A.反应正好达到平衡 B．平衡向逆反应方向移动 C．反应向某方向进行一段时间后K<57.0 D．反应向某方向进行一段时间后c(H2)<0.2 mol·L－1 D 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 3．如图是可逆反应A＋2B⥫⥬2C＋3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变(先降温后加压)而变化的情况。由此可推断下列说法正确的是(　　) A．正反应是放热反应 B．D可能是气体 C．逆反应是放热反应 D．A、B、C、D均为气体 A 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 4．在密闭容器中有可逆反应：nA(g)＋mB(g)⥫⥬pC(g)　ΔH＞0处于平衡状态，已知m＋n＞p，则下列说法正确的是(　　) ①升温，c(B)/c(C)的比值变小 ②降温时体系内混合气体的平均相对分子质量变小 ③加入B，A的转化率增大 ④加入催化剂，气体总的物质的量不变 ⑤加压使容器容积减小，A或B的浓度一定降低 ⑥若A的反应速率为vA，则B的反应速率为nvA/m A．①②③⑤ B．①②③④ C．①②⑤⑥ D．③④⑤⑥ B 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 5．甲醇(CH3OH)是重要的化工原料，发展前景广阔。 研究表明CO2加氢可以合成甲醇。反应如下：CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)。 (1)反应的化学平衡常数表达式K＝____________________。 (2)有利于提高反应中CO2的平衡转化率的措施有________________(填标号)。 a．使用催化剂 b．加压 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)研究温度对于甲醇产率的影响。在210～290 ℃，保持原料气中CO2和H2的投料比不变，按一定流速通过催化剂，得到甲醇的平衡产率与温度的关系如下图所示。该反应焓变ΔH________________0(填“＞”“＝”或“＜”)，其依据是____________________________。 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题2　化学反应速率与化学平衡 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 课时梯级训练(13) 谢谢观看！ $$