2.2.2影响化学平衡的因素 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二节 化学平衡 第2课时 影响化学平衡的因素 1、了解浓度和压强等因素对化学平衡的影响，能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡以及平衡移动的方向。 2、通过实验探究，培养系统假设、设计实验方案的能力，以及分析实验现象并获取有价值信息的能力；体验化学实验对化学理论发展的贡献。 3、通过实验探究，理解浓度和压强对化学平衡状态的影响，进一步建构“化学变化是有条件的”这一学科观念。 素养目标 教学重点 从定性和定量两个角度判断化学平衡移动的方向；浓度和压强对化学平衡的影响。 教学难点 利用Q与K 关系预测平衡状态的影响因素。 情境引入 在一个相互联系的系统中，一个很小的初始能量就可能产生一系列的连锁反应，人们把这种现象称为“多米诺骨牌效应”。而处于化学平衡状态的可逆反应，如果改变浓度、压强、温度及催化剂等其中的一项或两项，化学平衡又会发生哪些连锁效应呢? 【实验2-1】 向盛有 5 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3 溶液的试管中加入5 mL0.015 mol·L-1 KSCN 溶液，溶液呈红色。 将上述溶液平均分装在a、b、c三支试管中，向试管b中加少量铁粉，向试管c中滴加4滴1mol/LKSCN溶液，观察b、c中溶液颜色变化，并均与试管a对比。 实验 向试管b中加入少量铁粉 向试管c中滴加4滴 1 mol·L-1 KSCN 溶液 现象 红色变浅 红色变深 Fe3＋（黄色） ＋ 3SCN－（无色） Fe(SCN)3（红色） 铁粉与Fe3＋反应使其浓度减小，化学平衡向正反应方向移动 加入KSCN溶液使SCN-的浓度增大，化学平衡向逆反应方向移动 【结论】 滴加少量铁粉，由于Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，使Fe3＋的浓度减小，化学平衡向逆反应方向移动，Fe(SCN)3的浓度减小，溶液红色变浅； 增大c(Fe3＋)或c(SCN－)后，化学平衡均向正反应方向移动，Fe(SCN)3的浓度均增大，溶液红色加深。 其它条件不变时，改变反应物或生成物的浓度（g或aq）： 增加反应物浓度（或减少生成物浓度），平衡正向移动； 减少反应物浓度（或增加生成物浓度），平衡逆向移动。 【实验2-1】 一、浓度对化学平衡的影响 ①对平衡体系中的固态和纯液态物质，其浓度可看作一个常数，增加或减小固态或液态纯净物的量并不影响ν正、ν逆的大小，所以化学平衡不移动。 ②只要是增大浓度，不论增大的是反应物浓度，还是生成物浓度，新平衡状态下的反应速率一定大于原平衡状态；减小浓度，新平衡状态下的速率一定小于原平衡状态。 ③“浓度对化学平衡移动的影响”中的“浓度”是指与反应有关的气体或溶液中实际参加反应的离子的浓度。如FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，若增加Cl—或k+的浓度，对化学平衡无影响。 FeCl3 + 3KSCN Fe(SCN)3 + 3KCl 增加KCl固体的量平衡不移动，因为KCl不参与反应。 整理与提升 t1 v（正）≠ v（逆） 0 v t V(正) V(逆) V(正)= V(逆) V’(正) 增大反应物浓度 V’(逆) 平衡状态1 平衡改变 ν-t图象解释 V(正)= V(逆) 平衡状态2 t2 C反↑⇒v正瞬↑、v逆渐↑ ⇒v正＞v逆⇒正移 知识拓展 0 ν t1 ν(正) ν(逆) 原平衡 ν′(正) ν′(逆) 新平衡 的浓度 减小生成物 t2 C生↓⇒v正渐↓、v逆瞬↓ ⇒v正＞v逆⇒正移 t 0 ν ν(正) ν(逆) 原平衡 ν′(正) ν′(逆) 的浓度 t1 0 ν t ν(正) ν(逆) 原平衡 ν′(正) ν′(逆) 新平衡 的浓度 t1 C反↓⇒v正瞬↓、v逆渐↓ ⇒v正＜v逆⇒逆移 C生↑⇒v正渐↑、v逆瞬↑ ⇒v正＜v逆⇒逆移 增大生成物 减小反应物 t2 t2 知识拓展 新知学习 二、化学平衡的移动 1、定义：在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态后，如果改变反应条件，平衡状态被破坏，平衡体系的物质组成也会随着改变，直至达到新的平衡状态。 原有平衡状态 达到 新的平衡状态 2．过程分析 新知学习 3、方向判断 (1)v正＝v逆：反应达到平衡状态，平衡不移动。 (2)v正＞v逆：平衡向正反应方向移动。 (3)v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动。 增大C反应物 或 减小C生成物 平衡向正反应方向移动 减小C反应物 或 增大C生成物 平衡向逆反应方向移动 4、平衡移动的本质原因： v正≠ v逆 5、平衡移动的标志： ①v正≠ v逆 ②各组分的百分含量发生改变 6、在等温条件下，对于一个已达到化学平衡的反应，当改变反应物或生成物的浓度时，根据浓度商与平衡常数的大小关系，可以判断化学平衡移动的方向。 当Q=K时，可逆反应处于___________状态； 当Q<K时，化学平衡向___________方向移动， 直至达到新的平衡状态 平衡 正反应 当Q>K时，化学平衡向___________方向移动，直至达到新的平衡状态 逆反应 新知学习 在工业生产中， 适当增大廉价的反应物的浓度， 使化学平衡向正反应方向移动， 可提高价格较高的原料的转化率， 从而降低生产成本。 【实验2-2】 用50mL注射器吸入20mL NO2和N2O4的混合气体(使注射器的活塞位于Ⅰ处)，将细管端用橡塞封闭。然后把活塞拉到Ⅱ处， 观察管内混合气体颜色的变化。当反复将活塞从Ⅱ处推到Ⅰ处及从Ⅰ处拉到Ⅱ处时，观察管内混合气体颜色的变化。 2NO2 (g) 红棕色⇋ N2O4(g)无色 实验 体系压强增大 体系压强减小 现象 解释 结论 Ⅰ中颜色先变深后逐渐变浅 Ⅱ中颜色先变浅后逐渐变深 增大压强，平衡正向移动 减少压强，平衡逆向移动 （气体分子数减少） （气体分子数增多） 变深: C(NO2)瞬间增大 又变浅: 压强增大，平衡右移，C(NO2)又减小 变浅: C(NO2)瞬间减小 又变深:压强减小，平衡左移，C(NO2)又增大 思考与讨论 m A(g) + n B(g) ⇋ p C(g) + q D(g) ①当m+n＞p+q时，→被称为气体体积缩小的方向， ←被称作气体体积增大的方向。 ②当m+n＜p+q时，→被称为气体体积增大的方向， ←被称作气体体积缩小的方向。 ③当m A(g) + n B(l或s) ⇋ p C(g) + q D(g)，因为液体或固体的体积远小于气体，所以液体或固体的体积忽略不计，只计算气体的总体积。故只比较m与p+q的大小。 a、当m＞p+q时，→被称为气体体积缩小的方向， ←被称作气体体积增大的方向。 b、当m＜p+q时，→被称为气体体积增大的方向， ←被称作气体体积缩小的方向。 什么叫做气体体积缩小的方向？ 在其它条件不变的情况下：（若为反应前后气体体积不等的反应） 增大压强后,平衡向气体体积减小的方向移动;  减小压强后,平衡向气体体积增大的方向移动。  三、压强对化学平衡的影响 新知学习 V’逆 V’正 v正= v逆 V'逆 V'正 v'正= v'逆 t2 t2 2NO2 (g) ⇋ N2O4(g) p↑⇒v正↑、v逆↑ ⇒平衡向气体 体积减小方向 移动 p↓⇒v正↓、v逆↓ ⇒平衡向气体体 积增大方向移动 思考与讨论 对于H 2(g)+ I2 (g） 当其他条件不变，减小或增大容器容积来改变压强时，化学平衡如何变化呢？ 增大压强,浓度均增大,正逆反应速率均增大,且增大的倍数一样,ν 正= ν 逆,平衡不移动。 ν 正= ν 逆 减小压强,浓度均减小,正逆反应速率均减小,且减小的倍数一样,ν 正= ν 逆,平衡不移动。 ν 正= ν 逆 整理与提升 1、固态或液态物质的体积受压强影响很小，可以忽略不计。当平衡混合物中都是固态或液态物质时，改变压强后化学平衡一般不发生移动。 2.“无关气体”(指不与原平衡体系中各物质反应的气体)对化学平衡的影响： (1)恒温、恒容条件下 原平衡体系 充入“无关气体”  体系总压强增大，但体系中各组分的浓度不变→平衡不移动 (2)恒温、恒压条件下 原 平 衡 体 系充入“无关气体”容 器 容 积 增 大 →体系中各组分的浓度减小→等效于减小压强 反应前后气体体积相等的反应平衡不移动 反应前后气体体积不相等的反应平衡向气体体积增大的方向移动 【实验2-3】 如图2-7所示, 把NO2和N2O4的混合气体通入两只连通的烧瓶， 然后用弹簧夹夹住乳胶管； 把一只烧瓶浸泡在热水中， 另一只浸泡在冰水中。观察混合气体颜色的变化。 热水 冰水 2NO2 (g)红棕色 ⇋N2O4(g)无色 △H=－56.9KJ/mol 【实验2-3】 实验 浸泡在热水中 浸泡在冰水中 现象 解释 结论 红色加深 红色变浅 混合气体受热颜色变深，说明NO2浓度增大，即平衡向逆方向移动； 混合气体受热颜色变浅，说明NO2浓度减小，即平衡向正方向移动 升高温度，平衡逆向移动 降低温度，平衡正向移动 （吸热反应方向） （放热反应方向） 2NO2 (g)红棕色 ⇋N2O4(g)无色 △H=－56.9KJ/mol 在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热反应的方向移动； 降低温度，平衡向放热反应的方向移动。 四、温度对化学平衡的影响 知识拓展 ν-t图象解释 v逆 v正 v正= v逆 升高温度 0 t1 t V’吸 V’放 v正= v逆 t2 T↑⇒v正↑、v逆↑ ⇒平衡向吸热方向移动 v逆 v正 v正= v逆 降低温度 0 t1 t V’放 V’吸 v正= v逆 t2 T↓⇒v正↓、v逆↓ ⇒平衡向放热方向移动 新知学习 五、勒夏特列原理 1.内容：如果改变影响平衡的条件之一（如温度、压强、以及参加反应的化学物质的浓度），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 2.解读：a.原理仅适用于已经达到平衡的反应体系， 不可逆过程或者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、电离平衡等）都适用。 b.原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变多个影响平衡移动的几个条件，则不能简单的依据该原理来判断平衡移动的方向，只有在改变条件时对平衡移动的影响方向一致时，才能根据该原理进行判断。 新知学习 c.原理中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消除，而只能减弱。 例如，平衡体系的压强为P，若其他条件不变，将体系的压强增大到2P，平衡将向气体体积减小的方向移动，达到新平衡的体系，压强介于P—2P之间。 原平衡（100℃） 升温到200℃ 减弱（降温） 吸热反应方向移动 新平衡（温度介于100-200℃之间） 减弱但不抵消 新知学习 六、催化剂对化学平衡的影响 使用正催化剂，正、逆反应速率同时增大，且增大的倍数相同，化学平衡不移动。 0 t1 t ν 正= ν 逆 催化剂不能改变达到化学平衡状态的反应混合物的组成，但使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间。 原料 产品 尽可能快 尽可能多 如何加快化学反应速率 如何提高反应的限度 改变影响平衡的一个条件 化学平衡移动方向 化学平衡移动结果 浓度 增大反应物浓度 向正反应方向移动 反应物浓度减小 减小反应物浓度 向逆反应方向移动 反应物浓度增大 增大生成物浓度 向逆反应方向移动 生成物浓度减小 减小生成物浓度 向正反应方向移动 生成物浓度增大 压强 增大体系压强 向气体体积减小的反应方向移动 体系压强减小 减小体系压强 向气体体积增大的反应方向移动 体系压强增大 温度 升高温度 向吸热反应方向移动 体系温度降低 降低温度 向放热反应方向移动 体系温度升高 催化剂 由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的幅度是等同的，所以平衡不移动。但应注意，虽然催化剂不使化学平衡移动，但使用催化剂可影响可逆反应达平衡的时间。 课堂小结 练习与应用 1、在密闭容器中进行反应：CO2(g)+C(s) ⇋2CO(g) △H﹥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)增大c(CO2)，平衡________ ,c(CO) ______。 (2)加入更多碳，平衡 ,c(CO) 。 (3)增大c(CO)，平衡________ ,c(CO2) 。 正向移动 增大 不移动 不变 逆向移动 增大 2、已知化学反应2A(？)＋B(g)=2C(？)达到平衡，当增大压强时，平衡向逆反应方向移动，则下列情况可能的是(　　) A．A是气体，C是固体 B．A、C均为气体 C．A、C均为固体 D．A是固体，C是气体 D 练习与应用 3、在一定温度下的密闭容器中发生反应: H2(g) + I2 (g) 2HI (g) (正反应放热 ) 当反应达到平衡时将容器的温度升高,则V(正)_______V(逆)_____, 混合气体的颜色_______H2的转化率_________ 混合气体的平均相对分子质量___________。 增大 增大 加深 减小 不变 4、下列不能用勒夏特列原理解释的是( ) ①棕红色NO2加压后颜色先变深后变浅 ②Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深 ③氯水宜保存在低温、避光条件下 ④SO2催化氧化成SO3的反应，往往加入过量的空气 ⑤打开易拉罐有大量气泡冒出 ⑥加催化剂,使氮气和氢气在一定条件下转化为氨气 ⑦收集氯气用排饱和食盐水法 ⑥ 课下自主整理并完成作业 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.79 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.79 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.79 $$