第2章 第2节 新知探究课8 温度、催化剂对化学平衡的影响-【名师导航】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步课件(人教版2019)

第二节　化学平衡 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 第二章　化学反应速率与化学平衡 学习任务 1．通过实验探究，了解温度对化学平衡状态的影响，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状态及平衡移动的方向，培养“科学探究与创新意识”的化学核心素养。 2．能运用温度对化学平衡的影响规律，推测平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的变化，能讨论化学反应条件的选择和优化，培养“变化观念与平衡思想”“科学态度与社会责任”的化学核心素养。  新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 必备知识·自主预习 01 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3 一、温度对化学平衡的影响 1．实例：对于2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)　ΔH＝－56.9 kJ/mol，升高温度，c(NO2)增大，平衡向逆反应方向移动，降低温度，平衡向正反应方向移动。 2．规律 在其他条件不变时，升高温度，会使化学平衡向_________方向移动，降低温度，会使化学平衡向_________方向移动。 微点拨：对于任何可逆反应，改变温度，平衡一定发生移动，化学平衡常数一定改变。 吸热反应 放热反应 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 二、勒夏特列原理 1．内容 如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够_____这种改变的方向移动。这就是勒夏特列原理。 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。 减弱 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个因素”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个因素，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的因素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。 (3)平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响，而不是“消除”外界条件的影响，更不是“扭转”外界条件的影响。如由T ℃升温为T ℃＋10 ℃，达到新平衡时，温度的范围为T ℃～T ℃＋10 ℃。 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 三、催化剂对化学平衡的影响 因为催化剂能够_________地改变正、逆反应的化学反应速率，所以加入催化剂只能改变化学反应速率，化学平衡___移动。其图像(v­-t图)如图。 同等程度 不 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 判一判　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (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。 (　　) √ × × √ × × 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 关键能力·情境探究 02 学习任务1　温度对化学平衡的影响　 学习任务2　外界条件对化学平衡影响的综合分析　 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 9 已知常温下红棕色的NO2能自动生成无色的N2O4，2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)　ΔH＜0。现在做下面的实验，装置如图所示： 学习任务1　温度对化学平衡的影响　 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (1)在三个连通的烧瓶里盛有NO2和N2O4的混合气体，然后用夹子夹住橡皮管。先将三个烧瓶分别放入盛有室温水的烧杯里，可以观察到混合气体颜色无变化。 (2)向甲、丙烧杯中分别加入致热盐(CaCl2)和制冷盐(NH4NO3)至溶液饱和，现象为甲烧瓶中气体颜色变深，丙烧瓶中气体颜色变浅。 [问题1]　根据上述实验现象，温度对2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)　ΔH＜0反应平衡的影响如何？ [提示]　升高温度，平衡向逆反应方向即吸热方向移动；降低温度，平衡向正反应方向即放热方向移动。 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 [问题2]　上述实验中，甲烧杯升高温度的瞬间v正、v逆如何改变？v正、 v逆的大小关系如何？画出移动过程的v-t图。 [提示]　v正、v逆均增大，且v正＜v逆。 。 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 [问题3]　温度改变，化学平衡常数改变。请你从K与Q之间的关系角度，分析产生上述实验现象的原因。 [提示]　甲中温度升高，正反应K值减小，Q>K，平衡逆向移动，NO2浓度增大，颜色加深；乙中温度不变，K不变，Q＝K，平衡不发生移动，NO2浓度不变，颜色不变；丙中温度降低，正反应K值增大，Q<K，平衡正向移动，NO2浓度减小，颜色变浅。 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1．温度对化学平衡的影响规律 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．平衡常数与反应的热效应 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3．v-t图解释温度对平衡的影响 化学 平衡 aA＋bB⥫⥬cC＋dD　ΔH＞0 aA＋bB⥫⥬cC＋dD　 ΔH＜0 体系温 度的变化 升高温度 降低温度 降低温度 升高温度 v-t 图像 规律 总结 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 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1．对可逆反应2A(s)＋3B(g)⥫⥬2C(g)＋2D(g)　ΔH＜0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是(　　) ①增加A的量，平衡向正反应方向移动 ②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v正减小 ③压强增大一倍，平衡不移动，v正、v逆不变 ④增大B的浓度，v正＞v逆 ⑤加入催化剂，平衡向正反应方向移动 A．①② B．④ C．①④ D．③⑤ √ 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 B　[①A是固体，增大A的量对平衡无影响，错误；②升高温度，v正、v逆均增大，但v逆增大的程度大，平衡向逆反应方向移动，错误；③压强增大，平衡逆向移动，但v正、v逆都增大，错误；④增大B的浓度，平衡向正反应方向移动，v正>v逆，正确；⑤加入催化剂，平衡不移动，错误。] 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．向一容积不变的密闭容器中充入H2和I2，发生反应：H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g)　ΔH＜0，当达到平衡后，t0时若保持混合气体总物质的量不变而改变某一反应条件，使平衡移动(如图所示)，下列说法正确的是(　　) A．容器内气体颜色变深，平均相对分子质量不变 B．平衡不移动，混合气体密度增大 C．H2转化率增大，HI平衡浓度减小 D．t0时改变的条件为减小体积或升高体系温度 √ 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 A　[条件改变后，正、逆反应速率均增大，但是逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动，改变的条件应为升高温度，B、D项错误；平衡逆向移动，容器内气体颜色变深，但混合气体的质量和总物质的量不变，平均相对分子质量不变，HI平衡浓度减小，H2转化率减小，A项正确，C项错误。] 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3．高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe2O3(s)＋CO(g)⥫⥬Fe(s)＋CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下： 温度/℃ 1 000 1 150 1 300 平衡常数 4.0 3.7 3.5 该反应的平衡常数表达式K＝__________，ΔH________0(填“＞”“＜”或“＝”)。 [解析]　因Fe和Fe2O3都为固体，不能代入平衡常数的表达式，所以K＝，由表中数据知，温度升高，平衡常数减小，说明平衡向左移动，故ΔH＜0。 [答案]　　＜ 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1．一般分析 学习任务2　外界条件对化学平衡影响的综合分析　 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．转化率的变化 (1)当可逆反应达到平衡后，改变体系的温度、压强使平衡正向移动，此时反应物的转化率一定增大。 (2)有多种反应物时，如mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，只增大一种反应物的浓度，该物质的转化率减小，其他反应物的转化率增大，如增大c(A)，平衡正向移动，α(A)减小，α(B)增大。 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (3)当增加或减小所有的反应物和生成物的浓度时，分析转化率(或百分含量)的变化，其结果相当于压强对平衡移动的影响。如恒温恒容下，aA(g)⥫⥬bB(g)＋cC(g)，增加c(A)，其影响结果相当于增大压强，若a＝b＋c，α(A)不变；若a＜b＋c，α(A)减小；若a＞b＋c，α(A)增大。再如恒温恒容下，mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)，原比例增加A、B的浓度，其影响结果相当于增大压强，若m＋n＝p，α(A)不变；若m＋n＞p，α(A)增大；若m＋n＜p，α(A)减小。 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1．在固定容积的密闭容器中，发生反应：2X(g)＋Y(s)⥫⥬Z(g)＋W(g)，其化学平衡常数与温度的关系如表： T/℃ 700 800 900 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.3 1.8 2.7 对该反应而言，下列说法正确的是 (　　) A．增大压强，平衡向正反应方向移动 B．温度不变，增加X的量，K增大 C．达到平衡后，加入催化剂，反应物转化率增大 D．该反应的正反应为吸热反应 √ 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 D　[反应2X(g)＋Y(s)⥫⥬Z(g)＋W(g)中，Y为固体，则反应前后气体总物质的量不变，增大压强平衡不移动，A错误；K只受温度的影响，和物质的量的增加没关系，即温度不变，增加X的用量，K不变，B错误；达到平衡后，加入催化剂，平衡不移动，反应物转化率不变，C错误；根据表格数据知，温度越高，反应的K越大，说明正反应是吸热反应，D正确。] 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是(　　) A．在含有Fe(SCN)3的红色溶液中加铁粉，振荡静置，溶液颜色变浅或褪去 B．对于平衡体系2HI(g)⥫⥬H2(g)＋I2(g)，增大压强(缩小容积)可使颜色变深 C．反应CO(g)＋NO2(g)⥫⥬CO2(g)＋NO(g)　ΔH＜0，达到平衡后，升高温度体系颜色变深 D．反应2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)　ΔH＜0中采取高压措施可提高SO3的产量 B　[B项，对于该反应达到平衡，改变压强平衡不移动，符合题意。] √ 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3．COCl2(g)⥫⥬CO(g)＋Cl2(g)　ΔH＞0。当反应达到平衡时，下列措施能提高COCl2转化率的是(　　) A．降温 B．增加CO的浓度 C．增加COCl2的浓度 D．恒压通入惰性气体 D　[A项，降温平衡左移，转化率减小；B项，增加CO浓度平衡左移，转化率减小；C项，增加COCl2的浓度，正向移动程度变小，转化率减小；D项，恒压通入惰气，相当减压平衡正向移动，转化率增大。] √ 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 勒夏特列人物简介 1850年10月8日勒夏特列出生于巴黎的一个化学世家。从小受化学家们的熏陶，特别爱好化学实验。1875年，以优异的成绩毕业于巴黎工业大学，1887年获得博士学位。他利用热体会发射光线的原理发明了一种测量高温的光学高温计。1888年宣布了勒夏特列原理，当年仅38岁。 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 知识必备 课堂小结 1．其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热方向移动。 2．使用催化剂，只改变反应到达平衡的时间，不改变平衡状态，不改变转化率。 3．勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 学习效果·随堂评估 03 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 31 1．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　) A．对NO2加压后，气体颜色先变深后变浅 B．向Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后，溶液颜色变深 C．溴水中存在如下平衡：Br2＋H2O⥫⥬H＋＋Br－＋HBrO，当加入NaOH溶液后颜色变浅 D．对于合成氨，使用催化剂有利于合成氨 D　[使用催化剂只能改变反应快慢，不影响平衡，不能用勒夏特列原理解释，D符合题意。] 1 2 3 4 5 √ 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．如图所示是关于反应A2(g)＋B2(g)⥫⥬2C(g)＋D(g) ΔH＜0的平衡移动图像，影响平衡移动的原因可能是 (　　) A．压强不变时降低温度 B．同时升高温度和增大压强 C．压强和温度不变时充入氦气 D．压强和温度不变时充入A2(g) √ 1 2 3 4 5 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 D　[压强不变时降低温度，正、逆反应速率均减小，故A错误；同时升高温度和增大压强，正、逆反应速率均增大，故B错误；压强和温度不变时充入氦气，容器容积增大，各物质的浓度均减小，正、逆反应速率均减小，故C错误；压强和温度不变时充入A2(g)，容器容积增大，反应物A2(g)的浓度瞬间增大，生成物的浓度瞬间减小，则可能导致正反应速率瞬间增大，逆反应速率瞬间减小，故D正确。] 1 2 3 4 5 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3．(生活素材)关节炎首次发作一般在寒冷季节，原因是关节滑液中形成了尿酸钠晶体(NaUr)，易诱发关节疼痛，其化学机理是 ①HUr(aq)＋H2O(l)⥫⥬Ur－(aq)＋H3O＋(aq) ②Ur－(aq)＋Na＋(aq)⥫⥬NaUr(s)　ΔH。 下列叙述错误的是(　　) A．降低温度，反应②平衡正向移动 B．反应②正方向是吸热反应 C．降低关节滑液中HUr及Na＋含量是治疗方法之一 D．关节保暖可以缓解疼痛，原理是反应②逆向移动 B　[由题意知，寒冷季节即降低温度使反应②平衡正向移动形成NaUr(s)，所以②正向为放热反应，要减少NaUr(s)，应使反应②平衡逆向移动。] √ 1 2 3 4 5 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 4．α1和α2，c1和c2分别为两个恒容容器中平衡体系N2O4(g) ⥫⥬2NO2(g)和3O2(g)⥫⥬2O3(g)的反应物转化率及反应物的平衡浓度，在温度不变的情况下，均增加反应物的物质的量。下列判断正确的是 (　　) A．α1、α2均减小，c1、c2均增大 B．α1、α2均增大，c1、c2均减小 C．α1减小、α2增大，c1、c2均增大 D．α1减小、α2增大，c1增大、c2减小 √ 1 2 3 4 5 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 C　[恒容容器中，在温度不变的情况下，均增加反应物的物质的量，相当于增大压强，对于N2O4(g)⥫⥬2NO2(g)而言，压强增大，平衡逆向移动，α1减小；对于3O2(g)⥫⥬2O3(g)而言，压强增大，平衡正向移动，α2增大。 因都直接加入了反应物，则反应物的平衡浓度c1、c2均增大。] 1 2 3 4 5 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 5．现有反应：mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)，达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大；当减小压强时，混合体系中C的质量分数减小，回答下列问题： (1)该反应的逆反应为________(填“吸热”或“放热”)反应，且m＋n________(填“＞”“＝”或“＜”)p。 (2)减压使容器体积增大时，A的质量分数____________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。 1 2 3 4 5 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (3)若容积不变加入B，则A的转化率__________，B的转化率________。 (4)若升高温度，则平衡时B、C的浓度之比将________。 (5)若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量________。 1 2 3 4 5 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 [解析]　反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)达到平衡后，升高温度时，B的转化率变大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应；减小压强时，混合体系中C的质量分数减小，说明减小压强平衡向逆反应方向移动，即m＋n＞p，A的质量分数增大；恒容时，加入B，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，B的转化率减小；升高温度时，平衡向正反应方向移动，c(C)增大，c(B)减小，即减小；加入催化剂，平衡不移动，混合物的总物质的量不变。 [答案]　(1)放热　＞　(2)增大　(3)增大　减小 (4)减小　(5)不变 1 2 3 4 5 新知探究课8　温度、催化剂对化学平衡的影响 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 $$