内容正文:
2.2.4 影响化学平衡的因素
年 级:高二 学 科:化学(人教版)
主讲人:lrp 学 校:四川省华蓥中学
1
【学习目标】
1、通过实验探究,了解温度、浓度、压强和催化剂对化学平衡状态的影响
2、学会用图示的方法表示在可逆反应中正逆反应速率随外界条件的变化,并分析平衡移动的方向
高中化学选必1
高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp
第二章 化学反应速率和平衡
2
【知识回顾】
在一定条件下,把1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中发生反应N2+3H2 2NH3,一段时间后达到平衡。在某一时刻,保持体积不变,充入N2,此时,c(N2) ,v正 ,c(NH3) ,v逆 ,随着反应的进行,c(N2) ,v正 ,c(NH3) ,v逆 ,最终 。
最大
最大
最小
最小
减小
减小
增大
v正=v逆
增大
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第二章 化学反应速率和平衡
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一、化学平衡移动
1、概念:在一定条件当可逆反应达到平衡状态后,如果 、 、温度等反应条件改变,原来的平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随着 ,直至达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动
2、实质:改变条件后,①v正≠v逆,②各组分的百分含量发生改变
浓度
压强
改变
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第二章 化学反应速率和平衡
4
3、化学平衡移动的过程分析
(2)移动过程分析
①从Q、K关系角度
由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程,叫做化学平衡的移动。
原化学平衡
改变反应条件
平衡被破坏
不平衡
一段时间
新化学平衡
Q = K
改变浓度、压强、温度
各物质组成保持不变
Q = K
Q ≠ K
移动方向
各物质组成改变
任何可逆反应的终极目标是使 Q=K,即达到平衡
(1)平衡移动
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第二章 化学反应速率和平衡
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(2)移动过程分析
②从v正、v逆关系角度
未达平衡
建立平衡
平衡状态
平衡移动 (正向或逆向)
新平衡
v正=v逆
v正>v逆
v正≠v逆
v正′=v逆′
正向反应
一段时间
条件改变
正向或逆向
反应一段时间
(3)移动方向判断
Q = K
平衡状态
v正 = v逆
Q < K
向正反应方向移动
v正 > v逆
Q > K
v正 < v逆
向逆反应方向移动
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第二章 化学反应速率和平衡
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化学平衡移动的过程分析
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第二章 化学反应速率和平衡
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4、化学平衡移动方向的判断:1)若外界条件变化引起Q>K: ,此时v正>v逆(2)若外界条件变化引起Q<K: ,此时v正<v逆 (3)若外界条件变化引起Q=K: 此时v正>v逆
向正反应方向移动
向逆反应方向移动
不移动
b中发生反应:
Fe+2Fe3+=3Fe2+
Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
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第二章 化学反应速率和平衡
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第二章 化学反应速率和平衡
二、外界条件对化学平衡的影响
1、浓度对化学平衡的影响 (1)实验探究浓度对化学平衡的影响
实验原理 Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
浅黄色 无色 红色
实验过程 向盛有5 mL 0.05 mol/L FeCl3溶液的试管中加入0.015 mol/L 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中加入少量铁粉,向试管c中滴加4滴1 mol/L KSCN溶液,观察试管b、c中溶液颜色的变化,并均与试管a对比
实验装置
实验现象 a试管中溶液呈红色,b试管溶液红色变浅 ,c试管中溶液红色加深 。
实验结论 增大c(Fe3+)或c(SCN-)后,化学平衡均向正反应 方向移动,Fe(SCN)3的浓度增加 ,溶液红色加深;滴加少量铁粉,由于Fe+2Fe3+=3Fe2+,使Fe3+的浓度减少 ,化学平衡向逆反应 方向移动,Fe(SCN)3的浓度减少 ,溶液红色变浅
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第二章 化学反应速率和平衡
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Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3
浅黄色 无色 红色
b溶液中 c溶液中
改变
条件 反应:Fe+2Fe3+===3Fe2+,
c(Fe3+)减小,即反应物浓度减小 反应:c(SCN-)增大,即反应物浓度增大
从Q、K关系角度 Q=
增大,Q>K,平衡逆向移动 Q=
减小,Q<K,平衡正向移动
理论解释
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第二章 化学反应速率和平衡
由实验现象可以得出:
在其他条件不变的情况下,增加反应物浓度(或减小反应物浓度),都可以使平衡向正反应方向移动;减小反应物浓度(或增大反应物浓度),都可以使平衡向逆反应方向移动。
提醒注意:由于纯固体或纯液体的浓度为常数,改变纯固体或纯液体的量并不会影响v正、v逆的大小,所以化学平衡不移动。如:反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)增加或移去一部分炭固体,化学平衡不移动。
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第二章 化学反应速率和平衡
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(2)从vt图像认识浓度对平衡的影响
化学平衡 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
体系浓度变化 增大反应物浓度 增大生成物浓度 减小生成物浓度 减小反应物浓度
速率变化
平衡移动方向
vt图象
v正瞬间增大,
v逆瞬间不变,
v′正>v′逆 v逆瞬间增大,
v正瞬间不变,
v′逆>v′正 v逆瞬间减小,
v正瞬间不变,
v′正>v′逆 v正瞬间减小,
v逆瞬间不变,
v′逆>v′正
正向移动 逆向移动 正向移动 逆向移动
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第二章 化学反应速率和平衡
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(3)从浓度商Q和平衡常数K的关系认识浓度对平衡的影响
对于反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),在任意时刻如果增大反应物浓度或者减小生成物浓度,此时浓度商Q= 将会 ,而平衡常数K不变,故有Q K, ,反之,如果在任意时刻如果减小反应物浓度或者增大生成物浓度,此时浓度商Q= 将会 ,而平衡常数K不变,故有Q K, 。
<
减小
增大
>
平衡正向移动
平衡逆向移动
增大c(反应物)或减小c(生成物)
Q减小
K不变
Q < K
平衡向正反应方向移动;
减小c(反应物)或增大c(生成物)
Q增大
K不变
Q > K
平衡向逆反应方向移动。
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第二章 化学反应速率和平衡
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【课堂练习1】
1、对于密闭容器中进行的反应:2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g),如果温度保持不变,下列说法中正确是( )
A.增加的SO2浓度,正反应速率先增大,后保持不变
B.增加的O2浓度,正反应速率逐渐增大
C.增加的SO2浓度,逆反应速率先增大,后保持不变
D.增加的O2浓度,逆反应速率逐渐增大
C
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第二章 化学反应速率和平衡
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1.正误判断
(1)合成氨反应中,增加N2的浓度,可使平衡正向移动,提高H2的转化率,降低成本( )
(2)C(s)+H2O(g) ⇌ CO(g)+H2(g)在某温度下达到平衡后,增加一部分C(s),v正增大,平衡正向移动( )
(3)恒容密闭容器中充入He气,可使N2(g)+3H2(g) ⇌ 2NH3(g)平衡向正反应方向移动( )
(4)化学平衡向正反应方向移动,v逆一定比v正小( )
(5)反应混合物各组分百分含量发生改变,化学平衡一定发生了移动 ( )
√
×
×
√
√
课堂检测
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第二章 化学反应速率和平衡
2.检验Fe3+的存在,可向溶液中加入KSCN溶液,发生反应如下:
FeCl3 + 3KSCN 3KCl + Fe(SCN)3
浅黄色) (无色) (无色) (红色)
能使该可逆反应发生平衡移动的是______(填序号,下同)。不能使平衡发生移动的是____,原因是____________________________________
_____________________________________________________________
。
①加入KCl固体 ②加入Fe粉 ③加入FeCl3固体
②③
①
该可逆反应的实质为Fe3++3SCN- Fe(SCN)3,加入KCl固体,只增加了c(K+)、c(Cl-),未改变c(Fe3+)、c(SCN-)、c[Fe(SCN)3],平衡不移动
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第二章 化学反应速率和平衡
3.将5 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3溶液和5 mL 0.015 mol·L-1 KSCN溶液混合,达到平衡后混合液呈红色,再将混合液分为5份,分别进行如下实验:
试管①:滴加4滴水,振荡
试管②:滴加4滴饱和FeCl3溶液,振荡
试管③:滴加4滴1 mol·L-1 KCl溶液,振荡
试管④:滴加4滴1 mol·L-1 KSCN溶液,振荡
试管⑤:滴加4滴1 mol·L-1 NaOH溶液,振荡
下列说法不正确的是( )
A.对比试管①和②,为了证明增大反应物浓度,平衡正向移动
B.对比试管①和③,为了证明增大反应物浓度,平衡逆向移动
C.对比试管①和④,为了证明增大反应物浓度,平衡正向移动
D.对比试管①和⑤,为了证明减小反应物浓度,平衡逆向移动
A.改变了Fe3+的浓度
B.反应本质是Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3,改变K+或Cl-浓度对平衡没有影响
B
D.加入NaOH溶液,Fe3+的浓度减小
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第二章 化学反应速率和平衡
2、在水溶液中橙色的Cr2O72-与黄色的CrO42-有下列平衡关系:Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+,重铬酸钾(K2Cr2O7)溶于水配成的稀溶液是橙黄色的。
(1)向上述溶液中加入NaOH溶液,溶液呈___色。原因是: .
.
.
(2)向已加入NaOH溶液的(1)溶液中再加入过量稀硫酸,则溶液呈 色,原因是 __
(3)向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀),则平衡
_____ _ (填“向左移动”或“向右移动”),溶液颜色将_____ _______。
黄
OH-与H+结合生成水,c(H+)减小,使平衡向右移动,CrO42-浓度增大,溶液由橙黄色变为黄色
橙
c(H+)增大,平衡左移,Cr2O72-浓度增大,溶液又由黄色变为橙色
向右移动
逐渐变浅,直至无色
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第二章 化学反应速率和平衡
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2、压强对化学平衡的影响 (1)实验探究压强对化学平衡的影响
实验原理 N2O4(g) 2NO2(g)(红棕色)
实验过程 用50 mL 注射器吸入20 mL NO2和N2O4的混合气体(使注射器的活塞位于I处),将细管端用橡胶塞封闭
把活塞拉到Ⅱ处,观察管内混合气体颜色的变化(活塞Ⅰ处→Ⅱ处,压强减小) 把活塞从Ⅱ处推到Ⅰ处,观察管内混合气体颜色的变化(活塞Ⅱ处→Ⅰ处,压强增大)
实验装置
实验现象 气体颜色先变浅,后变深,最终比原来浅 气体颜色先变深,后变浅,最终比原来深
实验结论 压强减小,体积增大时,c(NO2)减小后又增大 ,平衡向右 移动 压强增大,体积减小时c(NO2)变大后又减小 ,但大于初始的浓度,平衡向左 移动
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第二章 化学反应速率和平衡
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由实验现象可以得出:对于有气体参加的可逆反应,当达到平衡时,在其他条件不变的情况下,增大压强(减小容器的容积),化学平衡向 移动;减小压强(增大容器的容积),化学平衡向 移动。反应后气体的总体积没有变化的可逆反应,增大或减小压强都 使化学平衡发生移动。
气体体积缩小的方向
气体体积增大的方向
不能
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第二章 化学反应速率和平衡
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(2)从vt图像认识压强对化学平衡的影响
化学平衡 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
计量关系 m+n > p+q m+n < p+q
压强变化 增压 减压 增压 减压
速率变化
平衡移动方向
vt图象
v正、v逆同时增大,v´正>v´逆 v正、v逆同时减小,v´逆>v´正 v正、v逆同时增大,v´逆>v´正 v正、v逆同时减小,v´正>v´逆
正向移动 逆向移动 逆向移动 正向移动
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第二章 化学反应速率和平衡
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化学平衡 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
计量关系 m+n=p+q
压强变化 增压 减压
速率变化
平衡移动方向
vt图象
(2)从vt图像认识压强对化学平衡的影响
v正、v逆同时增大,但v´正=v´逆 v正、v逆同时减小,但v´逆=v´正
不移动 不移动
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第二章 化学反应速率和平衡
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(3)“惰性气体”对化学平衡移动的影响
A、恒温、恒容下,加“惰气”,各反应物生成物的浓度均 ,v正、v逆均 ,故化学平衡 发生移动
B、恒温、恒压下加入“惰气”,容器体积增大,v正、v逆均 ,等效于 ,故化学平衡向 的方向移动
C、对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,无论什么情况下(T、V不变或T、P不变)下加入“惰气”,化学平衡均不发生移动
不变
不变
不
减小
降压
气体总体积增大
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第二章 化学反应速率和平衡
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(4)从浓度商Q和平衡常数K的关系认识压强对平衡的影响
对于反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),在任意时刻如果压缩容器的体积,使压强增大,此时各种物资的浓度 ,此时浓度商Q= 将如何变化呢?显然与系数m+n和 p+q的大小有关,如果m+n> p+q, Q= 会 ,而平衡常数K不变,故有Q K, ,反之,如果m+n< p+q,此时浓度商Q= 将会 ,而平衡常数K不变,故有Q K,
。同学们可以自行分析减小压强,平衡的移动情况。
同比例增大
减小
<
平衡正向移动
增大
>
平衡逆向移动
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第二章 化学反应速率和平衡
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【课堂练习2】
1、恒温下,反应:aX(g) bY(g)+cZ(g)达到平衡后,把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡时,X的物质的量浓度由0.1 mol·L-1增大到0.19 mol·L-1,下列判断正确的是( )
A.a>b+c B.a<b+c C.a=b+c D.a=b=c
A
【解析】由于体积减小一半,而X的浓度增大不到原来的2倍,说明增大压强,平衡向正反应方向移动,正反应体积缩小,所以a>b+c。
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第二章 化学反应速率和平衡
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2、在一密闭容器中,反应aA(g) bB(g)达到平衡后,保持温度不变,将容器体积增大一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的60%,则下列说法正确的是( )
A.平衡向逆反应方向移动了 B.物质A的转化率减小了
C.物质B的质量分数增大了 D.a>b
C
【解析】平衡后将容器体积增大一倍,即压强减小到原来的一半,A、B的浓度都变为原来的50%,达到新平衡后,B的浓度是原来的60%,说明减小压强使平衡向正反应方向移动,则正反应是气体体积增大的反应,即b>a,B的质量、质量分数、物质的量、物质的量分数及A的转化率都增大了。
补充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,则下列物质的状态可能是A是___________,C是______。
固体或液体
气体
增大压强,平衡逆向移动,说明逆向为气体体积减小的反应,由于B为气体,所以C为气体,A为非气体。
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第二章 化学反应速率和平衡
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3、在一定条件下,合成氨反应到达平称衡状态,此时,再进行如下操作,平衡不发生移动的是( )
A.恒温、恒压时,充入NH3 B.恒温、恒容时,充入N2
C.恒温、恒压时,充入He D.恒温、恒容时,充入He
D
【解析】D项,恒温、恒容下充入He,由于N2、H2、NH3浓度均未发生变化,故平衡不发生移动,故选D项;A项,恒温、恒压下充入NH3,平衡向NH3分解向移动,故不选A项;B项,恒温、恒容下充入N2,N2浓度增加,平衡向正方向移动,故不选B项;C项,恒温、恒压充入He,体积增大,由于N2、H2、NH3浓度均减小,平衡向逆方向移动,故不选C项。
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第二章 化学反应速率和平衡
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4、在一定条件下,N2+3H2 2NH3 达到平衡状态后,按如下操作,化学平衡不发生移动的是( )
A.保持T、V不变,充入HCl B.保持T、V不变,充入N2
C.保持T、P不变,充入He D.保持T、V不变,充入He
D
【解析】保持T、V不变,充入HCl,HCl与NH3反应生成NH4Cl,平衡向正反应方向移动,A项错误;充入N2,反应物浓度增大,平衡向正反应方向移动,B项错误;保持T、p不变,充入He,各物质的浓度减小,平衡向逆反应方向移动,C项错误;充入He,各物质的浓度不变,平衡不移动,D项正确。
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第二章 化学反应速率和平衡
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5、COCl2(g) CO(g)+Cl2(g) ΔH>0,当反应达到平衡时,下列措施:①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是( )
A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥
B
【解析】在本题中该反应是气体体积增大的吸热反应,若要提高COCl2的转化率,则改变条件使平衡向正反应方向移动。升高温度会使平衡向正反应方向移动,所以正确。②恒容通入惰性气体对参加反应的气体的浓度没有影响,所以平衡不移动。③增加CO的浓度会使平衡逆向移动。④减压会使平衡正向移动。⑤催化剂对平衡没影响。⑥恒压通入惰性气体,参加反应的各种气体的同等程度浓度减小,即为减小压强,所以平衡正向进行。
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第二章 化学反应速率和平衡
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3、温度对化学平衡的影响 (1)实验探究温度对化学平衡的影响
实验原理 2NO2(g) N2O4(g) ΔH=-56.9 kJ·mol-1
红棕色 无色
实验过程 把和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
实验装置
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浓度增加,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
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第二章 化学反应速率和平衡
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由实验现象可以得出:在其他条件不变的情况下,升高温度,化学平衡向 方向移动;降低温度,化学平衡向
方向移动
【微点拨】
①任何反应都伴随着能量的变化,通常表现为放热或吸热,若正反应为放热反应,则逆反应为吸热反应,反之亦然
②任意可逆的化学平衡状态,都能受温度的影响而使化学平衡发生移动
吸热反应
放热反应
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第二章 化学反应速率和平衡
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(2)从vt图像认识温度对化学平衡的影响
化学平衡 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔH>0 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔH<0
温度改变 升高温度 降低温度 降低温度 升高温度
速率变化
移动方向
vt图象
v正、v逆同时增大,且v´正>v´逆 v正、v逆同时减小,且v´正<v´逆 v正、v逆同时减小,且v´正>v´逆 v正、v逆同时增大,且v´正<v´逆
正反应方向 逆反应方向 正反应方向 逆反应方向
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第二章 化学反应速率和平衡
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(3)从浓度商Q和平衡常数K的关系认识温度对平衡的影响
对于反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),在任意时刻如果升高温度,此时浓度商Q= 不变,平衡常数K如何变化呢?显然与反应是吸热反应还是放热反应有关,如果反应放热,K会 ,故有Q K, ,反之, 如果反应吸热,K会 ,此时,Q K,平衡 。
减小
平衡逆向移动
>
增大
<
正向移动
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【课堂练习3】
1、反应:A(g)+3B(g) 2C(g) ΔH<0,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
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。
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第二章 化学反应速率和平衡
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2、对于反应:2A(g)+B(g) 2C(g) ΔH<0,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
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。
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第二章 化学反应速率和平衡
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3、如图所示,三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中:在①中加入CaO,在②中不加其他任何物质,在③中加入NH4Cl晶体,发现①中红棕色变深,③中红棕色变浅。下列叙述正确的是( )
A.2NO2 N2O4是放热反应
B.NH4Cl溶于水时放出热量
C.烧瓶①中平衡混合气的平均相对分子质量增大
D.烧瓶③中气体的压强增大
A
【解析】2NO2(g) N2O4(g),NO2为红棕色气体,N2O4为无色气体。①中红棕色变深说明平衡左移,平均相对分子质量减小,而CaO和水反应放热,则该反应为放热反应,A对,C错;③中红棕色变浅,说明平衡右移,而正反应为放热反应,则证明NH4Cl溶于水要吸收热量,平衡右移时,气体的物质的量减小,压强减小,B、D均错。
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第二章 化学反应速率和平衡
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4、在可逆反应2A(g) + B(g) 2C(g) ΔH<0,为了有利于A的利用,应采用的反应条件是( )
A.高温、高压 B.高温、低压
C.低温、低压 D.适当温度、高压
D
【解析】该反应是气体体积减小、放热的可逆反应,为了有利于A的利用,反应向正反应方向移动,可采取加压、降温、减小C的浓度、增加反应物B的浓度的方法,所以
A、正反应放热,则升高温度平衡逆向移动,不利于A的利用,故A错误;
B、正反应放热,升高温度平衡向逆反应方向移动,不利于A的利用,故B错误;
C、如果温度低,则反应速率较小,不利于工业生产,故C错误;
D.可采用适当温度,且增大压强,有利于平衡正向移动,故D正确。
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第二章 化学反应速率和平衡
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5、已知反应A2(g)+2B2(g) 2AB2(g) ΔH<0,下列说法正确的( )
A.升高温度,正向反应速率增加,逆向反应速率减小
B.升高温度有利于反应速率增加,从而缩短达到平衡的时间
C.达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动
D.达到平衡后,降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动
B
【解析】该反应是一个气体分子数减少的放热反应。
A.升高温度,正向反应速率增加,逆向反应速率也增大,A不正确;
B.升高温度有利于反应速率增加,从而缩短达到平衡的时间,B正确;
C.达到平衡后,升高温度有利于该反应平衡逆向移动,C不正确;
D.达到平衡后,减小压强都有利于该反应平衡逆向移动,D不正确。
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第二章 化学反应速率和平衡
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4、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:催化剂能 地增加正反应速率和逆反应速率,因此它对化学平衡的移动没有影响。即:催化剂 使化学平衡发生移动, 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 。
同等程度
不能
不能
所需时间
(2)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 【微点拨】若某可逆反应在反应前后气体的总体积不发生变化,则增大该体系的压强(压缩容器体积)时,也可用上述图像表示
(3)从浓度商Q和平衡常数K的关系认识催化剂对平衡的影响,在某一时刻,加入催化剂浓度商Q和平衡常数K都 ,平衡 .
不变
不移动
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D
【课堂练习4】1、一定温度下,可逆反应:aX(g)+bY(g) cZ(g)在一密闭容器内达到平衡后,t0时刻改变某一外界变化,化学反应速率(v)随时间(t)的变化如图所示。则下列说法正确的是( )
A.若a+b=c,则t0时刻只能是增大了容器的压强
B.若a+b=c,则t0时刻只能是加入了催化剂
C.若a+b≠c,则t0时刻只能是增大了容器的压强
D.若a+b≠c,则t0时刻只能是加入了催化剂
【解析】从图像可知,t0时刻改变条件后正、逆反应速率同等程度增大,但平衡不移动,若a+b=c,则t0时刻可以是增大压强或使用催化剂;若a+b≠c,则t0时刻只能是使用催化剂,D项正确。
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A
2、如图所示,表示反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,在某一时间段内反应速率与反应过程的曲线关系图。
(1)氨的质量分数最高的一段时间是________
A.t0~t1 B.t2~t3 C.t3~t4 D.t5~t6
(2)t1、t3、t4改变的条件分别是t1 ;t3 ;
t4 .
升高温度
使用催化剂
减小压强
【解析】(1)平衡移动时,都是向左移动,所以最初时的NH3的质量分数最高。(2)t1时,v正、v逆均增大且v逆>v正,改变的条件是升温;t3时,v正=v逆,改变的条件是使用催化剂;t4时,v正、v逆均减小且v逆>v正,改变的条件是减小压强。
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三、勒夏特列原理1.向一密闭容器中通入1 mol N2、3 mol H2发生N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,一段时间后达到平衡,当改变下列条件后,试填写下列内容:(1)若增大N2的浓度,平衡移动的方向是 ;达新平衡时,氮气的浓度与改变时相比较,其变化是 ;但比原平衡 。(2)若升高温度,平衡移动的方向是 ;达新平衡时的温度与改变时相比较,其变化是 ;但比原平衡 。(3)若增大压强,平衡移动的方向是 ;达新平衡时的压强与改变时相比较,其变化是 ;但比原平衡 。2.以上我们讨论了浓度、压强、温度和催化剂等单一因素对化学平衡的影响,法国化学家亨利·勒夏特列就单一因素总结初了一条经验规律:如果改变影响平衡的条件,(如:浓度、压强、温度)平衡将向着能够 这种改变的方向移动.该结论就是勒夏特列原理。
正向移动
减小
大
降低
逆向移动
高
正向移动
减小
大
减弱
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需要说明的是:
(1)勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系,对不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用。此外勒夏特列原理对所有的动态平衡都适用。
(2)对“减弱这种改变”中的“减弱”应当重点关注:反应物浓度增大,反应向着减弱反应物浓度增大的方向(即消耗反应物的正反应方向)移动,但再次达到平衡后反应物浓度仍较原平衡是增大的:反之亦然。体系温度升高,反应向着减弱体系温度升高的方向( 即吸热反应方向)移动,但再次达到平衡后体系的温度仍较原平衡体系是升高的;反之亦然。体系外压增大,反应向着减弱体系外压增大的方向(即气体分子数减小的反应方向)移动,但再次达到衡后,体系的外压仍较原平衡体系是增大的;反之亦然。
勒夏特列原理只是一条经验原理,是有其局限性的。利用勒夏特列原理判断平衡移动的方向有可能给出错误的结论,因此我们主要利用了浓度商Q和平衡常数K的大小关系对平衡移动的方向进行了判定,这种方法具有普遍性(无一例外)。
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知识拓展:勒夏特列原理的局限性一定温度下,某体积为V的恒容容器中存在平衡: CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g),此时CO2的浓度为c1,若向容器中再充入一定量的CO2,则再次达到平衡时,容器的内的CO2的浓度c2与c1相较如何?若将容器的体积由V增大至2V,则再次达到平衡时,容器的内的CO2的浓度c3与c1相较又如何?分析:若按照勒夏特列原理的“减弱”不能“抵消”的说法,则恒温恒容条件下充入CO2气体增大了CO2的浓度,那么达到新平衡后CO2的浓度必然是增大了,则c2>c1 仔细想想就会发现这个问题需要讨论:反应CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)的平衡常数表达式为: K=c(CO2);显然,只要充入的CO2的物质的量在已有CaO的承受范围之内,由于K仅与温度有关,因此恒温条件下,达到新平衡后的CO2浓度c2= c1。但另一种极端情况是,若充入的CO2非常多,可以使容器内的CaO消耗殆尽,平衡不复存在,此时c2>c1同理,若将容器的体积由V增大至2V,则容器中CO2浓度瞬间变为c1/2,反应随即向正反应方向移动。若容器中CaCO3(s)始终存在,则再次平衡后容器内的CO2浓度c3仍为c1;若容器中CaCO3(s)不足,则当所有CaCO3(S)分解后,平衡就不存在了,此时容器内的CO2浓度c3; 0.5c1<c3< c1故向容器中冲入一定量CO2,再次达到平衡时CO2的浓度c2= c1,若将容器体积增大到2v,再次达到平衡时的CO2浓度有两种情况: ①CaCO3足量时,c3= c1, ②CaCO3不足时:0.5 c1< c3< c1
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【课堂练习5】
1、下列不能用勒夏特列原理解释的事实是( )
A.红棕色的NO2加压后颜色先变深后变浅
B.氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系加压后颜色变深
C.黄绿色的氯水光照后颜色变浅
D.合成氨工业使用高压以提高氨的产量
B
【解析】A项,涉及二氧化氮与四氧化二氮的平衡转化,故可以用勒夏特列原理解释;B项,加压后平衡不移动,但体积缩小,浓度增大使颜色变深,不能用勒夏特列原理解释;C项,光照后,次氯酸见光分解,使氯气与水反应的平衡向右移动,故可以用勒夏特列原理解释;D项,合成氨工业加压使化学平衡向右移动,可以用勒夏特列原理解释。
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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在一定条件下转化为NH3
C.可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气
D.增大压强,有利于SO2与O2反应生成SO3
3、下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.打开汽水瓶时,有大量气泡溢出
B.在配制硫酸亚铁溶液时往往要加入一定量铁粉
C.氨水应密闭保存于低温处
D.实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
B
B
【课后作业】
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课堂小结
化学平衡的移动
原因
方向
改变条件使v正 ≠ v逆
v正 >v逆 Q<K正反应方向移动
v正 <v逆 Q>K逆反应方向移动
影响化平衡的因素
浓度
增大C反应物 或
减小C生成物
平衡正方向移动
减小C反应物 或
增大C生成物
平衡逆方向移动
压强
增大压强
平衡向气体分子数减小方向移动
减小压强
平衡向气体分子数增大方向移动
温度
升高温度
平衡向吸热方向移动
降低温度
平衡向放热方向移动
催化剂
不影响平衡移动
勒夏特列原理
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