逍遥学能 2013-06-15 18:51
2.3 化学平衡 第2时 影响化学平衡状态的因素 学案（人教版选修4）
[学习目标] 1.理解化学平衡状态移动的含义。2.理解外界条(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识其一般规律。3.学会应用勒夏特列原理判断平衡移动的方向。
[重点•难点] 重点：外界条对化学平衡的影响。难点：勒夏特列原理的理解与应用。
1．化学平衡的移动
(1)含义
在一定条下，可逆反应达到化学平衡状态，如果改变影响平衡的条(如________、________、______等)，化学平衡状态被破坏(正、逆反应速率不再相等)，直至正、逆反应速率再次________，在新的条下达到新的化学平衡状态。这种现象称作平衡状态的移动，简称平衡移动。
(2)图示表示
(3)可确认发生了化学平衡移动的是( )
A．化学反应速率发生了改变
B．有气态物质参加的可逆反应达到平衡后，改变了压强
C．某一条的改变，使正、逆反应速率不再相等
D．可逆反应达到平衡，使用了催化剂
2．化学平衡状态的影响因素
(1)浓度对化学平衡的影响
[实验探究]实验Ⅰ：已知在2Cr2O7溶液中存在如下平衡：
实验步骤
实验现象溶液颜色由____色变为____色溶液颜色由__色变为__色
结论c(H＋)增大，平衡向________方向移动，__色加深c(OH－)增大，使________变小，平衡向________方向移动，__色加深
实验Ⅱ：Fe3＋＋3SCN－ FeSCN3红色
实验(1)
步骤
实验现象①溶液__色加深②溶液__色加深
实验步骤向试管①中滴加0.1 mol•L－1 NaOH溶液向试管②中滴加0.01 mol•L－1 NaOH溶液
实验现象溶液________，产生________溶液______，产生________
结论分别增大c(Fe3＋)和c(SCN－)后，c[Fe(SCN)3]均增大，化学平衡均向________方向移动；滴加NaOH溶液，由于Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，减小了c(Fe3＋)，c[Fe(SCN)3]的浓度也减小，即化学平衡向________方向移动
基本规律
________反应物浓度或______生成物浓度，平衡向正反应方向移动；________反应物浓度或________生成物浓度，平衡向逆反应方向移动。
(2)温度对化学平衡的影响
[实验探究]
已知化学反应：
2NO2g红棕色 N2O4g无色 ΔH＝－56.9 kJ•mol－1
实验
装置
实验
现象热水中混合气体受热，红棕色____；冰水中混合气体冷却，红棕色____
实验
结论混合气体受热颜色____，说明________增大，即平衡向________________方向移动；混合气体被冷却时颜色________，说明________减小，即平衡向________________方向移动
基本规律
其他条不变时，升高温度，平衡向着________方向移动；降低温度，平衡向着________方向移动。
(3)压强对化学平衡的影响
其他条不变时，对于有气体参加的反应，增大压强，会使平衡向着气体_______的方向移动；减小压强，会使平衡向着气体________________的方向移动。但是压强改变，对于有气体参与而反应前后气态物质系数不变的反应说，平衡不移动。
(4)催化剂对化学平衡的影响
由于催化剂能够________________地改变正、逆反应速率，因此它对化学平衡的移动__________，即催化剂不能改变达到化学平衡状态的反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到平衡所需的________。
3．勒夏特列原理
如果改变影响平衡的条之一(如______、________以及参加反应的化学物质的________)，平衡将向着________________的方向移动。
一、外界条的改变对化学平衡的影响
以mA(g)＋nB(g) pC(g) ΔH<0 (m＋n<p)为例
条变化速率变化移动方向速率变化曲线
增大
c(A)或
c(B)v正______，
v正__v逆____方向
减小
c(A)或
c(B)v正______，
v正__v逆______方向
增大
c(C)v逆______，
v逆__v正______方向
减小
c(C)v逆______，
v正__v逆______方向
增大压
强或升
高温度v正、v逆
均______，
v逆__v正____方向
减小压
强或降
低温度v正、v逆
均______，
v正__v逆______方向
充入不参
与反应的
气体体积不变时，
v正、v逆
均____________
压强不变时，v正、v逆
均____，相当于____压强向____的
方向移动与减小压强相同
加催化剂v正、v逆
均____，
v正__v逆不移动
思考：某一可逆反应，一定条下达到了平衡，若化学反应速率改变，化学平衡是否一定发生移动？若平衡发生移动，化学反应速率是否一定发生改变？
典例1 在一体积可变的密闭容器中，加入一定量X、Y，发生反应mX(g) nY(g) ΔH＝Q kJ•mol－1。反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示：
124
1001.000.750.53
2001.200.900.63
3001.301.000.70
下列说法正确的是( )
A．m>n
B．Q<0
C．温度不变，压强增大，Y的质量分数减少
D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动
听记录：
变式训练1 对已达化学平衡的下列反应2X(g)＋Y(g) 2Z(g)减小压强时，对反应产生的影响是( )
A．逆反应速率增大，正反应速率减小，平衡向逆反应方向移动
B．逆反应速率减小，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动
C．正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动
D．正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动
二、平衡移动原理(勒夏特列原理)
1．学习勒夏特列原理应注意以下问题：
(1)研究对象一定是处于平衡状态的可逆反应。
(2)只适用改变影响平衡的一个条。
(3)平衡移动的结果是只“______”改变而不“________”改变。
2．运用勒夏特列原理能否判断建立新平衡所需要的时间？
典例2 下列反应达到化学平衡后，加压或降温都能使化学平衡向逆反应方向移动的是( )
A．2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0
B．C(s)＋CO2(g) 2CO(g) ΔH>0
C．N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0
D．H2S(g) H2(g)＋S(s) ΔH>0
听记录：
变式训练2 下列颜色的变化不能用勒夏特列原理解释的是( )
①红棕色NO2加压后颜色先变深，后逐渐变浅 ②在H2、I2和HI组成的平衡体系加压后，混合气体颜色变深 ③eCl3溶液加入铁粉后颜色变浅 ④FeCl3和SCN的混合溶液中加入无色SCN溶液，颜色变深
A．①④ B．②③ C．③④ D．①②
三、化学平衡图象题的分析
解答化学平衡图象问题应从以下几点入手：
1．看图象
一看面(即纵坐标与横坐标的意义)，二看线(即线的走向和变化趋势)，三看点(即起点、折点、交点、终点)，四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线)，五看量的变化(如浓度变化、温度变化)。
2．想规律
联想外界条的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
3．作判断
根据图象中表现的关系与所学规律相对比，作出符合题目要求的判断。
典例3 对于反应2A(g)＋B(g) 2C(g) ΔH<0，下列图象正确的是( )
A．①④ B．②③ C．①③ D．②④
听记录：
变式训练3 在某一容积可变的密闭容器中，可逆反应A(g)＋B(g) xC(g) ΔH，符合图象(Ⅰ)所示关系。由此推断，对图象(Ⅱ)的说法不正确的是( )
A．p3>p4，Y轴表示A的转化率
B．p3>p4，Y轴表示B的质量分数
C．p3>p4，Y轴表示混合气体的密度
D．p3>p4，Y轴表示混合气体的平均相对分子质量
参考答案
前准备区
1．(1)浓度 温度 压强 相等
(3)C [本题考查了化学平衡移动的实质。化学平衡移动的实质是正、逆反应速率不相等。A中速率发生了改变，但可能正、逆反应速率同等程度的改变，使两者速率再次相等；对于气体体积相等的反应，压强的改变对正、逆反应速率的影响相同；D中催化剂同等程度地改变了正、逆反应速率。]
2．(1)实验Ⅰ：黄 橙 橙 黄 逆反应 橙 c(H＋) 正反应 黄 实验Ⅱ：红 红 红色变浅 红褐色沉淀 红色变浅 红褐色沉淀 正反应 逆反应 基本规律：增大 减小 减小 增大
(2)加深 变浅 加深 c(NO2) 吸热反应 变浅 c(NO2) 放热反应 吸热 放热
(3)体积减小 体积增大
(4)同等程度 无影响 时间
3．温度 压强 浓度 减弱这种改变
堂活动区
一、
增大 > 正反应 减小 < 逆反应 增大 > 逆反应 减小 > 正反应 增大 > 逆反应 减小 > 正反应 不变 不移动 减小 减小 气体体积增大 加快 ＝
思考：平衡不一定移动，若速率改变后，v正＝v逆，平衡不移动，若v正≠v逆，则平衡发生移动。若平衡发生移动，说明v正≠v逆，即化学反应速率一定发生改变。
典例1 C [由表知，体积不变升高温度，c(Y)增大，平衡右移，因升高温度，平衡向吸热方向移动，说明正反应为吸热反应，Q>0，B、D错；温度不变，容器体积增大，即由1 L变为2 L，若平衡不移动，此时c(Y)应减小为原一半，现c(Y)比原的一半大，即减压，平衡向右移动，向气体体积增大的方向移动，所以m<n，A错；因为m<n，增大压强，平衡向左移动，所以Y的质量分数减少，故C正确。]
变式训练1 C [本题考查了影响化学平衡的因素。减小压强，体积增大，反应物和生成物的浓度均降低，则正、逆反应速率都减小，减小压强，平衡向体积增大的方向移动，即平衡向逆反应方向移动，则v逆>v正。]
二、
1．(3)减弱 消除
2．不能。建立新平衡所需的时间取决于反应速率的大小，而勒夏特列原理只能用判断平衡移动的方向。
典例2 B [增大压强平衡向逆反应方向移动，即反应物中气体的计量数之和小于生成物中气体的计量数之和，据此可排除A、C、D项；降温平衡也向逆反应方向移动，则正反应为吸热反应，而B项恰为吸热反应，确定答案为B。]
变式训练2 B
典例3 A [首先要知道该反应是气态物质系数减小的放热反应，此反应的平衡体系受压强的影响：增大压强平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，B的含量减小，C的含量增大；升高温度，平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小，B的含量增大，C的含量减小。①图象表示B的含量随温度升高而增加，则符合此反应。另外，从反应开始到建立平衡，温度越高，到达平衡的时间越短。由于该反应是放热反应，建立平衡后，温度越高，B的含量就应越多。同理推知④图象正确，符合上述平衡体系，②、③图象不符合题意。]
变式训练3 B [根据图Ⅰ中三个状态下到达平衡的时间可知T1>T2，p1<p2；温度从T1降至T2，C的百分含量增大，故正反应放热，ΔH<0；压强从p1增至p2，C的百分含量增大，故方程式中C的系数0<x<2，x＝1；所以B的质量分数随温度升高而增大，随压强增大而减小，B项描述与图Ⅱ不符，A、C、D项描述正确。]