苏教版化学选修四专题二第三单元化学平衡的移动讲义设计无答案.docx

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苏教版化学选修四专题二第三单元化学平衡的移动讲义设计无答案

选修化学反应原理专题二第三单元 化学平衡的移动

化学平衡的移动

1.由于反应条件的变化,可逆反应由原平衡状态变为新平衡状态的过程,称为化学平衡移动。

2.平衡移动方向的判断

(1)根据速率判断

①若v(正)>v(逆),则平衡向正反应方向移动。

②若v(正)=v(逆),则平衡不移动。

③若v(正)

(2)根据体系中物质的浓度(或物质的量、或百分含量)判断

如果平衡移动的结果是使体系中反应物的浓度(或物质的量、或百分含量)减小,则平衡正向移动或向右移动,反之,平衡逆向移动或向左移动。

化学平衡的影响因素

1.浓度

(1)实验探究

①实验原理:

Cr2O

+H2O

2CrO

+2H+

    橙色      黄色

②实验步骤:

Ⅰ.向试管中加入4mL0.1mol·L-1的K2Cr2O7溶液,再滴加数滴1mol·L-1NaOH溶液。

Ⅱ.向上述溶液中滴加1mol·L-1HNO3溶液。

实验现象

结论

实验Ⅰ

滴加NaOH溶液后,溶液橙色变浅,逐渐变为黄色

平衡向正反应方向移动

实验Ⅱ

滴加HNO3后,溶液黄色变浅,逐渐变为橙色

平衡向逆反应方向移动

(2)应用

适当增加相对廉价的反应物(或及时分离出生成物),从而提高产物产量,降低成本。

2.压强

(1)压强对平衡移动的影响的实例探讨

可逆反应

平衡常数

表达式

改变压强对平衡的影响

增大压强

减小压强

N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)

K=

正向移动

逆向移动

N2O4(g)

2NO2(g)

K=

逆向移动

正向移动

FeO(s)+CO(g)

Fe(s)+CO2(g)

K=

不移动

不移动

3.温度

(1)实验探究

实验现象

溶液由紫色变为蓝色

溶液不变色

溶液由紫色变为粉红色

实验结论

升高温度,平衡向正反应方向移动;降低温度,平衡向逆反应方向移动

(2)结论(其他条件不变化时)

升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动;

降低温度,化学平衡向放热反应方向移动。

4.催化剂

催化剂能同等程度的改变(一般为增大)正、逆反应的速率,对化学平衡移动无影响,但能缩短达到平衡所需的时间。

勒夏特列原理

1.概念

如果改变影响平衡的一个因素(如浓度、压强或温度),平衡将向能够减弱这种改变的方向移动,也称化学平衡移动原理。

2.应用

工业合成氨反应为N2(g)+3H2(g)

2NH3(g) ΔH<0

措施

原因

加入过量的N2

促进平衡正向移动,提高H2的转化率

采用适当的催化剂

加快反应速率

采用高压

有利于平衡向正反应方向移动

采用较高温度

加快反应速率同时提高催化剂的活性

将氨液化并及时分离

有利于平衡向正反应方向移动

例1 在450℃时,反应N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)

ΔH<0达到平衡状态,若体系中只改变下列条件,请把影响结果填入表中:

改变条件

正反应速率

逆反应速率

平衡移动

N2的转化率

(1)增大N2的浓度

(2)增大NH3的浓度

(3)减小NH3的浓度

(4)增大压强

(5)升高温度

(6)加入催化剂

(7)体积不变充入氖气

训练1.对可逆反应2A(s)+3B(g)

C(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,平衡向逆反应方向移动 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,B的转化率提高

A.①②    B.④    

C.③    D.④⑤

对勒夏特列原理的理解

勒夏特列原理:

改变影响化学平衡的一个因素,平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

理解勒夏特列原理需注意以下几个方面:

1.影响平衡的因素:

浓度、压强、温度。

2.原理的适用范围:

只适用于一个条件发生变化的情况(即温度或压强或一种物质的浓度),当多个条件同时发生变化时,情况比较复杂。

3.平衡移动的结果:

只能减弱(不可能抵消)外界条件的变化。

例2(双选)在一恒容密闭容器中,反应A(g)+B(g)

C(g)达到平衡,若增大A的浓度,使平衡右移,并达到新的平衡,下列说法正确的是(  )

A.A的浓度一定比原平衡大

B.A的转化率增大

C.C的百分含量一定大于原平衡C的百分含量

D.B的转化率一定增大

训练2.下列事实,不能用平衡移动原理解释的是(  )

A.反应CO+NO2

CO2+NO ΔH<0,升高温度可使平衡向逆反应方向移动

B.合成NH3的反应,为提高NH3的产率,理论上应采取相对较低温度的措施

C.溴水中存在平衡Br2+H2O

HBr+HBrO,当加入AgNO3溶液后,溶液颜色变浅

D.对2HI(g)

H2(g)+I2(g),增大平衡体系的压强(压缩体积)可使体系颜色变深

在工业生产中选择适宜的生产条件的思路

1.从可逆性、反应前后气体化学计量数的变化、焓变三个角度分析化学反应的特点。

2.根据反应特点具体分析外界条件对速率和平衡的影响;从速率和平衡的角度进行综合分析,再充分考虑实际情况,选出适宜的外界条件。

外界条件

有利于加快速率的条件控制

有利于平衡正向移动的条件控制

综合分析结果

浓度

增大反应物的浓度

增大反应物的浓度、减小生成物的浓度

不断地补充反应物、及时地分离出生成物

催化剂

加合适的催化剂

不需要

加合适的催化剂

温度

高温

ΔH<0

低温

兼顾速率和平衡,考虑催化剂活性的适宜温度

ΔH>0

高温

在设备条件允许的前提下,尽量采取高温并考虑催化剂的活性

压强

高压(有气体参加)

ΔV(g)<0

高压

在设备条件允许的前提下,尽量采取高压

ΔV(g)>0

低压

兼顾速率和平衡,选取适宜的压强

例3 对于合成氨的反应来说,使用催化剂和施以高压,下列叙述中正确的是(  )

A.都能提高反应速率,都对化学平衡状态无影响

B.都对化学平衡状态有影响,都不影响达到平衡状态所用的时间

C.都能缩短达到平衡状态所用的时间,只有压强对化学平衡状态有影响

D.催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间,而压强无此作用

训练3.某工业生产中发生反应:

2A(g)+B(g)

2M(g) ΔH<0。

下列有关该工业生产的说法正确的是(  )

A.工业上合成M时,一定采用高压条件,因为高压有利于M的生成

B.若物质B价廉易得,工业上一般采用加入过量的B,以提高A和B的转化率

C.工业上一般采用较高温度合成M,因温度越高,反应物的转化率越高

D.工业生产中常采用催化剂,因为生产中使用催化剂可提高M的日产量

“惰性”气体对化学平衡的影响

对于反应N2(g)+3H2(g)

2NH3(g) ΔH<0来说:

1.若体系内的压强保持恒定(容器体积是可变的)时,加入氦气,体系内压强恒定,体积必增大,这相当于对原体系中各组分起了稀释作用,因而引起c(N2)、c(H2)、c(NH3)变小,平衡向左移动(相当于减压)。

2.在恒温、恒容下,加入氦气时,平衡不发生移动。

这种条件下加入“惰性”气体,虽平衡体系内的压强增加,但因容器的体积不变,c(N2)、c(H2)、c(NH3)不变,所以平衡不发生移动。

3.对于反应前后气体体积相等的反应[如H2+I2(g)

2HI],当向平衡体系中充入“惰性”气体时,则无论任何情况下平衡都不发生移动。

例在N2+3H2

2NH3的体系中,保持容器中压强和温度不变,充入氩气以增大容器的体积,下列叙述正确的是(  )

A.因为压强不变,所以平衡不移动

B.因为体积增大,c(N2)、c(H2)、c(NH3)均减小,v(正)、v(逆)均减小,平衡不移动

C.因为体积增大,相当于减小压强,平衡向体积增大方向移动,即平衡向逆反应方向移动

D.因为加入氩气不参与反应,v(正)、v(逆)均不变,平衡不移动

【课堂练习】

A组:

1.对于任何一个平衡体系,采用以下措施一定会使平衡移动的是(  )

A.加入一种反应物  B.升高温度

C.对平衡体系增加压强D.使用催化剂

2.对于平衡CO2(g)

CO2(aq) ΔH=-19.75kJ·mol-1,为增大二氧化碳气体在水中的溶解度,应采用的方法是(  )

A.升温增压B.降温减压

C.升温减压D.降温增压

3.据报道,在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。

2CO2(g)+6H2(g)

CH3CH2OH(g)+3H2O(g)下列叙述错误的是(  )

A.使用Cu—Zn—Fe催化剂可大大提高生产效率

B.反应需在300℃进行可推测该反应是吸热反应

C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率

D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率

4.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,其中能提高COCl2转化率的是(  )

A.①②④B.①④⑥

C.②③⑤D.③⑤⑥

B组:

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,则:

(1)该反应的逆反应为________热反应,且m+n________p(填“>”、“=”或“<”)。

(2)减压时,A的质量分数________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同)。

(3)若加入B(体积不变),则A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________。

(6)若B是有色物质,A、C均无色,则加入C(体积不变)时混合物颜色________;而维持容器内压强不变,充入氖气时,混合物颜色________。

(填“变深”、“变浅”或“不变”)

【课后练习】

A组:

1.下列叙述中说明某化学平衡一定发生移动的是(  )

A.混合物中各组分的浓度改变

B.混合体系中气体密度发生变化

C.正、逆反应速率改变

D.反应物的转化率改变

2.向紫色Cr2(SO4)3溶液中,加入NaOH溶液至析出蓝灰色沉淀,此时,溶液中存在着如下平衡:

Cr3+(紫色)+3OH

Cr(OH)3(蓝灰色)

CrO

(绿色)+H++H2O,将上述悬浊液等分成两份a和b。

向a试管中加入适量的NaOH溶液,向b试管中加入适量的H2SO4溶液。

a、b试管中溶液颜色最终分别为(  )

A

B

C

D

a试管

紫色

蓝灰色

蓝色

绿色

b试管

绿色

绿色

紫色

紫色

3.右图是关于反应:

A2(g)+3B2(g)

2C(g)(正反应为放热反应)的平衡移动图象,影响平衡移动的原因可能是(  )

A.升高温度,同时加压

B.降低温度,同时减压

C.增大反应物浓度,同时减小生成物浓度

D.增大反应物浓度,同时使用催化剂

4.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是(  )

A.开启啤酒后,瓶中马上泛起大量泡沫

B.钢铁在潮湿的空气中容易生锈

C.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气

D.工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率

5.某温度下,N2O4(g)

2NO2(g) ΔH>0。

在密闭容器中达到平衡,下列说法不正确的是(  )

A.加压时(体积变小),将使正反应速率增大,平衡向逆反应方向移动

B.保持体积不变,加入少许NO2,将使正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动

C.保持体积不变,加入少许N2O4,再达到平衡时,颜色变深

D.保持体积不变,升高温度,再达到平衡时颜色变深

6.体积相同的甲、乙两个容器中,分别都充有等物质的量的SO2和O2,在相同温度下发生反应:

2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g),并达到平衡。

在这个过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的转化率为p%,则乙容器中SO2的转化率(  )

A.等于p%      B.大于p%

C.小于p%D.无法判断

7.在一定条件下,对于反应mA(g)+nB(g)

cC(g)+dD(g),C物质的质量分数w(C)与温度、压强的关系如图所示,下列判断正确的是(  )

A.ΔH<0,m+n

B.ΔH>0,m+n>c+d

C.ΔH>0,m+n

D.ΔH<0,m+n>c+d

8.现有下列两个图象:

下列反应中符合两图象的是(  )

Ⅰ         Ⅱ

A.N2(g)+3H2(g)

2NH3(g) ΔH<0

B.2SO3(g)

2SO2(g)+O2(g) ΔH>0

C.4NH3(g)+5O2(g)

4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0

D.H2(g)+CO(g)

C(s)+H2O(g) ΔH>0

9.反应2X(g)+Y(g)

2Z(g) ΔH<0,在不同温度(T1和T2)下,产物Z的物质的量n与反应时间t的关系如图所示,则下列判断中正确的是(  )

A.T1p2

C.T1>T2,p1>p2D.T1>T2,p1

10.在一密闭容器中,反应aA(g)

bB(g)达到平衡后,保持温度不变,将容器体积缩小一半,当达到新平衡时,B的浓度是原来的1.6倍,则(  )

A.平衡向正反应方向移动了

B.物质A的转化率增大了

C.物质B的质量分数减小了

D.a>b

11.在一定条件下,可逆反应:

mA+nB

pC达到平衡,若:

(1)A、B、C都是气体,减小压强,平衡向正反应方向移动,则m+n和p的关系是________。

(2)A、C是气体,增加B的量,平衡不移动,则B为________态。

(3)A、C是气体,而且m+n=p,增大压强可使平衡发生移动,则平衡移动的方向是________。

(4)加热后,可使C的质量增加,则正反应是________反应(填“放热”或“吸热”)。

B组:

13.在密闭容器中进行如下反应:

CO2(g)+C(s)

2CO(g) ΔH>0,达到平衡后,若改变下列条件,则指定物质的浓度及平衡如何变化。

(1)增加C,平衡________,c(CO2)________。

(2)缩小反应容器的容积,保持温度不变,则平衡________,c(CO2)________。

(3)保持反应容器的容积和温度不变,通入N2,则平衡________,c(CO2)________。

(4)保持反应容器的容积不变,升高温度,则平衡________,c(CO)________。

14.某化学反应2A(g)

2B(g)+D(g)在四种不同条件下进行,B、D起始浓度为0,反应物A的浓度(mol·L-1)随反应时间(min)的变化情况,见下表

实验

序号

温度

0min

10min

20min

30min

40min

50min

60min

1

800℃

1.0

0.80

0.67

0.57

0.50

0.50

0.50

2

800℃

c2

0.60

0.50

0.50

0.50

0.50

0.50

3

800℃

c3

0.92

0.75

0.63

0.60

0.60

0.60

4

820℃

1.0

0.20

0.20

0.20

0.20

0.20

0.20

根据上述数据,完成下列填空:

(1)在实验1中,反应在10min至20min时间内平均速率为v(A)=________mol·L-1·min-1。

(2)在实验2中,A的初始浓度c2=________mol·L-1,反应经20min就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是________。

(3)设实验3的反应速率为v3,实验1的反应速率为v1,则v3______v1(填“>”、“<”或“=”),且c3______1.0mol·L-1(填“>”、“<”或“=”)。

(4)比较实验4和实验1,可推测该反应是______(填“吸热”或“放热”)反应。

理由是__________________。

(5)对于实验4在30min时,若减小反应容器的容积,则v(正)________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),v(逆)________,v(正)________v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。

(6)若实验3在30min时突然升温至820℃,则v(正)________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),v(逆)______,v(正)________v(逆)(填“>”、“<”或“=”),试画出两种温度条件下c(A)与t(时间)的变化关系图。

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