新苏教版高中化学选择性必修1学案：2.3.2 温度变化对化学平衡的影响　勒夏特列原理

新苏教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》PAGEPAGE1第2课时温度变化对化学平衡的影响勒夏特列原理[核心素养发展目标]1.变化观念与平衡思想：从变化的角度认识化学平衡的移动，即可逆反应达到平衡后，温度改变，平衡将会发生移动而建立新的平衡。2.证据推理与模型认知：通过实验论证说明温度、催化剂的改变对化学平衡移动的影响，构建分析判断化学平衡移动方向的思维模型(勒夏特列原理)。一、温度变化对化学平衡的影响1．实验探究温度对化学平衡移动的影响按表中实验步骤完成实验，观察实验现象，填写下表：实验原理[Co(H2O)6]2＋＋4Cl－[CoCl4]2－＋6H2OΔH>0(粉红色)(蓝色)实验步骤实验现象溶液变为蓝色溶液不变色溶液变为粉红色实验结论其他条件一定时，升高温度，平衡向正反应方向(即吸热反应方向)移动；降低温度，平衡向逆反应方向(即放热反应方向)移动2.温度变化对化学平衡移动的影响规律(1)任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。(2)当其他条件不变时：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。3．用v—t图像分析温度对化学平衡移动的影响已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)ΔH＜0，当反应达平衡后，若温度改变，其反应速率的变化曲线分别如图所示：①t1时刻，升高温度，v′正、v′逆均增大，但吸热反应方向的v′逆增大幅度大，则v′逆＞v′正，平衡逆向移动。②t1时刻，降低温度，v′正、v′逆均减小，但吸热反应方向的v′逆减小幅度大。则v′正＞v′逆，平衡正向移动。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当其他条件不变时：催化剂不能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所需的时间。(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。提醒一般情况下，催化剂都是正催化剂，即可以加快反应速率，特殊情况下，也使用负催化剂，减慢反应速率。(1)温度可以影响任意可逆反应的化学平衡状态()(2)升高温度，反应速率加快，化学平衡正向移动()(3)升高温度，反应速率加快，但反应物的转化率可能降低()(4)化学平衡正向移动，反应物的转化率一定增大()(5)C(s)＋CO2(g)2CO(g)ΔH>0，其他条件不变时，升高温度，CO2的平衡转化率增大()(6)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()答案(1)√(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×1．已知反应：2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色)ΔH＝－56.9kJ·mol－1，设计实验探究温度对上述平衡有什么影响？提示(1)把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里，然后用弹簧夹夹住橡胶管，把烧瓶A放入热水中，把烧瓶B放入冰水中，与常温时烧瓶C内气体的颜色进行对比，如图所示：(2)现象：放在热水中的气体颜色变深，放在冰水中的气体颜色变浅。(3)结论：其他条件不变时，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。2．已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)m＋n<p，当反应达平衡后，若温度改变，其反应速率的变化曲线分别如图所示：(1)图①表示的温度变化是升温，平衡移动的方向是逆反应方向。(2)图②表示的温度变化是降温，平衡移动的方向是正反应方向。(3)正反应是放热反应，逆反应是吸热反应。3.一定温度下，可逆反应aX(g)＋bY(g)cZ(g)在一密闭容器内达到平衡后，t0时刻改变某一外界条件，化学反应速率(v)随时间(t)的变化如图所示。(1)若a＋b＝c，则t0时刻改变的外界条件可能是增大压强或者加入催化剂。(2)若a＋b≠c，则t0时刻改变的外界条件只能是加入催化剂。1．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＋的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平衡逆向移动答案B解析由题意知，寒冷季节即降温使反应②平衡正向移动形成NaUr(s)，所以反应②正向为放热反应，要减少NaUr(s)，应使反应②平衡逆向移动。2．如图所示，在密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0，达到甲平衡。在仅改变某一条件后，达到乙平衡，改变的条件是()A．加入适当催化剂 B．升高的温度C．增大反应物的浓度 D．增大压强答案B解析加入催化剂，正、逆反应速率同时增大且相等，平衡不移动，与图像不符，A错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，但是逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动，与图像相符，B正确；增大反应物浓度，在t时刻逆反应速率不变，正反应速率增大，与图像不符，C错误；增大压强，正、逆反应速率均增大，正反应速率大于逆反应速率，平衡正向移动，与图像不符，D错误。(1)升高温度：K值增大→正反应为吸热反应；K值减小→正反应为放热反应。(2)降低温度：K值增大→正反应为放热反应；K值减小→正反应为吸热反应。(3)升高温度，正、逆反应速率均增大，但增大的幅度不同；同理，降低温度，正、逆反应速率均减小，减小的幅度也不同。二、化学平衡移动原理(勒夏特列原理)1．平衡移动过程中的量变分析向一密闭容器中通入1molN2、3molH2发生反应：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，请填写下列内容：(1)若增大N2的浓度，平衡移动的方向是正向移动；达到新平衡时，氮气的浓度与改变时相比较，其变化是减小；但新平衡时的浓度大于原平衡时的浓度。(2)若升高温度，平衡移动的方向是逆向移动；达到新平衡时的温度与改变时相比较，其变化是降低；但新平衡时的温度高于原平衡时的温度。(3)若增大压强，平衡移动的方向是正向移动；达到新平衡时的压强与改变时相比较，其变化是减小；但新平衡时的压强大于原平衡时的压强。2．化学平衡移动原理(勒夏特列原理)(1)定义如果改变影响化学平衡的一个因素(如参加反应的化学物质的浓度、压强或温度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。(2)对平衡移动原理的理解3．化学平衡移动原理在化工生产中的应用(1)选择和优化反应条件；(2)改进工艺和装置等。(1)光照时，氯水颜色变浅，可用勒夏特列原理解释()(2)对于化学反应：2HBr(g)H2(g)＋Br2(g)，压强增大，体系气体颜色加深，可用勒夏特列原理解释()(3)向酸性KMnO4溶液中通入少量SO2气体，溶液颜色变浅，利用了勒夏特列原理()(4)工业生产中，为提高生产效率，常使用高效催化剂和过量便宜原料，这些措施都可用勒夏特列原理解释()(5)实验室可以用排饱和NaHCO3溶液的方法收集CO2()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√1．已知N2与H2合成NH3的反应是一个可逆反应，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。在工业生产中，可以通过以下途径来提高合成氨的产率，请利用有关知识分析采取这些措施的原因。(1)向反应器中注入过量N2：______________________________________________________；(2)采用适当的催化剂：___________________________________________________________；(3)在高压下进行反应：___________________________________________________________；(4)在较高温度下进行反应：_______________________________________________________；(5)不断将氨液化，并移去液氨：___________________________________________________。答案(1)增大反应物浓度，平衡正向移动，提高氢气的利用率(2)加快反应速率，提高单位时间内的产量，提高生产效率(3)增大压强使平衡正向移动，增大化学反应速率，提高单位时间内的产量和原料的转化率(4)加快化学反应速率(5)减小生成物浓度，平衡正向移动，提高氨气的产率2．在工业合成硫酸中，其中一步反应为2SO2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(V2O5),\s\do5(△))2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－1。(1)根据反应特点，利用原理分析，增大反应速率的措施有________________，增大原料转化率的措施有________。答案增大SO2和O2的浓度、增大压强、升高温度、选用合适的催化剂增大压强、降低温度(合理即可)(2)利用下表实验数据回答问题：温度平衡时SO2的转化率/%1×105Pa5×105Pa1×106Pa5×106Pa1×107Pa450℃97.598.999.299.699.7550℃85.692.994.997.798.3①应选择的温度是________，理由是________________________。②应采用的压强是________，理由是___________________________________。答案①450℃该反应是放热反应，升高温度，转化率降低，且在450℃时反应物的转化率较高②1×105Pa该压强下SO2的转化率已经很高，若采用更大的压强，SO2的转化率提高很少，但需要的动力更大，对设备的要求更高1．(2021·杭州高二月考)将NO2装入带活塞的密闭容器中，当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，改变下列一个条件，其中叙述错误的是()A．慢慢压缩气体体积，平衡向右移动，混合气体颜色较原来浅B．保持容器容积不变，升高温度，气体颜色加深，则此正反应为放热反应C．慢慢压缩气体使体积减小一半，压强增大，但小于原来的两倍D．恒温恒容时，充入惰性气体，压强增大，平衡不会移动答案A解析压缩气体体积即加压，平衡向右移动，但新平衡的c(NO2)比原平衡大，混合气体颜色较原来深，A错误；NO2(g)为红棕色，N2O4(g)为无色，升高温度使气体颜色加深，则平衡左移，说明正反应放热，B正确；假设体积减半时平衡不移动，则压强加倍，实际平衡右移，使压强小于原来的两倍，C正确；恒温恒容时，充入惰性气体，虽然容器内总压强变大，但没有改变c(NO2)、c(N2O4)，正、逆反应速率均不变，化学平衡不移动，D正确。2．下列事实，不能用勒夏特列原理解释的是______________(填字母)。A．溴水中存在如下平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入NaOH溶液后颜色变浅B．对于反应：2H2O22H2O＋O2↑，使用MnO2可加快制O2的反应速率C．对于反应：CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)ΔH<0，升高温度，平衡向逆反应方向移动D．合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，为使氨的产