人教版高中化学选择性必修1第二章第二节第4课时温度、催化剂对化学平衡的影响基础课课件

第4课时温度、催化剂对化学平衡的影响(基础课)第二章

化学反应速率与化学平衡第二节化学平衡素养目标1．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．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)。旧知回顾1．温度对可逆反应的反应速率影响规律：对于可逆反应，升高温度，正、逆反应速率都增大，但吸热反应方向反应速率增大的程度更大；降低温度，正、逆反应速率都减小，但吸热反应方向反应速率减小的程度更大。2．催化剂对可逆反应的反应速率影响规律：加入正催化剂，正、逆反应速率均增大，且增大的程度相同。加入负催化剂，正、逆反应速率均减小，且减小的程度相同。知识点一温度、催化剂对化学平衡的影响1．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按表中实验步骤要求完成实验，观察实验现象，填写下表：实验原理实验步骤实验现象热水中混合气体颜色______；冰水中混合气体颜色______实验结论混合气体受热时颜色______，说明NO2浓度______，即平衡向________方向移动；混合气体被冷却时颜色______，说明NO2浓度______，即平衡向_______方向移动加深变浅加深增大逆反应变浅减小正反应(2)温度对化学平衡的影响规律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：温度升高，平衡向__________的方向移动；温度降低，平衡向__________的方向移动。吸热反应放热反应(3)用v-t图像分析温度对化学平衡的影响化学平衡aA＋bB⥫⥬cC＋dD

ΔH>0aA＋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速率变化影响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)平衡移动的方向正反应方向逆反应方向正反应方向逆反应方向v-t图像规律总结在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动2．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______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____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。不能能特别提醒

①一般说的催化剂都是指的正催化剂，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。②用速率分析化学平衡移动的一般思路。1．N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可以发生以下反应：4NO2(g)＋O2(g)⥫⥬2N2O5(g)。T1温度时，向密闭容器中通入N2O5，部分实验数据见下表：5.003.522.502.50回答下列问题：(1)该反应在密闭容器中达到化学平衡状态，若改变温度，此化学平衡是否一定发生移动？(2)该反应达到平衡后，若温度改变，其反应速率的变化曲线分别如下图所示：可得出的结论是什么？(3)T1温度下的平衡常数为K1，T2温度下的平衡常数为K2，若T1>T2，比较K1和K2的大小？[提示]

(1)任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)。因此，改变温度，化学平衡一定发生移动。(2)图甲表示的变化是升高温度，平衡移动方向是向逆反应方向。图乙表示的变化是降低温度，平衡移动方向是向正反应方向。正反应是放热反应，逆反应是吸热反应。(3)由(2)可知该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，故K1<K2。2．据统计，约有80%～85%的化工生产过程使用催化剂，催化剂的研究和应用是21世纪化学的一个极具魅力和应用前景的重大主题。回答下列问题：(1)对于N2＋3H2⥫⥬2NH3反应，对比分析当其他条件相同时，使用催化剂和未使用催化剂，NH3的体积分数与时间的图像。其中m表示________情况，n表示________情况。(2)催化剂对可逆反应的反应速率影响规律如图所示，该图还适用于什么情况下的影响？[提示]

(1)使用催化剂未使用催化剂(2)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，反应速率的变化也可用题述图像表示。243题号11．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)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)升高温度，化学平衡常数增大。 (

)(5)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。

(

)√×√××23题号142．已知反应：2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)，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皮管，把A烧瓶放入热水里，把B烧瓶放入冰水里，如图所示(省略夹持装置)。与常温时烧瓶内气体的颜色进行对比，发现A烧瓶内气体颜色变深，B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是(

)√A．把A烧瓶放入热水中，A烧瓶内正、逆反应速率均加快B．上述过程中，B烧瓶内c(NO2)减小，c(N2O4)增大C．上述过程中，A、B烧瓶内气体密度均保持不变D．2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)的逆反应为放热反应23题号14D

[升高温度，正、逆反应速率都增大，A项正确；B烧瓶内气体颜色变浅，说明平衡向生成N2O4的方向移动，B烧瓶内c(NO2)减小，c(N2O4)增大，B项正确；容器的容积不变，混合气体的质量不变，A、B烧瓶内气体密度均保持不变，C项正确；放在热水中的A烧瓶内气体颜色变深，放在冰水中的B烧瓶内气体颜色变浅，说明升高温度平衡向生成NO2的方向移动，降低温度平衡向生成N2O4的方向移动，故2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)的逆反应为吸热反应，D项错误。]3．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：23题号41√T/℃70080090010001200K0.60.91.31.82.7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D

[反应2X(g)＋Y(s)⥫⥬Z(g)＋W(g)中，Y为固体，则反应前后气体体积不变，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，该反应的K值越大，说明正反应是吸热反应，D正确。]23题号414．在某密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)，反应体系在平衡状态时SO3的质量分数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(

)243题号1A．D点：v正<v逆B．反应2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)的ΔH>0C．若B、C点的平衡常数分别为KB、KC，则KB＝KCD．恒温恒压下向平衡体系中通入氦气，平衡向左移动√D

[在D点时欲使反应达到平衡状态，同一温度下，需增大SO3的质量分数，即反应正向进行，故v正>v逆，A错误；温度越高，SO3的质量分数越小，说明平衡左移，正反应是放热反应，ΔH<0，B错误；B、C点的温度不同，则KB≠KC，C错误；恒温恒压下向平衡体系中通入氦气，使容器容积变大，相当于减小压强，平衡向左移动，D正确。]243题号1知识点二勒夏特列原理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。减弱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。(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℃。[教材·科学史话]根据大量的事实，勒夏特列于1884年提出了“平衡移动原理”。1888年他又用简洁的语言阐明了这一原理：每一种影响平衡因素的变化都会使平衡向减少这种影响的方向移动。后人为纪念勒夏特列，便把“平衡移动原理”称为“勒夏特列原理”。该原理被广泛应用于工业生产中，大大提高了生产效率。(1)下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是________(填字母)。①溴水中存在如下平衡：Br2＋H2O⥫⥬HBr＋HBrO，当加入NaOH溶液后颜色变浅。②对2H2O2⥫⥬2H2O＋O2的反应，使用MnO2可加快制O2的反应速率。③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。④合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)

ΔH<0，为使氨的产率提高，理论上应采取低温高压的措施。⑤H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g)，缩小体积加压颜色加深。⑥使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率。②⑤⑥

p<p′<2pT<T′<T1题后归纳(1)勒夏特列原理只能解决与平衡移动有关的问题。不涉及平衡移动的问题都不能用勒夏特列原理解释，常见的有：①使用催化剂不能使化学平衡发生移动。②反应前后气体体积不变的可逆反应，改变压强可以改变化学反应速率，但不能使化学平衡发生移动。③发生的化学反应本身不是可逆反应。④外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不完全一致的反应。(2)平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变，但不能完全“消除”这种改变。可概括为“外变大于内变”。随堂评估·知能落实

√243题号15D

[A.该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，在反应达到平衡后升温，化学平衡向逆反应方向移动，c(NO2)增大，因而气体的红棕色变深，能用勒夏特列原理解释，A不符合题意；B.在工业上采用N2、H2在高温、高压催化剂条件下合成氨气，该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，合成NH3的生产过程中，为使化学平衡正向移动而提高NH3的产率，理论上应采取相对较高的压强，能用勒夏特列原理解释，B不符合题意；C.在平衡体系中加入AgNO3溶液，Ag＋与溶液中的Br－反应产生AgBr沉淀，会使题述化学平衡正向移动，能用勒夏特列原理解释，C不符合题意；D.催化剂使该反应的反应速率加快，但由于对正、逆反应速率的影响相同，因此不能使化学平衡发生移动，因此不能提高SO3生产效率，故不能用勒夏特列原理解释，D符合题意。]243题号152．对于反应：CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)

ΔH＜0，有利于提高平衡时CO2转化率的措施是(

)A．使用催化剂B．加压C．增大CO2和H2的初始投料比D．升高温度√243题号15B

[A.使用催化剂，平衡不移动，CO2的平衡转化率不变，故A错误；B.加压平衡向气体体积减小的方向移动，即平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，故B正确；C.增大一种反应物的浓度，可以提高另一反应物的转化率，而自身转化率是降低的，则增大CO2和H2的初始投料比，相当于H2浓度不变，增大CO2的浓度，故CO2的平衡转化率减小，故C错误；D.升高温度平衡向吸热反应方向移动，即平衡逆向移动，CO2的平衡转化率减小，故D错误。]243题号153．(教材互鉴：改编自鲁科版教材)已知反应CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)

ΔH>0。在一定温度和压强下的密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述错误的是(

)A．升高温度，K增大B．移出部分H2O(g)，c(CO2)减小C．更换高效催化剂，α(CO2)增大D．充入一定量的氮气，n(H2)不变√243题号15C

[A.此反应ΔH>0，正反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，K