2019-2020年高中化學 反應速率與化學平衡教案 人教版第二冊.doc

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2019-2020年高中化學 反應速率與化學平衡教案 人教版第二冊 主要教學內容 1. 掌握化學反應速率的表示方式、計算方法及重要規(guī)律． 2.了解活化分子、活化能、有效碰撞等概念 3.理解并運用影響化學反應速率的因素 4. 掌握化學平衡的概念、特征、標志 5. 掌握平衡常數(shù)的表達式、作用。 學習指導 (一)化學反應速率 1. 概念: 化學反應進行的快慢定量描述——化學反應速率----在反應中，某物質的濃度（一般指物質的量濃度）隨時間的變化率 2表示:一般用單位時間內某一種反應物或生成物的物質的量濃度的變化值來表示． 表達式： vi＝ΔC／Δt 單位： mol/(L s) 、　mol/(Lmin)等． 3. 注意 (1) 以上所指的反應速率是平均反應速率而不是瞬時反應速率． (2) 同一反應在不同時刻，瞬時反應速率不同． (3) 同一反應在不同時間內，平均反應速率不同． (4) 同一反應在同一時間內，用不同物質來表示的反應速率可能不同． (5) 中學階段計算的是平均反應速率，圖示的應是瞬時速率． 3. 規(guī)律 對于同一反應：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 同一時間：vA:vB:vC:vD ＝ΔnA:ΔnB:ΔnC:ΔnD＝ΔCA:ΔCB:ΔCC:ΔCD＝m:n:p:q 濃 度 c1 c2 即反應速率的數(shù)值之比等于這些物質在化學方程式中的化學計量數(shù)之比。 4. 圖示 對于一般反應： aA + bB ==== cC + dD 反應物A的濃度隨時間的變化曲線如圖所示。 在t1~t2內，平均反應速率以A的濃度變化 表示為： v (A) = -Δc(A)/Δt = -(c2-c1)/(t2-t1) 對于某一反應，各反應物或生成物的起始濃度是不一 定的，O t1 t2 時間 但在同一時間內各物質的濃度變化(ΔC)卻是一定的. 作濃度(C)—時間(t)圖一定要符合這一變化規(guī)律 如： 有關2SO2＋O2 2SO3反應的下列圖象正確的是（ ） 抓住規(guī)律：V（so2）∶V（o2）∶V（so3）＝2∶1∶2 ΔC（so2）∶ΔC(o2)∶ΔC(so3)＝2∶1∶2 另外，對一可逆可應，必須同一時刻達到化學平衡，所以正確答案：Ｂ (二) 影響化學反應速率的因素 1. 內因：物質本身結構及性質是反應速率的主要決定因素． 例如：石油、煤的形成需要極其漫長的歷史，而爆炸性的反應卻在瞬間完成． 能 量 O 反應過程 E Ea Ea’ E2 E1 反應熱 反應物 生成物 分子要起反應，必須相互接觸碰撞，但并不是每一次都能發(fā)生化學反應，能發(fā)生化學反應的只是少數(shù)能量較高的“活化”分子，“活化”分子所進行的碰撞叫有效碰撞?；罨苁腔罨肿拥钠骄芰颗c反應物平均能量之差。 如圖所示，圖中E表示活化分子的平均 能量；Ea、Ea’分別表示正、逆反應的活化能； E1、E2分別表示反應物分子和生成物分子的 平均能量。由圖可以看出： 正反應的活化能：Ea = E – E1 逆反應的活化能：Ea’ = E – E2 若Ea < Ea’，表示正反應放熱，逆反應吸熱。 圖 活化能的概念 2. 外因：外界條件在一定范圍內影響反應速率．如濃度、溫度、壓強、催化劑及其它． (1) 溫度：升高溫度不論對放熱反應還是吸熱反應，反應速率總是增大的． 一般每升高10℃,反應速率增大到原來的2－4倍． 在濃度一定時，溫度升高，反應物分子的平均能量增加，反應物分子中活化分子百 分數(shù)增加，有效碰撞次數(shù)增多，從而加大了反應速率。 注意： 溫度對反應速率的影響實際上是比較復雜的，有的反應隨溫度的升高，反應速率不一定加快。例如用酶催化的反應，酶只有在適宜的溫度下活性最大，反應速率才達到最大。故在許多工業(yè)生產(chǎn)中溫度的選擇不許考慮催化劑的活性溫度范圍。 (2) 濃度：（其它條件不變） ① 若增加一種物質的濃度（不論是反應物還是生成物）后，活化分子百分數(shù)增加，單位體積內活化分子數(shù)目增多，有效碰撞次數(shù)增多，反應速率總是加快；反之，則減?。? ② 固體或純液體濃度視為常數(shù)，它們物質的量的變化不會引起反應速率的變化，故不能用它表示反應速率．但固體顆粒的大小導致接觸面的大小，故影響反應速率． (3) 壓強：有氣體物質參與，其它條件不變． ① 增大壓強，容器體積減小反應速率總是增大．反之減?。? ② 恒容條件，增加與反應無關的氣體，容器總壓增加，但與反應有關的氣體物質各自的分壓不變，各自濃度不變，故反應速率不變． ③ 恒壓條件，增加與反應無關的氣體，容器體積增加，對于反應有關的氣體物質相當于減壓，故反應速率減?。? 總之，有氣體參加的反應，壓強的影響，實質上是指容器容積的改變，導致各氣體的濃度同等程度的改變，從而影響反應速率． 4．催化劑對反應速率的影響 催化劑是通過降低反應的活化能，使活化分子百分數(shù)增大，活化分子增多來加快反應速率的。催化劑雖然在反應前后的質量和化學性質沒有發(fā)生變化，但它卻參與了化學變化過程，改變了原來的反應歷程。 需要注意的是： (1)對于可逆反應，催化劑能同等程度地改變正、逆反應速率。在一定條件下，正反應的優(yōu)良催化劑必定是逆反應的優(yōu)良催化劑。 (2)使用催化劑只能改變反應途徑，不能改變反應的始態(tài)和終態(tài)，故催化劑只能加快反應達到平衡時的時間，而不能改變平衡狀態(tài)，反應的熱效應也和催化劑的存在與否無關。 (3)催化劑只能加速熱力學上認為可以實現(xiàn)的反應，對于熱力學計算不能發(fā)生的反應，任何催化劑都不能改變反應發(fā)生的方向。 (4)催化劑可以加快化學反應速率，也可以減慢化學反應速率，前者稱之為正催化劑，后者稱之為負催化劑。通常情況下，正催化劑用得較多，因此，若無特殊說明，都是指正催化劑而言。 5． 其它：如光、射線、超聲波、反應溶劑、反應物的顆粒大小、形成原電池等因素等均可能引起化學反應速率的變化． (三)化學平衡的概念 一定條件下的可逆反應里，正反應速率和逆反應速率相等，反應混合物中各組成成分的百分含量保持不變，這一狀態(tài)稱作化學平衡狀態(tài). 可逆反應 （1） 前提 外界條件一定 v正＝v逆≠0（同種物質） （2）特征 百分含量不隨時間而變化（各種物質） (四)化學平衡的標志 1．等速標志：v正＝v逆 指反應體系中的同一種物質來表示的正反應速率和逆反應速率相等.對不同種物質而言，速率不一定相等. 何謂“v正＝v逆”？如何理解？ 以N2＋3H2 2NH3 反應為例 單位時間、單位體積內 ①若有1mol N2消耗，則有1mol N2生成（同種物質，物質的量相等、詞性相反） ②若有1mol N2消耗，則有3mol H2生成（同側不同種物質，物質的量之比＝系數(shù)對應比，詞性相反.） ③若有1mol N2消耗，則有2mol NH3消耗（異側物質，物質的量之比＝對應系數(shù)比、詞性相同） ④若有1mol N≡N鍵斷裂,則有6mol N-H鍵斷裂(其它與上述相似) 注意 對象 詞性 同種(側)物質 相反 異側物質 相同 2．百分含量不變標志 正因為v正＝v逆≠0，所以同一瞬間同一物質的生成量等于消耗量.總的結果是混合體系中各組成成分的物質的量、質量、物質的量濃度、各成分的百分含量、轉化率等不隨時間變化而改變. 3．對于有氣體參與的可逆反應 1）從反應混合氣的平均相對分子質量（）考慮 ＝ 若各物質均為氣體 當△ng≠0, 一定時，則標志達平衡. 當△ng＝0，為恒值，不論是否達平衡. 若有非氣體參與：不論△ng是否等于0，則當一定時，可標志達平衡 實例： ① H2(g)＋I2(g) 2HI(g) △ng＝0 ② SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) △ng≠0 ③ C(s)＋O2(g) CO2(g) △ng＝0 ④ CO2(g)＋C(s) 2CO(g) △ng≠0 在實例反應①中，總為恒值. 在反應②、③、④中，只要反應未達平衡，則不為定值．反之當為一定值，不隨時間變化而變化時，則標志著達到平衡狀態(tài). 2）從氣體密度考慮： ＝ 恒容：總為恒值，不能作平衡標志 恒壓： 當各成分均為氣體時 △ng＝0. 總為恒值，同上 △ng≠0. 為一定值時，則可作為標志 當有非氣體物質參與時晨時 恒容：為一定值時，可作標志 恒壓：△ng＝0. 為一定值時，可作標志 3）從體系內部壓強考慮： ∵恒容、恒溫．n(g)越大,P越大 當 ∴不論各成分是否均為氣 △ng＝0．則P為恒值，不能作標志 體、只需考慮△ng． △ng≠0．則當P一定時，可作標志 4）從體系內部溫度考慮 當化學平衡尚未建立或平衡發(fā)生移動時，反應總要放出或吸收熱量． 若為絕熱體系，當體系內溫度一定時，則標志達到平衡． （五）化學平衡常數(shù) 對于可逆反應aA + bB ==== cC + dD，在一定溫度條件下，可逆反應無論從正反應開始或是從逆反應開始，也無論起始時反應物濃度的大小，反應達到平衡時，各物質的濃度有如下關系：，式中Kc稱為平衡常數(shù)，Kc僅隨溫度變化。 平衡常數(shù)是表明化學反應在一定條件下進行的最大程度（即反應限度）的特征值，一般可認為，平衡常數(shù)越大，反應進行得越完全。 注意： （1） 如果有固體或純液體參加反應或生成，它們的濃度視為1，例如： CaCO3(s) ==== CaO(s) + CO2(g) Kc == [CO2] （2） 稀溶液中進行的反應，如有水參加，水的濃度也視為1，不寫在平衡關系式中；非水溶液中進行的反應，如有水參加或生成，則水的濃度必須寫入平衡關系式。 典型例析 例1． 根據(jù)以下敘述回答下列問題. 把0.6mol X氣體和0.4mol Y氣體混合于2L容器中，使它們發(fā)生反應： 3X（氣）＋Y(氣) nZ（氣）＋2W(氣)． 5 min末已生成0.2 molW，若測知以Z濃度變化表示的平均反應速率為0.01 mol/(LZmin),則：(1)上述反應中系數(shù)n的值是（ ） Ａ.1 Ｂ.2 Ｃ.3 Ｄ.4 (2)　5 min末時，Y的消耗量占原有量的百分數(shù)是（ ） 解析 (1) vW＝＝＝0.02（mol/LZmin） ∵　vW : vZ＝0.02 : 0.01＝2 : n ∴ n＝1 (2) ΔnY : ΔnW＝1 : 2 ΔnY＝ΔnW＝0.2＝0.1（mol） 100%＝25% . 例2 足量的Fe粉與一定量的鹽酸反應,反應速率太快,為了減慢反應速率,但又不影響產(chǎn)生氫氣的總量,應加入下列物質中的 . Ａ.水 Ｂ.NaCl(固) Ｃ.NaCl溶液 Ｄ. Na2SO4溶液 Ｅ.NaNO3溶液 Ｆ.NaOH溶液 Ｇ.Na2CO3溶液 Ｈ.NaAc溶液 Ｉ.CuSO4溶液 解析 ① 減慢反應速率 降低[H+] 稀釋：用水、無關的鹽或其它溶液 變成弱酸：如NaAc ② 氫氣總量不變 總的不變 由上可知，Ａ、Ｃ、Ｄ加入的物質均可起到稀釋作用，NaCl(固)無此作用；而NaNO3溶液加入后，存在H+、NO3-,與Fe反應無H2,故必須考慮HNO3的強氧化性．從而必須注意：并非所有的強酸強堿鹽溶液都合適． 另外，HCl與F、G、H中溶質均反應 HCl＋NaOH＝NaCl＋H2O 2HCl＋Na2CO3＝2NaCl＋H2O＋CO2↑ HCl＋NaAc＝NaCl＋HAc 由三個反應可知，NaOH、Na2CO3與HCl反應使H+→H2O，而常溫下Fe不跟H2O反應，無H2放出；NaAc與HCl反應生成了弱酸HAc，但常溫下Fe仍能與HAc反應，速率減小，但H2量不變：2HCl～2HAc～H2.故HCl經(jīng)反應必須能生成穩(wěn)定的弱酸才可行． 再有CuSO4的加入，與Fe發(fā)生反應生成Cu附在Fe上，插在溶液中構成了無數(shù)微電池，大大加快反應速度．但因Fe足量，HCl量一定，故H2總量不變． 本題答案：Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｈ. 例3. 已知在800K時，反應： CO(g) + H2O(g) ==== H2(g) + CO2(g) 若起始濃度c(CO) = 2mol?L-1，c(H2O) = 3mol?L-1，則反應達平衡時，CO轉化成CO2的轉化率為60%，如果將H2O的起始濃度加大為6 mol?L-1，試求此時CO轉化為CO2的轉化率。 解: 由第一次平衡時CO的轉化率可求出平衡時各物質的濃度： [CO] = 0.8 mol?L-1，[H2O] = 1.8 mol?L-1，[H2] = 1.2 mol?L-1，[CO2] = 1.2 mol?L-1 據(jù)此，求出Kc的值： 假設第二次平衡時，CO的轉化濃度為x。 CO(g) + H2O(g) ==== H2(g) + CO2(g) 起始濃度/ mol?L-1 2 6 0 0 平衡濃度/ mol?L-1 2-x 6-x x x 解得：x = 1.5 mol?L-1 故CO的轉化率為： 鞏固練習 一、選擇題 1．在aL的密閉容器里，于一定溫度進行2A（氣）+B（氣） 2C（氣）的可逆反應。容器內開始加入下列各組物質，在達到平衡時逆反應速率最大的一組物質是（ ） A．2molA和1molB B．1molA和1molB C．1molA和2molB D．1molB和1molC 2.反應4NH3+5O2 4NO+6H2O在5L的密閉容器中進行，半分鐘后，NO的物質的量增加了0.3mol，則此反應的平均速率（表示反應物的消耗速率或生成物的生成速率）為（ ） A、 B、 C、 D、 3．200C，將10ml 0.1mol/l Na2S2O3溶液和10ml 0.1mol/l的H2SO4溶液混合，2分鐘后溶液中明顯出現(xiàn)渾濁。已知溫度每升高100C，化學反應速率增大到原來的2倍，那么500C時，同樣的反應要看到明顯渾濁，需要的時間是（ ） A、15秒 B、20秒 C、40秒 D、48秒 4．下列條件下，反應A+B C的反應速率最大的一組是（ ） A、常溫下20ml溶液含A、B各0.001mol B、常溫下0.05mol/l的A、B溶液各10ml C、標準狀況下0.1mol/l的A、B溶液各20ml D、常溫下100ml溶液含A、B各0.01mol 5. 將KClO3加熱分解，在0.5min內放出5mL氧氣；加入MnO2后，在同樣溫度下，0.2min 內放出50 mL O2．則加入MnO2后的反應速率是原來的（ ） Ａ.10倍 Ｂ.25倍 Ｃ.50倍 Ｄ.250倍 6. 在體積vL的密閉容器中進行如下反應：mA＋nB pC＋qD,在t min內用A物質表示 的平均反應速率為am/ρmol/(LZmin),則t min時間內，D增加的物質的量為（ ） Ａ. patm/q mol Ｂ.atm/q mol Ｃ.avm/ρmol Ｄ. aqvt/ρ mol 7..可逆反應2SO2＋O2 2SO3,正反應速率分別用v表示，逆反應速率用v表示，速率單位為mol/(Lmin)．當反應達到化學平衡時，正確的關系是（ ） A．VSO3＝VSO3 B．VO2＝VSO2＝VSO3 C．VO2＝VSO2 D．VSO2＝VSO3＝VO2 8. 對于反應M＋N→P,如果溫度每升高10℃,化學反應速率增加到原來的3倍，在10℃ 時，完成反應的10%需81min，將溫度升高到30℃時，完成反應10%需要的時間為 （ ） Ａ. 9 min Ｂ.27 min Ｃ.13.5 min Ｄ.3 min 9.在恒溫下的密閉容器中，有可逆反應A2(g)＋B2(g) 2AB(g),達到平衡的標志是 A 容器內總壓強不隨時間變化 B 混和物中A2、B2和AB的百分含量一定 C 混和物中A2、B2和AB各濃度相等 D 單位時間內生成n mol A2 ,同時生成n mol B2 10．3A（g）＋B（g） XC（g）＋2D（g） 在容器為2升的密閉容器中，使3molA和2.5molB發(fā)生以上反應，經(jīng)過5分鐘后達到平衡狀態(tài)，生成1molD，經(jīng)測定5分鐘內C的平均反應速率是0.1mol/(lmin)，根據(jù)計算結果判斷以下結論錯誤的是 A 5分鐘內A的平均反應速率是0.15mol/（lmin） B 平衡時，B的轉化率是20% C A的平衡濃度是0.5mol/l D 在其他條件不變時，增大壓強，平衡向正反應方向移動 11．某反應2A(g)+B(g) C(g)，經(jīng)過10秒后A為0.2mol/l，B物質的濃度降低了0.02mol/l，則A物質的起始濃度為（ ） A、0.6mol/l B、0.24mol/l C、2.4mol/l D、4.2mol/l 12. 可逆反應X(g)＋Y Z(g)＋R,達到平衡時，下列說法錯誤的是（ ） A．升高溫度[x]/[Z]的比值減小，表明反應是吸熱反應 B．增大壓強，平衡不移動，說明Y、R都是氣體 C．若Y是氣體，增大x的濃度會使Y的轉化率增大 D．增大壓強，混合氣體的平均相對分子質量一定增大 13.可逆反應mA（氣）＋nB(氣) pC(氣)＋qD(氣),反應經(jīng)10分鐘達到平衡，反應剛 開始到達平衡時各物質的濃度改變是：Ａ減少 mol/L，Ｂ減少a mol/L, D增加 mol/L.若將平衡混合氣體壓縮到原來體積的1/2時，平衡不移動，則m∶n∶p∶ q是（ ） Ａ.1∶1∶1∶1 Ｂ.1∶3∶3∶1 Ｃ.1∶3∶2∶2 Ｄ.3∶1∶2∶2 14.設C＋CO2 2CO－Q1 反應速率為v1 ，N2＋3H2 2NH3＋Q2 反應速率為v2 對于上述反應，當溫度升高時，v1和v2的變化情況為（ ） A．同時增大 B．同時減小 C．v1增大，v2減小 D．v1減小，v2增大 15.甲萘醌（維生素K）有止血作用，它可用2－甲基萘氧化制得，反應中常用乙酸作 催化劑，該反應放熱，可表示為 催化劑 氧化劑 （甲萘醌） 在某次合成反應中，用1.4g(0.01mol)的2－甲基萘才制得0.17g(0.001mol)甲萘 醌．已知該次合成反應的速率是大的，導致產(chǎn)率低的原因是（ ） A. 使用了過量的催化劑 B. 沒有用乙酸作催化劑而改用其它催化劑 C. 把反應混合物加熱 D. 所生成的甲萘醌為沉淀物 （二）填空： 16.在合成氨的反應中，已知H2、N2和NH3的起始濃度分別為3mol/l、1 mol/l和0.1mol/l，在一定條件下測的=0.3 mol/(lm)，3分鐘后NH3的濃度是________ 17. 某溫度時，濃度都是1 mol/L的兩種氣體X2和Y2,在密閉容器中反應生成Z，若測得反應開始10分鐘后，[X2]為0.4 mol/L,[Y2]為0.8 mol/L,生成物[Z]為0.4 mol/L, 則該反應的化學方程式（Z用X、Y表示）是 ． 18.把除去氧化膜的鎂條投入盛有稀鹽 酸的試管里，實驗測得氫氣產(chǎn)生的速率隨時 間的變化情況如圖所示．其中 ① t1～t2速率變化的主要原因是 ② t2～t3速率變化的主要原因是 19．Fe3+和I-在水溶液中發(fā)生如下反應：2 I- + 2 Fe3+ 2 Fe2+ + I2（水溶液） n m （1） 當上述反應達到平衡后，加入CCl4萃取I2，且溫度不變，上述平衡______移動（選填：向左、向右、不）。 （2） 上述反應反應的正向速度和Fe3+、I-的濃度關系為：V=KC I-C Fe3+ (K為常數(shù)) C I （mol/L） C Fe3+（mol/L） V（mol/L.s） ① 0.20 0.80 0.032K ② 0.60 0.40 0.144K ③ 0.80 0.20 0.128K 通過所給的數(shù)據(jù)計算得知：在 n m V=KC I-C Fe3+ 中。M、n的值為______{選填A、B、C、D} A. m=n=1 B. m=1,n=2 C. m=2,n=1 D.m=n=2 三.計算： 20．I-濃度對反應速度的影響_____ Fe3+濃度對反應速度的影響.(選填大于、小于、等于)CO的中毒是由于CO與血液中血紅蛋白的血紅素部分反應生成碳氧血紅蛋白： CO + HbO2 O2 + HbCO 實驗表明，HbO2的濃度即使只有HbO2濃度的2%，也可造成人的智力損傷。抽煙后，測得吸入肺部的空氣CO和O2的濃度分別為10-6molL-1和10-2molL-1，并已知37℃時上述反應的平衡常數(shù)K=220，那么，此時Hb?CO的濃度是HbO2的濃度的多少倍？ 化學反應速率與化學平衡 (中) 主要教學內容 1. 了解化學平衡移動的概念 2．理解影響化學平衡的因素 3．掌握勒沙特列原理及其應用 4. 理解工業(yè)合成氨適宜條件的選擇 學習指導 （一） 化學平衡移動 1．從正、逆反應速度是否相等分析： 一定條件 改變條件 新條件一定 v正＝v逆≠0 v正≠v逆 v正＝v逆≠0 平衡狀態(tài)I 平衡破壞 平衡狀態(tài)Ⅱ 平 衡 移 動 方向 取決于v正與v逆的相對大小 若v正＞v逆, 則正移 若v正＜v逆, 則逆移 若v正＝v逆, 則不移 化學平衡狀態(tài)是指在一定條件下正反應速率與逆反應速率相等的動態(tài)平衡狀態(tài)。這種平衡是相對的，改變反應的某些條件，可以使正、逆反應發(fā)生不同程度的改變（也可能只改變正、逆反應速率的一種速率），原平衡狀態(tài)被破壞，一定時間后，在新的條件下又建立新的平衡狀態(tài)，這一過程就是化學平衡的移動。 2．從濃度商和平衡常數(shù)分析： 對于一個一般的可逆反應：aA + bB ==== cC + dD，在平衡狀態(tài)時，平衡常數(shù)K=，濃度商Q與K具有相同的表達式，但其濃度（或壓力）不像K那樣特指平衡態(tài)。 當Q = K時，反應處于平衡狀態(tài)； 當Q < K時，反應向著正方向進行； 當Q > K時，反應向著逆方向進行。 同樣，欲破壞化學平衡狀態(tài)，必須使Q ≠ K， （二）. 影響化學平衡的因素 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)＋Q（放熱），△ng＝p＋q－(m＋n) 反 應 速 率 化學平衡 產(chǎn)生的影響 條件的改變 濃 度 C(反應物）增大 C(反應物)減小 C(生成物)增大 C(生成物)減小 v正突增后減，v逆漸增，v正＞v逆 v正突減后增，v逆漸減，v逆＞v正 v逆突增后減，v正漸增，v逆＞v正 v逆突減后增，v正漸減，v正＞v逆 正移 逆移 逆移 正移 壓 強 增 大 壓 強 △ ng＜0 v正＞v逆 △ ng＞0 v正、v逆均突增 v正＜v逆 △ng＝0 v正＝v逆 正移 逆移 不移 減 小 壓 強 △ng＜0 v正＜v逆 △ng＞0 v正、v逆均突減 v正＞v逆 △ng＝0 v正＝v逆 逆移 正移 不移 溫 度 升 溫 v正、v逆均突增 Q＞0, v正＜v逆 Q＜0，v正＞v逆 逆移 正移 降 溫 v正、v逆均突減 Q＞0, v正＞v逆 Q＜0, v正＜v逆 正移 逆移 催 化 劑 正催化劑 負催化劑 v正、v逆同等程度增大 v正、v逆同等程度減小 不移動 思考：若在氣體混和物中充入惰性氣體，對化學平衡的移動有無影響？ 解析：應分恒溫恒壓和恒溫恒容兩種情況進行討論. ① 恒溫恒壓 ： 充入惰性氣體，密閉容器的體積體積增大，各組分濃度同等程度降低，其效果相當于減小平衡混和物的壓強，因此，平衡向反應氣體體積增大方向移動。如對合成氨反應來說，則向逆反應方向移動。圖象如下： V V’逆 V’正 ② 恒溫恒容:充入惰性氣體，似乎總壓強增大了，但實際上容器體積不變，對平衡混和物各組成濃度不變，即原各氣體分壓不變，增大的惰性氣體的分壓與平衡體系無關，所以平衡不發(fā)生移動. 圖象如下： V正 V正’＝ V逆’ V逆 注意 ①以上討論適合于不與平衡混和物各組分反應的多種氣體.不一定真為惰性氣體。 ②如可逆反應前后氣態(tài)物質總物質的量不變,則化學平衡不受壓強影響,上述恒溫恒壓、恒溫恒容兩情況都不會使化學平衡移動. 三、化學平衡移動原理----勒沙特列原理 1．定義：如果改變平衡系統(tǒng)的條件之一，如溫度、壓強或濃度，平衡就向減弱這個改變的方向移動。 2．實例： 分析下列實驗： 反應式：（T一定） 2NO2 N2O4＋Q（放熱） （紅棕色）（ 無色） 視線 起始平衡I 壓縮 瞬間 最終平衡Ⅱ 色1 物理變化 色2 平衡移動 色3 顏色深淺順序: 色2＞色3＞色1 由于在視線所指方向觀察顏色深淺主要取決于NO2的濃度,在保持溫度不變,增大容器內壓強時,最終保持容器體積為原來的1/2時,則NO2的濃度CNO2、容器中壓強有如下圖示： 2C1＞C3＞C1 P1＜P3＜2P1 3．應用延伸：勒沙特列原理除了用于典型的可逆反應建立的平衡體系外，也可用于其它的平衡體系。如溶解平衡、電離平衡甚至多重平衡等。如①用難揮發(fā)酸制易揮發(fā)酸 ②用金屬Na和KCl反應制K是利用K的沸點低于Na, 控制合適溫度，使K成為氣體從熔融混合物中分離出來，使反應得以進行，并非是Na、K還原性的強弱來決定的。 （四）合成氨工業(yè)簡述 1．原料氣的制備、凈化 蒸發(fā) ①壓縮 制N2： 物理方法：空氣 液態(tài)空氣 N2 炭 （去CO2） 燃燒 化學方法： 空氣 CO2+N2 N2 H2O ② 赤熱炭 制H2： （去CO2） 催化劑 水蒸氣 CO+H2 CO2+H2 H2 反應方程式為： 催化劑 △ △ C+H2O（g）====CO+H2；CO+H2O（g）====CO2+H2 注意：制得的N2、H2需要凈化，清除雜質，以防止催化劑“中毒”。 2.合成氨反應的特點 化學反應：N2+3H2 2NH3 △H=-92.4KJ （1）可逆反應； （2）正反應是放熱反應； （3）正反應是氣體體積縮小的反應。 3．工業(yè)合成氨適宜條件的選擇 在實際生產(chǎn)中，需要考慮反應速率、化學平衡、原料選擇、產(chǎn)量和設備等多方面情況，以確定最佳的生產(chǎn)條件。 （1）溫度、壓強與化學平衡、反應速率的關系 將N2和H2按1:3組成的混合氣在不同的溫度和壓強下長期放置,測得達到平衡時NH3的體積百分比如下圖所示. 平衡均正移 (a)壓強不變時,溫度越低, NH3%越大 (b)溫度不變時,壓強越高, NH3%越大 但是又存在如下問題： a)溫度低,反應速率降低.在較低溫度下,從N2、H2開始到達平衡要花好幾年時間，無實際意義 b)壓強增高，對設備、技術、動力等要求相應提高． 適宜條件：①一般采用的壓強是Pa ②選擇適當?shù)拇呋瘎ㄨF觸媒） 考慮催化劑的活性及反應速率 選擇適當?shù)臏囟龋?00℃） （2）濃度對反應速率、化學平衡的影響 ① 提高N2或H2的濃度，均可使反應速率增大. 對轉化率（a）的影響如下： 無實際意義 當 CN2 ↗時，則aN2↘，aH2↗ 當CH2↗時，則aH2↘，aN2↗ 故向循環(huán)氣中不斷補充N2和H2 且N2、H2可循環(huán)使用 ② 當降低NH3的濃度，平衡正移——使生成的氨冷卻，成液態(tài)分離出． 4. 圖示合成氨的原理 典型例析： 例1．對于下列二個平衡體系，增大壓強（縮小容器體積）時，混合氣體的顏色有何變化？) （1）H2(g) + I2(g) ==== 2HI(g) （2）2NO2(g) ==== N2O4(g) 析 根據(jù)平衡移動原理，可判斷出平衡移動方向，但體系的顏色取決于有色物質的平衡濃度，要比較出第一次平衡時有色氣體的濃度與第二次平衡時有色氣體平衡濃度的大小，方可得出顏色的變化。 解 析：（1）增大壓強，平衡不移動，但縮小了體積，[I2]增大，故體系顏色加深。 （2）增大壓強，平衡正向移動，[N2O4]增大，由于，故[NO2]亦增大，故體系顏色也加深。 例2． 298K時，合成氨反應的熱化學方程式為： N2（氣）+3H2（氣） 2NH3（氣）△H=-92.4KJ。在該溫度下，取1 mol N2和3 mol H2放在一密閉容器中，在催化劑存在時進行反應，測得反應放出的熱量總是小于92.4KJ。其原因是 。 解析：該反應是可逆反應，在密閉容器中進行將達到平衡，1 mol N2 和3 mol H2不能完全反應生成2 mol NH3 ，因而放出的熱量總小于92.4KJ。 例3． 在容積相同的兩密閉容器A和B中，保持溫度為423K，同時向A、B中分別加入a mol及b mol HI（a＞b），當反應2HI H2＋I2（g）達到平衡后，下列說法正確的是 A 從反應開始至達到平衡,所需時間是tA＞tB. B 平衡時［I2］A＝［I2］B C 平衡時, I2蒸氣在混和氣體中的體積百分含量A容器中的大于B容器中的 D HI的平衡分解率 aA＝aB 解析 本題分析時抓住兩個關鍵： （1）A、B容器中分別加入a mol及b mol HI（a＞b）,則壓強Pa＞Pb. （2）化學方程式特點是:△Vg=0,故壓強變化平衡不移動 根據(jù)壓強對反應速度的影響,可得∵ PA＞PB ∴ VA＞VB ∴ tA＜tB 根據(jù)反應特點，平衡不受壓強變化的影響,,A和B容器中I2蒸氣的體積百分含量相等. 但注意:平衡狀態(tài)相同是指在平衡混和物中的百分含量相同,而不是濃度相等,∵PA＞PB ∴［I2］A＞［I2］B 由于平衡狀態(tài)相同,當然HI的平衡分解率相同:aA＝aB 本題選項D 注意：從本題可進一步明白:若反應速率、平衡濃度改變，但平衡不一定發(fā)生移動，而百分含量改變平衡則一定發(fā)生移動. 例4．可逆反應2A＋B 2C(g)＋Q (放熱)隨溫度變化氣體平均相對分子質量如圖所 示，則下列敘述正確的是（ ） A．A和B可能都是固體 B．A和B一定都是氣體 C．若B為固體，則A一定為氣體 D．A和B可能都是氣體 解析;從圖示可知；升溫使反應向平均分子量減小的方向移動。若A和B都是固體 則只有C一種氣體，當然分子量不變。若A和B都是氣體，則升溫平衡逆移，而逆反應方向正是氣體物質的量增大的方向，將導致平均分子量減小。但是否A和B一定都是氣體呢？不一定！若B為固體，A又不能為固體，當升溫平衡逆移，只有當氣體質量減小時，才會使平均分子量減小，故此時A一定為氣體。本題選項C、D。 鞏固練習 （一）、選擇題 1．在已經(jīng)處于化學平衡的體系中，如果下列物理量發(fā)生變化，其中一定能表明平衡移動的是（ ） A．反應混合物的濃度 B．反應物理的轉化率 C．正、逆反應速率 D．反應混合物的壓強 2．把氫氧化鈣放入蒸餾水中，一定時間后達到如下平衡：Ca(OH)2(固)==== Ca2++2OH—，加入以下溶液，可使Ca(OH)2減少的是（ ） A．Na2S溶液 B．AlCl3溶液 C．NaOH溶液 D．CaCl2溶液 3．在高溫下反應2HBr(氣) ==== H2(氣)+Br2(氣)—Q達到平衡時，要使混合氣體顏色加深，可采取的方法是（ ） A．減小壓強 B．縮小體積 C．升高溫度 D．增大氫氣的濃度 4．現(xiàn)有三個體積相等的密閉容器，都進行下列反應： CO2+H2 ==== H2O(氣)+CO 反應所處的濕度相同，但起始濃度不同，其中甲：n(CO2)=n(H2)=a摩，乙：n(CO2)=a摩，n(H2)=2a摩，丙：n(CO2)=n(H2)=n(H2O氣)=a摩，達到平衡時，CO的物質的量由大到小的順序是（ ） A．甲＞乙＞丙 B．甲＞丙＞乙 C．乙＞丙＞甲 D．乙＞甲＞丙 5．關于合成氨工業(yè)，下列說法正確的是（ ） A．合成氨的反應是放熱的，所以合成氨時溫度越低，對氨的工業(yè)生產(chǎn)越有利。 B．根據(jù)合成氨的反應，增大壓強能提高氨的生產(chǎn)率，所以在合成氨工業(yè)中在條件允許的情況下應盡量增大壓強。 C．生產(chǎn)中常使用某種廉價易得的原料適當過量，以提高另一原料的轉化率。 D．使用催化劑只加快反應速度，不影響平衡移動，因此對合成氨產(chǎn)量無影響。 6．已建立化學平衡的某可逆反應，當改變條件使化學平衡同正反應方向移動地，下列有關敘述正確的是（ ） ①生成物的質量分數(shù)一定增加 ②生成物的產(chǎn)量一定增加 ③反應物的轉化率一定增大 ④反應物濃度一定降低 ⑤正反應速率一定大于逆反應速率 ⑥使用了合適的催化劑 A．①② B．②⑤ C．③⑤ D．④⑥ 7．可逆反應mA(g)+nB ==== pC(g)+qD中，A和C都是無色氣體，達平衡后，下列敘述正確的是（ ） A．若增加B的量，平衡體系顏色加深，說明B必是氣體。 B．增大壓強，平衡不移動，說明m+n一定等于p+q. C．升溫，A的轉化率減小，說明正反應是吸熱反應. D．若B是氣體，增大A的量，A、B轉化率并不都增大。 8．兩注射器中分別裝有顏色相同的NO2(含N2O4)和Br2(氣)，將活塞同時向外拉，使氣體體積擴大1倍，從垂直于活塞拉動的方向觀察顏色，符合下列情況的是（ ） A．Br2(g)顏色比NO2顏色深 B．NO2顏色比Br2(g)顏色深 C．兩種氣體的顏色一樣 D．兩種氣體的顏色均比原來顏色淺。 9．不能用勒沙特列原理解釋的現(xiàn)象是（ ） A．碳酸鈣不溶于水，但溶于鹽酸。 B．我國氮肥廠大都采用500℃左右的高溫下合成氨。 C．我國氮肥廠大都采用3107Pa條件下合成氨。 D．用熱的純堿溶液洗油污時，去污效果好。 10．將CO和H2O(氣)按物質的量為1 ：2進行混合，在一定條件下反應CO+H2O(氣) ==== CO2+H2達平衡時，CO的轉化率為25%，則平衡混合氣的平衡相對分子質量為（ ） A．24 B．21.33 C．19.50 D．23 11．在一個固定體積的密閉容器中裝入AmolN2，BmolH2，在一定條件達到平衡，生成CmolNH3，保持溫度不變，平衡時與反應前壓強之比為（ ） A． B． C． D． 12．反應A+B ==== 2C+Q（放熱），已知C是氣體，達平衡后同時升高溫并降低壓強，又達到新的平衡，若后次平衡時混合物中C的含量與前次平衡時相同，則下列推斷正確的是（ ） A．A不一定是氣態(tài)物質 B．A一定是氣態(tài)物質 C．B一定不是氣態(tài)物質 D．B一定是氣態(tài)物質 13．在一定濕度和壓強下，N2O4 ==== 2NO2—Q（吸熱）的反應在密閉容器中達到平衡，能提高N2O4分解率的措施是（ ） A．降低體系的濕度 B．保持體積不變，通入NO2氣，使體系壓強增大 C．保持體積不變，通入N2，使體系壓強增大一倍 D．保持壓強不變，通入Ar氣，使體系體積增大一倍 14．可逆反應X(g)+Y ==== Z(g)+R，達到平衡時，下列說法錯誤的是（ ） A．升高濕度[x]/[Z]的比值減小，表時反應是吸熱反應 B．增大壓強，平衡不移動，說明Y、R都是氣體 C．若Y是氣體，增大x的濃度會使Y的轉化率增大 D．增大壓強，混合氣體的平均相對分子質量一定增大 15．反應NH4HS (s)==== NH3(g)+H2S(g)在某一濕度達到平衡，下列各種情況中，不能使平衡發(fā)生轉動的是（ ） A．移走一部分NH4HS固體 B．其他條件不變時，通入SO2氣體 C．容器體積不變，充入氮氣 D．保持壓強不變，充入氮氣 16．對于Ma(g)+nB(g) ==== PC(g)+Qd(g)的平衡體系，當升高濕度時，體系的平衡分子量時氫氣的相對密度從18.4變成167下列說法正確的是（ ） A．m+n＜p+q 正反應是吸熱反應 B．m+n＜p+g 正反應是放熱反應 C．m+m＞p+g 逆反應是放熱反應 D．m+n＞p+g 逆反應是吸熱反應 17．當化學反應2NO(g)+O2(g) ==== 2NO2(g)在密閉容器中處于平衡狀態(tài)時，幾容器中加入18O原子含量較多的氧氣，平衡發(fā)生轉移，則在建立新平衡狀態(tài)以前，NO和NO2中所含18O的原子分數(shù)與原平衡狀態(tài)時18O的原子分數(shù)相比較，正確的說法是（ ） A.均增大 B．均減小 C．NO中不變，NO2中增大 D．NO中增大的多于NO2中增大的 18．A、B、C、D表示易溶于水的弱電解質分子或離子，量在水溶液中存在下列化學平衡，加水稀釋后，平衡向正方向轉動的是（ ） A．A+B ==== C+D B．A+B ==== C+H2O C．A+H2O ==== C+D D．A+2B+H2O ==== C+D 19．在一定體積的密閉容器中充入3L氣體A和5L氣體B，在一定條件進和下述反應2A（氣）+5B（氣）=4C（氣）+nC(氣)反應守全后容器濕度不變，混合氣壓強是原來的81.5%，則化學方程式中n值是（ ） A．2 B．3 C．4 D．5 20．在容積為20L的真空密閉容器中，充入0.1molH2和0.2mol碘蒸氣，加熱到t1℃后，發(fā)生反應：H2+I2(氣) ==== 2HI+Q，測得H2的轉化率為50%，再升溫到t2℃時，HI的濃度又變成t1℃時的一半，整個過程中體積不變，則在t2℃時混合氣體的密度為（ ） A．2.12gL—1 B．2.55 gL—1 C．3.06 gL—1 D．3.18 gL—1 （二）填空題 21．在一密閉容器中，對可逆反應A(氣)+B(氣) ==== 2C(氣)+Q進行五次實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄見下表。 實驗 次數(shù) 起始濃度c(mol/L) 反應條件 A B C 濕度t（℃） 壓強P（Pa） 催化劑 ① 1 5 0 200 1.01106 有 ② 1 5 0 200 1.01105 有 ③ 1 0 200 1.01106 有 ④ 5 0 20 1.01105 有 ⑤ 1 0 20 1.01105 有 根據(jù)上表提供的數(shù)據(jù)判斷,當反應達到平衡時: (1)第_______次實驗結果A的轉化率最大； (2)第_______次實驗結果A的濃度最大； (3)第_______次實驗結果正反應速率最大。 22．在10℃和2105Pa條件下，反應aA(氣) ==== dD(氣)+eE(氣)建立平衡后，再逐步增大體系的壓強（濕度不變），下表列出不同壓強下重新建立平衡時D（氣）的濃度CD壓強（Pa）2105 5105 1106 CD(mol/L)0.085 0.20 0.44 （1）壓強從2105Pa增大到5105Pa過程中，平衡向_________（填正或逆）反應方向移動，反應方程中化學計量數(shù)關系_____________ （2）壓強從5105Pa增大到1106Pa過程中，平衡向_________方向移動，其合理的解釋是_________________ 23．在重鉻酸鉀（K2Cr2O7）溶液中的存在如下平衡Cr2O72—+H2O ==== 2HCrO4— ==== 2CrO42—+2H+ （1）加入H2SO4，使K2Cr2O7溶液的pH值降低，則溶液中[Cr2O72—]與[CrO42—]的比值將_______________（填“增大”、“減小”、“不變”） （2）向K2Cr2O7溶液中加入AgNO3溶液，發(fā)生離子互換反應，生成磚紅色沉淀且溶液的pH值下降，生成的磚紅色沉淀的化學式為____________. （3）重鉻酸鉀在酸性溶液中是強氧化劑，例如它在H2SO4存在下把Fe2+離子氧化成Fe3+離子，本身被還原成Cr3+.該反應的離子方程式為_________________ （三）計算題 24．右圖裝置中，容器甲內充有0.1molNO氣體， 干燥管內裝有一定量Na2O2，從氣A處緩慢通入 CO2氣體。恒溫下，容器甲中活塞緩慢地由B向 左移動，當移至C處時，容器甲體積縮小至最小 ，為原體積的，隨著CO2的繼續(xù)通入，活塞雙 逐漸向右移動。 （1）已知當活塞移至C處時，干燥客中物質增加了2.24g，此時通入的CO2氣體在標準狀況下為多