学年高中化学 第2章 化学反应的方向限度与速率 第2节 化学反应的限度第2课时.docx
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学年高中化学第2章化学反应的方向限度与速率第2节化学反应的限度第2课时
第2课时反应条件对化学平衡的影响
[课标要求]
1.知道平衡移动的含义。
2.了解温度、浓度和压强对化学平衡的影响,并能够判断平衡移动的方向。
3.结合外界条件对化学平衡的影响,会解决化学平衡图像问题。
4.通过“温度、浓度对化学平衡的影响”的实验探究,提高设计实验的能力,以及分析实验现象并获取有价值信息的能力。
1.当v(正)=v(逆)≠0化学达平衡状态,外界条件改变,v(正)≠v
(逆)时,平衡发生移动。
当v′(正)>v′(逆),平衡正移,v′(正)
2.增加固体或纯液体物质的量,由于浓度不变,所以化学平衡不移动。 3.改变影响平衡的一个条件(浓度、温度、压强),平衡将向减弱这种 改变的方向移动。 4.温度改变,化学平衡一定移动,而改变压强平衡不一定移动。 以2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-57.2kJ·mol-1反应为例探究温度对平衡的影响,填写以下实验记录 反应 原理 2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-57.2kJ·mol-1 红棕色无色 操作 现象 红棕色加深 红棕色明显变浅 解释 升高温度,红棕色加深,说明NO2浓度增大,化学平衡向逆反应(吸热)方向移动。 降低温度,红棕色变浅,说明NO2浓度减小,化学平衡向正反应(放热)方向移动 结论 在其他条件不变的情况下,升高温度,平衡向吸热的方向移动,降低温度,平衡向放热的方向移动 [特别提醒] 外界条件的改变,若使Q<K或v(正)>v(逆),平衡向正反应方向移动;若使Q>K或v(正)<v(逆)平衡向逆反应方向移动;若使Q=K或v(正)=v(逆),平衡不移动。 1.温度对平衡常数K有什么影响? 提示: 升高温度,K变大,正反应吸热,K变小,正反应放热;降低温度,K变大,正反应放热,K变小,正反应吸热。 2.温度与K、热效应、平衡移动有何关系? 提示: 温度变化导致K变化,平衡发生移动,移动方向是吸热方向或放热方向,即温度使化学平衡发生移动是通过改变平衡常数来实现的。 1.在其他条件不变的情况下,改变温度对化学平衡的影响如下表所示。 化学平衡 mA+nBpC+qD 热效应 正反应放热 正反应放热 正反应吸热 正反应吸热 温度 改变 升高温度 降低温度 升高温度 降低温度 K值 变化 减小 增大 增大 减小 Q与K 关系 Q>K Q Q Q>K 移动 方向 逆向移动 正向移动 正向移动 逆向移动 速率 变化 v(正)、v(逆) 均增大,且 v′(逆)> v′(正) v(逆)、v(正) 均减小,且 v′(正)> v′(逆) v(正)、v(逆) 均增大,且 v′(正)> v′(逆) v(逆),v(正) 均减小,且 v′(逆)> v′(正) 图像 2.温度对化学平衡的影响是通过改变化学平衡常数实现的,温度改变,K改变,所以化学平衡一定移动。 1.在一密闭烧瓶中,在25℃时存在着平衡: 2NO2N2O4(正反应放热)。 把烧瓶置于100℃的水中,则下列几项性质中不会改变的是( ) ①颜色 ②平均相对分子质量 ③质量 ④压强 ⑤密度 A.①和③ B.②和④ C.④和⑤D.③和⑤ 解析: 选D 升高温度,化学平衡向着吸热方向移动,对于化学平衡2NO2N2O4,平衡向逆反应方向移动;①二氧化氮的浓度增大,颜色加深;②混合气体总的物质的量增大,其质量不变,根据M=m/n可知,混合气体的平均相对分子质量减小;③反应混合物都是气体,根据质量守恒定律,混合气体总的质量不变;④升高温度,化学平衡向左移动,混合气体总的物质的量增大,容器内压强增大;⑤反应混合物都是气体,混合气体总的质量不变,容器的容积不变,混合气体的密度不变。 2.在某温度下,反应ClF(g)+F2(g)ClF3(g) ΔH=268kJ·mol-1,在密闭容器中达到平衡,下列说法中正确的是( ) A.升高温度,K不变,平衡向正反应方向移动 B.升高温度,平衡常数变小 C.升高温度,平衡向正反应方向移动,F2的转化率提高 D.降低温度,ClF3的产率提高 解析: 选C 题给反应为吸热反应,升高温度,K增大,平衡向右移动,F2的转化率提高,降低温度,平衡向左移动,ClF3的产率降低。 以FeCl3(aq)与KSCN(aq)反应为例探究浓度对化学平衡的影响,填写以下实验记录。 实验步骤 将0.01mol·L-1FeCl3溶液与0.03mol·L-1KSCN溶液等体积混合,平衡后观察溶液的颜色,将上述溶液分置于两支试管中,向一支试管中加入少量1mol·L-1KSCN溶液,向另一支试管中加入少量1mol·L-1FeCl3溶液。 FeCl3溶液与KSCN溶液反应混合液 现象 两支试管分别加入KSCN溶液、FeCl3溶液后,颜色都加深。 解释 FeCl3与KSCN溶液混合后溶液呈红色,是因为其中存在平衡: Fe3++nSCN-c(Fe(SCN)n]3-n(n=1~6)。 分别增大c(Fe3+)、c(SCN-),颜色都加深,说明平衡都正向移动。 结论 在其他条件不变的情况下,增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡正向移动;增大生成物浓度或减小反应物浓度,平衡逆向移动。 [特别提醒] 工业生产上常采用增大廉价反应物的浓度,来提高贵重物质转化率的措施,从而降低生产成本。 1.密闭容器中进行合成氨的反应,当一定温度下,反应达平衡后,增大N2的浓度,平衡怎样移动? N2、H2的转化率如何变化? 提示: 平衡向正反应方向移动;H2的转化率增大,N2的转化率降低。 2.对于可逆反应: C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),增加固体C的用量,化学平衡是否发生移动? 提示: 增加固体或纯液体的量,由于其浓度不变,所以化学平衡不发生移动。 3.浓度改变,K是否发生变化? 浓度变化怎样使化学平衡发生移动? 提示: 浓度改变,K值不变,浓度的变化导致Q变,引起Q≠K,使平衡发生移动。 1.在其他条件不变的情况下,改变浓度对化学平衡的影响如下表所示。 化学 平衡 mA+nBpC+qD(A、B、C、D为非固体) 体系浓 度改变 增大反应物浓度 增大生成物浓度 减小反应物浓度 减小生成物浓度 Q值 变化 减小 增大 增大 减小 Q与K 关系 Q Q>K Q>K Q 平衡移 动方向 正向移动 逆向移动 逆向移动 正向移动 速率 变化 v(正)先增大,v(逆)后增大,且v′(正)>v′(逆) v(逆)先增大,v(正)后增大,且v′(逆)>v′(正) v(正)先减小,v(逆)后减小,且v′(逆)>v′(正) v(逆)先减小,v(正)后减小,且v′(正)> v′(逆) 图像 2.浓度的改变导致浓度商的改变,但K不变,使Q≠K,从而导致平衡移动。 但浓度的改变并不都使化学平衡发生移动。 3. (1)固体物质和纯液体物质其量改变时,不影响平衡; (2)增大一种反应物的浓度,达到新的平衡时,该反应物的转化率降低,而其他反应物的转化率增大。 在工业生产中,适当增加廉价反应物的浓度,使化学平衡向正反应方向移动,提高高价原料的转化率,以降低生产成本。 1.向盛有5mL0.005mol·L-1FeCl3溶液的试管中加入5mL0.01mol·L-1KSCN溶液,充分混匀,溶液颜色深浅不再变化后建立化学平衡FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl。 下列叙述中,不正确的是( ) A.加水至溶液的体积加倍,溶液血红色变浅,但化学平衡不移动 B.再滴加少量0.1mol·L-1KSCN溶液,溶液血红色变深,化学平衡右移 C.再滴加少量0.1mol·L-1NaOH溶液,会有红褐色沉淀产生,上部溶液血红色变浅,化学平衡左移 D.再滴加少量0.1mol·L-1FeCl3溶液,溶液血红色变深,化学平衡右移 解析: 选A 在溶液中反应的离子方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,加水稀释,Q变大,K不变,即Q>K,平衡向左移动;加入SCN-或Fe3+,Q变小,使Q<K,平衡向右移动,血红色变深;加入NaOH溶液,OH-与Fe3+反应生成红褐色Fe(OH)3沉淀,使c(Fe3+)减小,Q变大,使Q>K,平衡向左移动。 2.在水溶液中橙红色的Cr2O 与黄色的CrO 有下列平衡关系: Cr2O +H2O2CrO +2H+,把重铬酸钾(K2Cr2O7)溶于水配成的稀溶液是橙色的。 (1)向上述溶液中加入NaOH溶液,溶液呈________色,因为________________________________________________________________________。 (2)向已加入NaOH溶液的 (1)溶液中再加入过量稀H2SO4,则溶液呈________色,因为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀),则平衡________(填“向左移动”或“向右移动”),溶液颜色将________________________________。 解析: 加碱中和溶液中的H+,平衡右移,溶液中的c(CrO )增大;加酸使平衡左移,溶液中的c(Cr2O )增大;加Ba(NO3)2溶液发生的反应为Ba2++CrO ===BaCrO4(黄色)↓,平衡向右移动,溶液颜色将由橙色逐渐变浅,直至无色。 答案: (1)黄 OH-与H+结合生成水,使平衡向右移动,CrO 浓度增大,溶液由橙色变为黄色 (2)橙 c(H+)增大,平衡向左移动,Cr2O 浓度增大,溶液又由黄色变为橙色 (3)向右移动 逐渐变浅,直至无色 以 反应为例探究压强对平衡的影响,填写以下实验记录。 反应原理 2NO2(g)N2O4(g) (红棕色)(无色) 实验步骤 实验现象 ①将活塞迅速向里推时,混合气体的颜色先变深又逐渐变浅;②将活塞迅速向外拉时,混合气体的颜色先变浅又逐渐变深 解释 压缩体积,气体的压强增大,浓度也增大,颜色变深,但平衡向生成N2O4的方向即气体分子数减小的方向移动,颜色又逐渐变浅;增大体积,气体的压强减小,浓度也减小,颜色变浅,但平衡向生成NO2的方向移动,颜色又逐渐变深 结论 对于反应前后气体分子数发生变化的可逆反应,在其他条件不变的情况下,增大压强,会使化学平衡向气体体积减小的方向移动;减小压强,会使化学平衡向气体体积增大的方向移动 [特别提醒] 一定条件下,反应2NO2(g)N2O4达平衡后,若缩小体积,气体颜色先变深后又变浅,但比原平衡时颜色深。 若增大体积,气体先变浅又变深,但比原平衡时浅。 450℃时,在一密闭容器中,可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在不同压强条件下,测得平衡时混合气体中NH3的体积分数如表所示: 压强/MPa 1 5 10 30 60 100 NH3% 2.0 9.2 16.4 35.5 53.6 69.4
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