1、第4课时温度、催化剂对化学平衡的影响学习目标核心素养1探究温度影响化学平衡的规律。2了解催化剂影响化学反应速率的实质，并进一步探讨对化学平衡的影响，从而了解催化剂在化工生产中的应用。3认识化学反应速率、化学平衡典型图像，学会化学平衡图像题的解题方法。1通过实验探究温度对化学平衡的影响，提升科学探究与创新意识。2理解平衡移动原理(勒夏特列原理)形成变化观念与平衡思想。新课情境呈现 神奇的催化剂我们都知道，生物体利用酶加速体内的化学反应，如果缺少酶，生物体内的许多化学反应就会进行缓慢。酶在生理学、医学、农业等领域都有重大的意义。那么，化学领域是如何定义催化剂的？在化学反应里能改变反应物化学反应速率
2、(提高或降低)而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂。催化剂对化学反应速率的影响非常大，一些催化剂可以使化学反应速率加快至几万亿倍以上。在一个化学反应中，催化剂的作用是降低该反应发生所需要的活化能，本质上是将一个难以发生的反应转变成两个比较容易发生的化学反应。在这两个反应中，第一个反应中催化剂参与反应作反应物，第二个反应中又生成了催化剂，所以从总的反应方程式上看，催化剂在反应前后未有任何变化。催化剂和反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样，具有高度的选择性(或专一性)。让我们走进教材学习温度和催化剂对化学平衡移动的影响。课前素能奠基 新知预习 一、温度
3、变化对化学平衡的影响1实验：NO2球浸泡在冰水、热水中，观察颜色变化。2NO2(g)N2O4(g)H56.9kJmol1(红棕色)(无色)将NO2球浸泡在冰水和热水中(1)现象：冰水中热水中现象_红棕色变浅_红棕色加深_(2)分析：降温颜色变浅平衡向放热方向移动；升温颜色变深平衡向吸热方向移动。2结论：其他条件不变时，升高温度平衡向着_吸热_的方向移动，降低温度平衡向着_放热_的方向移动。二、催化剂对化学平衡的作用催化剂可_同等程度_地改变正反应速率和逆反应速率，因此催化剂对化学平衡的移动_没有影响_。但催化剂可_改变_反应达到平衡所需的时间。三、勒夏特列原理1内容：如果改变影响平衡的条件之一
4、(如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够_减弱_这种改变的方向移动。2适用范围：适用于任何动态平衡(如溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析。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。预习自测 1正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)升高温度，平衡向吸热反应的方向移动，此时v(放)减小，v(吸)增大。()(2)合成氨反应需要使用催化剂，说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动，所以也可以用勒夏特列原理解释使用催化剂的原因。()(3)C(s)CO2(g)2CO(g)H0，其他条件不变时，升高温度，
5、反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大。()(4)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大。()2下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(B)A光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小B加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3C可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制氨D增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO3解析：Cl2H2OHClHClO,2HClO2HClO2，光照能够降低HClO浓度，使第一个反应的化学平衡向生成HClO的方向移动；NH3H2ONH3H2ONHOH，向浓氨水中加NaOH固体，c(OH)增大，上述平衡均向左移动，有利于NH3逸出；2SO2O22SO3，增大压强，平衡向气体
6、分子数减小的方向移动；上述事实均符合勒夏特列原理。加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3，只是加快NH3的生成速率，并不影响化学平衡，故不能用勒夏特列原理解释。3反应C2H6(g)C2H4(g)H2(g)H0在一定条件下于密闭容器中达到平衡，下列各项措施中，不能提高乙烷的平衡转化率的是(D)A增大容器容积B升高反应温度C分离出部分氢气D等容下通入惰性气体解析：增大容器容积相当于减小压强，平衡正向移动，乙烷的平衡转化率增大，A项正确；该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，乙烷的平衡转化率增大，B项正确；分离出部分氢气，平衡正向移动，乙烷的平衡转化率增大，C项正确；等容下通入惰性气体，
7、原平衡体系各物质的浓度不变，平衡不移动，乙烷的平衡转化率不变，D项错误。课堂素能探究 知识点温度影响平衡移动问题探究：1对一定条件下的化学平衡状态：(1)若改变物质的浓度，化学平衡是否一定发生移动？(2)若改变体系的温度呢？2正反应为放热反应的平衡体系，升高温度的瞬间v(正)、v(逆)如何改变？v(正)、v(逆)的大小关系如何？探究提示：1(1)改变物质的浓度，化学平衡不一定发生移动，如H2(g)I2(g)2HI(g)，其他条件不变，把容器体积缩小，各物质的浓度均增大，但平衡不移动。(2)若改变温度，化学平衡一定发生移动。2v(正)、v(逆)均增大，且v(正)v(逆)。知识归纳总结：1影响规律
8、。升高温度，可瞬间增大v(正)和v(逆)(影响程度不同)，化学平衡向吸热反应方向移动。降低温度，可瞬间减小v(正)和v(逆)(影响程度不同)，化学平衡向放热反应方向移动。以mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)H为例，A若H0：2注意事项。任何的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，都能受温度的影响而发生移动。若某反应的正反应为放(吸)热反应，则逆反应必为吸(放)热反应，且吸收的热量与放出的热量相等，但反应热符号相反。对同一化学反应，若正反应为吸热反应，升高温度，使v(正)、v(逆)都增大，但v(正)增大的倍数更大，即v(正)v(逆)，平衡向吸热反应方向移
9、动。反之，降低温度，使v(正)、v(逆)都减小，但v(正)减小的倍数更大，即v(正)v(逆)，平衡向放热反应方向移动。典例1已知常温下红棕色的NO2能自动生成无色的N2O4，这是一个正向反应为放热反应的可逆反应：2NO2N2O4。现在做下面的实验，装置如图所示：在三个连通的烧瓶里盛有NO2和N2O4的混合气体，然后用弹簧夹夹住乳胶管。先将三个烧瓶分别浸泡在盛有室温水的烧杯里，可以观察到混合气体颜色无变化，接着向左边烧杯里加入制热盐无水CaCl2，向右边烧杯里加入制冷盐KNO3，不断搅拌直至溶液饱和，可以看到，随着盐的加入，左边混合气体的颜色变深，右边混合气体的颜色变浅，中间混合气体的颜色不变。
10、根据实验现象，回答有关问题：(1)左边的混合气体颜色变深的原因是_左边烧杯中加入制热盐，混合气体温度升高，平衡向逆反应方向移动，NO2的浓度增大，颜色加深_；右边的混合气体颜色变浅的原因是_右边烧杯中加入制冷盐，混合气体温度降低，平衡向正反应方向移动，NO2的浓度减小，颜色变浅_。(2)总结温度变化与可逆反应的热量变化之间的关系是_升高温度时，平衡向吸热反应的方向移动；降低温度时，平衡向放热反应的方向移动_。解析：混合气体颜色的深浅与NO2的浓度有关，容器的容积是不变的，气体物质的量的改变导致气体浓度的改变。左边烧瓶内的混合气体的颜色变深，说明NO2的浓度增大，即平衡逆向移动；右边烧瓶内的混合
11、气体的颜色变浅，说明NO2的浓度减小，即平衡正向移动。加入制热盐使溶液温度升高，相当于对烧瓶加热。气体温度升高时，平衡逆向移动，逆反应是吸热反应，故升高温度时，平衡向吸热反应的方向进行。同理分析可得，降低温度时，平衡向放热反应的方向移动。变式训练1已知反应A2(g)2B2(g)2AB2(g)H0，下列说法正确的是(B)A升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小B升高温度有利于反应速率的增大，从而缩短达到平衡所需的时间C达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于平衡正向移动D达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于平衡正向移动解析：升温时，正、逆反应速率均增大，A错误；升温时增大反应速率，能缩短达到平
12、衡的时间，B正确；该反应为放热反应，升温时平衡向逆反应方向移动，C错误；降温或增大压强有利于平衡向正反应方向移动，D错误。知识点勒夏特列原理的应用问题探究：根据化学平衡原理解答下列问题：在体积不变的密闭容器中发生N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmo11，只改变一种外界条件，完成下表。改变条件平衡移动方向氢气的转化率(填“增大”“减小”或“不变”)氨气的体积分数(填“增大”“减小”或“不变”)增大氮气的浓度增大氨气的浓度升温充入适量氩气探究提示：正向增大逆向减小增大逆向减小减小不移动不变不变知识归纳总结：1内容：如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度)，则平衡将向着能
13、够减弱这种改变的方向移动。2注意事项：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、水解平衡等)都适用。勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件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。勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消除，而只能减弱。A在已达平衡的可逆反应中，若增大某物质的浓度，其他条件不变，则平
14、衡向减小该物质的浓度的方向移动，移动的结果是该物质的浓度比原平衡中的浓度大。B在已达平衡的可逆反应中，若增大平衡体系的压强，其他条件不变(温度不变)，则平衡向减小压强的方向(气体总体积减小的方向)移动，移动的结果是新平衡的压强比原平衡的压强大。C对已达平衡的可逆反应，若升高平衡体系的温度，其他条件不变，则平衡向消耗热量(吸热)的方向移动，移动的结果是新平衡的温度比原平衡的温度高。应用勒夏特列原理时应弄清是否真的改变了影响化学平衡的条件。如改变平衡体系中固体或纯液体的量、在恒温恒容条件下充入惰性气体等，并未改变影响化学平衡的条件。典例2下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(D)A工业制硫酸采用二氧
15、化硫催化氧化，高压可以提高单位时间SO3的产量B打开可乐瓶盖后看到有大量气泡冒出C用饱和食盐水除去氯气中氯化氢杂质D容器中有2HI(g)H2(g)I2(g)，增大压强颜色变深解析：增大压强二氧化硫催化氧化平衡正向移动，所以能用平衡移动原理解释，故A不选；打开可乐瓶盖后看到有大量气泡逸出，是因为压强减小，二氧化碳气体溶解度减小，平衡移动的结果，和平衡有关，能用勒夏特列原理解释，故B不选；氯气和水的反应是可逆反应，饱和食盐水中氯离子浓度大，化学平衡逆向进行，减小氯气溶解度，能用勒夏特列原理解释，故C不选；增大压强缩小体积，碘浓度增大导致颜色变深，对容积可变的密闭容器中已达平衡的HI、I2、H2混合
16、气体进行压缩，混合气体颜色变深是因为体积缩小，浓度增大，但是该反应平衡不移动，不能用平衡移动原理解释，故选D。变式训练2下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(D)A开启啤酒瓶后，瓶中马上泛起大量泡沫B配制氯化铁溶液时，需加少量稀盐酸C实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气D合成氨工业中，需要高温与催化剂条件名师博客呈现 平衡移动原理的应用工业制钾1807年英国化学家戴维用250对锌铜原电池串联作为电源电解熔融的氢氧化钾得到钾。但在实际工业生产中却不能用此法，因为戴维用的是铂电极，它不与熔融的金属钾作用，但实际生产中只能用石墨电极，熔融的金属钾能渗透到石墨中，侵蚀电极。工业上约于850 (反应温度
17、控制在Na的沸点和K的沸点之间)时用钠还原熔融氯化钾的方法制备金属钾，Na(1)KCl(l)K(g)NaCl(l)。钾的沸点比钠低，不断地将钾的蒸气分离出去，就能使反应持续进行。用真空蒸馏法可将钾的纯度提高为99.99%。由于钾比钠贵，在一般情况下都用钠代替钾。把熔融的氯化钾导入不锈钢的分馏塔中部，分馏塔底层是铁釜，放着钠。当钠的蒸气上升到分馏塔中，跟氯化钾反应，钾蒸气从塔顶逸出，冷凝后的金属钾含有质量分数约为百分之一的金属钠。再经过分馏精制可以制得纯度达百分之九十九的金属钾。即时训练下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(B)A新制的氯水在光照条件下颜色变浅B合成氨工业中使用铁触媒作催化剂C红棕色的NO2气体，加压后颜色先变深后变浅D工业生产硫酸的过程中，通入过量的空气以提高二氧化硫的转化率解析：新制的氯水在光照条件下颜色变浅，是由于次氯酸分解，促进氯气和水反应正向进行，可用勒夏特列原理解释，故A不选；催化剂不影响化学平衡，不能用勒夏特列原理解释，故B选；加压后二氧化氮的浓度增大，平衡向生成四氧化二氮的方向移动，故加压后颜色先变深后变浅，但仍比原来的颜色深，可用勒夏特列原理解释，故C不选；增大一种气体反应物的用量，平衡正移，可以提高另一种反应物的转化率，所以能用勒夏特列原理解释，故D不选。
