1、第3课时影响化学平衡移动的因素(二) 温度、催化剂对化学平衡移动的影响学习目标定位1.通过温度对可逆反应速率的影响，理解并掌握温度影响化学平衡移动的规律。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。1在浓度一定时，升高温度，反应物分子的能量增加，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，从而增大了反应物分子中活化分子的百分数，使有效碰撞次数增加，因而使反应速率加快，但温度对可逆反应的正、逆反应速率影响程度是不一样的，其中对放热反应的速率影响程度小，而对吸热反应的速率影响程度大，即：升温，v放、v吸均增大，但v吸增大程度大；降温，v放、v吸
2、均减小，但v吸减小程度大。2对于2SO2O22SO3反应，达到平衡后，改变压强时，其反应速率的变化曲线如下图：图1压强的变化是增大，图2压强的变化是减小。探究点一温度对化学平衡移动的影响1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加深；冰水中混合气体颜色变浅实验结论混合气体受热颜色加深，说明NO2浓度增大，即平衡向逆反应方向移动；混合气体被冷却时颜色变浅，说明NO2浓度减小，即平衡向正反应方向移动2.mA(g)nB(g) pC(g)mnp，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下图所示：(1)图表示的温度变化是升高，平衡移动方
3、向是逆反应。(2)图表示的温度变化是降低，平衡移动方向是正反应。(3)正反应是放热反应，逆反应是吸热反应。 归纳总结当其他条件不变时：温度升高，平衡向吸热反应方向移动；温度降低，平衡向放热反应方向移动。活学活用1如图所示，烧杯甲中盛放100 mL 6 molL1 HCl溶液，烧杯乙中盛放100 mL冷水，现向烧杯甲的溶液中放入25 g NaOH固体，同时向烧杯乙中放入25 g NH4NO3固体，搅拌使之溶解。(1)A瓶中气体的颜色_，简述理由： _。(2)B瓶中气体的颜色_，简述理由： _。答案(1)变深NaOH固体溶解放热，中和HCl也放热，甲中溶液及A中气体温度升高，2NO2(g) N2O
4、4(g)H0，平衡逆向移动，NO2浓度增大，颜色加深(2)变浅NH4NO3固体溶解吸热，乙中溶液及B中气体温度降低，2NO2(g) N2O4(g)H0，平衡正向移动，NO2浓度减小，颜色变浅解析甲中NaOH固体溶解及盐酸与氢氧化钠发生中和反应均放出热量；乙中NH4NO3固体溶解要吸收热量。2NO2(g) N2O4(g)H0，温度升高，平衡向逆反应方向移动，颜色加深；温度降低，平衡向正反应方向移动，颜色变浅。2对于N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H0其中vt图像为(1)反应t1时刻改变的条件为_。t2时刻改变的条件为_。(2)反应t1时刻改变的条件为_。t2时刻改变的条件为_。答案(1)增
5、大压强降低温度(2)升高温度减小压强解析t1时刻速率增大，说明是升温或增大压强，而t2时刻速率又减小，说明是降温或减小压强。探究点二催化剂对化学平衡的影响1加入催化剂可以大大地加快反应速率，是因为它可以降低反应所需活化能，从而提高活化分子百分数，从而增大反应速率，但是由于催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率，因此它对化学平衡移动无影响。2对于N23H22NH3反应，NH3的体积分数如图所示：其中m表示使用催化剂情况，n表示未使用催化剂情况。归纳总结当其他条件不变时：催化剂不能改变达到化学平衡状态的反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间。活学活用3如图所示，表示反应N2(
6、g)3H2(g) 2NH3(g)Hv正，改变的条件是升温；t3时，v正v逆，改变的条件是使用催化剂；t4时，v正、v逆均减小且v逆v正，改变的条件是减小压强。探究点三勒夏特列原理1向一密闭容器中通入1 mol N2、3 mol H2发生N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H0，一段时间后达到平衡，当改变下列条件后，试填写下列内容：(1)若增大N2的浓度，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡时，氮气的浓度与改变时相比较，其变化是减小。(2)若升高温度，平衡移动的方向是向左移动；达新平衡时的温度与改变时相比较，其变化是降低。(3)若增大压强，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡时的压强与改变时相比较
7、，其变化是减小。2根据以上分析，能得出的结论是如果改变影响平衡的条件之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。该结论就是勒夏特列原理。归纳总结1勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系，对不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用。此外勒夏特列原理对所有的动态平衡都适用。2对“减弱这种改变”的正确理解(1)定性角度：用于判断平衡移动的方向。(2)定量角度：“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”。活学活用4已知：可逆反应2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)H0，在一定条件下达到平衡后，改变下列条件一定能使该平衡向正反应方向移动的是()A升温增压 B降温增压C升温减压 D降温减压答案B解析该
8、反应为放热反应，因此降低温度可使平衡向正反应方向移动；该反应为气体分子数减小的反应，因此增大压强可使平衡向正反应方向移动。1已知反应A2(g)2B2(g) 2AB2(g)的H0。t1时刻反应达到平衡，并测得C在容器中的体积分数为1。t2时刻改变某一条件(其他条件不变)，C在容器中的体积分数的变化如图所示，则t2时刻改变的条件是()A加入1 mol氦气 B加入1 mol CC增大压强 D升高温度答案D解析氦气与该反应无关，在恒压条件下加入氦气相当于减小压强，但反应前后气体分子数相等，平衡不移动，气体C的体积分数不变，A错；增加C的物质的量，恒压条件下或恒容条件下都是等效平衡，C的体积分数不变，B
9、错；增大压强平衡不移动，C的体积分数不变，C错；升高温度，平衡正向移动，C的体积分数增大，故D正确。5对某一可逆反应来说，使用催化剂的作用是()A提高反应物的平衡转化率B以同样程度改变正、逆反应速率C增大正反应速率，降低逆反应速率D改变平衡混合物的组成答案B解析加入催化剂，能大幅度地加快化学反应速率，缩短达到平衡所需时间，但不能使平衡发生移动。 基础过关一、勒夏特列原理的应用1下列事实不能用勒夏特列原理解释的是()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取氨气D增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO3答案B解析勒夏
10、特列原理只能解释与平衡移动有关的问题。氯水中存在平衡Cl2(g)H2OHClHClO、2HClO2H2ClO2，光照能促使平衡向右移动，使c(H)逐渐增大，A项正确；催化剂只能加快反应速率，而与平衡是否移动无关，B项错；在氨水中存在平衡：NH3(g)H2O NH3H2ONHOH，在浓氨水中加入NaOH固体，增大的c(OH)使平衡向左移动，使气体在水中的溶解度减小，所以利于NH3的挥发，C项正确。2下列事实不能用勒夏特列原理解释的是()A打开汽水瓶时，有大量气泡溢出B在配制硫酸亚铁溶液时往往要加入一定量铁粉C氨水应密闭保存于低温处D实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气答案B解析配制FeSO4溶液时
11、，加入铁粉是为了防止Fe2被氧化。二、温度对化学平衡移动的影响3对于任何一个化学平衡体系，采取以下措施，一定会使平衡发生移动的是()A加入一种反应物 B增大体系的压强C升高温度 D使用催化剂答案C解析A项中，若反应物是固体，增加其量对平衡移动无影响；B项中，若气体体积反应前后相等，或无气体参与反应，增大压强，平衡都不会移动。4如图所示的直型石英玻璃封管中充有CO气体，左端放置不纯的镍(Ni)粉。在一定条件下，Ni可以与CO(g)发生如下反应：Ni(s)4CO(g) Ni(CO)4(g)，但Ni粉中的杂质不与CO(g)发生反应。玻璃管内左右两端的温度分别稳定在350 K和470 K，经过足够长时
12、间后，右端的主要物质是()A纯Ni(s)和Ni(CO)4(g)B纯Ni(s)和CO(g)C不纯Ni(s)和CO(g)D不纯Ni(s)和Ni(CO)4(g)答案B解析本题主要考查温度对化学平衡的影响规律。在左端开始发生如下反应Ni(s)4CO(g) Ni(CO)4(g)，随着反应的进行，Ni(CO)4(g)充满玻璃管，并达到平衡；Ni(CO)4在玻璃管右侧发生反应Ni(CO)4(g ) Ni(s)4CO(g)，这样两端的化学平衡体系都在不停地向右移动，直到左端Ni粉完全反应，Ni(CO)4在右侧完全分解为止，故经过足够长时间后，右端的主要物质为Ni(s)和CO(g)。5如图所示，三个烧瓶中分别充
13、满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中：在中加入CaO，在中不加其他任何物质，在中加入NH4Cl晶体，发现中红棕色变深，中红棕色变浅，下列叙述正确的是()A2NO2N2O4是放热反应BNH4Cl溶于水时放出热量C烧瓶中平衡混合气的平均相对分子质量增大D烧瓶中气体的压强增大答案A解析2NO2(g) N2O4(g)，NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体。中红棕色变深说明平衡左移，平均相对分子质量减小，而CaO和水反应放热，则该反应为放热反应，A对，C错；中红棕色变浅，说明平衡右移，而正反应为放热反应，则证明NH4Cl溶于水要吸收热量，平衡右移时，气体的物质的量减小，压强减小，
14、B、D均错。三、采取措施使化学平衡定向移动6利用反应：2NO(g)2CO(g) 2CO2(g)N2(g)H746.8 kJmol1，可净化汽车尾气，如果要同时提高该反应的速率和NO的转化率，采取的措施是()A降低温度B增大压强同时加催化剂C升高温度同时充入N2D及时将CO2和N2从反应体系中移走答案B解析A项，降温，平衡右移，NO的转化率提高，但反应速率降低，A错；B项，增大压强，平衡右移，NO的转化率提高，加入催化剂，可大幅度加快反应速率，B对；C项，升温，充入N2，平衡左移，NO的转化率降低，C错；D项，移走CO2和N2，平衡右移，但反应速率降低，D错。7COCl2(g) CO(g)Cl2
15、(g)H0，当反应达到平衡时，下列措施：升温恒容通入惰性气体增加CO浓度减压加催化剂恒压通入惰性气体，其中能提高COCl2转化率的是()A BC D答案B解析该反应的正反应是吸热反应，升温平衡向正反应方向移动，故可提高COCl2的转化率。恒容通入惰性气体，由于与反应有关的物质的浓度未改变，所以对反应无影响，平衡不移动，故COCl2的转化率不变。增加CO浓度，平衡逆向移动，故COCl2的转化率变小。减压平衡正向移动，所以COCl2的转化率变大。使用催化剂只能影响化学反应速率，对化学平衡无影响。相当于减压，同。综上所述，能提高COCl2转化率的有，故B正确。8如图曲线a表示放热反应2X(g) Z(
16、g)M(g)N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，不可能采取的措施是()A升高温度 BX的投入量增加C加催化剂 D减小容器体积答案A解析因为N为固体，所以该反应为等体反应，所以加催化剂或减小容器体积均能使a曲线变为b曲线；B项，X的投入量增加，相当于缩小体积，所以能使a曲线变为b曲线；升温，平衡左移，X的转化率降低。9对于平衡CO2(g) CO2(aq)H19.75 kJmol1，为增大二氧化碳气体在水中的溶解度，应采用的方法是()A升温增压 B降温减压C升温减压 D降温增压答案D解析该平衡体积缩小，放出热量，所以降温增压，能促使平衡向右移动。
17、四、条件改变对化学反应速率和化学平衡的综合影响10.右图是关于反应A2(g)B2(g) 2C(g)D(g)H0的平衡移动图像，影响平衡移动的原因可能是()A升高温度，同时加压B压强不变，降低温度C压强、温度不变，充入一些与之不反应的惰性气体D温度 、压强不变，充入一些A2(g)答案D11某密闭容器中发生如下反应：X(g)3Y(g) 2Z(g)H”、“”或“(2)增大(3)增大减小(4)减小(5)不变解析对反应：mA(g)nB(g) pC(g)达平衡后，升高温度时，B的转化率变大，说明平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应；减小压强时，混合体系中C的质量分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，即mn
18、p，A的质量分数增大；加入B时平衡向正反应方向移动，A的转化率增大；升高温度时，平衡向正反应方向移动，c(C)增大，c(B)减小，即减小；加入催化剂，平衡不移动，混合物的总物质的量不变。13PCl3与PCl5均是有机合成的重要中间体，两者存在以下相互转化关系：PCl5(g) PCl3(g)Cl2(g)Ha kJmol1，在210 时，将4 mol PCl5气体充入2 L真空密闭容器中发生上述反应，得到如下数据：时间(s)0204060n(PCl5)42.822(1)已知上述反应在温度较高时才能自发进行，则a_0(填“”、“”或“(2)0.02 molL1s1(3)减小(4)AB(5)如图所示解
19、析(1)由于上述反应在温度较高时才能自发进行，说明该反应为吸热反应，a0。(2)根据公式v(PCl3)c(PCl3)/tc(PCl5)/t0.8 mol/2 L/20 s0.02 molL1s1。(3)在平衡后降低温度，该平衡向逆反应方向移动，氯气浓度将减小。(4)若要增大PCl5的量，使平衡左移，可采取的方法有降低温度或通入Cl2。(5)根据反应方程式的特点作图。14在一定条件下，可逆反应ABmC变化如下图所示。已知纵坐标表示在不同温度和压强下生成物C在混合物中的质量分数，p为反应在T2温度时达到平衡后容器内压强的变化情况，问： (1)温度T1_T2(填“大于”、“等于”或“小于”)，正反应
20、是_反应(填“吸热”或“放热”)。(2)如果A、B、C均为气体，则m_2(填“大于”、“等于”或“小于”)。(3)当温度和容积不变时，如向平衡体系中加入一定量的某稀有气体，则体系的压强_(填“增大”、“减小”或“不变”)，平衡_移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”，下同)。(4)当温度和压强不变时，如向平衡体系中加入一定量的某稀有气体，平衡_移动。答案(1)大于放热 (2)大于(3)增大不(4)向正反应方向解析(1)由图像可知，T1T2，温度高，w(C)的含量低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。(2)增大压强，w(C)含量降低，平衡左移，正反应为体积扩大的反应，m2。(3)
21、当温度、容积不变时，充入“惰”气，由于各反应物、生成物的浓度不变，所以平衡不移动。(4)当温度、压强不变时，充入“惰”气，体积扩大，根据m2，平衡右移。拓展探究15在一容积为2 L的密闭容器中，加入0.2 mol的N2和0.6 mol的H2，在一定条件下发生如下反应：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H0。反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示，请回答下列问题：(1)根据图像，计算从反应开始到平衡时，用NH3表示的平均反应速率v(NH3)_。(2)该反应达到平衡时H2的转化率为_。(3)反应达到平衡后，第5 min末，若保持其他条件不变，仅改变反应温度，则NH3的物质的量浓度不可能为
22、_(填序号)。a0.20 molL1 b0.12 molL1c0.10 molL1 d0.08 molL1(4)反应达到平衡后，第5 min末，若保持其他条件不变，只把容器的体积缩小一半，平衡_移动(填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”)。(5)在第5 min末将容器的体积缩小一半后，若在第8 min末达到新的平衡(此时NH3的浓度约为0.25 molL1)，请在图中画出第5 min末到平衡时NH3浓度的变化曲线。答案(1)0.025 molL1min1(2)50% (3)ac (4)向正反应方向(5)如图解析(1)4 min时反应达到平衡，v(NH3)0.025 molL1min1。(2)N2(g)3H2(g) 2NH3(g)c(始)(molL1) 0.1 0.3 0c(转)(molL1) 0.05 0.15 0.10c(平)(molL1) 0.05 0.15 0.10所以(H2)50%。(3)改变温度，平衡必移动，NH3的物质的量浓度不可能再是0.10 molL1，可逆反应不彻底，NH3的浓度达不到0.20 molL1。(4)缩小体积，压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动。
