1、高中化学第二章化学反应速率和化学平衡第三节化学平衡第3课时导学案新人教版选修4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。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
2、小，即平衡向正反应方向移动2.已知反应：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，平衡移动方向是向逆反应方向。(2)图表示的温度变化是降低，平衡移动方向是向正反应方向。(3)正反应是放热反应，逆反应是吸热反应。归纳总结1.温度对v放、v吸的影响规律升温，v放、v吸均增大，但v吸增大程度大；降温，v放、v吸均减小，但v吸减小程度大。2.温度对化学平衡移动的影响规律当其他条件不变时：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。1.利用下图(a)和(b)中的信息，按图(c)装置(连接的
3、A、B瓶中已充有NO2气体)进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的_(填“深”或“浅”)，其原因是_。答案深H2O2分解放热，使B瓶的温度升高，2NO2(g) N2O4(g)平衡向左移动，NO2浓度增大，气体颜色加深解析由本小题给出的能量变化图像可知，双氧水的分解和二氧化氮生成四氧化二氮的反应都属于放热反应，由此可知(c)装置中右边烧杯的温度应高于左边烧杯的温度，温度升高，使平衡2NO2(g) N2O4(g)向左移动，所以B瓶中二氧化氮浓度增大，气体颜色加深。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
4、t1时刻改变的条件为_；t2时刻改变的条件为_。答案(1)增大压强降低温度(2)升高温度减小压强解析t1时刻反应速率增大，说明是升温或增大压强，而t2时刻反应速率又减小，说明是降温或减小压强。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N23H2 2NH3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。归纳总结催化剂对化学平衡的影响当其他条件不变时：催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混
5、合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。3.将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器，恒温下发生反应H2(g)Br2(g) 2HBr(g)Hb B.ab C.ab。4.如图所示，表示反应N2(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。三勒夏特列原理1.向一密闭容器中通入1 mol N2、3 mol H2发生反应：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H0，一段时间后达到平衡，当改变下列条件后，请填写下列内容：(1)若增大N2的浓度，平衡移动的方向是向右移动；
6、达新平衡时，氮气的浓度与改变时相比较，其变化是减小。但平衡时的浓度大于原平衡时的浓度。(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。但平衡时的温度高于原平衡时的温度。(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，其变化是减小。但平衡时的压强大于原平衡时的压强。2.根据以上分析，得知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.勒夏特列原理的适用范围化学反应平衡等所有的动态平衡。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：“
7、减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”。5.下列事实中，不能用勒夏特列原理加以解释的是()A.夏天，打开啤酒瓶时会在瓶口逸出气体B.浓氨水中加入氢氧化钠固体时产生较多的刺激性气味的气体C.压缩氢气与碘蒸气反应的平衡混合气体，颜色变深D.将盛有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的密闭容器置于冷水中，混合气体颜色变浅答案C解析A中考查溶解平衡CO2(g) CO2(aq)，压强减小，则平衡向逆反应方向移动，形成大量气体逸出；B中考查温度、浓度、酸碱性对NH3H2O NH3H2O NHOH平衡移动的影响；D中考查温度对2NO2 N2O4的影响；C中颜色加深的根本原因是因为体积减小，c(I2)浓度增大，由于是等
8、体反应，不涉及平衡的移动，则不能用勒夏特列原理解释。6.反应X(g)Y(g) 2Z(g)H0，达到平衡时，下列说法正确的是()A.减小容器体积，平衡向右移动B.加入催化剂，Z的产率增大C.增大c(X)，X的转化率增大D.降低温度，Y的转化率增大答案D解析由X(g)Y(g) 2Z(g)H0，达到平衡时，要使正反应速率降低，A的浓度增大，应采取的措施是()A.加压 B.降温 C.减小E的浓度 D.加催化剂答案B解析加压，使v正增大，平衡向左移，A的浓度增大，A错误；降温，v正减小，平衡向左移，c(A)增大，B正确；减小E的浓度，平衡向右移，c(A)减小，C错误；加入催化剂，v正增大，平衡不移动，c
9、(A)不变，D错误。2.合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)H0反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是()A.增加压强 B.降低温度C.增大CO 的浓度 D.更换催化剂 答案B解析一般来说，有两种及两种以上反应物的可逆反应中，在其他条件不变时，增大其中一种反应物的浓度，能使其他反应物的转化率升高，但其本身的转化率反而降低，故C项错误；A项，因该反应为反应前后气体物质的量相等的反应，故增加压强只能缩短反应达到平衡的时间，并不能使该平衡发生移动，因而无法提高CO的转化率；B项，因该反应为放热反应，降低温度能使
10、平衡向右移动，从而提高CO的转化率；D项，催化剂只能影响化学反应的速率，改变可逆反应达到平衡的时间，不能提高CO的转化率。3.某温度下，对可逆反应：2X(g)Y(g) Z(g)W(s)H0，则下列叙述正确的是()A.加入少量W，逆反应速率增大B.升高温度时，正反应速率增大，逆反应速率减小C.压强不变，充入与反应体系不反应的N2，Z的物质的量减少D.平衡后加入X，上述反应的H增大答案C解析加少量固体W，逆反应速率不变，A项不正确；升温，v正和v逆都增大，B项不正确；压强不变，充入不反应气体N2，容器体积变大，平衡向左移动，Z的物质的量减少，C项正确；平衡后加入X，平衡右移，但H表示2 mol X
11、(g)和1 mol Y(g)完全反应时的热效应，故H不变，D项不正确。4.下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)H0，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解析温度升高，平衡左移，生成Ni和CO，由于右端温度稳定在470 K，所以右端主要
12、物质是纯Ni(s)和CO(g)。5.在体积为1 L的溶液中，反应A2B C分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(A)0.100 molL1、c(B)0.200 molL1及c(C)0 molL1。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。请回答下列问题：(1)与比较，和分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：_；_。(2)实验平衡时B的转化率为_；实验平衡时C的浓度为_。(3)该反应的H_0，其判断理由是_。(4)该反应进行到4.0 min时的平均反应速率：实验：v(B)_；实验：v(C)_。答案(1)加催化剂；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度未变温度升高；达到平衡的时
13、间缩短，平衡时A的浓度减小(2)40%(或0.4)0.060 molL1(3)温度升高平衡向正反应方向移动，故该反应是吸热反应(4)0.014 molL1min10.009 molL1min1解析(1)使用了(正)催化剂；理由：因为从图可看出，两者最终的平衡浓度相同，即最终的平衡状态相同，而比所需要的时间短，显然反应速率加快了，故由影响反应速率和影响平衡的因素可知是加入了(正)催化剂。升高温度；理由：因为该反应是在溶液中进行的反应，所以不可能是改变压强引起速率的改变，又由于各物质起始浓度相同，故不可能是改变浓度影响反应速率，再由于和相比达到平衡所需时间短，平衡时浓度更小，故不可能是使用催化剂，
14、故改变条件只能是升高温度。(2)中达到平衡时A转化了0.040 mol，由反应计量数可知B转化了0.080 mol，所以B的转化率为100%40.0%；同样在中A转化了0.060 mol，则生成C为0.060 mol，体积不变，即平衡时 c(C)0.060 molL1。(3)H0；理由：由和进行对比可知升高温度后A的平衡浓度减小，即A的转化率升高，平衡向正反应方向移动，所以正反应是吸热反应，H0。(4)从图上读数，反应进行到4.0 min时，实验中A的浓度为0.072 molL1，则c(A)0.100 molL10.072 molL10.028 molL1，v(A)c(A)/t0.007 mo
15、lL1min1，所以vB2vA0.014 molL1min1；反应进行到4.0 min实验中A的浓度为0.064 molL1，c(A)0.100 molL10.064 molL10.036 molL1，v(A)c(A)/t0.009 molL1min1，所以v(C)v(A)0.009 molL1min1。40分钟课时作业经典基础题题组1勒夏特列原理的广泛应用1.下列事实能用勒夏特列原理解释的是()A.加入催化剂有利于合成氨的反应B.由H2(g)、I2(g)和HI(g)组成的平衡体系加压后颜色变深C.500 时比室温更有利于合成氨的反应D.将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应答案D解析A、B两项
16、，改变条件平衡均不移动，不能用勒夏特列原理解释；C项，根据勒夏特列原理，温度越低，NH3的转化率越高，采取500 ，主要考虑催化剂的活性和反应速率问题；D项，将混合气体中的氨液化，相当于减小了生成物的浓度，平衡正向移动，有利于合成氨反应。2.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解析加入催化剂，平衡不移动。题组2温度、催化剂对化学平衡的影响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.
17、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，增加其用量对平衡移动无影响；B项中，若气体体积反应前后相等，或无气体参与的反应，改变压强，平衡都不会移动；D项，加入催化剂，平衡不移动。4.在容积不变的密闭容器中，一定条件下进行如下反应：2NO(g)2CO(g) N2(g)2CO2(g)H373.2 kJmol1。如图曲线a表示该反应过程中NO的转化率与反应时间的关系。若改变起始条件，使反应过程按照曲线b进行，可采取的措施是()A.降低温度B.向密闭容器中通入氩气C.加催化剂D.增大反应物中NO的浓度答案D解析由化学方程式知，降低温度，平衡向右移动
18、，(NO)增大，但由图像知，b温度先达到平衡，故温度ba，且升温(NO)减小，二者矛盾，故A项不正确；B项和C项平衡不移动，(NO)不变，图像不符，故B、C项不正确；增大NO浓度，v增大，且平衡正向移动，但(NO)降低，图像符合，故D项正确。5.已知反应3A(g)B(g) 2C(g)2D(g)H0，右图中，a、b曲线分别表示在不同条件下，A与B反应时D的体积分数随时间t的变化情况。若想使曲线b(实线)变为曲线a(虚线)，可采取的措施是()增大A的浓度升高温度增大D的浓度加入催化剂恒温下，缩小反应容器体积加入稀有气体，保持容器内压强不变A. B. C. D.答案B6.电镀废液中Cr2O可通过下列
19、反应转化成铬黄(PbCrO4)：Cr2O (aq)2Pb2(aq)H2O(l) 2PbCrO4(s)2H(aq)H0。该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是()答案A解析该反应的正反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，Cr2O的转化率减小，A项正确；pH增大，H浓度减小，平衡正向移动，Cr2O的转化率增大，B项错误；温度升高，正反应速率增大，C项错误；增大Pb2物质的量浓度，平衡正向移动，Cr2O的物质的量减小，D项错误。7.已知反应：COCl2(g) CO(g)Cl2(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，
20、其中能提高COCl2转化率的是()A. B. C. D.答案B解析恒容通入惰性气体，平衡不移动；增加CO浓度，平衡左移；加入催化剂，平衡不移动。8.据报道，在300 、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实：2CO2(g)6H2(g) CH3CH2OH(g)3H2O(g)下列叙述错误的是()A.使用CuZnFe催化剂可大大提高生产效率B.反应需在300 下进行可推测该反应是吸热反应C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率答案B解析B项，加热可以加快化学反应速率，放热反应也可能在加热条件下进行，故不正确。9.在
21、容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)H0。某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是()A.图表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响B.图表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响C.图表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化剂效率比乙高D.图表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高答案B解析A项，图改变的条件应是增大压强；B项，由于同等程度地加快正、逆反应速率，所以加入的应是催化剂；C项，由于平衡发生了移动，所以改变的条件不是加入催化剂；D项，改变的应是温度，且乙的温度高。10.在一个不导热的密闭反应器中，只
22、发生两个反应：A(g)B(g) 2C(g)H10X(g)3Y(g) 2Z(g)H20进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所做的功)，下列叙述错误的是()A.恒压时，通入惰性气体，C的物质的量不变B.恒压时，通入Z气体，反应器中温度升高C.恒容时，通入惰性气体，各反应速率不变D.恒容时，通入Z气体，Y的物质的量浓度增大答案A解析对化学平衡体系恒压条件下通入惰性气体，为保持恒压，体积增大，相当于压强减小，对第二个反应导致平衡向左移动，则放热，使体系温度升高，对第一个反应平衡左移，C的物质的量减小；恒压条件下通入Z气体，第二个反应平衡向左移动，放热，反应容器中温度升高。恒容条件下通入惰性气体，总压
23、增大而分压不变，平衡不移动，速率不变；通入Z气体，导致第二个反应平衡左移，Y的物质的量浓度增大。11.一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是()A.CO2(g)2NH3(g) CO(NH2)2(s)H2O(g)H0C.CH3CH2OH(g) CH2=CH2(g)H2O(g)H0D.2C6H5CH2CH3(g)O2(g) 2C6H5CH=CH2(g)2H2O(g)HT1，温度升高，水蒸气含量减少，正反应是放热反应，因此B、C不符合题意；由压强时间图像可知，p1先达到平衡，即p1p2，随着压强的增加，水蒸气含量增加，因此正反应是气体体积减小的反应，因此D不符合题意，只有A
24、符合题意。能力提升题12.将0.40 mol N2O4气体充入2 L固定容积的密闭容器中发生如下反应：N2O4(g) 2NO2(g)H。在T1 和T2 时，测得NO2的物质的量随时间变化如下图所示：(1)T1 ，4080 s内用N2O4表示该反应的平均反应速率为_molL1s1。(2)H_(填“”、“cB.a、b两点N2O4的转化率：abC.a、c两点气体的颜色：a深，c浅D.由a点到b点，可以用加热的方法答案(1)0.001 25(2)(3)AC(4)B解析(1)T1 时v(N2O4)v(NO2)0.001 25 molL1s1。(2)由图可知反应在T1 比T2 先到达平衡状态，所以T1 T2 ，由于T1 平衡时n(NO2)多于T2 平衡时，故升高温度，平衡向生成NO2的方向移动，即向吸热方向移动，所以H0。(3)A项，增大N2O4起始浓度相当于增大压强，平衡向左移动，减小；B项，升高温度，平衡向右移动，增大；C项，通入NO2相当于增大压强，减小；D项，平衡不移动，不变。(4)A项，由图可知：a、c两点平衡时温度相同，c点对应压强大，反应速率大；B项，由图可知：a、b两点平衡时压强相同，温度不同，a点NO2的体积分数大于b点，而反应N2O4 2NO2H0，温度升高，平衡向右移动，NO2体积分数增大，温度T4T3，转化
