第二章 化学反应速率与化学平衡\n第二节 化学平衡第4课时 温度、催化剂对化学平衡的影响\n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。\n课前素能奠基课堂素能探究课堂达标验收新课情景呈现名师博客呈现\n新课情景呈现\n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(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。\n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。\n课前素能奠基\n一、温度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。新知预习将NO2球浸泡在冰水和热水中\n(1)现象：(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。冰水中热水中现象____________________________红棕色变浅红棕色加深\n2．结论：其他条件不变时，升高温度平衡向着________的方向移动，降低温度平衡向着________的方向移动。吸热放热\n二、催化剂对化学平衡的作用催化剂可____________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____________。但催化剂可________反应达到平衡所需的时间。同等程度没有影响改变\n三、勒夏特列原理1．内容：如果改变影响平衡的条件之一(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________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。减弱\n预习自测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氨D．增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO3B\n\nD\n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，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。\n课堂素能探究\n知识点问题探究：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？温度影响平衡移动\n\n\nA．若ΔH＜0：\nB．若ΔH＞0：\n2．注意事项。①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。②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。③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。\n典例1\n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。\n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________________________________________________________________________________________；右边的混合气体颜色变浅的原因是____________________________________________________________________________________________。(2)总结温度变化与可逆反应的热量变化之间的关系是___________________________________________________________________________________。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\n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。\nB\n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。\n知识点勒夏特列原理的应用\n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\n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)，则平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。2．注意事项：①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。\n②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。\n③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。\nC．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。④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。\n典例2D\n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。\n〔变式训练2〕下列事实不能用勒夏特列原理解释的是()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D\n名师博客呈现\n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。\n\n课堂达标验收\nB\n解析：降低温度，化学反应速率减慢，化学平衡向放热方向移动，即正反应方向，NO的转化率增大，故A错误；增大压强平衡向正反应方向移动，NO的转化率增大，且化学反应速率加快，故B正确；升高温度，化学反应速率加快，化学平衡向吸热方向移动，即逆反应方向，NO的转化率减小，故C错误；将CO2和N2从反应体系中移走，平衡向正反应方向移动，NO的转化率增大，但反应速率减小，故D错误。\n\n下列说法不正确的是()A．500s内N2O5分解速率为2.96×10－3mol·L－1·s－1B．T1温度下1000～1500s内∶v(N2O5)∶v(O2)＝2∶1C．其他条件不变时，T2温度下反应到1000s时测得N2O5(g)浓度为2.98mol·L－1，则T1＜T2D．T1温度下的平衡常数为K1，T3温度下的平衡常数为K3，若K1＞K3，则T1＞T3C\n\nA解析：分析可知正反应为吸热反应，焓变为正值，故A正确；增大压强，体积减小，H2浓度增大，故B错误；升高温度，正逆反应速率均增大，故C错误；该反应为吸热反应，故D错误。\n试回答下列问题：(1)若起始时c(CO)＝2mol·L－1，c(H2O)＝3mol·L－1，4s后达到平衡，此时CO的转化率为60%，则在该温度下，该反应的平衡常数K＝______，用H2O表示的化学反应速率为____________________。10.3mol·L－1·s－1\n(2)在相同温度下，若起始时c(CO)＝1mol·L－1，c(H2O)＝2mol·L－1，反应进行一段时间后，测得H2的浓度为0.5mol·L－1，则此时该反应是否达到平衡状态______(填“是”或“否”)，此时v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)若降低温度，该反应的K值将________。否大于增大\n\n
