还剩52页未读，
继续阅读
人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡课文配套ppt课件
展开
这是一份人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡课文配套ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了正反应，逆反应，不发生，吸热反应，放热反应，A若m+np+q，B若m+np+q，C若m+np+q，A若ΔH0，B若ΔH0等内容，欢迎下载使用。
一、化学平衡的移动1.定义:在一定条件下,当可逆反应达到化学平衡状态后,如果改变外界条件,平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随着改变,直到达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。
2.化学平衡移动的根本原因:条件改变,v(正)≠v(逆)。3.化学平衡移动方向的判断
4.在等温条件下,对于一个已达到化学平衡的反应,当改变条件时,根据浓度商与平衡常数的大小关系,可以判断化学平衡移动的方向。对于可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)在任意状态下,生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用Qc(浓度商)= 表示,则:
当Qc=K时,v(正) __v(逆),反应处于平衡状态;当QcK时,v(正) __v(逆),反应向_______方向进行。
二、影响化学平衡的外界因素1.浓度对化学平衡的影响(1)增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向_______方向移动。(2)增大生成物浓度或减小反应物浓度,平衡向_______方向移动。
【微思考】(1)可逆反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在某温度下达到平衡后,增加或移去一部分C(s),化学平衡是否移动?为什么?提示:不移动。改变固体或纯液体的量,由于浓度不变,所以化学平衡不移动。
(2)对于反应FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl,加入KCl固体平衡是否移动?为什么?提示:不移动。FeCl3与KSCN在溶液里的反应,实质是Fe3+与SCN-的反应,K+和Cl-并未参加反应。
2.压强对化学平衡的影响(1)压强增大(减小容器体积),化学平衡向气体体积_____的方向移动;(2)压强减小(增大容器体积),化学平衡向气体体积_____的方向移动。(3)对于反应前后气体物质的量不变的反应[如H2(g)+I2(g) 2HI(g)],改变压强,化学平衡_______移动。
3.温度对化学平衡的影响(1)温度升高,平衡向_________方向移动。(2)温度降低,平衡向_________方向移动。
【微思考】 1.温度改变一定影响化学平衡吗?提示:任何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,都会受温度的影响而发生移动。
2.温度改变对放热反应和吸热反应的反应速率有何影响?提示:①对于正反应为放热反应,温度升高,v(正)和v(逆)都增大,但v(逆)>v(正),平衡逆向移动;温度降低,v(正)和v(逆)都减小,但v(正)> v(逆),平衡正向移动。②对于正反应为吸热反应,温度升高,v(正)和v(逆)都增大,但v(正)> v(逆),平衡正向移动;温度降低,v(正)和v(逆)都减小,但v(正)< v(逆),平衡逆向移动。
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。
【巧判断】(1)催化剂改变反应历程,既可以加快反应速率,也可以使平衡移动。( )提示:×。催化剂只能加快反应速率,对化学平衡没有影响。
(2)对于有气体参与或生成的可逆反应,增大压强,化学平衡一定发生移动。( )提示:×。对于反应前后气体物质的量不变的反应,增大压强,平衡不发生移动。
(3)向合成氨的恒容密闭体系中加入稀有气体增大压强,平衡正向移动。( )提示:×。若往密闭容器中充入与反应无关的气体,尽管压强增大,但各组分的浓度不变,平衡并不发生移动。
【情境·思考】人体血液中的血红蛋白(Hb)可与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力。若肺中吸入CO会发生反应CO+HbO2 O2+HbCO,37 ℃时,该反应的平衡常数K=220;HbCO浓度达到HbO2浓度的0.02倍时,会使人智力受损。
每100 mL中血液含氧量(20.7 mL)=溶解氧(0.3 mL)+Hb结合氧(20.4 mL)(1)结合平衡常数分析,煤气(CO)中毒导致患者缺氧的原因。提示:37 ℃时,K=220,反应正向进行程度较大,血红蛋白结合O2较少,导致患者缺氧。
(2)若人体在发烧至39 ℃时,平衡常数K=200,则该反应的正反应是吸热反应还是放热反应?提示:该反应的平衡常数随温度升高而减小,正反应是放热反应。
知识点一 影响化学平衡的外界因素【重点释疑】1.浓度影响平衡移动再认识(1)影响规律
①增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,可瞬间增大v(正)或减小v(逆),使得v(正)>v(逆),化学平衡向正反应方向移动:
②减小反应物的浓度或增大生成物的浓度,可瞬间减小v(正)或增大v(逆),使得v(正)
③FeCl3与KSCN在溶液里的反应,实质是Fe3+与SCN-的反应,K+和Cl-并未参加反应。因此,要使可逆反应FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl的化学平衡发生移动,不宜采用改变c(K+)或c(Cl-)的方法。
④在溶液中进行的反应,如果稀释溶液,反应物浓度减小,生成物浓度也减小,v(正)、v(逆)均减小,但减小的程度不同,总的结果是化学平衡向反应方程式中化学计量数增大的方向移动。⑤对于反应A(g)+B(g) C(g)+D(g),增加A的浓度,B的转化率提高,而A的转化率降低。
2.压强影响平衡移动(1)影响规律①增大压强,可瞬间增大v(正)和v(逆)(影响程度不同),化学平衡向气体体积减小的方向移动②减小压强,可瞬间减小v(正)和v(逆)(影响程度不同),化学平衡向气体体积增大的方向移动以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例,
(2)注意事项①无气态物质存在的化学平衡,由于改变压强不能改变化学反应速率,所以改变压强不能使平衡发生移动。②在容积不变的密闭容器中,气体反应已达到平衡,若向该容器中充入与反应体系无关的气体,化学平衡不移动,原因是气态反应物、生成物的浓度未改变。
③在容积可变的恒压容器中,充入与反应体系无关的气体,此时虽然总压强不变,但各气态物质的浓度减小(相当于减压),平衡向气体体积增大的方向移动。
3.温度影响平衡移动(1)影响规律①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②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) ΔH为例,
(2)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)
提示:催化剂同等程度地增大v(正)和v(逆),平衡不移动,曲线如图:
【案例示范】【典例1】(2020·武汉高二检测)已知反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH<0。在一定温度和压强下于密闭容器中,反应达到平衡。下列叙述正确的是( )A.充入一定量的氙气,n(H2)不变B.增大压强,n(CO2)减小C.更换高效催化剂,CO转化率增大D.降低温度,平衡常数K减小
【思维建模】解析有关压强与平衡移动关系的思维流程如下:
【解析】选A。充入一定量的氙气,参加反应的气体的浓度不变,则平衡不移动,n(H2)不变,故A正确;增大压强,平衡不移动,n(CO2)不变,故B错误;催化剂不影响平衡移动,故C错误;降低温度,平衡正向移动,平衡常数增大,故D错误。
【规律方法】无关气体对速率和平衡的影响①恒温恒容条件下,充入无关气体对反应速率无影响,对平衡无影响;②恒温恒压且Δn=0条件下,充入无关气体,反应物和生成物浓度减小,正、逆反应速率均减小,平衡不移动;③恒温恒压且Δn≠0条件下,充入无关气体,反应物和生成物浓度减小,正、逆反应速率均减小,平衡向气体体积增大的方向移动。
【典例2】如图所示,表示反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,在某一时间段内反应速率与反应过程的曲线关系图。
(1)氨的质量分数最高的一段时间是_________(填字母序号)。 A.t0～t1 B.t2～t3C.t3～t4D.t5～t6(2)t1、t3、t4改变的条件分别是t1________________________; t3________________________; t4________________________。
【解析】(1)平衡移动时,都是向左移动,所以最初时的NH3的质量分数最高。(2)t1时,v正、v逆均增大且v逆>v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。答案:(1)A (2)升高温度 使用催化剂 减小压强
【母题追问】若想增大H2转化率,得到更多NH3,可以改变那些条件?提示:增大N2浓度、降温、加压等。
【规律方法】v-t图像与平衡移动因素关系要点(1)抓住“图像的断点”突破:即由图像中条件改变的瞬间,正、逆反应速率的变化情况进行分析:若均增大或均减小,一般为温度、压强和催化剂;若正逆反应只有一个速率改变,则改变的条件为浓度。(2)抓住“图像的连续点”突破:通过改变条件的瞬间过后,正、逆反应速率的继续变化,可以确定平衡移动的方向。
(3)抓住“图像的对称性”突破:一般速率-时间图像中,平衡移动时正逆反应速率的变化情况为一增一减,且呈对称图形,所以如果图中只提供正、逆反应速率中的一种变化情况,则可根据对称性,确定另外一方的变化情况。
【迁移·应用】1.(2020·九江高二检测)对可逆反应2A(s)+3B(g) C(g)+2D(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡,下列有关叙述正确的是( )①增加A的量,平衡向正反应方向移动②升高温度,反应速率增大,平衡向逆反应方向移动③压缩容器增大压强,平衡不移动,气体密度不变④恒温恒压时,充入惰性气体,平衡不移动⑤加入催化剂,B的平衡转化率提高A.①②B.③④C.①③D.②④
【解析】选D。A是固体,增加A的量对平衡无影响,故①错误;升高温度,v(正)、v(逆)均应增大,平衡向吸热方向移动,则平衡向逆反应方向移动,故②正确;压强增大平衡不移动,浓度增大,v(正)、v(逆)都增大,气体的密度增大,故③错误;恒温恒压时,充入惰性气体,体积增大,参加反应气体的分压减小,因反应前后体积不变,则平衡不移动,故④正确;使用催化剂同等程度地增大正、逆反应速率,化学平衡不发生移动,B的转化率不变,故⑤错误。
2.速率与时间关系如图,t1、t2、t3时刻可能进行的操作有:A.降温 B.加压 C.浓度减小。
(1)则t1、t2、t3时刻发生的改变分别是:t1____________;t2____________;t3____________。 (2)该反应正向是____________(填“吸热”或“放热”)反应,气体物质的量____________(填“增大”或“减小”)的反应。
【解析】t1时刻v(正)、v(逆)同时减小,平衡正向移动,应为降温,且正反应为放热反应;t2时刻v(正)、v(逆)同时增大,平衡逆向移动,应为加压,且逆反应时气体物质的量减小,则正反应时气体物质的量增大;t3时刻v(正)不变而v(逆)减小,应为生成物浓度减小。答案:(1)A B C (2)放热 增大
【补偿训练】1.在密闭容器中发生下列反应aA(g) cC(g)+dD(g),反应达到平衡后,将气体体积压缩到原来的一半,当再次达到平衡时,D的浓度为原平衡1.8倍,下列叙述正确的是( )A.平衡向正反应方向移动 B.A的转化率变大C.D的物质的量变多D.a
【素养提升】关节炎泛指发生在人体关节及其周围组织,由炎症、感染、退化、创伤或其他因素引起的炎性疾病,严重影响人们的生活质量。关节炎病因是在关节滑液中形成尿酸钠晶体,尤其在寒冷季节易诱发关节疼痛。其化学反应机理为:①HUr + H2O Ur - + H3O+②Ur-(aq)+Na+(aq) NaUr(s)
则反应②的正反应方向是吸热反应还是放热反应?提示:温度降低易诱发形成尿酸钠,说明反应②在降温过程中易正向移动,即反应②正向为放热反应。
知识点二 勒夏特列原理的应用【重点释疑】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。
②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。
③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,则平衡向减少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。 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。
【思考·讨论】 NO2(红棕色)与N2O4(无色)的平衡体系中,加压缩小体积后颜色先加深后变浅,此现象是否可以用勒夏特列原理解释?最终体系颜色比压缩前深还是浅?
提示:先加深是因为浓度增大,与平衡移动无关;后变浅是平衡移动的结果,与平衡移动有关,可用勒夏特列原理解释;最后比压缩之前颜色深,因为平衡移动只能“减弱”改变,不能“消除”。
【案例示范】 【典例】(2020·南昌高二检测)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )A.工业制硫酸采用二氧化硫催化氧化,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
【思维建模】解析有关勒夏特列原理问题的思维流程如下:
【解析】选D。增大压强平衡正向移动,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。
【母题追问】实验室中收集氯气时,可以选用排饱和食盐水的方法,能否用勒夏特列原理解释?提示: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。
【规律方法】中学化学常见的可逆反应N2+3H2 2NH32SO2+O2 2SO32NO2 N2O4、H2+I2 2HI、SO2 +H2O H2SO3、Cl2+H2O HClO+HCl
【迁移·应用】1.(2020·大连高二检测)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
【解析】选D。因溶液中存在二氧化碳的溶解平衡,打开啤酒瓶后,压强减小,二氧化碳逸出,能用勒夏特列原理解释,故A不选;氯化铁是强酸弱碱盐,铁离子水解生成氢氧化铁和氢离子,所以加入稀盐酸抑制氯化铁水解,则可以用平衡移动原理解释,故B不选;氯化钠在溶液中完全电离,所以饱和食盐水中含有大量的氯离子,氯气溶于水
的反应是一个可逆反应,Cl2+H2O HClO+H++Cl-,由于饱和食盐水中含有大量的氯离子,相当于氯气溶于水的反应中增加了大量的生成物氯离子,根据勒夏特列原理,平衡向逆反应方向移动,氯气溶解量减小,所以可以用勒夏特列原理解释,故C不选;该反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,催化剂不改变平衡移动,所以不能用平衡移动原理解释,故D选。
2.(2020·宜昌高二检测)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )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】选B。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。
【素养提升】人体内存在很多的化学反应,这些化学反应情况复杂且相互影响,而且这些化学反应大都是可逆反应,处于平衡状态。
(1)O2的运输人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力。但Hb也可以与CO结合。有关反应如下:反应a:Hb(aq)+O2(g) HbO2(aq) ΔH1<0;反应b:Hb(aq)+CO(g) HbCO(aq) ΔH2<0反应c:HbO2(aq)+CO(g) HbCO(aq)+O2(g) ΔH3
①反应c自发进行的趋势较大,这也就容易引起人体CO中毒,导致血红蛋白不具备输氧能力。据此比较ΔH1、ΔH2的大小。
提示:由于化学反应中的能量变化与反应途径无关,只与物质的始态和终态有关,根据盖斯定律,将b-a,整理可得c式,热化学方程式为:HbO2(aq)+CO(g) HbCO(aq)+O2(g) ΔH3=ΔH2-ΔH1;反应c自发进行的趋势较大,说明体系的ΔH-TΔS<0,该反应反应前后气体体积不变,则说明ΔH3<0,由于ΔH3=ΔH2-ΔH1;则ΔH1>ΔH2。
②如果发生CO中毒,应采取怎样救治措施,请从平衡移动的原理角度分析采取的救治措施的原因。提示:应开窗通风或将中毒者转移至空气新鲜的地方。CO是反应物,开窗通风能够降低CO的浓度,使平衡逆向移动,O2是生成物,增大生成物O2的浓度,可以使平衡逆向移动。
③已知在人体体温 37 ℃下,反应c的平衡常数为220。已知当血液中 的比值大于0.02时,人的智力会很快受到损伤。为避免人的智力受到损伤,环境中的O2与CO的浓度的比值最小是多少?
提示:11 000。根据化学平衡常数表达式:K= =220,而 >0.02时人的智力会受到损伤,因此只有 ≤0.02时人的智力才不会受到损伤,代入平衡常数表达式有 =11 000,即 大于等于11 000时,人的智力不受损伤。
(2)血液的酸碱平衡人体血液的pH几乎恒定在7.35～7.45之间,否则人体便不能正常工作,适量的CO2可以维持人体内的pH保持在这一变化范围。已知人体呼出的气体中CO2的体积分数约为5%。H2O+CO2 H2CO3 H++ (ΔH>0)
①若某人在呼吸过程中太快且太深,会造成血液酸碱性怎么变化?提示:对于H2O+CO2 H2CO3 H++ (ΔH>0)这一平衡,当太快而且太深呼吸时,人体内CO2减少,造成平衡向左移动,使c(H+)减小,血液的酸性减弱,碱性增强。
②当某病人高烧时,容易引起血液中毒,请解释原因。提示:因为反应H2O+CO2 H2CO3 H++ (ΔH>0),正反应是吸热反应,当病人高烧时,平衡向着吸热的方向移动,造成c(H+)增大,血液的酸性增强,从而导致酸中毒。
一、化学平衡的移动1.定义:在一定条件下,当可逆反应达到化学平衡状态后,如果改变外界条件,平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随着改变,直到达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。
2.化学平衡移动的根本原因:条件改变,v(正)≠v(逆)。3.化学平衡移动方向的判断
4.在等温条件下,对于一个已达到化学平衡的反应,当改变条件时,根据浓度商与平衡常数的大小关系,可以判断化学平衡移动的方向。对于可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)在任意状态下,生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用Qc(浓度商)= 表示,则:
当Qc=K时,v(正) __v(逆),反应处于平衡状态;当Qc
二、影响化学平衡的外界因素1.浓度对化学平衡的影响(1)增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向_______方向移动。(2)增大生成物浓度或减小反应物浓度,平衡向_______方向移动。
【微思考】(1)可逆反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在某温度下达到平衡后,增加或移去一部分C(s),化学平衡是否移动?为什么?提示:不移动。改变固体或纯液体的量,由于浓度不变,所以化学平衡不移动。
(2)对于反应FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl,加入KCl固体平衡是否移动?为什么?提示:不移动。FeCl3与KSCN在溶液里的反应,实质是Fe3+与SCN-的反应,K+和Cl-并未参加反应。
2.压强对化学平衡的影响(1)压强增大(减小容器体积),化学平衡向气体体积_____的方向移动;(2)压强减小(增大容器体积),化学平衡向气体体积_____的方向移动。(3)对于反应前后气体物质的量不变的反应[如H2(g)+I2(g) 2HI(g)],改变压强,化学平衡_______移动。
3.温度对化学平衡的影响(1)温度升高,平衡向_________方向移动。(2)温度降低,平衡向_________方向移动。
【微思考】 1.温度改变一定影响化学平衡吗?提示:任何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,都会受温度的影响而发生移动。
2.温度改变对放热反应和吸热反应的反应速率有何影响?提示:①对于正反应为放热反应,温度升高,v(正)和v(逆)都增大,但v(逆)>v(正),平衡逆向移动;温度降低,v(正)和v(逆)都减小,但v(正)> v(逆),平衡正向移动。②对于正反应为吸热反应,温度升高,v(正)和v(逆)都增大,但v(正)> v(逆),平衡正向移动;温度降低,v(正)和v(逆)都减小,但v(正)< v(逆),平衡逆向移动。
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。
【巧判断】(1)催化剂改变反应历程,既可以加快反应速率,也可以使平衡移动。( )提示:×。催化剂只能加快反应速率,对化学平衡没有影响。
(2)对于有气体参与或生成的可逆反应,增大压强,化学平衡一定发生移动。( )提示:×。对于反应前后气体物质的量不变的反应,增大压强,平衡不发生移动。
(3)向合成氨的恒容密闭体系中加入稀有气体增大压强,平衡正向移动。( )提示:×。若往密闭容器中充入与反应无关的气体,尽管压强增大,但各组分的浓度不变,平衡并不发生移动。
【情境·思考】人体血液中的血红蛋白(Hb)可与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力。若肺中吸入CO会发生反应CO+HbO2 O2+HbCO,37 ℃时,该反应的平衡常数K=220;HbCO浓度达到HbO2浓度的0.02倍时,会使人智力受损。
每100 mL中血液含氧量(20.7 mL)=溶解氧(0.3 mL)+Hb结合氧(20.4 mL)(1)结合平衡常数分析,煤气(CO)中毒导致患者缺氧的原因。提示:37 ℃时,K=220,反应正向进行程度较大,血红蛋白结合O2较少,导致患者缺氧。
(2)若人体在发烧至39 ℃时,平衡常数K=200,则该反应的正反应是吸热反应还是放热反应?提示:该反应的平衡常数随温度升高而减小,正反应是放热反应。
知识点一 影响化学平衡的外界因素【重点释疑】1.浓度影响平衡移动再认识(1)影响规律
①增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,可瞬间增大v(正)或减小v(逆),使得v(正)>v(逆),化学平衡向正反应方向移动:
②减小反应物的浓度或增大生成物的浓度,可瞬间减小v(正)或增大v(逆),使得v(正)
③FeCl3与KSCN在溶液里的反应,实质是Fe3+与SCN-的反应,K+和Cl-并未参加反应。因此,要使可逆反应FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl的化学平衡发生移动,不宜采用改变c(K+)或c(Cl-)的方法。
④在溶液中进行的反应,如果稀释溶液,反应物浓度减小,生成物浓度也减小,v(正)、v(逆)均减小,但减小的程度不同,总的结果是化学平衡向反应方程式中化学计量数增大的方向移动。⑤对于反应A(g)+B(g) C(g)+D(g),增加A的浓度,B的转化率提高,而A的转化率降低。
2.压强影响平衡移动(1)影响规律①增大压强,可瞬间增大v(正)和v(逆)(影响程度不同),化学平衡向气体体积减小的方向移动②减小压强,可瞬间减小v(正)和v(逆)(影响程度不同),化学平衡向气体体积增大的方向移动以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例,
(2)注意事项①无气态物质存在的化学平衡,由于改变压强不能改变化学反应速率,所以改变压强不能使平衡发生移动。②在容积不变的密闭容器中,气体反应已达到平衡,若向该容器中充入与反应体系无关的气体,化学平衡不移动,原因是气态反应物、生成物的浓度未改变。
③在容积可变的恒压容器中,充入与反应体系无关的气体,此时虽然总压强不变,但各气态物质的浓度减小(相当于减压),平衡向气体体积增大的方向移动。
3.温度影响平衡移动(1)影响规律①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②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) ΔH为例,
(2)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)
提示:催化剂同等程度地增大v(正)和v(逆),平衡不移动,曲线如图:
【案例示范】【典例1】(2020·武汉高二检测)已知反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH<0。在一定温度和压强下于密闭容器中,反应达到平衡。下列叙述正确的是( )A.充入一定量的氙气,n(H2)不变B.增大压强,n(CO2)减小C.更换高效催化剂,CO转化率增大D.降低温度,平衡常数K减小
【思维建模】解析有关压强与平衡移动关系的思维流程如下:
【解析】选A。充入一定量的氙气,参加反应的气体的浓度不变,则平衡不移动,n(H2)不变,故A正确;增大压强,平衡不移动,n(CO2)不变,故B错误;催化剂不影响平衡移动,故C错误;降低温度,平衡正向移动,平衡常数增大,故D错误。
【规律方法】无关气体对速率和平衡的影响①恒温恒容条件下,充入无关气体对反应速率无影响,对平衡无影响;②恒温恒压且Δn=0条件下,充入无关气体,反应物和生成物浓度减小,正、逆反应速率均减小,平衡不移动;③恒温恒压且Δn≠0条件下,充入无关气体,反应物和生成物浓度减小,正、逆反应速率均减小,平衡向气体体积增大的方向移动。
【典例2】如图所示,表示反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,在某一时间段内反应速率与反应过程的曲线关系图。
(1)氨的质量分数最高的一段时间是_________(填字母序号)。 A.t0～t1 B.t2～t3C.t3～t4D.t5～t6(2)t1、t3、t4改变的条件分别是t1________________________; t3________________________; t4________________________。
【解析】(1)平衡移动时,都是向左移动,所以最初时的NH3的质量分数最高。(2)t1时,v正、v逆均增大且v逆>v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。答案:(1)A (2)升高温度 使用催化剂 减小压强
【母题追问】若想增大H2转化率,得到更多NH3,可以改变那些条件?提示:增大N2浓度、降温、加压等。
【规律方法】v-t图像与平衡移动因素关系要点(1)抓住“图像的断点”突破:即由图像中条件改变的瞬间,正、逆反应速率的变化情况进行分析:若均增大或均减小,一般为温度、压强和催化剂;若正逆反应只有一个速率改变,则改变的条件为浓度。(2)抓住“图像的连续点”突破:通过改变条件的瞬间过后,正、逆反应速率的继续变化,可以确定平衡移动的方向。
(3)抓住“图像的对称性”突破:一般速率-时间图像中,平衡移动时正逆反应速率的变化情况为一增一减,且呈对称图形,所以如果图中只提供正、逆反应速率中的一种变化情况,则可根据对称性,确定另外一方的变化情况。
【迁移·应用】1.(2020·九江高二检测)对可逆反应2A(s)+3B(g) C(g)+2D(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡,下列有关叙述正确的是( )①增加A的量,平衡向正反应方向移动②升高温度,反应速率增大,平衡向逆反应方向移动③压缩容器增大压强,平衡不移动,气体密度不变④恒温恒压时,充入惰性气体,平衡不移动⑤加入催化剂,B的平衡转化率提高A.①②B.③④C.①③D.②④
【解析】选D。A是固体,增加A的量对平衡无影响,故①错误;升高温度,v(正)、v(逆)均应增大,平衡向吸热方向移动,则平衡向逆反应方向移动,故②正确;压强增大平衡不移动,浓度增大,v(正)、v(逆)都增大,气体的密度增大,故③错误;恒温恒压时,充入惰性气体,体积增大,参加反应气体的分压减小,因反应前后体积不变,则平衡不移动,故④正确;使用催化剂同等程度地增大正、逆反应速率,化学平衡不发生移动,B的转化率不变,故⑤错误。
2.速率与时间关系如图,t1、t2、t3时刻可能进行的操作有:A.降温 B.加压 C.浓度减小。
(1)则t1、t2、t3时刻发生的改变分别是:t1____________;t2____________;t3____________。 (2)该反应正向是____________(填“吸热”或“放热”)反应,气体物质的量____________(填“增大”或“减小”)的反应。
【解析】t1时刻v(正)、v(逆)同时减小,平衡正向移动,应为降温,且正反应为放热反应;t2时刻v(正)、v(逆)同时增大,平衡逆向移动,应为加压,且逆反应时气体物质的量减小,则正反应时气体物质的量增大;t3时刻v(正)不变而v(逆)减小,应为生成物浓度减小。答案:(1)A B C (2)放热 增大
【补偿训练】1.在密闭容器中发生下列反应aA(g) cC(g)+dD(g),反应达到平衡后,将气体体积压缩到原来的一半,当再次达到平衡时,D的浓度为原平衡1.8倍,下列叙述正确的是( )A.平衡向正反应方向移动 B.A的转化率变大C.D的物质的量变多D.a
【素养提升】关节炎泛指发生在人体关节及其周围组织,由炎症、感染、退化、创伤或其他因素引起的炎性疾病,严重影响人们的生活质量。关节炎病因是在关节滑液中形成尿酸钠晶体,尤其在寒冷季节易诱发关节疼痛。其化学反应机理为:①HUr + H2O Ur - + H3O+②Ur-(aq)+Na+(aq) NaUr(s)
则反应②的正反应方向是吸热反应还是放热反应?提示:温度降低易诱发形成尿酸钠,说明反应②在降温过程中易正向移动,即反应②正向为放热反应。
知识点二 勒夏特列原理的应用【重点释疑】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。
②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。
③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,则平衡向减少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。 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。
【思考·讨论】 NO2(红棕色)与N2O4(无色)的平衡体系中,加压缩小体积后颜色先加深后变浅,此现象是否可以用勒夏特列原理解释?最终体系颜色比压缩前深还是浅?
提示:先加深是因为浓度增大,与平衡移动无关;后变浅是平衡移动的结果,与平衡移动有关,可用勒夏特列原理解释;最后比压缩之前颜色深,因为平衡移动只能“减弱”改变,不能“消除”。
【案例示范】 【典例】(2020·南昌高二检测)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )A.工业制硫酸采用二氧化硫催化氧化,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
【思维建模】解析有关勒夏特列原理问题的思维流程如下:
【解析】选D。增大压强平衡正向移动,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。
【母题追问】实验室中收集氯气时,可以选用排饱和食盐水的方法,能否用勒夏特列原理解释?提示: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。
【规律方法】中学化学常见的可逆反应N2+3H2 2NH32SO2+O2 2SO32NO2 N2O4、H2+I2 2HI、SO2 +H2O H2SO3、Cl2+H2O HClO+HCl
【迁移·应用】1.(2020·大连高二检测)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
【解析】选D。因溶液中存在二氧化碳的溶解平衡,打开啤酒瓶后,压强减小,二氧化碳逸出,能用勒夏特列原理解释,故A不选;氯化铁是强酸弱碱盐,铁离子水解生成氢氧化铁和氢离子,所以加入稀盐酸抑制氯化铁水解,则可以用平衡移动原理解释,故B不选;氯化钠在溶液中完全电离,所以饱和食盐水中含有大量的氯离子,氯气溶于水
的反应是一个可逆反应,Cl2+H2O HClO+H++Cl-,由于饱和食盐水中含有大量的氯离子,相当于氯气溶于水的反应中增加了大量的生成物氯离子,根据勒夏特列原理,平衡向逆反应方向移动,氯气溶解量减小,所以可以用勒夏特列原理解释,故C不选;该反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,催化剂不改变平衡移动,所以不能用平衡移动原理解释,故D选。
2.(2020·宜昌高二检测)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )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】选B。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。
【素养提升】人体内存在很多的化学反应,这些化学反应情况复杂且相互影响,而且这些化学反应大都是可逆反应,处于平衡状态。
(1)O2的运输人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力。但Hb也可以与CO结合。有关反应如下:反应a:Hb(aq)+O2(g) HbO2(aq) ΔH1<0;反应b:Hb(aq)+CO(g) HbCO(aq) ΔH2<0反应c:HbO2(aq)+CO(g) HbCO(aq)+O2(g) ΔH3
①反应c自发进行的趋势较大,这也就容易引起人体CO中毒,导致血红蛋白不具备输氧能力。据此比较ΔH1、ΔH2的大小。
提示:由于化学反应中的能量变化与反应途径无关,只与物质的始态和终态有关,根据盖斯定律,将b-a,整理可得c式,热化学方程式为:HbO2(aq)+CO(g) HbCO(aq)+O2(g) ΔH3=ΔH2-ΔH1;反应c自发进行的趋势较大,说明体系的ΔH-TΔS<0,该反应反应前后气体体积不变,则说明ΔH3<0,由于ΔH3=ΔH2-ΔH1;则ΔH1>ΔH2。
②如果发生CO中毒,应采取怎样救治措施,请从平衡移动的原理角度分析采取的救治措施的原因。提示:应开窗通风或将中毒者转移至空气新鲜的地方。CO是反应物,开窗通风能够降低CO的浓度,使平衡逆向移动,O2是生成物,增大生成物O2的浓度,可以使平衡逆向移动。
③已知在人体体温 37 ℃下,反应c的平衡常数为220。已知当血液中 的比值大于0.02时,人的智力会很快受到损伤。为避免人的智力受到损伤,环境中的O2与CO的浓度的比值最小是多少?
提示:11 000。根据化学平衡常数表达式:K= =220,而 >0.02时人的智力会受到损伤,因此只有 ≤0.02时人的智力才不会受到损伤,代入平衡常数表达式有 =11 000,即 大于等于11 000时,人的智力不受损伤。
(2)血液的酸碱平衡人体血液的pH几乎恒定在7.35～7.45之间,否则人体便不能正常工作,适量的CO2可以维持人体内的pH保持在这一变化范围。已知人体呼出的气体中CO2的体积分数约为5%。H2O+CO2 H2CO3 H++ (ΔH>0)
①若某人在呼吸过程中太快且太深,会造成血液酸碱性怎么变化?提示:对于H2O+CO2 H2CO3 H++ (ΔH>0)这一平衡,当太快而且太深呼吸时,人体内CO2减少,造成平衡向左移动,使c(H+)减小,血液的酸性减弱,碱性增强。
②当某病人高烧时,容易引起血液中毒,请解释原因。提示:因为反应H2O+CO2 H2CO3 H++ (ΔH>0),正反应是吸热反应,当病人高烧时,平衡向着吸热的方向移动,造成c(H+)增大,血液的酸性增强,从而导致酸中毒。
相关课件
高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡课文配套ppt课件： 这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡课文配套ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了正反应，逆反应，可逆反应的特点，保持不变，可逆反应，新的化学平衡，化学平衡，浓度幂之积，平衡常数，不完全等内容，欢迎下载使用。
人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡课文内容课件ppt： 这是一份人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡课文内容课件ppt，共55页。PPT课件主要包含了自主预习，保持不变，不完全，核心突破，随堂检测，点击右图进入等内容，欢迎下载使用。
化学人教版 (2019)第二节 化学平衡教课内容课件ppt： 这是一份化学人教版 (2019)第二节 化学平衡教课内容课件ppt，共49页。PPT课件主要包含了2过程分析，图2-2-4，正反应，逆反应，图2-2-5，气体体积减小，气体体积增大，不移动，图2-2-6，NO2浓度等内容，欢迎下载使用。
