2015-2016学年高中化学233温度催化剂对化学平衡移动的影响课件新人教版选修4

第3课时温度、催化剂对化学平衡移动的影响首页XINZHIDAOXUE新知导学ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测学习目标思维脉络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。3.根据外界条件对化学平衡的影响,归纳勒夏特列原理。XINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测一二三一、温度对化学平衡移动的影响升高温度,平衡向吸热反应方向移动。降低温度,平衡向放热反应方向移动。练一练12NO2(g)N2O4(g)ΔH=-56.9kJ·mol-1,把密闭烧瓶置于100℃沸水中,下列性质不会改变的是()A.颜色B.平均相对分子质量C.反应气体的总质量D.反应体系的压强答案:CXINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测一二三二、催化剂对化学平衡的影响1.加入催化剂可以大大地加快化学反应速率,是因为它可以降低反应的活化能,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.催化剂不能改变达到化学平衡状态时的反应混合物中的组成含量,但是使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间。XINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测一二三三、勒夏特列原理1.原理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)研究对象一定是处于平衡状态的可逆反应。(2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时的平衡移动方向。(3)平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变,但不能完全“消除”这种改变。XINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测一二三练一练2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:CZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究三探究一温度对化学平衡的影响问题导引实验探究:温度对化学平衡的影响实验原理:2NO2(g)红棕色N2O4(g)无色ΔH=-56.9kJ·mol-1实验步骤:三只相同的圆底烧瓶盛有完全相同的上述平衡混合气体(颜色相同),将两只烧瓶分别浸入盛有热水和冰水的烧杯中,另一只烧瓶置于常温下(比较颜色)。放置一段时间,直至颜色不再发生变化。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究三实验现象:实验内容烧瓶放入热水中烧瓶放入冰水中实验现象反应体系的颜色加深反应体系的颜色变浅由此现象,你得到的结论是什么?提示现象分析:混合物受热时颜色(变深)→NO2浓度增大→平衡向吸热反应方向移动混合物遇冷时颜色(变浅)→NO2浓度减小→平衡向放热反应方向移动结论:在其他条件不变的情况下:温度升高,会使化学平衡向着吸热反应的方向移动;温度降低,会使化学平衡向着放热反应的方向移动。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究三名师精讲1.任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)。在可逆反应里,若正反应为放(吸)热反应,逆反应必为吸(放)热反应。正、逆反应的热量数值相等,但符号相反。2.对于同一化学反应,升高温度,使v(吸)和v(放)都增大,但吸热反应速率增大的程度更大,即v(吸)v(放),所以平衡向吸热方向移动;反之,降低温度,v(吸)和v(放)都减小,但吸热反应速率减小的程度更大,即v(吸)v(放),平衡向放热方向移动。3.一般地,升高温度,新平衡状态下的反应速率大于原平衡状态下的反应速率,反之亦然。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究三例题1在一密闭容器中发生反应:N2+3H22NH3ΔH0,达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示:ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究三回答下列问题:(1)处于平衡状态的时间段是(填字母,下同)。A.t0~t1B.t1~t2C.t2~t3D.t3~t4E.t4~t5F.t5~t6(2)t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件是:t1时刻;t3时刻;t4时刻。A.增大压强B.减小压强C.升高温度D.降低温度E.加催化剂F.充入氮气(3)依据(2)中的结论,下列时间段中,氨的百分含量最高的是。A.t0~t1B.t2~t3C.t3~t4D.t5~t6(4)如果在t6时刻,从反应体系中分离出部分氨,t7时刻反应达到平衡状态,请在图中画出反应速率的变化曲线。(5)保持温度、压强不变,合成氨反应达到平衡时,测得反应混合气中氨气的体积分数为20%,则反应后与反应前的混合气体体积之比为。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究三解析:(1)根据图示可知,t0~t1、t2~t3、t3~t4、t5~t6时间段内,v(正)、v(逆)相等,反应处于平衡状态。(2)t1时刻,v(正)、v(逆)同时增大,且v(逆)增大得更快,平衡向逆反应方向移动,所以t1时刻改变的条件是升温。t3时刻,v(正)、v(逆)同时增大且增大量相同,平衡不移动,所以t3时改变的条件是加入催化剂。t4时刻v(正)、v(逆)同时减小,且平衡向逆反应方向移动,所以t4时刻改变的条件是减小压强。(3)根据图示知,t1~t2、t4~t5时间段内平衡均向逆反应方向移动,NH3的含量均比t0~t1时间段内的低,所以t0~t1时间段内NH3的百分含量最大。(4)t6时刻分离出NH3,v(逆)立即减小,而v(正)逐渐减小,在t7时刻二者相等,反应重新达到平衡,据此可画出反应速率的变化曲线。(5)设反应前加入amolN2、bmolH2,达平衡时生成2xmolNH3,则反应后气体总的物质的量为(a+b-2x)mol,2𝑥𝑎+𝑏-2𝑥=0.2,解得:a+b=12x,故反应后与反应前的混合气体体积之比=𝑎+𝑏-2𝑥𝑎+𝑏=12𝑥-2𝑥12𝑥=56。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究三答案:(1)ACDF(2)CEB(3)A(4)如图所示:(5)5∶6ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究三探究二勒夏特列原理及其应用问题导引在合成氨工业生产中,通常通过以下途径来提高合成氨的产量或产率。请分析采取这些措施的原因。①在反应器中注入过量N2②采用适当的催化剂③在高压下进行反应④在较高温度下进行反应提示根据合成氨的反应特点,从反应的限度来考虑,使用过量的N2和高压可以使平衡向正反应方向移动,提高原料H2的转化率、氨的产率;从反应的速率来考虑,采用催化剂和较高温度能保证反应较快地进行,且使催化剂的活性最佳。①为了提高H2的转化率,提高产率。②使反应具有较快的反应速率。③为了提高N2和H2的转化率,提高产率。④为了加快反应速率,且使催化剂(铁触媒)的活性最佳。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究三名师精讲使用勒夏特列原理注意问题及适用范围:注意问题:①勒夏特列原理中的“减弱”不是“抵消”或“逆转”。正确理解是:增加某一反应物浓度,平衡向使该反应物浓度减小的方向(正反应方向)移动;但新平衡时这一反应物浓度仍比原平衡时大;增大压强,平衡向使压强减小的方向(气体分子数减少的方向)移动,但新平衡时压强仍比原平衡时大;升高温度,平衡将向温度降低的方向(吸热反应方向)移动,但新平衡时的温度仍比原平衡时高。反之亦然。如下图所示。适用范围: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适用。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。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究三例题2下列事实不能用平衡移动原理解释的是()A.开启啤酒瓶后,瓶中马上泛起大量泡沫B.在硫酸亚铁溶液中加入少量铁粉以防止Fe2+被氧化C.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气D.工业上生产硫酸过程中使用过量空气以提高二氧化硫的利用率解析:开启啤酒瓶后,由于压强减小,啤酒中气体的溶解平衡向气体逸出的方向移动,因而泛起大量泡沫;FeSO4溶液中加铁粉以防止Fe2+被氧化的原理是Fe+2Fe3+3Fe2+,没有涉及平衡问题;Cl2与水反应存在平衡:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,饱和食盐水中c(Cl-)大,不利于Cl2的溶解,即Cl2在饱和食盐水中的溶解度比在水中小,因此可用排饱和食盐水的方法来收集Cl2;硫酸工业中用过量的空气有利于平衡2SO2+O22SO3向右移动,提高SO2的转化率。答案:BZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究三学习感悟勒夏特列原理不能解释的事实:①使用催化剂不能使化学平衡发生移动;②反应前后气体体积不变的可逆反应,改变压强可以改变化学反应速率,但不能使化学平衡发生移动;③发生的化学反应本身不是可逆反应;④外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不完全一致的反应。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究三探究三外界条件对速率、平衡的影响问题导引一定条件下,向密闭容器中充入一定量的SO2和O2,发生如下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH0,在t1时刻反应达到平衡状态时的v-t图像。t2时刻改变的外界条件图像保持容器容积不变,再充入一定量的SO2缩小容器的容积,增大反应体系压强ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究三续表t2时刻改变的外界条件图像降低反应温度刚开始没有使用催化剂,t2时加入催化剂ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究三当t2时刻,改变外界条件,正逆反应速率均会变化吗?正逆反应速率变化了,平衡一定发生移动吗?提示1.正逆反应速率相等时,可逆反应到达平衡状态。反应速率变化,平衡不一定移动,速率变化后不相等,平衡才发生移动。2.增大反应物浓度瞬间,正反应速率增大,逆反应速率不变。3.对于有气体参加的可逆反应,增大反应体系压强,正逆反应速率均增大,但是对于正反应方向气体体积增大的反应,逆反应速率增大的更多。对于反应前后气体体积不变的反应,正逆反应速率增大的程度相同。4.使用催化剂,正逆反应速率均增加,但是二者增加的程度相同。即平衡后使用催化剂,平衡不移动。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTAN