第3課時影響化學平衡搬動的因素(二)溫度、催化劑對化學平衡搬動的影響[目標導航]1.經(jīng)過溫度對可逆反應速率的影響，理解并掌握溫度影響化學平衡搬動的規(guī)律。2.認識催化劑影響化學反應速率的實質(zhì)，并進一步商議對化學平衡的影響，化劑在化工生產(chǎn)中的應用。3.依照外界條件對化學平衡的影響，歸納勒夏特列原理。

從而認識催一、溫度對化學平衡搬動的影響1．溫度對化學平衡影響的實驗研究2NO(g)N2O4(g)H＝－56.9kJ·mol－1實驗原理紅棕色無色實驗裝置實驗現(xiàn)象熱水中紅棕色加深；冰水中紅棕色變淺系統(tǒng)受熱顏色加深，說明c(NO2)增大，即平衡向吸熱反應方向移實驗結(jié)論動；系統(tǒng)冷卻顏色變淺，說明c(NO2)減小，即平衡向放熱反應方向搬動溫度對化學平衡搬動的影響規(guī)律【合作研究】1．高升溫度，平衡向吸熱反應方向搬動，是由于高升溫度，吸熱反應的反應速率增大，放熱反應的反應速率減小，這種說法對嗎？答案不對。關(guān)于同一化學反應，高升溫度，使v(吸)和v(放)都增大，但吸熱反應速率增大的程度更大，即v(吸)＞v(放)，因此平衡向吸熱反應方向搬動；反之，降低溫度，v(吸)和v(放)都減小，但吸熱反應速率減小的程度更大，即v(吸)＜v(放)，平衡向放熱反應方向搬動。2．溫度變化，任何一個化學平衡都會發(fā)生搬動嗎？為什么？答案發(fā)生搬動，由于任何化學反應都陪同能量的變化(放熱或吸熱)，因此任意可逆反應的化學平衡狀態(tài)，都會受溫度影響而發(fā)生搬動。3．以正反應放熱的反應為例，畫出升溫、降溫時速率變化圖像。答案二、催化劑對化學平衡的影響1．加入催化劑能夠大大地加快化學反應速率，是由于它能夠降低反應的活化能，從而提升活化分子百分數(shù)，從而增大反應速率，但是由于催化劑能夠相同程度地改變正、逆反應速率，因此它對化學平衡搬動無影響。2．催化劑不能夠改變達到化學平衡狀態(tài)時的反應混雜物中的組成含量，但是使用催化劑能改變反應達到平衡所需的時間?！竞献餮芯俊?．關(guān)于平衡A(g)＋B(g)cC(g)＋D(g)＜0abdH試畫出使用催化劑的速率隨時間的變化曲線。答案2．關(guān)于化學平衡系統(tǒng)I2(g)＋H2(g)2HI(g)＜0，試依照以下列圖判斷由曲線m變?yōu)榍鶫線n改變的條件可能是______________________________________________________________。答案使用催化劑或減小容器體積三、勒夏特列原理1．原理若是改變影響平衡的一個條件(如濃度、壓強或溫度)，則平衡將向著能夠減弱這種改變的方向搬動。2．注意事項研究對象必然是處于平衡狀態(tài)的可逆反應。勒夏特列原理只適用于判斷“改變影響平衡的一個條件”時的平衡搬動方向。平衡搬動的結(jié)果只能是“減弱”外界條件的改變，但不能夠完好“除掉”這種改變。【合作研究】1．一密閉容器中建立

N2＋3H2

2NH3

H＜0

的平衡系統(tǒng)，此時，

N2的濃度為

c(N2)，體系的溫度為T1，壓強為p1，按要求回答以下問題：保持溫度、體積不變，通入N2，使N2的濃度變?yōu)?c(N2)，平衡向________方向搬動，重新平衡后，N的濃度為________________。2(2)保持溫度不變，壓縮體積變?yōu)樵瓉淼?2p，平衡向________方向搬動，重2，使壓強變?yōu)?新平衡后系統(tǒng)的壓強變?yōu)開_____________。保持體積不變，高升系統(tǒng)的溫度至2T1，平衡向________方向搬動，重新平衡后，系統(tǒng)的溫度變?yōu)開___________。答案(1)正反應c(N2)＜′(N2)＜2(N2)cc正反應p1＜p′＜2p1逆反應T1＜T′＜2T12．分別畫出1題中條件改變時N2濃度、系統(tǒng)壓強、溫度的變化曲線。答案一、速率變化與改變條件的綜合解析【例1】以下列圖是表示反應N2(g)

＋3H2(g)

2NH3(g)

H＜0在某一時間段內(nèi)反應速率與反應過程的曲線關(guān)系圖。氨的質(zhì)量分數(shù)最高的一段時間是________(填字母)。A．t0～t1B．t2～t3C．t3～t4D．t5～t6t1、t3、t4改變的條件分別是t1________________；t3________________；t4________________。解析(1)化學平衡都是向左搬動，因此最初時的NH3的質(zhì)量分數(shù)最高。(2)t1時，v正、v逆均增大且v逆＞v正，改變的條件是升溫；t3時，v正、v逆均增大，且v正＝v逆，改變的條件是使用催化劑；

t4時，v正、v逆均減小且

v逆＞v正，改變的條件是減小壓強。答案(1)A

(2)高升溫度

使用催化劑

減小壓強【思想模型】變式訓練

1

必然溫度下，在

2L的密閉容器中發(fā)生以下反應：

A(s)

＋2B(g)

2C(g)

H＜0，反應過程中

B、C的物質(zhì)的量隨時間變化的關(guān)系如圖

1；反應達到平衡后在

t1、t2、t3、t4時分別都只改變了一種條件，逆反應速率隨時間變化的關(guān)系如圖2。以下有關(guān)說法正確的是()A．反應開始2min內(nèi)，v(B)＝0.1mol·L－1·min－1B．t1時改變的條件可能是高升溫度C．t3時改變的條件可能是加壓，此時

c(B)不變D．t4時可能是使用了催化劑，此時

c(B)不變答案D（0.3－0.1）mol－1－1解析A項，v(B)＝＝0.05mol·L·min；B項，升溫，逆反應速率應比原平衡大；C項，t3時反應速率減小，平衡不搬動，可能是減壓。二、勒夏特列原理在化工生產(chǎn)中的應用【例2】(1)在合成氨工業(yè)生產(chǎn)中，平時經(jīng)過以下路子來提升合成氨的產(chǎn)量或產(chǎn)率。請分析采用這些措施的原因。①在反應器中注入過分N2②采用合適的催化劑③在高壓下進行反應④在較高溫度下進行反應(2)已知2SO(g)＋O2(g)2SO3(g)H＜0，其實驗數(shù)據(jù)以下：壓強(×105Pa)1.015.0510.150.5101SO的轉(zhuǎn)變率/%2(450℃)97.598.999.299.699.7SO的轉(zhuǎn)變率/%2(550℃)85.692.994.997.798.3則工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的合成塔中應選擇的合適溫度是________，合適壓強是________。解析(1)依照合成氨的反應特點，從反應的限度來考慮，使用過分的N和高壓能夠使平衡2向正反應方向搬動，提升原料轉(zhuǎn)變率、氨的產(chǎn)率；從反應的速率來考慮，采用催化劑和較高溫度能保證反應較快地進行，且使催化劑的活性最正確。(2)從方程式和表中數(shù)據(jù)能夠看出，溫度越高，SO2的轉(zhuǎn)變率越低；壓強越大，SO2的轉(zhuǎn)變率越高。但在1.01×105Pa即常壓條件下，SO2已經(jīng)有較高的轉(zhuǎn)變率，而且考慮到成本、設(shè)備等方面的情況，故采用常壓；450℃時反應誠然比550℃時反應慢一些，但其轉(zhuǎn)變率很理想(且催化劑活性最正確)，應選擇450℃、1.01×105Pa。答案(1)①為了提升H2的轉(zhuǎn)變率，提升產(chǎn)率；②使反應擁有較快的反應速率；③為了提升N2和

H2的轉(zhuǎn)變率，提升產(chǎn)率；④為了加快反應速率，且使催化劑

(鐵觸媒

)的活性最正確。(2)450

℃

1.01×105Pa(常壓)【易錯警示】1．平衡搬動原理不但能用于判斷化學平衡的搬動方向，也能用于判斷溶解平衡等其他平衡搬動的方向，能夠說，平衡搬動原理對所有的動向平衡都適用。2．平衡搬動原理能用來判斷平衡搬動的方向，但不能夠用來判斷建立新平衡所需要的時間。變式訓練2隨著人類對溫室效應和資源短缺等問題的重視，如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO，引起了各國的寬泛關(guān)注，目前工業(yè)上有一種方法是用CO來生產(chǎn)燃料22甲醇。為研究反應原理，現(xiàn)進行以下實驗：在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO2和3molH2，必然條件下發(fā)生反應：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)H＝－49.0kJ－1·mol測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化以下列圖。反應開始到平衡，H2的平均反應速率v(H2)＝________mol·L－1·min－1。(2)H2的轉(zhuǎn)變率為________。(3)以下措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是________(填字母)。A．高升溫度B．充入He(g)，使系統(tǒng)壓強增大C．將H2O(g)從系統(tǒng)中分別D．使用催化劑E．減小容器體積答案(1)0.225(2)75%(3)CE解析(1)v(H)＝3v(CO)＝3×22－1（1.00－0.25）mol·L＝0.225mol·L－1·min－1。minα(H2)＝3×0.75mol×100%＝75%。3mol(3)A項，升溫，平衡左移，n(CH3OH)/n(CO2)減?。籅項充入He(g)，平衡不搬動，n(CH3OH)/n(CO2)不變；

C項，分別出

H2O(g)，平衡右移，

n(CH3OH)/n(CO2)

增大；D項，使用催化劑，平衡不搬動，

n(CH3OH)/n(CO2)

不變；E項，減小容器體積，平衡右移，

n(CH3OH)/n(CO2)增大。1．以下事實能用勒夏特列原理講解的是()A．加入催化劑有利于合成氨的反應B．壓縮氫氣與碘蒸氣反應的平衡混雜氣體，顏色變深C．500℃時比室溫更有利于合成氨的反應D．將混雜氣體中的氨液化有利于合成氨反應答案

D解析

A、B兩項，改變條件平衡均不搬動，不能夠用勒夏特列原理講解；

C項，依照勒夏特列原理，溫度越低，

NH3%越高，采用

500℃，主要考慮催化劑的活性和反應速率問題；

D項，將混雜氣體中的氨液化，相當于減小了生成物的濃度，平衡正向搬動，有利于合成氨反應。2．已知反應

A2(g)

＋2B2(g)

2AB(g)

的

H<0，以下說法正確的選項是

(

)A．高升溫度，

A2的轉(zhuǎn)變率增大B．高升溫度有利于反應速率增大，從而縮短達到平衡的時間C．達到平衡后，高升溫度或增大壓強都有利于該反應平衡正向搬動D．達到平衡后，降低溫度或減小壓強都有利于該反應平衡正向搬動答案B解析高升溫度，化學平衡逆向搬動，A2的轉(zhuǎn)變率減小；增大壓強，平衡正向搬動。3．在容積不變的密閉容器中，必然條件下發(fā)生反應：2AB(g)＋2C(g)，且達到平衡。當高升溫度時氣體的密度增大，則以下表達中正確的選項是()A．高升溫度，正反應速率增大，逆反應速率減小B．若正反應是放熱反應，則A為氣態(tài)C．物質(zhì)A必然為非氣態(tài)，且正反應是吸熱反應D．若向容器中充入惰性氣體，則平衡向右搬動答案C解析高升溫度，正、逆反應速率均增大，A錯；高升溫度，氣體的密度增大，由于容器的容積不變，則容器內(nèi)氣體的質(zhì)量必然增大，則平衡只能向正反應方向搬動，且A必然為非氣體，B錯；由于高升溫度，平衡向正反應方向搬動，則正反應為吸熱反應，C對；若向容器中充入惰性氣體，誠然容器的壓強增大，但各物質(zhì)的濃度不變，平衡不搬動，D錯。4．放熱反應

2NO(g)＋O2(g)

2NO(g)

達平衡后，若分別采用以下措施：①增大壓強

②減小NO2的濃度③增大O2濃度④高升溫度⑤加入催化劑，能使平衡向正反應方向搬動的是()A．①②③B．②③④C．③④⑤D．①②⑤答案A解析①增大壓強，平衡向氣態(tài)系數(shù)減小的方向即正向搬動；②減小NO2的濃度，平衡向生成NO2的方向即正向搬動；③增大O2的濃度，平衡向耗資O2的方向即正向搬動；④升溫，平衡向吸熱方向即逆向搬動；⑤使用催化劑，平衡不搬動。5．必然條件下，在一個體積可變的密閉容器中充入

2mol

的氣體

A和

1mol

的氣體

B發(fā)生反應：

2A(g)

＋B(g)

3C(g)H>0。t1時刻反應達到平衡，并測得

C在容器中的體積分數(shù)為

φ1。t2時刻改變某一條件

(其他條件不變

)，C

在容器中的體積分數(shù)的變化以下列圖，則t2時刻改變的條件是()A．加入1mol氦氣B．加入1molCC．增大壓強D．高升溫度答案D解析氦氣與該反應沒關(guān)，在恒壓條件下加入氦氣相當于減小壓強，但反應前后氣體分子數(shù)相等，平衡不搬動，氣體C的體積分數(shù)不變，A錯；增加C的物質(zhì)的量，恒壓條件下或恒容條件下都是等效平衡，C的體積分數(shù)不變，B錯；增大壓強平衡不搬動，C的體積分數(shù)不變，C錯；高升溫度，平衡正向搬動，C的體積分數(shù)增大，故D正確。[基礎(chǔ)過關(guān)]一、勒夏特列原理的應用1．以下事實不能夠用勒夏特列原理講解的是()A．光照新制的氯水時，溶液的pH逐漸減小B．加催化劑，使N2和H2在必然條件下轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3C．可用濃氨水和氫氧化鈉固體快速制取氨氣D．增大壓強，有利于SO2與O2反應生成SO3答案B解析勒夏特列原理只能講解與平衡搬動有關(guān)的問題。氯水中存在平衡Cl2(g)＋H2O＋－光＋－＋O2↑，光照能促使平衡向右搬動，H＋Cl＋HClO、2HClO=====2H＋2Cl使c(H＋)逐漸增大，A項正確；催化劑只能加快反應速率，而與平衡可否搬動沒關(guān)，B項錯；在氨水中存在平衡：NH(g)＋HONH·HO＋－32324入NaOH固體，增大的－NH的揮發(fā)，C項正確。c(OH)使平衡向左搬動，賭氣體在水中的溶解度減小，因此利于32．以下事實不能夠用勒夏特列原理講解的是()A．打開汽水瓶時，有大量氣泡溢出B．在配制硫酸亞鐵溶液時經(jīng)常要加入必然量鐵粉C．氨水應密閉保存于低溫處D．實驗室用排飽和食鹽水的方法收集氯氣答案B解析配制FeSO4溶液時，加入鐵粉是為了防范Fe2＋被氧化。二、溫度對化學平衡搬動的影響3．在必然條件下，發(fā)生反應

CO(g)＋NO2(g)

CO2(g)

＋NO(g)，達到化學平衡后，降低溫度，混雜物的顏色變淺。以下關(guān)于該反應的說法正確的選項是()A．該反應為吸熱反應B．該反應為放熱反應C．降溫后一氧化碳的濃度增大D．降溫后各物質(zhì)的濃度不變答案B解析降低溫度，平衡向放熱反應方向搬動，混雜物的顏色變淺，說明平衡向正反應方向移動，則正反應為放熱反應，只有

B項正確。4．以下列圖，三個燒瓶中分別充滿

NO2氣體并分別放置在盛有以下物質(zhì)的燒杯

(燒杯內(nèi)有水

)中：在①中加入

CaO，在②中不加其他任何物質(zhì)，在③中加入

NH4Cl

晶體，發(fā)現(xiàn)①中紅棕色變深，③中紅棕色變淺。以下表達正確的選項是

(

)A．2NON2O4是放熱反應B．NH4Cl溶于水時放出熱量C．燒瓶①中平衡混雜氣的平均相對分子質(zhì)量增大D．燒瓶③中氣體的壓強增大答案A解析

2NO(g)

N2

O4(g)

，NO2為紅棕色氣體，

N2O4為無色氣體。①中紅棕色變深說明平衡左移，平均相對分子質(zhì)量減小，而CaO和水反應放熱，則該反應為放熱反應，A對，C錯；③中紅棕色變淺，說明平衡右移，而正反應為放熱反應，則證明NH4Cl溶于水要吸取熱量，平衡右移時，氣體的物質(zhì)的量減小，壓強減小，B、D均錯。5．如圖曲線

a表示放熱反應

2X(g)

Z(g)

＋M(g)＋N(s)進行過程中

X的轉(zhuǎn)變率隨時間變化的關(guān)系。若要改變初步條件，使反應過程按

b曲線進行，不能能采用的措施是

(

)A．高升溫度B．X的投入量增加C．加催化劑D．減小容器體積答案A解析由于N為固體，因此該反應為等體反應，因此加催化劑或減小容器體積均能使a曲線變?yōu)閎曲線；B項，X的投入量增加，相當于減小體積，因此能使a曲線變?yōu)閎曲線；升溫，平衡左移，X的轉(zhuǎn)變率降低。三、采用措施使化學平衡定向搬動6．利用反應：2NO(g)＋2CO(g)2CO(g)＋N(g)H＝－746.8－1kJ·mol，可凈化汽車2尾氣，若是要同時提升該反應的速率和NO的轉(zhuǎn)變率，采用的措施是()A．降低溫度B．增大壓強同時加催化劑C．高升溫度同時充入N2D．及時將CO2和N2從反應系統(tǒng)中移走答案

B解析

A項，降溫，平衡右移，

NO的轉(zhuǎn)變率提升，但反應速率降低，

A錯；B項，增大壓強，平衡右移，

NO的轉(zhuǎn)變率提升，加入催化劑，可大幅度加快反應速率，

B對；C項，升溫，充入N2，平衡左移，NO的轉(zhuǎn)變率降低，C錯；D項，移走CO2和N2，平衡右移，但反應速率降低，D錯。7．已知反應COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)H>0，當反應達到平衡時，以下措施：①升溫②恒容通入惰性氣體③增加CO濃度④減壓⑤加催化劑⑥恒壓通入惰性氣體，其中能提升COCl2轉(zhuǎn)變率的是()A．①②④B．①④⑥C．②③⑤D．③⑤⑥答案B解析①該反應的正反應是吸熱反應，升溫平衡向正反應方向搬動，故可提升COCl2的轉(zhuǎn)變率；②恒容通入惰性氣體，由于與反應有關(guān)的物質(zhì)的濃度未改變，因此對反應無影響，平衡不搬動，故COCl2的轉(zhuǎn)變率不變；③增加CO濃度，平衡逆向搬動，故COCl2的轉(zhuǎn)變率變小；④減壓平衡正向搬動，因此COCl2的轉(zhuǎn)變率變大；⑤使用催化劑只能影響化學反應速率，對化學平衡無影響；⑥相當于減壓，同④。綜上所述，能提升COCl2轉(zhuǎn)變率的有①④⑥，故B正確。8．關(guān)于平衡CO(g)CO(aq)H＝－19.75kJ·mol－1，為增大二氧化碳氣體在水中的22溶解度，應采用的方法是()A．升溫增壓B．降溫減壓C．升溫減壓D．降溫增壓答案D解析該平衡體積減小，放出熱量，因此降溫增壓，能促使平衡向右搬動。四、條件改變對化學反應速率和化學平衡的綜合影響9．據(jù)報道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現(xiàn)實。2CO(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)以下表達錯誤的選項是()A．使用Cu—Zn—Fe催化劑可大大提升生產(chǎn)效率B．反應需在300℃下進行可推測該反應是吸熱反應C．充入大量CO2氣體可提升H2的轉(zhuǎn)變率D．從平衡混雜氣體中分別出CH3CH2OH和H2O可提升CO2和H2的利用率答案B解析B項，加熱能夠加快化學反應速率，放熱反應也可能在加熱條件下進行，故不正確。VO25H＜0。某10．在容積不變的密閉容器中存在以下反應：2SO(g)＋O2(g)450℃2SO3(g)研究小組研究了其他條件不變時，改變某一條件對上述反應的影響，以下解析正確的選項是()A．圖Ⅰ表示的是t1時刻增大O2的濃度對反應速率的影響B(tài)．圖Ⅱ表示的是t1時刻加入催化劑對反應速率的影響C．圖Ⅲ表示的是催化劑對平衡的影響，且甲的催化劑效率比乙高D．圖Ⅲ表示的是壓強對化學平衡的影響，且乙的壓強較高答案B解析A項，圖Ⅰ改變的條件應是增大壓強；B項，由于相同程度地加快正、逆反應速率，因此加入的應是催化劑；C項，由于平衡發(fā)生了搬動，因此加入的不是催化劑；D項，改變的應是溫度，且乙的溫度高。[能力提升]11．現(xiàn)有反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)，達到平衡后，當高升溫度時，B的轉(zhuǎn)變率變大；當減小壓強時，混雜系統(tǒng)中C的質(zhì)量分數(shù)減小，則：該反應的逆反應為______(填“吸熱”或“放熱”)反應，且m＋n______(填“>”、“＝”或“<”)p。減壓使容器體積增大時，A的質(zhì)量分數(shù)________。(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)若容積不變加入B，則A的轉(zhuǎn)變率__________，B的轉(zhuǎn)變率________。c（B）若高升溫度，則平衡時B、C的濃度之比c（C）將________。(5)若加入催化劑，平衡時氣體混雜物的總物質(zhì)的量__________________________________。答案(1)放熱>(2)增大(3)增大減小減小(5)不變解析

對反應：

mA(g)

＋nB(g)

pC(g)達平衡后，高升溫度時，

B的轉(zhuǎn)變率變大，說明平衡向正反應方向搬動，正反應為吸熱反應；減小壓強時，混雜系統(tǒng)中C的質(zhì)量分數(shù)減小，說明平衡向逆反應方向搬動，即m＋n>p，A的質(zhì)量分數(shù)增大；加入B時平衡向正反應方向搬動，c（B）A的轉(zhuǎn)變率增大；高升溫度時，平衡向正反應方向搬動，c(C)增大，c(B)減小，即c（C）減小；加入催化劑，平衡不搬動，混雜物的總物質(zhì)的量不變。12．某化學反應2A(g)B(g)＋D(g)在四個不相同條件下進行。B、D初步時均為0mol，反－1應物A的濃度(mol·L)隨反應時間(min)的變化情況以下表：溫度/℃反應時間/min實驗序號010203040506018001.00.800.670.570.500.500.502800c20.600.500.500.500.500.503800c30.920.750.630.600.600.6048201.00.400.250.200.200.200.20依照表中數(shù)據(jù)完成以下填空：(1)實驗1，反應在10min至20min內(nèi)用A表示的平均反應速率為________mol·L－1·min－1。(2)實驗2，c2＝________，反應經(jīng)20min就達到平衡，可推測實驗2中還隱含的條件是________________________________________________________________________。(3)設(shè)實驗3的反應速率為v3，實驗1的反應速率為v1，則v3________v1，且c3________(填“<”“>”或“＝”)1.0。比較實驗4和實驗1，可推測該反應是________(填“吸熱”或“放熱”)反應，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)0.013(2)1.0使用催化劑(3)>>吸熱溫度高升，平衡向右搬動解析(1)實驗1，反應在10min至20min內(nèi)的平均反應速率v(A)＝(0.80－0.67)mol·L－1÷10min＝0.013mol·L－1·min－1。(2)實驗2，由于反應的溫度相同，達到平衡時A的濃度相等，因此開始時A的初始濃度也相等，即c2＝1.0，反應在20min時就已經(jīng)達到平衡，而實驗1在20min時還未達到平衡，因此可推測