第04講化學平衡移動原理及應用（含工業(yè)生產(chǎn)）掌握影響化學平衡移動的因素2、學會合成氨反應的原理分析一、化學平衡的移動1.定義當平衡體系條件改變時，原有平衡狀態(tài)被破壞，一段時間后會達到新的平衡狀態(tài)。從一個平衡狀態(tài)變?yōu)榱硪粋€平衡狀態(tài)，稱為化學平衡的移動。2.化學平衡移動的方向條件改變eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(若v正＝v逆，平衡不移動；,若v正>v逆，平衡向正反應方向移動；,若v正<v逆，平衡向逆反應方向移動。))3.圖示表示二、濃度變化對化學平衡的影響1.濃度對化學平衡的影響(1)增大反應物濃度或減小生成物濃度，平衡向正反應方向移動。(2)增大生成物濃度或減小反應物濃度，平衡向逆反應方向移動。2.用平衡常數(shù)分析濃度對化學平衡的影響對于可逆反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)在任意狀態(tài)下，生成物的濃度和反應物的濃度之間的關(guān)系用Qc(濃度商)＝eq\f(cp(C)?cq(D),cm(A)?cn(B))表示，則當Qc＝K時，v(正)＝v(逆)，反應處于平衡狀態(tài)；當Qc<K時，v(正)>v(逆)，反應向正反應方向進行；當Qc>K時，v(正)<v(逆)，反應向逆反應方向進行。三、壓強變化對化學平衡的影響1.壓強對化學平衡的影響aA(g)bB(g)反應，通過減小(或增大)容器的體積以增大(或減小)壓強。(1)若a＞b，即正反應方向是氣體分子數(shù)目減小的反應，增大壓強，平衡正向(或向氣體分子數(shù)減小的方向)移動，減小壓強，平衡逆向(或向氣體分子數(shù)增大的方向)移動。(2)若a＝b，即反應前后氣體分子數(shù)目不變的反應，改變反應體系的壓強，平衡不發(fā)生移動。2.壓強增大或減小是利用減小容器的體積或增大容器體積實現(xiàn)的，即縮小容器體積?壓強增大?物質(zhì)濃度增大?平衡移動。3.壓強變化對于沒有氣體參與的反應不影響。四.溫度對化學平衡的影響(1)溫度升高，平衡向吸熱反應方向移動。(2)溫度降低，平衡向放熱反應方向移動。五、勒夏特列原理1.內(nèi)容：如果改變影響平衡的條件之一(如溫度、壓強，以及參加反應的化學物質(zhì)的濃度)，平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。2.平衡移動的結(jié)果是“減弱”外界條件的影響，而不是“消除”外界條件的影響，更不是“扭轉(zhuǎn)”外界條件的影響。六、相關(guān)圖像1．濃度對化學平衡影響分析化學平衡aA＋bBcC＋dD(A、B、C、D均不是固體或純液體物質(zhì))濃度變化增大反應物濃度減小反應物濃度增大生成物濃度減小生成物濃度反應速率變化v正瞬間增大后逐漸減小，v逆先不變后增大v正瞬間減小后逐漸增大，v逆先不變減小v逆瞬間增大后逐漸減小，v正先不變后增大v逆瞬間減小后逐漸增大，v正先不變后減小平衡移動方向正反應方向逆反應方向逆反應方向正反應方向vt圖像影響規(guī)律根據(jù)濃度變化判斷：在其他條件不變的情況下，增大反應物的濃度或減小生成物的濃度，都可以使化學平衡向正反應方向移動；增大生成物的濃度或減小反應物的濃度，都可以使化學平衡向逆反應方向移動特別提醒：(1)濃度對化學平衡的影響中的“濃度”是指與反應有關(guān)的氣體或溶液中實際參加反應的離子的濃度。(2)有固體參加的可逆反應，增加固體的量不會對化學平衡造成影響。(3)在工業(yè)生產(chǎn)中，常通過適當增大廉價的反應物的濃度，使化學平衡向正反應方向移動，可提高價格較高原料的轉(zhuǎn)化率，從而降低生產(chǎn)成本。2.壓強對化學平衡影響的分析[以aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)平衡為例]計量數(shù)關(guān)系a＋b＞c＋da＋b＜c＋da＋b＝c＋d體系壓強的變化增大壓強減小壓強增大壓強減小壓強增大壓強減小壓強反應速率變化v正、v逆同時增大，且v′正＞v′逆v正、v逆同時減小，且v′逆＞v′正v正、v逆同時增大，且v′逆＞v′正v正、v逆同時減小，且v′正＞v′逆v正、v逆同時增大，且v′正＝v′逆v正、v逆同時減小，且v′正＝v′逆平衡移動方向正反應方向逆反應方向逆反應方向正反應方向不移動不移動vt圖像規(guī)律總結(jié)(1)對于有氣體參加的可逆反應，當達到平衡時，在其他條件不變的情況下，增大壓強(減小容器的容積)，平衡向氣態(tài)物質(zhì)減少的方向移動；減小壓強(增大容器的容積)，平衡向氣態(tài)物質(zhì)增多的方向移動。(2)對于反應前后氣體的總體積沒有變化的可逆反應，改變壓強，平衡不移動3.溫度對化學平衡影響的分析化學平衡aA＋bBcC＋dDΔH＞0aA＋bBcC＋dDΔH＜0體系溫度的變化升高溫度降低溫度降低溫度升高溫度反應速率變化v正、v逆同時增大，且v′正＞v′逆v正、v逆同時減小，且v′正＜v′逆v正、v逆同時減小，且v′正＞v′逆v正、v逆同時增大，且v′正＜v′逆平衡移動方向正反應方向逆反應方向正反應方向逆反應方向vt圖像規(guī)律總結(jié)在其他條件不變的情況下，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動；降低溫度，平衡向放熱反應方向移動特別提醒：(1)因為任何化學反應都伴隨著能量的變化(放熱或吸熱)，所以任何可逆反應的化學平衡狀態(tài)都受溫度的影響。(2)若某反應的正反應為放(吸)熱反應，則逆反應必為吸(放)熱反應，吸收的熱量與放出的熱量數(shù)值相等。4.催化劑對化學平衡的影響加入催化劑能同等程度地改變化學反應的正、逆反應速率，但化學平衡不移動。其圖像(vt圖像)如下：七、合成氨反應的原理分析1、合成氨反應的特點合成氨反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298K時：ΔH＝－92.4kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·mol－1·K－1(1)可逆性：反應為可逆反應(2)體積變化：正反應是氣體體積縮小的反應(3)焓變：ΔH<0，熵變：ΔS<0(4)自發(fā)性：常溫(298K)下，ΔH－TΔS<0，能自發(fā)進行2、提高合成氨反應速率和平衡轉(zhuǎn)化率的條件比較原理分析：根據(jù)合成氨反應的特點，利用我們學過的影響反應速率的因素和勒夏特列原理分析應如何選擇反應條件，以增大合成氨的反應速率、提高平衡混合物中氨的含量條件提高反應速率提高平衡轉(zhuǎn)化率綜合結(jié)果壓強高壓高壓高壓溫度高溫低溫兼顧速率和平衡，且考慮催化劑活性催化劑使用無影響使用濃度增大反應物濃度增大反應物濃度，降低生成物濃度增大反應物濃度，且不斷減少生成物濃度題型01濃度變化對化學平衡的影響C．反應溫度為時，向平衡體系充入適量，可實現(xiàn)由c到b的轉(zhuǎn)化D．使用三元催化轉(zhuǎn)換器可提高該反應的平衡轉(zhuǎn)化率【變式】下列實驗操作、現(xiàn)象和結(jié)論(或目的)都正確的操作現(xiàn)象結(jié)論(或目的)A紅棕色變淺正反應活化能小于逆反應活化能B溶液由黃色變?yōu)槌壬珳p小生成物濃度，平衡向正反應方向移動C將氯水滴加到石蕊溶液中溶液變?yōu)榧t色氯水呈酸性D溶液變紅檢驗A．A B．B C．C D．D題型02壓強變化對化學平衡的影響A．m+n>p B．平衡向逆反應方向移動C．A的轉(zhuǎn)化率降低 D．活化分子百分數(shù)不變下列說法錯誤的是題型03溫度對化學平衡影響的分析B．其他條件不變，升高溫度，總反應速率一定增大C．選擇催化劑是為了降低反應③的能壘【變式】已知：I.利用環(huán)戊二烯加氫制備環(huán)戊烯，發(fā)生如下反應：下列說法正確的是B．圖①中，50℃時，的轉(zhuǎn)化率為62%題型04催化劑對化學平衡的影響A．該方案所得氨的含量高，主要是因為使用了鐵做催化劑B．采用該方案生產(chǎn)氨氣，活化能和均減小C．該方案提高了氨的平衡體積分數(shù)，與反應溫度較低有關(guān)D．為了提高氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率和反應速率，應盡量采取較高溫度A．該反應歷程分五步進行B．降低溫度有利于提高反應物的平衡轉(zhuǎn)化率C．使用催化劑1時體系更快達到平衡狀態(tài)D．第1步是總反應的決速步題型05勒夏特列原理【典例】下列事實不能用平衡移動原理解釋的是A．工業(yè)合成氨時，選擇在500℃條件下進行C．用飽和食鹽水除去氯氣中混有的少量氯化氫D．乙醇和乙酸在濃硫酸作用下加熱制取乙酸乙酯【變式】下列措施或事實不能用勒夏特列原理解釋的是A．實驗室中常用排飽和食鹽水的方法收集氯氣B．打開可口可樂瓶塞，可產(chǎn)生大量氣泡C．工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的過程中，使用過量的空氣以提高的利用率D．H2、I2(g)、HI平衡混合氣加壓后顏色變深題型06工業(yè)合成氨反應【典例】含氮微粒在催化劑表面的部分變化過程如圖所示，下列說法不正確的是A．工業(yè)合成氨，正反應的活化能高于逆反應的活化能B．在催化劑b表面形成氮氧鍵的過程是放熱過程C．將混合氣體中的氨液化有利于合成氨反應D．反應1屬于氮的固定，反應2不是氮的固定(1)相關(guān)化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)：化學鍵946436.0390.8實驗1mnpq2np3mn4mp在合成氨過程中，需要不斷分離出氨的原因為。(填字母)a．有利于平衡正向移動

b．防止催化劑中毒

c．提高正反應速率①該反應的平衡常數(shù)(填“<”“=”或“>”)。【鞏固訓練】A．氮氣的體積分數(shù)保持不變 B．混合氣體的密度保持不變C．容器內(nèi)的氣體總壓強保持不變 D．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變D．溫度下，加入稀有氣體Ar，的平衡轉(zhuǎn)化率可能降為55%3．由下列實驗得出的結(jié)論正確的是實驗結(jié)論AB氧化性：稀硫酸>濃硫酸CDA．A B．B C．C D．D4．二氧化碳與氫氣催化合成乙烯具有重要的意義。將和按物質(zhì)的量之比加入密閉容器中，壓強為0.1MPa，反應達到平衡狀態(tài)時，各組分的物質(zhì)的量分數(shù)(x)隨溫度T的變化如下圖所示。下列說法不正確的是5．二氧化碳催化加氫可獲得，其主要反應如下：B．反應I正反應的活化能大于逆反應6．化學變化一定伴隨著能量變化。下列有關(guān)說法中正確的是已知：甲、乙為2個相同的恒容恒溫容器，經(jīng)歷相同時間后，所得產(chǎn)物的比例如表所示：容器投料反應溫度甲相同40℃乙相同80℃下列敘述錯誤的是A．相同條件下，b比a穩(wěn)定B．與80℃相比，40℃時的平衡轉(zhuǎn)化率更大D．甲、乙容器中的反應均達到平衡狀態(tài)(2)甲裝置中發(fā)生的主要反應其化學方程式為。小明同學認為該實驗設計方案有誤，甲裝置中應使用較濃的硫酸而非稀硫酸，你認為他的理由可能是。(3)已知乙裝置內(nèi)發(fā)生的反應中，S單質(zhì)的生成比消耗快。則在（1）所述的試劑用量下，在實驗開始到制備完畢這段時間內(nèi)乙裝置中可觀察到的實驗現(xiàn)象為；制備完畢后若仍舊不斷通入則會導致實驗失敗，結(jié)合離子方程式解釋實驗失敗的原因：。ⅱ.。9．能源是國民經(jīng)濟重要的物質(zhì)基礎，能源開發(fā)和有效利用是生產(chǎn)技術(shù)和生活水平的重要標志。(1)根據(jù)上面的三個方程式，可以得到。(2)二氧化碳加氫制甲醇的總反應可表示為上述反應1。該反應一般認為通過反應2和反應3來實現(xiàn)：若反應2為慢反應，下列示意圖中能體現(xiàn)上述反應能量變化的是(填標號)，判斷的理由是。A．

B．C．

D．化學鍵4137454361075回答下列問題：(1)化學上規(guī)定，通常條件下，穩(wěn)定單質(zhì)的焓（）為0，有關(guān)物質(zhì)的焓如下表所示，則，反應i的活化能(正)(逆)（填“大于”“小于”或“等于”）。物質(zhì)394242資料顯示：水可以使催化劑活化點位減少。利用計算機模擬，研究添加適量水蒸氣前后對能壘較大的反應歷程能量變化的影響，結(jié)果如圖所示（吸附在催化劑表面上的物種用*標注）：結(jié)合資料、上圖及學過的知識推測，在反應中添加水蒸氣將如何影響甲醇產(chǎn)率及產(chǎn)生這種影響的原因：（答一條）?！緩娀柧殹緽．的體積分數(shù)保持不變，說明反應處于平衡狀態(tài)D．反應Ⅱ溫度不低于600℃的原因是：低于此溫度，濃度小，反應速率慢已知：v正=k正c(CO2)c4(H2)v逆=k逆c(CH4)c2(H2O)，k正、k逆為速率常數(shù)。下列說法正確的是A．該反應的ΔH>0 B．代表lgk正曲線的是MHC．當2v正(H2)=v逆(H2O)時反應達到平衡狀態(tài) D．a(chǎn)、b、c三點中達到平衡狀態(tài)的是a、bA．< B．升高溫度，平衡正向移動A．容器Ⅱ中的平均反應速率比容器Ⅲ快B．容器Ⅰ和Ⅱ處于平衡狀態(tài)，容器Ⅲ和Ⅳ尚未平衡D．將容器Ⅳ壓縮至1L，平衡后乙烷的轉(zhuǎn)化率為50%15．二氧化碳加氫制甲烷過程中的主要反應如下：B．圖中曲線②、曲線④分別表示平衡時物質(zhì)的量、轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化C．圖中P點對應溫度下，平衡時CH4選擇性為88.9%D．450℃之后，溫度升高導致催化劑活性降低，從而導致甲烷平衡產(chǎn)率減小16．將2molC2H6和3molCO2的混合氣體置于密閉容器中可發(fā)生如下反應。反應ⅠC2H6(g)+CO2(g)?C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)

ΔH1=+177kJ·mol1

反應ⅡC2H6(g)+2CO2(g)?4CO(g)+3H2(g)

ΔH2=+430kJ·mol1在不同溫度、壓強下，該反應體系中乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率、乙烯的選擇性隨溫度變化如圖所示。下列說法不正確的是A．p1<p2B．C2H4的選擇性下降的原因可能是溫度升高反應II平衡正向移動的程度大于反應IC．210℃、p1條件下，平衡時體系中生成CO的物質(zhì)的量為1.6molD．降低溫度有利于提高平衡體系中乙烯的物質(zhì)的量17．高溫裂解轉(zhuǎn)化為和硫蒸氣。維持體系壓強為100kPa，反應在不同溫度下達到平衡時，混合氣體中各組分的體積分數(shù)如圖所示。下列說法錯誤的是B．曲線c表示的體積分數(shù)C．恒定溫度，增大壓強可使該反應平衡轉(zhuǎn)化率降低已知：物質(zhì)(25℃時)(g)CO(g)39424275111回答下列問題：①下列有關(guān)說法不正確的是。C．當反應進行一段時間后，出口氣體中甲烷的含量開始上升時，開始通入氮氣排空反應器中甲烷，再通入空氣可實現(xiàn)載氧體的再生19．揮發(fā)性有機化合物(VOCs)的減排與控制已成為我國當前階段大氣污染治理的重點工作之一，通過催化氧化法去除其中乙酸乙酯(EA)的過程如下：(1)一定溫度下，將不同量的原料通入恒壓密閉容器中只發(fā)生反應I，平衡時熱量變化如表所示：實驗編號初始投料平衡時熱量變化①0.10.50.00.0放出②0.00.00.20.3吸收③0.00.00.20.2吸收20．I．工業(yè)合成氨是人類科學技術(shù)的一項重大突破，1909年，由德國化學家哈伯經(jīng)過反復的實驗研究后發(fā)現(xiàn)，為了把哈伯合成氨的實驗室方法轉(zhuǎn)化為規(guī)?；墓I(yè)生產(chǎn)，德國工程師博施改進了哈伯首創(chuàng)的高壓合成氨，找到了合適的氧化鐵型催化劑，使合成氨生產(chǎn)工業(yè)化，稱為“哈伯博施法”。其反應為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。回答下列問題：(1)合成氨反應在常溫下(填“能”或“不能”)自發(fā)。(2)溫(填“高”或“低”，下同)有利于提高反應速率，溫有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，綜合考慮催化劑(鐵觸媒)活性等因素，工業(yè)常采用400～500℃。針對以氮氣作為氮源的合成氨反應速率與平衡產(chǎn)率的矛盾，科學家提出了兩種解決方案。(