資源簡介

2.3 第1課時　濃度、壓強變化對化學平衡的影響
【學習目標】
1.了解化學平衡移動的概念,會根據速率變化判斷化學平衡移動的方向。
2.通過實驗探究,了解濃度、壓強的改變對化學平衡移動的影響,并能夠利用這些因素的影響正確判斷化學平衡移動的方向。
3.了解濃度商的概念,學會根據濃度商、平衡常數判斷化學平衡移動的方向。
【合作探究】
任務1　探究濃度變化對化學平衡的影響
【學習情境】
德國化學家弗雷茲·哈伯用N2和 H2直接合成氨氣:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4kJ·mol-1。這是一個放熱反應,但當產生少量氨氣后,反應就達到了平衡狀態。哈伯和他的合作者希望通過影響化學平衡移動來增加平衡時氨氣的產量。他們研制出一套切實可行的方案來合成氨氣,人們稱該過程為合成氨工藝或哈伯工藝。如今,合成氨工藝成為人工固氮最重要的途徑,用該工藝制造的氮肥使全球數以億計的人免于饑餓。改變哪些條件可以使該平衡向著生成氨的方向移動呢
【新知生成】
1.化學平衡移動的定義
當平衡體系條件改變時,原有平衡狀態被　　　,一段時間后會達到　　　　平衡狀態。從一個平衡狀態變為另一個平衡狀態,稱為化學平衡的移動。
2.化學平衡移動圖示
3.濃度變化對化學平衡的影響
當其他條件不變時:
(1)c(反應物)增大或c(生成物)減小,平衡向　　　　　　方向移動。
(2)c(反應物)減小或c(生成物)增大,平衡向　　　　　　方向移動。
【答案】1.破壞　新的　3.(1)正反應　(2)逆反應
【活動探究】
1.實驗探究濃度對化學平衡的影響
已知黃色的鉻酸根離子(Cr)和橙色的重鉻酸根離子(Cr2)在溶液中存在如下平衡:
2Cr+2H+Cr2+H2O
填寫下表。
實驗步驟 實驗現象 結論
(1)向試管中加入4 mL 0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液,再滴加數滴1 mol·L-1HNO3溶液,觀察溶液顏色的變化 在其他條件不變時,增大反應物的濃度,平衡　　移動
(2)將上述溶液分成兩份,向其中一份中滴加1 mol·L-1NaOH溶液,觀察溶液顏色的變化,并與另一份溶液作對比 在其他條件不變時,減小反應物的濃度,平衡　　移動
　　2.用濃度商、平衡常數分析濃度對化學平衡移動的影響
判斷化學平衡移動的方向:對于化學反應aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意狀態,濃度商Qc=。
當Qc=K時:體系處于平衡狀態,v正　　v逆;
當Qc當Qc>K時:平衡向　　　　方向移動,v正　　v逆。
(1)Qc　　　,則Qc　　　K,平衡向　　　　方向移動
(2)Qc　　　,則Qc　　　K,平衡向　　　　方向移動
(3)用v-t圖像分析濃度變化對正、逆反應速率的影響
已知反應:mA(g)+nB(g)pC(g),當反應達到平衡后,有關物質的濃度發生改變,其反應速率的變化曲線分別如圖所示:
①　　　②
③　　　④
填寫下表:
序號 改變條件 v'正　　(填“>”或“<”)v'逆 平衡移動方向
①
②
③
④
　　【答案】1.(1)溶液由黃色變為橙色　正向　(2)溶液由橙色變為黃色　逆向　2.=　正反應　>　逆反應　<　(1)減小　<　正反應　(2)增大　>　逆反應　(3)①增大反應物濃度　>　正反應　②減小生成物濃度　>　正反應　③增大生成物濃度　<　逆反應
④減小反應物濃度　<　逆反應
【核心突破】
典例1　一定溫度下,反應I2(g)+H2(g)2HI(g)在密閉容器中達到平衡時,測得c(I2)=c(H2)=0.11 mmol·L-1,c(HI)=0.78 mmol·L-1。相同溫度下,按下列4組初始濃度進行實驗,反應逆向進行的是(　　)(注:1 mmol·L-1=10-3 mol·L-1)
選項 A B C D
c(I2)/(mmol·L-1) 0.44 0.22 2.00 0.11
c(H2)/(mmol·L-1) 0.44 0.22 2.00 0.44
c(HI)/(mmol·L-1) 4.00 1.56 2.00 1.56
　　【解析】此溫度下平衡常數K==≈50.28,Qc=≈82.64,Qc>K,反應逆向進行,A項正確;Qc=≈50.28,Qc=K,反應處于平衡狀態,B項錯誤;Qc==1,Qc【答案】A
方法技巧
1.濃度對化學平衡移動的影響中的“濃度”是指與反應有關的氣體或溶液中參加反應的離子的濃度。
2.對于離子平衡體系,注意離子濃度的改變方式,排除不參與反應的離子干擾。
3.固體或純液體的濃度是常數,改變固體或純液體的量并不影響v正、v逆的大小,平衡不移動。
4.反應速率——時間圖像中出現“漸變”時,可判斷是濃度變化的影響。
5.濃度變化對平衡移動影響在實際生產中的應用:工業上用適當增加相對廉價的反應物或及時分離出生成物的方法提高產量、降低生產成本。
6.在一定溫度下,可用濃度商、平衡常數判斷化學反應進行的方向,正、逆反應速率的大小。
訓練1　反應Fe3++3SCN-Fe(SCN)3達到平衡后,其他條件不變時,下列措施能使平衡向正反應方向移動的是(　　)
A.增大Fe3+濃度　　　　
B.減小SCN-濃度
C.增大Fe(SCN)3濃度
D.滴加NaOH溶液
【解析】增大反應物Fe3+、SCN-濃度或減少生成物Fe(SCN)3濃度,都可以使平衡向正反應移動,滴加NaOH溶液,NaOH溶液與Fe3+反應生成Fe(OH)3,Fe3+濃度降低,平衡向逆反應方向移動。
【答案】A
訓練2　已知800℃時,化學反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)達到平衡,K=1。試推斷在下列情況下,該平衡移動的方向,填寫下表。
序 號 c(CO)/ (mol·L-1) c(H2O)/ (mol·L-1) c(CO2)/ (mol·L-1) c(H2)/ (mol·L-1) 平衡移動 的方向
1 0.3 0.5 0.4 0.4
2 1.0 0.3 0.5 0.6
3 0.8 1.6 0.7 1.7
　　【答案】1.逆向　2.不移動　3.正向
任務2　探究壓強變化對化學平衡的影響
【新知生成】
壓強變化對化學平衡的影響規律
在其他條件不變時:
(1)增大壓強,化學平衡向氣體物質分子數　　　　的方向移動。
(2)減小壓強,化學平衡向氣體物質分子數　　　　的方向移動。
(3)對于反應前后氣體分子數目不變的反應,改變壓強平衡　　　　　。
(4)充入不參加反應的氣體,如果是恒溫恒容,充入氣體使壓強增大,實際上參加反應氣體的濃度　　　　,v正　　　　,v逆　　　　,平衡不移動。若是恒溫恒壓,充入氣體保持壓強不變,實際上參加反應氣體的濃度　　　　,v正　　　　,v逆　　　　,平衡向　　　　方向移動。
【答案】(1)減少　(2)增多　(3)不移動　(4)不變　不變
不變　變小　變小　變小　氣體分子數增大的
【活動探究】
1.下圖是在合成氨過程中測得的不同溫度、壓強下反應達到平衡時氨在體系中的物質的量分數。試分析壓強改變對合成氨平衡的影響。(氮氣、氫氣起始物質的量之比為1∶3)。
【答案】增大壓強,氨的物質的量分數增大,平衡正向移動。
2.實驗探究壓強對化學平衡的影響
按表中實驗步驟完成實驗,觀察實驗現象,將有關實驗現象及結論填入表中:
實驗原理
實驗步驟
活塞Ⅱ處→Ⅰ處, 壓強增大 活塞Ⅰ處→Ⅱ處, 壓強減小
實驗現象 混合氣體的顏色先　　　又逐漸　　　　 混合氣體的顏色先　　　　又逐漸　　　　
實驗結論 活塞往里推,體積減小,壓強　　　　,c(NO2)增大,顏色變深,但顏色又變淺,說明c(NO2)減小,平衡向　　　　方向移動。 活塞往外拉,體積增大,壓強　　　　,c(NO2)減小,顏色變淺,但氣體顏色又變深,說明c(NO2)增大,平衡向　　　　方向移動
　　【答案】變深　變淺　變淺　變深　增大　正反應　減小
逆反應
3.用v-t圖像分析壓強變化對正、逆反應速率的影響
(1)對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)　m+nt1時刻,增大容積,壓強　　　　,v'正、v'逆均減小,體積縮小方向的v'逆減小幅度更大,則v'正　　　　v'逆,平衡向　　　　方向移動。
t1時刻,縮小容積,壓強　　　　,v'正、v'逆均增大,體積縮小方向的v'逆增大幅度更大,則v'逆　　　　v'正,平衡向　　　　方向移動。
(2)對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)　m+n=p,當反應達到平衡后,其他條件不變,在t1時刻改變壓強,圖像如下:
t1時刻,若縮小容積,壓強增大,v'正、v'逆均增大,且v'正　　　　v'逆,平衡　　　　移動,如圖上線。t1時刻,若增大容積,壓強減小,v'正、v'逆均減小,且v'正　　　　v'逆,平衡　　　　移動,如圖下線。
【答案】(1)減小　>　正反應　增大　>　逆反應　(2)=　不　=　不
【核心突破】
典例2　在密閉容器中,反應xA(g)+yB(g)zC(g),在一定條件下達到平衡狀態,試回答下列問題:
(1)若x+y>z,縮小體積,增大壓強,則平衡向　　　　方向移動。
(2)若保持體積不變,通入He,則平衡　　　　移動。
(3)若保持壓強不變,通入He,平衡向正反應方向移動,則x、y、z的關系為　　　　　　　。
(4)若x+y=z,縮小體積,增大壓強,則平衡　　　移動。
【答案】(1)正反應　(2)不　(3)x+y歸納總結：
(1)壓強對平衡移動的影響:只適用于有氣體參與的反應。對于只涉及固體或液體的反應,壓強的影響不予考慮。
(2)壓強是否能使化學平衡發生移動,要看壓強改變是否使氣體濃度發生改變,從而使v'正≠v'逆。
(3)充入“惰性”氣體對化學平衡的影響
①恒容時,通入“惰性”氣體,壓強增大,平衡不移動;恒壓時,通入“惰性”氣體,體積增大,平衡向氣體體積增大的方向移動。
②對于反應前后氣體體積相等的反應[如H2(g)+I2(g)2HI(g)],當向平衡體系中充入“惰性”氣體時,平衡不移動。
訓練3　一定溫度下的密閉容器中,反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)達到平衡。縮小容器容積,對反應產生影響的敘述不正確的是(　　)
A.使平衡常數K增大
B.使平衡向正反應方向移動
C.使SO3的濃度增大
D.使正反應速率大于逆反應速率
【答案】A
訓練4　一定條件下,某可逆反應在密閉容器中建立化學平衡,在t1時刻改變某一個條件,建立新的平衡,其v-t圖像如下:
A B
C D
(1)對于反應:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),t1時刻縮小容器體積,其圖像為　　　　(填字母),平衡　　　　　　(填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”)移動。
(2)對于反應2NH3(g)N2(g)+3H2(g),t1時刻增大容器體積,其圖像為　　　　(填字母),平衡　　　　　　(填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”)移動。
(3)對于反應H2(g)+I2(g)2HI(g),t1時刻縮小容器體積,其圖像為　　　　(填字母),平衡　　　　　　　(填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”)移動。
【答案】(1)D　向正反應方向　(2)C　向正反應方向　(3)A　不
課堂小結
【隨堂檢測】
1.在一密閉容器中發生反應2A(g)+2B(g)C(s)+3D(g)
ΔH<0,達到平衡時采取下列措施,可以使正反應速率v正增大、D的物質的量濃度c(D)也增大的是(　　)
A.移走少量C
B.擴大容積,減小壓強
C.縮小容積,增大壓強
D.體積不變,充入惰性氣體
【解析】A項,C為固體,改變其量,對反應速率無影響,錯誤;B項,擴大容積,v正減小,c(D)也減小,錯誤;C項,縮小容積,濃度增大,速率也增大,平衡右移,c(D)也增大,正確;D項,體積不變,充入惰性氣體,反應物濃度不變,速率不變,平衡不移動,錯誤。
【答案】C
2.在一定溫度下,CO與H2的混合氣體在催化劑作用下發生反應生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。平衡后將容器的容積壓縮到原來的一半,其他條件不變,對平衡體系產生的影響是(　　)
A.c(H2)減小
B.正反應速率加快,逆反應速率減慢
C.反應物的轉化率增大
D.重新平衡增大
【答案】C
3.K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2(橙色)+H2O(黃色)+2H+。用K2Cr2O7溶液進行下列實驗。下列說法錯誤的是(　　)
A.①中Cr2和濃度相等說明反應達平衡
B.①中溶液橙色加深,③中溶液變黃
C.②中Cr2被C2H5OH還原為Cr3+
D.若向④中加入70%H2SO4溶液至過量,溶液變為綠色
【答案】A
4.利用平衡常數可判斷反應進行的方向。
(1)CH4可用于制備氫氣:CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165.0 kJ·mo1-1。830℃時,該反應的平衡常數K=1.2,該溫度下,測得密閉容器中各物質的濃度為c(CH4)=2.0 mol·L-1、c(H2O)=4.0 mol·L-1、c(CO2)=2.0 mol·L-1、c(H2)=2.0 mol·L-1,則此時v正　　　　(填“>”、“<”或“=”)v逆。
(2)已知2500K時,CO(g)+O2(g)CO2(g)+O(g)
ΔH=-33.5 kJ·mo1-1的平衡常數為0.40。某時刻該反應體系中各物質濃度滿足:c(CO)·c(O2)=c(CO2)·c(O),則此時反應　　　　　　(填“向左”或“向右”)進行。
【解析】(1)該時刻Qc==1<1.2,所以正反應速率大于逆反應速率。(2)某時刻該反應體系中各物質濃度滿足:c(CO)·c(O2)=c(CO2)·c(O),則Qc==1>K=0.40,則反應向左進行。
【答案】(1)>　(2)向左
2

展開更多......

收起↑