教学设计

班级 　高二 科目 化学　 上课时间 　 执教者 高二备课组 课题 第3课时　影响化学平衡移动的因素(二) 温度、催化剂对化学平衡移动的影响 教学

目标 知识与技能：

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.掌握用图像表示化学平衡移动的方法，并会判断化学平衡移动的方向。

过程与方法：

通过实验探究温度对化学平衡的影响，培养学生利用实验探究分析、解决问题的能力

情感、态度与价值观：

培养学生透过现象看本质的科学与科学素养 教学

重难点 教学重点：温度对化学平衡的影响。

教学难点：化学平衡移动原理的应用 教学过程 一　温度对化学平衡移动的影响

1.按表中实验步骤要求完成实验，观察实验现象，填写下表：

实验原理 实验步骤 实验现象 热水中混合气体颜色加深；

冰水中混合气体颜色变浅 实验结论 混合气体受热颜色加深，说明NO2浓度增大，即平衡向逆反应方向移动；混合气体被冷却时颜色变浅，说明NO2浓度减小，即平衡向正反应方向移动

2.已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)　m＋n

(1)图①表示的温度变化是升高，平衡移动方向是向逆反应方向。

(2)图②表示的温度变化是降低，平衡移动方向是向正反应方向。

(3)正反应是放热反应，逆反应是吸热反应。

归纳总结

1.温度对v放、v吸的影响规律

升温，v放、v吸均增大，但v吸增大程度大；降温，v放、v吸均减小，但v吸减小程度大。

2.温度对化学平衡移动的影响规律

当其他条件不变时：

温度升高，平衡向吸热反应方向移动；

温度降低，平衡向放热反应方向移动。

1.利用下图(a)和(b)中的信息，按图(c)装置(连接的A、B瓶中已充有NO2气体)进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的__________________________(填"深"或"浅")，其原因是______________________________________________________________________。

答案　深　H2O2分解放热，使B瓶的温度升高，2NO2(g)N2O4(g)平衡向左移动，NO2浓度增大，气体颜色加深

解析　由本小题给出的能量变化图像可知，双氧水的分解和二氧化氮生成四氧化二氮的反应都属于放热反应，由此可知(c)装置中右边烧杯的温度应高于左边烧杯的温度，温度升高，使平衡2NO2(g)N2O4(g)向左移动，所以B瓶中二氧化氮浓度增大，气体颜色加深。

2.对于①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0

②2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH>0

其中v－t图像为

(1)反应①

t1时刻改变的条件为______________________________________________________；

t2时刻改变的条件为______________________________________________________。

(2)反应②

t1时刻改变的条件为______________________________________________________；

t2时刻改变的条件为_______________________________________________________。

答案　(1)增大压强　降低温度

(2)升高温度　减小压强

解析　t1时刻反应速率增大，说明是升温或增大压强，而t2时刻反应速率又减小，说明是降温或减小压强。

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反应速率，是因为它可以降低反应所需活化能，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.对于N2＋3H22NH3反应，NH3的体积分数如图所示：

其中m表示使用催化剂情况，n表示未使用催化剂情况。

归纳总结

催化剂对化学平衡的影响

当其他条件不变时：

催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。

3.将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器，恒温下发生反应H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)　ΔH<0，平衡时Br2(g)的转化率为a；若初始条件相同，绝热下进行上述反应，平衡时Br2(g)的转化率为b。a与b的关系是(　　)

A.a>b B.a＝b C.a

答案　A

解析　该反应为放热反应，绝热下进行反应，温度升高，所以绝热平衡时转化率低于恒温平衡时转化率，即a>b。

4.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～t3 C.t3～t4 D.t5～t6

(2)t1、t3、t4改变的条件分别是

t1________________________________________________________________________；

t3________________________________________________________________________；

t4________________________________________________________________________。

答案　(1)A　(2)升高温度　使用催化剂　减小压强

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。

三　勒夏特列原理

1.向一密闭容器中通入1 mol N2、3 mol H2发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，一段时间后达到平衡，当改变下列条件后，请填写下列内容：

(1)若增大N2的浓度，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡时，氮气的浓度与改变时相比较，其变化是减小。但平衡时的浓度大于原平衡时的浓度。

(2)若升高温度，平衡移动的方向是向左移动；达新平衡时的温度与改变时相比较，其变化是降低。但平衡时的温度高于原平衡时的温度。

(3)若增大压强，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡时的压强与改变时相比较，其变化是减小。但平衡时的压强大于原平衡时的压强。

2.根据以上分析，得知如果改变影响平衡的条件之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。该结论就是勒夏特列原理。

归纳总结

1.勒夏特列原理的适用范围

化学反应平衡等所有的动态平衡。

2.对"减弱这种改变"的正确理解

(1)定性角度：用于判断平衡移动的方向。

(2)定量角度："减弱"不等于"消除"，更不是"扭转"。

5.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　C

解析　A中考查溶解平衡CO2(g)CO2(aq)，压强减小，则平衡向逆反应方向移动，形成大量气体逸出；B中考查温度、浓度、酸碱性对NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－平衡移动的影响；D中考查温度对2NO2N2O4的影响；C中颜色加深的根本原因是因为体积减小，c(I2)浓度增大，由于是等体反应，不涉及平衡的移动，则不能用勒夏特列原理解释。

6.反应X(g)＋Y(g)2Z(g)　ΔH<0，达到平衡时，下列说法正确的是(　　)

A.减小容器体积，平衡向右移动

B.加入催化剂，Z的产率增大

C.增大c(X)，X的转化率增大

D.降低温度，Y的转化率增大

答案　D

解析　由X(g)＋Y(g)2Z(g)　ΔH<0可知，反应前后气体分子数不变，故减小容器体积，即压强增大，平衡不移动，A项错误；加入催化剂，平衡不移动，故Z的产率不变，B项错误；增大c(X)，X的转化率减小，C项错误；降低温度，平衡向放热反应方向(正向)移动，Y的转化率增大，D项正确。

1.反应2A(g)2B(g)＋E(g)　ΔH>0，达到平衡时，要使正反应速率降低，A的浓度增大，应采取的措施是(　　)

A.加压 B.降温 C.减小E的浓度 D.加催化剂

答案　B

解析　加压，使v正增大，平衡向左移，A的浓度增大，A错误；降温，v正减小，平衡向左移，c(A)增大，B正确；减小E的浓度，平衡向右移，c(A)减小，C错误；加入催化剂，v正增大，平衡不移动，c(A)不变，D错误。

2.合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为

CO(g)＋H2O(g)\s\up7(催化剂(催化剂)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0

反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是(　　)

A.增加压强 B.降低温度

C.增大CO 的浓度 D.更换催化剂

答案　B

解析　一般来说，有两种及两种以上反应物的可逆反应中，在其他条件不变时，增大其中一种反应物的浓度，能使其他反应物的转化率升高，但其本身的转化率反而降低，故C项错误；A项，因该反应为反应前后气体物质的量相等的反应，故增加压强只能缩短反应达到平衡的时间，并不能使该平衡发生移动，因而无法提高CO的转化率；B项，因该反应为放热反应，降低温度能使平衡向右移动，从而提高CO的转化率；D项，催化剂只能影响化学反应的速率，改变可逆反应达到平衡的时间，不能提高CO的转化率。

3.某温度下，对可逆反应：2X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s)　ΔH>0，则下列叙述正确的是(　　)

A.加入少量W，逆反应速率增大

B.升高温度时，正反应速率增大，逆反应速率减小

C.压强不变，充入与反应体系不反应的N2，Z的物质的量减少

D.平衡后加入X，上述反应的ΔH增大

答案　C

解析　加少量固体W，逆反应速率不变，A项不正确；升温，v正和v逆都增大，B项不正确；压强不变，充入不反应气体N2，容器体积变大，平衡向左移动，Z的物质的量减少，C项正确；平衡后加入X，平衡右移，但ΔH表示2 mol X(g)和1 mol Y(g)完全反应时的热效应，故ΔH不变，D项不正确。

4.下图所示的直型石英玻璃封管中充有CO气体，左端放置不纯的镍(Ni)粉。在一定条件下，Ni可以与CO(g)发生如下反应：

Ni(s)＋4CO(g)323～353 K453～473 KNi(CO)4(g)　ΔH＜0，但Ni粉中的杂质不与CO(g)发生反应，玻璃管内左右两端的温度分别稳定在350 K和470 K，经过足够长时间后，右端的主要物质是(　　)

A.纯Ni(s)和Ni(CO)4(g)

B.纯Ni(s)和CO(g)

C.不纯Ni(s)和CO(g)

D.不纯Ni(s)和Ni(CO)4(g)

答案　B

解析　温度升高，平衡左移，生成Ni和CO，由于右端温度稳定在470 K，所以右端主要物质是纯Ni(s)和CO(g)。

5.在体积为1 L的溶液中，反应A＋2BC分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(A)＝0.100 mol·L－1、c(B)＝0.200 mol·L－1及c(C)＝0 mol·L－1。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。

请回答下列问题：

(1)与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：

②_______________________________________________________________________；

③_______________________________________________________________________。

(2)实验②平衡时B的转化率为________；实验③平衡时C的浓度为________。

(3)该反应的ΔH________0，其判断理由是_____________________________________

________________________________________________________________________。

(4)该反应进行到4.0 min时的平均反应速率：

实验②：v(B)＝________；

实验③：v(C)＝________。

答案　(1)②加催化剂；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度未变　③温度升高；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度减小　(2)40%(或0.4)　0.060 mol·L－1

(3)>　温度升高平衡向正反应方向移动，故该反应是吸热反应　(4)0.014 mol·L－1·min－1　0.009 mol·L－1·min－1

解析　(1)②使用了(正)催化剂；理由：因为从图可看出，两者最终的平衡浓度相同，即最终的平衡状态相同，而②比①所需要的时间短，显然反应速率加快了，故由影响反应速率和影响平衡的因素可知是加入了(正)催化剂。③升高温度；理由：因为该反应是在溶液中进行的反应，所以不可能是改变压强引起速率的改变，又由于各物质起始浓度相同，故不可能是改变浓度影响反应速率，再由于③和①相比达到平衡所需时间短，平衡时浓度更小，故不可能是使用催化剂，故改变条件只能是升高温度。

(2)②中达到平衡时A转化了0.040 mol，由反应计量数可知B转化了0.080 mol，所以B的转化率为×100%＝40.0%；同样在③中A转化了0.060 mol，则生成C为0.060 mol，体积不变，即平衡时 c(C)＝0.060 mol·L－1。

(3)ΔH＞0；理由：由③和①进行对比可知升高温度后A的平衡浓度减小，即A的转化率升高，平衡向正反应方向移动，所以正反应是吸热反应，ΔH>0。

(4)从图上读数，反应进行到4.0 min时，实验②中A的浓度为0.072 mol·L－1，则Δc(A)＝0.100 mol·L－1－0.072 mol·L－1＝0.028 mol·L－1，v(A)＝Δc(A)/Δt＝＝0.007 mol·L－1·min－1，所以vB＝2vA＝0.014 mol·L－1·min－1；反应进行到4.0 min实验③中A的浓度为0.064 mol·L－1，Δc′(A)＝0.100 mol·L－1－0.064 mol·L－1＝0.036 mol·L－1，v′(A)＝Δc′(A)/Δt＝＝0.009 mol·L－1·min－1，所以v(C)＝v(A)＝0.009 mol·L－1·min－1。