第2章 第2节 第3课时 反应条件对化学平衡的影响(一)学案（含答案）-高中化学鲁科版选择性必修1

第3课时　反应条件对化学平衡的影响(一)
[学习目标]　1.从变化的角度认识化学平衡移动，即可逆反应达到平衡后改变条件，平衡将会发生移动而建立新的平衡。2.通过实验论证说明温度、催化剂的改变对化学平衡移动的影响，并能运用影响规律推测平衡移动方向及相关物理量的变化。
[重点难点]　1.温度、催化剂对化学平衡移动的影响。2.理解化学平衡移动的概念和条件。
　　　　　　　化学平衡移动
导学
1．化学平衡移动的概念
化学平衡是在一定条件下建立起来的。受温度、压强或浓度变化的影响，化学反应由一种平衡状态变为另一种平衡状态的过程，称为化学平衡移动。
2．化学平衡移动的实质
平衡遭到破坏导致v正≠v逆，致使平衡变为另一状态。
3.化学平衡移动的过程分析
4．化学平衡移动方向的判断
条件改变
导思
判断正误
(1)反应混合物各组分百分含量发生改变，化学平衡一定发生了移动(　　)
(2)外界条件的改变引起浓度商或化学平衡常数改变，则平衡一定发生移动(　　)
(3)平衡移动，平衡常数不一定改变，但平衡常数改变，平衡一定发生移动(　　)
(4)外界条件发生变化，化学平衡不一定移动(　　)
答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)√
导练
在一定温度和催化剂存在下，向1 L密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2发生反应：CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)，当CO2的平衡转化率为50%时，产物甲醇的体积分数为______，该温度下，正反应的平衡常数K＝________。若向容器中再充入0.5 mol H2和0.5 mol H2O(g)，其他条件不变时平衡________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
答案　16.7%　0.148 mol－2·L2　正向
解析　在一定温度和催化剂存在下，向1 L密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2发生反应，当CO2的平衡转化率为50%时：
　　　　　　CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)
开始/mol　　1　　　　3　　　　0　　　　　0
转化/mol　　0.5　　　1.5　　　0.5　　　　0.5
平衡/mol　　0.5　　　1.5　　　0.5　　　　0.5
产物甲醇的体积分数为×100%≈16.7%；
该温度下，正反应的平衡常数K＝ mol－2·L2≈0.148 mol－2·L2；
若向容器中再充入0.5 mol H2和0.5 mol H2O(g)，
Q＝ mol－2·L2＝0.125 mol－2·L2＜K，其他条件不变时平衡正向移动。
　　　　　　　温度对化学平衡的影响
导学
1．温度与化学平衡常数的关系
温度变化 反应焓变ΔH 平衡常数K
升高 ＞0 增大
＜0 减小
降低 ＞0 减小
＜0 增大
2.预测温度对化学平衡的影响
在容积一定的密闭容器中，化学反应mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)　ΔH＞0，达到平衡时：
(1)若升高温度，K增大，平衡正向移动，c(A)减小，反应物B的转化率增大，混合气体的密度不变。
(2)若降低温度，K减小，平衡逆向移动，反应产物C、D的浓度减小，混合气体的密度不变。
3．实验探究
实验原理 2NO2(g)??N2O4(g) (红棕色)　　(无色) ΔH＝－57.2 kJ·mol－1
实验装置
实验现象 热水中红棕色加深；冷水中红棕色变浅
实验结论 体系受热颜色加深，说明c(NO2)增大，即平衡向逆反应(吸热)方向移动；体系冷却颜色变浅，说明c(NO2)减小，即平衡向正反应(放热)方向移动
4.温度对化学平衡移动的影响规律
提醒　任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。
导思
1．在一定条件下的密闭容器，发生反应：N2O4(g)??2NO2(g)　ΔH＞0，达到平衡时：
(1)降低温度，该反应的平衡常数减小(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。
(2)升高温度，NO2的体积分数增大，混合气体的平均摩尔质量减小。
2．判断正误
(1)温度可以影响任意可逆反应的化学平衡状态(　　)
(2)升高温度，反应速率加快，化学平衡正向移动(　　)
(3)升高温度，反应速率加快，但反应物的转化率可能降低(　　)
(4)C(s)＋CO2(g)??2CO(g)　ΔH>0，其他条件不变时，升高温度，反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大(　　)
(5)催化剂能加快反应速率，提高单位时间内的产量，也能提高反应物的平衡转化率(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×
拓展延伸　催化剂对化学平衡无影响，因为催化剂不能改变平衡常数，也不能改变平衡状态时反应混合物的组成，K与Q都不改变，即Q＝K，因而平衡不移动。催化剂虽然不能使平衡移动，但能缩短到达平衡的时间。
导练
1．在某温度下，反应ClF(g)＋F2(g)??ClF3(g)　ΔH＝＋268 kJ·mol－1，在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是(　　)
A．升高温度，K不变，平衡向正反应方向移动
B．升高温度，平衡常数减小
C．升高温度，平衡向正反应方向移动，F2的转化率提高
D．降低温度，ClF3的产率提高
答案　C
解析　由于该反应正向吸热，升高温度，K增大，平衡正向移动，F2的转化率提高。
2．在固定体积的密闭容器中，发生如下反应：H2(g)＋Br2(g)??2HBr(g)　ΔH＜0，达到化学平衡状态且其他条件不变时，下列说法不正确的是(　　)
A．如果升高温度，平衡混合物的颜色加深
B．如果降低温度，平衡正向移动
C．如果降低温度，K减小
D．不论是升高温度还是降低温度，混合气体的密度均不变
答案　C
解析　该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，Br2(g)的浓度增大，因此混合物的颜色加深，A不符合题意；降低温度，平衡向放热反应方向移动，B不符合题意；降低温度，平衡正向移动，K增大，C符合题意；D项，不论平衡向哪个方向移动，气体的总质量均不变，由于容器的体积不变，混合气体的密度不变，D不符合题意。
1．已知N2O4(无色)??2NO2(红棕色)。现有如图所示的三个烧瓶，分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中：在Ⅰ中加入无水CaO，在Ⅲ中加入NH4Cl晶体，Ⅱ中不加其他任何物质，发现Ⅰ中红棕色变深，Ⅲ中红棕色变浅，下列叙述正确的是(　　)
A．CaO溶于水时吸收热量
B．该反应的ΔH>0
C．NH4Cl溶于水时放出热量
D．烧瓶Ⅲ中气体的压强减小
答案　BD
解析　Ⅰ中红棕色变深，说明N2O4??2NO2平衡右移，该反应吸热，升高温度，平衡向正反应方向移动，所以CaO溶于水放热，故A错误；升高温度，平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，ΔH>0，故B正确；Ⅲ中变浅，N2O4??2NO2平衡左移，说明NH4Cl溶于水时吸热，故C错误；烧瓶Ⅲ中温度降低，N2O4??2NO2平衡左移，气体的总物质的量减少，压强减小，故D正确。
2．关节炎发作一般在寒冷季节，原因是关节滑液中形成了尿酸钠晶体(NaUr)，易诱发关节疼痛，其化学机理是①HUr(aq)＋H2O(l)??Ur－(aq)＋H3O＋(aq)　②Ur－(aq)＋Na＋(aq)??NaUr(s)　ΔH。下列叙述错误的是(　　)
A．降低温度，反应②平衡正向移动
B．反应②正方向是吸热反应
C．降低关节滑液中HUr及Na＋含量是治疗方法之一
D．关节保暖可以缓解疼痛，原理是反应②平衡逆向移动
答案　B
解析　由题意知，寒冷季节即降温使反应②平衡正向移动形成NaUr(s)，所以反应②正向为放热反应，要减少NaUr(s)，应使反应②平衡逆向移动。
3．在体积一定的密闭容器中，反应Fe(s)＋CO2(g)??FeO(s)＋CO(g)达到平衡。该反应的平衡常数K与温度的关系如下表所示：
温度/℃ 500 700 900
K 1.00 1.47 2.40
(1)该反应的化学平衡常数表达式是___________________________________________。
(2)该反应是______(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)若升高温度，CO2转化率的变化是__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。
(4)若降低温度，混合气体的密度________。
答案　(1)K＝　(2)吸热　(3)增大　(4)增大
解析　由表格中数据可知，温度升高，K增大，推知温度升高平衡向正反应方向移动，故此反应的正反应为吸热反应。