第二章 第二节 第4课时 温度、催化剂对化学平衡的影响 勒夏特列原理 学案 （含答案）—2023-2024学年（人教版2019）高中化学选择性必修1
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| 名称 | 第二章 第二节 第4课时 温度、催化剂对化学平衡的影响 勒夏特列原理 学案 （含答案）—2023-2024学年（人教版2019）高中化学选择性必修1 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 325.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-09-06 22:57:45 | ||
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文档简介
第4课时 温度、催化剂对化学平衡的影响 勒夏特列原理
[核心素养发展目标]
1.从变化的角度认识化学平衡的移动，即可逆反应达到平衡后，温度改变，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，构建分析判断化学平衡移动方向的思维模型(勒夏特列原理)。
一、温度、催化剂对化学平衡的影响
1．温度对化学平衡的影响
(1)实验探究温度对化学平衡的影响
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 2NO2 g (N2O4 g 红棕色 无色 ΔH＝－56.9 kJ·mol－1
实验 步骤
实验 现象 热水中混合气体颜色________； 冰水中混合气体颜色________
实验 结论 混合气体受热时颜色________，说明NO2浓度________，即平衡向______方向移动；混合气体被冷却时颜色________，说明NO2浓度______，即平衡向________方向移动
(2)温度对化学平衡的影响规律
当其他条件不变时，升高温度，会使化学平衡向____________的方向移动；降低温度，会使化学平衡向____________的方向移动。
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。
(3)用v－t图像分析温度对化学平衡的影响
已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g) ΔH＜0，当反应达到平衡后，若改变温度，其反应速率的变化曲线分别如图所示。
①t1时刻，升高温度，v正′、v逆′均增大，但吸热反应方向的v逆′增大幅度大，则v逆′＞v正′，平衡向__________方向移动(如图1)。
②t1时刻，降低温度，v正′、v逆′均减小，但吸热反应方向的v逆′减小幅度大，则v正′＞v逆′，平衡向__________方向移动(如图2)。
2．催化剂对化学平衡的影响
(1)催化剂对化学平衡的影响规律
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。
(2)用v－t图像分析催化剂对化学平衡的影响
t1时刻，加入催化剂，v正′、v逆′同等倍数增大，则v正′＝v逆′，平衡不移动(如图3)。
提醒 一般说的催化剂都是指的正催化剂，即可以加快反应速率。特殊情况下，也可使用负催化剂，减慢反应速率。
(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，化学平衡向正反应方向移动( )
(3)升高温度，反应速率加快，但反应物的转化率可能降低( )
(4)升高温度，化学平衡常数一定增大( )
(5)对于可逆反应，改变外界条件使平衡向正反应方向移动，平衡常数一定增大( )
(6)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( )
(7)催化剂能加快反应速率，提高物质单位时间内的产量，也能提高反应物的转化率( )
1．在已建立平衡的体系中，改变温度，化学平衡是否移动？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2．若反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的条件改变，平衡不移动但反应速率加快，改变的条件一定是使用催化剂吗？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3．催化剂对化学平衡没有影响，工业生产往往使用催化剂，其目的是什么？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1．在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0。某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是( )
A．图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B．图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C．图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化剂效率比乙高
D．图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高
2．煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及热值等问题。
已知CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常数随温度的变化如表所示：
温度/℃ 400 500 830 1 000
平衡常数K 10 9 1 0.6
请回答下列问题：
(1)上述反应的正反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：
5c(CO2)·c(H2)＝3c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________。
(3)830 ℃时，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中反应向正反应方向进行的有______(填字母)。
A B C D
n(CO2)/mol 3 1 0 1
n(H2)/mol 2 1 0 1
n(CO)/mol 1 2 3 0.5
n(H2O)/mol 5 2 3 2
(4)在830 ℃时，在2 L的密闭容器中加入4 mol CO(g)和6 mol H2O(g)达到平衡时，CO的转化率是________。
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
二、勒夏特列原理
1．勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够________这种改变的方向移动。
2．适用范围及应用
(1)勒夏特列原理适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。
(2)勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消除，而只能减弱。
对于以下体系，增大压强
混合气体颜色先加深，后变浅。但比原平衡时颜色深。
(1)对于可逆反应，升高温度，若v正增大，则v逆减小，平衡正向移动( )
(2)勒夏特列原理适用于所有的动态平衡( )
(3)其他条件不变，若增大某反应物的浓度，则平衡向减少该物质浓度的方向移动，最终该物质的浓度减小( )
(4)光照时，氯水颜色变浅，可用勒夏特列原理解释( )
1．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是____(填字母)。
A．溴水中存在如下平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入NaOH溶液后颜色变浅
B．对2H2O22H2O＋O2的反应，使用MnO2可加快制备O2的反应速率
C．反应：CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)
ΔH<0，升高温度，平衡向逆反应方向移动
D．合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，为使氨的产率提高，理论上应采取低温高压的措施
E．H2(g)＋I2(g)2HI(g)，缩小体积加压颜色加深
2．在一密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，在某一时刻达到平衡，测得c(N2)＝1 mol·L－1，容器内压强为p，温度为T。
(1)再向容器中通入N2，使其浓度变为2 mol·L－1，并保持容积不变，再次达到平衡时c(N2)的范围是_________________________。
(2)将容器体积缩小至平衡时的一半，并保持温度不变，再次达到平衡时压强p′的范围是_____________________________________________________。
(3)迅速升温至T1，并保持容积不变，且不与外界进行热交换，再次达到平衡时，温度T′的范围是________________________________________________________________________。
1．对可逆反应：2A(s)＋3B(g)2C(g)＋2D(g)
ΔH<0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是( )
①增加A的量，平衡向正反应方向移动
②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v正减小
③压强增大一倍，平衡不移动，v正、v逆不变
④增大B的浓度，v正>v逆
⑤加入催化剂，平衡向正反应方向移动
A．①② B．④ C．③ D．④⑤
2．在密闭容器中进行如下反应：CO2(g)＋C(s)2CO(g) ΔH＞0，达到平衡后，若改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化。
(1)增加C(s)，则平衡__________(填“逆向移动”“正向移动”或“不移动”，下同)，c(CO2)________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。
(2)保持温度不变，增大反应容器的容积，则平衡_________，c(CO)________，n(CO)________。
(3)保持反应容器的容积和温度不变，通入He，则平衡____________，c(CO2)________。
(4)保持反应容器的容积不变，升高温度，则平衡_________，c(CO)________。
用速率分析化学平衡移动的一般思路
第4课时 温度、催化剂对化学平衡的影响 勒夏特列原理
[核心素养发展目标] 1.从变化的角度认识化学平衡的移动，即可逆反应达到平衡后，温度改变，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，构建分析判断化学平衡移动方向的思维模型(勒夏特列原理)。
一、温度、催化剂对化学平衡的影响
1．温度对化学平衡的影响
(1)实验探究温度对化学平衡的影响
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 2NO2 g (N2O4 g 红棕色 无色 ΔH＝－56.9 kJ·mol－1
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 混合气体受热时颜色加深，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)温度对化学平衡的影响规律
当其他条件不变时，升高温度，会使化学平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，会使化学平衡向放热反应的方向移动。
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。
(3)用v－t图像分析温度对化学平衡的影响
已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g) ΔH＜0，当反应达到平衡后，若改变温度，其反应速率的变化曲线分别如图所示。
①t1时刻，升高温度，v正′、v逆′均增大，但吸热反应方向的v逆′增大幅度大，则v逆′＞v正′，平衡向逆反应方向移动(如图1)。
②t1时刻，降低温度，v正′、v逆′均减小，但吸热反应方向的v逆′减小幅度大，则v正′＞v逆′，平衡向正反应方向移动(如图2)。
2．催化剂对化学平衡的影响
(1)催化剂对化学平衡的影响规律
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。
(2)用v－t图像分析催化剂对化学平衡的影响
t1时刻，加入催化剂，v正′、v逆′同等倍数增大，则v正′＝v逆′，平衡不移动(如图3)。
提醒 一般说的催化剂都是指的正催化剂，即可以加快反应速率。特殊情况下，也可使用负催化剂，减慢反应速率。
(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，化学平衡向正反应方向移动( )
(3)升高温度，反应速率加快，但反应物的转化率可能降低( )
(4)升高温度，化学平衡常数一定增大( )
(5)对于可逆反应，改变外界条件使平衡向正反应方向移动，平衡常数一定增大( )
(6)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( )
(7)催化剂能加快反应速率，提高物质单位时间内的产量，也能提高反应物的转化率( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)×
1．在已建立平衡的体系中，改变温度，化学平衡是否移动？
提示 任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任何可逆反应的化学平衡状态，都受温度的影响而发生移动。
2．若反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的条件改变，平衡不移动但反应速率加快，改变的条件一定是使用催化剂吗？
提示 若反应aA(g)＋bBcC(g)＋dD(g)的a＋b＝c＋d，改变条件，平衡不移动但反应速率加快，可能是使用催化剂，或增大压强(反应前后气体体积不变)。
3．催化剂对化学平衡没有影响，工业生产往往使用催化剂，其目的是什么？
提示 催化剂不能使化学平衡发生移动，但可以改变达到平衡所需的时间。工业生产往往使用催化剂，其目的是增大化学反应速率，提高单位时间内的产量。
1．在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0。某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是( )
A．图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B．图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C．图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化剂效率比乙高
D．图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高
答案 B
解析 A项错误，图Ⅰ改变的条件应是增大压强；B项正确，由于同等程度地加快正、逆反应速率，所以应是加入了催化剂；C项错误，由于平衡发生了移动，所以改变的条件不是加入催化剂；D项错误，改变的条件应是温度，且乙的温度高。
2．煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及热值等问题。
已知CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常数随温度的变化如表所示：
温度/℃ 400 500 830 1 000
平衡常数K 10 9 1 0.6
请回答下列问题：
(1)上述反应的正反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：
5c(CO2)·c(H2)＝3c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________。
(3)830 ℃时，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中反应向正反应方向进行的有______(填字母)。
A B C D
n(CO2)/mol 3 1 0 1
n(H2)/mol 2 1 0 1
n(CO)/mol 1 2 3 0.5
n(H2O)/mol 5 2 3 2
(4)在830 ℃时，在2 L的密闭容器中加入4 mol CO(g)和6 mol H2O(g)达到平衡时，CO的转化率是________。
答案 (1)放热 (2)1 000 ℃ (3)BC (4)60%
解析 (1)由表格可知，升温，化学平衡常数减小，故正反应为放热反应。(2)根据平衡常数的表达式知K＝0.6，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为1 000 ℃。(3)830 ℃时，化学平衡常数为1，若n(CO2)·n(H2)此要求的是B、C。(4)830 ℃时，化学平衡常数为1，设CO的转化浓度为x mol·L－1，
CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)
起始/ mol·L－1 2 3 0 0
转化/ mol·L－1 x x x x
平衡/ mol·L－1 2－x 3－x x x
平衡常数K＝＝＝1，解得x＝1.2，则CO的转化率＝×100%＝60%。
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
二、勒夏特列原理
1．勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
2．适用范围及应用
(1)勒夏特列原理适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。
(2)勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消除，而只能减弱。
对于以下体系，增大压强
混合气体颜色先加深，后变浅。但比原平衡时颜色深。
(1)对于可逆反应，升高温度，若v正增大，则v逆减小，平衡正向移动( )
(2)勒夏特列原理适用于所有的动态平衡( )
(3)其他条件不变，若增大某反应物的浓度，则平衡向减少该物质浓度的方向移动，最终该物质的浓度减小( )
(4)光照时，氯水颜色变浅，可用勒夏特列原理解释( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√
1．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是______(填字母)。
A．溴水中存在如下平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入NaOH溶液后颜色变浅
B．对2H2O22H2O＋O2的反应，使用MnO2可加快制备O2的反应速率
C．反应：CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g) ΔH<0，升高温度，平衡向逆反应方向移动
D．合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，为使氨的产率提高，理论上应采取低温高压的措施
E．H2(g)＋I2(g)2HI(g)，缩小体积加压颜色加深
答案 BE
解析 催化剂只能改变反应速率，对化学平衡的移动无影响。
2．在一密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，在某一时刻达到平衡，测得c(N2)＝1 mol·L－1，容器内压强为p，温度为T。
(1)再向容器中通入N2，使其浓度变为2 mol·L－1，并保持容积不变，再次达到平衡时c(N2)的范围是________________。
(2)将容器体积缩小至平衡时的一半，并保持温度不变，再次达到平衡时压强p′的范围是________________________________________________________________________。
(3)迅速升温至T1，并保持容积不变，且不与外界进行热交换，再次达到平衡时，温度T′的范围是________________________________________________________________________。
答案 (1)1 mol·L－11．对可逆反应：2A(s)＋3B(g)2C(g)＋2D(g) ΔH<0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是( )
①增加A的量，平衡向正反应方向移动
②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v正减小
③压强增大一倍，平衡不移动，v正、v逆不变
④增大B的浓度，v正>v逆
⑤加入催化剂，平衡向正反应方向移动
A．①② B．④ C．③ D．④⑤
答案 B
解析 ①A是固体，增大A的量对平衡无影响，错误；②升高温度，v正、v逆均增大，v逆增大的程度大，平衡向逆反应方向移动，错误；③压强增大平衡逆向移动，且v正、v逆都增大，错误；④增大B的浓度，平衡向正反应方向移动，v正>v逆，正确；⑤加入催化剂，平衡不移动，错误。
2．在密闭容器中进行如下反应：CO2(g)＋C(s)2CO(g) ΔH＞0，达到平衡后，若改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化。
(1)增加C(s)，则平衡__________(填“逆向移动”“正向移动”或“不移动”，下同)，c(CO2)________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。
(2)保持温度不变，增大反应容器的容积，则平衡_____，c(CO)________，n(CO)________。
(3)保持反应容器的容积和温度不变，通入He，则平衡________，c(CO2)________。
(4)保持反应容器的容积不变，升高温度，则平衡_____，c(CO)________。
答案 (1)不移动 不变 (2)正向移动 减小 增大 (3)不移动 不变 (4)正向移动 增大
解析 (1)C为固体，增加C的量，各物质的浓度不变，平衡不移动，c(CO2)不变。(2)增大反应容器的容积，即减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，c(CO)减小，但n(CO)增大。(3)通入He，但容积和温度不变，平衡不移动，c(CO2)不变。(4)容积不变，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即正向移动，c(CO)增大。
用速率分析化学平衡移动的一般思路
[核心素养发展目标]
1.从变化的角度认识化学平衡的移动，即可逆反应达到平衡后，温度改变，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，构建分析判断化学平衡移动方向的思维模型(勒夏特列原理)。
一、温度、催化剂对化学平衡的影响
1．温度对化学平衡的影响
(1)实验探究温度对化学平衡的影响
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 2NO2 g (N2O4 g 红棕色 无色 ΔH＝－56.9 kJ·mol－1
实验 步骤
实验 现象 热水中混合气体颜色________； 冰水中混合气体颜色________
实验 结论 混合气体受热时颜色________，说明NO2浓度________，即平衡向______方向移动；混合气体被冷却时颜色________，说明NO2浓度______，即平衡向________方向移动
(2)温度对化学平衡的影响规律
当其他条件不变时，升高温度，会使化学平衡向____________的方向移动；降低温度，会使化学平衡向____________的方向移动。
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。
(3)用v－t图像分析温度对化学平衡的影响
已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g) ΔH＜0，当反应达到平衡后，若改变温度，其反应速率的变化曲线分别如图所示。
①t1时刻，升高温度，v正′、v逆′均增大，但吸热反应方向的v逆′增大幅度大，则v逆′＞v正′，平衡向__________方向移动(如图1)。
②t1时刻，降低温度，v正′、v逆′均减小，但吸热反应方向的v逆′减小幅度大，则v正′＞v逆′，平衡向__________方向移动(如图2)。
2．催化剂对化学平衡的影响
(1)催化剂对化学平衡的影响规律
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。
(2)用v－t图像分析催化剂对化学平衡的影响
t1时刻，加入催化剂，v正′、v逆′同等倍数增大，则v正′＝v逆′，平衡不移动(如图3)。
提醒 一般说的催化剂都是指的正催化剂，即可以加快反应速率。特殊情况下，也可使用负催化剂，减慢反应速率。
(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，化学平衡向正反应方向移动( )
(3)升高温度，反应速率加快，但反应物的转化率可能降低( )
(4)升高温度，化学平衡常数一定增大( )
(5)对于可逆反应，改变外界条件使平衡向正反应方向移动，平衡常数一定增大( )
(6)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( )
(7)催化剂能加快反应速率，提高物质单位时间内的产量，也能提高反应物的转化率( )
1．在已建立平衡的体系中，改变温度，化学平衡是否移动？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2．若反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的条件改变，平衡不移动但反应速率加快，改变的条件一定是使用催化剂吗？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3．催化剂对化学平衡没有影响，工业生产往往使用催化剂，其目的是什么？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1．在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0。某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是( )
A．图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B．图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C．图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化剂效率比乙高
D．图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高
2．煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及热值等问题。
已知CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常数随温度的变化如表所示：
温度/℃ 400 500 830 1 000
平衡常数K 10 9 1 0.6
请回答下列问题：
(1)上述反应的正反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：
5c(CO2)·c(H2)＝3c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________。
(3)830 ℃时，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中反应向正反应方向进行的有______(填字母)。
A B C D
n(CO2)/mol 3 1 0 1
n(H2)/mol 2 1 0 1
n(CO)/mol 1 2 3 0.5
n(H2O)/mol 5 2 3 2
(4)在830 ℃时，在2 L的密闭容器中加入4 mol CO(g)和6 mol H2O(g)达到平衡时，CO的转化率是________。
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
二、勒夏特列原理
1．勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够________这种改变的方向移动。
2．适用范围及应用
(1)勒夏特列原理适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。
(2)勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消除，而只能减弱。
对于以下体系，增大压强
混合气体颜色先加深，后变浅。但比原平衡时颜色深。
(1)对于可逆反应，升高温度，若v正增大，则v逆减小，平衡正向移动( )
(2)勒夏特列原理适用于所有的动态平衡( )
(3)其他条件不变，若增大某反应物的浓度，则平衡向减少该物质浓度的方向移动，最终该物质的浓度减小( )
(4)光照时，氯水颜色变浅，可用勒夏特列原理解释( )
1．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是____(填字母)。
A．溴水中存在如下平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入NaOH溶液后颜色变浅
B．对2H2O22H2O＋O2的反应，使用MnO2可加快制备O2的反应速率
C．反应：CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)
ΔH<0，升高温度，平衡向逆反应方向移动
D．合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，为使氨的产率提高，理论上应采取低温高压的措施
E．H2(g)＋I2(g)2HI(g)，缩小体积加压颜色加深
2．在一密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，在某一时刻达到平衡，测得c(N2)＝1 mol·L－1，容器内压强为p，温度为T。
(1)再向容器中通入N2，使其浓度变为2 mol·L－1，并保持容积不变，再次达到平衡时c(N2)的范围是_________________________。
(2)将容器体积缩小至平衡时的一半，并保持温度不变，再次达到平衡时压强p′的范围是_____________________________________________________。
(3)迅速升温至T1，并保持容积不变，且不与外界进行热交换，再次达到平衡时，温度T′的范围是________________________________________________________________________。
1．对可逆反应：2A(s)＋3B(g)2C(g)＋2D(g)
ΔH<0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是( )
①增加A的量，平衡向正反应方向移动
②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v正减小
③压强增大一倍，平衡不移动，v正、v逆不变
④增大B的浓度，v正>v逆
⑤加入催化剂，平衡向正反应方向移动
A．①② B．④ C．③ D．④⑤
2．在密闭容器中进行如下反应：CO2(g)＋C(s)2CO(g) ΔH＞0，达到平衡后，若改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化。
(1)增加C(s)，则平衡__________(填“逆向移动”“正向移动”或“不移动”，下同)，c(CO2)________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。
(2)保持温度不变，增大反应容器的容积，则平衡_________，c(CO)________，n(CO)________。
(3)保持反应容器的容积和温度不变，通入He，则平衡____________，c(CO2)________。
(4)保持反应容器的容积不变，升高温度，则平衡_________，c(CO)________。
用速率分析化学平衡移动的一般思路
第4课时 温度、催化剂对化学平衡的影响 勒夏特列原理
[核心素养发展目标] 1.从变化的角度认识化学平衡的移动，即可逆反应达到平衡后，温度改变，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，构建分析判断化学平衡移动方向的思维模型(勒夏特列原理)。
一、温度、催化剂对化学平衡的影响
1．温度对化学平衡的影响
(1)实验探究温度对化学平衡的影响
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 2NO2 g (N2O4 g 红棕色 无色 ΔH＝－56.9 kJ·mol－1
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 混合气体受热时颜色加深，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)温度对化学平衡的影响规律
当其他条件不变时，升高温度，会使化学平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，会使化学平衡向放热反应的方向移动。
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。
(3)用v－t图像分析温度对化学平衡的影响
已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g) ΔH＜0，当反应达到平衡后，若改变温度，其反应速率的变化曲线分别如图所示。
①t1时刻，升高温度，v正′、v逆′均增大，但吸热反应方向的v逆′增大幅度大，则v逆′＞v正′，平衡向逆反应方向移动(如图1)。
②t1时刻，降低温度，v正′、v逆′均减小，但吸热反应方向的v逆′减小幅度大，则v正′＞v逆′，平衡向正反应方向移动(如图2)。
2．催化剂对化学平衡的影响
(1)催化剂对化学平衡的影响规律
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。
(2)用v－t图像分析催化剂对化学平衡的影响
t1时刻，加入催化剂，v正′、v逆′同等倍数增大，则v正′＝v逆′，平衡不移动(如图3)。
提醒 一般说的催化剂都是指的正催化剂，即可以加快反应速率。特殊情况下，也可使用负催化剂，减慢反应速率。
(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，化学平衡向正反应方向移动( )
(3)升高温度，反应速率加快，但反应物的转化率可能降低( )
(4)升高温度，化学平衡常数一定增大( )
(5)对于可逆反应，改变外界条件使平衡向正反应方向移动，平衡常数一定增大( )
(6)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( )
(7)催化剂能加快反应速率，提高物质单位时间内的产量，也能提高反应物的转化率( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)×
1．在已建立平衡的体系中，改变温度，化学平衡是否移动？
提示 任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任何可逆反应的化学平衡状态，都受温度的影响而发生移动。
2．若反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的条件改变，平衡不移动但反应速率加快，改变的条件一定是使用催化剂吗？
提示 若反应aA(g)＋bBcC(g)＋dD(g)的a＋b＝c＋d，改变条件，平衡不移动但反应速率加快，可能是使用催化剂，或增大压强(反应前后气体体积不变)。
3．催化剂对化学平衡没有影响，工业生产往往使用催化剂，其目的是什么？
提示 催化剂不能使化学平衡发生移动，但可以改变达到平衡所需的时间。工业生产往往使用催化剂，其目的是增大化学反应速率，提高单位时间内的产量。
1．在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0。某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是( )
A．图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B．图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C．图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化剂效率比乙高
D．图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高
答案 B
解析 A项错误，图Ⅰ改变的条件应是增大压强；B项正确，由于同等程度地加快正、逆反应速率，所以应是加入了催化剂；C项错误，由于平衡发生了移动，所以改变的条件不是加入催化剂；D项错误，改变的条件应是温度，且乙的温度高。
2．煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及热值等问题。
已知CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常数随温度的变化如表所示：
温度/℃ 400 500 830 1 000
平衡常数K 10 9 1 0.6
请回答下列问题：
(1)上述反应的正反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：
5c(CO2)·c(H2)＝3c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________。
(3)830 ℃时，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中反应向正反应方向进行的有______(填字母)。
A B C D
n(CO2)/mol 3 1 0 1
n(H2)/mol 2 1 0 1
n(CO)/mol 1 2 3 0.5
n(H2O)/mol 5 2 3 2
(4)在830 ℃时，在2 L的密闭容器中加入4 mol CO(g)和6 mol H2O(g)达到平衡时，CO的转化率是________。
答案 (1)放热 (2)1 000 ℃ (3)BC (4)60%
解析 (1)由表格可知，升温，化学平衡常数减小，故正反应为放热反应。(2)根据平衡常数的表达式知K＝0.6，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为1 000 ℃。(3)830 ℃时，化学平衡常数为1，若n(CO2)·n(H2)
CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)
起始/ mol·L－1 2 3 0 0
转化/ mol·L－1 x x x x
平衡/ mol·L－1 2－x 3－x x x
平衡常数K＝＝＝1，解得x＝1.2，则CO的转化率＝×100%＝60%。
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
二、勒夏特列原理
1．勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
2．适用范围及应用
(1)勒夏特列原理适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。
(2)勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消除，而只能减弱。
对于以下体系，增大压强
混合气体颜色先加深，后变浅。但比原平衡时颜色深。
(1)对于可逆反应，升高温度，若v正增大，则v逆减小，平衡正向移动( )
(2)勒夏特列原理适用于所有的动态平衡( )
(3)其他条件不变，若增大某反应物的浓度，则平衡向减少该物质浓度的方向移动，最终该物质的浓度减小( )
(4)光照时，氯水颜色变浅，可用勒夏特列原理解释( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√
1．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是______(填字母)。
A．溴水中存在如下平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入NaOH溶液后颜色变浅
B．对2H2O22H2O＋O2的反应，使用MnO2可加快制备O2的反应速率
C．反应：CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g) ΔH<0，升高温度，平衡向逆反应方向移动
D．合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，为使氨的产率提高，理论上应采取低温高压的措施
E．H2(g)＋I2(g)2HI(g)，缩小体积加压颜色加深
答案 BE
解析 催化剂只能改变反应速率，对化学平衡的移动无影响。
2．在一密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，在某一时刻达到平衡，测得c(N2)＝1 mol·L－1，容器内压强为p，温度为T。
(1)再向容器中通入N2，使其浓度变为2 mol·L－1，并保持容积不变，再次达到平衡时c(N2)的范围是________________。
(2)将容器体积缩小至平衡时的一半，并保持温度不变，再次达到平衡时压强p′的范围是________________________________________________________________________。
(3)迅速升温至T1，并保持容积不变，且不与外界进行热交换，再次达到平衡时，温度T′的范围是________________________________________________________________________。
答案 (1)1 mol·L－1
①增加A的量，平衡向正反应方向移动
②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v正减小
③压强增大一倍，平衡不移动，v正、v逆不变
④增大B的浓度，v正>v逆
⑤加入催化剂，平衡向正反应方向移动
A．①② B．④ C．③ D．④⑤
答案 B
解析 ①A是固体，增大A的量对平衡无影响，错误；②升高温度，v正、v逆均增大，v逆增大的程度大，平衡向逆反应方向移动，错误；③压强增大平衡逆向移动，且v正、v逆都增大，错误；④增大B的浓度，平衡向正反应方向移动，v正>v逆，正确；⑤加入催化剂，平衡不移动，错误。
2．在密闭容器中进行如下反应：CO2(g)＋C(s)2CO(g) ΔH＞0，达到平衡后，若改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化。
(1)增加C(s)，则平衡__________(填“逆向移动”“正向移动”或“不移动”，下同)，c(CO2)________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。
(2)保持温度不变，增大反应容器的容积，则平衡_____，c(CO)________，n(CO)________。
(3)保持反应容器的容积和温度不变，通入He，则平衡________，c(CO2)________。
(4)保持反应容器的容积不变，升高温度，则平衡_____，c(CO)________。
答案 (1)不移动 不变 (2)正向移动 减小 增大 (3)不移动 不变 (4)正向移动 增大
解析 (1)C为固体，增加C的量，各物质的浓度不变，平衡不移动，c(CO2)不变。(2)增大反应容器的容积，即减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，c(CO)减小，但n(CO)增大。(3)通入He，但容积和温度不变，平衡不移动，c(CO2)不变。(4)容积不变，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即正向移动，c(CO)增大。
用速率分析化学平衡移动的一般思路