2019-2020年蘇教版高中化學選修4《化學平衡的移動》學案.doc

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2019-2020年蘇教版高中化學選修4《化學平衡的移動》學案 問題導入 1.在化工生產(chǎn)中，為了充分利用一種原料，經(jīng)常讓另一種與之反應的原料過量。如制硫酸中利用“2SO2+O22SO3”這一反應制取SO3，為了使SO2充分利用，常通入過量的O2，為什么這樣操作呢？其原理是什么？ 答案：1.當反應達平衡時，加入O2，使平衡向右移動，從而增加SO2的利用率。 2.一個可逆反應達到平衡后，若外界條件改變，平衡將發(fā)生移動。你知道哪些外界條件的改變能使化學平衡發(fā)生移動？移動方向如何？ 答案:濃度、溫度、壓強 增大（減?。┓磻餄舛然驕p小（增大）生成物濃度，平衡朝著正（逆）反應方向移動。 增大（減小）體系壓強，平衡朝著氣態(tài)物質(zhì)減少（增多）的方向移動。 升高（降低）體系溫度，平衡朝著吸（放）熱方向移動。 基礎知識 1.化學平衡的移動，就是改變_____________，破壞_____________，建立起_____________。 答案:外界條件 原有的平衡狀態(tài) 新的平衡狀態(tài)的過程 2. _____________反應物濃度或_____________生成物濃度，平衡向_____________反應方向移動。 _____________體系壓強，平衡向_____________的方向移動。 _____________體系溫度，平衡向_____________方向移動。 答案:增大（減?。? 減?。ㄔ龃螅? 正（逆） 增大（減小） 氣態(tài)物質(zhì)減?。ㄔ龆啵? 升高（降低） 吸（放）熱 3.勒夏特列原理（也叫______________）：改變______________，平衡將向_____________的方向移動。 答案:化學平衡移動原理 影響化學平衡的一個因素 能夠減弱這種改變 課堂互動 三點剖析 重點 溫度、濃度對化學平衡的影響 1.溫度對化學平衡的影響 溫度通過影響化學平衡常數(shù)，而使平衡發(fā)生移動。 （1）溫度升高，若K增大，則反應將向生成物濃度增大、反應物濃度減小的方向移動，正好是吸熱的方向。 溫度升高，若K減小，則反應將向生成物濃度減小，反應物濃度增大的方向移動，也是吸熱方向。 規(guī)律：溫度升高，平衡將向吸熱方向移動。 （2）溫度降低，若K減小，則反應將向反應物濃度增大、生成物濃度減小的方向移動，向放熱的方向移動。 溫度降低，若K增大，則反應將向反應物濃度減小、生成物濃度增大的方向移動，向放熱方向移動。 規(guī)律：溫度降低，平衡向放熱方向移動。 2.濃度對化學平衡的影響 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，都可以使平衡向著正反應方向移動；增大生成物的濃度或減小反應物的濃度，都可以使平衡向著逆反應方向移動。 注意：（1）增加固體或純液體的量，由于濃度不變，所以化學平衡不移動。 例如，可逆反應C（s）+H2O(g)CO(g)+H2(g)，在某溫度達到平衡后，增加或移去一部分C固體，化學平衡不移動。 （2）在溶液中進行的反應，如果稀釋溶液，反應物濃度減小，生成物濃度也減小，v（正）減小，v(逆)也減小，但減小的程度不同，總的結(jié)果是化學平衡向反應方程式中化學計量數(shù)之和大的方向移動。 【例1】 若C+CO22CO（正反應為吸熱反應），反應速率為v1,N2+3H22NH3(正反應為放熱反應)，反應速率為v2,對于上述兩個反應，當溫度升高時，v1和v2的變化情況是（ ） A.同時增大 B.同時減小 C.v1增大，v2減小 D.v1減小，v2增大 解析：誤以為升高溫度，對吸熱反應，其速率是增加的，對放熱反應其速率是減小的，故錯選C。根據(jù)溫度對化學反應速率的影響結(jié)果知：升高溫度，不管該化學反應是吸熱反應還是放熱反應，化學反應速率均加快，只不過加快的程度不同而已。 答案：A 難點1 壓強對化學平衡影響的探究 其他條件不變時，增大壓強，會使平衡向著氣體體積縮小的反應方向移動；減小壓強，會使平衡向著氣體體積增大的反應方向移動。 說明：（1）化學平衡移動的過程是可逆反應中舊化學平衡破壞、新化學平衡建立的過程。舊化學平衡的破壞就是改變v(正)=v(逆)的關系，因此，無氣態(tài)物質(zhì)存在的化學平衡，由于改變壓強不能改變化學反應速率，所以改變壓強不能使無氣態(tài)物質(zhì)存在的化學平衡發(fā)生移動。 （2）像2HI（g）H2(g)+I2(g)、3Fe(s)+4H2O(g)4H2(g)+Fe3O4(s)等可逆反應，由于反應前后氣體體積守恒，改變壓強后正、逆反應速率同時、同幅度地改變，因此增大或減小壓強不能使其化學平衡發(fā)生移動。 （3）在容積不變的密閉容器中，氣體反應已達平衡，若向該容器中充入一種不能發(fā)生化學反應的氣體，化學平衡不移動，原因是氣態(tài)反應物、生成物的濃度未變化。 例如可逆反應2SO2（g）+O2(g) 2SO3(g),達到平衡后，在溫度和氣體體積不變的條件下充入N2，因c(SO2)、c(O2)和c(SO3)均未發(fā)生變化，故化學平衡不移動。 （4）在容積可變的恒壓容器中，充入一種不反應的氣體，這時盡管總壓強不變，但各氣態(tài)物質(zhì)的濃度發(fā)生了變化，故應考慮化學平衡發(fā)生移動的問題。 例如可逆反應N2（g）+3H2(g) 2NH3(g)和3Fe(s)+4H2O(g) 4H2(g)+Fe3O4(s)的化學平衡，保持容器內(nèi)總壓強和溫度不變充入氦氣，前一個化學平衡向逆反應方向移動，后一個化學平衡不移動。 （5）溶液稀釋或濃縮與氣體減壓或增壓的化平衡移動規(guī)律相似。例如 3H2（g）+N2(g) 2NH3(g) 減壓，平衡向左移動；增壓，平衡向右移動。 3SCN-（aq）+Fe3+(aq)Fe(SCN)3(aq) 稀釋，平衡向左移動；濃縮，平衡向右移動。 【例2】 在一密閉容器中，反應aA(g)bB(g)達到平衡后，保持溫度不變，將容器體積增大1倍，當達到新的平衡時，B的濃度是原來的60%，則下列判斷正確的是（ ） A.平衡向正反應方向移動了 B.物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率減小了 C.物質(zhì)B的質(zhì)量分數(shù)增加了 D.a＞b 解析：容器增大1倍，A、B的濃度瞬間應為原來的50%，而題中達新平衡時，B的濃度是原來的60%，說明生成物B的質(zhì)量、物質(zhì)的量、質(zhì)量分數(shù)都增大了，平衡向正反應方向移動，容器體積增大，就相當于減壓，所以正反應是體積增大的反應，b＞a;平衡正移A的轉(zhuǎn)化率增大。 答案：AC 難點2 平衡圖象 平衡圖象的類型及解法 化學平衡的有關圖象是中學化學中圖象知識的一個重要方面，它能把抽象的化學平衡理論形象、直觀地表述出來。學生能熟練地解答化學圖象問題，也是現(xiàn)行教學大綱的要求。分析解答化學平衡圖象問題要注意幾點： 1.看懂圖象：一看面（橫坐標與縱坐標）；二看線（線的走向，變化的趨勢）；三看點（線的起點、交點及拐點）；四看要不要作輔助線（如等溫線、等壓線）。 2.聯(lián)想規(guī)律：聯(lián)想外界條件對化學反應速率和化學平衡的影響規(guī)律，且要求熟練準確。 第一類圖象：平衡體系中某個量作縱坐標，壓強p或溫度T作橫坐標的變化曲線，如圖1、圖2。 縱軸可表示平衡轉(zhuǎn)化率、各組分含量、組合物質(zhì)的量等。這類圖象的分析方法是“定一議二”，當有多條曲線及兩個以上條件時，要固定其中一個條件，分析其他條件之間的關系，必要時，作一輔助線分析。 第二類圖象：反應速率v作縱坐標，時間t作橫坐標，即vt圖象，如上圖所示。 當條件改變時，判斷平衡移動的方法是：看v(正)、v(逆)的高低判斷移動的方向。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。再看v(正)、v(逆)的連續(xù)或跳躍，判斷影響平衡的條件。如果v(正)、v(逆)有一個連續(xù)，另一個突變，那么一般是因改變濃度條件引起的；如果v(正)、v(逆)同時有突變，則可能是壓強、溫度或催化劑等條件改變引起的。 圖3和圖4僅以增加反應物的濃度或減小生成物的濃度而引起的vt變化圖象為例。圖3是增加反應物濃度，v′(正)突變，v′(逆)連續(xù)，且v′(正)大于v′(逆)，所以化學平衡向正反應方向移動。圖4是減小生成物濃度,v′(逆)突變，v′(正)連續(xù)，但v′(正)大于v′(逆)，所以化學平衡向正反應方向移動。 【例3】用來表示可逆反應2A（g）+B(g) 2C(g)(正反應為放熱反應)的正確圖象為（ ） 解析：此反應的特點是氣體總體積減小、放熱的可逆反應。A項，溫度越高，達到平衡的時間越短，但溫度升高平衡左移，C的質(zhì)量分數(shù)要降低，所以A正確。B項，表示溫度與v的關系，隨著溫度的升高，v（正）與v(逆)的總體趨勢卻下降，所以不正確。C項，隨著壓強的增大，v(正)、v(逆)都增大，但對正反應速率影響更大。D項，隨著溫度的升高，A的轉(zhuǎn)化率應當降低。 答案：AC 各個擊破 類題演練1 某體積可變的密閉容器中盛有適量的A和B的混合氣體，在一定條件下發(fā)生反應：A+3B2C，若維持溫度和壓強不變，當達到平衡時，容器的體積為V L，其中A物質(zhì)在不同時間的物質(zhì)的量濃度（molL-1）記錄如下表。 根據(jù)上述數(shù)據(jù)，完成下列填空。 （1）實驗1，反應在10—20 min時間內(nèi)A的平均反應速率為__________mol(Lmin)-1。 （2）實驗2，A的初始濃度c2=__________molL-1,反應經(jīng)20 min就達到平衡，可推測實驗2中還隱含的條件是________________。 （3）設實驗3的反應速率為 v3,實驗1的反應速率為v1,則v3__________v1(填“＞”“=”“＜”)，且c3__________1.0 molL-1（填“＞”“=”或“＜”）。 （4）比較實驗4和實驗1，可推測該反應是__________（填“吸熱”“放熱”）反應。理由是______________________________________________________________________。 解析：（1）根據(jù)反應速率公式v1(A)==0.013 mol（Lmin）-1。 （2）由于實驗1，2達到的平衡狀態(tài)相同，則相同外界條件下，只有A的初始濃度相同，才能達此結(jié)果。故c2=1.0 molL-1。由于A的起始濃度、平衡轉(zhuǎn)化率都相同，但實驗2達到平衡所需時間比實驗1短，即反應速率快。從影響反應速率的因素：濃度（已相同）、壓強（已相同）、溫度（已相同）、催化劑（能提高反應速率，但不能改變轉(zhuǎn)化率）等分析，可推測實驗2中使用了催化劑。 （3）實驗1、3反應溫度相同，而達到平衡時A的濃度不同，并且比實驗1大。所以c3＞1.0 molL-1，由表中數(shù)據(jù)對比可知v3＞v1。 （4）在A的起始濃度相同時，升高溫度，A的平衡濃度下降，說明平衡向正反應方向移動，故該反應的正反應方向是吸熱反應。 答案：（1）0.013 (2)1.0 使用催化劑 （3）＞ ＞ (4)吸熱 在A的起始濃度相同時，升高溫度，A的平衡濃度下降，說明平衡向正反應方向移動，故反應是吸熱反應 類題演練2 體積相同的甲、乙兩個容器中，分別都充有等物質(zhì)的量的SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生如下反應：2SO2+O22SO3（g）,并達到平衡。在這一過程中，甲容器保持體積不變，乙容器保持壓強不變，若甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為p%,則乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為（ ） A.等于p% B.大于p% C.小于p% D.無法判斷 解析：該反應是一個氣體體積縮小的反應，增大壓強會使平衡正向移動，從而使反應物的轉(zhuǎn)化率增大。 在甲、乙兩容器中發(fā)生的反應，起始狀態(tài)相同，但終態(tài)不同。甲容器在定容的情況下達到平衡，則達平衡時壓強減?。灰胰萜髟诙▔旱那闆r下達到平衡，則達平衡時體積縮小。綜合分析；平衡時乙容器中的壓強大于甲容器中的壓強；故乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率大于甲容器。 答案：B 變式訓練1 在密閉容器中進行下列反應CO2（g）+C(s)2CO（g） ΔH＞0，達到平衡后，改變下列條件，則指定物質(zhì)的濃度及平衡如何變化： （1）增加C，平衡________________，c(CO)________________。 (2)減小密閉容器體積，保持溫度不變，則平衡________________，c(CO2) ________________。 (3)通入N2，保持密閉容器體積和溫度不變，則平衡_____________，c(CO2 ______________。 （4）保持密閉容器體積不變，升高溫度，則平衡________________，c(CO) ________________. 解析：（1）C為固體，增加C，其濃度并不變，平衡不發(fā)生移動； （2）減少容器體積，相當于增大加強，向氣體體積減小的方向移動； （3）通入的N2不參加反應，并且密閉容器體積和溫度不變時，各物質(zhì)的濃度并不變，平衡不發(fā)生移動； （4）其他條件相同，升高溫度，平衡向吸熱方向移動。 答案：（1）不移動 不變 （2）向逆反應方向移動 增大 （3）不移動 不變 （4）向正反應方向移動 增大 變式訓練2 在一密閉容器中充入1 mol NO2，建立平衡2NO2N2O4，測得NO2的轉(zhuǎn)化率為a%。在其他條件不變時，再充入1 mol NO2，待新平衡建立時，又測得NO2的轉(zhuǎn)化率為b%,問a、b值的大小關系？ 解析：如題圖所示，當?shù)冖翊芜_到平衡時，條件為V、p、T，轉(zhuǎn)化率α(NO2)=a%。再加入1 mol NO2,與起始2 mol NO2在V、p、T條件下達平衡是一樣的，若從2 mol NO2開始，p、T不變體積為2V，則與平衡Ⅰ等效，達平衡時α(NO2)也為a%。只需壓縮體積2V→V,就與第Ⅱ次達到的平衡一樣，而題給反應正方向是氣體體積減小的反應，壓縮平衡會向正反應方向移動，即達平衡Ⅱ時NO2的轉(zhuǎn)化率b%必然大于a%。 答案：b%＞a%或b＞a 類題演練3 在密閉容器中通入A、B兩種氣體，在一定條件下反應：2A（g）+B(g)2C(g)（放熱），達平衡后，改變一個條件（x），下列量（y）一定符合圖中曲線所示變化的是（ ） x y A 溫度 混合氣體平均相對分子質(zhì)量 B 壓強 B的濃度 C 再加入A B的轉(zhuǎn)化率 D 再加入B C的體積分數(shù) 解析：因正反應放熱，升溫，平衡向逆反應方向移動，混合氣體物質(zhì)的量增大，平均相對分子質(zhì)量減小，A不正確；加壓平衡向正反應方向移動，B的物質(zhì)的量減小，但加壓體積減小導致濃度增大，這個改變不足以通過平衡的移動徹底消除，只能減弱，故最終B的濃度是增大的，符合題意；再加入A，平衡向正反應方向移動，B的轉(zhuǎn)化率增大，C正確；再加入B，平衡向正反應方向移動，C的物質(zhì)的量增大，但體積分數(shù)不一定增大，一般要減小，故D不正確。 答案：BC 變式訓練3 反應：L（s）+aG(g)bR(g)達到化學平衡時，溫度和壓強對該反應的影響如下圖所示。圖中p1＞p2,x軸表示溫度，y軸表示平衡混合氣體中G的體積分數(shù)。據(jù)此判斷（ ） A.上述反應是放熱反應 B.上述反應是吸熱反應 C.a＞b D.a＜b 解析：由圖象可知，隨溫度的升高（其他條件一定）G的體積分數(shù)減小，說明的平衡向正反應方向移動，則正反應為吸熱反應；其他條件不變時，壓強增大，G的體積分數(shù)增大平衡向左移動，說明a＜b。 答案：BD 變式訓練4 已知反應：3A（g）+B(g) C(s)+4D(g)ΔH＜0。下圖中a、b表示在一定條件下，D的體積分數(shù)隨時間t的變化情況。若使曲線b變?yōu)榍€a，可采取的措施是（ ） A.增加C的質(zhì)量 B.升高溫度 C.縮小反應容器的體積（加壓） D.減小B的濃度 解析：若使曲線b變?yōu)榍€a，則說明只加快反應速率而不影響平衡。由于C是固體，增加C的質(zhì)量對平衡和反應速率均無影響；升溫會改變平衡的曲線；減小B的濃度，會使反應速率減小；而縮小反應容器的體積（加壓），由于反應是等體積反應，不改變平衡曲線，卻能加快反應速率。 答案：C 課后集訓 基礎達標 1.一真空定容的密閉容器中盛有1mol PCl3，發(fā)生反應PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g),一定條件下平衡時PCl5所占的體積百分數(shù)為M，若相同條件相同容器中，最初放入2 mol PCl5，則平衡時，PCl5的體積百分數(shù)為N，下列結(jié)論正確的是（ ） A.M＞N B.M=N C.M＜N D.無法比較 解析：通入2 mol PCl5，可認為分兩次，每次均通入1 mol PCl5，如果是在恒壓條件下（即把容器的體積擴大為原來的2倍），那么反應達到平衡時PCl5所占體積分數(shù)小，使之恢復到原體積，在這個過程中，因壓強增大，平衡向逆反應方向移動，PCl5所占體積分數(shù)增大，N＞M。 答案：C 2.一定量的混合氣體在密閉容器中發(fā)生如下反應：xA(g)+yB(g)zC(g)達到平衡后，測得A濃度為0.5 molL-1，當恒溫下將密閉容器的容積擴大到兩倍再達到平衡后，測得A濃度為0.3 molL-1，則下列敘述正確的是（ ） A.平衡向正反應方向移動 B.x+y＞z C.C的體積分數(shù)降低 D.B的轉(zhuǎn)化率提高 解析：恒溫下將密閉容器的容積擴大到兩倍，如果平衡不移動，則A的濃度變?yōu)樵瓉淼?[]2，應為0.25 molL-1，現(xiàn)新平衡A的濃度為0.3 molL-1，說明平衡向生成A的方向移動，所以x+y＞z,則C的體積分數(shù)降低，B的轉(zhuǎn)化率降低。 答案：BC 3.下列事實不能用勒夏特列原理解釋的是（ ） A.對盛在燒杯（敞口）內(nèi)的氨水加熱，氨水中濃度減小 B.對石灰的懸濁液加熱使溫度升高，懸濁液中Ca(OH)2固體的含量增加 C.高壓有利于合成氨的反應 D.500 ℃左右比室溫更有利于合成氨的反應 解析：勒夏特列原理可解釋的是動態(tài)平衡移動方向的問題，而不是速率的問題。氨水中存在NH3+H2ONH3H2O+OH-的平衡狀態(tài)，加熱能使NH3揮發(fā)，NH3的濃度減小，平衡向左移動，的濃度減小。石灰水的懸濁液中存在Ca(OH)2Ca2++2OH-的溶解平衡，升高溫度后平衡向左移動，Ca(OH)2固體的質(zhì)量增大。對N2+3H22NH3的化學平衡狀態(tài)，加壓后平衡向右移動，有利于N2與H2合成NH3，升溫后平衡向左移動，不利于N2與H2合成NH3。升溫后N2與H2合成NH3的反應速率提高，但這與勒夏特列原理無關。 答案：D 4.在某溫度下，反應：ClF(g)+F2(g)ClF3(g)(正反應為放熱反應)在密閉容器中達到平衡。下列說法正確的是（ ） A.溫度不變，縮小體積，ClF的轉(zhuǎn)化率增大 B.溫度不變，增大體積，ClF3的產(chǎn)率增高 C.升高溫度，增大體積，有利于平衡向正反應方向移動 D.降低溫度，體積不變，F(xiàn)2的轉(zhuǎn)化率降低 解析：本題所列反應是正反應為放熱、體積縮小的可逆反應。可依據(jù)溫度、壓強、濃度的變化對平衡的影響以及氣體的體積和壓強、濃度的關系進行判斷。 A項溫度不變，縮小氣體的體積，根據(jù)玻意耳氣體定律（PV=C）可知氣體的壓強必然增大，使平衡向正反應方向移動，所以，ClF的轉(zhuǎn)化率增大。即A選項的說法正確。 B項溫度不變，增大體積，其壓強必然減小，使平衡向逆反應方向移動。所以，ClF3的產(chǎn)率應降低，不應增高。故B選項的說法不對。 C項升高溫度，對放熱反應來說，可使平衡向逆反應方向移動。同時，增大體積即減小壓強，亦使平衡向逆反應方向移動。故C選項錯。 D項降低溫度，體積不變，有利于平衡向放熱反應方向移動，使F2的轉(zhuǎn)化率升高。故D選項錯。 答案：A 5.下列說法中錯誤的是（ ） A.對于有氣體參與的平衡體系，若增大壓強，使平衡向逆反應方向移動，則在新平衡前的逆反應速率大于正反應速率 B.對于氣體的可逆反應，如果氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變時，則此可逆反應就達到了平衡狀態(tài) C.對于可逆反應達到平衡時，當增大反應物的濃度達到新的平衡時，則此反應物的轉(zhuǎn)化率一定會提高 D.對于可逆反應：2NO2（g）2NO(g)+O2(g)達到平衡時，將各氣體成分的濃度都增大一倍，則平衡向左移動 解析：因為化學平衡發(fā)生移動，必然是因為正、逆反應速率不相等所致，原平衡時的正、逆反應速率相等，平衡移動過程中的正、逆反應速率不相等，但逐漸趨于一致，當再次重新相等時，即達到新平衡狀態(tài)。 A項中表明平衡向逆反應方向移動，就說明逆反應速率比正反應速率大，所以A選項的說法正確。 B項錯誤。因為對于反應前后氣體體積相等的反應，從起始到平衡時的全過程中其物質(zhì)的量始終沒有改變，因而混合氣體的平均相對分子質(zhì)量也不會改變。 C項錯誤。因為增大某一反應物的濃度可以提高另一反應物的轉(zhuǎn)化率，而其自身的轉(zhuǎn)化率反而會降低。 D項將各氣體的濃度都增大一倍，就相當于對此體系加壓，而增大壓強可使平衡向氣體體積減小的方向移動，即應向左移動。故D選項的說法正確。 答案：AD 6.對于可逆反應：N2（g）+3H2(g) 2NH3(g)(正反應為放熱反應)，下列說法中正確的是 （ ） A.達到平衡時，NH3的生成速率等于NH3的分解速率 B.達到平衡時，反應物和生成物的濃度一定相等 C.達到平衡時，若加入N2，在重新達到平衡時，NH3的濃度比原平衡時增大，氫氣的濃度比原平衡時減小 D.達到平衡時，若升高溫度，加快了吸熱反應的速率，降低了放熱反應的速率，所以平衡向逆反應方向移動 解析：在一定條件下，可逆反應的實質(zhì)是v(正)=v(逆)，反應混合物中各組分的質(zhì)量分數(shù)保持不變，但不是一定相等。 A項正確。因為達平衡時，NH3的生成速率等于NH3的分解速率，即v（正）=v（逆）。 B項錯誤。因為達平衡時反應物和生成物的濃度（質(zhì)量分數(shù)）不是一定相等。 C項正確。因為達平衡時加入N2，即增加了反應物的濃度，根據(jù)勒夏特列原理，平衡要向生成氨的方向移動。這樣就要消耗一部分H2，生成一部分氨。當反應重新達到平衡時，氨的濃度必然比原平衡時增大，而H2的濃度必然比原平衡時減小。 D項錯誤。因為升高溫度，對合成氨反應，首先增大逆反應速率，隨之增大正反應速率。并不是降低放熱反應的速率。 答案：AC 綜合運用 7.在一個容積為6 L的密閉容器中，放入3 LX（g）和2 LY（g），在一定條件下發(fā)生下列反應：4X（g）+3 Y(g)2Q(g)+nR(g)，達到平衡后，容器內(nèi)溫度不變，混合氣體的壓強比原來增加5%，X的濃度減小,則該反應中方程式的n值是（ ） A.3 B.4 C.5 D.6 解析：依題意，此反應從開始到達平衡，X的速率減小了,反應向正反應方向進行，但容器內(nèi)壓強增大了5%，則表明Q和R的化學計量數(shù)之和應大于X、Y的化學計量數(shù)之和。 即2+n＞4+3 所以 n＞5 對照各選項，只有D項符合。 答案：D 8.已建立化學平衡的可逆反應，當改變條件使化學平衡向正方向移動時，下列有關敘述正確的是（ ） ①生成物體積分數(shù)一定增加 ②生成物的產(chǎn)量一定增加 ③反應物的轉(zhuǎn)化率一定增大 ④反應物濃度一定降低 ⑤正反應速率一定大于逆反應速率 ⑥使用了合適的催化劑 A.①② B.②⑤ C.⑤ D.④⑥ 解析：由于v（正）＞v（逆），導致化學平衡向正方向移動，而其他條件則都不能確定。 答案：C 9.恒溫恒壓下，在容積可變的密閉容器中，反應2NO2（g）N2O4(g)達到平衡后，再向容器中通入一定量的NO2，又達到平衡時，N2O4的體積分數(shù)（ ） A.不變 B.增大 C.減小 D.無法判斷 解析：容積可變的容器，平衡后充入NO2，由于反應物僅有一種，所以前后兩種情況為等效平衡，N2O4的體積分數(shù)不變。 答案：A 10.牙齒表面由一層硬的、組成為Ca5(PO4)3OH的物質(zhì)保護著，它在唾液中存在下列平衡： Ca5(PO4)3OH(固)5Ca2++3+OH-。 進食后，細菌和酶作用于食物，產(chǎn)生有機酸，這時牙齒就會受到腐蝕，其原因是___________________________________。 已知Ca5(PO4)3F(固)的溶解度比上面的礦化產(chǎn)物更小，質(zhì)地更堅固。當牙膏中配有氟化物添加劑后能防止齲齒的原因是______________________________________________________。 根據(jù)以上原理，請你提出一種其他促進礦化的方法 _____________________________________________________________________________。 解析：H++OH-====H2O使平衡向脫礦方向移動。依據(jù)信息，F(xiàn)-替換平衡中的OH-，生成溶解度更小、質(zhì)地更堅固的Ca5(PO4)3F。5Ca2++3+F-====Ca5(PO4)3F↓。促進礦化的方法之一是使上述平衡逆向移動，一種可行的方法是加入Ca2+,使平衡逆向移動。 答案：生成的酸性物質(zhì)能中和OH-，使平衡向脫礦方向移動，加速腐蝕牙齒；F-替換平衡中的OH-，生成溶解度更小、質(zhì)地更堅固的Ca5(PO4)3F,5Ca2++3+F-====Ca5(PO4)3F↓;加入Ca2+(或)。 11.如右圖所示，將4 mol SO2和2 mol O2混合置于體積可變的等壓容器中，在一定溫度下發(fā)生如下反應：2SO2（g）+O2(g)2SO3(g)（正反應為放熱反應）。該反應達到平衡狀態(tài)A時，測得氣體總物質(zhì)的量為4.2 mol。若SO2，O2,SO3的起始物質(zhì)的量分別用a,b,c表示，回答下列問題。 （1）在達到平衡狀態(tài)向A的容器中通入少量O2，體系中SO2的體積分數(shù)____________（填“增大” “減小”或“不變”），若要使SO2的體積分數(shù)再變到與平衡狀態(tài)A相同，可采取的措施有：____________或____________。 （2）若起始時a=1.2 mol,b=0.6 mol,且達到平衡后各氣體的體積分數(shù)與平衡狀態(tài)A相同，則起始時c的取值為____________。 （3）若要使反應開始時向逆反應方向進行，且達到平衡后各氣體的物質(zhì)的量與平衡狀態(tài)A相同，則起始時c的取值范圍是____________。 解析：（1）平衡向正方向移動;通過改變條件，使平衡向逆方向移動。 （2）在等溫、等壓時，只需加入的反應物與起始物成比例即可。 （3）算出平衡時A中生成的SO3的物質(zhì)的量為3.6 mol，若使平衡向逆方向進行，則加入的C必大于3.6 mol。 答案：（1）減小 升高溫度 再通入2倍于O2的SO2 （2）c≥0 (3)3.6＜c≤4 12.將1 mol A氣體在較高溫度下放入一密閉容器下，使其分解，A(g)2B(g),當有40%的A分解時，達到平衡，平衡時反應混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為65.7 gmol-1,求A的摩爾質(zhì)量。 解析：利用平衡模式法解題。 A(g)2B(g) 始（mol） 1 0 變（mol） 0.4 0.8 平（mol） 0.6 0.8 =65.7 解得：MA=92。 答案：92 gmol-1 拓展探究 13.將等物質(zhì)的量的A、B、C、D四種物質(zhì)混合，發(fā)生如下反應：aA+bBcC(s)+dD。當反應進行一定時間后，測得A減小了n mol,B減小了mol,C增加了mol,D增加了n mol,此時達到化學平衡。 （1）該化學反應中各物質(zhì)的系數(shù)為a=_____________,b=_____________,c=_____________, d=_____________。 （2）若只改變壓強，反應速率發(fā)生變化，但平衡不發(fā)生移動，該反應中各物質(zhì)的聚集狀態(tài)是A_____________，B_____________，C_____________，D_____________。 （3）若只升高溫度，反應一段時間后，測得四種物質(zhì)的量又達到相等，則該反應為_____________（填“放熱”或“吸熱”）反應。 解析：（1）化學方程式的系數(shù)之比等于各物質(zhì)的量變化值之比，即a∶b∶c∶d∶=n∶∶n=2∶1∶3∶2。（2）只改變壓強卻沒有發(fā)生平衡移動，這說明該反應是一個氣體體積不變的反應，根據(jù)（1）所得系數(shù)可知A、B、C、D四種物質(zhì)的聚集狀態(tài)。 （3）升高溫度，各物質(zhì)又恢復到起始狀態(tài)，表明平衡向逆方向移動，所以該反應正反應方向為放熱反應。 答案：（1）2 1 3 2 （2）氣態(tài) 固態(tài)或液態(tài) 固態(tài) 氣態(tài) （3）放熱 14.在763K、3.04104 kPa時，用CO和H2為原料合成CH3OH，存在下列平衡：CO（g）+2H2(g) CH3OH(g)，當原料中H2和CO的比例不同時，對CO的轉(zhuǎn)化率及平衡混合氣中甲醇的體積分數(shù)都有影響。 （1）設H2和CO的起始物質(zhì)的量比為m,平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為a,平衡混合物中甲醇的體積分數(shù)為y,試推斷y、a、m三者的相互關系，并用y=f(am)的函數(shù)表達式表示出來。 （2）將表中已知數(shù)據(jù)代入導出的表達式中，把計算結(jié)果填入空格中。 m a y 1 0.25 2 0.45 3 19.35% (3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，判斷用CO和H2合成甲醇時，H2和CO的最佳體積比是多少？并簡述依據(jù)。 解析：（1）CO(g)+2H2(g) CH3OH (g) 始 1 m 0 變 a 2a a 平 1-a m-2a a y=100%=100% (2)（3）代入數(shù)據(jù)即可。 答案：（1）y=100% （2） m a y 16.67% 21.43% 0.56 （3）當m=2時，CO轉(zhuǎn)化率大，而這時平衡混合氣體中CH3OH的體積百分數(shù)最高，故最佳比為n(H2)∶n(CO)=2∶1。 導學案：第一單元 化學反應速率第2時 第2課時 課前預習 問題導入 1.單質(zhì)硫在空氣中燃燒，火焰淺藍色，而在純O2中燃燒更劇烈，發(fā)出明亮的藍紫色火焰；鐵在空氣中不能燃燒，但在純氧氣中劇烈反應，火星四濺，這是什么原因？試解釋之。 答案：反應物濃度影響化學反應速率。濃度越大，化學反應速率越快。 2.我們在做KClO3分解制O2的實驗中，發(fā)現(xiàn)若不用MnO2，反應放出氧氣的速率非常緩慢，說明催化劑能大幅度增大化學反應速率。那么催化劑是如何改變化學反應速率的呢？ 答案：催化劑是通過降低反應活化能增大化學反應速率的。 基礎知識 1.其他條件相同時，增大反應物的濃度，______________；減小反應物的濃度，______________。 答案：反應速率增大 反應速率減小 2.在化學反應中，能量較高，有可能發(fā)生有效碰撞的分子稱為____________?；罨肿拥钠骄芰颗c所有分子的平均能量之差稱為____________。當增加反應物的濃度時，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目增多，________________，所以，反應速率_________。 答案：活化分子 活化能 反應物發(fā)生有效碰撞的次數(shù)增多 增大 3.對于有氣體參加的反應，密閉容器中保持溫度不變時，增大壓強，相當于增大__________________，反應速率_________；減小壓強，相當于減小__________________，因而化學反應速率____________。因此，壓強對反應速率的影響，可以歸結(jié)為_____________。 答案：反應物濃度 增大 反應物濃度 減小 濃度改變對反應速率的影響 4.升高溫度，化學反應速率_________；降低溫度，反應速率_________。據(jù)測定，許多反應的溫度每升高10 K,其反應速率增加______________。 答案：增大 減小 2—4倍 5.催化劑對化學反應速率有顯著影響，催化劑是通過_____________增大反應速率的。沒有催化劑參與的反應，活化能_________；而有催化劑參與的反應，活化能_________，因此反應速率較大。 答案：降低反應所需的活化能 較大 較小 課堂互動 三點剖析 重點 濃度、溫度、催化劑對化學反應速率的影響 1.濃度對化學反應速率的影響 通常狀況下，增大反應物濃度可以提高反應速率。參與反應的物質(zhì)的濃度與化學反應速率之間的定量關系由實驗測定。如對于反應：H2O2+2HI====2H2O+I2 v=kc(H2O2)c(HI) K為反應速率常數(shù)，它表示單位濃度下的化學反應速率。 2.溫度對化學反應速率的影響 （1）影響規(guī)律：k=A 當Ea＞0時，升高溫度，反應速率常數(shù)增大，化學反應速率隨之增大?；瘜W反應的活化能越大，溫度對化學反應速率的影響越大。 （2）活化能Ea:不同反應有不同的活化能；基元反應的活化能是活化分子平均能量與普通反應分子平均能量的差值。 3.催化劑對化學反應速率的影響 催化劑通過改變反應歷程來降低反應的活化能，從而提高化學反應速率。催化劑不能改變反應的平衡常數(shù)，不能改變平衡轉(zhuǎn)化率；催化劑具有選擇性。 【例1】 升高溫度能加快反應速率的主要原因是（ ） A.活化分子能量明顯增加 B.降低活化分子的能量 C.增加活化分子百分數(shù) D.降低反應所需的能量 解析：在濃度一定時，升高溫度，反應物分子的能量增加，使一部分原來能量較低的分子變成活化分子，從而增加了反應物分子中活化分子的百分數(shù)，使有效碰撞次數(shù)增多，因而使反應速率增大。 答案：C 難點 壓強對化學反應速率的影響 對于有氣體參加的反應來說，當溫度一定時，活化分子在反應物分子中所占的百分數(shù)是一定的，但增大壓強，即縮小體積時，增大了單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)，活化分子碰撞幾率增大，所以增大了化學反應速率。 【例2】 對于反應：N2+O22NO，在密閉容器中進行，下列條件能加快反應速率的是（ ） A.縮小體積使壓強增大 B.體積不變充入N2使壓強增大 C.體積不變充入He使氣體壓強增大 D.使總壓強不變，充入Ne氣體 解析：縮小體積使?jié)舛仍龃?，反應速率加快，A符合；體積不變充入N2時，可使c(N2)增大，能使反應速率增大，B符合；充入He后，由于體積不變，物質(zhì)濃度不變，故對反應速率沒有影響，C不符合題意；而在壓強不變時，充入Ne，若要使總壓強不變，則氣體體積將變大，各物質(zhì)濃度將變小，故使反應速率減小。 答案：AB 各個擊破 類題演練1 下列說法正確的是（ ） A.增大壓強，活化分子數(shù)增多，化學反應速率一定增大 B.升高溫度，活化分子百分數(shù)增大，化學反應速率一定增大 C.加入反應物，使活化分子百分數(shù)增大，化學反應速率增大 D.使用催化劑，降低了反應的活化能，增大了活化分子百分數(shù)，化學反應速率一定增大 解析：增大壓強和加入反應物，只能增多單位體積內(nèi)活化分子數(shù)，故A、C錯誤。 答案：BD 變式訓練1 鹽酸與K2CO3反應時，能使反應的最初速率明顯加快的是（ ） A.將鹽酸的用量增加一倍 B.鹽酸的濃度增加一倍，用量減半 C.溫度升高30 ℃ D.增加K2CO3粉末的量 解析：本題主要考查濃度、溫度對化學反應速率的影響。升高溫度，反應速率加快；降低溫度，反應速率減慢。增大反應物的濃度，反應速率加快；降低反應物的濃度，反應速率減慢。A中將鹽酸的用量增加一倍，濃度不變，不影響反應速率。 答案：BC 變式訓練2 煅燒硫鐵礦產(chǎn)生SO2，為了提高生成SO2的速率，下列措施可行的是（ ） A.把塊狀礦石碾成粉末 B.向爐內(nèi)噴吹氧氣 C.使用Fe2O3作催化劑 D.降低體系的溫度 解析：提高反應速率，把塊狀碾成粉末狀，增大了接觸面積，增大O2濃度，均能加快反應速率。燃燒產(chǎn)物中有Fe2O3不需要再加；降溫，不利于SO2生成，故選AB。 答案：AB 類題演練2 反應C（s）+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一可變?nèi)莘e的密閉容器中進行，下列條件的改變對其反應速率幾乎無影響的是（ ） A.增加C的量 B.將容器的體積縮小一半 C.保持體積不變，充入N2使體系壓強增大 D.保持壓強不變，充入N2使容器體積變大 解析：C為固態(tài)反應物，增加其用量對反應速率幾乎沒有影響；容器體積縮小一半相當于壓強增大一倍，濃度增大，正、逆反應速率均增大；體積不變，充入N2體系總壓強增大，但反應混合物濃度并未改變，反應速率基本不變；充入N2使容器體積增大，總壓強不變，但反應混合物濃度同等程度變小，正、逆反應速率均變慢。 答案：AC 變式訓練3 在C（s）+CO2(g) 2CO(g)反應可使反應速率增大的措施是（ ） ①增大壓強 ②增加碳的量 ③通入CO2 ④恒壓下充入N2 ⑤恒容下充入N2 A.①③⑤ B.②④ C.①③ D.③⑤ 解析：根據(jù)影響化學反應速率的條件，直接加以判斷：①增大壓強，反應速率加快；②增加固體反應的量只相當于延長反應時間，不能加快反應速率；③通入CO2相當于增大反應物濃度反應速率加快；④恒壓下充入N2，容器體積擴大，氣體物質(zhì)的濃度減小，反應速率減?。虎莺闳菹鲁淙隢2，參加反應的各物質(zhì)濃度沒變，故反應速率不變。 答案：C 課后集訓 基礎達標 1.在溫度不變，恒容的容器中進行反應H22H ΔH＜0，若反應物的濃度由0.1 molL-1降到0.06 molL-1需20 s，那么由0.06 molL-1降到0.036 molL-1，所需反應時間應為（ ） A.等于10 s B.等于12 s C.大于12 s D.小于12 s 解析：v==0.002 molL-1s-1，t= =12 s,由于濃度逐漸變小，則需要時間一定大于12 s。故選C。 答案：C 2.冰箱制冷劑氟氯甲烷在高空中受紫外線輻射產(chǎn)生Cl原子，并進行下列反應：Cl+O3ClO+O2,ClO+OCl+O2。下列說法不正確的是（ ） A.反應后將O3轉(zhuǎn)變?yōu)镺2 B.Cl原子是總反應的催化劑 C.氟氯甲烷是總反應的催化劑 D.Cl原子反復起分解O3的作用 解析：Cl參加第一步反應，在第二步中又生成了，因而Cl是催化劑，使O3→O2，故選項A、B、D說法正確。選項C說法錯誤。 答案：C 3.在a L的密閉容器里，于一定溫度下進行2A（g）+B（g）2C（g）的可逆反應。容器內(nèi)開始加入下列各組物質(zhì)，在達到平衡時逆反應速率最大的一組物質(zhì)是（ ） A.2 mol A和1 mol B B.1 mol A和1 mol B C.1 mol A和2 mol B D.1 mol B和1 mol C 解析：濃度大，反應速率快，濃度最大的是A。 答案：A 4.向四個體積相同的密閉容器（甲、乙、丙、?。┲蟹謩e充入一定量的SO2和O2，開始反應時，按反應速率由大到小排列順序正確的是（ ） 甲：在500 ℃時，10 mol SO2和6 mol O2反應 乙：在500 ℃時，用V2O5作催化劑，10 mol SO2和5 mol O2反應 丙：在450 ℃時，8 mol SO2和5 mol O2反應 ?。涸?00 ℃時，8 mol SO2和5 mol O2反應 A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丙、丁 C.乙、甲、丁、丙 D.丁、丙、乙、甲 解析：溫度高反應速率大，因而甲、乙、丁的速率大于丙；甲、乙中，乙使用了催化劑故乙大于甲；甲丁中，甲中反應物濃度大于丁，故甲比丁速率大，故選C。 答案：C 5.由于催化作用使反應速率加快的是（ ） A.乙酸乙酯的水解，加入少量稀硫酸 B.苯和溴反應時，加入少量鐵粉 C.實驗室制取甲烷時，要加入生石灰 D.鋅與鹽酸反應，加入少量濃硫酸 解析：實驗室制甲烷加入CaO是起吸水作用；加入濃H2SO4能與鋅作用，不是催化劑。 答案：AB 6.進行如下實驗：在A錐形瓶中放入10 g綠豆粒大的碳酸鈣，在B錐形瓶中放入5 g粉末狀的碳酸鈣，分別加入50 mL 1 molL-1鹽酸。下圖中（圖中：x表示時間；y表示錐形瓶中碳酸鈣減小的質(zhì)量），能正確表示實驗結(jié)果的是（ ） 解析：n(HCl)=0.05 mol,A中CaCO3為0.1 mol，B中為0.05 mol，因而反應過程中鹽酸量不足，則CaCO3消耗量相同，且粉末狀比塊狀反應快，故選C。 答案：C 綜合運用 7.對于反應3X（g）+Y(g)====Z(g),在其他條件不變時，改變其中一個條件則生成Z的速率（填“增大” “減小”或“不變”）： （1）升高溫度：____________________________； （2）增大壓強：____________________________； （3）增大容器容積：____________________________； （4）加入X：____________________________； （5）加入Y：____________________________； （6）壓縮體積：____________________________。 解析：升高溫度，增大壓強，增加反應物濃度X或Y，均能加快反應速率，也加快了生成Z的速率，反之減慢反應速率。 答案：（1）增大 （2）增大 （3）減小 （4）增大 （5）增大 （6）增大 8.在硫酸的工業(yè)生產(chǎn)中，通過下列反應使SO2轉(zhuǎn)化為SO3：2SO2+O22SO3 ΔH＜0。已知常壓下SO3體積分數(shù)為91%，試回答： （1）在生產(chǎn)中常用過量的空氣是為了______________________________________________。 （2）加熱到400—500 ℃是由于____________________________________________________。 （3）壓強應采用____________________（填“高壓”或“常壓”）。原因是___________________。 （4）常用濃H2SO4來吸收SO3，而不是用水，是因為___________________________________。 （5）尾氣中的SO2必須回收，是因為______________________________________________。 答案：（1）增大O2的濃度，使平衡向正方向移動，提高SO2的轉(zhuǎn)化率使成本高的SO2得到充分利用 （2）400—500 ℃是催化劑活性溫度，選擇此溫度可以提高反應速率，縮短到達平衡的時間 （3）常壓 常溫在常壓下SO3的體積分數(shù)已達91%，若再加壓對設備動力要求很高，使生產(chǎn)效益低 （4）用水吸收SO3會形成酸霧，使吸收速率減慢 （5）SO2是有毒氣體，避免對環(huán)境造成污染 9.可逆反應N2（g）+3H2(g) 2NH3(g),在反應過程中NH3的質(zhì)量分數(shù)（NH3%）與溫度(t ℃)關系如下圖所示，請回答： （1）正反應是______________（填“放熱”或“吸熱”）反應。 （2）t＜500 ℃時，NH3%逐漸增大，是因為__________________________________________。 （3）t＞500 ℃時，NH3%逐漸減小，是因為__________________________________________。 答案：（1）放熱 （2）當t＜500 ℃時，反應未達到平衡，溫度升高、反應速率加快，且v(正)＞v(逆)（因為反應物濃度大于生成物濃度）所以NH3%隨溫度升高而增大 （3）當t=500 ℃時，反應達到平衡狀態(tài)。NH3%達最大值。由于正反應是放熱反應，在t＞500 ℃時，溫度升高，反應速率加快，但v(正)＜v(逆)平衡向逆反應方向移動。所以NH3%隨溫度升高而減小 10.把除去氧化膜的鎂條投入到盛有少量稀鹽酸的試管中，發(fā)現(xiàn)氫氣發(fā)生的速率變化情況如圖所示。 其中t1—t2速率變化的主要原因是______________；t2—t3速率變化的主要原因是______________。 解析：Mg與HCl溶液的反應是放熱反應，反應過程中，反應物的濃度不斷減小，因此，該反應中并存兩個影響化學反應速率的外因：一是反應放出的熱能使反應體系溫度升高，化學反應速率加快；二是反應使HCl物質(zhì)的量濃度減小，化學反應速率減慢。由圖象可知，在t1—t2的時間內(nèi)溫度變化是影響化學反應速率的主要外因，在t2—t3的時間內(nèi)，HCl物質(zhì)的量濃度的變化是影響化學反應速率的主要外因。 答案：反應是放熱反應，使溫度升高，所以反應速率加快 隨著反應的進行，H+濃度減小，反應速率逐漸減慢 拓展探究 11.在120 ℃時分別進行如下四個反應： A.2H2S+O2====2H2O+2S B.2H2S+3O2====2H2O+2SO2 C.C2H4+3O22H2O+2CO2 D.C4H8+6O24H2O+4CO2 （1）若反應在容積固定的容器內(nèi)進行，反應前后氣體密度（d）和氣體總壓強（p）分別符合關系式d前=d后和p前＞p后的是________________；符合關系式d前=d后和p前=p后的是________________。（請?zhí)顚懛磻拇枺? （2）若反應在壓強恒定容積可變的容器內(nèi)進行，反應前后氣體密度（d）和氣體體積（V）分別符合關系式d前＞d后和V前＜V后的是________________，符合d前＞d后和V前＞V后的是________________。（請?zhí)顚懛磻拇枺? 解析：此題以化學平衡知識為載體，考查了思維的有序性和嚴密性。解此題時首先要審清在題給條件下，只有S是固態(tài)，其余的物質(zhì)都是氣態(tài)。 容積固定的