2014年高中化學(xué)選修四教學(xué)案2-3-2 化學(xué)平衡移動

第2課時化學(xué)平衡移動課標(biāo)要求1通過實驗探究溫度、濃度、壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響，并能用相關(guān)理論加以解釋。2認(rèn)識化學(xué)平衡的調(diào)控在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域中的重要作用。課標(biāo)解讀 1.理解影響化學(xué)平衡移動的因素，加深對勒夏特列原理的理解。2學(xué)會運用化學(xué)反應(yīng)速率圖像分析化學(xué)平衡的移動方向。教學(xué)地位本課時是在第1課時的基礎(chǔ)上，結(jié)合外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響來分析外界條件對化學(xué)平衡的影響，總結(jié)出勒夏特列原理。這是今后學(xué)習(xí)其他平衡的基礎(chǔ)。新課導(dǎo)入建議某密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)A(g)B(g)2C(g)。(1)該反應(yīng)達(dá)平衡的基本標(biāo)志是什么？(2)若改變條件，使化學(xué)反應(yīng)速率發(fā)生變化，化學(xué)平衡是否移動？若各成分的百分含量發(fā)生變化，平衡是否移動？【提示】(1)v正v逆或各組分的濃度不變。(2)若v正與v逆同時改變，但v正v逆，則平衡不移動；若v正v逆，則平衡移動；但只要各成分的百分含量變，則平衡一定發(fā)生移動。教學(xué)流程設(shè)計課前預(yù)習(xí)安排：(1)看教材P26頁，完成【課前自主導(dǎo)學(xué)】中的“知識1”，并完成【思考交流1】；(2)看教材P2728頁，完成【課前自主導(dǎo)學(xué)】中的“知識2”，并完成【思考交流2】。步驟1：導(dǎo)入新課、分析本課時的教材地位。步驟2：建議對【思考交流】多提問幾個學(xué)生，使80%以上的學(xué)生能掌握該內(nèi)容，以利于下一步對該重點知識的探究。步驟5：在老師指導(dǎo)下學(xué)生自主完成【變式訓(xùn)練1】和【當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)】中的1、2、3三題，驗證學(xué)生對“外界條件對化學(xué)平衡的影響”的掌握情況。步驟4：教師通過【例1】和教材P27P28頁的講解，對探究一進(jìn)行總結(jié)。步驟3：師生互動完成“探究1、外界條件對化學(xué)平衡的影響”可利用【問題導(dǎo)思】所設(shè)置的問題，由淺入深地進(jìn)行師生互動。步驟6：師生互動完成探究2“化學(xué)平衡圖像問題的解法”，可利用【問題導(dǎo)思】所設(shè)置的問題，師生互動?？衫谩窘處焸湔n資源】為您提供的例題拓展學(xué)生的思路。步驟7：教師通過【例2】的講解對“探究二”中的“化學(xué)平衡圖像問題的解法”進(jìn)行總結(jié)。步驟8：在老師指導(dǎo)下由學(xué)生自主完成【變式訓(xùn)練2】和【當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)】中的4、5兩題，驗證學(xué)生對探究點的理解掌握情況。步驟9：先讓學(xué)生自主總結(jié)本課時學(xué)習(xí)的主要知識，然后對照【課堂小結(jié)】以明確掌握已學(xué)的內(nèi)容，并課下完成【課后知能檢測】。課標(biāo)解讀重點難點1.理解化學(xué)平衡移動的影響因素。2.理解勒夏特列原理。3.學(xué)會用圖示的方法表示在可逆反應(yīng)中正逆反應(yīng)速率隨外界條件的變化，并分析平衡移動的方向。1.加深對勒夏特列原理中“減弱”這種改變的理解。(重點)2.濃度、溫度、壓強(qiáng)等外界條件如何影響化學(xué)平衡。(難點)3.運用化學(xué)反應(yīng)速率圖像，如何推斷化學(xué)平衡的移動方向。(重難點)化學(xué)平衡移動1.含義：當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后，如果改變濃度、溫度、壓強(qiáng)等反應(yīng)條件，原來的平衡狀態(tài)會被破壞，化學(xué)平衡會發(fā)生移動，在一段時間后達(dá)到新的平衡。2實質(zhì)：改變條件后：(1)v正v逆。(2)各組分的百分含量發(fā)生改變。3圖示v(正)>v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)v (正)v(逆)1某一可逆反應(yīng)，一定條件下達(dá)到了化學(xué)平衡。(1)若化學(xué)反應(yīng)速率改變，化學(xué)平衡是否發(fā)生移動？(2)若化學(xué)平衡發(fā)生移動，化學(xué)反應(yīng)速率是否一定發(fā)生改變？【提示】(1)若v正、v逆依然相等，則平衡不移動，否則移動。(2)只要平衡發(fā)生移動，則反應(yīng)速率一定變。影響化學(xué)平衡移動的因素因素化學(xué)平衡的移動濃度增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，反之，逆向移動溫度其他條件不變，升溫平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，降溫平衡向放熱反應(yīng)方向移動壓強(qiáng)對于有氣體參加的反應(yīng)，其他條件不變，增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向移動，減小壓強(qiáng)，平衡向氣體體積增大的方向移動催化劑能同等程度改變正逆反應(yīng)速率，對平衡移動不移動結(jié)論：如果改變影響平衡的條件之一，平衡將向著減弱這種改變的方向移動(即勒夏特列原理)。2對一定條件下的化學(xué)平衡狀態(tài)：(1)若改變物質(zhì)的濃度、化學(xué)平衡是否一定發(fā)生移動？(2)若改變體系的溫度呢？【提示】(1)改變濃度化學(xué)平衡不一定發(fā)生移動，如H2(g)I2(g)2HI(g)，其他條件不變，把容器體積縮小，濃度增大，但平衡不動。(2)若改變溫度，化學(xué)平衡一定發(fā)生移動。外界條件對化學(xué)平衡的影響【問題導(dǎo)思】如何根據(jù)vt圖像判斷平衡移動方向？【提示】看改變條件對v正、v逆的影響，若v正>v逆，正移，反之逆移。增大體系的壓強(qiáng)，平衡一定發(fā)生移動嗎？【提示】不一定。催化劑對化學(xué)平衡有影響嗎？【提示】無影響。外界條件反應(yīng)速率變化(vt圖像)條件變化平衡移動方向濃度增大反應(yīng)物濃度減小生成物濃度正向移動增大生成物濃度減小反應(yīng)物濃度逆向移動溫度升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動降低溫度向放熱反應(yīng)方向移動壓強(qiáng)反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)增大壓強(qiáng)向氣體體積減小的方向移動減小壓強(qiáng)向氣體體積增大的方向移動反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)增大壓強(qiáng)減小壓強(qiáng)平衡不移動催化劑使用催化劑平衡不移動1vt圖中，只有濃度的改變其圖像是連續(xù)的，其他條件都不連續(xù)。2升溫、增大壓強(qiáng)，增大濃度若平衡發(fā)生移動，則正、逆反應(yīng)速率都增大，只不過增大的幅度不同。平衡向增大的多的方向移動。(2012池州實驗中學(xué)月考)某密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：X(g)3Y(g)2Z(g)H0。下圖表示該反應(yīng)的速率(v)隨時間(t)變化的關(guān)系，t2、t3、t5時刻外界條件有所改變，但都沒有改變各物質(zhì)的初始加入量。下列說法中正確的是()At2時加入了催化劑Bt3時降低了溫度Ct5時增大了壓強(qiáng)Dt3t4時間內(nèi)轉(zhuǎn)化率最低【解析】由圖像知，在t1時刻化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡，t2t3化學(xué)平衡沒有移動，可能是加了催化劑或增加壓強(qiáng)，但該反應(yīng)是一個體積發(fā)生變化的反應(yīng)，壓強(qiáng)的改變是不可能的，只能是加入了催化劑；t3t4平衡逆向移動，并且化學(xué)反應(yīng)速率在減小，是減小了壓強(qiáng)；t5t6平衡逆向移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率最小，t5時升高了溫度，不是壓強(qiáng)的影響?！敬鸢浮緼1只改變反應(yīng)速率，而不使平衡發(fā)生移動的措施：使用催化劑。若前后氣體計量數(shù)相等，可改變壓強(qiáng)。2“惰性氣體”對化學(xué)平衡的影響恒溫、恒容條件：原平衡體系體系總壓強(qiáng)增大體系中各反應(yīng)成分的濃度不變平衡不移動。恒溫、恒壓條件：原平衡體系容器容積增大，體系的分壓減小各組分的濃度同等倍數(shù)減小。平衡不移動平衡向氣體體積增大的方向移動1在容積可變的密閉容器中存在如下反應(yīng)：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H<0，下列分析中不正確的是()A圖研究的是t0時升高溫度對反應(yīng)速率的影響B(tài)圖研究的是t0時增大壓強(qiáng)(縮小容積)或使用催化劑對反應(yīng)速率的影響C圖研究的是催化劑對化學(xué)平衡的影響，且甲使用了催化劑D圖研究的是溫度對化學(xué)平衡的影響，且乙的溫度較高【解析】本題考查的是化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡圖像的認(rèn)識，難度一般。由于這是一個體積可變的放熱反應(yīng)，所以t0時溫度升高，平衡向左移動，此時逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，A正確；該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，可同等程度地加快正、逆反應(yīng)速率，平衡不移動，使用催化劑，不影響平衡，但反應(yīng)速率加快，B正確；如果圖中考慮的是使用催化劑的話，則由圖可知乙條件下先達(dá)平衡，所以應(yīng)該是乙使用了催化劑且平衡時甲、乙兩條件下的CO轉(zhuǎn)化率應(yīng)相等，C錯誤；如果圖研究的是溫度對平衡的影響，同樣應(yīng)該是乙條件下溫度高于甲條件，那么從甲升溫到乙，平衡向左移動，CO的轉(zhuǎn)化率下降，D正確?！敬鸢浮緾【教師備課資源】對可逆反應(yīng)2A(s)3B(g)C(g)2D(g)H<0。在一定條件下達(dá)到平衡，下列有關(guān)敘述正確的是()增加A的量，平衡向正反應(yīng)方向移動升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，v(正)減小壓強(qiáng)增大一倍，平衡不移動，v(正)、v(逆)不變增大B的濃度，v(正)>v(逆)加入催化劑，B的轉(zhuǎn)化率提高 ABC D【解析】A是固體，其量的變化對平衡無影響；而增大B的濃度，正反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，v(正)>v(逆)；升溫，v(正)、v(逆)均應(yīng)增大，但v(逆)增大的程度大，平衡向逆反應(yīng)方向移動；壓強(qiáng)增大平衡不移動，但v(正)、v(逆)都增大；催化劑不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動，B的轉(zhuǎn)化率不變?！敬鸢浮緽化學(xué)平衡圖像問題的解法【問題導(dǎo)思】對于反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H<0，如何根據(jù)下列圖像比較T1、T2的大小？()()【提示】在相同時間內(nèi)先達(dá)平衡，說明反應(yīng)速率快，則()中T1>T2或溫度越高，H2的轉(zhuǎn)化率越高，故T1>T2；()中在同一壓強(qiáng)下，T2時NH3%大，則說明平衡正移程度大，故T2<T1。1解題步驟(1)看圖像：一看面(即縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的意義)，二看線(即線的走向和變化趨勢)，三看點(即起點、折點、交點、終點)，四看輔助線(如等溫線、等壓線、平衡線等)，五看量的變化(如濃度變化、溫度變化等)。(2)想規(guī)律：聯(lián)想外界條件的改變對化學(xué)平衡的影響規(guī)律。(3)作判斷：根據(jù)圖像中所表現(xiàn)的關(guān)系與所學(xué)規(guī)律相對比，作出符合題目要求的判斷。2解題原則(1)“定一議二”原則在化學(xué)平衡圖像中，了解縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)和曲線所表示的三個量的意義。在確定橫坐標(biāo)所表示的量后，討論縱坐標(biāo)與曲線的關(guān)系，或在確定縱坐標(biāo)所表示的量后，討論橫坐標(biāo)與曲線的關(guān)系。例如，反應(yīng)：2A(g)B(g)2C(g)達(dá)到平衡，A的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系如圖：定壓看溫度變化，升溫曲線走勢降低，說明A的轉(zhuǎn)化率降低，平衡向左移動，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；定溫看壓強(qiáng)變化，因為此反應(yīng)是反應(yīng)后氣體體積減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，平衡向右移動，A的轉(zhuǎn)化率增大，故p2>p1。(2)“先拐先平，數(shù)值大”原則對于同一化學(xué)反應(yīng)在化學(xué)平衡圖像中，先出現(xiàn)拐點的反應(yīng)先達(dá)到平衡，先出現(xiàn)拐點的曲線表示的溫度較高(如圖甲)或表示的壓強(qiáng)較大(如圖乙)。例如，反應(yīng)：2A(g)B(g)2C(g)，C、A的百分含量與溫度(或壓強(qiáng))、時間的關(guān)系如下：甲乙圖甲表示T2>T1，且正反應(yīng)放熱。圖乙表示p1<p2且正反應(yīng)為氣體總體積縮小的反應(yīng)。先根據(jù)圖像變化確定溫度或壓強(qiáng)的大小，再根據(jù)溫度或壓強(qiáng)變化對平衡體系中各物質(zhì)的量的影響確定化學(xué)平衡移動方向。對于反應(yīng)2A(g)B(g)2C(g)H<0，下列圖像正確的是()ABCD【解析】首先該反應(yīng)是氣態(tài)物質(zhì)分子數(shù)目減小的放熱反應(yīng)，此反應(yīng)的平衡體系受壓強(qiáng)的影響是：增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，A的轉(zhuǎn)化率增大，B的含量減小，C的含量增大；升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，A的轉(zhuǎn)化率減小，B的含量增大，C的含量減小。A項圖像表示B的含量隨溫度升高而增加，符合此反應(yīng)。另外，從反應(yīng)開始到建立平衡，溫度越高，到達(dá)平衡的時間越短，A項正確；同理推知D項圖像正確，符合上述平衡體系，B、C兩項圖像不符合題意?！敬鸢浮緼D2已知：4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H1 025 kJ/mol。若反應(yīng)物起始物質(zhì)的量相同，下列關(guān)于該反應(yīng)的示意圖不正確的是()【解析】首先考慮外界條件對反應(yīng)速率的影響，再考慮平衡的移動，注意結(jié)合圖象的變化進(jìn)行綜合分析。4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H1 025 kJ/mol。正反應(yīng)是一個氣體體積增大的反應(yīng)，也是一個放熱反應(yīng)。因此，溫度越高，反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡的時間越短；升高溫度時，平衡向逆反應(yīng)方向移動，NO的含量降低，故A是正確的，C是錯誤的；增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡的時間縮短，平衡向逆反應(yīng)方向移動，NO的含量降低，故B是正確的；加入催化劑，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡的時間縮短，但NO的含量不變，故D是正確的。【答案】C【教師備課資源】化學(xué)平衡圖像分析的注意事項：(1)看清各坐標(biāo)軸代表的量，弄清曲線表示的是哪些量之間的關(guān)系。(2)注意曲線上的特殊點，如與坐標(biāo)軸的交點、多條曲線的交點、轉(zhuǎn)折點、極值點等。(3)注意曲線坡度的“平”與“陡”，并弄清其含義。(4)注意弄清高溫、高壓時反應(yīng)速率更快，有利于先達(dá)平衡，即“先拐先平”原則，也就是說其他條件不變時，在較高溫度或較高壓強(qiáng)的條件下，達(dá)到平衡所用的時間較短。(5)注意分清曲線函數(shù)的遞增性和遞減性。(6)注意運用圖像中濃度(或物質(zhì)的量)的變化來確定反應(yīng)中化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系，即化學(xué)計量數(shù)之比等于同一時間內(nèi)各反應(yīng)物、生成物的濃度(或物質(zhì)的量)變化量之比。(7)對時間速率圖像，注意分清曲線的連續(xù)性、跳躍性，是“漸變”還是“突變”，是“大變”還是“小變”，是“變大”還是“變小”，變化后是否仍然相等等情況，才可確定對應(yīng)改變的條件是什么及如何改變。用來表示可逆反應(yīng)2A(g)B(g)2C(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))的正確圖像為()【解析】此反應(yīng)的特點是正反應(yīng)為氣體總體積減小的放熱反應(yīng)，A項，溫度越高，達(dá)到平衡所需的時間越短，但溫度升高平衡左移，C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要降低，所以A正確；B項，表示溫度與v的關(guān)系，隨著溫度的升高，v正與v逆應(yīng)增大，所以B不正確；C項，隨著壓強(qiáng)的增大，v正、v逆都增大，但對正反應(yīng)速率影響更大；D項，隨著溫度的升高，A的轉(zhuǎn)化率應(yīng)當(dāng)降低?！敬鸢浮緼C化學(xué)平衡狀態(tài)移動v正v逆勒夏特列原理化學(xué)平衡圖像分析濃度溫度壓強(qiáng)1下列事實，不能用勒夏特列原理解釋的是()A反應(yīng)CO(g)NO2(g)CO2(g)NO(g)H<0，升高溫度可使平衡向逆反應(yīng)方向移動B合成NH3的反應(yīng)，為提高NH3的產(chǎn)率，理論上應(yīng)采取相對較低的溫度C溴水中存在平衡：Br2H2OHBrHBrO，當(dāng)加入AgNO3溶液后，溶液顏色變淺D對2HI(g)H2(g)I2(g)，增大平衡體系的壓強(qiáng)(壓縮體積)可使體系顏色變深【解析】本題考查勒夏特列原理的應(yīng)用選項A的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動選項B合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，理論上采取低溫有利于反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，但需同時考慮溫度對反應(yīng)速率的影響選項C中加入AgNO3后，Ag與Br反應(yīng)生成AgBr沉淀，降低了Br的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，溶液顏色變淺，A、B、C項均能用勒夏特列原理解釋。選項D因2HI(g)H2(g)I2(g)，化學(xué)方程式兩邊氣體分子數(shù)相等，壓縮體積使壓強(qiáng)增大，平衡不發(fā)生移動，但由于體積減小，各組分的濃度增大，故顏色變深。故選D?！敬鸢浮緿2(2012長沙高二月考)COCl2(g)CO(g)Cl2(g)H0。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，下列措施：升溫恒容通入惰性氣體增加CO的濃度減壓加催化劑恒壓通入惰性氣體能提高COCl2轉(zhuǎn)化率的是()ABC D【解析】本題考查化學(xué)平衡的移動。該反應(yīng)為體積增大的吸熱反應(yīng)，所以升溫和減壓均可以促使反應(yīng)正向移動。恒壓通入惰性氣體，相當(dāng)于減壓。恒容通入惰性氣體與加催化劑均對平衡無影響。增加CO的濃度，將導(dǎo)致平衡逆向移動。【答案】B3已知反應(yīng)A2(g)2B2(g)2AB2(g)H<0，下列說法正確的是()A升高溫度，正反應(yīng)速率增加，逆反應(yīng)速率減小B升高溫度有利于反應(yīng)速率的增加，從而縮短達(dá)到平衡所需的時間C達(dá)到平衡后，升高溫度或增大壓強(qiáng)都有利于該反應(yīng)平衡正向移動D達(dá)到平衡后，降低溫度或減小壓強(qiáng)都有利于該反應(yīng)平衡正向移動【解析】A2(g)2B2(g)2AB2(g)是放熱反應(yīng)，且是氣體體積減小的反應(yīng)。所以升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動；增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，C、D均錯誤。升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均加快，達(dá)到平衡需要的時間減少，A錯誤；正確答案為B。【答案】B4在一定溫度下的可逆反應(yīng)：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，生成物C的體積分?jǐn)?shù)與壓強(qiáng)p1和p2、時間t1和t2的關(guān)系如圖所示，則下列關(guān)系正確的是()Ap1>p2 Bp1<p2Cmn>pq Dmn<pq【解析】該反應(yīng)是起始反應(yīng)物為A、B，生成物為C、D的可逆反應(yīng)(注意起點)，從反應(yīng)開始到達(dá)到平衡的反應(yīng)過程中，圖像顯示，在壓強(qiáng)為p1時，t2時達(dá)到平衡，生成物C的體積分?jǐn)?shù)為c1，在壓強(qiáng)為p2時，t1時達(dá)到平衡，生成物C的體積分?jǐn)?shù)為c2，從橫坐標(biāo)看，t2>t1，說明p2時化學(xué)反應(yīng)速率快，先達(dá)到平衡，所以壓強(qiáng)p2>p1，從縱坐標(biāo)看，c1>c2，說明加壓將使平衡向逆反應(yīng)方向移動，即pq>mn?！敬鸢浮緽D5.在一定條件下，可逆反應(yīng)ABmC變化如右圖所示。已知縱坐標(biāo)表示在不同溫度和壓強(qiáng)下生成物C在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，p為反應(yīng)在T2溫度時達(dá)到平衡后增大容器內(nèi)壓強(qiáng)的變化情況，問：(1)溫度T1_T2(填“大于”、“等于”或“小于”)，正反應(yīng)是_(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。(2)如果A、B、C均為氣體，則m _2(填“大于”、“等于”或“小于”)。(3)當(dāng)溫度和容積不變時，如向平衡體系中加入一定量的某稀有氣體，則體系的壓強(qiáng)_，平衡_移動。(4)當(dāng)溫度和壓強(qiáng)不變時，如向平衡體系中加入一定量的某稀有氣體，平衡_移動?！窘馕觥?1)由圖像可知，T1>T2，溫度高，w(C)的含量低，所以升溫，平衡左移，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(2)增大壓強(qiáng)，w(C)含量降低，平衡左移，正反應(yīng)為體積擴(kuò)大的反應(yīng)，m>2。(3)當(dāng)溫度、容積不變時，充入“惰”氣，由于各反應(yīng)物、生成物的濃度不變，所以平衡不移動。(4)當(dāng)溫度、壓強(qiáng)不變時，充入“惰”氣，體積擴(kuò)大，根據(jù)m>2，平衡右移?！敬鸢浮?1)大于放熱(2)大于(3)增大不(4)向正反應(yīng)方向 13