1、第二节 化学平衡第3课时 影响化学平衡的因素 教学目标1.通过实验探究，了解浓度、压强、温度、催化剂等条件对化学平衡移动的影响。2.学会用图像表示化学平衡移动的方法,并判断化学平衡移动的方向。3.能够画出简单的化学反应速率和平衡移动的图形、图表。4.理解勒夏特列原理的含义。 教学重难点平衡移动概念及浓度、压强、温度对平衡移动的影响，勒夏特列原理 教学过程【新课导入】炎炎夏日，冰镇啤酒、雪碧汽水是不错的选择。你是否仔细观察过,瓶装啤酒倒入杯中会立即泛起大量泡沫，是什么原因呢？已知啤酒中存在CO2溶解平衡: CO2(g)CO2(aq)，是什么条件让平衡向CO2气体增多的方向变化了呢？我们将这种变化
2、叫做化学平衡的移动，这一节我们共同学习，影响化学平衡移动的条件。【新知讲解】【阅读理解】阅读课本P35、36、37页，思考化学平衡移动的概念与实质。一、化学平衡的移动【复习】化学平衡定义：在一定条件下，可逆反应当V正=V逆，且各组分浓度保持恒定,这时达到化学反应的最大限度，这种限度叫化学平衡。【思考】V正=V逆是达到化学平衡的重要标志，对于一个已经达到平衡状态的可逆反应，如果我们改变条件，该反应还能继续保持平衡吗？经过一段时间以后，,平衡会一直被打破么？CO2泡沫会一直增多么？【分析】反应开始后，一定时间时V正=V逆 ，反应达到平衡状态，外界条件改变后，化学平衡被破坏V正V逆，化学平衡被破坏，
3、一定时间后，V正=V逆 达到新的平衡状态。定义：在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态后，如果改变反应条件，平衡状态被破坏，平衡体系的物质组成也会随着改变，直至达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。【说明】平衡移动的条件：反应条件改变。平衡移动的结果：平衡体系的物质组成改变【交流讨论】外界条件的改变，一定会引起化学平衡的移动么？【分析】平衡移动的方向由v(正)、v(逆)的相对大小来决定：(1)若外界条件的改变引起v(正)v(逆)，则化学平衡将向正反应方向移动。(2)若外界条件的改变引起v(正)v(逆)，则化学平衡将向逆反应方向移动。(3)若外界条件的改变
4、虽引起v(正)和v(逆)的变化,但v(正)和v(逆)仍保持相等,则称化学平衡不移动。【思考】既然外界条件改变，会引起化学反应速率的变化,进而导致化学平衡的移动。那么影响化学反应速率的因素有哪些？二、浓度对化学平衡的影响【小组实验】完成课本34页实验21实验步骤：向盛有5ml0.05mol/LFeCl3溶液的试管中加入5ml0.15KSCN溶液，溶液呈红色。讲上述溶液平均分装在a、b、c三支试管中，向试管b中加入少量铁粉，向试管c中加入4滴1mol/LKSCN溶液，观察试管b、c中溶液颜色的变化，并均与a对比。实验向试管b中加入少量铁粉向试管c中滴加1mol/LKSCN溶液现象颜色变浅颜色变深【
5、交流讨论】1. 上述实验中化学平衡状态是否发生了变化？你是如何判断的？2. 反应物和生成物浓度的改变是如何影响化学平衡状态的？3. 在一定温度下，当可逆反应达到平衡时，若浓度商增大或减小，化学平衡状态是否会发生变化？如何变化？【学生1】溶液颜色发生了变化，说明Fe(SCN)3浓度发生了变化，所以平衡状态发生了变化。【学生2】从上述现象中可以看出，加入铁粉，发生反应2Fe3+ + Fe = 3Fe2+，Fe3+浓度减小，溶液红色变浅，说明平衡向逆反应方向移动；加入1mol/LKSCN溶液，SCN浓度增大，溶液红色加深，说明平衡向正反应方向移动。【学生3】减小Fe3+浓度，Q增大，QK，平衡逆向移
6、动；增大SCN浓度，Q减小，QK，平衡正向移动。【交流讨论】结合上述实验结论，以反应：mA(g)nB(g)pC(g)为例，思考：【问题1】当反应达到平衡后，其它条件不变时，改变反应体系中某种物质的浓度对平衡移动的影响，并完成下表内容。改变条件v正、v逆相对大小平衡移动方向增大反应物A或B的浓度v正v逆向正反应方向移动减小生成物C的浓度v正v逆向正反应方向移动增大生成物C的浓度v正v逆向逆反应方向移动减小反应物A或B的浓度v正v逆向逆反应方向移动【问题2】当反应达到平衡后，如何利用v-t图像分析浓度变化对正、逆反应速率的影响过程。【学生交流】其反应速率的变化曲线分别如下图所示：【结论】当可逆反应
7、达到平衡时，在其他条件不变的情况下，如果增大反应物浓度（或减小生成物浓度），平衡向正反应方向移动；同理，如果减小反应物浓度（或增大生成物浓度），反应向逆反应方向移动。三、压强对化学平衡的影响【小组实验】完成课本36页实验22实验步骤：用50ml注射器吸入约20mlNO2与N2O4的混合气体（使注射器的活塞处于处），将细管端用橡皮塞封闭。然后把活塞拉到处，观察管内混合气体颜色的变化。当反复将活塞从处推到及从处拉到处时，观察管内混合气体颜色的变化。实验体系压强增大体系压强减小现象气体颜色先变深又变浅气体颜色先变浅又变深结论增大压强，平衡向正反应方向移动；减小压强，平衡向逆反应方向移动。【交流讨论】
8、1. 有气体参加的反应可能出现反应后气体体积增大、减小或不变的三种情况，请根据三种不同的情况进行分析，体系增大压强，浓度商怎样变化，化学平衡状态发生怎样的变化？2. 对于只有固体或液体参加的反应，体系压强的改变，会使化学平衡的状态发生改变吗？【分析】1.对于气体体积减小的反应，如N2 (g)+ 3H2 (g)= 2NH3(g)，增大压强，三种气体浓度都增大，浓度商减小，QK，平衡向正反应方向移动；对于气体体积增大的反应，如4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g)+ 6H2O(g),增大压强，四种气体浓度都增大，浓度商增大，QK，平衡向逆反应方向移动；对于气体体积不变的反应，如H2(g
9、) + I2(g) = 2HI(g)，增大压强，二种气体浓度都增大，浓度商不变，Q=K，平衡不移动；2.只有固体或液体参加的反应，体系压强改变，物质浓度不变，平衡不移动。【交流讨论】利用v-t图像分析压强变化对不同气体体积变化的反应正、逆反应速率的影响过程。【分析1】增大压强对于等体积反应（反应前后气体物质计量系数之和相等），正、逆反应速率同倍数增大，平衡不移动，如下图A；对于非等体积（反应前后气体物质计量系数之和不相等）反应，正、逆反应速率同时增大，但计量系数之和大的方向增大的倍数更大，所以，平衡向总体积减小的方向移动，如下图B或C；【分析2】减小压强（增大容器体积），对于等体积反应正、逆反
10、应速率同倍数减小，平衡不移动，如下图D；对于非等体积反应，正、逆反应速率同时减小，但计量系数之和大的方向减小的倍数更大，所以，平衡向总体积增大的方向移动，如下图E或F。 【总结】对于有气体参加的可逆反应，当反应达到平衡时，在其他条件不变的情况下，增大压强（减小容器的容积）会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强（增大容器的容积）会使化学平衡向气体体积增大的方向移动；反应后气体总体积没有变化的可逆反应，增大或减小压强都不能使化学平衡发生移动。四、温度对化学平衡的影响【小组实验】完成课本37页实验23实验步骤：如图所示，把NO2和N2O4的混合气体通入两只连通的烧瓶里，然后用夹子夹住乳胶管；
11、把一只烧瓶放进热水中，一只烧瓶放进冰水中。观察混合气体的颜色变化。实验放进热水中放进冰水中现象红棕色加深红棕色变浅结论升高温度平衡向NO2浓度增大的方向移动，降低温度平衡向NO2浓度减小的方向移动，【交流讨论】1. 已知反应2NO2(g)N2O4(g)H56.9 kJmol1 ，分析温度变化时平衡移动的方向？2. 分析温度变化对K的影响，根据浓度商判断平衡移动方向？【分析】1. 温度升高，颜色加深，NO2浓度增大，平衡向逆反应方向移动，即升高温度，平衡向吸热方向移动。温度降低，颜色变浅，NO2浓度减小，平衡向正反应方向移动，即降低温度，平衡向放热方向移动。2. 若正反应方向为放热反应，升高温度
12、，K减小，Q不变，QK，平衡向逆反应方向移动，即升高温度，平衡向吸热方向移动。降低温度，K增大，Q不变，QK，平衡向正反应方向移动，即降低温度，平衡向放热方向移动。【交流讨论】利用v-t图像分析温度变化对不同吸、放热反应正、逆反应速率的影响过程。提示：改变温度对活化能较大的速率影响大。【分析】如图所示，改变温度对活化能较大的速率影响大，对于正反应方向为放热反应的可逆反应，升高温度，正逆反应速率同时增大，逆反应速率增大的多，v逆v正 ，平衡逆向移动，即向吸热方向移动；如图所示，降低温度，正逆反应速率同时减小，逆反应速率减小的多，v正v逆 ，平衡正向移动，即向放热方向移动。【总结】在其他条件不变的
13、情况下，升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。五、 催化剂对化学平衡的影响【交流讨论】催化剂对反应速率的影响，如何利用v-t图像分析？如图所示，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，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。【总结】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。六、勒夏特列原理【交流讨论】向一密闭容器中通入1 mol N2、3 mol H2发生反应：N2(g)3H2(g)2NH3(
14、g)H0，一段时间后达到平衡，当分别增大N2的浓度、升高温度、增大压强时，化学平衡移动的方向，达到新平衡时N2浓度、温度、压强的变化情况怎样？【分析1】若增大N2的浓度，平衡正向移动；达新平衡时，氮气的浓度与改变时相比较，其变化是减小，但新平衡时的浓度大于原平衡时的浓度。【分析2】若升高温度，平衡移动的方向是逆向移动；达新平衡时的温度与改变时相比较，其变化是降低，但新平衡时的温度高于原平衡时的温度。【分析3】若增大压强，平衡移动的方向是正向移动；达新平衡时的压强与改变时相比较，其变化是减小，但新平衡时的压强大于原平衡时的压强。【提问】总结上述三种情况，分析如何用一个方法表示，不同条件改变是，平
15、衡移动的方向和结果。【总结】当其它条件不变时，改变影响平衡移动的一个条件，平衡总是向减弱这种改变的方向移动。【过渡】这就是著名的勒夏特列原理，我们来认识一下勒夏特列。阅读课本P38科学史话。下面我们研究一下勒夏特列原理。1.定义：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。这就是勒夏特列原理，也称化学平衡移动原理。2.适用范围：化学反应平衡等所有的动态平衡，只能解释平衡移动造成的结果或现象，未处于平衡状态的体系不能用此原理分析。3.对“减弱这种改变”的正确理解：定性角度：用于判断平衡移动的方向，如升高温度时，平衡向着吸热反应方向移动；
16、增加反应物浓度，平衡向反应物浓度减少的方向移动；增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动等；定量角度：用于判断平衡移动的结果，“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”。如原平衡体系的压强为p，若其他条件不变，将体系压强增大到2p，平衡将向气体体积减小的方向移动，到达新平衡时的体系压强将介于p2p。【交流讨论】1. 反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)HK，平衡逆向移动；容器体积增大，对平衡的来说是减小了单位体积内的分子数，平衡向减弱这种改变的方向移动，即向分子数增多的方向移动。【思考】瓶装啤酒倒入杯中会立即泛起大量泡沫,是什么原因呢？用勒夏特列原理解释：啤酒中存在CO2溶解平衡: CO2(g)
17、CO2(aq)，减小压强（打开啤酒瓶），平衡向气体体积增大方向移动，放出CO2；升高温度（啤酒瓶冰镇温度低），平衡向吸热反应方向移动，放出CO2。【课堂小结】【课堂检测】1.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是()A用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气B将铜粉和锌粉混合后放入稀硫酸中，产生气体的速率比不加铜粉快C黄绿色的氯水光照后颜色变浅D将CO中毒的病人迅速抬到空气新鲜的地方【答案】B【解析】A浓氨水中加入氢氧化钠固体，氢氧化钠固体溶解放热，使一水合氨分解生成氨气，且OH-浓度增大，化学平衡NH3+H2ONH3H2ONH4+OH-逆向进行，能用化学平衡移动原理解释的，故A不符合题意；B将铜粉和锌
18、粉混合后放入稀硫酸中，构成原电池，加快反应速率，不能用勒夏特列原理解释，故B符合题意；C氯水中存在Cl2+H2OHCl+HClO平衡，生成的次氯酸见光分解，促进平衡正向进行，故氯水光照后颜色变浅，能用勒夏特利原理解释，故C不符合题意；D空气新鲜的地方，氧气浓度大，平衡HbO2+COHbCO+O2逆向移动，有利于血红蛋白和氧气结合，可以用勒夏特列原理解释，故D不符合题意；答案为B。2.对可逆反应2A(s)3B(g)C(g)2D(g)H0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是()增加A的量，平衡向逆反应方向移动升高温度，平衡向逆反应方向移动，v(正)减小压强增大一倍，平衡不移动，v(正)、v
19、(逆)不变增大B的浓度，v(正)v(逆)加入催化剂，B的转化率提高A. B. C. D.【答案】B 【解析】A是固体，其量的变化对平衡无影响；增大B的浓度，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动，v(正)v(逆)；升温，v(正)、v(逆)均应增大，但v(逆)增大的程度大，平衡向逆反应方向移动；压强增大，平衡不移动，但v(正)、v(逆)都增大；催化剂不能使化学平衡发生移动，B的转化率不变。3.在容积一定的密闭容器中，反应：A(？)B(g)C(g)D(g)达到平衡后，升高温度，容器内气体的密度增大，则下列说法正确的是()A正反应是放热反应BA不是气态物质，加入A该平衡向正反应方向移动C其他条件不变，
20、降低温度该平衡向逆反应方向移动D改变压强对该平衡的移动无影响【答案】C【解析】因容器体积不变、结合升温容器内气体密度增大可知升温使容器内气体质量增加，结合反应可判知A一定不是气体且正反应为吸热反应，A项错误；在其他条件不变时，加入A(非气态物质)平衡不移动，B项错误；降低温度平衡向放热的逆反应方向移动，C项正确；反应前后气体的化学计量数之和不等，因此改变压强，平衡移动，D项错误。4.在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0。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图表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
21、B图表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响C图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，图改变的条件应是缩小容器体积。B项，由于同等程度地加快正、逆反应速率，所以加入的应是催化剂。C项，由于平衡发生了移动，所以加入的不是催化剂。改变的应是温度，且乙的温度高。5.有两个容积相等的密闭容器A和B如图所示，A容器有一个可上下移动的活塞，能使容器保持恒压，B容器的容积不变。起始时两容器中分别充入等量且体积比为21的SO2和O2的混合气体，并使A和B容积相等。在400 条件下，发生如下反应：2SO2(g)O2(g)2SO
22、3(g)。（1）达到平衡时，所需的时间t(A)_t(B)，A容器中SO2的转化率_B容器中SO2的转化率(填“大于”、“小于或“相等”)。（2）达到（1）所述平衡后，若向两容器中通入少量的等量氩气，A容器中化学平衡_移动，B容器中化学平衡_移动(填“向左”、“向右”或“不”)。【答案】（1）小于 大于 （2）向左 不 【解析】（1）因A容器保持恒压，反应过程中体积变小，浓度增大，根据浓度越大，化学反应速率越快，到达平衡的时间越短，所以达到平衡所需时间A小于B；A容器体积减少，压强增大，平衡向正反应方向移动，所以A中SO2的转化率大于B；（2）达到（1）所述平衡后，若向两容器通入数量不多的等量He，A容器体积增大，参加反应的气体浓度减少，平衡向左移动，而B容器体积不变，浓度不变，平衡不移动； 13 / 13
