2022年高中化學(xué)（大綱版）第二冊(cè)第二章化學(xué)平衡 第三節(jié)影響化學(xué)平衡的條件(第三課時(shí))

2022年高中化學(xué)（大綱版）第二冊(cè) 第二章 化學(xué)平衡 第三節(jié)影響化學(xué)平衡的條件(第三課時(shí))復(fù)習(xí)引入新課前兩節(jié)課我們學(xué)習(xí)了外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，請(qǐng)同學(xué)們想一想哪些條件的改變能引起平衡移動(dòng)？生濃度、溫度、壓強(qiáng)。師還記得這些條件改變時(shí)，平衡是如何移動(dòng)的嗎？請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)前兩節(jié)課我們所學(xué)的知識(shí)填寫(xiě)下表。投影影響化學(xué)平衡的條件化學(xué)平衡移動(dòng)方向平衡移動(dòng)結(jié)果濃度增大反應(yīng)物濃度減小生成物濃度減小反應(yīng)物濃度增大生成物濃度壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)減小壓強(qiáng)溫度升高溫度降低溫度啟發(fā)增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度引起平衡移動(dòng)時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度如何改變？減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度呢？增大壓強(qiáng)平衡移動(dòng)后，體系的壓強(qiáng)如何變化？升高溫度引起平衡移動(dòng)后，體系溫度有何變化？（學(xué)生邊回答邊填寫(xiě)上表，最后得出以下結(jié)論）投影影響化學(xué)平衡的條件化學(xué)平衡移動(dòng)方向平衡移動(dòng)結(jié)果濃度增大反應(yīng)物濃度向正反應(yīng)方向移動(dòng)使反應(yīng)物濃度減小使生成物濃度增大減小生成物濃度向正反應(yīng)方向移動(dòng)減小反應(yīng)物濃度向逆反應(yīng)方向移動(dòng)使反應(yīng)物濃度增大使生成物濃度減小增大生成物濃度向逆反應(yīng)方向移動(dòng)壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)向氣體體積縮小方向移動(dòng)使壓強(qiáng)減小減小壓強(qiáng)向氣體體積擴(kuò)大方向移動(dòng)使壓強(qiáng)增大溫度升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)使溫度降低降低溫度向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)使溫度升高師從上表我們可以看出，增大反應(yīng)物濃度時(shí)，反應(yīng)體系會(huì)通過(guò)平衡移動(dòng)使反應(yīng)物的濃度減小；減小反應(yīng)物濃度，會(huì)通過(guò)平衡移動(dòng)使反應(yīng)物的濃度增大；增大壓強(qiáng)或升高溫度時(shí)，會(huì)通過(guò)平衡移動(dòng)使體系壓強(qiáng)減小或溫度降低；而減小壓強(qiáng)或降低溫度時(shí)，反應(yīng)體系又會(huì)通過(guò)平衡移動(dòng)使體系壓強(qiáng)增大或溫度升高。可見(jiàn)化學(xué)平衡有自我調(diào)節(jié)能力，總是力求保持原狀態(tài)。大家覺(jué)得這種現(xiàn)象和物理上的什么現(xiàn)象有點(diǎn)相似呢？生慣性。師對(duì)。慣性定理告訴我們，物體有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，化學(xué)反應(yīng)也可以看作一種特殊物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，外界條件改變時(shí)，化學(xué)平衡也力求保持原狀態(tài)。化學(xué)平衡移動(dòng)也有點(diǎn)像生物上講的“自我調(diào)節(jié)”作用，炎熱的夏天，人體的毛孔擴(kuò)張，不斷出汗散發(fā)多余的熱量，以維持體溫在37左右?？梢?jiàn)化學(xué)、生物、物理這些自然科學(xué)之間是有聯(lián)系的，學(xué)好物理和生物，對(duì)學(xué)好化學(xué)很有幫助。法國(guó)科學(xué)家勒沙特列把我們化學(xué)上的這種“自我調(diào)節(jié)”作用概括為平衡移動(dòng)原理，后人為了紀(jì)念這位科學(xué)家，把這個(gè)原理叫做勒沙特列原理。板書(shū)四、勒沙特列原理師請(qǐng)同學(xué)們打開(kāi)書(shū)44頁(yè)，一起讀一下勒沙特列原理的內(nèi)容。板書(shū)如果改變影響平衡的一個(gè)條件（如濃度、壓強(qiáng)或溫度等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。師勒沙特列原理可以用來(lái)判斷平衡移動(dòng)方向，但并非任何與化學(xué)平衡有關(guān)的問(wèn)題都能用勒沙特列原理來(lái)解釋?zhuān)虼宋覀儽仨毩私庠撛淼倪m用范圍及適用條件。板書(shū)1. 適用范圍師該原理是平衡移動(dòng)原理，一個(gè)反應(yīng)只有達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，才能談及平衡移動(dòng)。如對(duì)于一個(gè)從反應(yīng)物剛開(kāi)始的氣體反應(yīng)來(lái)說(shuō)，增大壓強(qiáng)反應(yīng)總是向正反應(yīng)方向進(jìn)行，而不服從勒沙特列原理。因此，該原理的適用范圍是已達(dá)平衡的可逆反應(yīng)。板書(shū)已達(dá)平衡的可逆反應(yīng)投影練習(xí)1. 可逆反應(yīng)A(g)+B(g) 2C(g)在一定體積和壓強(qiáng)下開(kāi)始反應(yīng)，生成物的體積分?jǐn)?shù)（C%）與溫度的關(guān)系如圖，回答下列問(wèn)題：（1）由T1向T2變化時(shí)v（正） v（逆）。（填“”“”或“=”（2）由T3向T4變化時(shí)v（正） v（逆）。（填“”“”或“=”）（3）反應(yīng)在 溫度時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。（4）此反應(yīng)的正反應(yīng)方向是 熱反應(yīng)方向（填“放熱”或“吸熱”）（5）AB段為增函數(shù)，BC段為減函數(shù)曲線，試從化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的角度說(shuō)明理由。解析：溫度升高過(guò)程中，AB段C%增大，BC段C%減小，說(shuō)明T1向T2變化時(shí)，v正v逆，T3向T4變化時(shí)v正v逆。B點(diǎn)是C%變化的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而對(duì)于一個(gè)反應(yīng)，升高溫度時(shí)不可能使化學(xué)平衡既向正反應(yīng)方向移動(dòng)，又向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以在T3之前，反應(yīng)一定沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，T3時(shí)達(dá)平衡狀態(tài)，再升高溫度，C%降低，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)了，該反應(yīng)的正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)。答案：（1）> (2)< (3)T3 (4)放熱（5）AB段為增函數(shù)曲線，BC段為減函數(shù)曲線，是因?yàn)锳B段時(shí)，反應(yīng)未達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)，升高溫度，速率加快，生成C的量增多，C%增大。B點(diǎn)達(dá)平衡狀態(tài)，升高溫度，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，使C%降低，所以BC段為減函數(shù)曲線。提問(wèn)對(duì)于一個(gè)已達(dá)平衡的可逆反應(yīng)，如N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)），如果既增大壓強(qiáng)，又升高溫度，能不能用勒沙特列原理判斷出平衡究竟向哪個(gè)方向移動(dòng)？生不能。師使用催化劑時(shí)，能不能用勒沙特列原理得出平衡如何移動(dòng)？為什么？生不能。因?yàn)榇呋瘎┎荒芤鹌胶庖苿?dòng)。師由此可見(jiàn)，在用勒沙特列原理解釋平衡移動(dòng)問(wèn)題時(shí)，還要注意該原理的適用條件。板書(shū)2. 適用條件：一個(gè)能影響化學(xué)平衡的外界條件的變化。師根據(jù)勒沙特列原理，平衡移動(dòng)的方向是向減弱外界條件改變的方向移動(dòng)。如何理解“減弱”二字呢？我們先回憶一下濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響，我們知道，增大一種反應(yīng)物的濃度，化學(xué)平衡會(huì)向正反應(yīng)方向移動(dòng)。如對(duì)于反應(yīng)A(g)+B(g) C(g)，增大A的濃度，平衡正向移動(dòng)，此時(shí)各反應(yīng)物和生成物的濃度如何變化？生A、B的濃度減小，C的濃度增大。師達(dá)到新平衡時(shí)，要使平衡常數(shù)不變，A的濃度會(huì)不會(huì)降低到等于或小于原平衡濃度？生不會(huì)。師同理，如果其他條件不變，把壓強(qiáng)增大為原來(lái)的2倍，A、B、C的濃度會(huì)瞬間增大為原來(lái)的2倍，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)會(huì)使C的濃度增大，使A的濃度減小，B的濃度減小，由于C的濃度增大了，要使K不變，達(dá)新平衡時(shí)，A和B的濃度一定大于原平衡濃度而小于原平衡濃度的2倍。由此可見(jiàn)，平衡移動(dòng)的結(jié)果，僅僅是減弱外界條件的影響，而不能完全抵消外界條件的變化量，更不能“逆轉(zhuǎn)”。板書(shū)3. 平衡移動(dòng)的結(jié)果是“減弱”外界條件的影響，而不能消除外界條件的影響。講述對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應(yīng)，如I2(g)+H2(g) 2HI(g)，改變壓強(qiáng)時(shí)，由于正向移動(dòng)或逆向移動(dòng)均不能減弱壓強(qiáng)的改變，因此壓強(qiáng)對(duì)它無(wú)影響，平衡不移動(dòng)。那么下列情況是否能用勒沙特列原理來(lái)判斷呢？投影在FeCl3溶液中存在如下平衡：Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H+，加水稀釋時(shí)，平衡是否移動(dòng)？為什么？生甲種回答：平衡不移動(dòng)，因?yàn)镠2O是純液體，增大水的用量并沒(méi)有改變其濃度。乙種回答：平衡移動(dòng)，因?yàn)榧铀畷r(shí)，雖然水的濃度沒(méi)有變，但其他離子或分子的濃度都降低了。師同學(xué)們的回答都有道理，但正確的答案只有一個(gè)，那就是平衡會(huì)移動(dòng)，而且是正向移動(dòng)。有些同學(xué)一定會(huì)問(wèn)：這符合勒沙特列原理嗎？下面我們就來(lái)分析一下，該平衡移動(dòng)的方向是否符合勒沙特列原理。我們知道，對(duì)于氣體反應(yīng)，減小壓強(qiáng)時(shí)，各種氣體的濃度會(huì)減小相同的倍數(shù)，那么單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)如何變化？生減小相同的倍數(shù)。師此時(shí)，平衡將向氣體總體積增大的方向，即氣體總分子數(shù)增多的方向移動(dòng)。對(duì)于上述平衡體系加水稀釋時(shí)，F(xiàn)e3+、Fe(OH)3、H+的濃度會(huì)減小相同的倍數(shù)，即單位體積內(nèi)粒子數(shù)減小相同的倍數(shù)，平衡會(huì)向粒子數(shù)增多的方向即正向移動(dòng)?？梢?jiàn)并不違背勒沙特列原理，勒沙特列原理對(duì)于所有的動(dòng)態(tài)平衡都適用。勒沙特列原理還廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，人們根據(jù)該原理，選擇適宜的條件，使化學(xué)反應(yīng)能獲得較高的產(chǎn)量，大大提高了工業(yè)生產(chǎn)效益。那么我們?cè)诒菊碌诙?jié)書(shū)上講的小故事，工程師試圖增加高爐高度，以增加CO和鐵礦石的接觸時(shí)間來(lái)減少高爐氣中CO的含量的做法符合勒沙特列原理嗎？生不符合。師為什么？生因?yàn)樵黾痈郀t高度并不能引起平衡移動(dòng)。師看來(lái)大家對(duì)勒夏特列原理掌握得不錯(cuò)，下面我們做幾道練習(xí)題。投影練習(xí)在某溫度時(shí)，A+B 2C的反應(yīng)達(dá)到了平衡：1. 平衡時(shí)容器中A、B、C的物質(zhì)的量分別為1 mol、2 mol和3 mol，則開(kāi)始時(shí)，加入的A和B的物質(zhì)的量分別是 和 ，A和B的轉(zhuǎn)化率之比為 。答案：2.5 mol 3.5 mol 752. 若A為氣態(tài)，增加壓強(qiáng)A的平衡濃度增大，則C一定是 態(tài)；B一定不是 態(tài)，可能是 態(tài)或 態(tài)。如果增加或減少B的量，C和A在平衡時(shí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)都不發(fā)生明顯變化，則B應(yīng)是 態(tài)。答案：氣 氣 固（或液） 液（或固） 固3. 達(dá)到平衡后再加入催化劑，則v正 ，v逆 ，v正和v逆的關(guān)系是v正 v逆。（填“”“=”或“”）答案：增大 增大 =4. 升高溫度后，C的物質(zhì)的量減少，則v正 ，v逆 ，v正和v逆的關(guān)系是v正 v逆。（填“”“=”或“”），這個(gè)反應(yīng)是 熱反應(yīng)。答案：增大 增大 放5. 如溫度保持不變，A和C是氣態(tài)，體積縮小1/2，濃度增加的物質(zhì)是 ，平衡向 反應(yīng)方向移動(dòng)。達(dá)到新平衡后， 的濃度與原平衡濃度之比大于2， 的濃度與原平衡濃度之比介于2和1之間。答案：A、C 逆 A C6. 對(duì)于該反應(yīng)，在其他條件相同的情況下，在一開(kāi)始就使用催化劑后達(dá)到平衡和不使用催化劑達(dá)到平衡，兩者的主要區(qū)別是（1）前者達(dá)到平衡所需時(shí)間 ，（2）前者達(dá)到平衡后 較大。答案：短 反應(yīng)速率師我們這節(jié)課在前兩節(jié)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了勒沙特列原理。我們可以根據(jù)該原理，選擇適宜條件使化學(xué)反應(yīng)向?qū)θ祟?lèi)有利的方向進(jìn)行，但該原理也有局限性，它不能預(yù)測(cè)建立平衡所需的時(shí)間，例如對(duì)于一個(gè)反應(yīng)，如果降低溫度同時(shí)減小壓強(qiáng)均可使其向反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大的方向移動(dòng)，但此時(shí)反應(yīng)速率一定很慢，達(dá)到平衡需要很長(zhǎng)時(shí)間，這樣也是不適用的。如何才能使反應(yīng)向人們需要的方向進(jìn)行，又能縮短達(dá)到平衡所需時(shí)間呢？這是有待同學(xué)們將來(lái)去研究的問(wèn)題，希望同學(xué)們能總結(jié)出比勒沙特列原理更完善的原理。布置作業(yè)P46 三、四、五、六題板書(shū)設(shè)計(jì)四、勒沙特列原理如果改變影響平衡的一個(gè)條件（如濃度、壓強(qiáng)或溫度等），平衡就向減弱這種改變的方向移動(dòng)。1. 適用范圍：已達(dá)平衡的可逆反應(yīng)。2. 適用條件：一個(gè)能影響化學(xué)平衡的外界條件的變化。3. 平衡移動(dòng)的結(jié)果是“減弱”外界條件的影響，而不是消除外界條件的影響。教學(xué)說(shuō)明本節(jié)課在總結(jié)前兩節(jié)課所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上總結(jié)出勒沙特列原理，而深入理解勒沙特列原理是解決有關(guān)化學(xué)平衡問(wèn)題的基礎(chǔ)。因此我在本節(jié)課的教學(xué)中，從溫度不變平衡常數(shù)不變的原理引導(dǎo)學(xué)生分析平衡移動(dòng)過(guò)程中濃度、壓強(qiáng)的變化，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)勒沙特列原理中“減弱”的含義，并通過(guò)典型的例題，對(duì)勒沙特列原理做了深層剖析，以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的靈活性，也為以后學(xué)習(xí)鹽類(lèi)水解時(shí)學(xué)生理解稀釋促進(jìn)水解的原理打下了基礎(chǔ)。參考練習(xí)1在容積相同的A、B兩個(gè)容器中，分別充入 2 mol SO2和1 mol O2,使它們?cè)谙嗤瑴囟认掳l(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)并達(dá)到平衡，在反應(yīng)過(guò)程中，若A容器的體積不變，B容器的壓強(qiáng)不變，A中SO2的轉(zhuǎn)化率為a%，B容器的壓強(qiáng)不變，A中SO2的轉(zhuǎn)化率為a%，B容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為b%，則a與b的關(guān)系為（ ）Aa>b B.a=b C.a<b D.無(wú)法確定答案：C2將3 mol A 和1 mol B 混合于一體積可變的密閉器P中，以此時(shí)溫度、壓強(qiáng)和體積作為起始條件，發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)+B(g) 2C(g)+D(g)，若反應(yīng)過(guò)程中保持起始溫度和壓強(qiáng)不變，達(dá)到平衡時(shí)氣體C的濃度為W mol·L-1，回答以下兩個(gè)小題：(1)若反應(yīng)過(guò)程中仍保持溫度和壓強(qiáng)不變，按下列四種方法配比充入容器P，平衡后氣體 C的濃度仍為W mol·L-1的是( ) A6 mol A+2 mol BB3 mol A+1 mol B+2 mol C C2 mol C+1 mol B+ mol D D1 mol C+2 mol D 答案：A (2)若反應(yīng)過(guò)程中仍保持原起始溫度和容器體積不變，且使平衡后氣體C的濃度仍為mol·L-1,應(yīng)按下列哪種配比向容器Q中充入有關(guān)物質(zhì)(P和Q起始體積相同)是有可能達(dá)到目的的 ( ) A3 mol A+1 mol B B2 mol C+l mol DC1.5 mol A+O.5 mol B+l mol C+O.5 mol D D4 mol C和2 mol D 答案：D