实验化学专题4课题3：反应条件对化学平衡的影响

温度篇
2CO(g)+2NO(g) ⇌ N2 (g)+2CO2(g) △H<0
影响 结果 外界 条件改变
升高温度
移动方向
新平衡 V正 V逆
吸热方向
降低温度 放热方向
吸热反应方向的速率变化幅度更大
题组训练
4.
催化剂
产 物
使用催化剂
含
量
0 t1 t2
t
催化剂对化学平衡移动无影响，它能同等程度地改
变正、逆反应速率，可以改变化学反应达到平衡所需 的时间。
4. 从源头解决： 如控制汽油的辛烷值，使用无铅汽油，
控制空燃比，改用乙醇等清洁燃料，使用 电动汽车等等。
能力提升
1.解决生活中具体的化学问题思路： 找出化学反应原理
权衡各个实际因素的影响
得出方案 解决问题
2.速率、平衡理论在化工生产上的应用， 进行化工生产条件选择时：
既要考虑反应速率的问题 ------反应速率要尽可能的快 又要考虑化学平衡的问题 ------平衡要尽可能地向右移动， 即反应物的转化率尽可能高，原料利用率尽可能充分。
CoCl2+ຫໍສະໝຸດ Baidu盐酸
加入3mL蒸馏水
实验现象
蓝色加深
蓝色转化为粉红色
现象分析
增大了Cl-浓度, 平衡向左移动
平衡向右移动
(2)观察受热时CoCl2溶液颜色的变化
操作：取一支试管，加入3 mL95%乙醇溶液和少 量(2-3小粒)氯化钴晶体，振荡使其溶解，再滴滴 加蒸馏水，至溶液恰好呈粉红色，然后用酒精灯加 热该试管片刻。观察上述实验过程中溶液颜色的变 化
影响 结果 外界 条件改变
移动方向
新平衡 V正 V逆
△V≠0
增大压强 体积缩小方向 降低压强 体积增大方向
△V=0 增大压强 降低压强
气体分子数之和大的反应速率改变的幅度更大。
题组训练
3.下列各图是温度或压强对反应2A(g) +B(s) ⇌2C(g) +D(g) △H>0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立 平衡时的温度或压强，其中正确的是
问题解决
2. 平衡移动 • 减小生成物的浓度
将CO2和N2转移出去，可以考虑在尾气排放装置加上一 个小型风扇，加速尾气排放，生成物减少，反应正向更彻底。
3. 延长反应时间
1. 增大排气管，即增大排气管截面的面积，面积越大催化越完全。 2. 将排气管做成螺旋状，增加了长度，延长反应时间，催化反 应更完全，减少尾气排放。
2
3
介质类型 30%乙醇 无水乙醇 四氯化碳
室温
蓝紫色 棕色
分层上层深蓝色下 层粉红色
结论： 有机溶剂对碘-淀粉颜色的变化影响不大。 解释： 由于直链淀粉的螺旋孔径为1.3nm，恰好能溶纳 碘分子。故溶剂的相似相容对其影响不大。像四 氯化碳就不能有效地萃取碘-淀粉溶液中的碘。
综上：选用碘或淀粉作指示剂显色时，注意在 室温或温度稍高（低于50℃）其溶液在一定的 酸度下进行效果灵敏。
2.下图表示可逆反应，2CO(g)+2NO(g) ⇌ N2 (g)+2CO2(g)，
当增大压强时，平衡由a点移到b点，正确的曲线是( B )
v
V正
av
bva
v
b
V正
V正
V逆
b V逆
a V逆
V逆
ba
V正
P
P
P
P
A
B
C
D
若换成可逆反应H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g)，请你画出曲线图
压强篇
2CO(g)+2NO(g) ⇌ N2 (g)+2CO2(g)
小结：
1. 化学反应速率的改变不一定会影响化学平衡的 移动； 2. 只有当化学反应速率改变的幅度不一样，才会 发生平衡移动； 3.化学平衡发生移动，化学反应速率必然改变。
原平衡 条件改变 V正=V逆
原平衡 被破坏
V正’≠V逆’
自发
新平衡 V正’’=V逆’’
勒夏特列原理---平衡移动原理(实质是“叛逆”)： 如果改变影响平衡的一个条件(浓度、压强、
试管3：
溶液呈红色
4 mL10 mol·L-1NaOH溶液+2滴石蕊 + 2 mL乙酸乙酯
溶液呈蓝色 振荡后用透明胶带纸对液相界面做好标记。将三只试管同
时插入热水浴(65℃-70℃)中，加热6-10分钟(加热过程可 振荡)。取出试管观察液相界面情况。
现 1.试管液相无明显变化； 象 2.试管液相界面略有上升；
温度)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动
基本知识再现2：
工农业生产中如何运用勒夏特列原理来选择反应条件： (1)合成氨工业条件选择温度越高越好吗？ (2) SO2接触氧化工业条件选择压强越高越好吗？
1.合成氨工业条件选择
N2+3H2 ⇌ 2NH3 △H<0 • 特征： 所有物质都是气体，正反应体积缩小，放热 • 速率： 高温、高压、浓度、催化剂 • 平衡： 低温、高压、及时分离出氨气 • 综合： 适当温度、高压、催化剂、及时分离出氨气 • 实际： 500℃，高压（20-50MPa)、铁触媒、氨气液化
研究表明，NO和CO 反应比较难反应（反应速率很慢），请你 试用碰撞理论来解释原因？可采取哪些措施加快反应速率？
增大反应物 浓度
单位时间
升高温度
单位体积 内活化分 子数增加
单位体积 有效碰撞 次数增多
活化分子 百分数 增加
增大气体 压强
反应速率加快
催化剂
题组训练
5.下列事实中，是什么因素影响了化学反应速率？
《实验化学》专题4
课题3
反应条件对化学平衡的影响
Linsharplrdspear 2020-02-18
知识预备：化学平衡状态和化学平衡移动
提出问题
• 汽车尾气引起的环境问题愈发的尖锐 • 科学家正致力于研究减少汽车尾气中有毒物质的排放 1.汽车尾气的主要成分是什么？ 2.汽车尾气净化的主要原理是什么? 3.从我们已有知识，从原理上你会采取哪些措施来
实验1：氯化钴溶液颜色的变化
观察稀释酸性CoCl2溶液时颜色的变化
操作： 向3mL0.5mol·L-1CoCl2溶液中慢慢滴加约 6mL浓盐酸,观察现象
将上述试管中的溶液分成两份，向其中一溶液中加 入约3mL蒸馏水，与另一溶液作对比，观察现象
[CoCl4]2- + 6H2O 蓝色
[Co(H2O)6]2+ + 4Cl粉红色
3.试管液相界面明显上升，石蕊蓝色褪去。
实验3:淀粉与碘显色现象的探究
淀粉溶液的浓度为10%，选用的酸为4 mol·L-1的硫酸，2 mol·L-1的硫酸和6 mol·L-1的硫酸以及1 mol·L-1的盐酸和浓 盐酸
实验步骤：
1.在3只试管中加入4 mL的淀粉溶液，并加入2mL用4 mol·L-1的硫酸，各滴入1滴碘水。
2.观察现象。 3.将1试管放入60℃的水浴中，将2试管放入70℃的水浴中
，将3试管放入80℃的水浴中。观察溶液颜色的变化。 4.用水冷却，观察溶液颜色的变化。
实验(1):不同温度下酸性介质对淀粉指示剂显色灵 敏性影响
比较项目 1
2
3
未放入水浴 深蓝色
深蓝色
深蓝色
放入水浴后 用水冷却
约10分钟颜 色变浅
减少尾气的排放？
1.加快化学反应速率； 2.使反应平衡正向移动；
基本知识再现1：
对于可逆反应，一定条件下达到了平衡： (1)若化学反应速率发生了改变，平衡一定发生移动吗？ (2)若平衡发生移动，化学反应速率一定改变吗？
题组训练
1.某温度下，密闭容器中发生 反应2CO(g)+2NO(g) ⇌ N2(g)+2CO2(g) △H<0 ，建立化学平衡后，t1改变条件对该反应的正、逆反应速 率的影响如图所示：
约1分钟中 恢复蓝色
约8分钟颜 色褪去
约2分钟中 恢复蓝色
约5分钟颜 色褪去
约2分半钟 中恢复蓝色
结论：同浓度下，随着温度的升高，淀粉遇碘的 蓝色褪的越快。恢复为蓝色所需的时间更长。
解释：
温度高，淀粉分子的形变越大，淀粉分子无法在 保持对碘的吸附，故蓝色褪去。当冷却时，形变 大的分子恢复至原来形态的时间越长，故恢复到 蓝色的时间也长。
问题解决
1. 加快反应速率
• 适宜的温度 • 合适的催化剂
用三效催化剂和电子控制发动机系统，可使碳氢化合物 和一氧化碳排放减少90%--95%，氮氧化物减少80%--90%， 使汽车尾气得到很大的治理与净化。 • 增大接触面积
催化剂做成网状结构，或者“蜂窝煤” 结构，增大接触 面积，加快反应速率。
(5)集气瓶中充满Cl2和H2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸
；
光和热
(6)铁片与稀硫酸制取氢气时，滴加少量CuSO4溶液，可加快产生
H2的速率。
原电池
思路1：加快化学反应速率 措施：合适的催化剂、加热、加压、增大反应物 浓度、增大接触面积……
深度思考2：
研究表明，NO和CO 反应的转化率比较低，请结合勒 夏特列原理，采取哪些措施来减少尾气的排放？
加乙醇溶解后溶液呈蓝色
稀释时，溶液由蓝色→紫色→很快变成粉红色(平衡向左移 动)；
加热时，又由粉红色→紫色→蓝色（平衡向右移动）
试实管验1：2:探究影响乙酸乙酯水解程度的因素
4 mL蒸馏水+2滴甲基橙 + 2 mL乙酸乙酯
试管2：
溶液显黄色
4 mL5 mol·L-1 H2SO4 +2滴甲基橙 + 2 mL乙酸乙酯
2. SO2接触氧化工业条件选择
2SO2+O2 ⇌ 2SO3 △H<0
• 特征： 所有物质都是气体，正反应体积缩小，放热 • 速率： 高温、高压、催化剂、浓度(O2) • 平衡： 低温、高压、浓度(O2) • 综合： 适当温度、高压、催化剂、氧气过量 • 实际： 高温，常压、催化剂、氧气过量
深度思考1：
密闭容器：2CO(g)+2NO(g) ⇌ N2(g)+2CO2(g) △H<0 ，
思路1：加快化学反应速率 措施：催化剂、加热、加压、增大反应物浓度、增大接 触面积……
思路2：使反应平衡右移 措施：降温、加压、减小生成物浓度、增大反应物浓度 …… 综合措施： 合适的催化剂，适宜的温度
增大接触面积，移走生成物
(1)同浓度、同体积的盐酸中放入大小相同的锌片和镁条，产生气 体有快有慢； 反应物的性质
(2)融化的KClO3放出气体很慢，撒入少量的MnO2后很快有气体产
生了；
催化剂
(3)锌粉与碘混合后，无明显现象，当加入几滴水时，立即有紫红 色蒸气产生； 催化剂
(4)无色的KI晶体与白色的HgCl2粉末混合时，无明显现象，若将其 加入水中，立即有红色的HgI2生成； 溶剂
实验发现用同氢离子浓度的盐酸和硫酸实验， 盐酸对碘-淀粉颜色的变化影响比硫酸大。
实验(2)不同有机介质对淀粉指示剂显色灵敏性的影响
实验步骤： 1. 3只试管编号：1试管加2mL30%乙醇；2试管 加2mL无水乙醇；3试管加2mL四氯化碳。 2. 各加2mL淀粉溶液振荡，静置10分钟观察。
比较项目 1
A
B
C
D
(1)增大C(NO)对反应速率影响的图像是 B ，平衡 向右移动。
浓度篇
影响 结果 外界 条件改变
移动方向
新平衡 V正 V逆
增大反应物浓度 正反应方向
增大生成物浓度 逆反应方向
减小反应物浓度 逆反应方向
减小生成物浓度 正反应方向
只改变反应物或生成物浓度，使平衡移动的瞬间曲线是连续的。
题组训练