第2章 第2节 第2课时 影响化学平衡的因素（讲义word）-【勤径学升】2024-2025学年高中化学选择性必修1同步练测（人教版2019）

第2课时　影响化学平衡的因素 学习目标 核心素养 1．理解浓度、压强、温度、催化剂对化学平衡的影响。 2．学会用图示的方法分析化学平衡移动的问题。 3．能运用化学平衡移动原理解释相关的化学问题。 1．变化观念与平衡思想：能从速率的角度认识速率的变化会引起平衡的移动。 2．证据推理与模型认知：能运用勒夏特列原理解释化学问题，并清楚勒夏特列原理的适用范围。 3．科学探究与创新意识：能从实验的角度设计外界因素对化学平衡影响的实验方案。 [对应学生用书第27页] 一、化学平衡的移动 1．含义 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(如浓度、温度、压强等)，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。 2．化学平衡移动方向的判断 (2)根据浓度商(Q)与化学平衡常数(K)的关系判断 ①当Q<K时，反应向正反应方向进行； ②当Q＝K时，反应处于平衡状态； ③当Q>K时，反应向逆反应方向进行。 1．判断下列说法是否正确。正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)改变条件，v正>v逆时平衡正向移动。(　　) (2)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变，化学平衡也一定发生移动。(　　) 解析　(1)v正>v逆时平衡正向移动。 (2)化学平衡移动是由v正≠v逆造成的，当v正、v逆改变但始终相等时平衡不移动。 答案　(1)√　(2)× 二、外界条件对化学平衡的影响 1．浓度对化学平衡的影响 当可逆反应达到平衡时，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)，平衡向逆反应方向移动。 2．压强对化学平衡的影响 (1)影响结果 对于有气体参加的可逆反应，当达到平衡时，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。 (2)特例 ①反应后气体的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； ②固态或液态物质的体积受压强影响很小，可以忽略不计，当平衡混合物中都是固态或液态物质时，改变压强后化学平衡一般不发生移动。 3．温度对化学平衡的影响 在其他条件不变的情况下，升高温度，会使化学平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，会使化学平衡向放热反应的方向移动。 4．催化剂对化学平衡的影响 (1)催化剂能够同等程度地改变正反应速率和逆反应速率，对化学平衡的移动没有影响。 (2)催化剂不能改变达到化学平衡状态的反应混合物的组成，但使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间。 三、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。简单记忆：改变―→减弱这种改变。 2．勒夏特列原理的适用条件 (1)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。 (2)勒夏特列原理不仅适用于化学平衡，也适用于其他平衡体系，如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。 2．在一定条件下，下列可逆反应达到化学平衡H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH＞0，要使混合气体的紫色加深，可以采取的方法是(　　) A．降温、减压　　　　 B．降温、加压 C．升温、加压 D．升温、减压 解析　要使混合气体的紫色加深，应该使c(I2)增大，可以通过加压来减小容器的容积，实现物质浓度增大；也可以利用平衡逆向移动的方法实现，由于该反应是反应前后气体体积不变的吸热反应，通过降低温度，使化学平衡向放热的逆反应方向移动实现，故使混合气体的紫色加深，可以采取的方法是降温、加压，故选B。 答案　B [对应学生用书第28页] 要点一　影响化学平衡的因素 1．可逆反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在某温度下达到平衡后，增加或移去一部分C(s)，化学平衡是否移动？为什么？ 提示：不移动。改变固体或纯液体的量，由于浓度不变，所以化学平衡不移动。 2．对于反应FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl，加入KCl固体平衡是否移动？为什么？ 提示：不移动。FeCl3与KSCN在溶液里的反应，实质是Fe3＋与SCN－的反应，K＋和 Cl－并未参加反应。 3．压缩H2(g)与I2(g)反应体系的体积，发现颜色变深，这是由平衡移动造成的吗？ 提示：不是。H2(g)＋I2(g)2HI(g)，反应前后气体体积不变，增大压强，平衡不移动，颜色加深是因为容器体积变小，I2(g)的浓度增大。 1．浓度对化学平衡的影响 (1)影响规律 其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度都可以使平衡向正反应方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使平衡向逆反应方向移动。 (2)图像解读 化学平衡 aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g) 体系浓 度改变 增大反应物 浓度 减小生成物 浓度 增大生成物 浓度 减小反应物 浓度 速率的 变化 v正瞬间增大，v逆瞬间不变， v′正>v′逆 v逆瞬间减小，v正瞬间不变， v′正>v′逆 v逆瞬间增大，v正瞬间不变， v′逆>v′正 v正瞬间减小，v逆瞬间不变， v′逆>v′正 平衡移 动方向 正向移动 逆向移动 v­t 图像 [特别警示]　(1)“浓度对化学平衡移动的影响”中的“浓度”是指与反应有关的气体或溶液中参加反应的离子的浓度。 (2)对于离子平衡体系，注意离子浓度的改变方式，排除不参与反应的离子干扰。 (3)固体或纯液体的浓度是常数，改变固体或纯液体的量并不影响v正、v逆的大小，故平衡不移动。 2．压强对化学平衡的影响 (1)影响规律 对于有气体参加的可逆反应，其他条件不变时，增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。 (2)图像解读 化学平衡 aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g) a＋b>c＋d aA(g)＋bB(g)cC(g) ＋dD(g) a＋b<c＋d 体系压 强改变 增大压强 减小压强 增大压强 减小压强 速率的 变化 v正、v逆同时增大，v′正>v′逆 v正、v逆同时减小，v′逆>v′正 v正、v逆同时增大，v′逆>v′正 v正、v逆同时减小，v′正>v′逆 平衡移 动方向 正向移动 逆向移动 逆向移动 正向移动 v­t 图像 (3)实质 3．温度对化学平衡的影响 (1)影响规律 在其他条件不变的情况下，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。 (2)图像解读 化学平衡 aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)　ΔH>0 aA(g)＋bB(g) cC(g) ＋dD(g)　ΔH<0 体系温 度改变 升高温度 降低温度 升高温度 降低温度 速率的 变化 v正、v逆同时增大，v′正>v′逆 v正、v逆同时减小，v′逆>v′正 v正、v逆同时增大，v′逆>v′正 v正、v逆同时减小，v′正>v′逆 平衡移 动方向 正向移动 逆向移动 逆向移动 正向移动 v­t 图像 [特别警示]　(1)任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。(2)升高温度，v放、v吸均增大，但v吸增大程度大；降低温度，v放、v吸均减小，但v吸减小程度大。 4．催化剂对化学平衡的影响 (1)影响规律 由于催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率，因此它对化学平衡的移动无影响，即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平衡状态所需的时间。 (2)图像解读 含量—时间图像 速率—时间图像 两类 重要 图像 [例1]　(安徽宿州十三校期中)现有反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，达到平衡后，若升高温度，B的转化率增大；若减小压强，混合体系中C的质量分数减小。则： (1)该反应的逆反应是________(选填“吸”或“放”)热反应，且m＋n________(选填“＞”“＝”或“＜”)p。 (2)减压时，A的质量分数________(选填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)若升高温度，平衡时将________(选填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量________(选填“增大”“减小”或“不变”)。 (5)若该反应在恒容容器中进行，B是有色物质，A、C均无色，则平衡后加入一定量C后，混合物颜色________(选填“变深”“变浅”或“不变”)。 解析　(1)根据升高温度，B的平衡转化率增大，可知平衡正向移动，即正反应为吸热反应，则逆反应为放热反应；减小压强，C的质量分数减小，平衡逆向移动，则该反应的逆反应是气体体积增大的反应，即m＋n＞p。 (2)减压时平衡逆向移动，A的质量分数增大。 (3)升高温度，平衡正向移动，体系中c(B)减小，c(C)增大，则减小。 (4)加入催化剂，平衡不移动，平衡时气体混合物的总物质的量不变。 (5)B是有色物质，A、C均无色，加入一定量C后，平衡逆向移动，c(B)增大，混合物颜色变深。 答案　(1)放　＞　(2)增大　(3)减小　(4)不变 (5)变深 1．在密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断在t1时刻突然改变的条件可能是(　　) A．催化剂失效 B．减小生成物的浓度 C．降低体系温度 D．增大容器的体积 解析　从图像可以看出，改变条件后，反应速率与原平衡速率出现断点且低于原平衡反应速率，说明改变的条件可能是降低温度或减压；从改变条件后的v′(正)与v′(逆)的大小关系，可得出化学平衡正向移动，降低温度，该平衡正向移动，必有v′(正)>v′(逆)。 答案　C 要点二　化学平衡图像 一、化学平衡图像基本类型 1．速率—时间图(v­t图像) 如图所示，此类图像定性地揭示了v(正)、v(逆)随时间而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”等基本特征以及平衡移动(“变”)方向等。对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0的速率变化如上图所示。 2．浓度—时间图(c­t图像) 此类图像能说明各平衡体系组分(或某一成分)的物质的量浓度在反应过程中的变化情况。此类图像中各物质曲线的折点(达平衡)时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。如下图所示： 3．速率—温度(压强)图(v­T或v­p图像) 反映正、逆反应速率(或放热、吸热反应的速率)随温度或压强的变化曲线，用于判断反应的ΔH或气体体积关系。如下图所示： 4．恒压(温)线 该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型有如下图所示两种情况： 5．含量—时间—温度(压强)图 此类图像表示的是不同温度或压强下反应物或生成物的物质的量(体积)分数或转化率的变化过程，包含达到平衡所需的时间和不同温度(压强)下平衡状态的物质的量分数比较等信息，由图像可以判断T1、T2或p1、p2的大小，再判断反应的ΔH或气体物质的化学计量数关系(是吸热反应还是放热反应，是气体体积增大的反应还是缩小的反应)。 6.平衡常数变化图像 平衡常数只随温度的变化而变化。对于反应2A(g)＋B(g)2C(g)　ΔH<0，温度升高，正反应的平衡常数变小，逆反应的平衡常数变大。如上图所示。 7.其他类型 如右图所示是其他条件不变时，某反应物的最大(平衡)转化率(α)与温度(T)的关系曲线，图中标出的a、b、c、d四个点中，表示v正>v逆的点是c，表示v正<v逆的点是a，而b、d点表示v正＝v逆。 二、化学平衡图像题的分析方法及技巧 1．三步分析法 一看反应速率是增大还是减小；二看Δv正、Δv逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。 2．四要素分析法 看曲线的起点，看曲线的变化趋势，看曲线的转折点，看曲线的终点。 3．“定一议二”原则 图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。 4．“先拐先平，数值大”原则 在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡状态；先出现拐点的曲线所代表的反应温度较高或压强较大。 对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)： 图A表示T2>T1，由T2→T1，C%增大，平衡右移，即降低温度，平衡正向移动，故正反应是放热反应。 图B表示p1<p2，由p2→p1，A%增大，平衡左移，即减小压强，平衡逆向移动，故正反应为气体总体积减小的反应，即a＋b>c。 [例2]　(浙江温州新力量联盟高二期中联考)一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。设起始＝Z，在恒压条件下，平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示，下列说法正确的是(　　) A．该反应的焓变ΔH＞0 B．图中Z的大小关系为a＞3＞b C．图中X点对应的平衡混合物中＝3 D．温度不变时，增大X点对应的平衡体系的压强后，φ(CH4)减小 解析　由题图可知，Z一定时，温度越高，平衡时CH4的体积分数越小，表明正反应是吸热反应，ΔH＞0，A正确；CH4的物质的量一定的情况下，Z增大，H2O(g)的物质的量增大，平衡正向移动，CH4的转化率增大，平衡时CH4的体积分数减小，则b＞3＞a，B错误；反应起始时＝3，但H2O(g)和CH4的物质的量按1∶1反应，平衡混合物中二者比例一定不为3，C 错误；温度不变时，压强增大，平衡逆向移动，φ(CH4)增大，D错误。 答案　A 2．对于反应：2A(g)＋B(g)2C(g)　ΔH<0，下列图像正确的是(　　) A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 解析　该反应的正反应方向是气体物质分子数目减小的放热反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，B的含量减小，C的物质的量分数增大；升高温度，平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小，B的物质的量分数增大，C的物质的量分数减小，达到平衡的时间短，故①④正确。 答案　D [对应学生用书第31页] 1．(湖北宜昌协作体高二期中)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　) A．增大压强，由H2、I2(g)、HI组成的平衡体系颜色加深 B．氯水中加入CaCO3粉末以提高氯水中HClO的浓度 C．将碳酸饮料瓶摇晃后，拧开瓶盖立即有大量泡沫溢出 D．实验室常用排饱和食盐水的方法收集Cl2 解析　H2(g)＋I2(g)2HI(g)，该反应为反应前后气体分子数不变的反应，增大压强平衡不移动，如果通过减小体积增大压强，碘单质的浓度增大，体系颜色加深，不能用勒夏特列原理解释，A项符合题意；氯水中存在平衡：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，加入CaCO3粉末消耗氢离子，平衡正向移动，可以用勒夏特列原理解释，B项不符合题意；碳酸饮料中存在反应：H2CO3CO2↑＋H2O，拧开瓶盖后，瓶内压强减小，平衡正向移动，可以用勒夏特列原理解释，C项不符合题意；氯气溶于水存在平衡：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，饱和食盐水中Cl－浓度大，平衡逆向移动，可以用勒夏特列原理解释，D项不符合题意。 答案　A 2．将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中，一定条件下，发生如下反应并达到平衡：X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH<0。改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是(　　) 选项 改变的条件 新平衡与原平衡比较 A 升高温度 X的转化率变小 B 增大压强(压缩体积) X的浓度变小 C 充入一定量Y Y的转化率增大 D 使用适当催化剂 X的体积分数变小 解析　升高温度，平衡向吸热反应的方向移动，即逆向移动，X的转化率变小，A项正确；增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，即正向移动，X的物质的量减小，但由于容器体积减小，各组分的浓度均比原平衡时的大，B项错误；增大一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，而其本身的转化率降低，C项错误；催化剂只能改变反应速率，不能影响平衡状态，故各物质的体积分数不变，D项错误。 答案　A 3．一定温度下，在2 L的密闭容器中发生如下反应：A(s)＋2B(g)2C(g)　ΔH<0，反应过程中B、C的物质的量随时间变化的关系如图1；反应达平衡后在t1、t2、t3、t4时分别都只改变了一种条件，逆反应速率随时间变化的关系如图2。下列有关说法正确的是(　　) A．反应开始2 min内，v(B)＝0.1 mol·L－1·min－1 B．t1时改变的条件可能是升高温度 C．t3时改变的条件可能是加压，此时c(B)不变 D．t4时可能是使用了催化剂，此时c(B)不变 解析　通过图1可知，v(B)＝＝0.05 mol·L－1·min－1，故A错误；升高温度正、逆速率都增大，t1时改变的条件不可能是升高温度，故B错误；反应前后气体的物质的量不变，增大压强，速率增大，平衡不移动，容器体积减小，此时c(B)变大，故C错误；使用催化剂，加快反应速率，平衡不移动，此时c(B)不变，故D正确。 答案　D 4．一定条件下，A(g)＋B(g)C(g)　ΔH<0，达到平衡后根据下列图像判断： (1)升高温度，达到新平衡的是________(选填“A”“B”“C”“D”或“E”，下同)，新平衡中C的体积分数________(选填“增大”“减小”或“不变”，下同)。 (2)减小压强，达到新平衡的是________，A的转化率________。 (3)减小C的量，达到新平衡的是________。 (4)增加A的量，达到新平衡的是________，此时B的转化率________，A的转化率________。 (5)使用催化剂，达到新平衡的是________，C的质量分数________。 解析　A图v′(正)突增，v(逆)从原平衡渐增，故为增大反应物浓度；B图v′(逆)、 v′(正)均突增且v′(逆)>v′(正)，故为升温[若加压，则v′(正)>v′(逆)]；C图v′(逆)、 v′(正)均突减，故为改变温度或压强，由v′(逆)>v′(正)知为减压；D图v′(逆)＝v′(正)，故为使用催化剂；E图v′(逆)突减，v′(正)从原平衡逐渐减小，故为减小生成物浓度。 答案　(1)B　减小　(2)C　减小　(3)E　(4)A　增大 减小　(5)D　不变 学科网（北京）股份有限公司 $$