第2章 第2节 第2课时 反应条件对化学平衡的影响-【创新教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1五维课堂同步Word教案（鲁科版2019）

第2课时　反应条件对化学平衡的影响 课标要点 核心素养 1.通过实验探究，了解浓度、压强、温度对化学平衡状态的影响 2．能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律，推测平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的变化 1.变化观念与平衡思想 2.证据推理与模型认知 3.科学探究与创新意识 (1)能从不同视角认识化学变化的多样性，能运用对立统一思想和定性定量结合的方式揭示平衡移动的本质特征；能运用平衡移动原理分析说明生产、生活实际中的化学变化 (2)形成化学变化是有条件的观念，认识反应条件对化学平衡的影响，能运用化学平衡移动原理分析影响化学变化的因素 (1)能应用平衡移动原理解释或解决复杂的化学问题；能指出平衡移动原理的局限性，探寻模型优化需要的证据 (2)能理解、描述平衡移动原理，并指出具体的含义，并运用于解释或推测相关的化学问题。 依据假设设计实验方案，组装实验仪器，与同学合作完成实验操作，能运用多种方式收集实验证据，基于实验事实得出结论，提出自己的看法 [知识点一]　化学平衡的移动　 1．内容：由于温度、压强、浓度的变化而使可逆反应由一个　平衡状态　变为另一个　平衡状态　的过程。 2．图示表示 [知识点二]　平衡移动方向的判断　 1．根据速率判断 (1)若v(正)　＞　v(逆)，则平衡正向移动。 (2)若v(正)　＝　v(逆)，则平衡不移动。 (3)若v(正)　＜　v(逆)，则平衡逆向移动。 2．根据结果判断 对于一个已达到化学平衡状态的反应，如平衡移动的结果使反应产物浓度更大，则称平衡　正向移动或向右移动　；反之，称平衡　逆向移动或向左移动　。 [易错提醒]　反应速率改变时平衡不一定移动，但平衡移动时反应速率一定改变。 [知识点三]　外界条件对化学平衡的影响　 1．温度的影响 (1)实验 2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＝－57.2 kJ·mol－1 红棕色　　　无色 实验内容 实验现象 实验结论 将充有NO2的烧瓶放入热水中 红棕色明显　加深　(填“加深”或“变浅”，下同) 升高温度，平衡向　左　移动 将充有NO2的烧瓶放入冷水中 红棕色明显　变浅　 降低温度，平衡向　右　移动 (2)结论：研究发现，升高温度，化学平衡向　吸热反应　方向移动；降低温度，化学平衡向　放热反应　方向移动。 (3)原因：温度改变使　平衡常数　改变。 [易错提醒]　化学平衡移动，平衡常数不一定改变；平衡常数改变，平衡一定移动。 2．浓度的影响 (1) (2)原因：浓度的改变导致　浓度商　的改变，但K　不变　，使Q　≠　K，从而导致平衡移动。 [易错提醒]　浓度的改变不一定会使化学平衡移动。 3．压强的影响 (1)Δvg＝(化学方程式中气态反应产物化学式　前系数之和　)—(化学方程式中　气态反应物　化学式前系数之和)。 (2)结论：Δvg＝0 改变压强，　化学平衡状态不变　； Δvg≠0　增大压强，化学平衡向气态物质系数减小的方向移动。 (3)原因： 压强改变导致　浓度　改变，　浓度　的改变导致浓度商(Q)的改变，使Q　≠　K，从而导致平衡移动。 [易错提醒]　压强的改变只影响有气体参加或生成的可逆反应，增大压强时各气体组分的浓度变大，减小压强时各气体组合的浓度减小。 4．规律总结 升高温度，有利于平衡向　吸热方向　移动 改变浓度，若Q＞K，平衡　逆向　移动；若Q＜K，平衡　正向　移动 改变压强，若Q＞K，平衡　逆向　移动；若Q＜K，平衡　正向　移动(对有气体参与的反应) [知识点四]　平衡移动原理　 在封闭体系中，如果改变平衡体系的一个条件(如浓度、温度或压强)，平衡将向　减弱这个改变　的方向移动。 [易错提醒]　平衡移动的结果是“减弱”外界条件的改变而不是“消除”。 [自我评价] 1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”) (1)温度改变，平衡一定发生移动。( √ ) (2)平衡正向移动，反应物的转化率一定增大。( × ) (3)改变压强时，平衡一定发生移动。( × ) (4)改变外界条件使平衡正向移动的原因是v正增大，v逆减小。( × ) (5)对于2NO2(g)N2O4(g)达到平衡时，若缩小反应容器的体积，则c(NO2)减小。( × ) 2．填一填 一密闭容器中建立N2＋3H22NH3　ΔH＜0的平衡体系，此时，N2的浓度为c(N2)，体系的温度为T1，压强为p1，按要求回答下列问题： (1)保持温度、体积不变，通入N2，使N2的浓度变为2c(N2)，平衡向　________　方向移动，重新平衡后，N2的浓度前后变化关系为__________________________。 (2)保持温度不变，压缩体积变为原来的，使压强变为2p1，平衡向　________　方向移动，重新平衡后体系的压强前后变化关系为　________　。 (3)保持体积不变，升高体系的温度至2T1，平衡向　________　方向移动，重新平衡后，体系的温度前后变化关系为　________　。 答案：(1)正反应　c(N2)＜c′(N2)＜2c(N2) (2)正反应　p1＜p′＜2p1　(3)逆反应　T1＜T′＜2T1 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 外界条件对化学平衡的影响 (素养养成——科学探究与创新意识) [实验素材] 已知常温下红棕色的NO2能自动生成无色的N2O4,2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＜0。现在做下面的实验，装置如图所示： 在三个连通的烧瓶里盛有NO2和N2O4的混合气体，然后用夹子夹住橡皮管。先将三个烧瓶分别放入盛有室温水的烧杯里，可以观察到混合气体颜色无变化，接着向甲烧杯里加入制热盐无水CaCl2(加MgSO4、AlCl3、BaCl2中任一种)，向丙烧杯里加入致冷盐KNO3(加NaNO3、NH4NO3、NH4Cl中任一种)，不断搅拌直至溶液饱和，可以看到，随着盐的加入，甲中混合气体的颜色变深，丙中混合气体的颜色变浅，乙中混合气体的颜色不变。 [思考探究] 1．根据上述实验现象，请你从K与Q之间的关系角度，分析产生上述实验现象的原因。 提示：甲中温度升高，正反应K值减小，Q＞K，平衡逆向移动，NO2浓度增大，颜色加深；乙中温度不变，K不变，Q＝K，平衡不发生移动，NO2浓度不变，颜色不变；丙中温度降低，正反应K增大，Q＜K，平衡正向移动，NO2浓度减小，颜色变浅。 2．①若在乙中再充入适量的NO2气体，容器内的颜色将如何变化？②若向乙中再充入适量的N2，装置内气体的颜色是否发生变化？上述两种情况，装置乙中的压强有什么变化？通过该实验你能得到什么启示？ 提示：①充入NO2时，NO2浓度增大，烧瓶内颜色加深，然后气体颜色变浅，最终气体颜色比未充入NO2时颜色深。 ②充入N2时，烧瓶中气体颜色没有发生任何变化。不管充入NO2还是充入N2，烧瓶内压强都增大。增大压强化学平衡不一定发生移动，压强的改变必须引起反应物、反应产物浓度发生变化，致使Q≠K，化学平衡才会发生移动。 [核心突破] 1．温度对化学平衡的影响 反应 类型 温度 变化 K值变化 Q与K关系 平衡移动 方向 放热 反应 升温 减小 Q＞K 逆向移动 降温 增大 Q＜K 正向移动 吸热 反应 升温 增大 Q＜K 正向移动 降温 减小 Q＞K 逆向移动 2.浓度对化学平衡的影响 浓度变化 Q值变化 Q与K关系 平衡移动方向 反应物浓度增大 减小 Q＜K 正向移动 反应产物浓度减小 反应物浓度减小 增大 Q＞K 逆向移动 反应产物浓度增大 3.压强对化学平衡的影响 对于反应体系中有气体参与的反应 方程式中 气态物质 系数变化 压强 变化 Q值 变化 Q与K关系 平衡移动方向 增大 增大 增大 Q＞K 逆向移动 减小 减小 Q＜K 正向移动 减小 增大 减小 Q＜K 正向移动 减小 增大 Q＞K 逆向移动 不变 增大 不变 Q＝K 不移动 减小 4.“惰性”气体对化学平衡的影响 (1)对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0；①若体系内的压强保持恒定(容器体积是可变的)时，充入氦气，由于体系内压强恒定，体积必增大，使c(N2)、c(H2)、c(NH3)减小，平衡向左移动(相当于减压)。②在恒温、恒容下，充入氦气时，平衡不发生移动。这种条件下充入“惰性”气体，虽平衡体系内的总压强增加，但因容器的体积不变，c(N2)、c(H2)、c(NH3)不变，所以平衡不发生移动。 (2)对于反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH＜0；充入“惰性”气体，虽然压强或浓度发生变化，但平衡不移动。 5．对“勒·夏特列原理”的理解 可逆反应达到平衡后，若改变外界条件，平衡可能会发生移动，平衡移动的结果会对外界条件的改变产生影响。 (1)平衡移动的结果只能减弱(不可能抵消)外界条件的变化。如升高温度时，平衡向着吸热的反应方向移动；增加反应物浓度，平衡向反应物浓度减小的方向移动；增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动等。 (2)这种“减弱”并不能抵消外界条件的变化，更不会“超越”这种变化。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，达到新平衡时的体系的压强将介于p～2p之间。 [典例示范] [典例1]　密闭容器中，反应2X(g)===Y(g)＋Z(s)已达到平衡，下列叙述正确的是(　　) A．若升高温度，X(g)的浓度增大，则正反应为吸热反应 B．若容器体积不变，在平衡混合物中加入少量Z(s)，则平衡向左移动 C．压强变化对该平衡没有影响 D．若容器体积不变，加入氦气平衡不移动 [思维建模]　解答本类试题思维流程如下： 解析：D　[若升温，X(g)的浓度增大，说明平衡左移，正反应为放热反应，A错误；Z是固体，加入少量Z(s)，平衡不移动，B错误；正反应方向气体体积缩小，压强改变平衡会移动，C错误；若容器体积不变，加入氦气各物质的浓度不变，平衡不移动，D正确。] [学以致用] 1．在密闭容器中，一定量混合气体发生反应：xA(g)＋yB(g)zC(g)，达到平衡时，测得A的浓度为0.5 mol·L－1，在温度不变的条件下，将容器的容积扩大到原来的两倍，再达到平衡时，测得A的浓度减小为0.3 mol·L－1，下列有关说法正确的是(　　) A．x＋y＜z B．平衡向正反应方向移动 C．B的浓度增大 D．C的体积分数减小 解析：D　[恒温条件下扩大容器容积，则体系的压强减小，平衡向气体总体积增大的方向移动。原平衡时A的浓度为0.5 mol·L－1，当容器容积扩大为原来的两倍，假设平衡不移动，则A的浓度将变为0.25 mol·L－1，而实际达到新平衡时A的浓度为0.3 mol·L－1，说明平衡向生成A的方向移动，即平衡向逆反应方向移动，所以生成A的方向为气体总体积增大的方向，即x＋y＞z，A错误；平衡向逆反应方向移动，B错误；虽然平衡向逆反应方向移动，但根据勒·夏特列原理可知，达到新平衡时，B的浓度依然比原平衡时小，C错误；平衡向逆反应方向移动，消耗C，则C的体积分数减小，D正确。] 2．对于可逆反应A(g)＋2B(g)2C(g)　ΔH＜0，达到平衡时，要使正反应速率增大，且使A的转化率增大，以下采取的措施可行的是(　　) A．降低温度　　　　 B．增大A的浓度 C．减小C的浓度 D．增大压强 解析：D　[该反应的ΔH＜0，降低温度，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，但正反应速率降低，A不符合题意；增大A的浓度，A的转化率减小，故B不符合题意；减小C的浓度，正反应速率逐渐减小，C不符合题意；增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，D符合题意。] 　　　　　 化学平衡图像的解题步骤与原则 (素养养成——变化观念与平衡思想) [情境素材] 可逆反应mA(g)＋nB(g)xC(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1在不同温度、压强下反应物A的转化率的变化情况如下图所示。 [思考探究] 1．分析图甲A的转化率与压强随时间变化的图像，p1与p2之间的大小关系如何？m、n、x之间又有什么样的关系？ 提示：p1＞p2；m＋n＞x。 2．分析图乙A的转化率与温度之间变化关系，判断Q的正、负？若纵坐标改为A的百分含量，曲线不变，则该反应正反应属于放热反应还是吸热反应？ 提示：Q为负值；吸热反应。 [核心突破] 1．化学平衡图像题的解题“三步骤” (1)看图像 一看面(即纵坐标与横坐标的意义)，二看线(即线的走向和变化趋势)，三看点(即起点、折点、交点、终点)，四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等)，五看量的变化(如浓度变化、温度变化等)。 (2)想规律 联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。 (3)作判断 根据图像中表现的关系与所学规律相对比，作出符合题目要求的判断。 2．化学平衡图像题的解答“两原则” (1)“定一议二”原则 在化学平衡图像中，了解纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量的意义。在确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系，或在确定纵坐标所表示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。 例如，反应2A(g)＋B(g)2C(g)达到平衡，A的平衡转化率与压强和温度的关系如图。定压看温度变化，升温，曲线走势降低，说明A的转化率降低，平衡向左移动，正反应是放热反应。 定温看压强变化，因为此反应是反应前后气体体积减小的反应，压强增大，平衡向右移动，A的转化率增大，故p2＞p1。 (2)“先拐先平，数值大”原则 对于同一化学反应在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如下图甲所示，表示反应物的转化率)或表示的压强较大[如下图乙所示，φ(A)表示反应物的体积分数]。 甲表示：T2＞T1；正反应放热。 乙表示：p1＜p2；正反应为气体总体积缩小的反应。 [典例示范] [典例2]　在某密闭容器中，可逆反应：A(g)＋B(g)xC(g)符合图中(Ⅰ)所示关系，φ(C)表示气体在混合气体中的体积分数。由此判断，对图像(Ⅱ)说法不正确的是(　　) A．p3＞p4，Y轴表示A的转化率 B．p3＞p4，Y轴表示B的质量分数 C．p3＞p4，Y轴表示B的转化率 D．p3＞p4，Y轴表示混合气体的平均相对分子质量 [思维建模]　解答本类试题思维流程如下： 解析：B　[据图像(Ⅰ)知，在压强不变时，曲线b的斜率比c的大，故T1＞T2。降温(T1→T2)时，φ(C)增大，即平衡正向移动。说明正反应为放热反应。当温度不变时，曲线b的斜率比a的大，故压强p2＞p1，增大压强(p1→p2)时，φ(C)增大，即平衡正向移动，故x＜2，即x＝1。由图像(Ⅱ)知，保持体系压强不变，升高温度，平衡逆向移动，A、B的转化率、φ(C)、混合气体的平均相对分子质量均减小，而A、B的质量分数要增大。故正确答案为B。] [学以致用] 3．已知可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 025 kJ·mol－1。若反应物初始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是(　　) 解析：D　[升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡时NO的含量小，且达到平衡时需要的时间短，故A项正确，D项错误；B项增大压强，平衡向逆反应方向移动，平衡时NO的含量小，且达到平衡时需要的时间短，故正确；C项有无催化剂只影响到达平衡状态的时间，不影响平衡移动，故正确。] 4．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：D　[该反应的特点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。] [素养提升] 人体内存在很多的化学反应，这些化学反应情况复杂且相互影响，而且这些化学反应大都是可逆反应，处于平衡状态。 (1)O2的运输。 人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2，因此具有输氧能力。但Hb也可以与CO结合。有关反应如下： 反应①：Hb(aq)＋O2(g)HbO2(aq)　ΔH1＜0 反应②：Hb(aq)＋CO(g)HbCO(aq)　ΔH2＜0 反应③：HbO2(aq)＋CO(g)HbCO(aq)＋O2(g)　ΔH3 ①反应③自发进行的趋势较大，这也就容易引起人体CO中毒，导致血红蛋白不具备输氧能力。据此比较ΔH1、ΔH2的大小。 ②如果发生CO中毒，应采取怎样的救治措施？请从平衡移动的原理角度分析采取的救治措施的原因。 ③已知在人体体温37 ℃下，反应③的平衡常数为220。已知当血液中的比值大于0.02时，人的智力会很快受到损伤。为避免人的智力受到损伤，环境中的O2与CO的浓度的最小值是多少？ (2)血液的酸碱平衡。 人体血液的pH几乎恒定在7.35～7.45之间，否则人体便不能正常工作，适量的CO2可以维持人体内的pH保持在这一变化范围。已知人体呼出的气体中CO2的体积分数约为5%。 H2O＋CO2H2CO3H＋＋HCO(ΔH＞0) ①若某人在呼吸过程中太快且太深，会造成血液酸碱性怎么变化？ ②当某病人高烧时，容易引起血液中毒，请解释原因。 (1)①提示：由于化学反应中的能量变化与反应途径无关，只与物质的始态和终态有关，根据盖斯定律，将②－①，整理可得③式，热化学方程式为：HbO2(aq)＋CO(g)HbCO(aq)＋O2(g)　ΔH3＝ΔH2－ΔH1；反应③自发进行的趋势较大，说明体系的ΔH－TΔS＜0，该反应反应前后气体体积不变，则说明ΔH3＜0，由于ΔH3＝ΔH2－ΔH1，则ΔH1＞ΔH2。 ②提示：应开窗通风或将中毒者转移至空气新鲜的地方。CO是反应物，开窗通风能够降低CO的浓度，使平衡逆向移动，O2是反应产物，增大生成物O2的浓度，可以使平衡逆向移动。 ③提示：11 000。根据化学平衡常数表达式：K＝＝220，而＞0.02时人的智力会受到损伤，因此只有＜0.02时人的智力才不会受到损伤，代入平衡常数表达式有＝K×＞＝11 000，即大于11 000时，人的智力不受损伤。 (2)①提示：对于H2O＋CO2H2CO3H＋＋HCO(ΔH＞0)这一平衡，当太快而且太深的呼吸时，人体内CO2减少，造成平衡向左移动，使c平(H＋)减小，血液的酸性减弱，碱性增强，从而导致碱中毒。 ②提示：因为反应H2O＋CO2H2CO3H＋＋HCO(ΔH＞0)，正反应是吸热反应，当病人高烧时，平衡向着吸热的方向移动，造成c平(H＋)增大，血液的酸性增强，从而导致酸中毒。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．下列事实不能用勒·夏特列原理解释的是(　　) A．对NO2加压后，气体颜色先变深后变浅 B．Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后，溶液颜色变深 C．氯水宜保存在低温、避光条件下 D．加催化剂，使氮气和氢气在一定条件下转化为氨气 解析：D　[A项，存在平衡：2NO2(g)N2O4(g)，加压条件下气体体积减小，浓度增大，混合气体颜色变深，但压强增大平衡正向移动，向新平衡移动的过程中，气体颜色变浅，能用勒·夏特列原理解释；B项，存在平衡：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，加入固体KSCN，SCN－的浓度增大，平衡正向移动，溶液颜色加深，能用勒·夏特列原理解释；C项，存在平衡：Cl2＋H2OHCl＋HClO，生成的HClO见光易分解，平衡正向移动，氯水保存在低温、避光条件下，抑制平衡的移动，避免氯水变质，能用勒·夏特列原理解释；D项，存在平衡：N2＋3H22NH3，催化剂能加快反应速率，但对化学平衡移动没有影响，不能用勒·夏特列原理解释。] 2．(双选)下列说法正确的是(　　) A．化学平衡的特征是正反应速率和逆反应速率相等 B．在其他条件不变时，使用催化剂只能改变反应速率，而不能改变化学平衡状态 C．在其他条件不变时，升高温度可以使平衡向放热反应方向移动 D．在其他条件不变时，增大压强一定会破坏气体反应的平衡状态 解析：AB　[催化剂改变反应的途径，降低反应所需的活化能，从而改变(主要是增大)反应速率，缩短达到平衡的时间，但不能影响化学平衡，B正确；在其他条件不变时，升高温度可以使平衡向吸热反应方向移动，C错误；增大压强对于非等体积可逆反应来说，一定会破坏气体反应的平衡状态，但对于无气体参加的反应或等体积的可逆反应，均无影响，D错误。] 3．压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是(　　) A．H2(g)＋Br2(g)2HBr(g) B．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) C．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) D．C(s)＋CO2(g)2CO(g) 解析：A　[对于反应前后气体分子数目不变的反应，改变压强对平衡无影响。] 4．如图表示外界条件(温度、压强)的变化对反应：L(s)＋G(g)2R(g)　ΔH＞0的影响，则在图中Y表示(　　) A．平衡混合气体中R的质量分数 B．平衡混合气体中G的体积分数 C．G的平衡转化率 D．L的平衡转化率 解析：B　[该反应的正反应为气体分子数增大的反应，且是吸热反应。压强不变，随着温度的升高，平衡正向移动，则平衡混合气体中R的质量分数增大，G的体积分数降低，反应物的转化率均增大，故B项正确，A、C、D项均错误；温度不变，随着压强的增大，平衡向逆反应方向移动，则平衡混合气体中R的质量分数减小，G的体积分数增大，反应物的转化率均降低，同样可以确定B项正确，A、C、D项错误。] 5．反应A(g)B(g)＋C(g)在容积为1.0 L的密闭容器中进行，A的初始浓度为0.050 mol·L－1。温度T1和T2条件下，A的浓度与时间的关系如图所示。试回答下列问题： (1)上述反应的温度T1　________　T2(填“＞”“＜”或“＝”，下同)，平衡常数K(T1)　________　K(T2)。 (2)温度为T2时，5 min后反应达到平衡状态，A的转化率为70%，则反应的平衡常数K＝　________　。 解析：(1)温度为T2时反应达到平衡所用的时间少，所以T1<T2；温度越高，平衡时c(A)越小，可判断该反应的正反应为吸热反应，则升高温度K增大，即K(T1)＜K(T2)。 (2)　　　　　　　　A(g)B(g)　＋　C(g) 初始浓度/(mol·L－1) 0.050 0 0 转化浓度/(mol·L－1) 0.035 0.035 0.035 平衡浓度/(mol·L－1) 0.015 0.035 0.035 K＝≈0.082 mol·L－1。 答案：(1)＜　＜　(2)0.082 mol·L－1 [课堂小结] 学科网（北京）股份有限公司 $$