第2章 第2节 第3课时 反应条件对化学平衡的影响(一)（Word教参）-【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修1学习笔记（鲁科版 京粤闽皖豫宁陕）

本讲义聚焦“反应条件对化学平衡的影响”核心知识点，先系统梳理化学平衡移动的概念、实质及判断方法，再深入探究温度对平衡的影响，包括平衡常数与温度的关系、实验验证（如NO₂和N₂O₄的平衡体系）及影响规律，构建从理论到实验再到应用的学习支架。 资料突出科学探究与实践，通过NO₂在热水、冷水中颜色变化实验直观验证温度对平衡的影响，培养学生证据推理能力；融入科学思维，结合K与Q计算判断平衡移动方向，强化定量分析。课中助力教师实验驱动教学，课后通过分层练习题帮助学生巩固平衡移动规律，查漏补缺。

第3课时　反应条件对化学平衡的影响(一) [核心素养发展目标]　1.从变化的角度认识化学平衡移动，即可逆反应达到平衡后改变条件，平衡将会发生移动而建立新的平衡。2.通过实验论证说明温度、催化剂的改变对化学平衡移动的影响，并能运用影响规律推测平衡移动方向及相关物理量的变化。 一、化学平衡移动 1．化学平衡移动的概念 化学平衡是在一定条件下建立起来的。受温度、压强或浓度变化的影响，化学反应由一种平衡状态变为另一种平衡状态的过程，称为化学平衡移动。 2．化学平衡移动的实质 平衡遭到破坏导致v正≠v逆，致使平衡变为另一状态。 3．化学平衡移动的过程分析 4．化学平衡移动方向的判断 条件改变 (1)反应混合物各组分百分含量发生改变，化学平衡一定发生了移动(　　) (2)外界条件的改变引起浓度商或化学平衡常数改变，则平衡一定发生移动(　　) (3)平衡移动，平衡常数不一定改变，但平衡常数改变，平衡一定发生移动(　　) (4)外界条件发生变化，化学平衡不一定移动(　　) (5)化学平衡向正反应方向移动，v逆一定比v正小(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)√　(5)√ 在一定温度和催化剂存在下，向1 L密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，当CO2的平衡转化率为50%时，产物甲醇的体积分数为______，该温度下，正反应的平衡常数K＝________。若向容器中再充入0.5 mol H2和0.5 mol H2O(g)，其他条件不变时平衡________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。 答案　16.7%　0.148 mol－2·L2　正向 解析　在一定温度和催化剂存在下，向1 L密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2发生反应，当CO2的平衡转化率为50%时： CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 开始/mol　　　1　　　3　　　　0　　　　　0 转化/mol　　　0.5　　1.5　　　0.5　　　　　0.5 平衡/mol　　　0.5　　1.5　　　0.5　　　　　0.5 产物甲醇的体积分数为×100%≈16.7%；该温度下，正反应的平衡常数K＝ mol－2·L2≈0.148 mol－2·L2；若向容器中再充入0.5 mol H2和0.5 mol H2O(g)， Q＝ mol－2·L2＝0.125 mol－2·L2＜K，其他条件不变时平衡正向移动。 二、温度对化学平衡的影响 1．温度与化学平衡常数的关系 温度变化 反应焓变ΔH 平衡常数K 升高 ＞0 增大 ＜0 减小 降低 ＞0 减小 ＜0 增大 2.预测温度对化学平衡的影响 在容积一定的密闭容器中，化学反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)　ΔH＞0，达到平衡时： (1)若升高温度，K增大，平衡正向移动，c(A)减小，反应物B的转化率增大，混合气体的密度不变。 (2)若降低温度，K减小，平衡逆向移动，反应产物C、D的浓度减小，混合气体的密度不变。 3．实验探究 实验原理 2NO2(g)N2O4(g) (红棕色) (无色) ΔH＝－57.2 kJ·mol－1 实验装置 实验现象 热水中红棕色加深；冷水中红棕色变浅 实验结论 体系受热颜色加深，说明c(NO2)增大，即平衡向逆反应(吸热)方向移动；体系冷却颜色变浅，说明c(NO2)减小，即平衡向正反应(放热)方向移动 4.温度对化学平衡移动的影响规律 特别提醒　(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)催化剂对化学平衡无影响，因为催化剂不能改变平衡常数，也不能改变平衡状态时反应混合物的组成，K与Q都不改变，即Q＝K，因而平衡不移动。催化剂虽然不能使平衡移动，但能缩短到达平衡的时间。 (1)升高温度，反应速率加快，化学平衡正向移动(　　) (2)升高温度，反应速率加快，但反应物的转化率可能降低(　　) (3)C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH>0，其他条件不变时，升高温度，反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大(　　) (4)催化剂能加快反应速率，提高单位时间内的产量，也能提高反应物的平衡转化率(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)× 1．一定条件下，在密闭容器中，发生反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH>0，达平衡后， (1)容积不变，升高温度，平衡正向移动，c(CO2)减小，氢气的转化率增大，CO的体积分数增大，混合气体的平均相对分子质量不变。 (2)在图1中补全，t1时，升高温度后的v－t图像。 图1 答案　 (3)在图2中画出，t1时，降低温度，t2时重新达到平衡的v－t图像。 图2 答案　 2．在某温度下，反应ClF(g)＋F2(g)ClF3(g)　ΔH＝＋268 kJ·mol－1在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是(　　) A．升高温度，K不变，平衡向正反应方向移动 B．升高温度，平衡常数减小 C．升高温度，平衡向正反应方向移动，F2的转化率提高 D．降低温度，ClF3的产率提高 答案　C 解析　由于该反应正向吸热，升高温度，K增大，平衡正向移动，F2的转化率提高。 3．在固定体积的密闭容器中发生反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)　ΔH＜0，达到化学平衡状态且其他条件不变时，下列说法不正确的是(　　) A．如果升高温度，平衡混合物的颜色加深 B．如果降低温度，平衡正向移动 C．如果降低温度，K减小 D．不论是升高温度还是降低温度，混合气体的密度均不变 答案　C 解析　该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，Br2(g)的浓度增大，因此混合物的颜色加深，A正确；降低温度，平衡向放热反应方向移动，B正确；降低温度，平衡正向移动，K增大，C不正确；不论平衡向哪个方向移动，气体的总质量均不变，由于容器的体积不变，混合气体的密度不变，D正确。 (选择题1～6题，每小题5分，7～13题，每小题7分，共79分) 题组一　化学平衡移动 1．对处于化学平衡的体系，关于化学平衡与化学反应速率的关系正确的是(　　) A．化学反应速率变化时，化学平衡一定发生移动 B．正反应进行的程度大，正反应速率一定大 C．化学平衡发生移动时，化学反应速率一定变化 D．增加反应混合物的质量，反应速率增大，化学平衡一定发生移动 答案　C 解析　若正、逆反应速率变化后仍保持相等，则平衡不移动，故A错误；反应进行的程度大小，与反应速率没有关系，故B错误；化学平衡发生移动时，正、逆反应速率一定不等，故反应速率一定发生变化，故C正确。 2．只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是(　　) A．K值不变，平衡可能移动 B．K值变化，平衡一定移动 C．平衡移动，K值可能不变 D．平衡移动，K值一定变化 答案　D 解析　温度不变时，通过改变浓度或压强使平衡发生移动，平衡常数不变，故D项错误。 题组二　实验探究温度对化学平衡的影响 3．如图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中：在①中加入CaO，在②中不加其他任何物质，在③中加入NH4Cl晶体，发现①中红棕色变深，③中红棕色变浅[已知反应2NO2(红棕色)N2O4(无色)]。下列叙述不正确的是(　　) A．2NO2N2O4是放热反应 B．NH4Cl溶于水时吸收热量 C．烧瓶①中平衡混合气体的相对分子质量增大 D．烧瓶③中气体的压强减小 答案　C 解析　在①中加入CaO，发现①中红棕色变深，说明二氧化氮浓度增大，氧化钙溶于水放热，温度升高，平衡逆向移动，逆向是吸热反应，则2NO2N2O4是放热反应，故A正确；在③中加入NH4Cl晶体，③中红棕色变浅，说明向生成四氧化二氮的方向移动即温度降低，因此NH4Cl溶于水时吸收热量，故B正确；烧瓶①中平衡逆向移动，气体质量不变，气体物质的量增大，则混合气体的相对分子质量减小，故C错误；烧瓶③中平衡向生成四氧化二氮的方向移动，气体物质的量减小，则气体的压强减小，故D正确。 4.如图所示的直形石英玻璃封管中充有CO气体。左端放置不纯的镍(Ni)粉。在一定条件下，Ni可以与CO(g)发生如下反应：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)　ΔH＜0，但Ni粉中的杂质不与CO(g)发生反应，玻璃管内左右两端的温度分别稳定在350 K和470 K，经过足够长时间后，右端的主要物质是(　　) A．纯Ni(s)和Ni(CO)4(g) B．纯Ni(s)和CO(g) C．不纯Ni(s)和CO(g) D．不纯Ni(s)和Ni(CO)4(g) 答案　B 解析　温度升高，平衡左移，生成Ni和CO，由于右端温度稳定在470 K，所以右端主要物质是纯Ni(s)和CO(g)。 题组三　温度、催化剂对化学平衡的影响规律 5．已知反应：A2(g)＋2B2(g)2AB2(g)　ΔH＜0，下列说法正确的是(　　) A．达到平衡后，升高温度有利于该反应平衡正向移动 B．达到化学平衡时，v正(A2)＝2v逆(B2) C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小 D．达到平衡后，降低温度，A2气体的转化率增大 答案　D 解析　升高温度，平衡向吸热反应方向移动，该反应的正反应放热，则平衡逆向移动，故A项错误；达到化学平衡时，v正(A2)＝v逆(B2)，故B项错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，故C项错误；降低温度，平衡向放热反应方向移动即向正反应方向移动，则A2的转化率增大，故D项正确。 6．关节炎是因为在关节滑液中形成尿酸钠晶体，尤其是在寒冷季节易诱发关节疼痛，其化学机理如下： ①HUr(aq)＋H2O(l)Ur－(aq)＋H3O＋(aq)， 　尿酸　　　　　　　尿酸根离子 ②Ur－(aq)＋Na＋(aq)NaUr(s)。 下列对反应②的叙述正确的是(　　) A．正反应为吸热反应 B．正反应为放热反应 C．升高温度，平衡向正反应方向移动 D．降低温度，平衡向逆反应方向移动 答案　B 解析　题意中明确指出“尤其是在寒冷季节易诱发关节疼痛”，说明温度降低，反应②Ur－(aq)＋Na＋(aq)NaUr(s)的平衡向正反应方向移动，可知其正反应为放热反应。 7．对于在一定体积的密闭容器中进行的放热反应：A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，初始时加入的A和B的物质的量是相等的，在温度t1时达到平衡，c平1(A)＝c平1(B)＝1.0 mol·L－1，其平衡常数为K1。升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为c平2(A)和c平2(B)，平衡常数为K2。则下列说法正确的是(　　) A．K1＝K2 B．K2＜K1 C．c平2(A)＜c平2(B) D．c平1(A)＞c平2(A) 答案　B 解析　由于初始时加入A和B的物质的量是相等的，又由于A和B的化学计量数之比始终是1∶1，所以在任何时刻A和B的浓度都相等；由于升高温度，平衡逆向移动，达新平衡时，A、B的浓度变大，C、D的浓度变小。因此由平衡常数表达式可得平衡常数减小，故K2＜K1，c平2(A)＞c平1(A)。 8．将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器，恒温下发生反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)　ΔH<0，平衡时Br2(g)的转化率为a；若初始条件相同，绝热下进行上述反应，平衡时Br2(g)的转化率为b。a与b的关系是(　　) A．a>b B．a＝b C．a<b D．无法确定 答案　A 解析　该反应为放热反应，绝热下进行反应，温度升高，平衡左移，所以绝热条件下平衡时Br2(g)的转化率低于恒温平衡时的转化率，即a>b。 9．在一密闭容器中，发生可逆反应：3A(g)3B＋C(正反应为吸热反应)，平衡时，升高温度，气体的平均相对分子质量有变小的趋势，则下列判断正确的是(　　) A．B和C可能都是固体 B．B和C一定都是气体 C．若C为固体，则B一定是气体 D．B和C不可能都是气体 答案　C 解析　正反应吸热，升温，平衡右移。若B、C都为固体，则气体的相对分子质量不变，故A错误；若C为固体，B为气体，平衡右移，气体的总质量减小，总物质的量不变，气体的平均相对分子质量减小，故B错误、C正确；若B、C都是气体，平衡右移，气体的总质量不变，总物质的量增加，则平均相对分子质量减小，故D错误。 10.I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)，某I2、KI混合溶液中，I的物质的量浓度c(I)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法不正确的是(　　) A．a点的平衡常数大于c点的平衡常数 B．I2(aq)＋I－(aq) I(aq)的ΔH＜0 C．若T1 ℃时，反应进行到状态d时，一定有v正＞v逆 D．状态a与状态b相比，状态b时I2的转化率更高 答案　D 解析　由图可知，温度越高，c(I)越小，则升高温度，平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH＜0，B项正确；T1 ℃时，反应进行到状态d时，c(I)小于平衡时浓度，则平衡向正反应方向移动，则一定有v正＞v逆，C项正确；a、b点均为平衡点，a点温度低，该反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，则状态a时I2的转化率更高，D项错误。 11．在2 L的恒容密闭容器中充入1 mol X(g)和2 mol Y(g)，发生反应：X(g)＋2Y(g)Z(g)，测得在不同温度下、相同时间内X(g)与Z(g)的百分含量如图所示。下列说法错误的是(　　) A．从反应开始到各点时的平均化学反应速率：va＝vc<vb B．a点时，Y(g)的转化率为50% C．T3℃下，平衡常数K＝4 mol－2·L2 D．降低温度，有利于提高Z(g)的平衡产率 答案　A 解析　在2 L的恒容密闭容器中充入1 mol X(g)和2 mol Y(g)，发生反应：X(g)＋2Y(g)Z(g)，设a点时，参加反应的X的物质的量为n mol，则可建立如下三段式： X(g)＋2Y(g)Z(g) 起始量/mol　　　1　　2　　　0 变化量/mol　　　n　　2n　　　n 平衡量/mol　　1－n　2－2n　　n 则1－n＝n，n＝0.5。 对于可逆反应，温度越高，反应速率越快，由于T1＜T2＜T3，则从反应开始到各点时的平均化学反应速率：va＜vb＜vc，A错误；a点时，Y(g)的转化率为×100%＝50%，B正确；T3 ℃下，平衡常数K＝ mol－2·L2＝4 mol－2·L2，C正确；从图中可以看出，当反应进行到b点时，反应达平衡状态，升高温度，X的百分含量增大，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，所以降低温度，有利于提高Z(g)的平衡产率，D正确。 12.在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2，通入Br2(g)发生反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)　ΔH<0。当温度分别为T1、T2平衡时，H2的体积分数与Br2(g)的物质的量的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．由图可知：T2<T1 B．混合气体的平均相对分子质量：b>c C．为了提高Br2(g)的转化率，可采取增加Br2(g)通入量的方法 D．a点比b点体系的颜色深 答案　A 解析　根据反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)　ΔH<0，升温，平衡向逆反应方向移动，H2的体积分数增大，根据图示变化，可知T1>T2，A正确；当n(Br2)一定，气体的总质量不变，气体总物质的量不变，则气体的平均相对分子质量一直不变，B错误；增加Br2的通入量可提高H2的转化率，自身转化率降低，C错误。 13．(2023·辽宁阜新高二校联考)一定条件下热解制取H2：2H2S(g)＋CH4(g)CS2(g)＋4H2(g)。已知其他条件不变时，温度对H2S的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示。下列说法一定正确的是(　　) A．平衡常数：K(Y)>K(Z) B．达到平衡所需时间：t(X)<t(Y) C．总能量：E反应产物>E反应物 D．单位时间的转化率：α(Z)>α(Y) 答案　C 解析　由图可知，升高温度，H2S的平衡转化率增大，说明该反应吸热，温度越高，平衡常数越大，温度：Z>Y，平衡常数：K(Y)<K(Z)，故A错误；Y点之前，温度越高，催化效率越强，反应速率越快，则Y点的反应速率大于X点的反应速率，则达到平衡所需时间：t(X)>t(Y)，故B错误；该反应为吸热反应，总能量：E反应产物>E反应物，故C正确；Z点和Y点温度差别不大，但Z点的催化效率远低于Y点，说明Y的反应速率大于Z点的反应速率，则单位时间的转化率：α(Z)<α(Y)，故D错误。 14．(10分)如图所示，在两烧瓶中注入NO2气体，存在平衡：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＜0。烧杯甲中盛放100 mL 6 mol·L－1盐酸，烧杯乙中盛放100 mL冷水，现向烧杯甲的溶液中放入25 g NaOH固体，同时向烧杯乙中放入25 g NH4NO3固体，搅拌使之溶解。 (1)(5分)A瓶中气体的颜色__________，简述理由：___________________________ ________________________________________________________________________。 (2)(5分)B瓶中气体的颜色__________，简述理由：___________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)变深　NaOH固体溶解放热，中和HCl也放热，甲中溶液及A中气体温度升高，2NO2(g)N2O4(g)平衡逆向移动，NO2浓度增大，颜色加深　(2)变浅　NH4NO3固体溶解吸热，乙中溶液及B中气体温度降低，2NO2(g)N2O4(g)平衡正向移动，NO2浓度减小，颜色变浅 15．(11分)在一个体积为1 L的密闭容器中发生某化学反应：2A(g)B(g)＋C(g)，三种不同条件下进行，其中实验Ⅰ、Ⅱ温度都在800 ℃，实验Ⅲ温度在950 ℃，B、C的起始浓度都为0，反应物A的浓度(mol·L－1)随时间(min)的变化如图所示。回答下列问题： (1)在实验Ⅰ中，达到平衡所需时间为________________________________________， 800 ℃时该反应的平衡常数为________。 (2)实验Ⅱ和Ⅰ相比，可能隐含的反应条件是__________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)该反应的ΔH______0，其判断理由是_____________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)实验Ⅰ第40 min末，若降低反应温度，达到新的平衡后，A的浓度不可能为______(填字母)。 A．0.35 mol·L－1 B．0.4 mol·L－1 C．0.7 mol·L－1 D．0.8 mol·L－1 答案　(1)40 min　0.25 (2)实验Ⅱ使用了催化剂 (3)＞　实验Ⅲ和实验Ⅰ相比较，升高温度，平衡时A的浓度减小，平衡向正反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，故该反应的ΔH＞0　(4)AB 解析　(2)实验Ⅱ和实验Ⅰ相比，A的起始浓度相同，平衡时A的浓度相同，但实验Ⅱ的反应速率快，故实验Ⅱ应该使用了催化剂。(4)降低温度，平衡逆向移动，A的浓度增大，故A的浓度大于0.5 mol·L－1，小于1 mol·L－1。 学科网（北京）股份有限公司 $