第2章 第2节 第2课时 温度、浓度对化学平衡的影响-(配套教参)【精讲精练】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册(鲁科版)
2026-09-15
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教辅
摘要:
本讲义聚焦温度、浓度对化学平衡的影响核心知识点,从化学平衡状态建立切入,通过NO₂与N₂O₄的温度实验、Fe³⁺与SCN⁻的浓度实验探究规律,结合Q与K关系、v-t图像分析平衡移动原理,构建完整知识支架。
以实验探究为特色(如温度对NO₂平衡的影响实验),通过Q与K关系、v-t图像培养科学思维,强化化学平衡移动的化学观念。课中实验与图像辅助教师直观教学,课后练习题与问题讨论帮助学生查漏补缺,巩固知识。
内容正文:
第2课时 温度、浓度对化学平衡的影响
[学习目标] 1.通过实验探究,了解温度、浓度对化学平衡状态的影响。2.利用Q与K的关系及v-t图像理解化学平衡的移动。
[对应学生用书P60]
知识点一 温度对化学平衡的影响
1.化学平衡的移动
在一定条件下,可逆反应达到化学平衡状态,如果改变影响平衡的条件(如浓度、压强、温度等),化学平衡状态被破坏,直至正、逆反应速率再次相等,在新的条件下达到新的化学平衡状态。这种现象称作平衡状态的移动,简称平衡移动。
2.温度对化学平衡移动的影响
(1)实验探究
[实验原理]
2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色)
ΔH=-57.2 kJ·mol-1
[实验操作]
[实验现象]
热水中红棕色加深;冰水中红棕色变浅。
[实验结论]
温度升高,体系颜色加深,说明c(NO2)增大,即平衡向吸热反应方向移动;
温度降低,体系颜色变浅,说明c(NO2)减小,即平衡向放热反应方向移动。
(2)影响规律
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。
1.温度改变,化学平衡一定发生移动吗?为什么?
提示:由于任何化学反应都伴随着热量的变化,所以当处于化学平衡状态的反应体系温度发生改变时,化学平衡一定发生移动。
2.从Q和K关系的角度分析,为什么温度改变会引起化学平衡发生移动?
提示:因为对于处于化学平衡状态的反应体系,温度的改变会引起平衡常数发生改变,从而使Q≠K,故温度改变会引起化学平衡发生移动。
3.温度改变会引起化学平衡发生移动,由此分析温度对正逆反应速率影响的程度是否一样?为什么?
提示:对于可逆反应,温度改变对正逆反应速率影响的趋势相同,温度升高正逆反应速率都增大,温度降低正逆反应速率都减小,因为只要化学平衡发生移动就说明正逆反应速率不同,由此可见温度改变对正逆反应速率的影响程度不同。
1.利用Q与K的关系分析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.利用v-t图像分析温度对化学平衡的影响
(1)若aA+bBcC+dD ΔH<0
(2)若aA+bBcC+dD ΔH>0
1.已知反应:2NO2(g)N2O4(g),把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里,然后用弹簧夹夹住橡皮管,把烧瓶A放入热水中,把烧瓶B放入冰水中,如图所示。与常温时烧瓶C内气体的颜色进行对比发现,A烧瓶内气体颜色变深,B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是(A、B、C中初始充入NO2、N2O4的量相等)( )
A.上述过程中,A烧瓶内正、逆反应速率均加快
B.上述过程中,B烧瓶内c(NO2)减小,c(N2O4)增大
C.上述过程中,A、B烧瓶内气体密度均保持不变
D.反应2NO2(g)N2O4(g)的逆反应为放热反应
解析 D 升高温度,正、逆反应速率都加快,A正确;B烧杯内放的是冰水,温度降低,烧瓶内气体颜色变浅,说明降低温度,化学平衡向生成N2O4的正方向移动,导致B烧瓶内c(NO2)减小,c(N2O4)增大,B正确;容器的容积不变,混合气体的质量不变,则A、B两个烧瓶内气体的密度都不变,C正确;放在热水中的A烧瓶内气体颜色变深,放在冰水中的B烧瓶内气体颜色变浅,说明升高温度平衡向生成NO2的方向移动,降低温度平衡向生成N2O4的方向移动,故2NO2(g)N2O4(g)的正反应为放热反应,则其逆反应为吸热反应,D错误。
2.下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)
解析 B 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)。
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
解析 C 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。
知识点二 浓度对化学平衡的影响
1.实验探究
[实验原理]
Fe3+(浅黄色)+3SCN-(无色)Fe(SCN)3(红色)
[实验操作]
向盛有5 mL 0.01 mol·L-1 FeCl3溶液的试管中加入5 mL 0.01 mol·L-1 KSCN溶液,溶液呈红色。将上述溶液平均分装在a、b、c三支试管中,如下图:
[实验现象]
与试管a对比观察:试管b中溶液颜色变深;试管c中溶液颜色变深。
[实验结论]
增大c平(Fe3+)、c平(SCN-),平衡都向正反应方向移动。
2.影响规律
(1)增大c(反应物)或减小c(生成物),平衡向正反应方向移动。
(2)减小c(反应物)或增大c(生成物),平衡向逆反应方向移动。
1.浓度改变,化学平衡一定发生移动吗?为什么?
提示:当处于化学平衡状态的体系浓度发生改变时,化学平衡不一定发生移动,这是因为对于反应前后气体体积不变的反应,缩小容器容积,各物质的浓度同等倍数地增大,Q=K,故化学平衡不移动。
2.从Q和K关系的角度分析,为什么在一定温度下反应物或生成物浓度的改变可能会引起化学平衡发生移动?
提示:因为温度一定化学平衡常数就不会发生改变,改变反应物或生成物的浓度,就可能会引起浓度商发生改变,从而使Q≠K,故浓度改变可能会引起化学平衡发生移动。
3.从浓度对化学反应速率的影响角度分析,为什么反应物和生成物浓度的改变会引起化学平衡发生移动?
提示:只增大反应物浓度,正反应速率瞬间增大,逆反应速率瞬间不变,正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动;只增大生成物的浓度,逆反应速率瞬间增大,正反应速率瞬间不变,正反应速率小于逆反应速率,平衡逆向移动。
1.利用Q与K的关系分析浓度对化学平衡的影响
(1)Q减小,则Q<K,平衡向正反应方向移动。
(2)Q增大,则Q>K,平衡向逆反应方向移动。
2.利用v-t图像分析浓度对化学平衡的影响
(1)平衡正向移动
(2)平衡逆向移动
1.反应NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)在某温度下达到平衡,下列各种情况下,不会使平衡发生移动的是( )
A.温度、容积不变,通入SO2气体
B.温度、容积不变,通入HCl气体
C.移走一部分NH4HS固体
D.容器体积不变,通入NH3
解析 C A项,SO2+2H2S===3S↓+2H2O,c平(H2S)减小,平衡右移;B项,HCl+NH3===NH4Cl,c平(NH3)减小,平衡右移;C项,NH4HS为固体,浓度为常数,移走后平衡不移动;D项,通入NH3,c(NH3)增大,平衡左移。
2.一定温度下,某同学欲探究浓度对化学平衡的影响,设计实验如下:
Ⅰ.向5 mL 0.05 mol·L-1 FeCl3溶液中加入5 mL 0.05 mol·L-1 KI溶液,反应达到平衡后分成两等份。
Ⅱ.向其中一份中加入KSCN溶液,变红,加入CCl4,振荡,静置,下层显极浅的紫色。
Ⅲ.向另外一份中加入CCl4,振荡,静置,下层显紫色。
下列说法错误的是( )
A.实验Ⅰ中发生的反应为2Fe3++2I-2Fe2++I2
B.水溶液中的c平(I-):Ⅱ<Ⅲ
C.水溶液中的c平(Fe3+):Ⅰ>Ⅱ
D.若在实验Ⅰ中加入少量FeCl3固体,c平(Fe2+)会增大
解析 B 实验Ⅲ说明实验Ⅰ中的I-被氧化为I2,故实验Ⅰ中发生的反应为2Fe3++2I-2Fe2++I2,A正确;实验Ⅱ中发生的反应为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,加CCl4,下层显极浅的紫色,与实验Ⅲ对比,说明2Fe3++2I-2Fe2++I2因加入KSCN后,平衡向逆反应方向移动,I-浓度增大,B错误;由上述分析可知生成Fe(SCN)3的反应程度比生成I2的反应程度大,故实验Ⅰ溶液中Fe3+浓度比实验Ⅱ中大,C正确;在实验Ⅰ中加入少量FeCl3固体,2Fe3++2I-2Fe2++I2平衡向正反应方向移动,c平(Fe2+)增大,D正确。
[对应学生用书P63]
1.在一定条件下,反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到了平衡状态,改变某一反应条件,发生下列变化,其中可确定该平衡一定发生移动的是( )
A.v(SO2)增大
B.v(SO3)减小
C.O2的物质的量分数发生变化
D.SO3的质量不变
解析 C 正、逆反应速率同等倍数增大或减小,平衡不移动;O2的物质的量分数发生变化,化学平衡一定发生移动;SO3的质量不变,平衡不移动。
2.在恒容密闭容器中发生反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH=-748.6 kJ·mol-1。若平衡后升温,下列说法正确的是( )
A.平衡常数K增大
B.容器内压强增大
C.CO的正反应速率减小
D.ΔH减小
解析 B 该反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则平衡常数K减小,A错误;升温平衡逆向移动,逆向移动时气体的总物质的量增加,结合pV=nRT知,升温与物质的量增加共同导致容器内压强增大,B正确;升温,正逆反应速率均增大,CO的正反应速率增大,C错误;ΔH取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小,不随温度变化,D错误;故选B。
3.已知在700 ℃时,C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的化学平衡常数为0.2,则下列说法错误的是( )
A.当v=v(CO)逆时,反应达到平衡状态
B.在恒温恒容的密闭体系中,体系压强不变时,该反应达到平衡状态
C.在700 ℃时,CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)的平衡常数为5
D.在700 ℃时,在1 L容器中进行该反应,一段时间后,测得C、H2O、CO、H2的物质的量分别为2 mol、0.1 mol、0.2 mol、0.2 mol,此时达到平衡状态
解析 D 当v=v(CO)逆时,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,A正确;该反应是气体体积增大的反应,在恒温恒容的密闭体系中发生该反应,反应过程中压强增大,当体系压强不变时,该反应达到平衡状态,B正确;已知在700 ℃时,C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的化学平衡常数为K==0.2,则在700 ℃时,CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)的平衡常数K===5,C正确;在700 ℃时,在1 L容器中进行该反应,一段时间后,测得C、H2O、CO、H2的物质的量分别为2 mol、0.1 mol、0.2 mol、0.2 mol,此时Qc===0.4>K,此时平衡逆向移动,D错误。
4.在体积一定的密闭容器中,反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)达平衡。该反应的平衡常数K与温度的关系如下表所示:
温度/℃
500
700
900
K
1.00
1.47
2.40
(1)该反应的化学平衡常数表达式是________________________________。
(2)该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)若升高温度,CO2转化率的变化是________(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析 由表格中数据可知,温度越高K值越大,推知温度升高平衡向正反应方向移动,故此反应的正反应为吸热反应。
答案 (1)K=c平(CO)/c平(CO2) (2)吸热
(3)增大
5.对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,如何根据下列图像比较T1、T2的大小?
答案 在相同时间内先达平衡,说明反应速率快,温度高,故T1>T2;(Ⅱ)中在同一压强下,T2比T1时NH3%大,则说明平衡正移程度大,故T2<T1。
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