第2章 第2节 第4课时 浓度、压强对化学平衡的影响-【优学精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修一同步教参(人教版·不定项)
2026-09-30
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教辅
摘要:
本高中化学讲义聚焦浓度、压强对化学平衡的影响及勒夏特列原理,通过实验探究(如Fe³⁺与SCN⁻反应)揭示浓度改变对平衡的影响,结合Q与K关系从理论层面解释原理,延伸至压强影响规律及工业应用实例,构建从实验到理论再到应用的学习支架。
该资料以实验为基础培养科学探究与实践能力,通过Q与K关系分析强化科学思维中的证据推理和模型建构,如设计颜色变化实验让学生直观感知平衡移动,练习题结合工业案例(如合成氨)渗透科学态度与责任。课中辅助教师高效授课,课后助力学生通过实例分析和习题巩固查漏补缺。
内容正文:
第4课时 浓度、压强对化学平衡的影响
【学习目标】 1.通过实验论证说明浓度、压强的改变对化学平衡移动的影响。
2.能运用K与Q的关系解释浓度、压强对化学平衡的影响,并能用此判断相关物理量的变化。
知识点一 浓度对化学平衡的影响
1.实验探究:浓度对化学平衡的影响
实验
原理
Fe3++3SCN-⥫⥬Fe(SCN)3
实验
Ⅰ
步骤
实验
现象
溶液颜色加深
溶液颜色加深
实验
Ⅱ
步骤
试管①中滴加0.01 mol·L-1 NaOH溶液
试管②中滴加0.01 mol·L-1 NaOH溶液
实验
现象
溶液颜色变浅
溶液颜色变浅
实验
结论
增大c(Fe3+)或c(SCN-)后,Fe(SCN)3的浓度均增大,即化学平衡均向正反应方向移动;滴加NaOH溶液,由于Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓,使Fe3+的浓度减小,Fe(SCN)3的浓度减小,即化学平衡向逆反应方向移动
2.浓度对化学平衡的影响
温度一定时,反应aA(g)+bB(g)⥫⥬cC(g)+dD(g)的平衡常数是一个定值。
3.Q和K的相对大小与平衡移动的关系示意图
4.工业生产中的应用
为了提高产率,生产过程中常常将反应产物及时从体系中移走,使反应所建立的化学平衡不断地向正反应方向移动。
(1)C(s)+H2O(g)⥫⥬CO(g)+H2(g)在某温度下达到平衡后,增加一部分C(s),平衡向正反应方向移动( )
(2)恒容密闭容器中充入氦气,可使N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)平衡向正反应方向移动( )
(3)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( )
(4)合成氨反应中,增加N2的浓度,可使平衡正向移动,提高H2的转化率,降低成本( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)√
(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的干扰。
(3)固体或纯液体的浓度是常数,改变固体或纯液体的量,平衡不移动。
1.(2026·海口高二检测)在一恒容密闭容器中,反应A(g)+B(g)⥫⥬C(g)达到平衡,若增大A的浓度使平衡右移,并达到新的平衡,则下列说法正确的是( )
A.A的浓度一定比原平衡的小
B.A的转化率一定增大
C.C的体积分数一定比原平衡的大
D.B的转化率一定增大
解析:选D。增大A的浓度,平衡右移,但加入的A不可能全部转化,平衡时A的浓度一定比原平衡的大;增大A的浓度,A的转化率减小,而同为反应物的B的转化率增大;因为A的总量增大,所以C的体积分数不一定增大。
2.NH3催化还原NO的反应为4NH3(g)+O2(g)+4NO(g)===4N2(g)+6H2O(g),达到平衡后,再通入一定量O2,达到新平衡时,下列说法不正确的是( )
A.N2的平衡浓度增大 B.NO的转化率增大
C.正向反应速率增大 D.化学平衡常数增大
解析:选D。化学平衡常数仅仅是温度的函数,故温度不变,增大O2的浓度,化学平衡常数不变,D错误。
3.在新制的氯水中存在平衡:Cl2+H2O⥫⥬H++Cl-+HClO,若向氯水中投入少量碳酸钙粉末,溶液中发生的变化是( )
A.H+浓度减小,HClO浓度减小
B.H+浓度增大,HClO浓度增大
C.H+浓度减小,HClO浓度增大
D.H+浓度增大,HClO浓度减小
解析:选C。碳酸的酸性弱于盐酸而强于次氯酸,向氯水中投入少量碳酸钙粉末后,碳酸钙与盐酸反应,而不与次氯酸反应。又由于H+浓度减小,平衡Cl2+H2O⥫⥬H++Cl-+HClO向正反应方向移动,故HClO浓度增大。
知识点二 压强对化学平衡的影响
1.在其他条件不变的情况下,压强对化学平衡的影响规律
Δνg=(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)。
[注意] 压强能否使化学平衡发生移动,要看压强改变是否使浓度发生改变,从而使v′正≠v′逆。
2.“惰性气体”(泛指与反应无关的气体)对化学平衡的影响
(1)对于无气体参与的化学反应,由于改变压强不能改变化学反应速率,所以改变压强不能使无气体存在的化学平衡发生移动。
(2)分析压强对化学平衡的影响时,要特别注意是恒容容器还是恒压容器。
①恒温恒容时
原平衡体系体系总压强增大,但体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动
②恒温恒压时
(1)有气体参与的反应,若改变压强,则平衡一定发生移动( )
(2)对于反应2HI(g)⥫⥬H2(g)+I2(g),其他条件不变时,增大压强,体系的颜色加深,平衡正向移动( )
(3)可逆反应Fe3++3SCN-⥫⥬Fe(SCN)3,增大压强,平衡正向移动( )
(4)可逆反应A(g)+B(?)⥫⥬C(g)+D(?),增大压强,平衡不移动,说明B、D一定是气体( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)×
1.将BaO2放入密闭的真空容器中,反应2BaO2(s)⥫⥬2BaO(s)+O2(g)达到平衡。保持温度不变,缩小容器容积,体系重新达到平衡,下列说法正确的是( )
A.平衡常数减小 B.BaO量不变
C.氧气浓度不变 D.BaO2量减少
解析:选C。平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,A错误;该反应的正反应是气体体积增大的反应,保持温度不变,缩小容器容积,即增大压强,化学平衡向逆反应方向移动,所以BaO量减小,B错误;由于温度不变,化学平衡常数不变,其数值就等于氧气的浓度,则氧气浓度不变,C正确;缩小容器容积,平衡向逆反应方向移动,所以BaO2量增加,D错误。
2.(2026·深圳高二联考)探究2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)平衡影响因素的实验如下,下列说法正确的是( )
步骤1:活塞从Ⅰ处拉至Ⅱ处
步骤2:活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处
A.步骤1:减小压强,平衡右移
B.步骤1:混合气体颜色变浅,平衡右移
C.步骤2:浓度商Q<平衡常数K,平衡右移
D.步骤2:混合气体颜色先变深后变浅,变深的原因是生成了更多NO2
解析:选C。活塞从Ⅰ处拉至Ⅱ处,容积增大,压强减小,气体的浓度减小,气体的颜色变浅,且压强减小时平衡左移,A、B错误;活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处,容积减小,压强增大,NO2浓度增大,因而气体颜色变深,因压强增大平衡右移(Q<K),又导致NO2气体浓度减小,因而颜色又逐渐变浅,C正确,D错误。
3.在密闭容器中,化学反应:xA(g)+yB(g)⥫⥬zC(g),在一定条件下达到平衡状态,试回答下列问题:
(1)若x+y>z,缩小容积,增大压强,则平衡________移动。
(2)若保持容积不变,通入氦气,则平衡________移动。
(3)若保持压强不变,通入氦气,平衡正向移动,则x、y、z的关系为________。
(4)若x+y=z,缩小容积,增大压强,则平衡________移动。
答案:(1)正向 (2)不 (3)x+y<z (4)不
知识点三 平衡移动原理(勒·夏特列原理)
1.内容
在均相、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。这个原理为勒·夏特列原理,又称平衡移动原理。
2.对原理的理解
3.应用技巧
(1)浓度:增大反应体系中反应物的浓度,平衡向消耗反应物或反应物浓度减小的方向移动。
(2)压强:增大平衡体系的压强,平衡向气态物质分子数减少的方向移动。
(3)温度:升高温度,平衡向吸热反应的方向移动。
在一密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g) ΔH<0,在某一时刻达到平衡,测得c(N2)=1 mol·L-1,容器内压强为p,温度为T。
(1)再向容器中通入N2,使其浓度变为2 mol·L-1,并保持容积不变,再次达到平衡时c(N2)的范围是______________________。
(2)将容器容积缩小至平衡时的一半,并保持温度不变,再次达到平衡时压强p′的范围是______________________。
(3)迅速升温至T1,并保持容积不变,且不与外界进行热交换,再次达到平衡时,温度T′的范围是______________。
答案:(1)1 mol·L-1<c(N2)<2 mol·L-1 (2)p<p′<2p (3)T<T′<T1
1.(2026·福州高二统考)CO2与H2合成甲醇的反应为CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。欲提高H2的平衡转化率,可采取的措施是( )
A.降低反应温度
B.充入一定量H2O(g)
C.加入合适的催化剂
D.增大容器的容积
解析:选A。A项,该反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,H2平衡转化率提高;B项,H2O(g)为产物,充入一定量H2O(g),平衡向逆反应方向移动,H2平衡转化率降低;C项,催化剂仅改变反应速率,不影响平衡状态,故不能提高平衡转化率;D项,该反应的正反应为气态物质分子数减少的反应,增大容器的容积相当于减小压强,平衡向逆反应方向移动,H2平衡转化率降低。
2.(2026·淄博高二月考)下列事实中,能用勒·夏特列原理解释的是( )
A.铁钉放入冷的浓硝酸中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体
B.工业制取钾Na+KCl⥫⥬NaCl+K,选取合适的温度,使K变成蒸气从体系逸出
C.合成氨(ΔH<0)工业中,采用400~500 ℃的高温条件利于氨气的生成
D.H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色变深
解析:选B。常温下Fe遇浓硝酸发生钝化,加热使铁表面的氧化物薄膜溶解,且在加热条件下铁和浓硝酸发生氧化还原反应生成NO2,NO2呈红棕色,与化学平衡无关,不能用勒·夏特列原理解释,故A不符合题意;K为气态,减小生成物的浓度可使平衡Na(l)+KCl(l)⥫⥬K(g)+NaCl(l)正向移动,能用勒·夏特列原理解释,故B符合题意;合成氨ΔH<0是放热反应,降低温度有利于平衡正向移动,高温不利于平衡正向移动,采用400~500 ℃的高温条件主要是因为催化剂活性此温度下最高,不能用勒夏特列原理解释,故C不符合题意;2HI(g)⥫⥬H2(g)+I2(g),该反应的反应前后气体计量数之和不变,所以压强不影响平衡,增大平衡体系的压强,体系的体积减小,碘蒸气浓度增大,颜色加深,与平衡移动无关,不能用勒·夏特列原理解释,故D不符合题意。
3.在密闭容器中进行反应CO2(g)+C(s)⥫⥬2CO(g) ΔH>0,达到平衡后,若改变下列条件,则指定物质的浓度及平衡如何变化。
(1)增加C(s),则平衡________(填“逆向移动”“正向移动”或“不移动”,下同),c(CO2)________(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
(2)保持温度不变,增大反应容器的容积,则平衡________,c(CO)________,n(CO)________。
(3)保持反应容器的容积和温度不变,通入He,则平衡________,c(CO2)________。
(4)保持反应容器的容积不变,升高温度,则平衡________,c(CO)________。
答案:(1)不移动 不变 (2)正向移动 减小 增大 (3)不移动 不变 (4)正向移动 增大
分析化学平衡移动的一般思路
1.(2026·泰安高二月考)已知反应:A(g)+3B(g)⥫⥬2C(g),在一定温度下达到平衡。下列措施中,一定不能使平衡向正反应方向移动的是( )
A.增大A的浓度 B.增大压强
C.升高温度 D.使用合适的催化剂
解析:选D。增大反应物A的浓度,根据勒·夏特列原理,平衡向正反应方向移动以减弱这种改变,A不符合题意;该反应为气态物质分子数减少的反应,增大压强,平衡向气态物质分子数减少的正反应方向移动,B不符合题意;若该反应为吸热反应,则升高温度,平衡向正反应方向移动,C不符合题意;使用催化剂只改变反应速率,不能使平衡移动,D符合题意。
2.下列事实中,不能应用化学平衡移动原理来解释的是( )
A.可用浓氨水和NaOH固体快速制氨气
B.用两个惰性电极电解CuCl2溶液,溶液颜色变浅
C.开启啤酒瓶后,瓶中马上泛起大量泡沫
D.溴水中存在平衡Br2+H2O⥫⥬HBr+HBrO,当加入少量硝酸银固体后,溶液颜色变浅
答案:B
3.(双选)已知反应:mA(s)+nB(g)⇌pC(g) ΔH<0,在一定温度下,反应达到平衡时,B的体积分数φ(B)与压强变化的关系如右图所示,下列叙述一定正确的是( )
A.m+n>p
B.x点表示的正反应速率大于逆反应速率
C.x点表示的反应速率比y点的小
D.n>p
解析:选BC。根据题图知,一定温度下,增大压强,φ(B)增大,平衡逆向移动,则n<p,无法判断m+n与p的关系,故A、D错误;曲线上各点都是平衡点,要使x点达到平衡状态,φ(B)应该减小,平衡正向移动,该点表示的正反应速率大于逆反应速率,故B正确;压强越大,反应速率越大,压强:x点小于y点,则x点表示的反应速率比y点的小,故C正确。
4.已知:Cr2O(aq,橙色)+H2O(l)⥫⥬2CrO(aq,黄色)+2H+(aq) ΔH=+13.8 kJ·mol-1。某同学利用以上可逆反应探究浓度对化学平衡的影响。下列说法正确的是( )
实验装置:
操作及现象:
(1)向试管b中加入NaOH溶液,待试管b中溶液颜色不变后与试管a比较,溶液颜色变浅;
(2)向试管c中快速滴入浓硫酸,试管c温度略有升高,溶液颜色与试管a相比,溶液颜色变深
A.该反应为氧化还原反应
B.试管b中溶液颜色不变的目的是使Cr2O完全反应
C.试管c中的现象说明影响平衡的主要因素是温度
D.试管b中的现象不能证明减小反应产物浓度平衡正向移动
解析:选D。反应中元素化合价没有发生变化,属于非氧化还原反应,A错误;试管b中溶液颜色不变的目的是使反应到达平衡,且可逆反应中反应物不能完全转化,B错误;试管c中温度、氢离子浓度均变化,温度升高,平衡向正反应方向移动,溶液颜色变浅,c(H+)增大,平衡向逆反应方向移动,溶液颜色变深,而试管c中溶液颜色比试管a中的深,说明影响平衡的主要因素是浓度,C错误;试管b中溶液颜色变浅,可能是加入氢氧化钠溶液导致溶液总体积增大,使c(Cr2O)减小,也可能是加入氢氧化钠溶液,氢氧根离子与氢离子反应,使c(H+)减小,平衡正向移动,故试管b中的现象不能证明减小反应产物浓度平衡正向移动,D正确。
5.现有反应aA(g)+bB(g)⥫⥬pC(g)达到平衡后,当升高温度时,B的转化率增大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数减小,则:
(1)该反应的逆反应是________(填“吸热”或“放热”)反应,且a+b________(填“>”“<”或“=”)p。
(2)减小压强时,A的质量分数________(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
(3)若充入B(体积不变),则A的转化率__________,B的转化率________。
(4)若升高温度,则平衡时,B、C的浓度之比将________。
(5)若B是有色物质,A、C均为无色物质,则加入C(体积不变)时混合物的颜色________(填“变浅”“变深”或“不变”,下同);而维持容器内气体的压强不变,充入氖气时,混合物的颜色________。
解析:(1)达到平衡后,当升高温度时,B的转化率增大,说明温度升高平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应,逆反应为放热反应;当减小压强时,混合体系中C的质量分数减小,说明压强减小平衡向逆反应方向移动,则化学方程式中气态反应物化学式前的系数之和大于气态反应产物化学式前的系数之和。
(2)减小压强,平衡向逆反应方向移动,则A的质量分数增大。
(3)向反应容器中充入B,反应物B的浓度增大,平衡向正反应方向移动,则A的转化率增大,而B的转化率减小。
(4)正反应为吸热反应,则升高温度平衡向正反应方向移动,B的浓度减小,C的浓度增大,所以二者的比值将减小。
(5)若B是有色物质,A、C均为无色物质,则加入C(体积不变)时平衡向逆反应方向移动,B的浓度增大,混合物的颜色变深;而维持容器内气体的压强不变,充入氖气时,容器体积增大,对于反应体系来说,相当于减小压强,平衡向逆反应方向移动,但移动的量远小于体积增大导致浓度减小的量,则B的浓度减小,混合物的颜色变浅。
答案:(1)放热 > (2)增大 (3)增大 减小 (4)减小 (5)变深 变浅
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