2.2.3 浓度、压强对化学平衡的影响 讲义 -2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第二章　化学反应速率与化学平衡 第二节　化学平衡　第3课时　浓度、压强对化学平衡的影响 学生版（课后核对·独立作答） 一、核心素养目标 1．宏观辨识与微观探析 ●　通过 Fe³⁺＋3SCN⁻⇌Fe(SCN)₃ 溶液颜色变化、2NO₂(g)⇌N₂O₄(g) 注射器实验，从宏观现象认识化学平衡的移动； ●　从微观粒子浓度改变的角度理解化学平衡移动的实质。 2．变化观念与平衡思想 ●　理解化学平衡移动的概念，能根据 v(正) 与 v(逆) 的相对大小、Q 与 K 的关系判断平衡移动的方向； ●　掌握浓度、压强改变对化学平衡移动的影响规律，认识“改变条件—平衡移动—建立新平衡”的变化过程。 3．证据推理与模型认知 ●　通过实验现象与数据分析，推理浓度、压强对化学平衡的影响规律； ●　会分析 v-t 图像、p-t 图像，构建“改变条件—速率变化—平衡移动”的认知模型。 4．科学探究与创新意识 ●　通过实验探究浓度、压强对化学平衡的影响，体会“实验—现象—结论”的科学探究方法； ●　能对平衡移动的方向作出预测，并设计实验或计算加以验证。 5．科学态度与社会责任 ●　通过浓度、压强调控化学平衡在合成氨等化工生产中的应用，体会化学平衡理论对生产实践的指导价值； ●　在实验现象与图像数据的分析中养成严谨求实、规范细致的态度。 二、教学重点与难点 教学重点 浓度、压强对化学平衡移动的影响规律；根据 v(正) 与 v(逆)、Q 与 K 的关系判断平衡移动的方向。 教学难点 用 Q 与 K 的比较解释平衡移动的方向；v-t 图像、p-t 图像的分析；恒温恒容与恒温恒压条件下充入“惰性”气体对平衡的影响。 三、教学过程　知识梳理与典例探究 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 向试管中加入 FeCl₃ 溶液和 KSCN 溶液，发生反应 Fe³⁺＋3SCN⁻⇌Fe(SCN)₃，溶液呈红色。将混合液均分为试管 a（对照）、b、c，按表操作并观察现象： 实验原理 Fe³⁺＋3SCN⁻⇌Fe(SCN)₃（浅黄色）　（无色）　　（红色） 实验操作 向试管 b 中加入少量铁粉；向试管 c 中滴加几滴较浓 KSCN 溶液 实验现象 试管 b 中溶液颜色变浅，c[Fe(SCN)₃] 减小；试管 c 中溶液颜色变深，c[Fe(SCN)₃] 增大 实验结论 其他条件不变时，增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动；减小反应物的浓度，平衡向逆反应方向移动 2．化学平衡移动 概念：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，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。 图1　化学平衡的移动过程 3．平衡移动方向的判断 根据反应速率判断：若 v(正)＞v(逆)，则平衡正向移动；若 v(正)＝v(逆)，则平衡不移动；若 v(正)＜v(逆)，则平衡逆向移动。 从浓度影响 Q 的角度解释上述实验：试管 b 中加入铁粉，发生反应 Fe＋2Fe³⁺＝3Fe²⁺，c(Fe³⁺) 减小，Q 增大，Q＞K，平衡向逆反应方向移动，c[Fe(SCN)₃] 减小；试管 c 中 c(SCN⁻) 增大，Q 减小，Q＜K，平衡向正反应方向移动，c[Fe(SCN)₃] 增大。改变浓度时平衡移动方向的判断如图 2 所示。 图2　浓度改变对化学平衡的影响（Q 与 K 比较判断方向） 4．浓度对化学平衡移动的规律总结 ●　其他条件不变时，c(反应物) 增大或 c(生成物) 减小，平衡向正反应方向移动； ●　c(反应物) 减小或 c(生成物) 增大，平衡向逆反应方向移动。 5．工业生产应用 适当增大廉价的反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动，可提高价格较高的原料的转化率，从而降低生产成本。例如合成氨反应中，增大 N₂ 的浓度，可使平衡正向移动，提高 H₂ 的转化率。 【方法点拨】 用 Q 与 K 判断浓度改变时平衡移动方向的“三步法”：①按平衡常数表达式写出改变浓度瞬间的浓度商 Q；②比较 Q 与 K 的大小；③Q＜K 正向移动、Q＞K 逆向移动、Q＝K 不移动。 温度不变时，改变浓度只改变 Q，K 保持不变；只有温度改变才引起 K 改变。 【易错警示】 固体、纯液体的浓度视为常数：改变固体或纯液体的量，平衡不移动（如增加 C(s) 的量）； 恒温恒容下充入与反应无关的气体（如 He、N₂），各组分浓度不变，Q＝K，平衡不移动； “v(正) 增大”并不等于“平衡正向移动”：平衡移动方向取决于 v(正) 与 v(逆) 的相对大小； 判断“百分含量改变”与“平衡移动”时注意：平衡移动必然引起组分百分含量改变，但百分含量改变不一定由平衡移动引起（如恒容下按比例充入反应物）。 【素养拓展·真实情境】 合成氨工业：N₂(g)＋3H₂(g)⇌2NH₃(g) 中 N₂ 来源广泛、价格较低，生产中常适当增大 N₂ 的浓度，使平衡正向移动，提高价格较高的 H₂ 的转化率，降低生产成本； 水煤气变换：CO(g)＋H₂O(g)⇌CO₂(g)＋H₂(g) 是工业制氢的重要反应，生产中常通入过量水蒸气（廉价原料），提高 CO 的转化率。 【例题 1】判断下列说法是否正确： （1）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（　　） （2）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)，v(正) 增大，平衡正向移动（　　） （3）恒容密闭容器中充入 He，可使 N₂(g)＋3H₂(g)⇌2NH₃(g) 的平衡向正反应方向移动（　　） （4）化学平衡向正反应方向移动，v(逆) 一定比 v(正) 小（　　） （5）平衡后，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（　　） 【变式 1-1】检验 Fe³⁺ 的存在，可向溶液中加入 KSCN 溶液，发生反应：FeCl₃＋3KSCN⇌3KCl＋Fe(SCN)₃（浅黄色）（无色）（无色）（红色）。能使该可逆反应发生平衡移动的是______（填序号，下同）；不能使平衡发生移动的是______，原因是______。 ①加入 KCl 固体　②加入 Fe 粉　③加入 FeCl₃ 固体 【变式 1-2】取浓度均为 0.01 mol·L⁻¹ 的 FeCl₃ 溶液、KSCN 溶液各 1 mL 混合于试管中，发生反应：FeCl₃＋3KSCN⇌Fe(SCN)₃＋3KCl，将所得溶液分为四等份，进行如下实验。下列说法正确的是（　　） A．第一份溶液中加入 KCl 固体，平衡左移，溶液颜色变浅 B．第二份溶液中加水，溶液颜色变浅，但平衡不移动 C．第三份溶液中加铁粉，平衡不移动，溶液颜色不变 D．第四份溶液中加入几滴 0.1 mol·L⁻¹ 的 KSCN 溶液，溶液颜色变深 【变式 1-3】将 5 mL 0.1 mol·L⁻¹ KI 溶液与 1 mL 0.1 mol·L⁻¹ FeCl₃ 溶液混合，发生反应：2FeCl₃(aq)＋2KI(aq)⇌2FeCl₂(aq)＋I₂(aq)＋2KCl(aq)，达到平衡。下列说法不正确的是（　　） A．加入苯，振荡，萃取碘单质，分液，使水溶液中 c(I₂) 降低，平衡正向移动 B．加入 FeSO₄ 固体，使 c(Fe²⁺) 增大，平衡逆向移动 C．加入 KCl 固体，使 c(KCl) 增大，平衡逆向移动 D．经苯萃取分液，在水溶液中加入 KSCN 溶液，呈红色，表明该化学反应存在限度 知识点二　压强对化学平衡的影响 1．实验探究压强对化学平衡的影响 常温常压下，用 50 mL 注射器吸入 20 mL NO₂ 和 N₂O₄ 的混合气体，发生反应 2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)（红棕色）（无色），达到平衡后按表操作： 实验操作 ⅰ：快速压缩注射器容积，增大气体压强 ⅱ：快速扩大注射器容积，减小气体压强 实验现象 混合气体的颜色先变深后又逐渐变浅 混合气体的颜色先变浅后又逐渐变深 实验结论 增大气体的压强，平衡向正反应方向（气体分子数减小的方向）移动 减小气体的压强，平衡向逆反应方向（气体分子数增大的方向）移动 从压强影响 Q 的角度解释：操作ⅰ中容积缩小为原来的一半、压强增大一倍，各组分浓度均变为原来的 2 倍，Q＝K/2＜K，平衡正向移动；操作ⅱ中容积扩大为原来的 2 倍，同理推出 Q＝2K＞K，平衡逆向移动，与实验结论一致。 2．压强对化学平衡的影响规律 ●　对于有气体参加的可逆反应，其他条件不变时，增大压强（减小容器的容积），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），化学平衡向气体体积增大的方向移动； ●　对于反应前后气体总体积不变的可逆反应，改变压强，平衡不移动； ●　当平衡混合物中都是固态或液态物质时，改变压强，化学平衡一般不发生移动。 3．充入“惰性”气体对化学平衡的影响 以 N₂(g)＋3H₂(g)⇌2NH₃(g) 平衡体系为例，充入不参与反应的“惰性”气体（如 He）时，恒温恒容与恒温恒压两种情形对平衡的影响不同，如图 3 所示： 图3　恒温恒容 / 恒温恒压充入“惰性”气体对化学平衡的影响 【方法点拨】 压强的本质是浓度：恒温恒容下气体压强与气体浓度成正比，改变压强（改变容积）即等比例改变各气体组分的浓度； 判断压强对平衡的影响，先看反应前后气体分子数：分子数改变的反应，改变压强平衡移动；分子数不变或全是固态、液态的反应，改变压强平衡不移动； 充入“惰性”气体分两种情况：恒温恒容时各组分浓度不变、平衡不移动；恒温恒压时容积增大、各组分浓度等比例减小（相当于减小压强），平衡向气体分子数增大的方向移动。 【易错警示】 增大压强时 v(正)、v(逆) 均增大（只是增大幅度不同），不能说“v(逆) 减小”； 改变压强，平衡不一定移动：反应前后气体分子数不变，或改变的是恒容条件下不参与反应气体的分压时，平衡不移动； “颜色加深”不等于平衡正向移动：如压缩 2NO₂(g)⇌N₂O₄(g) 平衡体系的瞬间，颜色加深是 NO₂ 浓度增大所致（浓度效应），随后平衡正向移动使颜色又变浅，最终颜色仍比压缩前深。 【素养拓展·真实情境】 合成氨工业：N₂(g)＋3H₂(g)⇌2NH₃(g) 是气体分子数减小的放热反应，生产中采用高压（约 20~50 MPa），利用增大压强使平衡正向移动、提高氨的产率； 工业上还通过“液化分离氨”不断减小生成物浓度，使平衡持续正向移动，这是“减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动”的直接应用。 【例题 2】判断下列说法是否正确： （1）有气体参与的反应，改变压强，平衡一定发生移动（　　） （2）增大压强可使反应 2SO₂(g)＋O₂(g)⇌2SO₃(g) 的平衡正向移动，原因是增大压强，v(正) 增大，v(逆) 减小（　　） （3）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（　　） （4）对于 2CO(g)＋2NO(g)⇌N₂(g)＋2CO₂(g)，增大压强能加快反应速率，提高反应物的平衡转化率（　　） （5）对于 2NO₂(g)⇌N₂O₄(g) 的平衡体系，压缩体积、增大压强，平衡正向移动，混合气体的颜色最终变浅（　　） 【变式 2-1】一定温度下，反应 C(s)＋H₂O(g)⇌CO(g)＋H₂(g) 在密闭容器中进行，一段时间后达到平衡。下列措施不能使平衡发生移动的是（　　） ①增加 C 的量　②保持容器容积不变，充入 N₂ 使体系压强增大　③将容器的容积缩小一半　④保持压强不变，充入 N₂ 使容器容积变大 A．①②　B．②③　C．①④　D．③④ 【变式 2-2】（原创题）一定温度下，向恒容密闭容器中充入 1 mol N₂ 和 3 mol H₂，发生反应 N₂(g)＋3H₂(g)⇌2NH₃(g) ΔH＜0，达到平衡状态Ⅰ。保持温度不变：①恒容条件下再充入 1 mol He；②恒压条件下再充入 1 mol He。下列说法正确的是（　　） A．两种情况下化学平衡均不发生移动 B．①中平衡不移动，②中平衡向逆反应方向移动 C．①中平衡向正反应方向移动，②中平衡不移动 D．①中平衡不移动，②中平衡向正反应方向移动 【变式 2-3】在密闭容器中发生反应：aA(g)⇌cC(g)＋dD(g)，反应达到平衡后，将气体体积压缩到原来的一半，当再次达到平衡时，D 的浓度为原平衡的 1.8 倍，下列叙述正确的是（　　） A．a＜c＋d B．平衡向正反应方向移动 C．D 的体积分数变大 D．A 的转化率变大 知识点三　浓度、压强对化学平衡影响的图像分析 1．v-t 图像：增大反应物浓度 以 2SO₂(g)＋O₂(g)⇌2SO₃(g) 为例，平衡状态Ⅰ下 t₁ 时刻只增大 O₂ 的浓度：v(正) 突然增大、v(逆) 瞬间不变，随后 v(正) 逐渐减小、v(逆) 逐渐增大，至 t₂ 时刻 v(正)＝v(逆)，达到新的平衡状态Ⅱ。新平衡的反应速率大于原平衡的速率。 图4　增大 O₂ 浓度时 2SO₂(g)＋O₂(g)⇌2SO₃(g) 的 v-t 图像 2．v-t 图像：增大生成物浓度 t₁ 时刻只增大 SO₃ 的浓度：v(逆) 突然增大、v(正) 瞬间不变，随后 v(正) 逐渐增大、v(逆) 逐渐减小，至 t₂ 时刻达到新平衡。平衡逆向移动使 SO₂、O₂ 的浓度均大于原平衡，故新平衡的反应速率大于原平衡的速率。 图5　增大 SO₃ 浓度时 2SO₂(g)＋O₂(g)⇌2SO₃(g) 的 v-t 图像 3．v-t 图像：增大压强（气体分子数减小的反应） 对于 m＋n＞p＋q 的反应 mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，t₁ 时刻缩小容积、增大压强：v(正)、v(逆) 均突然增大，且 v(正) 增大的幅度更大，随后 v(正) 逐渐减小、v(逆) 逐渐增大，至 t₂ 时刻达到新平衡，新平衡的反应速率大于原平衡。 图6　增大压强时 mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)（m＋n＞p＋q）的 v-t 图像 4．p-t 图像：针筒中 NO₂⇌N₂O₄ 体系 在恒定温度下，向针筒中充入一定体积的 NO₂ 气体后密封。分别在 t₁、t₂ 时刻迅速移动活塞，传感器测定针筒内气体压强的变化如图 7 所示： 图7　针筒中 2NO₂(g)⇌N₂O₄(g) 平衡体系压强随时间的变化 思考：B、E 两点对应的正反应速率大小为 v(B)______v(E)（填“＞”“＜”或“＝”）；E、F、G、H 四点时对应气体的平均相对分子质量最大的点为______。 【方法点拨】 v-t 图像读图“三步法”：①看 t₁ 时刻哪条曲线发生突变（v(正) 突变还是 v(逆) 突变）；②比较突变幅度（判断改变的是浓度还是压强、温度）；③看随后曲线的变化趋势（趋衡过程中 v(正) 减小则正向、v(逆) 减小则逆向）。 新平衡速率的比较：只增大反应物浓度（或增大压强、升高温度）后，新平衡的反应速率大于原平衡；只增大生成物浓度后，平衡逆向移动、反应物浓度增大，新平衡的反应速率也大于原平衡。 【易错警示】 v-t 图像中“突变”的瞬间平衡并未移动：t₁ 时刻只是条件改变，速率随即进入“趋衡”阶段，不要误把突变时刻当作新平衡； 曲线上的点不一定都是平衡状态：只有 v(正)＝v(逆) 的点才是平衡点，其余点处于趋衡过程； p-t 图像中压强“瞬间跃升”后逐渐变化，是浓度效应与平衡移动效应叠加的结果，须分段分析。 【素养拓展·真实情境】 接触法制硫酸：2SO₂(g)＋O₂(g)⇌2SO₃(g) 中，生产中通入过量空气，增大廉价的 O₂ 浓度，提高价格较高的 SO₂ 的转化率； 工业上还通过“增大反应物浓度、减小生成物浓度”的组合手段（如移走 SO₃）持续提高转化率，这正是浓度影响平衡规律在生产中的综合应用。 【例题 3】对于反应 N₂O₄(g)⇌2NO₂(g)，在温度一定时，平衡体系中 NO₂ 的体积分数 φ(NO₂) 随压强的变化情况如图 8 所示。下列说法正确的是（　　） 图8　N₂O₄(g)⇌2NO₂(g) 平衡体系中 φ(NO₂) 随压强的变化 【例题 3】选项 A．A、C 两点的正反应速率的关系：A＞C B．A、B、C、D、E 各状态中，v(正)＜v(逆) 的是状态 E C．维持 p₁ 不变，E→A 所需时间为 x，维持 p₂ 不变，D→C 所需时间为 y，则 x＜y D．使 E 状态从水平方向到达 C 状态，从理论上讲，可选用的条件是从 p₁ 突然加压至 p₂ 【变式 3-1】（原创题）某恒温恒容密闭容器中，反应 2NO(g)＋O₂(g)⇌2NO₂(g) 达到平衡后，t₁ 时刻向容器中充入一定量 NO(g)，正、逆反应速率随时间的变化如图 9 所示。下列说法正确的是（　　） 图9　充入 NO(g) 时 2NO(g)＋O₂(g)⇌2NO₂(g) 的 v-t 图像 【变式 3-1】（原创题）选项 A．t₁ 时刻，v(正) 突然增大，v(逆) 瞬间不变 B．t₁～t₂ 时段内，v(正) 逐渐增大，v(逆) 逐渐减小 C．新平衡时，v(正) 与原平衡时相等 D．充入 NO(g) 后，化学平衡向逆反应方向移动 【变式 3-2】在一定温度下，反应 mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g) 达到平衡，若 m＋n＞p＋q，缩小容器的容积、增大压强：①化学平衡向______方向移动，平衡后 c(A)______（填“增大”“减小”或“不变”，下同），c(D)______，B 的转化率______；②请在答题纸上画出 t₁ 时刻增大压强后的 v-t 图像（参照图 6 的格式作答）。 四、课堂练习　限时12分钟，检验当堂学习效果 【练习 1】（改编题）对处于化学平衡状态的体系，由化学平衡与化学反应速率的关系可知，下列说法正确的是（　　） A．只要化学反应速率改变，化学平衡就一定发生移动 B．化学平衡发生移动时，化学反应速率一定发生改变 C．正反应进行的程度大，正反应速率一定大 D．改变压强，化学反应速率一定改变，平衡一定移动 【练习 2】引起化学平衡移动的根本原因是（　　） A．浓度的改变　B．压强的改变　C．反应历程的改变　D．正、逆反应速率相对大小的改变 【练习 3】（原创题）某温度下，向 2 L 恒容密闭容器中充入 1.0 mol A(g) 和 1.0 mol B(g)，发生反应 A(g)＋B(g)⇌C(g)＋D(g)，达到平衡时 c(C)＝0.40 mol·L⁻¹。保持温度不变，将容器容积扩大为原来的 2 倍，则下列说法正确的是（　　） A．化学平衡向正反应方向移动 B．化学平衡向逆反应方向移动 C．化学平衡不移动，各组分浓度均减小 D．重新达到平衡时，c(A)＞0.05 mol·L⁻¹ 【练习 4】分析如下操作对 2NO₂(g)⇌N₂O₄(g) 平衡影响的实验（步骤 1：活塞从Ⅰ处拉至Ⅱ处；步骤 2：活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处），说法正确的是（　　） 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 【练习 5】（原创题）某温度下，反应 2SO₂(g)＋O₂(g)⇌2SO₃(g) 的平衡常数 K＝100。向 1 L 恒容密闭容器中充入 0.10 mol SO₂(g) 和 0.10 mol O₂(g)，达到平衡时 SO₂ 的平衡转化率约为（　　） A．60%　B．72%　C．80%　D．90% 【练习 6】对已经达到化学平衡的可逆反应 4NH₃(g)＋5O₂(g)⇌4NO(g)＋6H₂O(g)，其他条件不变，增大容积，下列叙述正确的是（　　） A．平衡向正反应方向移动，正反应速率增大，逆反应速率减小 B．平衡向正反应方向移动，K 增大 C．各物质的浓度都减小，生成物的物质的量增大 D．正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动 【练习 7】（原创题）某温度下，向恒温恒容密闭容器中充入 2 mol NO₂(g)，发生反应 2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)，达到平衡后，保持温度不变，再向容器中充入一定量 He(g)。下列说法正确的是（　　） A．He 的加入使容器内总压强增大，平衡向正反应方向移动 B．He 的加入使各组分浓度减小，平衡向逆反应方向移动 C．He 的加入不影响各组分浓度，平衡不移动 D．He 的加入使 NO₂ 的转化率降低 五、课后作业　A 组·基础巩固　B 组·能力提升 A 组　基础巩固 【作业 1】一定温度下，向某容积可变的密闭容器中加入足量碳酸钙，发生反应 CaCO₃(s)⇌CaO(s)＋CO₂(g)，并达到平衡。下列说法正确的是（　　） A．保持容器容积不变，充入 He，平衡向逆反应方向移动 B．将容器容积增大为原来的 2 倍，当体系再次达到平衡时，气体密度不变 C．增加 CaCO₃(s) 的物质的量，平衡向正反应方向移动，CO₂ 的浓度增大 D．将容器容积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，CO₂ 的浓度为原来的 2 倍 【作业 2】一定量混合气体在密闭容器中发生反应 xA(g)⇌yB(s)＋zC(g)，平衡时测得 A 的浓度为 0.50 mol·L⁻¹。保持温度不变，将容器的容积缩小到原来的一半，再次达到平衡时，A 的浓度为 0.80 mol·L⁻¹，下列有关判断错误的是（　　） A．x＞y＋z　B．平衡向正反应方向移动　C．物质 A 的转化率增大　D．物质 C 的体积分数增大 【作业 3】（原创题）在恒温恒容密闭容器中发生反应 2A(g)⇌B(g)＋2C(g)，达到平衡时 c(A)＝0.2 mol·L⁻¹、c(B)＝0.4 mol·L⁻¹、c(C)＝0.2 mol·L⁻¹（容器容积为 1 L）。保持温度不变，向容器中再加入 0.4 mol B(g)，则下列说法正确的是（　　） A．化学平衡向正反应方向移动 B．化学平衡向逆反应方向移动 C．Q＝K，化学平衡不移动 D．无法判断平衡移动的方向 【作业 4】某温度下，等物质的量的碘和环戊烯在刚性容器内发生反应生成环戊二烯：环戊烯(g)＋I₂(g)⇌环戊二烯(g)＋2HI(g) ΔH＞0。达到平衡后，采取以下措施不能增加环戊烯的平衡转化率的是（　　） A．增加环戊烯浓度　B．增加碘浓度　C．及时分离环戊二烯　D．及时分离碘化氢 【作业 5】（改编题）一定温度下，密闭容器中发生反应 aA(g)⇌cC(g)＋dD(g)，达到平衡时 D 的浓度为 0.10 mol·L⁻¹。保持温度不变，将容器容积压缩为原来的一半，再次达到平衡时 D 的浓度为 0.15 mol·L⁻¹，下列判断正确的是（　　） A．a＜c＋d　B．平衡向正反应方向移动　C．D 的体积分数变大　D．A 的转化率变大 【作业 6】反应 CaCO₃(s)⇌CaO(s)＋CO₂(g) 达到平衡后，向该容器中充入少量 CO₂，保持温度不变，反应再次达到平衡时，c(CO₂) 增大。该说法______（填“正确”或“错误”），理由是______。 B 组　能力提升 【作业 7】某温度下，体积一定的密闭容器中进行反应 N₂(g)＋3H₂(g)⇌2NH₃(g) ΔH＜0。 （1）下列分析正确的是______（填字母，下同）。 a．平衡后加入 N₂，该反应的 ΔH 增大 b．平衡后加入催化剂，该反应的 ΔH 不变 c．平衡后充入 NH₃，新平衡时 NH₃ 的百分含量变大 d．若反应前充入的 N₂ 与 H₂ 物质的量相等，达平衡时 N₂ 的转化率比 H₂ 的高 （2）欲提高 H₂ 的转化率，下列措施可行的是______。 a．缩小容器体积　b．向容器中按原比例再充入 N₂ 和 H₂　c．向容器中再充入惰性气体　d．液化 NH₃ 并分离 【作业 8】Ⅰ．在水溶液中，橙色的 Cr₂O₇²⁻ 与黄色的 CrO₄²⁻ 有下列平衡关系：Cr₂O₇²⁻＋H₂O⇌2CrO₄²⁻＋2H⁺，重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）溶于水配成的稀溶液是橙色的。 （1）向上述溶液中加入 NaOH 溶液，溶液呈______色，因为______。 （2）向已加入 NaOH 溶液的（1）溶液中再加入过量稀硫酸，则溶液呈______色，因为______。 （3）向原溶液中加入 Ba(NO₃)₂ 溶液（已知 BaCrO₄ 为黄色沉淀），则平衡______（填“逆向移动”或“正向移动”），溶液颜色将______。 【作业 8】Ⅱ在 10 ℃ 和 2×10⁵ Pa 的条件下，反应 aA(g)⇌dD(g)＋eE(g) 建立平衡后，再逐步增大体系的压强（温度不变）。下表列出了不同压强下平衡时物质 D 的浓度： 压强/Pa 2×10⁵ 5×10⁵ 1×10⁶ D 的浓度/(mol·L⁻¹) 0.085 0.20 0.44 【作业 8】Ⅲ（1）压强从 2×10⁵ Pa 增加到 5×10⁵ Pa 时，平衡移动方向是______，理由是______。（2）压强从 5×10⁵ Pa 增加到 1×10⁶ Pa 时，平衡移动的方向是______，理由是______。 【作业 9】（原创题）某温度下，向 1 L 恒容密闭容器中充入 0.5 mol NO₂(g)，发生反应 2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)，达到平衡时 c(NO₂)＝0.2 mol·L⁻¹。保持温度不变：①将容器压缩至 0.5 L；②再向容器中充入 0.5 mol N₂O₄(g)。下列说法不正确的是（　　） A．①中平衡正向移动，重新达到平衡时 c(N₂O₄)＞0.3 mol·L⁻¹ B．①中重新达到平衡时 c(NO₂)＜0.4 mol·L⁻¹ C．②中平衡逆向移动，重新达到平衡时 c(NO₂)＞0.2 mol·L⁻¹ D．①、②两种操作中，化学平衡常数均发生改变 【作业 10】已知 A(g)＋2B(g)⇌3C(g) ΔH＜0，向一恒温恒容的密闭容器中充入 1 mol A 和 2 mol B 发生反应，t₁ min 时达到平衡状态Ⅰ，在 t₂ min 时改变某一条件，t₃ min 时达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图 10 所示。下列说法正确的是（　　） 图10　A(g)＋2B(g)⇌3C(g) 正反应速率随时间的变化 【作业 10】选项 A．t₂ min 时改变的条件：向容器中加入 A B．平衡时 B 的体积分数 φ：φ(Ⅱ)＝φ(Ⅰ) C．t₂～t₃ min 时平衡正向移动 D．平衡时 A(g) 的物质的量浓度 c：c(Ⅰ)＞c(Ⅱ) 【作业 11】（原创题）某温度下，向 2 L 恒容密闭容器中充入 0.40 mol N₂(g) 和 1.20 mol H₂(g)，发生反应 N₂(g)＋3H₂(g)⇌2NH₃(g)，达到平衡时 n(NH₃)＝0.40 mol。保持温度不变： （1）计算该温度下反应的平衡常数 K； （2）恒容条件下再充入 0.10 mol He(g)，判断化学平衡是否发生移动，并说明理由； （3）恒温恒压条件下再充入 0.10 mol He(g)，容器容积增大，平衡向______（填“正”或“逆”）反应方向移动，N₂ 的平衡转化率______（填“增大”“减小”或“不变”）。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章　化学反应速率与化学平衡 第二节　化学平衡　第3课时　浓度、压强对化学平衡的影响 教师版（含答案与解析） 一、核心素养目标 1．宏观辨识与微观探析 ●　通过 Fe³⁺＋3SCN⁻⇌Fe(SCN)₃ 溶液颜色变化、2NO₂(g)⇌N₂O₄(g) 注射器实验，从宏观现象认识化学平衡的移动； ●　从微观粒子浓度改变的角度理解化学平衡移动的实质。 2．变化观念与平衡思想 ●　理解化学平衡移动的概念，能根据 v(正) 与 v(逆) 的相对大小、Q 与 K 的关系判断平衡移动的方向； ●　掌握浓度、压强改变对化学平衡移动的影响规律，认识“改变条件—平衡移动—建立新平衡”的变化过程。 3．证据推理与模型认知 ●　通过实验现象与数据分析，推理浓度、压强对化学平衡的影响规律； ●　会分析 v-t 图像、p-t 图像，构建“改变条件—速率变化—平衡移动”的认知模型。 4．科学探究与创新意识 ●　通过实验探究浓度、压强对化学平衡的影响，体会“实验—现象—结论”的科学探究方法； ●　能对平衡移动的方向作出预测，并设计实验或计算加以验证。 5．科学态度与社会责任 ●　通过浓度、压强调控化学平衡在合成氨等化工生产中的应用，体会化学平衡理论对生产实践的指导价值； ●　在实验现象与图像数据的分析中养成严谨求实、规范细致的态度。 二、教学重点与难点 教学重点 浓度、压强对化学平衡移动的影响规律；根据 v(正) 与 v(逆)、Q 与 K 的关系判断平衡移动的方向。 教学难点 用 Q 与 K 的比较解释平衡移动的方向；v-t 图像、p-t 图像的分析；恒温恒容与恒温恒压条件下充入“惰性”气体对平衡的影响。 三、教学过程　知识梳理与典例探究 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 向试管中加入 FeCl₃ 溶液和 KSCN 溶液，发生反应 Fe³⁺＋3SCN⁻⇌Fe(SCN)₃，溶液呈红色。将混合液均分为试管 a（对照）、b、c，按表操作并观察现象： 实验原理 Fe³⁺＋3SCN⁻⇌Fe(SCN)₃（浅黄色）　（无色）　　（红色） 实验操作 向试管 b 中加入少量铁粉；向试管 c 中滴加几滴较浓 KSCN 溶液 实验现象 试管 b 中溶液颜色变浅，c[Fe(SCN)₃] 减小；试管 c 中溶液颜色变深，c[Fe(SCN)₃] 增大 实验结论 其他条件不变时，增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动；减小反应物的浓度，平衡向逆反应方向移动 2．化学平衡移动 概念：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，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。 图1　化学平衡的移动过程 3．平衡移动方向的判断 根据反应速率判断：若 v(正)＞v(逆)，则平衡正向移动；若 v(正)＝v(逆)，则平衡不移动；若 v(正)＜v(逆)，则平衡逆向移动。 从浓度影响 Q 的角度解释上述实验：试管 b 中加入铁粉，发生反应 Fe＋2Fe³⁺＝3Fe²⁺，c(Fe³⁺) 减小，Q 增大，Q＞K，平衡向逆反应方向移动，c[Fe(SCN)₃] 减小；试管 c 中 c(SCN⁻) 增大，Q 减小，Q＜K，平衡向正反应方向移动，c[Fe(SCN)₃] 增大。改变浓度时平衡移动方向的判断如图 2 所示。 图2　浓度改变对化学平衡的影响（Q 与 K 比较判断方向） 4．浓度对化学平衡移动的规律总结 ●　其他条件不变时，c(反应物) 增大或 c(生成物) 减小，平衡向正反应方向移动； ●　c(反应物) 减小或 c(生成物) 增大，平衡向逆反应方向移动。 5．工业生产应用 适当增大廉价的反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动，可提高价格较高的原料的转化率，从而降低生产成本。例如合成氨反应中，增大 N₂ 的浓度，可使平衡正向移动，提高 H₂ 的转化率。 【方法点拨】 用 Q 与 K 判断浓度改变时平衡移动方向的“三步法”：①按平衡常数表达式写出改变浓度瞬间的浓度商 Q；②比较 Q 与 K 的大小；③Q＜K 正向移动、Q＞K 逆向移动、Q＝K 不移动。 温度不变时，改变浓度只改变 Q，K 保持不变；只有温度改变才引起 K 改变。 【易错警示】 固体、纯液体的浓度视为常数：改变固体或纯液体的量，平衡不移动（如增加 C(s) 的量）； 恒温恒容下充入与反应无关的气体（如 He、N₂），各组分浓度不变，Q＝K，平衡不移动； “v(正) 增大”并不等于“平衡正向移动”：平衡移动方向取决于 v(正) 与 v(逆) 的相对大小； 判断“百分含量改变”与“平衡移动”时注意：平衡移动必然引起组分百分含量改变，但百分含量改变不一定由平衡移动引起（如恒容下按比例充入反应物）。 【素养拓展·真实情境】 合成氨工业：N₂(g)＋3H₂(g)⇌2NH₃(g) 中 N₂ 来源广泛、价格较低，生产中常适当增大 N₂ 的浓度，使平衡正向移动，提高价格较高的 H₂ 的转化率，降低生产成本； 水煤气变换：CO(g)＋H₂O(g)⇌CO₂(g)＋H₂(g) 是工业制氢的重要反应，生产中常通入过量水蒸气（廉价原料），提高 CO 的转化率。 【教学提示】 建议先让学生完成 Fe³⁺＋3SCN⁻⇌Fe(SCN)₃ 颜色变化实验并描述现象，再引导其从 Q 与 K 的角度解释，体会“宏观现象—定量解释”的路径； 小结时强调“改变浓度 K 不变、Q 变”，避免学生将平衡移动与 K 改变混为一谈。 【例题 1】判断下列说法是否正确： （1）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（　　） （2）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)，v(正) 增大，平衡正向移动（　　） （3）恒容密闭容器中充入 He，可使 N₂(g)＋3H₂(g)⇌2NH₃(g) 的平衡向正反应方向移动（　　） （4）化学平衡向正反应方向移动，v(逆) 一定比 v(正) 小（　　） （5）平衡后，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（　　） 【答案】（1）√　（2）×　（3）×　（4）√　（5）√ 【解析】（1）增大 N₂ 浓度，平衡正向移动，H₂ 的转化率提高，正确；（2）C 是固体，其浓度视为常数，增加 C(s) 的量不能改变反应速率，平衡不移动，错误；（3）恒容充入 He，各组分浓度不变，Q＝K，平衡不移动，错误；（4）平衡正向移动的过程中 v(正)＞v(逆)，正确；（5）平衡移动必然引起各组分百分含量的改变，百分含量改变说明平衡一定发生了移动，正确。 【变式 1-1】检验 Fe³⁺ 的存在，可向溶液中加入 KSCN 溶液，发生反应：FeCl₃＋3KSCN⇌3KCl＋Fe(SCN)₃（浅黄色）（无色）（无色）（红色）。能使该可逆反应发生平衡移动的是______（填序号，下同）；不能使平衡发生移动的是______，原因是______。 ①加入 KCl 固体　②加入 Fe 粉　③加入 FeCl₃ 固体 【答案】②③　①　该可逆反应的实质为 Fe³⁺＋3SCN⁻⇌Fe(SCN)₃，加入 KCl 固体只增加了 c(K⁺)、c(Cl⁻)，未改变 c(Fe³⁺)、c(SCN⁻)、c[Fe(SCN)₃]，平衡不移动 【解析】加入 Fe 粉，发生反应 Fe＋2Fe³⁺＝3Fe²⁺，c(Fe³⁺) 减小，平衡逆向移动；加入 FeCl₃ 固体，c(Fe³⁺) 增大，平衡正向移动；K⁺、Cl⁻ 未参与实质反应，加入 KCl 固体对平衡无影响。 【变式 1-2】取浓度均为 0.01 mol·L⁻¹ 的 FeCl₃ 溶液、KSCN 溶液各 1 mL 混合于试管中，发生反应：FeCl₃＋3KSCN⇌Fe(SCN)₃＋3KCl，将所得溶液分为四等份，进行如下实验。下列说法正确的是（　　） A．第一份溶液中加入 KCl 固体，平衡左移，溶液颜色变浅 B．第二份溶液中加水，溶液颜色变浅，但平衡不移动 C．第三份溶液中加铁粉，平衡不移动，溶液颜色不变 D．第四份溶液中加入几滴 0.1 mol·L⁻¹ 的 KSCN 溶液，溶液颜色变深 【答案】D 【解析】上述反应的本质为 Fe³⁺＋3SCN⁻⇌Fe(SCN)₃。加入 KCl 固体对平衡无影响，溶液颜色不变，A 项错误；加水后 Fe³⁺、SCN⁻、Fe(SCN)₃ 浓度均减小，溶液颜色变浅，但平衡向粒子数目增加的方向（即逆反应方向）移动，B 项错误；加铁粉后铁粉与 Fe³⁺ 反应，c(Fe³⁺) 减小，平衡逆向移动，溶液颜色变浅，C 项错误；加入几滴 KSCN 溶液，c(SCN⁻) 增大，平衡正向移动，溶液颜色变深，D 项正确。 【变式 1-3】将 5 mL 0.1 mol·L⁻¹ KI 溶液与 1 mL 0.1 mol·L⁻¹ FeCl₃ 溶液混合，发生反应：2FeCl₃(aq)＋2KI(aq)⇌2FeCl₂(aq)＋I₂(aq)＋2KCl(aq)，达到平衡。下列说法不正确的是（　　） A．加入苯，振荡，萃取碘单质，分液，使水溶液中 c(I₂) 降低，平衡正向移动 B．加入 FeSO₄ 固体，使 c(Fe²⁺) 增大，平衡逆向移动 C．加入 KCl 固体，使 c(KCl) 增大，平衡逆向移动 D．经苯萃取分液，在水溶液中加入 KSCN 溶液，呈红色，表明该化学反应存在限度 【答案】C 【解析】加入苯并振荡，萃取碘单质，分液后水溶液中 I₂ 浓度降低，平衡正向移动，A 项正确；加入 FeSO₄ 固体，溶液中 c(Fe²⁺) 增大，平衡逆向移动，B 项正确；该反应的离子方程式为 2Fe³⁺＋2I⁻⇌2Fe²⁺＋I₂，K⁺、Cl⁻ 未参与反应，增大 c(KCl) 平衡不移动，C 项错误；KI 过量，经苯萃取分液后，水溶液中加入 KSCN 溶液呈红色，说明溶液中仍含 Fe³⁺，即反应不完全，表明该化学反应存在限度，D 项正确。 知识点二　压强对化学平衡的影响 1．实验探究压强对化学平衡的影响 常温常压下，用 50 mL 注射器吸入 20 mL NO₂ 和 N₂O₄ 的混合气体，发生反应 2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)（红棕色）（无色），达到平衡后按表操作： 实验操作 ⅰ：快速压缩注射器容积，增大气体压强 ⅱ：快速扩大注射器容积，减小气体压强 实验现象 混合气体的颜色先变深后又逐渐变浅 混合气体的颜色先变浅后又逐渐变深 实验结论 增大气体的压强，平衡向正反应方向（气体分子数减小的方向）移动 减小气体的压强，平衡向逆反应方向（气体分子数增大的方向）移动 从压强影响 Q 的角度解释：操作ⅰ中容积缩小为原来的一半、压强增大一倍，各组分浓度均变为原来的 2 倍，Q＝K/2＜K，平衡正向移动；操作ⅱ中容积扩大为原来的 2 倍，同理推出 Q＝2K＞K，平衡逆向移动，与实验结论一致。 2．压强对化学平衡的影响规律 ●　对于有气体参加的可逆反应，其他条件不变时，增大压强（减小容器的容积），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），化学平衡向气体体积增大的方向移动； ●　对于反应前后气体总体积不变的可逆反应，改变压强，平衡不移动； ●　当平衡混合物中都是固态或液态物质时，改变压强，化学平衡一般不发生移动。 3．充入“惰性”气体对化学平衡的影响 以 N₂(g)＋3H₂(g)⇌2NH₃(g) 平衡体系为例，充入不参与反应的“惰性”气体（如 He）时，恒温恒容与恒温恒压两种情形对平衡的影响不同，如图 3 所示： 图3　恒温恒容 / 恒温恒压充入“惰性”气体对化学平衡的影响 【方法点拨】 压强的本质是浓度：恒温恒容下气体压强与气体浓度成正比，改变压强（改变容积）即等比例改变各气体组分的浓度； 判断压强对平衡的影响，先看反应前后气体分子数：分子数改变的反应，改变压强平衡移动；分子数不变或全是固态、液态的反应，改变压强平衡不移动； 充入“惰性”气体分两种情况：恒温恒容时各组分浓度不变、平衡不移动；恒温恒压时容积增大、各组分浓度等比例减小（相当于减小压强），平衡向气体分子数增大的方向移动。 【易错警示】 增大压强时 v(正)、v(逆) 均增大（只是增大幅度不同），不能说“v(逆) 减小”； 改变压强，平衡不一定移动：反应前后气体分子数不变，或改变的是恒容条件下不参与反应气体的分压时，平衡不移动； “颜色加深”不等于平衡正向移动：如压缩 2NO₂(g)⇌N₂O₄(g) 平衡体系的瞬间，颜色加深是 NO₂ 浓度增大所致（浓度效应），随后平衡正向移动使颜色又变浅，最终颜色仍比压缩前深。 【素养拓展·真实情境】 合成氨工业：N₂(g)＋3H₂(g)⇌2NH₃(g) 是气体分子数减小的放热反应，生产中采用高压（约 20~50 MPa），利用增大压强使平衡正向移动、提高氨的产率； 工业上还通过“液化分离氨”不断减小生成物浓度，使平衡持续正向移动，这是“减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动”的直接应用。 【教学提示】 注射器实验现象（“先变深后变浅”）是本节难点，建议放慢节奏让学生分清“瞬间浓度效应”与“随后平衡移动效应”两步； 结合图3 讲解充入惰性气体时，先让学生判断恒容情形（浓度不变），再对比恒压情形（容积变大），避免死记结论。 【例题 2】判断下列说法是否正确： （1）有气体参与的反应，改变压强，平衡一定发生移动（　　） （2）增大压强可使反应 2SO₂(g)＋O₂(g)⇌2SO₃(g) 的平衡正向移动，原因是增大压强，v(正) 增大，v(逆) 减小（　　） （3）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（　　） （4）对于 2CO(g)＋2NO(g)⇌N₂(g)＋2CO₂(g)，增大压强能加快反应速率，提高反应物的平衡转化率（　　） （5）对于 2NO₂(g)⇌N₂O₄(g) 的平衡体系，压缩体积、增大压强，平衡正向移动，混合气体的颜色最终变浅（　　） 【答案】（1）×　（2）×　（3）×　（4）√　（5）× 【解析】（1）若气体体积不变的反应或恒容条件下充入不参与反应的气体，改变压强平衡不移动，错误；（2）增大压强，v(正)、v(逆) 均增大，只是 v(正) 增大的幅度更大，错误；（3）2HI(g)⇌H₂(g)＋I₂(g) 反应前后气体分子数不变，改变压强平衡不移动，增大压强颜色加深只是浓度增大的结果，错误；（4）该反应是气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，反应物转化率提高，正确；（5）压缩体积的瞬间颜色变深，随后平衡正向移动使 NO₂ 浓度减小、颜色变浅，但最终颜色仍比压缩前深（体积减小），错误。 【变式 2-1】一定温度下，反应 C(s)＋H₂O(g)⇌CO(g)＋H₂(g) 在密闭容器中进行，一段时间后达到平衡。下列措施不能使平衡发生移动的是（　　） ①增加 C 的量　②保持容器容积不变，充入 N₂ 使体系压强增大　③将容器的容积缩小一半　④保持压强不变，充入 N₂ 使容器容积变大 A．①②　B．②③　C．①④　D．③④ 【答案】A 【解析】①C 是固体，改变 C 的量，其浓度不变，平衡不移动；②保持容器容积不变，充入 N₂，c(H₂O)、c(CO)、c(H₂) 均不变，平衡不移动；③缩小容器容积，压强增大，平衡向气体体积减小的逆反应方向移动；④保持压强不变，充入 N₂，容器容积变大，相当于减小压强，平衡向气体体积增大的正反应方向移动。不能使平衡发生移动的是①②。 【变式 2-2】（原创题）一定温度下，向恒容密闭容器中充入 1 mol N₂ 和 3 mol H₂，发生反应 N₂(g)＋3H₂(g)⇌2NH₃(g) ΔH＜0，达到平衡状态Ⅰ。保持温度不变：①恒容条件下再充入 1 mol He；②恒压条件下再充入 1 mol He。下列说法正确的是（　　） A．两种情况下化学平衡均不发生移动 B．①中平衡不移动，②中平衡向逆反应方向移动 C．①中平衡向正反应方向移动，②中平衡不移动 D．①中平衡不移动，②中平衡向正反应方向移动 【答案】B 【解析】①恒容充入 He，各组分浓度不变，Q＝K，平衡不移动；②恒压充入 He，容器容积增大，各组分浓度等比例减小，相当于减小压强，该反应是气体分子数减小的反应，平衡向气体体积增大的逆反应方向移动，B 项正确。 【变式 2-3】在密闭容器中发生反应：aA(g)⇌cC(g)＋dD(g)，反应达到平衡后，将气体体积压缩到原来的一半，当再次达到平衡时，D 的浓度为原平衡的 1.8 倍，下列叙述正确的是（　　） A．a＜c＋d B．平衡向正反应方向移动 C．D 的体积分数变大 D．A 的转化率变大 【答案】A 【解析】将气体体积压缩到原来的一半，若平衡不移动，D 的浓度变为原来的 2 倍；实际再次达到平衡时 D 的浓度为原平衡的 1.8 倍，说明平衡逆向移动，D 的体积分数减小、A 的转化率减小。增大压强平衡逆向移动，说明正反应是气体分子数增大的反应，即 a＜c＋d，A 项正确。 知识点三　浓度、压强对化学平衡影响的图像分析 1．v-t 图像：增大反应物浓度 以 2SO₂(g)＋O₂(g)⇌2SO₃(g) 为例，平衡状态Ⅰ下 t₁ 时刻只增大 O₂ 的浓度：v(正) 突然增大、v(逆) 瞬间不变，随后 v(正) 逐渐减小、v(逆) 逐渐增大，至 t₂ 时刻 v(正)＝v(逆)，达到新的平衡状态Ⅱ。新平衡的反应速率大于原平衡的速率。 图4　增大 O₂ 浓度时 2SO₂(g)＋O₂(g)⇌2SO₃(g) 的 v-t 图像 2．v-t 图像：增大生成物浓度 t₁ 时刻只增大 SO₃ 的浓度：v(逆) 突然增大、v(正) 瞬间不变，随后 v(正) 逐渐增大、v(逆) 逐渐减小，至 t₂ 时刻达到新平衡。平衡逆向移动使 SO₂、O₂ 的浓度均大于原平衡，故新平衡的反应速率大于原平衡的速率。 图5　增大 SO₃ 浓度时 2SO₂(g)＋O₂(g)⇌2SO₃(g) 的 v-t 图像 3．v-t 图像：增大压强（气体分子数减小的反应） 对于 m＋n＞p＋q 的反应 mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，t₁ 时刻缩小容积、增大压强：v(正)、v(逆) 均突然增大，且 v(正) 增大的幅度更大，随后 v(正) 逐渐减小、v(逆) 逐渐增大，至 t₂ 时刻达到新平衡，新平衡的反应速率大于原平衡。 图6　增大压强时 mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)（m＋n＞p＋q）的 v-t 图像 4．p-t 图像：针筒中 NO₂⇌N₂O₄ 体系 在恒定温度下，向针筒中充入一定体积的 NO₂ 气体后密封。分别在 t₁、t₂ 时刻迅速移动活塞，传感器测定针筒内气体压强的变化如图 7 所示： 图7　针筒中 2NO₂(g)⇌N₂O₄(g) 平衡体系压强随时间的变化 思考：B、E 两点对应的正反应速率大小为 v(B)______v(E)（填“＞”“＜”或“＝”）；E、F、G、H 四点时对应气体的平均相对分子质量最大的点为______。 【方法点拨】 v-t 图像读图“三步法”：①看 t₁ 时刻哪条曲线发生突变（v(正) 突变还是 v(逆) 突变）；②比较突变幅度（判断改变的是浓度还是压强、温度）；③看随后曲线的变化趋势（趋衡过程中 v(正) 减小则正向、v(逆) 减小则逆向）。 新平衡速率的比较：只增大反应物浓度（或增大压强、升高温度）后，新平衡的反应速率大于原平衡；只增大生成物浓度后，平衡逆向移动、反应物浓度增大，新平衡的反应速率也大于原平衡。 【易错警示】 v-t 图像中“突变”的瞬间平衡并未移动：t₁ 时刻只是条件改变，速率随即进入“趋衡”阶段，不要误把突变时刻当作新平衡； 曲线上的点不一定都是平衡状态：只有 v(正)＝v(逆) 的点才是平衡点，其余点处于趋衡过程； p-t 图像中压强“瞬间跃升”后逐渐变化，是浓度效应与平衡移动效应叠加的结果，须分段分析。 【素养拓展·真实情境】 接触法制硫酸：2SO₂(g)＋O₂(g)⇌2SO₃(g) 中，生产中通入过量空气，增大廉价的 O₂ 浓度，提高价格较高的 SO₂ 的转化率； 工业上还通过“增大反应物浓度、减小生成物浓度”的组合手段（如移走 SO₃）持续提高转化率，这正是浓度影响平衡规律在生产中的综合应用。 【教学提示】 可将图4~图6 三幅 v-t 图像并列呈现，让学生自主归纳“增大反应物浓度/增大生成物浓度/增大压强”三类图像的异同（哪条曲线突变、幅度谁大、新平衡速率如何）； 针筒 p-t 图像（图7）建议配合注射器演示，先观察现象再读图，建立“现象—图像”的对应关系。 【答案】＞　H 【解析】2NO₂(g)⇌N₂O₄(g) 为气体分子数减小的反应。B→C 压强迅速减小，说明容器体积变大，反应物浓度减小，反应速率减小，E 点达到新平衡，故 v(B)＞v(E)；E→F 压强迅速变大，说明容器体积减小、压强增大，平衡正向移动，气体总物质的量减小，E、F、G、H 四点中 H 点对应气体的物质的量最小，故平均相对分子质量最大的点为 H。 【例题 3】对于反应 N₂O₄(g)⇌2NO₂(g)，在温度一定时，平衡体系中 NO₂ 的体积分数 φ(NO₂) 随压强的变化情况如图 8 所示。下列说法正确的是（　　） 图8　N₂O₄(g)⇌2NO₂(g) 平衡体系中 φ(NO₂) 随压强的变化 【例题 3】选项 A．A、C 两点的正反应速率的关系：A＞C B．A、B、C、D、E 各状态中，v(正)＜v(逆) 的是状态 E C．维持 p₁ 不变，E→A 所需时间为 x，维持 p₂ 不变，D→C 所需时间为 y，则 x＜y D．使 E 状态从水平方向到达 C 状态，从理论上讲，可选用的条件是从 p₁ 突然加压至 p₂ 【答案】D 【解析】增大压强，反应速率增大，C 点压强大于 A 点压强，所以 v(A)＜v(C)，A 项错误；处于曲线上的状态为平衡状态，E 点 φ(NO₂) 小于平衡状态时的值，反应应向生成 NO₂ 的方向进行，此时 v(正)＞v(逆)，D 点 φ(NO₂) 大于平衡状态时的值，反应应向逆反应方向进行，此时 v(正)＜v(逆)，B 项错误；压强越大反应速率越大，达到平衡状态所用的时间越少，故 x＞y，C 项错误；从 p₁ 突然加压到 p₂，瞬间平衡没有移动，φ(NO₂) 瞬间不变，D 项正确。 【变式 3-1】（原创题）某恒温恒容密闭容器中，反应 2NO(g)＋O₂(g)⇌2NO₂(g) 达到平衡后，t₁ 时刻向容器中充入一定量 NO(g)，正、逆反应速率随时间的变化如图 9 所示。下列说法正确的是（　　） 图9　充入 NO(g) 时 2NO(g)＋O₂(g)⇌2NO₂(g) 的 v-t 图像 【变式 3-1】（原创题）选项 A．t₁ 时刻，v(正) 突然增大，v(逆) 瞬间不变 B．t₁～t₂ 时段内，v(正) 逐渐增大，v(逆) 逐渐减小 C．新平衡时，v(正) 与原平衡时相等 D．充入 NO(g) 后，化学平衡向逆反应方向移动 【答案】A 【解析】充入 NO(g) 使 c(NO) 增大，t₁ 时刻 v(正) 突然增大、v(逆) 瞬间不变，A 项正确；随后 v(正) 逐渐减小、v(逆) 逐渐增大，至 t₂ 时刻二者相等，B 项错误；充入 NO 后平衡正向移动，体系中各物质浓度总体升高，新平衡时 v(正) 大于原平衡时，C 项错误；充入 NO(g) 后平衡向正反应方向移动，D 项错误。 【变式 3-2】在一定温度下，反应 mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g) 达到平衡，若 m＋n＞p＋q，缩小容器的容积、增大压强：①化学平衡向______方向移动，平衡后 c(A)______（填“增大”“减小”或“不变”，下同），c(D)______，B 的转化率______；②请在答题纸上画出 t₁ 时刻增大压强后的 v-t 图像（参照图 6 的格式作答）。 【答案】①正反应　增大　增大　增大 【解析】缩小容积、增大压强，平衡向气体体积减小的正反应方向移动；平衡移动消耗 A、B，但体积减小使各组分浓度均增大，平衡后 c(A)、c(D) 均比原平衡增大，B 的转化率增大。②v-t 图像如图 6 所示：t₁ 时刻 v(正)、v(逆) 均突然增大，v(正) 增大幅度更大，随后 v(正) 逐渐减小、v(逆) 逐渐增大，t₂ 时刻 v(正)＝v(逆)。 四、课堂练习　限时12分钟，检验当堂学习效果 【练习 1】（改编题）对处于化学平衡状态的体系，由化学平衡与化学反应速率的关系可知，下列说法正确的是（　　） A．只要化学反应速率改变，化学平衡就一定发生移动 B．化学平衡发生移动时，化学反应速率一定发生改变 C．正反应进行的程度大，正反应速率一定大 D．改变压强，化学反应速率一定改变，平衡一定移动 【答案】B 【解析】若正、逆反应速率改变的幅度一样大，则平衡不移动，A 项错误；化学平衡发生移动，则正、逆反应速率一定发生改变，B 项正确；反应进行的程度与化学反应速率无关，C 项错误；向容器容积不变的反应体系中充入不参与反应的气体，化学反应速率不变，平衡不移动，D 项错误。 【练习 2】引起化学平衡移动的根本原因是（　　） A．浓度的改变　B．压强的改变　C．反应历程的改变　D．正、逆反应速率相对大小的改变 【答案】D 【解析】化学平衡移动的实质是 v(正)≠v(逆)，浓度、压强等的改变只是引起速率变化的因素，根本原因是正、逆反应速率相对大小的改变，D 项正确。 【练习 3】（原创题）某温度下，向 2 L 恒容密闭容器中充入 1.0 mol A(g) 和 1.0 mol B(g)，发生反应 A(g)＋B(g)⇌C(g)＋D(g)，达到平衡时 c(C)＝0.40 mol·L⁻¹。保持温度不变，将容器容积扩大为原来的 2 倍，则下列说法正确的是（　　） A．化学平衡向正反应方向移动 B．化学平衡向逆反应方向移动 C．化学平衡不移动，各组分浓度均减小 D．重新达到平衡时，c(A)＞0.05 mol·L⁻¹ 【答案】C 【解析】起始 c(A)＝c(B)＝0.50 mol·L⁻¹，平衡时 c(C)＝0.40 mol·L⁻¹，则平衡时 c(A)＝c(B)＝0.10 mol·L⁻¹、c(C)＝c(D)＝0.40 mol·L⁻¹，K＝0.40×0.40/(0.10×0.10)＝16。容积扩大为原来的 2 倍，各组分浓度均减半：c(A)＝c(B)＝0.05 mol·L⁻¹、c(C)＝c(D)＝0.20 mol·L⁻¹，此时 Q＝0.20×0.20/(0.05×0.05)＝16＝K，平衡不移动，重新达到平衡时 c(A)＝0.05 mol·L⁻¹，C 项正确。 【练习 4】分析如下操作对 2NO₂(g)⇌N₂O₄(g) 平衡影响的实验（步骤 1：活塞从Ⅰ处拉至Ⅱ处；步骤 2：活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处），说法正确的是（　　） 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 【答案】C 【解析】步骤 1 扩大体积，气体的浓度减小、颜色变浅，压强减小时化学平衡向气体体积增大的逆反应方向移动，A、B 项错误；活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处，气体体积减小、浓度增大，浓度商 Q＜平衡常数 K，化学平衡右移，C 项正确；活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处，体积减小、压强增大，NO₂ 浓度增大使颜色变深，因压强增大平衡正向移动，又使 NO₂ 浓度减小、颜色逐渐变浅，D 项错误。 【练习 5】（原创题）某温度下，反应 2SO₂(g)＋O₂(g)⇌2SO₃(g) 的平衡常数 K＝100。向 1 L 恒容密闭容器中充入 0.10 mol SO₂(g) 和 0.10 mol O₂(g)，达到平衡时 SO₂ 的平衡转化率约为（　　） A．60%　B．72%　C．80%　D．90% 【答案】B 【解析】设 SO₂ 转化的浓度为 2x mol·L⁻¹，列三段式如下： c(SO₂)/(mol·L⁻¹) c(O₂)/(mol·L⁻¹) c(SO₃)/(mol·L⁻¹) 起始浓度 0.10 0.10 0 转化浓度 2x x 2x 平衡浓度 0.10−2x 0.10−x 2x 由 K＝(2x)²/[(0.10−2x)²·(0.10−x)]＝100，解得 x≈0.0358，SO₂ 的平衡转化率＝2x/0.10≈71.6%，约为 72%，B 项正确。 【练习 6】对已经达到化学平衡的可逆反应 4NH₃(g)＋5O₂(g)⇌4NO(g)＋6H₂O(g)，其他条件不变，增大容积，下列叙述正确的是（　　） A．平衡向正反应方向移动，正反应速率增大，逆反应速率减小 B．平衡向正反应方向移动，K 增大 C．各物质的浓度都减小，生成物的物质的量增大 D．正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动 【答案】C 【解析】增大容积，压强减小，正、逆反应速率均减小，A、D 项错误；温度不变，K 不变，B 项错误；增大容积，各物质的浓度都减小，该反应正反应是气体分子数增大的反应，压强减小平衡正向移动，生成物的物质的量增大，C 项正确。 【练习 7】（原创题）某温度下，向恒温恒容密闭容器中充入 2 mol NO₂(g)，发生反应 2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)，达到平衡后，保持温度不变，再向容器中充入一定量 He(g)。下列说法正确的是（　　） A．He 的加入使容器内总压强增大，平衡向正反应方向移动 B．He 的加入使各组分浓度减小，平衡向逆反应方向移动 C．He 的加入不影响各组分浓度，平衡不移动 D．He 的加入使 NO₂ 的转化率降低 【答案】C 【解析】恒温恒容条件下充入 He，容器容积不变，N₂O₄、NO₂ 的浓度均不变，Q＝K，平衡不发生移动，NO₂ 的转化率不变，C 项正确；容器内总压强虽增大，但那是 He 的分压所致，各反应组分的分压（浓度）未变，平衡不移动，A、B、D 项错误。 五、课后作业　A 组·基础巩固　B 组·能力提升 A 组　基础巩固 【作业 1】一定温度下，向某容积可变的密闭容器中加入足量碳酸钙，发生反应 CaCO₃(s)⇌CaO(s)＋CO₂(g)，并达到平衡。下列说法正确的是（　　） A．保持容器容积不变，充入 He，平衡向逆反应方向移动 B．将容器容积增大为原来的 2 倍，当体系再次达到平衡时，气体密度不变 C．增加 CaCO₃(s) 的物质的量，平衡向正反应方向移动，CO₂ 的浓度增大 D．将容器容积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，CO₂ 的浓度为原来的 2 倍 【答案】B 【解析】保持容器容积不变，充入 He，参与反应的气体的浓度不变，平衡不移动，A 项错误；将容器容积增大为原来的 2 倍，压强减小，平衡向正反应方向移动，达到平衡时温度不变，K＝c(CO₂) 不变，即 c(CO₂) 不变，容器内气体的密度不变，B 项正确；CaCO₃(s) 为固体，增加其物质的量，平衡不移动，CO₂ 的浓度不变，C 项错误；将容器容积缩小为原来的一半，压强增大，平衡向逆反应方向移动，但由于 K 不变，平衡时 CO₂ 的浓度不变，D 项错误。 【作业 2】一定量混合气体在密闭容器中发生反应 xA(g)⇌yB(s)＋zC(g)，平衡时测得 A 的浓度为 0.50 mol·L⁻¹。保持温度不变，将容器的容积缩小到原来的一半，再次达到平衡时，A 的浓度为 0.80 mol·L⁻¹，下列有关判断错误的是（　　） A．x＞y＋z　B．平衡向正反应方向移动　C．物质 A 的转化率增大　D．物质 C 的体积分数增大 【答案】A 【解析】保持温度不变，将容器的容积缩小到原来的一半，若平衡不发生移动，A 的浓度应为 1.00 mol·L⁻¹；现在达到平衡时 A 的浓度为 0.80 mol·L⁻¹，表明平衡发生正向移动，物质 A 的转化率增大、物质 C 的体积分数增大，B、C、D 项正确；B 呈固态，平衡发生正向移动说明 x＞z，但不一定存在 x＞y＋z，A 项错误。 【作业 3】（原创题）在恒温恒容密闭容器中发生反应 2A(g)⇌B(g)＋2C(g)，达到平衡时 c(A)＝0.2 mol·L⁻¹、c(B)＝0.4 mol·L⁻¹、c(C)＝0.2 mol·L⁻¹（容器容积为 1 L）。保持温度不变，向容器中再加入 0.4 mol B(g)，则下列说法正确的是（　　） A．化学平衡向正反应方向移动 B．化学平衡向逆反应方向移动 C．Q＝K，化学平衡不移动 D．无法判断平衡移动的方向 【答案】B 【解析】原平衡时 K＝c(B)·c²(C)/c²(A)＝0.4×0.2²/0.2²＝0.4。再加入 0.4 mol B(g) 后，c(B)＝0.8 mol·L⁻¹，此时 Q＝0.8×0.2²/0.2²＝0.8＞K，平衡向逆反应方向移动，B 项正确。 【作业 4】某温度下，等物质的量的碘和环戊烯在刚性容器内发生反应生成环戊二烯：环戊烯(g)＋I₂(g)⇌环戊二烯(g)＋2HI(g) ΔH＞0。达到平衡后，采取以下措施不能增加环戊烯的平衡转化率的是（　　） A．增加环戊烯浓度　B．增加碘浓度　C．及时分离环戊二烯　D．及时分离碘化氢 【答案】A 【解析】增加环戊烯浓度，平衡正向移动，能提高 I₂(g) 的平衡转化率，但环戊烯本身的平衡转化率降低，A 项符合题意；增加 I₂(g) 的浓度，平衡正向移动，能提高环戊烯的平衡转化率，B 项不符合题意；及时分离环戊二烯或碘化氢，平衡均正向移动，能提高环戊烯的平衡转化率，C、D 项不符合题意。 【作业 5】（改编题）一定温度下，密闭容器中发生反应 aA(g)⇌cC(g)＋dD(g)，达到平衡时 D 的浓度为 0.10 mol·L⁻¹。保持温度不变，将容器容积压缩为原来的一半，再次达到平衡时 D 的浓度为 0.15 mol·L⁻¹，下列判断正确的是（　　） A．a＜c＋d　B．平衡向正反应方向移动　C．D 的体积分数变大　D．A 的转化率变大 【答案】A 【解析】将容器容积压缩为原来的一半，若平衡不移动，D 的浓度应变大为原来的 2 倍，即 0.20 mol·L⁻¹；实际再次达到平衡时 D 的浓度为 0.15 mol·L⁻¹，说明平衡逆向移动，D 的体积分数减小、A 的转化率减小。增大压强平衡逆向移动，说明正反应是气体分子数增大的反应，即 a＜c＋d，A 项正确。 【作业 6】反应 CaCO₃(s)⇌CaO(s)＋CO₂(g) 达到平衡后，向该容器中充入少量 CO₂，保持温度不变，反应再次达到平衡时，c(CO₂) 增大。该说法______（填“正确”或“错误”），理由是______。 【答案】错误　K＝c(CO₂) 只与温度有关，温度不变时 K 不变，再次达到平衡时 c(CO₂) 不变 【解析】该反应的平衡常数表达式为 K＝c(CO₂)。充入少量 CO₂ 的瞬间，Q＞K，平衡向逆反应方向移动，CaO 与 CO₂ 反应生成 CaCO₃，直至 c(CO₂) 恢复到原平衡时的数值，K 不变，故再次达到平衡时 c(CO₂) 不变，说法错误。 B 组　能力提升 【作业 7】某温度下，体积一定的密闭容器中进行反应 N₂(g)＋3H₂(g)⇌2NH₃(g) ΔH＜0。 （1）下列分析正确的是______（填字母，下同）。 a．平衡后加入 N₂，该反应的 ΔH 增大 b．平衡后加入催化剂，该反应的 ΔH 不变 c．平衡后充入 NH₃，新平衡时 NH₃ 的百分含量变大 d．若反应前充入的 N₂ 与 H₂ 物质的量相等，达平衡时 N₂ 的转化率比 H₂ 的高 （2）欲提高 H₂ 的转化率，下列措施可行的是______。 a．缩小容器体积　b．向容器中按原比例再充入 N₂ 和 H₂　c．向容器中再充入惰性气体　d．液化 NH₃ 并分离 【答案】（1）bc　（2）abd 【解析】（1）ΔH 与反应物 N₂ 的量无关，平衡后加入 N₂，该反应的 ΔH 不变，a 项错误；加入催化剂不影响反应物和生成物的总能量，ΔH 不变，b 项正确；其他条件不变，平衡后再充入 NH₃，相当于增大压强，达到新平衡时 NH₃ 的百分含量增大，c 项正确；若反应前充入的 N₂ 和 H₂ 的物质的量相等，由于反应中转化的 N₂ 和 H₂ 的物质的量之比是 1∶3，达到平衡时 N₂ 的转化率比 H₂ 的低，d 项错误。（2）a、b 项为增大压强，平衡向右移动，α(H₂) 增大；c 项平衡不移动，α(H₂) 不变；d 项液化并分离 NH₃，生成物浓度减小，平衡向右移动，α(H₂) 增大。 【作业 8】Ⅰ．在水溶液中，橙色的 Cr₂O₇²⁻ 与黄色的 CrO₄²⁻ 有下列平衡关系：Cr₂O₇²⁻＋H₂O⇌2CrO₄²⁻＋2H⁺，重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）溶于水配成的稀溶液是橙色的。 （1）向上述溶液中加入 NaOH 溶液，溶液呈______色，因为______。 （2）向已加入 NaOH 溶液的（1）溶液中再加入过量稀硫酸，则溶液呈______色，因为______。 （3）向原溶液中加入 Ba(NO₃)₂ 溶液（已知 BaCrO₄ 为黄色沉淀），则平衡______（填“逆向移动”或“正向移动”），溶液颜色将______。 【作业 8】Ⅱ在 10 ℃ 和 2×10⁵ Pa 的条件下，反应 aA(g)⇌dD(g)＋eE(g) 建立平衡后，再逐步增大体系的压强（温度不变）。下表列出了不同压强下平衡时物质 D 的浓度： 压强/Pa 2×10⁵ 5×10⁵ 1×10⁶ D 的浓度/(mol·L⁻¹) 0.085 0.20 0.44 【作业 8】Ⅲ（1）压强从 2×10⁵ Pa 增加到 5×10⁵ Pa 时，平衡移动方向是______，理由是______。（2）压强从 5×10⁵ Pa 增加到 1×10⁶ Pa 时，平衡移动的方向是______，理由是______。 【答案】Ⅰ（1）黄　OH⁻ 与 H⁺ 结合生成水，c(H⁺) 减小，平衡正向移动，c(CrO₄²⁻) 增大，溶液由橙色变为黄色　（2）橙　c(H⁺) 增大，平衡逆向移动，c(Cr₂O₇²⁻) 增大，溶液又由黄色变为橙色　（3）正向移动　逐渐变浅，直至无色　Ⅱ（1）逆向移动　D 浓度增大的倍数小于压强增大的倍数　（2）正向移动　D 浓度增大的倍数大于压强增大的倍数 【解析】Ⅰ．加碱中和溶液中的 H⁺，平衡正向移动，c(CrO₄²⁻) 增大，溶液变黄；加酸使平衡逆向移动，c(Cr₂O₇²⁻) 增大，溶液变橙；加 Ba(NO₃)₂ 发生反应 Ba²⁺＋CrO₄²⁻＝BaCrO₄↓（黄色），c(CrO₄²⁻) 减小，平衡正向移动，溶液颜色逐渐变浅，直至无色。Ⅱ．（1）压强增加 2.5 倍，若平衡不移动，D 的浓度应为 0.085×2.5＝0.212 5 mol·L⁻¹，实际为 0.20 mol·L⁻¹，小于该值，说明平衡逆向移动；（2）压强增加 2 倍，若平衡不移动，D 的浓度应为 0.40 mol·L⁻¹，实际为 0.44 mol·L⁻¹，大于该值，说明平衡正向移动。 【作业 9】（原创题）某温度下，向 1 L 恒容密闭容器中充入 0.5 mol NO₂(g)，发生反应 2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)，达到平衡时 c(NO₂)＝0.2 mol·L⁻¹。保持温度不变：①将容器压缩至 0.5 L；②再向容器中充入 0.5 mol N₂O₄(g)。下列说法不正确的是（　　） A．①中平衡正向移动，重新达到平衡时 c(N₂O₄)＞0.3 mol·L⁻¹ B．①中重新达到平衡时 c(NO₂)＜0.4 mol·L⁻¹ C．②中平衡逆向移动，重新达到平衡时 c(NO₂)＞0.2 mol·L⁻¹ D．①、②两种操作中，化学平衡常数均发生改变 【答案】D 【解析】原平衡时 c(N₂O₄)＝(0.5−0.2)/2＝0.15 mol·L⁻¹，K＝c(N₂O₄)/c²(NO₂)＝0.15/0.2²＝3.75。①压缩至 0.5 L，各组分浓度变为原来的 2 倍，Q＝0.3/0.4²＝1.875＜K，平衡正向移动，重新平衡时 c(N₂O₄)＞0.3 mol·L⁻¹、c(NO₂)＜0.4 mol·L⁻¹，A、B 项正确；②再充入 0.5 mol N₂O₄，c(N₂O₄)＝0.65 mol·L⁻¹，Q＝0.65/0.2²＝16.25＞K，平衡逆向移动，重新平衡时 c(NO₂)＞0.2 mol·L⁻¹，C 项正确；温度不变，K 不变，D 项错误。 【作业 10】已知 A(g)＋2B(g)⇌3C(g) ΔH＜0，向一恒温恒容的密闭容器中充入 1 mol A 和 2 mol B 发生反应，t₁ min 时达到平衡状态Ⅰ，在 t₂ min 时改变某一条件，t₃ min 时达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图 10 所示。下列说法正确的是（　　） 图10　A(g)＋2B(g)⇌3C(g) 正反应速率随时间的变化 【作业 10】选项 A．t₂ min 时改变的条件：向容器中加入 A B．平衡时 B 的体积分数 φ：φ(Ⅱ)＝φ(Ⅰ) C．t₂～t₃ min 时平衡正向移动 D．平衡时 A(g) 的物质的量浓度 c：c(Ⅰ)＞c(Ⅱ) 【答案】B 【解析】t₂ min 时改变条件后，正反应速率逐渐增大，由图分析可知，此时逆反应速率大于正反应速率，则改变的外界条件是向容器中加入 C，A 项错误；加入 C，化学平衡逆向移动，该反应是反应前后气体体积不变的反应，平衡时 B 的体积分数 φ(Ⅱ)＝φ(Ⅰ)，B 项正确；由上述分析可知 t₂ min 时加入生成物 C，t₂～t₃ min 时平衡逆向移动，C 项错误；达到平衡状态Ⅱ时，A(g)、B(g) 的浓度比平衡状态Ⅰ时要大，D 项错误。 【作业 11】（原创题）某温度下，向 2 L 恒容密闭容器中充入 0.40 mol N₂(g) 和 1.20 mol H₂(g)，发生反应 N₂(g)＋3H₂(g)⇌2NH₃(g)，达到平衡时 n(NH₃)＝0.40 mol。保持温度不变： （1）计算该温度下反应的平衡常数 K； （2）恒容条件下再充入 0.10 mol He(g)，判断化学平衡是否发生移动，并说明理由； （3）恒温恒压条件下再充入 0.10 mol He(g)，容器容积增大，平衡向______（填“正”或“逆”）反应方向移动，N₂ 的平衡转化率______（填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】（1）K≈14.8　（2）不移动，理由：恒容充入 He，N₂、H₂、NH₃ 的浓度均不变，Q＝K　（3）逆　减小 【解析】（1）列三段式如下： c(N₂)/(mol·L⁻¹) c(H₂)/(mol·L⁻¹) c(NH₃)/(mol·L⁻¹) 起始浓度 0.20 0.60 0 转化浓度 0.10 0.30 0.20 平衡浓度 0.10 0.30 0.20 起始 c(N₂)＝0.40/2＝0.20 mol·L⁻¹、c(H₂)＝1.20/2＝0.60 mol·L⁻¹；平衡时 n(NH₃)＝0.40 mol，即 c(NH₃)＝0.20 mol·L⁻¹，则转化 c(N₂)＝0.10 mol·L⁻¹、转化 c(H₂)＝0.30 mol·L⁻¹，K＝c²(NH₃)/[c(N₂)·c³(H₂)]＝0.20²/(0.10×0.30³)＝0.04/0.0027≈14.8。（2）恒容充入 He，各组分浓度不变，Q＝K，平衡不移动。（3）恒压充入 He，容器容积增大，各组分浓度等比例减小，相当于减小压强，该反应是气体分子数减小的反应，平衡向气体体积增大的逆反应方向移动，N₂ 的平衡转化率减小。 学科网（北京）股份有限公司 $