第2课时 反应条件对化学平衡的影响(基础课)
学习任务 1．通过实验探究，了解温度、浓度、压强对化学平衡状态的影响。 2．能运用温度、浓度、压强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。 3．能用勒·夏特列原理解释常见现象。
旧知回顾 1．将装有二氧化氮(NO2)和四氧化二氮(N2O4)混合气体的烧瓶浸入冷水中，可以观察到浸入冷水中的烧瓶里的混合气体颜色变浅，这是因为温度降低后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到新的平衡状态，导致二氧化氮浓度减小，四氧化二氮浓度增大。 2．一定条件下的可逆反应建立化学平衡，当条件改变时，原来的化学平衡被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡的移动。
一、化学平衡的移动
1．化学平衡的移动
(1)内容：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。
(2)图示表示
2．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。
(3)根据浓度商与平衡常数判断。
改变条件
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)化学平衡发生移动时，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变时，化学平衡也一定发生移动。 (×)
(2)外界条件改变，化学平衡一定发生移动。 (×)
二、外界条件对化学平衡的影响
1．温度
(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的球形容器放入热水中 红棕色明显加深(填“加深”或“变浅”，下同) 升高温度，平衡向吸热方向移动
将充有NO2的球形容器放入冷水中 红棕色明显 变浅 降低温度，平衡向放热方向移动
(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。
微点拨：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
(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。
微点拨：浓度的改变不一定会使化学平衡移动。
3．压强
(1)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)。
(2)结论：Δνg＝0 改变压强，化学平衡状态不变；
Δνg≠0 增大压强，化学平衡向化学方程式中气态物质化学式前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。
微点拨：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分的浓度减小。
4．勒·夏特列原理
在均相、封闭体系中，只改变平衡体系中的一个条件(如浓度、温度或压强)时，平衡将向减弱这个改变的方向移动。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)一定条件下，使用催化剂加快反应速率并提高反应物的平衡转化率。 (×)
(2)浓度的改变一定会使化学平衡移动。 (×)
(3)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，混合气体的颜色变浅。 (×)
(4)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。 (√)
(5)化学平衡移动，平衡常数一定改变；平衡常数改变，平衡一定移动。 (×)
外界条件对化学平衡的影响
实验 原理 2NO2(g) N2O4(g) ΔH＜ 0 红棕色 无色
实验 装置
实验 操作 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，观察到混合气体颜色无变化，接着向甲烧杯里加入致热盐无水CaCl2，向丙烧杯里加入致冷盐KNO3，不断搅拌直至溶液饱和，观察到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
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，Q2．①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。
1．温度对化学平衡的影响
反应类型 温度变化 K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
惰性气体(不参与反应的气体)对化学平衡的影响
(1)恒温、恒容条件
原平衡体系体系总压强增大→体系中各组分的浓度不变→平衡不移动
(2)恒温、恒压条件
原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)
【例1】 对于密闭容器中的可逆反应：mX(g)＋nY(s) pZ(g) ΔH<0，达化学平衡后，改变条件，下列表述不正确的是( )
A．增大压强，化学平衡不一定发生移动
B．通入氦气，化学平衡不一定发生移动
C．增加X或Y的物质的量，化学平衡一定发生移动
D．其他条件不变，升高温度，化学平衡一定发生移动
C [由于该反应前后气体体积变化不明确，故改变压强不能确定化学平衡是否移动，A项正确；恒容条件下充入氦气，没有改变平衡体系中各物质的浓度，平衡不移动，恒压条件下充入氦气，相当于减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，B项正确；由于Y为固体，改变其用量不影响化学平衡，C项不正确；该反应的正反应是放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，D项正确。]
改变反应体系的压强、反应物的浓度、反应物的物质的量不一定能引起平衡移动；改变反应体系的温度，一定引起平衡移动。
1．接触法制硫酸工艺中，其主反应在450 ℃并有催化剂存在的条件下进行：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·mol-1。下列说法不正确的是( )
A．使用催化剂可以提高SO2的平衡转化率
B．增大O2的浓度可以提高反应速率和SO2的转化率
C．反应在450 ℃时的平衡常数大于500 ℃时的平衡常数
D．增大平衡后的体系压强，v(正)、v(逆)都增大，平衡向正反应方向移动
A [催化剂不影响平衡的移动，因此不改变SO2的平衡转化率，A错误；增大O2的浓度，反应速率加快，SO2的转化率增大，B正确；反应放热，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，C正确；增大压强，正、逆反应速率都增大，D正确。]
2．已知反应CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0，实验测得该反应在不同条件下进行时，CO的平衡转化率如图所示，则横坐标可能是( )
A．温度 B．催化剂
C．压强 D．CO的浓度
[答案] C
[教材 活动·探究]
在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g) 2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。
(1)反应的ΔH________(填“大于”或“小于”)0；100 ℃ 时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)为________mol·L-1·s-1；反应的平衡常数(K)为________。
(2)100 ℃时达到平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.002 mol·L-1·s-1的平均反应速率降低，经10 s又达到平衡。T________(填“大于”或“小于”)100 ℃，判断理由是____________________________________________。
(3)温度为T时反应达平衡后，将反应容器的容积缩小一半，平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[答案] (1)大于 0.001 0.36 mol·L-1 (2)大于 正反应为吸热反应，温度升高，反应向吸热方向进行，故T大于100 ℃ (3)逆反应 对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动
解答化学平衡图像题的步骤与原则
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图所示。
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。吸热反应。
1．解题“三步骤”
2．解题“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，升高温度，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，α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]。
甲图：T2＞T1；正反应放热。
乙图：p1＜p2；正反应为气体总体积减小的反应。
【例2】 在某密闭容器中，可逆反应：A(g)＋B(g) xC(g)符合图像(Ⅰ)所示关系，φ(C)表示C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表示A的转化率
B．p3>p4，Y表示B的质量分数
C．p3>p4，Y表示B的转化率
D．p3>p4，Y表示混合气体的平均相对分子质量
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。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。]
平衡转化率的分析与判断方法
反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)的转化率分析
(1)若反应物起始物质的量之比等于化学式前的系数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。
(2)若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率提高，A的转化率降低。
(3)若按原比例同倍数地增大(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器体积，气体反应物的转化率与化学式前的系数有关。
同倍增大c(A)和c(B)
1．有一反应：2A＋B 2C，其中A、B、C均为气体，如图所示的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线，x轴表示温度，y轴表示B的转化率，图中有a、b、c三点，则下列描述不正确的是( )
A．该反应是吸热反应
B．b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化
C．T1温度下若由a点达到平衡，可以采取增大压强的方法
D．c点：v正>v逆
C [在T1温度下，由a点达到平衡时，B的转化率不断减小，若采取加压措施，结合化学方程式可知B的转化率会不断增大，C错误。]
2．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。已知温度T1>T2，平衡时，H2的体积分数与Br2(g)的物质的量变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．由图分析可知：ΔH>0
B．a、b两点Br2的转化率：b>a
C．T1时，随着Br2(g)加入，平衡时HBr的体积分数不断增加
D．为了提高Br2(g)的转化率，可采取将HBr液化并及时移走的方法
[答案] D
1．化学平衡移动：由于外界条件的改变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．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。 3．升温平衡向吸热反应方向移动，降温平衡向放热反应方向移动；增大反应物浓度或减小反应产物浓度，平衡正向移动，反之逆向移动；增大压强，平衡向气体系数减小的方向移动，减小压强，平衡向气体系数增大的方向移动。
1．反应NH4HS(s) NH3(g)＋H2S(g)在某温度下达到平衡，下列各种情况会使平衡发生移动的是( )
①温度、容积不变时，通入SO2气体 ②移走一部分NH4HS固体 ③容器体积不变，充入HCl气体 ④容器体积不变，充入氮气
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
A [①2H2S＋SO2===3S＋2H2O，通入SO2气体使平衡正向移动；②增减固体的量，平衡不移动；③NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)，充入HCl气体使平衡正向移动；④保持体积不变，充入氮气后各组分浓度不变，平衡不移动。]
2．下列生产、生活等实际应用，不能用勒·夏特列原理解释的是( )
A．实验室中配制FeCl3溶液时，向其中加入少量浓盐酸
B．工业合成氨选择高温和催化剂铁触媒
C．Mg(OH)2沉淀可溶解于NH4Cl溶液中
D．热的纯碱溶液去油污效果好
B [工业合成氨为放热反应，高温是为了增大化学反应速率，但使合成氨的反应逆向移动，催化剂不会影响产物的产率，B符合题意。]
3．反应2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．T1>T2
B．X、Y两点的反应速率：X>Y
C．X、Z两点气体的颜色：X深，Z浅
D．X、Z两点气体的平均相对分子质量：X>Z
[答案] B
4．0.1 mol·L-1 FeCl3溶液与0.01 mol·L-1 KSCN溶液等体积混合，发生如下反应：FeCl3＋3KSCN Fe(SCN)3＋3KCl，所得溶液显红色，改变下列条件，能使溶液颜色变深的是( )
A．向溶液中加入少量KCl晶体
B．向溶液中加入一定量KCl溶液
C．向溶液中加入一定量AgNO3溶液
D．向溶液中滴加几滴1 mol·L-1 FeCl3溶液
D [FeCl3＋3KSCN Fe(SCN)3＋3KCl反应的实质为Fe3+＋3SCN－ Fe(SCN)3，因此K＋、Cl－的浓度对题述化学平衡无影响，A项错误；向溶液中加入一定量KCl溶液或一定量AgNO3溶液，相当于溶液的稀释，Fe3+、SCN－、Fe(SCN)3的浓度均降低，故溶液的颜色变浅，B、C项错误；滴加几滴1 mol·L-1 FeCl3溶液，则c(Fe3+)增大，题述平衡向右移动，溶液颜色变深，D项正确。]
5．现有反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)，达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大；当减小压强时，混合体系中C的质量分数减小，则：
(1)该反应的逆反应为________(填“吸热”或“放热”)反应，且m＋n________(填“>”“＝”或“<”)p。
(2)减压使容器容积增大时，A的质量分数______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。
(3)若容器容积不变加入B，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)若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量________。
[解析] 对反应mA(g)＋nB(g) pC(g)达平衡后，升高温度时，B的转化率变大，说明平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应；减小压强时，混合体系中 C的质量分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，即m＋n>p，A的质量分数增大；容器体积不变加入 B时平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，B的转化率减小；升高温度时，平衡向正反应方向移动，c平(C)增大，c平(B)减小，即减小；加入催化剂，平衡不移动，混合物的总物质的量不变。
[答案] (1)放热 > (2)增大 (3)增大 减小 (4)减小 (5)不变
数智分层作业(十三) 反应条件对化学平衡的影响
(选择题每小题只有一个选项符合题目要求，选择题每小题3分，本试卷共45分)
1．一定条件下：2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0。在测定NO2的相对分子质量时，下列条件中，测定结果误差最小的是( )
A．温度0 ℃ 、压强50 kPa
B．温度130 ℃ 、压强300 kPa
C．温度25 ℃ 、压强100 kPa
D．温度130 ℃ 、压强50 kPa
D [测定二氧化氮的相对分子质量，要使测定结果误差最小，应该使混合气体中 NO2的含量越多越好，为了实现该目的，应该改变条件使平衡尽可能地逆向移动。该反应是一个反应前后气体分子数减小的放热反应，可以通过减小压强、升高温度使平衡逆向移动，则选项中，温度高的为 130 ℃，压强低的为 50 kPa，结合二者选D。]
2．对处于平衡状态的反应2A(g)＋B(g) 2C(g) ΔH＝－Q kJ·mol-1，下列叙述正确的是( )
A．增大压强，v(正)增大，v(逆)减小
B．升高温度，v(正)减小，v(逆)增大
C．增大A浓度的瞬间，v(正)增大，v(逆)不变
D．增大A浓度的瞬间，v(正)增大，v(逆)减小
[答案] C
3．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
D [该反应是反应前后气体分子数减小的放热反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，B的物质的量分数减小，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。]
4．将5 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3溶液和 5 mL 0.015 mol·L-1 KSCN溶液混合，达到平衡后溶液呈红色。再将混合液等分为5份，分别进行如下实验：
实验①：滴加4滴水，振荡
实验②：滴加4滴饱和FeCl3溶液，振荡
实验③：滴加4滴1 mol·L-1KCl溶液，振荡
实验④：滴加4滴1 mol·L-1KSCN溶液，振荡
实验⑤：滴加4滴6 mol·L-1NaOH溶液，振荡
下列说法不正确的是( )
A．对比实验①和②，为了证明增大反应物浓度，平衡发生正向移动
B．对比实验①和③，为了证明增大反应产物浓度，平衡发生逆向移动
C．对比实验①和④，为了证明增大反应物浓度，平衡发生正向移动
D．对比实验①和⑤，为了证明减小反应物浓度，平衡发生逆向移动
B [该可逆反应为Fe3+＋3SCN－ Fe(SCN)3，Fe3+、SCN－的浓度对平衡有影响，而Cl－、K＋ 的浓度对平衡无影响。实验①为对照实验，对比实验①和②，②增大Fe3+的浓度，平衡正向移动，A项正确；对比实验①和③，滴加水和滴加KCl溶液效果等同，平衡不发生移动，B项错误；对比实验①和④，④增大SCN－的浓度，平衡正向移动，C项正确；对比实验①和⑤，⑤减小Fe3+的浓度，平衡逆向移动，D项正确。]
5．在容积一定的密闭容器中，反应2X(？) Y(g)＋Z(g)达到平衡后，升高温度容器内气体的密度增大，则下列叙述错误的是( )
A．正反应吸热 B．平衡常数增大
C．反应速率增大 D．X是气态
D [反应2X(？) Y(g)＋Z(g)达到平衡后，升高温度，容器内气体的密度增大，由于容积一定，根据ρ＝可知，混合气体的总质量变大，说明X为非气态。升高温度，平衡正向移动，该反应为吸热反应。]
6．(12分)对于以下两个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。
(1)PCl5(g) PCl3(g)＋Cl2(g)
再充入PCl5(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，PCl5(g)的转化率________，PCl5(g)的百分含量________。(6分)
(2)2HI(g) I2(g)＋H2(g)
再充入HI(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，HI(g)的转化率________，HI(g)的百分含量________。(6分)
[答案] (1)正反应 减小 增大 (2)正反应 不变 不变
7．下列叙述与图对应的是( )
A．对于达到平衡状态的反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，图①表示在t0时刻充入了一定量的NH3，平衡逆向移动
B．由图②可知，p2＞p1、T1＞T2满足反应：2A(g)＋B(g) 2C(g) ΔH＜0
C．图③为只改变某一条件，化学反应aA(g)＋B(g) cC(g)的平衡变化图像，则图像中b、c、d三点对应的正反应速率最大的是b点
D．对于反应2X(g)＋3Y(g) 2Z(g) ΔH＜0，图④y轴可以表示Y的百分含量
B [对于达到平衡状态的反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，图①表示在t0时刻v逆、v正都增大，由于v′逆＞v′正，所以平衡逆向移动，因此改变的条件可能是升高温度，A错误；温度越高反应速率越大，达到平衡所需时间越短。由图②可知：在压强相同都为p2时，温度为T1先达到平衡，说明温度：T1＞T2；在温度不变时，增大压强，化学反应速率增大，达到平衡所需时间缩短；根据图②可知：在温度都为T1时，压强为p2先达到平衡，说明压强：p2＞p1；增大压强，化学平衡向气体分子数减小的正反应方向移动，使C的平衡含量增大；升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，导致C的平衡含量减小，因此满足2A(g)＋B(g) 2C(g) ΔH＜0，B正确；在图③中，在t0时刻之后，v′逆瞬间增大然后逐渐减小，v′正逐渐增大，直至v′逆＝v′正，达到平衡状态，因此对应各点的正反应速率最大的是d点，C错误；对于反应2X(g)＋3Y(g) 2Z(g) ΔH<0，在其他条件不变时，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，导致Y的平衡含量增大，因此图④y轴不可以表示Y的百分含量，D错误。]
8．利用I2O5可消除CO污染，反应为I2O5(s)＋5CO(g) 5CO2(g)＋I2(s)。不同温度下，向装有足量的I2O5固体的2 L恒容密闭容器中通入2 mol CO，测得CO2的体积分数φ(CO2)随时间t变化曲线如图，下列说法不正确的是( )
A．b点时，CO的转化率为80%
B．容器内的压强保持恒定，表明反应达到平衡状态
C．b点和d点的化学平衡常数：Kb＞Kd
D．反应到达a点时，0～0.5 min反应速率v(CO)＝0.6 mol·L-1·min-1
[答案] B
9．(12分)反应Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g) ΔH1＝－a kJ·mol-1，平衡常数为K；测得在不同温度下，K如表：
温度/℃ 500 700 900
K 1.00 1.47 2.40
(1)若500 ℃时进行反应，CO2起始浓度为，则CO的平衡浓度为________________________________________________________________。(3分)
(2)反应中的a__________(填“大于”“小于”或“等于”)0。(3分)
(3)700 ℃反应达到平衡，要使得该平衡向右移动，其他条件不变时，可以采取的措施有________(填字母，下同)。(3分)
A．缩小反应容器体积
B．通入CO2
C．升高温度到900 ℃
D．使用合适的催化剂
(4)下列图像符合反应的是______(图中φ是混合物中CO的含量，T为温度)。(3分)
A． B．
C．
[解析] (1)若500 ℃时进行反应，CO2起始浓度为，设平衡时CO物质的量浓度为x mol·L-1，则K＝＝1，解得x＝1，则CO的平衡浓度为。(2)根据该反应随温度升高，平衡常数增大，说明平衡正向移动，正向是吸热反应即反应中的a小于0。(3)A．该反应是等体积反应，缩小反应容器体积，平衡不移动，故A不符合题意；B．通入CO2，CO2物质的量浓度增大，平衡正向移动，故B符合题意；C．该反应是吸热反应，升高温度到900 ℃，平衡正向移动，故C符合题意；D．使用合适的催化剂，反应速率增大，但平衡不移动，故D不符合题意。(4)A．根据“先拐先平衡数值大”，则T2＞T1，从T1到T2，温度升高，平衡正向移动，混合物中CO的含量增大，故A符合题意；B．温度升高，平衡正向移动，混合物中CO的含量增大，故B不符合题意；C．根据“先拐先平衡数值大”，则T1＞T2，从T1到T2，温度降低，平衡逆向移动，混合物中CO的含量降低，故C不符合题意。
[答案] (2)小于 (3)BC (4)A
1/1第2课时 反应条件对化学平衡的影响(基础课)
学习任务 1．通过实验探究，了解温度、浓度、压强对化学平衡状态的影响。 2．能运用温度、浓度、压强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。 3．能用勒·夏特列原理解释常见现象。
旧知回顾 1．将装有二氧化氮(NO2)和四氧化二氮(N2O4)混合气体的烧瓶浸入冷水中，可以观察到浸入冷水中的烧瓶里的混合气体颜色变浅，这是因为温度降低后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到新的平衡状态，导致二氧化氮浓度减小，四氧化二氮浓度增大。 2．一定条件下的可逆反应建立化学平衡，当条件改变时，原来的化学平衡被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡的移动。
一、化学平衡的移动
1．化学平衡的移动
(1)内容：受温度、压强或浓度变化的影响，化学反应由一种________变为另一种________的过程。
(2)图示表示
2．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。
(3)根据浓度商与平衡常数判断。
改变条件
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)化学平衡发生移动时，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变时，化学平衡也一定发生移动。 ( )
(2)外界条件改变，化学平衡一定发生移动。 ( )
二、外界条件对化学平衡的影响
1．温度
(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的球形容器放入热水中 红棕色明显____(填“加深”或“变浅”，下同) 升高温度，平衡向________移动
将充有NO2的球形容器放入冷水中 红棕色明显 ____ 降低温度，平衡向________移动
(2)结论：研究发现，升高温度，化学平衡向________方向移动；降低温度，化学平衡向________方向移动。
(3)原因：温度改变使________改变。
微点拨：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
(1)
(2)原因：浓度的改变导致______的改变，但K____，使Q__K，从而导致平衡移动。
微点拨：浓度的改变不一定会使化学平衡移动。
3．压强
(1)Δνg＝(化学方程式中____________化学式前系数之和)－(化学方程式中__________化学式前系数之和)。
(2)结论：Δνg＝0 改变压强，________________；
Δνg≠0 增大压强，化学平衡向化学方程式中气态物质化学式前系数减小的方向移动。
(3)原因：压强改变导致____改变，____的改变导致浓度商(Q)的改变，使Q__K，从而导致平衡移动。
微点拨：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分的浓度减小。
4．勒·夏特列原理
在均相、封闭体系中，只改变平衡体系中的一个条件(如浓度、温度或压强)时，平衡将向____________的方向移动。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)一定条件下，使用催化剂加快反应速率并提高反应物的平衡转化率。 ( )
(2)浓度的改变一定会使化学平衡移动。 ( )
(3)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，混合气体的颜色变浅。 ( )
(4)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。 ( )
(5)化学平衡移动，平衡常数一定改变；平衡常数改变，平衡一定移动。 ( )
外界条件对化学平衡的影响
实验 原理 2NO2(g) N2O4(g) ΔH＜ 0 红棕色 无色
实验 装置
实验 操作 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，观察到混合气体颜色无变化，接着向甲烧杯里加入致热盐无水CaCl2，向丙烧杯里加入致冷盐KNO3，不断搅拌直至溶液饱和，观察到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
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。
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？
1．温度对化学平衡的影响
反应类型 温度变化 K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
惰性气体(不参与反应的气体)对化学平衡的影响
(1)恒温、恒容条件
原平衡体系体系总压强增大→体系中各组分的浓度不变→平衡不移动
(2)恒温、恒压条件
原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)
【例1】 对于密闭容器中的可逆反应：mX(g)＋nY(s) pZ(g) ΔH<0，达化学平衡后，改变条件，下列表述不正确的是( )
A．增大压强，化学平衡不一定发生移动
B．通入氦气，化学平衡不一定发生移动
C．增加X或Y的物质的量，化学平衡一定发生移动
D．其他条件不变，升高温度，化学平衡一定发生移动
改变反应体系的压强、反应物的浓度、反应物的物质的量不一定能引起平衡移动；改变反应体系的温度，一定引起平衡移动。
1．接触法制硫酸工艺中，其主反应在450 ℃并有催化剂存在的条件下进行：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·mol-1。下列说法不正确的是( )
A．使用催化剂可以提高SO2的平衡转化率
B．增大O2的浓度可以提高反应速率和SO2的转化率
C．反应在450 ℃时的平衡常数大于500 ℃时的平衡常数
D．增大平衡后的体系压强，v(正)、v(逆)都增大，平衡向正反应方向移动
2．已知反应CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0，实验测得该反应在不同条件下进行时，CO的平衡转化率如图所示，则横坐标可能是( )
A．温度 B．催化剂
C．压强 D．CO的浓度
[教材 活动·探究]
在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g) 2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。
(1)反应的ΔH________(填“大于”或“小于”)0；100 ℃ 时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)为________mol·L-1·s-1；反应的平衡常数(K)为________。
(2)100 ℃时达到平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.002 mol·L-1·s-1的平均反应速率降低，经10 s又达到平衡。T________(填“大于”或“小于”)100 ℃，判断理由是____________________________________________。
(3)温度为T时反应达平衡后，将反应容器的容积缩小一半，平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
解答化学平衡图像题的步骤与原则
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图所示。
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？
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？
1．解题“三步骤”
2．解题“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，升高温度，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，α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]。
甲图：T2＞T1；正反应放热。
乙图：p1＜p2；正反应为气体总体积减小的反应。
【例2】 在某密闭容器中，可逆反应：A(g)＋B(g) xC(g)符合图像(Ⅰ)所示关系，φ(C)表示C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表示A的转化率
B．p3>p4，Y表示B的质量分数
C．p3>p4，Y表示B的转化率
D．p3>p4，Y表示混合气体的平均相对分子质量
平衡转化率的分析与判断方法
反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)的转化率分析
(1)若反应物起始物质的量之比等于化学式前的系数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。
(2)若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率提高，A的转化率降低。
(3)若按原比例同倍数地增大(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器体积，气体反应物的转化率与化学式前的系数有关。
同倍增大c(A)和c(B)
1．有一反应：2A＋B 2C，其中A、B、C均为气体，如图所示的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线，x轴表示温度，y轴表示B的转化率，图中有a、b、c三点，则下列描述不正确的是( )
A．该反应是吸热反应
B．b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化
C．T1温度下若由a点达到平衡，可以采取增大压强的方法
D．c点：v正>v逆
2．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。已知温度T1>T2，平衡时，H2的体积分数与Br2(g)的物质的量变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．由图分析可知：ΔH>0
B．a、b两点Br2的转化率：b>a
C．T1时，随着Br2(g)加入，平衡时HBr的体积分数不断增加
D．为了提高Br2(g)的转化率，可采取将HBr液化并及时移走的方法
1．化学平衡移动：由于外界条件的改变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．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。 3．升温平衡向吸热反应方向移动，降温平衡向放热反应方向移动；增大反应物浓度或减小反应产物浓度，平衡正向移动，反之逆向移动；增大压强，平衡向气体系数减小的方向移动，减小压强，平衡向气体系数增大的方向移动。
1．反应NH4HS(s) NH3(g)＋H2S(g)在某温度下达到平衡，下列各种情况会使平衡发生移动的是( )
①温度、容积不变时，通入SO2气体 ②移走一部分NH4HS固体 ③容器体积不变，充入HCl气体 ④容器体积不变，充入氮气
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
2．下列生产、生活等实际应用，不能用勒·夏特列原理解释的是( )
A．实验室中配制FeCl3溶液时，向其中加入少量浓盐酸
B．工业合成氨选择高温和催化剂铁触媒
C．Mg(OH)2沉淀可溶解于NH4Cl溶液中
D．热的纯碱溶液去油污效果好
3．反应2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．T1>T2
B．X、Y两点的反应速率：X>Y
C．X、Z两点气体的颜色：X深，Z浅
D．X、Z两点气体的平均相对分子质量：X>Z
4．0.1 mol·L-1 FeCl3溶液与0.01 mol·L-1 KSCN溶液等体积混合，发生如下反应：FeCl3＋3KSCN Fe(SCN)3＋3KCl，所得溶液显红色，改变下列条件，能使溶液颜色变深的是( )
A．向溶液中加入少量KCl晶体
B．向溶液中加入一定量KCl溶液
C．向溶液中加入一定量AgNO3溶液
D．向溶液中滴加几滴1 mol·L-1 FeCl3溶液
5．现有反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)，达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大；当减小压强时，混合体系中C的质量分数减小，则：
(1)该反应的逆反应为________(填“吸热”或“放热”)反应，且m＋n________(填“>”“＝”或“<”)p。
(2)减压使容器容积增大时，A的质量分数______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。
(3)若容器容积不变加入B，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)若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量________。
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