第9课时 影响化学平衡的因素
学习目标 知识网络
1. 掌握浓度、温度、压强等条件对化学平衡的影响,理解浓度商与平衡常数的大小关系。2. 能根据化学平衡移动的基本图像,理解化学平衡移动规律。3. 了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究中的重要作用。
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
(1) 在一定条件下,合成氨反应达到平衡,增大氮气的浓度,氮气的转化率增大( )
(2) 化学平衡发生移动,反应速率一定改变;反应速率改变,化学平衡一定发生移动( )
(3) 平衡时,其他条件不变,分离出固体生成物,平衡正向移动( )
(4) 恒温下,反应2NO2(g) N2O4(g)达到平衡时,将容器容积缩小一半,再次达到平衡,气体的颜色比第一次平衡时的深( )
(5) CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH<0达到平衡时,若仅改变压强,则平衡不发生移动( )
(6) 对反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)使用V2O5的目的是增大SO2的平衡转化率( )
(7) 可逆反应HCHO(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(l)是放热反应,升高温度,v逆增大,v正减小( )
(8) 向盛有5 mL 0.005 mol/L FeCl3溶液的试管中加入5 mL 0.015 mol/L KSCN溶液,再加入少量铁粉,振荡,观察溶液颜色变化,探究反应物浓度影响化学平衡( )
化学平衡的移动
1. 化学平衡的移动
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______,平衡体系的物质组成也会随着改变,直至达到新的________状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫作化学平衡的移动。
2. 化学平衡的移动示意图
3. 改变的反应条件
通常有________________________________________________________________________。
浓度对化学平衡移动的影响
1. 实验探究浓度对化学平衡的影响
实验原理 Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
实验步骤 ①向盛有5 mL 0.005 mol/L FeCl3溶液的试管中加入5 mL 0.01 mol/L KSCN溶液,溶液呈红色;②将上述溶液平均分装在a、b、c三支试管中,向b试管中加入少量铁粉,向c试管中滴加4滴1 mol/L KSCN溶液,观察b、c试管中溶液颜色的变化,并均与a试管对比
实验现象 b试管中溶液颜色________;c试管中溶液颜色________
实验结论 铁粉使c(Fe3+)变小,平衡________(填“正”或“逆”,下同)向移动;滴加KSCN溶液使c(SCN-)增大,平衡________向移动
2. 增大反应物浓度与平衡移动的关系图像
例 反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡后,若其他条件不变,增大N2的浓度,达到新平衡前,平衡正向移动,N2的转化率下降,H2的转化率上升;达到新平衡时,N2的体积分数变大,
H2的体积分数变小;正反应速率和逆反应速率都变大,速率-时间(v-t)图像如图所示。
3. 浓度对平衡的影响只适用于溶液和气体
4. 利用化学平衡常数K与浓度商Q判断化学平衡移动的方向
aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
K=平衡时浓度 Q=某时刻浓度
在等温条件下,K
压强对化学平衡移动的影响
1. 实验探究压强对化学平衡的影响
实验原理 2NO2(g)(红棕色) N2O4(g)(无色)
实验装置
实验步骤 ①用50 mL注射器吸入约20 mL NO2与N2O4的混合气体(使注射器的活塞处于Ⅰ处),将细管端用橡胶塞封闭;②然后把活塞拉到Ⅱ处,观察管内混合气体颜色的变化;③当反复将活塞从Ⅱ处推到Ⅰ处及从Ⅰ处拉到Ⅱ处时,观察管内混合气体颜色的变化
压强变化 将活塞从Ⅰ处拉到Ⅱ处,体系压强______ 将活塞从Ⅱ处推到Ⅰ处,体系压强______
实验现象 混合气体的颜色先变浅后逐渐变深 混合气体的颜色先变深后逐渐变浅
实验结论 ①对于有气体参加的可逆反应,当达到平衡时,在其他条件不变的情况下,增大压强(减小容器容积),平衡向气体分子数减小的方向移动;减小压强(增大容器容积),平衡向气体分子数增大的方向移动;②对于反应前后气体分子数没有变化的可逆反应,改变压强,平衡不移动
2. 压强与平衡移动的关系图像
(1) 反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡后,若其他条件不变,将容器进行压缩,压强增大,
平衡正向(向气体分子数减小的方向)移动。速率-时间(v-t)图像如图所示。
(2) 反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡后,若其他条件不变,将容器进行扩大,压强减小,
平衡逆向(向气体分子数增大的方向)移动。速率-时间(v-t)图像如图所示。
(3) 反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)达到平衡后,若其他条件不变,将容器进行压缩,压强增大,平衡不移动。
3. 对于有气体参加的可逆反应,压强对平衡移动的影响实际上是浓度对平衡移动的影响;无气体参加的可逆反应,由于改变压强不能改变化学反应速率,故改变压强不能使无气体参加反应的化学平衡发生移动。
4. “无关气体”(指不与原平衡体系中各物质反应的气体)对化学平衡的影响
温度对化学平衡移动的影响
1. 实验探究温度对化学平衡移动的影响
实验原理 2NO2(g)(红棕色) N2O4(g)(无色) ΔH=-56.9 kJ/mol
实验装置
实验步骤 ①将NO2和N2O4的混合气体充入两只连通的烧瓶里,然后用弹簧夹夹住乳胶管;②将一只烧瓶浸泡在热水中,另一只浸泡在冰水中。观察混合气体的颜色变化
实验现象 浸泡在热水中:混合气体的红棕色加深 浸泡在冰水中:混合气体的红棕色变浅
实验结论 在其他条件不变的情况下,升高温度,平衡向______(填“吸热”或“放热”,下同)的反应方向移动;降低温度,平衡向______的反应方向移动
2. 温度与平衡移动的关系图像
(1) 对于放热反应:温度升高,正、逆反应速率都增大,但K变小,平衡逆向移动。速率-时间(v-t)图像如图所示。
(2) 对于放热反应:温度降低,正、逆反应速率都减小,但K变小,平衡正向移动。速率-时间(v-t)图像如图所示。
催化剂不影响化学平衡移动
1. 催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,因此它对化学平衡的移动无影响,即催化剂不能改变达到平衡状态时反应混合物的组成,但使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间。
2. 若反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)的a+b=c+d,增大压强,v-t图像与使用催化剂时v-t图像相似,平衡不移动(如图所示)。故当反应速率加快时,改变的条件可能是使用催化剂或增大压强。
勒夏特列原理(平衡移动原理)
1. 勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个因素(如________、________及参加反应物质的________),平衡将向着能够________________的方向移动。
2. 平衡移动的实质:条件的变化打破了正、逆反应速率的关系。
速率关系 平衡移动方向
v正________v逆 正向移动
v正________v逆 不移动
v正________v逆 逆向移动
类型1 浓度与压强对化学平衡移动的影响
某温度下,在1 L的密闭容器中发生反应:aX(g)+bY(g) cZ(g),平衡时测得X的浓度为0.5 mol/L,保持温度不变,将容器的容积扩大到2 L,再次达到平衡时,测得X的浓度为0.2 mol/L。下列判断正确的是( )
A. a+b>c B. 平衡正向移动
C. Y的转化率降低 D. Z的体积分数减小
类型2 温度对化学平衡移动的影响
如图所示,将充满NO2和N2O4混合气体的三只烧瓶关闭弹簧夹后,分别置于盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中。下列叙述正确的是( )
A. (3)中烧瓶气体中c(NO2)最大
B. NH4Cl溶于水时放出热量
C. 2NO2N2O4是放热反应
D. (2)中烧瓶内气体的压强比(1)大
类型3 化学平衡移动基本图像
(2025·东莞市光正实验学校)某密闭容
器中发生如下反应:X(g)+3Y(g) 2Z(g) ΔH<0。该反应的速率-时间图像如图所示,t2、t3、t5时刻外界条件有所改变,但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法正确的是( )
A. t2时加入了催化剂
B. t3时降低了温度
C. t5时增大了压强
D. t3~t4时间内转化率最低
类型4 利用K与Q判断反应进行的方向
已知:某温度下,可逆反应Pb2+(aq)+Sn(s)Pb(s)+Sn2+(aq)的平衡常数K=0.2,若溶液中Pb2+和Sn2+的浓度均为0.10 mol/L,则反应进行的方向是( )
A. 正向进行 B. 逆向进行
C. 处于平衡状态 D. 无法判断
1. 下列事实不能用平衡移动原理解释的是( )
A. 对于反应CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) ΔH<0,降低温度有利于CO的转化
B. 增大压强,有利于工业上氨的合成
C. 工业上SO2与O2合成SO3时加入催化剂
D. 乙醇与乙酸生成乙酸乙酯时常加入稍过量的乙醇
2. (2024·深圳期中)某温度下,CH2===CH2(g)+H2O(g) CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡。下列说法错误的是( )
A. 当v正(H2O)=v逆(CH3CH2OH),反应达到平衡状态
B. 加入催化剂,CH3CH2OH(g)的平衡浓度不变
C. 恒压下,充入一定量的Ar(g),平衡向逆反应方向移动
D. 恒容下,充入一定量的CH2===CH2(g),CH2===CH2(g)的平衡转化率增大
3. 在恒温恒容的密闭容器中发生反应:2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH<0,T ℃时,该反应的化学平衡常数为K。下列说法正确的是( )
A. 其他条件相同,升高温度降低正反应速率、提高逆反应速率
B. T ℃时,若C. 若容器内气体压强保持不变,该可逆反应达到化学平衡状态
D. 一定条件下,NH3能完全转化为CO(NH2)2
配套新练案
第9课时 影响化学平衡的因素
1. 某温度下,体积一定的密闭容器中进行如下反应:2X(g)+Y(g) Z(g)+W(s) ΔH>0。下列叙述正确的是( )
A. 在容器中加入氩气,反应速率增大
B. 加入少量W,逆反应速率增大
C. 升高温度,平衡常数增大
D. 若将容器的体积压缩,可增大单位体积内活化分子的百分数,有效碰撞次数增大
2. (2025·东莞市光正实验学校)在一密闭容器中发生反应:CO(g)+Cl2(g) COCl2(g) ΔH<0。当反应达到平衡时,下列措施能提高CO转化率的是( )
A. 降低温度 B. 充入少量的COCl2(g)
C. 加入适宜的催化剂 D. 将容器的容积增大至原来的2倍
3. 下列对平衡移动方向和现象判断正确的是( )
A. Cr2O+H2O2CrO+2H+,加水,平衡逆向移动,溶液黄色变浅
B. Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,加入Fe粉,平衡正向移动,溶液颜色加深
C. 2HI(g) H2(g)+I2(g),压缩容器体积,平衡不移动,气体颜色无变化
D. [Cu(H2O)4]2+(蓝色)+4Cl- [CuCl4]2-(黄色)+4H2O ΔH>0,升温,溶液由蓝色变为黄色
4. 能使反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是( )
A. 及时分离出NO2气体 B. 增大O2的浓度
C. 适当降低温度 D. 选择高效催化剂
5. (2025·广州协和学校)下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是( )
A. 将混合气中的氨气液化分离,有利于合成氨的反应
B. 用过量氮气与氢气反应可以提高氢气的转化率
C. 密闭容器中发生反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),增大压强时容器中颜色加深
D. 加压有利于SO2与O2反应生成SO3
6. 某温度下,在恒容密闭容器中SO2、O2、SO3建立化学平衡:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。改变下列条件对正、逆反应速率的影响不正确的是( )
A. 压缩容器体积 B. 通入O2 C. 使用(正)催化剂) D. 升高温度
7. (2025·广州市真光中学)在密闭容器中发生储氢反应:LaNi5(s)+3H2(g) LaNi5H6(s) ΔH<0。在一定温度下,达到平衡状态,测得氢气压强为2 MPa。下列说法不正确的是( )
A. 低温条件有利于该反应正向自发,利于储氢
B. 升高温度,v正增大,v逆增大,平衡逆向移动
C. 缩小容器的容积,平衡正向移动,重新达到平衡时H2的浓度减小
D. 向密闭容器中充入氢气,平衡正向移动,但平衡常数不变
8. 某温度下,密闭容器中发生反应:aX(g) bY(g)+cZ(g),达到平衡后,保持温度不变,将容器的容积压缩到原容积的一半,当达到新平衡时,物质Y和Z的浓度均是原来的1.8倍。则下列叙述正确的是( )
A. a>b+c
B. 压缩容器的容积时,v正增大,v逆减小
C. 达到新平衡时,物质X的转化率减小
D. 达到新平衡时,混合物中Z的质量分数增大
9. 已知:气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量叫键能。恒容密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH。有关数据如下:
化学键 H—H N—H N≡N
键能/(kJ/mol) 436 391 946
下列叙述正确的是( )
A. 2NH3(g)??N2(g)+3H2(g) ΔH=-92 kJ/mol
B. 当容器中压强不再变化时,反应到达平衡状态
C. 增大N2的浓度和使用催化剂均可提高H2的平衡转化率
D. 增大H2浓度可增大活化分子百分数,使反应速率增大
10. 利用“一碳化学”技术通过以下两个反应可有效实现工业制氢,为推进剂提供丰富的氢燃料。
a. CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247 kJ/mol
b. CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41 kJ/mol
若在某反应体系中H2的平衡含量随温度T的变化如图所示。
从化学平衡角度解释H2的平衡含量随温度T变化的原因:__________________________________ __________________________________________________________。
11. (2025·化州市第一中学)T ℃时,在2 L的恒容密闭容器中加入1.2 mol N2和2 mol H2模拟一定条件下工业固氮:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),体系中n(NH3)随时间的变化如图所示。
(1) 前2分钟内的平均反应速率v(NH3)=________mol/(L·min)。
(2) 有关工业固氮的说法正确的是________(填字母)。
A. 使用催化剂可提高反应物的转化率
B. 循环使用N2、H2可提高NH3的产率
C. 温度控制在500 ℃左右有利于反应向正方向进行
D. 增大压强有利于加快反应速率,所以压强越大越好
(3) T ℃时,该反应的平衡常数为________。
(4) 该反应达到平衡状态后,再次向容器中加入1.2 mol N2和2 mol H2,达到新的平衡状态时容器中NH3物质的量________(填“大于”“小于”或“等于”)1.6 mol。
第9课时 影响化学平衡的因素
基础辨析
(1) × (2) × (3) × (4) √ (5) √ (6) × (7) × (8) √
核心笔记
重难点1 1. 破坏 平衡 3. 浓度、压强和温度
重难点2 1. 变浅 变深 逆 正 重难点3 1. 减小 增大
重难点4 1. 吸热 放热
重难点6 1. 温度 压强 浓度 减弱这种改变 2. > = <
分类举题
例1 B 【解析】容积增大后,压强减小,X的浓度由0.5 mol/L减小到0.2 mol/L,说明平衡正向移动,则正反应为气体分子数增大的反应,即a+b<c,A错误,B正确;平衡正向移动,Y的转化率升高,C错误;平衡正向移动,Z的体积分数增大,D错误。
例2 C 【解析】烧瓶中气体颜色深浅与c(NO2)有关,由题图可知,(1)中烧瓶内c(NO2)最大,A错误;NH4Cl溶于水时,吸收热量,B错误;烧杯(1)的水中加入CaO,CaO与水反应生成Ca(OH)2并放出热量,(1)中温度高于(2)中温度,气体颜色加深,则反应2NO2??N2O4是放热反应,C正确;(1)中温度高于(2)中温度,且温度升高时,平衡2NO2??N2O4向逆反应方向移动,气体总物质的量增加,故(1)中烧瓶内气体的压强比(2)大,D错误。
例3 A 【解析】由图可知,t2时刻,改变条件,正、逆反应速率同等程度增大,平衡不移动,故改变条件为使用催化剂,A正确;t3时刻,改变条件,正、逆反应速率降低,且正反应速率降低更多,平衡向逆反应方向移动,该反应正反应是放热反应,温度降低,平衡向正反应方向移动,故不可能为降低温度,该条件应是减小压强,B错误;t5时刻,改变条件,正、逆反应速率都增大,且逆反应速率增大更多,平衡向逆反应方向移动,该反应为正反应是气体分子数减小的反应,若是增大压强,平衡应向正反应方向移动,该条件应是升高温度,C错误;t2时刻,使用催化剂,平衡不移动,X的转化率不变,t3时刻,减小压强,平衡向逆反应方向移动,X的转化率减小,t5时刻,升高温度,平衡向逆反应方向移动,X的转化率降低,故t3~t4时间内转化率不是最低,D错误。
例4 B 【解析】若溶液中Pb2+和Sn2+的浓度均为0.10 mol/L,则此时浓度商Q===1>K=0.2,则反应逆向进行,故选B。
质量评价
1. C 【解析】该反应为放热反应,降低温度,有利于反应向正反应方向进行,CO转化率提高,有利于CO的转化,符合化学平衡移动原理,A不符合题意;合成氨反应为N2+3H2??2NH3,该反应为气体分子数减少的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,有利于工业上合成氨,符合化学平衡移动原理,B不符合题意;使用催化剂,对化学平衡移动无影响,不符合化学平衡移动原理,C符合题意;乙醇与乙酸反应:CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O,增加稍过量乙醇,增加反应物浓度,平衡向正反应方向移动,有利于提高乙酸的利用率,符合平衡移动原理,D不符合题意。
2. D 【解析】当v正(H2O)=v逆(CH3CH2OH),正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,A正确;催化剂不改变平衡状态,加入催化剂,CH3CH2OH(g)的平衡浓度不变,B正确;恒压下,充入一定量的Ar(g),容器容积扩大,等同于减压,平衡逆向移动,C正确;恒容下,充入一定量的CH2===CH2(g),平衡正向移动,水蒸气的平衡转化率增大,CH2===CH2(g)的平衡转化率减小,D错误。
3. C 【解析】升高温度,正、逆反应速率都加快,A错误;T ℃时,平衡时的平衡常数K=,故若配套新练案
第9课时 影响化学平衡的因素
1. C 【解析】在容器中加入氩气,反应物浓度不变,反应速率不变,A错误;加入少量W,W是固体,浓度不变,反应速率不变,B错误;升高温度,平衡正向移动,K值变大,C正确;若将容器的体积压缩,可增大单位体积内活化分子数目,但活化分子百分数不变,有效碰撞次数增大,速率加快,D错误。
2. A 【解析】ΔH<0,为放热反应,降低温度平衡正向移动,提高CO转化率,A正确;充入少量的COCl2(g),增加生成物浓度,平衡逆向移动,降低CO转化率,B错误;加入适宜的催化剂只能改变反应速率不能改变转化率,C错误;将容器的容积增大至原来的2倍相当于减小压强,平衡逆向移动,降低CO转化率,D错误。
3. D 【解析】加水稀释,平衡正向移动,但由于各离子浓度变小,溶液黄色变浅,A错误;加入Fe粉与Fe3+反应,反应物浓度减小,平衡逆向移动,c[Fe(SCN)3]减小,溶液颜色变浅,B错误;压缩容器体积相当于增大压强,该反应前后气体分子数不变,则平衡不移动,但碘单质浓度大于原来平衡浓度,则气体颜色加深,C错误;其他条件不变时,升高温度平衡正向移动,生成物离子浓度增大,则溶液由蓝色变为黄色,D正确。
4. B 【解析】及时分离出NO2气体,生成物浓度减少,平衡正向移动,但是反应速率减慢,A错误;增大O2的浓度,反应物浓度增大,平衡正向移动,反应速率加快,B正确;适当降低温度,正逆反应速率都减慢,C错误;选择高效催化剂,正逆反应速率都加快,但是平衡不移动,D错误。
5. C 【解析】将混合气中的氨气液化分离,平衡正向移动,有利于合成氨的反应,能用勒夏特列原理来解释,A不符合题意;加入过量氮气,氮气与氢气反平衡正向移动,应可以提高氢气的转化率,能用勒夏特列原理来解释,B不符合题意;密闭容器中发生反应:H2(g)+I2(g)??2HI(g),增大压强,平衡不移动,容器中颜色加深,不能用勒夏特列原理来解释,C符合题意;加压,SO2与O2生成SO3的反应,平衡正向移动,能用勒夏特列原理来解释,D不符合题意。
6. A 【解析】压缩容器体积各物质的浓度均增大,正逆反应速率均增大,且正反应速率增大的程度大于逆反应速率,A错误;通入O2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,平衡正向移动,B正确;使用(正)催化剂能同等程度的增大正逆反应速率,C正确;升高温度正逆反应速率均增大,且逆反应速率增大的程度大于正反应速率增大的程度,平衡逆向移动,D正确。
7. C 【解析】该反应的正反应是气体分子数减小的放热反应,降低温度,平衡正向移动,有助于H2转化为LaNi5H6固体的形成,因此利于储氢,A正确;升高温度,v正增大,v逆也会增大,反应为放热反应,则升高温度,化学平衡逆向移动,B正确;维持温度不变,缩小容器的容积,平衡正向移动,但由K=可知,温度不变,K不变,所以重新达到平衡时H2的浓度不变,C错误;平衡常数只受温度影响,维持温度不变,向密闭容器中充入氢气,平衡正向移动,但平衡常数不变,D正确。
8. C 【解析】该反应达平衡后,保持温度不变,将容器容积压缩到原容积的一半,物质Y和Z的浓度变为原来的2倍,当达到新平衡时,物质Y和Z的浓度均是原来的1.8倍,说明平衡逆向移动,该反应是气体分子数增大的反应,a9. B 【解析】2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH=[6×391-3×436-946]kJ/mol=+92 kJ/mol,A错误;2NH3(g)??N2(g)+3H2(g)为气体分子数增加的反应,恒容密闭条件下压强会不断增大,当容器中压强不再变化时,反应到达平衡状态,B正确;使用催化剂不能提高H2的平衡转化率,C错误;增大H2浓度可增大单位体积内活化分子数,使反应速率增大,D错误。
10. 温度低于T2时,反应以a为主,升高温度平衡右移,H2的平衡含量增大;温度高于T2时,反应以b为主,升高温度平衡左移,H2的平衡含量减小。
11. (1) 0.112 5 (2) B (3) 6.25 (4) 大于
【解析】(1) 在前2 min内NH3的物质的量增加了0.45 mol,反应容器为2 L,则用NH3表示的反应速率v(NH3)==0.112 5 mol/(L·min)。(2) 使用催化剂对正、逆反应速率的影响相同,平衡不发生移动,因此不能提高反应物的转化率,A错误;循环使用N2、H2可使更多的反应物变为生成物,因此能够提高NH3的产率,B正确;该反应的正反应是放热反应,温度降低平衡正向移动,有利于反应正向进行,温度控制在500 ℃左右,是因为在该温度下催化剂的活性最大,反应速率较快,C错误;增大压强有利于加快反应速率,提高物质平衡转化率,但压强越大,对设备的材料承受的压力要求也越高,所以不是压强越大就越好,D错误。
(3) 根据题意列三段式:
T ℃时,该反应的平衡常数为=6.25。
(4) 该反应达到平衡状态后容器中NH3物质的量为0.8 mol,再向容器中加入1.2 mol N2和2 mol H2,假设放在另一个2 L恒容密闭容器中,在T ℃反应达到平衡后再与原容器合并成一个4 L密闭容器(平衡不移动,容器内NH3物质的量为1.6 mol),再压缩容器体积至2 L(平衡会正向移动),故达到新的平衡状态时容器中NH3物质的量大于1.6 mol。(共55张PPT)
第二章
化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第9课时 影响化学平衡的因素
目 标 导 航
学习目标 知识网络
1. 掌握浓度、温度、压强等条件对化学平衡的影响,理解浓度商与平衡常数的大小关系。 2. 能根据化学平衡移动的基本图像,理解化学平衡移动规律。 3. 了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究中的重要作用。
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
(1) 在一定条件下,合成氨反应达到平衡,增大氮气的浓度,氮气的转化率增大( )
(2) 化学平衡发生移动,反应速率一定改变;反应速率改变,化学平衡一定发生移动( )
(3) 平衡时,其他条件不变,分离出固体生成物,平衡正向移动( )
基 础 辨 析
×
×
×
√
√
(8) 向盛有5 mL 0.005 mol/L FeCl3溶液的试管中加入5 mL 0.015 mol/L KSCN溶液,再加入少量铁粉,振荡,观察溶液颜色变化,探究反应物浓度影响化学平衡( )
基 础 辨 析
×
×
√
核心笔记
1. 化学平衡的移动
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________,平衡体系的物质组成也会随着改变,直至达到新的________状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫作化学平衡的移动。
2. 化学平衡的移动示意图
3. 改变的反应条件
通常有____________________。
化学平衡的移动
1
破坏
平衡
浓度、压强和温度
1. 实验探究浓度对化学平衡的影响
浓度对化学平衡移动的影响
2
变浅
变深
逆
正
2. 增大反应物浓度与平衡移动的关系图像
H2的体积分数变小;正反应速率和逆反应速率都变大,速率-时间(v-t)图像如图所示。
3. 浓度对平衡的影响只适用于溶液和气体
4. 利用化学平衡常数K与浓度商Q判断化学平衡移动的方向
1. 实验探究压强对化学平衡的影响
压强对化学平衡移动的影响
3
减小
增大
2. 压强与平衡移动的关系图像
平衡逆向(向气体分子数增大的方向)移动。速率-时间(v-t)图像如图所示。
3. 对于有气体参加的可逆反应,压强对平衡移动的影响实际上是浓度对平衡移动的影响;无气体参加的可逆反应,由于改变压强不能改变化学反应速率,故改变压强不能使无气体参加反应的化学平衡发生移动。
4. “无关气体”(指不与原平衡体系中各物质反应的气体)对化学平衡的影响
1. 实验探究温度对化学平衡移动的影响
温度对化学平衡移动的影响
4
吸热
放热
2. 温度与平衡移动的关系图像
(1) 对于放热反应:温度升高,正、逆反应速率都增大,但K变小,平衡逆向移动。速率-时间(v-t)图像如图所示。
(2) 对于放热反应:温度降低,正、逆反应速率都减小,但K变小,平衡正向移动。速率-时间(v-t)图像如图所示。
1. 催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,因此它对化学平衡的移动无影响,即催化剂不能改变达到平衡状态时反应混合物的组成,但使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间。
催化剂不影响化学平衡移动
5
1. 勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个因素(如______、______及参加反应物质的______),平衡将向着能够______________的方向移动。
2. 平衡移动的实质:条件的变化打破了正、逆反应速率的关系。
勒夏特列原理(平衡移动原理)
6
速率关系 平衡移动方向
v正____v逆 正向移动
v正____v逆 不移动
v正____v逆 逆向移动
温度
压强
浓度
减弱这种改变
>
=
<
分类举题
类型1 浓度与压强对化学平衡移动的影响
1
【解析】 容积增大后,压强减小,X的浓度由0.5 mol/L减小到0.2 mol/L,说明平衡正向移动,则正反应为气体分子数增大的反应,即a+b<c,A错误,B正确;平衡正向移动,Y的转化率升高,C错误;平衡正向移动,Z的体积分数增大,D错误。
A. a+b>c B. 平衡正向移动
C. Y的转化率降低 D. Z的体积分数减小
B
类型2 温度对化学平衡移动的影响
如图所示,将充满NO2和N2O4混合气体的三只烧瓶关闭弹簧夹后,分别置于盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中。下列叙述正确的是( )
2
C
类型3 化学平衡移动基本图像
3
A. t2时加入了催化剂 B. t3时降低了温度
C. t5时增大了压强 D. t3~t4时间内转化率最低
A
【解析】 由图可知,t2时刻,改变条件,正、逆反应速率同等程度增大,平衡不移动,故改变条件为使用催化剂,A正确;t3时刻,改变条件,正、逆反应速率降低,且正反应速率降低更多,平衡向逆反应方向移动,该反应正反应是放热反应,温度降低,平衡向正反应方向移动,故不可能为降低温度,该条件应是减小压强,B错误;t5时刻,改变条件,正、逆反应速率都增大,且逆反应速率增大更多,平衡向逆反应方向移动,该反应为正反应是气体分子数减小的反应,若是增大压强,平衡应向正反应方向移动,该条件应是升高温度,C错误;t2时刻,使用催化剂,平衡不移动,X的转化率不变,t3时刻,减小压强,平衡向逆反应方向移动,X的转化率减小,t5时刻,升高温度,平衡向逆反应方向移动,X的转化率降低,故t3~t4时间内转化率不是最低,D错误。
类型4 利用K与Q判断反应进行的方向
4
A. 正向进行 B. 逆向进行
C. 处于平衡状态 D. 无法判断
B
质量评价
1. 下列事实不能用平衡移动原理解释的是( )
B. 增大压强,有利于工业上氨的合成
C. 工业上SO2与O2合成SO3时加入催化剂
D. 乙醇与乙酸生成乙酸乙酯时常加入稍过量的乙醇
C
A. 当v正(H2O)=v逆(CH3CH2OH),反应达到平衡状态
B. 加入催化剂,CH3CH2OH(g)的平衡浓度不变
C. 恒压下,充入一定量的Ar(g),平衡向逆反应方向移动
D. 恒容下,充入一定量的CH2=====CH2(g),CH2=====CH2(g)的平衡转化率增大
【解析】 当v正(H2O)=v逆(CH3CH2OH),正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,A正确;催化剂不改变平衡状态,加入催化剂,CH3CH2OH(g)的平衡浓度不变,B正确;恒压下,充入一定量的Ar(g),容器容积扩大,等同于减压,平衡逆向移动,C正确;恒容下,充入一定量的CH2=====CH2(g),平衡正向移动,水蒸气的平衡转化率增大,CH2=====CH2(g)的平衡转化率减小,D错误。
D
C
配套新练案
A. 在容器中加入氩气,反应速率增大
B. 加入少量W,逆反应速率增大
C. 升高温度,平衡常数增大
D. 若将容器的体积压缩,可增大单位体积内活化分子的百分数,有效碰撞次数增大
C
【解析】 在容器中加入氩气,反应物浓度不变,反应速率不变,A错误;加入少量W,W是固体,浓度不变,反应速率不变,B错误;升高温度,平衡正向移动,K值变大,C正确;若将容器的体积压缩,可增大单位体积内活化分子数目,但活化分子百分数不变,有效碰撞次数增大,速率加快,D错误。
A. 降低温度 B. 充入少量的COCl2(g)
C. 加入适宜的催化剂 D. 将容器的容积增大至原来的2倍
【解析】 ΔH<0,为放热反应,降低温度平衡正向移动,提高CO转化率,A正确;充入少量的COCl2(g),增加生成物浓度,平衡逆向移动,降低CO转化率,B错误;加入适宜的催化剂只能改变反应速率不能改变转化率,C错误;将容器的容积增大至原来的2倍相当于减小压强,平衡逆向移动,降低CO转化率,D错误。
A
3. 下列对平衡移动方向和现象判断正确的是( )
D
【解析】 加水稀释,平衡正向移动,但由于各离子浓度变小,溶液黄色变浅,A错误;加入Fe粉与Fe3+反应,反应物浓度减小,平衡逆向移动,c[Fe(SCN)3]减小,溶液颜色变浅,B错误;压缩容器体积相当于增大压强,该反应前后气体分子数不变,则平衡不移动,但碘单质浓度大于原来平衡浓度,则气体颜色加深,C错误;其他条件不变时,升高温度平衡正向移动,生成物离子浓度增大,则溶液由蓝色变为黄色,D正确。
A. 及时分离出NO2气体 B. 增大O2的浓度
C. 适当降低温度 D. 选择高效催化剂
【解析】 及时分离出NO2气体,生成物浓度减少,平衡正向移动,但是反应速率减慢,A错误;增大O2的浓度,反应物浓度增大,平衡正向移动,反应速率加快,B正确;适当降低温度,正逆反应速率都减慢,C错误;选择高效催化剂,正逆反应速率都加快,但是平衡不移动,D错误。
B
5. (2025·广州协和学校)下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是( )
A. 将混合气中的氨气液化分离,有利于合成氨的反应
B. 用过量氮气与氢气反应可以提高氢气的转化率
D. 加压有利于SO2与O2反应生成SO3
C
A
【解析】 压缩容器体积各物质的浓度均增大,正逆反应速率均增大,且正反应速率增大的程度大于逆反应速率,A错误;通入O2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,平衡正向移动,B正确;使用(正)催化剂能同等程度的增大正逆反应速率,C正确;升高温度正逆反应速率均增大,且逆反应速率增大的程度大于正反应速率增大的程度,平衡逆向移动,D正确。
A. 低温条件有利于该反应正向自发,利于储氢
B. 升高温度,v正增大,v逆增大,平衡逆向移动
C. 缩小容器的容积,平衡正向移动,重新达到平衡时H2的浓度减小
D. 向密闭容器中充入氢气,平衡正向移动,但平衡常数不变
C
A. a>b+c
B. 压缩容器的容积时,v正增大,v逆减小
C. 达到新平衡时,物质X的转化率减小
D. 达到新平衡时,混合物中Z的质量分数增大
C
【解析】 该反应达平衡后,保持温度不变,将容器容积压缩到原容积的一半,物质Y和Z的浓度变为原来的2倍,当达到新平衡时,物质Y和Z的浓度均是原来的1.8倍,说明平衡逆向移动,该反应是气体分子数增大的反应,aB
10. 利用“一碳化学”技术通过以下两个反应可有效实现工业制氢,为推进剂提供丰富的氢燃料。
a. CH4(g)+CO2(g)=====2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247 kJ/mol
b. CO(g)+H2O(g)=====CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41 kJ/mol
若在某反应体系中H2的平衡含量随温度T的变化如图所示。
从化学平衡角度解释H2的平衡含量随温度T变化的原因:__________________ ______________________________________________________________________________________________________________________。
温度低于T2时,反应以a为主,升高温度平衡右移,H2的平衡含量增大;温度高于T2时,反应以b为主,升高温度平衡左移,H2的平衡含量减小
(1) 前2分钟内的平均反应速率v(NH3)=______________ mol/(L·min)。
(2) 有关工业固氮的说法正确的是____(填字母)。
A. 使用催化剂可提高反应物的转化率
B. 循环使用N2、H2可提高NH3的产率
C. 温度控制在500 ℃左右有利于反应向正方向进行
D. 增大压强有利于加快反应速率,所以压强越大越好
(3) T ℃时,该反应的平衡常数为__________。
(4) 该反应达到平衡状态后,再次向容器中加入1.2 mol N2和2 mol H2,达到新的平衡状态时容器中NH3物质的量_____(填“大于”“小于”或“等于”)1.6 mol。
0.112 5
B
6.25
大于
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