第4课时 化学平衡常数
【学习目标】
1.知道化学平衡常数的含义，会根据化学反应书写化学平衡常数表达式。
2.能够利用化学平衡常数进行简单的计算。
一 化学平衡常数
【新知导学】
1．NO2、N2O4的相互转化是一个可逆反应：2NO2(g)
N2O4(g)。在25
℃时，如果用不同起始浓度的NO2或N2O4进行反应，平衡后得到以下实验数据。
(1)请根据表中已知数据填写空格：
起始浓度/mol·L－1
平衡浓度/mol·L－1
平衡浓度关系
c(NO2)
c(N2O4)
c(NO2)
c(N2O4)
2.00×10－2
0
6.32×10－3
6.84×10－3
3.00×10－2
0
8.00×10－3
1.10×10－2
0
2.00×10－2
9.46×10－3
1.53×10－2
0
0.100
2.28×10－2
8.86×10－2
请总结归纳平衡时反应物和生成物的物质的量浓度之间的定量关系：
________________________________________________________________________。
(2)化学平衡常数
①概念：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，
________________________________________________________________________________的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数，用K表示)。
②表达式：对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到平衡时，K＝________________________。
2．下表为25
℃时，卤化氢生成反应的平衡常数：
化学方程式
平衡常数K
F2＋H2??2HF
6.5×1095
Cl2＋H2??2HCl
2.57×1033
Br2＋H2??2HBr
1.91×1019
I2＋H2??2HI
8.67×102
请比较表中K值的相对大小，说明平衡常数的意义：
平衡常数的大小反映了化学反应进行的________(也叫____________)。
K值越大，表示反应进行得越________，反应物转化率越____；
K值越小，表示反应进行得越________，反应物转化率越____。
3．下表为N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)的平衡常数与温度的关系：
T/K
373
473
573
673
773
K
3.35×109
1.00×107
2.45×105
1.88×104
2.99×103
由上表数据分析可知：
(1)温度升高，K值减小，则正反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)温度升高，K值增大，则正反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
【归纳总结】
1.化学平衡常数表达式的书写
(1)在平衡常数表达式中，水(液态)的浓度、固体物质的浓度不写。
例如：C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g)
K＝________________________；
FeO(s)＋CO(g)
Fe(s)＋CO2(g) K＝________________。
(2)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。
例如：N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)的平衡常数为K1，N2(g)＋H2(g)
NH3(g)的平衡常数为K2，NH3(g)
N2(g)＋H2(g)的平衡常数为K3。
写出K1和K2的关系式：________________；
写出K2和K3的关系式：________________；
写出K1和K3的关系式：________________。
2．化学平衡常数的应用
(1)判断反应进行的方向
①Q____K 反应正向进行；
②Q____K 反应处于平衡；
③Q____K 反应逆向进行。
(2)判断反应的热效应
3．化学平衡常数的影响因素
对于给定的反应，化学平衡常数只受________影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
【活学活用】
1．对于反应C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g) ΔH>0，下列有关说法正确的是( )
A．平衡常数表达式为K＝
B．增大体系压强，平衡常数K不发生变化
C．升高体系温度，平衡常数K减小
D．增加C(s)的量，平衡正向移动
2．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示：
T/℃
700
800
830
1
000
1
200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝____________。
(2)该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________℃。该温度下加入1
mol
CO2(g)和1
mol
H2(g)，充分反应，达到平衡时，CO2的转化率为________。
(4)在800
℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2
mol·L－1，c(H2)为1.5
mol·L－1，c(CO)为1
mol·L－1，c(H2O)为3
mol·L－1，则正、逆反应速率的比较为v正________v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。
二 化学平衡常数的有关计算
【新知导学】
1．已知可逆反应NO2(g)＋SO2(g)
SO3(g)＋NO(g) ΔH>0。在一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应，达平衡时NO2与SO2的体积比为1∶6，则平衡常数K是________。
2．已知某个指定反应物的转化率为
×100%
(1)在某温度下，将H2和I2各0.10
mol的气体混合物充入10
L的密闭容器中，充分反应，达到下列平衡：H2(g)＋I2(g)
2HI(g)，K＝0.25。则氢气的转化率是__________________。
(2)在容积可变的密闭容器中，2
mol
N2和8
mol
H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数是________。
【归纳总结】
化学平衡的计算模式及解题思路
(1)计算模式
aA(g)
＋
bB(g)
cC(g)＋dD(g)
c(初)(mol·L－1)
n1
n2
0
0
Δc(mol·L－1)
n1x
n1x
n1x
n1x
c(平)(mol·L－1)
n1(1－x)
n2－n1x
n1x
n1x
(2)解题思路
①巧设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。
②确定三个量：根据反应物、生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按(1)中“模式”列表。
③解题设问题：明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，得出题目答案。
【活学活用】
3．可逆反应CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)在密闭容器中建立了平衡。当温度为749
K时，K＝，则：
(1)当CO和H2O的起始浓度均为2
mol·L－1时，CO的转化率为________。
(2)当CO的起始浓度仍为2
mol·L－1，H2O的起始浓度为6
mol·L－1时，CO的转化率为________。
4．工业合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)，设在容积为2.0
L的密闭容器中充入
0.60
mol
N2(g)和1.60
mol
H2(g)，反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为。试计算：
(1)该条件下N2的平衡转化率为________。
(2)该条件下反应2NH3(g)
N2(g)＋3H2(g)的平衡常数为________。
【学习小结】
【达标检测】
1．下列关于化学平衡常数的叙述正确的是( )
A．化学平衡常数表示反应进行的程度，与温度无关
B．两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数均不变
C．化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值
D．温度一定，对于给定的化学反应，正逆反应的平衡常数互为倒数
2．某温度时，反应SO2(g)＋O2(g)
SO3(g)的平衡常数K＝50。在同一温度下，反应2SO3(g)??2SO2(g)＋O2(g)的平衡常数K1应为( )
A．2
500
B．100
C．4×10－4
D．2×10－2
3．汽车尾气净化中的一个反应如下：NO(g)＋CO(g)
N2(g)＋CO2(g) ΔH＝－373.4
kJ·mol－1，在恒容的密闭容器中，反应达平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是( )
4．在淀粉 KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)
I(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示：
T/℃
5
15
25
35
50
K
1
100
841
689
533
409
下列说法正确的是( )
A．反应I2(aq)＋I－(aq)
I(aq)的ΔH>0
B．其他条件不变，升高温度，溶液中c(I)减小
C．该反应的平衡常数表达式为K＝
D．25
℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K大于689
5．硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0。某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。根据图示回答下列问题：
(1)反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝__________，升高温度，K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)①将2.0
mol
SO2和1.0
mol
O2置于10
L密闭容器中，反应达到平衡后，体系总压强为0.10
MPa。该反应的平衡常数等于________。
②平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)________(填“>”“<”或“＝”)K(B)。
答案精析
一
新知导学
1．(1)(从左到右，从上到下)1.08 1.71×102 1.38 1.72×102 1.62 1.71×102 3.89 1.70×102 在一定温度下，生成物平衡浓度与反应物平衡浓度的平方之比近似为一常数 (2)①生成物浓度以化学计量数为指数的幂的乘积与反应物浓度以化学计量数为指数的幂的乘积 ②
2．程度 反应的限度 完全 大 不完全 小
3．(1)放热 (2)吸热
归纳总结
1．(1) (2)K1＝K22 K2·K3＝1 K1·K23＝1
2．(1)①< ②＝ ③>
3．温度
活学活用
1．B [固态浓度为“常数”，视为“1”，不需写入平衡常数表达式，A项错误；K只与温度有关，因此增大体系压强，平衡常数K不发生变化，B项正确；升温该反应正向进行，K增大，C项错误；增加C(s)的量，平衡不移动，D项错误。]
2．(1) (2)吸热 (3)830 50% (4)＜
解析 (2)温度越高，K值越大，说明升温平衡正向移动，正向为吸热反应。
(3)由题意可得K＝1，查表可知温度为830
℃。设反应了的CO2为x
mol，则消耗掉的H2为x
mol，生成的CO和H2O均是x
mol(体积为V
L)，则
K＝＝1，整理得x＝0.5。
则CO2的转化率为50%。
(4)Q＝＝＝1＞0.9，
所以v正＜v逆。
二
新知导学
1.
解析 设NO2的物质的量为1
mol，则SO2的物质的量为2
mol，参加反应的NO2的物质的量为x
mol。
NO2(g)＋SO2(g)
SO3(g)＋NO(g)
起始量(mol)
1
2
0
0
转化量(mol)
x
x
x
x
平衡时(mol)
1－x
2－x
x
x
由题意可知＝，解得x＝0.8。
K＝＝＝。
2．(1)20%
解析 设氢气的转化率为x。
H2(g) ＋
I2(g) ?? 2HI(g)
起始浓度(mol·L－1)
0.01
0.01
0
变化浓度(mol·L－1)
0.01x
0.01x
0.02x
平衡浓度(mol·L－1)
0.01－0.01x
0.01－0.01x
0.02x
K＝＝＝0.25
x＝20%。
(2)15.4%
解析 N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)
起始量(mol)
2
8
0
转化量(mol)
2
平衡时(mol)
6
所以平衡时氮气的体积分数＝×100%＝15.4%。
活学活用
3．(1)60% (2)85%
解析 (1)设CO转化的物质的量浓度为x
mol·L－1，
CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)
2
2
0
0
x
x
x
x
2－x
2－x
x
x
K＝＝，解得：x＝1.2
CO的转化率：×100%＝60%。
(2)设CO转化的物质的量浓度为y
mol·L－1，
CO(g)
＋
H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)
起始(mol·L－1)
2
6
0
0
转化(mol·L－1)
y
y
y
y
平衡(mol·L－1)
2－y
6－y
y
y
K＝＝，解得：y≈1.7
CO的转化率：×100%＝85%。
4．(1)66.7% (2)0.005
解析 设N2转化的物质的量浓度为x
mol·L－1，
N2 ＋ 3H22NH3
起始浓度(mol·L－1)
0.3
0.8
0
转化浓度(mol·L－1)
x
3x
2x
平衡浓度(mol·L－1)
0.3－x
0.8－3x
2x
所以＝，
解得x＝0.2，
N2的转化率为×100%≈66.7%。
反应2NH3(g)??N2(g)＋3H2(g)的平衡常数
K＝＝＝0.005。
达标检测 提升技能
1．D [一个确定的化学反应，其化学平衡常数只与反应体系的温度有关。]
2．C [K＝，K1＝，K1＝＝4×10－4。]
3．C [该反应的正方向为气体分子数减小的放热反应，升高温度，平衡逆向移动，生成物浓度减小，反应物浓度增大，平衡常数减小，A选项错误；同理升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率减小，B选项错误；平衡常数只与温度有关，C选项正确；增加氮气的物质的量，平衡逆向移动，NO的转化率减小，D选项错误。]
4．B [根据题中提供的数据知温度升高，平衡常数减小，则平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，故正反应为放热反应，ΔH<0，A错；其他条件不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，溶液中c(I)减小，B对；该反应的平衡常数表达式为K＝，C错；平衡常数只与温度有关，25
℃时，向溶液中加入少量KI固体，虽然平衡向正方向移动，但平衡常数不变，D错。]
5．(1) 减小 (2)①800 ②＝
解析 (1)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即平衡向左移动，故K值减小。
(2)①由图可知，0.10
MPa时：c(SO2)＝2.0
mol×(1－0.80)÷10
L＝0.04
mol·L－1，c(O2)＝(1.0
mol－1.6
mol×)÷10
L＝0.02
mol·L－1，c(SO3)＝1.6
mol÷10
L＝0.16
mol·L－1，K＝＝＝800。
②由A到B，温度不变，只增大压强，K值不变。第2课时 影响化学平衡移动的因素(一)
浓度、压强对化学平衡移动的影响
【学习目标】
1.通过外界条件对可逆反应速率的影响，掌握化学平衡移动的内在因素。
2.通过实验探究，讨论分析浓度、压强影响平衡移动的规律。
一 化学平衡状态的移动
【新知导学】
1．在一定条件下，把1
mol
N2和3
mol
H2充入一密闭容器中发生反应N2＋3H22NH3，一段时间后达到平衡。在某一时刻，保持容器容积不变，充入N2，此时，c(N2)________，v正________，c(NH3)________，v逆________，随着反应的进行，c(N2)__________，v正__________，c(NH3)________，v逆________，最终________。
2．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________、气体反应的________、________等)，化学平衡状态被破坏(正、逆反应速率不再相等)，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。
3．化学平衡移动可表示为
【归纳总结】
化学平衡移动方向的判断
条件改变
【活学活用】
1．试根据下列图像判断化学平衡移动的方向。
二 浓度对化学平衡移动的影响
【新知导学】
1．按表中实验操作步骤完成实验，观察实验现象，将有关实验现象及其结论填入表中：
实验原理
Cr2O＋H2O2CrO＋2H＋橙色
黄色
实验步骤
实验现象
实验结论
2.按表中实验操作步骤完成实验，观察实验现象，将有关实验现象及其结论填入表中：
实验原理
Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色)
实验(1)步骤
实验现象
实验(2)步骤
向试管①中滴加0．01
mol·L－1NaOH溶液
向试管②中滴加0．01
mol·L－1NaOH溶液
实验现象
实验结论
对可逆反应Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，分别增大c(Fe3＋)和c(SCN－)后，化学平衡均向____________________________________________
3.已知反应mA(g)＋nB(g)
pC(g) ΔH<0，m＋n
回答下列问题：
改变条件
平衡移动方向
①
增大反应物A或B的浓度
向________方向移动
②
减小生成物C的浓度
向________方向移动
③
增大生成物C的浓度
向________方向移动
④
减小反应物A或B的浓度
向________方向移动
【归纳总结】
浓度对化学平衡移动的影响
当其他条件不变时：
(1)c(反应物)增大或c(生成物)减小，平衡向________方向移动。
(2)c(反应物)减小或c(生成物)增大，平衡向________方向移动。
注意 若改变固体或纯液体反应物的用量，化学反应速率不变，平衡不移动。
【活学活用】
2．在K2Cr2O7溶液中存在下列平衡：2CrO(黄色)＋2H＋Cr2O(橙色)＋H2O中，溶液颜色介于黄色和橙色之间，今欲使溶液颜色变浅，可以在溶液中加入( )
①H＋ ②OH－ ③K＋ ④H2O
A．①③
B．②④
C．①④
D．②③
3．在体积一定的恒温密闭容器中加入等物质的量的X、Y，进行如下可逆反应：X(g)＋Y(g)
Z(g)＋W(s) ΔH＞0。下列叙述正确的是( )
A．若继续充入X，平衡向正反应方向移动，Y的转化率增大
B．若继续充入Z，平衡逆向移动，Z的体积分数减小
C．若移走部分W，平衡正向移动
D．平衡后移走X，上述反应的ΔH减小
三 压强对化学平衡移动的影响
【新知导学】
1．在一定条件下，把2
mol
SO2和1
mol
O2充入一密闭容器中，发生反应2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g)，一段时间后达到平衡，在某一时刻，使容器容积缩小，此时c(SO2)、c(O2)、c(SO3)都________，所以v正、v逆也都________，但由于反应物浓度和生成物浓度增大的幅度不一样，所以v正、v逆增大的幅度也不一样，其中反应物浓度增大的幅度更大，致使v正____v逆，平衡向________方向移动。
如下图所示：
图1压强的变化是______，图2压强的变化是________。
2．对于反应I2(g)＋H2(g)
2HI(g)，此反应的特点是反应前后气体分子数不变，若改变压强(即压缩体积或扩大体积)，反应物浓度和生成物浓度改变的程度________，所以v正和v逆改变的程度________，使v正____v逆，平衡不移动。
【归纳总结】
压强对化学平衡移动的影响
当其他条件不变时：
(1)若为体积不等的反应
增大压强，平衡向________________的方向移动；
减小压强，平衡向________________的方向移动。
(2)若为等体积反应
改变压强，平衡________。
注意 ①恒容时，通入稀有气体，压强增大，平衡不移动；恒压时，通入稀有气体，体积增大，平衡向气体体积增大的方向移动。
②在恒容容器中，改变其中一种物质的浓度时，必然同时引起压强的改变，但判断平衡移动的方向时，应以浓度的影响进行分析。
③同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
【活学活用】
4．一定温度下，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的物质的量 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
5．已知反应mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)，当反应达到平衡后，改变压强，其反应速率的变化曲线分别如图所示。
回答下列问题：
(1)①表示改变压强的方式是________压强(填“增大”“减小”，下同)，化学平衡________移动(填“正向”“逆向”“不”，下同)，m＋n__________p＋q(填“＞”“＜”或“＝”，下同)。
(2)②表示改变压强的方式是________压强，化学平衡________移动，m＋n________p＋q。
(3)③表示改变压强的方式是________压强，化学平衡________移动，m＋n________p＋q。
【学习小结】
判断移动方向←化学平衡移动—
【达标检测】
1．可以作为判断化学平衡发生移动的标志是( )
A．反应混合物各组分的浓度发生改变
B．正、逆反应速率发生改变
C．反应物的转化率发生改变
D．反应混合物的浓度发生改变
2．下列对化学平衡移动的分析中，不正确的是( )
①已达到平衡的反应C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g)，当增加反应物物质的量时，平衡一定向正反应方向移动 ②已达到平衡的反应N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)，当增大N2的浓度时，平衡向正反应方向移动，N2的转化率一定增大 ③有气体参加的反应达到平衡时，若减小反应器容积时，平衡一定向气体体积增大的方向移动 ④有气体参加的反应达到平衡时，在恒压反应器中充入稀有气体，平衡一定不移动
A．①④
B．①②③
C．②③④
D．①②③④
3．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( )
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，充入氮气 ④保持压强不变，充入氮气
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
4．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来容积的一半，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．可逆反应的化学方程式的化学计量数：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
5．(1)在密闭容器中进行如下反应：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，平衡________，c(CO2)________。
②缩小反应容器的容积，保持温度不变，则平衡__________________，c(CO2)________。
③保持反应容器的容积和温度不变，通入N2，则平衡________，c(CO2)________。
(2)现有三个体积相等的定容密闭容器，都进行下列反应：CO2(g)＋H2(g)
H2O(g)＋CO(g)。反应所处的温度相同，但起始浓度不同，其中起始时各物质的物质的量如下表：
CO2
H2
H2O
CO
甲
a
mol
a
mol
0
0
乙
a
mol
2a
mol
0
0
丙
a
mol
a
mol
a
mol
0
达到平衡时，CO的物质的量由大到小的顺序是____________________。
答案精析
一
新知导学
1．增大 增大 不变 不变 减小 减小 增大 增大 v正＝v逆
2．浓度 压强 温度
归纳总结
正反应 逆反应
活学活用
1．①向正反应方向移动；②向逆反应方向移动；③平衡不移动。
二
新知导学
1．(从左到右，从上到下)橙黄色变为橙色 橙黄色变为黄色 c(H＋)增大，平衡向逆反应方向移动 NaOH溶液使c(H＋)变小，平衡向正反应方向移动
2．(从左到右，从上到下)溶液颜色变深 溶液颜色变深 溶液颜色变浅 溶液颜色变浅 正反应方向移动；滴加NaOH溶液，由于3OH－＋Fe3＋===Fe(OH)3↓，减小了Fe3＋的浓度，化学平衡向逆反应方向移动
3．正反应 正反应 逆反应 逆反应
归纳总结
(1)正反应 (2)逆反应
活学活用
2．B [平衡向右移动，颜色变深，而向左移动，颜色变浅。加入OH－，中和H＋，c(H＋)减小，平衡左移，颜色变浅；而加入水，溶液体积增大，浓度减小，颜色变浅。而c(K＋)的变化，不影响平衡移动。]
3．A [通入Z，平衡逆向移动，Z的体积分数增大，B项错；W为固体，改变其用量，平衡不移动，C项错误；ΔH只与化学方程式中的化学计量数及状态有关，与实际参加反应的反应物的量无关，D项错误。]
三
新知导学
1．增大 增大 > 正反应 增大 减小
2．相同 相同 ＝
归纳总结
(1)气体体积减小 气体体积增大 (2)不移动
活学活用
4．A [①，C是固体，其浓度为常数，改变它的量平衡不移动；该反应为气体体积不相等的反应，②保持容器容积不变，充入N2，由于c(H2O)、c(CO)、c(H2)都不变，所以平衡不移动；③缩小容器容积，压强增大，平衡左移；④保持压强不变，充入N2，容器容积扩大，平衡右移。]
5．(1)增大 逆向 ＜ (2)减小 正向 ＜ (3)减小 不 ＝
解析 (1)图像①改变压强后，v′正、v′逆都增大，故改变压强的方式是增大压强；v′正小于v′逆，平衡向逆反应方向移动；增大压强向气体体积减小的方向移动，故逆反应方向是气体体积减小的方向，即m＋n＜p＋q。
(2)图像②改变压强后，v′正、v′逆都减小，故改变压强的方式是减小压强；v′正大于v′逆，平衡向正反应方向移动；减小压强向气体体积增大的方向移动，故正反应方向是气体体积增加的方向，即m＋n＜p＋q。
(3)图像③改变压强后，v′正、v′逆都减小，故改变压强的方式是减小压强；v′正、v′逆同等倍数的减小，化学平衡不移动，气体体积反应前后相等，即m＋n＝p＋q。
达标检测 提升技能
1．C [化学平衡移动的标志是反应混合物各组分的含量发生改变和反应物的转化率发生改变。如果改变一个条件，反应的正、逆反应速率会发生改变，若正、逆反应速率仍相等，则化学平衡不发生移动，若正、逆反应速率不相等，则化学平衡将会发生移动。如果改变一个条件，反应混合物的浓度会发生改变，如对气体体积不变的可逆反应，当改变压强时会改变浓度，但正、逆反应速率仍相等，其化学平衡不发生移动；如对气体体积发生改变的可逆反应，当改变压强时会改变浓度，使正、逆反应速率不相等，其化学平衡会发生移动。]
2．D [本题考查影响化学平衡移动方向的因素及影响规律。增加C(s)的物质的量，由于浓度未变，平衡不移动，①错；对于多种物质参加的可逆反应，增大某一反应物的浓度，平衡右移，其他物质的转化率增大，而此物质的转化率减小，②错；对于有气体参加的非等体的可逆反应，缩小容器体积，压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，③错；在恒压容器中充入稀有气体，各物质浓度减小，若是非等体积反应，则平衡会发生移动，④错。]
3．B [通入SO2后，发生反应2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，相当于减小了生成物的浓度，平衡将向正反应方向移动，①不符合题意；固体量的多少不影响平衡的移动，则移走部分NH4HS固体不能使平衡发生移动，②符合题意；恒容时，充入不与体系中各物质反应的其他物质，原平衡体系中各物质的浓度不变，平衡不移动，③符合题意；充入不与体系中各物质反应的其他物质，此时体系的分子数增加，要保持恒压，容器体积必须增大，原平衡体系中各物质的浓度将减小，平衡将向气体体积增大的方向移动，④不符合题意。]
4．C [体积缩小，假设平衡不移动，则Y和Z的浓度应该为原来的2倍，而现为1.8倍，则表明平衡向逆反应方向移动，压强增大，v正、v逆均增大，且v逆＞v正，向Y、Z消耗的方向即逆反应方向移动，则b＋c＞a；X的转化率减小；混合物中Z的质量分数减小。]
5．(1)①不移动 不变 ②向左移动 增大 ③不移动 不变 (2)乙>甲>丙
解析 (1)①碳为固体，增加碳，反应速率不变，平衡不移动，c(CO2)不变；②温度不变，缩小体积，压强增大，平衡逆向移动，c(CO2)增大；③温度、体积不变，通入N2，反应物浓度不变，平衡不移动，c(CO2)不变。
(2)将乙、丙都和甲对比，即将甲作为参照物。乙和甲对比，增加了H2的浓度，平衡正向移动，乙中生成的CO的物质的量大于甲中生成的CO的物质的量；丙和甲对比，增加了生成物H2O(g)的浓度，促使平衡向逆反应方向移动，这样丙中CO的物质的量将小于甲中CO的物质的量。第3课时 影响化学平衡移动的因素(二)
温度、催化剂对化学平衡移动的影响
【学习目标】
1.通过温度对可逆反应速率的影响，理解并掌握温度影响化学平衡移动的规律。
2.了解催化剂影响化学反应速率的实质，并进一步探讨对化学平衡的影响，从而了解催化剂在化工生产中的应用。
一 温度对化学平衡移动的影响
【新知导学】
1．按表中实验步骤要求完成实验，观察实验现象，填写下表：
实验原理
ΔH＝－56.9
kJ·mol－1 红棕色 无色
实验步骤
实验现象
热水中混合气体颜色________；冰水中混合气体颜色________
实验结论
混合气体受热颜色________，说明NO2浓度________，即平衡向________方向移动；混合气体被冷却时颜色________，说明NO2浓度________，即平衡向________方向移动
2.已知反应：mA(g)＋nB(g)
pC(g) m＋n(1)图①表示的温度变化是________，平衡移动方向是向________方向。
(2)图②表示的温度变化是________，平衡移动方向是向________方向。
(3)正反应是______热反应，逆反应是________热反应。
【归纳总结】
1.温度对v放、v吸的影响规律
升温，v放、v吸均增大，但v吸增大程度大；降温，v放、v吸均减小，但v吸减小程度大。
2．温度对化学平衡移动的影响规律
当其他条件不变时：
温度升高，平衡向____________方向移动；
温度降低，平衡向____________方向移动。
【活学活用】
1．反应A(g)＋3B(g)
2C(g) ΔH＜0达平衡后，将反应体系的温度降低，下列叙述中正确的是( )
A．正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动
B．正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动
C．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向正反应方向移动
D．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动
2．对于①N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0
②2NH3(g)??N2(g)＋3H2(g) ΔH>0
其中v－t图像为
(1)反应①
t1时刻改变的条件为_____________________________________________；
t2时刻改变的条件为______________________________________________。
(2)反应②
t1时刻改变的条件为________________________________________________________；
t2时刻改变的条件为____________________________________________________。
二 催化剂对化学平衡的影响
【新知导学】
1．加入催化剂可以大大地加快反应速率，是因为它可以降低反应所需________，从而提高活化分子________，从而增大反应速率，但是由于催化剂能够____________地改变正、逆反应速率，因此它对化学平衡移动____影响。
2．对于N2＋3H22NH3反应，NH3的体积分数如图所示：
其中m表示____________情况，n表示____________情况。
【归纳总结】
催化剂对化学平衡的影响
当其他条件不变时：
催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。
【活学活用】
3．一定温度下，可逆反应aX(g)＋bY(g)
cZ(g)在一密闭容器内达到平衡后，t0时刻改变某一外界变化，化学反应速率(v)随时间(t)的变化如图所示。则下列说法正确的是( )
A．若a＋b＝c，则t0时刻只能是增大了容器的压强
B．若a＋b＝c，则t0时刻只能是加入了催化剂
C．若a＋b≠c，则t0时刻只能是增大了容器的压强
D．若a＋b≠c，则t0时刻只能是加入了催化剂
4．如图所示，表示反应N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0，在某一时间段内反应速率与反应过程的曲线关系图。
(1)氨的质量分数最高的一段时间是______(填字母序号)。
A．t0～t1
B．t2～t3
C．t3～t4
D．t5～t6
(2)t1、t3、t4改变的条件分别是
t1________________________________________________________________________；
t3________________________________________________________________________；
t4________________________________________________________________________。
三 勒夏特列原理
【新知导学】
1．向一密闭容器中通入1
mol
N2、3
mol
H2发生反应：N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0，一段时间后达到平衡，当改变下列条件后，请填写下列内容：
(1)若增大N2的浓度，平衡移动的方向是____________；达新平衡时，氮气的浓度与改变时相比较，其变化是________。但平衡时的浓度________原平衡时的浓度。
(2)若升高温度，平衡移动的方向是____________；达新平衡时的温度与改变时相比较，其变化是__________。但平衡时的温度________原平衡时的温度。
(3)若增大压强，平衡移动的方向是____________；达新平衡时的压强与改变时相比较，其变化是__________。但平衡时的压强________原平衡时的压强。
2．根据以上分析，得知如果改变影响平衡的条件之一，平衡将向着能够________这种改变的方向移动。该结论就是勒夏特列原理。
【归纳总结】
1.勒夏特列原理的适用范围
化学反应平衡等所有的动态平衡，只能解释平衡移动造成的结果或现象。
2.对“减弱这种改变”的正确理解
(1)定性角度：用于判断平衡移动的方向。
(2)定量角度：“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”。
【活学活用】
5．下列不能用勒夏特列原理解释的事实是( )
A．红棕色的NO2加压后颜色先变深后变浅
B．氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系加压后颜色变深
C．黄绿色的氯水光照后颜色变浅
D．合成氨工业使用高压以提高氨的产量
6．反应X(g)＋Y(g)
2Z(g) ΔH<0，达到平衡时，下列说法正确的是( )
A．减小容器体积，平衡向右移动
B．加入催化剂，Z的产率增大
C．增大c(X)，X的转化率增大
D．降低温度，Y的转化率增大
【学习小结】
【达标检测】
1．反应2A(g)
2B(g)＋E(g) ΔH>0，达到平衡时，要使正反应速率降低，A的浓度增大，应采取的措施是( )
A．加压
B．降温
C．减小E的浓度
D．加催化剂
2．合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0
反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是( )
A．增加压强
B．降低温度
C．增大CO
的浓度
D．更换催化剂
3．将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器，恒温下发生反应H2(g)＋Br2(g)
2HBr(g) ΔH<0，平衡时Br2(g)的转化率为a；若初始条件相同，绝热下进行上述反应，平衡时Br2(g)的转化率为b。a与b的关系是( )
A．a>b
B．a＝b
C．aD．无法确定
4．下图中曲线a表示放热反应X(g)＋Y(g)
Z(g)＋N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系，若只改变一个起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采取的措施是( )
A．升高温度
B．加大X的投入量
C．使用催化剂
D．缩小体积
5．在体积为1
L的溶液中，反应A＋2BC分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(A)＝0.100
mol·L－1、c(B)＝0.200
mol·L－1及c(C)＝0
mol·L－1。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。
请回答下列问题：
(1)与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
(2)实验②平衡时B的转化率为________；实验③平衡时C的浓度为________。
(3)该反应的ΔH________0，其判断理由是______________________________
________________________________________________________________________。
(4)该反应进行到4.0
min时的平均反应速率：
实验②：v(B)＝____________________；
实验③：v(C)＝____________________。
答案精析
一
新知导学
1．加深 变浅 加深 增大 逆反应 变浅 减小 正反应
2．(1)升高 逆反应 (2)降低 正反应 (3)放 吸
归纳总结
2．吸热反应 放热反应
活学活用
1．C [降低温度，v正、v逆均减小，平衡向放热反应方向移动，即平衡正向移动。]
2．(1)增大压强 降低温度
(2)升高温度 减小压强
解析 t1时刻反应速率增大，说明是升温或增大压强，而t2时刻反应速率又减小，说明是降温或减小压强。
二
新知导学
1．活化能 百分数 同等程度 无
2．使用催化剂 未使用催化剂
活学活用
3．D [从图像可知，t0时刻改变条件后正、逆反应速率同等程度增大，但平衡不移动，若a＋b＝c，则t0时刻可以是增大压强或使用催化剂；若a＋b≠c，则t0时刻只能是使用催化剂，D项正确。]
4．(1)A (2)升高温度 使用催化剂 减小压强
解析 (1)平衡移动时，都是向左移动，所以最初时的NH3的质量分数最高。
(2)t1时，v正、v逆均增大且v逆>v正，改变的条件是升温；t3时，v正＝v逆，改变的条件是使用催化剂；t4时，v正、v逆均减小且v逆>v正，改变的条件是减小压强。
三
新知导学
1．(1)向右移动 减小 大于 (2)向左移动 降低 高于 (3)向右移动 减小 大于
2．减弱
活学活用
5．B [A项，涉及二氧化氮与四氧化二氮的平衡转化，故可以用勒夏特列原理解释；B项，加压后平衡不移动，但体积缩小，浓度增大使颜色变深，不能用勒夏特列原理解释；C项，光照后，次氯酸见光分解，使氯气与水反应的平衡向右移动，故可以用勒夏特列原理解释；D项，合成氨工业加压使化学平衡向右移动，可以用勒夏特列原理解释。]
6．D [由X(g)＋Y(g)??2Z(g) ΔH<0可知，反应前后气体分子数不变，故减小容器体积，即压强增大，平衡不移动，A项错误；加入催化剂，平衡不移动，故Z的产率不变，B项错误；增大c(X)，X的转化率减小，C项错误；降低温度，平衡向放热反应方向(正向)移动，Y的转化率增大，D项正确。]
达标检测 提升技能
1．B [加压，使v正增大，平衡向左移，c(A)增大，A错误；降温，v正减小，平衡向左移，c(A)增大，B正确；减小E的浓度，平衡向右移，c(A)减小，C错误；加入催化剂，v正增大，平衡不移动，c(A)不变，D错误。]
2．B [一般来说，有两种及两种以上反应物的可逆反应中，在其他条件不变时，增大其中一种反应物的浓度，能使其他反应物的转化率升高，但其本身的转化率反而降低，故C项错误；A项，因该反应为反应前后气体物质的量相等的反应，故增加压强只能缩短反应达到平衡的时间，并不能使该平衡发生移动，因而无法提高CO的转化率；B项，因该反应为放热反应，降低温度能使平衡向右移动，从而提高CO的转化率；D项，催化剂只能影响化学反应的速率，改变可逆反应达到平衡的时间，不能提高CO的转化率。]
3．A [该反应为放热反应，绝热下进行反应，温度升高，所以绝热平衡时转化率低于恒温平衡时转化率，即a>b。]
4．C [升高温度，X的转化率降低，A措施不可取；加大X的投入量，则X的转化率降低，B措施不可取；使用催化剂可以提高反应速率，但平衡不移动，X的转化率不变，C措施可取；缩小体积，平衡向正反应方向移动，X的转化率提高，D措施不可取。]
5．(1)加催化剂；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度未变 温度升高；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度减小
(2)40%(或0.4) 0.060
mol·L－1
(3)> 温度升高平衡向正反应方向移动，故该反应是吸热反应
(4)0.014
mol·L－1·min－1 0.009
mol·L－1·min－1
解析 (1)②使用了(正)催化剂；理由：因为从图可看出，两者最终的平衡浓度相同，即最终的平衡状态相同，而②比①所需要的时间短，显然反应速率加快了，故由影响反应速率和影响平衡的因素可知是加入了(正)催化剂。③升高温度；理由：因为该反应是在溶液中进行的反应，所以不可能是改变压强引起速率的改变，又由于各物质起始浓度相同，故不可能是改变浓度影响反应速率，再由于③和①相比达到平衡所需时间短，平衡时浓度更小，故不可能是使用催化剂，故改变条件只能是升高温度。
(2)②中达到平衡时A转化了0.040
mol，由反应计量数可知B转化了0.080
mol，所以B的转化率为×100%＝40.0%；同样在③中A转化了0.060
mol，则生成C为0.060
mol，体积不变，即平衡时
c(C)＝0.060
mol·L－1。
(3)ΔH＞0；理由：由③和①进行对比可知升高温度后A的平衡浓度减小，即A的转化率升高，平衡向正反应方向移动，所以正反应是吸热反应，ΔH>0。
(4)从图上读数，反应进行到4.0
min时，实验②中A的浓度为0.072
mol·L－1，则Δc(A)＝0.100
mol·L－1－0.072
mol·L－1＝0.028
mol·L－1，v(A)＝Δc(A)/Δt＝＝0.007
mol·L－1·min－1，所以vB＝2vA＝0.014
mol·L－1·min－1；反应进行到4.0
min实验③中A的浓度为0.064
mol·L－1，Δc′(A)＝0.100
mol·L－1－0.064
mol·L－1＝0.036
mol·L－1，v′(A)＝Δc′(A)/Δt＝＝0.009
mol·L－1·min－1，所以v(C)＝v(A)＝0.009
mol·L－1·min－1。第5课时 化学平衡图像 等效平衡
【学习目标】
1.认识化学反应速率、化学平衡典型图像，学会化学平衡图像题的分析解答方法。
2.知道等效平衡的含义，学会等效平衡的分析判断方法。
一 化学平衡图像
【新知导学】
1．在2
L密闭容器中，某一反应有关物质A(g)、B(g)、C(g)的物质的量变化如图所示。根据图像回答下列问题：
(1)横坐标表示反应过程中____________，纵坐标表示反应过程中_______________。
(2)该反应的化学方程式是________________________。
(3)在反应达2
min时，正反应速率与逆反应速率之间的关系是________。
(4)若用A物质的量浓度的变化，表示反应达平衡(2
min)时的正反应速率是________________________。
2．在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义共三个量。确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系；或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系，即“定一议二”原则。解题过程中，可以作辅助线帮助分析。例如反应aA(g)＋bB(g)??cC(g)在不同温度下(T1(1)T1为一条等温线，随着压强的增大，C%__________，化学平衡________移动，a＋b____c。
(2)在压强一定时(如p3)，温度升高，C%____________，化学平衡________移动，正反应是________反应。
3．在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图1)或表示的压强较大(如图2)[以aA(g)＋bB(g)
cC(g)为例]。
根据图像回答下列问题：
(1)图1中，温度T1、T2的大小关系是________，温度升高，C%(C的含量)________，化学平衡________移动，正反应是________反应。
(2)图2中，压强p1、p2的大小关系是________，压强增大，C%(C的含量)________，化学平衡__________移动，a＋b____c。
【归纳总结】
化学平衡图像题的分析解答方法
(1)无论是反应速率图像还是平衡图像，都要清楚纵、横坐标的含义，都要与化学原理相联系，特别是与平衡移动原理相联系。
(2)三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。
(3)四要素分析法：看曲线的起点；看曲线的变化趋势；看曲线的转折点；看曲线的终点。
(4)先拐先平：可逆反应mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，在转化率—时间曲线中，先出现拐点的曲线先达到平衡，这表示反应的温度高或压强大。
(5)定一议二：图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。
【活学活用】
1．在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)
Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示。
(1)该反应进行到M点放出的热量________(填“>”或“<”)进行到W点放出的热量。
(2)T2下，在0～t1时间内，v(Y)＝____________mol·L－1·min－1。
(3)M点的正反应速率________(填“>”或“<”)N点的逆反应速率。
(4)M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率________(填“增大”或“减小”)。
2．对于可逆反应mA(g)＋nB(g)
qC(g)
ΔH＝Q
kJ·mol－1
(1)根据图①回答问题：
①m＋n________q(填“＞”“＜”或“＝”，下同)；
②若Q＞0，则T1________T2；
③若T1＜T2，则Q________0。
(2)根据图②回答问题：
①Q________0；
②若p1＞p2，则m＋n________q；
③若m＋n＜q，则p1________p2。
二 等效平衡
【新知导学】
化学平衡的建立与反应途径无关，从正反应开始或逆反应开始都可以建立平衡。在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，对同一可逆反应，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量(质量分数、体积分数、物质的量分数等)相同，这样的平衡称为等效平衡。
1．在恒温恒容条件下，按下列四种情况分别建立平衡，其中为等效平衡的是________。
N2(g) ＋ 3H2(g)
2NH3
①
1
mol
3
mol
0
mol
②
0
mol
0
mol
2
mol
③
0.5
mol
1.5
mol
1
mol
④
1
mol
3
mol
2
mol
2．若在恒温恒压条件下，按题1中四种情况分别建立平衡，其中为等效平衡的是________。
3．在恒温恒容条件下，按下列四种情况分别建立平衡，其中为等效平衡的是________。
CO(g) ＋ H2O(g)
CO2(g)＋ H2(g)
①
2
mol
2
mol
0
mol
0
mol
②
0
mol
0
mol
4
mol
4
mol
③
4
mol
4
mol
2
mol
2
mol
④
1
mol
2
mol
1
mol
2
mol
【归纳总结】
等效平衡解题方法
解答等效平衡问题时，先看条件(恒温恒容或恒温恒压)，再看方程式反应前后气体分子数(相同或不同)，按“一边倒”转换比较。
(1)恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，要求极值等比。
(2)恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数不同的可逆反应，要求极值等量。
(3)恒温恒压条件下，不管反应前后气体分子数是否改变，都只要求极值等比。
【活学活用】
3．在一个固定容积的密闭容器中，保持一定温度进行如下反应：H2(g)＋Br2(g)
2HBr(g)，已知加入1
mol
H2和2
mol
Br2达到平衡后，生成x
mol
HBr，在相同条件下若起始时加入的H2、Br2、HBr分别为a、b、c(均不为0)且保持平衡时，各组分含量都不变，以下推断正确的是( )
①a、b、c应满足的关系是4a＋c＝2b ②平衡时HBr为x
mol ③a、b、c应满足的关系是a＋b＝c ④平衡时HBr为x
mol
A．①
B．①②
C．①④
D．②③
4．在一个固定容积的密闭容器中，加入2
mol
A和1
mol
B发生反应：2A(g)＋B(g)
3C(g)＋D(g)，达到平衡时，C的浓度为n
mol·L－1。
(1)若维持容器容积和温度不变，按下列各种配比为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为n
mol·L－1的是______(填字母，下同)。
A．4
mol
A＋2
mol
B
B．2
mol
A＋1
mol
B＋3
mol
C＋1
mol
D
C．3
mol
A＋1
mol
B
D．3
mol
C＋1
mol
D
E．1
mol
A＋0.5
mol
B＋1.5
mol
C＋0.5
mol
D
(2)C的浓度大于n
mol·L－1的是________。
(3)将可逆反应中A(g)改为A(s)，则C的浓度仍为n
mol·L－1的是________。
(4)若将题中“维持容器容积和温度不变”改为“维持容器压强和温度不变”，则C的浓度仍为n
mol·L－1的是________________。
【学习小结】
1．化学平衡图像题的分析思路：看图像，想规律，作判断。
解题技巧：先拐先平，定一议二。
2．恒温恒容，反应前后气体分子数不同，量相同，等效平衡；恒温恒容，反应前后气体分子数相同，成比例，等效平衡；恒温恒压，任何气体的可逆反应，成比例，等效平衡。
【达标检测】
1．在容积可变的密闭容器中存在如下反应：CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) ΔH<0，下列分析中不正确的是( )
A．图Ⅰ研究的是t0时升高温度对反应速率的影响
B．图Ⅱ研究的是t0时增大压强(缩小容积)或使用催化剂对反应速率的影响
C．图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响，且甲使用了催化剂
D．图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较高
2．已知可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)
4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1
025
kJ·mol－1。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是( )
3．在相同温度和压强下，对反应CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表：
实验物质的量质物
CO2
H2
CO
H2O(g)
甲
a
mol
a
mol
0
mol
0
mol
乙
2a
mol
a
mol
0
mol
0
mol
丙
0
mol
0
mol
a
mol
a
mol
丁
a
mol
0
mol
a
mol
a
mol
上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是( )
A．乙＝丁＞丙＝甲
B．乙＞丁＞甲＞丙
C．丁＞乙＞丙＝甲
D．丁＞丙＞乙＞甲
4．一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)，其正反应放热。现有三个相同的2
L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1
mol
CO和1
mol
H2O，在Ⅱ中充入1
mol
CO2和1
mol
H2，在Ⅲ中充入2
mol
CO和2
mol
H2O,700
℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是( )
A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C．容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的少
D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1
5．某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律(下图中，p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，t表示反应时间)：
根据以上规律判断(填“＞”“＝”或“＜”)：
(1)反应Ⅰ：p2________p1，ΔH________0。
(2)反应Ⅱ：T1________T2，ΔH________0。
(3)反应Ⅲ：若T2________T1，ΔH________0。
(4)反应Ⅳ：若T2________T1，ΔH________0。
答案精析
一
新知导学
1．(1)时间变化 物质的物质的量的变化 (2)3A(g)＋B(g)
2C(g) (3)相等 (4)0.15
mol·L－1·min－1
2．(1)减小 逆向 < (2)增大 正向 吸热
3．(1)T2>T1 减小 逆向 放热 (2)p1>p2 减小 逆向 <
活学活用
1．(1)< (2) (3)> (4)增大
解析 根据图像可知W点消耗的X的物质的量比M点消耗的X的物质的量大，因此反应进行到W点放热多些；0～t1时间内X的浓度减小了(a－b)
mol·L－1，则Y浓度增加0.5(a－b)
mol·L－1，因此v(Y)＝0.5(a－b)/t1
mol·L－1·min－1；根据先拐先平知T1>T2，M点的反应速率大于W点的反应速率，N点没有达到平衡，此时反应正向进行程度大，即N点的正反应速率大于逆反应速率，因此M点的正反应速率大于N点的逆反应速率；M点时，再加入一定量的X，则相当于增大压强，平衡正向移动，X的转化率增大。
2．(1)①＜ ②＞ ③＜ (2)①＞ ②＞ ③＜
二
新知导学
1．①②③
解析 恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数不同的可逆反应，转换后(按化学计量数换算成方程式同一边的物质)，反应物或生成物的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效，且平衡后同种物质的量相同。因为这种情况下压强对于反应前后气体分子数不同的可逆反应有影响，而成比例的增加反应物，相当于加压，所以平衡会移动，必须极值等量平衡才等效。
2．①②③④
解析 恒温恒压条件下，若转换后(按化学计量数换算成方程式同一边的物质)，反应物或生成物的物质的量的比例与原平衡相同，则两平衡等效，且平衡后两种物质的物质的量成倍数关系。因为这种情况下压强不变，不管反应前后气体分子数是否改变，对可逆反应的平衡都没有影响，而成比例的增加反应物后体积膨胀，压强不变，所以平衡不移动，只要极值等比则平衡等效。
3．①②③
解析 恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，转换后(按化学计量数换算成方程式同一边的物质)，反应物或生成物的物质的量的比例与原平衡相同，则两平衡等效，且平衡后同种物质的物质的量成倍数关系。因为这种情况下压强对于反应前后气体分子数不变的可逆反应没有影响，而成比例的增加反应物，相当于加压，所以平衡不移动，只要极值等比则平衡等效。
活学活用
3．A [H2(g)＋Br2(g)??2HBr(g)是一个反应前后气体分子数不变的反应，恒容时只要起始投入量成比例，则形成等效平衡。分析
H2(g)＋Br2(g)
2HBr(g) 平衡时n(HBr)
φ(HBr)
起始①
1
mol
2
mol
0
x
x/3
起始②
a
b
c
x/3
可知，(1)a、b、c应满足(a＋)∶(b＋)＝1∶2，即4a＋c＝2b；
(2)设平衡时HBr有y
mol，计算有两种方法：一是比例法，1∶x＝(a＋)∶y，y＝(a＋)x；二是含量法，HBr的含量保持x/3不变，而气体总物质的量为(a＋b＋c)，所以y＝。]
4．(1)DE (2)ABC (3)CDE (4)ABDE
解析 该反应前后气体分子数不同，恒温恒容下把加入的物质转化成起始状态形式，与起始状态时各物质的物质的量分别相同，即建立相同的平衡状态；恒温恒压下，比例相同即可建立相同的平衡状态。
达标检测 提升技能
1．C [C项，使用催化剂对平衡移动无影响，但能使化学反应速率加快。]
2．D [升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量小，且达到平衡时需要的时间短，故A正确，D错误；增大压强，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量小，且达到平衡时需要的时间短，故B正确；有无催化剂只影响到达平衡状态的时间，不影响平衡移动，故C正确。]
3．A [根据所给数据，甲、丙为等效平衡，则其中n(CO)相等。乙相当于甲平衡后，再加入a
mol
CO2，平衡右移，n(CO)增大，丁把CO、H2O折合成反应物相当于2a
mol
CO2、a
mol
H2，和乙等效，所以乙＝丁＞丙＝甲。
]
4．D [因为容器绝热，所给反应的正反应为放热反应，容器Ⅰ的温度升高，容器Ⅱ的温度降低，故反应速率Ⅰ中比Ⅱ中快，A项错误；由于容器Ⅲ中加入的反应物多，放出的热量也多，容器内温度比Ⅰ高，故二者的平衡常数不同，B项错误；因容器Ⅰ的温度高，故相当于平衡逆向移动，CO的转化率降低，C项错误；如果容器Ⅰ和容器Ⅱ在温度相同的情况下达到平衡，CO、CO2转化率之和等于1，但容器Ⅰ的温度升高，平衡逆向移动，CO的转化率降低，容器Ⅱ温度降低，CO2的转化率也降低，D项正确。]
5．(1)＞ ＜ (2)＞ ＜ (3)＞ ＞(或＜ ＜)
(4)＞ ＞(或＜ ＜)
解析 (1)对反应Ⅰ而言，增大压强，平衡向右移动，A的转化率α(A)增大，所以p2＞p1；图(a)表示随温度升高，α(A)减小，平衡向左移动，则正反应是放热反应，ΔH＜0。
(2)图(b)表示在两种不同温度下，C的物质的量逐渐增大至达到平衡的过程。T1温度下n(C)增加得快，且先达到平衡，说明T1＞T2，由T1→T2，降低温度，n(C)增大，说明平衡向右移动，ΔH＜0。
(3)图(c)表示随起始时n(B)的增大，在两种不同温度下C的体积分数φ(C)先增大后减小的变化曲线。T2时φ(C)高于T1时φ(C)，可能有两种情况：若T2＞T1，即升温平衡右移，ΔH＞0；若T2＜T1，即降温平衡右移，ΔH＜0。
(4)图(d)所呈现的信息是随压强的增大，A的平衡转化率不变，但T2时α(A)比T1时α(A)大。若T2＞T1，则升温平衡右移，ΔH＞0；若T1＞T2，则升温平衡左移，ΔH＜0。第三节 化学平衡
第1课时 化学平衡状态
【学习目标】
1.通过溶解和结晶过程的分析，了解化学反应的可逆性。
2.通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡，理解并会判断化学平衡状态的标志。
一 化学平衡状态的建立与特征
【新知导学】
1．根据化学反应进行的程度，可分为________________和________________。判断下列反应，属于可逆反应的是____________。
①二氧化硫的催化氧化 ②氮气和氢气的化合 ③水的电解 ④可燃物的燃烧 ⑤氨气溶于水 ⑥氯气溶于水
⑦二氧化硫和水的反应 ⑧三氧化硫和水的反应 ⑨铁置换硫酸铜溶液中的铜
2．在一定条件下，把1
mol
N2和3
mol
H2充入一密闭容器中，在一定条件下发生反应。根据要求填表：
N2＋3H22NH3
反应物浓度
v正
生成物浓度
v逆
开始时
c(N2)______c(H2)______
进行中
c(N2)______c(H2)______
平衡时
c(N2)______c(H2)______
3.请用速率—时间(v－t)图像表示出以上过程。
【归纳总结】
1.化学平衡状态的概念
在一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应速率________时，反应体系中所有参加反应的物质的________或________保持恒定的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。
2．化学平衡的特征
化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即：
(1)逆：研究的对象是________反应。
(2)等：化学平衡的条件是v正和v逆________。
(3)动：化学平衡是一种________平衡，此时反应并未停止。
(4)定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一________。
(5)变：若外界条件改变，平衡可能发生________，并在新条件下建立新的平衡。
【活学活用】
1．在200
℃时，将1
mol
H2(g)和2
mol
I2(g)充入到体积为V
L
的密闭容器中，发生反应：
I2(g)＋H2(g)
2HI(g) ΔH＝－c
kJ·mol－1
(1)反应刚开始时，由于c(H2)＝____________，c(I2)＝____________，而c(HI)＝__________，所以化学反应速率______________最大，而__________最小(为零)。
(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)________，c(I2)________，而c(HI)________，从而化学反应速率v正________，而v逆________。(以上均填“增大”“减小”或“不变”)
(3)当反应进行到v正与v逆________时，此可逆反应就达到了平衡。若保持外界条件不变时，反应混合物的总物质的量为__________mol。此时放出的热量Q______(填“＝”“>”或“<”)c
kJ。
二 化学平衡状态的判断依据与方法
【新知导学】
1．可逆反应达到化学平衡状态时的特征之一是v正____v逆≠0。
在一定温度下，可逆反应A(g)＋3B(g)
2C(g)达到平衡的标志是________。
①单位时间内生成n
mol
A，同时生成3n
mol
B
②生成C的速率与C分解的速率相等
③3v正(A)＝v逆(B)
④单位时间内生成n
mol
A，同时生成2n
mol
C
2．可逆反应达到化学平衡状态时的另一特征是反应混合物中各组分的百分含量保持不变。
一定温度下，在容积恒定的密闭容器中进行如下反应：A(s)＋2B(g)
C(g)＋D(g)。当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是________。
①混合气体的总物质的量 ②B的物质的量浓度
③容器内气体的压强 ④混合气体的密度
【归纳总结】
化学平衡状态的判断依据
(1)正反应速率与逆反应速率相等，v正＝v逆。
①对同一物质，该物质的生成速率等于它的消耗速率；
②对不同物质，速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。
(2)反应混合物中各组分的百分含量保持不变。
【活学活用】
1．一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生反应：NO2(g)＋SO2(g)
SO3(g)＋NO(g) ΔH＝－41.8
kJ·mol，下列能说明反应达到平衡状态的是( )
A．体系压强保持不变
B．混合气体颜色保持不变
C．SO3和NO的体积比保持不变
D．每消耗1
mol
SO3的同时生成1
mol
NO2
2．一定温度下，在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)
Y(g)＋Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A．混合气体的密度不再变化
B．反应容器中Y的质量分数不变
C．X的分解速率与Y的消耗速率相等
D．单位时间内生成1
mol
Y的同时生成2
mol
X
【学习小结】
【达标检测】
1．可逆反应达到化学平衡的条件是( )
A．逆反应停止进行
B．反应物与生成物的浓度相等
C．正反应与逆反应停止进行
D．正反应和逆反应的速率相等
2．14CO2与碳在高温条件下发生反应：14CO2＋C2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有( )
A．14CO2
B．14CO2、14CO
C．14CO2、14CO、14C
D．14CO
3．工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应的原理为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，下列选项的条件中可判断该反应达到平衡状态的是( )
A．单位时间内消耗2
mol的CO同时生成2
mol的CO2
B．两个H—O键断裂的同时有一个H—H键断裂
C．反应容器内的压强不再发生变化
D．混合气体的相对分子质量不发生变化
4．在一恒温、恒容的密闭容器中发生反应A(s)＋2B(g)
C(g)＋D(g)，当下列物理量不再变化时，能够表明该反应已达平衡状态的是( )
A．混合气体的压强
B．混合气体的平均相对分子质量
C．A的物质的量浓度
D．气体的总物质的量
5．(1)在一定条件下，可逆反应达到平衡状态的本质特征是
________________________________________________________________________，
下列关系中能说明反应N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)已经达到平衡状态的是________(填字母序号)。
A．3v正(N2)＝v正(H2)
B．v正(N2)＝v逆(NH3)
C．2v正(H2)＝3v逆(NH3)
D．v正(N2)＝3v逆(H2)
(2)在一定温度下的恒容密闭容器中，可逆反应达到平衡状态时，一些宏观物理量恒定不变：a.各物质的浓度不变，b.平衡混合物中各组分的物质的量分数或质量分数不变，c.容器内气体压强不变，d.容器内气体密度不变，e.容器内气体颜色不变。
①能说明反应N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)达到平衡状态的有________；
②能说明反应H2(g)＋I2(g)
2HI(g)达到平衡状态的有________；
③能说明反应2NO2(g)
N2O4(g)达到平衡状态的有________。
(3)已知N2O4(g)??2NO2(g) ΔH＞0，现将1
mol
N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图不能说明反应达到平衡状态的是________。
答案精析
一
新知导学
1．可逆反应 不可逆反应 ①②⑤⑥⑦
2．(从左到右，从上到下)最大 最大 最大 0 0 减小 减小 减小 增大 增大 不变 不变 不变 不变 不变
3.
归纳总结
1．相等 质量 浓度
2．(1)可逆 (2)相等 (3)动态 (4)定值 (5)改变
活学活用
1．(1)
mol·L－1
mol·L－1 0 v正 v逆
(2)减小 减小 增大 减小 增大 (3)相等 3 <
解析 (1)根据c＝即可求出各自的浓度。
(3)该反应为等体积反应，反应前后物质的量不变，所以混合物总物质的量仍为3
mol。因为该反应为可逆反应，不可能进行完全，所以放出的热量小于c
kJ。
二
新知导学
1．＝ ②③④
2．②④
活学活用
1．B [由于该反应为前后气体体积相等的反应，体系的压强始终保持不变，故不能以压强不变作为判断反应是否达到平衡状态的标志，A错误；SO3与NO的体积比始终保持1∶1，C错误；消耗SO3和生成NO2为同一方向的反应，D错误。]
2．C [X的分解速率与Y的消耗速率之比为2∶1时，才能说明反应达到平衡状态．故C项说明反应未达到平衡状态。]
达标检测 提升技能
1．D
2．C [14CO2与C反应生成14CO(正反应)的同时，逆反应14CO的分解(生成14CO2和14C)也在进行，故平衡混合物中含14C的粒子有：14CO2、14CO、14C。]
3．B [A项描述的反应速率都是v正，无法判断是否达到平衡；B项说明H2O的分解速率(v正)与H2的消耗速率(v逆)相等，即v正(H2O)＝v逆(H2O)，能判断反应达到平衡；C项，由于该反应前后气体的物质的量不变，故压强始终不变，不能说明可逆反应达到平衡；D项，混合气体的质量不变，物质的量不变，反应前后混合气体的相对分子质量不变，故不能说明反应达到平衡状态。]
4．B [因反应前后气体分子数不变，故无论反应是否平衡，混合气体的压强和气体的总物质的量都不改变；A为固态，其物质的量浓度为常数；若反应正向移动，混合气体的质量增加，则混合气体的平均相对分子质量变大，反之变小，故混合气体的平均相对分子质量不变时说明反应达到平衡状态。]
5．(1)正反应速率与逆反应速率相等 C
(2)①abc ②abe ③abce (3)B
解析 (2)由于在恒容条件下发生反应，反应①②③在反应前后气体的质量不变，因此不能用气体的密度变化来判断反应是否处于化学平衡状态。反应②是一个气体体积不变的反应，反应前后气体的压强保持不变，也不能用压强的变化来判断反应是否处于平衡状态。①中无有色气体，因此不能用气体的颜色变化来判断反应是否处于平衡状态。(3)B项，对于一个特定反应，ΔH固定不变，不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据；C项，在t1时刻，2v正(N2O4)＝v逆(NO2)，反应达到平衡状态。