高中化学第三节 化学平衡教案

课时2　影响化学平衡移动的因素

目标与素养：1.明确化学平衡移动的概念，会根据速率变化判断化学平衡的移动方向。(宏观辨识与平衡思想)2.理解外界条件(浓度、温度、压强等)对化学平衡的影响。(科学探究与平衡思想)3.了解催化剂在生活、生产和科学领域中的重要作用。(科学精神和社会责任)

1．化学平衡移动

(1)含义：当一个可逆反应达到平衡后，如果改变浓度、温度、压强等反应条件，原来的平衡状态会被破坏，化学平衡会发生移动，在一段时间后达到新的平衡。

(2)平衡移动方向的判断

条件改变

(3)图示

　改变条件，v正、v逆均改变，平衡一定移动吗？

[答案]　不一定。

2．外界条件对化学平衡的影响

(1)浓度

①对于平衡：Cr2O＋H2O2CrO＋2H＋，加入稀H2SO4，c(H＋)增大，溶液颜色变为橙色，平衡向逆反应方向移动，加入NaOH溶液，c(H＋)减小，溶液颜色变为黄色，平衡向正反应方向移动。

②对于平衡：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，加饱和FeCl3溶液，平衡向正反应方向移动，溶液颜色变深。

③影响规律

a．增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动。

b．增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。

(2)压强

①适用对象：有气体参加的可逆反应。

②影响规律

当其他条件不变时：

a．若为体积不等的反应

增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；

减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。

b．若为等体积反应

增大压强时，v正、v逆同等程度地增大；减小压强时，v正、v逆同等程度地减小，平衡均不发生移动。

(3)温度

①对于2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＝－56.9 kJ·mol－1，将NO2球放入冰水中，红棕色变浅，平衡向正反应方向移动；放入热水中，红棕色变深，平衡向逆反应方向移动。

②影响规律

升高温度，平衡向吸热方向移动；

降低温度，平衡向放热方向移动。

(4)催化剂

催化剂对化学平衡无影响，原因是催化剂同等程度地改变正、逆反应速率。但是使用催化剂，能改变反应到达平衡所需的时间。

3．勒夏特列原理：如果改变影响平衡的条件之一(如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)改变条件，v正>v逆时平衡正向移动。 (　　)

(2)增大压强或升高温度，化学平衡均一定移动。 (　　)

(3)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变，化学平衡也一定发生移动。               (　　)

[答案]　(1)√　(2)×　(3)×

2．在一定条件下的溶液中，反应FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl达到平衡后，在其他条件不变的情况下，改变下列条件，能使平衡正向移动的是(　　)

A．加压

B．加入少量FeCl3固体

C．加入少量KCl溶液

D．加入少量氢氧化钠固体

[答案]　B

3．反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，在一容积可变的密闭容器中进行，试回答：

(1)增加Fe的量，其正反应速率________(填“增大”“不变”或“减小”，下同)，平衡________移动(填“不”“向正反应方向”或“向逆反应方向”，下同)。

(2)将容器的体积缩小一半，其正反应速率________，平衡________移动。

(3)保持体积不变，充入N2使体系压强增大，其正反应速率________，平衡________移动。

(4)保持体积不变，充入水蒸气，其正反应速率________，平衡________移动。

[答案]　(1)不变　不　(2)增大　不　(3)不变　不

(4)增大　向正反应方向

以aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　ΔH<0为例

1．浓度影响

(1)增大反应物A或B的浓度

(2)减小生成物C或D的浓度

2．压强影响

(1)若a＋b<c＋d时，

①增大压强

②减小压强

(2)若a＋b＝c＋d时，增大压强

3．温度影响

(1)升高温度

(2)降低温度

4．催化剂影响

注意：①改变某一物质浓度，v正、v逆有一种不变；若改变压强、温度、催化剂，v正、v逆均会变化。

②升温时，v正、v逆均增大，但增大倍数不同；对于有气体参加和生成的反应，加压时，v正、v逆均增大，但增大的倍数可能不同，也可能相同。

③催化剂一般同倍数地增大v正、v逆。

科学探究：“惰性气体”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，但各反应气体的分压不变―→体系中各反应成分的浓度不变―→平衡不移动。

1．在恒温恒容的条件下，2A(g)＋B(g)2C(g)的反应速率随反应时间的变化示意图如下，下列叙述与示意图不相符的是(　　)

A．反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等

B．平衡状态Ⅰ后，可能是增大A的浓度，平衡发生移动，达到平衡状态Ⅱ

C．平衡状态Ⅰ后，可能是减小C的浓度，平衡发生移动，达到平衡状态Ⅱ

D．B在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等

C　[由题给图像可以看出，平衡状态Ⅰ改变的瞬间，逆反应速率未改变，正反应速率突然增大，可知改变条件为增大反应物的浓度，B项正确，C项不正确；由于平衡发生移动，可知两平衡状态时同一种反应物的浓度不相等，D项正确。]

2．对于①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0

②2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH>0

其中v­t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__________________________________。

[解析]　t1时刻反应速率增大，说明是升温或加压；而t2时刻反应速率减小，说明是降温或减压。

[答案]　(1)增大压强　降低温度

(2)升高温度　减小压强

1.平衡移动的规律

(1)在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使平衡向正反应方向移动。

(2)在其他条件不变的情况下，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。

(3)在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，平衡向放热反应的方向移动。

(4)催化剂不影响平衡移动。

2．转化率的变化

(1)对两种或两种以上的反应物，增大一种反应物浓度，平衡向正反应方向移动，反应物本身的转化率降低，其他反应物转化率增大。

(2)温度、压强引起的正反应方向移动，反应物转化率均增大。

(3)对于分解的可逆反应aA(g)bB(g)＋cC(g)，A分解建立平衡后，增大A的浓度，平衡向正向移动。当a＝b＋c时，α(A)不变，φ(A)不变；a>b＋c时，α(A)增大，φ(A)减小；a<b＋c时，α(A)减小，φ(A)增大。

科学探究：勒夏特列原理的理解及应用

(1)内容：如果改变影响平衡的条件之一(如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

(2)适用范围：适用于任何动态平衡体系(如溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析。   

(3)平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响，而不是“消除”外界条件的影响，更不是“扭转”外界条件的影响。

①从定性角度看，平衡移动的方向为减弱外界条件变化的方向，如增大反应物浓度，平衡就向减弱这种改变即反应物浓度减小的方向移动；增大压强，平衡就向气体体积缩小即气体的物质的量减小、压强减小的方向移动；升高温度，平衡就向吸热反应即使温度降低的方向移动。这种移动可以理解为与条件改变“对着干”。

②从定量角度看，平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化，而不能完全抵消外界条件的变化。如向平衡体系N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(平衡时，N2、H2、NH3的物质的量分别为a mol、b mol、c mol)中又充入d mol N2，则达到新平衡时，n(N2)的取值范围为a mol<n(N2)<(a＋d)mol，即平衡的移动是减弱这种改变，而不能抵消更不能超越这种改变。

3．将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中，在一定条件下，发生反应并达到平衡：X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时，表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是(　　)

A　[升高温度，平衡逆向移动，X的转化率变小，A正确；增大压强，平衡正向移动，但容器的体积减小，X的浓度增大，B错误；充入一定量Y，X的转化率增大，而Y的转化率减小，C错误；使用适当催化剂，只能加快反应速率，不能改变平衡移动方向，X的体积分数不变，D错误。]

4．可逆反应A(g)＋BC(g)＋D，达到平衡时，下列说法不正确的是(　　)

A．若B是气体，增大A的浓度会使B的转化率增大

B．若增大A的浓度，平衡体系颜色加深，D不一定是有颜色的气体

C．升高温度，C的质量分数减少，说明正反应为放热反应

D．增大压强，平衡不移动，说明B、D一定是气体

D　[增大A的浓度，则平衡向正反应方向移动，B的转化率将增大，A正确；增大A的浓度时，平衡体系颜色加深，可能是A本身就是有颜色的气体，故不能说明D是否有颜色，B正确；升高温度后，平衡向吸热方向移动，C的质量分数减少，说明平衡向逆反应方向移动，则说明正反应方向是放热反应，C正确；增大压强，平衡不移动，则说明平衡两边的气体体积相等，但B和D可以同时是气体，也可以同时不是气体，D错误。]

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．向含有[Fe(SCN)]2＋的红色溶液中加铁粉，振荡，溶液红色变浅或褪去

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，浓度增大使体系颜色变深，故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，在该溶液中存在平衡：Fe3＋＋SCN－[Fe(SCN)]2＋，向溶液中加入铁粉，Fe3＋会和Fe发生反应生成Fe2＋，导致Fe3＋浓度降低，平衡向能够减弱这种改变的方向移动，即向逆反应方向移动，使[Fe(SCN)]2＋(红色)的浓度降低，所以溶液红色变浅或褪去，故可以用勒夏特列原理解释。]

应用勒夏特列原理需要注意的问题

(1)确定条件的改变是否影响化学平衡，即确定是不是改变了影响化学平衡的条件，如：

①改变化学平衡体系中固体或纯液体的物质的量，并未改变影响化学平衡的条件。

②即使是有气体存在的化学平衡体系，在恒容、恒温条件下充入稀有气体，也未改变影响化学平衡的条件。

(2)可逆反应是否存在能够减弱某项条件改变的反应方向。例如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，当a＋b＝c＋d时，它无气体体积增大或减小的反应方向，所以即使改变压强，化学平衡也不移动。

1．反应2A(g)2B(g)＋E(g)(正反应为吸热反应)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．减压

C．减少E的浓度 D．降温

D　[正反应速率降低，可能是减压或降温，A的浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，只能是降温。]

2．可逆反应2A(s)＋3B(g)C(g)＋2D(g)　ΔH<0在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是(　　)

①增加A的量，平衡向逆反应方向移动

②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v正减小

③压强增大一倍，平衡不移动，v正、v逆不变

④增大B的浓度，v正>v逆

⑤加入催化剂，平衡向正反应方向移动

A．①② B．④

C．③ D．④⑤

B　[A是固体，其量的变化对平衡无影响；升高温度，v正、v逆均增大，但v逆增大的程度大，平衡向逆反应方向移动；对于反应前后气态物质分子数相等的反应，增大压强，平衡不移动，但v正、v逆都增大；增大B的浓度，v正增大，平衡向正反应方向移动，v正>v逆；催化剂不能使化学平衡发生移动。]

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时刻改变某一外界条件，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时刻只能是增大了压强

D．若a＋b≠c，则t0时刻只能是加入了催化剂

D　[对于非等气体体积反应，同倍数增大v正、v逆，只有催化剂；对于等气体体积反应，可能是催化剂，也可能是压强。]

4．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

A　[B项，通入Z，平衡逆向移动，Z的体积分数增大；C项，W为固体，改变其用量，平衡不移动；D项，ΔH只和方程式中的化学计量数及状态有关，与反应物的量无关。]

5．Ⅰ.工业上利用H2和CO2合成二甲醚的反应如下：

6H2(g)＋2CO2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＜0；温度升高，该化学平衡移动后到达新的平衡，CH3OCH3的产率将________(填“变大”“变小”或“不变”，下同)，混合气体的平均相对分子质量将___________________。

Ⅱ.某科研小组欲研究在其他条件不变的情况下，改变起始氧气的物质的量对合成新型硝化剂反应 4NO2(g)＋O2(g)2N2O5(g)　ΔH＜0的影响。

(1)图像中T1和T2的关系是T1________T2(填“＞”“＜”或“＝”)。

(2)比较a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物NO2的转化率最大的是________(填字母)。

[解析]　Ⅰ.正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向进行，二甲醚的产率变小。气体的质量不变，物质的量增大，因此混合气体的平均相对分子质量将变小。

Ⅱ.(1)正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向进行，生成物含量降低，所以温度是T1＞T2。

(2)增加氧气的浓度，能增大NO2的转化率，所以反应物NO2的转化率最大的是c点。

[答案]　Ⅰ.变小　变小　Ⅱ.(1)＞　(2)c