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苏教版 (2019)选择性必修1第一单元 化学反应速率第二课时导学案
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这是一份苏教版 (2019)选择性必修1第一单元 化学反应速率第二课时导学案，共12页。
eq \a\vs4\al(温度对化学平衡的影响)
探究温度对化学平衡移动的影响
[问题探讨]
1．根据实验事实，得出温度对化学平衡移动的结论是什么？
提示：升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。
2．如何通过速率—时间图像认识上述规律？
提示：
3．升温，再次平衡后体系的温度与原平衡相比是升高了吗？
提示：温度升高了，平衡移动仅是减弱了升温的影响。
1．温度对化学平衡的影响规律
在其他条件不变的情况下，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。
2．图像分析
(1)若aA＋bBcC＋dD ΔH＜0
(2)若aA＋bBcC＋dD ΔH＞0
[名师点拨]
(1)任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都随温度的变化而发生改变。
(2)若某反应的正反应为放(吸)热反应，则逆反应必为吸(放)热反应，吸收的热量与放出的热量数值相等。
(3)对同一化学反应，若正反应为吸热反应，升高温度，使v正、v逆都增大，但v正增大的倍数更大，即v正′>v逆′，平衡向吸热反应方向移动；反之，降低温度，使v正、v逆都减小，但v正减小的倍数更大，即v正′1．反应A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH<0，达到平衡后，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
解析：选C 降低温度，v正、v逆均减小，平衡向放热反应方向移动，即平衡向正反应方向移动。
2．一定条件下，在恒容密闭容器中发生反应CO＋NO2CO2＋NO，达到化学平衡后，降低温度，混合物的颜色变浅，下列有关该反应的说法正确的是( )
A．正反应为吸热反应 B．正反应为放热反应
C．降温后CO的浓度增大 D．降温后各物质的浓度不变
解析：选B 降低温度，混合物的颜色变浅，说明NO2的浓度减小，平衡向右移动，正反应为放热反应，CO的浓度减小。
3．向一容积不变的密闭容器中充入H2和I2，发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH<0，当达到平衡后，t0时若保持混合气体总物质的量不变而改变某一反应条件，使平衡移动(如图所示)，下列说法正确的是( )
A．容器内气体颜色变深，平均相对分子质量不变
B．平衡不移动，混合气体密度增大
C．H2转化率增大，HI平衡浓度减小
D．t0时改变的条件为减小体积或升高体系温度
解析：选A 条件改变后，正、逆反应速率均增大，但是逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动，改变的条件应为升高温度，A项正确。
eq \a\vs4\al(勒夏特列原理)
NO2N2O4体系体积变化过程中透光率的变化
上图是反应2NO2(g)N2O4(g)平衡体系的压强、透光率与时间关系的图像(已知透光率与气体颜色有关，气体颜色越深，透光率越小)。
[问题探讨]
1．压缩针筒时，观察到气体颜色如何变化？怎样用平衡移动原理解释？
提示：气体颜色先变深，再变浅，但最终气体颜色比原平衡深。压缩针筒，气体压强增大，平衡正向移动，c(NO2)减小，气体颜色变浅，但移动只是减弱压强增大对平衡移动的影响，最终c(NO2)增大了。
2．拉伸针筒时，实验现象是什么？怎样解释？
提示：气体颜色先变浅，再变深，但比原平衡颜色浅。拉伸针筒，减小压强，尽管平衡逆向移动，最终c(NO2)减小了。
3．浓度、温度对平衡移动的影响与压强类似，这个原理称为勒夏特列原理，其具体内容是什么？有何应用？
提示：每一种影响平衡因素的变化，都会使平衡向减弱这种影响的方向移动。可用勒夏特列原理判断条件改变时平衡移动的方向。
1．勒夏特列原理内容
如果改变影响平衡的一个因素(参加反应的物质的浓度、温度、气体反应的压强等)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
2．解读
(1)勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。此外，勒夏特列原理对所有的动态平衡(如溶解平衡、电离平衡和水解平衡等)都适用。
(2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个因素”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个因素，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的因素对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。
(3)勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消除，而只能减弱。如平衡体系的压强为p，若其他条件不变，将体系的压强增大到2p，平衡将向气体分子数减小的方向移动，达到新平衡时体系的压强介于p～2p之间。
3．理解
(1)浓度：增大反应物浓度，平衡正向移动，使反应物浓度减小一些。
(2)压强(化学反应前后气体分子数不等的反应)：增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，使压强减小一些。
(3)温度：升高温度，平衡向吸热反应方向移动，使温度降低一些。
1．勒夏特列原理在工业生产、人们的生活和化学学习中具有重要应用。下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A．炎热的夏季，开启啤酒瓶盖，啤酒喷涌而出
B．工业制取金属钾[Na(l)＋KCl(l) eq \(,\s\up7(850 ℃)) NaCl(l)＋K(g)]时，不断将K(g)从混合物中分离出来
C.由H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的平衡体系加压(缩小体积)后颜色变深
D．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
解析：选C A项，未开瓶盖的啤酒瓶内存在平衡：H2CO3(aq)CO2(g)＋H2O(l)，打开瓶盖，啤酒瓶内压强减小，该平衡向右移动，符合勒夏特列原理；B项，分离出钾蒸气，有利于平衡向正反应方向移动，符合勒夏特列原理；C项，H2(g)＋I2(g)2HI(g)，增大压强(缩小体积)，各物质浓度增大，颜色加深，但平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释；D项，Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，饱和食盐水中，氯离子浓度较大，则平衡向逆反应方向移动，从而减小了氯气的溶解量。
2．下列事实能用勒夏特列原理解释的是( )
A．使用催化剂有利于合成氨的反应
B．对H2(g)、I2(g)和HI(g)组成的平衡体系减压后颜色变浅
C．对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1来说，500 ℃时比室温更有利于合成氨的反应
D．将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应
解析：选D 使用催化剂不能使化学平衡移动，A项错误；体系颜色变浅是因为I2的浓度减小，而减压平衡并未发生移动，B项错误；由于合成氨的正反应是放热反应，从平衡移动角度来分析，低温比高温更有利于氨的合成，而采用500 ℃是考虑到反应速率和催化剂的活性问题，C项错误；将混合气体中的氨液化相当于减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动，有利于氨的合成，D项正确。
eq \a\vs4\al(化工生产中实际反应条件的选择)
2021年是合成氨工业先驱哈伯(P·Haber)获得诺贝尔奖103周年。工业合成氨工艺流程如图所示：
已知在不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1∶3)。
[问题探讨]
1．合成氨反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1，该反应有何特点？
提示：该反应有以下三个特点：
①可逆反应，②正反应为放热反应，③正反应是气体总体积缩小的反应。
2．从影响反应速率的角度考虑，增大合成氨反应速率的措施有哪些？
提示：措施主要有：①增大反应物(N2和H2)的浓度，②升高温度，③增大压强，④使用催化剂。
3．从影响化学平衡的角度考虑，提高平衡混合气体中氨含量的措施有哪些？
提示：采取的措施有：①增大反应物(N2、H2)的浓度，②降低温度，③增大压强。
4．根据理论分析，结合表中数据，氨的含量最高的反应条件是什么？实际工业生产中为什么不选择该反应条件？
提示：生成物中NH3的含量最高(即为98.8%)的条件为200 ℃、100 MPa。但实际生产中压强不能太大，因压强过高，对生产设备的要求也高，难以实现。
5．合成氨反应条件的选择原则是什么？合成氨生产的适宜条件是什么？
提示：(1)原则：①尽量提高反应物的转化率，充分利用原料。
②选择较快的化学反应速率，提高单位时间内的产量。
(2)适宜条件为温度：700 K；浓度：N2、H2投料比1∶2.8；压强：1×107～1×108 Pa；
催化剂：选择铁作催化剂。
合成氨生产的适宜条件
1．合成氨条件的选择原则
(1)尽量增大反应物的转化率，充分利用原料。
(2)选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量。
(3)考虑设备和技术条件。
2．合成氨的适宜条件
1．下列有关合成氨工业的说法中，正确的是( )
A．从合成塔出来的混合气体，其中NH3只占15%，所以合成氨工厂的效率都很低
B．由于氨易液化，N2、H2循环使用，所以总体来说氨的产率很高
C．合成氨工业的反应温度控制在500 ℃左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D．合成氨工厂采用的压强是10 MPa～30 MPa，因为在该压强下铁触媒的活性最大
解析：选B 虽然反应出来的混合气体中NH3的含量比较低，但原料循环使用，连续化生产，所以生产氨的工厂效率不低，A错误；由于氨易液化，可以分离出氨气，使平衡正向移动，提高原料转化率，而且N2、H2循环使用，所以总体来说氨的产率很高，B正确；合成氨是放热反应，所以低温时有利于平衡正向移动，但反应速率跟温度有关，温度越高速率越大，所以在选择温度时既保证一定速率，又保证平衡尽量向正反应移动，同时还要确保催化剂活性，因为催化剂活性跟温度关系极大，一般合成氨反应控制在500 ℃是保证催化剂活性最大，不是为了使化学平衡向正反应方向移动，C错误；合成氨的反应是分子数减小的反应，高压有利于平衡向正反应方向移动，且能提高正反应速率，跟催化剂无关，D错误。
2．对于合成氨工业，只从提高原料转化率看，从下列条件中选择最适宜的组合是( )
①高温 ②低温 ③低压 ④高压 ⑤催化剂 ⑥加氨
⑦除氨
A．②④⑤ B．②④⑦
C．①④⑤ D．②③⑥
解析：选B N2＋3H22NH3 ΔH<0，反应是气体体积减小的放热反应，根据勒夏特列原理分析可知高温下，平衡逆向移动，反应物转化率减小，故①错误；低温条件下，平衡正向移动，反应物转化率增大，故②正确；反应是气体体积减小的反应，低压平衡逆向移动，反应物转化率减小，故③错误；在高压条件下，平衡正向移动，反应物转化率增大，故④正确；催化剂改变反应速率不改变化学平衡，反应物转化率不变，故⑤错误；加入氨气，平衡逆向移动，反应物转化率减小，故⑥错误；除氨，减小生成物浓度，平衡正向移动，反应物转化率增大，故⑦正确。
eq \a\vs4\al(理解与辨析能力)
在一个绝热的密闭反应容器中只发生两个反应：
A(g)＋B(g)2C(g) ΔH1<0
X(g)＋3Y(g)2Z(g) ΔH2>0
进行相关操作并达到平衡时(忽略体积改变所做的功)，下列叙述错误的是( )
A．等压时，通入惰性气体，C的物质的量不变
B．等压时，通入Z气体，反应器中温度升高
C．等容时，通入惰性气体，各反应的速率不变
D．等容时，通入Z气体，Y的物质的量浓度增大
提示：本题要特别注意题干中的信息“绝热的密闭反应容器”。等压时通入惰性气体，气体的体积增大，反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)的平衡逆向移动，反应放出热量，反应体系的温度升高，由于该反应容器是一个绝热的容器，所以反应A(g)＋B(g)2C(g)的平衡逆向(吸热方向)移动，C的物质的量减小，A项错误；同理，等压时通入Z气体，反应器中温度升高，B项正确；等容时通入惰性气体，各反应物和生成物的物质的量没有变化，即各组分的浓度没有发生变化，所以各反应的速率不发生变化，C项正确；等容时通入Z气体，增大了生成物Z的浓度，平衡逆向移动，所以Y的物质的量浓度增大，D项正确。
[反思归纳] 分析化学平衡移动的一般思路
1．密闭容器中，反应2X(g)Y(g)＋Z(s)已达到平衡，下列叙述正确的是( )
A．若升高温度，X(g)的浓度增大，则正反应为吸热反应
B．若容器容积不变，在平衡混合物中加入少量Z(s)，则平衡向左移动
C．压强变化对该平衡没有影响
D．若容器容积不变，加入氦气，平衡不移动
解析：选D 若升温，X(g)的浓度增大，说明平衡左移，即正反应为放热反应，A错误；Z是固体，加入少量Z(s)，平衡不移动，B错误；正反应方向气体体积缩小，压强改变平衡会移动，C错误；若容器容积不变，加入氦气，各物质的浓度不变，平衡不移动，D正确。
2．可逆反应mA(g)＋nB(？)pC(g)＋qD(？)(其中A和C都是无色气体)，当反应达到平衡状态时，下列叙述正确的是( )
A．增大压强，平衡不移动，说明(m＋n)一定等于(p＋q)
B．升高温度，A的转化率减小，说明正反应是吸热反应
C．若增加B的量，平衡体系的颜色加深，说明B一定是气体
D．若B是气体，增加A的量，A、B的转化率都增大
解析：选C 改变压强，平衡不移动，只能说明该反应为反应前后气态物质系数不变的反应，而B、D的状态不清楚，A项错误；根据平衡移动原理，升高温度，A的转化率减小，说明平衡逆向移动，则正反应是放热反应，B项错误；由于A、C为无色气体，而增加B的量，体系的颜色加深，不管该颜色是来自于B，还是来自于D，均是由增加气体B所致，C项正确；若增加A的量，A的转化率减小，B的转化率增大，D项错误。
[分级训练·课课过关]_______________________ _________________________________
1．合成氨时，既要使H2的转化率增大，又要使反应速率增大，可采取的方法是( )
A．补充H2 B．升高温度
C．增大压强 D．使用催化剂
解析：选C 合成氨反应是放热反应，且反应前后气体体积减小，补充H2、升高温度、增大压强、使用催化剂都能使反应速率增大，但补充H2会使H2的转化率减小，升温使平衡逆向移动，H2的转化率减小，使用催化剂，平衡不移动，H2的转化率不变，只有增大压强会使平衡正向移动，使H2的转化率增大。
2．反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g) ΔH>0在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中，不能提高乙烷平衡转化率的是( )
A．增大容器容积 B．升高反应温度
C．分离出部分氢气 D．等容下通入惰性气体
解析：选D 该反应正向是气体体积增大的反应，增大容器容积相当减压，平衡正向移动，乙烷平衡转化率升高，故A不选；该反应正向是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，乙烷平衡转化率升高，故B不选；分离出部分氢气，即为减小生成物的浓度，平衡正向移动，乙烷平衡转化率升高，故C不选；等容下通入惰性气体，反应体系中各物质的浓度均不变，平衡不移动，乙烷平衡转化率不变，故选D。
3．t ℃时，某一气态平衡体系中含有X、Y、Z、W四种气体物质，此温度下发生反应的平衡常数表达式为K＝ eq \f(c（X）·c2（Y）,c2（Z）·c2（W）) ，下列有关该平衡体系的说法正确的是( )
A．升高温度，平衡常数K增大，则正反应为吸热反应
B．增大压强，W的质量分数增加
C．增大X浓度，平衡向正反应方向移动
D．升高温度，若混合气体的平均相对分子质量变大，则正反应是放热反应
解析：选A 根据K的表达式知该反应方程式为2Z(g)＋2W(g)X(g)＋2Y(g)，升高温度，化学平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，则正反应为吸热反应，故A正确；增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，增大压强平衡正向移动，则W的质量分数减小，故B错误；增大X浓度，平衡向使X浓度减小的方向移动，平衡逆向移动，故C错误；升高温度，混合气体的平均相对分子质量变大，说明平衡正向移动，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，则正反应为吸热反应，故D错误。
4．某温度下，在容积固定的密闭容器中发生可逆反应X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s) ΔH>0，下列叙述正确的是( )
A．加入少量W，逆反应速率增大
B．当容器中气体压强不变时，反应达到平衡
C．平衡后升高温度，平衡逆向移动
D．平衡后加入X(g)，上述反应的ΔH增大
解析：选B A错，W是固体，其量的增加对反应速率无影响。B正确，该反应在反应前后气体分子数不同，故容器内压强不变时，反应达到平衡。C错，正反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动。D错，一个反应的ΔH不会随着物质浓度的改变而改变，对一个确定的化学方程式来说，ΔH是固定的。
5．在2 L密闭容器内，800 ℃时反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：
(1)800 ℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是____________；升高温度，NO的浓度增大，则该反应是____________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是________(填字母)。
a．及时分离出NO2气体 B．适当升高温度
c．增大O2的浓度 D．选择高效催化剂
解析：(1)平衡时，n(NO)＝0.007 ml，c(NO)＝ eq \f(0.007 ml,2 L) ＝0.003 5 ml·L－1。升高温度，c(NO)增大，则平衡左移，正反应是放热反应。
(2)分离出NO2气体，反应速率减慢；加入催化剂，平衡不移动；升高温度，该反应向逆反应方向移动，所以a、b、d均错误。增大反应物O2的浓度，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，c正确。
答案：(1)0.003 5 ml·L－1 放热 (2)c
明课程标准
扣核心素养
1.通过实验探究，了解温度对化学平衡状态的影响。
2.能运用温度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。
变化观念与平衡思想：形成化学变化是有条件的观念，认识温度对化学平衡移动的影响，能运用化学平衡移动原理分析影响化学变化的因素。
证据推理与模型认知：能建构、理解、描述温度对平衡移动影响模型，并运用模型解释或推测相关的化学问题。
科学探究与创新意识：能依据推测提出探究课题，并设计实验方案，组装实验仪器，与同学合作完成实验操作，能运用多种方式收集实验证据，基于实验事实得出结论，并能提出自己有创意的看法。
原理
[C(H2O)6]2＋＋4Cl－ [CCl4]2－＋6H2O
粉红色 蓝色
ΔH>0
实验步骤
取一支试管，向试管中加入少量氯化钴晶体(CCl2·6H2O)，再逐滴加入浓盐酸至晶体完全溶解，然后滴加水至溶液呈紫色为止。将所得溶液分装于三支试管中，并分别置于热水、冰水和室温条件下，观察实验现象
现象
室温时混合溶液颜色为紫色
热水中混合溶液颜色为蓝色
冰水中混合溶液颜色为粉红色
压强/MPa
氨的平衡含量/%
温度/℃
0.1
10
20
30
60
100
200
15.3
81.5
86.4
89.9
95.4
98.8
300
2.20
52.0
64.2
71.0
84.2
92.6
400
0.40
25.1
38.2
47.0
65.2
79.8
500
0.10
10.6
19.1
26.4
42.2
57.5
600
0.05
4.50
9.10
13.8
23.1
31.4
反应条件
对化学反应速率的影响
对平衡混合物中氨的含量的影响
合成氨条件的选择
增大压强
有利于提高反应速率
有利于提高平衡混合物中氨的含量
压强增大，有利于氨的合成，但需要的动力大，对材料、设备等要求高，因此，工业上一般采用的压强为1×107～1×108 Pa
升高温度
有利于提高反应速率
不利于提高平衡混合物中氨的含量
合成氨时温度要适宜。工业上一般控制反应温度在700 K 左右
增大反应物浓度
有利于提高反应速率
N2和H2的浓度之比为1∶3时，平衡转化率最高
实验表明，N2和H2的浓度比为1∶2.8时，更能促进合成氨反应的进行。工业上通常用N2与H2物质的量之比为1∶2.8的比例投料，并且及时分离出NH3，促使平衡正向移动
使用催化剂
有利于提高反应速率
没有影响
工业上一般选择铁作催化剂，使反应能在较低温度下较快进行
时间/s
0
1
2
3
4
n(NO)/ml
0.020
0.01
0.008
0.007
0.007
eq \a\vs4\al(温度对化学平衡的影响)
探究温度对化学平衡移动的影响
[问题探讨]
1．根据实验事实，得出温度对化学平衡移动的结论是什么？
提示：升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。
2．如何通过速率—时间图像认识上述规律？
提示：
3．升温，再次平衡后体系的温度与原平衡相比是升高了吗？
提示：温度升高了，平衡移动仅是减弱了升温的影响。
1．温度对化学平衡的影响规律
在其他条件不变的情况下，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。
2．图像分析
(1)若aA＋bBcC＋dD ΔH＜0
(2)若aA＋bBcC＋dD ΔH＞0
[名师点拨]
(1)任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都随温度的变化而发生改变。
(2)若某反应的正反应为放(吸)热反应，则逆反应必为吸(放)热反应，吸收的热量与放出的热量数值相等。
(3)对同一化学反应，若正反应为吸热反应，升高温度，使v正、v逆都增大，但v正增大的倍数更大，即v正′>v逆′，平衡向吸热反应方向移动；反之，降低温度，使v正、v逆都减小，但v正减小的倍数更大，即v正′
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
解析：选C 降低温度，v正、v逆均减小，平衡向放热反应方向移动，即平衡向正反应方向移动。
2．一定条件下，在恒容密闭容器中发生反应CO＋NO2CO2＋NO，达到化学平衡后，降低温度，混合物的颜色变浅，下列有关该反应的说法正确的是( )
A．正反应为吸热反应 B．正反应为放热反应
C．降温后CO的浓度增大 D．降温后各物质的浓度不变
解析：选B 降低温度，混合物的颜色变浅，说明NO2的浓度减小，平衡向右移动，正反应为放热反应，CO的浓度减小。
3．向一容积不变的密闭容器中充入H2和I2，发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH<0，当达到平衡后，t0时若保持混合气体总物质的量不变而改变某一反应条件，使平衡移动(如图所示)，下列说法正确的是( )
A．容器内气体颜色变深，平均相对分子质量不变
B．平衡不移动，混合气体密度增大
C．H2转化率增大，HI平衡浓度减小
D．t0时改变的条件为减小体积或升高体系温度
解析：选A 条件改变后，正、逆反应速率均增大，但是逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动，改变的条件应为升高温度，A项正确。
eq \a\vs4\al(勒夏特列原理)
NO2N2O4体系体积变化过程中透光率的变化
上图是反应2NO2(g)N2O4(g)平衡体系的压强、透光率与时间关系的图像(已知透光率与气体颜色有关，气体颜色越深，透光率越小)。
[问题探讨]
1．压缩针筒时，观察到气体颜色如何变化？怎样用平衡移动原理解释？
提示：气体颜色先变深，再变浅，但最终气体颜色比原平衡深。压缩针筒，气体压强增大，平衡正向移动，c(NO2)减小，气体颜色变浅，但移动只是减弱压强增大对平衡移动的影响，最终c(NO2)增大了。
2．拉伸针筒时，实验现象是什么？怎样解释？
提示：气体颜色先变浅，再变深，但比原平衡颜色浅。拉伸针筒，减小压强，尽管平衡逆向移动，最终c(NO2)减小了。
3．浓度、温度对平衡移动的影响与压强类似，这个原理称为勒夏特列原理，其具体内容是什么？有何应用？
提示：每一种影响平衡因素的变化，都会使平衡向减弱这种影响的方向移动。可用勒夏特列原理判断条件改变时平衡移动的方向。
1．勒夏特列原理内容
如果改变影响平衡的一个因素(参加反应的物质的浓度、温度、气体反应的压强等)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
2．解读
(1)勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。此外，勒夏特列原理对所有的动态平衡(如溶解平衡、电离平衡和水解平衡等)都适用。
(2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个因素”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个因素，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的因素对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。
(3)勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消除，而只能减弱。如平衡体系的压强为p，若其他条件不变，将体系的压强增大到2p，平衡将向气体分子数减小的方向移动，达到新平衡时体系的压强介于p～2p之间。
3．理解
(1)浓度：增大反应物浓度，平衡正向移动，使反应物浓度减小一些。
(2)压强(化学反应前后气体分子数不等的反应)：增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，使压强减小一些。
(3)温度：升高温度，平衡向吸热反应方向移动，使温度降低一些。
1．勒夏特列原理在工业生产、人们的生活和化学学习中具有重要应用。下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A．炎热的夏季，开启啤酒瓶盖，啤酒喷涌而出
B．工业制取金属钾[Na(l)＋KCl(l) eq \(,\s\up7(850 ℃)) NaCl(l)＋K(g)]时，不断将K(g)从混合物中分离出来
C.由H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的平衡体系加压(缩小体积)后颜色变深
D．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
解析：选C A项，未开瓶盖的啤酒瓶内存在平衡：H2CO3(aq)CO2(g)＋H2O(l)，打开瓶盖，啤酒瓶内压强减小，该平衡向右移动，符合勒夏特列原理；B项，分离出钾蒸气，有利于平衡向正反应方向移动，符合勒夏特列原理；C项，H2(g)＋I2(g)2HI(g)，增大压强(缩小体积)，各物质浓度增大，颜色加深，但平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释；D项，Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，饱和食盐水中，氯离子浓度较大，则平衡向逆反应方向移动，从而减小了氯气的溶解量。
2．下列事实能用勒夏特列原理解释的是( )
A．使用催化剂有利于合成氨的反应
B．对H2(g)、I2(g)和HI(g)组成的平衡体系减压后颜色变浅
C．对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1来说，500 ℃时比室温更有利于合成氨的反应
D．将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应
解析：选D 使用催化剂不能使化学平衡移动，A项错误；体系颜色变浅是因为I2的浓度减小，而减压平衡并未发生移动，B项错误；由于合成氨的正反应是放热反应，从平衡移动角度来分析，低温比高温更有利于氨的合成，而采用500 ℃是考虑到反应速率和催化剂的活性问题，C项错误；将混合气体中的氨液化相当于减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动，有利于氨的合成，D项正确。
eq \a\vs4\al(化工生产中实际反应条件的选择)
2021年是合成氨工业先驱哈伯(P·Haber)获得诺贝尔奖103周年。工业合成氨工艺流程如图所示：
已知在不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1∶3)。
[问题探讨]
1．合成氨反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1，该反应有何特点？
提示：该反应有以下三个特点：
①可逆反应，②正反应为放热反应，③正反应是气体总体积缩小的反应。
2．从影响反应速率的角度考虑，增大合成氨反应速率的措施有哪些？
提示：措施主要有：①增大反应物(N2和H2)的浓度，②升高温度，③增大压强，④使用催化剂。
3．从影响化学平衡的角度考虑，提高平衡混合气体中氨含量的措施有哪些？
提示：采取的措施有：①增大反应物(N2、H2)的浓度，②降低温度，③增大压强。
4．根据理论分析，结合表中数据，氨的含量最高的反应条件是什么？实际工业生产中为什么不选择该反应条件？
提示：生成物中NH3的含量最高(即为98.8%)的条件为200 ℃、100 MPa。但实际生产中压强不能太大，因压强过高，对生产设备的要求也高，难以实现。
5．合成氨反应条件的选择原则是什么？合成氨生产的适宜条件是什么？
提示：(1)原则：①尽量提高反应物的转化率，充分利用原料。
②选择较快的化学反应速率，提高单位时间内的产量。
(2)适宜条件为温度：700 K；浓度：N2、H2投料比1∶2.8；压强：1×107～1×108 Pa；
催化剂：选择铁作催化剂。
合成氨生产的适宜条件
1．合成氨条件的选择原则
(1)尽量增大反应物的转化率，充分利用原料。
(2)选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量。
(3)考虑设备和技术条件。
2．合成氨的适宜条件
1．下列有关合成氨工业的说法中，正确的是( )
A．从合成塔出来的混合气体，其中NH3只占15%，所以合成氨工厂的效率都很低
B．由于氨易液化，N2、H2循环使用，所以总体来说氨的产率很高
C．合成氨工业的反应温度控制在500 ℃左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D．合成氨工厂采用的压强是10 MPa～30 MPa，因为在该压强下铁触媒的活性最大
解析：选B 虽然反应出来的混合气体中NH3的含量比较低，但原料循环使用，连续化生产，所以生产氨的工厂效率不低，A错误；由于氨易液化，可以分离出氨气，使平衡正向移动，提高原料转化率，而且N2、H2循环使用，所以总体来说氨的产率很高，B正确；合成氨是放热反应，所以低温时有利于平衡正向移动，但反应速率跟温度有关，温度越高速率越大，所以在选择温度时既保证一定速率，又保证平衡尽量向正反应移动，同时还要确保催化剂活性，因为催化剂活性跟温度关系极大，一般合成氨反应控制在500 ℃是保证催化剂活性最大，不是为了使化学平衡向正反应方向移动，C错误；合成氨的反应是分子数减小的反应，高压有利于平衡向正反应方向移动，且能提高正反应速率，跟催化剂无关，D错误。
2．对于合成氨工业，只从提高原料转化率看，从下列条件中选择最适宜的组合是( )
①高温 ②低温 ③低压 ④高压 ⑤催化剂 ⑥加氨
⑦除氨
A．②④⑤ B．②④⑦
C．①④⑤ D．②③⑥
解析：选B N2＋3H22NH3 ΔH<0，反应是气体体积减小的放热反应，根据勒夏特列原理分析可知高温下，平衡逆向移动，反应物转化率减小，故①错误；低温条件下，平衡正向移动，反应物转化率增大，故②正确；反应是气体体积减小的反应，低压平衡逆向移动，反应物转化率减小，故③错误；在高压条件下，平衡正向移动，反应物转化率增大，故④正确；催化剂改变反应速率不改变化学平衡，反应物转化率不变，故⑤错误；加入氨气，平衡逆向移动，反应物转化率减小，故⑥错误；除氨，减小生成物浓度，平衡正向移动，反应物转化率增大，故⑦正确。
eq \a\vs4\al(理解与辨析能力)
在一个绝热的密闭反应容器中只发生两个反应：
A(g)＋B(g)2C(g) ΔH1<0
X(g)＋3Y(g)2Z(g) ΔH2>0
进行相关操作并达到平衡时(忽略体积改变所做的功)，下列叙述错误的是( )
A．等压时，通入惰性气体，C的物质的量不变
B．等压时，通入Z气体，反应器中温度升高
C．等容时，通入惰性气体，各反应的速率不变
D．等容时，通入Z气体，Y的物质的量浓度增大
提示：本题要特别注意题干中的信息“绝热的密闭反应容器”。等压时通入惰性气体，气体的体积增大，反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)的平衡逆向移动，反应放出热量，反应体系的温度升高，由于该反应容器是一个绝热的容器，所以反应A(g)＋B(g)2C(g)的平衡逆向(吸热方向)移动，C的物质的量减小，A项错误；同理，等压时通入Z气体，反应器中温度升高，B项正确；等容时通入惰性气体，各反应物和生成物的物质的量没有变化，即各组分的浓度没有发生变化，所以各反应的速率不发生变化，C项正确；等容时通入Z气体，增大了生成物Z的浓度，平衡逆向移动，所以Y的物质的量浓度增大，D项正确。
[反思归纳] 分析化学平衡移动的一般思路
1．密闭容器中，反应2X(g)Y(g)＋Z(s)已达到平衡，下列叙述正确的是( )
A．若升高温度，X(g)的浓度增大，则正反应为吸热反应
B．若容器容积不变，在平衡混合物中加入少量Z(s)，则平衡向左移动
C．压强变化对该平衡没有影响
D．若容器容积不变，加入氦气，平衡不移动
解析：选D 若升温，X(g)的浓度增大，说明平衡左移，即正反应为放热反应，A错误；Z是固体，加入少量Z(s)，平衡不移动，B错误；正反应方向气体体积缩小，压强改变平衡会移动，C错误；若容器容积不变，加入氦气，各物质的浓度不变，平衡不移动，D正确。
2．可逆反应mA(g)＋nB(？)pC(g)＋qD(？)(其中A和C都是无色气体)，当反应达到平衡状态时，下列叙述正确的是( )
A．增大压强，平衡不移动，说明(m＋n)一定等于(p＋q)
B．升高温度，A的转化率减小，说明正反应是吸热反应
C．若增加B的量，平衡体系的颜色加深，说明B一定是气体
D．若B是气体，增加A的量，A、B的转化率都增大
解析：选C 改变压强，平衡不移动，只能说明该反应为反应前后气态物质系数不变的反应，而B、D的状态不清楚，A项错误；根据平衡移动原理，升高温度，A的转化率减小，说明平衡逆向移动，则正反应是放热反应，B项错误；由于A、C为无色气体，而增加B的量，体系的颜色加深，不管该颜色是来自于B，还是来自于D，均是由增加气体B所致，C项正确；若增加A的量，A的转化率减小，B的转化率增大，D项错误。
[分级训练·课课过关]_______________________ _________________________________
1．合成氨时，既要使H2的转化率增大，又要使反应速率增大，可采取的方法是( )
A．补充H2 B．升高温度
C．增大压强 D．使用催化剂
解析：选C 合成氨反应是放热反应，且反应前后气体体积减小，补充H2、升高温度、增大压强、使用催化剂都能使反应速率增大，但补充H2会使H2的转化率减小，升温使平衡逆向移动，H2的转化率减小，使用催化剂，平衡不移动，H2的转化率不变，只有增大压强会使平衡正向移动，使H2的转化率增大。
2．反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g) ΔH>0在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中，不能提高乙烷平衡转化率的是( )
A．增大容器容积 B．升高反应温度
C．分离出部分氢气 D．等容下通入惰性气体
解析：选D 该反应正向是气体体积增大的反应，增大容器容积相当减压，平衡正向移动，乙烷平衡转化率升高，故A不选；该反应正向是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，乙烷平衡转化率升高，故B不选；分离出部分氢气，即为减小生成物的浓度，平衡正向移动，乙烷平衡转化率升高，故C不选；等容下通入惰性气体，反应体系中各物质的浓度均不变，平衡不移动，乙烷平衡转化率不变，故选D。
3．t ℃时，某一气态平衡体系中含有X、Y、Z、W四种气体物质，此温度下发生反应的平衡常数表达式为K＝ eq \f(c（X）·c2（Y）,c2（Z）·c2（W）) ，下列有关该平衡体系的说法正确的是( )
A．升高温度，平衡常数K增大，则正反应为吸热反应
B．增大压强，W的质量分数增加
C．增大X浓度，平衡向正反应方向移动
D．升高温度，若混合气体的平均相对分子质量变大，则正反应是放热反应
解析：选A 根据K的表达式知该反应方程式为2Z(g)＋2W(g)X(g)＋2Y(g)，升高温度，化学平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，则正反应为吸热反应，故A正确；增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，增大压强平衡正向移动，则W的质量分数减小，故B错误；增大X浓度，平衡向使X浓度减小的方向移动，平衡逆向移动，故C错误；升高温度，混合气体的平均相对分子质量变大，说明平衡正向移动，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，则正反应为吸热反应，故D错误。
4．某温度下，在容积固定的密闭容器中发生可逆反应X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s) ΔH>0，下列叙述正确的是( )
A．加入少量W，逆反应速率增大
B．当容器中气体压强不变时，反应达到平衡
C．平衡后升高温度，平衡逆向移动
D．平衡后加入X(g)，上述反应的ΔH增大
解析：选B A错，W是固体，其量的增加对反应速率无影响。B正确，该反应在反应前后气体分子数不同，故容器内压强不变时，反应达到平衡。C错，正反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动。D错，一个反应的ΔH不会随着物质浓度的改变而改变，对一个确定的化学方程式来说，ΔH是固定的。
5．在2 L密闭容器内，800 ℃时反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：
(1)800 ℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是____________；升高温度，NO的浓度增大，则该反应是____________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是________(填字母)。
a．及时分离出NO2气体 B．适当升高温度
c．增大O2的浓度 D．选择高效催化剂
解析：(1)平衡时，n(NO)＝0.007 ml，c(NO)＝ eq \f(0.007 ml,2 L) ＝0.003 5 ml·L－1。升高温度，c(NO)增大，则平衡左移，正反应是放热反应。
(2)分离出NO2气体，反应速率减慢；加入催化剂，平衡不移动；升高温度，该反应向逆反应方向移动，所以a、b、d均错误。增大反应物O2的浓度，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，c正确。
答案：(1)0.003 5 ml·L－1 放热 (2)c
明课程标准
扣核心素养
1.通过实验探究，了解温度对化学平衡状态的影响。
2.能运用温度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。
变化观念与平衡思想：形成化学变化是有条件的观念，认识温度对化学平衡移动的影响，能运用化学平衡移动原理分析影响化学变化的因素。
证据推理与模型认知：能建构、理解、描述温度对平衡移动影响模型，并运用模型解释或推测相关的化学问题。
科学探究与创新意识：能依据推测提出探究课题，并设计实验方案，组装实验仪器，与同学合作完成实验操作，能运用多种方式收集实验证据，基于实验事实得出结论，并能提出自己有创意的看法。
原理
[C(H2O)6]2＋＋4Cl－ [CCl4]2－＋6H2O
粉红色 蓝色
ΔH>0
实验步骤
取一支试管，向试管中加入少量氯化钴晶体(CCl2·6H2O)，再逐滴加入浓盐酸至晶体完全溶解，然后滴加水至溶液呈紫色为止。将所得溶液分装于三支试管中，并分别置于热水、冰水和室温条件下，观察实验现象
现象
室温时混合溶液颜色为紫色
热水中混合溶液颜色为蓝色
冰水中混合溶液颜色为粉红色
压强/MPa
氨的平衡含量/%
温度/℃
0.1
10
20
30
60
100
200
15.3
81.5
86.4
89.9
95.4
98.8
300
2.20
52.0
64.2
71.0
84.2
92.6
400
0.40
25.1
38.2
47.0
65.2
79.8
500
0.10
10.6
19.1
26.4
42.2
57.5
600
0.05
4.50
9.10
13.8
23.1
31.4
反应条件
对化学反应速率的影响
对平衡混合物中氨的含量的影响
合成氨条件的选择
增大压强
有利于提高反应速率
有利于提高平衡混合物中氨的含量
压强增大，有利于氨的合成，但需要的动力大，对材料、设备等要求高，因此，工业上一般采用的压强为1×107～1×108 Pa
升高温度
有利于提高反应速率
不利于提高平衡混合物中氨的含量
合成氨时温度要适宜。工业上一般控制反应温度在700 K 左右
增大反应物浓度
有利于提高反应速率
N2和H2的浓度之比为1∶3时，平衡转化率最高
实验表明，N2和H2的浓度比为1∶2.8时，更能促进合成氨反应的进行。工业上通常用N2与H2物质的量之比为1∶2.8的比例投料，并且及时分离出NH3，促使平衡正向移动
使用催化剂
有利于提高反应速率
没有影响
工业上一般选择铁作催化剂，使反应能在较低温度下较快进行
时间/s
0
1
2
3
4
n(NO)/ml
0.020
0.01
0.008
0.007
0.007
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