2020版高中化学 第2章 化学反应速率和化学平衡 第3节 化学平衡 课时2 影响化学平衡移动的因素

1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若v正＝v逆，平衡不移动；若v正v逆，平衡向正反应方向移动；若v正v逆，平衡向逆反应方向移动。(3)图示v正v逆――→正向反应v正＝v逆――→改变条件v正≠v逆――→一定时间v′正＝v′逆改变条件，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：Cr2O2－7＋H2O2CrO2－4＋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。2②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＝－56.9kJ·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]B3．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3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)增大向正反应方向外界条件对平衡影响的v­t图像以aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)ΔH0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的浓度2．压强影响(1)若a＋bc＋d时，①增大压强②减小压强(2)若a＋b＝c＋d时，增大压强43．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催化剂一般同倍数的增大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―――――――→充入惰性气体体系总压强增大，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。(2)恒温、恒压条件原平衡体系―――――――→充入惰性气体容器容积增大，各反应气体的分压减小―→51．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ⅡC．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ⅡD．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)ΔH0②2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH0其中v­t图像为(1)反应①t1时刻改变的条件为___________________________________；t2时刻改变的条件为___________________________________。(2)反应②t1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。6[答案](1)增大压强降低温度(2)升高温度减小压强平衡移动的规律及转化率的变化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；ab＋c时，α(A)增大，φ(A)减小；ab＋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amol、bmol、cmol)中又充入dmolN2，则达到新平衡时，n(N2)的取值范围为amoln(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。73．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)ΔH0。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()选项改变条件新平衡与原平衡比较A升高温度X的转化率变小B增大压强X的浓度变小C充入一定量YY的转化率增大D使用适当催化剂X的体积分数变小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8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．反应2X(g)＋Y(g)2Z(g)达到平衡后，仅减小压强对反应产生的影响是()A．逆反应速率增大，正反应速率减小，平衡向逆反应方向移动B．逆反应速率减小，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动C．正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动D．