高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第一单元 化学反应速率第一课时学案设计

第一课时　浓度、压强变化对化学平衡的影响

已知黄色的铬酸根离子(CrO)和橙色的重铬酸根离子(Cr2O)在溶液中存在如下平衡：

2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O

进行以下实验，记录实验结果，并分析改变反应物的浓度对平衡移动的影响。

[实验1]　向试管中加入4 mL 0.1 mol·L－1 K2CrO4溶液，再滴加数滴1 mol·L－1 HNO3溶液，观察溶液颜色的变化。

[实验2]　将上述溶液分为两份，向其中一份中滴加1 mol·L－1 NaOH溶液，观察溶液颜色的变化，并和另一份溶液作对比。

提示：实验现象：实验1：溶液由黄色逐渐变为橙色；实验2：溶液由橙色逐渐变为黄色。

[问题探讨]

1．由实验1的现象，能得出反应物的浓度对平衡移动有怎样的影响？

提示：在其他条件不变时，增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动。

2．根据实验2的现象，你又能得出反应物的浓度是如何影响化学平衡移动的？

提示：在其他条件不变时，减小反应物的浓度，平衡向逆反应方向移动。

3．利用浓度商可以预测化学平衡移动的方向，通过比较浓度商与平衡常数的相对大小，你能得出什么结论？

提示：若Qc<K，平衡向正反应方向移动；

若Qc＝K，体系恰好处于平衡状态，平衡不移动；

若Qc>K，平衡向逆反应方向移动。

4．如何利用浓度商解释上述实验结论？

提示：实验1中c(H＋)增大，Qc<K，平衡向正反应方向移动，c(Cr2O)增大，溶液变为橙色；实验2中c(H＋)减小，Qc>K，平衡向逆反应方向移动，c(CrO)增大，溶液变为黄色。

5．可逆反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在某温度下达到平衡后，增加或移去一部分C(s)，化学平衡是否移动？为什么？

提示：不移动。增加固体或纯液体的量，由于其浓度不变，所以化学平衡不移动。

1．浓度对化学平衡的影响规律

(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，平衡向正反应方向移动；减小反应物的浓度或增大生成物的浓度，平衡向逆反应方向移动。

(2)图像分析

①增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，可瞬间增大v(正)或减小v(逆)，使得v(正)>v(逆)，化学平衡向正反应方向移动：

②减小反应物的浓度或增大生成物的浓度，可瞬间减小v(正)或增大v(逆)，使得v(正)<v(逆)，化学平衡向逆反应方向移动：

2．化学平衡移动

(1)概念：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，平衡状态被破坏，平衡体系的物质组成也会随着改变，直到达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。

(2)化学平衡移动方向的判断

条件改变

3．利用平衡常数判断平衡移动方向

在等温条件下，对于一个已达到化学平衡的反应，当改变条件时，根据浓度商与平衡常数的大小关系，可以判断化学平衡移动的方向。

对于可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)在任意状态下，生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用浓度商Qc＝表示，则：

当Qc＝K时，v正＝v逆，反应处于平衡状态；

当Qc<K时，v正>v逆，平衡向正反应方向移动；

当Qc>K时，v正<v逆，平衡向逆反应方向移动。

[名师点拨]

(1)增加固体或纯液体的量，由于浓度不变，所以化学平衡不移动。

(2)工业生产上适当增大廉价反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动，可提高价格较高原料的转化率，以降低生产成本。

(3)在溶液中进行的反应，如果稀释溶液，反应物浓度减小，生成物浓度也减小，v正、v逆均减小，但减小的程度不同，总的结果是化学平衡向反应方程式中化学计量数增大的方向移动。

1．在K2Cr2O7溶液中存在平衡：2CrO(黄色)＋2H＋Cr2O(橙色)＋H2O，溶液颜色介于黄色和橙色之间，现欲使溶液颜色变浅，可以在溶液中加入(　　)

①H＋　②OH－　③K＋　④H2O

A．①③    B．②④

C．①④    D．②③

解析：选B　平衡向右移动，颜色变深，平衡向左移动，颜色变浅。加入OH－，c(H＋)减小，平衡左移，颜色变浅；加入水，溶液体积增大，离子浓度减小，溶液颜色变浅；c(K＋)不影响化学平衡。

2．可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态后，保持温度、容器容积不变，向容器中充入一定量的O2，下列说法正确的是(K为平衡常数，Qc 为浓度商)(　　)

A．Qc不变，K变大，O2的转化率增大

B．Qc不变，K变大，SO2的转化率减小

C．Qc减小，K不变，O2的转化率减小

D．Qc增大，K不变，SO2的转化率增大

解析：选C　当可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态后，保持温度、容器容积不变，向容器中充入一定量的O2，浓度商Qc减小，平衡向右移动，但O2的转化率减小，K不变。

下图是在合成氨过程中测得的不同温度、压强下反应达到平衡时氨在体系中的物质的量分数。试分析压强改变对合成氨平衡的影响。(氮气、氢气起始物质的量之比为1∶3)

提示：在一定温度下，增大压强，氨的物质的量分数增大，平衡向正反应方向移动。

[问题探讨]

1．根据图示信息，结合合成氨反应的特点，你能归纳出压强改变、平衡移动方向与反应前后气体体积变化的哪些结论？

提示：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。

2．通过增大或减小反应容器的体积，以改变体系的压强，相应气体的浓度也发生改变，请填写下表，解释压强变化对平衡移动的影响。

可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

平衡常数表达式：K＝

　　提示：

3．对合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，保持恒温恒容，充入无关气体(如氩气)，体系压强增大，平衡移动吗？为什么？

提示：不移动。尽管体系压强增大，但各组分浓度不变，Qc＝K，平衡不移动。

4．对反应H2(g)＋I2(g)===2HI(g)，改变压强，平衡移动吗？为什么？

提示：不移动。改变压强，同等倍数地改变各组分浓度，而反应前后气态物质系数和相等，Qc＝K，平衡不移动。

1．压强改变与化学反应速率、化学平衡移动间的关系

2．压强对化学平衡的影响规律

(1)在其他条件不变的情况下，增大压强，化学平衡向气态物质分子数减少的方向移动。

(2)在其他条件不变的情况下，减小压强，化学平衡向气态物质分子数增多的方向移动。

(3)改变压强，对反应前后气体分子数目不变的反应没有影响。

3．图像分析

以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例

(1)若m＋n＞p＋q

(2)若m＋n＜p＋q

(3)若m＋n＝p＋q

[名师点拨]

(1)无气态物质存在的化学平衡，由于改变压强不能改变化学反应速率，所以改变压强不能使平衡发生移动。

(2)在容积不变的密闭容器中，气体反应已达到平衡，若向该容器中充入与反应体系无关的气体，化学平衡不移动，原因是气态反应物、生成物的浓度未改变。

(3)在容积可变的恒压容器中，充入与反应体系无关的气体，此时虽然总压强不变，但各气态物质的浓度减小(相当于减压)，平衡向气体体积增大的方向移动。

(4)对于反应前后气体分子数相等的可逆反应，改变压强后，正、逆反应速率同等程度地改变。因此，增大或减小压强不能使化学平衡发生移动。

1．对已达到化学平衡的反应2X(g)＋Y(g)2Z(g)，减小压强时，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．正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动

解析：选C　反应2X(g)＋Y(g)2Z(g)是反应前后气体体积减小的反应，减小压强时，正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动，C项正确。

2．压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是(　　)

A．H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)

B．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

C．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

D．C(s)＋CO2(g)2CO(g)

解析：选A　压强变化时，平衡不发生移动，主要考虑两种情况：一是没有气体参加的反应，二是反应前后气体体积不发生改变的反应。A项中反应前后气体体积没有改变，所以压强变化时平衡不发生移动。

生命过程与化学平衡移动密切相关。血红蛋白(Hb)与O2结合形成氧合血红蛋白分子[Hb(O2)]的过程可表示为Hb＋O2Hb(O2)。下列说法正确的是(　　)

A．体温升高，O2与Hb结合更快，该反应的平衡常数不变

B．吸入新鲜空气，平衡逆向移动

C．CO达到一定浓度可使人中毒，是因为CO结合Hb，使Hb(O2)分解速率增大

D．利用高压氧舱治疗CO中毒者，原理是使平衡Hb(CO)＋O2(g)Hb(O2)＋CO(g)右移

提示：K与温度有关，体温升高，O2与Hb结合更快，该反应的平衡常数改变，A错误；吸入新鲜空气，氧气浓度增大，则平衡正向移动，B错误；CO达到一定浓度可使人中毒，是因为CO与Hb结合，导致Hb＋O2Hb(O2)逆向移动，Hb(O2)浓度降低，C错误；治疗CO中毒者可根据Hb(CO)＋O2(g)Hb(O2)＋CO(g)增大氧气的浓度，使平衡正向移动，释放CO，增大氧合血红蛋白分子的浓度，D正确。

1．平衡常数在化学方程式确定时随温度变化而变化。

2．增大反应物浓度，平衡正向移动。

3．增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动。

1．常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，下列说法正确的是(　　)

A．增加Ni的用量，可加快反应速率

B．该反应达到平衡时，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)

C．减小压强，平衡逆向移动，平衡常数减小

D．选择合适的催化剂可提高CO的转化率

解析：选B　Ni为固体，增加Ni的用量，反应速率不变，A错误；平衡时，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)，B正确；平衡常数只与温度有关，则减小压强平衡逆向移动，平衡常数不变，C错误；催化剂对平衡移动无影响，则选择合适的催化剂不影响CO的转化率，D错误。

2．如图所示，容器Ⅰ表示恒压密闭容器，容器Ⅱ表示恒容密闭容器。当其他条件相同时，在起始体积均为V L的Ⅰ、Ⅱ中分别都加入2 mol X和2 mol Y，发生如下反应并达到平衡状态：2X(？)＋Y(？)aZ(g)，已知平衡时Ⅰ中X、Y、Z的物质的量之比为1∶3∶2。下列判断不正确的是(　　)

A．物质Z的化学计量数a＝1

B．若X、Y均为气态，则平衡时X的转化率：Ⅰ>Ⅱ

C．若Ⅱ中气体的密度与时间的关系如图Ⅲ所示，则X、Y中只有一种为气态

D．若X为固态、Y为气态，则Ⅰ、Ⅱ中反应从开始到平衡所需的时间：Ⅰ>Ⅱ

解析：选D　对于容器Ⅰ，设达平衡时反应消耗Y的物质的量为x，则：

　　　     2X(？)　　＋　　Y(？)　　aZ(g)

起始量： 　 2 mol　　　　　2 mol　　　 　0

转化量： 　 2x　　　　　　　x　 　　　　ax

平衡量： 　2 mol－2x　　　 2 mol－x 　　 ax

由(2 mol－2x)∶(2 mol－x)∶(ax)＝1∶3∶2，可得x＝0.8 mol，a＝1，A项正确；若X、Y均为气态，反应开始后恒有容器Ⅰ中的压强大于容器Ⅱ中的压强，则容器Ⅰ中的平衡可看成是在容器Ⅱ的基础上增大压强，平衡向正反应方向移动后达到的新平衡，则X的转化率：Ⅰ>Ⅱ，B项正确；若X、Y都是气体，则混合气体的密度不变，由图Ⅲ可知，反应达到平衡前气体的密度增大，且初始密度不为0，容器Ⅱ为恒容密闭容器，体积不变，气体的密度增大，则X、Y中一种为固体或液体，另一种为气体，C项正确；若X为固态、Y为气态，则反应前后气体的物质的量相等，压强不变，又因为起始时容器Ⅱ中压强等于容器Ⅰ中压强，则Ⅰ、Ⅱ中反应从开始到平衡所需的时间：Ⅰ＝Ⅱ，D项错误。

[分级训练·课课过关]_______________ _______________________________________

1．将NO2装入带活塞的密闭容器中，当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，改变下列一个条件，其中叙述正确的是(　　)

A.升高温度，气体颜色加深，则此反应为吸热反应

B．慢慢压缩气体体积，平衡向右移动，混合气体颜色变浅

C．慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，则压强增大，但小于原来的两倍

D．恒温恒容时，充入少量惰性气体，压强增大，平衡向右移动，混合气体的颜色变浅

解析：选C　升高温度，气体颜色加深，则平衡向左移动，该反应为放热反应，A错误；混合气体的颜色比原平衡深，压强小于原平衡的两倍，因此B错误，C正确；恒温恒容时，充入惰性气体，c(NO2)和c(N2O4)均不变，平衡不移动，气体的颜色不变，D错误。

2．在一恒温密闭容器中，反应mA(g)nB(g)＋nC(g)达平衡后，将容器容积扩大到原来的2倍，当达到新的平衡时，B和C的浓度均是原来的80%，则(　　)

A．m<n    B．物质A的转化率增大

C．物质C的质量分数减小    D．平衡向逆反应方向移动

解析：选B　将容器容积扩大到原来的2倍，若平衡不移动，B、C的浓度变为原来的50%，而达到新的平衡时，B和C的浓度均是原来的80%，可知容器容积增大、压强减小，平衡正向移动，则m<n＋n＝2n，A项错误；平衡正向移动，A的转化率增大，B项正确；平衡正向移动，C的质量分数增大，C项错误；由上述分析可知平衡正向移动，D项错误。

3．在常温下，下列可逆反应体系的气体颜色变化受压强变化影响的是(　　)

A．2NO2N2O4

B．2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O

C．2HIH2＋I2

D．FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl

解析：选A　A项，压强改变化学平衡移动，气体颜色变化；C项，常温下，I2为固体，压强的变化虽能使平衡移动，但气体无颜色变化；B、D项，均是在溶液中进行的反应，压强对平衡无影响。

4．下列叙述中说明某化学平衡一定发生移动的是(　　)

A．混合体系中气体密度发生变化

B．正、逆反应速率改变

C．混合物中各组分的浓度改变

D．反应物的转化率改变

解析：选D　对于反应前后气体体积相等的反应来说，增大压强，气体的密度增大，平衡不移动，A错误；对于反应前后气体体积不变的反应，增大压强反应速率增大，但平衡不发生移动，B错误；对于反应前后气体体积相等的反应来说，增大体系的体积，体系各组分的物质的量浓度减小，平衡不移动，C错误；反应物的转化率发生改变，说明物质的量一定在变化，化学平衡一定发生移动，D正确。

5．温度一定时，在密闭容器中发生可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)，达到平衡后，若将混合气体的体积压缩到原来的，当再次达到平衡时，C的浓度是原平衡时的1.9倍，试判断：

(1)压缩体积时平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动；

(2)反应再次达到平衡后，C气体的体积分数________(填“增大”“减小”或“不变”)；

(3)反应再次达到平衡后，A气体的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)；

(4)m＋n________p(填“>”“<”或“＝”)。

解析：将混合气体的体积压缩到原来的，若平衡不移动，则C的浓度为原平衡时的2倍，但实际上C的浓度是原平衡时的1.9倍，说明压缩体积(增大压强)平衡向逆反应方向移动，则m＋n<p；平衡向逆反应方向移动，则C气体的体积分数减小，A的转化率减小。

答案：(1)逆反应　(2)减小　(3)减小　(4)<