【同步讲义】高中化学（苏教版2019）选修第一册--2.3.2 温度变化对化学平衡的影响 化学平衡移动原理 讲义

第2课时 温度变化对化学平衡的影响 化学平衡移动原理

知识点01  温度变化对化学平衡的影响

1．实验探究温度变化对化学平衡的影响

2．温度变化对化学平衡影响的规律

mA(g)＋nB(g)pC(g)，当反应达平衡后，若温度改变，其反应速率的变化曲线分别如下图所示：

(1)图①表示的温度变化是______，平衡移动方向是______方向。

(2)图②表示的温度变化是______，平衡移动方向是______方向。

(3)正反应是______热反应，逆反应是______热反应。

温度升高，平衡向__________方向移动；温度降低，平衡向__________方向移动。

3．改变温度对平衡常数的影响

(1)改变温度可以使化学平衡发生移动，化学平衡常数也会发生改变，通过分析以下两个反应，总结出温度对化学平衡常数的影响规律。

①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

化学平衡常数K1＝____________，升温化学平衡向逆向移动，K1______ (填“增大”或“减小”，下同)，ΔH______0(填“>”或“<”，下同)。

②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)

化学平衡常数K2＝____________，升温化学平衡向正向移动，K2______，ΔH______0。

(2)判断反应的热效应

①升高温度：K值增大→正反应为______反应；K值减小→正反应为______反应。

②降低温度：K值增大→正反应为______反应；K值减小→正反应为______反应。

【即学即练1】已知反应A2(g)＋2B2(g)2AB2(g)的ΔH<0，下列说法正确的是(　　)

A．升高温度，A2的转化率增大

B．升高温度有利于反应速率增大，从而缩短达到平衡的时间

C．达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动

D．达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动

【即学即练2】已知：可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0，在一定条件下达到平衡后，改变下列条件一定能使该平衡向正反应方向移动的是(　　)

A．升温增压      B．降温增压      C．升温减压      D．降温减压

知识点02  化学平衡移动原理（勒夏特列原理）

1．探究外界条件变化化学平衡的影响

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。

(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______。

(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______。

(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______。

2．化学平衡移动原理（勒夏特列原理）

（1）改变影响化学平衡的一个因素(如浓度、温度、压强)，平衡将向着能够______这种改变的方向移动。

（2）明确“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”。

（3）勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系，对不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用。

【即学即练3】放热反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达平衡后，若分别采取下列措施：

①增大压强　②减小NO2的浓度　③增大O2浓度　④升高温度　⑤加入催化剂，能使平衡向正反应方向移动的是(　　)

A．①②③       B．②③④       C．③④⑤       D．①②⑤

【即学即练4】对于某反应达到平衡后，t1时刻加入催化剂，v'正、v'逆_____________增大，则v'正_____v'逆，平衡__________。请画出v～t图。

考法01  温度变化对化学平衡的影响

1．探究温度变化对化学平衡的影响

已知反应mA(g)＋nB(g)pC(g)，当反应达到平衡后，改变温度，平衡移动的方向和条件改变后的v-t图像如下表：

【典例1】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时刻改变的条件可能为_______________，t2时刻改变的条件可能为___________________。

(2)反应②，t1时刻改变的条件可能为_______________，t2时刻改变的条件可能为___________________。

2．温度变化对平衡常数的影响

化学平衡常数只与温度有关，根据温度与平衡常数的关系，可以判断反应的热效应。

【典例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的关系如下表所示：

回答下列问题：

(1)该反应为____________(填“吸热”或“放热”)反应。

(2)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为______。

(3)在1 200 ℃时，某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol·L－1、2 mol·L－1、4 mol·L－1、4 mol·L－1，则此时上述反应的平衡____________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。

考法02  化学平衡移动原理（勒夏特列原理）

1．催化剂对化学平衡的影响规律

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。

2．化学平衡移动原理的正确理解

(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条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件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．对化学平衡移动原理的适用范围

勒夏特列原理只能解决与平衡移动有关的问题。不涉及平衡移动的问题都不能用勒夏特列原理解释。

①使用催化剂不能使化学平衡发生移动；

②反应前后气体体积不变的可逆反应，改变压强可以改变化学反应速率，但不能使化学平衡发生移动；

③发生的化学反应本身不是可逆反应；

④外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不完全一致的反应。

4．分析化学平衡的一般思路

【典例3】下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是________(填字母)。

A．溴水中存在如下平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入NaOH溶液后颜色变浅

B．反应：2SO2+O22SO3，使用合适的催化剂可加快反应速率

C．反应：CO＋NO2CO2＋NO　ΔH<0，升高温度，平衡向逆反应方向移动

D．合成氨反应：N2＋3H22NH3　ΔH<0，为使氨的产率提高，理论上应采取低温高压的措施

E．H2(g)＋I2(g)2HI(g)，缩小体积加压颜色加深

题组A  基础过关练

1．已知汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)。下列说法不正确的是(　　)

A．升高温度可使该反应的逆反应速率降低

B．使用高效催化剂可有效提高正反应速率

C．反应达到平衡后，NO的反应速率保持恒定

D．单位时间消耗CO和CO2的物质的量相等时，反应达到平衡

2．在一定条件下，可逆反应达到化学平衡：I2(g)＋H2(g)2HI(g)(正反应是放热反应)。要使混合气体的颜色加深，可以采取的方法是(　　)

A．降低温度       B．增大H2的浓度

C．减小容器体积   D．增大容器体积

3．COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)　ΔH>0。当反应达到平衡时，下列能提高COCl2转化率的措施是(　　)

①升温　②恒容通入惰性气体　③增加CO的浓度　④减压　⑤加催化剂　⑥恒压通入惰性气体

A．①②④        B．①④⑥        C．②③⑤        D．③⑤⑥

4．在水溶液中存在反应：Ag＋(aq)＋Fe2＋(aq)Ag(s)＋Fe3＋(aq)　ΔH<0，达到平衡后，为使平衡体系中析出更多的银，可采取的措施是(　　)

A．升高温度   B．加水稀释

C．增大Fe2＋的浓度   D．常温下加压

5．一定温度下，在密闭容器中发生反应：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH>0，反应达到平衡时，下列说法不正确的是(　　)

A．若缩小容器的体积，则容器中气体的颜色先变深后又变浅，且比原平衡颜色深

B．若压强不变，向容器中再加入一定量的N2O4，再次达到平衡时各种物质的百分含量不变

C．若体积不变，向容器中再加入一定量的N2O4，相对于原平衡，平衡向正反应方向移动，再次平衡时N2O4的转化率将升高

D．若体积不变，升高温度，再次平衡时体系颜色加深

6．下列有关平衡常数的说法中，正确的是(　　)

A．改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数一定增大

B．反应：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0，升高温度该反应的平衡常数增大

C．对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等

D．平衡常数为K＝的反应，化学方程式为CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)

7．在高温、催化剂条件下，某反应达到平衡，平衡常数K＝。恒容时，升高温度，H2浓度减小。下列说法正确的是(　　)

A．该反应的焓变为正值

B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小

C．升高温度，逆反应速率减小

D．该反应的化学方程式为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

8．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　)

①工业合成氨，反应条件选择高温　②实验室可以用排饱和食盐水的方法收集氯气　③使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率　④硫酸工业中，增大O2的浓度有利于提高SO2的转化率

A．②③       B．②④       C．①③      D．①④

9．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是(　　)

A．夏天，打开啤酒瓶时会从瓶口逸出气体

B．浓氨水中加入氢氧化钠固体时产生较多的刺激性气味的气体

C．压缩氢气与碘蒸气反应的平衡混合气体，颜色变深

D．将盛有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的密闭容器置于冷水中，混合气体的颜色变浅

10．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(s)，则平衡__________(填“逆向移动”“正向移动”或“不移动”，下同)，c(CO2)________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。

(2)保持温度不变，增大反应容器的容积，则平衡_____，c(CO2)________。

(3)保持反应容器的容积和温度不变，通入He，则平衡________，c(CO2)________。

(4)保持反应容器的容积不变，升高温度，则平衡_____，c(CO)________。

11．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

题组B  能力提升练

1．在容积不变的密闭容器中，一定条件下发生反应：2AB(g)＋2C(g)，且达到平衡。当升高温度时气体的密度增大，则下列叙述中正确的是(　　)

A．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小

B．若正反应是放热反应，则A为气态

C．物质A一定为非气态，且正反应是吸热反应

D．若向容器中充入惰性气体，则平衡向右移动

2．对某一可逆反应来说，使用催化剂的作用是(　　)

A．提高反应物的平衡转化率

B．以同样程度改变正、逆反应速率

C．增大正反应速率，降低逆反应速率

D．改变平衡混合物的组成

3．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　)

A．光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小

B．加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3

C．可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制氨

D．增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO3

4．一定条件下，在一个体积可变的密闭容器中充入2 mol的气体A和1 mol的气体B发生反应：2A(g)＋B(g)3C(g)　ΔH>0。t1时刻反应达到平衡，并测得C在容器中的体积分数为φ1。t2时刻改变某一条件(其他条件不变)，C在容器中的体积分数的变化如图所示，则t2时刻改变的条件是(　　)

A．加入1 mol氦气   B．加入1 mol C

C．增大压强    D．升高温度

5．如图所示，烧杯甲中盛放100 mL 6 mol·L－1 HCl溶液，烧杯乙中盛放100 mL冷水，现向烧杯甲的溶液中放入25 g NaOH固体，同时向烧杯乙中放入25 g NH4NO3固体，搅拌使之溶解。已知：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＜0

(1)A瓶中气体的颜色__________，简述理由：_________________________________________。

(2)B瓶中气体的颜色__________，简述理由：________________________________________。

题组C  培优拔尖练

1．已知反应：2NO2(g)N2O4(g)，把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里，然后用弹簧夹夹住橡皮管，把烧瓶A放入热水里，把烧瓶B放入冰水里，如图所示。与常温时烧瓶内气体的颜色进行对比发现，A烧瓶内气体颜色变深，B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是(　　)

A．上述过程中，A烧瓶内正、逆反应速率均加快

B．上述过程中，B烧瓶内c(NO2)减小，c(N2O4)增大

C．上述过程中，A、B烧瓶内气体密度均保持不变

D．反应2NO2(g)N2O4(g)的逆反应为放热反应

2．关节炎首次发作一般在寒冷季节，原因是关节滑液中形成了尿酸钠晶体(NaUr)，易诱发关节疼痛，其化学机理是：①HUr(aq)＋H2O(l)Ur－(aq)＋H3O＋(aq)　②Ur－(aq)＋Na＋(aq)NaUr(s)　ΔH。下列叙述错误的是(　　)

A．降低温度，反应②平衡正向移动

B．反应②正方向是吸热反应

C．降低关节滑液中HUr及Na＋含量是治疗方法之一

D．关节保暖可以缓解疼痛，原理是平衡②逆向移动

3．现有反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大；当减小压强时，混合体系中C的质量分数减小，则：

(1)该反应的逆反应为______(填“吸热”或“放热”)反应，且m＋n______(填“＞”“＝”或“＜”)p。

(2)减压使容器体积增大时，A的质量分数____(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。

(3)若容积不变加入B，则A的转化率__________，B的转化率__________。

(4)若升高温度，则平衡时B、C的浓度之比将__________。

(5)若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量__________。

4．在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如表：

（1）上述生成Ni(CO)4(g)的反应为___________反应（填“放热”或“吸热”）

（2）在25 ℃时，反应Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为__________。

（3）在80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L－1，则此时v正_______v逆。

（4）在80 ℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为_____________。