高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第三单元 化学平衡的移动学案设计

这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第三单元 化学平衡的移动学案设计，共23页。学案主要包含了化学平衡状态的移动，浓度变化对化学平衡移动的影响，浓度商Qc及其应用，压强变化对化学平衡的影响，温度变化对化学平衡的影响，催化剂对化学平衡的影响，勒夏特列原理等内容，欢迎下载使用。


一、化学平衡状态的移动
1．化学平衡移动的概念与实质
(1)概念：当一个可逆反应达到平衡后，如果浓度、压强、温度等反应条件改变，原来的平衡状态被破坏，化学平衡会移动，在一段时间后会达到新的化学平衡状态。
(2)实质：改变条件后，①v正≠v逆，②各组分的百分含量发生改变。
2．化学平衡移动的过程分析
v正>v逆 eq \(――――→,\s\up8(正向反应),\s\d7(一定时间))v正＝v逆eq \(――→,\s\up8(改变),\s\d7(条件))v正≠v逆eq \(――→,\s\up8(一定),\s\d7(时间))v′正＝v′逆
注意：新平衡与原平衡相比，平衡混合物中各组分的浓度(或质量)发生相应的变化。
3．化学平衡移动方向的判断
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)改变条件使v正增大了，则化学平衡一定向正反应方向移动
(×)
(2)化学平衡向正反应方向移动，v逆一定比v正小(√)
(3)平衡与原平衡相比，平衡混合物中各组分的浓度(或质量)发生相应的变化(√)
二、浓度变化对化学平衡移动的影响
1．实验探究
(2)实验步骤：
实验Ⅰ．向试管中加入4 mL 0.1 ml·L－1的K2Cr2O4溶液，再滴加数滴1 ml·L－1 HNO3溶液。
实验Ⅱ．将上述溶液分成两份，向其中一份中滴 加1 ml·L－1NaOH溶液，观察溶液颜色的变化，并和另一份溶液作对比。
2．结论及应用
适当增加相对廉价的反应物或及时分离出生成物，从而提高产物产量、降低成本。
微点拨：固体或纯液体浓度可视为定值，改变固体或纯液体用量，其浓度保持不变，化学平衡不移动。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)合成氨反应中，增加N2的浓度，可使平衡正向移动，提高H2的转化率，降低成本(√)
(2)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在某温度下达到平衡后，增加一部分C(s)，v正增大，平衡正向移动(×)
(3)改变固体或纯液体用量，化学平衡不移动(√)
三、浓度商Qc及其应用
1．概念
用任意状态的生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商，用符号Qc表示。
2．表达式
对于一般的可逆反应，aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，Qc＝eq \f(ccC·cdD,caA·cbB)。
微点拨：浓度商Qc与平衡常数K的表达式在形式上相同，但含义不同。计算平衡常数K必须代入各物质在平衡状态时的物质的量浓度，计算浓度商Qc只需代入各物质在某一时刻(可以不处于平衡状态)的物质的量浓度。
3．应用
判断一定温度下、任意状态时反应体系平衡移动的情况
若Qc若Qc＝K，体系处于平衡状态，平衡不移动；
若Qc>K，平衡向逆反应方向移动。
微点拨：用浓度商预测化学平衡移动的方向，必须知道某温度下该反应的化学平衡常数K，并以此为标准，与同温度下、同一化学反应的浓度商Qc进行比较，由两者的相对大小即可判断化学平衡移动的方向。
一定温度下，在体积固定的密闭容器中发生如下反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)。达到平衡时，H2(g)、I2(g)的物质的量浓度均为0.010 0 ml·L－1，HI(g)的物质的量浓度为0.060 0 ml·L－1。现分别对平衡混合物进行下列操作，计算操作后反应的浓度商，并判断平衡移动的方向。
(1)保持其他条件不变，向容器中通入H2(g)，使其浓度达到0.020 0 ml·L－1；
(2)保持其他条件不变，向容器中通入HI(g)，使其浓度达到0.080 0 ml·L－1；
(3)保持其他条件不变，向容器中通入Ar(g)，使其浓度为0.010 0 ml·L－1。
解：依据题意可知，该温度下反应的平衡常数为
K＝eq \f(c2HI,cH2·cI2)＝eq \f(0.060 02,0.010 0×0.010 0)＝36
(1)Qc＝eq \f(c2HI,cH2·cI2)＝eq \f(0.060 02,0.020 0×0.010 0)＝18(2)Qc＝eq \f(c2HI,cH2·cI2)＝eq \f(0.080 02,0.010 0×0.010 0)＝64>K
(3)Qc＝eq \f(c2HI,cH2·cI2)＝eq \f(0.060 02,0.010 0×0.010 0)＝36＝K
答：(1)通入H2(g)后，反应的浓度商为18，平衡向正反应方向移动；(2)通入HI(g)后，反应的浓度商为64，平衡向逆反应方向移动；(3)通入Ar(g)后，反应的浓度商为36，平衡不移动。
四、压强变化对化学平衡的影响
1．压强对平衡移动的影响的实例探讨
2．结论
对于有气体参加的可逆反应：aA(g)bB(g)，其平衡常数K＝eq \f(cbB,caA)，改变体系压强时：
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(若a>b，即正反应方向是气体分子数目减小的反应，,增大压强，平衡正向移动；,若a＝b，即反应前后气体分子数目不变的反应，,改变反应体系的压强，平衡不发生移动；,若a微点拨：对于只有固体或液体参加的反应，反应前后气体分子数不变的反应，改变压强，平衡不发生移动。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)有气体参与的反应，改变压强，平衡一定发生移动(×)
(2)增大压强可使2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)平衡向正向移动，原因是增大压强，v正增大，v逆减小(×)
(3)对CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，在其他条件不变时，改变压强，平衡不移动(√)
(4)对2HI(g)H2(g)＋I2(g)，其他条件不变时，增大压强，体系的颜色加深，平衡正向移动(×)
五、温度变化对化学平衡的影响
1．实验探究
2．结论(其他条件不变化时)
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。
微点拨：温度变化，化学平衡一定会发生移动。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)温度可以影响任意可逆反应的化学平衡状态(√)
(2)升高温度，反应速率加快，化学平衡正向移动(×)
(3)升高温度，反应速率加快，但反应物的转化率可能降低(√)
(4)升高温度，化学平衡常数增大(×)
六、催化剂对化学平衡的影响
加入催化剂可以大大地加快反应速率，是因为它可以降低反应所需活化能，从而提高活化分子百分含量，从而增大反应速率，但是由于催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率，因此它对化学平衡移动无影响。
微点拨：催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能同等程度地增大正、逆反应速率，缩短达到平衡所需要的时间。
七、勒夏特列原理
1．概念
如果改变影响平衡的一个因素(如浓度、压强或温度)，平衡将向能够减弱这种改变的方向移动，也称化学平衡移动原理。
2．应用
工业合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1
3．正确理解化学平衡移动原理
(1)勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，具体可理解如下：
①若将体系温度从50 ℃升高到80 ℃，则化学平衡向吸热反应方向移动，达到新的平衡状态时50 ℃②若对体系N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)加压，例如从30 MPa加压到60 MPa，化学平衡向气体体积减小的方向移动，达到新的平衡状态时30 MPa③若增大平衡体系Fe3＋(aq)＋3SCN－(aq)Fe(SCN)3(aq)中Fe3＋的浓度，例如由0.01 ml·L－1增至0.02 ml·L－1，平衡正向移动，则在新平衡状态下，0.01 ml·L－1(2)勒夏特列原理仅适用于已达平衡的反应体系，对不可逆过程或未达平衡的可逆过程均不能使用勒夏特列原理。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、水解平衡等)都适用。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)勒夏特列原理适用于所有的动态平衡(√)
(2)光照时，氯水颜色变浅，可用勒夏特列原理解释(√)
(3)勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”(√)
(一)浓度对化学平衡的影响
实验探究浓度对化学平衡的影响
[问题1] 反应FeCl3＋3KSCN3KCl＋Fe(SCN)3进行一段时间后，加入少量FeCl3固体，平衡如何移动？加入少量KCl固体呢？加入KCl溶液呢？
[提示] 上述反应的实质是Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3。加入少量FeCl3固体，增大了Fe3＋的浓度，平衡向正反应方向移动。加入少量KCl固体，对实际参加反应的离子的浓度无影响，平衡不移动。加入KCl溶液，相当于对溶液稀释，反应物浓度减小，生成物浓度也减小，平衡向反应方程式中化学计量数增大的方向移动，故逆向移动。
[问题2] 反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在密闭容器中进行，已达平衡状态。现向容器中加入炭粉，化学平衡如何移动？
[提示] 化学平衡不移动。固体和纯液体的改变对平衡移动无影响。
[问题3] 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＝eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB)表示。
(1)当Qc＝K时，v正和v逆的大小关系如何？
(2)当Qc(3)当Qc>K时，v正和v逆的大小关系如何？
[提示] (1)当Qc＝K时，反应处于平衡状态，v正＝v逆；
(2)当Qcv逆；
(3)当Qc>K时，反应向逆反应方向进行，v正(二)压强对化学平衡移动的影响
实验探究压强对化学平衡移动的影响
[问题1] 对于可逆反应2NO2(g)N2O4(g)，在恒温、恒容的密闭容器中，充入“惰性气体”，原平衡怎样移动？
[提示] 充入“惰性气体”，由于容器体积不变，引起压强增大，但各组分的浓度不变，平衡不移动。
[问题2] 对于可逆反应2NO2(g)N2O4(g)，在恒温、恒压的密闭容器中，充入“惰性气体”，原平衡怎样移动？
[提示] 充入“惰性气体”，引起容器体积增大，引起各反应组分浓度减小，平衡向气体总体积增大的方向移动，即该反应向逆反应方向移动。
[问题3] 对于FeCl3＋3KSCN3KCl＋Fe(SCN)3，增大压强，平衡如何移动？
[提示] 平衡不移动。固体或液体的体积受压强影响小，改变压强化学平衡不移动。
(三)温度、催化剂对化学平衡移动的影响
实验探究温度对化学平衡移动的影响
[问题1] 对一定条件下的化学平衡状态：
(1)若改变物质的浓度，化学平衡是否一定发生移动？
(2)若改变体系的温度，化学平衡是否一定发生移动？
[提示] (1)不一定。改变浓度化学平衡不定发生移动，如H2(g)＋I2(g)2HI(g)，其他条件不变，把容器体积缩小，浓度增大，但平衡不移动。
(2)一定。若改变温度，化学平衡一定发生移动。
[问题2] 平衡常数只与温度有关，对于可逆反应2NO2N2O4 ΔH＝－56.9 kJ·ml－1，升高温度，平衡常数如何变化？
[提示] 升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，该可逆反应是放热反应，因此升高温度该反应向逆反应方向移动，反应物的浓度增大，生成物的浓度减小，故平衡常数减小。
1．浓度对化学平衡的影响规律及解释
(1)浓度对化学平衡移动的影响规律
当其他条件不变时：
①c(反应物)增大或c(生成物)减小，平衡向正反应方向移动。
②c(反应物)减小或c(生成物)增大，平衡向逆反应方向移动。
(2)用平衡常数分析浓度对化学平衡移动的影响：
①eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(增大c反应物,减小c生成物))Qc减小，则Qc＜K，平衡向正反应方向移动
②eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(增大c生成物,减小c反应物))Qc增大，则Qc＞K，平衡向逆反应方向移动
(1) “浓度对化学平衡移动的影响”中的“浓度”是指与反应有关的气体或溶液中参加反应的离子的浓度。
(2)对于离子平衡体系，注意离子浓度的改变方式，排除不参与反应的离子的干扰。
(3)固体或纯液体的浓度是常数，改变固体或纯液体的量并不影响v正、v逆的大小，平衡不移动。
2．压强对化学平衡移动的影响规律及解释
(1)在其他条件不变时：
①增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动。
②减小压强，化学平衡向气体体积增大的方向移动。
③对于反应前后气体分子数目不变的反应，改变压强平衡不移动。
(2)利用平衡常数分析压强对化学平衡移动的影响
3．温度对化学平衡移动的影响规律
(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受温度的影响。
(2)当其他条件不变时：温度升高，平衡向吸热反应方向移动；温度降低，平衡向放热反应方向移动。
4．催化剂对化学平衡的影响规律
(1)加入催化剂可以大大地加快反应速率，是因为它可以降低反应所需活化能，从而提高活化分子百分数，从而增大反应速率，但是由于催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率，因此它对化学平衡移动无影响。
(2)催化剂不能改变达到化学平衡状态时的反应混合物中的组成含量，但是使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间。
一般说的催化剂都是指的正催化剂，即可以加快反应速率。特殊情况下，也使用负催化剂，减慢反应速率。
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( )
热水 冰水 常温
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
D [升高温度，正、逆反应速率都增大，A项正确；B烧瓶内气体颜色变浅，说明平衡向生成N2O4的方向移动，B烧瓶内c(NO2)减小，c(N2O4)增大，B项正确；容器的容积不变，混合气体的质量不变，A、B烧瓶内气体密度都不变，C项正确；放在热水中的A烧瓶内气体颜色变深，放在冰水中的B烧瓶内气体颜色变浅，说明升高温度平衡向生成NO2的方向移动，降低温度平衡向生成N2O4的方向移动，故反应2NO2(g)N2O4(g)的正反应为放热反应，D项错误。]
2．利用反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH＝－746.8 kJ·ml－1，可净化汽车尾气，如果要同时提高该反应的速率和NO的转化率，采取的措施是( )
A．降低温度
B．增大压强同时加催化剂
C．升高温度同时充入N2
D．及时将CO2和N2从反应体系中移走
B [A项，降温，平衡右移，NO的转化率提高，但反应速率降低，A错；B项，增大压强，平衡右移，NO的转化率提高，加入催化剂，可大幅度加快反应速率，B对；C项，升温，充入N2平衡左移，NO的转化率降低，C错；D项，移走CO2和N2，平衡右移，但反应速率降低，D错。]
工业合成氨的化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，该反应在“高温、高压、催化剂”的条件下进行。
[问题1] 该反应在“高温、高压、催化剂”的条件下进行。如何用勒夏特列原理解释？不能用勒夏特列原理解释的是什么？为什么？
[提示] 该反应的正反应是放热反应，升高温度，化学平衡向减弱放热的方向移动，即向吸热反应方向(逆反应方向)移动；该反应为反应后气体体积减小的反应，增大压强化学平衡向减弱压强增大的方向(正反应方向)移动。催化剂只能改变化学反应速率，不能用勒夏特列原理解释。
[问题2] 哪些情况不能用勒夏特列原理解释？举例说明。
[提示] (1)若同时改变影响平衡移动的几个条件，不能简单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来判断平衡移动的方向。如A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH<0，对该反应同时加压、升温，平衡移动的方向无法确定；若加压的同时降温，则平衡向正反应方向移动。
(2)对于不可逆过程或未达到平衡状态的可逆反应及反应速率进行的快慢、催化剂的催化作用等问题，均不能用勒夏特列原理解释。
对勒夏特列原理中“减弱这种改变”的正确理解
(1)定性角度：用于判断平衡移动的方向。
(2)定量角度：“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”。
1．下列事实能用勒夏特列原理解释的是( )
A．加入催化剂有利于合成氨的反应
B．压缩氢气与碘蒸气反应的平衡混合气体，颜色变深
C．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
D [A、B两项，改变条件平衡均不移动，不能用勒夏特列原理解释；C项，根据勒夏特列原理，温度越低，NH3%越高，采取500 ℃，主要考虑催化剂的活性和反应速率问题；D项，将混合气体中的氨液化，相当于减小了生成物的浓度，平衡正向移动，有利于合成氨反应。]
2．(1)在合成氨工业生产中，通常通过以下途径来提高合成氨的产量或产率。请分析采取这些措施的原因。
①在反应器中注入过量N2
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
②采用适当的催化剂
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
③在高压下进行反应
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
④在较高温度下进行反应
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
(2)已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0，其实验数据如下：
则工业上生产硫酸的合成塔中应选择的适宜温度是__________，适宜压强是_______________________________。
[解析] (1)根据合成氨的反应特点，从反应的限度来考虑，使用过量的N2和高压可以使平衡向正反应方向移动，提高原料转化率、氨的产率；从反应的速率来考虑，采用催化剂和较高温度能保证反应较快地进行，且使催化剂的活性最佳。(2)从方程式和表中数据可以看出，温度越高，SO2的转化率越低；压强越大，SO2的转化率越高。但在1.01×105 Pa即常压条件下，SO2已经有较高的转化率，并且考虑到成本、设备等方面的情况，故采用常压；450 ℃时反应虽然比550 ℃时反应慢一些，但其转化率很理想(且催化剂活性最佳)，故选择450 ℃、1.01×105 Pa。
[答案] (1)①为了提高H2的转化率，提高产率。②使反应具有较快的反应速率。③为了提高N2和H2的转化率，提高产率。④为了加快反应速率，且使催化剂(铁触媒)的活性最佳。
(2)450 ℃ 1.01×105 Pa(常压)
速度与时间图像：
以mA(g)＋nB(g)pC(g)，m＋n>p，且ΔH>0，反应达到平衡后，反应条件改变，化学反应速率与时间图像如下：
图1 图2 图3
[问题1] 根据化学方程式的特点分析，图1表示的可能是哪个反应条件的改变？
[提示] t1时刻改变反应条件时，v(正)增大，v(逆)不变，v(正)>v(逆)平衡正向移动，故改变的反应条件是增大反应物A或B的浓度。
[问题2] 根据化学方程式的特点分析，图2 表示条件改变的瞬间正、逆反应速率均增大，可能是哪些条件的改变？
[提示] t1时刻改变反应条件时，v(正)、(逆)均增大且v(正)>v(逆)，平衡正向移动，故改变的反应条件是升高温度或增大压强。
[问题3] 根据化学方程式的特点分析，图3 表示的可能是哪个反应条件的改变？
[提示] t1时刻改变反应条件时，v(正)、v(逆)均增大且v(正)＝v(逆)，平衡不移动，故改变的反应条件是加入催化剂。
1．浓度变化对化学平衡的影响规律
2．压强变化对化学平衡的影响
3．温度变化对化学平衡的影响
4．催化剂对化学平衡的影响
1．已知反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，当反应达到平衡后，改变压强，其反应速率的变化曲线分别如图所示。
① ② ③
回答下列问题：
(1)①表示改变压强的方式是__________________压强，化学平衡_____________移动，m＋n_______________________p＋q。
(2)②表示改变压强的方式是________________压强，化学平衡________________移动，m＋n________________p＋q。
(3)③表示改变压强的方式是___________压强，化学平衡__________移动，m＋n________________p＋q。
[解析] (1)图像①改变压强后，v′正、v′逆都增大，故改变压强的方式是增大压强；v′正小于v′逆，平衡向逆反应方向移动；增大压强向气体体积减小的方向移动，故逆反应方向是气体体积减小的方向，即m＋n＜p＋q。
(2)图像②改变压强后，v′正、v′逆都减小，故改变压强的方式是减小压强；v′正大于v′逆，平衡向正反应方向移动；减小压强向气体体积增大的方向移动，故正反应方向是气体体积增加的方向，即m＋n＜p＋q。
(3)图像③改变压强后，v′正、v′逆都减小，故改变压强的方式是减小压强；v′正、v′逆同等倍数的减小，化学平衡不移动，气体体积反应前后相等，即m＋n＝p＋q。
[答案] (1)增大 逆向 ＜
(2)减小 正向 ＜
(3)减小 不 ＝
2．已知反应mA(g)＋nB(g)pC(g) ΔH<0，m＋n① ②
③ ④
回答下列问题：
(1)表示反应物浓度增大的图像是________，表示反应物浓度减小的图像是________，表示生成物浓度增大的图像是________，表示生成物浓度减小的图像是________。
(2)表示平衡正向移动的图像是________，表示平衡逆向移动的图像是________。
[解析] 图像①v′正>v′逆，t1时v′正突增，故为增大反应物浓度，平衡正向移动；图像②v′正>v′逆，t1时v′逆突减，故为减小生成物浓度，平衡正向移动；图像③v′逆>v′正，t1时v′逆突增，故为增大生成物浓度，平衡逆向移动；图像④v′逆>v′正，t1时v′正突减，故为减小反应物浓度，平衡逆向移动。
[答案] (1)① ④ ③ ② (2)①② ③④
1．对处于化学平衡的体系，以化学平衡与化学反应速率的关系可知，下列说法正确的是( )
A．正反应进行的程度大，正反应速率一定大
B．由于某一条件的改变，使正、逆反应速率不再相等，平衡一定发生移动
C．当正反应速率大于逆反应速率时，平衡向逆反应方向移动
D．增大体系压强，化学反应速率加快，化学平衡一定正向移动
B [反应进行的程度与反应速率没有直接的关系，选项A错误；当v正>v逆时，平衡向正反应方向移动，选项C错误；增大压强，对有气体参加的反应来说，化学反应速率加快，但平衡向气体总体积减小的方向移动，若反应前后气体总体积不变，平衡则不发生移动，D项错误。]
2．某温度下，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数K＝57.0，现向此温度下的真空容器中充入0.2 ml·L－1 H2(g)、0.5 ml·L－1 I2(g)及0.3 ml·L－1 HI(g)，则下列说法中正确的是( )
A．反应正好达到平衡
B．反应向左进行
C．反应向某方向进行一段时间后K<57.0
D．反应向某方向进行一段时间后c(H2)<0.2 ml·L－1
D [Qc＝eq \f(0.3 ml·L－12,0.2 ml·L－1×0.5 ml·L－1)＝0.9，故Qc3．如图是可逆反应A＋2B2C＋3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变(先降温后加压)而变化的情况。由此可推断下列说法正确的是( )
A．正反应是放热反应
B．D可能是气体
C．逆反应是放热反应
D．A、B、C、D均为气体
A [降温后v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动，说明正反应放热；加压后v″正＞v″逆，平衡向正反应方向移动，说明正反应气体体积减小，则D不可能是气体。]
4．在密闭容器中有可逆反应：nA(g)＋mB(g)pC(g) ΔH＞0处于平衡状态，已知m＋n＞p，则下列说法正确的是( )
①升温，c(B)/c(C)的比值变小
②降温时体系内混合气体的平均相对分子质量变小
③加入B，A的转化率增大
④加入催化剂，气体总的物质的量不变
⑤加压使容器体积减小，A或B的浓度一定降低
⑥若A的反应速率为vA，则B的反应速率为nvA/m
A．①②③⑤ B．①②③④
C．①②⑤⑥ D．③④⑤⑥
B [该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，所以①正确；降低温度，平衡向逆反应方向移动，质量不变，但m＋n＞p，所以体系内混合气体的平均相对分子质量变小，②正确；增加一种反应物的量，会提高另一种反应物的转化率，所以③正确；加入催化剂只能加快反应速率，不能使平衡发生移动，所以④正确；容器体积减小平衡会向正反应方向进行，但反应物的浓度不一定会降低，所以⑤不正确；若A的反应速率为vA，则B的反应速率为mvA/n，因此⑥不正确。]
5．甲醇(CH3OH)是重要的化工原料，发展前景广阔。
研究表明CO2加氢可以合成甲醇。反应如下：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。
(1)反应的化学平衡常数表达式K＝____________________。
(2)有利于提高反应中CO2的平衡转化率的措施有____________(填序号)。
a．使用催化剂 b．加压 c．增大CO2和H2的初始投料比eq \f(nCO2,nH2)
(3)研究温度对于甲醇产率的影响。在210℃～290℃，保持原料气中CO2和H2的投料比不变，按一定流速通过催化剂，得到甲醇的平衡产率与温度的关系如下图所示。该反应焓变ΔH__________0(填“＞”、“＝”或“＜”)，其依据是__________________。
[解析] (1)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，平衡常数K＝eq \f(cCH3OH·cH2O,cCO2·c3H2)。
(2)a．使用催化剂不改变化学平衡，反应物转化率不变，故a错误；
b．加压平衡正向进行，二氧化碳转化率增大，故b正确；
c．增大CO2和H2的初始投料比，氢气转化率增大，二氧化碳转化率减小，故c错误；
(3)图像分析可知升温甲醇的平衡产率降低，升高温度平衡向吸热反应方向进行，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，ΔH＜0。
[答案] (1) eq \f(cCH3OH·cH2O,cCO2·c3H2)
(2)b (3)＜ 温度升高甲醇的平衡产率减小
学 习 任 务
1．通过从变化的角度认识化学平衡的移动，即可逆反应达到平衡后，浓度、压强、温度、催化剂改变，平衡将会发生移动而建立新的平衡，培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。
2．通过从Q与K的关系及浓度、压强、温度、催化剂对可逆反应速率的影响，分析理解化学平衡的移动，构建分析判断化学平衡移动的方向的思维模型(勒夏特列原理)，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
3．通过实验论证说明浓度、压强、温度、催化剂的改变对化学平衡移动的影响，培养科学探究与创新意识的化学核心素养。
实验现象记录与实验分析
实验现象
结论
实验Ⅰ
滴加NaOH溶液后，溶液橙色变浅，逐渐变为黄色
平衡向正反应方向移动
实验Ⅱ
滴加HNO3后，溶液黄色变浅，逐渐变为橙色
平衡向逆反应方向移动
可逆反应
平衡常数表达式
改变压强对平衡的影响
增大压强
减小压强
N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)
K＝eq \f(c2NH3,cN2·c3H2)
正向移动
逆向移动
N2O4(g)
2NO2(g)
K＝eq \f(c2NO2,cN2O4)
逆向移动
正向移动
FeO(s)＋CO(g)
Fe(s)＋CO2(g)
K＝eq \f(cCO2,cCO)
不移动
不移动
实验原理
[C(H2O)6]2＋＋4Cl－[CCl4]2－＋6H2O ΔH>0
(粉红色) (蓝色)
实验步骤
实验现象
溶液由粉红色变为蓝色
溶液不变色
溶液由蓝色变为粉红色
实验结论
升高温度，平衡向正反应方向移动；降低温度，平衡向逆反应方向移动
措施
原因
加入过量的N2
促进平衡正向移向，提高H2的转化率
采用适当的催化剂
加快反应速率
采用高压
有利于平衡向正反应方向移动
采用较高温度
加快反应速率同时提高催化剂的活性
将氨液化并及时分离
有利于平衡向正反应方向移动
影响化学平衡的因素
实验原理
Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色)
步骤1
向盛有5 mL 0.05 ml·L－1 FeCl3溶液的试管中加入5 mL 0.15 ml·L－1KSCN溶液，将混合均匀的溶液平均注入三支试管中。
现象
溶液显红色
步骤2
向其中一支试管中加入铁粉
向另一支试管中滴入1 ml·L－1 KSCN溶液4滴
现象
溶液红色变浅
溶液红色加深
实验结论
对Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3的化学平衡，减少c(Fe3＋)后，化学平衡逆向移动；增大c(SCN－)后，化学平衡向正反应方向移动
实验原理
实验步骤
活塞Ⅱ处→Ⅰ处，压强增大
活塞Ⅰ处→Ⅱ处，压强减小
实验现象
混合气体的颜色先变深又逐渐变浅
混合气体的颜色先变浅又逐渐变深
实验结论
活塞往里推，体积减小，压强增大，c(NO2)增大，颜色变深，但颜色又变浅，说明c(NO2)减小，平衡向正反应方向移动
活塞往外拉，体积增大，压强减小，c(NO2)减小，颜色变浅，但气体颜色又变深，说明c(NO2)增大，平衡向逆反应方向移动
实验原理
实验步骤
实验现象
热水中混合气体颜色加深；冰水中混合气体颜色变浅
实验结论
混合气体受热颜色加深，说明NO2浓度增大，即平衡向逆反应方向移动；混合气体被冷却时颜色变浅，说明NO2浓度减小，即平衡向正反应方向移动
化学方程式中气态物质系数的变化
压强变化
Qc值变化
Qc与K的关系
平衡移动方向
增大
增大
增大
Qc＞K
逆向移动
减小
减小
Qc＜K
正向移动
减小
增大
减小
Qc＜K
正向移动
减小
增大
Qc＞K
逆向移动
不变
增大
不变
Qc＝K
不移动
勒夏特列原理在化工生产中的应用
压强/(×105 Pa)
1.01
5.05
10.1
50.5
101
SO2的转化率(450 ℃)
97.5
98.9
99.2
99.6
99.7
SO2的转化率(550 ℃)
85.6
92.9
94.9
97.7
98.3
化学反应速率、化学平衡图像
化学平衡
aA＋bBcC＋dD(A、B、C、D为非固体)
体系浓度变化
增大反应物浓度
增大生成物浓度
减小生成物浓度
减小反应物浓度
速率
变化
v正瞬间增大，v逆瞬间不变，v′正＞v′逆
v逆瞬间增大，v正瞬间不变，v′逆＞v′正
v逆瞬间减小，v正瞬间不变，v′正＞v′逆
v正瞬间减小，v逆瞬间不变，v′逆＞v′正
平衡移动方向
正向移动
逆向移动
正向移动
逆向移动
速率与
时间的
图像
规律
总结
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；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使平衡向逆反应方向移动
化学平衡
aA＋bBcC＋dD
(A、B、C、D均为气体，a＋b＞c＋d)
aA＋bBcC＋dD(A、B、C、D均为气体，a＋b＜c＋d)
体系压强变化
增压
减压
增压
减压
速率变化
v正、v逆同时增大，v′正＞v′逆
v正、v逆同时减小，v′逆＞v′正
v正、v逆同时增大，v′逆＞v′正
v正、v逆同时减小，v′正＞v′逆
平衡移动方向
正向移动
逆向移动
逆向移动
正向移动
速率与时间的图像
规律总结
在其他条件不变的情况下，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动；减小压强，平衡向气体分子数增大的方向移动
化学平衡
aA＋bBcC＋dDΔH＞0
aA＋bBcC＋dDΔH＜0
体系温度的变化
升温
降温
降温
升温
速率的变化
v正、v逆同时增大，且v′正＞v′逆
v正、v逆同时减小，且v′逆＞v′正
v正、v逆同时减小，且v′正＞v′逆
v正、v逆同时增大，且v′逆＞v′正
平衡移动的方向
正向移动
逆向移动
正向移动
逆向移动
速率与时间的图像
化学平衡
aA＋bBcC＋dD ΔH＞0
使用催化剂
升温
速率的变化
v正、v逆同时增大，且v′正＝v′逆
平衡移动的方向
不移动
速率与时间的图像