化学平衡移动教师用.docx

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化学平衡移动教师用

化学平衡移动

[考纲解读]　

1.理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学平衡的影响，认识其一般规律。

2.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

[考点归纳]

考点一　化学平衡移动

1．概念

可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件（如________、________、________等）发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之________，从而在一段时间后达到________________。

这种由____________向______________的变化过程，叫做化学平衡的移动。

2．过程

3．平衡移动方向与反应速率的关系

（1）v正____v逆，平衡向正反应方向移动。

（2）v正____v逆，平衡不移动。

（3）v正____v逆，平衡向逆反应方向移动。

练习1

1．某一可逆反应，一定条件下达到了平衡，①若化学反应速率改变，平衡一定发生移动吗？

②若平衡发生移动，化学反应速率一定改变吗？

答案:

①不一定，如反应前后气体分子数不变的反应，增大压强或使用催化剂，速率发生变化，但平衡不移动。

②一定，化学平衡移动的根本原因就是外界条件改变，使v正≠v逆才发生移动的。

考点二　影响化学平衡的外界因素

1．影响化学平衡的因素

若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：

条件的改变（其他条件不变）

化学平衡的移动

浓度

增大反应物浓度或减小生成物浓度

向______方向移动

减小反应物浓度或增大生成物浓度

向______方向移动

压强（对有气体存在的反应）

反应前后气体分子数改变

增大压强

向______________的方向移动

减小压强

向______________的方向移动

反应前后气体分子数不变

改变压强

温度

升高温度

向____反应方向移动

降低温度

向____反应方向移动

催化剂

使用催化剂

2.勒夏特列原理

如果改变影响化学平衡的条件之一（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____________的方向移动。

练习2

2．对于达到平衡的可逆反应：

X+Y

W+Z，增大压强则正、逆反应速率（v）的变化

如图所示，分析可知X、Y、Z、W的聚集状态可能是（　　）

A．Z、W为气体，X、Y中之一为气体B．Z、W中之一为气体，X、Y为非气体

C．X、Y、Z皆为气体，W为非气体D．X、Y为气体，Z、W中至少有一种为气体

解析:

　由题意和图像可知，压强增大，正逆反应速率都增大，且平衡向正反应方向移动，这说明反应物和生成物中都有气体，且正反应是气体体积减小的反应。

因此可以得出：

X、Y都是气体，W、Z中只有一种为气体，符合这一条件的只有C选项。

答案　C

3．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，压强增大，但小于原来的两倍

D．恒温恒容时，充入惰性气体，压强增大，平衡向右移动，混合气体的颜色变浅

解析:

　颜色加深平衡向左移动，所以正反应为放热反应，A错误；

首先假设平衡不移动，加压颜色加深，但平衡向右移动，使混合气体颜色在加深后的基础上变浅，但一定比原平衡的颜色深，B错误；

同理C选项，首先假设平衡不移动，若体积减小一半，压强为原来的两倍，但平衡向右移动，使压强在原平衡2倍的基础上减小，正确；

D选项体积不变，反应物及生成物浓度不变，所以正逆反应速率均不变，平衡不移动，颜色无变化，错误。

答案　C

[反思归纳]

（1）压强的影响实质是浓度的影响，所以只有当这些“改变”造成浓度改变时，平衡才有可能移动。

（2）化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“消灭”外界条件的改变，改变是不可逆转的。

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℃

2NH3（g）加压，例如从30MPa加压到60MPa，化学平衡向气体分子数减小的方向移动，达到新的平衡时30MPa

（3）我们在分析化学平衡移动对颜色、压强、浓度等变化时，有时我们可以给自己建一个平台，“假设平衡不移动”，然后在此平台的基础上进行分析、比较就容易得到正确答案。

[规律方法]

（一）从内外因的关系看外界条件对化学平衡的影响

1．解析化学平衡移动题目的一般思路

2．化学平衡移动与化学反应速率的关系

（1）v正>v逆：

平衡向正反应方向移动。

（2）v正＝v逆：

反应达到平衡状态，不发生平衡移动。

（3）v正

平衡向逆反应方向移动。

3．几种特殊情况

（1）当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对平衡没影响。

（2）对于反应前后气态物质的化学计量数相等的反应，压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的，故平衡不移动。

（3）“惰性气体”对化学平衡的影响

①恒温、恒容条件

原平衡体系

体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。

②恒温、恒压条件

体系中各组分的浓度同倍数减小

等效于减压

原平衡体系

容器容积增大，各反应气体的分压减小―→

（4）同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。

4．需注意的问题

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，新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。

如增大反应物A的浓度，平衡右移，A的浓度在增大的基础上减小，但达到新平衡时，A的浓度一定比原平衡大；同理，若改变的是温度、压强等，其变化也相似。

[例题选讲]

【例1】　向某密闭容器中加入4molA、1.2molC和一定量的B三种气体，一定条件下发生反应，各物质的浓度随时间变化如甲图所示[已知t0～t1阶段保持恒温、恒容，且c（B）未画出]。

乙图为t2时刻后改变反应条件，反应速率随时间的变化情况，已知在t2、t3、t4、t5时刻各改变一种不同的条件，其中t3时刻为使用催化剂。

（1）若t1=15s，则t0～t1阶段的反应速率为v（C）=　　　　　　　　。

（2）t4时刻改变的条件为　　　　　，B的起始物质的量为　　　　　　　。

（3）t5时刻改变的条件为　　　　　，该反应的逆反应为　　　　　（填“吸热反应”或“放热反应”）。

（4）已知t0～t1阶段该反应放出或吸收的热量为QkJ（Q为正值），试写出该反应的热化学方程式：

____________________________________________________________________。

（5）图乙中共有Ⅰ～Ⅴ五处平衡，其平衡常数最大的是　　　　　。

解析:

（1）v（C）＝（0.6mol·L－1－0.3mol·L－1）÷15s＝0.02mol·L－1·s－1。

（2）t4时刻，正逆反应速率同时降低，平衡不移动，只能是减小压强，同时推知该反应前后气体的分子数相等，进而求得B的起始物质的量。

（3）t5时刻，正逆反应速率同时增大，且平衡移动，一定是升高了温度。

进而根据平衡正向移动的事实推知该反应为吸热反应，其逆反应为放热反应。

（4）由（3）可知，该反应吸热，结合本小题信息，推知4molA完全反应，吸收5QkJ的热量，由此可写出相应的热化学方程式。

（5）平衡常数只与温度有关，因而Ⅰ～Ⅳ的平衡常数相同。

升高温度时平衡常数增大，因而Ⅴ的平衡常数最大。

答案　

（1）0.02mol·L－1·s－1

（2）减小压强　2mol（3）升高温度　放热反应

（4）2A（g）＋B（g）

3C（g）　ΔH＝＋2.5QkJ·mol－1（5）Ⅴ

【例2】　（2009·四川理综，13）在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应

mX（g）nY（g）ΔH＝QkJ·mol－1。

反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下

表所示：

气体体积/L

c（Y）/mol·L－1

温度/℃

1

2

4

100

1.00

0.75

0.53

200

1.20

0.90

0.63

300

1.30

1.00

0.70

下列说法正确的是（　　）

A．m>nB．Q<0

C．温度不变，压强增大，Y的质量分数减少D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动

解析：

　温度不变时（假设100℃条件下），体积是1L时，Y的物质的量为1mol，体积为2L时，Y的物质的量为0.75mol·L－1×2L＝1.5mol，体积为4L时，Y的物质的量为0.53mol·L－1×4L＝2.12mol，说明体积越小，压强越大，Y的物质的量越小，Y的质量分数越小，平衡向生成X的方向进行，m

体积不变时，温度越高，Y的物质的量浓度越大，说明升高温度，平衡向生成Y的方向移动，则Q>0，B、D项错误。

答案　C

[规律方法]

（二）数形结合的思想探究化学平衡图像

1．图像类型

（1）浓度—时间图：

此类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。

如

A＋BAB反应情况如图1所示，解该类图像题要注意各物质曲线出现折点（达到平衡）的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。

（2）速率—时间图：

如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图2所示的情况，解释原因：

AB段（v渐增），因反应为放热反应，随反应的进行，温度渐高，导致反应速率增大；BC段（v渐小），则主要原因是随反应的进行，溶液中c（H+）渐小，导致反应速率减小。

故分析时要抓住各阶段的主要矛盾，认真分析。

（3）含量—时间—温度（压强）图：

常见形式有如下几种。

（C%指产物的质量分数；B%指某反应物的质量分数）

（4）恒压（温）线（如图3所示）：

该类图的纵坐标为物质的平衡浓度（c）或反应物的转化率（α），横坐标为温度（T）或压强（p），常见类型如下所示：

（5）其他：

如图4所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率（α）与温度（T）的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正>v逆的点是3，表示v正

2．解题步骤

3．技巧

（1）先拐先平

在含量（转化率）—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。

（2）定一议二

当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。

（3）三步分析法

一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。

【[例题选讲]

【例3】　下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论表达均正确的是（　　）

A．①是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，正反应ΔH<0

B．②是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后化学反应速率随时间变化的图像

C．③是在有无催化剂存在下建立的平衡过程图像，a是使用催化剂时的曲线

D．④是一定条件下，向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图像，压强p1>p2

解析：

　根据图像①，升高温度，平衡正向移动，正反应ΔH>0，A错；

②反应实质是Fe3＋＋3SCN－

Fe（SCN）3，K＋和Cl－不参加化学反应，KCl浓度增大不影响化学平衡，B错；

③使用催化剂，反应速率加快，先达到平衡，C正确；

④此反应为反应前后气体物质的量不变的化学反应，改变压强不影响平衡状态，即不影响A的转化率，且由于不断加入B，A的转化率增大，D错。

答案：

　C

【例4】已知图一表示的是可逆反应CO（g）＋H2（g）

C（s）＋H2O（g）　ΔH>0的化学反应速率（v）与时间（t）的关系，图二表示的是可逆反应2NO2（g）

N2O4（g）　ΔH<0的浓度（c）随时间t的变化情况。

下列说法中正确的是

A．图一t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强

B．若图一t2时改变的条件是增大压强，则反应的ΔH增大

C．图二t1时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强

D．若图二t1时改变的条件是增大压强，则混合气体的平均相对分子质量将减小

解析：

　由图一可知，t2时正、逆反应速率均加快且发生突变，化学平衡正向移动，可能是升高了温度也可能是增大了压强，根据ΔH所表示的意义，不管平衡如何移动，ΔH不变，所以A正确，B错；

由图二可知，t1时改变平衡条件的瞬间，NO2和N2O4的浓度均增大，然后c（NO2）减小，c（N2O4）增大，平衡向正反应方向移动，改变的条件可能是给体系增大压强，但不可能是由温度改变引起的，选项C错；

若增大压强，平衡正向移动，N2O4的体积分数增加，因此混合气体的平均相对分子质量增大，D错。

答案　A

【例5】　在容积一定的密闭容器中发生可逆反应A（g）＋2B（g）2C（g）ΔH>0，平衡移动关系如右图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．p1

B．p1>p2，纵坐标指C的质量分数

C．'p1

D．p1

解析：

　根据图像分析知纵坐标所代表的物理量随温度的升高而增大，结合上述反应知随温度升高平衡将向正向移动，所以增大的物理量有A、B的转化率，C的质量分数和混合气体的平均摩尔质量；由题给反应知，随压强的增大，A、B的转化率，C的质量分数和混合气体的平均摩尔质量均增大，故B正确。

答案：

　B

【例6】　在恒容密闭容器中存在下列平衡：

CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）。

CO2（g）的平衡物质的量浓度c（CO2）与温度T的关系如图所示。

下列说法错误的是（　　）

A．反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）的ΔH>0

B．在T2时，若反应处于状态D，则一定有v正

C．平衡状态A与C相比，平衡状态A的c（CO）大

D．使用合适的催化剂能提高CO的转化率

解析：

　选项A，由图像可知，升温c（CO2）增大，说明升温平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，即ΔH>0；

选项B，D状态―→B状态，c（CO2）减小，平衡向逆反应方向移动，故一定有v正

选项C，因T1

选项D，催化剂只能改变反应速率，对转化率无影响。

答案　D

[规律方法]

（三）由化学平衡常数判断化学平衡移动的

1．借助平衡常数可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态

对于可逆反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g），在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：

＝Qc

2．利用K可判断反应的热效应

若升高温度，K值增大，则正反应为________反应；

若升高温度，K值减小，则正反应为________反应。

【[例题选讲]

【例7】　已知可逆反应：

M（g）＋N（g）P（g）＋Q（g）　ΔH>0，请回答下列问题：

（1）在某温度下，反应物的起始浓度分别为c（M）＝1mol·L－1，c（N）＝2.4mol·L－1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为________；

（2）若反应温度升高，M的转化率________（填“增大”、“减小”或“不变”）；

（3）若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c（M）＝4mol·L－1，c（N）＝amol·L－1；达到平衡后，c（P）＝2mol·L－1，a＝________；

（4）若反应温度不变，反应物的起始浓度为c（M）＝c（N）＝bmol·L－1，达到平衡后，M的转化率为________。

解析　

（1）　M（g）　　＋　N（g）

P（g）＋　Q（g）

始态

mol·L－1

变化量

mol·L－1

因此N的转化率为

×100%＝25%。

（2）由于该反应的ΔH>0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M的转化率增大。

（3）根据

（1）可求出各平衡浓度：

c（M）＝0.4mol·L－1　c（N）＝1.8mol·L－1

c（P）＝0.6mol·L－1　c（Q）＝0.6mol·L－1

因此化学平衡常数K＝

＝

＝

由于温度不变，因此K不变，达到平衡后

c（P）＝2mol·L－1　c（Q）＝2mol·L－1

c（M）＝2mol·L－1　c（N）＝（a－2）mol·L－1

K＝

＝

＝

解得a＝6。

（4）设M的转化率为x，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为

c（M）＝b（1－x）mol·L－1　c（N）＝b（1－x）mol·L－1

c（P）＝bxmol·L－1　c（Q）＝bxmol·L－1

K＝

＝

＝

解得x≈41%

答案　

（1）25%

（2）增大（3）6（4）41%

【例8】　[2010·天津理综－10（4）]已知反应2CH3OH（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g）某温度下的平衡常数为400。

此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻时测得各组分的浓度如下：

物质

CH3OH

CH3OCH3

H2O

浓度/（mol·L－1）

0.44

0.6

0.6

（1）比较此时正、逆反应速率的大小：

v正________v逆（填“>”、“<”或“＝”）。

（2）若加入CH3OH后，经10min反应达到平衡，此时c（CH3OH）＝________________；该时间内反应速率v（CH3OH）＝________________。

解析　加入CH3OH后，各物质的浓度已知，则浓度商为Qc＝

≈1.86<400，因此平衡向正反应方向移动，v正>v逆。

设达到平衡时CH3OH反应的浓度为x，则CH3OCH3和H2O增加的浓度为

，根据平衡常数的定义K＝

＝400，解得x＝0.4mol·L－1，所以c（CH3OH）＝0.44mol·L－1－0.4mol·L－1＝0.04mol·L－1；由生成二甲醚或水的浓度可知，从加入甲醇至平衡的过程中，甲醇减小的浓度为生成二甲醚浓度的两倍，即：

2×（0.6mol·L－1＋

）＝1.6mol·L－1，所以该时间内甲醇的反应速率为

＝0.16mol·L－1·min－1。

答案　

（1）>

（2）0.04mol·L－1　0.16mol·L－1·min－1

【高考真题]

化学平衡移动及转化率求算

1．（2011·四川理综，13）可逆反应①X（g）＋2Y（g）2Z（g）、②2M（g）N（g）＋P（g）分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。

反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示：

下列判断正确的是（　　）

A．反应①的正反应是吸热反应

B．达平衡（Ⅰ）时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为14∶15

C．达平衡（Ⅰ）时，X的转化率为

D．在平衡（Ⅰ）和平衡（Ⅱ）中，M的体积分数相等

解析　：

根据降温后平衡（Ⅰ）到平衡（Ⅱ）反应①的物质的量减少，说明降低温度使反应①的平衡向着气体体积减少的方向移动了，则反应①的正反应是放热反应，达平衡（Ⅰ）时气体的总物质的量为4.8mol，则达到平衡（Ⅰ）时的压强与开始时的压强之比为10∶11；由于反应②是一个气体体积不变的反应，因此反应②的体系中气体的物质的量始终是2mol，又由于左、右两室中的压强始终是相等的，平衡（Ⅰ）时右室中气体的物质的量为2mol，体积是2.2V，则左室中气体的体积是2.8V，物质的量为28/11mol，故反应掉的X的物质的量为3mol－28/11mol＝5/11mol，因此达到平衡（Ⅰ）时X的转化率为5/11，由于平衡（Ⅰ）到平衡（Ⅱ）是不同温度下的平衡，因此两者M的体积分数不可能相等。

答案　C

2．（2011·大纲全国卷，8）在容积可变的密闭容器中，2molN2和8molH2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于（　　）

A．5%B．10%C．15%D．20%

解析：

　达到平衡时，H2转化的物质的量为8mol×25%＝2mol。

在一定条件下，N2与H2发生反应：

　　　　　　　　N2　＋　　3H2

起始物质的量/mol280

转化物质的量/mol

2

平衡物质的量/mol

6

同温同压下，气体的体积比等于其物质的量之比，故平衡时氮气的体积分数为

×100%≈15%。

答案：

　C

解题技巧：

　生成NH3的物质的量为

mol，可知反应后减少了

mol，即反应后的总物质的量为（2＋8－

）mol，则平衡后N2的体积分数为

≈15%。

3．（2011·安徽理综，9）电镀废液中Cr2O

可通过下列反应转化成铬黄

（PbCrO4）：

Cr2O

（aq）＋2Pb2＋（aq）＋H2O（l）2PbCrO4（s）＋2H＋（aq）　ΔH<0

该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是（　　）

解析：

　该反应的正反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，A正确；

pH增大，H＋浓度减小，平衡正向移动，Cr2O

的转化率升高，B错误；温度升高，正反应速率增大，C错误；

增大Pb2＋的物质的量浓度，平衡正向移动，Cr2O

的物质的量减小，D错误。

答案　A

4．（2010·上海，17）据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。

2CO2（g）＋6H2（g）CH3CH2OH（g）＋3H2O（g）

下列叙述错误的是（　　）

A．使用Cu－Zn－Fe催化剂可大大提高生产效率

B．反应需在300℃进行可推测该反应是吸热反应

C．充入大量CO2气体可提高H2的转化率

D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率

解析:

　使用催化剂，可加快反应速率，故A正确；反应所需温度和反应吸热、放热没有直接关系，故B错；

提高一种反应物的浓度，可以增大另一种反应物的转化率，故C正确；减小生成物浓度可使平衡右移，CO2、H2的转化率都升高，故D正确。

答案　B

5．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）一定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率（　　）

（2010·江苏，8C）

解析:

（1）催化剂能加快反应速率，但不能影响平衡移动，故不能提高反应物的平衡转化率。

（2）“NO2球”浸泡在冷水中，颜色变浅，（原因是）

2NO2（g）N2O4（g）　ΔH<0

（红棕色）　（无色）

（2010·北京理综，10B）

（3）右图中曲线表示反应2