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第2章　化学反应的方向、限度与速率
第2节　化学反应的限度
第3课时　反应条件对化学平衡的影响
1.掌握化学平衡移动的内在因素。2.会分析温度、浓度、压强变化对化学平衡移动的影响。3.能运用温度、浓度、压强对化学平衡的影响规律,推测平衡移动方向及浓度、转化率等物理量的变化。
学习目标
一、化学平衡移动
知能通关
1.化学平衡移动
(1)概念:受　　　　、　　　　或　　　　变化的影响,化学反应由一种平衡状态变为另一种平衡状态的过程,称为化学平衡移动。
(2)图示:
温度
压强
浓度
2.化学平衡移动方向的判断
正向
向右
逆向
向左
不
向右
正向
向左
逆向
逆反应
正反应
下列说法正确的是　　　　　　　。
①反应混合物各组分百分含量发生改变,化学平衡一定发生了移动
②外界条件的改变引起浓度商或化学平衡常数改变,则平衡一定发生移动
③平衡移动,平衡常数不一定改变,但平衡常数改变,平衡一定发生移动
④化学平衡向正反应方向移动,v逆一定比v正小
⑤化学平衡移动,说明化学反应速率一定改变;化学反应速率改变,化学平衡不一定移动
小题对点过
①②③④⑤
1.下列有关化学平衡移动的叙述正确的是(　　)
A.化学反应速率发生了变化,化学平衡一定发生移动
B.增加反应混合物的质量,化学平衡一定发生移动
C.化学平衡发生移动,化学平衡常数一定发生改变
D.温度一定时,改变反应混合物的浓度商,化学平衡一定发生移动
解析　温度一定,化学平衡常数不变,浓度商改变,平衡一定发生移动。
D
16.7%
0.148 mol-2·L2
正向
解析　在一定温度和催化剂存在下,向1 L密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2发生反应,当CO2的平衡转化率为50%时:
二、温度对化学平衡的影响
知能通关
1.温度与化学平衡常数的关系
增大
温度变化 反应焓变ΔH 平衡常数K
升高 >0
<0
降低 >0
<0
减小
减小
增大
(1)降低温度,该反应的平衡常数　　　　(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
(2)升高温度,NO2的体积分数　　　　,混合气体的平均摩尔质量　　　　。
小题对点过
减小
增大
减小
2.实验探究
(1)实验原理
(2)实验操作
把 NO2 和 N2O4 的混合气体通入两个连通的烧
瓶,然后用弹簧夹夹住乳胶管;把一个烧瓶浸泡
在热水中,另一个浸泡在冰水中,观察气体颜色
的变化。。
(3)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。
(4)实验结论:
在其他条件不变时:
①升高温度,化学平衡向　　　　反应方向移动;
②降低温度,化学平衡向　　　　反应方向移动。
吸热
放热
小题对点过
②⑤
温度对化学平衡的影响是通过改变平衡常数K实现的。
反应类型 温度变化 K值变化 Q与K关系 平衡移动方向
放热
反应 升温 减小 Q>K 逆向移动
降温 增大 Q吸热
反应 升温 增大 Q降温 减小 Q>K 逆向移动
到化学平衡状态且其他条件不变时,下列说法不正确的是(　　)
A.如果升高温度,平衡混合物的颜色加深
B.如果降低温度,平衡正向移动
C.如果降低温度,K减小
D.不论是升高温度还是降低温度,混合气体的密度均不变
解析　该反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,Br2(g)的浓度增大,因此混合物的颜色加深,A不符合题意;降低温度,平衡向放热反应方向移动,B不符合题意;降低温度,平衡正向移动,K增大,C符合题意;不论平衡向哪个方向移动,气体的总质量均不变,由于容器的体积不变,混合气体的密度不变,D不符合题意。
C
2.化学反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ在不同温度下的平衡常数:
根据以上信息判断,下列结论不正确的是(　　)
A.a>b
B.降低温度,反应Ⅱ平衡向正反应方向移动
C.升高温度,反应Ⅲ平衡向逆反应方向移动
D.反应Ⅱ、Ⅲ均为吸热反应
D
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(　　)
D
三、浓度对化学平衡的影响
知能通关
1.浓度对化学平衡的影响
在其他条件不变时:
①增大　　　　　　或减小　　　　　　　　,都可以使化学平衡向正反应方向移动;
②增大　　　　　　　　或减小　　　　　　,都可以使化学平衡向逆反应方向移动。
反应物浓度
反应产物浓度
反应产物浓度
反应物浓度
小题对点过
①④
2.实验探究浓度对化学平衡影响
(3)实验现象:b试管中溶液颜色变浅;c试管中溶液颜色变深。
(4)实验结论:在其他条件不变时:
①增大　　　　　　或减小　　　　　　　　,都可以使化学平衡向正反应方向移动;
②增大　　　　　　　　或减小　　　　　　,都可以使化学平衡向逆反应方向移动。
反应物浓度
反应产物浓度
反应产物浓度
反应物浓度
小题对点过
增大
>
逆反应方向
减小
<
正反应方向
改变浓度可以改变Q,使Q≠K。
浓度变化 Q值变化 Q与K关系 平衡移动方向
反应物浓度增大 减小 Q反应产物浓度减小
反应物浓度减小 增大 Q>K 逆向移动
反应产物浓度增大
3.工业生产中的应用
为了提高产率,生产过程中常常将反应产物及时从体系中移走,使反应所建立的化学平衡不断地正向移动。
1.检验Fe3+的存在,可向溶液中加入KSCN溶液,发生反应如下:
能使该可逆反应发生平衡移动的是　　　　(填序号,下同)。不能使平衡发生移动的是　　　　　,原因是 。
①加入KCl固体　②加入Fe粉　③加入FeCl3固体
②③
①
Fe(SCN)3,加入KCl因体,只增加了c(K+)、c(Cl-),未改变c(Fe3+)、c(SCN-)、c[Fe(SCN)3],平衡不移动
2.从速率变化的视角,理解浓度改变与平衡移动方向。以一定温度下,可逆反应
(1)右图为上述反应建立平衡状态Ⅰ后,t1时刻只增大O2
浓度至达到新平衡的v-t图像。
由图像获得如下信息(用“增大、减小、不变、>、<、
=”等填空):
①t1时刻,v'正　　　;v'逆　　　,v'正　　　　　v'逆,
Q　　　　K,平衡向　　　　　　　　移动。
增大
不变
>
<
正反应方向
②一段时间后,反应达到平衡状态Ⅱ,　　　　　　　　　相等,平衡状态Ⅰ的反应速率v正　　　　平衡状态Ⅱ的v'逆。
③平衡状态Ⅱ与平衡状态Ⅰ相比,各组分的浓度,c(SO3)　　　　,c(O2)　　　　　,
c(SO2)　　　　;反应物的转化率,α(O2)　　　　,α(SO2)　　　　;反应的平衡常数
　　　　　　。
正、逆反应速率
<
增大
增大
减小
减小
增大
不变
四、压强对化学平衡的影响
知能通关
1.在其他条件不变的情况下,压强对化学平衡的影响规律
=
不
>
<
Δvg=(化学方程式中气态反应产物化学式前系数之和)-(化学方程式中气态反应物化学式前系数之和)。
=
不
<
>
小题对点过
①②④
固体或液体
气体
解析　(2)增大压强,平衡向逆反应方向移动,说明逆向为气体体积减小的反应,由于B为气体,所以C为气体,A为非气体。
(1)压强对平衡移动的影响:对于只涉及固体或液体的反应,压强的影响不予考虑。
(2)压强能否使化学平衡发生移动,要看压强改变是否使浓度发生改变,从而使v正'
≠v逆'。
2.“惰性气体”(不参与反应的气体)对化学平衡的影响
充入“惰性”气体对化学平衡的影响
的浓度为0.5 mol·L-1,保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的两倍,再次达到平衡时,测得A的浓度为0.30 mol·L-1。下列判断正确的是(　　)
A.x+yC.B的转化率降低 D.C的体积分数增大了
解析　将容器的容积扩大到原来的两倍,变化瞬间A的浓度变为0.25 mol·L-1,而再次达到平衡时,测得A的浓度为0.30 mol·L-1,可知减小压强平衡逆向移动。减小压强平衡向着气体分子总数增大的方向移动,则x+y>z,A错误;平衡逆向移动,B错误;平衡逆向移动,B的转化率降低,C的体积分数减小,C正确,D错误。
C
达到平衡,下列措施不能使平衡发生移动的是(　　)
①增加C的物质的量
②保持容器容积不变,充入He使体系压强增大
③将容器的容积缩小一半
④保持压强不变,充入He使容器容积变大
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
A
解析　①C是固体,其浓度为常数,改变它的量,平衡不移动;②该反应为反应前后气体体积不相等的反应,保持容器容积不变,充入He,由于c(H2O)、c(CO)、c(H2)都不变,所以平衡不移动;③缩小容器容积,压强增大,平衡左移;④保持压强不变,充入He,容器容积扩大,平衡右移。
下列问题:
(1)若x+y>z,缩小体积,增大压强,则平衡向　　　　　　　方向移动。
(2)若保持体积不变,通入氦气,则平衡　　　　移动。
(3)若保持压强不变,通入氦气,平衡向正反应方向移动,则x、y、z的关系为
　　　　　　　　。
(4)若x+y=z,缩小体积,增大压强,则平衡　　　　移动。
正反应
不
x+y不
五、化学平衡移动原理
知能通关
1.勒·夏特列原理
在封闭体系中,如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度),则平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动,这个原理为勒·夏特列原理,又称平衡移动原理。
简单记忆:改变→减弱这个改变。
2.对原理的理解
不涉及平衡移动的问题都不能用勒·夏特列原理解释,常见的有:
(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。
1.(2024·江西乐平中学期中)下列事实不能用勒·夏特列原理解释的是(　　)
A.打开碳酸饮料时会从瓶口逸出气体
B.向浓氨水中加入氢氧化钠固体时产生较多的有刺激性气味的气体
C.实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
D.使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率
D
某恒容密闭容器中加入足量的SiO2和炭粉,若仅发生上述反应,一段时间后达到平衡。下列说法正确的是(　　)
A.升高温度,若c(CO)增大,则ΔH<0
B.加入一定量氢气,平衡不移动
C.再加入一定量SiO2,平衡正向移动
D.压缩容器体积,重新达平衡时c(CO)减小
B
解析　A.升高温度,若c(CO)增大,说明平衡正向移动,故正反应为吸热反应,则ΔH>0,A错误;B.氢气不参与反应,而且容器体积不变,故加入一定量氢气,平衡不移动,B正确;C.由于SiO2是固体,浓度是常数,故增加SiO2的物质的量,不能改变SiO2的浓度,平衡不移动,C错误;D.根据反应方程式可知,该反应的平衡常数K=c(CO),温度不变,K不变,则c(CO)不变,故压缩容器体积,重新达平衡时c(CO)不变,D错误。
体积分数φ(B)与压强变化的关系如图所示,下列叙述一定正确的是(　　)
①m+n>p　②x点表示的正反应速率大于逆反应速率
③x点表示的反应速率比y点的小　④n>p
A.①② B.②④
C.②③ D.①③
C
解析　从题图的曲线变化特征可以看出,增大压强,B的体积分数增大,说明平衡向逆反应方向移动,A为固态,则有nv逆,故②正确;x点对应的压强小于y点,压强越大,反应速率越大,故x点比y点的反应速率小,故③正确。
课堂 达标训练
动的措施是(　　)
A.减小C或D的浓度 B.增大D的浓度
C.减小B的浓度 D.增大A或B的浓度
解析　增大反应物的浓度或减小反应产物的浓度都可以使平衡向正反应方向移动,但注意本题中物质D是固体,其浓度是常数,故改变物质D的量对平衡无影响,D项正确。
D
2.下列变化一定会引起平衡移动的是(　　)
①压强的变化　②浓度的变化　③各组分百分含量的变化　④平均相对分子质量的变化　⑤颜色的变化　⑥混合气体密度的变化　⑦转化率的变化　
⑧温度的变化
A.①②⑥⑦⑧ B.②④⑤⑥⑧
C.②④⑤⑥⑦ D.③④⑦⑧
D
解析　①对于反应前后气体分子数不变化的反应,压强变化平衡不移动,错误;②对于反应前后气体体积不变的可逆反应可以通过改变体积来改变压强,此时浓度发生了变化,但平衡不移动,错误;③各组分百分含量变化,说明平衡一定发生移动,正确;④平均相对分子质量变化,说明平衡一定发生移动,正确;⑤对于反应前后气体体积不变的可逆反应可以通过改变体积来改变物质的浓度,此时颜色发生了变化,但平衡不移动,错误;⑥对于反应前后气体体积不变的可逆反应，改变体积,使混合气体的密度发生变化,但平衡不移动,错误;⑦转化率变化,说明平衡一定发生移动,正确;⑧因为反应不是吸热就是放热,所以温度变化,说明平衡一定发生移动,正确。
A.两容器中达到平衡的时间:AB.打开K的同时升高容器温度,达到新平衡时,A容器容
积相比原平衡状态时一定减小
C.原平衡状态下A容器中X的转化率为25%
D.打开K一段时间达新平衡时,A的容积为0.8a L(连通管中的气体体积忽略不计)
B
一定条件下达到平衡状态,下列有关叙述正确的是(　　)
①增大物质A的量,平衡向正反应方向移动
②升高温度,平衡向逆反应方向移动,v正减小
③压强增大一倍,平衡不移动,v正、v逆不变
④增大物质B的浓度,v正>v逆
⑤加入催化剂,物质B的转化率提高
A.①②⑤ B.④ C.②③④ D.④⑤
B
解析　物质A是固体,增大物质A的量对化学平衡无影响,①错误;升高温度,v正、
v逆均增大,平衡向逆反应(吸热反应)方向移动,②错误;该反应为反应前后气态物质系数之和不变的反应,增大压强,平衡不移动,但v正、v逆都增大,③错误;增大物质B的浓度,平衡向正反应方向移动,v正>v逆,④正确;催化剂不能使化学平衡发生移动,故物质B的转化率不变,⑤错误。
常数随温度的变化如表:
放热
温度/℃ 400 500 830
平衡常数K 10 9 1
(1)该反应的正反应为　　　　　反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)830 ℃时,向反应器中投入1 mol CO(g)、2 mol H2O(g)、x mol H2(g)和0.5 mol CO2(g)发生上述反应,要使反应开始时向逆反应方向进行,x的取值范围是
　　　　　。
x>4
(3)若反应器绝热,判断该反应达到平衡状态的标志是　　　　(填序号)。
①体系的压强不再发生变化 ②混合气体的密度不变 ③混合气体的平均相对分子质量不变 ④各组分的物质的量浓度不再改变 ⑤消耗1 mol H2O(g)的同时,生成1 mol CO2(g)
(4)如图表示该反应在t1时刻达到平衡,在t2时刻因改
变某个条件浓度变化的情况,图中t2时刻发生改变的
条件可能是
(写出两种)。
①④
降低温度、增加水蒸气的量
(或减少氢气的量)
课后 巩固训练
A.体系颜色比原来深 B.体系颜色比原来浅
C.体系颜色不变 D.注射器内压强不变
A
时,物质C的浓度为c1;如果其他条件不变,再向容器中加入一定量的C,待反应再次达到平衡时,物质C的浓度为c2,则c1和c2的关系是(　　)
A.c1=c2 B.c1>c2 C.c1解析　再向容器中加入一定量的C,平衡逆向移动,但是由于该反应为可逆反应,新加入的C不可能完全反应,则新平衡时C的浓度比原平衡时的大。
C
B
了使该平衡向生成Z的方向移动,可选择的条件是(　　)
①高温　②低温　③高压　④低压　⑤加催化剂　⑥分离出Z
A.①③⑤ B.②③⑤ C.②③⑥ D.②④⑥
解析　该反应的正反应为放热反应,降低温度可以使平衡向正反应方向移动,即向生成Z的方向移动,故可选择低温;由于该反应的正反应是气体分子数减小的反应,所以高压有利于平衡向正反应方向移动,故可选择高压;使用催化剂只能同等程度地改变正、逆反应速率,不能使平衡发生移动;分离出Z,可以减小Z的浓度,使平衡正向移动。
C
5.下列事实中,不能用勒·夏特列原理解释的是(　　)
B
解析　催化剂只能改变反应速率,对化学平衡的移动无影响。
若随着温度的升高,气体平均相对分子质量减小,则下列判断正确的是(　　)
A.B和C肯定都是气体 B.若C为固体,则B一定是气体
C.B和C可能都是液体 D.B和C可能都是固体
解析　升高温度平衡正向移动,气体平均相对分子质量减小。若B、C都是气体,反应后气体总物质的量增大,总质量不变,平均相对分子质量减小;若B为气体,C为固体,反应前后气体总物质的量不变,气体总质量减小,平均相对分子质量减小,A错误,B正确。B和C不会都是液体或固体,若都是液体或固体,气体只有A,气体平均相对分子质量不变,C、D错误。
B
nY(g)　ΔH=Q kJ·mol-1。反应达到平衡时,Y的物质的量浓度(mol·L-1)与温度(T)、容器容积(V)的关系如表所示:
下列说法正确的是(　　)
A.m>n
B.温度不变,压强增大(缩小容器容积),Y的
质量分数减小
C.Q<0
D.体积不变,温度升高,平衡向逆反应方向移动
B
V/L 1 2 4
T/℃ 100 1.00 0.75 0.53
200 1.20 0.90 0.63
300 1.30 1.00 0.70
-1 200 kJ·mol-1。在2 L恒容密闭容器中,按照下表中甲、乙两种方式进行投料,经过一段时间后达到平衡状态,测得甲中CO的转化率为50%。下列说法中正确的是(　　)
A.放热反应,一定能自发进行
B.该温度下,反应的平衡常数为5
C.达平衡时,NO2的浓度:甲>乙
D.达平衡时,N2的体积分数:甲<乙
C
甲 乙
0.2 mol NO2 0.1 mol NO2
0.4 mol CO 0.2 mol CO
9.根据外界条件对化学平衡的影响回答下列问题:
a
②欲提高H2的转化率,下列措施可行的是　　　　。
a.缩小容器容积 b.向容器中按原比例再充入N2和H2
c.向容器中再充入惰性气体 d.改变反应的催化剂 e.液化NH3并分离
bc
abe
解析　(2)①ΔH与反应物N2的量无关,ΔH是表示1 mol N2(g)和3 mol H2(g)完全反应时的焓变,故平衡后再加入N2,该反应的ΔH不变,a项不正确;加入催化剂,不影响反应物和反应产物的总量,ΔH不变,b项正确;其他条件不变,平衡后再充入NH3,相当于增大压强,达到平衡时,NH3的百分含量增大,故c项正确;若反应前充入的N2和H2的物质的量相等,由于反应中转化的N2和H2的物质的量之比是1∶3,所以达到平衡时N2的转化率比H2的低,d项不正确。②a、b项为增大压强,平衡向右移动,α(H2)增大;c、d项平衡不移动,α(H2)不变;e项平衡向右移动,α(H2)增大。
B级　素养培优练
选择题有1个或2个选项符合题意
的是(　　)
A.2体积SO2和足量O2反应,在一定条件下能生成2体积SO3
B.其他条件不变,增大压强,平衡向右移动但平衡常数不变
C.加入2 mol SO2和1 mol O2放出的热量是加入1 mol SO2和0.5 mol O2放出热量的2倍
D.在该容器中先投入1 mol SO3,平衡后再加入1 mol SO3,达新平衡后SO2的体积分数比原平衡小
AC
解析　可逆反应,不能完全转化,则2体积SO2和足量O2反应,一定不能生成2体积SO3,故A错误;增大压强使Q11.在恒容密闭容器中充入1 mol A(g)和2 mol B(g),发生如下反应:A(g)+B(g)
A.曲线Ⅰ为K逆,曲线Ⅱ为K正
B.T2时,X点v正>v逆
C.T1时,A的平衡转化率为50%
D.若B、C、D都是固体,其他条件不变,则平衡后再充入
1 mol A(g),再次平衡后,A的浓度比原平衡时大
B
ΔH=-196.0 kJ·mol-1。
SO2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示:
根据图示回答下列问题:
(1)压强:p1　　　　(填“>”“=”或“<”)p2。
(2)升高温度,平衡向　　　　(填“左”或“右”)移动。
>
左
解析　(1)由图可知:温度一定时,如200 ℃时,B点SO2的转化率大于A点SO2的转化率,增大压强,平衡向气体化学计量数减小的方向移动,故p1>p2。(2)由图可知:压强一定时,升高温度,SO2转化率减小,平衡向左移动。
(3)200 ℃下,将一定量的SO2和O2充入体积为2 L的密闭容器中,经10 min后测得容器中各物质的物质的量如下表所示:
①该反应达到化学平衡状态的标志是
　　　　(填字母)。
a.SO2和O2的体积比保持不变 b.混合气体的密度保持不变
c.体系的压强保持不变 d.SO2和SO3物质的量之和保持不变
②当反应放出98.0 kJ热量时,测得该反应达平衡状态,该温度下SO2的转化率为　　　　。
气体 SO2 O2 SO3
物质的量/mol 1.6 1.8 0.4
ac
50%
(4)400 ℃时,将等量的SO2和O2在两个容积相等的容器中反应,并达到平衡。在该过程中,甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的百分含量为p%,则乙容器中SO2的百分含量　　　　(填字母)。
a.等于p% b.大于p% c.小于p% d.无法判断
解析　(4)平衡后乙容器容积小于甲容器,压强大于甲容器,乙容器平衡相当于甲容器平衡增大压强(或缩小容器容积)得到,加压平衡正移,所以乙容器中SO2的百分含量小于p%。
c

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