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第5讲　化学平衡移动　化学反应方向
1．知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。
2．通过实验探究，了解浓度、压强、温度对化学平衡状态的影响。
3．能从化学反应限度的角度解释生产、生活中简单的化学现象。能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。
4．能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律，判断平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的变化。
考点1　化学平衡移动
1．化学平衡移动
(1)化学平衡移动的过程
(2)化学平衡移动方向与化学反应速率的关系
①v正>v逆：平衡向________反应方向移动。
②v正＝v逆：反应________平衡状态，平衡______________。
③v正＜v逆：平衡向________反应方向移动。
[图解教材]苏教选择性必修1
Q和K的相对大小与平衡移动的关系
对于化学反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商Q＝。
QQ＝K，反应处于平衡状态；
Q>K，反应向逆反应方向进行。
所以，在可逆反应中，若已知反应的平衡常数，可运用K与Q的关系判断反应是否达到化学平衡状态。
2．外界条件对化学平衡的影响
改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向
浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向________反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度 向________反应方向移动
压强(对有气体参加的反应) 反应前后气 体体积改变 增大压强 向气体分子总数________的方向移动
减小压强 向气体分子总数________的方向移动
反应前后气 体体积不变 改变压强 化学平衡______
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 同等程度改变v正、v逆，化学平衡________
　(1)对于可逆反应C(s)＋CO2(g) 2CO(g)　ΔH>0达到化学平衡时，增加少量C(s)、升高温度、缩小容器容积，平衡如何移动？
(2)对于可逆反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)达到化学平衡时，缩小容器容积，混合气体的颜色如何变化？平衡如何移动？保持容器容积不变，充入一定量N2使容器内压强增大，混合气体的颜色如何变化？平衡如何移动？
[备考提醒]化学平衡移动的几种特殊情况
(1)当反应物或生成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，对化学平衡没影响。
(2)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，可视为压强的影响。
(3)“惰性气体(不参加反应的气体)”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
原平衡体系容器容积增大―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)
3．影响化学平衡移动的因素
4．勒夏特列原理
(1)内容：对于一个已经达到平衡的体系，如果改变影响化学平衡的一个条件(如_____________________________________________________________________、
__________、__________)，平衡将向着能够________这种改变的方向移动。
(2)理解勒夏特列原理的注意问题
①勒夏特列原理适用于任何动态平衡(如溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析。
②勒夏特列原理可判断“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平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响，而不是“消除”外界条件的影响，更不是“扭转”外界条件的影响。
　下列过程能用勒夏特列原理解释的是________。
①合成氨工业采用高温条件下反应而不是常温
②硫酸工业生产中SO2的催化氧化采用常压进行而不是高压
③打开啤酒瓶时，啤酒中有气泡逸出
④反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)平衡时，缩小容器容积，气体颜色加深
[备考提醒]能用勒夏特列原理解释的是：①化学平衡问题，②化学平衡发生移动。改变外界条件只改变化学反应速率，化学平衡不移动，则不能用勒夏特列原理解释，如平衡时加入催化剂、气体体积不变的反应改变压强；工业生产中实际采用的条件与勒夏特列原理不符合，则不能用勒夏特列原理解释，如合成氨工业采用高温而不是常温、SO2催化氧化采用常压而不是高压等。
外界条件对化学平衡的影响
1．(人教选择性必修1习题改编)研究表明，二氧化碳与氢气反应可以合成甲醇，反应如下：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.0 kJ·mol-1，下列有关说法正确的是(　　)
A．1 mol CO2和3 mol H2充分反应时放出的热量为49.0 kJ
B．升高温度能提高CO2的反应速率和转化率
C．达平衡时缩小容器体积，v(正)增大，v(逆)减小，平衡正向移动
D．增大二氧化碳与氢气的投料比，可以提高H2的转化率
2．(人教选择性必修1习题改编)在某温度下，将H2和I2各1 mol的气态混合物充入1 L的密闭容器中，发生反应：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)　ΔH＜0；5 min后达到平衡状态，测得c(H2)＝0.9 mol·L-1，则下列结论中，不能成立的是(　　)
A．平衡时H2、I2的转化率相等
B．若将容器温度提高，其平衡常数K一定增大
C．其他条件不变再向容器中充入少量H2，I2的转化率提高
D．其他条件不变再向容器中充入少量I2，放出的热量增多
[误区警示]分析压强变化对化学平衡移动影响的易错点
(1)压强对化学平衡的影响主要看改变压强能否引起反应物和生成物的浓度变化，只有引起物质的浓度变化才会造成平衡移动，否则压强对平衡无影响。如反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)达到化学平衡时，保持容器容积不变充入惰性气体，平衡不移动。
(2)改变压强平衡时气体浓度的变化应分两步考虑：①改变压强，引起气体体积的改变，则气体浓度改变；②然后平衡发生移动，气体浓度是在改变后的浓度基础上发生改变。如反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)达到化学平衡时，扩大容器容积，则各气体浓度均减小，平衡左移，N2、H2浓度增大，但仍小于原平衡浓度。
通过图像理解化学平衡移动
3．(人教选择性必修1习题改编)在容积不变的密闭容器中，一定量的SO2和O2发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，温度分别为T1和T2时，SO3的体积分数随时间的变化如图所示，平衡时体系的压强分别为p1、p2，下列说法正确的是(　　)
A．T1>T2
B．该反应的ΔH<0
C．p1>p2
D．若T1、T2时该反应的平衡常数分别为K1、K2，则K14．(鲁科选择性必修1习题改编)已知：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)。一定压力下，CO2、H2按一定投料比(物质的量之比)投料到密闭容器中，T1、T2不同温度时，CO2的物质的量分数随时间变化关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．CO2、H2的投料比为1∶1
B．该反应的ΔH>0
C．曲线L可能是T1温度下增大压强的结果
D．T2温度下，CO2的平衡转化率为40%
[思维模型]在不同温度或压强下，反应物的转化率(或物质的量分数、浓度等)与时间关系的曲线，如上面两题。解题方法是“先拐先平数值大”。即曲线先出现拐点，先达到平衡，则该曲线中温度高或压强大。
考点2　化学反应的方向
1．自发反应
在一定条件下________________就能自发进行的反应称为自发反应。
　下列反应在一定条件下属于自发反应的是________(填序号)。
①高温条件下石灰石分解
②电解水生成H2和O2
③稀硫酸与NaOH溶液混合
④氯气与石灰乳反应制取漂白粉
2．熵和熵变的含义
(1)熵的含义
熵是衡量一个体系________的物理量。用符号________表示。同一条件下，不同物质有不同的熵值，同种物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。
(2)熵变的含义
熵变是反应前后体系________，用________表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应________。
　下列过程属于熵增加过程的是______(填序号)。
①液态水凝结成冰
②Br2溶于苯
③高温下，石灰石分解
④碳与CO2反应生成CO
⑤NH3与HCl反应生成NH4Cl
[备考提醒]熵变的判断方法
(1)熵增加过程
①状态变化：固体液化、固体或液体气化均为熵增加过程；
②混合过程：气体混合、物质溶解均为熵增加过程。
(2)熵增加反应
通常情况下，化学反应中气体分子数增加的反应为熵增加反应。
化学反应进行的方向
1．(鲁科选择性必修1习题改编)工业上制备金属钾的反应为KCl＋Na NaCl＋K，该反应为吸热反应，反应温度通常为850 ℃。相关数据如表所示，下列说法错误的是(　　)
物质 熔点/℃ 沸点/℃
Na 97.8 883
K 63.7 774
NaCl 801.0 1 413
KCl 770 1 500
A．Na比K活泼
B．该反应的ΔH＞0
C．该反应的ΔS＞0
D．该条件下ΔH－TΔS＜0
2．(鲁科选择性必修1习题改编)现有下列反应：已知298 K下反应4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)　ΔH＝－444.3 kJ·mol-1，ΔS＝－280.1 J·mol-1·K-1。则下列说法错误的是(　　)
A．由题给ΔH可知，该反应是一个放热反应
B．ΔS<0表明该反应是一个熵增加的反应
C．该反应低温时能自发进行
D．一定温度下该反应可自发进行
[思维模型]
焓变、熵变与化学反应方向记忆方法
放热和熵增有利于反应自发进行，则ΔH<0、ΔS>0，反应任何温度均自发；
吸热和熵减不利于反应自发进行，则ΔH>0、ΔS<0，反应任何温度均不自发；
放热和熵减：ΔH<0、ΔS<0，需放出热量使反应进行，故低温自发；
吸热和熵增：ΔH>0、ΔS>0，需提供热量使反应进行，故高温自发。
考点3　合成氨与反应条件的控制
1．工业合成氨反应及其分析
(1)反应原理：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
在298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol-1，ΔS＝－198.4 J·K-1·mol-1。
(2)反应特点
[备考提醒]在一定温度、压强下，合成氨反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)中，若开始按照N2、H2的物质的量之比为1∶3时投入两种反应物，则平衡混合物中氨的百分含量最高。据此可得，在一定温度、压强下，对于一般反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，若开始按照A、B的物质的量之比a∶b投入两种反应物，则平衡混合物中生成物的百分含量比同条件下其他投料比更大。
2．工业合成氨的条件调控
(1)理论分析
(2)合成氨条件的调控
序号 影响因素 选择条件
1 温度 反应温度控制在________ ℃
2 浓度 N2、H2投料比为________。氨及时从混合气体中分离出去，剩余气体________
3 压强 10 MPa～30 MPa
4 催化剂 选择________作催化剂
根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强
　合成氨工业为什么选择反应温度在400～500 ℃？
[备考提醒]对于某一特定的实际反应，选取适宜的反应条件的基本思路如下：
(1)分析化学反应的特点：从可逆性、反应前后气体化学计量数的变化、焓变三个角度分析。
(2)对于可逆反应，根据反应特点具体分析反应条件对速率和平衡的影响。
以合成氨工业为例，分析工业生产适宜条件的选择思路：
合成氨适宜条件选择
1．(人教选择性必修1改编)有关合成氨工业的说法中，正确的是(　　)
A．增大H2的浓度，可提高H2的转化率
B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中是循环使用，所以总体来说氨的产率很高
C．合成氨工业的反应温度控制在500 ℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D．合成氨厂采用的压强是10 MPa～30 MPa，因为该压强下铁触媒的活性最大
其他工业生产的适宜条件综合分析
2．(人教选择性必修1习题改编)在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol-1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2∶1，且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表，下列说法不正确的是(　　)
温度/℃ 平衡时SO2的转化率/%
0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa
450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
A．一定压强下降低温度，SO2的转化率增大
B．在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等
C．使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D．工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高
[误区警示]工业生产中可逆反应的适宜条件选择依据
(1)反应温度：首先考虑催化剂的反应活性，一般应使该温度下催化剂的反应活性最高。
(2)催化剂：多数工业生产考虑使用合适催化剂加快反应速率。
(3)浓度：增大廉价原料浓度，提高另一原料的转化率；或者原料循环利用。
1．判断正误：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)升高温度，平衡向吸热反应的方向移动，此时放热反应的速率减小，吸热反应的速率增大。 (　　)
(2)C(s)＋CO2(g) 2CO(g)　ΔH>0，其他条件不变时，升高温度，CO2的反应速率和平衡转化率均增大。 (　　)
(3)平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，正反应速率减小。 (　　)
(4)恒容密闭容器中充入He，可使N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)平衡向正反应方向移动。 (　　)
(5)对于反应：2HI(g) H2(g)＋I2(g)，其他条件不变时，增大压强(缩小容器容积)，体系的颜色加深，但平衡不发生移动。 (　　)
(6)使用催化剂能提高合成氨反应物的平衡转化率。 (　　)
(7)使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去，可提高原料的利用率。
(　　)
(8)合成氨反应中，压强越大越利于增大反应速率和平衡正向移动。 (　　)
(9)(2025·河北卷)向盛有NO2与N2O4的恒压密闭容器中通入一定体积的N2，最终气体颜色变浅；由此可知化学平衡向NO2减少的方向移动。 (　　)
(10)(2025·湖南卷)反应C4H8(g)＋H2(g) C4H10(g)　ΔH＝－126 kJ·mol-1，低温下能自发进行。 (　　)
2．(2024·浙江卷)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯，主要发生如下两个反应：
Ⅰ．C2H6(g)＋CO2(g) C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g)　ΔH1>0
Ⅱ．C2H6(g)＋2CO2(g) 4CO(g)＋3H2(g)　ΔH2>0
向容积为10 L的密闭容器中投入2 mol C2H6和3 mol CO2，不同温度下，测得5 min时(反应均未平衡)的相关数据见下表，下列说法不正确的是(　　)
温度(℃) 400 500 600
乙烷转化率(%) 2.2 9.0 17.8
乙烯选择性(%) 92.6 80.0 61.8
注：乙烯选择性＝×100%
A．反应活化能：Ⅰ<Ⅱ
B．500 ℃时，0～5 min反应Ⅰ的平均速率为v(C2H4)＝2.88×10-3 mol·L-1·min-1
C．其他条件不变，平衡后及时移除H2O(g)，可提高乙烯的产率
D．其他条件不变，增大投料比投料，平衡后可提高乙烷转化率
乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)　ΔH＝＋173.3 kJ·mol-1，CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol-1，在1.0×105 Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性＝×100%，下列说法正确的是(　　)
A．图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化
B．升高温度，平衡时CO的选择性增大
C．一定温度下，增大可提高乙醇平衡转化率
D．一定温度下，加入CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2产率
3．(2025·甘肃卷)CO2加氢转化成甲烷，是综合利用CO2实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525 ℃，101 kPa下，CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－185 kJ·mol-1。反应达到平衡时，能使平衡向正反应方向移动的是(　　)
A．减小体系压强
B．升高温度
C．增大H2浓度
D．恒容下充入惰性气体
(2025·西安三模)下列事实不能用平衡移动原理解释的是(　　)
A．工业合成氨时，选择在500 ℃条件下进行
B．密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深
C．用饱和食盐水除去氯气中混有的少量氯化氢
D．乙醇和乙酸在浓硫酸作用下加热制取乙酸乙酯
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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