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(共34张PPT)
第41讲　化学平衡移动 化学反应方向
第四部分 化学反应原理
第七章 化学反应速率 化学平衡
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复
习
目
标
内
容
索
引
1.掌握外界条件改变对化学平衡的影响。
2.掌握并会运用勒夏特列原理分析平衡的移动。
3.掌握平衡移动与转化率的关系。
4.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。
5.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。
知识点2　化学反应的控制与方向
知识点1　化学平衡移动及影响因素
精炼高考真题·明确高考方向
——勾起你的回忆
化学平衡状态是如何建立的？
从逆反应开始建立
从正反应开始建立
在一定条件下，可逆反应不论从正反应还是从逆反应开始，都能建立相同的平衡状态。
知识点1　化学平衡移动及影响因素
化学平衡移动的过程
这是判断平衡平衡移动的根本依据
(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＜v逆：平衡向逆反应方向移动。
化学平衡移动方向与化学反应速率的关系
知识点1　化学平衡移动及影响因素
化学平衡移动方向与Q、K的关系
知识点1　化学平衡移动及影响因素
影响化学平衡的外界因素
(1)若其他条件不变，改变浓度
向正反应方向移动，v 正>v 逆
向逆反应方向移动，v 逆>v 正
知识点1　化学平衡移动及影响因素
(2)若其他条件不变，改变压强
改变压强（改变体积），对于反应：mA(g)＋nB(g) p C(g)＋qD(g)，若m＋n >p ＋q ，则图像对应图1、图2；
增大压强，向气体分子总数减小的方向移动；减小压强，向气体分子数增多的方向移动
若m＋n＝p＋q，则图像对应图3、图4。
改变压强，平衡不移动，但正逆速率同时同倍改变
注意：①刚性容器中，充入无关气体，增大压强，平衡不移动。
②维持压强不变，充入无关气体，容器体积扩大，相当于“减小压强”。
知识点1　化学平衡移动及影响因素
(3)若其他条件不变，改变温度
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。
注意：
a.升高温度，不管是吸热还是放热方向，反应速率均增大，但吸热方向速率增大的倍数大于放热方向速率增大的倍数，使v(吸热)>v(放热)，故平衡向吸热方向移动。
b．只要是升高温度，新平衡状态的速率值一定大于原平衡状态的速率值；反之则小。
对于正反应 H ＜0的反应
知识点1　化学平衡移动及影响因素
(4)若其他条件不变，使用催化剂
催化剂对化学平衡移动无影响。
以N2＋3H2 2NH3的u-t图像为例
知识点1　化学平衡移动及影响因素
勒夏特列原理
(1)含义：
如果改变影响化学平衡的一个因素(如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
①勒夏特列原理的适用对象是可逆过程。
②化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“抵消”外界条件的改变，改变是不可逆转的。
③在实际应用中，常用勒夏特列原理来判断平衡移动的方向。
(2)注意：
知识点1　化学平衡移动及影响因素
（1）等效平衡的含义
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。
拓展
等效平衡
（2）等效平衡的判断方法
①恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应，判断方法：极值等量即等效。
②恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应，判断方法：极值等比即等效。
③恒温条件下反应前后体积不变的反应，判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。
知识点1　化学平衡移动及影响因素
1.（2025·上海虹口模拟）尿素[CO(NH2)2]是一种重要的氮肥。工业上以CO2和NH3为原料合成尿素，在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：
典型例题
反应Ⅰ：2NH3(g)+CO2(g)
H2NCOONH4(s)(氨基甲酸铵) ΔH1=-272kJ·mol-1
反应Ⅱ：H2NCOONH4(s) CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH2=+138kJ·mol-1
总反应Ⅲ：2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g) H3
下列关于尿素合成的说法正确的是___________。
A．及时分离出尿素可促使反应Ⅱ向正反应方向移动
B．从合成塔出来的混合气体分离出水蒸气后可以循环使用
C．保持容积不变，充入惰性气体增大压强，可提高总反应Ⅲ的反应速率
D．保持压强不变，降低氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]可提高反应Ⅰ中NH3的平衡转化率
BD
知识点1　化学平衡移动及影响因素
2.（2025·广西柳州模拟）燃油汽车尾气中含有NO和CO等有毒气体，某研究小组用新型催化剂对NO、CO在不同条件下的催化转化进行研究，反应原理为：
。在密闭容器中充入2 mol NO和2 mol CO，平衡
时NO的体积分数随温度、压强的变化关系如图。下列说法正确的是（ ）
典型例题
A．a点CO的平衡转化率为25%
B．c点和b点的反应速率可能相同
C．若在e点扩大容器体积并加热，可能达到c点状态
D．恒温恒压条件下，向d点平衡体系中再充入2 mol NO和2 mol CO，重新达到平衡后，与d点状态相比，NO的体积分数将增大
A
知识点1　化学平衡移动及影响因素
解析：a点NO体积分数为40%；
则总的物质的量为（4-0.5a）mol，
，a=0.5mol，则CO的
平衡转化率为
25%，A正确； b点温度高且压强大，则b点的反应
速率大于c点，B错误；反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，NO体积分数增大，则温度T1>T2，e点温度高于c，则e点加热不会达到c点，C错误；恒温恒压条件下，向d点平衡体系中再充入2 mol NO和2 mol CO，重新达到平衡后，新平衡与原有平衡为等效平衡，NO的体积分数不会增大，D错误。
知识点1　化学平衡移动及影响因素
(1)反应aA(g)＋bB(g) cC (g)＋dD(g)的转化率分析
①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。
②若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率提高，A的转化率降低。
③若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器容积，气体反应物的转化率与化学计量数有关。
(2)反应mA(g) nB (g)＋qC(g)的转化率分析
在T、V不变时，增加A的量，等效于压缩容器容积，A的转化率与化学计量数有关。
平衡转化率的分析与判断方法
归纳总结
知识点1　化学平衡移动及影响因素
1.自发过程
（1）含义：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。
（2）特点
①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。
②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
化学反应的方向
2.自发反应：在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。
(1)熵是量度体系混乱程度的物理量，符号为s。熵值越大，体系混乱度越大。
(2)影响熵大小的因素：①相同条件下，物质不同熵不同。②同一物质的熵：气态(g)>液态(l)>固态(s)。
(3)熵变：ΔS＝S(反应产物)－S(反应物)。
3．熵、熵变
提醒： 常见的熵增过程
①同一种物质的不同状态：S (g)>S (l)>S (s)。
②反应后气体物质的量增加的反应。
知识点2　化学反应的方向与控制
3.判断化学反应方向的依据
方法技巧：
四象限法判断反应能否自发进行
知识点2　化学反应的控制与方向
化学反应的调控——工业合成氨
条件 原则
从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢
从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意对二者影响的矛盾性
从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本
从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性受温度的限制
1．化工生产适宜条件选择的一般原则
知识点2　化学反应的控制与方向
2.控制反应条件的基本措施
(1)控制化学反应速率的措施
通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。
(2)提高转化率的措施
通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。
知识点2　化学反应的控制与方向
3．工业合成氨反应的适宜条件
(1)理论分析
增大合成氨的反应速率和提高平衡混合物中氨的含量对反应条件的要求不尽相同：
对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂
增大合成氨的反应速率 增大反应物浓度 高温 高压 使用
提高平衡混合物中氨的含量 增大反应物浓度、减小生成物浓度 低温 高压 无影响
知识点2　化学反应的控制与方向
(2)综合考虑——选择适宜的生产条件
①温度：400～500℃
②压强：10～30 MPa
③投料比：
④以铁触媒作催化剂
⑤采用循环操作提高原料利用率
催化剂效果好
可提高H2的转化率
知识点2　化学反应的控制与方向
（2025·湖南娄底模拟节选）氢能源是一种清洁能源，而使用甲烷催化重整制氢在我国是一种比较成熟的工艺。其涉及的主要反应如下：
典型例题
①甲烷水蒸气重整反应：
②水气变换反应：
请回答下列问题：
(1)甲烷水蒸气重整-水气变换耦合反应为：
力学的角度看，该反应自发进行的条件是 。
，从热
(2)一定温度下，向起始压强为4MPa的恒容反应容器中注入初始浓度均为2mol/L的原料气CH4(g)、H2O(g)，进行反应①和②，达到平衡时，测得
，此时CH4的转化率为 ，则反应②在该温度下的Kp=
，
。
高温
50%
7
知识点2　化学反应的控制与方向
(3)反应②常在Pd膜反应器中进行，其工作原理如图所示。
从图示分析，Pd膜能提高该反应转化率的原因是 。通过分析反应①和②，下列说法不正确的是 (填标号)。
A．恒压条件比恒容条件利于提高CH4平衡转化率
B．一定温度下，恒容反应器中，若c(CO)不再变化，则说明反应达到平衡状态
C．升高温度，水气变换反应速率降低，H2产率降低
D．N2吹扫有助于H2分子脱离Pd膜
Pd膜能选择性地解离H2，降低H2的浓度，促使平衡正向移动
C
知识点2　化学反应的控制与方向
(4)在催化重整中，还存在甲烷部分氧化反应③：
。实验室模拟工业生产，在进气量为100mL／min下，CH4、O2(g)、
H2O(g)以恒定比例通入催化反应器，研究温度对反应的影响，结果如图所示。根据图示分析，温度与甲烷转化率的关系为 。
650℃以前，H2、CO的收率低，CO2的收率高，说明反应①和③速率较慢，反应②速率较快，甲烷的转化率较小；650℃以上时，温度升高，CO2的收率降低，H2和CO的收率都增大，说明反应②逆向移动，反应①和③速率加快，甲烷的转化率增大
知识点2　化学反应的控制与方向
精炼高考真题·明确高考方向
1.（2025·甘肃高考）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℃，101kPa下，CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g) ΔH= -185kJ·mol 1。反应达到平衡时，能使平衡向正反应方向移动的是( )
C
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
精炼高考真题·明确高考方向
2.(2023·北京高考)下列事实能用平衡移动原理解释的是（ ）
A.H2O2溶液中加入少量MnO2固体，促进H2O2分解
B.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深
C.铁钢放入浓HNO3中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体
D.锌片与稀H2SO4反应过程中，加入少量CuSO4固体，促进H2的产生
B
精炼高考真题·明确高考方向
3.(2024·江西高考)温度T 下，向1 L真空刚性容器中加入1 mol (CH3)2CHOH，反应达到平衡时，c(Y)=0.4 mol·L-1，
(CH3)2CHOH(g) (CH3)2CO(g)+H2(g)
　　　　X　　　　　　　 Y　　　　 Z
下列说法正确的是（ ）
A.再充入1 mol X和1 mol Y，此时v正B.再充入1 mol X，平衡时c(Y)=0.8 mol·L-1
C.再充入1 mol N2，平衡向右移动
D.若温度升高，X的转化率增加，则上述反应ΔH<0
A
精炼高考真题·明确高考方向
选项 影响因素 方案设计 现象 结论
A 浓度 向1 mL 0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液中加入1 mL 1.0 mol·L-1 HBr溶液 黄色溶液变橙色 增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动
B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体，分解达到平衡后再充入100 mL Ar 气体颜色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应，改变压强平衡不移动
C 温度 将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜色变深 升高温度，平衡向吸热反应方向移动
D 催化剂 向1 mL乙酸乙酯中加入1 mL 0 . 3 mol·L-1 H2SO4溶液，水浴加热 上层液体逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
4.(2024·浙江6月选考)为探究化学平衡移动的影响因素，设计方案并进行实验，观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是（ ）
C
精炼高考真题·明确高考方向
5.(2022·浙江1月选考)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)===An+(aq)+Bn-(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质，下列说法正确的是（ ）
A.ΔH和ΔS均大于零
B.ΔH和ΔS均小于零
C.ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零
D.ΔH和ΔS均可能大于零或小于零
D
精炼高考真题·明确高考方向
6.（2022·湖南高考）已知ΔG=ΔH-TΔS，ΔG的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略ΔH、ΔS随温度的变化。若ΔG<0，则该反应可以自发进行。根据下图判断：600 ℃时，下列反应不能自发进行的是　　。
A.C(s)+O2(g)===CO2(g)
B.2C(s)+O2(g)===2CO(g)
C.TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(g)+O2(g)
D.TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)===TiCl4(g)+CO2(g)
C
精炼高考真题·明确高考方向
7.（2024·贵州高考节选）在无氧环境下，CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下，CH4芳构化时同时存在如下反应：
ⅰ.CH4(g) —→C(s)+2H2(g)　ΔH1=+74.6 kJ·mol-1　ΔS=+80.84 J·mol-1·K-1
ⅱ.6CH4(g) —→C6H6(l)+9H2(g)　ΔH2
反应ⅰ在1 000 K时　　　(填“能”或“不能”)自发进行。
能
精炼高考真题·明确高考方向
8．(2025 陕晋宁青高考)MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成CH4的路线，主要反应如下：
I．MgCO3(s)= MgO(s)+CO2(g) ΔH1＝+101kJ·mol 1
II．CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g) ΔH2= -166kJ·mol 1
III．CO2(g)＋H2(g)= CO(g)＋H2O(g) ΔH3＝+41kJ·mol 1
回答下列问题，
(1)计算MgCO3(s)＋4H2(g)=MgO(s)+ CH4(g)＋2H2O(g) ΔH4＝ kJ·mol 1
(2)提高CH4平衡产率的条件是_______。
A．高温高压 B．低温高压 C．高温低压 D．低温低压
-65
B
精炼高考真题·明确高考方向
9．(2025 浙江1月卷，18)二甲胺[(CH3)2NH]、N，N-二甲基甲酰胺[HCON(CH3)2]均是用途广泛的化工原料。请回答：
(1)用氨和甲醇在闭容器中合成二甲胺，反应方程式如下：
Ⅰ．NH3(g)＋CH3OH(g) CH3NH2(g)＋H2O(g)
Ⅱ．CH3NH2(g)＋CH3OH(g) (CH3)2NH(g)＋H2O(g)
Ⅲ．(CH3)2NH(g)＋CH3OH(g) (CH3)3N(g)＋H2O(g)
可改变甲醇平衡转化率的因素是______。
A．温度 B．投料比[n(NH3)：n(CH3OH)] C．压强 D．催化剂
AB
化 学
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