高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第2节 化学反应的限度学案设计

课时2 反应条件对化学平衡的影响

自主学习·必备知识

知识点一 化学平衡的移动

1.内容：受温度、压强或浓度变化的影响,化学反应由①     一种平衡状态     变为②     另一种平衡状态     的过程。

2.图示

3.实验探究

想一想  某一可逆反应,一定条件下达到了平衡,若化学反应速率改变,化学平衡是否一定发生移动？若平衡发生移动,化学反应速率是否一定发生改变？

答案：可逆反应达到平衡后,若化学反应速率改变,平衡不一定移动。若速率改变过程中, （正） （逆）,平衡不移动,若 （正） （逆）,则平衡移动。若平衡发生移动,说明 （正） （逆）,即化学反应速率一定发生改变。

知识点二 外界条件对化学平衡的影响

想一想  雾霾天气严重影响了人们的日常生活。减少汽车尾气的排放对治理雾霾有重要作用。汽车尾气净化中的一个反应如下: 。想一想加压和升温能否提高尾气的转化率？

答案：因为题给反应为气体体积减小的反应,所以加压平衡正向移动,可提高尾气的转化率;反应放热,升温平衡逆向移动不能提高尾气的转化率。

互动探究·关键能力

探究点一 外界条件对化学平衡的影响

情境探究

1.温度对化学平衡的影响

在某温度下,反应 ,在密闭容器中达到平衡。

问题：升高温度,反应的 如何变化？平衡向哪个方向移动？ 的转化率如何变化？

答案：提示  题给反应为吸热反应,升高温度, 增大,平衡向右移动。 的转化率增大。

2.浓度对化学平衡的影响

在已反应平衡的 和 的混合液中,分别加入下列物质,溶液颜色发生改变如下表：

问题：（1）实验1的溶液为什么变成血红色？试从平衡移动的角度进行解释。

（2）为什么实验2加入 溶液后颜色变浅？

（3）根据实验3的试管中的现象,反应可能发生什么变化？

答案：提示 （1）根据 ,加入浓的 溶液,使 浓度变大,平衡向正反应方向移动, 的浓度变大。

（2）根据平衡 ,加入 溶液后,相当于稀释了 溶液,平衡向逆反应方向移动,溶液颜色变浅。

（3）溶液变为无色,说明 和 均不存在,所以可能是 和 生成了稳定的化合物,反应物的浓度减小使平衡向逆反应方向移动。

3.压强对化学平衡的影响

在一定条件下,可逆反应 达到平衡。

问题：已知 都是气体,在减压后平衡向逆反应方向移动,则 有什么样的关系？

答案：提示  减压后平衡向气体体积增大的方向移动,即逆反应方向为气体体积增大的方向,则 。

探究归纳

1.温度对化学平衡的影响

2.浓度对化学平衡的影响

3.压强对化学平衡的影响

对于反应体系中有气体参与的反应：

探究应用

例 （2021北京西城高二联考）密闭容器中,反应： 已达到平衡,下列叙述正确的是(     )

A.若升高温度, 的浓度增大,则正反应为吸热反应

B.若容器体积不变,在平衡混合物中加入少量 ,则平衡向左移动

C.压强变化对该平衡没有影响

D.若容器体积不变,加入氦气平衡不移动

答案：

解析：根据题意可知,若升温, 的浓度增大,说明平衡左移,正反应为放热反应,故A错误; 是固体,加入少量 ,平衡不移动,故B错误;正反应为气体体积减小的反应,改变压强平衡会移动,故C错误;若容器体积不变,加入氦气各物质的浓度不变,平衡不移动,故D正确。

思维建模  解答本类题目的思维流程如下:

解题感悟

“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

原平衡体系 容器容积增大,各气体组分的分压减小 体系中各组分的浓度同比例

迁移应用

1.（2021山东滨州高二期末）目前人工固氮普遍采用的是氨的工业合成。氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程,如下图所示。

下列说法错误的是(     )

A.② ③需要吸收能量

B.为了提高氨的脱附速率,应适时地将氨从反应后的混合气体中分离出来

C.该过程中包含旧化学键的断裂和新化学键的形成

D.该催化剂可提高反应物的平衡转化率

答案：

解析：②到③是断键过程,是吸热过程,A正确;分离出产物有利于平衡右移,B正确;

化学反应有旧键的断裂和新键的形成,C正确;催化剂只能改变反应的速率不能改变化学平衡,D错误。

2.（★）在密闭容器中进行如下反应： ,达到平衡后,改变下列条件,则指定物质的浓度及平衡如何变化：

（1）增加 的量,平衡  , 。

（2）减小密闭容器体积,保持温度不变,则平衡  , 。

（3）通入 ,保持密闭容器体积和温度不变,则平衡  , 。

（4）保持密闭容器体积不变,升高温度,则平衡  , 。

答案：（1）不移动 ; 不变

（2）逆向移动 ; 增大

（3）不移动 ; 不变

（4）正向移动 ; 增大

解析：（1） 为固体,增加 的量,其浓度不变,平衡不发生移动;（2）减小容器体积,相当于增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动;（3）通入的 不参加反应,并且密闭容器体积和温度不变,各物质的物质的量浓度不变,平衡不发生移动;（4）其他条件相同时,升高温度,平衡向吸热方向移动。

探究点二 有关化学平衡图像的问题

知识深化

1.化学平衡图像题的解答“三步骤”

2.化学平衡图像题的解答“两原则”

（1）“定一议二”原则

在化学平衡图像中,了解纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量的意义。在确定横坐标所表示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系,或在确定纵坐标所表示的量后,讨论横坐标与曲线的关系。例如,反应 达到平衡时, 的平衡转化率与压强和温度的关系如图所示：

①定压看温度变化,升温,曲线走势降低,说明 的转化率降低,平衡向逆反应方向移动,正反应是放热反应。

②定温看压强变化,因为此反应的正反应是气体体积减小的反应,压强增大,平衡向正反应方向移动,A的转化率增大,故 。

（2）“先拐先平,数值大”原则

对于同一化学反应,在化学平衡图像中,先出现拐点的反应先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高[如图甲所示, 表示反应物 的转化率]或表示的压强较大[如图乙所示, 表示反应物 的体积分数]。

①图甲表示： ;正反应放热。

②图乙表示： ;正反应为气体总体积减小的反应。

题组过关

1.在某密闭容器中,可逆反应: 符合图（Ⅰ）所示关系, 表示气体在混合气体中的体积分数。由此判断,对图（Ⅱ）说法不正确的是(     )

A. 轴表示 的转化率

B. 轴表示 的质量分数

C. 轴表示 的转化率

D. 轴表示混合气体的平均相对分子质量

答案：

解析：据题图（Ⅰ）知,在压强不变时,曲线 比曲线c先出现拐点,故 降温 时, 增大,即平衡向正反应方向移动,说明正反应为放热反应。当温度不变时,曲线 比曲线a先出现拐点,故压强 ,增大压强 时, 增大,即平衡向正反应方向移动,故 ,即 。由题图（Ⅱ）知,保持体系压强不变,升高温度,平衡逆向移动, 的转化率、 、混合气体的平均相对分子质量均减小,而 的质量分数要增大。故选B。

思维建模  解答本类试题思维流程如下:

2. 对于可逆反应： ,下列图像中正确的是(     )

A.B.

C.D.

答案：

解析：题给反应的正反应是气体体积减小的反应,且是放热反应。升高温度,正、逆反应速率都升高,同时平衡向逆反应方向移动,说明逆反应速率升高得更快,A项错误。压强不变,升高温度,平衡向逆反应方向移动, 的质量分数增大;温度不变,增大压强,平衡向正反应方向移动, 的质量分数减小,B项正确。对可逆反应来说,温度越高,达到平衡所用的时间越短,C项错误。增大压强,正、逆反应速率均增大,D项错误。

评价检测·素养提升

课堂检测

1.（2021天津大港高二月考）化学平衡一定发生移动的是(     )

A.化学反应速率发生了改变

B.有气态物质参加的可逆反应达到平衡后,改变了压强

C.由于某一条件的改变,使平衡混合物中各组分的浓度发生了不同程度的改变

D.可逆反应达到平衡后,使用催化剂

答案：

解析：对反应前后气体体积不变的可逆反应,若反应达到平衡后改变压强,正、逆反应速率和各组分的浓度都会改变,但平衡不移动,故A、B可能仍为平衡状态。催化剂可同等程度改变正、逆反应速率,平衡不移动,故D仍为平衡状态。而C项中由于某一条件的改变,使各组分的浓度发生了不同程度的改变,不是同比例改变,故化学平衡发生了移动。

2.有一处于平衡状态的可逆反应： （正反应为放热反应）。为了使该平衡向生成 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

A.①③⑤B.②③⑤

C.②③⑥D.②④⑥

答案：

解析：题给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 的方向移动,故可选择低温;该反应的正反应是气体体积减小的反应,因此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 ,可以减小 的浓度,使平衡向正反应方向移动。故选C。

3.（★）下列事实不能用勒·夏特列原理解释的是(     )

A.氯水中存在平衡： ,加入 溶液后,溶液颜色变浅

B.对于反应 ,增大平衡体系的压强,可使颜色变深

C.对于反应 ,升高平衡体系的温度,颜色变深

D. 催化氧化成 的反应,加入过量的空气

答案：

解析：氯水中存在平衡： ,加入 溶液后,生成 沉淀, 减小,平衡向正反应方向移动,能用勒·夏特列原理解释,故A不符合题意;反应前后气体体积不变,增大压强,平衡不移动,不能用勒·夏特列原理解释,颜色加深是因为增大压强,气体浓度均增大,体系颜色加深,故B符合题意;对于反应 ,升高温度,平衡向逆反应方向移动,体系颜色变深,能用勒·夏特列原理解释,故C不符合题意;加入过量的空气,平衡向正反应方向移动, 的转化率提高,能用勒·夏特列原理解释,故D不符合题意。

易错警示  平衡体系中混合气体颜色的加深,并不一定是平衡移动的结果,如果平衡不移动,体积缩小有颜色物质的浓度变大,混合气体的颜色也会加深。

4.（2021山东威海高二月考）现有可逆反应： ,在不同温度、压强下反应物 的转化率的变化情况如下图所示。下列对于反应的热效应 和A、B、C的化学计量数的判断中,正确的是(      )

A. B.

C. D.

答案：

解析：由题图甲可知,压强为 时达到平衡所用的时间比较短,即 ,增大压强,平衡向正反应方向移动,故 ;由题图乙可知,升高温度, 的转化率下降,即升高温度,平衡向逆反应方向移动,正反应放热, 。

素养视角

1.关节炎发作的原因是在关节滑液中形成了尿酸钠晶体: ,其中 表示尿酸根离子。

（1）关节炎易在冬季发作,说明以上反应是  反应（填“放热”或“吸热”）。发病时病人感到疼痛好像关节处有固体在摩擦,原因是  。

（2）一般可采取什么样的方法缓解关节炎的疼痛：  。

答案：（1）放热  ; 低温时平衡向正反应方向移动,生成尿酸钠晶体（2）热敷（合理答案均可）

解析：思路导引 关节炎易在冬季发作说明题给反应是一个放热反应。低温时平衡向正反应方向移动,生成尿酸钠晶体,所以运动时摩擦使人感到疼痛,加热可使平衡向逆反应方向移动,尿酸钠晶体减少,疼痛缓解。