人教版 (2019)选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第二节 化学平衡优秀导学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第二节 化学平衡优秀导学案，共10页。学案主要包含了化学平衡移动与勒夏特列含义，平衡移动方向的判据等内容，欢迎下载使用。


1、理解化学平衡的基本概念和建立过程
2、了解化学反应的可逆性
3、掌握化学平衡状态的特征。
4、理解可逆反应的内涵和特点，判断可逆反应进行到平衡状态。
重点:化学平衡状态的概念和特征、可逆反应的特点
难点:可逆反应的理解、化学平衡状态的特征
一、化学平衡移动与勒夏特列含义
1．定义: 化学平衡移动是指在一定条件下，一个可逆反应达到平衡状态 以后，如果反应条件如温度、压强，以及参加反应的化学物质的物质的量浓度改变了，原来的平衡就会被破坏， 平衡混合物里各组分的百分含量也随着改变，从而在新的条件下达到新的平衡，这叫做化学平衡移动。
2．勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动，这就是勒夏特列原理，也称化学平衡移动原理。
二、平衡移动方向的判据
⒈ 在等温下，对于一个可逆反应正逆反应速率的大小关系可以判断化学平衡的移动方向。
①当V正=V逆，已达平衡态，平衡不再移动。
②当V正>V逆，为了达到平衡，需要V正减小，V逆增大，称为平衡正移/平衡右移。
③当V正⒉在等温下，对于一个可逆反应，根据浓度商与平衡常数的大小关系可判断化学平衡的移动方向。
①当Q＝K时，可逆反应处于平衡状态。
②当Q③当Q>K时，化学平衡向逆反应方向移动，直至达到新的平衡状态。
⒊对于有气体参加的可逆反应，当达到平衡时，在其他条件不变的情况下，增大压强(减小容器的容积)，会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强(增大容器的容积)，会使平衡向气体体积增大的方向移动。
4、反应前后气体的总体积没有变化的可逆反应，增大或减小压强都不能使化学平衡发生移动。固体或液态物质的体积受压强的影响很小，可以忽略不计。因此，当平衡混合物中都是固态或液态物质时，改变压强化学平衡一般不发生移动。
5．温度对化学平衡的影响
实验表明，在其他条件不变的情况下，升高温度，会使化学平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，会使化学平衡向放热反应的方向移动。
6．催化剂对化学平衡的影响
催化剂能够同等程度地改变正反应速率和逆反应速率。因此，它对化学平衡的移动没有影响，但是使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间
7、在其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度， 平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度， 平衡向逆反应方向移动。
判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)温度不改变，平衡一定不发生移动。( )
(2)若v(逆)增大，平衡一定逆向移动。( )
(3)不论恒温恒容，还是恒温恒压容器，加入稀有气体，平衡皆发生移动。( )
(4)若起始加入原料的物质的量相等，则各种原料的转化率不一定相等。( )
(5)通过改变一个条件使某反应向正反应方向移动，转化率一定增大。( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ （5）×
考点1浓度对化学平衡的影响
eq \a\vs4\al([特别提醒])
(1)“浓度对化学平衡移动的影响”中的“浓度”是指与反应有关的气体或溶液中实际参加反应的离子的浓度。如FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，若增加Cl－或K＋的浓度，对化学平衡无影响。
(2)有固体参加的可逆反应中，增加固体的量不会对化学平衡造成影响。
(3)工业生产中，常通过适当增大成本较低的反应物的浓度来提高成本较高的反应物的转化率或及时分离出产物提高反应物的转化率，以降低生产成本。

在可变容积的密闭容器中进行，下列的改变， 对化学反应速率的影响如何?
A、增加碳的量
B、容器的体积缩小一半
C、保持体积不变，充入N₂，使体系的压强增大一倍 _
D、保持压强不变充入 N₂.
【答案】不影响反应速率、v加快、v不变、v一定要减小
【解析】A增加碳的量，不影响反应速率。B容器体积缩小一半
(即增大压强)，气体浓度变大v加快。C、当充入N2，由于容器体积不变，尽管压强增大，但气体的浓度并未改变。因此v不变。而充入N2，保持压强不变。 D、容器的体积一定要扩大，此时气体浓度一定减小， v一定要减小。
设 C+CO₂ ⇌2CO(正反应吸热)反应速 率 为v₁; N₂+3H₂⇌2NH₃
(正反应放热) ，反应速率为 v₂。对于上述反应，当温度升高时， v₁和v₂的变化情况为()
A.同时增大 B.同时减小 C. v₁增加, v₂减小 D. v₁减小, v₂增大
【答案】 A
【解析】对于CO2+C=2C0是吸热反应，反应速率为，升高温度，反应速率增大，对于 N2 + 3H2 = 2NH3是放热反应，反应速率为
v2，升高温度，反应速率增大，即化学反应中，无论是吸热反应还是放热反应，温度升高时，活化分子的百分含量增大，化学反应速率都增大，故选A.
答案选A。
下列关于催化剂的说法， 正确的是( )
A.催化剂能使不起反应的物质发生反应
B.催化剂在化学反应前后， 化学性质和质量都不变
C.催化剂能改变化学反应速率
D.任何化学反应，都需要催化剂
E.电解水时，往水中加少量 NaOH， 可使电解速率明显加快， 所以 NaOH是这个反应的催化剂
【答案】BC
催化剂可以改变反应速率，但需注意:①这里的“改变”包括加快或减慢.通常把能加快反应速率的催化剂称为正催化剂，减慢反应速率的催化剂称为负催化剂，②催化剂具有选择性，即不同的反应一般有不同的催化剂.③催化剂不能改变化学反应.④如果反应是可逆反应，则催化剂可同等程度地改变正逆反应的速率，催化剂能改变化学反应速率的原因是它能改变反应机理，在化学反应过程中，催化剂参与反应，经过一系列变化之后，催化剂又恢复到原来的状态，尽管催化剂能改变化学反应速率，但对于不能起反应的物质，是不能使其反应的，在电解水中，加入少量 NaOH，可增大水中离子浓度，加快电荷移动速率，NaOH并没有改变反应机理，故不是催化剂另外，有些反应是不需要催化剂的，如燃烧、中和反应等。
考点2压强对化学平衡的影响
一、
下列反应中，当其他条件不变时增大压强，化学反应速率加快的是()
① Nz+Oz=NO2 ②Fe+ CuSO4=Cu+FeSO4
③2NH32+3Hz ④ 2SO2+Oz 2SOs
A 只有① B①②③ C ① ③④ D全部
【答案】 反应物中存在气体的反应是①③④，它们的反应速率都随压强的增大而加快。②反应的反应物中没有气体，增大压强不能使其反应速率加快。故A、B、D错误，C正确。
一定温度下，反应C(s)＋H2O(g)⇌ CO(g)＋H2(g)在密闭容器中进行，一段时间后达到平衡，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
【答案】A
【解析】①因浓度越大，化学反应速率越快，但是固体量的增减不影响反应速率，所以增加C(s)的量，反应速率不变，平衡不移动，故①选;
②保持体积不变，充入氮气，氮气不参与反应，反应体系中的各物质的浓度不变，则反应速率不变，平衡不移动，故②选;
③将容器的体积缩小一半，增大压强，平衡逆向移动，故③不选;
④保持压强不变，充入氮气，使容器的体积变大，相当减小压强，平衡正向移动，故④不选.故选A。
6、对已达平衡的下列反应: 2X(g)+Y(g)-27(g), 减小压强对反应产生的影响是()
A逆反应速率增大， 正反应速率减小， 平衡逆向移动
B逆反应速率减小， 正反应速率增大， 平衡正向移动
C正、逆反应速率都减小， 平衡向逆反应方向移动
D正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动
【答案】C
减小压强正逆反应速率减小，为气体体积减小的反应，减小压强使平衡逆向移动，正反应速率减小的倍数大于逆反应速率减小的倍数，故选:C。
1、下列事实不能用勒夏特列原理解释的是： ( )
A.工业生产硫酸的过程中使用过量的氧气，以提高二氧化硫的转化率
B.合成氨工厂通常采用20MPa~50MPa压强，以提高原料的利用率；
C. 在实验室里，可用碳酸钙粉末和稀硫酸制得二氧化碳气体；
D. 实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气。
【答案】C
勒夏特列原理为:如果改变影响平衡的条件之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动，使用勒夏特列原理时，该反应必须是可逆反应，否则勒夏特列原理不适用.
解答:解:A.工业生产硫酸的过程中使用过量的氧气，有利用平衡向正反应方向移动，可用勒夏特列原理解释，故A不选:B.合成氨工厂通常采用高压(20MPa~50Mpa)条件，有利用平衡向正反应方向移动，可用勒夏特列原理解释，故B不选;C.实验室不能用碳酸钙粉末和稀硫酸反应制备二氧化碳气体，应用稀盐酸，不能用勒夏特列原理解释，故C选;D.氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，该反应存在溶解平衡，饱和食盐水中含有氯化钠电离出的氯离子，饱和食盐水抑制了氯气的溶解，所以实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气，可用勒夏特列原理解释，故D不选.
答案为C
2. 某温度下在密闭容器中发生如下反应：
2M(g)+N(g)=2G(g)
若开始时只充入 2mlG(g),达平衡时，混合气体的压强比起始时增加20%，若开始时只充入 2mlM和1mlN的混合气体，达平衡时M 的转化率为 ( )₂
A. 20% B. 40% C.60% D. 80%
【答案】D
【解析】若开始时只充入2mlG(g)，达平衡时，混合气体的压强比起始时增加20%，则物质的量增大为2ml×20％=0.4ml
则 :2G(g)=3M(g)+N(g)物质的量增大
开始时只充入3mlM和1mlN的混合气体，转化到右边可以得到2mlG(g)，恒温恒容下，两次平衡为完全等效平衡，平衡时M的物质的量相等，则参加反应M的物质的量为：3ml−0.6ml=2.4ml,，故M的转化率为
2.4ml/3ml×100%=80%,
故选: D。
3. 某温度下，体积一定的密闭容器中进行如下可逆反应：
X(g)+Y(g)⇌Z(g)+W(s); △H>0
下列叙述正确的是( )
A.加入少量W，逆反应速率增大
B. 当容器中气体压强不变时，反应达到平衡
C.升高温度，平衡逆向移动
D.平衡后加入X， 上述反应的△H 增大
【答案】B
【解析】A.W在反应中是固体，固体量的增减不会引起化学反应速率的改变和化学平衡的移动，故A错误; B.随反应进行，气体的物质的量减小，压强减小，压强不变说明到达平衡，说明可逆反应到达平衡状态，故B正确;
C.该反应正反应为吸热反应，升高温度平衡向吸热反应移动，即向正反应移动，故C错误;
D.反应热△h与物质的化学计量数有关，物质的化学计量数不变，热化学方程式中反应热不变，与参加反应的物质的物质的量无关，故D错误。
故选:B。
4． 3.一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2mlsO₂和1ml O₂,发生下列反应
2SO₂(g)+O₂(g)=2SO₃(g),达到平衡后改变下述条件，SO₃气体平衡浓度不改变的是( )
A. 保持温度和容器体积不变,充入1mlsO₃(g)
B. 保持温度和容器内压强不变,充入1mlsO₃(g)
C. 保持温度和容器内压强不变，充入1mlO₂(g)
D. 保持温度和容器内压强不变,充入 1ml Ar(g
【答案】B
【解析】
A. 温度和容器的体积不变，充入₃1mlSO₃(g),按化学计量数转化到左边，得到n(SO₂)=1ml,n(O₂)=0.5ml,不满足2mlSO₂,1mlO₂,与原来的平衡不是等效平衡 ，所以
SO₃气体平衡浓度改变，故A不符合；B.温度和容器的压强不变 ，充入1mlSO₃(g),
按化学计量数转化到左边，得到n(SO₂)=1ml,n(O₂)=0.5ml满足n(SO₂):n(O₂)=2:1,
与原来的平衡是等效平衡，所以SO₃气体平衡浓度不改变，故B符合；C. 保持温度和容器的压强不变，充入₂1mlO₂(g),增大反应物的浓度平衡正移，平衡向正反应移动 ,SO₃的平衡浓度增大，故C不符合；D. 保持温度和容器的压强不变，充入1ml Ar，体积增大，反应混合物产生的压强减小，平衡因该向气体分子数增大的方向移动，即平衡逆向移动，三氧化硫的浓度减小，故D不符合；
故选 : B。
5. 密闭容器中发生如下反应：A(g)＋3B(g)⇌2C(g) ΔH<0，根据下列速率－时间图像，回答下列问题。
(1)下列时刻所改变的外界条件是：t1________；t3________；t4________。
(2)物质A的体积分数最大的时间段是____________。
(3)上述图像中C的体积分数相等的时间段是____________。
(4)反应速率最大的时间段是__________。
(5)t0～t1、t3～t4、t5～t6时间段的平衡常数K0、K3、K5的关系为________。
【答案】 1)升高温度 使用催化剂 减小压强
(2)t5～t6 (3)t2～t3、t3～t4 (4)t3～t4
(5)K0>K3＝K5
【解析】 (1)t1时，正、逆反应速率都增大，且逆反应速率大于正反应速率，反应向逆反应方向移动，则应为升高温度；t3时，正、逆反应速率都增大，正、逆反应速率相等，平衡不移动，应为加入催化剂；t4时，正、逆反应速率都减小，且逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，由方程式计量数关系可知，应为减小压强。
(2)t1～t2，t4～t5，反应向逆反应方向移动，随着反应的进行，生成的A逐渐增多，A的体积分数逐渐增大，所以A的体积分数最大的时间段是t5～t6。
(5)温度不变，平衡常数不变，该反应为放热反应，温度升高，平衡常数减小，t1时升高温度，平衡常数减小，故t0～t1、t3～t4、t5～t6时间段的平衡常数K0、K3、K5的关系为K0>K3＝K5。
6. 近年来雾霾污染日益严重，原因之一是机动车尾气中含有NO、NO2、CO等气体，火力发电厂释放出大量的NOx、SO2和CO2等气体也是其原因，现在对其中的一些气体进行了一定的研究：
某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和一氧化氮，发生反应：
C(s)＋2NO(g) eq \a\vs4\al( eq \a\vs4\al())N2(g)＋CO2(g) ΔH＝a kJ·ml－1
在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下表：
(1)根据图表数据解析T1 ℃时，该反应在0～20 min的平均反应速率v(NO)＝_____________；该反应的平衡常数K＝________。
(2)30 min后，只改变某一条件，根据上表的数据判断改变的条件可能是________(填序号)。
A．通入一定量的CO2
B．加入合适的催化剂
C．通入一定量的NO
D．加入一定量的活性炭
E．适当缩小容器的体积
F．改变温度
(3)若30 min后降低温度至T2 ℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为4∶3∶3，则达到新平衡时NO的转化率________(填“升高”或“降低”)，a________0(填“＞”或“＜”)。
【答案】(1)0．025 ml·L－1·min－1 0．25 (2)CE
(3)升高 ＜
【解析】 (2)由40 min时各浓度可知K＝eq \f(0.352,0.72)＝0．25，说明平衡常数没有发生变化，即温度不变，故F错误；通入一定量的CO2，平衡逆向移动，N2的浓度减小，故A错误；加入合适的催化剂，只能改变化学反应速率，不能改变平衡，各物质浓度不变，故B错误；通入一定量的NO，平衡正向移动，该反应为反应前后气体体积不变的反应，达到平衡后一氧化氮、氮气、二氧化碳浓度均增大，但平衡常数不变，故C正确；碳是固体，对平衡无影响，故D错误；适当缩小容器的体积，反应前后体积不变，平衡不移动，各气态物质浓度均增大，故E正确。
(3)若30 min后降低温度至T2 ℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为4∶3∶3，平衡向正反应方向移动，达到新平衡时NO的转化率增大，说明正反应是放热反应。
化学反应
aA＋bB⇌cC＋dD(A、B、C、D均不是固体或纯液体)
浓度的变化
增大反应
物浓度
减小反应
物浓度
增大生成
物浓度
减小生成
物浓度
反应速率变化
v正瞬间增大，v逆瞬间不变，v正′>v逆′
v正瞬间减小，v逆瞬间不变，v逆′>v正′
v逆瞬间增大，v正瞬间不变，v逆′>v正′
v逆瞬间减小，v正瞬间不变，v正′>v逆′
平衡移动方向
正反应方向
逆反应方向
逆反应方向
正反应方向
v­t图像
规律总结
在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使平衡向正反应方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使平衡向逆反应方向移动
化学反应
aA(g)＋bB(g) ⇌cC(g)＋dD(g) a＋b>c＋d
aA(g)＋bB(g) ⇌cC(g)＋dD(g) a＋baA(g)＋bB(g) ⇌cC(g)＋dD(g) a＋b＝c＋d
体系压强的变化
增大压强
减小压强
增大压强
减小压强
增大压强
减小压强
反应速率的变化
v正、v逆同时增大，且v正′>v逆′
v正、v逆同时减小，且v逆′>v正′
v正、v逆同时增大，且v逆′>v正′
v正、v逆同时减小，且v正′>v逆′
v正、v逆同时增大，且v正′＝v逆′
v正、v逆同时减小，且v正′＝v逆′
平衡移动方向
正反应方向
逆反应方向
逆反应方向
正反应方向
不移动
不移动
v­t图像
规律总结
在其他条件不变的情况下，增大压强，平衡向气态物质分子数减小的反应方向移动；减小压强，平衡向气态物质分子数增大的反应方向移动；反应物与生成物的气体分子数相等时，改变压强平衡不移动
时间/min
eq \(\s\up27(浓度/ ),\s\d5((ml·L－1)))
0
10
20
30
40
50
NO
1．0
0．68
0．50
0．50
0．70
0．70
N2
0
0．16
0．25
0．25
0．35
0．35
CO2
0
0．16
0．25
0．25
0．35
0．35