第2课时 化学平衡移动原理的应用
热点问题探究
『问题探究1』如何判断化学平衡移动的方向？
1.通过比较平衡破坏瞬时的正逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。 a．若外界条件改变，引起v正>v逆，则化学平衡向正反应方向移动。 b．若外界条件改变，引起v正 c．若外界条件改变，虽能引起v正和v逆变化，但变化后新的v正′和v逆′仍保持相等，则化学平衡没有发生移动。 2.通过比较浓度商(Qc)与平衡常数(K)的大小来判断平衡移动的方向。 a．若Qc>K 平衡逆向移动；b．若Qc＝K 平衡不移动；c．若Qc 如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。 改变影响平衡的一个化学平衡移动方向 条件 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 增大体系压强 动 向气体体积增大的反应方向移减小体系压强 动 升高温度 降低温度 向吸热反应方向移动 向放热反应方向移动 体系温度降低，但比原来高 体系温度升高，但比原来低 体系压强增大，但比原来小 向正反应方向移动 向逆反应方向移动 向逆反应方向移动 向正反应方向移动 向气体体积减小的反应方向移体系压强减小，但比原来大 反应物浓度减小，但比原来大 反应物浓度增大，但比原来小 生成物浓度减小，但比原来大 生成物浓度增大，但比原来小 化学平衡移动结果 「特别提醒」不能用勒夏特列原理解释的问题： 1.催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。 2.当外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不一致时，不能用勒夏特列原理解释，如工业合成氨条件的选择高温。 『问题探究3』化学平衡移动对平衡转化率有何影响？ - 1 - 由于外界条件改变，引起化学平衡移动，根据平衡移动的方向可以判断某反应物的平衡转化率。其规律如下： 1．温度、压强对平衡转化率的影响：在其他条件不变的情况下，改变温度或改变气体反应容器的体积(改变压强)，若化学平衡向正反应方向移动，则反应物的平衡转化率一定增大；若平衡向逆反应方向移动，则反应物的平衡转化率一定减小。 2．浓度对平衡转化率的影响：在其他条件不变的情况下，改变浓度，反应物的平衡转化率有可能增大，也有可能减小或不变。 ①减小生成物的浓度，反应物的平衡转化率一定增大。 ②对于有多种物质参加的反应，增加某一反应物的浓度，其他反应物的平衡转化率一定增大，而该反应物本身的平衡转化率一般是减小的。 ③对于分解反应(即反应物只有一种)，其平衡转化率要视反应前后物质的化学计量数而定。若反应前后气体分子总物质的量相等，如2HI(g) H2(g)＋I2(g)，不论如何改变反应 物的浓度，反应物的平衡转化率都不变；若反应后气体分子数是减少的，如2NO2(g) N2O4(g)，增加反应物的浓度，则反应物的平衡转化率增大；若反应后气体分子数增加，如2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)，增加反应物的浓度，则反应物的平衡转化率减小。 规律 方法 技巧解答平衡图象题的一般思路和方法： ①认清坐标系，弄清纵、横坐标所代表的意义，并与有关原理相结合。 ②看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点。 ③看清曲线的变化趋势，注意渐变和突变，分清正、逆反应，从而判断反应特点。 ④注意终点。例如，在浓度—时间图像上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。 ⑤先拐先平。例如，在转化率—时间图像上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大。 ⑥定一议二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。 如：百分含量与时间、压强、温度的图像：对于化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 图像 - 2 - 可知，T1温度先达推到平衡，故T1＞可知，p1先达平可知，p1先达平衡，p1由（A）、（B）两线可知，p1＜p2，m+n＜p+q。由（C）、（B）两线可知，T1＜T2，ΔH<0 衡，p1＞p2，加压，＞p2 ，而C%不变说明理 T2，升温C%增加，C%增加，m+n＞p+q m+n=p+q，或条件为加入ΔH>0 了催化剂。 典例一讲通 【例2】一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO： MgSO4(s)＋CO(g) MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g) ΔH>0 该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标x 的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是( ) 选项 A B C D x 温度 y 容器内混合气体的密度 CO2与CO的物质的量之比 平衡常数K CO的转化率 CO的物质的量 SO2的浓度 MgSO4的质量(忽略体积) 【例1】T ℃时，A、B、C三种气体在反应过程中浓度变化如图(Ⅰ)所示；若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，B的体积分数与时间的关系如图(Ⅱ)所示，则下列结论正确的是( ) A.在(t1＋10) min时，保持其他条件不变，增大压强，平衡向逆反应方向移动 B.其他条件不变，升高温度时，正、逆反应速率增大，且A的转化率增大 C.T ℃时，相同容器中，若由0.4 mol·LA、0.4 mol·LB、0.2 mol·LC反应，达到平衡后，C的浓度也为0.4 mol·L D.(t1＋10) min时，保持压强不变，通入稀有气体，平衡不移动 －1 －1 －1 －1 【答案与解析】 1.A 【解析】A项该反应的正反应是吸热反应，当升高温度时，平衡向正反应方向移动，生成气体的质量增加，由于容器的容积不变，所以容器内混合气体的密度增大，正确；B项方 - 3 - 法一：增大CO的物质的量，平衡向正反应方向移动，生成CO2的量虽然增多，但平衡时CO增加的量要比CO2增加的量要多，所以CO2与CO的物质的量之比减小，错误；方法二：因为容器的容积不变，增加CO的物质的量，相当于增加了CO的浓度，由于反应物中只有CO为气体，根据“等效平衡”原理，增加CO的物质的量的过程可以看作是增大压强的过程，即平衡向逆反应方向移动，所以CO2与CO的物质的量之比应该减小，错误；C项增加SO2的浓度，虽然平衡向逆反应方向移动，但由于温度没有改变，所以平衡常数K不变，错误；D项MgSO4是固体，虽然它的质量增加了，但平衡并不发生移动，所以CO的转化率不会因为MgSO4质量的增加而增大，错误。 2.C 【解析】 (t1＋10) min时，反应已达到平衡，若增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，根据A、B、C的浓度变化，写出反应方程式为A＋3B??2C，该反应逆向为气体体积增大方向，A错误；升温，v正、v逆均增大，平衡向吸热方向移动，根据图像(Ⅱ)得T1>T2，且温度越高，B%越大，则该反应正向为放热反应，则升温后平衡逆向移动，A转化率减小，B错误；假设C正确，则达到平衡时C为0.4 mol·L，同时A为0.3 mol·L，B为0.1 mol·L －1 －1 －1 ，各种物质的平衡浓度与图像(Ⅰ)完全相同，则假设正确；平衡后，保持压强不变，通入稀 有气体，平衡向气体体积增大的方向移动，D错误。 自主小测 小测8 化学平衡移动原理的应用 1．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( ) A．光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小 B．加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3 C．可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气 D．增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO3 2．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( ) A．打开汽水瓶时，有大量气泡溢出 B．在配制硫酸亚铁溶液时往往要加入一定量铁粉 C．氨水应密闭保存于低温处 D．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气 3．I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq) － － I－3(aq) 某I2、、KI混合溶液中，I3的物质的量浓度c(I3)与温度T的关系如图 所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法不正确的是( ) - 4 - A．反应I2(aq)＋I(aq) － I3(aq)的ΔH<0 － B．若温度为T1、T2，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1>K2 C．若反应进行到状态D时，一定有v正>v逆 D．状态A与状态B相比，状态A的c(I2)大 4．在密闭容器中进行下列反应：M(g)＋N(g) R(g)＋2L，此反应符合下边图像。 下列叙述正确的是( ) A．正反应吸热，L是气体 B．正反应吸热，L是固体 C．正反应放热，L是气体 D．正反应放热，L是液体 5．有一化学平衡mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，如图表示的是A的转化率与压强、温 度的关系。下列叙述正确的是( ) A．正反应是放热反应；m＋n>p＋q B．正反应是吸热反应；m＋n 2NO2(g) Q(Q>0)，在温度为T1、T2 时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( ) A．A、C两点的反应速率：A>C B．A、C两点气体的颜色：A浅，C深 C．由状态B到状态A，可以用加热的方法 D．A、C两点气体的平均相对分子质量：A>C 7．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g) 选项 研究目的 2NH3(g) ΔH<0，下列研究目的和图示相符的是( ) A 压强对反应的影响 B 温度对反应的影响 - 5 - 图示 选项 研究目的 N2对反应的影响 C 平衡体系增加 催化剂对反应的影响 D 图示 8．在一定条件下进行如下反应：aX(g)＋bY(g) cZ(g)，如图是不同温度下反应达到平衡 时，反应混合物中Z的体积分数和压强关系的示意图。 (1)写出该反应的化学平衡常数表达式：K＝________。随着温度的升高，K值________(填“增大”、“减小”或“不变”)。当反应物起始浓度相同时，平衡常数K值越大，表明______ (填序号)。 A．X的转化率越高 B．反应进行得越完全 C．达到平衡时X的浓度越大 D．化学反应速率越快 (2)如图所示，相同温度下，在甲、乙两容器中各投入1 mol X、2 mol Y和适量催化剂，甲、乙两容器的初始体积均为1 L。甲、乙容器达到平衡所用时间：甲________乙(填“>”、“<”或“＝”，下同)，平衡时X和Y的转化率：甲________乙。 小测8 化学平衡移动原理的应用 1．B 2．B 3．D 4．C 5．D 6．C 7.C cc（Z）8．(1)a 减小 AB (2)> < c（X）·cb（Y） 解析：由图像知，增压，Z%增大，平衡正向移动，则a＋b>c；升温，Z%减小，平衡逆向 - 6 - 移动，正反应放热。(1)升温K值减小。K值越大，反应进行得越完全，X的转化率越大。(2)根据图示可知甲为恒容，乙为恒压，随着反应的进行，气体物质的量减小，故乙相当于在甲的基础上加压，反应速率加快，达到平衡所需时间缩短，平衡正向移动，反应物转化率增大。 - 7 -