專題突破09化學(xué)平衡移動(dòng)及其原理分析-高二化學(xué)重難點(diǎn)專題突破（人教版2019選擇性必修1）

2023-2024學(xué)年選擇性必修1(人教版2019)第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡化學(xué)平衡移動(dòng)及其原理分析突破1:利用v--t圖像認(rèn)識影響化學(xué)平衡的因素1．過程表示重難歸納微思考

改變條件,v正、v逆均改變,平衡一定移動(dòng)嗎?提示:不一定。v正、v逆改變后不再相等則平衡發(fā)生移動(dòng),但如果是同等程度改變,改變后滿足v正=v逆,則平衡不發(fā)生移動(dòng)。微判斷

(1)化學(xué)平衡移動(dòng)的根本原因在于v正不等于v逆。(

)(2)改變外界條件,引起v正>v逆時(shí),化學(xué)平衡向反應(yīng)速率小的方向即逆反應(yīng)方向移動(dòng)。(

)√×2．變化規(guī)律以mA(g)+nB(g)pC(g)

ΔH<0且m+n<p為例。(1)濃度。①增大反應(yīng)物A或B的濃度,v正增大的瞬間,v逆保持不變,v'正>v'逆,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),直至建立新的平衡。新平衡時(shí),v'正、v'逆均變大。如圖1所示。圖1②減小生成物C的濃度,v逆減小的瞬間,v正保持不變,v'正>v'逆,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),直至建立新的平衡。新平衡時(shí),v'正、v'逆均變小。如圖2所示。③減小反應(yīng)物A或B的濃度,v正減小的瞬間,v逆保持不變,v'逆>v'正,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),直至建立新的平衡。新平衡時(shí),v'正、v'逆均變小。如圖3所示。④增大生成物C的濃度,v逆增大的瞬間,v正保持不變,v'逆>v'正,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),直至建立新的平衡。新平衡時(shí),v'正、v'逆均變大。如圖4所示。注意事項(xiàng)。①增加固體或純液體的量，由于濃度不變，所以化學(xué)平衡不移動(dòng)。②工業(yè)生產(chǎn)上適當(dāng)增大廉價(jià)的反應(yīng)物的濃度，使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可提高價(jià)格較高原料的轉(zhuǎn)化率，以降低生產(chǎn)成本。③FeCl3與KSCN在溶液里的反應(yīng)，實(shí)質(zhì)是Fe3＋與SCN－的反應(yīng)，K＋和Cl－并未參加反應(yīng)。因此，要使可逆反應(yīng)FeCl3＋3KSCN

Fe(SCN)3＋3KCl的化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，不宜采用改變c(K＋)或c(Cl－)的方法。④在溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如果稀釋溶液，反應(yīng)物濃度減小，生成物濃度也減小，v(正)、v(逆)均減小，但減小的程度不同，總的結(jié)果是化學(xué)平衡向反應(yīng)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)增大的方向移動(dòng)。⑤對于反應(yīng)A(g)＋B(g)

C(g)＋D(g)，增加A的濃度，B的轉(zhuǎn)化率提高，而A的轉(zhuǎn)化率降低。(2)壓強(qiáng)和溫度。①增大壓強(qiáng)(減小容器的容積)或升高溫度,v正、v逆均瞬間變大,且v'逆(即v'減、v'吸)大于v'正(即v'增、v'放),平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),直至建立新的平衡。新平衡時(shí),v'正、v'逆均變大。如圖5所示。圖5②減小壓強(qiáng)(增大容器的容積)或降低溫度,v正、v逆均瞬間變小,且v'逆(即v'減、v'吸)小于v'正(即v'增、v'放),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),直至建立新的平衡。新平衡時(shí),v'正、v'逆均變小。如圖6所示。注意事項(xiàng)。①無氣態(tài)物質(zhì)存在的化學(xué)平衡，由于改變壓強(qiáng)不能改變化學(xué)反應(yīng)速率，所以改變壓強(qiáng)不能使平衡發(fā)生移動(dòng)。②在容積不變的密閉容器中，氣體反應(yīng)已達(dá)到平衡，若向該容器中充入與反應(yīng)體系無關(guān)的氣體，化學(xué)平衡不移動(dòng)，原因是氣態(tài)反應(yīng)物、生成物的濃度未改變。③在容積可變的恒壓容器中，充入與反應(yīng)體系無關(guān)的氣體，此時(shí)雖然總壓強(qiáng)不變，但各氣態(tài)物質(zhì)的濃度減小(相當(dāng)于減壓)，平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)。(3)使用催化劑(通常指正催化劑),v正、v逆均瞬間變大,且v'正=v'逆,平衡不移動(dòng)。如圖7所示。3．判斷化學(xué)平衡移動(dòng)方向的思維流程典例剖析已知:①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH<0;②2NH3(g)N2(g)+3H2(g)

ΔH>0。其中v-t圖像為(1)對于反應(yīng)①,t1時(shí)刻改變的條件為

;

t2時(shí)刻改變的條件為

。

(2)對于反應(yīng)②,t1時(shí)刻改變的條件為

;

t2時(shí)刻改變的條件為

。答案:(1)增大壓強(qiáng)降低溫度(2)升高溫度減小壓強(qiáng)解析:t1時(shí)刻反應(yīng)速率增大,說明是升高溫度或增大壓強(qiáng);而t2時(shí)刻反應(yīng)速率減小,說明是降低溫度或減小壓強(qiáng)。

【拓展延伸】

根據(jù)上題,對于反應(yīng)①,以上條件的改變對反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率有什么影響?答案:對于反應(yīng)①,增大壓強(qiáng)或降低溫度,平衡正向移動(dòng),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大;升高溫度或減小壓強(qiáng),平衡逆向移動(dòng),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率減小?！镜湫屠}】

[例1]將NO2裝入帶活塞的密閉容器中，當(dāng)反應(yīng)2NO2（g）?N2O4（g）達(dá)到平衡后，改變下列一個(gè)條件，其中敘述正確的是（）A．恒容時(shí)，升高溫度，氣體顏色加深，則此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．慢慢壓縮氣體體積，平衡向右移動(dòng)，混合氣體顏色變淺C．慢慢壓縮氣體體積，若體積減小一半，壓強(qiáng)增大，但小于原來的兩倍D．恒溫恒容時(shí)，充入惰性氣體，壓強(qiáng)增大，平衡向右移動(dòng)，混合氣體的顏色變淺C解析：顏色加深，平衡向左移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A錯(cuò)誤；首先假設(shè)平衡不移動(dòng)，加壓顏色加深，但平衡向右移動(dòng)，使混合氣體顏色在加深后的基礎(chǔ)上變淺，但一定比原平衡的顏色深，B錯(cuò)誤；同理C選項(xiàng)，首先假設(shè)平衡不移動(dòng)，若體積減小一半，壓強(qiáng)為原來的兩倍，但平衡向右移動(dòng)，使壓強(qiáng)在原平衡兩倍的基礎(chǔ)上減小，正確；D選項(xiàng)，體積不變，反應(yīng)物及生成物濃度不變，所以正逆反應(yīng)速率均不變，平衡不移動(dòng)，顏色無變化，錯(cuò)誤。思維建模解答本類題目的思維流程如下:“無關(guān)氣體”（不與原平衡體系中各物質(zhì)反應(yīng)的氣體）對化學(xué)平衡的影響。①恒溫、恒容條件下原平衡體系

體系總壓強(qiáng)增大―→體系中各組分的濃度不變―→平衡不移動(dòng)②恒溫、恒壓條件下原平衡體系充入

容器容積增大―→體系中各組分的濃度減小

[例2]已知化學(xué)方程式mX(g)＋nY(？)

pQ(s)＋2mZ(g)，反應(yīng)已達(dá)平衡，此時(shí)c(X)＝0.3mol·L－1，其他條件不變，將容器縮小到原來的，c(X)＝0.5mol·L－1，下列說法正確的是 (

)A．反應(yīng)向逆反應(yīng)方向運(yùn)動(dòng)

B．Y可能是固體或液體C．系數(shù)n>m

D．Z的體積分?jǐn)?shù)減小C

[變式訓(xùn)練1]判斷正誤,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。(1)化學(xué)平衡移動(dòng)的根本原因在于v(正)不等于v(逆)。()(2)合成氨反應(yīng),使用催化劑可以促進(jìn)平衡向生成氨的方向移動(dòng),因此可以用勒夏特列原理解釋使用催化劑的原因。()(3)改變外界條件,引起v(正)>v(逆)時(shí),化學(xué)平衡向反應(yīng)速率小的方向即逆反應(yīng)方向移動(dòng)。()(4)化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng),化學(xué)反應(yīng)速率一定改變;化學(xué)反應(yīng)速率改變,化學(xué)平衡不一定發(fā)生移動(dòng)。()(5)若改變外界條件,引起化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不一定變大。()√××√√(6)在平衡體系FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl中加入少量鐵粉,平衡向左移動(dòng),溶液的顏色變淺。(

)(7)升高溫度,v(吸熱)增大,v(放熱)減小,所以平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)。(

)√×[變式訓(xùn)練2]

已知反應(yīng)COCl2(g)

CO(g)+Cl2(g)

ΔH>0,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),下列措施中能提高COCl2轉(zhuǎn)化率的是(

)。①升溫②恒容通入惰性氣體③增加CO濃度④增大容器的容積⑤加催化劑⑥恒壓通入惰性氣體A.①②④

B.①④⑥C.②③⑤

D.③⑤⑥答案:B解析:該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積增大的吸熱反應(yīng),所以升溫和增大容器的容積均可以促使平衡正向移動(dòng)。恒壓通入惰性氣體,相當(dāng)于減小壓強(qiáng),使平衡正向移動(dòng)。恒容通入惰性氣體與加催化劑均對化學(xué)平衡的移動(dòng)無影響。增加CO的濃度,將導(dǎo)致平衡逆向移動(dòng)。[變式訓(xùn)練3]可逆反應(yīng)2A（s）＋3B（g）?C（g）＋2D（g）ΔH<0在一定條件下達(dá)到平衡，下列有關(guān)敘述正確的是（）①增加A的量，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)②升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，v正減?、蹓簭?qiáng)增大一倍，平衡不移動(dòng)，v正、v逆不變④增大B的濃度，v正>v逆⑤加入催化劑，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)A．①②B．④

C．③D．④⑤有固體參加的可逆反應(yīng)，增加固體的量對化學(xué)平衡沒有影響，認(rèn)為它的濃度是個(gè)常數(shù)。B解析：A是固體，其量的變化對平衡無影響；升高溫度，v正、v逆均增大，但v逆增大的程度大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；對于反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)分子數(shù)相等的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，但v正、v逆都增大；增大B的濃度，v正增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，v正>v逆；催化劑不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。二[問題探究]根據(jù)化學(xué)平衡原理解答下列問題：在體積不變的密閉容器中發(fā)生N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)

ΔH＝－92.4kJ·mo1－1，只改變一種外界條件，完成下表。突破點(diǎn)2:勒夏特列原理的理解和運(yùn)用改變條件平衡移動(dòng)方向氫氣的轉(zhuǎn)化率(填“增大”“減小”或“不變”)氨氣的體積分?jǐn)?shù)(填“增大”“減小”或“不變”)增大氮?dú)獾臐舛?/p>

增大氨氣的濃度

升溫

充入適量氬氣

正向

增大逆向

減小

增大逆向

減小

減小不移動(dòng)不變

不變[總結(jié)提升]1.勒夏特列原理的理解及應(yīng)用。(1)適用范圍:適用于任何動(dòng)態(tài)平衡體系,非平衡狀態(tài)不能用此來分析。(2)平衡移動(dòng)的結(jié)果是“減弱”外界條件的影響,而不是“消除”外界條件的影響,更不是“扭轉(zhuǎn)”外界條件的影響。①從定性角度看,平衡移動(dòng)的方向?yàn)闇p弱外界條件變化的方向,如增大反應(yīng)物濃度,平衡就向減弱這種改變即反應(yīng)物濃度減小的方向移動(dòng);增大壓強(qiáng),平衡就向氣體體積縮小即氣體的物質(zhì)的量減小、壓強(qiáng)減小的方向移動(dòng);升高溫度,平衡就向吸熱反應(yīng)即使溫度降低的方向移動(dòng)。這種移動(dòng)可以理解為與條件改變“對著干”。②從定量角度看,平衡移動(dòng)的結(jié)果只是減弱了外界條件的變化,而不能完全抵消外界條件的變化。如向平衡體系N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(平衡時(shí),N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為amol、bmol、cmol)中又充入dmolN2,則達(dá)到新平衡時(shí),n(N2)的取值范圍為amol<n(N2)<(a+d)mol,即平衡的移動(dòng)是減弱這種改變,而不能抵消更不能超越這種改變。微判斷

(1)合成氨反應(yīng),使用催化劑可以促進(jìn)平衡向生成氨的方向移動(dòng),因此可以用勒夏特列原理解釋使用催化劑的原因。(

)(2)若改變外界條件,引起化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定變大。(

)(3)在平衡體系FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl中加入少量鐵粉,平衡向左移動(dòng),溶液的顏色變淺。(

)(4)升高溫度,v吸增大,v放減小,所以平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)。(

)××√×(5)對于平衡體系2NO2(g)N2O4(g),壓縮容器容積,增大壓強(qiáng),平衡向右移動(dòng),混合氣體的顏色變淺。(

)×2.應(yīng)用勒夏特列原理的注意事項(xiàng)（1）條件的改變是否真的影響化學(xué)平衡，即是不是改變了影響化學(xué)平衡的因素。例如：①改變化學(xué)平衡體系中固體或純液體的物質(zhì)的量時(shí)，并未改變影響化學(xué)平衡的因素；②即使是有氣體存在的化學(xué)平衡體系，在恒容、恒溫條件下充入惰性氣體，也未改變影響化學(xué)平衡的因素。（2）可逆反應(yīng)是否存在能夠減弱某條件改變的反應(yīng)方向。例如：aA（g）＋bB（g）?cC（g）＋dD（g），當(dāng)a＋b＝c＋d時(shí)，即使改變壓強(qiáng)，化學(xué)平衡也不移動(dòng)。（3）勒夏特列原理是對條件改變?nèi)绾斡绊懟瘜W(xué)平衡的一個(gè)總述，特別要注意對“減弱這種改變”的理解，其中“減弱”不等于“消失”，更不是“扭轉(zhuǎn)”。例如：若將平衡體系Fe3＋＋3SCN－?Fe（SCN）3中Fe3＋的濃度由0.01mol·L－1增加到0.02mol·L－1，平衡向右移動(dòng)，則在新平衡狀態(tài)下，0.01mol·L－1<c（Fe3＋）<0.02mol·L－1。[例1]下列事實(shí)不能用平衡移動(dòng)原理解釋的是（）A．開啟啤酒瓶后，瓶中馬上泛起大量泡沫B．在FeSO4溶液中加入少量鐵粉以防止Fe2＋被氧化C．實(shí)驗(yàn)室中常用排飽和食鹽水的方法收集氯氣D．工業(yè)上生產(chǎn)硫酸過程中使用過量空氣以提高二氧化硫的利用率B一般氣體在溶液中的溶解度隨壓強(qiáng)增大而增大?！镜湫屠}】

[例1]下列事實(shí)不能用平衡移動(dòng)原理解釋的是（）A．開啟啤酒瓶后，瓶中馬上泛起大量泡沫B．在FeSO4溶液中加入少量鐵粉以防止Fe2＋被氧化C．實(shí)驗(yàn)室中常用排飽和食鹽水的方法收集氯氣D．工業(yè)上生產(chǎn)硫酸過程中使用過量空氣以提高二氧化硫的利用率解析：開啟啤酒瓶后，由于壓強(qiáng)減小，啤酒中氣體的溶解平衡向氣體逸出的方向移動(dòng)，因而泛起大量泡沫；向FeSO4溶液中加入鐵粉以防止Fe2＋被氧化的原理是Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，沒有涉及平衡移動(dòng)；Cl2與水反應(yīng)存在平衡Cl2＋H2O?H＋＋Cl－＋HClO，飽和食鹽水中c(Cl－)大，不利于Cl2的溶解，即Cl2在飽和食鹽水中的溶解度比在水中的小，因此可用排飽和食鹽水的方法來收集Cl2；根據(jù)平衡2SO2(g)＋O2(g)?2SO3(g)，用過量的空氣即增大氧氣的量有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高SO2的轉(zhuǎn)化率。B一般氣體在溶液中的溶解度隨壓強(qiáng)增大而增大。[例2]下列事實(shí)不能用勒夏特列原理解釋的是 (

)A．工業(yè)制硫酸采用二氧化硫催化氧化，高壓可以提高單位時(shí)間SO3的產(chǎn)量B．打開可樂瓶蓋后看到有大量氣泡冒出C．用飽和食鹽水除去氯氣中氯化氫雜質(zhì)D．容器中有2HI(g)?H2(g)＋I(xiàn)2(g)，增大壓強(qiáng)顏色變深D

[例2]下列事實(shí)不能用勒夏特列原理解釋的是 (

)A．工業(yè)制硫酸采用二氧化硫催化氧化，高壓可以提高單位時(shí)間SO3的產(chǎn)量B．打開可樂瓶蓋后看到有大量氣泡冒出C．用飽和食鹽水除去氯氣中氯化氫雜質(zhì)D．容器中有2HI(g)?H2(g)＋I(xiàn)2(g)，增大壓強(qiáng)顏色變深D

解析：增大壓強(qiáng)二氧化硫催化氧化平衡正向移動(dòng)，所以能用平衡移動(dòng)原理解釋，故A不選；打開可樂瓶蓋后看到有大量氣泡逸出，是因?yàn)閴簭?qiáng)減小，二氧化碳?xì)怏w溶解度減小，平衡移動(dòng)的結(jié)果，和平衡有關(guān)，能用勒夏特列原理解釋，故B不選；氯氣和水的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，飽和食鹽水中氯離子濃度大，化學(xué)平衡逆向進(jìn)行，減小氯氣溶解度，能用勒夏特列原理解釋，故C不選；增大壓強(qiáng)縮小體積，碘濃度增大導(dǎo)致顏色變深，對容積可變的密閉容器中已達(dá)平衡的HI、I2、H2混合氣體進(jìn)行壓縮，混合氣體顏色變深是因?yàn)轶w積縮小，濃度增大，但是該反應(yīng)平衡不移動(dòng)，不能用平衡移動(dòng)原理解釋，故選D。[變式訓(xùn)練1]判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”（1）某一可逆反應(yīng)，一定條件下達(dá)到了平衡狀態(tài)，若化學(xué)反應(yīng)速率改變，化學(xué)平衡一定發(fā)生移動(dòng)。（）（2）在其他外界條件不變時(shí)，改變溫度，所有的化學(xué)平衡都會發(fā)生移動(dòng)。（）（3）只要v正增大，平衡一定正向移動(dòng)。（）（4）增加固體或純液體的量，化學(xué)平衡不移動(dòng)。（）（5）不論恒溫恒容，還是恒溫恒壓容器，加入稀有氣體，平衡皆發(fā)生移動(dòng)。（）（6）在某溫度下，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡，增加或減少一部分物質(zhì)，化學(xué)平衡一定發(fā)生移動(dòng)。（）××××√√

[變式訓(xùn)練2]下列事實(shí)不能用勒夏特列原理解釋的是（）A．對NO2加壓后，氣體顏色先變深后變淺B