新蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1學(xué)案：2.3.1 濃度、壓強(qiáng)變化對(duì)化學(xué)平衡的影響

新蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》PAGEPAGE1第三單元化學(xué)平衡的移動(dòng)第1課時(shí)濃度、壓強(qiáng)變化對(duì)化學(xué)平衡的影響[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.變化觀念與平衡思想：從變化的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡的移動(dòng)，即可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后，濃度、壓強(qiáng)改變，平衡將會(huì)發(fā)生移動(dòng)而建立新的平衡。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：從濃度、壓強(qiáng)角度分析對(duì)可逆反應(yīng)速率的影響，分析理解化學(xué)平衡的移動(dòng)；通過(guò)實(shí)驗(yàn)論證說(shuō)明濃度、壓強(qiáng)的改變對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響。一、濃度變化對(duì)化學(xué)平衡的影響1．化學(xué)平衡的移動(dòng)(1)概念：改變外界條件，破壞原有的平衡狀態(tài)，建立起新的平衡狀態(tài)的過(guò)程。(2)移動(dòng)的原因：化學(xué)平衡狀態(tài)是有條件的(3)改變的外界條件通常是濃度、壓強(qiáng)和溫度。2．實(shí)驗(yàn)探究濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響(1)按表中實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，將有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其結(jié)論填入表中：實(shí)驗(yàn)原理2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O黃色橙色實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象溶液由黃色變?yōu)槌壬芤河沙壬優(yōu)辄S色實(shí)驗(yàn)結(jié)論c(H＋)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)NaOH溶液使c(H＋)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)(2)濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響規(guī)律當(dāng)其他條件不變時(shí)：①c(反應(yīng)物)增大或c(生成物)減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。②c(反應(yīng)物)減小或c(生成物)增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。3．用平衡常數(shù)分析濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響(1)濃度商：對(duì)于一般的可逆反應(yīng)，如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在任意時(shí)刻eq\f(ccC·cdD,caA·cbB)稱(chēng)為濃度商，用Qc表示。(2)以平衡常數(shù)的值為標(biāo)準(zhǔn)，可以判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，以及將向哪個(gè)方向進(jìn)行最終建立新的平衡。Qc與K相比較：若Qc＞K：平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；若Qc＝K：體系處于平衡狀態(tài)，平衡不移動(dòng)；若Qc＜K：平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。(3)濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律的解釋①eq\b\lc\\rc\}(\a\al\co1(增大c反應(yīng)物,減小c生成物))Qc減小，則Qc＜K，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；②eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(增大c生成物,減小c反應(yīng)物))Qc增大，則Qc＞K，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。4．用v－t圖像分析濃度變化對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響已知反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)pC(g)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，有關(guān)物質(zhì)的濃度發(fā)生改變，其反應(yīng)速率的變化曲線分別如圖所示：①t1時(shí)刻，增大反應(yīng)物濃度，使v′正增大，而v′逆不變，則v′正＞v′逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。②t1時(shí)刻，減小生成物濃度，使v′逆減小，而v′正不變，則v′正＞v′逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。③t1時(shí)刻，增大生成物濃度，使v′逆增大，而v′正不變，則v′逆＞v′正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。④t1時(shí)刻，減小反應(yīng)物濃度，使v′正減小，而v′逆不變，則v′逆＞v′正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。5．實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用工業(yè)上用適當(dāng)增加相對(duì)廉價(jià)的反應(yīng)物或及時(shí)分離出生成物的方法提高產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本。(1)合成氨反應(yīng)中，增大N2的濃度，可使平衡正向移動(dòng)，提高H2的轉(zhuǎn)化率，降低成本()(2)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在某溫度下達(dá)到平衡后，增加一部分C(s)，v正增大，平衡正向移動(dòng)()(3)其他條件不變時(shí)，減小反應(yīng)物濃度，平衡逆向移動(dòng)，v逆增大，v正減小()(4)其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物濃度，平衡正向移動(dòng)，則平衡常數(shù)增大()(5)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在某溫度下達(dá)到平衡后，分離出H2，濃度商變小()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√1．檢驗(yàn)Fe3＋的存在，可向溶液中加入KSCN溶液，發(fā)生如下反應(yīng)：FeCl3＋3KSCN3KCl＋Fe(SCN)3(淺黃色)(無(wú)色)(無(wú)色)(血紅色)能使該可逆反應(yīng)發(fā)生平衡移動(dòng)的是___________________(填序號(hào))。①加入KCl固體②加入Fe粉③加入FeCl3固體不能使平衡發(fā)生移動(dòng)的是________，原因是___________________________________。答案②③①該可逆反應(yīng)的實(shí)質(zhì)為Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，加入KCl固體，只增加了c(K＋)、c(Cl－)，未改變c(Fe3＋)、c(SCN－)、c[Fe(SCN)3]，平衡不移動(dòng)2．“低碳循環(huán)”引起各國(guó)的高度重視。已知煤、甲烷等可以與水蒸氣反應(yīng)生成以CO和H2為主的合成氣，合成氣有廣泛的應(yīng)用。試回答下列問(wèn)題：(1)高爐煉鐵是CO氣體的重要用途之一，其基本反應(yīng)為FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)ΔH＞0。已知在1100℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝0.263。溫度升高，化學(xué)平衡移動(dòng)，達(dá)到新的平衡時(shí)平衡常數(shù)K將______(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)1100℃時(shí)測(cè)得高爐中c(CO2)＝0.025mol·L－1，c(CO)＝0.1mol·L－1，在這種情況下，該反應(yīng)__________(填“正向”或“逆向”)進(jìn)行，判斷依據(jù)是_________________。答案(1)增大(2)正向Qc＝eq\f(cCO2,cCO)＝0.25＜0.263解析(1)正反應(yīng)吸熱，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，高爐內(nèi)CO2和CO濃度的比值增大，即平衡常數(shù)K將增大。(2)1100℃時(shí)測(cè)得高爐中c(CO2)＝0.025mol·L－1，c(CO)＝0.1mol·L－1，濃度商Qc＝eq\f(cCO2,cCO)＝eq\f(0.025,0.1)＝0.25＜K＝0.263，此時(shí)未達(dá)到化學(xué)平衡，反應(yīng)正向進(jìn)行。1．恒溫下，某化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率隨反應(yīng)時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示，下列敘述與示意圖不相符的是()A．反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等B．平衡狀態(tài)Ⅰ到平衡狀態(tài)Ⅱ是平衡正向移動(dòng)C．平衡狀態(tài)Ⅰ到平衡狀態(tài)Ⅱ是平衡逆向移動(dòng)D．同一種反應(yīng)物在平衡狀態(tài)Ⅰ和平衡狀態(tài)Ⅱ時(shí)濃度不相等答案C2．將5mL0.005mol·L－1FeCl3溶液和5mL0.015mol·L－1KSCN溶液混合，達(dá)到平衡后溶液呈血紅色，再將混合液分成5份，分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：試管①：滴加4滴水，振蕩試管②：滴加4滴飽和FeCl3溶液，振蕩試管③：滴加4滴1mol·L－1KCl溶液，振蕩試管④：滴加4滴1mol·L－1KSCN溶液，振蕩試管⑤：滴加4滴1mol·L－1NaOH溶液，振蕩下列說(shuō)法不正確的是()A．對(duì)比試管①和②，是為了證明增大反應(yīng)物濃度，平衡正向移動(dòng)B．對(duì)比試管①和③，是為了證明增大反應(yīng)物濃度，平衡逆向移動(dòng)C．對(duì)比試管①和④，是為了證明增大反應(yīng)物濃度，平衡正向移動(dòng)D．對(duì)比試管①和⑤，是為了證明減小反應(yīng)物濃度，平衡逆向移動(dòng)答案B解析FeCl3溶液和KSCN溶液反應(yīng)的本質(zhì)是Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，改變鉀離子或氯離子的濃度對(duì)平衡沒(méi)有影響，B錯(cuò)誤；在原平衡體系中加入NaOH溶液，F(xiàn)e3＋與OH－反應(yīng)生成Fe(OH)3沉淀，溶液中Fe3＋的濃度減小，D正確。3．(2022·湖南長(zhǎng)沙一中高二月考)常溫下，水溶液中的反應(yīng)Fe3＋＋SCN－Fe(SCN)2＋達(dá)到平衡時(shí)，c(SCN－)＝0.10mol·L－1，c(Fe3＋)＝0.04mol·L－1，c[Fe(SCN)2＋]＝0.68mol·L－1?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為_(kāi)_______。(2)加水稀釋至原溶液體積的2倍，平衡將向________(填“正”或“逆”)反應(yīng)方向移動(dòng)。答案(1)1.7×102(2)逆解析(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(c[FeSCN2＋],cFe3＋·cSCN－)＝eq\f(0.68,0.10×0.04)＝1.7×102。(2)加水稀釋至原溶液體積的2倍，各離子的濃度均為原濃度的eq\f(1,2)，濃度商Qc＝eq\f(0.34,0.05×0.02)＝3.4×102＞K，平衡逆向移動(dòng)。1“濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響”中的“濃度”是指與反應(yīng)有關(guān)的氣體或溶液中參加反應(yīng)的離子的濃度。2對(duì)于離子平衡體系，注意離子濃度的改變方式，排除不參與反應(yīng)的離子的干擾。3固體或純液體的濃度是常數(shù)，改變固體或純液體的量并不影響v正、v逆的大小，平衡不移動(dòng)。4根據(jù)Qc與K的關(guān)系，判斷v正、v逆的相對(duì)大小及平衡移動(dòng)方向的方法：①Q(mào)c＝K，v正＝v逆，平衡不移動(dòng)；②Qc＜K，v正＞v逆，平衡正向移動(dòng)；③Qc＞K，v正＜v逆，平衡逆向移動(dòng)。二、壓強(qiáng)變化對(duì)化學(xué)平衡的影響1．壓強(qiáng)改變與濃度商(Qc)、K以及化學(xué)平衡移動(dòng)間的關(guān)系2．請(qǐng)分析討論在恒溫下，壓縮容器的體積，增大壓強(qiáng)，下列三個(gè)反應(yīng)的濃度商Qc的變化和平衡移動(dòng)的方向，填寫(xiě)下表：化學(xué)反應(yīng)Qc值變化Qc與K關(guān)系平衡移動(dòng)方向N2O4(g)2NO2(g)增大Qc＞K逆向移動(dòng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)減小Qc＜K正向移動(dòng)FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)不變Qc＝K不移動(dòng)3.在其他條件不變的情況下，壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律對(duì)于可逆反應(yīng)：aA(g)bB(g)K＝eq\f(cbB,caA)(1)若a>b，即正反應(yīng)方向是氣體分子數(shù)目減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向(氣態(tài)物質(zhì)分子數(shù)減少的方向)移動(dòng)。(2)若a＝b，即反應(yīng)前后氣體分子數(shù)目不變的反應(yīng)，改變反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，平衡不發(fā)生移動(dòng)。(3)若a<b，即正反應(yīng)方向是氣體分子數(shù)目增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡逆向(氣態(tài)物質(zhì)分子數(shù)減少的方向)移動(dòng)。4．用v－t圖像分析壓強(qiáng)變化對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)為例，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡，其反應(yīng)速率變化曲線如下：(1)有氣體參與的反應(yīng)，改變壓強(qiáng)，平衡一定發(fā)生移動(dòng)()(2)增大壓強(qiáng)可使平衡2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)正向移動(dòng)，原因是增大壓強(qiáng)，v正增大，v逆減小()(3)對(duì)于反應(yīng)：2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)，其他條件不變時(shí)，增大壓強(qiáng)，體系的顏色加深，平衡正向移動(dòng)()(4)恒容密閉容器中充入He氣，可使平衡N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)向正反應(yīng)方向移動(dòng)()答案(1)×(2)×(3)×(4)×1．已知：N2O4(g)2NO2(g)(紅棕色)，在一定溫度下，三支針筒中均抽入10mLNO2氣體，將針筒前端封閉。(1)在恒溫條件下，將第二支針筒活塞迅速推至5mL處(體積減小為原來(lái)的eq\f(1,2)，壓強(qiáng)增大一倍)，與第一支針筒比較。①可觀察到，氣體顏色先變____后變____，最終比原來(lái)____。②用Qc與K的關(guān)系解釋?zhuān)a(chǎn)生該現(xiàn)象的原因：_______________________________。(2)在恒溫條件下，將第三支針筒活塞迅速拉至20mL處(體積擴(kuò)大一倍，壓強(qiáng)減小為原來(lái)的eq\f(1,2))，與第一支針筒比較。①可觀察到，氣體顏色先變____，后變____，最終比原來(lái)____。②用Qc與K的關(guān)系解釋?zhuān)a(chǎn)生該現(xiàn)象的原因：_______________________________。答案(1)①深淺深②溫度不變，K值不變，氣體體積減小到原來(lái)的eq\f(1,2)，則c′(NO2)＝2c(NO2)，c′(N2O4)＝2c(N2O4)，Qc＝eq\f([c′N(xiāo)O2]2,c′N(xiāo)2O4)＝eq\f(4c2NO2,2cN2O4)＝2K，平衡逆向移動(dòng)，重新達(dá)到平衡時(shí)，c(N2O4)、c(NO2)都比原平衡時(shí)大，因而最終氣體顏色比原來(lái)深(2)①淺深淺②溫度不變，K值不變，氣體體積擴(kuò)大1倍，則c′(NO2)＝eq\f(1,2)c(NO2)，c′(N2O4)＝eq\f(1,2)c(N2O4)，Qc＝eq\f([c′N(xiāo)O2]2,c′N(xiāo)2O4)＝eq\f(\f(1,4)c2NO2,\f(1,2)cN2O4)＝eq\f(1,2)K，平衡正向移動(dòng)，重新達(dá)到平衡時(shí)，c(N2O4)、c(NO2)均比原平衡時(shí)小，因而顏色比原來(lái)淺2．在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：xA(g)＋yB(g)zC(g)，在一定條件下達(dá)到平衡狀態(tài)，保持溫度不變，改變下列條件，分析解答下列問(wèn)題：(1)若x＋y＞z，縮小體積，增大壓強(qiáng)，則平衡向________方向移動(dòng)。(2)若保持體積不變，通入He氣，則平衡_________________移動(dòng)。(3)若保持壓強(qiáng)不變，通入He氣，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則x、y、z的關(guān)系為_(kāi)_____________。(4)若x＋y＝z，縮小體積，增大壓強(qiáng)，則平衡________移動(dòng)。答案(1)正反應(yīng)(2)不(3)x＋y＜z(4)不1．一定條件下，某可逆反應(yīng)在密閉容器中建立化學(xué)平衡，在t1時(shí)刻改變某一個(gè)條件，建立新的平衡，其v－t圖像如下：(1)對(duì)于反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，t1時(shí)刻縮小容器體積，其圖像為_(kāi)_________(填字母，下同)，平衡________(填“向正反應(yīng)方向”“向逆反應(yīng)方向”或“不”，下同)移動(dòng)。(2)對(duì)于反應(yīng)：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，t1時(shí)刻增大容器體積，其圖像為_(kāi)_______，平衡_______移動(dòng)。(3)對(duì)于反應(yīng)：H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)，t1時(shí)刻縮小容器體積，其圖像為_(kāi)_____，平衡______移動(dòng)。答案(1)D向正反應(yīng)方向(2)C向正反應(yīng)方向(3)A不2．在具有活塞的密閉容器中，一定溫度下的可逆反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)已達(dá)到平衡。將活塞外拉，則：(1)容器內(nèi)顏色________；(2)容