高三化学化学平衡移动人教实验版

高三化学化学平衡移动人教实验版

【本讲教育信息】

一. 教学内容：

化学平衡移动

1. 化学平衡的移动

2. 勒夏特列原理

二. 重点、难点

1、掌握影响化学平衡的条件。

2、理解勒夏特列原理的涵义，掌握浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响，其中勒夏特列原理在各类平衡（化学平衡、溶解平衡、水解平衡、电离平衡）中的应用。

三. 复习过程

（一）化学平衡的移动

1、化学平衡移动的定义：可逆反应中旧化学平衡的破坏，新化学平衡的建立过程，称为化学平衡的移动。

2、化学平衡移动的实质：化学平衡建立的实质是v （正）=v（逆），故凡能不同程度地影响v （正）=v（逆）的因素都使平衡发生移动。由于外界条件（如浓度、温度、压强）改变，破坏了原平衡体系，使得正反应速率和逆反应速率不再相等。则：当v （正）>v（逆）时，平衡向正反应方向移动，移动的结果是v ′（正）=v′（逆）；当v （正）＜v （逆）时，平衡向逆反应方向移动，移动的结果是v ′（正）＝v ′（逆）；若条件改变不能引起化学反应速率的变化，则化学平衡不移动；若条件的改变对v （正）和v （逆）的影响程度完全相同，化学平衡不移动。

3、化学平衡移动的判断：对于一个一般的可逆反应：aA+bB cC+dD，在平衡状态时，

[C ]c [D ]d

平衡常数K=，浓度熵Q 与K 具有相同的表达式，但其浓度（或压力）不像K 那a b [A ][B ]

样特指平衡态。当Q = K时，反应处于平衡状态；当Q ＜ K 时，反应向着正方向进行；当Q > K时，反应向着逆方向进行。同样，欲破坏化学平衡状态，必须使Q ≠K 。

（二）勒夏特列原理

1、勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。

①勒夏特列原理适用于所有的动态平衡。

②勒夏特列原理能够判断平衡的移动方向，但不能判断建立平衡所需的时间。

2、影响化学平衡的因素

（1）浓度对化学平衡的影响：在其它条件不变的情况下，增大反应物浓度或减小生成物浓度，都可使化学平衡向正反应方向移动。反之增大生成物浓度或减小反应物浓度，都可使化学平衡向逆反应方向移动。

①当其他条件不变时，改变其中任何一种反应物或生成物的浓度，就会改变正反应或逆反应的速率，从而使平衡发生移动。

②当其他条件不变时，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；增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。

③平衡移动的方向取决于浓度改变时速率较大的一方。

④只要是增大浓度（反应物或生成物），无论移动方向如何，新平衡状态的速率一定大于原平衡状态的速率，反之亦然。

⑤增大一种反应物的浓度，另一种反应物的转化率一定提高，而本身的转化率一定降低。

（2）压强对化学平衡的影响：对于有气体参加的可逆反应，在其他条件不变的情况下，增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动；减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。

①压强的改变实际上是气体浓度的改变。

②压强对化学平衡影响与否与反应前后气态物质的化学计量数有关。如可逆反应前后气态物质总物质的量不变，则化学平衡不受压强影响。

③惰性气体对平衡的影响：若是恒容容器，实际参加反应的气体物质的物质的量浓度不变，平衡不移动；若是恒压容器，实际参加反应的气体物质的物质的量浓度减小，平衡向气体体积增大的方向移动。

（3）温度对化学平衡的影响：在其他条件不变的情况下，温度升高，会使化学平衡向着吸热反应的方向移动；温度降低，会使化学平衡向着放热反应的方向移动。

①任何可逆反应的化学平衡都会受温度的影响而发生移动。

②当其他条件不变时，升高反应体系的温度，不论是吸热反应还是放热反应，反应速率都提高，但吸热反应的速率比放热反应的速率提高的幅度大。当其他条件不变时，升高反应体系的温度，平衡向吸热方向移动；降低反应体系温度，平衡向放热方向移动。

【归纳总结】解决化学平衡问题的重要思维

（1）可逆反应“不为零”原则：可逆性是化学平衡的前提，达到平衡时应是反应物和生成物共存的状态，每种物质的量不为零。化学平衡的定量问题一般可用极限分析法推断，即假设反应不可逆，则最多生成产物多少，有无反应物剩余，过量物质余多少。这样的极值点是不可能达到的，故可用以确定某些范围或在范围中选择合适的用量。

（2）“一边倒”原则：可逆反应，在条件相同时（等温等容），若达到等同平衡，其初始状态必须能互变，从极限角度看，就是各物质的物质的量要相当。

（3）“不可混同”原则：不要将平衡的移动和速率的变化混同起来，平衡正向移动不一定是v （正）加快，v （逆）减慢；不要将平衡移动和浓度变化混同起来，平衡正向移动反应物不一定减少。不要将平衡移动和反应物的转化率高低混同起来，平衡正向移动反应物转化率不一定提高。

（4）“过渡态”原则：对于气体参加的可逆反应，在温度恒定的条件下，涉及体积与压强以及与平衡移动有关判断的问题时，可设计一些等效平衡的中间状态来进行求解。这样能降低思维难度，具有变难为易、变抽象为直观的作用。

3、勒夏特列原理的应用：勒夏特列原理除了用于典型的可逆反应建立的平衡体系外，也可用于其它的平衡体系。如溶解平衡、电离平衡甚至多重平衡等。如①用难挥发酸制易挥发酸②用金属Na 和KCl 反应制K 是利用K 的沸点低于Na ，控制合适温度，使K 成为气体从熔融混合物中分离出来，使反应得以进行，并非是由Na 、K 还原性的强弱来决定的。

【典型例题】

例1. 在某温度下，反应ClF （g ）+2F2（g ）ClF 3（g ）（正反应为放热反应）在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是（ ）

A. 温度不变，缩小体积，ClF 的转化率增大

B. 温度不变，增大体积，ClF 3的产率提高

C. 升高温度，增大体积，有利于平衡向正反应方向移动

D. 降低温度，体积不变，F 2的转化率降低

分析：题中反应是一个正反应为放热、体积缩小的可逆反应。（A ）温度不变，缩小体积（即增大压强），平衡向正反应方向移动，ClF 的转化率增大；（B ）温度不变，增大体积（即减小压强），平衡向逆反应方向移动，ClF 3的产率降低；（C ）升高温度，增大体积（即减小压强），平衡向逆反应方向移动；（D ）降低温度，体积不变，平衡向正反应方向移动，F 2的转化率增大。所以答案为A 。答案A

例2. 已知反应mX （g ）+nY（g ）qZ （g ）的△H ＜0，m+n>q，在恒容密闭容器中反应达到平衡时，下列说法正确的是（ ）

A. 通入稀有气体使压强增大，平衡将正向移动

B. X的正反应速率是Y 的逆反应速率的m/n倍

C. 降低温度，混合气体的平均相对分子质量变小

D. 增加X 的物质的量，Y 的转化率降低

分析：本题考查了影响化学反应速率和化学平衡的条件，侧重考查分析、理解、判断能力。该反应是体积减小的放热反应，且反应容器的容积不变。通入稀有气体使压强增大，没有改变各成分的物质的量浓度，所以平衡将不移动，A 错；降温时平衡正向移动，混合气体的平均相对分子质量增大，C 错；增加X 的物质的量，Y 的转化率提高，D 错。答案B

例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

分析：本题考查了影响化学反应速率和化学平衡的因素和对可逆反应热效应的理解，侧重考查灵活应用知识解决问题的能力。对于可逆反应X （g ）+Y（g ）Z （g ）+W（s ），因W 为固体，所以加少量W 时化学反应速率不变，A 错；升温时平衡正向移动，因为该反应为吸热反应，C 错；平衡后再加X 平衡将正向移动，△H 是定值，不变，D 错。答案B

例4. 反应2A （g ）＋B （g ）2C （g ）；△H ＞0。下列反应条件有利于生成C 的是（ ）

A. 低温、低压 B. 低温、高压 C. 高温、高压 D. 高温、低压

分析：该反应的正反应为体积减小的吸热反应，因此高温、高压有利于C 的生成，答案选C 。答案C

例5. 二氧化氮存在下列平衡：2NO 2（g ）N 2O 4（g ）（正反应为放热反应）。在测定NO 2的相对分子质量时，下列条件中较为适宜的是（ ）

A. 温度130℃、压强3.03×105 Pa B. 温度25℃、压强1.01×105 Pa

C. 温度130℃、压强5.05×104 Pa D. 温度0℃、压强5.05×104 Pa

分析：要测定NO 2的相对分子质量，应尽量使N 2O 4转化为NO 2，即使化学平衡向左移动。根据反应的特点应选择较高温度和较低压强，答案C

例6. 反应2A （g ）2B （g ）+E（g ）（正反应为吸热反应）达到平衡时，要使正反应速率降低，A 的浓度增大，应采取的措施是（ ）

A. 加压 B. 减压 C. 减小E 的浓度 D. 降温

分析：加压，正反应速率增大；减压，A 的浓度减小；减小E 的浓度，正反应速率和A 的浓度均减小；降温，正反应速率减小，平衡逆向移动，A 的浓度增大。答案D

例7. 下列说法，能够用勒夏特列原理来解释的是（ ）

A. 加入催化剂可以提高单位时间氨的产量

B. 高压有利于氨的合成反应

C. 500℃高温比室温更有利于合成氨的反应

D. 恒温恒容下，在合成氨平衡体系中充入He ，使压强增大，则平衡正向移动，NH 3增多

分析：A. 加入催化剂只能加快反应速率，缩短到达平衡的时间，提高“单位时间”的产量，不能使化学平衡发生移动。注意：催化剂能相同倍数地改变正、逆反应速率，故而不改变化学平衡状态。B. 合成氨是一个气体体积减小的反应，所以增大压强，使平衡正方向移动，有利于合成氨，符合勒夏特列原理。C. 因为合成氨是一个放热反应，所以从化学平衡移动角度分析，应采用较低温度。500℃高温较室温不利于平衡向合成氨方向移动。采用500℃既考虑到温度对速率的影响，更主要的是500℃左右催化剂活性最大。D. 恒温恒容下充He ，惰性气体He 不与N 2、H 2、NH 3反应。虽总压强增大了，实际上平衡体系各成分浓度不变（即分压不变）所以平衡不移动，NH 3的产量不变。答案B

例8. 1molX气体跟a molY 气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应：X （g ）+a Y （g ）b Z （g ），反应达到平衡后，测得X 的转化率为50%，而且同温同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3/4，则a 和b 的数值可能是（ ）

A. a =1，b =1 B. a =2，b =1 C. a =2，b =2 D. a =3，b =2

分析：因为X 的转化率为50%，根据化学方程式中的化学计量数，平衡时X 、Y 、Z 的物质的量分别为0.5mol 、0.5a mol 和0.5b mol ，由于反应前后混合气体的密度之比为3/4，物质的量之比则为4/3，则有（1+a ）/（0.5+0.5a+0.5b ）=4/3，整理得1+a =2b 。答案AD

例9. 将等物质的量的A 、B 、C 、D 四种物质混合，发生如下反应：a A+b B c C （s ）+d D ，当反应进行一定时间后，测得A 减少了n mol ，B 减少了n /2mol，C 增加了3n /2mol，D 增加了n mol ，此时达到化学平衡。

（1）该化学方程式中各物质的化学计量数为a =______、b =______、c =______、d =______。

（2）若只改变压强，反应速率发生变化，但平衡不发生移动，该反应中各物质的聚集状态：A______、B______、D______。

（3）若只升高温度，反应一段时间后，测知四种物质的物质的量又达到相等，则该反应为______反应（填“放热”或“吸热”）。

分析：（1）由化学方程式中化学计量数之比等于反应中各物质的物质的量的变化之比可知，a : b : c : d =n : n/2: 3n /2: n=2:1:3:2。（2）改变压强，反应速率发生变化，说明反应体系中有气态物质；而平衡不移动，说明反应前后气态物质的体积相同；又因为C 为固体，则B 为固体或液体，A 、D 均为气体。（3）升高温度后各物质的量又恢复至起始状态，则平衡向逆反应方向移动，即逆反应方向是吸热方向，正反应是放热反应。

答案：（1）2、1、3、2（2）气体，固体或液体，气体（3）放热

【模拟试题】

1. 在一固定容积的密闭容器中，加入2LX 和3L Y 气体，发生如下反应：nX （g ）+3Y（g ）2Z （g ）+R（g ），反应平衡时，已知X 和Y 的转化率均为60%，则化学方程式中的n 值为（ ）

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

2. 如图，容器A 左侧是可平行移动的活塞。向A 中充入1molX 和1molY ，向B 中充入2molX 和2molY ，起始时A 、B 的体积都等于aL 。在相同温度、外界压强和催化剂存在的条件下，关闭活塞K ，使两容器中各自反应：X （g ）+Y（g ）Z （g ）+2W（g ）。达平衡时，A 的体积为1.2 aL。下列说法正确的是（ ）

A. 反应速率：v （B ）＜v （A ）

B. A容器中X 的转化率为20%

C. 平衡时的压强：P B ＝2P A

D. 若打开K ，则达到新的化学平衡时，A 的体积为2.6aL

3. 可逆反应：2HI （g ）H 2（g ）+I2（g ）；△H >0。在密闭容器中进行，当达到平衡时欲使混合气体的颜色加深，应采取的措施是（ ）

A. 增大容器体积 B. 升高温度 C. 加入催化剂 D. 充入HI 气体

4. 下列变化不能用勒夏特列原理解释的是（ ）

A. 红棕色的NO 2加压后颜色先变深再变浅

B. H2、I 2、HI 混合气体加压后颜色变深

C. 合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率

D. 打开汽水瓶，看到有大量的气泡逸出

5. 在一定条件下，氢气与氮气混合发生反应，下列有关说法正确的是（ ） ①因为增大压强，反应速率加快，平衡正向移动，所以在生产中压强越大越好②降低温度，平衡正向移动，但是反应速率减慢，所以温度要选500℃③使用铁触媒可以大大加快反应速率④将氨变成液体，及时从平衡混合气中分离出去，可以使平衡正向移动⑤氮气、氢气要循环使用，增加氮气的量，可以提高氢气的转化率，但氮气的转化率会降低⑥可以选用的催化剂很多，且催化剂可以提高平衡转化率

A. ③④⑤ B. ①③⑤ C. ②④⑥ D. ③④⑥

6. 对于mA （s ）＋nB （g ）pC （g ）；△H

A. m+n＜p B. n＞p C. x点的状态是v 正＞v 逆 D. 以上答案都错误

7. 一定条件下，在密闭容器里进行如下可逆反应：S 2Cl （橙黄色液体）+Cl（气）2SCl 222（鲜红色液体）；△H =-61.16kJ。下列说法正确的是（ ）

A. 单位时间里生成n molS 2Cl 2的同时也生成n molCl 2

B. 达到平衡时，若升高温度，压强不变，氯气转化率增大

C. 达到平衡时，单位时间里消耗n molS 2Cl 2的同时也生成n molCl 2

D. 加入氯气，平衡向正反应方向移动，氯气的转化率一定升高

8. 某温度下，密闭容器中，发生如下可逆反应：2E （g ）F （g ）＋xG （g ）；ΔH ＜0。若起始时E 浓度为a mol/L，F 、G 浓度均为0，达平衡时E 浓度为0.5a mol/L；若E 的起始浓度改为2a mol/L，F 、G 浓度仍为0，当达到新的平衡时，下列说法正确的是（ ）

A. 升高温度时，正反应速率加快、逆反应速率减慢

B. 若x ＝l ，容器体积保持不变，新平衡下E 的体积分数为50%

－C. 若x ＝2，容器体积保持不变，新平衡下F 的平衡浓度为0.5a mol·L 1

D. 若x ＝2，容器压强保持不变，新平衡下E 的物质的量为a mol

9. 在体积可变的密闭容器中，反应mA （气）＋nB （固）pC （气）达到平衡后，压缩容器的体积，发现A 的转化率随之降低。下列说法中，正确的是（ ）

A. （m ＋n ）必定小于p B. （m ＋n ）必定大于p

C. m必定小于p D. n必定大于p

10. 在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：NO （g ）＋CO （g ）1/2N2（g ）＋CO 2（g ）；ΔH＝－373.2kJ/mol，达到平衡后，为提高该反应的速率和NO 的转化率，采取的正确措施是（ ）

A. 加催化剂同时升高温度 B. 加催化剂同时增大压强

C. 升高温度同时充入N 2 D. 降低温度同时增大压强

11. 将1molCO 和1molH 2O （g ）充入某固定容积的反应器，在某条件下达到平衡：CO （g ）+H2O （g ）CO 2（g ）+H2（g ），此时有2/3的CO 转化为CO 2。

（1）该平衡混合物中CO 2的体积分数为 。

（2）若在相同条件下，向容器中充入1molCO 2、1molH 2和1molH 2O ，则达到平衡时与

（1）相比较，平衡应向 移动（填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不”），此时平衡混合的CO 2的体积分数可能是下列各值中的 （填编号）

A. 22.2% B.27.55% C.33.3% D.36.8%

（3）假如（2）中平衡向正反应方向移动时，则下列说法中正确的是 （填序号）

①生成物的产量一定增加 ②生成物的体积分数一定增加③反应物的转化率一定增加 ④反应物的浓度一定降低 ⑤正反应速率一定大于逆反应速率⑥一定使用了催化剂

12. 有A 、B 两个容器，A 为恒压容器，B 为恒容容器。在相同温度下A 中充入1molN 2、3molH 2，B 中充入0.5molN 2、1.5molH 2 。此时V A =2VB 。维持温度不变，A 、B 中的反应均达到平衡。平衡时，两容器中反应放出的热量分别为Q A kJ 、Q B kJ ，A 容器中气体体积为起始时的4/5。

⑴平衡时A 容器中NH 3的体积分数是 。平衡时B 容器中压强与A 容器中压强之比 4/5（填>、＜ 或=）。

⑵已知在该温度下：N 2（g ）+3H2（g ）=2NH3（g ） △H=–Q kJ/mol。试确定Q A 、2Q B 、Q 三者大小关系：⑶若保持温度不变，向B 容器中补加a mol NH 3，再次达到平衡时，A 、B 两容器中压强恰好相等。试求出a = 。

13. 在一个容积固定的反应器中，有一可左右滑动的密封隔板，左、右两侧分别进行如下可逆反应：2SO 2（g ） +O2（g ）2SO 3（g ）；3Fe （s ）+4H2O （g ）Fe 3O 4（s ）+4H2（g ）。左侧中加入SO 2、O 2、SO 3的物质的量分别为x mol 、3.25mol 、1mol ；右侧中加入9mol 的水蒸气和适量的铁粉（忽略铁粉体积对容器体积的影响）。

当x 在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于反应器位置2处。请填写以下空白：

⑴若x =1.5，则左侧反应在起始时向 （填“正反应”或“逆反应”）方向进行。欲使起始反应维持向该方向进行，则x 的取值范围是 。

⑵若x =2，则左侧反应在起始时向 （填“正反应”或“逆反应”）方向进行，平衡时混合气中SO 2所占的体积分数为 。欲使起始反应维持向该方向进行，则x 的最大值应小于 。

14. 已知t ℃、101kPa 时容积可变的密闭容器中充入4molA 和2molB ，此时容器的体积为V L，发生反应2A （g ）+B（g ）2C （g ），达平衡时，C 的体积分数是0.4。

（1）若恒温恒压时，开始充入2molC ，达平衡时C 的体积分数是 ，容器的体积为 L 。

（2）若另选一容积不变的密闭容器，仍控制温度为t ℃，开始充入6molA 和3molB ，反应达平衡时C 的体积分数是0.4，压强为101kPa 。则该容器的体积为 L 。

（3）若控制温度为t ℃，另选一容积不变的密闭容器，其体积为VL ，开始充入一定量的A 和B ，达到平衡时C 的体积分数仍是0.4，压强为101kPa 。则开始充入的A 和B 物质的量应满足a ＜n A /nB ＜b ，其中a 为 ，b 为 。

15. 工业上可利用反应：CH 4（g ）+H2O （g ）CO （g ）+3H2（g ） ，生产合成氨原料气H 2。

已知温度、压强和水碳比[n (H 2O ) ]对甲烷蒸气转化反应的影响如下图：

n (CH 4)

图1（水碳比为3） 图2（水碳比为3） 图3（800℃）

c (CO)·c 3(H2) ______________该反应平衡常数K= c (CH4)·c (H2O)

（1）升高温度，平衡常数K__________（选填“增大”、“减小”或“不变”，下同）。

（2）图2中，两条曲线所示温度的关系是：t 1_____t2（选填>、=或＜）；在图3中画出压强为2 MPa时，CH 4平衡含量与水碳比之间关系曲线。

（3）工业生产中使用镍作催化剂。但要求原料中含硫量小于5×10-7%，其目的是__________。

16. 在某一容积为2L 的密闭容器内，加入0.8mol 的H 2和0.6mol 的I 2，在一定的条件下发生如下反应：H 2（g ）＋I 2（g ） 2HI （g ）；ΔH ＜0反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1：

（1）该反应的化学平衡常数表达式为 ；

（2）根据图1数据，反应开始至达到平衡时，平均速率v （HI ）为 ；

（3）反应达到平衡后，第8分钟时：

①若升高温度，化学平衡常数K________（填写增大、减小或不变）HI 浓度的变化正确的是 ；（用图2中a ～c 的编号回答）

②若加入I 2，H 2浓度的变化正确的是 。（用图2中d ～f 的编号回答）

（4）反应达到平衡后，第8分钟时，若反容器的容积扩大一倍，请在图3中画出8分钟后HI 浓度的变化情况。

【试题答案】

1. B 2. D 3. BD 4. BC 5. A

6. C 7. AC 8. B 9. C 10. B

11. （1）33.3% （2）正反应方向 B （3） ①、⑤

12. （1）25% > （2） 2Q B

13. ⑴逆反应 1.25＜x ＜1.75 ⑵正反应 0.25 3.5

14. （1）0.4；5v/12；（2）5v/4；（3）1/2；5

15. （1）增大 （2）＜ 图如下：

（3）防止催化剂中毒

c 2(HI ) 16. （1）K ＝（2）0.167 mol / (L·min ) （3）①减小c ② f c (H 2) ⋅c (I 2)

（4）