影响化学反应平衡的因素

【本讲教育信息】一.教学内容：条件对化学平衡的影响及勒夏特列原理二、教学目标掌握浓度、压强和温度对化学平衡的影响理解勒夏特列原理，并能据此判断化学平衡移动的方向三、教学重点、难点浓度、压强和温度对化学平衡的影响四、教学过程：（一）在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。说明，化学平衡的建立必须在一定的条件下才能进行，当外界条件改变时，由于条件对反应速率的影响，导致正、逆反应的反应速率不等，从而使旧化学平衡破坏。旧化学平衡破坏，新化学平衡建立的过程叫做化学平衡的移动。影响化学平衡的因素一般为：浓度、压强和温度。说明：1、化学平衡移动的实质是外界因素破坏了原平衡状态时v正=v逆的条件，使正、逆反应速率不再相等，然后在新的条件下使正、逆反应速率重新相等，从而达到新的化学平衡。也就是说，化学平衡的移动是：平衡状态→不平衡状态→新平衡状态。2、浓度对化学平衡移动的影响：增大浓度，反应速率加快，降低浓度，反应速率减慢，浓度是通过改变反应速率来影响化学平衡状态的：即增大反应物浓度，降低生成物浓度，平衡正向移动；降低反应物浓度，增大生成物浓度，平衡逆向移动。3、固体及纯液体的浓度是一定值，不因量的多少而改变，所以增加或减少固体及纯液体的量，不会影响平衡状态。4、压强对化学平衡移动的影响：对于有气体参加的可逆反应，增大压强，反应速率加快，降低压强，反应速率减慢。对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，增大或降低压强对平衡的影响：当：①m＋np＋q时②m＋np＋q时③m＋n＝p＋q时④对于有气体参加的可逆反应，增大压强平衡向气体体积缩小的方向移动，降低压强平衡向气体体积增大的方向移动，而对于固体或液体参加的可逆反应，增大或降低压强对平衡没影响。同样，对于反应前后气体分子总数保持不变的可逆反应，增大或降低压强对平衡没影响，而只能改变反应速率。⑤增大压强无论平衡移动方向如何，新平衡状态里的速率一定大于原平衡状态的速率；减小压强无论平衡移动方向如何，新平衡状态里的速率一定小于原平衡状态的速率。⑥压强对平衡状态的影响与浓度对平衡状态的影响的速率－时间图像的区别就在于改变条件时，新平衡状态的反应速率与原平衡状态相比较是否有所变化，浓度是在原有的基础上逐步改变，而压强变化则是整体发生变化。5、温度对化学平衡的影响：温度升高，反应速率加快，温度降低，反应速率减慢。对于不同的可逆反应，正反应或逆反应的热效应是不一样的，即若正反应是放热则逆反应一定为吸热，反之亦然。而温度变化对放热或吸热反应的影响是不一样的。因此，温度变化，平衡必然发生移动。只要是升高温度，平衡一定移动，且新平衡状态的速率一定大于原平衡状态的速率。反之亦然。①正反应为吸热反应的可逆反应：②正反应为放热反应的可逆反应：③当其他条件不变时，升高反应体系的温度，平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，平衡向放热反应的方向移动。6、催化剂：使用催化剂可以同等程度的改变正、逆反应的反应速率，从而改变达到平衡所需要的时间，但对化学平衡没有影响。7、由浓度变化引起平衡正向移动时，反应物的转化率的变化应具体分析：⑴对于有多个反应物的可逆反应，如果增大某一反应物的浓度，则该物质自身的转化率减小，其他物质的转化率增大；⑵若按原比例同倍数的增加反应物的量，平衡正向移动，此时反应物的转化率与反应条件和反应前后气体物质的化学计量数的变化有关：①在恒温恒压下，反应物的转化率不变；②在恒温恒容的条件下：若反应前后气体物质的化学计量数不变，反应物的转化率不变；若反应后气体物质的化学计量数增大，反应物的转化率减小；若反应后气体物质的化学计量数减小，则反应物的转化率增大。⑶对于只有一种物质参加的可逆反应，增大反应物的量，平衡正向移动，反应物的转化率有三种情况：①若反应前后气体物质的化学计量数不变，反应物的转化率不变；②若反应后气体物质的化学计量数增大，反应物的转化率减小；③若反应后气体物质的化学计量数减小，则反应物的转化率增大。8、当由于温度或压强改变使平衡正向移动，则将使反应物的转化率增大。9、对于惰性气体对化学平衡移动的影响：⑴在恒温恒压条件下，加入与反应无关的气体，由于体系的压强不变，导致体系的体积增大，平衡混合气体的分压减小，即反应混合气体的浓度降低，故平衡逆向移动；⑵在恒温恒容时，加入与反应无关的气体，虽然体系的总压强增大，但平衡混合气体的分压没变，即各物质的浓度保持不变，因此平衡不移动；⑶如果反应前后是一个气体体积保持不变的可逆反应，当加入与反应无关的气体时，无论哪一种情况，都不会使平衡发生改变。（二）勒夏特列原理：如果改变影响平衡的条件之一（如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。说明：1、改变影响平衡的条件，只能是浓度、压强和温度。其中压强只针对有气体参加的可逆反应。2、原理的适用范围是只有一个条件发生变化时的可逆反应，多项条件改变时的情况比较复杂，一般不考虑。3、平衡移动的结果是只能减弱外界条件的变化，但不能抵消。【典型例题】［例1］某温度下，N2O4（气）2NO2（气）；△H＞0。在密闭容器中达到平衡，下列说法不正确的是（）A.加压时(体积变小)，将使正反应速率增大，平衡向逆反应方向移动B.保持体积不变，加入少许NO2，将使正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动C.保持体积不变，加入少许N2O4，再达到平衡时，颜色变深D.保持体积不变，升高温度，再达平衡时颜色变深解析：本题考查条件对化学平衡的影响。该反应属于反应前后气体体积增大的吸热反应，因此，升高温度和降低压强都有利于平衡正向移动，使NO2气体的浓度增大，体系的颜色加深。A中增大压强或升高温度都可以使正、逆反应的反应速率加快；B中加入少许NO2，可以使正、逆反应的反应速率都加快，只不过是逆反应速率增大的倍数大于正反应速率增大的倍数，平衡逆向移动，所以不正确；C中加入少许N2O4，可以使正、逆反应的反应速率都加快，使单位体积内NO2的量增多，浓度增大，所以颜色加深；D中升温，平衡正向移动，使NO2的量增多，浓度增大，颜色加深。答案：B［例2］已建立化学平衡的某可逆反应，当条件改变使化学平衡向正反应方向移动时，下列叙述正确的是（）①生成物的质量分数一定增加，②任一生成物总量一定增加，③反应物的转化率一定增大，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，⑥一定使用催化剂A.①②③B.③④⑤C.②⑤D.④⑥解析：改变条件使化学平衡向正反应方向移动的方法很多：如增大反应物的浓度、改变压强和温度等。其中，增大某种反应物的浓度可以使其他的反应物的转化率升高，但本身的转化率反而减小，同时，由于增加的反应物有多少，它在混合体系中所占的比例有多重，均无法确定，因此，我们只能说，生成物的质量或物质的量一定增加，而对于浓度、质量分数、转化率，甚至于反应速率等我们都无法判断；同时，平衡正向移动，说明正反应速率肯定是大于逆反应速率。因此本题的答案为：C答案：C［例3］可逆反应：3A(气)3B(?)+C(?)；△H＞0，随着温度升高，气体平均相对分子质量有变小趋势，则下列判断正确的是（）A.B和C可能都是固体B.B和C一定都是气体C.若C为固体，则B一定是气体D.B和C可能都是气体解析：该反应的正反应属于吸热反应，升高温度使平衡正向移动，而升高温度使混合物的平均相对分子质量有变小的趋势，则说明有两种情况，一种情况是气体的总物质的量保持不变，但反应中气体的质量减小，即B为气体，而C为固体或液体；第二种情况是，反应中气体的分子总数增大，即B、C均为气体，两种情况都可以使混合气体的平均相对分子质量变小。综上所述，本题的答案为：CD答案：CD［例4］在恒温恒压下，使1LNO2气体按下式分解：2NO22NO＋O2达平衡状态时，气体变成1.2L，这时NO2的转化率是多少？O2的体积百分数是多少？解析：有关化学平衡的计算题，我们可以用一种固定的模式来进行计算：可逆反应在一定条件下达到化学平衡：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始(mol/L)ab00转化(mol/L)x(n/m)x(p/m)x(q/m)x平衡(mol/L)a－xb－(n/m)x(p/m)x(q/m)x平衡时：A的转化率=(x/a)×100%则：2NO22NO＋O2起始(L)100转化(L)2x2xx平衡(L)1－2x2xx则有：1－2x＋2x＋x＝1＋x＝1.2L即x＝0.2LNO2的转化率＝2x/1＝40%O2的体积分数＝x/(1＋x)＝0.2/1.2＝1/6＝16.7%答案：NO2的转化率为40%；平衡混合气体中O2的体积百分数为16.7%。【模拟试题】（答题时间：45分钟）1、对于反应2SO2+O22SO3，下列判断正确的是（）A.2体积SO2和足量O2反应，必定生成2体积SO3B.其他条件不变，增大压强，平衡必定向右移动C.平衡时，SO2消耗速率必定等于O2生成速率的两倍D.平衡时，SO2必定等于O2浓度的两倍2、已知反应A2（g）+2B2（g）2AB2（g）的△H0，下列说法正确的是（）A.升高温度，正向反应速率增加，逆向反应速率减小B.升高温度有利于反应速率增加，从而缩短达到平衡的时间C.达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动D.达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动3、可逆反应：N2＋3H22NH3，500℃时在容积为10L的密闭容器中进行，开始时加入2molN2和2molH2，则达到平衡时，NH3的浓度不可能达到（）A、0.1mol/LB、0.2mol/LC、0.05mol/LD、0.15mol/L4、已知反应：mX（气）＋nY（气）qZ（气）；（放热，m＋nq），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5、体积完全相同的两个容器A和B，已知A装有SO2和O2各1g，B装有SO2和O2各2g，在相同温度下反应达到平衡时A中SO2的转化率为a%，B中SO2的转化率为b%，则A、B两容器中SO2转化率的关系正确的是（）A.a%b%B.a%=b%C.a%b%D.2a%=b%6、图中关于N2+3H22NH3（放热）的平衡移动，影响该平衡移动的原因是（）A.升高温度，同时加压；B.减小压强，同时降温；C.增大反应物浓度，使用催化剂；D.增大反应物浓度，同时减小生成物浓度。7、下列事实中不能应用勒夏特列原理来解释的是（）A、向H2S水溶液中加入NaOH有利于S2－增多B、加入催化剂有利于NH3的氧化反应C、高压对合成氨有利D、500℃左右比室温更有利于合成氨的反应8、对于可逆反应A（气）+B（气）C（气）（放热）来说，下列图象中正确的是（）ABCD9、反应2X（气）+Y（气）2Z（气）（放热），在不同温度（T1和T2）及压强下，产物Z的物质的量n（z）与反应时间t的关系如图所示：下列判断正确的是（）A.T1T2，P1P2B.T1T2，P1P2C.T1T2，P1P2D.T1T2，P1P210、在一恒容的容器中充入2molA和1molB，发生反应2A(g)+B(g)xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为W%。若维持容器中的容积和温度不变，按起始物质的量：A为0.6mol，B为0.3mol，C为1.4mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为W%，则x的值为（）A.只能为2B.只能为3C.可能是2，也可能是3D.无法确定11、在一定的条件下，xA（气）＋yB（气）zC（气）的反应达到平衡。⑴已知：A、B、C都是气体，在减压后平衡向逆反应方向移动，则x、y、z间的关系为：；⑵已知：C是气体，且x＋y＝z，在增大压强时，如平衡发生移动，则一定向：；⑶已知：B、C是气体，当其他条件不变时，增大A的物质的量时，平衡