2025年高中化学新教材同步 选择性必修第一册 第2章 第2节 第3课时　浓度、压强对化学平衡的影响

第3课时浓度、压强对化学平衡的影响[核心素养发展目标]1.从变化的角度认识化学平衡的移动，即可逆反应达到平衡后，浓度、压强改变，平衡将会发生移动而建立新的平衡。2.从Q与K的关系及浓度、压强对可逆反应速率的影响，分析理解化学平衡的移动。3.通过实验论证说明浓度、压强的改变对化学平衡移动的影响。一、浓度对化学平衡的影响1．实验探究浓度对化学平衡的影响按表中实验操作步骤完成实验，观察实验现象，将有关实验现象及其结论填入表中：实验原理Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(浅黄色)(无色)(红色)实验操作实验现象试管b溶液颜色变浅，c[Fe(SCN)3]减小试管c溶液颜色变深，c[Fe(SCN)3]增大实验结论在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动；减小反应物的浓度，平衡向逆反应方向移动2.化学平衡移动(1)概念：在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态后，如果改变反应条件，平衡状态被破坏，平衡体系的物质组成也会随着改变，直至达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。(2)用K与Q的关系判断平衡移动的方向当Q＝K时，可逆反应处于平衡状态，v正＝v逆；当Q＜K时，化学平衡向正反应方向移动，v正＞v逆，直至达到新的平衡状态；当Q＞K时，化学平衡向逆反应方向移动，v正＜v逆，直至达到新的平衡状态。(3)从浓度影响Q的角度解释上述实验平衡移动的方向①试管b溶液中，Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，c(Fe3＋)减小，Q＝eq\f(c[FeSCN3],cFe3＋·c3SCN－)增大，Q＞K，平衡向逆反应方向移动，c[Fe(SCN)3]减小。②试管c中溶液，c(SCN－)增大，Q＝eq\f(c[FeSCN3],cFe3＋·c3SCN－)减小，Q＜K，平衡向正反应方向移动，c[Fe(SCN)3]增大。3．浓度对化学平衡移动的规律总结当其他条件不变时(1)c(反应物)增大或c(生成物)减小，平衡向正反应方向移动。(2)c(反应物)减小或c(生成物)增大，平衡向逆反应方向移动。4．工业生产应用适当增大廉价的反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动，可提高价格较高的原料的转化率，从而降低生产成本。(1)合成氨反应中，增加N2的浓度，可使平衡正向移动，提高H2的转化率，降低成本()(2)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在某温度下达到平衡后，增加一部分C(s)，v正增大，平衡正向移动()(3)恒容密闭容器中充入He，可使N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)平衡向正反应方向移动()(4)化学平衡向正反应方向移动，v逆一定比v正小()(5)平衡后，反应混合物各组分百分含量发生改变，化学平衡一定发生了移动()(6)反应CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)达到平衡后，向该容器中充入少量CO2，保持温度不变，反应再次达到平衡时，c(CO2)增大()答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)√(6)×1．检验Fe3＋的存在，可向溶液中加入KSCN溶液，发生反应如下：FeCl3＋3KSCN3KCl＋Fe(SCN)3(浅黄色)(无色)(无色)(红色)能使该可逆反应发生平衡移动的是________(填序号，下同)。不能使平衡发生移动的是________，原因是____________________________________________________________。①加入KCl固体②加入Fe粉③加入FeCl3固体答案②③①该可逆反应的实质为Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，加入KCl固体，只增加了c(K＋)、c(Cl－)，未改变c(Fe3＋)、c(SCN－)、c[Fe(SCN)3]，平衡不移动2．从速率变化的视角，理解浓度改变与平衡移动方向。以一定温度下，可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)为例：(1)图1为上述反应建立平衡状态Ⅰ后，t1时刻只增大O2浓度至达到新平衡的v－t图像。由图像获得如下信息(用“增大、减小、不变、>、<、＝”等填空)：①t1时刻v′正增大，v′逆不变，v′正＞v′逆，Q＜K，平衡向正反应方向移动。②一段时间后，反应达到平衡状态Ⅱ，正、逆反应速率相等，平衡状态Ⅰ的反应速率v正＜平衡状态Ⅱ的v′逆。③平衡状态Ⅱ与平衡状态Ⅰ相比，各组分的浓度，c(SO3)增大，c(O2)增大，c(SO2)减小；反应物的转化率，α(O2)_减小，α(SO2)_增大；反应的平衡常数不变。(2)图2表示上述反应已建立平衡状态Ⅰ，①请画出t1时刻只增大SO3浓度后的v－t图像。②分析建立新的平衡后，各组分的浓度、反应物的转化率与平衡状态Ⅰ相比的变化情况。答案①②各组分的浓度，c(SO3)增大，c(O2)增大，c(SO2)增大；反应物的转化率，α(O2)减小，α(SO2)减小。(3)图3表示上述反应已建立平衡状态Ⅰ，请画出t1时刻只减小SO2浓度后的v－t图像。答案二、压强对化学平衡的影响1．实验探究压强对化学平衡的影响(1)常温常压下，用50mL注射器吸入20mLNO2和N2O4的混合气体，反应2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色)达到平衡。按表中实验操作步骤改变压强，观察实验现象，将有关实验现象及其结论填入表中：实验操作ⅰ：快速压缩注射器容积，增大气体压强ⅱ：快速扩大注射器容积，减小气体压强实验现象混合气体的颜色先变深后又逐渐变浅混合气体的颜色先变浅后又逐渐变深实验结论增大气体的压强，平衡向正反应方向移动，即气体分子数减小的方向减小气体的压强，平衡向逆反应方向移动，即气体分子数增大的方向(2)从压强影响Q的视角解释上述实验平衡移动的方向操作ⅰ：容积缩小为原来的一半，压强增大一倍。K＝eq\f(cN2O4,c2NO2)，Q＝eq\f(2cN2O4,[2cNO2]2)＝eq\f(cN2O4,2c2NO2)＝eq\f(1,2)K，Q<K，平衡正向移动，与实验结论一致。操作ⅱ：容积扩大为原来的2倍，压强减小到原来的eq\f(1,2)。同理推出Q＝2K，Q>K，平衡逆向移动。2．压强对化学平衡的影响规律对于有气体参加的可逆反应，当达到平衡时，在其他条件不变时：(1)增大压强(减小容器的容积)，化学平衡向气体体积缩小的方向移动。(2)减小压强(增大容器的容积)，化学平衡向气体体积增大的方向移动。(3)对于反应后气体的总体积不变的可逆反应，改变压强，平衡不移动。(1)当平衡混合物中都是固态或液态物质时，改变压强后化学平衡一般不发生移动。(2)对有气体参加的可逆反应，在恒温恒容条件下，压强与气体的浓度成正比，因而压强对化学平衡的影响，要看压强改变是否使浓度商发生改变。(1)有气体参与的反应，改变压强，平衡一定发生移动()(2)增大压强可使反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)平衡正向移动，原因是增大压强，v正增大，v逆减小()(3)对于反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)，其他条件不变时，增大压强，体系的颜色加深，平衡正向移动()(4)对于2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)，增大压强能加快反应速率，提高反应物的平衡转化率()(5)对于2NO2(g)N2O4(g)的平衡体系，压缩体积，增大压强，平衡正向移动，混合气体的颜色最终变浅()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×1．在一定温度下，反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)达到平衡，完成下列填空：(1)若m＋n>p＋q，缩小容器的容积，增大压强[课下研究m＋n<p＋q的情况]，①化学平衡向正反应方向移动，平衡后c(A)增大(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，c(D)增大，B的转化率增大。②在图中补全，t1时，增大压强后的v－t图像。答案(2)若m＋n＝p＋q，扩大容器的容积，①Q＝K，化学平衡不移动，c(A)减小，c(D)减小，B的转化率不变。②在图中补全，t1时，减小压强后的v－t图像。答案2．在密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，达到平衡状态。(1)保持温度、容积不变，再充入少量He。容器内压强增大平衡是否移动，阐述判断的理由。答案不移动。因为容器体积不变，各物质的浓度未发生变化，Q＝K，则平衡不移动。(2)保持温度、容器压强不变，再充入少量He。容器的容积如何变化？平衡移动方向如何？简述判断的方法。答案容积增大，平衡逆向移动。扩大容器的容积，相当于减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，该反应逆向移动。或从Q变化分析，此时Q>K。充入“惰性”气体对化学平衡的影响3．已知化学反应2A(？)＋B(g)2C(？)达到平衡，当增大压强时，平衡向逆反应方向移动，则下列物质的状态可能是A是____________，C是____________。答案固体或液体气体解析增大压强，平衡向逆反应方向移动，说明逆向为气体体积减小的反应，由于B为气体，所以C为气体，A为非气体。4．利用现代手持技术可以探究压强对2NO2(g)N2O4(g)化学平衡移动的影响。在恒定温度和标准压强条件下，往针筒中充入一定体积的NO2气体后密封并保持活塞位置不变。分别在t1、t2时刻迅速移动活塞后并保持活塞位置不变，传感器测定出针筒内气体压强变化如图所示。B、E两点对应的正反应速率大小为vB______(填“>”“<”或“＝”)vE，E、F、G、H四点时对应气体的平均相对分子质量最大的点为______。答案>H解析2NO2(g)N2O4(g)为气体分子数减小的反应，B到C点压强迅速减小，则容器体积变大，反应物浓度减小，反应速率减小，E点达到新平衡，则B、E两点对应的正反应速率大小为vB>vE；E到F点压强迅速变大，则容器体积减小，压强变大，平衡正向移动，总的物质的量减小，E、F、G、H四点中H点对应气体的物质的量最小，故平均相对分子质量最大的点为H。(选择题1～12题，每小题6分，共72分)题组一化学平衡移动概念的理解1．对处于化学平衡状态的体系，由化学平衡与化学反应速率的关系可知()A．化学反应速率变化时，化学平衡一定发生移动B．化学平衡发生移动时，化学反应速率一定变化C．正反应进行的程度大，正反应速率一定大D．改变压强，化学反应速率一定改变，平衡一定移动答案B解析如果正、逆反应速率改变的幅度一样大，则平衡不移动，A项错；化学平衡发生移动，则化学反应速率一定改变，B项对；反应进行的程度与化学反应速率无关，C项错；改变压强，化学反应速率不一定改变，如向容器容积不变的反应体系中充入不参与反应的气体，平衡不移动，D项错。2．引起化学平衡移动的根本原因是()A．浓度的改变B．压强的改变C．反应历程的改变D．正、逆反应速率相对大小的改变答案D题组二实验探究浓度、压强对化学平衡的影响3．如图是FeCl3溶液与KSCN溶液反应的示意图。下列分析错误的是()A．溶液中存在平衡：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3B．滴加FeCl3溶液达到新平衡时，c(SCN－)减小C．滴加FeCl3溶液达到新平衡时，溶液红色加深D．滴加FeCl3溶液，平衡正向移动，c(Fe3＋)：新平衡<原平衡答案D解析滴加FeCl3溶液，c(Fe3＋)增大，平衡正向移动，c(SCN－)减小，溶液红色加深，B、C项正确；滴加FeCl3溶液，c(Fe3＋)增大，虽然平衡正向移动，但达到新平衡时体系中c(Fe3＋)比原平衡时的大，D项错误。4．分析如下操作对2NO2(g)N2O4(g)平衡影响的实验，说法正确的是()步骤1：活塞从Ⅰ处拉至Ⅱ处步骤2：活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处A．步骤1：减小压强，平衡右移B．步骤1：混合气体颜色变浅，平衡右移C．步骤2：浓度商Q<平衡常数K，平衡右移D．步骤2：混合气体颜色先变深后变浅，变深的原因是生成了更多NO2答案C解析步骤1扩大体积，气体的浓度减小，气体的颜色变浅，且压强减小时化学平衡向气体体积增大的逆反应方向移动，A、B错误；活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处，气体体积减小，浓度增大，浓度商Q<平衡常数K，化学平衡右移，C正确；活塞从Ⅱ处推向Ⅰ处，气体体积减小，压强增大，气体浓度增大，因而气体颜色变深，因压强增大平衡正向移动，又导致NO2气体浓度减小，因而颜色又逐渐变浅，D错误。5．某化学兴趣小组为探究FeCl3溶液与KI溶液之间的反应，进行如下实验：下列说法正确的是()A．实验①溶液变色，证明Fe3＋与I－的反应为可逆反应B．实验②、③中氧化还原反应的平衡移动方向相反C．取实验②所得溶液加入KCl(s)，溶液红色变浅D．黄褐色溶液经实验③后水溶液中的c(Fe3＋)增大答案B解析向KI溶液中滴加FeCl3溶液，Fe3＋与I－反应生成I2，溶液呈黄褐色，无法证明Fe3＋与I－的反应为可逆反应，故A错误；实验②中滴加KSCN溶液，消耗反应物，氧化还原反应的平衡逆向移动，实验③中加入CCl4，萃取分离I2，氧化还原反应的平衡正向移动，故B正确；取实验②所得溶液加入KCl(s)，K＋和Cl－对平衡无影响，溶液红色不变，故C错误；由B分析可知，实验③中平衡正向移动，消耗Fe3＋，溶液中的c(Fe3＋)减小，故D错误。题组三浓度、压强对化学平衡移动影响6．在一恒容密闭容器中，反应A(g)＋B(g)C(g)达到平衡，若增大A的浓度，使平衡右移，并达到新的平衡，下列说法正确的是()A．A的浓度一定比原平衡小B．A的转化率增大C．C的体积分数一定大于原平衡C的体积分数D．B的转化率一定增大答案D解析增大A的浓度，尽管平衡右移，但加入的A不可能全部转化，平衡时A的浓度一定比原平衡大；增大A的浓度，A的转化率减小，而同为反应物的B的转化率增大；因为A的总量增大，所以C的体积分数不一定增大。7．(2023·江门市高二期末)某温度下，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应生成环戊二烯()：(g)＋I2(g)(g)＋2HI(g)ΔH>0。达到平衡后，采取以下措施不能增加环戊烯的平衡转化率的是()A．增加环戊烯浓度 B．增加碘浓度C．及时分离环戊二烯 D．及时分离碘化氢答案A解析增加环戊烯浓度，平衡正向移动，能提高I2(g)的平衡转化率，但环戊烯的平衡转化率降低，A符合题意；增加I2(g)的浓度，平衡正向移动，能提高环戊烯的平衡转化率，B不符合题意；及时分离环戊二烯或碘化氢，平衡均正向移动，能提高环戊烯的平衡转化率，C、D不符合题意。8．对已经达到化学平衡的可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，其他条件不变，增大容积，下列叙述正确的是()A．平衡向正反应方向移动，正反应速率增大，逆反应速率减小B．平衡向正反应方向移动，K增大C．各物质的浓度都减小，生成物的物质的量增大D．正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动答案C解析增大容积，压强减小，平衡正向移动，正、逆反应速率均减小，A、D错误；平衡正向移动，但温度不变，则K不变，B错误；增大容积，各物质的物质的量浓度都减小，平衡正向移动，生成物的物质的量增大，C正确。9．一定温度下，向某容积可变的密闭容器中加入足量碳酸钙，发生反应：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)，并达到平衡。下列说法正确的是()A．保持容器容积不变，充入He，平衡向逆反应方向移动B．将容器容积增大为原来的2倍，当体系再次达到平衡时，气体密度不变C．增加CaCO3(s)的物质的量，平衡向正反应方向移动，CO2的浓度增大D．将容器容积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，CO2的浓度为原来的2倍答案B解析保持容器容积不变，充入He，由于参与反应的气体的浓度不变，则平衡不移动，A项错误；将容器容积增大为原来的2倍，压强减小，平衡向正反应方向移动，达到平衡时温度不变，则K＝c(CO2)不变，即c(CO2)不变，容器内气体的密度不变，B项正确；CaCO3(s)为固体，增加其物质的量，平衡不移动，CO2的浓度不变，C项错误；将容器容积缩小为原来的一半，压强增大，平衡向逆反应方向移动，但由于K不变，则平衡时二氧化碳的浓度不变，D项错误。10．(2023·浙江台州高二检测)KI3是一种重要的盐，其水溶液中存在平衡：I2＋I－Ieq\o\al(－,3)。下列说法不正确的是()A．KI3溶液中加入淀粉溶液，溶液显蓝色B．KI3溶液呈棕褐色，加入CCl4后，振荡，上层溶液显紫色C．KI3溶液中滴加少量Na2SO3溶液，溶液酸性增强D．利用KI溶液可以除去硫粉中的少量碘单质答案B解析存在I2＋I－Ieq\o\al(－,3)平衡，因此溶液中存在碘单质，淀粉遇碘单质变蓝色，故A正确；四氯化碳的密度比水大，溶解I2显紫色在下层，故B错误；发生反应I2＋SOeq\o\al(2－,3)＋H2O=2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2I－，有大量氢离子生成，溶液酸性增强，故C正确；加入足量的KI溶液，I2＋I－Ieq\o\al(－,3)平衡正向移动，而硫粉不溶于水，可以除去少量碘单质，故D正确。11．已知：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。一定条件下CO与H2O(g)反应的v－t图像如图。30min、40min时分别只改变一个条件。下列说法错误的是()A．30min时，可以是降低体系压强B．40min时，增加CO2或H2的浓度C．平衡常数：K(X)＝K(Y)D．CO转化率：α(X)<α(Y)答案D解析由图像可知，30min时改变条件后，正、逆反应速率同等幅度地减小，平衡不移动，根据反应前后气体的体积未改变可知，该条件可以为降低体系压强，A正确；由图像可知，40min时改变条件后，逆反应速率突然增大，而后正反应速率逐渐增大，故该条件为增大生成物浓度即增加CO2或H2的浓度，B正确；由A、B分析可知，30min和40min时均未改变反应容器的温度，平衡常数不变，故平衡常数：K(X)＝K(Y)，C正确；由A、B分析可知，30min时改变条件平衡不移动，而40min时改变条件后平衡逆向移动，CO的转化率减小，即CO转化率：α(X)>α(Y)，D错误。12.对于反应N2O4(g)2NO2(g)，在温度一定时，平衡体系中NO2的体积分数φ(NO2)随压强的变化情况如图所示。下列说法正确的是()A．A、C两点的正反应速率的关系：A＞CB．A、B、C、D、E各状态，v正＜v逆的是状态EC．维持p1不变，E→A所需时间为x，维持p2不变，D→C所需时间为y，则x＜yD．使E状态从水平方向到达C状态，从理论上来讲，可选用的条件是从p1突然加压至p2答案D解析增大压强，反应速率增大，C点压强大于A点压强，所以v(A)＜v(C)，A项错误；处于曲线上的状态为平衡状态，E点NO2的体积分数小于平衡状态时的体积分数，反应应向生成NO2的方向进行，此时v正＞v逆，D点NO2的体积分数大于平衡状态时的体积分数，反应应向逆反应方向进行，此时v正＜v逆，B项错误；压强越大，反应速率越大，达到平衡状态所用的时间越少，故x＞y，C项错误；从p1突然加压到p2，瞬间平衡没有移动，NO2的体积分数瞬间不变，D项正确。13．(8分)某温度下，体积一定的密闭容器中进行反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0。(1)下列分析正确的是________(填字母，下同)。a．平衡后，加入N2，该反应的ΔH增大b．平衡后，加入催化剂，该反应的ΔH不变c．平衡后，充入NH3，新平衡时，NH3的百分含量变大d．若反应前充入的N2与H2物质的量相等，达平衡时N2的转化率比H2的高(2)欲提高H2的转化率，下列措施可行的是________。a．缩小容器体积b．向容器中按原比例再充入N2和H2c．向容器中再充入惰性气体d．液化NH3并分离答案(1)bc(2)abd解析(1)ΔH与反应物N2的量无关，故平衡后再加入N2，该反应的ΔH不变，a项不正确；加入催化剂，不影响反应物和生成物的总能量，ΔH不变，b项正确；其他条件不变，平衡后再充入NH3，相当于增大压强，达到新平衡时，NH3的百分含量增大，c项正确；若反应前充入的N2和H2的物质的量相等，由于反应中转化的N2和H2的物质的量之比是1∶3，所以达到平衡时N2的转化率比H2的低，d项不正确。(2)a、b项为增大压强，平衡向右移动，α(H2)增大；c项平衡不移动，α(H2)不变；d项平衡向右移动，α(H2)增大。14．(20分)Ⅰ.在水溶液中橙色的Cr2Oeq\o\al(2－,7)与黄色的CrOeq\o\al(2－,4)有下列平衡关系：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋，重铬酸钾(K2Cr2O7)溶于水配成的稀溶液是橙色的。(1)向上述溶液中加入NaOH溶液，溶液呈______色，因为______________________。(2)向已加入NaOH溶液的(1)溶液中再加入过量稀硫酸，则溶液呈________色，因为_____________________________________________________________________