【新人教版高中化学】必修一 第33讲　化学平衡的移动、化学反应的方向与调控

02考点20301考点1ContentNavigation内容导航真题体验·素养提升第33讲化学平衡的移动、化学反应的方向与调控

［课标要求］

1.通过实验探究，了解浓度、压强、温度对化学平衡状态的影响。2.掌握外界条件改变对化学平衡的影响和勒夏特列原理。3.知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。4.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。5.知道催化剂可以改变反应历程，对调控化学反应速率具有重要意义。化学平衡的移动考点1化学平衡移动的概念由原有的平衡状态达到新的________的过程叫化学平衡移动。平衡状态化学平衡移动过程示意图化学平衡移动与化学反应速率的关系(1)v正>v逆：平衡向____________移动。(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，________平衡移动。(3)v正<v逆：平衡向____________移动。正反应方向不发生逆反应方向①加入较浓的FeCl3溶液或KSCN溶液，溶液红色加深，平衡正向移动。②加入少量Fe粉，溶液红色变浅，平衡逆向移动。③加入少量KCl固体，溶液红色几乎不变，平衡不移动。①滴加NaOH溶液，溶液由橙色变为黄色，平衡正向移动。②滴加H2SO4溶液，溶液橙色加深，平衡逆向移动。气体的颜色先变深后变浅，最终还是比最初的颜色深。增大压强，平衡向生成N2O4的方向(气体体积减小的方向)移动。实验步骤实验现象结论加热试管__________________________________________________________________________________________________将上述试管置于冷水中__________________________________________________________________________________________________溶液由蓝色变为绿色在其他条件不变时，升高温度，平衡向正反应(吸热)方向移动溶液恢复蓝色在其他条件不变时，降低温度，平衡向逆反应(放热)方向移动在对CuCl2溶液加热时，为何未看到溶液变为黄色？______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________因为加热时，平衡正向移动，[Cu(H2O)4]2＋有部分转化为[CuCl4]2－，[Cu(H2O)4]2＋显蓝色，[CuCl4]2－显黄色，而二者的混合色为绿色，故看不到黄色。影响化学平衡的因素若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响结果如表：改变的条件(其他条件不变)化学平衡移动的方向浓度增大反应物浓度或减小生成物浓度向_________方向移动减小反应物浓度或增大生成物浓度向_________方向移动压强(对有气体参加的反应)反应前后气体体积改变增大压强向气体分子总数_______的方向移动减小压强向气体分子总数_______的方向移动反应前后气体体积不变改变压强平衡_______移动温度升高温度向_______反应方向移动降低温度向_______反应方向移动催化剂同等程度地改变v正、v逆，平衡不移动正反应逆反应减小增大不吸热放热判断化学平衡移动的两种特殊情况(1)惰性气体(不参与反应气体)对化学平衡的影响①恒温、恒容条件②恒温、恒压条件

(2)同等程度地改变平衡反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。勒夏特列原理(1)勒夏特列原理如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强或参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够________这种改变的方向移动。(2)注意①勒夏特列原理的适用对象是________过程。②化学平衡移动的目的是“________”外界条件的改变，而不是“________”外界条件的改变，改变是不可逆转的。减弱可逆减弱抵消易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)只要v正增大，平衡一定正向移动。(

)提示不知v逆如何改变，且无法判断改变后v正与v逆的大小，无法判断平衡是否发生移动。(2)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变，但化学反应速率改变，化学平衡不一定发生移动。(

)×√(3)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时放热反应方向速率减小，吸热反应方向速率增大。(

)提示升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡向吸热反应方向移动。××提示压缩体积，体积变小，再达平衡时，NO2浓度变大，混合气体的颜色变深。(6)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大。(

)×√化学平衡移动原理及其应用1．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是(

)A．向双氧水中加入少量二氧化锰快速生成氧气B．用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气C．向新制氯水中加入适量硝酸银固体，氯水颜色变浅D．可口可乐打开瓶盖后有大量气泡冒出√√解析平衡时测得C的浓度为0.60mol·L－1，保持温度不变，将容器的容积缩小到原来的一半，若平衡不移动，C的浓度变为1.2mol·L－1，而再达平衡时，测得C的浓度增大为1.00mol·L－1，可知容积减小、压强增大，使C的浓度由1.2mol·L－1减小为1.0mol·L－1，平衡逆向移动，A项错误；压强增大，平衡逆向移动，可知a＋b<c，B项错误；A的转化率降低，C项正确；B的体积分数增大，D项错误。√解析催化剂可以改变反应的速率，不会引起化学平衡移动，不会影响转化率，A项错误；粉碎活性炭固体，不影响化学平衡移动，B项错误；C为固体，正反应为气体分子数增加的反应，降低压强，平衡正向移动，C项错误；恒压下，充入惰性气体，该反应的容器体积增大，因而该反应平衡向正反应方向移动，有利于提高NO2的转化率，D项正确。平衡移动方向判断的思维模型正反应减小增大正反应不变不变正反应增大减小正向增大减小不变减小增大√选项改变条件新平衡与原平衡比较A增大压强N2的浓度一定变小B升高温度N2的转化率变小C充入一定量H2H2的转化率不变，N2的转化率变大D使用适当催化剂NH3的体积分数增大解析A项，正反应是气体体积减小的反应，依据勒夏特列原理可知增大压强平衡向正反应方向移动，但氮气的浓度仍然比原平衡大，不正确；B项，正反应是放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，氮气的转化率变小，正确；C项，充入一定量的氢气，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，而氢气的转化率变小，不正确；D项，催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态，不正确。√解析甲和乙若都是恒温恒压，则两者等效，但乙为绝热恒压，该反应正反应为放热反应，则温度：甲<乙，温度升高平衡向逆反应方向移动，c(SO2)：甲<乙，平衡常数K：甲>乙，A、B两项错误；丙和丁若都是恒温恒容，则两者等效，但丁为绝热恒容，则温度：丙<丁，温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，所用的时间：丙>丁，C项错误；温度升高平衡向逆反应方向移动，体积分数φ(SO3)：丙>丁，D项正确。(1)构建恒温恒容平衡思维模式新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。(2)构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。化学反应的方向与化学反应的调控考点2(一)化学反应的方向

自发过程与自发反应(1)自发过程含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。(2)自发反应含义：在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应，称为自发反应。化学反应方向的判据(1)焓判据放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向，因此可用焓变来判断反应进行的方向。(2)熵判据①熵用来度量体系___________程度的物理量。熵值越大，________程度越大。符号为S。混乱混乱②熵增原理在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵________，即熵变(符号ΔS)____0。③熵判据体系有自发地向混乱度________(即________)的方向转变的倾向，因此可用________来判断反应进行的方向。增大>增加熵增熵变(3)复合判据综合考虑________和________的复合判据，更适合所有的反应，只根据一个方面判断化学反应进行的方向是不全面的。①判断依据：ΔG＝ΔH－TΔS。②判断标准：ΔG<0时，反应________自发进行；ΔG＝0时，反应处于________状态；ΔG>0时，反应________自发进行。焓变熵变能平衡不能可逆放热减小③从反应速率和反应限度两个角度选择反应条件：对合成氨反应的影响影响因素浓度温度压强催化剂增大合成氨的反应速率________反应物浓度____温____压使用提高平衡混合物中氨的含量________反应物浓度、________生成物浓度____温____压无影响增大高高增大减小低高(2)实际工业合成氨反应的适宜条件①温度：400～500℃。②压强：10MPa～30MPa。③投料比：n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8。④以铁触媒为催化剂。⑤采用循环操作提高原料利用率。控制反应条件的基本措施(1)控制化学反应速率的措施通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。(2)提高转化率的措施通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。化工生产适宜条件选择的一般原则条件原则从化学反应速率分析既不能过快，又不能太慢从化学平衡移动分析既要注意外界条件对反应速率和平衡影响的一致性，又要注意对二者影响的矛盾性从原料的利用率分析增加易得廉价原料的浓度，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本从实际生产能力分析如设备承受高温、高压能力等从催化剂的使用活性分析注意催化剂的活性受温度的限制易错辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应。(

)(2)(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。(

)(3)用焓判据或熵判据判断同一反应进行的方向其结果相同。(

)×√×(4)在合成氨工业中，加压可以加快反应速率，但压强过高，氨的产率会降低。(

)(5)在工业合成氨中，将氨气液化、分离，并对原料气循环使用，有利于提高原料的利用率，能节约生产成本。(

)(6)升高温度，化学反应速率一定增大，但转化率不一定增大。(

)(7)工业合成氨温度选择500℃左右的重要原因之一是铁触媒在500℃左右时的活性最大。(

)×√√√焓判据和熵判据与反应进行方向1．下列过程一定不能自发进行的是(

)A．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)

ΔH>0B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH<0C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)

ΔH>0D．2CO(g)===2C(s)＋O2(g)

ΔH>0√解析依据ΔG＝ΔH－TΔS，只要ΔG<0，反应就能自发进行。D项反应ΔH>0，ΔS<0，ΔG>0，一定不能自发进行。2．下列内容与结论对应正确的是(

)√选项内容结论AH2O(g)变成H2O(l)该过程的ΔS>0B硝酸铵溶于水可自发进行该过程的ΔS<0C一个反应的ΔH>0、ΔS>0该反应一定不能自发进行DH2(g)＋F2(g)===2HF(g)

ΔH＝－271kJ·mol－1

ΔS＝＋8J·mol－1·K－1该反应一定可自发进行解析物质由气态变为液态，混乱度减小，即ΔS<0，A项错误；硝酸铵溶于水时阴阳离子的混乱程度增大，因此ΔS>0，B项错误；ΔG＝ΔH－TΔS<0时反应可自发进行，当ΔH>0、ΔS>0时，高温条件下ΔG<0，反应能自发进行，C项错误；反应H2(g)＋F2(g)===2HF(g)的ΔH<0、ΔS>0，则ΔG＝ΔH－TΔS<0，该反应一定可自发进行，D项正确。自由能与化学反应方向的判断规律√解析合成氨选择400～500℃，既考虑温度对速率的影响(加快反应速率)，也考虑了温度对催化剂(铁触媒)的活性及转化率的影响，不只是考虑速率，A项错误；将氨气及时液化分离，平衡正向移动，但降低了浓度，反应速率减慢，B项错误；增大压强，平衡正向移动，能提高平衡产率，但压强过大对设备要求高、成本高，实际生产采用20MPa左右可节省设备成本，C项正确；直接将空气与氢气混合通入反应炉，空气中的氧气与氢气混合会发生爆炸等危险，且空气中含有杂质，会影响反应，D项错误。选择合成氨反应适宜条件时需要注意(1)合成氨时不采用更高压强：压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益。(2)合成氨时不采用低温：温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡所需时间变长，这在工业生产中是很不经济的，合成氨反应一般选择在400～500℃进行，主要是因为铁触媒在500℃左右时的活性最大。(3)合成氮时选择催化剂：改变反应历程，降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地进行反应。放热解析(1)由图可知，投料比一定时，CO的平衡转化率随温度的降低而增大，即降低温度，平衡正向移动，所以反应正向放热。

催化剂的最适活性温度在400℃左右；投料比过低,CO的平衡转化率低,投料比在3～5时,CO的平衡转化率较高,再增加投料比,成本太大,而CO的平衡转化率提高不多真题体验·素养提升1．(2025·甘肃)CO2加氢转化成甲烷，是综合利用CO2实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525℃，101kPa下，CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)

ΔH＝－185kJ·mol－1。反应达到平衡时，能使平衡向正反应方向移动的是(

)A．减小体系压强 B．升高温度C．增大H2浓度 D．恒容下充入惰性气体√解析该反应为气体分子数减小的反应，减小体系压强，平衡向气体分子数增大的方向移动，即平衡向逆反应方向移动，A项错误；该反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即平衡向逆反应方向移动，B项错误；增大H2浓度，反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动，C项正确；恒容下充入惰性气体，各物质浓度不变，平衡不移动，D项错误。√解析该反应的ΔH<0、ΔS<0，故低温条件下该反应的ΔH－TΔS<0，反应能自发进行，随着温度升高，ΔH－TΔS逐渐增大，C项正确。3．(1)(2024·贵州，节选)在无氧环境下，CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下，CH4芳构化时同时存在如下反应：CH4(g)===C(s)＋2H2(g)

ΔH＝＋74.6kJ·mol－1

ΔS＝＋80.84J·mol－1·K－1反应在1000K时________(填“能”或“不能”)自发进行。能解析(1)ΔG＝ΔH－TΔS＜0时反应能自发进行，1000K时反应的ΔG＝74.6kJ·mol－1－1000K×80.84×10－3k