201X201x版高中化学第2章化学反应的方向限度与速率第2节化学反应的限度第3课时学案鲁科版选修Word下载.docx
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实验步骤
实验现象
热水中混合气体颜色加深；
冰水中混合气体颜色变浅
实验结论
混合气体受热颜色加深，说明NO2浓度增大，即平衡向逆反应方向移动；
混合气体被冷却时颜色变浅，说明NO2浓度减小，即平衡向正反应方向移动
2.理论分析
根据下表中的数据，分析平衡常数大小与温度变化的关系，将其结论填入表中：
化学反应
2NO2（g）N2O4（g） ΔH＝－57.2kJ·
温度
298K
333K
平衡常数
6.8mol－1·
L
0.601mol－1·
结论
升高温度，化学平衡常数减小，平衡向吸热方向移动；
降低温度，化学平衡常数
增大，化学平衡向放热方向移动
（1）温度对化学平衡移动的影响规律
其他条件不变时，温度升高，平衡向吸热反应方向移动；
温度降低，平衡向放热反应方向移动。
（2）温度对化学平衡影响的解释
反应
类型
变化
K值变化
Q与K关系
平衡移动方向
放热反应
升温
减小
Q>
K
逆向移动
降温
增大
Q<
正向移动
吸热反应
例2
在某温度下，反应ClF（g）＋F2（g）ClF3（g） ΔH＝268kJ·
mol－1，在密闭容器中达到平衡，下列说法中正确的是（ ）
A.升高温度，平衡常数不变，平衡向正反应方向移动
B.升高温度，平衡常数减小
C.升高温度，平衡向正反应方向移动，F2的转化率增大
D.降低温度，ClF3的产率增大
解析 因为ΔH>
0，升高温度，平衡常数增大，平衡向正反应方向移动，降低温度平衡向逆反应方向移动。
考点 温度变化对化学平衡移动的影响
题点 温度影响对化学平衡移动的规律
方法总结 改变温度平衡向右移动，反应物转化率一定增大，化学平衡常数一定增大。
例3
在体积一定的密闭容器中，反应Fe（s）＋CO2（g）FeO（s）＋CO（g）达平衡。
该反应的平衡常数K与温度的关系如下表所示：
温度/℃
500
700
900
1.00
1.47
2.40
（1）该反应的化学平衡常数表达式是____________。
（2）该反应是________（填“吸热”或“放热”）反应。
（3）若升高温度，CO2转化率的变化是________（填“增大”“减小”或“不变”）。
答案
（1）K＝
（2）吸热 （3）增大
解析 由表格中数据可知，温度升高，K值增大，推知温度升高平衡向正反应方向移动，故此反应的正反应为吸热反应。
考点 温度对化学平衡移动的影响
题点 化学平衡常数的影响因素及其应用
1.在一定条件下，可逆反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）达到化学平衡的标志是（ ）
A.NH3的生成速率与NH3的分解速率相等
B.单位时间内生成amolN2同时生成3amolH2
C.单位时间内生成amolN2同时消耗amolH2
D.单位时间内有1molN≡N键断裂同时有3molH—H键断裂
答案 A
解析 化学平衡的标志是v正＝v逆，故v（生成NH3）＝v（分解NH3），A项正确；
生成amolN2与生成3amolH2都表示逆反应，不论是否达到平衡，单位时间内生成amolN2总是同时生成3amolH2，B项错误；
生成amolN2表示逆反应，消耗amolH2表示正反应，但是N2、H2的化学计量数之比为1∶3，C项错误；
1molN≡N键断裂表示正反应，3molH—H键断裂表示正反应，D项错误。
考点 化学平衡状态及其判断
题点 由化学反应速率判断平衡状态
2.在一恒温、恒容的密闭容器中发生反应A（s）＋2B（g）C（g）＋D（g），当下列物理量不再变化时，能够表明该反应已达平衡状态的是（ ）
A.混合气体的压强
B.混合气体的平均相对分子质量
C.A的物质的量浓度
D.气体的总物质的量
答案 B
解析 因反应前后气体分子数不变，故无论反应是否平衡，混合气体的压强和气体的总物质的量都不改变，故A、D项错误；
A为固态，其物质的量浓度为常数，故C项错误；
若反应正向移动，混合气体的质量增加，则混合气体的平均相对分子质量变大，反之变小，故混合气体的平均相对分子质量不变时说明反应达到平衡状态，故B项正确。
题点 由“变量”到“恒量”判断化学平衡状态
3.高温下，某反应达到平衡，平衡常数K＝
。
恒容时，温度升高，H2浓度减小。
下列说法正确的是（ ）
A.该反应的焓变为正值
B.恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小
C.升高温度，逆反应速率减小
D.该反应的化学方程式为CO＋H2O
CO2＋H2
解析 由平衡常数K＝
，可知反应为CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g），D项错误；
温度升高时H2浓度减小，说明在恒容时平衡正向移动，ΔH>
0，A项正确；
恒温恒容时，若采取通入H2增大压强，则H2的浓度增大，B项错误；
升高温度，v正和v逆都增大，C项错误。
题点 温度影响化学平衡移动的规律
4.在一定条件下，发生反应CO（g）＋NO2（g）CO2（g）＋NO（g），达到化学平衡后，降低温度，混合物的颜色变浅，下列有关该反应的说法中正确的是（ ）
A.正反应为吸热反应
B.正反应为放热反应
C.降温后CO的浓度增大
D.降温后各物质的浓度不变
解析 降低温度，混合物颜色变浅，说明NO2浓度减小，平衡向右移动，正反应为放热反应，CO浓度减小。
题点 由温度变化与移动方向推断焓变
5.将H2（g）和Br2（g）充入恒容密闭容器，恒温下发生反应H2（g）＋Br2（g）2HBr（g） ΔH<
0，平衡时Br2（g）的转化率为a；
若初始条件相同，绝热下进行上述反应，平衡时Br2（g）的转化率为b。
a与b的关系是（ ）
A.a>
bB.a＝b
C.a<
bD.无法确定
解析 该反应为放热反应，绝热下进行反应，温度升高，所以绝热平衡时的转化率低于恒温平衡时的转化率，即a>
b。
题点 恒容绝热容器中平衡的移动
6.在一固定容积的密闭容器中，充入2molCO2和1molH2发生如下化学反应：
CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g），其化学平衡常数与温度（T）的关系如下表：
T/℃
800
830
1000
1200
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题：
（1）若反应在830℃下达到平衡，则CO2气体的转化率为________。
（2）若绝热时（容器内外没有热量交换），平衡发生移动的结果是使容器内CO的浓度增大，则容器内气体温度________（填“升高”“降低”或“不能确定”）。
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_____________________________________
_______________________________________（填字母）。
A.容器内压强不变
B.混合气体中[CO]不变
C.v正（H2）＝v逆（H2O）
D.c（CO2）＝c（CO）
E.c（CO2）·
c（H2）＝c（CO）·
c（H2O）
答案
（1）33.3%
（2）降低 （3）BC
解析
（1）利用“三段式法”，结合化学平衡常数的表达式可以求出反应在830℃下达到平衡时CO2气体的物质的量，进而求出CO2气体的转化率为33.3%。
（2）利用表中数据：
升温，K值增大，说明反应是吸热反应，若在绝热条件下，平衡发生移动的结果是使容器内CO的浓度增大，则平衡正向移动，吸收热量，故容器内气体温度降低。
（3）因该反应反应前后气体物质的量不变，故压强不能作为判断是否达到平衡状态的标志，由平衡状态特征及本质可知选项B、C可作为判断反应达到化学平衡状态的依据，选项D、E与平衡状态无直接关系。
[对点训练]
题组1 化学平衡的判断
1.一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X（g）＋2Y（g）2Z（g）一定达到化学平衡状态的是
（ ）
①X、Y、Z的物质的量之比是1∶2∶2
②X、Y、Z的浓度不再发生变化
③容器中的压强不再发生变化
④单位时间内生成nmolZ，同时生成2nmolY
A.①②B.①④C.②③D.③④
解析 本题主要考查化学平衡状态的判断。
化学平衡状态的判定：
方法一，从化学平衡的本质入手，即v正＝v逆，如有信息能说明v正＝v逆，则说明化学平衡建立；
方法二，从化学平衡的外部特点及各组分的浓度不再改变，各组分的质量、含量不再改变来判断化学平衡的建立。
题点 化学平衡状态的综合判断
2.一定温度下，在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X（g）Y（g）＋Z（s），以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是（ ）
A.混合气体的密度不再变化
B.反应容器中Y的质量分数不变
C.X的分解速率与Y的消耗速率相等
D.单位时间内生成1molY的同时生成2molX
解析 X的分解速率与Y的消耗速率之比为2∶1时，才能说明反应达到平衡状态，故C项说明反应未达到平衡状态。
题点 由“变量”到“恒量”判断平衡状态
3.工业上常用煤和水作为原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应的原理为CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g），下面选项的条件中可判断该反应达到平衡状态的是（ ）
A.单位时间内消耗2mol的CO同时生成2mol的CO2
B.两个H—O键断裂的同时有一个H—H键断裂
C.反应容器内的压强不再发生变化
D.混合气体的平均相对分子质量不发生变化
解析 A项描述的反应速率都是v正，无法判断是否达到平衡；
B项说明H2O的分解速率（v正）与H2的消耗速率（v逆）相等，即v正（H2O）＝v逆（H2），能判断反应达到平衡；
C项，由于该反应前后气体的物质的量不变，故压强始终不变，不能说明可逆反应达到平衡；
D项，混合气体的质量不变，物质的量不变，反应前后混合气体的平均相对分子质量不变，故不能说明反应达到平衡状态。
4.能证明反应：
H2（g）＋I2（g）2HI（g）已经达到平衡状态的是（ ）
①c（H2）∶c（I2）∶c（HI）＝1∶1∶2
②单位时间内生成nmolH2的同时消耗nmolI2
③反应速率2v（H2）＝2v（I2）＝v（HI）
④温度和体积一定时，容器内的压强不再变化
⑤温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
⑥温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化
A.①③B.②⑥C.③⑥D.④⑤
解析 本题考查了化学平衡状态的判断，意在考查学生对化学平衡相关概念的理解与应用能力。
达到平衡时，各物质的浓度之比与反应开始时加入的物质的量有关，因此各物质的浓度之比不能作为反应达到平衡状态的标志，①错；
H2和I2均为反应物，且化学计量数相同，故②正确；
③中的速率关系在任何时刻都成立，与反应是否达到平衡无关；
该反应是反应前后气体分子数不变的反应，温度和体积一定时，容器内的压强始终不变，温度和压强一定时，容器内混合气体的密度始终不变，因此压强和混合气体的密度不能作为该反应达到平衡状态的标志，④和⑤错；
未达到平衡时，碘蒸气的多少决定了混合气体颜色的深浅，⑥正确。
题组2 化学平衡的移动
5.从下列叙述中，能判断某化学平衡肯定发生移动的是（ ）
A.混合物中各组分的浓度改变
B.混合体系中气体的密度发生变化
C.正、逆反应速率改变
D.反应物的转化率改变
答案 D
解析 反应前后气体分子数相等的反应，如I2（g）＋H2（g）2HI（g），当改变体积时，各组分的浓度、混合气体的密度均将发生变化，同时正、逆反应速率也将同倍数的改变，但平衡不移动，故A、B、C项错误；
当反应物的转化率改变时，平衡一定发生了移动，故D项正确。
6.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
解析 A项，如果正、逆反应速率改变幅度一样大，则平衡不移动，错误；
B项，化学平衡发生移动，则速率一定改变，正确；
C项，反应进行的程度与速率无关，错误；
D项，改变压强，化学反应速率不一定改变（如固液反应或容器体积不变的反应体系中充入“惰性”气体），平衡也不一定移动，错误。
题组3 温度对化学平衡的影响
7.某温度下气体反应达到化学平衡，平衡常数K＝
，恒容时，若温度适当降低，F的浓度增大，下列说法中正确的是（ ）
A.增大c（A）、c（B），K增大
B.降低温度，正反应速率增大
C.该反应的焓变为负值
D.该反应的化学方程式为2E（g）＋F（g）A（g）＋2B（g）
解析 A项，平衡常数K只随温度变化，不随浓度变化，故不正确；
B项，降低温度，正、逆反应速率均减小，不正确；
C项，降温，F浓度增大，表明平衡逆向移动，正反应是吸热反应，则焓变为正值，不正确；
D项，根据化学平衡常数表达式可知A、B是生成物，E、F为反应物，且对应指数为其相应的化学计量数，正确。
题点 由温度变化和平衡移动方向推断焓变
8.对于反应A（g）＋3B（g）2C（g） ΔH<
0，达到平衡后，将气体混合物的温度降低，下列叙述中正确的是（ ）
A.平衡向吸热反应方向移动
B.平衡移动使C的浓度减小
C.平衡逆向移动
D.化学平衡常数增大
解析 已知该反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，化学平衡常数增大。
9.测得某反应A（g）＋B（g）2C（g）在不同温度下的平衡常数：
50℃
80℃
100
400
又测得温度T时，反应2C（g）A（g）＋B（g）的平衡常数为0.06，可推知T的范围是（ ）
A.T<
50℃B.T>
C.50℃<
T<
80℃D.无法确定
解析 A（g）＋B（g）2C（g）的平衡常数表达式为K＝
由题给数据可知随温度的升高，K值增大，说明正反应为吸热反应，则反应2C（g）A（g）＋B（g）的正反应为放热反应，其平衡常数表达式为K＝
，则该反应在50℃、80℃的平衡常数值分别为
＝0.01、
＝0.0025。
随温度的升高，K值逐渐减小，而0.01<
0.06，故此时的温度T<
50℃。
10.下图所示的直形石英玻璃封管中充有CO气体。
左端放置不纯的镍（Ni）粉。
在一定条件下，Ni可以与CO（g）发生如下反应：
Ni（s）＋4CO（g）
Ni（CO）4（g） ΔH<
0，但Ni粉中的杂质不与CO（g）发生反应，玻璃管内左右两端的温度分别稳定在350K和470K，经过足够长时间后，右端的主要物质是（ ）
A.纯Ni（s）和Ni（CO）4（g）
B.纯Ni（s）和CO（g）
C.不纯Ni（s）和CO（g）
D.不纯Ni（s）和Ni（CO）4（g）
解析 温度升高，平衡左移，生成Ni（s）和CO（g），由于右端温度稳定在470K，所以右端主要物质是纯Ni（s）和CO（g）。
[综合强化]
11.工业上可采用CO与H2合成甲醇，化学方程式为CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） ΔH<
0。
T1时，在容积为2L的两个密闭容器中充入CO、H2进行实验，反应过程中部分数据如下表所示：
序号
实验条件
反应时间
CO（g）/mol
H2（g）/mol
CH3OH（g）/mol
实验Ⅰ
恒温恒容
0min
2
4
10min
2.8
20min
1
实验Ⅱ
绝热恒容
（1）对于实验Ⅰ，20min时反应达平衡，其他条件不变，若向容器中再充入0.1molCO（g）和0.2molCH3OH（g），则平衡________（填“正向”“逆向”或“不”）移动。
（2）实验Ⅰ、Ⅱ均达到平衡时，平衡常数K1________（填“>
”“<
”或“＝”）K2。
答案
（1）逆向
（2）>
解析
（1）
CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）
起始浓度mol·
L－1120
转化浓度mol·
L－10.510.5
平衡浓度mol·
L－10.510.5
化学平衡常数K＝
＝1mol－2·
L2，再充入0.1molCO（g）和0.2molCH3OH（g）后，Q＝
＝
mol－2·
L2>
K，平衡逆向移动。
（2）实验Ⅱ绝热，由于该反应为放热反应，所以温度升高，K减小，故K1>
K2。
考点 化学平衡及其移动的综合
题点 化学平衡常数及温度变化影响化学平衡移动的综合
12.CuBr2分解的热化学方程式为2CuBr2（s）===2CuBr（s）＋Br2（g） ΔH＝105.4kJ·
mol－1。
在密闭容器中将过量CuBr2于487K下加热分解，平衡时p（Br2）为4.66×
103Pa。
（1）如果反应体系的体积不变，提高反应温度，则p（Br2）将会__________（填“增大”“不变”或“减小”）。
（2）利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应
TaS2（s）＋2I2（g）TaI4（g）＋S2（g） ΔH>
①反应的平衡常数表达式K＝__________________________________________________，
若K＝1，向某恒容密闭容器中加入1molI2（g）和足量TaS2（s），I2（g）的平衡转化率为________。
②如下图所示，上述反应在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2（g），一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净的TaS2晶体，则温度T1________（填“>
”或“＝”）T2。
上述反应体系中循环使用的物质是________。
答案
（1）增大
（2）①
66.7% ②<
I2
解析
（1）CuBr2的分解反应是吸热反应，升高温度平衡向右移动使n（Br2）增大，同时由于体积不变，温度升高，所以p（Br2）增大。
（2）①K＝
，通过三段式法列出平衡浓度，带入K值可以得出转化率为66.7%。
②由所给方程式可知该反应为吸热反应，温度T2端利于反应正向进行，为高温，温度T1端利于反应向左进行，为低温，所以T1<
T2。
I2是可以循环使用的物质。
13.在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4（g）2NO2（g），随温度升高，混合气体的颜色变深。
（1）反应的ΔH______（填“>
”或“<
”）0；
100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。
反应的平衡常数K1为________。
（2）100℃时达平衡后，改变反应温度为T，c（N2O4）减小，经10s又达到平衡。
T________（填“大于”或“小于”）100℃，判断理由是____________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）现将1molN2O4充入一恒温恒压密闭容器中，下列示意图不能说明反应达到平衡状态的是________。
答案
（1）>
0.36mol·
L－1
（2）大于 正反应方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高 （3）b
解析
（1）由题意及图示知，在1.00L的容器中，通入0.100mol的N2O4，发生反应：
N2O4（g）2NO2（g），随温度升高混合气体的颜色变深，说明反应向生成NO2的方向移动，即向正反应方向移动，所以正反应为吸热反应，即ΔH>
0；
求平衡常数可利用三段式：
N2O4（g）2NO2（g）
起始量（mol·
L－1）0.1000
转化量（mol·
L－1）0.0600.120
平衡量（mo
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