外界条件对化学平衡的影响

外界条件对化学平衡的影响

一．温度和催化剂对化学平衡的影响

说明:

①任意的化学反应都伴随着能量的变化（放热或吸热）。在可逆反应里，一个反应为放（吸）热反应，另一个反应必为吸（放）热反应，吸收的热量与放出的热量数值相等，但符号相反。

②任意可逆反应的化学平衡状态，都能受到温度的影响而发生移动。

③由于催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率，因此它对化学平衡的移动无影响，即催化剂不能改变达到化学平衡状态的反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间。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。

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。

【例1】对于合成氨反应来说，使用催化剂和采用高压，对这两项作用的叙述正确的是（）

A.都能提髙反应速率，对平衡无影响

B.都不能缩短达到平衡所用的时间，但对平衡有影响

C.都能缩短达到平衡所用的时间，只有压强对平衡有影响

D.催化剂能缩短达到平衡所用的时间，而压强不能

变式探究1

在密闭容器中下列反应达平衡时，若降低温度可使混合气体平均相对分子质量减小的是（）

A. 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) (正反应为放热反应）

B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) (正反应为放热反应）

C.2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) (正反应为吸热反应）

D.H2(g)+I2(g)2HI(g) (正反应为放热反应）

变式探究2

如图中曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)Z(g)+M (g)+N(s)，进行过程

中X 的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件，使反应过程按

b曲线进行，可采取的措施是（）

A.升高温度

B.加大X的投入量

C.加催化剂

D.增大体积

变式探究3

对于可逆反应mA(g)+nB(s)pC(g)+qD(g)来说，升高温度或增大压强，C的物质的量均增大，则可推知（）

A.正反应是吸热反应，m

B.正反应是吸热反应，m>p+q

C.正反应是放热反应，m>p+q

D.正反应是放热反应，m

变式探究4

对于反应2A(g)+B(g)2C(g) △H>0，下列反应有利于生成C的是（）

A.低温低压

B.低温高压

C.高温高压

D.高温低压

变式探究5

在密闭容器中，一定条件进行如下反应：

NO(g)+CO(g) 1/2N2(g)+CO2(g) △H=-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N2

D.降低温度同时增大压强

变式探究6

下列对化学平衡移动的分析中，不正确的是（）

①已达到平衡的反应C(s)+H2O(l)CO(g)+H2(g),当增加反应物物质的量时，平衡一定向正反应方向移动

②已达到平衡的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),当增大N2的浓度时，平衡向正反应方向移动，N2的转化率一定升高

③有气体参加的反应达到平衡时，若减小反应器容积时，平衡一定移动

④有气体参加的反应达平衡后，在恒压反应器中充入稀有气体，平衡一定不移动

A.①④

B.①②③

C.②③④

D.①②③④

二。浓度、压强和温度对化学平衡的影响

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：Am(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，增大或降低压强对平

衡的影响：

当：①m＋n>p＋q时

②m＋n

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、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。

6、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。

7、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。

三．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，N 2O4（气） 2 NO2（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

［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. ①②③

B. ③④⑤

C. ②⑤

D. ④⑥

［例3］可逆反应：3 A(气) 3 B(?)+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

［例4］在恒温恒压下，使1 L NO2气体按下式分解：2NO2 2NO＋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？

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%。

【课后练习】

1、对于反应2 SO 2 + O2 2 SO3，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SO3

B. 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A 2（g）+2B2（g）2AB2（g）的△H<0，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：N 2＋3 H2 2 NH3，500℃时在容积为10L的密闭容器中进行，开始时加入2mol N2和2mol H2，则达到平衡时，NH3的浓度不可能达到（）

A、0.1 mol/L

B、0.2 mol/L

C、0.05 mol/L

D、

0.15mol/L

4、已知反应：m X （气）＋nY（气）qZ（气）；（放热，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

5、体积完全相同的两个容器A和B，已知A装有SO2和O2各1 g，B装有SO2和O2各2 g，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%

D. 2a%=b%

6、图中关于N 2+3 H2 2 NH3（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（）

A B C D

9、反应2 X（气）+ Y（气） 2 Z （气）（放热），在不同温度（T 1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. T1

B. T1P2

C. T1>T2，P1>P2

D. T1>T2，P1

10、在一恒容的容器中充入2 mol A和1 mol B，发生反应2 A(g) + B(g)x C(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0.6 mol，B为0.3 mol，C为1.4 mol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2

B. 只能为3

C. 可能是2，也可能是3

D. 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，平衡不移动，

则A是：；

⑷加热后C的质量分数减小，则正反应是（填“放热”或“吸热”）反应。

12、反应nA （气）＋mB（气）pC（气）达到平衡后，当升高温度时，B的转化率增大，当减压后，混合气体中C的百分含量减少（其他条件不变），试推测逆反应是反应（填“放热”或“吸热”），m＋n p（填“>”、“<”或“=”），当改变下列条件时（其他条件不变），填入项目的变化情况：

⑴减压后，A的百分含量；加入B，A的转化率；

⑵升温后，B与C的浓度之比将；降温时，混合气体的平均相对分子质量；

⑶使用催化剂，气体混合物的总物质的量。

13、将6 mol H2和3 mol CO充入容积为0.5 L的密闭容器中，进行如下反应：2 H 2(气) + CO(气) CH3OH(气)，6秒时体系达到平衡，此时容器内压强为开始时的0.6倍。

求：（1）H2的反应速率；（2）CO的转化率。

【试题答案】

1、BC

2、B

3、BD

4、B

5、C

6、D

7、BD

8、B

9、C 10、C

11、⑴x＋y>z ⑵逆反应方向⑶固体或液体⑷放热

12、放热m＋n>p

⑴增加增加⑵减小减小⑶不变

13、（1）H2的反应速率：1.2mol/(Ls)；（2）CO的转化率为60%