师：同学们，今天我们学习高二人教版化学选择性必修一第二章第二节化学平衡第三课时的内容。本节课的学习目标，一是通过实验探究，理解浓度、压强对化学平衡状态的影响，进一步建构“化学变化是有条件的”这一学科观念；二是理解勒夏特列原理，能依据原理分析平衡移动的方向，体会理论对实践的指导作用。
首先，请同学们阅读资料。氨自1784年被发现，直到1913年经德国化学家哈伯研究实践合成，但氨气的产率比较低。如何通过改变外界条件增大氨气的产率？接着，我们来认识什么是化学平衡的移动。
在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态后，浓度商$Q$与化学平衡常数$K$相等。如果改变反应条件，平衡状态被破坏，$Q$与$K$不相等，平衡体系的物质组成也会随之改变，直到浓度商与平衡常数再次相等，达到新的平衡状态。这种由原来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。
上一节课，我们利用浓度商$Q$与平衡常数$K$的大小关系判断化学平衡移动的方向。知道恒温时，当$Q = K$时，可逆反应处于平衡状态；当$Q < K$，化学平衡向正反应方向移动；当$Q > K$，化学平衡向逆反应方向移动。化学平衡是一种动态平衡。请同学们思考一下，改变哪些条件可以使浓度商与化学平衡常数不相等，从而破坏原平衡，使平衡移动呢？下面，我们一起来探究浓度对化学平衡的影响。
向盛有5毫升0.005摩尔每升氯化铁溶液的试管中加入5毫升0.015摩尔每升硫氰化钾溶液，实验原理是三价铁离子与硫氰根离子反应生成硫氰化铁，现象是溶液显红色。请思考，如何改变反应中微粒的浓度？对了，可以加入铁粉，降低三价铁离子的浓度，或者加入浓度高的硫氰化钾溶液。下面我们按表中实验操作步骤完成实验，请同学们观察实验现象，将有关实验现象及其结论填入表中。（播放视频）
本实验用到的试剂有0.005摩尔每升氯化铁溶液、0.015摩尔每升硫氰化钾溶液、1摩尔每升硫氰化钾溶液、铁粉。
量取5毫升0.005摩尔每升氯化铁溶液于试管中，再量取5毫升0.015摩尔每升硫氰化钾溶液，加入氯化铁溶液中，观察到溶液呈现红色。将该溶液平均分装在3支试管中，并标记试管a、试管b、试管c。
向试管b中加入少量铁粉，震荡，观察到试管b中溶液颜色变浅。向试管c中滴加4滴1摩尔每升硫氰化钾溶液，观察到试管c中颜色变深。对比a、b、c三支试管，b中溶液颜色浅于试管a，试管c中溶液颜色深于试管a。
实验表明，水溶液中铁离子与硫氰根离子反应达到平衡，溶液呈现红色。当向该平衡体系中加入少量铁粉时，铁粉与铁离子反应，减小了铁离子的浓度，进而使该平衡向左移动，溶液颜色变浅。当向该平衡体系中加入几滴1摩尔每升硫氰化钾溶液时，增大了硫氰根离子的浓度，进而使该平衡向右移动，溶液颜色加深。
实验表明，在其他条件不变时，减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动；增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动。
我们看到，与a溶液做对比，b溶液加入铁粉后颜色变浅，实验结论为化学平衡向逆反应方向移动；c溶液加入较高浓度的硫氢化钾溶液后颜色变深，实验结论为化学平衡向正反应方向移动。是什么因素导致平衡发生移动的呢？我们一起来分析。
b溶液中加入铁粉前，该可逆反应处于平衡状态，此时$Q = K$。加入铁粉时，铁离子与铁粉反应生成亚铁离子，使铁离子浓度降低，从而使浓度商的分母减小，浓度商的值增大，温度不变，平衡常数不变，$Q > K$，化学平衡向逆反应方向移动，溶液颜色变浅。
c溶液中加入1摩尔每升的硫氰化钾溶液时，使浓度商的分母增大，浓度商的值减小，平衡常数不变，此时$Q < K$，化学平衡向正反应方向移动，溶液颜色变深，直至达到新的平衡状态。
下面我们来归纳一下浓度对化学平衡的影响。对某化学反应，如果减小生成物浓度或者增大反应物浓度，商减小，此时平衡常数$K$不变，即$Q < K$，化学平衡向正反应方向移动；如果增大生成物浓度或者减小反应物浓度，商增大，此时平衡常数$K$不变，即$Q > K$，化学平衡向逆反应方向移动。
下面请同学们按下暂停键，完成课堂练习。
一、检验铁离子的存在，可向溶液中加入硫氰化钾溶液，该可逆反应的实质为三价铁离子与硫氰根离子反应生成硫氰化铁。加入氯化钾固体，只增加了钾离子、氯离子的浓度，未改变铁离子、硫氰根离子、硫氰化铁的浓度，平衡不移动。加入铁粉，消耗铁离子，铁离子与铁粉反应生成亚铁离子，使铁离子的浓度降低，平衡向逆反应方向移动。加入氯化铁固体，使铁离子的浓度升高，平衡向正反应方向移动。所以能使该可逆反应发生平衡移动的是二、三。
前面的探究只是改变一种微粒的浓度来影响平衡。压强的改变可能影响反应体系中多种物质的浓度，当多种浓度发生变化时，对化学平衡有什么影响呢？我们以二氧化氮气体转化为四氧化二氮气体反应为例，探究压强对化学平衡的影响。
设某温度下，平衡体系中二氧化氮浓度为$a$摩尔每升，四氧化二氮浓度为$b$摩尔每升，该反应的平衡常数表达式为四氧化二氮浓度与二氧化氮浓度的平方之比。我们把数值代入平衡常数表达式，算出平衡常数为$\frac{b}{a^2}$。请同学们按下暂停键，完成下面的表格。压缩体积至原体积一半，二氧化氮的浓度为$2a$摩尔每升，四氧化二氮浓度为$2b$摩尔每升，压缩体积后的浓度商为$\frac{2b}{(2a)^2}$。
通过对比得到$Q < K$，平衡向正反应方向移动。我们用浓度商和平衡常数进行理论预测，增大压强前$Q = K$。增大压强时，各气体浓度同等程度增加，$Q$减小，$K$不变，得出$Q < K$，平衡正向移动，颜色变浅。事实是这样吗？接下来我们通过实验验证。
实验表明，把注射器的活塞往里推，管内容积减小，气体的压强增大，此时所有气体的浓度同等程度增大，混合气体的颜色变深，后来逐渐变浅。颜色逐渐变浅是因为消耗了更多的二氧化氮，平衡向正反应方向移动，达平衡后颜色比原来深。把注射器的活塞往外拉，管内容积增大，气体的压强减小，此时所有气体的浓度同等程度减小，混合气体的颜色变浅，后来逐渐变深。颜色逐渐变深是因为生成了更多的二氧化氮，平衡向逆反应方向移动，达平衡后颜色比原来浅。
为了更精准测定该反应在增大压强和减小压强后体系内压强的变化，我们应用手持技术检测压强对化学平衡的影响。（请观看该反应的压强变化视频）
观察图像，纵坐标为压强，横坐标为时间。通过图像分析，减小容器的容积，增大压强，随后压强逐渐减小，证明化学平衡向气体体积缩小的方向移动，达到平衡后压强比原平衡体系的压强大，证明平衡移动只是减弱这一改变。同理，增大容器的容积，减小压强，随后压强又逐渐增大，证明平衡向气体体积增大的方向移动，达到平衡后压强比原平衡体系的压强小。
结合实验现象和数据分析，我们可以得到什么结论呢？增大压强，即减小容器容积，平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强，即增大容器容积，平衡向气体体积增大的方向移动。
对于反应后气体的总体积没有变化的可逆反应，改变压强平衡会怎样移动呢？请同学们按下暂停键，完成学生活动。
设某温度下，原反应物和生成物平衡浓度都为1摩尔每升，把数据带入该反应的平衡常数表达式，得出$K = 1$。当压缩体积至原体积一半后，各物质的浓度均为2摩尔每升，此时代入浓度商表达式计算得出$Q = 1$，通过对比得到$Q = K$，平衡不移动。
通过以上的实验探究，我们归纳压强的变化对化学平衡的影响。对于一般可逆反应，当反应后气体总体积没有变化，即$m + n = p + q$，改变压强平衡不移动；但反应前后气体总体积不等，即$m + n \neq p + q$，增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。压强的改变只对有气体参加的可逆反应，且反应前后气体总体积不等时有影响，平衡才会发生移动。固态或液态物质的体积受压强影响很小，可以忽略不计。因此，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。
恒温恒压条件下，已达平衡体系，引入惰性气体，为保持体系总压不变，体系体积增大，相当于减小压强，各组分气体分压降低，平衡向气体体积增大的方向移动。恒温恒容条件下，已达平衡体系，引入惰性气体，虽然体系总压增加，但各组分气体分压不变，平衡不移动。
下面请同学们按下暂停键，完成课堂练习。
二、一、若$m + n > p + q$，增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动，即平衡向正反应方向移动。若保持体积不变，通入氦气，各反应物和生成物的浓度没有改变，则平衡不移动。三、若保持压强不变，通入氦气，容器的体积增大，相当于减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，即平衡向正反应方向移动，则$m + n < p + q$。若$m + n = p + q$，增大压强，由于化学反应两边气体分子数相等，则平衡不移动。
本节课我们分析了浓度、压强对化学平衡的影响，现在来学以致用。在工业合成氨的过程中，如何改变外界条件来实现增大氨气的产率，使该平衡向正反应方向移动呢？请同学们按下暂停键，思考。
从$Q$与$K$之间关系的角度定量分析，浓度商$Q = \frac{c^2(NH_3)}{c(N_2) \cdot c^3(H_2)}$。提高氨气的产率，使平衡正向移动，使$Q < K$。改变浓度商可以采取什么方法？增大反应物氮气或氢气的浓度，减小生成物氨气的浓度；增大压强，即减小容器的容积。另一个角度可以改变温度，增大$K$值。关于温度对化学平衡的影响，将在下节课学习。