1、配套K12学习版高考化学一轮复习 第七章 化学反应速率和化学平衡 第24讲 化学平衡第24讲化学平衡状态化学平衡的移动考纲要求1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2.掌握化学平衡的特征。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。考点一可逆反应与化学平衡建立1可逆反应(1)定义在同一条件下，既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”
2、)100%。(3)表示在方程式中用“ ”表示。2化学平衡状态(1)概念一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。(2)化学平衡的建立(3)平衡特点3判断化学平衡状态的两种方法(1)动态标志：v正v逆0同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aAbB cCdD，时，反应达到平衡状态。(2)静态标志：各种“量”不变各物质的质量、物质的量或浓度不变。各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。总之，若物理量由
3、变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。(1)2H2O2H2O2为可逆反应()(2)二次电池的充、放电为可逆反应()(3)对反应A(g)B(g) C(g)D(g)，压强不随时间而变，说明反应已达平衡状态()(4)对于NO2(g)SO2(g) SO3(g)NO(g)反应，当每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2时，说明反应达到平衡状态()(5)化学平衡状态指的是反应静止了，不再发生反应了()(6)对于A(g)B(g) 2C(g)D(g)反应，当密度保持不变，在恒温恒容或恒温恒压条件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志()(7)恒温恒
4、容下进行的可逆反应：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)，当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时，反应达到平衡状态()(8)在2 L密闭容器内，800 时反应2NO(g)O2(g) 2NO2(g)体系中，当该容器内颜色保持不变时能说明该反应已达到平衡状态()1向含有2 mol SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)HQ kJmol1(Q0)，充分反应后生成SO3的物质的量_2 mol(填“”“”或“”，下同)，SO2的物质的量_0 mol，转化率_100%，反应放出的热量_ Q kJ。答案2一定温度下，反应N2O4(g) 2NO2(g)的焓变为H。现将1
5、 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是_。答案解析H是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；该反应是充入1 mol N2O4，正反应速率应是逐渐减少直至不变，曲线趋势不正确。题组一极端假设，界定范围，突破判断1在密闭容器中进行反应：X2(g)Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()AZ为0.3 molL1 BY2为0.4 molL1CX2为0.2 molL1 DZ为0.4 molL1答案A2(2018长沙一中月考)一定条件
6、下，对于可逆反应X(g)3Y(g) 2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 molL1、0.3 molL1、0.08 molL1，则下列判断正确的是()Ac1c231B平衡时，Y和Z的生成速率之比为23CX、Y的转化率不相等Dc1的取值范围为0c10.14 molL1答案D解析平衡浓度之比为13，转化浓度亦为13，故c1c213，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且v生成(Y)v生成(Z)应为32，B不正确；由可逆反应的特点可知0c10.14 molL1。极端假设法确定各物质浓度范围上述题目1可
7、根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。假设反应正向进行到底：X2(g)Y2(g) 2Z(g)起始浓度(molL1) 0.1 0.3 0.2改变浓度(molL1) 0.1 0.1 0.2终态浓度(molL1) 0 0.2 0.4假设反应逆向进行到底：X2(g)Y2(g) 2Z(g)起始浓度(molL1) 0.1 0.3 0.2改变浓度(molL1) 0.1 0.1 0.2终态浓度(molL1) 0.2 0.4 0平衡体系中各物质的浓度范围为X2(0,0.2)，Y2(0.2,0.4)，Z(0,0.4)。题组二化学平衡状态的判断3(2
8、017石家庄高三模拟)对于CO23H2 CH3OHH2O，下列说法能判断该反应达到平衡状态的是()Av(CO2)v(H2)B3v逆(H2)v正(H2O)Cv正(H2)3v逆(CO2)D断裂3 mol HH键的同时，形成2 mol OH键答案C4在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：混合气体的压强，混合气体的密度，混合气体的总物质的量，混合气体的平均相对分子质量，混合气体的颜色，各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比，某种气体的百分含量(1)能说明2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)达到平衡状态的是_。(2)能说明I2(g)H2(g) 2HI(g)达到平衡状态的是_。(
9、3)能说明2NO2(g) N2O4(g)达到平衡状态的是_。(4)能说明C(s)CO2(g) 2CO(g)达到平衡状态的是_。(5)能说明NH2COONH4(s) 2NH3(g)CO2(g)达到平衡状态的是_。(6)能说明5CO(g)I2O5(s) 5CO2(g)I2(s)达到平衡状态的是_。答案(1)(2)(3) (4)(5)(6)5若上述题目中的(1)(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？答案(1)(2)(3) (4)规避“2”个易失分点(1)化学平衡状态判断“三关注”关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况
10、，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。(2)不能作为“标志”的四种情况反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。恒温恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g) H2(g)I2(g)。全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如2HI(g) H2(g)I2(g)。全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。考点二化学平衡移动1化学平衡移动的过程2化学平衡移动与化学反应速率的关系(1)v正v逆：平衡向正反应方向移动。(2)v正v逆：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。(3)v正v逆：平衡向逆反应方向移动。
11、3影响化学平衡的因素(1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：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正反应方向移动减小反应物浓度或增大生成物浓度向逆反应方向移动压强(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减小的方向移动减小压强向气体分子总数增大的方向移动反应前后气体体积不变改变压强平衡不移动温度升高温度向吸热反应方向移动降低温度向放热反应方向移动催化剂同等程度改变v正、v逆，平衡不移动(2)勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强、以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动
12、。(3)“惰性气体”对化学平衡的影响恒温、恒容条件原平衡体系体系总压强增大体系中各组分的浓度不变平衡不移动。恒温、恒压条件原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小(1)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变，化学平衡也一定发生移动()(2)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大()(3)合成氨反应需要使用催化剂，说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动，所以也可以用勒夏特列原理解释使用催化剂的原因()(4)平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，v正减小()(5)C(s)CO2(g) 2CO(g)H0，其他条件不变时，升高温度，反应速率v(CO2)和C
13、O2的平衡转化率均增大()(6)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大()(7)往平衡体系FeCl33KSCN Fe(SCN)33KCl中加入适量KCl固体，平衡逆向移动，溶液的颜色变浅()(8)对于2NO2(g) N2O4(g)的平衡体系，压缩体积，增大加强，平衡正向移动，混合气体的颜色变浅()根据化学平衡原理解答下列问题：在体积不变的密闭容器中发生N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.4 kJmol1，只改变一种外界条件，完成下表：改变条件平衡移动方向氢气的转化率(增大、减小或不变)氨气的体积分数(增大、减小或不变)增大氮气的浓度增大氨气的浓度升温充入适量氩气答案正向增大逆向减
14、小增大逆向减小减小不移动不变不变题组一选取措施使化学平衡定向移动1(2017南宁高三质检)COCl2(g) CO(g)Cl2(g)H0，当反应达到平衡时，下列措施：升温恒容通入惰性气体增加CO浓度减压加催化剂恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是()A B C D答案B解析该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。2(2017郑州一中检测)将NO2装入带有活塞的密闭容器中，当反应2NO2(g) N2O4(g)达到平衡后，改变某个条件，下列叙述正确的是()
15、A升高温度，气体颜色加深，则正反应为吸热反应B慢慢压缩气体体积，平衡向正反应方向移动，混合气体的颜色变浅C慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，压强增大，但小于原来压强的两倍D恒温恒容时，充入惰性气体，压强增大，平衡向正反应方向移动，混合气体的颜色变浅答案C解析升高温度，气体颜色加深，则平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，A错误；首先假设平衡不移动，压缩体积，气体颜色加深，但平衡向正反应方向移动，使混合气体的颜色在加深后的基础上变浅，但一定比原平衡的颜色深，B错误；同理C项，首先假设平衡不移动，若体积减小一半，则压强变为原来的两倍，但平衡向正反应方向移动，使压强在原平衡两倍的基础上减小，正确
16、；体积不变，反应物及生成物浓度不变，所以正、逆反应速率均不变，平衡不移动，颜色无变化，D错误。3在压强为0.1 MPa、温度为300 条件下，a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)H0。(1)平衡后将容器的容积压缩到原来的一半，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是_(填字母)。Ac(H2)减小B正反应速率加快，逆反应速率减慢C反应物转化率增大D重新平衡减小(2)若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是_(填字母)。A升高温度B将CH3OH从体系中分离C充入He，使体系总压强增大答案(1)CD(2)B解析(1)该反
17、应为正向气体分子数减小的可逆反应，缩小体积，平衡正向移动，c(H2)增大，正、逆反应速率均增大，因而A、B均不正确。(2)由于该反应正向是放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH3OH的产率降低，体积不变，充入He，平衡不移动。化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“抵消”外界条件的改变，改变是不可逆转的。新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。如增大反应物A的浓度，平衡右移，A的浓度在增大的基础上减小，但达到新平衡时，A的浓度一定比原平衡大；若将体系温度从50 升高到80 ，则化学平衡向吸热反应方向移动，达到新的平衡状态时50 T80 ；若对体系N2(g)3H2(g) 2NH3(g)加压
18、，例如从30 MPa加压到60 MPa，化学平衡向气体分子数减小的方向移动，达到新的平衡时30 MPap60 MPa。题组二条件改变时对化学平衡移动结果的判断4将等物质的量的N2、H2气体充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是()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的体积分数增大答案B解析A项，正反应是气体体积减小的反应，依据勒夏特列原
19、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，氮气的转化率降低，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，而氢气的转化率降低，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，答案选B。5(2017沈阳质检)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。(1)实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的HClT曲线如下图：则总反应的H_(填“”“”或“”)0。(2)在上述实验中若压缩体
20、积使压强增大，请在上图画出相应HClT曲线的示意图，并简要说明理由：_。(3)下列措施中，有利于提高HCl的有_。A增大n(HCl) B增大n(O2)C使用更好的催化剂 D移去H2O答案(1)(2)见下图温度相同的条件下，增大压强，平衡右移，HCl增大，因此曲线应在原曲线上方(3)BD解析(1)结合题中HClT图像可知，随着温度升高，HCl降低，说明升高温度平衡逆向移动，得出正反应方向为放热反应，即H0。(2)结合可逆反应2HCl(g)O2(g) H2O(g)Cl2(g)的特点，增大压强平衡向右移动，HCl增大，则相同温度下，HCl的平衡转化率比增压前的大，曲线如答案中图示所示。(3)有利于提
21、高HCl，则采取措施应使平衡2HCl(g)O2(g) H2O(g)Cl2(g)正向移动。A项，增大n(HCl)，则c(HCl)增大，虽平衡正向移动，但HCl减小，错误；B项，增大n(O2)即增大反应物的浓度；D项，移去H2O即减小生成物的浓度，均能使平衡正向移动，两项都正确；C项，使用更好的催化剂，只能加快反应速率，不能使平衡移动，错误。6(2018石家庄质检)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为19)，控制反应温度600 ，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除
22、了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下：(1)掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实：_。(2)控制反应温度为600 的理由是_。答案(1)正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果(2)600 ，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大解化学平衡移动的思维过程关注特点分析条件(浓度、温度、压强等)想原理(平衡移动原理)综合判断得结论。题组三平衡移动方向与结果的判断7对于以下三个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。(1)PCl5(g)
23、PCl3(g)Cl2(g)再充入PCl5(g)，平衡向_方向移动，达到平衡后，PCl5(g)的转化率_，PCl5(g)的百分含量_。答案正反应减小增大(2)2HI(g) I2(g)H2(g)再充入HI(g)，平衡向_方向移动，达到平衡后，HI的分解率_，HI的百分含量_。答案正反应不变不变(3)2NO2(g) N2O4(g)再充入NO2(g)，平衡向_方向移动，达到平衡后，NO2(g)的转化率_，NO2(g)的百分含量_。答案正反应增大减小1恒容状态下的化学平衡分析在恒容容器中，当改变其中一种气态物质的浓度时，必然会引起压强的改变，但判断平衡移动的方向时，仍以浓度的影响来考虑。如反应2NO2
24、N2O4，达到平衡后，若向容器中再通入反应物NO2，则c(NO2)增大，平衡向正反应方向移动；若向容器中通入生成物N2O4，则c(N2O4)增大，平衡向逆反应方向移动。但由于两种情况下，容器内的压强都增大，故对最终平衡状态的影响是一致的，则两种情况下，达到新的平衡时，NO2的百分含量都比原平衡时要小。2平衡转化率的分析与判断方法(1)反应aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)的转化率分析若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率提高，A的转化率降低。若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器
25、体积，气体反应物的转化率与化学计量数有关。同倍增大c(A)和c(B) (2)反应mA(g) nB(g)qC(g)的转化率分析在T、V不变时，增加A的量，等效于压缩容器体积，A的转化率与化学计量数有关。增大c(A) 考点三应用“等效平衡”判断平衡移动的结果1等效平衡的含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。2等效平衡的判断方法(1)恒温、恒容条件下反应前后体积改变的反应判断方法：极值等量即等效。例如：2SO2(g)O2(g) 2
26、SO3(g) 2 mol 1 mol 0 0 0 2 mol 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol a mol b mol c mol上述三种配比，按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则SO2均为2 mol，O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。中a、b、c三者的关系满足：ca2，b1，即与上述平衡等效。(2)恒温、恒压条件下反应前后体积改变的反应判断方法：极值等比即等效。例如：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) 2 mol 3 mol 0 1 mol 3.5 mol 2 mol a mol b mol c mol按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则中
27、，故互为等效平衡。中a、b、c三者关系满足：，即与平衡等效。(3)恒温条件下反应前后体积不变的反应判断方法：无论是恒温、恒容，还是恒温、恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。例如：H2(g)I2(g) 2HI(g) 1 mol 1 mol 0 2 mol 2 mol 1 mol a mol b mol c mol两种情况下，n(H2)n(I2)11，故互为等效平衡。中a、b、c三者关系满足11或ab11，c0，即与平衡等效。3虚拟“中间态”法构建等效平衡(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)新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。1(2018衡水二中模拟)在相同温度和压强下，对反应CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表物质 物质的量实验CO2H2COH2O甲a mola mol0 mol0 mol乙2a mola mol0 mol0 mol丙0 mol0 mola mola mol
