1、专题72 化学平衡状态 化学平衡的移动高考化学热点题型和提分秘籍1了解化学反应的可逆性。2了解化学平衡建立的过程。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，认识其一般规律。热点题型一 化学平衡状态的判断依据例1、将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s) 2NH3(g)CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是()A2v(NH3)v (CO2)B密闭容器中c(NH3)c(CO2)21C密闭容器中混合气体的密度不变 D密闭容器中氨气的体积分数不变解析该反应为有固体参与的非等体积反应，且容
2、器体积不变，所以压强、密度均可作标志，该题答案C【提分秘籍】1判断化学平衡状态的两方法和两标志(1)两方法逆向相等、变量不变：“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。(2)两标志本质标志、等价标志：本质标志：v(正)v(逆)0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。等价标志：A体系中各组分的质量、物质的量浓度、体积分数、物质的量分数保持不变。B对同一物质
3、而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。C对于有有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。例如，2NO2(g) N2O4(g)。D体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。E全部是气体参加的气体体积可变的反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如，N2(g)3H2(g) 2NH3(g)。注意：以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志：a恒温、恒容条件下气体体积不变的反应，混合气体的压强或气体的总物质的量不随时间而变化，如2HI(g) I2(g)H2(g)。b全部是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量
4、不随时间而变化，如2HI(g) I2(g)H2(g)。c全部是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。 【举一反三】 可逆反应：2NO2(g) 2NO(g)O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是()单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为221的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A BC D全部【解析】单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
5、2，能说明反应达到平衡状态；描述的都是正反应方向的速率，无法判断反应是否达到平衡状态；无论达到平衡与否，同向用各物质表示的反应速率之比总是等于化学方程式中各物质的化学计量数之比；混合气体的颜色不变能够说明反应达到了化学平衡；因容器体积固定，混合气体质量一定，密度是一个常数，所以不能说明反应达到平衡状态；该反应是一个反应前后气体体积不相等的反应，而容器的体积又固定，所以、均能说明反应达到平衡状态。【答案】A热点题型二 外界条件对化学平衡的影响例2、【2017海南】已知反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H0。在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是A. 升
6、高温度，K减小 B. 减小压强，n(CO2)增加C. 更换高效催化剂，(CO)增大 D. 充入一定量的氮气，n(H2)不变【答案】AD【解析】此反应的正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向进行，化学平衡常数只受温度n(H2)不变，D正确。【变式探究】在三种不同条件下，分别向容积为2 L的恒容密闭容器中加入2 mol A和1 mol B，发生如下反应：2A(g)B(g) 2D(g)HQ kJmol1，相关条件和数据见下表。下列说法正确的是()实验实验实验反应温度/800800850达到平衡所需时间/min40a30D物质平衡浓度/(molL1)0.5b0.6反应的能量变化/kJQ1Q2Q3A
7、.当容器中气体的平均相对分子质量不再发生变化时，说明该反应达到平衡状态B如果实验相比实验使用了催化剂，则a40，b0.5C实验达到平衡时，向其中通入少量惰性气体，容器压强增大，平衡向右移动D由表中信息可知Q0，并且有Q1Q2Q3【解析】A选项，根据M，该反应在反应前后气体质量不变，但是物质的量在变，平衡正向移动，即正反应吸热，所以Q0，故D错误。【答案】A【提分秘籍】 外界条件对化学平衡的具体影响改变影响平衡的一个条件化学平衡移动方向化学平衡移动结果浓度增大反应物浓度向正反应方向移动反应物浓度减小，但比原来大减小反应物浓度向逆反应方向移动反应物浓度增大，但比原来小增大生成物浓度向逆反应方向移动
8、生成物浓度减小，但比原来大减小生成物浓度向正反应方向移动生成物浓度增大，但比原来小压强增大体系压强向气体体积减小的反应方向移动体系压强减小，但比原来大减小体系压强向气体体积增大的反应方向移动体系压强增大，但比原来小温度升高温度向吸热反应方向移动体系温度降低，但比原来高降低温度向放热反应方向移动体系温度升高，但比原来低【举一反三】 对已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确的是()生成物的百分含量一定增加生成物的产量一定增加反应物的转化率一定增大反应物的浓度一定降低正反应速率一定大于逆反应速率使用了适宜的催化剂A B C D解析以合成氨反应“N23H2
9、2NH3”为例，若加入大量N2使平衡右移，NH3产量一定增加，但NH3的百分含量不一定增大，H2的转化率会增大，但N2的转化率减小；H2的浓度降低，但N2浓度增加，故错误，正确；使用催化剂不能使化学平衡移动，错误。答案A热点题型三 化学平衡的图像分析例3某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA(g)nB(g) pC(g)的速率和平衡的影响图像如下，下列判断正确的是()A由图1可知，T1T2，该反应正反应为吸热反应B由图2可知，该反应mnv逆的是点3D图4中，若mnp，则a曲线一定使用了催化剂【解析】根据“先拐先平，数值大”知，T10的影响。在图中y轴是指()A平衡混合气中R的质量分数BG的转化
10、率C平衡混合气中G的体积分数DL的转化率解析A项，升温，平衡正向移动，R的质量分数增大，与图像不符，故A错误。B项，升温，平衡正向移动，L的转化率增大，与图像不符，故D错误。答案C 1【2017天津卷】常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230时，该反应的平衡常数K=2105。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2，固体杂质不参与反应。第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230制得高纯镍。下列判断正确的是A增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大B第一阶段，在30和50两者之间选择反
11、应温度，选50C第二阶段，Ni(CO)4分解率较低D该反应达到平衡时，v生成Ni(CO)4=4v生成(CO)【答案】B【解析】平衡常数只与温度有关，与浓度无关，A错误；230时，Ni(CO)4分解的平衡常数为5106，可知分解率较高，B错误；50时，Ni(CO)4以气态存在，有利于分离，从而促使平衡正向移动，C正确； 平衡时，4v生成Ni(CO)4=v生成(CO)，D错误。2【2017海南】已知反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H0。在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是A. 升高温度，K减小 B. 减小压强，n(CO2)增加C. 更换高效催化剂，(
12、CO)增大 D. 充入一定量的氮气，n(H2)不变【答案】AD【解析】此反应的正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向进行，化学平衡常数只受温度n(H2)不变，D正确。1【2016年高考上海卷】（本题共12分）随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO2的捕集利用技术成为研究的重点。完成下列填空：（1）目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方程式为：CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g）已知H2的体积分数随温度的升高而增加。若温度从300升至400，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化。（选填“增大”、“减小”或“不变”）v正v逆平衡常数K
13、转化率（2）相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表：CO2/molL-1H2/molL-1CH4/molL-1H2O/molL-1平衡abcd平衡mnxya、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为_。（3）碳酸：H2CO3，Ki1=4.310-7，Ki2=5.610-11草酸：H2C2O4，Ki1=5.910-2，Ki2=6.410-50.1 mol/L Na2CO3溶液的pH_0.1 mol/L Na2C2O4溶液的pH。（选填“大于”“小于”或“等于”）等浓度广东草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是_。若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合，溶液中
14、各种离子浓度大小的顺序正确的是_。（选填编号）AH+HC2O4-HCO3-CO32- bHCO3-HC2O4-C2O42-CO32-cH+HC2O4-C2O42-CO32- dH2CO3 HCO3-HC2O4-CO32-（4）人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡：H+ HCO3- H2CO3，当有少量酸性或碱性物质进入血液中时，血液的pH变化不大，用平衡移动原理解释上述现象。_【答案】（1）v正v逆平衡常数K转化率增大增大减小减小（2） （3）大于；草酸；ac （4）当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H+浓度变化较小，血液中的pH基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使H+浓
15、度变化较小，血液的pH基本不变。（合理即给分） 【解析】（1）H2的体积分数随温度的升高而增加，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，即正反应是放热反应。升高温度正逆反应速率均增大，平衡向逆反应方向进行，平衡常数减小，反应物的转化率减小。（2）相同温度时平衡常数不变，则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为。（3）根据电离常数可知草酸的酸性强于碳酸，则碳酸钠的水解程度大于草酸钠，所以0.1 mol/L Na2CO3分析可知c正确；d根据a中分析可知d错误，答案选ac。（4）根据平衡可知当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H+浓度变化较小，血液中的pH基本不变；当少量碱性物质进入血液中
16、，平衡向左移动，使H+浓度变化较小，血液的pH基本不变。2【2016年高考新课标卷】 (15分)元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4(绿色)、Cr2O72(橙红色)、CrO42(黄色)等形式存在，Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：（2）CrO42和Cr2O72在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0 molL1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72)随c(H+)的变化如图所示。离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应_。由图可知，溶液酸性增大，CrO42的平衡转化率_(填“增大“减小”或“不变”)。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为_
17、。升高温度，溶液中CrO42的平衡转化率减小，则该反应的H_(填“大于”“小于”或“等于”)。【答案】(2)2CrO42-+2HCr2O72-+H2O； 增大；1.01014 ；小于； 【解析】（2）随着H+浓度的增大，CrO42-与溶液中的H+发生反应，反应转化为Cr2O72-的离子反应式为：2CrO42-+2HCr2O72-+H2O。根据化学平衡移动原理，溶液酸性增大，c(H+)增大，化学平衡2CrO42-+2HCr2O72-+H2O向正反应方向进行，导致CrO42的平衡转化率增大；根据图像可知，在A点时，c(Cr2O72-)=0.25 mol/L，由于开始时c(CrO42)=1.0 mo
18、l/L，根据Cr元素守恒可知A点的溶液中CrO42-的浓度c(CrO42)=0.5 mol/L；H+浓度为1.010-7 mol/L；此时该转化反应的平衡常数为；由于升高温度，溶液中CrO42的平衡转化率减小，说明升高温度，化学平衡逆向移动，导致溶液中CrO42的平衡转化率减小，根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，逆反应方向是吸热反应，所以该反应的正反应是放热反应，故该反应的H0；3【2016年高考浙江卷】（15分）催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化
19、学方程式如下：CO2（g）+3 H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）H1=-53.7kJmol-1 CO2（g）+ H2（g） CO（g）+H2O（g）H2 某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2，经过相同反应时间测得如下实验数据：【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒；Cat.2:Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醛的百分比已知： CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJmol-1和-285.8kJmol-1H2O（l） H2O（g） H3=44.0kJmol-1请回答（不考虑温度对H的影响）：（1）反应的平衡常数表达式K= ；反应的H2= kJmol-1
20、。（2）有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有 。A使用催化剂Cat.1 B使用催化剂Cat.2 C降低反应温度 D投料比不变，增加反应物的浓度 E增大CO2和H2的初始投料比（3）表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是 。【答案】（1） +41.2（2）CD（3）表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。【解析】（1）根据平衡常数的公式，生成物的浓度幂之积与反应物浓度的幂之积的比值，书写平衡常数为。已知热化学方程式：a:CO（g）+O2（g）=CO2（g）H= -2
21、83.0kJmol-1 b：H2（g）+O2（g）=H2O （l）H=-285.8kJmol-1 c: H2O（l）= H2O（g） H3=44.0kJmol-1根据盖斯温度下，不同的催化剂，相同的反应时间内，其二氧化碳的转化率也不同，说明不同的催化剂的催化能力不同；相同催化剂不同的温度，二氧化碳的转化率不同，且温度高的转化率大，因为正反应为放热反应，说明表中数据是未到平衡数据。所以答案为：表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。4【2016年高考江苏卷】一定温度下，在3个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g)
22、CH3OH(g) 达到平衡。下列说法正确的是（ ）A该反应的正反应放热B达到平衡时，容器中反应物转化率比容器中的大C达到平衡时，容器中c(H2)大于容器中c(H2)的两倍D达到平衡时，容器中的正反应速率比容器中的大【答案】AD【解析】分析、中数据知反应开始时中加入的H2、CO与中加入甲醇的物质的量相当，平衡时甲醇的浓度：，温度：，即升高温度平衡逆向移动，该反应正向为放热反应，A正确；相当于将容器的体积缩小二分之一，该反应正向为气体物质的量减小的反应，增大压强平衡正向移动，达到平衡时，容器中反应物转化率比容器中的小，B错误；和对比，相当于将容器的体积缩小二分之一，该反应正向为气体物质的量减小的反
23、应，增大压强平衡正向移动，则中氢气的浓度小于中氢气浓度的2倍，和对比，平衡逆向移动，氢气浓度增大，故达到平衡时，容器中c(H2)小于容器中c(H2)的两倍，C错误；温度：，当其他条件不变时，升高温度反应速率加快，故达到平衡时，容器中的正反应速率比容器中的大，D正确。 1(2015四川理综，7)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)CO2(g) 2CO(g)，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：已知：气体分压(p分)气体总压(p总)体积分数。下列说法正确的是()A550 时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动B650 时，反应达平衡后CO2的转化
24、率为25.0 %CT时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动D925 时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp24.0p总答案B解析A项，C(s)CO2(g) 2CO(g)的正反应是气体物质的量增加的反应，由于反应容器为体积可C(s)CO2(g) 2CO(g)V始 1 0V变 x 2xV平 1x 2x100%40.0%，x0.25 L，CO2的转化率为25%，正确；C项，由图可知，T时平衡体系中CO和CO2的体积分数均为50%，故若恒压时充入等体积的CO2和CO两种气体，平衡不发生移动，错误；D项，925 时，CO的平衡分压p(CO)p总96.0%，CO2的平衡分压p(CO
25、2)p总4%，根据化学平衡常数的定义可知Kp23.04p总，错误。2(2015安徽理综，11)汽车尾气中，NO产生的反应为N2(g)O2(g) 2NO(g)，一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应，下图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是()A温度T下，该反应的平衡常数KB温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小C曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂D若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的H0，错误。3(2015天津理综，6)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入1
26、mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应：X(g)mY(g) 3Z(g)，平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是()Am2B两次平衡的平衡常数相同CX与Y的平衡转化率之比为11D第二次平衡时，Z的浓度为0.4 molL1答案D解析A项，由题意可知两种条件下X、Y、Z的初始物质的量不同，而最终平衡状态相同，则两种条件下建立的平衡为温度、容积不变时的等效平衡，故满足反应前后气态物质计量数之和相等，则1m3，m2，正确；B项，温度不变，平衡常数不变，正确；C项，X、Y 的初始
27、物质的量之比为12，根据方程式可知参加反应的X、Y的物质的量之比也为12，故X与Y的平衡转化率之比为11，正确；D项，由方程式可知该反应中反应前后气体的物质的量不变，所以第二次平衡时气体的总物质的量为4 mol，则Z的物质的量为4 mol10%0.4 mol，Z的浓度为0.4 mol2 L0.2 molL1，错误。4(2015江苏，15改编)在体积均为1.0 L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2，在不同温度下反应CO2(g)C(s) 2CO(g)达到平衡，平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中、点均处于曲线上)。下列说法不正确的是()A反应CO2(g)C(s)=2CO(g)的S0、H0B体系的总压强p总：p总(状态)2p总(状态)C体系中c(CO)：c(CO，状态)2c(CO，状态)D逆反应速率v逆：v逆(状
