高考化学一轮复习 第8章 化学反应速率和化学平衡 第2节 化学平衡状态 化学平衡的移动学案.docx

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高考化学一轮复习第8章化学反应速率和化学平衡第2节化学平衡状态化学平衡的移动学案

化学平衡状态　化学平衡的移动

明考纲

1．了解化学平衡的建立过程。

2．理解外界条件（T、p、c及催化剂）对化学平衡的影响，认识其一般规律。

3．了解化学平衡的调控在生活生产中的重要作用。

析考情

本节内容是高考的重点与热点，主要考点有两个：

一是化学平衡状态的判断，这个考点有所“降温”；二是化学平衡移动原理，它往往以化学图象为载体，结合化学反应速率的变化、化学平衡常数，一起进行考查，同时考查观察图表、数据处理、分析问题的能力。

考点

　可逆反应和化学平衡状态

1．化学平衡研究的对象——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。

例如：

N2＋3H2

2NH3　2SO2＋O2

2SO2

（2）特点

①二同：

a.相同条件下；b.正逆反应同时进行。

②一小：

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”）100%。

（3）表示

在方程式中用“”表示。

2．化学平衡的建立

以CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g）反应为例。

在一定条件下，将0.1molCO和0.1molH2O（g）通入1L密闭容器中，开始反应：

（1）反应刚开始时：

反应物的浓度最大，正反应速率最大。

生成物的浓度为0，逆反应速率为0。

（2）反应进行中：

反应物的浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小。

生成物的浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大。

（3）肯定最终有一时刻，正反应速率与逆反应速率相等，此时，反应物的浓度不再改变，生成物的浓度也不再改变。

正反应速率和逆反应速率随时间的变化关系如图所示：

3．化学平衡状态的定义

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。

4．化学平衡状态特征

易错警示　　

（1）可逆反应不等同于可逆过程。

可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化。

（2）化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立，或者同时从正、逆方向建立。

（3）化学反应达到化学平衡状态的正逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。

1．可逆反应：

2NO2（g）2NO（g）＋O2（g），在容积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是________。

①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2

②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO

③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态

④混合气体的颜色不再改变的状态　⑤混合气体的密度不再改变的状态　⑥混合气体的压强不再改变的状态　⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态　⑧NO2的转化率不再随时间改变而改变　⑨NO与O2的物质的量之比不再随时间改变而改变　⑩n（NO2）∶n（NO）∶n（O2）＝2∶2∶1　⑪化学平衡常数K不再随时间改变而改变

提示　①④⑥⑦⑧

2．下列说法可以证明H2（g）＋I2（g）2HI（g）已达平衡状态的是________（填序号）。

①单位时间内生成nmolH2的同时，生成nmolHI

②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂

③百分含量w（HI）＝w（I2）

④反应速率v（H2）＝v（I2）＝

v（HI）

⑤c（HI）∶c（H2）∶c（I2）＝2∶1∶1

⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化

⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化

⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化

⑨温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化

⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化

提示　②⑥⑨

题组一极端假设法界定可逆反应中各物质的浓度范围

1.在一个密闭容器中发生如下反应：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为：

0.2mol·L－1、0.2mol·L－1、0.2mol·L－1，当反应达到平衡时，可能出现的数据是（　　）

A．c（SO3）＝0.4mol·L－1

B．c（SO2）＝c（SO3）＝0.15mol·L－1

C．c（SO2）＝0.25mol·L－1

D．c（SO2）＋c（SO3）＝0.5mol·L－1

答案　C

解析　　　　2SO2（g）　＋　O2（g）　　2SO3（g）

c（某时刻）0.2mol·L－10.2mol·L－10.2mol·L－1

向右进行完全00.1mol·L－10.4mol·L－1

向左进行完全0.4mol·L－10.3mol·L－1　0

A项，由于反应为可逆反应，SO3的浓度一定小于0.4mol·L－1，故A错误；B项，SO2与SO3浓度不会均为0.15mol·L－1，只能一种物质的浓度增大，另一种物质的浓度减小，故B错误；C项，由于反应为可逆反应，SO3的浓度一定小于0.4mol·L－1，大于0，则可能为0.25mol·L－1，故C正确；D项，根据元素守恒，c（SO2）＋c（SO3）＝0.4mol·L－1，故D错误。

2．在一密闭容器中充入1molCO和1molH2O（g），在一定条件下发生反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），达到平衡时，生成2/3molCO2，当充入的H2O（g）改为4mol时，在上述条件下生成的CO2为（　　）

A．0.60mol　　　　　　B．0.93mol

C．1.0molD．2.50mol

答案　B

解析　假设反应向正向进行到底，由于CO仍为1mol，故生成的CO2最多为1mol，但由于反应的可逆性，这是不可能的。

同时增大c（H2O）提高CO的转化率，所以

mol

B项正确。

★总结提升

极端假设法确定各物质浓度范围

先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（开区间），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/（mol·L－1）　0.1　　0.3　　　0.2

改变浓度/（mol·L－1）　0.1　　0.1　　　0.2

终态浓度/（mol·L－1）　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/（mol·L－1）　0.1　　0.3　　　0.2

改变浓度/（mol·L－1）　0.1　　0.1　　　0.2

终态浓度/（mol·L－1）　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），同时莫要忽略元素守恒。

题组二化学平衡状态的标志

3.

（1）在一定条件下，可逆反应达到平衡状态的本质特征是__________________________。

下列关系中能说明反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）已经达到平衡状态的是________。

A．3v正（N2）＝v正（H2）B．v正（N2）＝v逆（NH3）

C．2v正（H2）＝3v逆（NH3）D．v正（N2）＝3v逆（H2）

（2）在一定温度下的恒容密闭容器中，可逆反应达到平衡状态时，一些宏观物理量恒定不变：

a.各物质的浓度不变，b.平衡混合物中各组分的物质的量分数或质量分数不变，c.容器内气体压强不变，d.容器内气体密度不变，e.容器内气体颜色不变。

①能说明反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）达到平衡状态的有________；

②能说明反应H2（g）＋I2（g）2HI（g）达到平衡状态的有________；

③能说明反应2NO2（g）N2O4（g）达到平衡状态的有________；

④能说明反应C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）达到平衡状态的有________。

答案　

（1）正反应速率与逆反应速率相等　C

（2）①abc　②abe　③abce　④abcd

解析　

（1）化学平衡状态的本质特征是v（正）＝v（逆），A项均为正反应速率，错误；B项，2v正（N2）＝v逆（NH3），才达到平衡，错误；D项，3v正（N2）＝v逆（H2），才达到平衡，错误。

（2）依据化学平衡状态的特征进行判断。

4．在两个恒温、恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：

（甲）2X（g）Y（g）＋Z（s）　（乙）A（s）＋2B（g）C（g）＋D（g），当下列物理量不再发生变化时

①混合气体的密度　②反应容器中生成物的百分含量　③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比　④混合气体的压强　⑤混合气体的平均相对分子质量　⑥混合气体的总物质的量

其中能表明（甲）达到化学平衡状态的是________；

能表明（乙）达到化学平衡状态的是________。

答案　①②③④⑤⑥　①②③⑤

解析　反应甲：

2X（g）Y（g）＋Z（s），注意Z为固体，反应前后气体总物质的量不同。

①②④⑤⑥体现各组分的浓度保持不变，③体现v（正）＝v（逆），故均正确。

反应乙：

A（s）＋2B（g）C（g）＋D（g），注意A为固体，反应前后气体总物质的量相同，不论是否达到平衡，混合气体的总物质的量不会改变，混合气体的压强也不变，故④⑥不能说明达到平衡状态。

5．[2015·福州模拟]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（　　）

A．2v（NH3）＝v（CO2）

B．密闭容器中c（NH3）∶c（CO2）＝2∶1

C．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

答案　C

解析　该反应为有固体参与的非等体积反应，且容器体积不变，所以压强、密度均可作标志，该题应特别注意D项，因为该反应为固体的分解反应，所以NH3、CO2的体积分数始终为定值。

★总结提升

1．化学平衡状态判断的“两标志”

（1）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。

（2）等价标志

以mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）为例：

类型

判断依据

平衡状态

混合物体

系中各成

分的含量

①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定

平衡

②各物质的质量或各物质的质量分数一定

平衡

③各气体的体积或体积分数一定

平衡

续表

类型

判断依据

平衡状态

正、逆反应速率的关系

①在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，即v（正）＝v（逆）

平衡

②在单位时间内消耗了nmolB，同时生成pmolC，则v（正）不一定等于v（逆）

不一定

③v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q，v（正）不一定等于v（逆）

不一定

④在单位时间内生成nmolB，同时消耗qmolD，二者变化均表示v（逆）

不一定

压强

①m＋n≠p＋q时，总压强一定（其他条件一定）

平衡

②m＋n＝p＋q时，总压强一定（其他条件一定）

不一定

平均相对分子质量（

r）

①m＋n≠p＋q时，

r一定

平衡

②m＋n＝p＋q时，

r一定

不一定

气体密度

①m＋n≠p＋q，恒温恒压时，密度保持不变

平衡

②m＋n＝p＋q时，密度保持不变

不一定

温度

体系温度一定（其他不变）

平衡

颜色

反应体系内有色物质的颜色一定

平衡

2.规避“2”个易失分点

（1）注意两审

一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压；二审反应特点：

①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；②是有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。

（2）不能作为“标志”的四种情况

①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。

②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）。

③全是气体参加体积不变的反应，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）。

④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

　化学平衡的移动及转化率的变化

1．概念

可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件（浓度、温度、压强等）发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。

这种由旧平衡向新平衡的变化过程，叫做化学平衡的移动。

2．过程

原化学平衡状

3．化学平衡移动方向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

平衡向逆反应方向移动。

4．影响化学平衡的因素

（1）若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：

（2）勒夏特列原理

如果改变影响化学平衡的条件（浓度、压强、温度等）之一，平衡将向着减弱这种改变的方向移动。

5．“惰性气体”对化学平衡的影响

（1）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。

（2）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―→体系中各组分的浓度同倍数减小（等效于减压）

易错警示　　

（1）固体或纯液体用量的改变，对平衡没有影响。

（2）当反应混合物中不存在气态物质时，压强的变化对平衡没有影响。

（3）对于反应前后气体体积无变化的反应，如H2（g）＋I2（g）2HI（g）等，压强的变化对其平衡也无影响。

但增大（或减小）压强会使各物质浓度增大（或减小），混合气体的颜色变深（或浅）。

（4）恒容时，同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响，增大（减小）浓度相当于增大（减小）压强。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

（1）增大任何一种反应物的量，化学平衡一定正向移动。

（　　）

（2）改变化学反应速率，化学平衡一定会发生移动。

（　　）

（3）对一个可逆反应而言，改变温度，化学平衡一定会发生移动。

（　　）

（4）其他条件不变，增大体系的压强，对一个有气体参与的可逆反应而言，平衡一定会发生移动。

（　　）

（5）不论恒温恒容，还是恒温恒压容器，加入稀有气体，平衡皆发生移动。

（　　）

（6）起始加入原料的物质的量相等，则各种原料的转化率一定相等。

（　　）

（7）通过改变一个条件使某反应向正反应方向移动，转化率一定增大。

（　　）

提示　

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）×　（6）×　（7）×

题组一化学平衡移动方向的判断

1.对可逆反应：

2A（s）＋3B（g）C（g）＋2D（g）　ΔH<0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是（　　）

①增加A的量，平衡向正反应方向移动　②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v（正）减小　③压强增大一倍，平衡不移动，v（正）、v（逆）均增大　④增大B的浓度，v（正）>v（逆）　⑤加入催化剂，B的转化率提高

A．①②　　　　　　　B．只有④

C．只有③D．③④

答案　D

解析　因A是固体，其浓度可视为常数，增加A的量，平衡不移动，①错；升高温度，平衡向吸热反应方向（即逆向）移动，但v（正）也增大，只是增大的程度小于v（逆）增大的程度，使v（正）v（逆），④对；加入催化剂，平衡不移动，B的转化率不变，⑤错。

2．在一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应：

a（g）＋b（g）2c（g）；ΔH1<0

x（g）＋3y（g）2z（g）；ΔH2>0

进行相关操作且达到平衡后（忽略体积改变所做的功），下列叙述错误的是（　　）

A．等压时，通入惰性气体，c的物质的量不变

B．等压时，通入z气体，反应器中温度升高

C．等容时，通入惰性气体，各反应速率不变

D．等容时，通入z气体，y的物质的量浓度增大

答案　A

解析　等压时，通入惰性气体后，各物质浓度变小，相当于减压，第二个反应平衡向左移动，反应器内温度升高，第一个反应平衡向左移动，c的物质的量减小，选项A错误。

★总结提升

分析化学平衡移动的一般思路

题组二平衡移动方向与反应物转化率的关系

3.当反应：

COCl2（g）CO（g）＋Cl2（g）　ΔH>0达到平衡时，下列措施：

①升温　②恒容通入惰性气体　③增加CO浓度　④减压　⑤加催化剂　⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是（　　）

A．①②④B．①④⑥

C．②③⑤D．③⑤⑥

答案　B

解析　能提高反应物转化率的方法是在不改变该反应物起始量的条件下，使化学平衡向正反应方向移动。

①升温向吸热方向即正反应方向移动；②恒容通入惰性气体，各组分浓度不变，平衡不移动；③增加CO浓度使平衡逆向移动；④减压使平衡正向移动；⑤催化剂不影响平衡；⑥恒压通入惰性气体，参与反应的各组分压强减小，平衡正向移动，故①④⑥符合题意。

4．填表：

（1）2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH<0：

条件变化

平衡移动

转化率变化

增大O2浓度

________

SO2的转化率增大，

O2的转化率________

增大SO3浓度

________

SO2、O2的转化率都________

升高温度

________

SO2、O2的转化率都________

增大压强

________

SO2、O2的转化率都________

（2）2NO2（g）N2O4（g）：

条件变化

平衡移动

转化率变化

体积不变时，

充入NO2气体

________

NO2的转化率________

增大压强

（缩小体积）

________

NO2的转化率________

（3）I2（g）＋H2（g）2HI（g）：

条件变化

平衡移动

转化率变化

增大H2的浓度

________

H2的转化率减小，

I2的转化率________

增大压强

________

转化率________

答案　

（1）（从左到右，从上到下）正移　减小　逆移　减小　逆移　减小　正移　增大

（2）（从左到右，从上到下）正移　增大　正移　增大

（3）（从左到右，从上到下）正移　增大　不移动　不变

★总结提升

化学平衡移动和反应物转化率的变化

转化率＝

×100%

（1）温度或压强改变引起平衡向正反应方向移动时，反应物的转化率必然增大。

（2）反应物用量的改变

①若反应物只有一种时，如aA（g）bB（g）＋cC（g），增加A的量，平衡向正反应方向移动，但该反应物A的转化率与气体物质的化学计量数有关：

②若反应物不只一种时，如

aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）

a．若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，则A的转化率减小，B的转化率增大。

b．若按原比例同倍数的增加反应物A和B的量，则平衡向正反应方向移动，而反应物的转化率与气体反应物的计量数有关。

c．若不同倍增加A、B的量，相当于增加了一种物质，同a。

（3）催化剂不改变转化率。

（4）反应物起始的物质的量之比＝系数比时，各反应物转化率相等。

题组三根据化学平衡移动结果判断反应特点

5.在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应mX（g）nY（g）　ΔH＝QkJ·mol－1。

反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示：

下列说法正确的是（　　）

A．m>n

B．Q<0

C．温度不变，压强增大，Y的质量分数减少

D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动

答案　C

解析　温度不变时（假设100℃条件下），体积是1L时，Y的物质的量为1mol，体积为2L时，Y的物质的量为0.75mol·L－1×2L＝1.5mol，体积为4L时，Y的物质的量为0.53mol·L－1×4L＝2.12mol，说明体积越小，压强越大，Y的物质的量越小，Y的质量分数越小，平衡向生成X的方向进行，m0，B、D项错误。

6．一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：

mA（g）＋nB（g）pC（g）达到平衡时，维持温度不变，将气体体积缩小到原来的1/2，当达到新的平衡时，气体C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则下列说法正确的是（　　）

A．m＋n>p　　B．m＋n

C．平衡向正反应方向移动　D．C的质量分数增加

答案　B

解析　当气体体积缩小到原来的1/2，假设平衡未发生移动（虚拟出一种中间状态），则C的浓度为原平衡时的2倍，而事实上平衡发生了移动，平衡移动的结果是C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则可认为由虚拟中间状态向逆反应方向发生了移动。

★总结提升

虚拟中间状态突破化学平衡问题

先虚拟一个中间状态（一般假定平衡不移动或者可以向一个方向完全进行到底）作为中介，找出符合题意的可能的最大值或最小值，然后再恢复到现实状况，进而做出相应的判断，从而使问题顺利解决。

考点

　常见的几种化学平衡图象

角度一　速率—时间图象

此类图象定性揭示了v正、v逆随时间（含条件改变对速率的影响）变化的规律，从两点思考：

①c、T、p、催化剂对正、逆速率的影响；②c、T、p、催化剂对平衡的影响，平衡正移，则v（正）>v（逆），反之，v（正）

以反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）　ΔH<0，m＋n>p＋q为例，各类条件改变图象如下：

1．[2015·株洲一模]对于达到平衡的可逆反应X＋YW＋Z（已配平），在t时刻增大压强（其他条件不变），正、逆反应速率（v）变化的情况如图所示。

下列对X、Y、W、Z四种物质状态的描述正确的是（　　）

A．W、Z均为气体，X、Y中只有一种为气体

B．X、Y均为气体，W、Z中只有一种为气体

C．X、Y或W、Z中均只有一种为气体

D．X、Y均为气体，W、Z均为液体或固体

答案　B

解析　本题考查了化学平衡及图象分析知识，意在考查考生对知识的理解能力和图象分析能力。

由图象可知，增大压强，正、逆反应速率都增大，且平衡正向移动，而增大压强时平衡应向气体分子数减小的方向移动，分析可知B选项正确。

2．[2015·福州模拟]在容积不变的密闭容器中存在如下反应2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）　ΔH<0，其研究小组研究了其他条件下不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是（　　）

A．图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响

B．图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂后对反应速率的影响

C．图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化效率比乙的高

D．图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高

答案　B

解析　增大O2的浓度的瞬间，逆反应速率不变，A不正确；催化剂只能改变反应速率，但不能改变平衡状态，B正确，C不正确；由于正反应是体积减小的可逆反应，所以增大压强，平衡向正反应方向移动，SO2的