化学平衡状态.docx

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化学平衡状态

第二节　化学平衡状态

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了解化学反应的可逆性。

了解化学平衡建立的过程。

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。

考点一　可逆反应　化学平衡状态

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

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）特点

【深化拓展】

化学平衡状态的判断——“逆向相等，变量不变”

（1）“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。

（2）“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。

注意：

（1）根据正、逆反应速率来判断可逆反应是否达到平衡时，要注意用同一种物质正、逆反应速率相等，不同种物质正、逆反应速率之比等于化学计量数之比。

（2）根据压强是否变化来判断可逆反应是否达到平衡时，要注意两点：

一是容器的容积是否可变；二是反应前后气体的体积是否变化。

（3）对于不同的反应，用相同物理量判断时，结果可能不同。

如压强不再变化时，对于气体体积变化的反应是平衡状态，但气体体积不变的反应不一定是平衡状态。

1．

是可逆反应吗？

提示：

不是。

在不同条件下进行的反应物和生成物相反的反应不是可逆反应。

2．向含有2mol的SO2的容器中通入过量氧气发生反应2SO2＋O22SO3，充分反应后会生成2molSO3吗？

提示：

不能。

对于可逆反应，无论什么条件下，反应物都不可能完全转化为生成物。

3．各物质的物质的量之比等于方程式的化学计量数之比时，反应是否达到平衡状态？

提示：

不一定是平衡状态，因为此条件并不能说明各组分的物质的量不再变化了。

4．对可逆反应N2＋3H22NH3，若某一时刻，v正（N2）＝v逆（NH3）。

此时反应是否达到平衡状态？

3v正（N2）＝v正（H2）呢？

提示：

①第一种情况不是平衡状态。

因为对于同一反应用不同反应物表示反应速率时，反应速率与化学方程式中的各物质的化学计量数成正比。

v正（N2）＝v逆（NH3）时，正、逆反应速率并不相等，而是正反应速率大于逆反应速率。

平衡时应为2v正（N2）＝v逆（NH3）。

②第二种情况也不是平衡状态。

因为N2和H2都是反应物，在反应的任何时段都会有3v正（N2）＝v正（H2）。

若是3v正（N2）＝v逆（H2），则反应处于平衡状态。

命题角度一　化学平衡状态的特点

1．下列关于化学反应限度的说法中正确的是（　　）

A．一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度

B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等都等于0

C．平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度已经不再改变

D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变

解析：

选A　可逆反应达到平衡状态后，虽v正＝v逆，但均不为0，是动态平衡，B、C错误；通过改变影响化学平衡移动的条件可以改变化学反应的限度，D错误。

2．（2014·福建莆田高三质检）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0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是（　　）

A．Z为0.3mol/LB．Y2为0.4mol/L

C．X2为0.2mol/LD．Z为0.4mol/L

解析：

选A　

假设反应正向进行到底：

X2（g）＋Y2（g）

2Z（g）

起始浓度（mol/L）0.10.30.2

改变浓度（mol/L）0.10.10.2

终态浓度（mol/L）00.20.4

假设反应逆向进行到底：

X2（g）＋Y2（g）

2Z（g）

起始浓度（mol/L）0.10.30.2

改变浓度（mol/L）0.10.10.2

终态浓度（mol/L）0.20.40

平衡体系中各物质的浓度范围为

0mol/L

【总结提升】

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。

命题角度二　化学平衡状态的判断

[典例]　（2014·衡水模拟）在一个不传热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g），当m、n、p、q为任意整数时，反应达到平衡的标志是（　　）

①体系的压强不再改变

②体系的温度不再改变

③各组分的浓度不再改变

④各组分质量分数不再改变

⑤反应速率v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q

⑥单位时间内mmolA断键反应，同时pmolC也断键反应

⑦体系的密度不再变化

A．③④⑤⑥B．②③④⑥

C．①③④⑤D．③④⑥⑦

[解析]　因为m＋n与p＋q的关系不确定，故容器内的压强随时间的变化不一定是变量，故①不一定是平衡状态；因容器是“不传热的固定容积的密闭容器”，反应过程中，体系中的温度应随时间发生变化，当温度不变时是平衡状态；各组分的浓度不再改变和各组分质量分数不再改变，反应都一定是平衡状态；速率之比等于方程式的化学计量数之比是恒定的，不论反应是否达到平衡状态都存在这一关系，故⑤不一定是平衡状态；单位时间内mmolA断键反应，则说明有pmolC生成（同时pmolC也断键反应），故⑥能说明反应已达平衡状态；⑦体系的总质量和总体积始终不变，体系的密度始终不变化，故⑦不能说明反应已达平衡状态。

[答案]　B

3．一定温度下，可逆反应H2（g）＋I2（g）

2HI（g）达到化学平衡状态的标志是（　　）

A．混合气体的压强不再变化

B．混合气体的颜色不再变化

C．反应速率v（H2）＝

v（HI）

D．c（H2）∶c（I2）∶c（HI）＝1∶1∶2

解析：

选B　该反应是一个反应前后气体总体积不变的反应，无论是否达到平衡，只要温度不变，其混合气体的压强就不会改变，A错误；C项没有给出表示的化学反应速率是正反应速率还是逆反应速率，不能确定是否达到平衡，C错误；浓度具体比值还与投入起始量有关，不能作为平衡建立的标志，D错误；由于三种气体中只有I2是有颜色的，颜色不变说明I2的质量分数不变，已达到了平衡，B正确。

4．一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X（g）

Y（g）＋Z（s），以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是（　　）

A．混合气体的密度不再变化

B．反应容器中Y的质量分数不变

C．X的分解速率与Y的消耗速率相等

D．单位时间内生成1molY的同时生成2molX

解析：

选C　X的分解速率与Y的消耗速率之比为2∶1时，才能说明反应达到平衡状态，故C项说明反应未达到平衡状态。

【总结提升】

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：

（1）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）。

（2）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不随时间而变化。

如2HI（g）

I2（g）＋H2（g）。

（3）全部是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。

1．（2012·海南高考节选）已知A（g）＋B（g）

C（g）＋D（g）。

判断该反应是否达到平衡的依据为（　　）

A．压强不随时间改变

B．气体的密度不随时间改变

C．c（A）不随时间改变

D．单位时间里生成C和D的物质的量相等

解析：

选C　因为该反应是反应前后气体的总体积不变的可逆反应，所以压强、气体的密度都不随时间而改变，A、B错误；c（A）不随时间改变是可逆反应达到平衡的重要标志，C正确；因C和D的化学计量数相同，且反应方向相同，故不能作为达到平衡的依据，D错误。

2．（双选）（2012·上海高考节选）用氮化硅（Si3N4）陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。

工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：

3SiCl4（g）＋2N2（g）＋6H2（g）

Si3N4（s）＋12HCl（g）

ΔH＝－Q（Q>0）

一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是（　　）

A．3v逆（N2）＝v正（H2）

B．v正（HCl）＝4v正（SiCl4）

C．混合气体密度保持不变

D．c（N2）∶c（H2）∶c（HCl）＝1∶3∶6

解析：

选A、C　A项表示v正＝v逆，故正确；B项，均为v正，故错误；C项，由于容器密闭恒容，且该反应有固体生成，反应前后气体的质量发生改变，当混合气体的密度不变时，气体物质的质量不再变化，则各气体的物质的量不再变化，说明反应已经达到平衡状态，故正确；D项，当各物质的浓度比等于化学计量数之比时，不能表示反应已达到平衡状态，故错误。

3．（2012·山东高考节选）对于反应N2O4（g）

2NO2（g）　ΔH＞0，将1molN2O4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________。

解析：

N2O4充入恒压容器中分解生成NO2，是体积变大的化学反应。

因此密度逐渐减小，当达到平衡状态时，体积不再变化，密度亦不再变化，a正确；对于某一具体的反应，ΔH是一个具体数值且始终保持不变，故不能说明反应达到平衡状态，b错误；N2O4的正反应速率逐渐减小，最后保持不变，c错误；转化率不变，说明反应物不再减少，即反应达到平衡，d正确。

答案：

a、d

考点二　化学平衡的移动

1．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

平衡向逆反应方向移动。

2．外界因素对化学平衡的影响

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。

3．“惰性气体”对化学平衡的影响

（1）恒温、恒容条件

1．某一可逆反应，一定条件下达到了平衡，①若化学反应速率改变，平衡一定发生移动吗？

②若平衡发生移动，化学反应速率一定改变吗？

提示：

①不一定。

如反应前后气体体积不变的反应，增大压强或使用催化剂，速率发生变化，但平衡不移动。

②一定。

化学平衡移动的根本原因就是外界条件改变，使v正≠v逆才发生移动的。

2．化学平衡向正反应方向移动，则反应物的转化率一定增大吗？

提示：

不一定。

当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物的转化率增大，若有多种反应物的反应，当增大某一反应物的浓度，化学平衡向正反应方向移动，只会使另一种反应物的转化率增大，但该物质的转化率反而减小。

3．增加固体或纯液体的量，化学平衡如何移动？

提示：

不移动。

当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对化学反应速率以及化学平衡均无影响，但要注意固体的表面积对化学反应速率的影响。

4．升高温度，化学平衡会向着吸热反应的方向移动，此时放热反应方向的反应速率会减小吗？

提示：

不会。

因为升高温度v吸和v放均增大，但二者增大的程度不同，v吸增大的程度大于v放增大的程度，故v吸和v放不再相等，v吸>v放，原平衡被破坏，平衡向吸热反应的方向移动，直至建立新的平衡。

降温则相反。

命题角度一　化学平衡移动方向的判断

[典例]　（2014·江西新余重点学校测试）对于密闭容器中的可逆反应：

mX（g）＋nY（s）

pZ（g）　ΔH＜0，达到化学平衡后，改变条件，回答下列问题（填“一定”、“不一定”或“一定不”）。

（1）增大压强，化学平衡________发生移动；

（2）通入氦气，化学平衡________发生移动；

（3）增加Y的物质的量，化学平衡________发生移动；

（4）其他条件不变，升高温度，化学平衡________发生移动。

[解析]　

（1）若m＝p，增大压强，平衡不移动；

（2）若保持体积不变，通入氦气，平衡不移动；（3）Y为固体，增加Y的量，平衡不移动；（4）升高温度，化学平衡一定发生移动。

[答案]　

（1）不一定　

（2）不一定　（3）一定不　（4）一定

1．分析化学平衡移动的一般思路

改变条件

2．规避平衡移动的易错点

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，达到新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。

如①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；②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℃

1

，当反应达到平衡时，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．①④⑥C．②③⑤D．③⑤⑥

解析：

选B　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，参与反应的各组分分压强减小，平衡正向移动，故①④⑥符合题意。

2．下列可逆反应达到平衡后，增大压强同时升高温度，平衡一定向右移动的是（　　）

A．2AB（g）

A2（g）＋B2（g）　ΔH>0

B．A2（g）＋3B2（g）

2AB3（g）　ΔH<0

C．A（s）＋B（g）

C（g）＋D（g）　ΔH>0

D．2A（g）＋B（g）

3C（g）＋D（s）　ΔH<0

解析：

选A　A项，加压平衡不移动，升温平衡向右移动，正确；B项，加压平衡向右移动，升温平衡向左移动，最后结果不确定；C项，加压平衡向左移动，升温平衡向右移动，结果也不确定；D项，加压平衡不移动，升温平衡向左移动，故错误。

3．某温度下，反应2A（g）

B（g）　ΔH＞0在密闭容器中达到平衡，平衡后

＝a，若改变某一条件，足够时间后反应再次达到平衡状态，此时

＝b，下列叙述正确的是（　　）

A．在该温度下，保持容积固定不变，向容器内补充了B气体，则a

B．若a＝b，则B容器中一定使用了催化剂

C．若其他条件不变，升高温度，则a

D．若保持温度、压强不变，充入惰性气体，则a>b

解析：

选B　A项中增加B气体，相当于压强增大，平衡正向移动，所以b

命题角度二　根据化学平衡移动结果判断反应特点

4．在容积不变的密闭容器中，一定条件下发生反应：

2A

B（g）＋2C（g），且达到平衡。

当升高温度时气体的密度增大，则下列叙述中正确的是（　　）

A．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小

B．若正反应是放热反应，则A为气态

C．物质A一定为非气态，且正反应是吸热反应

D．若向容器中充入惰性气体，则平衡向右移动

解析：

选C　升高温度，正、逆反应速率均增大，A错误；升高温度，气体的密度增大，由于容器的容积不变，则容器内气体的质量一定增大，平衡只能向正反应方向移动，且A一定为非气态，B错误，C正确；若向容器中充入惰性气体，虽然容器的压强增大，但各反应物的浓度不变，平衡不移动，D错误。

5．一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＜p

C．平衡向正反应方向移动D．C的质量分数增加

解析：

选B　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。

6．（2014·山东泰安质检）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。

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

解析：

选C　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×2L＝1.5mol；体积为4L时，Y的物质的量为0.53mol/L×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错误。

【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。

1．（2013·全国高考）反应X（g）＋Y（g）

2Z（g）　ΔH<0，达到平衡时，下列说法正确的是（　　）

A．减小容器体积，平衡向右移动

B．加入催化剂，Z的产率增大

C．增大c（X），X的转化率增大

D．降低温度，Y的转化率增大

解析：

选D　该反应气态物质反应前后总物质的量不变，减小体积平衡不移动，A项错误；催化剂不影响平衡移动，产率不变，B错误；增大X物质浓度，平衡正向移动，但X的转化率减小，C错误；降低温度，平衡正向移动，Y的转化率增大，D正确。

2．（2013·山东高考）对于反应CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g）　ΔH<0，在其他条件不变的情况下（　　）

A．加入催化剂，改变了反应的途径，反应的ΔH也随之改变

B．改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变

C．升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变

D．若在原电池中进行，反应放出的热量不变

解析：

选B　反应的ΔH与外界条件无关，A错误；反应前后气体体积不变，改变压强平衡不移动，反应放出的热量不变，B正确；升高温度，平衡左移，反应进行程度减小，放出的热量减少，C错误；该反应若设计成原电池装置，反应产生的能量更多地转化为电能，释放的热量减少，D错误。

3．（2012·全国高考）合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为：

反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是（　　）

A．增大压强B．降低温度

C．增大CO的浓度D．更换催化剂

解析：

选B　因为该反应为反应前后气体体积不变的反应，增大压强只能增大反应速率，平衡不移动，由此判断A错误；因为该反应的正反应为放热反应，降温使平衡向正反应方向移动，从而增大CO的转化率，B正确；增大CO的浓度，平衡虽然向正反应方向移动，但CO的转化率会降低，因此C错误；D项催化剂对化学平衡无影响。

4．（双选）（2013·上海高考）某恒温密闭容器中，可逆反应A（s）

B＋C（g）－Q达到平衡。

缩小容器体积，重新达到平衡时，C（g）的浓度与缩小体积前的平衡浓度相等。

以下分析正确的是（　　）

A．产物B的状态只能为固态或液态

B．平衡时，单位时间内n（A）消耗∶n（C）消耗＝1∶1

C．保持体积不变，向平衡体系中加入B，平衡可能向逆反应方向移动

D．若开始时向容器中加入1molB和1molC，达到平衡时放出热量Q

解析：

选B、C　因A为固体，不受压强影响，当缩小体积，压强增大，平衡逆向移动，达到新平衡时，C（g）恢复到原平衡时的浓度，与B的状态无关，A错误；根据反应中的化学计量数，平衡时单位时间内消耗的A和C的物质的量相等，B正确；恒容条件下，加入B，若B是气体，则平衡逆向移动，若B是固体或液体，则平衡不发生移动，C正确；若开始向容器中加入1molB和1molC，由于B和C不能完全转化，因此达到平衡时放出热量小于Q，D错误。

5．（2012·重庆高考）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（忽略体积改变所作的功）。

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

解析：

选A　等压时通入惰性气体，相当于给体系减压，扩大体积，第二个反应平衡向左移动，反应放热，则第一个反应也向左移动，c的物质的量减小，所以A错误；等压时，通入z气体，相当于扩大体积，第二个反应平衡向左移动，反应放热，温度升高，B正确；等容时充入惰性气体，对反应体系无影响，各物质浓度不变，反应速率不变，C正确；等容时通入z，第二个反应平衡左移，y的物质的量浓度增大，D正确。

6．（2012·安徽高考）一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：

若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是（　　）

A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变

B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快

C．平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率

D．其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变

解析：

选D　正反应是气体分子数减小的反应，因此平衡前，随着反应的进行，容器内压强不断变化，A错误；因硫为液态，故平衡时，其他条件不变，分离出硫，反应速率不变，B错误；正反应是放热反应，故升高温度，平衡逆向进行，SO2的转化率降低，C错误；其他条件不变时，使用不同的催化剂，只能改变反应速率，不影响平衡的移动，故反应的平衡常数不变，D正确。

7．（2013·海南高考节选）溴及其化合物广泛应用于医药、农药、纤维、塑料阻燃剂等。

已知CuBr2分解的热化学方程式为：

2CuBr2（s）

2CuBr（s）＋Br2（g）　ΔH＝＋105.4kJ/mol。

在密闭容器中将过量CuBr2于487K下加热分解，平衡时p（Br2）为4.66×103Pa。

（1）若反应体系的体积不变，提高反应温度，则p（Br2）将会________（填“增大”、“不变”或“减小”）。

（2）若反应温度不变，将反应体系的体积增加一倍，则p（Br2）的变化范围为________。