考点二 化学平衡.docx

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考点二化学平衡

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：

三同一小。

①三同：

a.相同条件下；b.正逆反应同时进行；c.反应物与生成物同时存在。

②一小：

任一组分的转化率都小于100%。

（3）表示方法：

在化学方程式中用“”表示。

　2　化学平衡状态

（1）定义

一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，我们称之为“化学平衡状态”，简称化学平衡。

（2）特征

①“逆”指化学平衡研究的对象是可逆反应。

②“动”指化学平衡是一种动态平衡，反应达到平衡状态时，反应并没有停止。

③“等”指正反应速率和逆反应速率相等，都大于零。

④“定”指平衡体系混合物中，各组分的浓度一定，不再随时间改变而改变。

⑤“变”指当外界条件改变时，原平衡被破坏，会使化学平衡发生移动，在新条件下建立新的平衡。

3　化学平衡的移动

（1）定义

可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件（或浓度、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）化学平衡移动原理（勒夏特列原理）

①概念

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。

②具体内容

若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：

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

向体积减小的方向移动

减小压强

向体积增大的方向移动

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

学霸巧学卡　浓度、压强和温度对平衡移动影响的特殊情况

（1）改变固体或纯液体的量，对平衡无影响。

（2）当反应混合物中不存在气态物质时，压强的改变对平衡无影响。

（3）对于反应前后气体体积无变化的反应，如H2（g）＋I2（g）2HI（g），压强的改变对平衡无影响。

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

（4）“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

（5）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。

（6）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，在判断平衡移动的方向和物质的转化率、体积分数变化时，应灵活分析浓度和压强对化学平衡的影响。

1.思维辨析

（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。

（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）×　（6）×　（7）×

2．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（　　）

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；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。

　[考法综述]　化学平衡是中学化学重要理论之一，考查内容主要集中在平衡状态的判断；应用平衡移动原理判断平衡移动的方向以及由此引起的反应物的转化率、各组成成分的百分含量、气体的体积、压强、密度、混合气体的平均相对分子质量等变化。

考查方式多配图表，非选择题部分常结合化工生产形式出现，综合性较强，属偏难题。

命题法1　化学平衡状态的判断

典例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（　　）

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

[解析]　该反应为有固体参与的非等体积反应，且容器容积不变，所以压强、密度均可作平衡标志，该题应特别注意D项，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

。

[答案]　C

【解题法】　化学平衡状态常用的判断方法

项目

mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）

是否达到平衡

混合物

体系中

各成分

的含量

各物质的物质的量或物质的量分数一定

平衡

各物质的质量或质量分数一定

平衡

各气体的体积或体积分数一定

平衡

总体积、总压强、总物质的量一定

不一定平衡

正、逆反

应速率

的关系

在单位时间内消耗了mmolA的同时生成mmolA，即v正＝v逆

平衡

在单位时间内消耗nmolB的同时消耗pmolC，即v正＝v逆

平衡

v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆

不一定平衡

在单位时间内生成nmolB的同时消耗qmolD，v正不一定等于v逆

不一定平衡

单位时间内同一物质断裂的化学键与生成的化学键的物质的量相等

平衡

续表

项目

mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）

是否达到平衡

压强

m＋n≠p＋q时，总压强一定（其他条件一定）

平衡

m＋n＝p＋q时，总压强一定（其他条件一定）

不一定平衡

混合气

体的平

均相对

分子质

量（

r）

r一定，当m＋n≠p＋q时

平衡

r一定，当m＋n＝p＋q时

不一定平衡

温度

任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时（其他条件不变）

平衡

气体密度（ρ）

密度一定

不一定平衡

其他

如体系（反应前后颜色有改变）颜色不再变化

平衡

命题法2　化学平衡常数及转化率的相关应用

典例2　　在10L恒容密闭容器中充入X（g）和Y（g），发生反应X（g）＋Y（g）M（g）＋N（g），所得实验数据如下表：

实验编号

温度/℃

起始时物质

的量/mol

平衡时物质

的量/mol

n（X）

n（Y）

n（M）

①

700

0.40

0.10

0.090

②

800

0.10

0.40

0.080

③

800

0.20

0.30

a

④

900

0.10

0.15

b

下列说法正确的是（　　）

A．实验①中，若5min时测得n（M）＝0.050mol，则0至5min时间内，用N表示的平均反应速率v（N）＝1.0×10－2mol/（L·min）

B．实验②中，该反应的平衡常数K＝2.0

C．实验③中，达到平衡时，X的转化率为60%

D．实验④中，达到平衡时，b>0.060

[解析]　A项，0至5min内，v（M）＝

＝1×10－3mol/（L·min），v（N）＝v（M）＝1×10－3mol/（L·min），A项错误；B项，根据“三段式”：

　　　　　　X（g）　＋　Y（g）M（g）＋N（g）

初始（mol/L）0.0100.04000

转化（mol/L）0.0080.0080.0080.008

平衡（mol/L）0.0020.0320.0080.008

K＝

＝1，B项错误；

实验③，根据“三段式”得：

　　　　　　X（g）　＋　Y（g）　　M（g）＋N（g）

初始（mol/L）0.0200.03000

转化（mol/L）xxxx

平衡（mol/L）0.020－x0.030－xxx

根据温度不变，K不变可得

＝1，x＝0.012

X的转化率＝

×100%＝60%，C项正确；

由实验①②中数据可知该反应为放热反应，900℃时的平衡常数应小于800℃时的平衡常数，假设实验④中K＝1，则

＝1

b＝0.06

综上所述，900℃达到平衡时b<0.06，D错误。

[答案]　C

【解题法】　化学平衡常数和转化率的应用总结

（1）化学平衡常数的应用

①判断平衡移动的方向

对于可逆反应：

mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），在任意状态下，生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用浓度商Qc＝

表示，则：

Qc

②判断反应进行的程度

K值

正反应进行的程度

平衡时生成物浓度

平衡时反应物浓度

反应物转化率

越大

越大

越大

越小

越高

越小

越小

越小

越大

越低

　　③判断可逆反应的热效应

升高温度，若K值增大，则正反应为吸热反应；若K值减小，则正反应为放热反应。

④计算平衡体系中的相关“量”

根据相同温度下，同一反应的平衡常数不变，计算反应物或生成物的浓度、转化率等。

⑤书写化学平衡表达式

不能把反应体系中固体、纯液体及稀溶液中水的浓度写入平衡常数表达式中。

但非水溶液中发生的反应，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写入平衡常数表达式中。

如C2H5OH（l）＋CH3COOH（l）CH3COOC2H5（l）＋H2O（l）

K＝

⑥推导平衡常数间的关系

对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即：

K正＝

；若化学方程式中的化学计量数等倍扩大n倍，则K2＝K

；若化学计量数等倍缩小n倍，则K2＝

；运用盖斯定律，若方程式相加，则K相乘，若方程式相减，则K相除。

（2）转化率的分析与判断

①反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）的转化率分析

a．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。

b．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。

c．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）容器体积，气体反应物的转化率与其化学计量数有关。

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）

命题法3　等效平衡的应用

典例3　　（双选）在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ·mol－1]：

容器

甲

乙

丙

反应物投入量

1molN2、

3molH2

2molNH3

4molNH3

NH3的浓度（mol·L－1）

c1

c2

c3

反应的能量变化

放出akJ

吸收bkJ

吸收ckJ

体系压强（Pa）

p1

p2

p3

反应物转化率

α1

α2

α3

下列说法正确的是（　　）

A．2c1>c3B．a＋b＝92.4

C．2p2

[解析]　本题为等效平衡题目，难度较大，熟知等效平衡的相关知识是解题关键。

A项，甲乙是等效平衡，c1＝c2，运用叠加原理比较乙、丙可得c3>2c2，即c3>2c1；B项，甲反应生成NH3的量加乙反应消耗NH3的量恰好为2mol，a＋b＝92.4；C项，将丙分两步完成，第一步将4molNH3加入2倍体积的容器，达到与乙一样的平衡状态，此时丙的压强p′3等于p2，第二步将丙的体积压缩至一倍体积，在这一时刻，丙的压强p″3＝2p2，增大压强，平衡向右移动，压强减小，最终平衡时，2p2>p3；D项，甲乙为等效平衡，α1＋α2＝1，丙的转化率小于α2，α1＋α3<1。

[答案]　BD

【解题法】　“等效平衡”解题策略

（1）等效平衡的类型及特点

等效类型

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

条件

恒温、恒容

恒温、恒容

恒温、恒压

起始投料

换算为方程式同一边物质，其“量”相同

换算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例

换算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例

对反应的要求

任何有气体参加的可逆反应

反应前后气体体积相等的反应

任何有气体参加的可逆反应

平衡特点

质量分数w%

相同

相同

相同

物质的量浓度c

相同

成比例

相同（气体）

物质的量n

相同

成比例

成比例

质量m

相同

成比例

成比例

分子数N

相同

成比例

成比例

等效情况

完全等效

不完全等效

不完全等效

（2）“中间态”法构建等效平衡

①构建等温等容平衡思维模式

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构建等温等压平衡思维模式（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。

命题法4　化学反应进行的方向的判断

典例4　　已知：

（NH4）2CO3（s）===NH4HCO3（s）＋NH3（g）　ΔH＝＋74.9kJ·mol－l。

下列说法中正确的是（　　）

A．该反应中熵变小于0，焓变大于0

B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行

C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行

D．判断反应能否自发进行需要根据ΔH与ΔS综合考虑

[解析]　该反应的ΔH为正值，ΔH>0，因为反应后有气体生成，反应前为固体，所以混乱度增加，熵变大于0，A错；吸热反应不一定不能自发进行，B错；熵增加的反应不一定能自发进行，C错；判断反应能否自发进行要根据ΔH与ΔS综合分析，D正确。

[答案]　D

【解题法】　化学反应进行方向的判据

在温度、压强一定的条件下，化学反应进行的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，因此，把焓变和熵变判据结合起来组成的复合判据即自由能变化ΔG，更适合于所有过程的判断。

ΔG＝ΔH－TΔS（T为开尔文温度），ΔG的正、负决定着反应的自发与否。

1．羰基硫（COS）可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。

在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：

CO（g）＋H2S（g）COS（g）＋H2（g）K＝0.1

反应前CO物质的量为10mol，平衡后CO物质的量为8mol。

下列说法正确的是（　　）

A．升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应

B．通入CO后，正反应速率逐渐增大

C．反应前H2S物质的量为7mol

D．CO的平衡转化率为80%

答案　C

解析　升高温度，H2S浓度增加，表明平衡逆向移动，该反应的正反应是放热反应，A项错误；通入CO后，正反应速率应该是立即增大，而不是逐渐增大，B项错误；反应前CO为10mol，平衡后CO为8mol，则生成COS、H2均为2mol，消耗H2S也是2mol，设反应前H2S为xmol，则有

＝0.1，解得x＝7，C项正确；CO的平衡转化率＝

×100%＝20%。

2．一定量的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（　　）

A．550℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动

B．650℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%

C．T℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动

D．925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝24.0p总

答案　B

解析　因容器体积可变，故充入惰性气体，体积增大，与反应有关的气体浓度减小，平衡正向移动，A项错误；

C（s）＋CO2（g）2CO（g）

平衡6040

反应2040

故CO2的转化率为20÷（60＋20）×100%＝25.0%，B项正确；由图象可知T℃时，CO和CO2的体积分数相等，故充入等体积的这两种气体，平衡不移动，C项错误；Kp＝p2（CO）/p（CO2）＝（0.96p总）2/（0.04p总）＝23.04p总，D项错误。

3．某温度下，在2L的密闭容器中，加入1molX（g）和2molY（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1molZ（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（　　）

A．m＝2

B．两次平衡的平衡常数相同

C．X与Y的平衡转化率之比为1∶1

D．第二次平衡时，Z的浓度为0.4mol·L－1

答案　D

解析　在原平衡体系中加入1molZ，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变，说明该平衡与原平衡是等效平衡，则化学方程式两边气态物质的化学计量数相等，即m＝2，A项正确；温度不变，平衡常数不变，B项正确；起始时X、Y的物质的量之比等于化学计量数之比，则二者的平衡转化率相等，C项正确；起始时加入1molX和2molY，相当于3molZ，平衡时Z的物质的量为3mol×10%＝0.3mol，在平衡体系中再加入1molZ，相当于起始时共加入4molZ，则新平衡时Z的物质的量为4mol×10%＝0.4mol，其浓度为0.4mol/2L＝0.2mol·L－1，D项错误。

4．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，如图曲线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反应条件改变时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K＝

B．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ΔH<0

答案　A

解析　A选项正确，达平衡时，c（N2）＝c（O2）＝c1mol·L－1，c（NO）＝2（c0－c1）mol·L－1；B选项错误，因反应前后容器体积不变，且反应中无固态（或液态）物质参加或生成，故混合气体的密度始终不变；C选项错误，催化剂只能改变到达平衡的时间，不会破坏平衡，即加入催化剂时氮气的平衡浓度不会改变；D选项错误，对比曲线a和b到达平衡所需时间，可知曲线b对应的条件改变是升高温度，达新平衡时c（N2）减小，则平衡正向移动，故该反应应为吸热反应，即ΔH>0。

5．（双选）一定温度下，在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：

2CH3OH（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g）

容器

编号

温度

（℃）

起始物质的量（mol）

平衡物质的量（mol）

CH3OH（g）

CH3OCH3

（g）

H2O（g）

Ⅰ

387

0.20

0.080

0.080

Ⅱ

387

0.40

Ⅲ

207

0.20

0.090

0.090

下列说法正确的是（　　）

A．该反应的正反应为放热反应

B．达到平衡时，容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小

C．容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长

D．若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH0.15mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol，则反应将向正反应方向进行

答案　AD

解析　由Ⅰ、Ⅲ数据分析可知，降温CH3OH的转化率增大，平衡向正反应方向移动，正反应为放热反应，A项正确；B项，Ⅰ和Ⅱ对比，CH3OH（g）的起始浓度增大一倍，容器体积不变，相当于增大压强，而此反应为反应前后气体分子数不变的反应，增大压强平衡不移动，CH3OH体积分数不变，B项错误；Ⅲ比Ⅰ温度低，反应更慢，到达平衡所需时间更长，C项错误；D项，容器Ⅰ温度为387℃，平衡常数K＝

＝

＝4，而此时浓度商Qc＝

＝

<4，反应向正反应方向进行，D项正确。

6．一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：

MgSO4（s）＋CO（g）MgO（s）＋CO2（g）＋SO2（g）ΔH>0

该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变上图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x的变化趋势合理的是（　　）

选项

x

y

A

温度

容器内混合气体的密度

B

CO的物质的量

CO2与CO的物质的量之比

C

SO2的浓度

平衡常数K

D

MgSO4的质量

（忽略体积）

CO的转化率

答案　A

解析　温度升高，平衡正向移动，混合气体的密度增大，A项正确；增大CO的物质的量，平衡正向移动，但CO2与CO的物质的量之比减小，B项错误；增大SO2的浓度，平衡逆向移动，但平衡常数只与温度有关，温度不变平衡常数K不变，C项错误；增大MgSO4的质量，平衡不移动，CO的转化率不变，D项错误。

7．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

答案　D

解析　对于反应前后气体总体积不变的可逆反应，压强改变平衡不移动，A项错误；催化剂只能改变反应速率，不能使平衡发生移动，B项错误；两种气态物质发生的可逆反应，增大一种物质的浓度，另一种物质的转化率增大，自身的转化率减小，C项错误；降低温度，平衡向放热反应方向移动，D项正确。

8．（双选）一定条件下存在反应：

CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），其正反应放热。

现有三个相同的2L恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1molCO和1molH2O，在Ⅱ中充入1molCO2和1molH2，在Ⅲ中充入2molCO和2molH2O,700℃条件下开始反应。

达到平衡时，下列说法正确的是（　　）