步步高全国高考化学一轮复习 第7章 化学反应速率和化学平衡 第25讲 化学平衡状态讲义 新人教版Word文档格式.docx

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题组一　极端假设，界定范围，突破判断

1．一定条件下，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0.1mol·

L－1、0.3mol·

L－1、0.08mol·

L－1，则下列判断正确的是（　　）

A．c1∶c2＝3∶1

B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3

C．X、Y的转化率不相等

D．c1的取值范围为0mol·

L－1<

c1<

0.14mol·

L－1

答案　D

解析　平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，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vY（生成）∶vZ（生成）应为3∶2，B不正确；

由可逆反应的特点可知0<

L－1。

2．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－1、0.2mol·

L－1，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·

L－1B．Y2为0.4mol·

C．X2为0.2mol·

L－1D．Z为0.4mol·

答案　A

题组二　审准题干，关注特点，判断标志

3．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：

①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于系数之比，⑦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________。

（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A（s）＋2B（g）C（g）＋D（g）达到平衡状态的是________。

（6）能说明NH2COONH4（s）2NH3（g）＋CO2（g）达到平衡状态的是________。

（7）能说明5CO（g）＋I2O5（s）5CO2（g）＋I2（s）达到平衡状态的是________。

答案　

（1）①③④⑦　

（2）⑤⑦　（3）①③④⑤⑦

（4）①②③④⑦　（5）②④⑦　（6）①②③　（7）②④⑦

4．若上述题目改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？

答案　

（1）②③④⑦　

（2）⑤⑦　（3）②③④⑤⑦　（4）②③④⑦　（5）②④⑦　（6）②③　（7）②④⑦

1．极端假设法确定各物质浓度范围

上述题目2可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（mol·

L－1）0.10.30.2

改变浓度（mol·

L－1）0.10.10.2

终态浓度（mol·

L－1）00.20.4

假设反应逆向进行到底：

L－1）0.20.40

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）。

2．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，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

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）。

④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。

考点二　借助速率—时间图像，判断化学平衡移动

1．概念

可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件（如温度、压强、浓度等）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。

这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程，叫做化学平衡的移动。

2．过程

3．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。

4.借助图像，分析影响化学平衡的因素

（1）影响化学平衡的因素

若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：

因素

任何反应

可逆反应

平衡移动方向

浓度

增大c（反应物），v加快；

减少c（反应物），v减慢。

说明：

（1）是c（反应物）而不是c（生成物）；

（2）纯固体、纯液体的浓度视为定值

增大c（反应物），v正立即增大，随后减小，v逆瞬时不变，随后增大，直至v正＝v逆。

对可逆反应，其他条件相同的情况下，v正取决于反应物浓度，v逆取决于生成物浓度，因为生成物即为逆反应的反应物。

例：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），v正＝kc2（SO2）·

c（O2），v逆＝k′c2（SO3）（k，k′为常数，与催化剂等其他因素相关）

压强

对有气体参与的反应，缩小容器体积，压强增大，v加快；

扩大容器体积，压强减小，v减慢。

（1）压强对v的影响，本质是对c（反应物）的影响，即p变化⇒c（反应物）变化⇒v变化。

（2）无气体参与的反应，压强变化对它们的浓度几乎无影响，可以认为v不变

对于有气体参加的可逆反应，增大压强，v正、v逆均增大；

减小压强，v正、v逆均减小。

（1）压缩体积，压强增大，所有气体浓度均增大，v正、v逆均增大，一般气体系数和大的一方增大得快；

同理，扩大体积，压强减小，v正、v逆均减小，气体系数和大的一方减小得快。

（2）对于气体反应体系，有以下几种情况。

①恒温时：

增大压强

体积缩小引起浓度增大

反应速率加快。

②恒温恒容时：

a.充入气体反应物

浓度增大

速率加快；

b.充入惰性气体

总压增大，但各气体分压不变，即各物质的浓度不变，反应速率不变。

③恒温恒压时：

充入惰性气体

体积增大

各反应物浓度减小

反应速率减慢。

其中，把与化学反应体系中各成分均不起反应的气体统称为惰性气体

mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）

温度

升高温度，v加快，降低温度，v减慢。

温度升高10℃，速率加快2～4倍

升高温度，v正、v逆均增大，吸热方向变化大；

降低温度，v正、v逆均减小，吸热方向变化大

催化剂

正催化剂加快反应速率；

负催化剂减缓反应速率

催化剂同等程度地改变可逆反应的正逆反应速率

（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。

（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（×

2．对于一定条件下的可逆反应

甲：

A（g）＋B（g）C（g）　ΔH＜0

乙：

A（s）＋B（g）C（g）　ΔH＜0

丙：

A（g）＋B（g）2C（g）　ΔH＞0

达到化学平衡后，改变条件，按要求回答下列问题：

（1）升温，平衡移动方向分别为（填“向左”、“向右”或“不移动”）

甲________；

乙________；

丙________。

此时反应体系的温度均比原来____（填“高”或“低”）

混合气体的平均相对分子质量变化分别为（填“增大”、“减小”或“不变”）

答案　向左　向左　向右　高　减小　减小　不变

（2）加压，使体系体积缩小为原来的

①平衡移动方向（填“向左”、“向右”或“不移动”）

②设压缩之前压强分别为p甲、p乙、p丙，压缩后压强分别为p

、p

，则p甲与p

，p乙与p

，p丙与p

的关系分别为

③混合气体的平均相对分子质量变化分别为（填“增大”、“减小”或“不变”）

答案　①向右　不移动　不移动　②p甲＜p

＜2p甲　p

＝2p乙　p

＝2p丙　③增大　不变　不变

3．已知一定条件下合成氨反应：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ·

mol－1，在反应过程中，反应速率的变化如图所示，请根据速率的变化回答采取的措施。

t1____________；

t2______________；

t3______________；

t4____________。

答案　增大c（N2）或c（H2）　加入催化剂　降低温度　增大压强

题组一　选取措施使化学平衡定向移动

1．COCl2（g）CO（g）＋Cl2（g）　ΔH>

0，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．①④⑥

C．②③⑤D．③⑤⑥

答案　B

解析　该反应为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．某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH<

0的正、逆反应速率的影响如图所示：

（1）加催化剂对反应速率影响的图像是________（填序号，下同），平衡________移动。

（2）升高温度对反应速率影响的图像是__________，平衡向________方向移动。

（3）增大反应容器体积对反应速率影响的图像是________，平衡向________方向移动。

（4）增大O2的浓度对反应速率影响的图像是__________，平衡向________方向移动。

答案　

（1）C　不　

（2）A　逆反应　（3）D　逆反应

（4）B　正反应

解析　

（1）加入催化剂，正、逆反应速率均增大，图像上应该出现“断点”，且应在原平衡的反应速率之上；

催化剂使正、逆反应速率增大的倍数相同，则改变条件后的速率线应该平行于横坐标轴，图像为C。

（2）升高温度，正、逆反应速率均增大，图像上应该出现“断点”且应在原平衡的反应速率之上。

因题给反应的正反应放热，升温平衡逆向移动，所以v正′<

v逆′，图像为A。

（3）增大反应容器体积即减小压强，正、逆反应速率均减小，图像上应该出现“断点”且应在原平衡的反应速率之下。

因减小压强平衡逆向移动，所以v正′<

v逆′，图像为D。

（4）增大O2的浓度，正反应速率会“突然增大”，图像上出现“断点”且应在原平衡的反应速率之上，但逆反应速率应该在原来的基础上逐渐增大，图像为B。

题组二　条件改变时化学平衡移动结果的判断

3．一定条件下，向一容积固定的密闭容器中通入2molSO2和1molO2，发生2SO2＋O22SO3　ΔH<

0，一段时间后达到平衡，SO2、O2、SO3的物质的量分别为amol、bmol、cmol，按要求回答下列问题。

（1）平衡后，通入2molSO2，则SO2的转化率________，O2的转化率________。

（填“增大”、“减小”或“不变”，下同）

（2）平衡后，通入2molSO2,1molO2，则SO2的转化率________，O2的转化率________，SO2的百分含量________，O2的百分含量__________，SO3的百分含量__________。

（3）平衡后，通入amolSO2，bmolO2，cmolSO3，则SO2的转化率________，O2的转化率________，SO2的百分含量________，O2的百分含量________，SO3的百分含量________。

（4）平衡后，通入2molSO3，则平衡向________（填“正反应”或“逆反应”）移动，SO2的百分含量________，O2的百分含量________，SO3的百分含量________。

（5）平衡后，升温，则SO2转化率________，O2的转化率________，SO2的百分含量________，O2的百分含量________，SO3的百分含量________。

答案　

（1）减小　增大　

（2）增大　增大　减小　减小　增大　（3）增大　增大　减小　减小　增大　（4）逆反应　减小　减小　增大　（5）减小　减小　增大　增大　减小

4．对于以下三个反应，从正反开始进行达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。

（1）PCl5（g）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

5．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）　ΔH＜0。

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（　　）

改变条件

新平衡与原平衡比较

A

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H2

H2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

解析　A项，正反应是体积减小的反应，依据勒夏特列原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，A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，B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，C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，D不正确，答案选B。

6．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：

c（Y）/mol·

L－1温度/℃气体体积/L

1

2

4

100

1.00

0.75

0.53

200

1.20

0.90

0.63

300

1.30

0.70

下列说法正确的是（　　）

A．m>

n

B．Q<

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·

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，m<

n，A项错误，C项正确；

体积不变时，温度越高，Y的物质的量浓度越大，说明升高温度，平衡向生成Y的方向移动，则Q>

0，B、D项错误。

2．压强的影响实质是浓度的影响，所以只有当这些“改变”造成浓度改变时，平衡才有可能移动。

3．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℃<

T<

80℃；

③若对体系N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）加压，例如从30MPa加压到60MPa，化学平衡向气体分子数减小的方向移动，达到新的平衡时30MPa<

p<

60MPa。

4．我们在分析化学平衡移动对颜色、压强、浓度等变化时，有时我们可以给自己建立一个平台，“假设平衡不移动”，然后在此平台的基础上进行分析、比较，就容易得到正确答案。

5．判断转化率的变化时，不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来，要视具体情况而定。

判断平衡转化率变化的两个类型

反应类型

条件的改变

反应物转化率的变化

有多种反应物的可逆反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）

恒容时只增加反应物A的用量

反应物A的转化率减小，反应物B的转化率增大

同等倍数地增大反应物A、B的量

恒温恒压条件下

反应物转化率不变

恒温恒容条件下

m＋n>

p＋q

反应物A和B的转化率均增大

m＋n<

p＋q

反应物A和B的转化率均减小

m＋n＝p＋q

反应物A和B的转化率均不变

只有一种反应物的可逆反应mA（g）nB（g）＋pC（g）

增加反应物A的用量

m>

n＋p

反应物A的转化率增大

m<

反应物A的转化率减小

m＝n＋p

反应物A的转化率不变

考点三　等效平衡

1．含义

在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压），对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同。

2．原理

同一可逆反应，当外界条件一定时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，最后都能达到平衡状态。

其中平衡混合物中各物质的含量相同。

由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。

因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件（温度、浓度、压强等）完全相同，则可形成等效平衡。

3．规律

等效类型

①

②

③

条件

恒温、恒容

恒温、恒压

反应的特点

任何可逆反应

反应前后气体分子数相等

起始投料

换算为化学方程式同一边物质，其“量”相同

换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例

平衡特点

质量分数（w%）

相同

浓度（c）

成比例

相同（气体）

物质的量（n）

1．在恒温恒容条件下，可逆反应：

2A（g）＋B（g）3C（g）＋D（g）　ΔH＝－Q1kJ·

mol－1（Q1>

0），起始物质的量如下表所示：

序号

2mol

1mol

4mol

0.5mol

1.5mol

④

3mol

⑤

（1）上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？

达到平衡后，哪些量相同？

（2）达到平衡后，①放出的热量为Q2kJ，⑤吸收的热量为Q3kJ，则Q1、Q2、Q3的定量关系为________________。

答案　

（1）①③⑤互为等效平衡。

表现在达到平衡后物质的量、质量、体积、物质的量浓度、各组分百分含量（物质的量分数、质量分数、体积分数）相同。

（2）Q2＋Q3＝Q1

2．在恒温恒容条件下，可逆反应：

2A（g）＋B（g）3C（g）＋D（s）起始物质的量如下表所示：

上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？

答案　①②③⑤互为等效平衡。

表现在达到平衡后各组分百分含量（物质的量分数、质量分数、体积分数）相同。

3．在恒温恒压条件下，可逆反应2A（g）＋B（g）3C（g）＋D（g）起始物质的量如下表所示：

（1）上述反应达到平衡