优化方案教师用书届高考化学一轮复习第七章第二讲化学平衡状态.docx

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优化方案教师用书届高考化学一轮复习第七章第二讲化学平衡状态

第二讲　化学平衡状态

[考纲展示]

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，认识并能用相关理论解释其一般规律。

考点一　可逆反应　化学平衡状态

一、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：

①相同条件下；②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

在方程式中反应符号用“”表示。

二、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

名师点拨

（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。

（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。

（4）化学反应达平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等。

　（2015·最新调研）反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）在恒温恒容密闭容器中进行，下列可作为判断其达到平衡状态的标志的是（　　）

①SO2和SO3的浓度相等　②SO2的质量分数保持不变　③容器中气体的压强保持不变　④SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等　⑤容器中混合气体的密度保持不变　⑥容器中气体的平均摩尔质量保持不变　⑦2v正（SO2）＝v逆（O2）　⑧单位时间内生成nmolO2的同时消耗2nmolSO3

A．①②④⑤　　　　　　B．②③⑦⑧

C．②③⑤⑥D．②③⑥

[解析]　判断一个化学反应达到平衡状态依据的原则是“变量不变达平衡”。

①反应物和生成物的浓度不变时达到平衡状态，而不是浓度相等，错误；②SO2的质量分数是变量，不变时达到平衡状态，正确；③反应在恒容密闭容器中进行，且该反应是反应前后气体分子数发生变化的反应，故容器中气体的压强是变量，当压强不变时达到平衡状态，正确；④SO3的生成速率与SO2的消耗速率是同一个方向，一定相等，错误；⑤容器的容积固定，气体的质量固定，混合气体的密度是定量，错误；⑥因为反应前后气体的物质的量发生的变化，而气体总质量不变，因此当容器内气体的平均摩尔质量保持不变时，一定达到平衡状态，正确；⑦正确的关系式为v正（SO2）＝2v逆（O2），错误；⑧单位时间内生成nmolO2的同时消耗2nmolSO3，这个关系一直存在，错误。

[答案]　D

（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消耗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，不能作为是否达到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表示的正、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。

如在恒容密闭容器中，容器内的压强不再变化时，对于气体体积变化的反应是平衡状态，但对于气体体积不变的反应不一定是平衡状态。

　1.（2015·湖北荆门高三检测）H2（g）＋I2（g）2HI（g）已经达到平衡状态的标志是（　　）

①c（H2）＝c（I2）＝c（HI）

②c（H2）∶c（I2）∶c（HI）＝1∶1∶2

③c（H2）、c（I2）、c（HI）不再随时间而改变

④单位时间内生成nmolH2的同时生成2nmolHI

⑤单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolI2

⑥反应速率v（H2）＝v（I2）＝1/2v（HI）

⑦一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂

⑧温度和体积一定时，容器内压强不再变化

⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化

⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化

⑪条件一定，混合气体的平均摩尔质量不再变化

A．②③⑤⑧⑨⑩⑪

B．①③⑥⑦⑩

C．③④⑦⑨

D．③⑥⑨⑪

解析：

选C。

①②的浓度与起始时投入物质的量有关，故不正确；③浓度不变，说明已达到平衡状态，正确；④体现v（正）＝v（逆），正确；⑤未体现v（正）＝v（逆），不正确；⑥反应速率始终为v（H2）＝v（I2）＝1/2v（HI），不正确；⑦体现v（正）＝v（逆），正确；⑧压强始终相等，不正确；⑨颜色不变化，说明c（I2）不变，正确；温度、压强一定时，体积也不变，密度是常数，不正确；⑪反应前后物质的总物质的量相等，总质量相等，则M＝是常数，故不正确。

故应选③④⑦⑨。

题组一　可逆反应的考查

1．（教材改编）

（1）Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O是可逆反应吗？

（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？

答案：

（1）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）不会。

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。

2．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且都等于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

答案：

A

题组二　化学平衡状态的判断

3．（双选）一定条件下，在密闭恒容的容器中，发生反应：

3SiCl4（g）＋2N2（g）＋6H2（g）Si3N4（s）＋12HCl（g）　ΔH<0，能表示该反应达到平衡状态的是（　　）

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AC。

利用化学反应速率之比等于化学方程式计量系数之比可知A项叙述表示v正＝v逆，表示反应达到平衡状态；B项均表示正反应，无论反应是否处于平衡状态都成立；D项表示的浓度关系与是否平衡无关；混合气体密度不变说明容器中气体质量不变，而平衡移动则气体质量改变，所以C项表示达到平衡状态。

4．（2015·河北衡水模拟）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：

选B。

因为m＋n与p＋q的关系不确定，故无法确定该反应是否是体积改变的反应，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，当温度不变时达到平衡状态；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。

反思归纳

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。

考点二　化学平衡的移动

一、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。

二、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。

三、“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

名师点拨

（1）化学平衡发生移动的实质是正、逆反应速率不相等。

正、逆反应速率发生变化，平衡不一定移动。

例如：

使用催化剂，正、逆反应速率均增加，但是增加后的速率仍然相等，所以平衡不发生移动。

（2）外界条件改变时，化学平衡发生移动，最终结果只能“减弱”条件的改变，但不能“消除”条件的改变。

　（2014·高考海南卷）（双选）将BaO2放入密闭真空容器中，反应2BaO2（s）2BaO（s）＋O2（g）达到平衡，保持温度不变，缩小容器容积，体系重新达到平衡，下列说法正确的是（　　）

A．平衡常数减小B．BaO量不变

C．氧气压强不变D．BaO2量增加

[解析]　解答本题，首先看清楚本题是可逆反应，物质的存在状态、正反应是体积扩大还是体积缩小的反应，反应热如何。

然后还要掌握化学平衡常数的影响因素、压强改变对平衡的移动的影响、物质的量的变化情况等。

再对选项中的问题做一一剖析。

A.平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数就不变，错误；B.该反应的正反应是气体体积增大的反应，保持温度不变，缩小容器容积，也就增大了压强，根据平衡移动原理，化学平衡向气体体积减小的方向移动，即向逆反应方向移动，所以BaO量减小，错误；C.由于温度不变，化学平衡常数就不变，其数值就等于氧气的浓度，浓度不变，因此压强不变，正确；D.缩小容器容积，平衡逆向移动，所以体系重新达到平衡时BaO2量增加，正确。

[答案]　CD

（1）分析化学平衡移动的一般思路

（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。

例如：

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℃

　　　　　　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