化学平衡状态 化学平衡的移动.docx

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化学平衡状态化学平衡的移动

第24讲　化学平衡状态　化学平衡的移动

考纲要求

　1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。

2.掌握化学平衡的特征。

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，能用相关理论解释其一般规律。

4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

考点一　可逆反应与化学平衡建立

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（填“大于”或“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）化学平衡的建立

（3）平衡特点

3．判断化学平衡状态的两种方法

（1）动态标志：

v正＝v逆≠0

①同种物质：

同一物质的生成速率等于消耗速率。

②不同物质：

必须标明是“异向”的反应速率关系。

如aA＋bBcC＋dD，

＝

时，反应达到平衡状态。

（2）静态标志：

各种“量”不变

①各物质的质量、物质的量或浓度不变。

②各物质的百分含量（物质的量分数、质量分数等）不变。

③温度、压强（化学反应方程式两边气体体积不相等）或颜色（某组分有颜色）不变。

总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。

（1）2H2O

2H2↑＋O2↑为可逆反应（×）

（2）二次电池的充、放电为可逆反应（×）

（3）对反应A（g）＋B（g）C（g）＋D（g），压强不随时间而变，说明反应已达平衡状态（×）

（4）对于NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g）反应，当每消耗1molSO3的同时生成1molNO2时，说明反应达到平衡状态（×）

（5）化学平衡状态指的是反应静止了，不再发生反应了（×）

（6）对于A（g）＋B（g）2C（g）＋D（g）反应，当密度保持不变，在恒温恒容或恒温恒压条件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志（×）

（7）恒温恒容下进行的可逆反应：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时，反应达到平衡状态（×）

（8）在2L密闭容器内，800℃时反应2NO（g）＋O2（g）2NO2（g）体系中，当该容器内颜色保持不变时能说明该反应已达到平衡状态（√）

1．向含有2molSO2的容器中通入过量氧气发生2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）　ΔH＝－QkJ·mol－1（Q＞0），充分反应后生成SO3的物质的量______2mol（填“＜”“>”或“＝”，下同），SO2的物质的量______0mol，转化率______100%，反应放出的热量________QkJ。

答案　＜　>　＜　＜

2．一定温度下，反应N2O4（g）2NO2（g）的焓变为ΔH。

现将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________。

答案　①④

解析　ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；该反应是充入1molN2O4，正反应速率应是逐渐减少直至不变，③曲线趋势不正确。

题组一　极端假设，界定范围，突破判断

1．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、0.3mol·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·L－1

C．X2为0.2mol·L－1D．Z为0.4mol·L－1

答案　A

2．（2018·长沙一中月考）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0＜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v生成（Y）∶v生成（Z）应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0＜c1＜0.14mol·L－1。

极端假设法确定各物质浓度范围

上述题目1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：

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）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）。

题组二　化学平衡状态的判断

3．（2017·石家庄高三模拟）对于CO2＋3H2CH3OH＋H2O，下列说法能判断该反应达到平衡状态的是（　　）

A．v（CO2）＝

v（H2）

B．3v逆（H2）＝v正（H2O）

C．v正（H2）＝3v逆（CO2）

D．断裂3molH—H键的同时，形成2molO—H键

答案　C

4．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化学计量数之比，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NH2COONH4（s）2NH3（g）＋CO2（g）达到平衡状态的是________。

（6）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）①②③　（6）②④⑦

5．若上述题目中的

（1）～（4）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

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　化学平衡移动

1．化学平衡移动的过程

2．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＜v逆：

平衡向逆反应方向移动。

3．影响化学平衡的因素

（1）若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：

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

向气体分子总数减小的方向移动

减小压强

向气体分子总数增大的方向移动

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

（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。

（3）“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―→

（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（×）

（3）合成氨反应需要使用催化剂，说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动，所以也可以用勒夏特列原理解释使用催化剂的原因（×）

（4）平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，v正减小（×）

（5）C（s）＋CO2（g）2CO（g）　ΔH＞0，其他条件不变时，升高温度，反应速率v（CO2）和CO2的平衡转化率均增大（√）

（6）化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大（√）

（7）往平衡体系FeCl3＋3KSCNFe（SCN）3＋3KCl中加入适量KCl固体，平衡逆向移动，溶液的颜色变浅（×）

（8）对于2NO2（g）N2O4（g）的平衡体系，压缩体积，增大加强，平衡正向移动，混合气体的颜色变浅（×）

根据化学平衡原理解答下列问题：

在体积不变的密闭容器中发生N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ·mol－1，只改变一种外界条件，完成下表：

改变条件

平衡移动方向

氢气的转化率（增大、减小或不变）

氨气的体积分数（增大、减小或不变）

增大氮气的浓度

增大氨气的浓度

升温

充入适量氩气

答案　正向　增大　逆向　减小　增大　逆向　减小　减小　不移动　不变　不变

题组一　选取措施使化学平衡定向移动

1．（2017·南宁高三质检）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．①④⑥C．②③⑤D．③⑤⑥

答案　B

解析　该反应为气体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．（2017·郑州一中检测）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