724化学平衡状态.docx
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724化学平衡状态
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。
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
深度思考
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）2H2O
2H2↑＋O2↑为可逆反应（）
（2）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（）
（3）化学反应达到化学平衡状态时正、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）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（）
2．向含有2mol的SO2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。
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0＜c1＜0.14mol·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、0.3mol·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
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：
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 审准题干，关注特点，判断标志
3．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
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。
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？
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―→
深度思考
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
（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正减慢（）
（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（（）
2．化学平衡向正反方向移动，反应物的转化率一定增大吗？
（举列说明）
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。
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
2．（2016·长春质检）用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。
新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。
（1）实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl～T曲线如下图：
则总反应的ΔH0（填“＞”、“＝”或“＜”）；A、B两点的平衡常数K（A）与K（B）中较大的是。
（2）在上述实验中若压缩体积使压强增大，请在上图画出相应αHCl～T曲线的示意图，并简要说明理由：
。
（3）下列措施中，有利于提高αHCl的有。
A．增大n（HCl）B．增大n（O2）
C．使用更好的催化剂D．移去H2O
答案
（1）＜ K（A）
（2）见下图
温度相同的条件下，增大压强，平衡右移，αHCl增大，因此曲线应在原曲线上方 （3）BD
题组二 条件改变时对化学平衡移动结果的判断
3．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（ ）
选项
改变条件
新平衡与原平衡比较
A
增大压强
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
4．乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：
工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气（原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9），控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。
在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性（指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数）示意图如下：
（1）掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实：
。
（2）控制反应温度为600℃的理由是。
5．在压强为0.1MPa、温度为300℃条件下，amolCO与3amolH2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇：
CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g） ΔH＜0。
（1）平衡后将容器的容积压缩到原来的一半，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是（填字母）。
A．c（H2）减小
B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．反应物转化率增大
D．重新平衡
减小
（2）若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是（填字母）。
A．升高温度
B．将CH3OH从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大
平衡转化率的分析与判断方法
（1）反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）的转化率分析
①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。
②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。
③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化学计量数有关。
同倍增大c（A）和c（B）
（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）
考点三 应用“等效平衡”判断平衡移动的结果
1．等效平衡的含义
在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（质量分数、物质的量分数、体积分数等）均相同。
2．等效平衡的判断方法
（1）恒温、恒容条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：
极值等量即等效。
例如：
2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）
①2mol1mol0
②002mol
③0.5mol0.25mol1.5mol
④amolbmolcmol
上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则SO2均为2mol，O2均为1mol，三者建立的平衡状态完全相同。
④中a、b、c三者的关系满足：
c＋a＝2，
＋b＝1，即与上述平衡等效。
（2）恒温、恒压条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：
极值等比即等效。
例如：
2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）
①2mol3mol0
②1mol3.5mol2mol
③amolbmolcmol
按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则①②中
＝
，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系满足：
＝
，即与①②平衡等效。
（3）恒温条件下反应前后体积不变的反应
判断方法：
无论是恒温、恒容，还是恒温、恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。
例如：
H2（g）＋I2（g）2HI（g）
①1mol1mol0
②2mol2mol1mol
③amolbmolcmol
①②两种情况下，n（H2）∶n（I2）＝1∶1，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系满足
∶
＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。
3．虚拟“中间态”法构建等效平衡
（1）构建恒温恒容平衡思维模式
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）构建恒温恒压平衡思维模式（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。
深度思考
对于以下三个反应，从反开始进行到达到平衡后，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。
（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。
（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。
1．已知N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH＝－92.3kJ·mol－1，在一定温度和催化剂的条件下，向一密闭容器中，通入1molN2和3molH2，达到平衡状态Ⅰ；相同条件下，向另一体积相同的密闭容器中通入0.9molN2、2.7molH2和0.2molNH3，达到平衡状态Ⅱ，则下列说法正确的是（ ）
A．两个平衡状态的平衡常数的关系：
KⅠ＜KⅡ
B．H2的百分含量相同
C．N2的转化率：
平衡Ⅰ＜平衡Ⅱ
D．反应放出的热量：
QⅠ＝QⅡ＜92.3kJ
2．一定温度下，在3个容积均为1.0L的恒容密闭容器中反应2H2（g）＋CO（g）CH3OH（g）达到平衡，下列说法正确的是（ ）
容器
温度/K
物质的起始浓度/mol·L－1
物质的平衡浓度/mol·L－1
c（H2）
c（CO）
c（CH3OH）
c（CH3OH）
Ⅰ
400
0.20
0.10
0
0.080
Ⅱ
400
0.40
0.20
0
Ⅲ
500
0
0
0.10
0.025
A.该反应的正反应吸热
B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大
C．达到平衡时，容器Ⅱ中c（H2）大于容器Ⅲ中c（H2）的两倍
D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大
3．有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。
一定温度下，在甲中加入2molN2、3molH2，反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）达到平衡时生成NH3的物质的量为mmol。
（1）相同温度下，在乙中加入4molN2、6molH2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为mol（从下列各项中选择，只填字母，下同）；若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为mol。
A．小于mB．等于m
C．在m～2m之间D．等于2m
E．大于2m
（2）相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入1molNH3，要使乙中反应达到平衡时，各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入molN2和
molH2。
分析等效平衡问题的关系有：
①看清楚条件是恒温恒容还是恒温恒压；②分析要形成等效平衡，是必须各物质的量与原平衡完全相同还是只要成比例即可；③分析对于不能构成等效平衡的情况，平衡是向正反应方向移动了，还是向逆反应方向移动了。
在分析中，将生成物（或反应物）按“一边倒”的原则全部转化为反应物（或生成物）是非常必要、有效的。
1．（2016·海南，11改编）由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．由X→Y反应的ΔH＝E5－E2
B．由X→Z反应的ΔH＞0
C．降低压强有利于提高Y的产率
D．升高温度有利于提高Z的产率
2．[2016·天津理综，10（3）]在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：
MHx（s）＋yH2（g）MHx＋2y（s） ΔH＜0达到化学平衡。
下列有关叙述正确的是。
a．容器内气体压强保持不变
b．吸收ymolH2只需1molMHx
c．若降温，该反应的平衡常数增大
d．若向容器内通入少量氢气，则v（放氢）>v（吸氢）
3．[2014·新课标全国卷Ⅰ，28（3）②③]乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。
下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系（其中nH2O∶nC2H4＝1∶1）。
②图中压强（p1、p2、p3、p4）的大小顺序为，理由是
。
③气相直接水合法常用的工艺条件为磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290℃、压强6.9MPa，nH2O∶nC2H4＝0.6∶1，乙烯的转化率为5%，若要进一步提高乙烯转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有、。
4．[2016·全国卷Ⅱ，27
（1）
（2）]丙烯腈（CH2===CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛（CH2===CHCHO）和乙腈（CH3CN）等。
回答下列问题：
（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：
①C3H6（g）＋NH3（g）＋
O2（g）===C3H3N（g）＋3H2O（g） ΔH＝－515kJ·mol－1
②C3H6（g）＋O2（g）===C3H4O（g）＋H2O（g） ΔH＝－353kJ·mol－1
两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是
；
有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是
；
提高丙烯腈反应选择性的关键因素是
。
（2）图（a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃，低于460℃时，丙烯腈的产率（填“是”或“不是”）对应温度下的平衡产率，判断理由是；
高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是（双选，填标号）。
A．催化剂活性降低B．平衡常数变大
C．副反应增多D．反应活化能增大
1．某密闭容器中进行如下反应：
X（g）＋2Y（g）2Z（g），若要使平衡时反应物总物质的量与生成物总物质的量相等，且用X、Y作反应物，则X、Y的初始物质的量之比的范围应满足（ ）
A．1＜
＜3B.
＜
＜
C.
＜
＜4D.
＜
＜
2．（2016·合肥一检）在一定温度下的定容密闭容器中，发生反应：
2NO2（g）N2O4（g）。
当下列所给有关量不再变化时，不能表明该反应已达平衡状态的是（ ）
A．混合气体的压强
B．混合气体的密度
C．混合气体的平均相对分子质量
D.
3．（2016·沈阳期末）CuBr2分解的热化学方程式为2CuBr2（s）===2CuBr（s）＋Br2（g） ΔH＝＋105.4kJ·mol－1，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。
如反应温度不变，将反应体系的体积增加一倍，则p（Br2）的变化范围为（ ）
A．p（Br2）≤4.66×103Pa
B．2.33×103Pa＜p（Br2）≤4.66×103Pa
C．p（Br2）＞2.33×103Pa
D．2.33×103Pa≤p（Br2）≤4.66×103Pa
4．（2016·晋中模拟）在密闭容器中发生下列反应aA（g）cC（g）＋dD（g），反应达到平衡后，将气体体积压缩到原来的一半，当再次达到平衡时，D的浓度为原平衡的1.5倍，下列叙述正确的是（ ）
A．A的转化率变大B．平衡向正反应方向移动
C．D的体积分数变大D．a＜c＋d
5．（2016·安徽淮南四校联考）在密闭容器中进行反应：
X（g）＋3Y（g）2Z（g），有关下列图像的说法不正确的是（ ）
A．依据图a可判断正反应为放热反应
B．在图b中，虚线可表示使用了催化剂
C．若正反应的ΔH＜0，图c可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动
D．由图d中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况，可推知正反应的ΔH>0
6．（2016·吉林省东北师大附中高三第三次摸底）下图是关于反应A2（g）＋3B2（g）2C（g） ΔH＜0的平衡移动图像，影响平衡移动的原因是（ ）
A．升高温度，同时加压
B．降低温度，同时减压
C．增大反应物浓度，同时使用催化剂
D．增大反应物浓度，同时减小生成物浓度
7．（2017·烟台检测）在恒温、恒容下，有反应2A（g）＋2B（g）C（g）＋3D（g），现从两条途径分别建立平衡。
途径Ⅰ：
A、B的起始浓度均为2mol·L－1；途径Ⅱ：
C、D的起始浓度分别为2mol·L－1和6mol·L－1。
以下叙述正确的是（ ）
A．达到平衡时，途径Ⅰ的反应速率等于途径Ⅱ的反应速率
B．达到平衡时，途径Ⅰ所得混合气体的压强等于途径Ⅱ所得混合气体的压强
C．两途径最终达到平衡时，体系内各组分的百分含量相同
D．两途径最终达到平衡时，体系内各组分的百分含量不相同
8．（2016·廊坊期末）某温度下，向2L恒容密闭容器中充入1.0molA和1.0molB，发生反应A（g）＋B（g）C（g）经过一段时间后达到平衡。
反应过程中测定的部分数据见下表：
t/s
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