1、第2讲 化学平衡状态及其移动【2020备考】最新考纲：1.了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程，掌握化学平衡的概念。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。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。核心素养：1.变化观念与平衡思想：知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律：认识化学变化有一定限度，是可以调控的。能多角度、动态地分析化学反应，运用化学反应原理解决实际问题。2.证据推理与模型认知：建立观点、结论和证据之间的逻辑关系：知道可以通过分析、推理等方法认识化学平衡的特征及其影响因素，建立模型。通过运
2、用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。考点一 可逆反应与化学平衡状态(频数：难度：)本考点主要考查：(1)化学平衡状态的特点；(2)化学平衡状态的判断，特别是一些创新性的判断依据是考查重点，复习时加以关注。1.可逆反应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.化学平衡状态(1)概念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，反应物的浓度和生成物的浓度，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。(2)建立过程在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：相等不变以上过程可用下图表示：化学反应的平
3、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)平衡特点可逆v(正)v(逆)浓度或百分含量3.判断化学平衡状态的两种方法这些判据不要死记硬背，在判定时要灵活运用“变量不变原则”：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。速查速测1.(易混点排查)正确的打“”，错误的打“”答案 B3.(思维探究题)通过图像判断反应是否达到平衡是高考命题新方向：答案 A组 基础知识巩固单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2；单位时间内生成n mol O2 的同时生成2n mol NO；用NO2、NO、O2 的物质的量浓度变化
4、表示的反应速率之比为221的状态；混合气体的颜色不再改变的状态；混合气体的密度不再改变的状态；混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A.B.C.D.解析此题列出了判断可逆反应是否达到平衡状态的多种情况，应从平衡状态的两个重要特征上判断：(1)v(正)v(逆)，(2)混合物中各组成成分的百分含量不变。符合特征(1)；表示的都是正反应方向；说明了反应中各物质的转化量的关系；NO2是红棕色气体，颜色不变时说明NO2的浓度保持不变，符合特征(2)；中是恒容条件，始终不变；中说明符合特征(2)。故能说明是否达到平衡状态。答案AA.c1c231B.平衡时，Y和Z的生成速率之比为23C.X、Y的转化率不相
5、等D.c1的取值范围为0c10.14 molL1解析 平衡浓度之比为13，转化浓度亦为13，故c1c213，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32，B不正确；由可逆反应的特点可知0c10.14 molL1。答案D3.(2018湖北宜昌模拟)苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一。在工业上，苯乙烯可由乙苯和CO2催化脱氢制得：在温度为T1时，此反应的平衡常数K0.5。在2 L密闭容器中加入乙苯(g)与CO2，反应到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为1.0 mol，请回答下列问题：(1)该时刻的化学反应_(填“已达到”或“未达到”)
6、平衡状态。(2)下列能说明乙苯与CO2在该条件下反应已达到平衡状态的是_(填字母)。a.v正(CO2)v逆(CO2)b.c(CO2)c(CO)0.5 mol/Lc.混合气体的密度不变d.CO2的体积分数保持不变(3)若将反应改为恒压绝热条件下进行，达到平衡状态时，则乙苯的物质的量浓度_(填字母)。a.大于0.5 mol/L B.小于0.5 mol/Lc.等于0.5 mol/L D.无法确定答案(1)已达到(2)ad(3)d【归纳反思】1.化学平衡状态判断“三关注”(1)关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器；(2)关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；(3)关注特殊情况，
7、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B组 考试能力过关A.0.1 mol X和0.2 mol Y充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3 molB.达到化学平衡状态时，X、Y、Z的浓度不再发生变化C.达到化学平衡状态时，反应放出的总热量可达a kJD.升高反应温度，逆反应速率增大，正反应速率减小解析 选项对化学平衡的逆、等、定、动、变五个特征中四个特征进行了考查。可逆反应具有不彻底性，故A正确；可逆反应达到平衡后，正反应与逆反应速率相等，各个物质的量浓度不再发生改变，故B正确；C易错选，C中反应放出的热量与实际参加反应的量有关，只要实际参与反应的A为1 mol就
8、可以放出热量a kJ，所以C正确；温度升高，无论是放热反应还是吸热反应，正、逆速率都增大，故D错误。答案 D(1)压强不随时间改变(2)气体的密度不随时间改变(3)c(A)不随时间改变(4)单位时间内生成C和D的物质的量相等答案(3)6.(2017全国卷)砷(As)是第四周期A族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：考点二 化学平衡移动(频数：难度：)化学平衡移动是高考重点，主要有以下考查方向：(1)外界条件对平衡的影响判断；(2)化学平衡移动有关图像分析；(3)勒夏特列原理的拓展应用；特别是平衡图像是高考重点，复习时要加以关注
9、。1.化学平衡的移动平衡移动就是由一个“平衡状态不平衡状态新平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，平衡可能发生移动，如下所示：2.化学平衡移动与化学反应速率的关系v正v逆，平衡向移动；v正v逆，反应达到平衡状态，平衡移动；v正v逆，平衡向移动。正反应方向不发生逆反应方向3.外界因素对化学平衡移动的影响(1)一般影响因素分析正逆减小增大不移动吸热放热不能(1)改变固体或纯液体的量，对化学平衡没影响。(2)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。4.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)，平衡将向着能够的方向移动。减
10、弱这种改变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。速查速测1.(易混点排查)正确的打“”，错误的打“”2.教材实验探究与考题印证A组 基础知识巩固A.充入1 mol稀有气体氦(He)，平衡将不发生移动B.充入A、B、C各1 mol，平衡将向正反应方向移动C.将A、B、C各物质的物质的量都减半，C的百分含量不变D.加入正催化剂，正、逆反应速率均加快，平衡向逆反应方向移动解析 保持温度和压强不变的条件下，充入1 mol 稀有气体氦(He)，容器的容积变大，平衡正向移动，A错误。充入A、B、C各1 mol，相当于
11、先充入A、B、C分别为1 mol、0.5 mol、1 mol，根据等效平衡，此时平衡不移动，后又充入0.5 mol B，平衡逆向移动，B错误。将A、B、C各物质的物质的量都减半，根据等效平衡，平衡不移动，C的百分含量不变，C正确。加入正催化剂，正、逆反应速率均加快，但平衡不发生移动，D错误。答案CA.平衡时，I2蒸气的体积分数为25%B.若在1.5 min时降低温度，则反应将向左进行C.平衡后若升高温度，v正增大，v逆减小D.平衡后向容器中加入一定量的H2后，平衡向左移动，H2的体积分数减小答案 A3.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
12、的总反应具有更好的催化活性。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HClT曲线如下图：(1)则总反应的H_0(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HClT曲线的示意图，并简要说明理由：_。(3)下列措施中，有利于提高HCl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，HCl增大，因此曲线应在原曲线上方(3)BD【思维建模】解答化学平衡移动类试题的一般思路B组 考试能力过关A.加入N
13、aOH，可增大乙醇的物质的量B.增大HBr浓度，有利于生成C2H5BrC.若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变D.若起始温度提高至60，可缩短反应达到平衡的时间解析 加入NaOH，c(HBr)减小，平衡向逆反应方向移动，乙醇的物质的量增大，A项正确；增大HBr浓度，平衡向正反应方向移动，有利于生成C2H5Br，B项正确；若反应物按照化学计量数之比加入溶液中，则各物质的平衡转化率相等，故反应物均增大至2 mol，两种反应物平衡转化率之比不变，C项正确；若起始温度提高至60，生成物C2H5Br为气态，能够从反应体系中逸出，导致反应不断向正反应方向进行，因此不能缩短反应达到平衡
14、的时间，D项错误。答案 D5.(2017全国课标)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x_0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是_(填标号)。A.升高温度B.降低温度C.增大压强D.降低压强(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是_。(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成
15、的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 之前随温度升高而增大的原因可能是_、_；590 之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_。解析(1)由盖斯定律可知，式式式，即H1H2H3119 kJ/mol(242 kJ/mol)123 kJ/mol。由a图可以看出，温度相同时，由0.1 MPa变化到x MPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以x的压强更小，x0.1。由于反应为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确、B错误。反应正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误，D正确。(2)反应初期，H2可以活化催化剂，进料气中n(氢气)/n(
16、丁烷)较小，丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯转化率升高；然后进料气中n(氢气)/n(丁烷)增大，原料中过量的H2会使反应平衡逆向移动，所以丁烯产率下降。(3)590 之前，温度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过590 时，由于丁烷高温会裂解生成短链烃类，所以参加反应的丁烷也就相应减少。答案(1)123 小于 AD(2)原料中过量H2会使反应平衡逆向移动，所以丁烯产率下降(3)590 前升高温度，反应平衡正向移动 升高温度时，反应速率加快，单位时间产生丁烯更多 温度高于590 时有更多的C4H10裂解导致产率降低6.(2018课标全国，28改编)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如表所示(t时，N2O5(g)完全分解)：t/min040801602601 3001 700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1答案(1)大于 温度提高，体积不变，总压强增大；NO2二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强增大(2)AC