1、第二节 化学平衡状态 化学平衡的移动 考向一 化学平衡状态的判断方法与标志 【通考点融会贯通】判断反应已达平衡状态的标志 例举反应 mA(g)nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡 状态 混合物体系中各成分的量 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 平衡 各物质的质量或各物质的质量分数一定 平衡 各气体的体积或体积分数一定 平衡 总体积、总压强、总物质的量、总浓度一定 不一定平衡 例举反应 mA(g)nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡 状态 正反应速率与逆反应速率的关系 在单位时间内消耗了m mol A,同时生成m mol A,即v正=v逆 平衡 在单位时间内消耗了n mol B
2、,同时消耗了p mol C,即v正=v逆 平衡 例举反应 mA(g)nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡 状态 正反应速率与逆反应速率的关系 v(A)v(B)v(C)v(D)=mnpq,v正不一定等于v逆 不一定平衡 在单位时间内生成n mol B,同时消耗了q mol D,v正不一定等于v逆 不一定平衡 例举反应 mA(g)nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡 状态 压强 若m+np+q,总压强一定(其他条件一定)平衡 若m+n=p+q,总压强一定(其他条件不变)不一定平衡 例举反应 mA(g)nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡 状态 混合气体的平均相对分子质量(Mr)Mr一定
3、,m+np+q 平衡 Mr一定,m+n=p+q 不一定平衡 例举反应 mA(g)nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡 状态 温度 任何化学反应都伴随着能量的变化,当体系温度一定时(其他条件不变)平衡 颜色 颜色不再变化 平衡 体系的 密度()密度一定 不一定平衡 【通考题触类旁通】1.在一定温度下,恒容的密闭容器中,能表示合成氨反 应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态的标志有 ()容器中的压强不再发生变化;H2的生成速率与NH3的消耗速率之比为32;混合气体的平均相对分子质量不变;容器内混合气体的密度不变;NH3的物质的量浓度不再变化;密闭容器中n(N2)n(H2)n(N
4、H3)=132。A.B.C.D.【解析】选C。该反应是气体物质的量变小的反应,压 强不变说明反应达到平衡,正确;H2的生成速率和NH3 的消耗速率都表示的v(逆),错误;反应中混合气体 的总质量不变,若平均相对分子质量不变,说明气体物 质的量不变,反应已达平衡,正确;恒容容器中混合 气体的总质量和体积均无变化,故气体密度始终不变,错误;物质的浓度不变,说明已达平衡,正确;容器 内气体物质的量之比等于化学计量数之比,与是否达到平衡无关,错误。2.(2019定州模拟)一定温度下,容积不变的密闭容 器中,充入一定量HI气体,发生如下可逆反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)H0。下列说法正确的是(
5、)A.若每消耗2n mol HI的同时生成n mol H2,表明该反 应已达平衡 B.容器内的压强不发生变化,表明该反应已达平衡 C.平衡时,其他条件不变,再充入一定量HI,重新达平衡后,I2的百分含量增大 D.平衡时,其他条件不变,升高温度,混合气体的颜色加深 【解析】选D。选项A,任何时刻,每消耗2n mol HI都会生成n mol H2。选项B,温度和容积不变,且气体分子数反应前后相等,所以任何时刻气体的压强都不变。选项C,其他条件不变时,再充入一定量的HI,平衡向着正反应方向移动,I2的物质的量增大,但平衡后其百分含量维持不变。选项D,其他条件不变,升高温度平衡向着生成I2的方向移动,
6、I2的浓度增加,颜色加深。3.(新题预测)用Cl2生产某些含氯有机物时会生成副 产物HCl,利用下列反应可实现氯的循环利用:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)H=-115.6 kJ mol-1。恒温恒容的密闭容器中,充入一定量的反应物 发生上述反应,能充分说明该反应达到化学平衡状态 的是()A.气体的质量不再改变 B.氯化氢的转化率不再改变 C.断开4 mol HCl键的同时生成4 mol HO键 D.n(HCl)n(O2)n(Cl2)n(H2O)=4122【解析】选B。反应物和生成物均为气体,气体的总质 量始终不变,A错误;反应正向进行时,HCl的转化率升 高;反应逆向
7、进行时,HCl的转化率降低,当HCl的转化 率不再改变时,可以说明可逆反应达到平衡状态,B正 确;断开4 mol HCl键和生成4 mol HO键均表示正 反应方向的反应速率,不能据此判断反应是否达到平 衡状态,C错误;达到平衡状态时,各反应物和生成物的 物质的量保持不变,但各物质的物质的量之比不一定等于对应的化学计量数之比,D错误。【加固训练】1.(2019赤峰模拟)一定条件下,在四个恒容密闭容器中分别进行下列反应,其中依据“容器内气体压强不变”可判定该反应达到平衡状态的是()A.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)B.C(s)+CO2(g)2CO(g)C.2HI(g)H2(g)
8、+I2(g)D.FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)【解析】选B。A、C、D选项中,反应前后气体体积均不发生改变,所以在恒容密闭容器中任何状态压强均不发生改变,故只有B正确。2.下列说法中可以证明反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是()A.1个NN键断裂的同时,有1个HH键形成 B.1个NN键断裂的同时,有3个HH键断裂 C.1个NN键断裂的同时,有6个NH键断裂 D.1个NN键断裂的同时,有6个NH键形成【解析】选C。NN、HH键断裂、NH键形成都代表正反应,B、D不能判断反应是否达到平衡,NN键断裂代表正反应,NH键断裂、HH键形成代表逆反应,而且正、逆
9、反应速率符合化学计量数之比,C可以证明该反应已达到平衡状态。3.(2019聊城模拟)在一定温度下,向a L密闭容器中 加入1 mol O2和2 mol NO,发生如下反应:O2(g)+2NO(g)2NO2(g),此反应不一定达平衡的是()A.容器内压强不随时间变化 B.容器内各物质的浓度不随时间变化 C.容器内O2、NO、NO2的浓度之比为122 D.单位时间内生成1 mol O2,同时生成2 mol NO2【解析】选C。A,该反应气体分子数目有变化,当容器内压强不随时间变化时,必达平衡;B必达平衡;C中,其比例是反应方程式中的化学计量数比,不能反映量已固定,所以,不一定是平衡状态;D,O2的
10、生成是逆向反应,生成NO2是正向反应,比例12与化学方程式化学计量数相符,必是平衡状态。考向二 化学平衡的移动与计算 【通考点融会贯通】1.化学平衡移动及转化率变化的实例分析 反应实例2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0,达到平衡后,改变 下列反应条件,相关叙述正确的是()A.加入H2O(g),平衡向左移动 B.加入少量CO,体系压强不变 C.加入少量H2,平衡向右移动 D.加入CO2,混合气体的密度增大 【解析】选D。加入H2O(g)平衡向右移,A项错误;加入CO,容器内混合气体物质的量增大,压强增大,B项错误;加入少量H2,平衡向左移动,C项错误;加入CO2,达新平衡后气体的总质量
11、比原平衡总质量大,由于容器容积不变,故混合气体的密度增大,D项正确。2.(2019保定模拟)可逆反应:3A(g)3B(?)+C(?);H0,随着温度升高,气体平均相对分子质量 有变小趋势,则下列判断正确的是()A.B、C可能都是固体 B.B、C一定都是气体 C.若B为固体,C一定是气体 D.B、C可能都是气体【解析】选D。升高温度,化学平衡向正反应方向移动。若要满足气体平均相对分子质量变小,应该有两种情况:生成物气体的物质的量之和大于3,即B、C都应是气体;生成物气体的物质的量之和等于3,且另有固体或液态物质生成,即C为固体,B为气体。但B,C都是固体不符合;B和C都一定是气体不正确。角度2
12、化学平衡的计算 3.(2019沈阳模拟)在一定条件下,向密闭容器中充 入30 mL CO和20 mL水蒸气,使其反应,当反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)达到平衡时,水蒸气的体积 分数与H2的体积分数相等,则下列叙述错误的是()A.平衡后CO的体积分数为40%B.平衡后CO的转化率为25%C.平衡后水的转化率为50%D.平衡后混合气体的平均相对分子质量为24 【解析】选B。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始:30 20 0 0 变化:x x x x 平衡:30-x 20-x x x 由题意知:20-x=x,故x=10,故平衡后CO的体积分数为:100%=40
13、%,CO的转化率为:100%33.3%,H2O(g)的转化率为:100%=50%,平衡后混 合气体的平均相对分子质量不变,仍为 故选B。30 10501030102030 2820 182450，4.在某温度下,将2 mol A和3 mol B充入一密闭容器 中,发生反应:aA(g)+B(g)C(g)+D(g),5 min后达 平衡,已知各物质的平衡浓度的关系为ca(A)c(B)=c(C)c(D)。若在温度不变的情况下,将容器的体积 扩大为原来的10倍,A的转化率没有发生变化,则B的转 化率为()A.60%B.40%C.24%D.4%【解析】选B。在温度不变的情况下将容器的体积扩 大10倍,A
14、的转化率没有发生改变,说明该反应为反应 前后气体体积不变的反应,所以a=1。B的转化率也没 有发生变化,所以与没有扩大容器体积前一样。设容 器的体积为V,转化的A的物质的量为x,则达到平衡时 A、B、C、D的物质的量分别为2 mol-x、3 mol-x、x、x。根据ca(A)c(B)=c(C)c(D)可知 解得x=1.2 mol,所以B的转化率为 100%=40%,B对。2x3x()()VVVV，2x()V 1.2 mol3 mol【加固训练】1.(2019重庆模拟)对于平衡CO2(g)CO2(aq)H=-19.75 kJmol-1,为增大二氧化碳气体在水中 的溶解度,应采用的方法是()A.升
15、温增压 B.降温减压 C.升温减压 D.降温增压【解析】选D。降温、加压均能使平衡正向移动,促使CO2在水中溶解度增大,D项正确。2.(2019渭南模拟)在恒温时,一固定容积的容器内 发生的反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡时,再向容器 内通入一定量的NO2(g)重新达到平衡后,与第一次平 衡时相比,NO2的体积分数()A.不变 B.增大 C.减小 D.无法判断【解析】选C。恒温、定容平衡后再加入NO2(g),相当于增大了容器的压强,平衡向着生成N2O4的方向移动,体积分数减小。3.(2019铜川模拟)某固定体积的密闭容器中存在化 学平衡;aA(g)bB(g)+cC(g),在温度不变的条
16、件 下,再充入一定量的A物质,重新达到平衡时,下列判断 中正确的是()A.若a=b+c时,B的物质的量分数变大 B.若a=b+c时,B的物质的量分数变小 C.若ab+c时,A的转化率不变 D.若ab+c,当再加入A物质时,平衡正向移动,A的转化率一定增大。考向三 化学平衡图象 【通考点融会贯通】1.化学平衡图象的类型(1)含量-时间-温度(压强)图:常见形式有如下几种。(C%指产物的质量分数;B%指某反应物的质量分数)(2)恒压(温)线:该类图的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(),横坐标为温度(T)或压强(p),常见类型有(如图所示)。(3)其他:如图所示曲线是其他条件不变时,某
17、反应物的最大转化率()与温度(T)的关系曲线,图中标出的1、2、3、4四个点,表示v(正)v(逆)的点是3,表示v(正)T1,正反应是放热反应。图B表示p1c。【通考题触类旁通】角度1 速率时间图象 1.(2019扬州模拟)可逆反应aX(g)+bY(g)cZ(g)在一定温度下的密闭容器内达到平衡后,t0时改变某 一外界条件,化学反应速率(v)时间(t)图象如图。下列说法中正确的是()A.若a+b=c,则t0时只能是增大了容器的压强 B.若a+b=c,则t0时只能是加入了催化剂 C.若a+bc,则t0时只能是增大了容器的压强 D.若a+bc,则t0时只能是加入了催化剂【解析】选D。根据图象可知,
18、改变条件后,正、逆反应速率增大的程度是相同的。若a+b=c,平衡不移动,改变的条件可能是压强或催化剂,A、B项均错误;若a+bc,则改变压强,平衡一定发生移动,C项错误,D项正确。2.(2019南昌模拟)如图为化学反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)H0。在一密闭容器中反应 的vt图。下列叙述不符合如图所给信息的是()A.t1时,向容器中通入一定量的NO气体 B.t1时,缩小容器的体积 C.t1时改变外界单一条件时,该反应的平衡常数不一定减小 D.从t1开始到新的平衡建立的过程中,平衡向逆反应方向移动【解析】选A。读图可知,t1时刻,正、逆反应速率都发生了突变,且都增
19、大,则应该是加压或升高温度,A项错误,B项正确;若增大压强,平衡逆向移动,此时平衡常数K不变;若升高温度,平衡逆向移动,K减小,C项正确;t1时v正P2)下,可逆反应2X(g)2Y(g)+Z(g)中,生成物Z在反应混 合物中的体积分数(Z%)与反应时间(t)的关系有以下 图示,正确的是()【解析】选A。因为P1P2,根据方程式特点可知,加压平衡逆向移动,故Z的体积分数变小,C、D项错误;加压后反应速率增大,缩短了达到平衡的时间,B项错误。4.(2019临沂模拟)对于可逆反应:mA(g)+nB(g)xC(g)H=?,在不同温度及压强(p1,p2)条件下,反应 物A的转化率如下图所示,下列判断正确
20、的是()A.H0,m+nx B.Hx C.H0,m+nx D.H0,m+np2,且在p1时A的转化率较p2时高,说明增大压强,平衡正向移动,故m+nx,C、D项错误;由图b知升高温度时A的转化率减小,即升温平衡逆向移动,故正向反应为放热反应,H0,A项错误,B项正确。角度3 复杂条件下的化学平衡图象 5.(新题预测)对于可逆反应:2A(g)+B(g)xC(g),Hv(逆)【解析】选B。增大压强B的转化率提高,说明x3,可以为1或2,A项错误;b点处于p2压强下的平衡状态,此时A的转化率不变,B项正确;升高温度平衡向左移动,B的转化率应降低,C项错误;在p1压强下,由a点到平衡状态,B的转化率降
21、低,说明平衡向左移动,则v(正)v(逆),D项错误。【加固训练】1.(2019天津模拟)对于mA(s)+nB(g)pC(g);H0的可逆反应,在一定温度下B的百分含量 与压强的关系如图所示,则下列判断正确的是()A.m+np C.x点的状态是v正v逆 D.y点比x点的反应速率慢【解析】选C。读图可知,加压后,B的百分含量变大,则平衡逆向移动,可推知nv逆,C项正确;压强越大,反应速率越快,D项错误。2.(2019赣州模拟)如图是相同条件下做H2O2分解的对比实验时,放出O2的体积随时间的变化关系示意图,a为使用催化剂,b为不使用催化剂,其中正确的图象是()【解析】选A。加入催化剂,反应速率增大
22、,所用的反应时间减少,但是对放出氧气的体积没有影响,A项正确。3.(2019宝鸡模拟)下图表示反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g);H=-92.2 kJmol-1。在某段时间t0t6中 反应速率与反应时间的曲线图,则氨的百分含量最高 的一段时间是()A.t0t1 B.t2t3 C.t3t4 D.t5t6【解析】选A。反应正向进行的程度最大时氨的百分含量最高,观察图象可知,在t1t2及t4t5段内,反应都是逆向进行,A项正确。4.(2019咸阳模拟)如图所示,反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g);HP2)下达到平衡时,混合气中SO3的体积(SO3)随温度变化 的曲线应为()【解析】选C。该反应是气体物质的量变小的放热反应。若压强不变,升高温度,该反应平衡逆向移动,故(SO3)减小,A、B项错误;若温度不变,增大压强平衡正向移动,则(SO3)变大,C项正确。