1、第2节化学平衡状态化学平衡的移动备考要点素养要求1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2.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。3.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域的重要作用。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。能运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
2、化学平衡状态必备知识自主预诊知识梳理一、可逆反应1.定义:在下,既可以向方向进行,同时又可以向方向进行的化学反应。2.特点(1)二同:a.相同条件下;b.正、逆反应可同时进行。(2)一小:反应物与生成物同时存在;任一组分的转化率都(填“大于”或“小于”)100%。3.表示:在方程式中用“”表示。二、化学平衡状态1.定义一定条件下的反应中,当正、逆反应的速率时,反应混合物中各组分的保持不变的状态。2.化学平衡的建立在一定条件下,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:反应开始时反应物浓度最大,v(正)最大,生成物浓度为0,v(逆)为零反应进行时反应物浓度逐渐减小v(正)。生
3、成物浓度由零逐渐增大v(逆)从零达到平衡时v(正)v(逆),反应混合物中各组分的浓度3.平衡特点微点拨(1)可逆反应体系中,反应物不能全部转化为生成物,生成物也不能完全转化为反应物。(2)化学反应达到平衡状态时,各组分的浓度、百分含量保持不变,但不一定相等。自我诊断1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)2H2O2H2+O2为可逆反应。()(2)二次电池的充、放电过程为可逆反应。()(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)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
4、等时,反应达到平衡状态。()(5)在2 L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。()(6)对于反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g),当每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2时,说明反应达到平衡状态。()(7)化学平衡状态指的是反应静止了,不再发生反应了。()(8)对于反应A(g)+B(g)2C(g)+D(g),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。()2.向含有2 mol SO2的容器中通入过量O2发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO
5、3(g)H=-Q kJmol-1(Q0),充分反应后生成SO3的物质的量(填“”或“=”,下同)2 mol ,SO2的物质的量0 ,转化率100%,反应放出的热量Q kJ。关键能力考向突破考向1“极端转化”确定各物质的“量”【典例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0),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 molL-1、0.3 molL-1、0.08 molL-1,则下列判断正确的是()A.c1c2=31B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为23C.X、Y的转化率不相等D.c1的取值范围为0c10.14 molL-1
6、对点演练1在一个密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 molL-1、0.2 molL-1、0.2 molL-1,当反应达到平衡时,可能出现的数据是()A.c(SO3)=0.4 molL-1B.c(SO2)=c(SO3)=0.15 molL-1C.c(SO2)=0.25 molL-1D.c(SO2)+c(SO3)=0.5 molL-1规律小结用极端假设法确定各物质的浓度范围先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
7、始浓度/(molL-1)0.10.30.2改变浓度/(molL-1)0.10.10.2终态浓度/(molL-1)00.20.4假设反应逆向进行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)起始浓度/(molL-1)0.10.30.2改变浓度/(molL-1)0.10.10.2终态浓度/(molL-1)0.20.40平衡体系中各物质的浓度数值范围为0c(X2)0.2molL-1,0.2molL-1c(Y2)0.4molL-1,0c(Z)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。4.影响化学平衡的外界因素若其他条件不变,只改变下列某种条件对化学平衡
8、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方向移动减小反应物浓度或增大生成物浓度向方向移动压强(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的方向移动减小压强向气体分子总数的方向移动反应前后气体体积不变改变压强平衡移动温度升高温度向反应方向移动降低温度向反应方向移动催化剂同等程度改变v(正)、v(逆),平衡不移动5.勒夏特列原理及运用勒夏特列原理:如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强及参加反应的化学物质的浓度),平衡就向着能够这种改变的方向移动。本原理也称化学平衡移动原理。化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变,而
9、不是“消除”外界条件的改变,即“减弱而不抵消”。6.化学平衡中的特殊情况(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时,由于其“浓度”是恒定的,不随其量的增减而变化,故改变这些固体或液体的量,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。(3)充入惰性气体(不参与反应的气体)与平衡移动的关系: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自我诊断1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)平衡时,其他条件不变,分离出固体生成物,v(正)加快。()(2)化
10、学平衡发生移动,速率一定改变。速率改变,化学平衡一定发生移动。()(3)化学平衡正向移动,反应物的转化率不一定增大。()(4)合成氨反应需使用催化剂,说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动。()(5)二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系,加压后颜色加深。()(6)往平衡体系FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl中加入KCl固体,平衡将向逆反应方向移动,溶液颜色将变浅。()(7)对于密闭容器中的可逆反应mX(g)+nY(s)pZ(g)H0,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.在一个密闭容器中充入a mol A和b mol B,发生反应aA(g)
11、+bB(g)cC(g)+dD(g)H0,一段时间后达到平衡,测得各物质的浓度。(1)若体积不变,仅增加c(A),A的转化率将(填“增大”“减小”或“不变”,下同),B的转化率将,达到新平衡时,c(A)将,c(B)将,c(C)将,c(D)将。(2)体积不变,再充入a mol A和b mol B,则平衡移动,达到新平衡时,c(A)将,c(B)将,c(C)将,c(D)将。若a+b=c+d,则A的转化率将;若a+bc+d,则A的转化率将;若a+bc+d,则A的转化率将。(3)升高温度,平衡移动,达到新平衡时,c(A)将,c(B)将,c(C)将,c(D)将,A的转化率将。关键能力考向突破考向1外界条件对
12、化学平衡的影响【典例1】(双选)(2020江苏无锡模拟)将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中,一定条件下,发生如下反应并达到平衡:X(g)+3Y(g)2Z(g)H0,在不改变其他条件的情况下,下列合理的说法是()A.加入催化剂,反应途径将发生改变,H也将随之改变B.升高温度,正、逆反应速率都增大,H2S分解率也增大C.增大压强,平衡向逆反应方向移动,将引起体系温度降低D.若体系恒容,注入一些H2后达新平衡,与原平衡相比H2浓度将减小对点演练2对于一定条件下的可逆反应甲:A(g)+B(g)C(g)H0乙:A(s)+B(g)C(g)H0达到化学平衡后,改变条件,按要求回答下列问题。(1)升温。
13、平衡移动方向(填“向左”“向右”或“不移动”):甲;乙;丙。此时反应体系的温度均比原来(填“高”或“低”)。混合气体的平均相对分子质量变化(填“增大”“减小”或“不变”):甲;乙;丙。(2)加压,使体系体积缩小为原来的12。平衡移动方向(填“向左”“向右”或“不移动”):甲;乙;丙。设压缩之前压强分别为p甲、p乙、p丙,压缩后压强分别为p甲、p乙、p丙,则p甲与p甲,p乙与p乙,p丙与p丙的关系:甲;乙;丙。(3)恒温恒压充入氖气。平衡移动方向(填“向左”“向右”或“不移动”):甲;乙;丙。规律小结分析化学平衡移动的一般思路考向2化学平衡移动图像分析【典例2】工业上利用Ga与NH3在高温条件下
14、合成半导体材料氮化稼(GaN)固体的同时有氢气生成。反应中,每生成3 mol H2时放出30.8 kJ的热量。在恒温恒容密闭体系内进行上述反应,下列有关表达正确的是()A.图像中如果纵坐标为正反应速率,则t时刻改变的条件可以为升温或加压B.图像中纵坐标可以为镓的转化率C.图像中纵坐标可以为化学反应速率D.图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量对点演练3密闭容器中进行的可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下,混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是()A.T1T2,p1c,正反应为吸热反应B.T1T2
15、,p1p2,a+bc,正反应为吸热反应C.T1p2,a+bT2,p1p2,a+bc,正反应为放热反应规律小结化学平衡图像题的解题思路看图像一看面,即纵坐标与横坐标的意义二看线,即线的走向和变化趋势三看点,即起点、折点、交点、终点四看辅助线,如等温线、等压线等五看变化,如浓度变化、温度变化等想规律联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律作判断根据图像中呈现的关系与所学规律相对比,从而得出正确的判断考点三等效平衡必备知识自主预诊知识梳理1.含义在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下,同一可逆反应体系,起始时加入物质的物质的量不同,达到化学平衡时,同种物质的百分含量。2.原理同一可逆反应,在
16、外界条件一定时,不管是从正反应开始,还是从逆反应开始,最后都能达到平衡状态,其中平衡混合物中各成分的百分含量。由于化学平衡状态与有关,而与建立平衡的无关,因而同一可逆反应,从不同的状态开始,只要达到平衡时的条件(温度、浓度、压强等)完全相同,即可形成等效平衡。3.规律对于可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)反应特点a+bc+da+b=c+d条件等温等容等温等压等温等容等温等压起始投料换算为化学方程式同一边物质,其“量”相同换算为化学方程式同一边物质,其“量”比值相同换算为化学方程式同一边物质,其“量”比值相同平衡特点物质的量(n)相同比值相同比值相同比值相同百分含量(w)相同相
17、同相同相同浓度相同相同比值相同相同自我诊断1.对于以下三个反应,从反应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。2.在等温等容条件下,发生可逆反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)H
18、=-Q1 kJmol-1(Q10),起始物质的量如下表所示:序号ABCD2 mol 1 mol 004 mol 2 mol 001 mol 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol01 mol 3 mol 1 mol 003 mol 1 mol(1)上述反应达到平衡时,互为等效平衡的是;相同的量有。(2)达到平衡后,放出的热量为Q2 kJ,吸收的热量为Q3 kJ,则Q1、Q2、Q3的定量关系为。关键能力考向突破考向1恒温恒容条件下的等效平衡【典例1】(2020湖南长郡中学月考)一定温度下,在3个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)达到平衡,下列说
19、法正确的是()容器温度/K物质的起始浓度/(molL-1)物质的平衡浓度/(molL-1)c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)4000.200.1000.0804000.400.200500000.100.025A.该反应的正反应吸热B.达到平衡时,容器中反应物的转化率比容器中的大C.达到平衡时,容器中c(H2)大于容器中c(H2)的两倍D.达到平衡时,容器中的正反应速率比容器中的大对点演练1将4.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2充入体积不变的密闭容器中,在一定条件下发生下述反应:PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)。达到平衡时,PCl5为0.80 mol ,
20、如果此时移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2,在相同温度下再达平衡时PCl5的物质的量是()A.0.8 molB.0.4 molC.小于0.4 molD.大于0.4 mol ,小于0.8 mol对点演练2(2021北京101中上学期第三次统练)在3个体积均为2.0 L的恒容密闭容器中,反应CO2(g)+C(s)2CO(g)H0,分别在一定温度下达到化学平衡状态。下列说法正确的是()容器温度/K起始时物质的量/mol平衡时物质的量/moln(CO2)n(C)n(CO)n(CO)9770.280.5600.49770.560.560x1 250000.56yA.977 K,该反应的
21、化学平衡常数为2 molL-1B.达到平衡时,向容器中增加C的量,平衡正向移动C.达到平衡时,容器中CO2的转化率比容器中的大D.达到平衡时,容器中的CO的转化率大于28.6%方法技巧构建恒温恒容平衡思维模式某些情况下,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。由增大压强时平衡移动的方向分析物质的转化率、百分含量、物质的量浓度、放出或吸收热量的变化情况等。考向2恒温恒压条件下的等效平衡【典例2】恒温恒压下,在一个容积可变的密闭容器中发生反应A(g)+B(g)C(g),若开始时通入1 mol A和1 mol B,达到平衡时生成a mol C。则下列说法错误的是()A.
22、若开始时通入3 mol A和3 mol B,达到平衡时,生成的C的物质的量为3a molB.若开始时通入4 mol A、4 mol B和2 mol C,达到平衡时,B的物质的量一定大于4 molC.若开始时通入2 mol A、2 mol B和1 mol C,达到平衡时,再通入3 mol C,则再次达到平衡后,C的物质的量分数为a2-aD.若在原平衡体系中,再通入1 mol A和1 mol B,混合气体的平均相对分子质量不变对点演练3容积相同的甲、乙两个容器中,分别充有SO2和O2,且两容器中相同物质的物质的量相等,在相同温度下发生反应2SO2+O22SO3并达到平衡。在这个过程中,甲容器保持容
23、积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的转化率为p%,则乙容器中SO2的转化率为()A.等于p%B.大于p%C.小于p%D.无法判断网络构建核心速记1.影响化学平衡移动的3个外界因素(1)浓度;(2)压强;(3)温度。2.判断化学平衡移动的依据是勒夏特列原理。3.解平衡图像题的2个策略(1)“先拐先平数值大”原则:先出现拐点的反应则先达到平衡,其代表的温度越高或压强越大。(2)“定一议二”原则:先确定横坐标(或纵坐标)所表示的数值,再讨论纵坐标(或横坐标)与曲线的关系。第2节化学平衡状态化学平衡的移动考点一可逆反应与化学平衡状态必备知识自主预诊一、1.同一条件正反应逆反应2.(2)小于3
24、.二、1.可逆相等浓度2.逐渐减小逐渐增大=保持不变3.正反应速率逆反应速率质量和浓度自我诊断1.答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2.答案关键能力考向突破典例1DX、Y的平衡浓度之比为13,转化浓度也为13,则c1c2=13,且X、Y的转化率相等,A、C不正确;平衡时Y生成表示逆反应,Z生成表示正反应,且v(Y)生成v(Z)生成=32,B不正确;由可逆反应的特点可知0c10.14molL-1,D正确。对点演练1 C2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)c(某时刻)0.2molL-10.2molL-10.2molL-1c(向右进行完全)00.1molL-10.4molL-1
25、c(向左进行完全)0.4molL-10.3molL-10由于该反应为可逆反应,SO3的浓度一定小于0.4molL-1,故A错误;SO2与SO3浓度不会均为0.15molL-1,故B项错误;由于反应为可逆反应,SO2的浓度一定小于0.4molL-1,则可能为0.25molL-1,故C项正确;根据硫元素守恒,c(SO2)+c(SO3)=0.4molL-1,故D项错误。典例2DH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小直至不变,不正确。对点演练2答案.(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7).(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)考点二化学平衡的
26、移动必备知识自主预诊1.温度压强浓度浓度平衡状态平衡状态3.正反应方向不发生逆反应方向4.正反应逆反应减小增大不吸热放热5.减弱自我诊断1.答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2.答案(1)减小增大增大减小增大增大(2)正向增大增大增大增大不变增大减小(3)正向减小减小增大增大增大关键能力考向突破典例1AC升温,平衡向吸热反应的方向移动,即逆向移动,X的转化率变小,A项正确;压缩体积,增大压强,各组分的浓度均比原平衡的大,故B项错误;增大一种反应物的浓度,能够提高另一种反应物的转化率,而其本身的转化率降低,C项正确;催化剂只能改变反应速率,不影响平衡状态,故各物质的体积分数不变
27、,D项错误。对点演练1 B反应的焓变与反应发生的途径无关,A项错误;温度升高,正、逆反应速率均增大,因正反应是吸热反应,故平衡正向移动,H2S分解率增大,B项正确;正反应是气体体积增大的反应,增大压强平衡逆向移动,逆向反应是放热反应,会使体系温度升高,C项错误;向体系中注入H2,体系将向H2浓度降低的方向移动,但最终H2的浓度较原平衡时增大,D项错误。对点演练2答案(1)向左向左向右高减小减小不变(2)向右不移动不移动p甲p甲2p甲p乙=2p乙p丙=2p丙(3)向左不移动不移动典例2A根据题意分析可得,发生反应的化学方程式为2Ga(s)+2NH3(g)2GaN+3H2(g)Hp1;压强较大(即
28、压强为p2)时对应的w(B)较大,说明增大压强平衡逆向移动,则a+bT2;温度较高(即温度为T1)时对应的w(B)较小,说明升高温度平衡正向移动,故正反应为吸热反应。所以B项正确。考点三等效平衡必备知识自主预诊1.相同2.相同条件途径自我诊断1.答案(1)正反应减小增大(2)正反应不变不变(3)正反应增大减小2.答案(1)物质的量、质量、体积、物质的量浓度、组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)(2)Q2+Q3=Q1关键能力考向突破典例1D对比容器和可知两者投料量相当,若温度相同,最终会建立等效平衡,但中温度高,平衡时c平(CH3OH)小,说明平衡向逆反应方向移动,即逆反应为吸热反应
29、,则正反应为放热反应,A错误;相对于成比例增加投料量,相当于加压,平衡正向移动,转化率提高,所以平衡时中转化率高,B错误;不考虑温度,中投料量是的两倍,相当于加压,平衡正向移动,所以平衡时中c平(H2)小于中c平(H2)的两倍,再考虑温度,中c平(H2)还会增大,C错误;对比和,若温度相同,两者会建立等效平衡,两容器中反应速率相等,但温度高,速率更快,D正确。对点演练1 C对点演练2 C977K时,容器:CO2(g)+C(s)2CO(g)开始/(molL-1)0.140转化/(molL-1)0.10.2平衡/(molL-1)0.040.2977K时,根据容器中的反应数据,该反应的化学平衡常数为
30、0.2molL-10.2molL-10.04molL-1=1molL-1,故A错误;C是固体,达到平衡时,向容器中增加C的量,平衡不移动,故B错误;容器与容器相比,相当于加压,达到平衡时,容器中CO2的转化率比容器中的大,故C正确;若容器的温度是977K,则容器与容器是等效平衡,平衡时CO的浓度是0.2molL-1,CO的转化率是0.28-0.20.28100%28.6%,升高温度,正向移动,CO浓度增大,容器中的CO的转化率小于28.6%,故D错误。典例2BA项,开始时通入3molA和3molB,由于容器体积膨胀,保持恒压,相当于将三个原平衡时的容器叠加,则平衡时C的物质的量为3amol,正
31、确;B项,无法确定平衡移动的方向,不能确定平衡时B的物质的量一定大于4mol,错误;C项,最终达到平衡时和开始通入1molA和1molB达到的平衡为等效平衡,根据题给数据可算出达到平衡时C的物质的量分数为a2-a,正确;D项,两种情况下属于等效平衡,各气体的比例不变,混合气体的平均相对分子质量不变,正确。对点演练3 B根据题意,甲、乙两容器可设为如图所示装置:。2SO2+O22SO3是一气体总物质的量减少的反应。甲容器保持容积不变,压强变小,乙容器保持压强不变,容积减小,达到平衡状态时转化为状态丙。假设乙中的活塞不移动,由于甲、乙两个容器的容积、温度相同,达到平衡时甲、乙两容器中存在的平衡是等效平衡,其中SO2的转化率也相等。对于乙和丙两个状态,乙中压强小于丙中压强,因此丙中SO2转化率大于乙中SO2转化率。由此可以判断出丙中SO2的转化率也大于甲中SO2的转化率。所以正确答案为B。