2.2.1化学平衡状态 导学案 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

【课题与课时】 第二章化学反应速率与化学平衡第二节“化学平衡”，人教版高中化学选择性必修一（2019年版）P32-42（7课时） 【课标要求】1.从可逆反应化学平衡状态的建立过程，认识化学平衡是一种动态平衡，熟知化学平衡状态的特征，建立化学平衡状态判断方法的思维模型。 2.通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的概念，并能分析推测其相关应用，构建化学平衡常数相关计算的思维模型(三段式法)，理清计算的思路，灵活解答各类问题。 3.从变化的角度认识化学平衡的移动，即可逆反应达到平衡后，浓度、压强、温度、催化剂改变，平衡将会发生移动而建立新的平衡；.从Q与K的关系及浓度、压强、温度、催化剂对可逆反应速率的影响，分析理解化学平衡的移动；通过实验论证说明浓度、压强、温度、催化剂的改变对化学平衡移动的影响，构建分析判断化学平衡移动方向的思维模型(勒夏特列原理)。 4.从变化的视角依据Q与K的关系判断反应进行的方向，根据外界条件对平衡的影响，结合勒夏特列原理，构建K的计算及应用(如转化率)分析思维模型。 5.从变化的角度认识与时间相关的各类图像，分析时间变化时v、c、n、α、φ等物理量变化的原因，通过对常见图像的分析，构建分析时间图像的思维模型。 【学习目标】 1、了解可逆反应的含义及其特点；了解化学平衡的建立过程,掌握化学平衡状态的特征；学会平衡状态的判断方法。 2.了解化学平衡常数的概念,能正确书写给定反应的平衡常数表达式,并能进行相应的简单计算；了解平衡转化率的含义,能够进行有关平衡转化率的计算，能够利用化学平衡常数判断化学反应进行的方向。 3.了解化学平衡移动的概念和影响平衡移动的因素。 4.了解浓度、压强、温度等因素的改变对化学平衡移动的影响,并能够利用这些因素的影响正确判断化学平衡移动的方向。 5..掌握勒夏特列原理及其应用。 课时1、化学平衡状态 【课堂活动一】可逆反应 1.可逆反应 (1)概念:在　　　　　　　　下,既能向　　　　方向进行,同时又能向　　　　方向进行的反应。  (2)特征 【对应训练1】反应C18O+H2OCO2+H2进行到一定程度时,18O存在于(　　)。 A.CO和CO2中 B.CO、H2O、CO2中 C.CO中 D.CO、H2O、CO2、H2中 【答案】B 【解析】由于反应C18O+H2OCO2+H2为可逆反应,正反应、逆反应同时进行,则含有O元素的物质中均含有18O,故选B项。 【课堂活动二】化学平衡状态 1、定义：在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 2、特点： 3、化学平衡状态 (1)建立 在一定条件下的容积不变的密闭容器中，合成氨反应：N2＋3H22NH3。 N2与H2反应 NH3的分解反应 绘制v－t图像 绘制v－t图像 答案 【对应训练2】 (1)合成氨反应中，如果N2过量，则可以使H2完全消耗(　　) (2)可逆反应中，加入反应物，反应先向正反应方向进行，停止后再向逆反应方向进行(　　) (3) 在化学平衡建立过程中，v正一定大于v逆(　　) (4)化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果(　　) (5)化学反应达到化学平衡状态后反应物和生成物的浓度相等(　　) (6)化学反应达到化学平衡状态后，反应混合物中各组分的浓度一定与化学方程式中对应物质的化学计量数成比例(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)× 【对应训练3】 1．在一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，在催化剂作用下发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1，当达到化学平衡时，下列说法正确的是(　　) A．生成SO3 2 mol B．SO2和SO3共2 mol C．放出197 kJ热量 D．含氧原子共8 mol 答案　B 解析　可逆反应存在反应限度，反应物不可能完全转化为生成物，当正、逆反应速率相等时，反应达到平衡状态，所以将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，SO2和O2不可能完全转化为SO3，A错误；化学反应中原子守恒，所以化学平衡时SO2和SO3中硫原子的总物质的量等于反应初始时SO2的物质的量，B正确；由A项分析可知，2 mol SO2(g)和 1 mol O2(g)不可能完全转化为2 mol SO3(g)，故放出的热量小于197 kJ，C错误；化学反应中原子守恒，平衡时含有的氧原子的物质的量等于初始时SO2和O2中氧原子的总物质的量，为6 mol，D错误。 【课堂检测】 1、下列反应属于可逆反应的是(　　)。 A.盐酸与NaOH溶液的中和反应 B.CuSO4吸水形成晶体蓝矾的反应与蓝矾受热失去水分生成CuSO4的反应 C.Cl2溶于水 D.Na2O溶于水 【答案】C 【解析】同一条件下,Cl2与水反应生成HCl和HClO,同时HCl和HClO反应生成Cl2与水,属于可逆反应。 2、在一密闭容器中进行如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1,当反应达平衡时,可能存在的数据是(　　)。 A.SO2为0.4 mol·L-1,O2为0.2 mol·L-1 B.SO2、SO3均为0.15 mol·L-1 C.SO3为0.25 mol·L-1 D.SO3为0.4 mol·L-1 【答案】C 【解析】假设该反应完全转化,列三段式 　　　　　　　　　　　2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 某时刻浓度/mol·L-1 0.2 0.1 0.2 逆反应极限/mol·L-1 0.4 0.2 0 正反应极限/mol·L-1 　0 　0 0.4 A项,SO2和O2的浓度增大,说明反应向逆反应方向进行建立平衡,若SO3完全反应,则SO2和O2的浓度分别为0.4 mol·L-1、0.2 mol·L-1,SO3不可能完全转化,错误;B项,反应物、生成物的浓度不可能同时减小,只能一个减小,另一个增大,错误;C项,SO2为0.25 mol·L-1,SO2的浓度增大,说明反应向逆反应方向进行,若SO3完全反应,则SO2的浓度为0.4 mol·L-1,实际浓度为0.25 mol·L-1,小于0.4 mol·L-1,正确;D项,SO3为0.4 mol·L-1,SO3的浓度增大,说明该反应向正反应方向进行,若SO2和O2完全反应,SO3的浓度为0.4 mol·L-1,达到平衡的实际浓度应该小于0.4 mol·L-1,错误。 3、一定温度下，在2 L的恒容密闭容器内发生的反应中，M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。 请回答下列问题： (1)该反应的化学方程式为__________________________________________________。 (2)在t2时刻存在的等量关系是________________，此时反应是否达到化学平衡状态？________(填“是”或“否”)。 (3)在t3时刻v正________(填“＞”“＜”或“＝”)v逆，理由是________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)2NM　(2)n(M)＝n(N)　否 (3)＝　M和N的物质的量不随时间改变发生变化，反应已达到平衡状态，故v正＝v逆 解析　(1)当N减少4 mol时，M增加2 mol，所以化学方程式为2NM。(2)t2时刻，n(M)＝n(N)＝4 mol，t2时刻后，N物质的量继续减少，M物质的量继续增加，故仍未达到平衡。 1．简单判据 (1)“等” 正反应速率与逆反应速率相等，即v正＝v逆。 ①同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。 ②不同的物质：速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。 (2)“定” 反应体系中各组成成分的质量、物质的量、浓度百分含量(质量分数、物质的量分数、气体的体积分数等)保持恒定不变。 2．“复杂”判据——“变量不变”时即为平衡 当反应过程中变化的量不再改变时，化学反应达到平衡状态，即反应前后始终不变的量不能作为判据。 在恒温恒容条件下，下列三个可逆反应的某些“量”不再随时间改变时，判断是否一定达到了平衡状态。 N2(g)＋3H2(g) 2NH3 H2(g)＋I2(g) 2HI(g) C(s)＋CO2(g) 2CO(g) ①混合气体的总质量m总 不一定 不一定 是 ②混合气体的总物质的量n总 是 不一定 是 ③混合气体的密度ρ 不一定 不一定 是 ④体系的压强p 是 不一定 是 ⑤混合气体的平均摩尔质量 是 不一定 是 ⑥混合气体的颜色 是 【对应训练1】 (1)恒温、恒容下，CaCO3(s)CO2(g)＋CaO(s)反应体系中气体的密度保持不变(　　) (2)3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1(　　) (3)密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下，氨基甲酸铵达到分解平衡：H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)， ①NH3(g)的体积分数保持不变(　　) ②气体的平均相对分子质量保持不变(　　) (4)一定温度下某容积不变的密闭容器中，可逆反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)中气体的平均相对分子质量保持不变(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)①×　②×　(4)√ 解析　(3)①氨基甲酸铵的分解平衡H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)中，NH3(g)与CO2(g)的体积比始终等于2∶1，NH3(g)的体积分数、气体的平均相对分子质量一直保持不变，NH3(g)的体积分数不变不能作为达到平衡状态的判断依据。(4)可逆反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)中，随着反应进行，反应前后气体的平均相对分子质量发生变化，气体的平均相对分子质量保持不变可以作为达到平衡状态的判断依据。 【对应训练2】在一定温度下，可逆反应2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，反应达到平衡状态的标志是（ ） ①单位时间内生成n mol O2，同进生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2，同进生成2n mol NO ③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1 ④混合气体的密度不再改变 ⑤混合气体的颜色不再改变 ⑥混合气体平均相对分子质量保持不变 A、①⑤⑥ B、①③⑤ C、②④⑤ D、以上全部 课堂检测A组 1．已知：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＞0，现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图不能说明反应达到平衡状态的是(　　) 答案　B 解析　B项，对于一个特定反应，ΔH固定不变，不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据；C项，在t1时刻，2v正(N2O4)＝v逆(NO2)，反应达到平衡状态。 2.在密闭恒容容器中,判断反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)达到平衡的依据是(　　)。 A.压强不随时间改变 B.气体的密度不随时间改变 C.c(A)不随时间改变 D.单位时间内生成C和D的物质的量相等 【答案】C 【解析】A项,该反应前后气体总体积相等,压强始终不变;B项,气体总质量和体积不变,混合气体密度恒定;C项,各组分浓度保持不变时,达到平衡状态;D项,生成C和D的物质的量始终相等。 3.制水煤气的反应为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0,现将一定量的原料充入一个容积不变的真空密闭容器中,在恒定温度下使其发生反应,不能说明该反应达到化学平衡状态的是(　　)。 A.CO与H2的物质的量之比不变 B.H2的体积分数不再发生变化 C.混合气体的压强保持不变 D.混合气体的密度不变 【答案】A 【解析】A项,随着反应的进行,生成的CO与H2的物质的量之比始终为1∶1;B项,H2的体积分数即物质的量分数,随着反应进行,H2的体积分数逐渐增大,当不变时说明反应达到平衡状态;C项,随着反应的进行,气体的物质的量增大,达到平衡时气体的物质的量不变,混合气体压强不变,因此压强可作为平衡的标志;D项,由于反应物C为固体,随着反应进行,气体质量增大,反应容器体积一定,混合气体的密度逐渐增大,当混合气体的密度不变时,反应达到平衡状态。 灵犀一点：“两步法”突破化学平衡状态标志的判断 第一步:审题干条件,是恒温恒容还是恒温恒压。审反应特点:①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应;②有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。 第二步:看“变量”,所用标志必须随着反应的进行在改变,当“变量”不变了,也就是变量一定了,说明反应达到平衡状态。 5.在一密闭容器中,进行如下反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是(　　)。 A.混合气体的密度保持不变 B.容器内的总压不随时间变化 C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO) 【答案】C 【解析】A项,在一密闭容器中,反应物、生成物都是气体,所以混合气体的密度保持不变不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据;B项,因为反应前后化学计量数相等,所以容器内的总压不变;C项,根据CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)可知,当v正(H2)=v逆(H2O),说明反应达到化学平衡状态;D项,根据CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)可知,当c(CO2)=c(CO),不能说明反应达到化学平衡状态。 课堂检测B组 6.反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0,若在恒压容器中发生,下列选项表明反应一定已达平衡状态的是(　　)。 A.容器内气体的密度不再变化 B.容器内压强保持不变 C.相同时间内,生成N—H键的数目与断开H—H键的数目相等 D.容器内气体的浓度之比c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2 【答案】A 【解析】A项,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0是气体体积减小的反应,反应在恒压容器中发生,体积可变但气体总质量不变,密度不变说明气体的体积不变,表明反应已达平衡状态;B项,因反应在恒压条件下进行,反应中压强始终不变,故压强不再变化不能表明反应一定已达平衡状态;C项,断开H—H键和生成N—H键均表示正反应,则相同时间内,断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等不能表明反应一定已达平衡状态;D项,容器内气体的浓度与反应的起始状态有关,c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2不能表明反应一定已达平衡状态。 ①③⑤ C、②④⑤ D、以上全部 7．向2 L恒容密闭容器中通入A、B气体各10 mol，在一定温度下进行反应：3A(g)＋B(g) 2C(g)＋2D(s)，下列说法不正确的是(　　) A．①体系气体密度不变；②B的体积分数不变；③2v逆(A)＝3v正(C)，三种现象均可以说明该反应达到平衡状态 B．①增加D的质量；②向体系中充入He；③抽出A减小体系压强，三种操作都不能增大逆反应速率 C．对于该反应，无论正反应还是逆反应，升高温度，反应速率均上升 D．某时刻四种物质的物质的量均为6 mol，则反应达到其限度时，2 mol·L－1<c(B)<4.5 mol·L－1 答案　A 解析　该反应是气体质量减小的反应，在恒容密闭容器中混合气体的密度减小，则体系气体密度不变、2v逆(A)＝3v正(C)均说明正、逆反应速率相等，反应均已达到平衡，假设一段时间后B反应了x mol，则有 3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(s) 起始/mol　　10　　　10　　　0　　0 转化/mol　　3x　　　x　　　2x　　2x 剩余/mol　10－3x　10－x　　2x　　2x B的体积分数为＝＝50%，B的体积分数始终不变，故不能确定反应达到平衡，故A错误；固体的浓度为定值，则增加固体D的质量、在恒容密闭容器中充入氦气，体系中气体物质的浓度不发生变化，化学反应速率不变，抽出气体A减小体系压强，反应物浓度减小，化学反应速率减小，所以三种操作都不能增大逆反应速率，故B正确；升高温度，正、逆反应速率均上升，故C正确；由题意可知，假设四种物质的物质的量均为6 mol，根据方程式可知，当6 mol A完全反应时，消耗2 mol B，此时剩余4 mol B，B的物质的量浓度最小，c(B)＝＝2 mol·L－1 ，当6 mol C完全反应时，生成3 mol B，n(B)＝3 mol＋6 mol＝9 mol，此时B的物质的量浓度最大，c(B)＝ ＝4.5 mol·L－1，因为是可逆反应，不可能完全转化，所以2 mol·L－1<c(B)<4.5 mol·L－1，故D正确。 课时2化学平衡常数 1.化学平衡常数的概念 在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个　　　,该常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用符号　　　表示。  2.表达式 对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),化学平衡常数K=　　　　。  【对应训练1】写出下表中各反应的平衡常数表达式。 化学方程式 平衡常数表达式 2NO2(g)N2O4(g) K＝ 3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g) K＝ Br2＋H2OH＋＋Br－＋HBrO K＝ N2(g)＋H2(g)NH3(g) K＝ N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) K＝ 2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) K＝ 3.浓度商与化学平衡常数的表达式 (1)浓度商:对于一般的可逆反应,mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在任意时刻的称为　　　　,常用Q表示,即Q=。  (2)Q与K关系:当反应中有关物质的浓度商　　　　平衡常数时,表明反应达到化学平衡状态。  4.化学平衡常数的意义 平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。 K越大,表示反应进行得越　　　　,反应物的转化率　　　　,当K>　　　　时,该反应就进行的基本完全了。K越小,表示反应进行得越　　　,反应物的转化率　　　;当K<　　　　 时,该反应很难发生。  5.化学平衡常数的影响因素 (1)内因:不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。 (2)外因:在化学方程式一定的情况下,K只受　　　影响。  6.平衡转化率 (1)表达式 对于化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),反应物A的平衡转化率可以表示为: α(A) =×100%=×100%=×100%。 (2)规律 ①同一反应的不同反应物,其转化率可能不同;当按照反应物的化学计量数之比投入反应物时,反应物的转化率相同。 ②多种反应物参加反应时,增大一种反应物的浓度,可以提高其他反应物的转化率,而该反应物本身的转化率会降低。 7.化学平衡常数的应用 (1)判断反应进行的限度 K <10-5 10-5~105 >105 反应程度 很难进行 可逆反应 进行得较完全 (2)判断反应是否达到平衡状态 化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意状态时,浓度商Q=。 ①若Q>K,说明反应向逆反应方向进行; ②若Q=K,说明反应达到平衡状态; ③若Q<K,说明反应向正反应方向进行。 (3)判断可逆反应的热效应 ①升高温度,K增大→正反应为吸热反应;K减小→正反应为放热反应。 ②降低温度,K增大→正反应为放热反应;K减小→正反应为吸热反应。 (4)计算平衡体系中的相关量 根据相同温度下,同一反应的平衡常数不变,计算反应物或生成物的浓度、转化率等。 【参考答案】1.常数　K 2. 3.(1)浓度商　(2)等于 4.完全　越大　105　不完全　越小　10-5 5.温度 【对应训练2】已知在一定温度下，下列各反应的焓变和平衡常数如下： ①C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH1　K1 ②CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)　ΔH2　K2 ③C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH3　K3 则ΔH1、ΔH2、ΔH3三者关系为ΔH3＝_______________________________________， K1、K2、K3三者关系为K3＝________。 答案　ΔH1＋ΔH2　K1·K2 解析　化学方程式如果相加(或减)，则总热化学方程式的焓变应为两热化学方程式的焓变之和(或差)，而平衡常数则为两方程式平衡常数的乘积(或商)。 【对应训练3】一定温度下,反应物和生成物均为气态的平衡体系,平衡常数表达式为K=。下列有关该平衡体系的说法不正确的是(　　)。 A.升高温度,该反应的平衡常数K的变化无法判断 B.该反应逆反应的化学平衡常数为 C.该反应的化学方程式为3Z(g)+2W(g)X(g)+2Y(g) D.增大X的浓度,该反应的平衡常数增大 【答案】D 【解析】根据平衡常数表达式且所有反应物和生成物均为气态可知,该反应的化学方程式为3Z(g)+2W(g)X(g)+2Y(g),C项正确;由于无法知道该反应是吸热反应还是放热反应,故升高温度无法判断化学平衡常数如何变化,A项正确;正反应与逆反应的化学平衡常数互为倒数,B项正确;改变反应物的浓度对化学平衡常数无影响,故增大X的浓度,该反应的平衡常数不变,D项错误。 1．某可逆反应aA＋bBcC在某温度下的平衡常数为K(K≠1)，反应热为ΔH。保持温度不变，将化学方程式的书写做如下改变，则ΔH和K数值的相应变化为(　　) A．写成2aA＋2bB2cC，ΔH值、K均扩大了1倍 B．写成2aA＋2bB2cC，ΔH值扩大了1倍，K保持不变 C．写成cCaA＋bB，ΔH值、K变为原来的相反数 D．写成cCaA＋bB，ΔH值变为原来的相反数，K变为原来的倒数 答案　D 【课堂检测A】 1．对于下列反应，其反应过程的能量变化如图所示： 编号 反应 平衡常数 反应热 反应① A(g)B(g)＋C(g) K1 ΔH1 反应② B(g)＋C(g)D(g) K2 ΔH2 反应③ A(g)D(g) K3 ΔH3 下列说法正确的是(　　) A．K3＝K1＋K2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 C．加催化剂，反应①的反应热降低，反应速率加快 D．增大压强，K1减小，K2增大，K3不变 答案　B 解析　K3＝，K1＝，K2＝，则K3＝K1·K2，A错误；根据盖斯定律可知，ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，B正确；加催化剂，反应①的活化能降低，反应速率加快，C错误；增大压强，对化学平衡常数无影响，则K1、K2、K3不变，D错误。 2.硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。根据图示回答下列问题： (1)反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝__________，增大压强，K______(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)①将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中，反应达到平衡后，体系总压强为0.10 MPa。该反应的平衡常数为________。 ②平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)________(填“>”“<”或“＝”)K(B)。 答案　(1)　不变　(2)①800　②＝ 3．在773 K时，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K＝9，若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol·L－1，则在此条件下CO的转化率是(　　) A．60% B．50% C．75% D．25% 4．已知NO和O2转化为NO2的反应机理如下： ①2NO(g)N2O2(g)(快)　ΔH1＜0　K1　②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(慢)　ΔH2＜0　K2 下列说法正确的是(　　) A．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2 B．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常数K＝ C．反应①的速率大小决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率 D．反应过程中的能量变化如图所示 答案　A 解析　根据盖斯定律，将反应①＋②可得2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2，平衡常数K＝K1·K2，A项正确、B项错误；反应①为快反应，反应②为慢反应，则反应②的速率大小决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率，C项错误；反应①②都为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，图示反应①的反应物总能量小于生成物总能量，D项错误。 【课堂检测B】 5．在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示： 物质 X Y Z 初始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.2 0 平衡浓度/(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1 下列说法错误的是(　　) A．反应达到平衡时，X的转化率为50% B．反应可表示为X(g)＋3Y(g)2Z(g)，其平衡常数为1 600 C．反应前后压强之比为2∶3 D．改变温度可以改变此反应的平衡常数 答案　C 解析　X、Y、Z的浓度变化量分别为0.05 mol·L－1、0.15 mol·L－1、0.1 mol·L－1，且X、Y的浓度减小，Z的浓度增大，所以该反应的化学方程式为X(g)＋3Y(g)2Z(g)。X的转化率为×100%＝50%；平衡常数K＝＝1 600；平衡常数受温度的影响；反应前后压强之比为3∶2。 6.在830 K时，在密闭容器中发生可逆反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0。试回答下列问题： (1)若起始时c(CO)＝2 mol·L－1，c(H2O)＝3 mol·L－1,4 s后达到平衡，此时CO的转化率为60%，则在该温度下，该反应的平衡常数K＝______________，H2O的转化率为________。 (2)若起始时c(CO)＝3 mol·L－1，c(H2O)＝3 mol·L－1，则在该温度下达到平衡后，CO的转化率为________，H2O的转化率为________。 (3)在相同温度下，若起始时c(CO)＝1 mol·L－1，c(H2O)＝2 mol·L－1，反应进行一段时间后，测得H2的浓度为0.5 mol·L－1，则此时该反应是否达到平衡状态________(填“是”或“否”)，此时v正____________(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。 答案　(1)1　40%　(2)50%　50%　(3)否　大于 解析　(1)　　CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) c始/(mol·L－1)　2　　　3　　　　　0　　　0 c变/(mol·L－1)　1.2　　1.2　　　　1.2　　1.2 c平/(mol·L－1)　0.8　　1.8　　　　1.2　　1.2 该反应的平衡常数K＝＝＝1。 (2)设c变(CO)＝x mol·L－1，则 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) c始/(mol·L－1)　　3　　　3　　　　0　　　0 c变/(mol·L－1)　　x　　　x　　　　x　　　x c平/(mol·L－1)　　3－x　3－x　　　x　　　x ＝1，x＝1.5，则CO的转化率为×100%＝50%，H2O的转化率为50%。 (3)反应进行到某时刻时，c(H2)＝c(CO2)＝0.5 mol·L－1，c(CO)＝0.5 mol·L－1，c(H2O)＝1.5 mol· L－1，Q＝＝＝<K，因此反应未达到平衡状态，反应向正反应方向进行，v正＞v逆。 7．反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)，若在一定温度下，将物质的量浓度均为2 mol· L－1的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为50%，则在该温度下： (1)此反应的平衡常数为______________。 (2)在上述温度下，若SO2(g)的初始浓度增大到3 mol·L－1，NO2(g)的初始浓度仍为2 mol·L－1，达到化学平衡状态时，计算下列各物质的平衡浓度及SO2和NO2的平衡转化率。 ①c(SO3) ＝__________ mol·L－1，c(SO2)＝________________ mol·L－1。 ②SO2的转化率为______________， NO2的转化率为____________。 答案　(1)1　(2)①1.2　1.8　②40%　60% 解析　(1)设平衡时SO2的浓度为x mol·L－1， SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g) 起始/(mol·L－1)　2　　　2　　　　　0　　　0 平衡/(mol·L－1)　x　　　x　　　　　2－x　2－x 由题意可知×100%＝50%，x＝1，K＝＝1。 (2)设达平衡时NO的浓度为y mol·L－1， SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g) 起始/(mol·L－1)　3　　　　2　　　0　　　　0 平衡/(mol·L－1)　3－y　　2－y　　y　　　　y 因为温度不变，平衡常数不变，则＝1，解得y＝1.2。 ①平衡浓度：c(SO3)＝1.2 mol·L－1，c(SO2)＝3 mol·L－1－1.2 mol·L－1＝1.8 mol·L－1。 ②α(SO2)＝×100%＝40%；α(NO2)＝×100%＝60%。 课时3影响化学平衡的因素 【课堂活动一】一、化学平衡的移动 1.在一定条件下,当　　　　达到平衡状态后,如果改变反应　　　　,平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随之改变,直到达到新的平衡状态。这种由原有的　　　　　　达到新的　　　　　　　的过程叫作化学平衡的移动。  化学平衡移动的过程如下: 2.化学平衡移动的方向 (1)若外界条件改变,引起v正>v逆时,正反应占优势,化学平衡向　　　　方向移动;  (2)若外界条件改变,引起v正<v逆时,逆反应占优势,化学平衡向　　　　方向移动;  (3)若外界条件改变,引起v正和v逆都发生变化,如果v正和v逆仍保持相等,化学平衡就没有发生　　　　。  【课堂活动二】二、影响化学平衡移动的因素 一、浓度对化学平衡的影响 1．实验探究浓度对化学平衡的影响 按表中实验操作步骤完成实验，观察实验现象，将有关实验现象及其结论填入表中： 实验原理 Fe3＋＋ 3SCN－Fe(SCN)3 (浅黄色) (无色)　　(红色) 实验操作 现象与结论 b溶液颜色变浅，平衡向逆反应方向移动 c溶液颜色变深，平衡向正反应方向移动 理论解释 改变条件 发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，c(Fe3＋)减小，即反应物浓度减小 c(SCN－)增大，即反应物浓度增大 从Q、K关系角度 Q＝增大， Q＞K，平衡向逆反应方向移动 Q＝减小，Q＜K，平衡向正反应方向移动 从v正、v逆关系角度 t1时刻，c(Fe3＋)浓度减小，使 v正′减小，而v逆′不变，则 v逆′＞v正′，平衡向逆反应方向移动 t1时刻，c(SCN－)增大，使v正′增大，而v逆′不变，则v正′＞v逆′，平衡向正反应方向移动 1．检验Fe3＋的存在，可向溶液中加入KSCN溶液，发生反应如下： FeCl3＋3KSCN3KCl＋Fe(SCN)3 (浅黄色)　(无色)　　(无色)　(红色) 能使该可逆反应发生平衡移动的是________(填序号，下同)。不能使平衡发生移动的是________，原因是________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 ①加入KCl固体　②加入Fe粉　③加入FeCl3固体 答案　②③　①　该可逆反应的实质为Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，加入KCl固体，只增加了c(K＋)、c(Cl－)，未改变c(Fe3＋)、c(SCN－)、c[Fe(SCN)3]，平衡不移动 2．常温下，水溶液中的反应Fe3＋＋SCN－Fe(SCN)2＋达到平衡时，c(SCN－)＝0.10 mol·L－1，c(Fe3＋)＝0.04 mol·L－1，c[Fe(SCN)2＋]＝0.68 mol·L－1。思考下列问题： (1)该反应的平衡常数K为______________。 (2)加水稀释至原溶液体积的2倍，平衡将向___________(填“正”或“逆”)反应方向移动。 答案　(1)1.7×102　(2)逆 解析　(1)该反应的平衡常数K＝＝＝1.7×102。 (2)加水稀释至原溶液体积的2倍，各离子的浓度均为原浓度的，Q＝＝3.4×102>K，平衡逆向移动。 1.(2022·北京海淀区质检)将5 mL 0.005 mol·L－1 FeCl3溶液和5 mL 0.015 mol·L－1 KSCN溶液混合，达到平衡后混合液呈红色，再将混合液分为5份，分别进行如下实验： 试管①：滴加4滴水，振荡 试管②：滴加4滴饱和FeCl3溶液，振荡 试管③：滴加4滴1 mol·L－1 KCl溶液，振荡 试管④：滴加4滴1 mol·L－1 KSCN溶液，振荡 试管⑤：滴加4滴1 mol·L－1 NaOH溶液，振荡 下列说法不正确的是(　　) A．对比试管①和②，为了证明增大反应物浓度，平衡正向移动 B．对比试管①和③，为了证明增大反应物浓度，平衡逆向移动 C．对比试管①和④，为了证明增大反应物浓度，平衡正向移动 D．对比试管①和⑤，为了证明减小反应物浓度，平衡逆向移动 答案　B 解析　试管②与①对比，改变了Fe3＋的浓度，A正确；FeCl3溶液和KSCN溶液反应的本质是Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，改变钾离子或氯离子的浓度对平衡没有影响，B错误；试管④与①对比，改变了反应物SCN－的浓度，C正确；在原平衡体系中加入NaOH溶液，Fe3＋与之反应生成Fe(OH)3沉淀，溶液中Fe3＋的浓度减小，D正确。 二、压强对化学平衡的影响 1．实验探究压强对化学平衡的影响 按表中实验操作步骤完成实验，观察实验现象，将有关实验现象及其结论填入表中： 实验原理 容器容积减小，气体压强增大；容器容积增大，气体压强减小 2NO2(g)N2O4(g) (红棕色)　　　(无色)　　　 实验步骤 　　 活塞Ⅱ处→Ⅰ处，压强增大 活塞Ⅰ处→Ⅱ处，压强减小 实验现象 混合气体的颜色先变深后又逐渐变浅 混合气体的颜色先变浅后又逐渐变深 实验结论 活塞往里推，管内容积减小，c(NO2)增大，颜色变深，但颜色又变浅[即c(NO2)减小]，推理得知，气体的压强增大，平衡向正反应方向移动 活塞往外拉，管内容积增大，c(NO2)减小，颜色变浅，但颜色又变深[即c(NO2)增大]，推理得知，气体的压强减小，平衡向逆反应方向移动 2.压强对化学平衡的影响规律及解释 (1)对于有气体参加的可逆反应，当达到平衡时，在其他条件不变时 ①增大压强(减小容器的容积)，化学平衡向气体体积缩小的方向移动。 ②减小压强(增大容器的容积)，化学平衡向气体体积增大的方向移动。 ③对于反应后气体的总体积不变的可逆反应，改变压强，平衡不移动。 (2)用Q、K关系分析压强对化学平衡的影响 对于有气体参加的可逆反应，在一定温度下，增大体系压强，各气体的浓度也同等倍数增大。对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)， 若m＋n＝p，增大压强，Q＝K，化学平衡状态不变； 若m＋n<p，增大压强，Q>K，化学平衡向逆反应方向移动； 若m＋n>p，增大压强，Q<K，化学平衡向正反应方向移动。 (3)用v－t图像分析压强对化学平衡的影响 ⅰ.对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)　m＋n<p，当反应达到平衡后，其他条件不变，在t1时刻改变压强，图像如①②所示： t1时刻，增大容器容积，压强减小，v正′、v逆′均减小，缩体方向的v逆′减小幅度更大，则v正′＞v逆′，平衡向正反应方向移动 t1时刻，缩小容器容积，压强增大，v正′、v逆′均增大，缩体方向的v逆′增大幅度更大，则v逆′＞v正′，平衡向逆反应方向移动 ⅱ.对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)　m＋n＝p，当反应达到平衡后，其他条件不变，在t1时刻改变压强，图像如③所示： t1时刻，若缩小容器容积，压强增大，v正′、v逆′均增大，且v正′＝v逆′，平衡不移动，如图中上线 t1时刻，若增大容器容积，压强减小，v正′、v逆′均减小，且v正′＝v逆′，平衡不移动，如图中下线 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　　　　反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向　　　　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 向气体体积　　　　的方向移动 减小压强 向气体体积　　　　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　　　　移动  1．在一密闭容器中，反应aA(g)bB(g)达到平衡后，保持温度不变，将容器体积增大一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则下列说法不正确的是________(填序号)。 ①平衡向逆反应方向移动 ②物质A的转化率减小 ③物质B的质量分数增大 ④a＞b 答案　①②④ 2．已知化学反应2A(？)＋B(g)2C(？)达到平衡，当增大压强时，平衡向逆反应方向移动，则下列物质的状态可能是A是_____________，C是___________________________。 答案　固体或液体　气体　 解析　增大压强，平衡向逆反应方向移动，说明逆向为气体体积减小的反应，由于B为气体，所以C为气体，A为非气体。 3．在密闭容器中，反应：xA(g)＋yB(g)zC(g)，在一定条件下达到平衡状态，试回答下列问题： (1)若x＋y＞z，缩小体积，增大压强，则平衡向________方向移动。 (2)若保持体积不变，通入氦气，则平衡________移动。 (3)若保持压强不变，通入氦气，平衡向正反应方向移动，则x、y、z的关系为________。 (4)若x＋y＝z，缩小体积，增大压强，则平衡____移动。 答案　(1)正反应　(2)不　(3)x＋y＜z　(4)不 【课堂检测】 1．已知反应：mA(s)＋nB(g)pC(g)　ΔH<0，在一定温度下，反应达到平衡时，B的体积分数φ(B)与压强变化的关系如图所示，下列叙述一定正确的是(　　) ①m＋n>p　②x点表示的正反应速率大于逆反应速率　③x点表示的反应速率比y点的小　④n>p A．①② B．②④ C．②③ D．①③ 答案　C 解析　从题图的曲线变化特征可以看出，增大压强，B的体积分数增大，说明平衡向逆反应方向移动，A为固态，则有n<p，m＋n与p的关系不能确定，故①、④错误；x点位于曲线上方，未达到平衡状态，由题图可以看出，当B的体积分数减小时，可趋向于平衡，则要想达到平衡状态，反应向正反应方向进行，即v正>v逆，故②正确；x点对应的压强小于y点，压强越大，反应速率越大，故x点比y点的反应速率小，故③正确。 2．一定条件下，某可逆反应在密闭容器中建立化学平衡，在t1时刻改变某一个条件，建立新的平衡，其v－t图像如下： (1)对于反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，t1时刻缩小容器体积，其图像为________(填字母，下同)，平衡________________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”，下同)移动。 (2)对于反应：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，t1时刻增大容器体积，其图像为________，平衡__________________移动。 (3)对于反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，t1时刻缩小容器体积，其图像为________，平衡__________移动。 答案　(1)D　向正反应方向　(2)C　向正反应方向　(3)A　不 题组二　浓度对化学平衡的影响 3．在一恒容密闭容器中，反应A(g)＋B(g)C(g)达到平衡，若增大A的浓度，使平衡右移，并达到新的平衡，下列说法正确的是(　　) A．A的浓度一定比原平衡小 B．A的转化率增大 C．C的体积分数一定大于原平衡C的体积分数 D．B的转化率一定增大 答案　D 解析　增大A的浓度，尽管平衡右移，但加入的A不可能全部转化，平衡时A的浓度一定比原平衡大；增大A的浓度，A的转化率减小，而同为反应物的B的转化率增大；因为A的总量在增大，所以C的体积分数不一定增大。 4．(2022·湖北沙市中学高二月考)已知重铬酸钾(K2Cr2O7)具有强氧化性，其还原产物Cr3＋在水溶液中呈绿色或蓝绿色。在K2Cr2O7溶液中存在下列平衡：Cr2O(橙色)＋H2O2CrO(黄色)＋2H＋。用K2Cr2O7溶液进行下列实验，说法不正确的是(　　) A．①中溶液橙色加深，③中溶液变黄 B．②中Cr2O被C2H5OH还原 C．对比②和④可知酸性条件下K2Cr2O7氧化性强 D．若向④中加入70%硫酸至过量，溶液变为橙色 答案　D 解析　在平衡体系中加入酸，平衡逆向移动，重铬酸根离子浓度增大，橙色加深，加入碱，平衡正向移动，溶液变黄，A不符合题意；②中溶液变成绿色，重铬酸钾被还原，B不符合题意；②是酸性条件，④是碱性条件，酸性条件下K2Cr2O7可氧化乙醇，而碱性条件下不能，说明酸性条件下K2Cr2O7氧化性强，C不符合题意；若向④溶液中加入70%硫酸至过量，溶液为酸性，可以氧化乙醇，溶液变绿色，D符合题意。 题组三　压强对化学平衡的影响 5．在一定条件下，下列可逆反应的平衡移动伴随着颜色变化，但颜色变化不受压强变化影响的是(　　) A．2NO2N2O4 B．2NO22NO＋O2 C．2HIH2＋I2 D．FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl 答案　D 解析　C项是等体积反应，改变压强颜色会发生变化，但是平衡不移动；D项是在溶液中进行的反应，压强对平衡无影响。 6．(2022·杭州高二期中)已知反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0，某温度下，在带有活塞的密闭容器中充入一定量的SO3，充分反应后达到平衡。下列说法正确的是(　　) A．保持体积、温度不变，充入氮气后，正反应速率和逆反应速率都将增大 B．保持体积、温度不变，充入氦气后，平衡正向移动 C．保持压强、温度不变，充入氮气后，正反应速率和逆反应速率不变 D．保持压强、温度不变，充入氮气后，平衡逆向移动 答案　D 解析　保持体积、温度不变，充入氮气后，各物质浓度不变，正、逆反应速率都不变，A错误；保持体积、温度不变，充入氦气后，各物质浓度不变，平衡不移动，B错误；保持压强、温度不变，充入氮气后，相当于减压，各物质浓度减小，平衡逆向移动，正、逆反应速率都减小，C错误、D正确。 7．(2022·河北邢台高二月考)一定温度下，向某容积可变的密闭容器中加入足量碳酸钙，发生反应：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)，并达到平衡。下列说法正确的是(　　) A．保持容器容积不变，充入He，平衡向逆反应方向移动 B．将容器容积增大为原来的2倍，当体系再次达到平衡时，气体密度不变 C．增加CaCO3(s)的物质的量，平衡向正反应方向移动，CO2的浓度增大 D．将容器容积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，CO2的浓度为原来的2倍 答案　B 解析　保持容器容积不变，充入He，由于参与反应的气体的浓度不变，则平衡不移动，A项错误；将容器容积增大为原来的2倍，压强减小，平衡向正反应方向移动，达到平衡时温度不变，则K＝c(CO2)不变，即c(CO2)不变，容器内气体的密度不变，B项正确；CaCO3(s)为固体，增加其物质的量，平衡不移动，CO2的浓度不变，C项错误；将容器容积缩小为原来的一半，压强增大，平衡向逆反应方向移动，但由于K不变，则平衡时二氧化碳的浓度不变，D项错误。 8．在某密闭容器中，反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)达到平衡时，B的浓度为0.6 mol·L－1，若保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的3倍，达到新平衡时B的浓度降为0.3 mol·L－1。下列判断正确的是(　　) A．a＋b<c＋d B．容积扩大到原来的3倍后，平衡向正反应方向移动 C．D的体积分数减小 D．达到新平衡时，A、B 的浓度减小，C、D的浓度增大 答案　C 解析　反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)达到平衡时，B的浓度为0.6 mol·L－1，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的3倍，若平衡不移动，B的浓度为0.2 mol·L－1，而达到新平衡时，B的浓度为0.3 mol·L－1，说明体积增大，压强减小，平衡逆向移动。A项，压强减小，平衡向气体体积增大的方向移动，则a＋b>c＋d，错误；D项，因容器的体积增大，则达到新平衡时，A、B、C、D的浓度都比原平衡时的小，错误。 9．下列叙述及解释正确的是(　　) A．2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色)　ΔH<0，在反应达到平衡后，对平衡体系采取缩小容积、增大压强的措施，因为平衡向正反应方向移动，故体系颜色变浅 B．H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH<0，在反应达到平衡后，对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施，因为平衡不移动，故体系颜色不变 C．FeCl3(aq)＋3KSCN(aq)Fe(SCN)3(aq)(红色)＋3KCl(aq)，在反应达到平衡后，加少量FeCl3固体，因为平衡向逆反应方向移动，故体系颜色变浅 D．对于反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在反应达到平衡后，保持压强不变，充入O2(注：O2不参与反应)，平衡左移 答案　D 解析　A项，缩小容积，平衡右移，但c(NO2)仍比原平衡大，颜色变深，错误；B项，增大容积，平衡不移动，但由于c(I2)减小，故体系颜色变浅，错误；C项，加FeCl3固体，平衡右移，体系颜色变深，错误；D项，压强不变，充入O2(注：O2不参与反应)，体积增大，平衡左移，正确。 【对应训练1】对处于化学平衡状态的体系，由化学平衡与化学反应速率的关系可知(　　) A．化学反应速率变化时，化学平衡一定发生移动 B．化学平衡发生移动时，化学反应速率一定变化 C．正反应进行的程度大，正反应速率一定大 D．改变压强，化学反应速率一定改变，平衡一定移动 答案　B 解析　如果正、逆反应速率改变的幅度一样大，则平衡不移动，A项错；化学平衡发生移动，则化学反应速率一定改变，B项对；反应进行的程度与化学反应速率无关，C项错；改变压强，化学反应速率不一定改变，如固液反应或容器容积不变的反应体系中充入不参与反应的气体，平衡也不一定移动，D项错。 课时4 影响化学平衡的因素--温度、催化剂 勒夏特列原理 1．温度对化学平衡的影响 (1)实验探究温度对化学平衡的影响（见课本P39） (2)温度对化学平衡的影响规律 当其他条件不变时，升高温度，会使化学平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，会使化学平衡向放热反应的方向移动。 【对应训练1】2．在一密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，在某一时刻达到平衡，测得c(N2)＝1 mol·L－1，容器内压强为p，温度为T。 (1)再向容器中通入N2，使其浓度变为2 mol·L－1，并保持容积不变，再次达到平衡时c(N2)的范围是________________。 (2)将容器体积缩小至平衡时的一半，并保持温度不变，再次达到平衡时压强p′的范围是________________________________________________________________________。 (3)迅速升温至T1，并保持容积不变，且不与外界进行热交换，再次达到平衡时，温度T′的范围是________________________________________________________________________。 答案　(1)1 mol·L－1<c(N2)<2 mol·L－1　(2)p<p′<2p　(3)T<T′<T1 2．在密闭容器中进行如下反应：CO2(g)＋C(s)2CO(g)　ΔH＞0，达到平衡后，若改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化。 (1)增加C(s)，则平衡__________(填“逆向移动”“正向移动”或“不移动”，下同)，c(CO2)________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。 (2)保持温度不变，增大反应容器的容积，则平衡_____，c(CO)________，n(CO)________。 (3)保持反应容器的容积和温度不变，通入He，则平衡________，c(CO2)________。 (4)保持反应容器的容积不变，升高温度，则平衡_____，c(CO)________。 答案　(1)不移动　不变　(2)正向移动　减小　增大　(3)不移动　不变　(4)正向移动　增大 解析　(1)C为固体，增加C的量，各物质的浓度不变，平衡不移动，c(CO2)不变。(2)增大反应容器的容积，即减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，c(CO)减小，但n(CO)增大。(3)通入He，但容积和温度不变，平衡不移动，c(CO2)不变。(4)容积不变，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即正向移动，c(CO)增大。 2．催化剂对化学平衡的影响 (1)催化剂对化学平衡的影响规律 当其他条件不变时，催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。 (2)用v－t图像分析催化剂对化学平衡的影响 1．勒夏特列原理 如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。 2．适用范围及应用 (1)勒夏特列原理适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。 (2)勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消除，而只能减弱。 对于以下体系，增大压强  混合气体颜色先加深，后变浅。但比原平衡时颜色深。 1．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是______(填字母)。 A．溴水中存在如下平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入NaOH溶液后颜色变浅 B．对2H2O22H2O＋O2的反应，使用MnO2可加快制备O2的反应速率 C．反应：CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)　ΔH<0，升高温度，平衡向逆反应方向移动 D．合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，为使氨的产率提高，理论上应采取低温高压的措施 E．H2(g)＋I2(g)2HI(g)，缩小体积加压颜色加深 答案　BE 解析　催化剂只能改变反应速率，对化学平衡的移动无影响。 【课堂检测】 1．将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器，恒温下发生反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)　ΔH<0，平衡时Br2(g)的转化率为a；若初始条件相同，绝热下进行上述反应，平衡时Br2(g)的转化率为b。a与b的关系是(　　) A．a>b B．a＝b C．a<b D．无法确定 答案　A 解析　该反应为放热反应，绝热下进行反应，温度升高，平衡左移，所以绝热条件下平衡时Br2(g)的转化率低于恒温平衡时的转化率，即a>b。 2．在一密闭容器中，发生可逆反应：3A(g)3B＋C(正反应为吸热反应)，平衡时，升高温度，气体的平均相对分子质量有变小的趋势，则下列判断正确的是(　　) A．B和C可能都是固体 B．B和C一定都是气体 C．若C为固体，则B一定是气体 D．B和C不可能都是气体 答案　C 解析　正反应吸热，升温，平衡右移。若B、C都为固体，则气体的相对分子质量不变，故A错误；若C为固体，B为气体，平衡右移，气体的总质量减小，总物质的量不变，气体的平均相对分子质量减小，故B错误、C正确；若B、C都是气体，平衡右移，气体的总质量不变，总物质的量增加，则平均相对分子质量减小，故D错误。 6．(2021·辽宁，11)某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应2X(s)Y(s)＋Z(g)，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是(　　) A．升高温度，若c(Z)增大，则ΔH>0 B．加入一定量Z，达新平衡后m(Y)减小 C．加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后c(Z)增大 D．加入一定量氩气，平衡不移动 答案 　C 解析 　根据勒夏特列原理可知，升高温度，化学平衡向着吸热反应的方向移动，而c(Z)增大，说明平衡正向移动，故ΔH>0，A正确；加入一定量Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，故达新平衡后m(Y)减小，B正确；加入等物质的量的Y和Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，由于X、Y均为固体，故K＝c(Z)，达新平衡后c(Z)不变，C错误；加入一定量氩气，Z的浓度保持不变，故正、逆反应速率不变，平衡不移动，D正确。 7．(2022·云南保山高二期中)反应X(g)＋Y(g)3Z(g)　ΔH<0达到平衡时，下列说法正确的是(　　) A．减小容器体积，平衡向正反应方向移动 B．恒容时充入氦气，Z的产率增大 C．增大c(X)，X的转化率增大 D．降低温度，Y的转化率增大 答案　D 解析　该反应气态物质反应前后总物质的量不相等，减小容器体积平衡向逆反应方向移动，故A错误；恒容时充入氦气，各物质的浓度不变，平衡不移动，产率不变，故B错误；增大X物质的量浓度，平衡正向移动，但X的转化率减小，故C错误；降低温度，平衡正向移动，Y的转化率增大，故D正确。 8．(2022·海口高二期中)利用CO2和CH4反应制备合成气(CO、H2)的原理是CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)　ΔH>0。温度为T ℃时，该反应的平衡常数为K。下列说法正确的是(　　) A．K越大，说明反应速率、CO2的平衡转化率越大 B．增大压强，平衡向逆反应方向移动，K减小 C．升高温度，反应速率和平衡常数K都增大 D．加入催化剂，能提高合成气的平衡产率 答案　C 解析　K越大，说明反应越完全，CO2的平衡转化率越大，但反应速率不一定越大，A错误；K只受温度影响，温度不变，则K不变，B错误；升高温度，活化分子百分数增大，反应速率增大，该反应ΔH>0为吸热反应，则升温平衡常数K增大，C正确；加入催化剂，只能改变反应速率，平衡不移动，则不能提高合成气的平衡产率，D错误。 14．现有反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大；当减小压强时，混合体系中C的质量分数减小，则： (1)该反应的逆反应为________(填“吸热”或“放热”)反应，且m＋n______(填“＞”“＝”或“＜”)p。 (2)减压使容器体积增大时，A的质量分数________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。 (3)若容积不变加入B，则A的转化率__________，B的转化率__________。 (4)若升高温度，则平衡时B、C的浓度之比将__________。 (5)若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量__________。 答案　(1)放热　＞　(2)增大　(3)增大　减小 (4)减小　(5)不变 解析　反应mA(g)＋nB(g)pC(g)达到平衡后，升高温度时，B的转化率变大，说明平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应；减小压强时，混合体系中C的质量分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，即m＋n>p，A的质量分数增大；若容积不变加入B，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大；升高温度，平衡向正反应方向移动，c(C)增大，c(B)减小，即减小；加入催化剂，平衡不移动，混合气体的总物质的量不变。 15．(2022·重庆高二期末)氮元素的单质及其化合物在农业生产、生活、国防和科技方面都有着重要作用，但一些氮的化合物又会对环境造成污染。因此，如何利用氮及氮的化合物是科研人员的重要研究课题。已知：N2O4(无色)2NO2(红棕色)。请回答下列有关问题： (1)将两只烧瓶分别浸泡在热水和冰水中，如图所示。由图中现象说明该反应为______(填“放热”或“吸热”)反应。 (2)在容积为2 L的容器中，通入一定量的N2O4,100 ℃时，体系中各物质的浓度随时间变化如下表： 时间/s 0 20 40 60 80 c(N2O4)/ (mol·L－1) 0.10 0.07 0.045 0.04 0.04 c(NO2)/ (mol·L－1) 0 0.06 0.11 0.12 0.12 ①在0～20 s时段，反应速率v(NO2)＝______________________________________。 ②在该温度下，N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数K＝______________。 ③改变条件重新达到平衡时，要使的值变小，可采取的措施有____________(填字母)。 A．升高温度 B．增大N2O4的起始浓度 C．使用合适的催化剂 D．缩小体积 答案　(1)吸热　(2)①0.003 mol·L－1·s－1　②0.36　③BD 解析　(1)将两只烧瓶分别放入热水与冰水中，看到热水中气体颜色加深，冰水中气体颜色变浅，说明升高温度化学平衡正向移动，该反应的正反应是吸热反应。(2)①根据表格数据可知：在0～20 s时段，Δc(NO2)＝0.06 mol·L－1，则用NO2的浓度变化表示的化学反应速率v(NO2)＝＝0.003 mol·L－1·s－1。②当反应达到平衡时c(N2O4)＝0.04 mol·L－1，c(NO2)＝0.12 mol·L－1，则该反应的化学平衡常数K＝＝＝0.36。③该反应的正反应是吸热反应，升高温度化学平衡正向移动，导致的值增大，A不符合题意；使用合适的催化剂化学平衡不发生移动，的值不变，C不符合题意；缩小体积导致体系的压强增大，增大压强，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，最终达到平衡时的值减小，D符合题意。 课时5平衡常数的应用、平衡转化率的分析 【课堂活动一】 1．化学平衡常数的应用 对应训练1　已知在25 ℃时，下列反应的平衡常数如下： ①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　K1＝1×10－30 ②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)　K2＝2×1081 ③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K3＝4×10－92 下列说法正确的是(　　) A．NO分解反应NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常数为1×10－30 B．根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O C．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2 D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大 答案　C 解析　A项，此反应的平衡常数K＝＝＝＝1015，错误；B项，K2的值与反应条件无关，实际上常温下H2和O2不易反应，错误；C项，通过分解反应的平衡常数大小分析分解放出O2的倾向的顺序为NO>H2O>CO2，正确。 2．多重平衡体系中化学平衡常数计算 (1)多重平衡体系：一个化学反应体系中存在多个化学反应，在一定条件下，这些反应都可以达到平衡状态，这种现象称作多重平衡现象，该体系称作多重平衡体系。 (2)多重平衡反应类型 ①连续型(耦合)反应：某物质是某反应的产物，同时又是其他反应的反应物。 ②平行型(竞争型)反应：某物质同时是多个反应的反应物。 (3)多重平衡体系中有关平衡常数的计算，各组分的平衡量指的是整个平衡体系中的量，而不是指某一单一反应中的量。 对应训练2　(1)在1 L真空密闭容器中加入a mol PH4I固体，t ℃时发生如下反应： PH4I(s)PH3(g)＋HI(g)① 4PH3(g)P4(g)＋6H2(g)② 2HI(g)H2(g)＋I2(g)③ 平衡时，体系中n(HI)＝b mol，n(I2)＝c mol，n(H2)＝d mol，则t ℃时反应①的平衡常数K为________________(用字母表示)。 (2)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下： Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1 Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3 一定条件下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a mol，CO为b mol，此时H2O(g)的浓度为______ mol·L－1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为___________________。 答案　 (1)(b＋)b　 (2)　 解析　(1)解法一：2HI(g)H2(g)＋I2(g)，因反应达到平衡时，n(I2)＝c mol，即该反应生成n(H2)＝c mol，反应消耗n(HI)＝2c mol，则PH4I分解生成n(PH3)＝n(HI)＝(b＋2c) mol；在反应4PH3(g)P4(g)＋6H2(g)中，生成n(H2)＝(d－c) mol，该反应消耗的n(PH3)＝(d－c) mol，在反应PH4I(s)PH3(g)＋HI(g)达到平衡时，n(HI)＝b mol，n(PH3)＝(b＋2c) mol－(d－c) mol，该反应的化学平衡常数K＝b×[(b＋2c)－(d－c)]＝(b＋)×b。 解法二：设反应消耗了x mol PH4I，平衡时有y mol PH3，由H原子守恒得4x＝b＋2d＋3y，由I原子守恒得x＝b＋2c，解得y＝b＋c－d，则化学平衡常数K＝c(PH3)·c(HI)＝(b＋c－d)×b。 (2) 解法一：假设反应Ⅱ中，CO反应了x mol，则Ⅱ生成的CH3OH为x mol，Ⅰ生成的CH3OH为(a－x) mol，Ⅲ生成的CO为(b＋x)mol，根据 反应Ⅰ：　　CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 转化量/mol　a－x　　3(a－x)　　a－x　　　a－x 反应Ⅱ：　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 转化量/mol　x　　　2x　　　　x 反应Ⅲ：　CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) 转化量/mol　b＋x　b＋x　　b＋x　　b＋x 所以平衡时H2O(g)的物质的量为(a－x)mol＋(b＋x)mol＝(a＋b)mol，H2O(g)的浓度为 mol· L－1；平衡时CO2的物质的量为1 mol－(a－x) mol－(b＋x) mol＝(1－a－b) mol，H2的物质的量为3 mol－3(a－x) mol－2x－(b＋x) mol＝(3－3a－b) mol，CO的物质的量为b mol，水的物质的量为(a＋b) mol，则反应Ⅲ的平衡常数为＝。 解法二：反应前，n(CO2)＝1 mol、n(H2)＝3 mol，反应后，n(CH3OH)＝a mol、n(CO)＝b mol，根据C原子守恒得n(CO2)＝(1－a－b) mol，根据O原子守恒得n(H2O)＝[2－2(1－a－b)－a－b] mol＝(a＋b) mol，根据H原子守恒得n(H2)＝[6－4a－2(a＋b)] mol＝(3－3a－b) mol，从而计算化学平衡常数。 对应训练3　CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g) 为分析催化剂对反应的选择性，在1 L密闭容器中充入2 mol CO2和4 mol H2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示： 该催化剂在较低温度时主要选择________(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。520 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K＝__________(只列算式不计算)。 【课堂活动二】压强平衡常数(Kp)及其应用 1．压强平衡常数(Kp) (1)含义 在化学平衡体系中，由各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数，用符号Kp表示，其单位与表达式有关。 (2)表达式 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定温度下，达到平衡时，其压强平衡常数Kp＝。其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示对应物质的分压。 注意　①混合气体中某组分的分压＝总压×该组分的物质的量分数，pB＝p总×。 ②混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和，即p总＝pA＋pB＋pC＋…。 对应训练4　(1)在300 ℃、8 MPa下，将CO2和H2按物质的量之比为1∶3通入恒压密闭容器中发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，达到平衡时，测得CO2的平衡转化率为50%，则该反应条件下的压强平衡常数Kp＝______________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。 (2)[2022·全国乙卷，28(3)]在1 470 K、100 kPa反应条件下，将 n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为_________，平衡常数Kp＝__________ kPa。[已知H2S热分解的化学方程式为2H2SS2(g)＋2H2(g)] 答案　(1) MPa－2　(2)50%　4.76 解析　(1)设起始时通入1 mol CO2、3 mol H2，列三段式： CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 起始量/mol　1　　　3　　　　0　　　　　0 变化量/mol　0.5　　1.5　　　0.5　　　　　0.5 平衡量/mol　0.5　　1.5　　　0.5　　　　　0.5 p(CO2)＝p(CH3OH)＝p(H2O)＝8× MPa＝ MPa，p(H2)＝8× MPa＝4 MPa，所以Kp＝ MPa－2＝ MPa－2。 (2)设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1 mol和4 mol，根据三段式可知： 2H2S(g)S2(g)＋2H2(g) 起始/mol　　1　　　　0　　　0 转化/mol　　x　　　　0.5x　　x 平衡/mol　1－x　　　　0.5x　　x 平衡时H2S和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1－x＝x，解得x＝0.5，所以H2S的平衡转化率为×100%＝50%，所以平衡常数Kp＝＝≈4.76 kPa。 【课堂活动三】 平衡转化率的分析 1．当可逆反应达到平衡后，反应物的初始浓度不变，只改变体系的温度、压强或减小生成物的量可使平衡正向移动，这时反应物的转化率一定增大。 2．反应物用量的改变对转化率的影响 (1)若反应物一侧只有一种气体，如aA(g)bB(g)＋cC(g)或C(s)＋H2O(g)CO(g)＋ H2(g)等，在恒温恒容条件时，增大A的浓度，平衡正向移动，但A的转化率变化等效为压强对平衡的影响。 气体计量数关系 A的转化率 a＝b＋c 不变 a>b＋c 增大 a<b＋c 减小 (2)若反应物不只一种物质，如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在恒温恒容条件下，若按原比例(或投料比)同倍数增加A和B，平衡正向移动，但反应物(A或B)的转化率等效为压强对平衡的影响。 气体计量数关系 A(或B)的转化率 a＋b＝c＋d 不变 a＋b>c＋d 增大 a＋b<c＋d 减小 对应训练　(1)可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，在一定条件下达到平衡后，只增大O2的浓度，平衡________移动，则SO2的转化率________，O2的转化率________。 (2)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入3 mol X(g)和1 mol Y(g)，发生反应：3X(g)＋Y(g)2Z(g)＋2R(g)　ΔH<0。平衡时，X、Y、Z、R的体积分数分别为60%、20%、10%、10%。X与Y的转化率之比为______。 (3)两个体积相同的密闭容器A、B，在A中充入SO2和O2各1 mol，在B中充入SO2和O2各2 mol，加热到相同温度，有如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，对此反应的表述不正确的是________(填字母)。 A．反应速率：B>A B．SO2 的转化率：B>A C．平衡时各组分含量：B＝A D．平衡时容器的压强：B>A 答案　(1)正向　增大　减小　(2)1∶1　 (3)C 解析　(3)A项，两容器的体积相同，B中SO2、O2物质的量浓度都是A中的两倍，在相同条件下反应物浓度越大反应速率越快，反应速率：B>A，正确；B项，要将A、B两容器平衡时的物理量进行比较，可建立如下模型：①另取一个2倍体积的容器，充入SO2、O2各2 mol，则在相同条件下，该容器达平衡时SO2的转化率、平衡时各组分含量、平衡时的压强与A中对应相等；②B相当于在该容器的基础上将体积缩小一半，即增大压强，平衡正向移动，反应物的转化率增大，SO2的转化率：B>A，正确；C项，由于平衡正向移动，SO3的含量：B>A，SO2、O2的含量：A>B，错误；D项，平衡时：pA<pB<2pA，正确。 【课堂检测A组】 1．反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)　ΔH＞0，在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施不能提高乙烷平衡转化率的是(　　) A．增大容器容积 B．升高反应温度 C．分离出部分氢气 D．等容下通入惰性气体 答案　D 解析　该反应的正反应是气体体积增大的反应，增大反应容器的容积，体系的压强减小，化学平衡正向移动，能提高乙烷的平衡转化率，A项不符合题意；该反应的正反应是吸热反应，升高反应温度，化学平衡正向移动，可提高乙烷的平衡转化率，B项不符合题意；分离出部分氢气，减少了生成物浓度，平衡正向移动，可提高乙烷的平衡转化率，C项不符合题意；等容下通入惰性气体，体系的总压强增大，物质的浓度不变，因此化学平衡不移动，对乙烷的平衡转化率无影响，D项符合题意。 2．反应X(g)＋Y(g)2Z(g)　ΔH＜0，在密闭容器中充入0.1 mol X和0.1 mol Y，达到平衡时，下列说法不正确的是(　　) A．减小容器体积，平衡不移动，X的转化率不变 B．增大c(X)，X的转化率减小 C．保持容器体积不变，同时充入0.1 mol X和0.2 mol Y，X的转化率增大 D．加入催化剂，正反应速率增大，Z的产率增大 答案　D 解析　A项，该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，平衡不受压强影响，正确；B项，增大c(X)，平衡正向移动，Y的转化率增大，X的转化率减小，正确；C项，相当于只增加Y的浓度，X的转化率增大，正确；D项，催化剂不能使平衡移动，不改变产物的产率，错误。 3．(2022·山东德州一中高二月考)某温度下，向三个容积相等的恒容密闭容器中分别加入：①2 mol HI，②3 mol HI，③1 mol H2与1 mol I2，发生反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)，均达到平衡时，下列关系正确的是(　　) A．各容器的压强：①＝②＝③ B．I2的浓度：②>①>③ C．I2的体积分数：①＝②＝③ D．达到平衡所需时间：②>③ 答案　C 解析　若1 mol H2与1 mol I2完全反应转化为HI，则HI为2 mol，所以①和③互为等效平衡，平衡时，①和③的压强、同一物质的浓度、体积分数等都分别相同；②与①相比增大了HI的量，该反应为反应前后气体分子数不变的反应，增大HI的量，平衡不移动，平衡时，各物质的体积分数分别相等，但浓度均增大，总压强增大。③相当于初始加入2 mol HI，由于②中加入的HI的初始物质的量大，②的压强大，反应速率快，所以达到平衡所需时间：②<③。 4．一定量的CO2与足量的C在恒压密闭容器中发生反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH＝ ＋173 kJ·mol－1，若压强为p kPa，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示，回答下列问题： (1)650 ℃时CO2的平衡转化率为____________。 (2)t1℃时压强平衡常数Kp＝____________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)；该温度下达平衡后若再充入等物质的量的CO和CO2气体，则平衡__________(填“正向”“逆向”或“不”)移动，原因是___________________________________。 答案　(1)25%　(2)0.5p kPa　不　Qp＝Kp 解析　(1)650 ℃时，平衡时CO2的体积分数为60%，设其物质的量为0.6 mol，则平衡时CO的物质的量为0.4 mol，起始时CO2的物质的量为0.6 mol＋×0.4 mol＝0.8 mol，故CO2的平衡转化率为×100%＝25%。(2)t1℃时，平衡时CO与CO2的体积分数相等，其平衡分压均为0.5p kPa，则此时的平衡常数为Kp＝ kPa＝0.5p kPa。 【课堂检测B组】 5．已知反应：A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)的平衡常数与温度的关系如下表。830 ℃时，向一个2 L的密闭容器中充入0.2 mol A和0.8 mol B，反应至4 s时c(C)＝0.02 mol·L－1。下列说法正确的是(　　) 温度/℃ 700 800 830 1 000 1 200 平衡常数 1.7 1.1 1.0 0.6 0.4 A.1 200 ℃时反应C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常数K＝0.4 B．反应达平衡后，升高温度，平衡正向移动 C．4 s内，用A表示的该反应的平均反应速率v(A)＝0.01 mol·L－1·s－1 D．830 ℃下反应达平衡时，B的转化率为20% 答案　D 解析　相同温度下，反应C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常数与A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)的平衡常数互为倒数，1 200 ℃时反应C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常数K＝＝2.5，A错误；随温度升高，平衡常数减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，B错误；由方程式可知：Δc(A)＝Δc(C)＝0.02 mol·L－1，则v(A)＝＝0.005 mol·L－1·s－1，C错误；设平衡时B的浓度为x mol·L－1，则： A(g)　＋　B(g)　C(g)＋D(g) 起始/(mol·L－1)　0.1　　　　0.4　　　0　　0 转化/(mol·L－1)　　x　　　　x　　　　x　　x 平衡/(mol·L－1)　0.1－x　　0.4－x　　　x　　x 则＝1.0，解得x＝0.08，故B的转化率为×100%＝20%，D正确。 6．硫酸是重要的化工材料，二氧化硫生成三氧化硫是工业制硫酸的重要反应之一。 (1)将0.05 mol SO2(g)和0.03 mol O2(g)通入容积为1 L的密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。在一定条件下达到平衡，测得c(SO3)＝0.04 mol·L－1。 ①从平衡角度分析，采用过量O2的目的是__________________。 ②对于气相反应，用某组分(B)平衡分压(pB)代替其物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp)，已知：B的平衡分压＝总压×平衡时B的物质的量分数，则该温度下Kp＝__________________(总压用p0表示)。 ③已知：K(300 ℃)>K(350 ℃)，该反应是_____________________________________ 反应。若升高温度，则SO2的转化率_______________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图1。平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)____________(填“>”“<”或“＝”)K(B)。 (3)如图2所示，保持温度不变，将2 mol SO2和1 mol O2加入甲容器中，将4 mol SO3加入乙容器中，隔板K不能移动。此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍。 ①若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到平衡时，SO3的体积分数甲________乙(填“<”“>”或“＝”，下同)。 ②若保持乙中压强不变，向甲、乙容器中通入等质量的氦气，达到新平衡时，SO3的体积分数甲____乙。 答案　(1)①提高二氧化硫的转化率　②　③放热　减小　(2)＝　(3)①<　②> 解析　(1)②若用某组分(B)的平衡分压(pB)代替其物质的量浓度(cB)，可得Kp＝；在一定条件下达到平衡，测得c(SO3)＝0.04 mol·L－1，列出三段式，容器的容积为1 L， 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 起始/(mol·L－1)　0.05　　　0.03　　0 转化/(mol·L－1)　0.04　　　0.02　　0.04 平衡/(mol·L－1)　0.01　　　0.01　　0.04 则Kp＝＝＝。③K(300 ℃)>K(350 ℃)，说明温度越高，平衡常数越小；升温，平衡向吸热反应方向移动，则正反应为放热反应，平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率减小。(2)平衡常数只受温度影响，与压强无关，平衡状态由A变到B时，二者温度相同，故平衡常数K(A)＝K(B)。(3)①若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，增大压强，平衡向正反应方向移动，SO3的体积分数增大，SO3的体积分数：甲<乙。②甲为恒温恒容容器，加入氦气总压增大，分压不变，平衡不移动；乙中加入氦气，为保持恒压，体积增大，分压减小，平衡逆向移动，达到新平衡时，SO3的体积分数减小，所以SO3的体积分数：甲>乙。 课时6 化学平衡图像专题（1） 一、化学平衡化学平衡图像解题思路 1. 分析图像 ①看面：即看清楚纵坐标和横坐标所对应的物理量； ②看线：即看清楚线的走向(增、减性和斜率的大小)和变化趋势(渐变和突变)； ③看点：即看清楚一些特殊点(起点、拐点、交点、接点、最高点、最低点的意义)； ④看是否要做辅助线(等温线、等压线、平衡线)。 2. 联想规律，做出判断 根据分析图像的结果与外界条件的改变对化学反应速率及化学平衡的影响规律做对比，做出判断。 二、典型图像分析 【课堂活动一】突破化学平衡图像： 1. 物质的量/浓度—时间图 可用于：①写出化学反应方程式；②求反应物的转化率。 2. 速率—时间图 可用于：①已知引起平衡移动的因素，判断反应是吸热或热，反应前后气体体积的变化； ②已知反应判断引起平衡移动的因素。 【课堂练习1】乙酸甲酯转化为乙醇的反应原理为CH3COOCH3(g)＋2H2(g)C2H5OH(g)＋CH3OH(g)　ΔH<0。该反应中反应速率随时间变化的关系如图所示，t1、t3、t4时刻分别改变某一外界条件。下列说法错误的是(　　) A．t1时升高温度 B．t3时加入催化剂 C．t4时增大反应容器的容积，使体系压强减小 D．在反应保持化学平衡的时间段中，C2H5OH的体积分数最小的时间段是t2～t3 3. 某物质的转化率/百分含量—时间—温度/压强图 方法技巧：“先拐先平，数值大”，即：曲线先出现拐点的首先达到平衡，反应速率快； “定一议二”原则，即：把自变量(温度、压强)之一设为恒量，讨论另外两个变量的关系。 对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) T1 T2，正反应是 热反应 P1 P2，m+n p+q m+n p+q；正反应是 热反应 4. 某物质的转化率/百分含量—温度/压强图 对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) m+n p+q；ΔH 0 m+n p+q；ΔH 0 m+n p+q；ΔH 0 5. 速率—温度/压强图 对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔH 0 ΔH 0 m+n p+q m+n p+q m+n p+q 【对应训练】2.已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间t时，温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数φ(B)的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是(　　) A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应 B．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸热反应 C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应 D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应 答案　D 解析　由“先拐先平数值大”原则，对比①②可知T1＞T2，对比②③可知p2＞p1；对比①②，温度由T2升高到T1，φ(B)减小，说明升温平衡向正反应方向移动，所以正向为吸热反应；对比②③，由p1加压到p2，φ(B)增大，说明加压平衡向逆反应方向移动，所以逆向为缩体反应，即m＋n＜p。 【课堂检测A组】 1．如图是恒温下H2(g)＋I2(g)2HI(g)＋Q(Q>0)的化学反应速率随反应时间变化的示意图，t2时刻改变的外界条件是(　　) A．升高温度 B．增大压强 C．增大反应物浓度 D．加入催化剂 答案　C 解析　由题给图像得出O～t1时间内是建立化学平衡状态的过程，t2以后改变条件，原平衡被破坏，在新的条件下重新建立平衡，升高温度，正、逆反应速率同时增大(增加的起点与原平衡不重复)，且H2(g)＋I2(g)2HI(g)＋Q(Q>0)是放热反应，逆反应速率增大的倍数大于正反应，即逆反应速率的曲线在上方，A错误；增大压强，对H2(g)＋I2(g)2HI(g)＋Q(Q>0)平衡不移动，但浓度增大，正、逆反应速率同等程度增大，即新平衡曲线应该是高于原平衡的一条直线，B错误；增加反应物的浓度，正反应速率应该瞬间提高，而生成物浓度瞬间不变，而后逐渐升高，增加反应物浓度，平衡正向移动，正反应曲线在上方，C正确；加入催化剂能够同等程度改变正、逆反应速率，即是高于原平衡的一条直线，D错误。 2.乙酸甲酯转化为乙醇的反应原理为CH3COOCH3(g)＋2H2(g)C2H5OH(g)＋CH3OH(g)　ΔH<0。该反应中反应速率随时间变化的关系如图所示，t1、t3、t4时刻分别改变某一外界条件。下列说法错误的是(　　) A．t1时升高温度 B．t3时加入催化剂 C．t4时增大反应容器的容积，使体系压强减小 D．在反应保持化学平衡的时间段中，C2H5OH的体积分数最小的时间段是t2～t3 答案　D 解析　t1时升高温度，正、逆反应速率均增大，且平衡逆向移动，A项正确；t3时加入催化剂，正、逆反应速率同等程度增大，平衡不移动，B项正确；当温度一定时，t4时增大反应容器的容积，体系压强减小，正、逆反应速率都减小，且平衡逆向移动，C项正确；由图和上述分析可知，在反应保持化学平衡的时间段中，C2H5OH的体积分数最小的时间段是t5～t6，D项错误。 【课堂检测B组】 1．现有下列三个图像： 下列反应中全部符合上述图像的是(　　) A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0 B．2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)　ΔH>0 C．2HI(g)H2(g)＋I2(g)　ΔH>0 D．4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH<0 答案　B 解析　图甲表示升高温度，生成物含量增多，平衡正向移动，则反应为吸热反应，ΔH>0；由图乙可得，增大压强，平均相对分子质量增大，对于全部是气体的反应，说明平衡向气体分子数减小的方向移动，同时，升高温度，平均相对分子质量减小，说明气体分子数增大的反应是吸热反应；由图丙可得，增大压强，v逆>v正，平衡逆向移动，则正向是气体体积增大的方向，综上所述，该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应。 2．下列叙述正确的是(　　) A．对于达到平衡状态的反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，图①表示在t0时刻充入了一定量的NH3，平衡逆向移动 B．由图②可知，p2＞p1，T1＞T2，满足反应2A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)　ΔH<0 C．图③表示的反应的化学方程式为2A===B＋3C D．对于反应2X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH<0，图④中y可以表示Y的百分含量 答案　B 解析　对于达到平衡状态的反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在t0时刻充入了一定量的NH3，c(NH3)立即增大，故v逆立即增大，v正在原来基础上逐渐增大，不会出现突变，A错误；根据“定一议二”的原则，将曲线a和b做对比可以知道压强p2>p1，增大压强，φ(C)增大，说明正反应为气体分子数减小的反应，将曲线b和c做对比可以知道温度T1>T2，升高温度，φ(C)减小，则ΔH<0，B正确；根据图像可以知道，A为反应物，B和C为生成物，在t1时反应达到平衡，A、B、C的浓度的变化量分别为0.8 mol·L－1、0.4 mol·L－1和1.2 mol·L－1，故A、B、C的化学计量数之比为2∶1∶3，因为此反应最后达到平衡，故为可逆反应，化学方程式为2AB＋3C，C错误；从图像可以知道，温度T升高，y降低，而对于反应2X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH<0，升高温度，平衡左移，Y的百分含量升高，故y不能表示Y的百分含量，D错误。6．(2022·成都外国语学校高二期中)下列说法不正确的是(　　) A．图1可表示将一定量的CO和NO通入刚性容器发生反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)，物质的量随时间的变化关系，且t1时达到平衡 B．图2可表示反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)，在t0时将容器的体积缩小为原来的一半后再次平衡的过程中压强随时间的变化关系 C．图3可表示反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)的ΔH与时间的变化关系，且t1时不一定达到平衡 D．图4可表示在绝热容器中充入一定量的A和B，发生反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)　ΔH<0，平衡常数与时间的关系图，且t1时达到平衡 答案　A 解析　将一定量的CO和NO通入刚性容器发生反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g),CO减少的物质的量等于二氧化碳增加的物质的量，与图像不符，A错误；反应CaCO3(s) ===CaO(s)＋CO2(g)，在t0时将容器的体积缩小为原来的一半，压强变为原来的2倍，平衡逆向移动，由K＝c(CO2)可知，达到新平衡时，二氧化碳浓度不变，体积变为原来一半，气体的物质的量变为原来的一半，容器内压强最终不变，图像正确， B正确；反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) 的ΔH取决于反应物和生成物的总能量，始终保持不变，不随时间变化，故t1时不一定达到平衡，C正确；在绝热容器中充入一定量的A和B，发生反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)　ΔH<0，随反应进行，体系温度升高，K值减小，t1时K值不变，体系温度不变，反应达到平衡状态，D正确。 课时6、7 化学平衡图像专题（2） 二、几种特殊图像 1．平衡曲线: 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 则：L线的左上方(E点)，A%大于此压强时平衡体系的A%，E点v正>v逆；L线的右下方(F点)，F点v正<v逆 2.拋物线型 (1)对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　ΔH＜0。 ①M点前，表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程，则v正＞v逆，M点为平衡点，M点后为平衡受温度或压强的影响情况。 拋物线型图像顶(最低)点前未达到平衡，从顶(最低)点向后分析平衡移动情况。 注意　曲线上的每个点是否都达到平衡，往往需要通过曲线的升降或斜率变化来判断，如果未到达平衡则不能使用平衡移动原理，考虑速率变化对纵坐标量的影响，到达平衡以后的点使用平衡移动原理分析。 (2)投料平衡曲线 ①反应物不止一种的可逆反应，如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，改变反应物的投料比，当反应物按照n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料时，NH3百分含量最大。 ②方法指导 a．投料平衡曲线上的点均为平衡点。 b．投料比等于化学计量数之比时，生成物的含量最大。 注意　横坐标也可能是一种反应物的起始物质的量。 【对应训练】已知A(g)＋B(g)2C(g)，反应过程中C的百分含量与温度的关系如图所示，下列说法正确的是(　　) A．正反应速率：v(c)>v(d)>v(b) B．化学平衡常数：K(d)>K(c) C．c点向d点变化时，v正<v逆 D．d点状态加入合适的催化剂可使C%增大 答案　C 解析　温度越高，反应速率越大，则正反应速率v(d)>v(c)>v(b)，A错误；正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，K减小，则化学平衡常数：K(d)<K(c)，B错误；由c点向d点变化时，平衡逆向移动，可知v正<v逆，C正确；d点时加入催化剂不会使平衡移动，C%不变，D错误。 【课堂检测A组】 1. 下列图像和实验结论表达均正确的是(　　) ① ② ③ ④ A(g)+3B(g)2C(g) FeCl3+3KSCNFe(SCN)3 +3KCl A(g)+3B(g)2C(g) A(g)+B(g)2C(g) A．①是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，则正反应 B．②是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后，化学反应速率随时间变化的图像 C．③是在有无催化剂存在条件下，建立平衡过程的图像，a是使用催化剂时的曲线 D．④是一定条件下，向含有一定量A的恒容密闭容器中逐渐加入B，达平衡时A的转化率的图像 4．在容积为2 L的密闭容器中发生反应xA(g)＋yB(g)zC(g)。图甲表示200 ℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化，图乙表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)∶n(B)的变化关系。则下列结论正确的是(　　) A．200 ℃时，反应从开始到平衡的平均反应速率v(B)＝0.04 mol·L－1·min－1 B．200 ℃时，该反应的平衡常数为25 C．当外界条件由200 ℃降温到100 ℃，原平衡一定被破坏，且正、逆反应速率均增大 D．由图乙可知，反应xA(g)＋yB(g)zC(g)的ΔH<0，且a＝2 答案　B 解析　由图甲可知，反应中A、B、C的物质的量的变化量之比为0.4∶0.2∶0.2＝2∶1∶1，根据反应中化学计量数之比等于物质的物质的量的变化量之比可知，该反应的化学方程式为2A(g)＋B(g)C(g)，根据v＝可知v(B)＝＝0.02 mol·L－1·min－1，A错误；由图甲可知平衡时A、B、C的物质的量分别为0.4 mol、0.2 mol、0.2 mol，所以它们的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.1 mol·L－1，结合化学方程式2A(g)＋B(g)C(g)，可知该反应的平衡常数为＝25，B正确；根据图乙可知，升高温度，C的体积分数增大，平衡正向移动，所以正反应为吸热反应，ΔH>0，同时反应速率增大，当投入的反应物的物质的量之比等于化学计量数之比时，平衡时C的体积分数达最大值，根据化学方程式2A(g)＋B(g)C(g)，可知a＝2，C、D错误。 【课堂检测B组】 8．已知C3H8脱H2制烯烃的反应为C3H8C3H6＋H2。固定C3H8浓度不变，提高CO2浓度，测定出口处C3H6、H2、CO浓度，实验结果如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．在制烯烃的反应中，随着CO2浓度的增大，平衡会向正反应方向移动 B．C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势的差异是因为发生了反应CO2＋H2CO＋H2O C．相同条件下，提高C3H8与CO2的比例，可以提高C3H8的转化率 D．如果生成物只有C3H6、CO、H2O、H2，那么入口各气体的浓度和出口各气体的浓度符合3c0＋c0＝3c＋c＋3c＋c 答案　C 解析　从图像上看，加入的二氧化碳参与了反应，与制丙烯生成的氢气发生反应：CO2＋H2CO＋H2O，导致氢气的浓度与丙烯浓度变化不相等，相当于降低氢气的浓度，使逆反应速率降低，平衡正向移动，导致丙烯的浓度增大，A、B正确；相同条件下，提高C3H8与CO2的比例，会降低C3H8的转化率，C错误；如果生成物只有C3H6、CO、H2O、H2，根据碳原子守恒即可得出入口各气体的浓度c0和出口各气体的浓度符合3c0(C3H8)＋c0(CO2)＝3c(C3H6)＋c(CO)＋3c(C3H8)＋c(CO2)，D正确。 2．化学科学家采用丙烯歧化法制取乙烯和丁烯的反应原理为2C3H6(g)C2H4(g)＋C4H4(g)。向恒温2L反应器中加入一定量的C3H6，生成C2H4的物质的量与时间的关系如表所示： 反应时间/min 0 5 10 15 20 25 C2H4的物质的量/ mol 0 0.8 1.2 1.5 a 1.5 (1) a = ；容器初始压强为p0 KPa；平衡压强= KPa。 (2)将2 mol C3H6置于体积为恒容反应器，反应进行15 min时丙烯的转化率与温度的关系如图，该反应的△H= 0(填“>”或“<”)。 3.在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(　　) A．反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH>0 B．图中X点所示条件下，延长反应时间不能提高NO的转化率 C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO的转化率 D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO的平衡转化率为50%，则平衡常数K>2 000 答案　D 解析　由虚线可知，随温度升高，NO的平衡转化率逐渐降低，说明平衡逆向移动，则NO与O2生成NO2的反应为放热反应，ΔH<0，A项错误；图像中实线的最高点为平衡点，X点未达到平衡，延长时间反应继续向右进行，NO的转化率增大，B项错误；Y点为平衡点，增大O2的浓度，平衡正向移动，可以提高NO的转化率，C项错误；设NO起始浓度为a mol· L－1，NO的转化率为50%，则平衡时NO、O2和NO2的浓度分别为0.5a mol·L－1、(5.0×10－4－0.25a) mol·L－1、0.5a mol·L－1，该反应的平衡常数K＝＝> ＝2 000，D项正确。 ( 第 1 页 共 25 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 【课题与课时】 第二章化学反应速率与化学平衡第二节“化学平衡”，人教版高中化学选择性必修一（2019年版）P32-42（7课时） 【课标要求】1.从可逆反应化学平衡状态的建立过程，认识化学平衡是一种动态平衡，熟知化学平衡状态的特征，建立化学平衡状态判断方法的思维模型。 2.通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的概念，并能分析推测其相关应用，构建化学平衡常数相关计算的思维模型(三段式法)，理清计算的思路，灵活解答各类问题。 3.从变化的角度认识化学平衡的移动，即可逆反应达到平衡后，浓度、压强、温度、催化剂改变，平衡将会发生移动而建立新的平衡；.从Q与K的关系及浓度、压强、温度、催化剂对可逆反应速率的影响，分析理解化学平衡的移动；通过实验论证说明浓度、压强、温度、催化剂的改变对化学平衡移动的影响，构建分析判断化学平衡移动方向的思维模型(勒夏特列原理)。 4.从变化的视角依据Q与K的关系判断反应进行的方向，根据外界条件对平衡的影响，结合勒夏特列原理，构建K的计算及应用(如转化率)分析思维模型。 5.从变化的角度认识与时间相关的各类图像，分析时间变化时v、c、n、α、φ等物理量变化的原因，通过对常见图像的分析，构建分析时间图像的思维模型。 【学习目标】 1、了解可逆反应的含义及其特点；了解化学平衡的建立过程,掌握化学平衡状态的特征；学会平衡状态的判断方法。 2.了解化学平衡常数的概念,能正确书写给定反应的平衡常数表达式,并能进行相应的简单计算；了解平衡转化率的含义,能够进行有关平衡转化率的计算，能够利用化学平衡常数判断化学反应进行的方向。 3.了解化学平衡移动的概念和影响平衡移动的因素。 4.了解浓度、压强、温度等因素的改变对化学平衡移动的影响,并能够利用这些因素的影响正确判断化学平衡移动的方向。 5..掌握勒夏特列原理及其应用。 课时1 化学平衡状态 【课堂活动一】可逆反应 1.可逆反应 (1)概念:在　　　　　　　　下,既能向　　　　方向进行,同时又能向　　　　方向进行的反应。  (2)特征 【对应训练1】反应C18O+H2OCO2+H2进行到一定程度时,18O存在于(　　)。 A.CO和CO2中 B.CO、H2O、CO2中 C.CO中 D.CO、H2O、CO2、H2中 【课堂活动二】化学平衡状态 1、定义：在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 2、特点：　　　　　　　　 【对应训练2】判断正误 (1)合成氨反应中，如果N2过量，则可以使H2完全消耗(　　) (2)可逆反应中，加入反应物，反应先向正反应方向进行，停止后再向逆反应方向进行(　　) (3) 在化学平衡建立过程中，v正一定大于v逆(　　) (4)化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果(　　) (5)化学反应达到化学平衡状态后反应物和生成物的浓度相等(　　) (6)化学反应达到化学平衡状态后，反应混合物中各组分的浓度一定与化学方程式中对应物质的化学计量数成比例(　　) 【对应训练3】在一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，在催化剂作用下发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1，当达到化学平衡时，下列说法正确的是(　　) A．生成SO3 2 mol B．SO2和SO3共2 mol C．放出197 kJ热量 D．含氧原子共8 mol 【课堂活动三】化学平衡状态简单判据 (1)“等” 正反应速率与逆反应速率相等，即v正＝v逆。 ①同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。 ②不同的物质：速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。 (2)“定” 反应体系中各组成成分的质量、物质的量、浓度百分含量(质量分数、物质的量分数、气体的体积分数等)保持恒定不变。 【课堂活动二】“复杂”判据——“变量不变”时即为平衡 当反应过程中变化的量不再改变时，化学反应达到平衡状态，即反应前后始终不变的量不能作为判据。 在恒温恒容条件下，下列三个可逆反应的某些“量”不再随时间改变时，判断是否一定达到了平衡状态。 N2(g)＋3H2(g) 2NH3 H2(g)＋I2(g)2HI(g) C(s)＋CO2(g)2CO(g) ①混合气体的总质量m总 ②混合气体的总物质的量n总 ③混合气体的密度ρ ④体系的压强p ⑤混合气体的平均摩尔质量 ⑥混合气体的颜色 【对应训练4】判断正误 (1)恒温、恒容下，CaCO3(s)CO2(g)＋CaO(s)反应体系中气体的密度保持不变(　　) (2)3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1(　　) (3)密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下，氨基甲酸铵达到分解平衡：H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)， ①NH3(g)的体积分数保持不变(　　) ②气体的平均相对分子质量保持不变(　　) (4)一定温度下某容积不变的密闭容器中，可逆反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)中气体的平均相对分子质量保持不变(　　) 【对应训练5】在一定温度下，可逆反应2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，反应达到平衡状态的标志是（ ） ①单位时间内生成n mol O2，同进生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2，同进生成2n mol NO ③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1 ④混合气体的密度不再改变 ⑤混合气体的颜色不再改变 ⑥混合气体平均相对分子质量保持不变 A、 ①⑤⑥ B、①③⑤ C、②④⑤ D、以上全部 【课堂检测A组】 1、下列反应属于可逆反应的是(　　)。 A.盐酸与NaOH溶液的中和反应 B.CuSO4吸水形成晶体蓝矾的反应与蓝矾受热失去水分生成CuSO4的反应 C.Cl2溶于水 D.Na2O溶于水 2、在一密闭容器中进行如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1,当反应达平衡时,可能存在的数据是(　　)。 A.SO2为0.4 mol·L-1,O2为0.2 mol·L-1 B.SO2、SO3均为0.15 mol·L-1 C.SO3为0.25 mol·L-1 D.SO3为0.4 mol·L-1 3、一定温度下，在2 L的恒容密闭容器内发生的反应中，M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。 请回答下列问题： (1)该反应的化学方程式为__________________________________________________。 (2)在t2时刻存在的等量关系是________________，此时反应是否达到化学平衡状态？________(填“是”或“否”)。 (3)在t3时刻v正________(填“＞”“＜”或“＝”)v逆，理由______________________________。 4．已知：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＞0，现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图不能说明反应达到平衡状态的是(　　) 5.在一密闭容器中,进行如下反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是(　　)。 A.混合气体的密度保持不变 B.容器内的总压不随时间变化 C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO) 【课堂检测B组】 6.反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0,若在恒压容器中发生,下列选项表明反应一定已达平衡状态的是(　　)。 A.容器内气体的密度不再变化 B.容器内压强保持不变 C.相同时间内,生成N—H键的数目与断开H—H键的数目相等 D.容器内气体的浓度之比c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2 7．向2L恒容密闭容器中通入A、B气体各10 mol，在一定温度下进行反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(s)，下列说法不正确的是(　　) A．①体系气体密度不变；②B的体积分数不变；③2v逆(A)＝3v正(C)，三种现象均可以说明该反应达到平衡状态 B．①增加D的质量；②向体系中充入He；③抽出A减小体系压强，三种操作都不能增大逆反应速率 C．对于该反应，无论正反应还是逆反应，升高温度，反应速率均上升 D．某时刻四种物质的物质的量均为6 mol，则反应达到其限度时，2 mol·L－1<c(B)<4.5 mol·L－1 课时2 化学平衡常数 【课堂活动一】1.化学平衡常数的概念 在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个　　　,该常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用符号　　　表示。  2.表达式 对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),化学平衡常数K=　　　　。  【对应训练1】写出下表中各反应的平衡常数表达式。 化学方程式 平衡常数表达式 3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g) N2(g)＋H2(g)NH3(g) N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) 【对应训练2】某可逆反应aA＋bBcC在某温度下的平衡常数为K(K≠1)，反应热为ΔH。保持温度不变，将化学方程式的书写做如下改变，则ΔH和K数值的相应变化为(　　) A．写成2aA＋2bB2cC，ΔH值、K均扩大了1倍 B．写成2aA＋2bB2cC，ΔH值扩大了1倍，K保持不变 C．写成cCaA＋bB，ΔH值、K变为原来的相反数 D．写成cCaA＋bB，ΔH值变为原来的相反数，K变为原来的倒数 3.浓度商与化学平衡常数的表达式 (1)浓度商:对于一般的可逆反应,mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在任意时刻的称为　　　　,常用Q表示,即Q=　　　　。  (2)Q与K关系:当反应中有关物质的浓度商　　　　平衡常数时,表明反应达到化学平衡状态。  4.化学平衡常数的影响因素 (1)内因:不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。 (2)外因:在化学方程式一定的情况下,K只受　　　影响。  5.化学平衡常数的应用 (1)判断反应是否达到平衡状态 化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意状态时,浓度商Q=。 ①若Q>K,说明反应向逆反应方向进行; ②若Q=K,说明反应达到平衡状态; ③若Q<K,说明反应向正反应方向进行。 (2)判断可逆反应的热效应 ①升高温度,K增大→正反应为吸热反应;K减小→正反应为放热反应。 ②降低温度,K增大→正反应为放热反应;K减小→正反应为吸热反应。 【对应训练3】已知在一定温度下，下列各反应的焓变和平衡常数如下： ①C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH1　K1 ②CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)　ΔH2　K2 ③C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH3　K3 则ΔH1、ΔH2、ΔH3三者关系为ΔH3＝________________。K1、K2、K3三者关系为K3＝________。 【对应训练4】一定温度下,反应物和生成物均为气态的平衡体系,平衡常数表达式为K=.下列有关该平衡体系的说法不正确的是(　　)。 A. 升高温度,该反应的平衡常数K的变化无法判断 B.该反应逆反应的化学平衡常数为 C.该反应的化学方程式为3Z(g)+2W(g)X(g)+2Y(g) D.增大X的浓度,该反应的平衡常数增大 【课堂检测A组】1．对于下列反应，其反应过程的能量变化如图所示： 编号 反应 平衡常数 反应热 反应① A(g)B(g)＋C(g) K1 ΔH1 反应② B(g)＋C(g)D(g) K2 ΔH2 反应③ A(g)D(g) K3 ΔH3 下列说法正确的是(　　) A．K3＝K1＋K2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 C．加催化剂，反应①的反应热降低，反应速率加快 D．增大压强，K1减小，K2增大，K3不变 2.硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。根据图示回答下列问题： (1)反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝__________，增大压强，K______(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)①将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中，反应达到平衡后，体系总压强为0.10 MPa。该反应的平衡常数为________。 ②平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)________(填“>”“<”或“＝”)K(B)。 3．已知NO和O2转化为NO2的反应机理如下： ①2NO(g)N2O2(g)(快)　ΔH1＜0　K1　 ②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(慢)　ΔH2＜0　K2 下列说法正确的是(　　) A．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2 B．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常数K＝ C．反应①的速率大小决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率 D．反应过程中的能量变化如图所示 物质 X Y Z 初始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.2 0 平衡浓度/(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1 【课堂检测B组】 4． 在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示：下列说法错误的是(　) A． 反应达到平衡时，X的转化率为50% B． B．反应可表示为X(g)＋3Y(g)2Z(g)，其平衡常数为1600 C．反应前后压强之比为2∶3 D．改变温度可以改变此反应的平衡常数 5．反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)，若在一定温度下，将物质的量浓度均为2 mol·L－1的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为50%，则在该温度下： (1)此反应的平衡常数为______________。 (2)在上述温度下，若SO2(g)的初始浓度增大到3 mol·L－1，NO2(g)的初始浓度仍为2 mol·L－1，达到化学平衡状态时，计算下列各物质的平衡浓度及SO2和NO2的平衡转化率。 ①c(SO3) ＝__________ mol·L－1，c(SO2)＝________________ mol·L－1。 ②SO2的转化率为______________， NO2的转化率为____________。 课时3 影响化学平衡的因素--浓度、压强 【课堂活动一】一、化学平衡的移动 1.在一定条件下,当　　　　达到平衡状态后,如果改变反应　　　　,平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随之改变,直到达到新的平衡状态。这种由原有的　　　　　　达到新的　　　　　　　的过程叫作化学平衡的移动。  2.化学平衡移动的方向 (1)若外界条件改变,引起v正>v逆时,正反应占优势,化学平衡向　　　　方向移动;  (2)若外界条件改变,引起v正<v逆时,逆反应占优势,化学平衡向　　　　方向移动;  (3)若外界条件改变,引起v正和v逆都发生变化,如果v正和v逆仍保持相等,化学平衡就没有发生　　　　。  【课堂活动二】二、影响化学平衡移动的因素 一、浓度对化学平衡的影响 1．实验探究浓度对化学平衡的影响（见课本P36） 结论：_________________________________________________ 【对应训练1】1．检验Fe3＋的存在，可向溶液中加入KSCN溶液，发生反应如下： FeCl3＋3KSCN3KCl＋Fe(SCN)3 (浅黄色)　(无色)　　(无色)　(红色) 能使该可逆反应发生平衡移动的是________(填序号，下同)。不能使平衡发生移动的是________，原因是____________________________________________________。 ①加入KCl固体　②加入Fe粉　③加入FeCl3固体 【对应训练2】在一恒容密闭容器中，反应A(g)＋B(g)C(g)达到平衡，若增大A的浓度，使平衡右移，并达到新的平衡，下列说法正确的是(　　) A．A的浓度一定比原平衡小 B．A的转化率增大 C．C的体积分数一定大于原平衡C的体积分数 D．B的转化率一定增大 二、压强对化学平衡的影响 1．实验探究压强对化学平衡的影响（见课本P38） 2.压强对化学平衡的影响规律及解释 (1)对于有气体参加的可逆反应，当达到平衡时，在其他条件不变时 ①增大压强(减小容器的容积)，化学平衡向气体体积 的方向移动。 ②减小压强(增大容器的容积)，化学平衡向气体体积 的方向移动。 ③对于反应后气体的总体积不变的可逆反应，改变压强，平衡 。 (2)用Q、K关系分析压强对化学平衡的影响 对于有气体参加的可逆反应，在一定温度下，增大体系压强，各气体的浓度也同等倍数增大。对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)， 若m＋n＝p，增大压强，Q______K，化学平衡状态不变； 若m＋n<p，增大压强，Q______K，化学平衡向______方向移动； 若m＋n>p，增大压强，Q______K，化学平衡向______方向移动。 (3)用v－t图像分析压强对化学平衡的影响 【对应训练3】已知化学反应2A(？)＋B(g)2C(？)达到平衡，当增大压强时，平衡向逆反应方向移动，则下列物质的状态可能是A是_____________，C是___________________________。 【对应训练4】在密闭容器中，反应：xA(g)＋yB(g)zC(g)，在一定条件下达到平衡状态，试回答下列问题： (1)若x＋y＞z，缩小体积，增大压强，则平衡向________方向移动。 (2)若保持体积不变，通入氦气，则平衡________移动。 (3)若保持压强不变，通入氦气，平衡向正反应方向移动，则x、y、z的关系为________。 (4)若x＋y＝z，缩小体积，增大压强，则平衡____移动。 【对应训练5】．在一密闭容器中，反应aA(g)bB(g)达到平衡后，保持温度不变，将容器体积增大一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则下列说法不正确的是________(填序号)。 ①平衡向逆反应方向移动 ②物质A的转化率减小 ③物质B的质量分数增大 ④a＞b 【课堂检测A组】 1．已知反应：mA(s)＋nB(g)pC(g)　ΔH<0，在一定温度下，反应达到平衡时，B的体积分数φ(B)与压强变化的关系如图所示，下列叙述一定正确的是(　　) ①m＋n>p　 ②x点表示的正反应速率大于逆反应速率　 ③x点表示的反应速率比y点的小　 ④n>p A．①② B．②④ C．②③ D．①③ 2．在一定条件下，下列可逆反应的平衡移动伴随着颜色变化，但颜色变化不受压强变化影响的是(　　) A．2NO2N2O4 B．2NO22NO＋O2 C．2HIH2＋I2 D．FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl 3．已知反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0，某温度下，在带有活塞的密闭容器中充入一定量的SO3，充分反应后达到平衡。下列说法正确的是(　　) A．保持体积、温度不变，充入氮气后，正反应速率和逆反应速率都将增大 B．保持体积、温度不变，充入氦气后，平衡正向移动 C．保持压强、温度不变，充入氮气后，正反应速率和逆反应速率不变 D．保持压强、温度不变，充入氮气后，平衡逆向移动 4．一定温度下，向某容积可变的密闭容器中加入足量碳酸钙，发生反应：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)，并达到平衡。下列说法正确的是(　　) A．保持容器容积不变，充入He，平衡向逆反应方向移动 B．将容器容积增大为原来的2倍，当体系再次达到平衡时，气体密度不变 C．增加CaCO3(s)的物质的量，平衡向正反应方向移动，CO2的浓度增大 D．将容器容积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，CO2的浓度为原来的2倍 5．在某密闭容器中，反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)达到平衡时，B的浓度为0.6 mol·L－1，若保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的3倍，达到新平衡时B的浓度降为0.3 mol·L－1。下列判断正确的是(　　) A．a＋b<c＋d B．容积扩大到原来的3倍后，平衡向正反应方向移动 C．D的体积分数减小 D．达到新平衡时，A、B 的浓度减小，C、D的浓度增大 6．下列叙述及解释正确的是(　　) A．2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色)　ΔH<0，在反应达到平衡后，对平衡体系采取缩小容积、增大压强的措施，因为平衡向正反应方向移动，故体系颜色变浅 B． H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH<0，在反应达到平衡后，对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施，因为平衡不移动，故体系颜色不变 C．FeCl3(aq)＋3KSCN(aq)Fe(SCN)3(aq)(红色)＋3KCl(aq)，在反应达到平衡后，加少量FeCl3固体，因为平衡向逆反应方向移动，故体系颜色变浅 D．对于反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在反应达到平衡后，保持压强不变，充入O2(注：O2不参与反应)，平衡左移 课时4 影响化学平衡的因素--温度、催化剂 勒夏特列原理 【课堂活动一】1．温度对化学平衡的影响 (1)实验探究温度对化学平衡的影响（见课本P39） (2)温度对化学平衡的影响规律 当其他条件不变时，升高温度，会使化学平衡向 的方向移动；降低温度，会使化学平衡 向 的方向移动。 【对应训练1】在一密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，在某一时刻达到平衡，测得c(N2)＝1 mol·L－1，容器内压强为p，温度为T。 (1)再向容器中通入N2，使其浓度变为2 mol·L－1，并保持容积不变，再次达到平衡时c(N2)的范围是_____。 (2)将容器体积缩小至平衡时的一半，并保持温度不变，再次达到平衡时压强p′的范围是_____________。 (3)迅速升温至T1，并保持容积不变，且不与外界进行热交换，再次达到平衡时，温度T′的范围是_______。 【对应训练2】在密闭容器中进行如下反应：CO2(g)＋C(s)2CO(g)　ΔH＞0，达到平衡后，若改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化。 (1)增加C(s)，则平衡__________(填“逆向移动”“正向移动”或“不移动”，下同)，c(CO2)________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。 (2)保持温度不变，增大反应容器的容积，则平衡_____，c(CO)________，n(CO)________。 (3)保持反应容器的容积和温度不变，通入He，则平衡________，c(CO2)________。 (4)保持反应容器的容积不变，升高温度，则平衡_____，c(CO)________。 【课堂活动二】1．催化剂对化学平衡的影响 (1)催化剂对化学平衡的影响规律 当其他条件不变时，催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。 (2)用v－t图像分析催化剂对化学平衡的影响 【课堂活动三】1．勒夏特列原理 如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。 2．适用范围及应用 (1)勒夏特列原理适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。 (2)勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消除，而只能减弱。 对于以下体系，增大压强，混合气体颜色先加深，后变浅。但比原平衡时颜色深。 【对应训练3】下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是______(填字母)。 A．溴水中存在如下平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入NaOH溶液后颜色变浅 B．对2H2O22H2O＋O2的反应，使用MnO2可加快制备O2的反应速率 C．反应：CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)　ΔH<0，升高温度，平衡向逆反应方向移动 D．合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，为使氨的产率提高，理论上应采取低温高压的措施 E．H2(g)＋I2(g)2HI(g)，缩小体积加压颜色加深 【课堂检测A组】 1．将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器，恒温下发生反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)　ΔH<0，平衡时Br2(g)的转化率为a；若初始条件相同，绝热下进行上述反应，平衡时Br2(g)的转化率为b。a与b的关系是(　　) A．a>b B．a＝b C．a<b D．无法确定 2．在一密闭容器中，发生可逆反应：3A(g)3B＋C(正反应为吸热反应)，平衡时，升高温度，气体的平均相对分子质量有变小的趋势，则下列判断正确的是(　　) A．B和C可能都是固体 B．B和C一定都是气体 C．若C为固体，则B一定是气体 D．B和C不可能都是气体 3．某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应2X(s)Y(s)＋Z(g)，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是(　　) A．升高温度，若c(Z)增大，则ΔH>0 B．加入一定量Z，达新平衡后m(Y)减小 C．加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后c(Z)增大 D．加入一定量氩气，平衡不移动 4．反应X(g)＋Y(g)3Z(g)　ΔH<0达到平衡时，下列说法正确的是(　　) A．减小容器体积，平衡向正反应方向移动 B．恒容时充入氦气，Z的产率增大 C．增大c(X)，X的转化率增大 D．降低温度，Y的转化率增大 5．利用CO2和CH4反应制备合成气(CO、H2)的原理是CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)　ΔH>0。温度为T ℃时，该反应的平衡常数为K。下列说法正确的是(　　) A．K越大，说明反应速率、CO2的平衡转化率越大 B．增大压强，平衡向逆反应方向移动，K减小 C．升高温度，反应速率和平衡常数K都增大 D．加入催化剂，能提高合成气的平衡产率 【课堂检测B组】 6．现有反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大；当减小压强时，混合体系中C的质量分数减小，则： (1)该反应的逆反应为_______(填“吸热”或“放热”)反应，且m＋n______(填“＞”“＝”或“＜”)p。 (2)减压使容器体积增大时，A的质量分数________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)。 (3)若容积不变加入B，则A的转化率__________，B的转化率__________。 (4)若升高温度，则平衡时B、C的浓度之比将__________。 (5)若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量__________。 7．氮元素的单质及其化合物在农业生产、生活、国防和科技方面都有着重要作用，但一些氮的化合物又会对环境造成污染。因此，如何利用氮及氮的化合物是科研人员的重要研究课题。已知：N2O4(无色)2NO2(红棕色)。请回答下列有关问题： (1)将两只烧瓶分别浸泡在热水和冰水中，如图所示。由图中现象说明该反应为______(填“放热”或“吸热”)反应。 (2)在容积为2 L的容器中，通入一定量的N2O4,100 ℃时，体系中各物质的浓度随时间变化如下表： 时间/s 0 20 40 60 80 c(N2O4)/ (mol·L－1) 0.10 0.07 0.045 0.04 0.04 c(NO2)/ (mol·L－1) 0 0.06 0.11 0.12 0.12 ①在0～20 s时段，反应速率v(NO2)＝______________________________________。 ②在该温度下，N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数K＝______________。 ③改变条件重新达到平衡时，要使的值变小，可采取的措施有____________(填字母)。 A．升高温度 B．增大N2O4的起始浓度 C．使用合适的催化剂 D．缩小体积 课时5 平衡常数的应用、平衡转化率的分析 【课堂活动一】1．化学平衡常数的应用 对应训练1　已知在25 ℃时，下列反应的平衡常数如下： ①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　K1＝1×10－30 ②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)　K2＝2×1081 ③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K3＝4×10－92 下列说法正确的是(　　) A．NO分解反应NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常数为1×10－30 B．根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O C．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2 D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大 【课堂活动二】1．多重平衡体系中化学平衡常数计算 (1)多重平衡体系：一个化学反应体系中存在多个化学反应，在一定条件下，这些反应都可以达到平衡状态，这种现象称作多重平衡现象，该体系称作多重平衡体系。 (2)多重平衡反应类型 ①连续型(耦合)反应：某物质是某反应的产物，同时又是其他反应的反应物。 ②平行型(竞争型)反应：某物质同时是多个反应的反应物。 (3)多重平衡体系中有关平衡常数的计算，各组分的平衡量指的是整个平衡体系中的量，而不是指某一单一反应中的量。 对应训练2　(1)在1 L真空密闭容器中加入a mol PH4I固体，t ℃时发生如下反应： PH4I(s)PH3(g)＋HI(g)① 4PH3(g)P4(g)＋6H2(g)② 2HI(g)H2(g)＋I2(g)③ 平衡时，体系中n(HI)＝b mol，n(I2)＝c mol，n(H2)＝d mol，则t ℃时反应①的平衡常数K为________________(用字母表示)。 (2)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下： Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1 Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3 一定条件下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a mol，CO为b mol，此时H2O(g)的浓度为______ mol·L－1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为___________________。 对应训练3　CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g) 为分析催化剂对反应的选择性，在1 L密闭容器中充入2 mol CO2和4 mol H2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示：该催化剂在较低温度时主要选择________(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。520 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K＝__________(只列算式不计算)。 【课堂活动三】压强平衡常数(Kp)及其应用 1．压强平衡常数(Kp) (1)含义：在化学平衡体系中，由各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数，用符号Kp表示，其单位与表达式有关。 (2)表达式：对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定温度下，达到平衡时，其压强平衡常数Kp＝。其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示对应物质的分压。 注意　①混合气体中某组分的分压＝总压×该组分的物质的量分数，pB＝p总×。 ②混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和，即p总＝pA＋pB＋pC＋…。 对应训练4　(1)在300 ℃、8 MPa下，将CO2和H2按物质的量之比为1∶3通入恒压密闭容器中发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，达到平衡时，测得CO2的平衡转化率为50%，则该反应条件下的压强平衡常数Kp＝______________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。 （2） 在1 470 K、100 kPa反应条件下，将 n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为_________，平衡常数Kp＝__________ kPa。 [已知H2S热分解的化学方程式为2H2SS2(g)＋2H2(g)] 【课堂活动四】平衡转化率的分析 1．当可逆反应达到平衡后，反应物的初始浓度不变，只改变体系的温度、压强或减小生成物的量可使平衡正向移动，这时反应物的转化率一定增大。 2．反应物用量的改变对转化率的影响 (1)若反应物一侧只有一种气体，如aA(g)bB(g)＋cC(g)或C(s)＋H2O(g)CO(g)＋ H2(g)等，在恒温恒容条件时，增大A的浓度，平衡正向移动，但A的转化率变化等效为压强对平衡的影响。 气体计量数关系 A的转化率 a＝b＋c 不变 a>b＋c 增大 a<b＋c 减小 (2)若反应物不只一种物质，如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在恒温恒容条件下，若按原比例(或投料比)同倍数增加A和B，平衡正向移动，但反应物(A或B)的转化率等效为压强对平衡的影响。 气体计量数关系 A(或B)的转化率 a＋b＝c＋d 不变 a＋b>c＋d 增大 a＋b<c＋d 减小 对应训练5　(1)可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，在一定条件下达到平衡后，只增大O2的浓度，平衡________移动，则SO2的转化率________，O2的转化率________。 (2)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入3 mol X(g)和1 mol Y(g)，发生反应：3X(g)＋Y(g)2Z(g)＋2R(g)　ΔH<0。平衡时，X、Y、Z、R的体积分数分别为60%、20%、10%、10%。X与Y的转化率之比为______。 (3)两个体积相同的密闭容器A、B，在A中充入SO2和O2各1 mol，在B中充入SO2和O2各2 mol，加热到相同温度，有如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，对此反应的表述不正确的是________(填字母)。 A．反应速率：B>A B．SO2 的转化率：B>A C．平衡时各组分含量：B＝A D．平衡时容器的压强：B>A 【课堂检测A组】1．反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)　ΔH＞0，在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施不能提高乙烷平衡转化率的是(　　) A．增大容器容积 B．升高反应温度 C．分离出部分氢气 D．等容下通入惰性气体 2．反应X(g)＋Y(g)2Z(g)　ΔH＜0，在密闭容器中充入0.1 mol X和0.1 mol Y，达到平衡时，下列说法不正确的是(　　) A．减小容器体积，平衡不移动，X的转化率不变 B．增大c(X)，X的转化率减小 C．保持容器体积不变，同时充入0.1 mol X和0.2 mol Y，X的转化率增大 D．加入催化剂，正反应速率增大，Z的产率增大 3．某温度下，向三个容积相等的恒容密闭容器中分别加入：①2 mol HI，②3 mol HI，③1 mol H2与1 mol I2，发生反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)，均达到平衡时，下列关系正确的是(　　) A．各容器的压强：①＝②＝③ B．I2的浓度：②>①>③ C．I2的体积分数：①＝②＝③ D．达到平衡所需时间：②>③ 4．一定量的CO2与足量C在恒压密闭容器中发生反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH＝＋173 kJ·mol－1，若压强为p kPa，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示，回答下列问题： (1)650 ℃时CO2的平衡转化率为____________。 (2)t1℃时压强平衡常数Kp＝____________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)；该温度下达平衡后若再充入等物质的量的CO和CO2气体，则平衡__________(填“正向”“逆向”或“不”)移动，原因是___________________________________。 温度/℃ 700 800 830 1 000 1 200 平衡常数 1.7 1.1 1.0 0.6 0.4 【课堂检测B组】5．已知反应：A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)的平衡常数与温度的关系如下表。830 ℃时，向一个2 L的密闭容器中充入0.2 mol A和0.8 mol B，反应至4 s时c(C)＝0.02 mol·L－1。下列说法正确的是(　　) A.1 200 ℃时反应C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常数K＝0.4 B．反应达平衡后，升高温度，平衡正向移动 C．4 s内，用A表示的该反应的平均反应速率v(A)＝0.01 mol·L－1·s－1 D．830 ℃下反应达平衡时，B的转化率为20% 6．硫酸是重要的化工材料，二氧化硫生成三氧化硫是工业制硫酸的重要反应之一。 (1)将0.05 mol SO2(g)和0.03 mol O2(g)通入容积为1 L的密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。在一定条件下达到平衡，测得c(SO3)＝0.04 mol·L－1。 ①从平衡角度分析，采用过量O2的目的是__________________。 ②已知：K(300 ℃)>K(350 ℃)，该反应是_____________________________________ 反应。若升高温度，则SO2的转化率_______________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图1。平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)____________(填“>”“<”或“＝”)K(B)。 (3)如图2所示，保持温度不变，将2 mol SO2和1 mol O2加入甲容器中，将4 mol SO3加入乙容器中，隔板K不能移动。此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍。 ①若移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到平衡时，SO3的体积分数甲________乙(填“<”“>”或“＝”，下同)。 ②若保持乙中压强不变，向甲、乙容器中通入等质量的氦气，达到新平衡时，SO3的体积分数甲____乙。 课时6 化学平衡图像专题（1） 一、化学平衡化学平衡图像解题思路 1. 分析图像 ①看面：即看清楚纵坐标和横坐标所对应的物理量； ②看线：即看清楚线的走向(增、减性和斜率的大小)和变化趋势(渐变和突变)； ③看点：即看清楚一些特殊点(起点、拐点、交点、接点、最高点、最低点的意义)； ④看是否要做辅助线(等温线、等压线、平衡线)。 2. 联想规律，做出判断 根据分析图像的结果与外界条件的改变对化学反应速率及化学平衡的影响规律做对比，做出判断。 二、典型图像分析 【课堂活动一】突破化学平衡图像： 1. 物质的量/浓度—时间图 可用于：①写出化学反应方程式；②求反应物的转化率。 2. 速率—时间图 可用于：①已知引起平衡移动的因素，判断反应是吸热或热，反应前后气体体积的变化； ②已知反应判断引起平衡移动的因素。 【对应训练1】乙酸甲酯转化为乙醇的反应原理为CH3COOCH3(g)＋2H2(g)C2H5OH(g)＋CH3OH(g)　ΔH<0。该反应中反应速率随时间变化的关系如图所示，t1、t3、t4时刻分别改变某一外界条件。下列说法错误的是(　　) A．t1时升高温度 B．t3时加入催化剂 C．t4时增大反应容器的容积，使体系压强减小 D．在反应保持化学平衡的时间段中，C2H5OH的体积分数最小的时间段是t2～t3 3. 某物质的转化率/百分含量—时间—温度/压强图 方法技巧：“先拐先平，数值大”，即：曲线先出现拐点的首先达到平衡，反应速率快； “定一议二”原则，即：把自变量(温度、压强)之一设为恒量，讨论另外两个变量的关系。 对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) T1 T2，正反应是 热反应 P1 P2，m+n p+q m+n p+q；正反应是 热反应 4. 某物质的转化率/百分含量—温度/压强图 对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) m+n p+q；ΔH 0 m+n p+q；ΔH 0 m+n p+q；ΔH 0 5. 速率—温度/压强图 对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔH 0 ΔH 0 m+n p+q m+n p+q m+n p+q 【对应训练2】已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间t时，温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数φ(B)的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是(　　) A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应 B．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸热反应 C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应 D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应 【课堂检测A组】 1．如图是恒温下H2(g)＋I2(g)2HI(g)＋Q(Q>0)的化学反应速率随反应时间变化的示意图，t2时刻改变的外界条件是(　　) A．升高温度 B．增大压强 C．增大反应物浓度 D．加入催化剂 2.乙酸甲酯转化为乙醇的反应原理为CH3COOCH3(g)＋2H2(g)C2H5OH(g)＋CH3OH(g)　ΔH<0。该反应中反应速率随时间变化的关系如图所示，t1、t3、t4时刻分别改变某一外界条件。下列说法错误的是(　　) A．t1时升高温度 B．t3时加入催化剂 C．t4时增大反应容器的容积，使体系压强减小 D．在反应保持化学平衡的时间段中，C2H5OH的体积分数最小的时间段是t2～t3 【课堂检测B组】 3．现有下列三个图像： 下列反应中全部符合上述图像的是(　　) A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0 B．2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)　ΔH>0 C．2HI(g)H2(g)＋I2(g)　ΔH>0 D．4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH<0 4．下列叙述正确的是(　　) A．对于达到平衡状态的反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，图①表示在t0时刻充入了一定量的NH3，平衡逆向移动 B．由图②可知，p2＞p1，T1＞T2，满足反应2A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)　ΔH<0 C．图③表示的反应的化学方程式为2A===B＋3C D．对于反应2X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH<0，图④中y可以表示Y的百分含量 5．下列说法不正确的是(　　) A．图1可表示将一定量的CO和NO通入刚性容器发生反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)，物质的量随时间的变化关系，且t1时达到平衡 B．图2可表示反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)，在t0时将容器的体积缩小为原来的一半后再次平衡的过程中压强随时间的变化关系 C．图3可表示反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)的ΔH与时间变化关系，且t1时不一定达到平衡 D．图4可表示在绝热容器中充入一定量的A和B，发生反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)　ΔH<0，平衡常数与时间的关系图，且t1时达到平衡 课时7 化学平衡图像专题（2） 【课堂活动一】几种特殊图像 1．平衡曲线: 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 则：L线的左上方(E点)，A%大于此压强时平衡体系的A%，E点v正>v逆；L线的右下方(F点)，F点v正<v逆 2.拋物线型 (1)对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　ΔH＜0。 ①M点前，表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程，则v正＞v逆，M点为平衡点，M点后为平衡受温度或压强的影响情况。 拋物线型图像顶(最低)点前未达到平衡，从顶(最低)点向后分析平衡移动情况。 注意　曲线上的每个点是否都达到平衡，往往需要通过曲线的升降或斜率变化来判断，如果未到达平衡则不能使用平衡移动原理，考虑速率变化对纵坐标量的影响，到达平衡以后的点使用平衡移动原理分析。 (2)投料平衡曲线 ①反应物不止一种的可逆反应，如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，改变反应物的投料比，当反应物按照n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料时，NH3百分含量最大。 ②方法指导 a．投料平衡曲线上的点均为平衡点。 b．投料比等于化学计量数之比时，生成物的含量最大。 注意　横坐标也可能是一种反应物的起始物质的量。 【对应训练1】已知A(g)＋B(g)2C(g)，反应过程中C的百分含量与温度的关系如图所示，下列说法正确的是(　　) A．正反应速率：v(c)>v(d)>v(b) B．化学平衡常数：K(d)>K(c) C．c点向d点变化时，v正<v逆 D．d点状态加入合适的催化剂可使C%增大 【课堂检测A组】1. 下列图像和实验结论表达均正确的是(　　) ① ② ③ ④ A(g)+3B(g)2C(g) FeCl3+3KSCNFe(SCN)3 +3KCl A(g)+3B(g)2C(g) A(g)+B(g)2C(g) A．①是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，则正反应 B．②是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后，化学反应速率随时间变化的图像 C．③是在有无催化剂存在条件下，建立平衡过程的图像，a是使用催化剂时的曲线 D．④是一定条件下，向含有一定量A的恒容密闭容器中逐渐加入B，达平衡时A的转化率的图像 2．在容积为2 L的密闭容器中发生反应xA(g)＋yB(g)zC(g)。图甲表示200 ℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化，图乙表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)∶n(B)的变化关系。则下列结论正确的是(　　) A．200 ℃时，反应从开始到平衡的平均反应速率v(B)＝0.04 mol·L－1·min－1 B．200 ℃时，该反应的平衡常数为25 C．当外界条件由200 ℃降温到100 ℃，原平衡一定被破坏，且正、逆反应速率均增大 D．由图乙可知，反应xA(g)＋yB(g)zC(g)的ΔH<0，且a＝2 【课堂检测B组】 3．化学科学家采用丙烯歧化法制取乙烯和丁烯的反应原理为2C3H6(g)C2H4(g)＋C4H4(g)。向恒温2L反应器中加入一定量的C3H6，生成C2H4的物质的量与时间的关系如表所示： 反应时间/min 0 5 10 15 20 25 C2H4的物质的量/ mol 0 0.8 1.2 1.5 a 1.5 (1) a = ；容器初始压强为p0 KPa；平衡压强= KPa。 (2)将2 mol C3H6置于体积为恒容反应器，反应进行15 min时丙烯的转化率与温度的关系如图，该反应的△H= 0(填“>”或“<”)。 4.在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(　　) A．反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH>0 B．图中X点所示条件下，延长反应时间不能提高NO的转化率 C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO的转化率 D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO的平衡转化率为50%，则平衡常数K>2 000 ( 第 6 页 共 15 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$