2025届高三化学二轮复习 讲义　化学平衡状态化学平衡的移动

化学平衡状态　化学平衡的移动 复习目标　1.认识化学反应的可逆性，理解化学平衡建立的过程。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，能通过实验及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中的重要作用。 知识点一　可逆反应与化学平衡状态 1.可逆反应 (1)概念 在同一条件下，既可以向_______________进行，同时又能向________________进行的化学反应。 (2)特点 双向性 可逆反应分为方向相反的两个反应：正反应和逆反应 双同性 正、逆反应是在同一条件下，同时进行 共存性 反应物的转化率________100%，反应物与生成物共存 　 对于可逆反应2SO2＋O22SO3　ΔH<0，在混合气体中充入一定量的18O2，经足够长的时间后： (1)18O存在于哪些分子中？ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ (2)二氧化硫分子的相对分子质量可能为________。 2.化学平衡状态 (1)概念 在一定条件下的________反应体系中，当正、逆反应速率________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，表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 (2)化学平衡的建立 从正反应开始建立化学平衡状态的“反应速率－时间”图像如图 (3)化学平衡的特征 (4)化学平衡状态的判断 ①动态标志：v正＝v逆≠0 a.同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。 b.不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋d(D)(g)，＝时，反应达到平衡状态。 ②静态标志：各种“量”不变 a.各物质的质量、物质的量或浓度不变。 b.各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。 c.压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。 d.绝热容器中温度不变。 e.密度不变(注意容器中的气体质量和体积变化)。 f.平均相对分子质量不变(注意气体质量与气体物质的量变化)。 总之，可以利用平衡建立过程中“变量不变”作为判定标志。“不变量不变”不能作为判定标志。 (一)可逆反应与平衡观 1.向含有2 mol SO2的容器中通入过量O2发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)，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。 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0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时， (1)X2的物质的量浓度范围为________________。 (2)Y2的物质的量浓度范围为_________________________。 (3)Z的物质的量浓度范围为_________________________________________。 极端假设法确定各物质浓度范围 上述题目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： 假设反应逆向进行到底： 平衡体系中各物质的浓度范围为0＜X2＜0.2，0.2＜Y＜0.4，0＜Z＜0.4。 (二)化学平衡状态的判断 3.(2024·南通海安期中)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.混合气体压强保持不变 D.混合气体的密度不变 4.在一定温度下的恒容容器中，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________(填序号，下同)。 (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________。 拓展：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？ (1)__________________________________________________________________。(2)__________________________________________________________________。 (3)__________________________________________________________________。(4)__________________________________________________________________。 不能作为判断化学平衡状态“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。 知识点二　化学平衡的移动 1.化学平衡的移动 (1)过程 (2)图示 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___________________________________________移动。 (2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，______________平衡移动。 (3)v正＜v逆：平衡向___________________________________________移动。 3.影响化学平衡的因素 若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下(填写空格)： 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 平衡不移动 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 4.判断平衡移动的两种特殊情况 (1)惰性气体(不参与反应气体)对化学平衡的影响 ①恒温、恒容条件 ②恒温、恒压条件 (2)同等程度地改变平衡反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。 5.勒夏特列原理 (1)含义：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。 (2)注意①勒夏特列原理的适用对象是可逆过程。②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。 　根据化学平衡原理解答下列问题 在体积不变的密闭容器中发生N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，只改变一种外界条件，完成下表： 改变条件 平衡移 动方向 氢气的转化率 (增大、减小或不变) 氨气的体积分数 (增大、减小或不变) 增大氮气 的浓度 增大氨气 的浓度 升温 充入适 量氩气 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的浓度、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.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥ 2.(2023·南通四模)下列关于反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH＝－49 kJ·mol－1的说法不正确的是(　　) A.保持其他条件不变，平衡时升高温度，v正＜v逆 B.保持其他条件不变，平衡时通入Cl2，达到新平衡时变小 C.反应生成1 mol TiCl4，转移电子数目为4×6.02×1023 D.及时分离出CO，有利于TiCl4生成 3.在一定温度下的密闭容器中发生反应：xA(g)＋yB(g)zC(g)，平衡时测得A的浓度为0.50 mol·L－1。保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍，再达平衡时，测得A的浓度为0.30 mol·L－1。下列有关判断正确的是(　　) A.x＋y<z B.平衡向正反应方向移动 C.B的转化率增大 D.C的体积分数减小 4.(2023·南京、盐城一模)甲烷－湿空气自热重整制H2过程中零耗能是该方法的一个重要优点，原理如下： 反应Ⅰ：CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(g) ΔH＝－519 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206 kJ·mol－1 反应Ⅲ：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41 kJ·mol－1 在1.0×105 Pa、按n始(CH4)∶n始(空气)∶n始(H2O)＝1∶2∶1的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，CH4、O2的转化率及CO、CO2的选择性[CO的选择性＝×100%]与温度的关系如题图所示。下列说法错误的是(　　) A.图中曲线②表示O2的转化率随温度的变化关系 B.由图可知，温度升高，CO选择性增大 C.975 K时，改用高效催化剂能提高平衡时CO2的选择性 D.其他条件不变，增大的值可提高CH4的转化率 化学平衡移动方向的判断 (1)依据v正与v逆的相对大小判断 (2)依据勒夏特列原理判断 (3)依据K与Q的相对大小判断 当Q＝K时 反应处于平衡状态 当Q＜K时 平衡向正反应方向移动 当Q＞K时 平衡向逆反应方向移动 1.(2023·北京卷)下列事实能用平衡移动原理解释的是(　　) A.H2O2溶液中加入少量MnO2固体，促进H2O2分解 B.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深 C.铁钉放入浓HNO3中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体 D.锌片与稀H2SO4反应过程中，加入少量CuSO4固体，促进H2的产生 2.(2022·海南卷)某温度下，反应CH2===CH2(g)＋H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是(　　) A.增大压强，v正>v逆，平衡常数增大 B.加入催化剂，平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大 C.恒容下，充入一定量的H2O(g)，平衡向正反应方向移动 D.恒容下，充入一定量的CH2===CH2(g)，CH2===CH2(g)的平衡转化率增大 3.(2022·天津卷)向恒温恒容密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡后，再通入一定量O2，达到新平衡时，下列有关判断错误的是(　　) A.SO3的平衡浓度增大 B.反应平衡常数增大 C.正向反应速率增大 D.SO2的转化总量增大 4.(2022·江苏卷)乙醇－水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)　ΔH＝173.3 kJ· mol－1，CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝41.2 kJ· mol－1，在1.0×105 Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。 CO的选择性×100%，下列说法正确的是(　　) A.图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化 B.升高温度，平衡时CO 的选择性增大 C.一定温度下，增大可提高乙醇平衡转化率 D.一定温度下，加入CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2产率 5.(2021·江苏卷)NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例的NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，NH3的转化率、生成N2的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.其他条件不变，升高温度，NH3的平衡转化率增大 B.其他条件不变，在175～300 ℃范围，随温度的升高，出口处N2和氮氧化物的量均不断增大 C.催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250 ℃ D.高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂 化学平衡状态　化学平衡的移动 知识点一 自主梳理 1.(1)正反应方向　逆反应方向　(2)小于 2.(1)可逆　相等　(3)可逆反应　动态平衡　v正　v逆 质量或浓度 微思考 (1)由于2SO2＋O22SO3为可逆反应，18O存在于O2、SO3、SO2三种物质的分子中 (2)SO2的相对分子质量可能为64或66或68 对点练通 1.<　>　<　< 2.(1)0～0.2 mol·L-1　(2)0.2 mol·L-1～0.4 mol·L-1 (3)0～0.4 mol·L-1 3.A　[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，因此不能说明达到平衡状态，A错误；随反应的进行，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，C错误；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，密度逐渐增大，混合气体的密度不变，可作为达到平衡的标志， D错误。] 4.(1)①③④⑦　(2)⑤⑦　(3)①③④⑤⑦　(4)①②③④⑦ (5)①②③　(6)②④⑦ 拓展　(1)②③④⑦　(2)⑤⑦　(3)②③④⑤⑦ (4)②③④⑦ 知识点二 自主梳理 2.(1)正反应方向　(2)不发生　(3)逆反应方向 3.正反应　逆反应　减小　增大　不　吸热　放热 微思考 (从左到右，从上到下)正向　增大　逆向　减小　增大　逆向　减小　减小　不移动　不变　不变 对点练通 1.B　[该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使平衡正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压；恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响；增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。] 2.B　[A.该反应的正反应是放热反应，保持其他条件不变，平衡时升高温度，v正、v逆都增大，由于温度对吸热反应影响更大，因此升高温度后，v正＜v逆，A正确；B.该反应的化学平衡常数K＝，化学平衡常数只与温度有关，保持其他条件不变，平衡时通入Cl2，即增大了反应物的浓度，化学平衡正向移动，但由于温度不变，化学平衡常数不变，因此平衡时通入Cl2，达到新平衡时不变，B错误；C.根据反应方程式可知：反应生成1 mol TiCl4，反应过程中转移4 mol电子，则转移电子数目为4×6.02×1023，C正确；D.及时分离出CO，即减小了生成物的浓度，化学平衡正向移动，会产生更多的TiCl4，因此有利于TiCl4生成，D正确。] 3.D　[容积扩大2倍，若不移动时c(A)＝0.25 mol·L-1，但达平衡为0.30 mol·L-1>0.25 mol·L-1，说明减小压强，平衡向逆反应方向移动，故x＋y>z，B转化率减小，C的体积分数减小，D项正确。] 4.C　[A.反应Ⅰ＋反应Ⅱ＋反应Ⅲ可得总反应为2CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋CO2(g)＋4H2(g)，曲线②表示O2的转化率随温度的变化关系，A正确；B.根据反应Ⅱ为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，CO含量增大，CO选择性增大，B正确；C.催化剂改变反应速率，不能提高平衡时CO2的选择性，C错误；D.结合反应Ⅱ、反应Ⅲ，增大水蒸气的含量有利于反应正向移动，增大的值可提高CH4的转化率，D正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $$