2.2 化学平衡 讲义-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1
2026-04-18
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2份
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学人教版选择性必修1 化学反应原理 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第二节 化学平衡 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 广东省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.29 MB |
| 发布时间 | 2026-04-18 |
| 更新时间 | 2026-04-18 |
| 作者 | 非靠谱老师 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-04-18 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57412025.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
第二节 化学平衡
· 导入
在科学研究和化工生产中,只考虑化学反应速率是不够的,例如,在工业生产中,除了需要考虑使原料尽可能快地转化为产品,还需要考虑使原料尽可能多地转化为产品,这就设计化学反应进行的限度,即化学平衡问题。
知识1 化学平衡状态☆
项目
内容
可逆反应
概念
在相同条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应(reversible reaction)。高温高压
举例
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)催化剂
图2.2-1 合成氨反应中有关物质的浓度随时间变化示意图
表示方法
可逆反应方程式常用“”连接,把从左向右进行的反应称为正反应,把从右向左进行的反应称为逆反应。
特点
(1)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。
(2)双同性:同一条件下,正反应和逆反应同时发生、同时存在。
(3)共存性:反应不能进行到底,反应物和生成物共存于同一体系中,反应物的转化率小于100%。(4)能量转化类型相反:若正反应放热,则逆反应吸热。
概念
在一定条件下,当反应进行到一定程度时,正反应速率与逆反应速率相等,反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变,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”,这时的状态我们称为化学平衡状态,简称化学平衡(chemical equlibrium)。
特征
(1)逆:化学平衡状态研究的对象是可逆反应。
(2)等:平衡时,同一物质的正、逆反应速率相等,即:v正=v逆≠0(实质)。
(3)动:平衡时,反应仍在不断进行,是一种动态平衡。
(4)定:平衡时,各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量()、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量全部恒定。
(5)变:外界条件改变时,平衡可能被破坏,并在新的条件下建立新的化学平衡,即发生化学平衡移动。
说明:(1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大限度,即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。
(2)对于可逆反应来说,当处于化学平衡状态时,转化率、产率达到了最大限度。
· 例题
考点:化学平衡建立的过程
1.(2025秋•河北区期中)如图所示,隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动,M、N两个容器中均发生反应:X(g)+2Y(g)⇌xZ(g)。保持温度不变向M、N中各通入1mol X和2mol Y的混合气体,初始时M、N的容积相同。下列说法正确的是( )
A.x不论何值,平衡时M、N中的平均相对分子质量都相等
B.若x=3,达到平衡后X的体积分数关系:φ(M)>φ(N)
C.若x<3,Z的平衡浓度关系:c(M)<c(N)
D.若x>3,达到平衡后Y的转化率:α(M)>α(N)
【答案】C
【解答】解:M容器是恒温恒容条件下建立的平衡状态,N容器是恒温恒压条件下建立的平衡状态。
A.若x=3,M、N中平衡状态相同,平衡时M、N的平均相对分子质量相等,若x>3或x<3,二者的平衡状态不同,平衡时M、N的平均相对分子质量不相等,故A错误;
B.若x=3,该反应前后气体总分子数不变,N容器建立的平衡与恒温恒容下建立的平衡是等效平衡,故达到平衡后X的体积分数为φ(M)=φ(N),故B错误;
C.若x<3,该反应前后气体总分子数减少,N容器建立的平衡相当于恒温恒容下建立平衡后,缩小容器的容积,增大压强,平衡正向移动,Z的平衡浓度增大,故Z的平衡浓度关系为c(M)<c(N),故C正确;
D.若x>3,反应前后气体总分子数增加,N容器建立的平衡相当于恒温恒容下建立平衡后,扩大容器的体积,减小压强,平衡正向移动,Y的转化率增大,故达到平衡后Y的转化率关系为α(M)<α(N),故D错误,
故选:C。
考点:化学平衡状态的判断
2.(2026•昭通校级开学)已知NO2(红色气体)和N2O4(无色气体)存在平衡:2NO2(g)⇌N2O4(g)(放热反应),将一定量NO2置于恒容容器中,下列分析错误的是( )
A.气体颜色不再改变是达到化学平衡状态的标志
B.反应过程中,生成2mol NO2的同时生成1mol N2O4,能说明反应达到了限度
C.气体的密度不再改变不能判断该反应已达到平衡状态
D.反应过程中,NO2与N2O4的浓度比为2:1是达到化学平衡状态的标志
【答案】D
【解答】解:A.NO2为红色气体,气体颜色不再改变时,说明NO2浓度不再发生变化,能说明反应达到化学平衡状态,故A正确;
B.生成2mol NO2属于逆反应方向,生成1mol N2O4属于正反应方向,正、逆反应速率满足化学计量数关系,说明正、逆反应速率相等,反应达到了反应限度,故B正确;
C.反应前后气体总质量不变,恒容容器的体积也不变,由可知,混合气体的密度始终不变,因此密度不再改变不能判断该反应达到平衡状态,故C正确;
D.NO2与N2O4的浓度比为2:1不能说明正、逆反应速率相等,不是达到化学平衡状态的标志,故D错误;
故选:D。
知识2 化学平衡常数(chemical equilibrium constant)☆
项目
内容
概念
在一定温度下,对达到平衡一个可逆反应而言,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数称为化学平衡常数。用符号K表示。
表达式
对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
(1)固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中。
(2)其中c为各组分的平衡浓度,温度一定,K为定值。
意义
(1)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)。
(2)K值越大,表示反应进行得越完全,反应物的转化率越大,当K>105时,该反应就进行的基本完全了。K值越小,表示反应进行得越不完全,反应物的转化率越小。当K<10-5时,该反应很难发生。
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只受温度影响,与反应物或生成物的浓度无关,与压强无关,正反应为吸热反应ΔH>0,升高温度,K值增大;正反应为放热反应ΔH<0,升高温度,K值减小;
反之,也可以判断可逆反应的反应热。
升高温度,K值增大→正反应为吸热反应ΔH>0。
降低温度,K值增大→正反应为放热反应ΔH<0。
平衡常数表达式的书写
(1)在平衡常数表达式中,水(液态)的浓度、固体物质及纯液体的浓度不写
如:Br2+H2OH++Br-+HBrO K=
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
(2)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小,化学平衡常数都会相应改变。
如:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为
N2(g)+H2(g)NH3(g)的平衡常数为
NH3(g)N2(g)+H2(g)的平衡常数为
则:K1=K22 K2·K3=1 K1·K32=1
3若两反应的平衡常数分别为K1、K2
①若两反应相加,则总反应的平衡常数K=K1·K2。
②若两反应相减,则总反应的平衡常数K= 。
(4)平衡常数的单位也与方程式的表示形式相对应
浓度商
对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下的任意时刻,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商,用Q表示:
可判断正在进行的可逆反应的反应方向以及反应是否达到平衡。
Q<K,反应向正反应方向进行
Q=K,反应处于平衡状态
Q<K,反应向你反应的方向进行
平衡转化率
(1)概念:指平衡时已被转化了的某反应物的量与起始时该反应物的量之比。用符号“α”表示
(2)表达式:对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),反应物A的平衡转化率可以表示为:
(3)理解:
①在化学反应中,若增大某一反应物的量,则可以提高其他反应物的转化率,但该反应物的转化率会降低。
②不能脱离具体的反应物来说某一反应的转化率,因为在化学反应中,不同的反应物所表示的平衡转化率的值可能是不同的。
③平衡转化率是在一定条件下一个化学反应进行到最大限度时的转化率。
· 例题
考点:化学平衡常数的含义
3.(2025秋•滨海新区校级期末)将一定量纯氨基甲酸铵置于密闭容器,发生反应:NH2COONH4(s)⇌2NH3(g)+CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数值(﹣lgK)随温度(T)的变化如图所示,下列说法不正确的是( )
A.该反应的ΔH>0
B.A点对应状态的平衡常数K(A)=10﹣2.294
C.增大压强,NH2COONH4(s)质量增大,化学平衡常数K减小
D.30℃时,B点对应状态的v(正)<v(逆)
【答案】C
【解答】解:A.随着温度的升高,化学平衡常数K值增大,则升高温度平衡正向移动,正反应为吸热反应,ΔH>0,故A正确;
B.A点对应的﹣lgK为2.294,则平衡常数K(A)=10﹣2.294,故B正确;
C.增大压强,平衡逆向移动,NH2COONH4(s)质量增大,但化学平衡常数K只受温度影响,K不变,故C错误;
D.30℃时,B点在平衡线下方,﹣lgQ<﹣lgK,B点的浓度商Q大于相同温度时的化学平衡常数K,反应向逆反应方向进行,则B点对应状态的v(正)<v(逆),故D正确;
故选:C。
考点:化学平衡常数的影响因素
4.(2024秋•广西月考)一定温度下,某恒容密闭容器中,发生反应2NO2(g)+NaCl(s)⇌NaNO3(s)+NOCl(g)ΔH<0,下列说法错误的是( )
A.NaCl(s)为电解质
B.时,该反应达到平衡
C.常温下,NaNO3的水溶液呈中性
D.仅适当降低温度,该反应的平衡常数增大
【答案】B
【解答】解:A.在水溶液或熔融状态下能导电的化合物是电解质,NaCl(s)属于化合物,且在水溶液或熔融状态下能导电,即为电解质,故A正确;
B.时,该反应达到平衡,故B错误;
C.NaNO3属于强碱强酸盐,所以常温下NaNO3的水溶液呈中性,故C正确;
D.2NO2(g)+NaCl(s)⇌NaNO3(s)+NOCl(g)ΔH<0,达到平衡时仅适当降低温度该反应平衡正向移动,所以该反应的平衡常数增大,故D正确;
故选:B。
考点:用化学平衡常数进行计算
5.(2025秋•东城区期末)已知反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)的平衡常数与温度的关系如下:
温度℃
700
800
830
1000
平衡常数
0.6
0.9
1.0
1.7
830℃下,t0时刻向某恒容密闭体系中投入3mol CO、3mol H2O、2mol CO2和2mol H2。下列说法正确的是( )
A.t0时刻,反应向逆反应方向进行
B.反应达到平衡状态,n(CO)=2.5mol
C.其他条件不变,若提高反应温度,CO的平衡转化率减小
D.混合气体平均密度不变可作为该体系达到平衡状态的判据
【答案】B
【解答】解:A.830℃时,平衡常数K=1,t0时刻向某恒容密闭体系中投入3mol CO、3mol H2O、2mol CO2和2mol H2,设容器体积为VL,则有浓度熵Qc1,故反应正向进行,故A错误;
B.反应达到平衡状态时,设转化的CO为xmol,根据题意有三段式:
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
起始量(mol) 3 3 2 2
变化量(mol) x x x x
平衡量(mol) 3﹣x 3﹣x 2+x 2+x
则有K1,解得:x=0.5,故平衡时,n(CO)=2.5mol,故B正确;
C.根据表格数据可知,温度升高,平衡正向移动,平衡常数K增大,故正反应是吸热反应,因此其他条件不变,若提高反应温度,CO的平衡转化率增大,故C错误;
D.容器体积不变,混合气体的密度是定值,故混合气体平均密度不变不能作为该体系达到平衡状态的判据,故D错误;
故选:B。
知识3 影响化学平衡的因素☆
项目
浓度影响化学平衡
化学平衡
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
浓度变化
增大反应物浓度
增大生成物浓度
减小生成物浓度
减小反应物浓度
增大反应物浓度
速率变化
v正瞬间增大,v逆瞬间不变,v′正>v′逆
v逆瞬间增大,v正瞬间不变,v′逆>v′正
v逆瞬间减小,v正瞬间不变,v′正>v′逆
v正瞬间减小,v逆瞬间不变,v′逆>v′正
v正瞬间增大,v逆瞬间不变,v′正>v′逆
平衡移动
正向移动
逆向移动
正向移动
逆向移动
正向移动
vt
图象
项目
压强影响化学平衡
化学平衡
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
计量关系
m+n>p+q
m+n<p+q
压强变化
增压
减压
增压
减压
速率变化
v正、v逆同时增大,
v′正>v′逆
v正、v逆同时减小,
v′逆>v′正
v正、v逆同时增大,
v′逆>v′正
v正、v逆同时减小,
v′正>v′逆
平衡移动方向
正向移动
逆向移动
逆向移动
正向移动
vt
图象
计量关系
m+n=p+q
压强变化
增压
减压
速率变化
v正、v逆同时增大,但v′正=v′逆
v正、v逆同时减小,但v′逆=v′正
平衡移动方向
不移动
不移动
vt
图象
项目
温度影响化学平衡
化学平衡
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) ΔH>0
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) ΔH<0
温度改变
升高温度
降低温度
降低温度
升高温度
速率变化
v正、v逆同时增大,
且v′正>v′逆
v正、v逆同时减小,
且v′正<v′逆
v正、v逆同时减小,
且v′正>v′逆
v正、v逆同时增大,且v′正<v′逆
移动方向
正反应方向
逆反应方向
正反应方向
逆反应方向
vt图象
举例
2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-56.9kJ/mol
图2.2-2 装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶(a),分别浸泡在热水(左)和冰水(右)中(b)
实验表明,浸泡在热水中的烧瓶内红棕色加深,说明升高温度,NO2的浓度增大;浸泡在冰水中烧瓶内红棕色变浅,说明温度降低,NO2的浓度减少。
其他条件不变的情况下大,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。
项目
催化剂影响化学平衡
催化剂对化学平衡的影响
(1)催化剂能同等程度地增加正反应速率和逆反应速率,因此它对化学平衡的移动没有影响。即:催化剂不能使化学平衡发生移动,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)催化剂既不影响K值大小,也不能使Q变化,始终保持Q=K,故平衡不移动。
速率变化
t1时刻,加入催化剂,v′正、v′逆同等倍数增大,则v′正=v′逆,
移动方向
平衡不移动
vt图象
项目
惰性气体影响化学平衡
惰性气体对化学平衡的影响
(1)恒温、恒容下,加“惰气”,各反应物、生成物的浓度均未改变,V正、V逆均不变,故化学平衡不发生移动
(2)恒温、恒压下加入“惰气”,容器体积增大,V正、V逆均减小,等效于降压,化学平衡向气体总体积增大的方向移动
(3)对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,无论什么情况下(T、V不变或T、P不变)下加入“惰气”,化学平衡均不发生移动
· 例题
考点:化学平衡的影响因素
6.(2026•金华模拟)在一密闭容器中进行反应:2X(s)⇌Y(g)+Z(g) ΔH>0。达到平衡后,下列各项措施可以提高X的转化率的是( )
A.升高体系温度 B.将X固体粉碎
C.加入适量催化剂 D.增大体系压强
【答案】A
【解答】解:A.升高温度平衡向正反应方向移动,X的转化率提高,故A正确;
B.X为固体,将X粉碎仅能增大接触面积、加快反应速率,不影响平衡移动,X转化率不变,故B错误;
C.催化剂只能同等程度改变正逆反应速率,不改变平衡状态,X转化率不变,故C错误;
D.增大压强平衡向逆反应方向移动,X的转化率降低,故D错误;
故选:A。
考点:探究浓度、催化剂对化学平衡的影响
7.(2021春•镇雄县校级期末)化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。
(1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,在400mL稀盐酸中加入足量的锌粉,用排水集气法收集反应放出的氢气,实验记录如下(累计值):
时间/min
0
1
2
3
4
5
氢气体积/mL(标准状况)
0
109
220
332
412
480
①哪一时间段反应速率最大 2~3 min(填“0~1”“1~2”“2~3”“3~4”或“4~5”)。
②求2~3min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率: 0.025mol/(L•min) (设溶液体积不变)。
(2)某温度下在4L密闭容器中,X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图所示:
①达到平衡状态时Z的浓度为 0.125 mol/L,该反应的化学方程式是 3X(g)+Y(g)⇌2Z(g) 。
②该反应达到平衡状态的标志是 ACDE (填序号)。
A.Y的体积分数在混合气体中保持不变
B.X、Y的反应速率比为3:1
C.容器内气体压强保持不变
D.容器内气体的平均相对分子质量保持不变
E.消耗1mol Y的同时生成3mol X
【答案】(1)①2~3;
②0.025 mol/(L•min);
(2)①0.125;3X(g)+Y(g)⇌2Z(g);
②ACDE。
【解答】解:(1)①相同条件下,反应速率越大,相同时间内收集的气体越多,由表中数据可知,“0~1“、”1~2”、“2~3”、“3~4”、“4~5”时间段收集气体体积分别为:109、111、112、80、68mL,则反应速率最大的时间段是2~3 min,
故答案为:2~3;
②2~3分钟时间段,收集的氢气体积=(232﹣220)mL=112mL,n(H2)0.005mol,根据H2和HCl关系可得△n(HCl)=2(H2)=2×0.005mol=0.01mol,则v(HCl)0.025 mol/(L•min),
故答案为:0.025 mol/(L•min);
(2)①由图可知,随着反应进行,X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加,则X和Y是反应物而Z是生成物,反应达到平衡时,△n(X)=(1.0﹣0.4)mol=0.6mol、△n(Y)=(1.0﹣0.8)mol=0.2mol、△n(Z)=(0.5﹣0.1)mol=0.4mol,同一可逆反应中同一段时间内参加反应的各物质的物质的量变化量之比等于其计算之比,则X、Y、Z的计量数之比=0.6mol:0.2mol:0.4mol=3:1:2,则该反应方程式为3X(g)+Y(g)⇌2Z(g),达到平衡状态时Z的浓度为0.125mol/L,
故答案为:0.125;3X(g)+Y(g)⇌2Z(g);
②A.Y的体积分数在混合气体中保持不变,说明各物质的量不变,反应达到平衡状态,故A正确;
B.X、Y的反应速率比为3:1时,如果反应速率都是指同一方向的反应速率,则该反应不一定达到平衡状态,故B错误;
C.反应前后气体压强减小,当容器内气体压强保持不变时,各物质的物质的量不变,反应达到平衡状态,故C正确;
D.气体质量不变,物质的量改变,容器内气体的平均相对分子质量保持不变,可说明达到平衡状态,故D正确;
E.消耗1molY的同时生成3mol X,可说明正逆反应速率相等,达到平衡状态,故E正确;
故答案为:ACDE。
考点:探究浓度对化学平衡的影响
8.(2023秋•孝义市期末)探究浓度对化学平衡的影响,实验如下:
Ⅰ.向5mL0.05mol/LFeCl3溶液中加入10mL0.05mol/LKI溶液(反应a),平衡后分为两等份
Ⅱ.向一份加入饱和KSCN溶液,变红(反应b);加入CCl4,振荡、静置,下层显极浅的紫色
Ⅲ.向另一份加入CCl4,振荡、静置,下层显紫红色
结合实验,下列说法不正确的是( )
A.反应a、b说明Fe3+与I﹣的反应为可逆反应
B.Ⅱ中,反应a进行的程度大于反应b
C.水溶液中的c(I﹣):Ⅱ>Ⅲ
D.若在实验Ⅰ中加入少量FeCl3固体,c(Fe2+)会增大
【答案】B
【解答】解:A.Ⅱ加入饱和KSCN溶液,变红,说明有Fe3+;加入CCl4,振荡、静置,下层显极浅的紫色,说明生成碘单质,根据2Fe3++2I﹣⇌2Fe2++I2,5mL0.05mol/LFeCl3溶液中加入10mL0.05mol/LKI溶液,若并非是可逆反应,则溶液中只存在Fe2+,但反应a、b说明Fe3+少量仍有剩余,说明该反应为可逆反应,故A正确;
B.加入饱和KSCN溶液,溶液变红,说明产生了较多的Fe(SCN)3,加入CCl4,振荡、静置,下层显极浅的紫色,说明反应a进行的程度小于反应b,故B错误;
C.Ⅱ中下层显极浅的紫色,说明平衡2Fe3++2I﹣⇌2Fe2++I2逆向移动,导致碘单质减少,亚铁离子的浓度减小,碘离子浓度增大;Ⅲ中向另一份加入CCl4,碘单质溶解在四氯化碳中碘单质的浓度减小,平衡2Fe3++2I﹣⇌2Fe2++I2正向移动,碘离子浓度减小,所以水溶液中c(I﹣):Ⅱ>Ⅲ,故C正确;
D.实验Ⅰ中加入少量FeCl3固体,使2Fe3++2I﹣⇌2Fe2++I2正向移动,c(Fe2+)会增大,故D正确;
故选:B。
考点:探究温度、压强对化学平衡的影响
9.(2025秋•浙江月考)下列实验方案能达到实验目的的是( )
选项
实验方案
实验目的
A
CuCl2溶液中存在(蓝色)(黄色)+4H2O ΔH>0,加热,观察溶液颜色变化
探究温度对化学平衡的影响
B
分别取10mL0.1mol/LNa2S2O3溶液和10mL0.05mol/LNa2S2O3溶液于两支试管中,然后同时加入10mL0.1mol/LH2SO4溶液,观察气体生产速率
探究浓度对化学反应速率的影响
C
向某密闭容器中冲入NO2气体,一段时间后冲入Ar使得压强为原来的两倍,观察气体颜色
探究压强对化学平衡的影响
D
常温下,将大小、形状相同的铁片分别加入98.3%硫酸和2%硫酸中
探究浓度对化学反应速率的影响
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【解答】解:A.加热时,平衡向吸热方向(生成黄色[CuCl4]2﹣)移动,溶液颜色变黄,可验证温度对平衡的影响,故A正确;
B.根据2H+=S+SO2+H2O,实验中两种Na2S2O3溶液浓度不同,第一个实验硫酸恰好完全反应,但第二个实验H+过量,导致最终生成气体的量不同,改变Na2S2O3浓度时,应保证生成气体的物质的量相同,例如将加入硫酸的体积改为5 mL,故B错误;
C.充入Ar增大总压强为2倍,但容器体积不变,平衡不移动,无法观察到现象,应该通过直接改变容器体积的方式探究压强对化学平衡的影响,故C错误;
D.稀硫酸与铁反应生成H2;浓硫酸(98.3%)常温下使铁钝化,反应停止;两者反应机理不同,无法直接比较浓度对速率的影响,故D错误;
故选:A。
知识4 勒夏特列原理(le Chatelier principle)☆
项目
内容
概念
如果改变影响平衡的一个条件(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,该结论就是勒夏特列原理
适用范围
(1)勒夏特列原理仅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。此外,勒夏特列原理对所有的动态平衡(如溶解平衡、电离平衡和水解平衡等)都适用。
(2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件,则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向,只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时,才能根据勒夏特列原理进行判断
理解
例:向一密闭容器中通入1 mol N2、3 mol H2发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,一段时间后达到平衡,当改变下列条件后:
(1)若增大N2的浓度,平衡移动的方向是正向移动;达新平衡时,氮气的浓度与改变时相比较,其变化是减小。但新平衡时的浓度大于原平衡时的浓度
(2)若升高温度,平衡移动的方向是逆向移动;达新平衡时的温度与改变时相比较,其变化是降低。但新平衡时的温度高于原平衡时的温度
(3)若增大压强,平衡移动的方向是正向移动;达新平衡时的压强与改变时相比较,其变化是减小。但新平衡时的压强大于原平衡时的压强
注意事项
(1)平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响,而不是“消除”外界条件的影响,更不是“扭转”外界条件的影响
(2)v正增大并不意味着平衡一定向正反应方向移动,只有v正>v逆时才可以确定平衡向正反应方向移动
(3)当平衡向正反应方向移动时,反应物的转化率并不一定提高,生成物的体积分数也并不一定增大, 增大一种反应物的浓度会提高另一种反应物的转化率
(4)存在平衡且平衡发生移动时才能应用平衡移动原理
· 例题
考点:化学平衡的计算
10.(2026•东城区一模)温度T1<T2,X2和H2反应生成HX的平衡常数见表。
化学方程式
K(T1)
K(T2)
F2(g)+H2(g)⇌2HF(g)
1.8×1030
1.9×1032
Cl2(g)+H2(g)⇌2HCl(g)
9.7×1012
4.2×1011
Br2(g)+H2(g)⇌2HBr(g)
5.6×107
9.3×106
I2(g)+H2(g)⇌2HI(g)
43
36
下列说法不正确的是( )
A.由上表中数据可推断,HX的热稳定性:HF>HCl>HBr>HI
B.由上表中数据可推断,生成HX的反应速率:HF>HCl>HBr>HI
C.断裂1mol H—H键与1mol F—F键吸收的总能量小于形成2mol H—F放的总能量
D.在T2的恒温恒容密闭容器中投入一定量HI,分解达平衡时,HI分解率约为25%
【答案】B
【解答】解:A.相同温度下,生成HX的反应平衡常数越大,反应正向进行的程度越大,对应HX越难分解,热稳定性越强,同温度下K(HF)>K(HCl)>K(HBr)>K(HI),故A正确;
B.平衡常数是衡量化学反应进行限度的物理量,反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量,二者无直接关联,不能通过平衡常数大小判断反应速率快慢,故B错误;
C.温度T1<T2,生成HX的反应平衡常数随温度升高而减小,说明正反应为放热反应,ΔH<0;ΔH=反应物总键能﹣生成物总键能<0,即断裂1mol H—H键与1mol F—F键吸收的总能量小于形成2mol H—F键放出的总能量,故C正确;
D.T2温度下,I2(g)+H2(g)⇌2HI(g)的平衡常数K=36,则HI分解反应2HI(g)⇌I2(g)+H2(g)的平衡常数;设HI的初始浓度为amol•L﹣1,分解率为α,列三段式:初始浓度c(HI)=amol•L﹣1,,;变化浓度c(HI)=﹣aαmol•L﹣1,,;平衡浓度c(HI)=a(1﹣α)mol•L﹣1,,;;解得,3α=1﹣α,α=0.25=25%,故D正确;
故选:B。
考点:化学平衡移动原理
11.(2026•房山区一模)下列事实不能用平衡移动原理解释的是( )
A.pH=3的醋酸溶液加水稀释100倍,pH<5
B.25℃~100℃,随着温度升高,纯水的pH减小
C.工业合成氨(放热反应),选择在高温条件下进行
D.用稀硫酸洗涤BaSO4沉淀比用等体积蒸馏水洗涤损失的BaSO4少
【答案】C
【解答】解:A.醋酸中存在电离平衡,加水稀释时电离平衡正向移动,补充了部分H+,因此稀释100倍后pH<5,可以用平衡移动原理解释,故A正确;
B.水存在电离平衡,电离过程吸热,温度升高后平衡正向移动,H+浓度增大,pH减小,可以用平衡移动原理解释,故B正确;
C.合成氨反应N2+3H2⇌2NH3ΔH<0,升高温度会使平衡逆向移动,不利于氨生成,工业选择高温是为了加快反应速率,同时让催化剂(铁触媒)达到活性最高的温度,和平衡移动无关,不能用平衡移动原理解释,故C错误;
D.BaSO4存在溶解平衡,稀硫酸中存在大量,使溶解平衡逆向移动,抑制BaSO4溶解,因此损失更少,可以用平衡移动原理解释,故D正确;
故选:C。
考点:等效平衡
12.(2025秋•昌江区校级期中)在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下(已知N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=﹣92.4kJ•mol﹣1),下列说法错误的是( )
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1mol N2、3mol H2
2mol NH3
4mol NH3
NH3的平衡浓度(mol•L﹣1)
c1
c2
c3
反应的能量变化
放出a kJ
吸收b kJ
吸收c kJ
体系压强(Pa)
p1
p2
p3
反应物转化率
a1
a2
a3
A.2c1<c3 B.a+b=92.4
C.p3>2p2=2p1 D.a1+a3<1
【答案】C
【解答】解:甲投入1molN2、3molH2,乙容器投入量2molNH3,恒温恒容条件下,甲容器与乙容器是等效平衡,各组分的物质的量、含量、转化率等完全相等;
而甲容器投入1molN2、3molH2,丙容器加入4molNH3,采用极限转化法丙相当于加入2molN2、6molH2,丙中加入量是甲中的二倍,如果恒温且丙容器容积是甲容器2倍,则甲容器与丙容器为等效平衡,所以丙所到达的平衡,可以看作在恒温且容积是甲容器两倍条件下,到达平衡后,再压缩体积为与甲容器体积相等所到达的平衡,由于该反应是体积减小的反应,缩小容器体积,增大了压强,平衡向着正向移动,所以丙中氮气、氢气转化率大于甲和乙的,
A、丙容器反应物投入量4molNH3,采用极限转化法转化为反应物为2molN2、6molH2,是甲中的二倍,若平衡不移动,c3=2c1;丙相当于增大压强,平衡向着正向移动,所以丙中氨气的浓度大于乙中氨气浓度的二倍,即c3>2c1,故A正确;
B、甲投入1molN2、3molH2,乙中投入2molNH3,则甲与乙是完全等效的,根据盖斯定律可知,甲与乙的反应的能量变化之和为92.4kJ,故a+b=92.4,故B正确;
C、丙容器反应物投入量4molNH3,是乙的二倍,若平衡不移动,丙中压强为乙的二倍;由于丙中相当于增大压强,平衡向着向着正向移动,所以丙中压强减小,小于乙的2倍,即2p2>p3,故C错误;
D、丙容器反应物投入量4molNH3,是乙的二倍,若平衡不移动,转化率α1+α3=1;由于丙中相当于增大压强,平衡向着向着正向移动,氨气的转化率减小,所以转化率α1+α3<1,故D正确;
故选:C。
考点:化学反应速率与化学平衡图象的综合应用
13.(2026春•鼓楼区校级月考)已知:A(g)+2B(g)⇌3C(g)ΔH<0,向一恒温恒容的密闭容器中充入1mol A和3mol B发生反应,t1时达到平衡状态Ⅰ,在t2时改变某一条件,t3时重新达到平衡状态Ⅱ,正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.容器内压强不变,表明反应达到平衡
B.t2时改变的条件:向容器中加入C
C.t2时改变的条件:升高温度
D.平衡常数K:K(Ⅱ)>K(Ⅰ)
【答案】B
【解答】解:A.恒温恒容的密闭容器中气体的压强始终不变,则容器内压强不变不能表明反应是否达到平衡,故A错误;
B.t2时条件改变的瞬间,正反应速率不变,条件改变后,正反应速率增大说明平衡条件改变后逆反应速率大于正反应速率,平衡向逆反应方向移动,则改变的条件可能是向容器中加入C,故B正确;
C.若t2时改变的条件为升高温度,条件改变的瞬间,正反应速率应增大,则t2时改变的条件不可能为升高温度,故C错误;
D.t2时刻正反应速率瞬时不变,说明温度没有改变,化学平衡常数不变,则平衡常数K的关系为K(Ⅱ)=K(Ⅰ),故D错误;
故选:B。
· 近5年高考真题
考点:用盖斯定律进行有关反应热的计算
1.(2025•重庆)肼(N2H4)与氧化剂剧烈反应,释放大量的热量,可作火箭燃料。已知下列反应:
(1)2NH3(g)+3N2O(g)═4N2(g)+3H2O(l)ㅤㅤΔH1=akJ•mol﹣1
(2)N2O(g)+3H2(g)═N2H4(l)+H2O(l)ㅤㅤΔH2=bkJ•mol﹣1
(3)N2H4(l)+9H2(g)+4O2(g)═2NH3(g)+8H2O(l)ㅤㅤΔH3=ckJ•mol﹣1
则反应N2H4(l)+O2(g)═N2(g)+2H2O(l)的ΔH(kJ•mol﹣1)为( )
A. B. C.a﹣3b+c D.a+3b﹣c
【答案】B
【解答】解:已知①2NH3(g)+3N2O(g)=4N2(g)+3H2O(l) ΔH1=akJ/mol,②N2O(g)+3H2(g)=N2H4(l)+H2O(l) ΔH2=bkJ/mol,③N2H4(l)+9H2(g)+4O2(g)=2NH3(g)+8H2O(l) ΔH3=ckJ/mol,根据盖斯定律可知,(①﹣3×②+③)可得N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH,则ΔH(a﹣3b+c)kJ/mol,故B符合题意,
故选:B。
考点:化学平衡常数的含义
2.(2024•福建)多卤离子、、在水溶液中的分解反应及平衡常数值如下:
离子
分解反应
平衡常数值
(aq)
(aq)═I2(aq)+I﹣(aq)
1.4×10﹣3
(aq)
(aq)═ICl(aq)+Cl﹣(aq)
6.0×10﹣3
(aq)
(aq)═IBr(aq)+Br﹣(aq)
K
下列说法错误的是( )
A.K<6.0×10﹣3
B.上述分解反应均为氧化还原反应
C.共价键极性:ICl>IBr
D.可分解为BrCl(aq)和Cl﹣(aq)
【答案】B
【解答】解:A.根据分析可知,K<6.0×10﹣3,故A正确;
B.上述反应中,没有元素化合价变化,均为非氧化还原反应,故B错误;
C.同主族从上到下电负性逐渐减小,电负性:Cl>Br,形成共价键的两元素电负性相差越大,极性越强,则共价键极性:ICl>IBr,故C正确;
D.电负性:Cl>Br,中,Cl更容易吸引电子,导致Br—Cl键断裂生成BrCl(aq)和Cl﹣(aq),故D正确;
故选:B。
考点:化学平衡状态的判断
3.(2024•河北)在水溶液中,CN﹣可与多种金属离子形成配离子。X、Y、Z三种金属离子分别与CN﹣形成配离子达平衡时,1g与﹣lgc(CN﹣)的关系如图。
下列说法正确的是( )
A.99%的X、Y转化为配离子时,两溶液中CN﹣的平衡浓度:X>Y
B.向Q点X、Z的混合液中加少量可溶性Y盐,达平衡时
C.由Y和Z分别制备等物质的量的配离子时,消耗CN﹣的物质的量:Y<Z
D.若相关离子的浓度关系如P点所示,Y配离子的解离速率小于生成速率
【答案】B
【解答】解:A.99%的X、Y转化为配离子时,溶液中,则lglg2,结合图象可知纵坐标越为﹣2,时,溶液中﹣lgcx(CN﹣)>﹣lgcY(CN﹣),则溶液中CN﹣的平衡浓度X<Y,故A错误;
B.Q点时lglg,,加入少量可溶性Y盐后,会消耗CN﹣形成Y配离子,使得溶液中c(CN﹣)减小,沿横坐标轴向右移动,lg与lg曲线在Q点相交后,随着﹣lgc(CN﹣)继续增大,X对应曲线位于Z对应曲线上方,即lglg,则,故B正确;
C.设金属离子形成配离子的离子方程式为金属离子+mCN﹣=配离子,则平衡常数K,lgK=lgmLgc(CN﹣)=﹣lgmLgc(CN﹣),即lgmLgc(CN﹣)﹣lgK,故X、Y、Z三种金属离子形成配离子时结合CN﹣的越多,对应lg~﹣lgc(CN﹣)曲线的斜率越大,由题图可知,曲线斜率Y>Z,则由Y和Z分别制备等物质的量的配离子时,消耗CN﹣的物质的量:Y>Z,故C错误;
D.由P点状态移动到形成Y配离子的反应的平衡状态时,﹣lgc(CN﹣)不变,lg增大,即c(Y)增大,c(Y配离子)减小,则P点状态Y配离子的解离速率>生成速率,故D错误;
故选:B。
考点:化学平衡的影响因素
4.(2025•山东)在恒容密闭容器中,Na2SiF6(s)热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系(实线部分)如图所示。
已知:T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解;体系中气相产物在T1,T3温度时的分压分别为p1,p3。下列说法错误的是( )
A.a线所示物种为固相产物
B.T1温度时,向容器中通入N2,气相产物分压仍为p1
C.p3小于T3温度时热解反应的平衡常数Kp
D.T1温度时、向容器中加入b线所示物种,重新达平衡时逆反应速率增大
【答案】D
【解答】解:A.由图可知,1mol Na2SiF6(s)完全热解生成2mola线所示物种,1molb线所示物种,反应的方程式为Na2SiF6(s)⇌2NaF(s)+SiF4(g),则a线所示的物质为NaF,为固相产物,故A正确;
B.T1温度时,向容器中通入N2,因为容器恒容,N2为惰性气体,不参与反应,对气相产物的物质的量和容器体积都没有影响,根据pV = nRT(V、T不变,n不变),所以气相产物分压仍为p1,故B正确;
C.由图可知,升温b线代表的SiF4增多,则反应Na2SiF6(s)⇌2NaF(s)+SiF4(g)为吸热反应,升温Kp增大,已知:T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解,则该反应T2以及之后正向进行趋势很大,Qp<Kp,体系中气相产物在T3温度时的分压为p3,p3=Qp,恒容密闭容器的平衡体系的气相产物只有SiF4,Kp=p(SiF4),即T3温度时热解反应的平衡常数Kp=p(SiF4),故C正确;
D.b线所示物种为气相产物,恒容密闭容器的平衡体系的气相产物只有SiF4,Kp=p(SiF4),温度不变Kp不变,T1温度时、向容器中加入SiF4,重新达平衡时p(SiF4)不变,则逆反应速率不变,故D错误;
故选:D。
考点:化学平衡的计算
5.(2025•安徽)恒温恒压密闭容器中,t=0时加入A(g),各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率v= kx,k为反应速率常数)。
下列说法错误的是( )
A.该条件下
B.0~t1时间段,生成M和N的平均反应速率相等
C.若加入催化剂,k1增大,k2不变,则x1和xM,平衡均变大
D.若A(g)→M(g)和A(g)→N(g)均为放热反应,升高温度则xA,平衡变大
【答案】C
【解答】解:A.①A(g)⇌M(g)的K,②A(g)⇌N(g)的K,②﹣①得到:M(g)⇌N(g),则K,故A正确;
B.由图可知,0~t1时间段,生成M和N的物质的量相等,故生成M和N的平均反应速率相等,故B正确;
C.若加入催化剂,k1增大,k2不变,更有利于生成M,则x1变大,但催化剂不影响平衡移动,故xM,平衡不变,故C错误;
D.若A(g)→M(g)和A(g)→N(g)均为放热反应,升高温度,升高温度,2个反应均逆向移动,A的物质的量分数增大,则xA,平衡变大,故D正确;
故选:C。
考点:化学平衡移动原理
6.(2023•北京)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
【答案】B
【解答】解:A.MnO2作H2O2分解的催化剂,催化剂只改变化学反应速率,不影响平衡移动,所以不能用平衡移动原理解释,故A错误;
B.2NO2(g)⇌N2O4(g)ΔH<0,密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体,加热,平衡逆向移动,导致c(NO2)增大,气体颜色加深,能用平衡移动原理解释,故B正确;
C.常温下,Fe和浓硝酸发生钝化现象,加热使铁表面的氧化物薄膜溶解,且在加热条件下铁和浓硝酸发生氧化还原反应生成NO2,NO2呈红棕色,与平衡移动原理无关,不能用平衡移动原理解释,故C错误;
D.Zn能置换出Cu,Zn、Cu和稀硫酸构成原电池而促进H2的产生,与平衡移动原理无关,不能用平衡移动原理解释,故D错误;
故选:B。
考点:化学反应速率与化学平衡图象的综合应用
7.(2023•海南)工业上苯乙烯的生产主要采用乙苯脱氢工艺:C6H5CH2CH3(g)⇌C6H5CH=CH2(g)+H2(g)。某条件下无催化剂存在时,该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线①表示的是逆反应的v﹣t关系
B.t2时刻体系处于非平衡状态
C.反应进行到t1时,Q>K(Q为浓度商)
D.催化剂存在时,v1、v2都增大
【答案】BD
【解答】解:A.反应为乙苯制备苯乙烯的过程,开始反应物浓度最大,随着反应进行反应物浓度逐渐减小,则正反应速率逐渐减小,所以曲线①表示的是正反应的v﹣t关系,故A错误;
B.由图可知,t2时,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故B错误;
C.反应进行到t1时,正反应速率大于逆反应速率,反应正向进行,故Q<K,故C错误;
D.催化剂能降低反应的活化能,使反应速率增大,即v1、v2都增大,故D正确;
故选:D。
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第二节 化学平衡
· 导入
在科学研究和化工生产中,只考虑化学反应速率是不够的,例如,在工业生产中,除了需要考虑使原料尽可能快地转化为产品,还需要考虑使原料尽可能多地转化为产品,这就设计化学反应进行的限度,即化学平衡问题。
知识1 化学平衡状态☆
项目
内容
可逆反应
概念
在相同条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应(reversible reaction)。高温高压
举例
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)催化剂
图2.2-1 合成氨反应中有关物质的浓度随时间变化示意图
表示方法
可逆反应方程式常用“”连接,把从左向右进行的反应称为正反应,把从右向左进行的反应称为逆反应。
特点
(1)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。
(2)双同性:同一条件下,正反应和逆反应同时发生、同时存在。
(3)共存性:反应不能进行到底,反应物和生成物共存于同一体系中,反应物的转化率小于100%。(4)能量转化类型相反:若正反应放热,则逆反应吸热。
概念
在一定条件下,当反应进行到一定程度时,正反应速率与逆反应速率相等,反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变,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”,这时的状态我们称为化学平衡状态,简称化学平衡(chemical equlibrium)。
特征
(1)逆:化学平衡状态研究的对象是可逆反应。
(2)等:平衡时,同一物质的正、逆反应速率相等,即:v正=v逆≠0(实质)。
(3)动:平衡时,反应仍在不断进行,是一种动态平衡。
(4)定:平衡时,各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量()、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量全部恒定。
(5)变:外界条件改变时,平衡可能被破坏,并在新的条件下建立新的化学平衡,即发生化学平衡移动。
说明:(1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大限度,即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。
(2)对于可逆反应来说,当处于化学平衡状态时,转化率、产率达到了最大限度。
· 例题
考点:化学平衡建立的过程
1.(2025秋•河北区期中)如图所示,隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动,M、N两个容器中均发生反应:X(g)+2Y(g)⇌xZ(g)。保持温度不变向M、N中各通入1mol X和2mol Y的混合气体,初始时M、N的容积相同。下列说法正确的是( )
A.x不论何值,平衡时M、N中的平均相对分子质量都相等
B.若x=3,达到平衡后X的体积分数关系:φ(M)>φ(N)
C.若x<3,Z的平衡浓度关系:c(M)<c(N)
D.若x>3,达到平衡后Y的转化率:α(M)>α(N)
考点:化学平衡状态的判断
2.(2026•昭通校级开学)已知NO2(红色气体)和N2O4(无色气体)存在平衡:2NO2(g)⇌N2O4(g)(放热反应),将一定量NO2置于恒容容器中,下列分析错误的是( )
A.气体颜色不再改变是达到化学平衡状态的标志
B.反应过程中,生成2mol NO2的同时生成1mol N2O4,能说明反应达到了限度
C.气体的密度不再改变不能判断该反应已达到平衡状态
D.反应过程中,NO2与N2O4的浓度比为2:1是达到化学平衡状态的标志
知识2 化学平衡常数(chemical equilibrium constant)☆
项目
内容
概念
在一定温度下,对达到平衡一个可逆反应而言,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数称为化学平衡常数。用符号K表示。
表达式
对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
(1)固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中。
(2)其中c为各组分的平衡浓度,温度一定,K为定值。
意义
(1)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)。
(2)K值越大,表示反应进行得越完全,反应物的转化率越大,当K>105时,该反应就进行的基本完全了。K值越小,表示反应进行得越不完全,反应物的转化率越小。当K<10-5时,该反应很难发生。
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只受温度影响,与反应物或生成物的浓度无关,与压强无关,正反应为吸热反应ΔH>0,升高温度,K值增大;正反应为放热反应ΔH<0,升高温度,K值减小;
反之,也可以判断可逆反应的反应热。
升高温度,K值增大→正反应为吸热反应ΔH>0。
降低温度,K值增大→正反应为放热反应ΔH<0。
平衡常数表达式的书写
(1)在平衡常数表达式中,水(液态)的浓度、固体物质及纯液体的浓度不写
如:Br2+H2OH++Br-+HBrO K=
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
(2)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小,化学平衡常数都会相应改变。
如:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为
N2(g)+H2(g)NH3(g)的平衡常数为
NH3(g)N2(g)+H2(g)的平衡常数为
则:K1=K22 K2·K3=1 K1·K32=1
3若两反应的平衡常数分别为K1、K2
①若两反应相加,则总反应的平衡常数K=K1·K2。
②若两反应相减,则总反应的平衡常数K= 。
(4)平衡常数的单位也与方程式的表示形式相对应
浓度商
对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下的任意时刻,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商,用Q表示:
可判断正在进行的可逆反应的反应方向以及反应是否达到平衡。
Q<K,反应向正反应方向进行
Q=K,反应处于平衡状态
Q<K,反应向你反应的方向进行
平衡转化率
(1)概念:指平衡时已被转化了的某反应物的量与起始时该反应物的量之比。用符号“α”表示
(2)表达式:对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),反应物A的平衡转化率可以表示为:
(3)理解:
①在化学反应中,若增大某一反应物的量,则可以提高其他反应物的转化率,但该反应物的转化率会降低。
②不能脱离具体的反应物来说某一反应的转化率,因为在化学反应中,不同的反应物所表示的平衡转化率的值可能是不同的。
③平衡转化率是在一定条件下一个化学反应进行到最大限度时的转化率。
· 例题
考点:化学平衡常数的含义
3.(2025秋•滨海新区校级期末)将一定量纯氨基甲酸铵置于密闭容器,发生反应:NH2COONH4(s)⇌2NH3(g)+CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数值(﹣lgK)随温度(T)的变化如图所示,下列说法不正确的是( )
A.该反应的ΔH>0
B.A点对应状态的平衡常数K(A)=10﹣2.294
C.增大压强,NH2COONH4(s)质量增大,化学平衡常数K减小
D.30℃时,B点对应状态的v(正)<v(逆)
考点:化学平衡常数的影响因素
4.(2024秋•广西月考)一定温度下,某恒容密闭容器中,发生反应2NO2(g)+NaCl(s)⇌NaNO3(s)+NOCl(g)ΔH<0,下列说法错误的是( )
A.NaCl(s)为电解质
B.时,该反应达到平衡
C.常温下,NaNO3的水溶液呈中性
D.仅适当降低温度,该反应的平衡常数增大
考点:用化学平衡常数进行计算
5.(2025秋•东城区期末)已知反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)的平衡常数与温度的关系如下:
温度℃
700
800
830
1000
平衡常数
0.6
0.9
1.0
1.7
830℃下,t0时刻向某恒容密闭体系中投入3mol CO、3mol H2O、2mol CO2和2mol H2。下列说法正确的是( )
A.t0时刻,反应向逆反应方向进行
B.反应达到平衡状态,n(CO)=2.5mol
C.其他条件不变,若提高反应温度,CO的平衡转化率减小
D.混合气体平均密度不变可作为该体系达到平衡状态的判据
知识3 影响化学平衡的因素☆
项目
浓度影响化学平衡
化学平衡
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
浓度变化
增大反应物浓度
增大生成物浓度
减小生成物浓度
减小反应物浓度
增大反应物浓度
速率变化
v正瞬间增大,v逆瞬间不变,v′正>v′逆
v逆瞬间增大,v正瞬间不变,v′逆>v′正
v逆瞬间减小,v正瞬间不变,v′正>v′逆
v正瞬间减小,v逆瞬间不变,v′逆>v′正
v正瞬间增大,v逆瞬间不变,v′正>v′逆
平衡移动
正向移动
逆向移动
正向移动
逆向移动
正向移动
vt
图象
项目
压强影响化学平衡
化学平衡
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
计量关系
m+n>p+q
m+n<p+q
压强变化
增压
减压
增压
减压
速率变化
v正、v逆同时增大,
v′正>v′逆
v正、v逆同时减小,
v′逆>v′正
v正、v逆同时增大,
v′逆>v′正
v正、v逆同时减小,
v′正>v′逆
平衡移动方向
正向移动
逆向移动
逆向移动
正向移动
vt
图象
计量关系
m+n=p+q
压强变化
增压
减压
速率变化
v正、v逆同时增大,但v′正=v′逆
v正、v逆同时减小,但v′逆=v′正
平衡移动方向
不移动
不移动
vt
图象
项目
温度影响化学平衡
化学平衡
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) ΔH>0
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) ΔH<0
温度改变
升高温度
降低温度
降低温度
升高温度
速率变化
v正、v逆同时增大,
且v′正>v′逆
v正、v逆同时减小,
且v′正<v′逆
v正、v逆同时减小,
且v′正>v′逆
v正、v逆同时增大,且v′正<v′逆
移动方向
正反应方向
逆反应方向
正反应方向
逆反应方向
vt图象
举例
2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-56.9kJ/mol
图2.2-2 装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶(a),分别浸泡在热水(左)和冰水(右)中(b)
实验表明,浸泡在热水中的烧瓶内红棕色加深,说明升高温度,NO2的浓度增大;浸泡在冰水中烧瓶内红棕色变浅,说明温度降低,NO2的浓度减少。
其他条件不变的情况下大,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。
项目
催化剂影响化学平衡
催化剂对化学平衡的影响
(1)催化剂能同等程度地增加正反应速率和逆反应速率,因此它对化学平衡的移动没有影响。即:催化剂不能使化学平衡发生移动,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)催化剂既不影响K值大小,也不能使Q变化,始终保持Q=K,故平衡不移动。
速率变化
t1时刻,加入催化剂,v′正、v′逆同等倍数增大,则v′正=v′逆,
移动方向
平衡不移动
vt图象
项目
惰性气体影响化学平衡
惰性气体对化学平衡的影响
(1)恒温、恒容下,加“惰气”,各反应物、生成物的浓度均未改变,V正、V逆均不变,故化学平衡不发生移动
(2)恒温、恒压下加入“惰气”,容器体积增大,V正、V逆均减小,等效于降压,化学平衡向气体总体积增大的方向移动
(3)对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,无论什么情况下(T、V不变或T、P不变)下加入“惰气”,化学平衡均不发生移动
· 例题
考点:化学平衡的影响因素
6.(2026•金华模拟)在一密闭容器中进行反应:2X(s)⇌Y(g)+Z(g) ΔH>0。达到平衡后,下列各项措施可以提高X的转化率的是( )
A.升高体系温度 B.将X固体粉碎
C.加入适量催化剂 D.增大体系压强
考点:探究浓度、催化剂对化学平衡的影响
7.(2021春•镇雄县校级期末)化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。
(1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,在400mL稀盐酸中加入足量的锌粉,用排水集气法收集反应放出的氢气,实验记录如下(累计值):
时间/min
0
1
2
3
4
5
氢气体积/mL(标准状况)
0
109
220
332
412
480
①哪一时间段反应速率最大 min(填“0~1”“1~2”“2~3”“3~4”或“4~5”)。
②求2~3min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应速率: (设溶液体积不变)。
(2)某温度下在4L密闭容器中,X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图所示:
①达到平衡状态时Z的浓度为 mol/L,该反应的化学方程式是 。
②该反应达到平衡状态的标志是 (填序号)。
A.Y的体积分数在混合气体中保持不变
B.X、Y的反应速率比为3:1
C.容器内气体压强保持不变
D.容器内气体的平均相对分子质量保持不变
E.消耗1mol Y的同时生成3mol X
考点:探究浓度对化学平衡的影响
8.(2023秋•孝义市期末)探究浓度对化学平衡的影响,实验如下:
Ⅰ.向5mL0.05mol/LFeCl3溶液中加入10mL0.05mol/LKI溶液(反应a),平衡后分为两等份
Ⅱ.向一份加入饱和KSCN溶液,变红(反应b);加入CCl4,振荡、静置,下层显极浅的紫色
Ⅲ.向另一份加入CCl4,振荡、静置,下层显紫红色
结合实验,下列说法不正确的是( )
A.反应a、b说明Fe3+与I﹣的反应为可逆反应
B.Ⅱ中,反应a进行的程度大于反应b
C.水溶液中的c(I﹣):Ⅱ>Ⅲ
D.若在实验Ⅰ中加入少量FeCl3固体,c(Fe2+)会增大
考点:探究温度、压强对化学平衡的影响
9.(2025秋•浙江月考)下列实验方案能达到实验目的的是( )
选项
实验方案
实验目的
A
CuCl2溶液中存在(蓝色)(黄色)+4H2O ΔH>0,加热,观察溶液颜色变化
探究温度对化学平衡的影响
B
分别取10mL0.1mol/LNa2S2O3溶液和10mL0.05mol/LNa2S2O3溶液于两支试管中,然后同时加入10mL0.1mol/LH2SO4溶液,观察气体生产速率
探究浓度对化学反应速率的影响
C
向某密闭容器中冲入NO2气体,一段时间后冲入Ar使得压强为原来的两倍,观察气体颜色
探究压强对化学平衡的影响
D
常温下,将大小、形状相同的铁片分别加入98.3%硫酸和2%硫酸中
探究浓度对化学反应速率的影响
A.A B.B C.C D.D
知识4 勒夏特列原理(le Chatelier principle)☆
项目
内容
概念
如果改变影响平衡的一个条件(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,该结论就是勒夏特列原理
适用范围
(1)勒夏特列原理仅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。此外,勒夏特列原理对所有的动态平衡(如溶解平衡、电离平衡和水解平衡等)都适用。
(2)勒夏特列原理只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件,则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向,只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时,才能根据勒夏特列原理进行判断
理解
例:向一密闭容器中通入1 mol N2、3 mol H2发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,一段时间后达到平衡,当改变下列条件后:
(1)若增大N2的浓度,平衡移动的方向是正向移动;达新平衡时,氮气的浓度与改变时相比较,其变化是减小。但新平衡时的浓度大于原平衡时的浓度
(2)若升高温度,平衡移动的方向是逆向移动;达新平衡时的温度与改变时相比较,其变化是降低。但新平衡时的温度高于原平衡时的温度
(3)若增大压强,平衡移动的方向是正向移动;达新平衡时的压强与改变时相比较,其变化是减小。但新平衡时的压强大于原平衡时的压强
注意事项
(1)平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响,而不是“消除”外界条件的影响,更不是“扭转”外界条件的影响
(2)v正增大并不意味着平衡一定向正反应方向移动,只有v正>v逆时才可以确定平衡向正反应方向移动
(3)当平衡向正反应方向移动时,反应物的转化率并不一定提高,生成物的体积分数也并不一定增大, 增大一种反应物的浓度会提高另一种反应物的转化率
(4)存在平衡且平衡发生移动时才能应用平衡移动原理
· 例题
考点:化学平衡的计算
10.(2026•东城区一模)温度T1<T2,X2和H2反应生成HX的平衡常数见表。
化学方程式
K(T1)
K(T2)
F2(g)+H2(g)⇌2HF(g)
1.8×1030
1.9×1032
Cl2(g)+H2(g)⇌2HCl(g)
9.7×1012
4.2×1011
Br2(g)+H2(g)⇌2HBr(g)
5.6×107
9.3×106
I2(g)+H2(g)⇌2HI(g)
43
36
下列说法不正确的是( )
A.由上表中数据可推断,HX的热稳定性:HF>HCl>HBr>HI
B.由上表中数据可推断,生成HX的反应速率:HF>HCl>HBr>HI
C.断裂1mol H—H键与1mol F—F键吸收的总能量小于形成2mol H—F放的总能量
D.在T2的恒温恒容密闭容器中投入一定量HI,分解达平衡时,HI分解率约为25%
考点:化学平衡移动原理
11.(2026•房山区一模)下列事实不能用平衡移动原理解释的是( )
A.pH=3的醋酸溶液加水稀释100倍,pH<5
B.25℃~100℃,随着温度升高,纯水的pH减小
C.工业合成氨(放热反应),选择在高温条件下进行
D.用稀硫酸洗涤BaSO4沉淀比用等体积蒸馏水洗涤损失的BaSO4少
考点:等效平衡
12.(2025秋•昌江区校级期中)在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下(已知N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=﹣92.4kJ•mol﹣1),下列说法错误的是( )
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1mol N2、3mol H2
2mol NH3
4mol NH3
NH3的平衡浓度(mol•L﹣1)
c1
c2
c3
反应的能量变化
放出a kJ
吸收b kJ
吸收c kJ
体系压强(Pa)
p1
p2
p3
反应物转化率
a1
a2
a3
A.2c1<c3 B.a+b=92.4
C.p3>2p2=2p1 D.a1+a3<1
考点:化学反应速率与化学平衡图象的综合应用
13.(2026春•鼓楼区校级月考)已知:A(g)+2B(g)⇌3C(g)ΔH<0,向一恒温恒容的密闭容器中充入1mol A和3mol B发生反应,t1时达到平衡状态Ⅰ,在t2时改变某一条件,t3时重新达到平衡状态Ⅱ,正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.容器内压强不变,表明反应达到平衡
B.t2时改变的条件:向容器中加入C
C.t2时改变的条件:升高温度
D.平衡常数K:K(Ⅱ)>K(Ⅰ)
· 近5年高考真题
考点:用盖斯定律进行有关反应热的计算
1.(2025•重庆)肼(N2H4)与氧化剂剧烈反应,释放大量的热量,可作火箭燃料。已知下列反应:
(1)2NH3(g)+3N2O(g)═4N2(g)+3H2O(l)ㅤㅤΔH1=akJ•mol﹣1
(2)N2O(g)+3H2(g)═N2H4(l)+H2O(l)ㅤㅤΔH2=bkJ•mol﹣1
(3)N2H4(l)+9H2(g)+4O2(g)═2NH3(g)+8H2O(l)ㅤㅤΔH3=ckJ•mol﹣1
则反应N2H4(l)+O2(g)═N2(g)+2H2O(l)的ΔH(kJ•mol﹣1)为( )
A. B. C.a﹣3b+c D.a+3b﹣c
考点:化学平衡常数的含义
2.(2024•福建)多卤离子、、在水溶液中的分解反应及平衡常数值如下:
离子
分解反应
平衡常数值
(aq)
(aq)═I2(aq)+I﹣(aq)
1.4×10﹣3
(aq)
(aq)═ICl(aq)+Cl﹣(aq)
6.0×10﹣3
(aq)
(aq)═IBr(aq)+Br﹣(aq)
K
下列说法错误的是( )
A.K<6.0×10﹣3
B.上述分解反应均为氧化还原反应
C.共价键极性:ICl>IBr
D.可分解为BrCl(aq)和Cl﹣(aq)
考点:化学平衡状态的判断
3.(2024•河北)在水溶液中,CN﹣可与多种金属离子形成配离子。X、Y、Z三种金属离子分别与CN﹣形成配离子达平衡时,1g与﹣lgc(CN﹣)的关系如图。
下列说法正确的是( )
A.99%的X、Y转化为配离子时,两溶液中CN﹣的平衡浓度:X>Y
B.向Q点X、Z的混合液中加少量可溶性Y盐,达平衡时
C.由Y和Z分别制备等物质的量的配离子时,消耗CN﹣的物质的量:Y<Z
D.若相关离子的浓度关系如P点所示,Y配离子的解离速率小于生成速率
考点:化学平衡的影响因素
4.(2025•山东)在恒容密闭容器中,Na2SiF6(s)热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系(实线部分)如图所示。
已知:T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解;体系中气相产物在T1,T3温度时的分压分别为p1,p3。下列说法错误的是( )
A.a线所示物种为固相产物
B.T1温度时,向容器中通入N2,气相产物分压仍为p1
C.p3小于T3温度时热解反应的平衡常数Kp
D.T1温度时、向容器中加入b线所示物种,重新达平衡时逆反应速率增大
考点:化学平衡的计算
5.(2025•安徽)恒温恒压密闭容器中,t=0时加入A(g),各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率v= kx,k为反应速率常数)。
下列说法错误的是( )
A.该条件下
B.0~t1时间段,生成M和N的平均反应速率相等
C.若加入催化剂,k1增大,k2不变,则x1和xM,平衡均变大
D.若A(g)→M(g)和A(g)→N(g)均为放热反应,升高温度则xA,平衡变大
考点:化学平衡移动原理
6.(2023•北京)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
考点:化学反应速率与化学平衡图象的综合应用
7.(2023•海南)工业上苯乙烯的生产主要采用乙苯脱氢工艺:C6H5CH2CH3(g)⇌C6H5CH=CH2(g)+H2(g)。某条件下无催化剂存在时,该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线①表示的是逆反应的v﹣t关系
B.t2时刻体系处于非平衡状态
C.反应进行到t1时,Q>K(Q为浓度商)
D.催化剂存在时,v1、v2都增大
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