2.第二章 第二节 化学平衡（Word）-【满分思维·一本通】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（人教版）

第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节　化学平衡 知识点（一）　化学平衡状态　 1.概念 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.建立平衡的过程 以“N2＋3H22NH3”为例。正反应开始进行的c-t图以及v-t图如图所示。 　　｜特别提醒｜ （1）达到平衡时，正、逆反应速率相等，但是不为0。 （2）达到平衡时，反应物和产物的浓度不再变化，但其比值不一定为系数比。 3.特征 （1）逆：研究的对象是可逆反应。 （2）等：化学平衡的条件是v正和v逆相等。 （3）动：化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止。 （4）定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量（或浓度）为定值。 （5）变：若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡。 化学平衡状态的判断 1.直接标志——v正＝v逆 同一物质：生成速率等于消耗速率。 不同物质：化学反应速率之比等于化学计量数之比，且表示不同方向（即一正一逆）。 2.间接标志——“变量不变” （1）各物质的质量、物质的量或浓度不变。 （2）各物质的百分含量（物质的量分数、质量分数）不变。 除上述各量之外，压强（化学方程式两边气体体积不相等）或颜色（某组分有颜色）不变、绝热容器中温度不变等“变量”不变也可作为判断平衡的标志。 　　[应用体验] （2026·河南南阳高二检测）一定温度下，在2 L恒容密闭容器中加入一定量的 HCOONH4（s）发生反应： HCOONH4（s）NH3（g）＋HCOOH（g）和HCOOH（g）CO（g）＋H2O（g），下列能说明两反应达到平衡状态的是（　　） ①v（NH3）∶v（CO）＝1∶1 ②每生成1 mol NH3的同时消耗1 mol CO ③容器内气体的压强保持不变 ④H2O 的体积分数保持不变 ⑤混合气体的密度保持不变 ⑥混合气体的平均摩尔质量保持不变 A.②③④⑤ B.①③⑤⑥ C.①②③④ D.③④⑤⑥ 解析　①v（NH3）和v（CO）的大小无必然联系，v（NH3）∶v（CO）＝1∶1不能说明反应的正、逆反应速率相等，无法判断是否达到平衡状态，不符合题意；②生成1 mol NH3（第一个反应正方向）与消耗1 mol CO（第二个反应逆方向）只能说明第一个反应的正反应速率与第二个反应的逆反应的速率关系，不能说明每个反应的正、逆反应速率相等，无法确保两反应均达平衡，不符合题意；③两个反应均是气体物质的量增大的反应，一定温度下，在2 L恒容密闭容器中，压强不变说明气体总物质的量恒定，表明两反应均达平衡，符合题意；④一定温度下，在2 L恒容密闭容器中，H2O的体积分数不变说明第二个反应正、逆速率相等，则两反应达到了平衡状态，符合题意；⑤一定温度下，在2 L恒容密闭容器中，密度不变说明第一个反应平衡（固体分解停止，总质量恒定），甲酸浓度恒定，即第二个反应也达到了平衡，符合题意；⑥平均摩尔质量＝，由于第一个反应的反应物为固体，两个反应均为气体物质的量增大的反应，平均摩尔质量保持不变说明总质量恒定（第一个反应平衡，气体总质量不再改变）且总物质的量恒定，则两反应均达到了平衡，符合题意。 答案　D 知识点（二）　化学平衡常数　 1.概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。 2.表达式 对于一般的可逆反应： mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g） 在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示。 在一定温度下达到平衡时，K＝。 　　｜特别提醒｜ （1）固体或液体纯物质一般不列入浓度商和平衡常数。 （2）平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。 ①正、逆反应的平衡常数互为倒数。 ②若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍，则化学平衡常数变为原来的n次幂或次幂。 ③若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2，若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝或。 3.意义 化学平衡常数的大小反映了一个化学反应可能进行的程度（即反应限度），K越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正反应进行的程度越大，即反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大。一般来说，当 K＞105时，该反应就进行得基本完全了。 　　4.影响因素 K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度无关。 5.平衡常数的应用 （1）根据K与Q的相对大小判断反应是否达到平衡或判断反应进行的方向。 对于可逆反应：mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），浓度商Q＝，则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所处的状态。 （2）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。 平衡常数的计算 平衡常数的计算主要有以下两种方法： （1）利用已知方程式的K，求未知方程式的K。 （2）利用“三段式”，求出平衡时各物质的浓度，再根据平衡常数的公式进行计算，如下所示： 对于反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），令A、B起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后，A消耗的物质的量为mx mol，容器容积为V L。 　　　　　 mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g） 起始/mol　　a　　　 b　　　 0　　 　0 变化/mol　　mx nx px qx 平衡/mol　　a－mx b－nx px qx 建立等式求解：K＝ 　　[应用体验] 我国承诺2030年实现“碳达峰”，2060年实现“碳中和”。回答下列问题： Ⅰ.CO2加氢可以合成甲醇，该过程主要发生如下反应： 反应①：CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　ΔH1； 反应②：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH2＝－41.1 kJ·mol－1； 反应③：CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）　ΔH3。 　　（1）若K1、K2、K3分别表示反应①、反应②、反应③的平衡常数，则K3＝　　　　（用含K1、K2的代数式表示）。 Ⅱ.一定条件下也可用二氧化碳加氢合成甲烷：4H2（g）＋CO2（g）CH4（g）＋2H2O（g）。 一定温度下在2 L恒温恒容密闭容器中初始加入2.0 mol CO2和一定量H2，发生上述反应，数据如下： t/min 0 1 2 3 4 5 6 n（CO2）/mol 2.0 1.5 1.1 0.8 0.6 0.5 0.5 n（H2）/mol 3.2 　　（2）则3 min时容器中CH4的物质的量浓度为　　　　，该温度下反应的化学平衡常数为　　　　。 （3）保持温度不变，在达平衡后，向容器中再加入H2（g）和CH4（g）各1 mol，则此时v（正）　　　　（填“＞”“＜”或“＝”）v（逆）。 解析　Ⅰ.（1）根据反应③＝反应②－反应①，得出K3＝。Ⅱ.（2）根据题给信息，设初始加入H2的物质的量为x mol，列出三段式： 　　　　4H2（g）＋CO2（g）CH4（g）＋2H2O（g） 起始/mol　x　　 2　　　　　0　　　 0 改变/mol 4.8 1.2 1.2 2.4 3 min/mol 3.2 0.8 1.2 2.4 3 min时容器中CH4的物质的量浓度为c（CH4）＝＝＝0.6 mol·L－1；5 min时达平衡，经计算H2、CO2、CH4、H2O（g）的浓度分别为1.0 mol·L－1，0.25 mol·L－1、0.75 mol·L－1、1.5 mol·L－1，则K＝＝6.75。 答案　Ⅰ.（1）　Ⅱ.（2）0.6 mol·L－1　6.75　（3）＞ 知识点（三）　影响化学平衡的因素　 1.化学平衡的移动 （1）概念：在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态后，如果改变反应条件，平衡状态被破坏，平衡体系的物质组成也会随着改变，直至达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。 （2）过程示意图 （3）本质 条件改变 2.影响化学平衡的因素 改变的外界条件（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 向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动 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（减小容器的容积） 向气体分子总数减小的方向移动 减小压强（增大容器的容积） 向气体分子总数增大的方向移动 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 向吸热反应方向移动 降低温度 向放热反应方向移动 催化剂 同等程度地改变v正、v逆，化学平衡不移动 　　3.勒夏特列原理（又称化学平衡移动原理） （1）内容：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）注意事项 ①适用范围：适用于动态平衡体系，非平衡状态不能用此来分析。 ②平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变，但不能完全“消除”这种改变。 化学平衡移动的判断 　　[应用体验] 利用教材实验完成影响化学平衡的因素探究。下列有关实验反应、操作及现象和实验结论，不正确的是（　　） 选项 实验反应 操作及现象 实验结论 A Fe3＋＋3SCN－Fe（SCN）3 向Fe（SCN）3溶液中加少量铁粉，溶液红色变浅 其他条件不变时，减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动 B Cr2（橙色）＋H2O2Cr（黄色）＋2H＋ 向K2Cr2O7溶液中加入少量浓NaOH溶液，溶液变为黄色 在其他条件不变时，减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动 C [Cu（H2O）4]2＋（蓝色）＋4Cl－[CuCl4]2－（黄色）＋4H2O　ΔH＞0 将盛有热CuCl2溶液的试管置于冷水浴中，试管中溶液由蓝绿色变为黄绿色 在其他条件不变时，降低温度，平衡向放热反应方向移动 D 2NO2N2O4 将装有NO2与N2O4混合气体的针管活塞往外拉，针管内气体颜色先变浅又逐渐变深 有气体参与的可逆反应，在其他条件不变时，减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动 　　解析　加入少量铁粉，发生反应：Fe＋2Fe3＋3Fe2＋，使得c（Fe3＋）减小，Fe3＋＋3SCN－Fe（SCN）3平衡逆向移动，故A正确；NaOH溶液会中和溶液中的H＋，使得c（H＋）减小，平衡向正反应方向移动，溶液由橙色变为黄色，故B正确；该反应是吸热反应，降低温度平衡向逆反应方向移动，溶液由黄绿色变为蓝绿色，故C错误；NO2是红棕色气体而N2O4是无色气体，在其他条件不变时，将装有NO2与N2O4混合气体的针管活塞往外拉，容积增大，各物质浓度减小，所以气体颜色变浅，平衡向着气体体积增大的方向移动，则颜色又逐渐加深，故D正确。 答案　C 学科网（北京）股份有限公司 $