第19讲 化学平衡(讲)-2023年高考化学一轮复习讲练测(原卷版)

第19讲化学平衡
1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。

2.掌握化学平衡的特征。

3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。

4.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。

【核心素养分析】
变化观念与平衡思想：知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律；认识化学变化有一定限度，是可以调控的。

能多角度、动态地分析化学反应，运用化学反应原理解决实际问题。

证据推理与模型认知：建立观点、结论和证据之间的逻辑关系；知道可以通过分析、推理等方法认识化学平衡的特征及其影响因素，建立模型。

能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。

知识点一化学平衡状态
1．化学平衡研究的对象——可逆反应
2．化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。

(2)建立过程
在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。

反应过程如下：
以上过程可用如图表示：
(3)
平衡特点
3．化学平衡状态的判断①各物质的物质的量或物质的量分数一定
②各物质的质量或质量分数一定
体的平均相对分子质量
②平均相对分子质量一定，且m ＋n
＝p ＋q
不一定平衡
温度
任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时平衡
气体密度
(
ρ)
①只有气体参加的反应，密度保持不变(恒容密闭容器中)
不一定平衡
②m ＋n ≠p ＋q 时，密度保持不变(恒压容器中)平衡③m ＋n ＝p ＋q 时，密度保持不变(恒压容器中)
不一定平衡
颜色
反应体系内有色物质的颜色稳定不变(其他条件不变)
平衡
知识点二
化学平衡移动
1．化学平衡移动的过程原化学平衡状态
由上图可推知：
(1)化学反应条件改变，使正、逆反应速率不再相等，化学平衡才会发生移动。

(2)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变。

2．影响化学平衡的因素
(1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响
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
向正反应方向移动，如图甲
减小反应物浓度或增大
生成物浓度向逆反应方向移动，如图乙
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
向气体分子总数减小的方向移动，如图丙
减小压强
向气体分子总数增大的方向移动，如图丁
反应前后气
体体积不变
改变压强
平衡不移动，如图戊
温度
升高温度向吸热反应方向移动，如图己降低温度
向放热反应方向移动，如图庚
催化剂同等程度改变v 正、v 逆，平衡不移动，如图辛
【特别提醒】
压强对化学平衡的影响主要看改变压强能否引起反应物和生成物的浓度变化，只有引起物质的浓度变化才会造成平衡移动，否则压强对平衡无影响。

(2)浓度的“决定性”作用①恒温、恒容条件
原平衡体系――→充入惰性气体
体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。

②恒温、恒压条件
原平衡体系――→充入惰性气体容器容积增大，各反应气体的
3．化学平衡移动与化学反应速率的关系
v 正>v 逆平衡向正反应方向移动
v 正＝v 逆反应达到平衡状态，不发生平衡移动v 正＜v 逆
平衡向逆反应方向移动
4．勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强、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。

【特别提醒】
①由“化学平衡”可知：勒夏特列原理的适用对象是可逆过程。

②由“减弱”可知：只能减弱改变，而不能消除改变。

知识点三化学图像
1．含量—时间—温度(压强)图像
常见图像形式有如下几种。

其中C%指生成物的百分含量，B%指反应物的百分含量。

①
②
③
④
⑤
表示不同条件下，反应达到平衡的时间快慢、反应速率的快慢以及平衡混合物中某物质的百分含量的关系。

解题方法是“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，以此判断温度或压强的高低。

再依据外界条件对平衡的影响分析判断反应的热效应及反应前后气体体积的变化。

2．转化率(或质量分数)与压强—温度图像
(1)恒压线图像
表示两个外界条件同时变化时，反应物A的转化率变化情况，解决这类图像一般采用“定一议二”的方法，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。

如：图1中，当压强相等(任意一条等压线)时，升高温度，A的转化率增大，说明升高温度平衡正向移动，即正反应为吸热反应。

当温度相等时，在图1A的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，即正反应为气体体积减小的反应。

(2)恒温线图像
图3中，当温度相等(任意一条等温线)时，增大压强，A的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，即正反应是气体体积减小的反应。

当压强相等时，在图3中作直线，与两条等温线交于两点，这两点自下而上为降低温度，A的转化率增大，说明降低温度平衡正向移动，即正反应为放热反应。

3．化学平衡中的特殊图像
(1)对于化学反应：m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，M点前，表示从反应开始，v(正)>v(逆)；M点为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡
左移，故ΔH<0。

(2)对于化学反应：m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，L线上所有的点都是平衡点。

L线的上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系中A的百分含量，所以E点满足v(正)>v(逆)；同理L线的下方(F点)满足v(正)<v(逆)。

【方法技巧】解答化学平衡图像题四步骤
知识点四等效平衡
一、等效平衡的含义
在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。

二、等效平衡的判断方法
1．恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：极值等量即等效。

例如：2SO 2(g)＋O2(g)2SO3(g)
①2mol1mol0
②002mol
③0.5mol0.25mol 1.5mol
④a mol b mol c mol
上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物，则SO2均为2mol，O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。

④中a、b、c三者的关系满足c＋a＝2，c
2＋b＝1时，即与上述平衡等效。

2．恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应判断方法：极值等比即等效。

例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
①2mol1mol0
②1mol0.5mol2mol
③a mol b mol c mol
按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物，则①②中n(SO2)
n(O2)＝
2
1，故互为等效平衡。

③中a、b、c三者关系满足c＋a
c
2＋b
＝
2
1或
a
b＝
2
1，c≥0时，即与①②平衡等效。

3．恒温条件下反应前后体积不变的反应
平衡无影响。

例如：H2(g)＋I2(g)2HI(g)
①1mol1mol0
②2mol2mol1mol
③a mol b mol c mol
①②两种情况下，n(H2)
n(I2)＝1，故互为等效平衡。

③中a、b、c三者关系满足c
2＋a
c
2＋b
＝1或
a
b＝1，c≥0时，即与①②平衡等效。

三、虚拟“中间态”法构建等效平衡
1．构建恒温恒容平衡思维模式
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。

2．构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。

高频考点一化学平衡状态的判断
【例1】（2022·浙江卷）恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：
3222NH (g)N (g)+3H (g) 催化剂
，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化，如下表所示，
下列说法不正确．．．
的是
A.实验①，020min ~，()-5
-1
-1
v N =1.0010mol L min
⋅⋅⨯B.实验②，60min 时处于平衡状态，x 0.40≠C.相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大D.相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大
【变式探究】（2022·辽宁卷）某温度下，在1L 恒容密闭容器中2.0mol X 发生反应
2X(s)Y(g)+2Z(g) ，有关数据如下：
时间段/min 产物Z 的平均生成速率/-1-1mol L min ⋅⋅0～20.200～4
0.15
0～6
0.10
下列说法错误的是
A.1min 时，Z 的浓度大于-1
0.20mol L ⋅B.2min 时，加入0.20mol Z ，此时正逆v (Z)<v (Z)C.3min 时，Y 的体积分数约为33.3%D.5min 时，X 的物质的量为1.4mol
【变式探究】（2021·浙江卷）一定温度下：在25N O 的四氯化碳溶液(100mL )中发生分解反应：
25222N O 4NO +O 。

在不同时刻测量放出的2O 体积，换算成25N O 浓度如下表：
t/s
06001200171022202820x ()()
125c N O /mol L -⋅ 1.40
0.96
0.66
0.48
0.35
0.24
0.12
下列说法正确的是
A ．600~1200s ，生成2NO 的平均速率为4115.010mol L s ---⨯⋅⋅
B ．反应2220s 时，放出的2O 体积为11.8L (标准状况)
C ．反应达到平衡时，()()
2正逆2v N O =2v NO D ．推测上表中的x 为3930高频考点二
考查“极值”思想在化学平衡计算中的应用
【例2】可逆反应N 2＋3H 2
2NH 3，在容积为10L 的密闭容器中进行，开始时加入2mol N 2和3mol
H 2，达平衡时，NH 3的浓度不可能达到(
)
A ．0.1mol·L －1
B ．0.2mol·L －1
C ．0.05mol·L －1
D ．0.15mol·L －1
【变式探究】一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)
2Z(g)，若X 、Y 、Z 的起始浓度分别为c 1、c 2、
c 3(均不为零)，达到平衡时，X 、Y 、Z 的浓度分别为0.1mol·L －1、0.3mol·L －1、0.08mol·L －1，则下列判断正确的是(
)
A ．c 1∶c 2＝3∶1
B ．平衡时，Y 和Z 的生成速率之比为2∶3
C ．X 、Y 的转化率不相等
D ．c 1的取值范围为0＜c 1＜0.14mol·L －1
高频考点三外界条件对化学平衡的影响
【例3】（2022·海南卷）某温度下，反应22232CH =CH (g)+H O(g)CH CH OH(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 v 正逆，平衡常数增大
B.加入催化剂，平衡时23CH CH OH(g)的浓度增大
C.恒容下，充入一定量的2H O(g)，平衡向正反应方向移动
D.恒容下，充入一定量的22CH =CH (g)，22CH =CH (g)的平衡转化率增大
【变式探究】(2022·北京卷)某MOFs 的多孔材料刚好可将24N O “固定”，实现了2NO 与24N O 分离并制备3HNO ，如图所示：
己知：2242NO (g)N O (g)
ΔH<0
下列说法不正确．．．的是A.气体温度升高后，不利于24N O 的固定
B.24N O 被固定后，平衡正移，有利于2NO 的去除
C.制备3HNO 的原理为：24223
2N O O 2H O=4HNO ++D.每制备30.4mol HNO ，转移电子数约为22
6.0210⨯【变式探究】（2022·浙江卷）关于反应+-22Cl (g)+H O(l)HClO(aq)+H (aq)+Cl (aq)ΔH<0 ，达到
平衡后，下列说法不正确．．．
的是A.升高温度，氯水中的c(HClO)减小
B.氯水中加入少量醋酸钠固体，上述平衡正向移动，c(HClO)增大
C.取氯水稀释，()-c Cl /c(HClO)增大
D.取两份氯水，分别滴加3AgNO 溶液和淀粉KI 溶液，若前者有白色沉淀，后者溶液变蓝色，可以证明上述反应存在限度【方法技巧】化学平衡移动题的解题流程
【变式探究】（2021·湖南卷）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，t 1时达到平衡状态Ⅰ，在t 2时改变某一条件，t 3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 ．t 2时改变的条件：向容器中加入C
C ．平衡时A 的体积分数φ：(Ⅱ)<φ(Ⅰ)
D ．平衡常数K ：K (Ⅱ)<K (Ⅰ)
高频考点四化学平衡移动原理在化工生产中的应用
【例4】5．(2020·全国Ⅰ卷·节选)硫酸是一种重要的基本化工产品。

接触法制硫酸生产中的关键工序是
SO 2的催化氧化：SO 2(g)＋12
O 2(g)――→钒催化剂SO 3(g)ΔH ＝－98kJ·mol －1。

回答下列问题：
(1)当SO 2(g)、O 2(g)和N 2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa 、2.5MPa 和5.0MPa 压强下，SO 2平衡转化率α随温度的变化如图(a)所示。

反应在5.0MPa 、550℃时的α＝__________，判断的依据是____________________。

影响α的因素有______________________________。

(2)将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。

平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为________，平衡常数K p＝________(以分压表示，
分压＝总压×物质的量分数)。

(3)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为v＝(1－nα′)式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α′为某时刻SO2转化率，n为常数。

在α′＝0.90时，将一系列温度下的
k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲线，如图(b)所示。

曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度t m。

t＜t m时，v逐渐提高；t＞t m后，v逐渐下降。

原因是。

【变式探究】(2020·天津卷节选)用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应)
CO 2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＜0
恒压下，CO2和H2的起始物质的量比为1∶3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜
时甲醇的产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2O。

(1)甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为________________________________。

(2)P点甲醇产率高于T点的原因为________________________________。

(3)根据上图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为________℃。

【方法技巧】化工生产适宜条件选择的一般原则
条件原则
从化学反应速率分析既不能过快，又不能太慢
既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注从化学平衡移动分析
意二者影响的矛盾性
增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而从原料的利用率分析
降低生产成本
从实际生产能力分析如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析注意催化剂的活性对温度的限制
【变式探究】（2019·新课标Ⅱ节选）环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。

回答下列问题：
（1）已知：(g)(g)+H
2(g)ΔH1=100.3kJ·mol−1①H
2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH2=−11.0kJ·mol−1②
对于反应：(g)+I
2(g)(g)+2HI(g)③ΔH3=___________kJ·mol−1。

（2）某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（）在刚性容器内发生反应③，起始总压为105Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为_________，该反应的平衡常数K p=_________Pa。

达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有__________（填标号）。

A．通入惰性气体B．提高温度
C．增加环戊烯浓度D．增加碘浓度
（3）环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。

不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是__________（填标号）。

A．T1＞T2
B．a点的反应速率小于c点的反应速率C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率D．b点时二聚体的浓度为0.45mol·L−1。