第25讲化学平衡状态、化学平衡的移动(考点精讲)-高考化学一轮提分策略

第25讲化学平衡状态化学平衡的移动
一、可逆反应与化学平衡建立
1．可逆反应
(1)定义
在同一条件下，既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。

(2)特点
①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。

②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。

(3)表示
在方程式中用“”表示。

2．化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应中，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，达到一种表面静止的状态。

(2)建立
(3)平衡特点
3．判断化学平衡状态的两种方法
(1)动态标志：v正＝v逆≠0
①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。

②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。

如a A＋b B c C＋d D，v正(A)
v逆(B)＝
a
b时，
反应达到平衡状态。

(2)静态标志：各种“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、质量分数等)不变。

③温度、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。

总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。

题组一“极端转化”确定各物质的量
1．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，各物质的浓度有可能是()
A．Z为0.3 mol·L－1B．Y2为0.4 mol·L－1
C．X2为0.2 mol·L－1D．Z为0.4 mol·L－1
答案A
2．(2019·长沙一中月考)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c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是()
A．c1∶c2＝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．c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1
答案D
解析平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0＜c1＜0.14 mol·L－1。

题组二化学平衡状态的判断(不定项选择题)
3．一定条件下，在密闭恒容的容器中，发生反应：3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)Si3N4(s)＋12HCl(g)ΔH<0，能表示该反应达到平衡状态的是()
A．v逆(N2)＝v正(H2)
B．v正(HCl)＝4v正(SiCl4)
C．混合气体密度保持不变
D．c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶3∶6
答案C
解析利用化学反应速率之比等于化学方程式的计量系数之比可知A项错误；B项均表示正反应，无论反应是否处于平衡状态都成立；D项表示的浓度关系与是否平衡无关；混合气体密度不变说明容器中气体质量不变，而平衡移动则气体质量改变，所以C项表示达到平衡状态。

4．(2020·衡阳高三调研)反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是()
A．容器内的温度不再变化
B．容器内的压强不再变化
C．相同时间内，断开H—H键的数目和断开N—H键的数目比为1∶2
D．容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2
答案AC
解析已知反应为放热反应，当容器内的温度不变时，平衡不再移动，达到平衡状态，A项符合题意；反应在恒压条件下进行，反应前后压强均不变，不能判断是否达到平衡状态，B 项不符合题意；当浓度为1∶3∶2时，无法证明正逆反应速率相等，即无法判定是否达到平衡状态，D项不符合题意。

5．一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。

现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是()
答案AD
解析ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；该反应是充入1 mol N2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，C曲线趋势不正确。

二、化学平衡移动
1．化学平衡移动的过程
2．化学平衡移动与化学反应速率的关系
(1)v正>v逆：平衡向正反应方向移动。

(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。

(3)v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动。

3．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如下：
改变的条件(其他条件不变)化学平衡移动的方向
(2)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物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

(3)“惰性气体”对化学平衡的影响 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，各反应气体的分压减小―→
体系中各组分的浓度同倍数减小
(等效于减压)
题组一选取措施使化学平衡定向移动
1．(2019·桂林高三质检)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．①②④B．①④⑥C．②③⑤D．③⑤⑥
答案B
解析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反应正向移动。

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．(2018·天津，5)室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBr C2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。

已知常压下，C2H5Br 和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。

下列有关叙述错误的是()
A．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量
B．增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br
C．若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变
D．若起始温度提高至60 ℃，可缩短反应达到平衡的时间
答案D
解析D错：温度提高至60 ℃，化学反应速率虽然加快，但溴乙烷的沸点较低，会挥发出大量的溴乙烷，导致逆反应速率减小，故无法判断达到平衡的时间；A对：加入NaOH，消耗HBr，平衡左移，乙醇的物质的量增大；B对：增大HBr浓度，平衡右移，有利于生成溴乙烷；C对：原反应物按物质的量之比1∶1加入，又因二者反应的化学计量数之比为1∶1，两者的平衡转化率之比为1∶1，若将反应物均增大至2 mol，其平衡转化率之比仍为1∶1。

题组二新旧平衡的比较(不定项选择题)
3．(2020·抚州高三模拟)在一密闭容器中，反应a A(g)＋b B(s)c C(g)＋d D(g)达到平衡后，保持温度不变，将容器缩小为原来的一半，当达到新的平衡时，A的浓度是原来的1.6倍，则下列说法正确的是()
A．平衡向逆反应方向移动
B．a>c＋d
C．物质A的转化率增大
D．物质D的浓度减小
答案BC
解析容器缩小为原来的一半，若平衡不移动，则A的浓度应变为原来的2倍，说明平衡正向移动，A的转化率增大。

4．将等物质的量的N2、H2充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0。

当改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡时，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是()
选项改变条件新平衡与原平衡比较
A增大压强N2的浓度一定减小
B升高温度N2的转化率减小
C充入一定量H2H2的转化率不变，N2的转化率增大
D使用适当催化剂NH3的体积分数增大
答案B
解析A项，正反应是气体体积减小的反应，依据勒夏特列原理可知增大压强平衡向正反应方向移动，但氮气的浓度仍然比原平衡大，不正确；B项，正反应是放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，氮气的转化率减小，正确；C项，充入一定量的氢气，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，而氢气的转化率减小，不正确；D项，催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态，不正确。

三、应用“等效平衡”判断平衡移动的结果
1．等效平衡的含义
在一定条件下(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。

2．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)＋O 2(g)
2SO 3(g)
① 2 mol 1 mol 0 ② 0 0 2 mol ③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol ④ a mol b mol c mol
上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则SO 2均为2 mol ，O 2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，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：2SO 2(g)＋O 2(g)
2SO 3(g)
① 2 mol 3 mol 0 ② 1 mol 3.5 mol 2 mol ③ a 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 (SO 2)n (O 2)＝2
3
，故互为等效平衡。

③中a 、b 、c 三者关系满足：
c ＋a c 2
＋b ＝2
3，即与①②平衡等效。

(3)恒温条件下反应前后体积不变的反应
判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。

例如：H 2(g)＋I 2(g)
2HI(g)
① 1 mol 1 mol 0 ② 2 mol 2 mol 1 mol ③ a mol b mol c mol
①②两种情况下，n (H 2)∶n (I 2)＝1∶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∶1或a ∶b ＝1∶1，c ≥0，即与①②平衡等效。

3．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。

1．向一固定体积的密闭容器中通入a mol N 2O 4气体，在密闭容器内发生反应：N 2O 4(g)
2NO 2(g)，达到平衡时再通入a mol N 2O 4气体，再次达到平衡时，与第一次达平
衡时相比，N 2O 4的转化率( )
A ．不变
B ．增大
C ．减小
D ．无法判断
答案C
解析恒温恒容条件下，投料等比增加同增压，判断平衡(指的是新建立的与原平衡等效的过渡态平衡，而不是原平衡)，增大压强平衡向左移，转化率降低。

2．已知H2(g)＋I2(g)2HI(g)ΔH＜0，有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，在相同温度下分别达到平衡。

现欲使甲中HI平衡时的百分含量大于乙中HI平衡时的百分含量，则应采取的措施是()
A．甲、乙提高相同温度
B．甲中加入0.1 mol He，乙中不变
C．甲降低温度，乙增大压强
D．甲增加0.1 mol HI，乙增加0.1 mol H2
答案CD
解析相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，此时甲和乙建立的平衡是等效的。

A项，甲、乙提高相同温度，平衡均逆向移动，HI的平衡浓度均减小，错误；B项，甲中加入0.1 mol He，在定容密闭容器中，平衡不会移动，错误；C项，甲降低温度，平衡正向移动，甲中HI的平衡浓度增大，乙增大压强平衡不移动，HI 平衡时的百分含量不变，正确。

3．一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)，现有三个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1 mol CO 和1 mol H2O，在Ⅱ中充入1 mol CO2和1 mol H2，在Ⅲ中充入2 mol CO和2 mol H2O，均在700 ℃条件下开始反应。

达到平衡时，上述三个过程对应的能量变化值分别为Q1、Q2、Q3，下列说法正确的是()
A．2Q1＝2Q2＜Q3
B．容器Ⅰ中CO的百分含量比容器Ⅲ中CO的百分含量高
C．容器Ⅰ中反应的平衡常数比容器Ⅱ中反应的平衡常数小
D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和等于1
答案C
解析A项，容器中平衡建立的途径不相同，无法比较Q1、Q2的大小；C项，容器Ⅱ中所到
达的平衡状态，相当于在容器Ⅰ中平衡的基础上降低温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大；D项，温度相同时，容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和等于1，容器Ⅱ中所达到的平衡状态，相当于在容器Ⅰ中平衡的基础上降低温度，平衡向正反应方向移动，所以容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1。

4．一定温度下，在3个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)达到平衡，下列说法正确的是()
容器
温度
/K
物质的起始浓度/mol·L－1
物质的平衡浓
度/mol·L－1 c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)
Ⅰ4000.200.1000.080
Ⅱ4000.400.200
Ⅲ500000.100.025
A.该反应的正反应放热
B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物的转化率比容器Ⅱ中的大
C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍
D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大
答案AD
解析对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终建立等效平衡，但Ⅲ温度高，平衡时c(CH3OH)小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A正确；Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以Ⅱ中转化率高，B错误；不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的两倍，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，若温度相同，两者建立等效平衡，两容器中速率相等，但Ⅲ温度高，速率更快，D正确。

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