高考化学一轮复习第7章化学反应的方向限度与速率第2节化学平衡状态和平衡移动学案鲁科版.docx

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高考化学一轮复习第7章化学反应的方向限度与速率第2节化学平衡状态和平衡移动学案鲁科版

第2节　化学平衡状态和平衡移动

考纲定位

全国卷5年考情

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。

2017年：

Ⅰ卷T28（2、3）；Ⅱ卷T27；Ⅲ卷T28（4）

2016年：

Ⅰ卷T27

（1）

（2）；Ⅱ卷T27；Ⅲ卷T27（2、3）

2015年：

Ⅰ卷T28（4）；Ⅱ卷T27（2、3）

2014年：

Ⅰ卷T28（3）；Ⅱ卷T26（2、3）

2013年：

Ⅰ卷T28（2、3、4）；Ⅱ卷T28

（1）

考点1|可逆反应与化学平衡状态

（对应学生用书第135页）

[考纲知识整合]

1．可逆反应

示例：

向含有2mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）　ΔH＝－QkJ·mol－1（Q>0），充分反应后生成SO3的物质的量________2mol（填“<”“>”或“＝”，下同），SO2的物质的量________0mol，转化率________100%，反应放出的热量________QkJ。

【提示】　<　>　<　<

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，反应体系中所有参加反应的物质的浓度保持不变的状态。

（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：

若开始加入生成物，从逆反应建立平衡，则vt图为

。

（3）特征

（4）化学平衡状态的一般判定方法

[应用体验]

判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）2H2O

2H2↑＋O2↑为可逆反应。

（　　）

（2）在一定条件下，向密闭容器中充入1molN2和3molH2充分反应，生成2molNH3。

（　　）

（3）在化学平衡的建立过程中v正一定大于v逆。

（　　）

（4）对于NO2（g）＋SO2（g）SO3（g）＋NO（g）反应，当每消耗1molSO3的同时生成1molNO2时，说明反应达到平衡状态。

（　　）

（5）对于A（g）＋B（g）2C（g）＋D（g）反应，当密度保持不变，在恒温恒容或恒温恒压条件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志。

（　　）

（6）化学平衡建立过程中，反应物浓度减小而生成物浓度增大，当二者相等时，反应达到平衡状态。

（　　）

【答案】　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×

[高考命题点突破]

命题点1　极端转化法确定可逆反应某状态的量

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0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·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（　　）

【导学号：

95160201】

A．Z为0.3mol·L－1　　　　B．Y2为0.4mol·L－1

C．X2为0.2mol·L－1D．Z为0.4mol·L－1

A　[假设反应正向进行到底：

X2（g）＋Y2（g）2Z（g）

起始浓度/（mol·L－1）0.10.30.2

改变浓度/（mol·L－1）0.10.10.2

终态浓度/（mol·L－1）00.20.4

假设反应逆向进行到底：

X2（g）＋Y2（g）2Z（g）

起始浓度/（mol·L－1）0.10.30.2

改变浓度/（mol·L－1）0.10.10.2

终态浓度/（mol·L－1）0.20.40

平衡体系中各物质的浓度范围为0

]

2．一定条件下，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0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.08mol·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

D　[平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为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vY（生成）∶vZ（生成）＝3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0

]

[方法技巧]　极端转化法确定各物质物理量的范围

可逆反应中各物质的物理量浓度、物质的量、体积、质量等，可运用极端假设法判断：

假设反应正向或逆向进行彻底，求出各物质物理量的最大值和最小值，从而确定它们有关物理量的范围。

注意：

①反应物物理量范围的最小值对应生成物的最大值；反应物物理量范围的最大值对应生成物的最小值。

②可逆反应的平衡物理量一定在最大值和最小值之间，但起始物理量可以为最大值或最小值。

命题点2　化学平衡状态的判定

3．将FeCl3溶液和KI溶液混合，发生反应：

2Fe3＋（aq）＋2I－（aq）2Fe2＋（aq）＋I2（aq）。

下列各项能判断上述可逆反应达到平衡状态的是（　　）

【导学号：

95160202】

A．溶液颜色不再变化

B．c（K＋）不再变化

C．单位时间内生成1molFe2＋同时消耗1molI－

D．v正（I－）＝2v正（I2）

A　[A项，溶液颜色不再变化，说明Fe3＋、Fe2＋及I2的浓度不再变化，反应达到平衡状态；B项，钾离子浓度始终不变，因此c（K＋）不变不能用于判断反应是否达到平衡状态；C项，生成Fe2＋和消耗I－均为正反应方向，不能判定达到平衡状态；D项，v正（I－）和v正（I2）同为正反应速率，v正（I－）＝2v正（I2）不能用于判断反应是否达到平衡状态。

]

4．在一定温度下的定容容器中，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系数之比，⑦某种气体的百分含量。

【导学号：

95160203】

（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A（s）＋2B（g）C（g）＋D（g）达到平衡状态的是________。

（6）能说明NH2COONH4（s）2NH3（g）＋CO2（g）达到平衡状态的是________。

（7）能说明5CO（g）＋I2O5（s）5CO2（g）＋I2（s）达到平衡状态的是________。

【答案】　

（1）①③④⑦　

（2）⑤⑦　（3）①③④⑤⑦

（4）①②③④⑦　（5）②④⑦　（6）①②③　（7）②④⑦

[易错防范]　化学平衡状态的判定

1化学平衡状态判断“三关注”

①关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器。

②关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应。

③关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。

2不能作为“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系数之比。

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2HIgH2g＋I2g。

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2HIgH2g＋I2g。

④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。

总之，要抓住“变化”的量不变可作平衡的标志；如果该物理量始终是一个定值，就不能作为判断是否达平衡的标志。

考点2|化学平衡移动

（对应学生用书第137页）

[考纲知识整合]

1．化学平衡的移动

【提示】　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，平衡不发生移动；v正

即哪方向速率大就向哪方向移动。

2．影响化学平衡的外界因素

（1）实验Ⅰ：

已知在K2Cr2O7的溶液中存在平衡

取两支试管各加入5mL0.1mol/L的K2Cr2O7溶液。

①向1号试管中加入几滴浓H2SO4，橙色变深，说明平衡向逆反应方向移动。

②向2号试管中加入几滴浓NaOH溶液，橙色变黄色，说明平衡向正反应方向移动。

（2）实验Ⅱ：

将充入NO2的球放入热水，颜色变化为红棕色变深，放入冰水中颜色变化为红棕色变浅，说明2NO2（g）N2O4（g）的ΔH＜0。

（3）外界因素对平衡移动的影响

①外界条件对平衡移动的影响的vt图

a．增大反应物浓度　　　　b．升高温度

c．增大压强（V减小）　d．使用催化剂（或等体反应的加压）

e．等体反应减压

提醒：

在vt图中注意条件改变，v（正）、v（逆）的连续性和突跃性。

②平衡移动规律

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

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

向气体分子总数减小的方向移动

反应前后气

体体积不变

减小

压强

向气体分子总数增大的方向移动

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

同等程度改变v（正）、v（逆），平衡不移动

（4）几种特殊情况说明

①改变固体或纯液体的量，对化学平衡没影响。

②“惰性气体”对化学平衡的影响。

a．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

b．恒温、恒压条件：

③同等程度地改变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

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。

如对N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）反应在一定温度下达到平衡时c（N2）＝amol/L，压强为p，在恒温下，将容器容积缩小一半，达到平衡时，c′（N2）＜2amol/L，p′＜2p。

[应用体验]

正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）往平衡体系FeCl3＋3KSCNFe（SCN）3＋3KCl中加入KCl固体，平衡将向逆反应方向移动，溶液颜色将变浅。

（　　）

（2）对于2NO2（g）N2O4（g）平衡体系，扩大体积减小压强，再达到平衡时颜色变深。

（　　）

（3）对于密闭容器中的可逆反应mX（g）＋nY（s）pZ（g）　ΔH<0，达化学平衡后，通入氦气，化学平衡一定发生移动。

（　　）

（4）升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v吸增大，v放减小。

（　　）

（5）通过改变一个条件使某反应向正反应方向移动，转化率一定增大。

（　　）

（6）若平衡发生移动，则v正和v逆一定改变，同理v正、v逆改变，平衡一定移动。

（　　）

（7）对于2NH3（g）N2（g）＋3H2（g）反应，恒温恒容下再充入一定量的NH3，NH3的转化率增大。

（　　）

（8）对于任何可逆反应，改变体系的温度，平衡一定发生移动。

（　　）

【答案】　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×　（7）×　（8）√

[高考命题点突破]

命题点1　化学平衡移动与转化率变化的判断

1．（2017·绵阳一诊）一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：

SO2（g）＋2CO（g）2CO2（g）＋S（l）　ΔH＜0。

一定温度下，在容积为2L的恒容密闭容器中1molSO2和nmolCO发生反应，5min后达到平衡，生成2amolCO2。

下列说法正确的是（　　）

【导学号：

95160204】

A．反应前2min的平均速率v（SO2）＝0.1amol·L－1·min－1

B．当混合气体的物质的量不再改变时，反应达到平衡状态

C．平衡后保持其他条件不变，从容器中分离出部分硫，平衡向正反应方向移动

D．平衡后保持其他条件不变，升高温度和加入催化剂，SO2的转化率均增大

B　[反应前5min，v（CO2）＝

＝0.2amol·L－1·min－1，所以v（SO2）＝

v（CO2）＝0.1amol·L－1·min－1，故前2min的平均速率大于0.1amol·L－1·min－1，A不正确；该反应是反应前后气体的物质的量减小的可逆反应，因此当混合气体的物质的量不再改变时，可以说明反应达到平衡状态，B正确；S是液体，改变液体的质量，平衡不移动，C不正确；该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率降低，催化剂不能改变平衡状态，转化率不变，D不正确。

]

2．将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中，在一定条件下，发生反应并达到平衡：

X（g）＋3Y（g）2Z（g）　ΔH<0。

当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时，表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是（　　）

【导学号：

95160205】

选项

改变条件

新平衡与原平衡比较

A

升高温度

X的转化率变小

B

增大压强

X的浓度变小

C

充入一定量Y

Y的转化率增大

D

使用适当催化剂

X的体积分数变小

A　[升高温度，平衡逆向移动，X的转化率变小，A正确；增大压强，平衡正向移动，但容器的体积减小，X的浓度增大，B错误；充入一定量Y，X的转化率增大，而Y的转化率减小，C错误；使用适当催化剂，只能加快反应速率，不能改变平衡，X的体积分数不变，D错误。

]

[题后归纳]　平衡移动与转化率的关系

判断转化率的变化时，不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来，要视具体情况而定。

（1）改变温度或压强，平衡正向移动，转化率增大。

（2）两种或多种反应物的反应，增大某一反应物的浓度，其他反应物的转化率增大，而自身的减小。

（3）只有一种反应物时（恒温恒容）

反应实例

反应物

的浓度

平衡

移动

转化率

变化

产物百

分含量

2SO3（g）

2SO2（g）＋O2（g）

增大

正向

减小

减小

2NO2（g）

N2O4（g）

增大

正向

增大

增大

2HI（g）I2（g）＋

H2（g）

增大

正向

不变

不变

命题点2　利用vt图判断影响平衡的条件

3．（2018·临沂模拟）根据vt图分析外界条件改变对可逆反应A（g）＋3B（g）2C（g）　ΔH<0的影响。

该反应的速率与时间的关系如图所示：

可见在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡，如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件，则下列对t2、t4、t6、t8时改变条件的判断正确的是（　　）

【导学号：

95160206】

A．使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度

B．升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂

C．增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度

D．升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂

D　[t2时正、逆反应速率均增大，且平衡逆向移动，排除A、C项；t4时正、逆反应速率均减小，平衡逆向移动，可以是减小压强；t6时正反应速率大于逆反应速率，平衡正向移动，所以是增大反应物浓度，D项符合。

]

4．（2018·武汉模拟）在某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反应：

A（g）＋xB（g）2C（g），达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的量浓度、反应速率随时间变化如图所示。

下列说法中正确的是（　　）

【导学号：

95160207】

A．20～30min时温度、压强不变，40min时温度不变，增大压强

B．8min前A的平均反应速率为0.08mol·（L·s）－1

C．反应方程式中的x＝1，正反应为吸热反应

D．20～40min时该反应的环境温度不变

D　[第30minA、B、C的浓度突然减小，说明此时应为增大容器体积，减小压强；第40min正、逆反应速率同时增大且平衡向左移动，说明此时反应温度升高，A错误；8min前A的平均反应速率为

≈0.00133mol·（L·s）－1，B错误；由A、B、C三种物质单位时间的物质的量浓度变化可知反应方程式中的x＝1，而第40min时平衡逆向移动说明正反应放热，C错误；20～40min时该平衡没有移动，故反应温度没有改变，D正确。

]

命题点3　勒·夏特列原理的理解与应用

5．下列事实能用勒·夏特列原理来解释的是（　　）

【导学号：

95160208】

A．SO2被氧化为SO3，往往需要使用催化剂：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）

B．500℃左右的温度比室温更有利于合成氨反应：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＜0

C．H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色加深：

H2（g）＋I2（g）2HI（g）

D．实验室采用排饱和食盐水的方法收集氯气：

Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO

D　[加入催化剂有利于加快反应速率，但不会引起平衡移动，不能用勒·夏特列原理解释，A错误；合成氨的正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，500℃左右的温度比室温更有利于合成氨，是从反应速率不能太低和催化剂的活性两方面考虑，不能用平衡移动原理解释，B错误；在H2（g）＋I2（g）2HI（g）平衡中，增大压强，浓度增加，颜色加深，平衡不移动，不能用勒·夏特列原理解释，C错误；氯气和水的反应是可逆反应，饱和氯化钠溶液中氯离子浓度大，化学平衡逆向进行，减小氯气在水中溶解度，实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气，能用勒·夏特列原理解释，D正确。

]

6．对于一定条件下的可逆反应

甲：

A（g）＋B（g）C（g）　ΔH<0

乙：

A（s）＋B（g）C（g）　ΔH<0

丙：

X（g）＋Y（g）2Z（g）　ΔH>0

达到化学平衡后，改变条件，按要求回答下列问题：

（1）升温，平衡移动方向分别为（填“向左”“向右”或“不移动”）

甲________；乙________；丙________。

此时反应体系的温度均比原来________（填“高”或“低”）。

混合气体的平均相对分子质量变化分别为（填“增大”“减小”或“不变”）

甲________；乙________；丙________。

（2）加压，使体系体积缩小为原来的

①平衡移动方向（填“向左”“向右”或“不移动”）

甲________；乙________；丙________。

②设压缩之前压强分别为p甲、p乙、p丙，压缩后压强分别为p′甲、p′乙、p′丙，则p甲与p′甲，p乙与p′乙，p丙与p′丙的关系分别为

甲________；乙________；丙________。

（3）恒温恒压充入氖气，平衡移动方向（填“向左”“向右”或“不移动”）

甲________；乙________；丙________。

【答案】　

（1）向左　向左　向右　高　减小　减小　不变

（2）①向右　不移动　不移动　②p甲

（3）向左　不移动　不移动

[易错防范]　勒·夏特列原理应用的误区

1压强的影响实质是浓度的影响，所以只有当这些“改变”造成浓度改变时，平衡才有可能移动。

如一定温度下，恒容密闭容器中进行合成氨的反应，当反应达到平衡后，充入“惰性气体Ar”，尽管容器的压强增大，但N2、H2和NH3的浓度不变，故平衡不发生移动。

2化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“消除”外界条件的改变。

如：

①增大反应物A的浓度，平衡右移，但达到新的平衡后，A的浓度比原平衡的大。

②若对体系N2g＋3H2g2NH3g，从30MPa加压到60MPa，化学平衡右移，达到新的平衡时30MPa＜p＜60MPa。

备选考点|“等效平衡”在平衡状态比较中的应用（教师选讲）

[考纲知识整合]

1．等效平衡的概念

在相同条件下（恒温、恒容或恒温、恒压），同一可逆反应体系，不管是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量分数等）均相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。

2．等效平衡的类型

等效类型

①

②

③

条件

恒温、恒容

恒温、恒容

恒温、恒压

反应的特点

任何可逆反应

反应前后气体分子

数相等

任何可逆反应

起始投料

换算为化学方程式

同一边物质，其

“量”相同

换算为化学方程式

同一边物质，其“量”符合同一

比例

换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例

平衡特点

质量分

数（w%）

相同

相同

相同

浓度（c）

相同

成比例

相同（气体）

物质的量（n）

相同

成比例

成比例

3.实例

在恒温恒容条件下，可逆反应：

2A（g）＋B（g）3C（g）＋D（g）　ΔH＝－Q1kJ·mol－1（Q1>0），起始物质的量如表所示：

序号

A

B

C

D

①

2mol

1mol

0

0

②

4mol

2mol

0

0

③

1mol

0.5mol

1.5mol

0.5mol

④

0

1mol

3mol

1mol

⑤

0

0

3mol

1mol

（1）上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？

①③⑤。

（2）达到平衡后，①放出的热量为Q2kJ，⑤吸收的热量为Q3kJ，则Q1、Q2、Q3的定量关系为Q2＋Q3＝Q1。

（3）其他条件不变，当D为固体时，上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？

①②③⑤。

（4）将“恒温恒容”改为“恒温恒压”，a.上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？

①②③⑤。

b.达平衡后①②放出的热量分别为Q1和Q2，则Q1与Q2的关系Q2＝2Q1。

4．平衡状态比较的三种思维模板

（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。

（3）恒温恒容与恒温恒压条件平衡比较模式（起始量相同）

[高考命题点突破]

命题点1　同温同容条件下等效平衡的应用

1．（2018·石家庄模拟）同温度下，体积均为1L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.6kJ/mol。

测得数据如表：

容器编号

起始时各物质的物质的量/mol

达到平衡时体系

能量的变化

N2

H2

NH3

①

2

3

0