高考化学一轮复习化学平衡状态化学平衡移动练习新人教版.docx

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高考化学一轮复习化学平衡状态化学平衡移动练习新人教版

第25讲　化学平衡状态　化学平衡移动

【考纲要求】　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，认识并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。

考点一|可逆反应与化学平衡状态（重点保分型——师生共研）

授课提示：

对应学生用书第122页

[核心知识大通关]

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：

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）化学平衡的建立

（2）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。

（3）平衡特点

小题热身

正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。

（1）二次电池的充、放电为可逆反应。

（　　）

（2）对反应A（g）＋B（g）C（g）＋D（g），压强不随时间而变化，说明反应已达平衡状态。

（　　）

（3）平衡状态指的是反应静止了，不再发生反应了。

（　　）

（4）对于反应A（g）＋B（g）2C（g）＋D（g），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。

（　　）

（5）在2L密闭容器内，800℃时反应2NO（g）＋O2（g）2NO2（g）体系中，当该容器内颜色保持不变时能说明该反应已达到平衡状态。

（　　）

（6）一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）√　（6）√

[考向精练提考能]

考向一　化学平衡状态的判定

判断平衡状态的方法——“正逆相等，变量不变”

1．“正逆相等”：

反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。

2．“变量不变”：

如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。

1．可逆反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。

下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是（　　）

A．3v正（N2）＝v正（H2）　　B．v正（N2）＝v逆（NH3）

C．2v正（H2）＝3v逆（NH3）D．v正（N2）＝3v逆（H2）

解析：

A项，无逆反应速率；B项，

＝

时，反应达到平衡状态；C项，

＝

，即2v正（H2）＝3v逆（NH3）时反应达到平衡状态；D项，

＝

，即3v正（N2）＝v逆（H2）时反应达到平衡状态。

答案：

C

2．在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应

（甲）2NO2（g）2NO（g）＋O2（g）

（乙）H2（g）＋I2（g）2HI（g）

现有下列情况：

①反应物的消耗速率与生成物的生成速率之比等于系数之比

②反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比

③速率之比等于系数之比的状态

④浓度之比等于系数之比的状态

⑤百分含量之比等于系数之比的状态

⑥混合气体的颜色不再改变的状态

⑦混合气体的密度不再改变的状态

⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

⑨体系温度不再改变的状态

⑩压强不再改变的状态

⑪反应物的浓度不再改变的状态

⑫反应物或生成物的百分含量不再改变的状态

其中能表明（甲）达到化学平衡状态的是________；

能表明（乙）达到化学平衡状态的是________。

答案：

②⑥⑧⑨⑩⑪⑫　②⑥⑨⑪⑫

[练后反思]　

巧记“变量不变”判断法

1．由“变”到“不变”，不变时达平衡。

2．由“不变”到“不变”，不变时无法判断。

考向二　从定性、定量两个角度考查可逆反应的特点

3．在已达到平衡的可逆反应2SO2＋O22SO3中，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于下列物质中的（　　）

A．多余的氧气中

B．生成的三氧化硫中

C．氧气和二氧化硫中

D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中

解析：

化学平衡是动态平衡，18O组成氧气的加入定会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使SO2、O2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。

答案：

D

4．在固定容积的密闭容器中进行如下反应：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），已知反应过程某一时刻SO2、O2、SO3浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L，达到平衡时浓度可能正确的是（　　）

A．SO2为0.4mol/L

B．SO2为0.25mol/L

C．SO2、SO3均为0.15mol/L

D．SO2为0.24mol/L，SO3为0.14mol/L

解析：

采用“极端假设法”确定平衡时各物质的取值范围：

①假设正向进行到底：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）

起始浓度/（mol/L）　　0.2　　0.1　　　0.2

变化浓度/（mol/L）　　0.2　　0.1　　　0.2

平衡浓度/（mol/L）　　0　　　0　　　　0.4

②假设逆向进行到底：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）

起始浓度/（mol/L）　　0.2　　0.1　　　0.2

变化浓度/（mol/L）　　0.2　　0.1　　　0.2

平衡浓度/（mol/L）　　0.4　　0.2　　　0

因此，平衡时c（SO2）∈（0,0.4），c（O2）∈（0,0.2），c（SO3）∈（0,0.4）。

A项错误，B项正确；根据S元素守恒，SO2和SO3的浓度之和应为0.4mol·L－1，C、D项均错误。

答案：

B

考点二|化学平衡移动（重点保分型——师生共研）

授课提示：

对应学生用书第123页

[核心知识大通关]

1．化学平衡的移动

平衡移动就是由一个“平衡状态→不平衡状态→新平衡状态”的过程。

一定条件下的平衡体系，条件改变后，平衡可能发生移动，如下所示：

2．化学平衡移动与化学反应速率的关系

v正>v逆，平衡向正向移动；

v正＝v逆，反应达到平衡状态，不发生平衡移动；

v正

3．图解外界因素对化学平衡的影响

若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：

平衡体系

条件变化

速率变化

平衡变化

速率变化曲线

任一平衡体系

增大反应物的浓度

v正、v逆均增大，且v正′>v逆′

正向移动

减小反应物的浓度

v正、v逆均减小，且v逆′>v正′

逆向移动

增大生成物的浓度

v正、v逆均增大，且v逆′>v正′

逆向移动

减小生成物的浓度

v正、v逆均减小，且v正′>v逆′

正向移动

正反应方向为气体体积增大的放热反应

增大压强或升高温度

v正、v逆均增大，且v逆′>v正′

逆向移动

减小压强或降低温度

v正、v逆均减小，且v正′>v逆′

正向移动

任一平衡体系

正催化剂

v正、v逆同等倍数增大

不移动

负催化剂

v正、v逆同等倍数减小

反应前后气体化学计量数之和相等的反应

增大压强

v正、v逆同等倍数增大

不移动

减小压强

v正、v逆同等倍数减小

4.化学平衡移动中的特殊情况

（1）当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对化学平衡没影响。

（2）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。

（3）充入惰性气体与平衡移动的关系

①恒温、恒容条件

原平衡体系

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

容器容积增大，各反应气体的分压减小―→

5．勒夏特列原理

如果改变影响化学平衡的条件（浓度、压强、温度等）之一，平衡将向着减弱这种改变的方向移动。

小题热身

正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。

（1）化学平衡发生移动，速率一定改变。

速率改变，化学平衡一定发生移动。

（　　）

（2）合成氨反应需使用催化剂，说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动。

（　　）

（3）平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，v正加快。

（　　）

（4）化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大。

（　　）

（5）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。

（　　）

（6）二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系，加压缩小体积后颜色加深。

（　　）

（7）C（s）＋CO2（g）2CO（g）　ΔH>0，其他条件不变时升高温度，反应速率v（CO2）和CO2的平衡转化率均增大。

（　　）

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

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）×　（6）√　（7）√　（8）×

[考向精练提考能]

考向一　选择控制化学平衡移动方向的措施

1．合成氨所需的氢气可用煤和水做原料经多步反应制得，其中的一步反应为CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g）　ΔH<0反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是（　　）

A．增大压强　　　　　　B．降低温度

C．增大CO的浓度D．更换催化剂

解析：

选项A，该反应为反应前后气体分子数相等的反应，压强对CO的转化率无影响；选项B，该反应为放热反应，降低温度有利于化学平衡向右移动，提高CO的转化率；增大CO的浓度会降低CO的转化率；选项D，更换催化剂不能使化学平衡发生移动。

答案：

B

2．某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH<0的正、逆反应速率的影响如图所示：

（1）加催化剂对反应速率影响的图像是________（填序号，下同），平衡________移动。

（2）升高温度对反应速率影响的图像是________，平衡向________方向移动。

（3）增大反应容器体积对反应速率影响的图像是______，平衡向________方向移动。

（4）增大O2的浓度对反应速率影响的图像是________，平衡向________方向移动。

答案：

（1）C　不　

（2）A　逆反应　（3）D　逆反应

（4）B　正反应

3．已知一定条件下合成氨反应：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ·mol－1，在反应过程中，反应速率的变化如图所示，请根据速率的变化回答采取的措施。

t1________；t2________；t3________；t4________。

答案：

增大c（N2）或c（H2）　加入催化剂　降低温度　增大压强

考向二　条件改变时化学平衡移动结果的判断

4．将等物质的量的N2、H2气体充入某密闭容器中，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新的平衡时，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是（　　）

改变条件

新平衡与原平衡比较

A

增大压强

N2的浓度一定变小

B

升高温度

N2的转化率变小

C

充入一定量H2

H2的转化率不变，N2的转化率变大

D

使用适当催化剂

NH3的体积分数增大

答案：

B

5．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：

A（g）＋B（g）2C（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________。

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

6．对于以下三个反应，从正反应开始进行达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。

（1）PCl5（g）PCl3（g）＋Cl2（g）

再充入PCl5（g）平衡向________方向移动，达到平衡后，PCl5（g）的转化率__________，PCl5（g）的百分含量________。

（2）2HI（g）I2（g）＋H2（g）

再充入HI（g）平衡向________方向移动，达到平衡后，HI的分解率________，HI的百分含量________。

（3）2NO2（g）N2O4（g）

再充入NO2（g），平衡向______方向移动，达到平衡后，NO2（g）的转化率________，NO2（g）的百分含量______。

答案：

（1）正反应　减小　增大　

（2）正反应　不变　不变　（3）正反应　增大　减小

考点三|等效平衡（重点保分型——师生共研）

授课提示：

对应学生用书第126页

[核心知识大通关]

1．等效平衡的含义

在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压），对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同。

2．等效平衡的类型

条件

恒温恒容

恒温恒压

反应的特点

反应前后气体分子数不相等

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

[考向精练提考能]

考向一　等效平衡的判断

1．在恒温恒容条件下，可逆反应：

2A（g）＋B（g）3C（g）＋D（g）　ΔH＝－Q1kJ/mol（Q1>0），起始物质的量见下表：

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

上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是________。

答案：

①③⑤

2．在恒温恒压条件下，可逆反应：

2A（g）＋B（g）3C（g）＋D（g）起始物质的量如下表所示：

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

上述反应达到平衡后，互为等效平衡的是________。

答案：

①②③⑤

3．在相同温度下，可逆反应：

2A（g）＋B（g）3C（g）＋D（s）起始物质的量如下表所示：

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

上述反应达到平衡后，互为等效平衡的是________。

答案：

①②③⑤

考向二　等效平衡的应用

4．某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A（g）＋B（g）2C（g）达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。

保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是（　　）

A．均减半　　　　　　　　B．均加倍

C．均增加1molD．均减少1mol

解析：

由于反应是在恒温、恒压的体积可变的容器中进行，故对平衡量进行加倍或减半的操作，相当于等效平衡，平衡状态不变，平衡不移动。

但都增加1mol相当于在各增加1mol、0.5mol、1mol的基础上再增加0.5molB，从而导致平衡正向移动；都减少1mol，相当于在各减少1mol、0.5mol、1mol的基础上再减少0.5molB，从而导致平衡逆向移动。

答案：

C

5．一定条件下存在反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），其正反应放热。

现有三个相同的2L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1molCO和1molH2O，在Ⅱ中充入1molCO2和1molH2，在Ⅲ中充入2molCO和2molH2O，700℃条件下开始反应。

达到平衡时，下列说法正确的是（　　）

A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同

B．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同

C．容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的少

D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1

解析：

容器Ⅰ中反应正向进行，放出热量，容器Ⅱ中反应逆向进行，吸收热量，两个容器中反应温度不同，则Ⅰ、Ⅱ中正反应速率不相同，A错。

容器Ⅲ中加入反应物的量比容器Ⅰ中多，由于该反应为放热反应，Ⅲ中放出热量比Ⅰ多，Ⅲ中反应正向进行的程度比Ⅰ小，因此容器Ⅲ中反应的化学平衡常数比Ⅰ小，B错。

Ⅰ中反应正向进行，放出热量，Ⅱ中反应逆向进行，吸收热量，

由于容器均为绝热容器，Ⅰ和Ⅱ中反应进行的程度均较小，则C错、D正确。

答案：

D

6．在甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。

一定温度下，在甲中加入2molN2、3molH2，反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）达到平衡时生成NH3的物质的量为mmol。

（1）相同温度下，在乙中加入4molN2、6molH2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________mol（从下列各项中选择，只填字母，下同）；若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________mol。

A．小于m　　　　　B．等于m

C．在m～2m之间D．等于2m

E．大于2m

（2）相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入1molNH3，要使乙中反应达到平衡时，各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入________molN2和________molH2。

解析：

（1）由于甲容器定容，而乙容器定压，它们的压强相等，达到平衡时，乙的容积应该为甲的两倍，生成的NH3的物质的量应该等于2mmol。

当甲、乙两容器的容积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中NH3的物质的量大于2mmol。

（2）乙的容积为甲的一半时，要建立与甲一样的平衡，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中应该投入N2为（1－0.5）mol＝0.5mol，H2为（1.5－1.5）mol＝0mol。

答案：

（1）D　E　

（2）0.5　0

[练后反思]　

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。

[真题发掘·知识串联]串线索　固双基　回扣关键知识

以NO2与N2O4的转化为载体　串联化学平衡的相关知识

授课提示：

对应学生用书第127页

高考载体　（全国高考大纲卷Ⅱ）

在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4（g）2NO2（g），随温度升高，混合气体的颜色变深。

知识串联——高考还可以这样考

（1）密闭容器中进行的反应：

N2O4（g）2NO2（g）　ΔH　温度升高，混合气体的颜色变深，则ΔH________（填“>”或“<”）0。

（2）在容积可变的容器中进行的反应：

N2O4（g）2NO2（g），使用催化剂平衡如何移动？

________。

（3）一定温度下，在容积为1.00L的容器中，通入0.100mol的N2O4,60s时，反应达到平衡状态（见图表），则N2O4的转化率为________，反应的平衡常数K＝________。

（4）密闭容器中进行的反应：

N2O4（g）2NO2（g）

①当容器中混合气体的颜色不变时，反应是否处于平衡状态？

________。

②当容器中气体的压强不变时，反应是否处于平衡状态？

________。

（5）温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，判断的理由是____________________。

答案：

（1）>　

（2）不移动　（3）60%　0.36　（4）①是　②是　（5）逆反应　对反应前后气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动

课时作业（授课提示：

对应学生用书第293页）

1．勒夏特列原理是自然界一条重要的基本原理。

下列事实能用勒夏特列原理解释的是（　　）

A．NO2气体受压缩后，颜色先变深后变浅

B．对2HI（g）H2（g）＋I2（g）平衡体系加压，颜色迅速变深

C．合成氨工业采用高温、高压工艺提高氨的产率

D．配制硫酸亚铁溶液时，常加入少量铁屑以防止氧化

解析：

2NO2（g）N2O4（g）的反应体系中，加压时平衡向正反应方向移动，但加压的瞬间c（NO2）浓度增大，颜色变深，然后浓度再逐渐减小，颜色先变深后变浅，可以用勒夏特列原理解释，故A正确；反应H2（g）＋I2（g）2HI（g）是气体体积不变的反应，加压时平衡不移动，但因体积减小，c（I2）增大，颜色加深，不能用勒夏特列原理来解释，故B错误；N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH<0，加压有利于反应正向进行，但升温却抑制反应的正向进行，不能用勒夏特列原理解释，故C错误；配制硫酸亚铁溶液时，常加入少量铁屑来防止Fe2＋的氧化，发生的反应是不可逆过程，故D错误。

答案：

A

2．（2017·安徽合肥质检）在一定温度下的定容密闭容器中，发生反应2NO2（g）N2O4（g）。

当下列所给有关量不再变化时，不能表明该反应已达到平衡状态的是（　　）