2023新教材高考化学一轮第七章化学反应速率与化学平衡第23讲化学平衡状态化学平衡移动课件

第23讲　化学平衡状态　化学平衡移动\n考点一考点二高考真题演练随堂过关训练\n考点一\n考点一　可逆反应与化学平衡状态的建立必备知识梳理·夯实学科基础1.可逆反应(1)定义在__________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)特点双向性指可逆反应分为方向相反的两个反应：正反应和逆反应双同性指正、逆反应是在________下，同时进行共存性指反应物的转化率________100%，________与________共存同一条件下同一条件小于反应物生成物\n2.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________，反应物和生成物的浓度均保持不变，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。(2)建立：以“N2＋3H22NH3”为例。①正反应开始进行的ct图如图(a)②逆反应开始进行的ct图如图(b)相等\n③反应过程中v正、v逆变化(正反应开始)以上过程可用vt图表示为最大逐渐减小逐渐增大＝\n(3)特征动态相等\n[易错易混辨析](错误的说明错因)(1)反应NH4ClHCl↑＋NH3↑、NH3＋HCl===NH4Cl互为可逆反应()错因：__________________________________________________。(2)可逆反应到达平衡前的v正一定大于v逆()错因：__________________________________________________。(3)可逆反应到达平衡时，各组分的浓度相等()错因：____________________________________________________________________________________________________。×可逆反应的反应条件必须相同×对反应N2＋3H2⇌2NH3若从NH3分解开始，则达到平衡前v逆大于v正×化学反应达到平衡后，反应物或生成物的浓度或百分含量应保持不变，不一定相等\n(4)在1L的密闭容器中发生反应：2NO(g)＋O2(g)⇌2NO2(g)，当容器中气体的颜色保持不变时，说明反应已达到平衡状态()错因：__________________________________________________。(5)对于反应H2(g)＋I2(g)⇌2HI(g)，当压强不变时，反应达到平衡状态()错因：____________________________________________________________________________________________________。(6)对于C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)反应，当C(s)的质量不变时，化学反应达到平衡状态()错因：__________________________________________________。√×该反应为反应前后气体分子数保持不变的可逆反应，反应过程中压强始终保持不变√\n[深度思考]1．在一定温度下的恒容容器中，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化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量(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NH2COONH4(s)⇌2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________。(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)⇌5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________。①③④⑦⑤⑦①③④⑤⑦①②③④⑦①②③②④⑦\n2．若上述题目中的(1)～(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？(1)________。(2)________。(3)___________。(4)________。②③④⑦⑤⑦②③④⑤⑦②③④⑦\n特别提醒规避“2”个易失分点(1)化学平衡状态判断“三关注”关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；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化学计量数之比。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2HI(g)⇌H2(g)＋I2(g)。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2HI(g)⇌H2(g)＋I2(g)。④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。\n题组强化训练·形成关键能力题组一极端假设法判断平衡时组分浓度及范围1．一定条件下，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∶1B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3C．X、Y的转化率不相等D．c1的取值范围为0<c1<0.14mol·L－1答案：D\n解析：由于X、Y的平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；Y生成表示逆反应，Z生成表示正反应，平衡时应vY(生成)∶vZ(生成)＝3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0<c1<0.14mol·L－1，D正确。\n2．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，各物质的浓度可能是()A．Z为0.5mol·L－1B．Y2为0.4mol·L－1C．X2为0.1mol·L－1D．Z为0.4mol·L－1答案：C解析：若X2完全转化为Z，则X2、Y2、Z的浓度分别是0mol·L－1、0.2mol·L－1、0.4mol·L－1；若Z完全转化为X2、Y2，则X2、Y2、Z的浓度分别是0.2mol·L－1、0.4mol·L－1、0mol·L－1；反应为可逆反应，反应物不能完全转化，所以0<c(X2)<0.2mol·L－1，0.2mol·L－1<c(Y2)<0.4mol·L－1，0<c(Z)<0.4mol·L－1。\n微点拨极端假设法确定浓度范围的方法注意：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。\n题组二　化学平衡状态的判定3．一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)＋Cl2(g)⇌2HCl(g)＋I2(s)。下列事实不能说明该反应达到平衡状态的是()A．容器内气体压强不再改变B．容器内气体密度不再改变C．容器内气体颜色不再改变D．断裂1molCl—Cl键的同时断裂1molH—Cl键答案：D解析：反应过程中压强为变量，压强不再改变说明反应达到平衡；反应过程中气体质量为变量，体积不变，所以气体密度是变量，容器内气体密度不再改变说明反应达到平衡；容器内气体颜色不再改变，说明氯气的浓度不变，反应一定达到平衡状态；平衡时断裂1molCl—Cl键的同时断裂2molH—Cl键，因此D项不能说明该反应达到平衡状态。\n4．汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)ΔH＜0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填序号)。②④⑤\n解析：①达到平衡时，v正应保持不变。②由于是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，平衡左移，K减小，当K不变时，温度不变，达到平衡状态。③图中达到平衡时，CO、CO2的改变量不是1∶1。④w(NO)逐渐减小，达到平衡时保持不变。⑤因正反应放热，容器绝热，故反应开始后体系温度升高，达到平衡状态时，体系温度不再发生变化。⑥ΔH是一个定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。\n微点拨化学平衡状态判断的“两类标志”判断化学反应是否达到平衡状态，关键是看给定条件下能否推出“变量”达到“不变”。常用到的判断标志：(1)绝对标志\n(2)相对标志\n\n考点二\n必备知识梳理·夯实学科基础(一)化学平衡移动的过程1．定义：由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫化学平衡移动。2．过程示意图\n3．本质①v正>v逆：平衡向____反应方向移动。②v正＝v逆：反应达到平衡状态，平衡不移动。③v正<v逆：平衡向____反应方向移动。正逆\n(二)化学平衡移动的判断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。\n(三)外界因素对平衡移动的影响1．影响化学平衡的因素条件的改变(其他条件不变)化学平衡的移动浓度增大反应物浓度或减小生成物浓度向________反应方向移动减小反应物浓度或增大生成物浓度向________反应方向移动压强(对有气体存在的反应)反应前后气体分子数改变增大压强向气体体积________的方向移动减小压强向气体体积________的方向移动反应前后气体分子数不变改变压强平衡________移动温度升高温度向________反应方向移动降低温度向________反应方向移动催化剂使用催化剂平衡________移动正逆减小增大不吸热放热不\n2.外界条件对化学平衡影响的图示分析①浓度对化学平衡的影响\n②压强对化学平衡的影响对于反应：mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，若m＋n>p＋q，则图像对应图1、图2；若m＋n＝p＋q，则图像对应图3、图4。\n说明：a.改变压强，相当于改变体积，也就相当于改变浓度。b．若反应前后气体体积无变化，改变压强，能同时改变正、逆反应速率，v(正)＝v(逆)，平衡不移动。如H2(g)＋I2(g)⇌2HI(g)。c．压强变化是指平衡混合物体积变化而引起的总压强变化。若平衡混合物的体积不变，而加入“惰性气体”，虽然总压强变化了，但平衡混合物的浓度仍不变，反应速率不变，平衡不移动；若保持总压强不变加入“惰性气体”，此时增大了体系体积，这就相当于降低了平衡体系的压强，平衡向气体体积增大的方向移动。\n③温度对化学平衡的影响在其他条件不变的情况下，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。注意：a.升高温度，不管是吸热还是放热方向，反应速率均增大，但吸热方向速率增大的倍数大于放热方向速率增大的倍数，使v(吸热)>v(放热)，故平衡向吸热方向移动。b．只要是升高温度，新平衡状态的速率值一定大于原平衡状态的速率值；反之则小。vt图像[以N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0为例]如下。\n④催化剂对化学平衡的影响催化剂对化学平衡移动无影响。vt图像(以⇌2NH3为例)如下。\n3勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强或参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够____________的方向移动。减弱这种改变\n特别提醒(1)改变固体或纯液体的量时，对化学平衡基本无影响。(2)反应混合物中不存在气体物质时，改变压强对化学平衡无影响。(3)不要把v(正)增大与平衡向正反应方向移动等同，只有当v(正)>v(逆)时，平衡才向正反应方向移动。(4)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的增大等同，当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他反应物的转化率提高，而该反应物的转化率降低。\n[易错易混辨析](错误的说明错因)(1)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()错因：___________________________________________________。(2)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大()错因：___________________________________________________。(3)往平衡体系FeCl3＋3KSCN⇌Fe(SCN)3＋3KCl中加入适量KCl固体，平衡逆向移动，溶液的颜色变浅()错因：___________________________________________________。(4)对于2NO2(g)⇌N2O4(g)的平衡体系，压缩体积，增大压强，平衡正向移动，混合气体的颜色变浅()错因：______________________________________________________________________________________________________。(5)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大()错因：___________________________________________________。√√×KCl没有参与反应，加入KCl固体，平衡不移动，颜色不变×因为压缩体积，平衡右移，但c(NO2)仍大于原来的浓度，所以混合气体的颜色变深×升高温度，v放、v吸均增大\n[深度思考]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”，即“减弱而不抵消”。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________向左向左向右高减小减小不变\n(2)加压，使体系体积缩小为原来的①平衡移动方向分别为(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________。向右不移动不移动p甲＜p′甲＜2p甲p′乙＝2p乙p′丙＝2p丙增大不变不变\n题组强化训练·形成关键能力题组一平衡移动方向的判断1．将1molN2和3molH2充入某固定容积的密闭容器中，在一定条件下，发生反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0并达到平衡，改变条件。下列关于平衡移动的说法中正确的是()选项改变条件平衡移动方向A使用适当催化剂平衡向正反应方向移动B升高温度平衡向逆反应方向移动C再向容器中充入1molN2和3molH2平衡不移动D向容器中充入氦气平衡向正反应方向移动答案：B\n解析：使用催化剂，平衡不移动，A错误；正反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热的方向移动，即平衡向逆反应方向移动，B正确；再向容器中充入1molN2和3molH2相当于增大压强，平衡正向移动，C错误；向容器中充入氦气，由于容器的容积不变，N2、H2和NH3的浓度均不变，平衡不移动，D错误。\n2.反应2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)ΔH＜0已达平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是(O～t1：v正＝v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡)()答案：C\n解析：要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。增加O2的浓度，v正增大，v逆瞬间不变，A正确；增大压强，v正、v逆瞬间都增大，v正增大的倍数大于v逆，B正确；升高温度，v正、v逆瞬间都增大，C错误；加入催化剂，v正、v逆同时同倍数增大，D正确。\n题组二　平衡移动结果的判断3．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，发生如下反应并达到平衡：X(g)＋3Y(g)⇌2Z(g)ΔH<0。改变某个条件并维持新条件直至达到平衡状态，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YY的转化率增大D使用适当催化剂X的体积分数不变答案：AD\n解析：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，消耗反应物X，增大压强的实质是增大浓度，根据勒夏特列原理可知，平衡移动只是减弱了改变的程度，故达到新的平衡状态时，X的浓度仍比原平衡大，B错误；充入一定量Y，平衡正向移动，X的转化率增大，但Y的转化率减小，C错误；使用催化剂，能改变反应速率，但平衡不移动，X的体积分数不变，D正确。\n4.在压强为0.1MPa、温度为300℃条件下，amolCO与3amolH2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)ΔH＜0。(1)平衡后将容器的容积压缩到原来的一半，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是________(填字母，下同)。A.c(H2)减小B.正反应速率加快，逆反应速率减慢C.反应物转化率增大D.重新平衡减小(2)若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是________。A.升高温度B.将CH3OH从体系中分离C.充入He，使体系总压强增大CDB\n解析：(1)该反应为正向气体分子数减小的可逆反应，缩小容器体积，平衡正向移动，c(H2)增大，正、逆反应速率均增大，因而A、B均不正确。(2)由于该反应正向是放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH3OH的产率降低；容器容积不变，充入He，平衡不移动。\n高考真题演练\n1．[2020·浙江7月]一定条件下：2NO2(g)⇌N2O4(g)ΔH<0。在测定NO2的相对分子质量时，下列条件中，测定结果误差最小的是()A．温度0℃、压强50kPaB.温度130℃、压强300kPaC.温度25℃、压强100kPaD.温度130℃、压强50kPa答案：D解析：本题考查化学平衡知识，考查的化学核心素养是变化观念与平衡思想。测定NO2的相对分子质量时，N2O4越少越好，即使平衡逆向移动。正反应是气体分子数减小的放热反应，要使平衡逆向移动，需减小压强、升高温度，则选D项。\n2．[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)CO2(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________℃。该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动(或平衡常数减小)分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O，有利于反应正向进行，甲醇产率升高210\n解析：(1)该反应是放热反应，温度升高有利于平衡逆向移动，甲醇的平衡产率随温度升高而降低。(2)P点对应反应有分子筛膜，分子筛膜能选择性分离出水，有利于反应正向进行，故P点甲醇产率高于T点甲醇产率。(3)由题图知，当温度为210℃时，甲醇的产率最高，因此最佳反应温度为210℃。\n随堂过关训练\n1．下列事实中，不能用平衡移动原理解释的是()A.恒容容器中发生反应CO(g)＋NO2(g)⇌CO2(g)＋NO(g)ΔH<0，升高温度，气体颜色加深B.工业用SO2合成SO3时需要用催化剂C.实验室中用浓氨水与氢氧化钠固体混合制取少量氨D.在含有[Fe(SCN)]2＋的红色溶液中加铁粉，振荡静置，溶液颜色变浅或褪去答案：B解析：存在平衡，并且外界条件发生变化时平衡发生移动的事实才能用勒夏特列原理解释。B项，使用催化剂不能引起平衡移动，错误。\n2．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。\n3．制备甲烷的反应为CO2(g)＋4H2(g)⇌CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－252.9kJ·mol－1。在恒温、恒容容器中进行该反应，下列不能说明该反应达到平衡状态的是()A.CO2和H2的转化率之比不再变化B.混合气体的平均摩尔质量不再变化C.容器内的压强不再变化D.v正(H2)＝4v逆(CH4)答案：A\n解析：A项，CO2和H2的转化率之比与投料比有关，故CO2和H2的转化率之比不再变化不能判定反应是否达到平衡状态，符合题意。B项，该反应是气体分子数减小的反应，而反应前后混合气体的质量不变，物质的量减少，建立平衡的过程中，混合气体的平均摩尔质量逐渐增大，则混合气体的平均摩尔质量不再变化可说明反应达到平衡状态，不符合题意。C项，反应前后气体的物质的量发生变化，则压强发生变化，故压强不变可说明反应达到平衡状态，不符合题意。D项，H2和CH4的反应速率表示正、逆两个反应方向，且符合化学计量数之比，可说明反应达到平衡状态，不符合题意。\n4．燃煤会产生CO2、CO、SO2等大气污染物。燃煤脱硫的相关反应的热化学方程式如下：Ⅰ.CaSO4(s)＋CO(g)⇌CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH1＝＋281.4kJ·mol－1Ⅱ.CaSO4(s)＋CO(g)⇌CaS(s)＋CO2(g)ΔH2＝－43.6kJ·mol－1(1)一定温度下，向某恒容密闭容器中加入CaSO4(s)和1molCO，若只发生反应Ⅰ，下列能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。a.容器内的压强不发生变化b.v正(CO)＝v正(CO2)c.容器内气体的密度不发生变化d.n(CO)＋n(CO2)＝1molac\n解析：反应前后气体体积不等，则容器内的压强不发生变化，可说明达到平衡状态，故a正确；v正(CO)、v正(CO2)都表示正反应，两者相等不能说明反应达到平衡状态，故b错误；有固体参加反应，则容器内气体的密度不发生变化，可说明达到平衡状态，故c正确；由碳原子守恒可知，始终有n(CO)＋n(CO2)＝1mol，不能说明反应达到平衡状态，故d错误。\n(2)一定温度下，体积为1L容器中加入CaSO4(s)和1molCO，若只发生反应Ⅱ，测得CO2的物质的量随时间变化如图中曲线A所示：①在0～2min内的平均反应速率v(CO)＝_______________。②曲线B表示过程与曲线A相比改变的反应条件可能为__________________(答出一条即可)。③若要提高反应体系中CO2的体积分数，可采取的措施为__________。0.45mol·L－1·min－1加入催化剂(或增大压强)降低温度\n解析：(2)①一定温度下，体积为1L容器中加入CaSO4(s)和1molCO，若只发生反应Ⅱ，图中2min达到平衡状态，二氧化碳物质的量0.9mol，CaSO4(s)＋CO(g)⇌CaS(s)＋CO2(g)ΔH2＝－43.6kJ·mol－1，达到平衡状态消耗一氧化碳物质的量0.9mol，在0～2min内的平均反应速率v(CO)＝＝0.45mol·L－1·min－1。②曲线B表示过程与曲线A相比，曲线斜率增大，反应速率增大，可为加入催化剂(或增大压强)。③反应Ⅱ：CaSO4(s)＋CO(g)⇌CaS(s)＋CO2(g)是体积不变的放热反应，若要提高反应体系中CO2的体积分数，需要平衡正向移动，反应为放热反应，降低温度反应正向进行。