第七章第二节化学平衡状态化学平衡的移动

1、第二节化学平衡状态化学平衡的移动考纲展示1.了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程。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，认识其一般规律。考点1| 可逆反应与化学平衡状态固本探源1化学平衡研究的对象可逆反应(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：三同一小三同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行；c. 反应物与生成物同时存在。一小：任一组分的转化率都小于100%。(3)表示方法：在化学方程式中用“”表示。2化学平衡状态(1)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

2、程如下：以上过程可用如图表示：(2)特征典例引领典例1(2012·海南高考)已知A(g)B(g)C(g)D(g)。判断该反应是否达到平衡状态的依据为()A压强不随时间改变B气体的密度不随时间改变Cc(A)不随时间改变 D单位时间里生成C和D的物质的量相等拓展延伸若恒温恒容的密闭容器中发生反应：4A(g)5B(g)4C(g)6D(g)，上述选项中能说明反应达到平衡的依据为：A、C。【提示】该反应是气体物质的量增大的反应，故A项正确；因容器体积固定、所有物质为气体，故气体的密度始终不变，B项错误；A的浓度不变能说明反应达到平衡，C项正确；反应中C、D始终按物质的量比23转化，D项错误。考

3、点精析可逆反应达到化学平衡状态的两个标志1本质标志：v(正)v(逆)0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。2等价标志：以mA(g) nB(g)pC(g)qD(g)为例：类型判断依据平衡状态混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m mol A，同时生成m mol A，即v(正)v(逆)平衡在单位时间内消耗了n mol B，同时生成p mol C，则v (正)不一定等于v(逆)不一定v(A)v(B)v(C)v(D)mn

4、pq，v (正)不一定等于v(逆)不一定在单位时间内生成n mol B，同时消耗q mol D，二者变化均表示v(逆)不一定题组强化 题组1极值法确定化学平衡状态量的范围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·L1、0.3 mol·L1、0.2 mol·L1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是()AZ为0.3 mol·L1BY2为0.4 mol·L1CX2为0.2 mol·L1 DZ为0.4 mol·L12在一个密闭容器中进行如下反应：2X2(

5、g)Y2(g)2Z(g)，反应过程中某一时刻X2、Y2、Z的浓度分别为0.2 mol·L1、0.1 mol·L1、0.2 mol·L1。当反应达到平衡时，下列数据中可能合理的是 ()AZ为0.4 mol·L1BX2、Z的浓度均为0.15 mol·L1CX2为0.4 mol·L1DX2与Z浓度之和为0.4 mol·L13已知反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)H<0，向某体积恒定的密闭容器中按体积比13 充入N2和H2，在一定条件下发生反应，右图是某物理量(Y)随时间(t)变化的示意图。Y可以是()AN2的转化率B混

6、合气体的密度C密闭容器的压强DH2的体积分数 题组2化学平衡状态的判断4可逆反应：2NO2(g)2NO(g)O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是 ()单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为221混合气体的颜色不再改变混合气体的密度不再改变混合气体的压强不再改变混合气体的平均相对分子质量不再改变ABC D全部5现在一容器中加入一定量的A和B，发生化学反应：A2B3C。如果在反应中用v(A)、v(B)、v(C)表示正反应速率，用v(A)、v(B)、v(C)表

7、示逆反应速率，下列描述中正确的是 ()A在容器中，任何时候v(A)v(B)v(C)B在任何时候容器中都必然存在着：v(A)v(B)v(C)v(A)v(B)v(C)123C当v(A)v(B)v(A)v(B)时，表示反应已达到平衡状态D当v(A)v(B)时，表示反应已达到平衡状态归纳总结逆向相等、变量不变(1)“逆向相等”：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。考点2| 影响化学平衡的因素固本探源1化学

8、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，平衡不发生移动。(3)v(正)v(逆)：平衡向逆反应方向移动。3外界因素对化学平衡的影响4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，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。典例引领典例2(2015·山东高考节选)合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能，在配合氢能的开发中起着重要作用。(1)一定温度下，某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强(p)，横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。在OA段，氢溶解于M

9、中形成固液体MHx，随着氢气压强的增大，H/M逐渐增大；在AB段，MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy ，氢化反应方程式为：zMHx(s)H2(g)zMHy(s)H1()；在B点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M几乎不变。反应()中z_(用含x和y的代数式表示)。温度为T1时，2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL，吸氢速率v_mL·g1·min1 。反应()的焓变H1_0(填“>”“”“<”)。(2)表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T1、T2 时，(T1)_(T2)(填“>”“”“<”)。

10、当反应()处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达平衡后反应()可能处于图中的_点(填“b”“c”或“d”)，该贮氢合金可通过_或_的方式释放氢气。【解题导引】(1)图中显示几种因素对该平衡的影响？【提示】压强和温度。(2)如何确定该反应的H符号？【提示】从图看等H/M条件下，P2、T2具有更大的压强，更高的温度，压强越大应有利于平衡右移，而温度高有利于平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，H1<0。【答案】(1)30<(2)>c加热减压题组强化 题组1化学平衡移动方向的判断1在体积为V L的密闭容器中存在化学平衡：2NO2(g)N2O4(g)

11、H<0。保持温度不变，将容器体积压缩至V/2后，下列说法不正确的是()A容器内气体颜色变深B容器内NO2分子数减少C混合气体的平均相对分子质量增大DNO2的物质的量分数增大2(2013·大纲全国卷)反应X(g)Y(g)2Z(g)H<0，达到平衡时，下列说法正确的是()A减小容器体积，平衡向右移动B加入催化剂，Z的产率增大C增大c(X)，X的转化率增大D降低温度，Y的转化率增大3(2012·安徽高考)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)H0若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是()A平衡前，随

12、着反应的进行，容器内压强始终不变B平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快C平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率D其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变 题组2利用平衡移动方向判断反应特点4(2015·天津高考)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应：X(g)mY(g)3Z(g)平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是()Am2B两次平衡的平衡常数相同CX与Y的平衡转化率之比为11D第二次

13、平衡时，Z的浓度为0.4 mol·L15(2015·重庆高考)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)K0.1反应前CO物质的量为10 mol，平衡后CO物质的量为8 mol。下列说法正确的是()A升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应B通入CO后，正反应速率逐渐增大C反应前H2S物质的量为7 molDCO的平衡转化率为80%6(2016·南昌调研)某恒定温度下，在一个2 L的密闭容器中充入A气体，B气体，测得其浓度为2 mo

14、l/L和1 mol/L；且发生如下反应：3A(g)2B(g)4C(？)2D(？)已知“？”代表C、D状态未确定；反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol C，且反应前后压强比为54，则下列说法中正确的是()该反应的化学平衡常数表达式为K此时B的转化率为35%增大该体系压强，平衡向右移动，但化学平衡常数不变增加C的量，A、B转化率不变ABCD考点3| 化学平衡图像固本探源以可逆反应aA(g)bB(g)cC(g)HQ kJ·mol1(1)含量时间温度(或压强)图：(结合图像完成下列填空)(曲线a用催化剂，b不用催化剂或化学计量数abc时曲线a的压强大于b的压强)(T2>T1，

15、H>0)(T1<T2，H<0)(p1>p2，ab>c)(p1>p2，ab<c)(2)恒压(温)线(如图所示)：该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率()，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型如下所示：(若ab>c，则p1> p2>p3，H<0) (若T1>T2，则H>0，ab>c) (3)其他如下图所示曲线，是其他条件不变时，某反应物的最大转化率()与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，v(正)>v(逆)的点是3，v(正)<v(逆)的点是1,2、4点v(正)v(

16、逆)。典例引领典例3 下列叙述与图像对应符合的是()A对于达到平衡状态的N2(g)3H2(g)2NH3(g)在t0时刻充入了一定量的NH3，平衡逆向移动Bp2>p1，T1>T2C该图像表示的化学方程式为：2A=B3CD对于反应2X(g)3Y(g)2Z(g)H<0，y可以表示Y的百分含量【解题导引】(1)图像题应注意哪些点或线？【提示】横、纵坐标的含义；起点、折点、终点；线的变化趋势(2)如何利用图像和反应特点分析正误？【提示】从图像分析条件变化对反应的影响从规律分析条件变化对反应的影响对比上述两项，若一致则正确，若不一致则错误考点精析化学平衡图像解答原则以可逆反应aA(g)b

17、B(g)cC(g)为例：(1)“定一议二”原则在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义三个量，确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系。如图：这类图像的分析方法是“定一议二”，当有多条曲线及两个以上条件时，要固定其中一个条件，分析其他条件之间的关系，必要时，作一辅助线分析。(2)“先拐先平，数值大”原则在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图A)或表示的压强较大(如图B)。图A图B图A表示T2>T1，正反应是放热反应。图B表示p1<p2，A是反应物，正反应为气体总体积缩小的反

18、应，即ab>c。题组强化1如图为某化学反应的速率与时间的关系示意图。在t1时刻升高温度或增大压强，速率的变化都符合示意图的反应是()A2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H<0B4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H<0CH2(g)I2(g)2HI(g)H>0DC(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H>02某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA(g)nB(g)pC(g)的速率和平衡的影响图像如下，下列判断正确的是 ()图1图2图3图4A由图1可知，T1<T2，该反应正反应为吸热反应B由图2可知，该反应mn<pC图3中，表示反应速率

19、v正>v逆的是点3D图4中，若mnp，则a曲线一定增大了压强3(2016·洛阳模拟)在密闭容器中存在下列平衡：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，CO2(g)的平衡物质的量浓度c(CO2)与温度T的关系如图所示。下列说法错误的是()A平衡状态A与C相比，平衡状态A的c(CO)小B在T2时，若反应处于状态D，则一定有v正<v逆C反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H>0D若T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1<K24下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论表述均正确的是()A是其他条件

20、一定时反应速率随温度变化的图像，正反应H<0B是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后化学反应速率随时间变化的图像C是在有无催化剂存在下建立的平衡过程图像，a是使用催化剂时的曲线D是一定条件下，向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图像，压强p1>p2课堂小结(教师用书独具)1化学平衡的5大特征逆动等定变。2化学平衡的两种标志(1)v正v逆；(2)组成不变。3影响平衡的3种外界条件(1)浓度：c反增大，正向移动；(2)压强：p增大，气体分子数少的方向移动；(3)温度：T升高，吸热方向移动。4平衡移动与v正、v逆关系的3种情况(1)v正>v逆，正向移动(2)v正v逆，不移动(3)

21、v正<v逆，逆向移动分层限时跟踪练(二十三)(限时：45分钟)1在恒温下的密闭容器中，有可逆反应2NO2N2O4，下列描述不能说明反应达到平衡状态的是 ()AN2O4生成速率与N2O4分解速率相等 B混合气体平均相对分子质量保持不变 CNO2的分子数与N2O4分子数之比为21D体系颜色不再发生改变 2工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应的原理为CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，下面选项的条件中可判断该反应达到平衡状态的是 ()A单位时间内消耗2 mol的CO同时生成2 mol的CO2B两条HO键断裂的同时有一条HH键断裂C反应容器内的压强不再发生变化D混合

22、气体的相对分子质量不发生变化3对于密闭容器中的可逆反应：mX(g)nY(s)pZ(g)H<0，达化学平衡后，改变条件，下列表述不正确的是()A增大压强，化学平衡不一定发生移动B通入氦气，化学平衡不一定发生移动C增加X或Y的物质的量，化学平衡一定发生移动D其他条件不变，升高温度，化学平衡一定发生移动4(2016·合肥质检)已知：A(g)2B(g)2C(g)HQ kJ·mol1(Q>0)，在恒容的密闭容器中充入1 mol A和2 mol B，一定条件下发生反应。下列有关说法正确的是()A平衡前，随着反应的进行，容器内气体密度逐渐减小B平衡时，该反应放出的热量为Q k

23、JC平衡后，再向容器中通入1 mol氦气，A的转化率增大D平衡后，缩小容器容积，A的浓度增大5在恒容的密闭容器中，下列反应分别达到平衡后，有关说法正确的是()A2HI(g)H2(g)I2(g)H>0，若降低温度，颜色加深，压强增大B2NO2(g)N2O4(g)H<0，充入氩气，压强增大，红棕色变浅C2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H<0，升温后，平均相对分子质量减小D3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)H<0，加入铁后，Fe3O4将增加6(2016·宜昌调研)已知4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H905.9 kJ&#

24、183;mol1。一定条件下，向1 L密闭容器中投入0.8 mol的NH3和1.6 mol的O2，发生上述反应，第2 min和第4 min时NH3的物质的量分别为0.6 mol和0.3 mol。下列说法中不正确的是()A上述反应的逆反应的活化能不小于905.9 kJ·mol1B反应在第2 min到第4 min时，O2的平均速率为015 mol·L1·min1C反应在第2 min时改变了某一条件，该条件可能是使用催化剂或升高温度D平衡后降低压强，混合气体平均摩尔质量减小7(2016·甘肃部分高中第一次联考)等物质的量的X(g)与Y(g)在密闭容器中进行反应

25、：X(g)2Y(g)3Z(g)Q(s)H>0，下列叙述正确的是 ()A当容器中X与Y的物质的量之比满足12时反应达到平衡B达到平衡时，X的转化率为25%，则平衡常数K为9/4C达到平衡后，反应速率2v正(Y)3v逆(Z)D达到平衡后，加入Q，平衡逆向移动8氢能是最重要的新能源，储氢是氢能利用的关键技术，其中一种储氢的方法为：若该反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关该反应的图像判断正确的是 ()ABCD【解析】该反应正反应为吸热反应，升温，平衡常数增大，A图像错误；增大环己烷的物质的量，环己烷的转化率应降低，B图像错误；根据“先拐先平数值大”知p1>p2，增大压强平衡逆向移动，苯的体

26、积分数应减小，C图像错误；t1时使用催化剂，该可逆反应的正、逆反应速率同等倍数增大，D图像正确。【答案】D9一定条件下，体积为1 L的密闭容器中发生如下反应：SiF4(g)2H2O(g)SiO2(s)4HF(g) H148.9 kJ·mol1(1)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的是_(填字母序号)。av消耗(SiF4)4v生成(HF)b容器内气体压强不再变化c容器内气体的总质量不再变化 dHF的体积分数不再变化(2)反应过程中测定的部分数据如下表(表中t2>t1)所示。反应时间/minn(SiF4)/moln(H2O)/mol01.202.40t10.80at2b1.6

27、0通过a或b的值及化学平衡原理说明t1时反应是否达到化学平衡状态：_。(3)若只改变一个条件使上述反应的化学平衡常数变大，该反应_(填序号)。a一定向正反应方向移动 b一定向逆反应方向移动c一定是减小压强造成的 d一定是升高温度造成的eSiF4的平衡转化率一定增大【答案】(1)bcd(2)a1.60(或b0.80)，说明在一定条件下，t1t2时各组分的浓度(或物质的量)均已不再发生改变，则t1时反应已经达到化学平衡状态(3)ade10(2014·新课标全国卷改编)乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。已知乙烯气相直接水合法的反应为C2H4(g)H2O(g)

28、=C2H5OH(g)H45.5kJ·mol1。下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系其中n(H2O)n(C2H4)11。回答下列问题：(1)列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压×物质的量分数)。(2)图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为_，理由是_。(3)气相直接水合法常用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290 、压强6.9 MPa，n(H2O)n(C2H4)0.61，乙烯的转化率为5%，若要进一步提高乙烯转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有_。【答案】(1

29、)0.07(MPa)1(2)p4>p3>p2>p1反应分子数减少，相同温度下，压强升高，乙烯的转化率提高(3)将产物乙醇液化移去增大水和乙烯的物质的量之比(其他合理答案也可)11(2016·湖南师大附中模拟)一定条件下存在反应：H2(g)I2(g)2HI(g)H<0，现有三个相同的1 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器、，在中充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，在中充入2 mol HI(g)，在中充入2 mol H2和2 mol I2(g)，700 条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是()A容器、中正反应速率相同B容器、中反应的平

30、衡常数相同C容器中的气体颜色比容器中的气体颜色深D容器中H2的转化率与容器中HI的转化率之和等于112(2016·河北普通高中质量监测)温度为T时，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5，反应PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)经一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：t/s050150250350n(PCl3)/mol00.160.190.200.20下列说法正确的是()A反应在前50 s的平均速率为v(PCl3)0.003 2 mol·L1·s1B保持其他条件不变，升高温度，平衡时，c(PCl3)0.11 mol·L1

31、，则反应的H<0C相同温度下，起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2，达到平衡前v(正)>v(逆)D相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl3、2.0 mol Cl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%13(2014·天津高考)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ·mol1一种工业合成氨的简易流程图如下：(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：_。 (2)步骤中制氢气原理如下：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)H206.4 kJ·mol1CO(g)