适用于新高考新教材备战2025届高考化学一轮总复习第7章化学反应速率与化学平衡第35讲化学平衡状态及平衡移动课件

第35讲化学平衡状态及平衡移动【课标指引】

1.能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律,推测平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的变化。2.通过实验探究,了解浓度、压强、温度对化学平衡状态的影响。考点一化学平衡状态及判断考点二化学平衡的移动目录索引

素养发展进阶考点一化学平衡状态及判断必备知识•梳理1.可逆反应

正反应

逆反应

同时

小于

2.化学平衡状态(1)概念一定条件下的可逆反应中,当正反应速率与逆反应速率________时,反应物和生成物的浓度均保持________,即体系的组成不随时间而改变的状态。(2)建立

正向开始、逆向开始、双向同时开始,

均可建立平衡

相等

不变

(3)特点

可逆

=浓度或百分含量

3.化学平衡状态的判断方法(1)判断化学平衡状态的方法——“正、逆相等,变量不变”(2)常见的“变量”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、转化率或颜色(某组分有颜色)不变。④压强、总物质的量(化学方程式两边气体体积不相等)不变。关键能力•提升考向1可逆反应及特点例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(

)A.Z为0.3mol·L-1

B.Y2为0.4mol·L-1C.X2为0.2mol·L-1

D.Z为0.4mol·L-1A解析

当Z完全转化为X2、Y2时,X2、Y2分别为0.2

mol·L-1、0.4

mol·L-1;当0.1

mol·L-1

X2完全转化为Z时,Y2为0.2

mol·L-1,Z为0.4

mol·L-1,则0<X2<0.2

mol·L-1,0.2

mol·L-1<Y2<0.4

mol·L-1,0<Z<0.4

mol·L-1,A选项符合题意。考向2化学平衡状态的判断例2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。①③④⑦

⑤⑦

①③④⑤⑦①②③④⑦

①②③

②④⑦

[对点训练]

若上述[例2]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)________________________________________________。

②③④⑦

⑤⑦

②③④⑤⑦

②③④⑦考点二化学平衡的移动必备知识•梳理1.化学平衡的移动情境思考已知反应:2NO2(红棕色)N2O4(无色)

ΔH<0。如图所示,三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中:在(1)中加入CaO,在(2)中不加其他任何物质,在(3)中加入NH4Cl晶体,则发现(1)中红棕色________,说明平衡________移动;(3)中红棕色_______,说明平衡________移动。

变深

逆向

变浅

正向

2.化学平衡移动的过程

由上图可推知:(1)化学反应条件改变,使正、逆反应速率不再相等,化学平衡才会发生移动。(2)化学平衡发生移动,化学反应速率一定改变。3.化学平衡移动方向与化学反应速率的关系(1)v(正)>v(逆):平衡向________方向移动。

(2)v(正)=v(逆):反应达到平衡状态,________平衡移动。

(3)v(正)<v(逆):平衡向________方向移动。

正反应

不发生

逆反应

4.影响化学平衡的因素若其他条件不变,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浓度增大反应物浓度或减小生成物浓度向________方向移动

减小反应物浓度或增大生成物浓度向________方向移动

压强(有气体参加的可逆反应)反应前后气体体积改变增大压强向气体分子总数______的方向移动

减小压强向气体分子总数______的方向移动

反应前后气体体积不变改变压强平衡______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

催化剂同等程度改变v(正)、v(逆),平衡不移动正反应

逆反应

减小

增大

不

吸热

放热

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________________的方向移动。

减弱这种改变

【应用示例】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的浓度、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______________(填序号)。

①④⑥

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平衡正向移动。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。关键能力•提升考向1外界条件对化学平衡的影响例1(2023·广东广州一模)恒容密闭容器中,以硫(S8)与CH4为原料制备CS2,S8受热分解成气态S2,发生反应2S2(g)+CH4(g)

CS2(g)+2H2S(g)

ΔH。CH4的平衡转化率、S2的体积分数随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(

)BA.ΔH>0B.温度升高,S8分解率增大,S2体积分数增大C.向平衡体系中充入稀有气体,平衡向右移动D.其他条件相同,S2体积分数越大,CH4平衡转化率越小解析

温度升高,CH4的平衡转化率降低,S2的体积分数升高,说明升高温度,平衡逆向移动,则该反应的正反应是放热反应,即ΔH<0,A错误;S8分解成S2需要吸收热量,S8(g)4S2(g)

ΔH>0,升高温度,该平衡正向移动,S8分解率增大,则S2体积分数增大,B正确;恒温恒容体系中,通入稀有气体,原平衡体系中各气体浓度均未变化,则平衡不移动,C错误;其他条件不变时,S2体积分数增大,即c(S2)越大,则平衡正向进行的程度越大,CH4的平衡转化率越大,D错误。[对点训练1]

对于以下三个反应,从反应开始进行到达到平衡后,保持容器温度、容积不变,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_______。

正反应

减小

增大

正反应

不变

不变

正反应

增大

减小

思维建模(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)新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动。考向2化学平衡中物质转化率或气体体积分数的变化B.a点对应的平衡常数比c点的大C.b点对应的NH3的体积分数为26%D.不改变投料比,增加n(N2)时,NH3体积分数增大D[对点训练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(

)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使用适当的催化剂X的体积分数变小A解析

升高温度,平衡逆向移动,X的转化率变小,A项正确;增大压强,平衡正向移动,但容器的容积减小,X的浓度变大,B项错误;充入一定量Y,X的转化率增大,而Y的转化率减小,C项错误;使用适当的催化剂,只能加快反应速率,不能改变平衡,X的体积分数不变,D项错误。归纳总结平衡转化率和气体体积分数的分析素养发展进阶进阶1练易错·避陷阱1.(2023·广东广州检测)在一定温度下的定容容器中,当下列哪些物理量不再发生变化时,表明反应A(g)+2B(g)C(g)+D(g)已达到平衡状态的是(

)①混合气体的压强②混合气体的密度③B的物质的量浓度④混合气体总物质的量⑤混合气体的平均相对分子质量⑥v(C)与v(D)的比值为1∶1

⑦混合气体总质量⑧混合气体总体积⑨单位时间内生成amolA的同时生成amolCA.⑤⑥⑦⑧ B.①③④⑤⑨C.②④⑦ D.①③⑧⑨B解析

该反应是分子数变化的反应,压强始终在变化,混合气体的压强不变,说明气体的物质的量不变,证明达到了平衡状态,故①正确;该容器的容积保持不变,根据质量守恒定律知,反应前后混合气体的质量不变,所以容器内气体的密度始终不发生变化,故②错误;反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相等,平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,所以B的浓度不再变化时,该反应达到平衡状态,故③正确;该反应是反应前后气体体积变化的反应,所以气体总物质的量不变,能表明反应达到平衡状态,故④正确;容器中的气体平均相对分子质量

,反应前后混合气体的质量不变化,当

不再发生变化时,物质的量不变,表明已经平衡,故⑤正确;C、D反应速率的比值始终等于化学方程式的计量数之比,故⑥错误;混合气体的总质量一直不变,故⑦错误;在定容容器中混合气体总体积始终不变,不能表明达到化学平衡状态,故⑧错误;单位时间内生成a

mol

A是逆向反应的速率,同时生成a

mol

C表示正向反应的速率,正反应速率等于逆反应速率,说明反应达到平衡,故⑨正确。2.一定条件下存在反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),其正反应放热。图1、图2表示起始时容器甲、丙容积都是V,容器乙、丁容积都是

;向甲、丙内都充入2amolSO2和amolO2并保持恒温;向乙、丁内都充入amolSO2和0.5amolO2并保持绝热(即与外界无热量交换),在一定温度时开始反应。下列说法正确的是(

)A.图1达平衡时,c(SO2):甲=乙B.图1达平衡时,平衡常数K:甲<乙C.图2达平衡时,所需时间t:丙<丁D.图2达平衡时,体积分数φ(SO3):丙>丁D解析

甲和乙若都是恒温恒压,则两者等效,但乙为绝热恒压,又该反应正反应为放热反应,则温度:甲<乙,温度升高平衡向逆反应方向移动,c(SO2):甲<乙,平衡常数K:甲>乙,A、B项错误;丙和丁若都是恒温恒容,则两者等效,但丁为绝热恒容,则温度:丙<丁,温度越高,反应速率越快,达到平衡的时间越短,所用的时间:丙>丁,C项错误;温度升高平衡向逆反应方向移动,体积分数φ(SO3):丙>丁,D项正确。进阶2练热点·提素能3.(2023·广东惠州第一次调研)在容积为1L的恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和H2的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是(

)AA.平衡时CO2的转化率为75%B.平衡后充入惰性气体,平衡正向移动C.该条件下,第9min时v逆(CH3OH)大于第3min时v正(CH3OH)D.混合气体的密度不随时间的变化而变化,则说明上述反应达到平衡状态解析

利用CO2初始浓度和平衡浓度可得平衡时CO2的转化率为×100%=75%,A正确;恒容容器充入惰性气体,与反应有关的各物质浓度不变,平衡不移动,B错误;平衡之前始终有v逆(CH3OH)<v正(CH3OH),故该条件下,第9

min时v逆(CH3OH)小于第3

min时v正(CH3OH),C错误;根据质量守恒定律,气体总质量不变,该容器为恒容容器,故混合气体的密度始终不变,无法通过混合气体密度判断反应是否达到平衡状态,D错误。4.(2024·广西北海模拟)乙醇水蒸气重整释氢过程中主要反应的热化学方程式为:反应Ⅰ:C2H5OH(g)+3H2O(g)═2CO2(g)+6H2(g)

ΔH=+173.5kJ·mol-1反应Ⅱ:C2H5OH(g)═CH4(g)+CO(g)+H2(g)

ΔH=+49.7kJ·mol-1反应Ⅲ:CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)

ΔH=+41.4kJ·mol-1以H2O和C2H5OH为原料气,通过装有催化剂的反应器,反应相同时间,乙醇转化率、CH4、CO、CO2选择性随温度变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是(

)A.向乙醇水蒸气重整反应体系中通入适量O2,可以为重整反应提供热量B.其他条件不变,升高温度乙醇的平衡转化率增大C.300~450℃时,随温度升高,H2的产率增大D.增加原料气中水的比例,可以增大CO的选择性D解析

向乙醇水蒸气重整反应体系中通入适量O2,乙醇可以和氧气反应放出热量,从而为重整反应提供热量,A正确;根据题给信息可知,乙醇水蒸气重整释氢过程中涉及的反应为吸热反应,故升温后平衡正向移动,平衡转化率增大,B正确;由图可知,300~450

℃时,随温度升高一氧化碳和甲烷的选择性降低,此时主要发生反应Ⅰ,H2的产率增大,C正确;增加原料气中水的比例,则反应Ⅰ进行得较多,不利于生成一氧化碳,D错误。进阶3研真题·明考向5.(2023·广东卷)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g)P(g)。反应历程(下图)中,M为中间产物