新高考化学反应速率及其影响因素化学平衡状态化学平衡移动教案

第七章化学反应速率与化学平衡

(m第二课化学平衡状态化学平衡移动

知识结构

考点1:可逆反应与化学平衡状态

知识全梳理

一、可逆反应

二、化学平衡状态

1.概念：在一定条件下的可逆反应中，当反应进行到一定程度时，正反应速

率和逆反应速率相等,反应物的浓度和生成物的浓度保持丕变的状态。

2.化学平衡的建立

对于只加入反应物从正向建立的平衡：

以上过程可以用速率一时间图像表示如下

3.平衡特点

(1)逆：可逆反应

(2)动：化学平衡时一种动态平衡

(3)等：正反应速率二逆反应速率

(4)定：反应物和生成物的质量或浓度保持不变

(5)变：条件改变，平衡状态可能改变，新条件下建立新的化学平衡

判断化学平衡状态的两方法和两标志

(1)两方法——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正反应速率和逆反应速率相等。

②“变量不变，，：如果一个量是随反应进行而改变，当这个量不变时为平衡状

态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为平衡状态的判断依据。

（2）两标志——本质标志、等价标志。

①本质标志：v（正）=v（逆）#）。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某物质

的速率等于逆反应生成该物质的速率。

②等价标志：

a.对于全部是气体参加的反应，并且反应后气体物质的量发生改变，体系的

压强（恒温恒容）、平均相对分子质量不随时间而变化。例如N2（g）+3H2（g）4U

2NH3（g）o

b.体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量（或质量）分数保持不

变「

c.对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。

&对于有有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。

例如2NO2（g）—N2O4（g）o

c.体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而

变化。

£绝热体系的温度不变。

p』上断辨见

例1.判断下列说法是否正确，正确的打4,错误的打X。

（D同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不

同，但表示的意义相同。（力

（2）化学反应速率为0.8molLlsr是指1s时某物质的浓度为molL^o（x）

（3）由v=*计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值，（x）

⑷有时也可以用些位时间内生成某物质质量的变化量来表示化学反应速率。

（5）在相同的时间间隔内反应速率快的反应生成的生成物的物质的量也多。

（x）

⑹根据反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢。N)

例2.在1L定容的密闭容器中，可以证明可逆反应N2+3H2=2NH3已达

到平衡状态的是0

A.C(N2)：C(H2)：C(NH3)=1：3：2

B.一个N三N断裂的同时，有3个H—H生成

C.其他条件不变时，湿合气体的密度不再改变

D.VMN2)=2V£NH3)

【答案】B

【解析】C(N2)：C(H2)：C(NH3)=1：3：2等于化学方程式的计量数之比,但

没有说明各物质的浓度不变，不一定为平衡状态，故A错误；一个N三N断裂的

同时，有3个H-H生成，能说明正逆反应速率是相等的，达到了平衡，故B

正确；混合气体的密度「=寻，质量在反应前后是守恒的，体积不变，密度始终

不变，所以密度不变的状态不一定是平衡状态，故C错误；vMN2)=2v逆(NH3)

时，正逆反应速率不相等，未达到平衡，故D错误。

例3.可逆反应：N2(g)+3H2(g)U2NH3(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己达到平衡状态的是0

A.3vfl：(N2)=va：(H2)B.v正(N2)=V逆(NH3)

C.2VMH2)=3V£NH3)D.v正(Nz)=3v7(H2)

【答案】C

V正(N2)V鼠NH3)LL'J•利诋如、巾

【解析】A项，无逆反应速率；B项,—；-=-S-时，反应这到平衡状

太再v正(H2)V£NH3)

态；C项，一—=~j-，即2v正(H2)=3V逆(NH3)时反应达到平衡状态；D项,

V^2)=Vi^2)^即3V正(N?)=V鼠H2)时反应达至IJ平衡状态。

考点2：化学平衡的移动

知识全梳理

四、勒夏特列原理

对于一个已经达到平衡的体系，如果改变影响化学平衡的一个条件(如浓度、

温度、压强),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

化学平衡图像题的解题思路

一看面，即纵坐标与横坐标的意义

二看线，即线的走向和变化趋势

看图像三看点，即起点、折点、交点、终点

四看辅助线，如等温线、等压线等

五看变化，如浓度变化、温度变化等

联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平

想规律

衡的影响规律

根据图像中呈现的关系与所学规律相对比，从而

作判断

得出正确的判断

包诊断辨析

例1.已知反应CO(g)+H2O(g)僮4CCh(g)+H2(g)AHV0。温度和压强下

于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是0

A.升高温度，K增大

B.减小压强，n(C02)增加

C.更换高效催化剂，a(CO)增大

D.充入一定量的氮气，n(H2)不变

【答案】D

【解析】该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K减小，A错误;

减小压强，浓度减小，但是n(CCh)不变，B错误；催化剂不影响平衡的移动，故

C错误；充入一定要的氮气，不影响氢气的量，故D正确。

例2.在密闭容器中发生下列反应aA(g)=cC(g)+dD(g),反应达到平衡

后，将气体体积压缩到原来的一半，当再次达到平衡时，D的浓度为原平衡的倍，

下列叙述正确的是()

A.A的转化率变大

B.平衡向正反应方向移动

C.D的体积分数变大

D.a<c+d

【答案】D

【解析】气体体积刚压缩平衡还未移动时D的浓度应是原来的2倍，当再

次达到平衡时，D的浓度为原平衡的倍，D的浓度减小，所以压缩体积使平衡向

逆反应方向移动。平衡向逆反应方向移动，A的转化率变小，A错误；平衡向逆

反应方向移动，B错误；平衡向逆反应方向移动，D的体积分数减小，C错误;

增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，该平衡向逆反应方向移动，所以

a<c+d»D正确。

例3.勒夏特列原理是自然界一条重要的基本原理。下列事铝能用勒夏恃列

原理解释的是()

A.NCh气体受压缩后，颜色先变深后变浅

B.对2Hl(g)=H2(g)+L(g)平衡体系加压，颜色迅速变深

C.合成氨工'也采用高温、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

【答案】A

例4.如图是关于反应：A2(g)+3B2(g)=2C(g)AH<0的平衡移动图像影

响平衡移动的原因是()

A.升高温度，同时加压

B.降低温度，同时减压

C.增大反应物浓度，同时使用催化剂

D.增大反应物浓度，同时减小生成物浓度

【答案】D

【解析】A项，升高温度，同时加压，正、逆反应速率都增大，逆反应速率

应在原速率的上方，故A错误；B项，降低温度，同时减压，正、逆反应速率

都降低，正反应速率应在原速率的下方，故B错误；C项，增大反应物浓度，同

时使用催化剂，正、逆反应速率都增大，逆反应速率应在原速率的上方，但正反

应速率增大更多，平衡向正反应方向移动，故C错误；D项，增大反应物浓度，

同时减小生成物浓度，瞬间正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方

向移动，图像符合，故D正确。

考点3：等效平衡

⑥)知识全梳理

一、等效平衡原理

对于同一个可逆反应，在相同的条件下(恒温恒容或恒温恒压)，不管是从正

反应开始，还是从逆反应开始，或从正反应和逆反应同时开始，达到平衡时，反

应混合物中同种物质的百分含量相同，这样的平衡称为等效平衡。

二、等效平衡的类型和规律

等效类型①②③

条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压

任何可逆反应前后气体分子

反应的特点任何可逆反应

反应数相等

换算为化学方换算为化学方程式换算为化学方程式同

起始投料程式同一边物同一边物质，其一边物质，其“量”符

质，其“量”相同“量”符合同一比例合同一比例

质量分数

相同相同相同

(W%)

平衡特

点浓度(C)相同成比例相同(气体)

物质的量(n)相同成比例成比例

诊断辨析

例1.在恒温、恒容下，有反应2A(g)+2B(g)0c(g)+3D(g),现从两条

途径分别建立平衡。途径I:A、B的起始浓度均为2mo卜Lr；途径II：C、D

的起始浓度分别为2molL",和6molL-1o以下叙述正确的是()

A.达到平衡时，途径I的反应速率等于途径n的反应速率

B.达到平衡时，途径I所得混合气体的压强等于途径II所得混合气体的压

强

C.两途径最终达到平衡时，体系内各组分的百分含量相同

D.两途径最终达到平衡时，体系内各组分的百分含量不相同

【答案】C

【解析】反应2A(g)+2B(g)-C(g)+3D(g)可知，反应前后气体的化学计

量数相等，压强对平衡移动没有影响，当满足II所加物质完全转化为A、B时,

与I物质的量比值相等。II途径达到平衡时浓度大，压强大，反应速率应较大,

A和B错误；I、II两途径最终达到相同平衡状态，体系内混合气的百分组成

相同，C正确；D错误。

例2.在一固定容积的密闭容器中充入3molA和1molB,发生反应：3A(g)

+B(g)0xC(g),达到平衡后，C的体积分数为w%。若维持容器体积和温度

不变，将0.9molA、0.3molB和2.1molC作为起始物质，达到平衡后，C的体

积分数仍为w%,则x值可能为0

A.1B.2

C.3D.任意值

【答案】C

【解析】分两种情况分析：

(1)当反应前后气体体积不相等，则两种投料方式换算到同一边后各组分应

完全相同(即恒温恒容时“等量等效》

3A(g)+B(g)0xC(g)

起始量/mol0.90.3

等效于+(6.3/x)+(2.1/x)0

即+(6.3/x)=3,+(2.1/x)=l,解得x=3。

(2)当反应前后气体体积相等，则两种投料方式换算到同一边后，各组分物

质的量的比应与原始投料比相同(即恒温恒压时”等比等效

3A(g)+B(g)04c(g)

起始量/mol0.90.3

等效于++(2.1/4)0

即+(6.3/4)=,+(2.1/4)=,2.=3：1,与起始量的投料比相同，故x=4成

立。

例3.在一个固定容积的密闭容器中充入2molNO2,一定温度下建立如下平

衡：2NO2UN2O4,此时NCh的转化率为x%,若再充入1molN2O4,在温度

不变的情况下，达到新的平衡时，测得NO2的转化率为y%,则x和y的大小关

系正确的是()

A.x>yB.x<y

C.x=yD.不能确定

【答案】B

【解析】先建立等效平衡模型，即假设原容器的体积可变，当再充入1mol

N2O4后重新建立起的平衡和原平衡等效，此时NCh的转化率依然为x%。当体积

不发生变化时，在原平衡的基础上要缩小容器的体积，即增大了压强，该反应正

反应方向为气体体积减小的方向，平衡向正反应方向移动，NO2的转化率增大，

即x<y0

课后作业

[A组基础题组]

1.一定温度下，反应N2O4(g)-2NO2(g)的烙变为AH。现将lmolN2O4充

入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是()

A.①②B.②④C.③④D.①④

【答案】D

【解析】AH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；该反应是充入lmolN2O4,

正反应速率应是逐渐减小直至不变，③曲线趋势不正确。

2.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)AHv。，反应达到平衡后，为提高CO的转

化率，下列措施中正确的是0

A.降低温度B.增大压强

C.增大CO的浓麦D.更换催化剂

【答案】A

【解析】该反应为放热反应，降低温度有利于化学平衡向正反应方向移动,

提高CO的转化率，A正确；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，B错误；增大CO的浓度会降低CO的转化率，C错误；

更换催化剂不能使化学平衡发生移动，D错误。

3.在一定温度下的恒容密闭容器中，当下列物理量不再发生变化时，表明

反应A⑸+3B(g)=2c(g)+D(g)已达平衡状态的是()

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气体的总物质的量⑤混合气体的平均相对分子质量

A.①②③B.②③⑤C.①③⑤D.①④⑤

【答案】B

【解析】A为固体，反应前后气体分子数不变，无论是否平衡，混合气体的

压强，气体的总物质的量均不变，即①④不能作为判断反应是否达到平衡的标志,

②③⑤中各量不变时，可判断反应达到平衡状态。

4.在一密闭容器中充入1molCO和lmolH2O(g),在一定条件下发生反应

CO(g)+H2O(g)-CO2(g)+H2(g),达到平衡时，生成2/3molCO2,当充入的

H2O(g)改为4mol时，在上述条件下生成的CO2为0

A.B.C.D.mol

【答案】B

【解析】假设反应向正向进行到底，由于CO仍为Imol,故生成的CO2最

多为Imol,但由于反应的可逆性，这是不可能的。同时增大c(H2O)提高CO的

2

转化率，所以1mol<n(CO2)<lmol。B项正确。

5.在密闭容器中的一定量的混合气体发生反应：xA(g)+yB(g)4-zC(g),

平衡时测得C的浓度为1molL-',保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的

2倍，再达到平衡时，测得C的浓度为0.6mol.L「，下列有关判断正确的是()

A.x+y>z

B.平衡向逆反应方向移动

C.B的转化率增大

D.A的体积分数增大

【答案】C

【解析】新平衡时c的浓度大于原来的倍，说明平衡向正反应方向移动，

所以x+y<z,A和B的转化率增大，A的体积分数减小，故C正确。

6.铁的氧化物可用于脱除煤气中的H2S,反应原理如下：Fe3Ch⑸+3H?S（g）

+H2（g）3FeS（s）+4H20（g）①；FezCh⑸+2H2s（g）+H2（g）2FeS（s）+

3H20（g）②；Fe0（s）+H2s（g）=FeS⑸+H?0（g）③

温度与平衡常数的关系如图所示，下列有关说法正确的是0

A.上述反应均为吸热反应

B.压强越大，H2s脱除率越高

C.温度越高，H2s脱除率越高

D.相同温度、相同物质的量的三种铁的氧化物中，Fe3O4脱除H2s的效果

最好

【答案】D

【解析】温度越高，平衡常数越小，说明正反应为放热反应，温度越高，

H2s的脱除率越低，A、C两项错误；上述3个反应均是气体体积不变的反应，

增大压强，平衡不移动，B项错误。

7.关于一定条件下的化学平衡H2（g）+b（g）=2HI（g）z\HV0,下列说法正确

的是0

A.恒温恒容，充入H?,v（正）增大，平衡右移

B.恒温恒容，充入He,v（正）增大，平衡右移

C.加压，v（正），v（逆）不变，平衡不移动

D.升温，v（正）减小，v（逆）增大，平衡左移

【答案】A

【解析】恒温恒容，充入Hz,Hz浓度增大，v（正）增大，平衡右移，故A1E

确；恒温恒容，充入He,各反应物浓度都不变，v（正）不变，平衡不移动，故B

错误；加压，容积缩小，各物质浓度均增大，丫（正）、v（逆）都增大，平衡不移动，

故C错误；升温，v（正）增大，v（逆）增大，由于正反应放热，所以平衡左移，故

D错误。

8.在密闭容器中，反应X2（g）+Y2（g）U2XY（g）AH>0,达到甲平衡。在仅

改变某一条件后，达到乙平衡，对此过程的分析正确的是（）

A.图1是升高温度的变化情况

B.图11是扩大容器体积的变化情况

C.图山是增大压强的变化情况

D.图III是升高温度的变化情况

【答案】A

【解析】升高温度，正、逆反应速率均增大，从平衡右移可知，正反应速率

更大，A项正确；扩大容器体积，即减小体系压强，正、逆反应速率均减小，因

是气体分子数不变的反应，故平衡不移动，B项错误；增大压强，反应速率加快，

达到平衡的时间缩短，但平衡不移动，C项错误；升高温度，反应速率加快，达

到平衡的时间缩短，平衡右移，新平衡时XY%应增大，D项错误。

9.T℃时，在容积为2L的3个恒容密闭容器中发生反应：3A(g)+

B(g)=xC(g),按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下.:

容器甲乙丙

反应物的投入量3moiA、2molB6moiA、4molB2molC

达到平衡的时间/min58

A的浓度/mol.L「ClC2

C的体积分数％W1W3

混合气体的密度/g-L」p|P2

下列说法正确的是()

A.若x<4,2CI<C2

B.若x=4,则W3=wi

C.无论x的值是多少均有2Pl=p2

D.容器甲达到平衡所需的时间比容器乙达到平衡所需的时间短

【答案】C

【解析】若x<4,则正反应为气体分子数减小的反应，乙容器对于甲容器而

言，相当于加压，平衡正向移动，所以2cAe2,A项错误；若x=4,则反应前后

气体分子数相等，由于起始时甲容器中A、B的投入量之比与化学方程式中对应

化学计量数之比不相等，故W3不可能等于wi,B项错误；起始时乙容器中A、

B的投入量是甲容器的2倍，两容器的容积相等，故恒有2Pl=p2,C项正确；

起始时乙容器中A、B的浓度是甲容器中的2倍，故乙容器达到平衡所需的时间

比甲容器达到平衡所需的时间短，D项错误。

[B组提升题组]

10.将等物质的量的N2、比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)2NHs(g)AH<0o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H2H2的转化率不变，N2的转化率变大

使用适当催化

DNH3的体积分数增大

剂

【答案】B

【解析】正反应是气体体积减小的反应，依据勒夏特列原理可知增大压强平

衡向正反应方向移动，但氮气的浓度仍然比原平衡大，A不正确；正反应是放热

反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，氮气的转化率变小，B正确；充入一

定量的氢气，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，而氢气的转化率变小，

C不正确；催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态，D不正确，答案选Bo

11.CO2经催化加氢可合成乙烯：2co2(g)+6H2(g)=C2H«g)+4H2O(g)。

时，按n(CCh)：n(H2)=l：3投料，测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的

关系如图，下列叙述不正确的是0

A.该反应的AH<0

B.曲线b代表H2O的浓度变化

C.N点和M点所处的状态c(H2)不一样

D.其他条件不变，Ti℃.下反应达平衡时c(Hz)比M点大

【答案】C

【解析】温度升高,比的浓度增大，平衡左移，故逆向吸热，正向放热,AH<0,

则曲线a为C02的浓度变化，根据方程式的比例关系，可知曲线b为H20的浓

度变化，曲线c为C2H4的浓度变化，故A、B正确；C项，N点和M点均处于

同一TYC下，所处的状态的c(H»是一样的；D项，其他条件不变，Ti℃.相时，

增大了压强，体积减小，c(H2)增大，反应达平衡时c(Hz)比M点大，D项正确。

12.有甲、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mmole

(1)相同温度下，在乙中加入4m0IN2、6m0IH2,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(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________o

A.小于mmol

B.等于mmol

C.在m〜2mmol之间

D.等于2mmol

E.大于2mmol

(2)相同温度下，俣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

力口入molN2和molH20

【答案】⑴DE(2)0.50

【解析】(1)由于甲容器定容，而乙容器定压，若它们的压强相等，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=0.5

mol,H2为-1.5)mol=0mol。

13.T°C下，向一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO,用气

体传感器测得不同时间NO和CO浓度如下表；

时间/S0