2022届高考化学二轮专题复习学案练习专题七 考点二　化学平衡及其影响因素

考点二　化学平衡及其影响因素

1．突破化学平衡状态标志的判断问题

(1)化学平衡状态标志的判断要注意“三关注”：一要关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压还是绝热容器；二要关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；三要关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。如：

在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：a.混合气体的压强、b.混合气体的密度、c.混合气体的总物质的量、d.混合气体的平均相对分子质量、e.混合气体的颜色、f.各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比、g.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____________(填字母，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A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)达到平衡状态的是__________________。

⑥能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是__________________。

⑦能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是____________________。

答案　①acdg　②eg　③acdeg　④abcdg　⑤bdg　⑥abc　⑦bdg

(2)化学平衡状态标志的判断还要注意“一个角度”，即从微观角度会分析判断。如：

反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列各项能说明该反应达到平衡状态的是_____(填序号)。

①断裂1 mol N≡N键的同时生成1 mol N≡N键

②断裂1 mol N≡N键的同时生成3 mol H—H键

③断裂1 mol N≡N键的同时断裂6 mol N—H键

④生成1 mol N≡N键的同时生成6 mol N—H键

答案　①②③④

2．掌握化学平衡移动的判断方法

(1)依据勒夏特列原理判断

如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

当增加反应物的浓度时，平衡要向正反应方向移动，反之逆向移动；升高反应温度，则平衡向着吸热的方向移动，反之向放热的方向移动；在有气体参加或生成的可逆反应中，当增加压强时，平衡总是向体积缩小的方向移动，反之向体积增大的方向移动。

特别提醒　牢记几种不能用勒夏特列原理解释的问题。

①若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。如对于H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变，所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。

②催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。

(2)根据平衡常数K与Q判断平衡移动方向

(3)通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。

①若外界条件改变，引起v正＞v逆，此时正反应占优势，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动；

②若外界条件改变，引起v正＜v逆，此时逆反应占优势，则化学平衡向逆反应方向(或向左)移动；

③若外界条件改变，虽能引起v正和v逆变化，但变化后新的v正′和v逆′仍保持相等，则化学平衡不发生移动。

(4)恒温条件下，密闭反应体系中通入稀有气体，平衡移动方向的判断

1．(2020·浙江7月选考，18)5 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液与1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液发生反应：2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)2Fe2＋(aq)＋I2(aq)，达到平衡。下列说法不正确的是(　　)

A．加入苯，振荡，平衡正向移动

B．经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈血红色，表明该化学反应存在限度

C．加入FeSO4固体，平衡逆向移动

D．该反应的平衡常数K＝

答案　D

解析　加入苯，振荡，苯萃取了I2，水溶液中的c(I2)减小，平衡正向移动，A正确；反应开始时n(KI)＞n(FeCl3)，反应中KI过量；经苯两次萃取分离后，水溶液中c(I2)很小，加入KSCN，溶液呈血红色，说明水溶液中仍含有Fe3＋，证明该反应是可逆反应，存在一定限度，B正确；加入FeSO4固体，c(Fe2＋)增大，平衡逆向移动，C正确；该反应在溶液中进行，平衡常数K＝，D错误。

2．(2020·浙江7月选考，20)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50 kPa

B．温度130 ℃、压强300 kPa

C．温度25 ℃、压强100 kPa

D．温度130 ℃、压强50 kPa

答案　D

解析　测定NO2的相对分子质量时，要使平衡逆向移动，且逆向移动的程度越大，测定结果的误差越小。该反应的正反应是气体分子数减少的放热反应，因此温度越高、压强越小时，平衡逆向移动的程度越大，故选D。

3．[2018·全国卷Ⅱ，27(1)节选]CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247 kJ·mol－1，有利于提高CH4平衡转化率的条件是________(填标号)。

A．高温低压  B．低温高压　C．高温高压  D．低温低压

答案　A

解析　根据平衡移动的影响因素，该反应的正反应是一个吸热、气体体积增大的反应，所以高温低压有利于平衡正向移动。

4．[2017·全国卷Ⅲ，28(4)①②③]298 K时，将20 mL 3x mol·L－1Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。

①下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。

a．溶液的pH不再变化

b．v(I－)＝2v(AsO)

c.不再变化

d．c(I－)＝y mol·L－1

②tm时，v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。

③tm时v逆________tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是____________。

答案　①ac　②大于　③小于　tm时生成物浓度较低，逆反应速率较慢

解析　①a项，随反应进行，溶液的pH不断降低，当pH不再变化时，说明反应达到了平衡；b项，速率之比等于化学计量数之比，该结论在任何时刻都成立，故无法判断是否达到平衡；c项，随反应进行，c(AsO)不断增大，c(AsO)不断减小，当二者比值不变时，说明二者浓度不再改变，则反应达到平衡；d项，由图像并结合方程式可知，平衡时c(I－)＝2y mol·L－1，故当c(I－)＝y mol·L－1时，反应未达到平衡。

②由图像可知tm时刻后，c(AsO)仍在不断增加，说明反应还在向正向进行，故此时v正大于v逆。

③tm到tn时刻，反应一直正向进行，生成物的浓度逐渐增大，所以逆反应速率不断增大，故tm时v逆小于tn时v逆。

题组一　利用图像、Q与K的关系判断化学平衡状态

1．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________(填标号)。

答案　②④⑤

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。

③图中达到平衡时，CO、CO2的物质的量的变化量之比不是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。

2．一定温度下，将2 mol NO、1 mol CO充入1 L固定容积的密闭容器中发生反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＜0。反应过程中部分物质浓度变化如图所示：

若15 min时再向容器中充入CO、N2各0.6 mol，该反应是否处于平衡状态？

答案　该反应处于平衡状态。

解析　由图像知，10 min时反应达到平衡状态，

K＝＝，

Q＝＝，Q＝K，

所以该反应仍处于平衡状态。

题组二　“建模、解模”分析法在平衡移动结果判定中的应用

3．在一定条件下，可逆反应2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＜0达到平衡，当分别改变下列条件时，请回答下列问题：

(1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量________________。

(2)保持压强不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量________；保持压强不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量__________。

(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，则达到平衡时NO2的转化率__________；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则达到平衡时NO2的转化率______________。

答案　(1)减小　减小　(2)不变　不变　(3)不变　减小

解析　(1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，等效为增大压强，平衡正向移动，NO2的百分含量减小；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，等效为增大压强，平衡正向移动，所以NO2的百分含量减小。(2)保持压强不变，通入一定量NO2或N2O4，不影响平衡，所以NO2的百分含量不变。(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，此过程中各物质的物质的量浓度都没有发生改变，所以平衡不移动，NO2的转化率不变；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则相当于减小压强，所以平衡向生成NO2的方向移动，所以NO2的转化率会减小。

题组三　反应热与化学平衡移动

4．已知298 K时，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1，在相同温度下，向密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，达到平衡时放出热量Q1；向另一体积相同的密闭容器中通入1 mol SO2和1 mol O2，达到平衡时放出热量Q2。则下列关系正确的是(　　)

A．2Q2＝Q1   B．2Q2＜Q1

C．Q2＜Q1＜197 kJ   D．Q2＝Q1＜197 kJ

答案　C

解析　反应的热化学方程式：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－197 kJ·mol－1，由热化学方程式可知，加入2 mol SO2和1 mol O2，生成SO3的物质的量小于2 mol，所以Q1＜197 kJ，1 mol SO2和1 mol O2相当于在2 mol SO2和1 mol O2达到平衡的基础上，减少反应物的浓度，平衡逆向移动，即Q2＜Q1，综上：Q2＜Q1＜197 kJ，故选C。

5．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1。在25 ℃时，向恒压密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，达到平衡时放出热量a1；若25 ℃时，在此恒压密闭容器中只通入1 mol SO2和0.5 mol O2，达到平衡时放出热量a2。则下列关系正确的是(　　)

A．2a2＝a1＝197 kJ   B．197 kJ＞a1＝2a2

C．a2＞a1＞197 kJ   D．2a2＜a1＜197 kJ

答案　B

解析　恒温恒压下，对于可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，向恒压密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2与只通入1 mol SO2和0.5 mol O2互为等效平衡，达到平衡时反应物的转化率一定相等，则反应放出的热量关系：a1＝2a2；在可逆反应的热化学方程式中，反应热是指完全转化吸收或放出的热量，所以a1＜197 kJ，即197 kJ＞a1＝2a2，故选B。