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新教材适用2024版高考化学一轮总复习第7章化学反应速率与化学平衡第21讲化学平衡状态化学平衡的移动课件
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这是一份新教材适用2024版高考化学一轮总复习第7章化学反应速率与化学平衡第21讲化学平衡状态化学平衡的移动课件，共60页。PPT课件主要包含了考点一，考点二，考点三，必备知识·梳理夯实，保持不变，3化学平衡特征，归纳拓展，平衡状态，正反应，逆反应等内容，欢迎下载使用。
第21讲 化学平衡状态 化学平衡的移动
1.了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态。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。3．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。
考点一 可逆反应与化学平衡状态
1．可逆反应―→正逆同时，不彻底(1)定义在________条件下既可以向______反应方向进行，同时又可以向______反应方向进行的化学反应。(双向性)
(2)特点——“三同一小”①三同：a.相同条件下；b.正逆反应________进行；c.反应物与生成物________存在。②一小：任一组分的转化率都________(填“大于”或“小于”)100%(共存性，既不能完全转化)。(3)表示方法：在化学方程式中用“________”表示。
2．化学平衡状态(1)定义一定条件下的________反应中，当正、逆反应的速率________时，反应混合物中各组分的________保持不变的状态。
(2)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。化学平衡的建立过程可用如下图所示：
(4)化学平衡移动[微点拨] 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。
3．判断化学平衡状态的两种方法(1)动态标志：v正＝v逆≠0。①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
(2)静态标志：各种“量”不变。
[微点拨] (1)可逆反应不等同于可逆过程，可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化。(2)可逆反应体系中， 反应物不能全部转化为生成物，生成物也不能完全转化为反应物。(3)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立。
(4)化学反应达到平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。(5)化学反应达到平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(2)可逆反应到达平衡时，各组分的浓度相等。( )(3)可逆反应平衡时，生成物不再变化，反应停止了。( )(4)v正>v逆时，反应一定向正反应方向进行。( )
(12)对于有气体参加的可逆反应，在恒温恒容密闭容器中进行，压强不变则说明达到平衡状态。( )(13)化学反应的限度就是一个可逆反应达到的平衡状态，可逆反应的转化率不能达到100%。( )[提示] 可逆反应在一定条件下达到平衡状态时，就是该反应的限度，可逆反应不能进行完全，转化率低于100%。
[提示] 该反应为气体物质的量不变的反应，容器内颜色不变即为I2浓度不变，故反应达到平衡状态。
(2)平衡正向移动，反应物的转化率一定增大吗？___________________________________________________________________________________(3)①总压强不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？②混合气体的密度不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？
[提示] ①恒温恒容条件下，对于反应前后气体化学计量数之和相等的反应，总压强不变不能作为判断平衡的标志；恒温恒压条件下，对于一切可逆反应，总压强不变均不能作为判断平衡的标志。②恒温恒容条件下，反应物、生成物都是气体的化学反应，混合气体的密度不变不能作为判断反应达到平衡的标志。恒温恒压条件下，反应物、生成物都是气体的化学反应，若反应前后气体的化学计量数之和相等，则混合气体的密度不变不能作为判断反应达到平衡的标志。
[解析] 该反应为可逆反应，则通入1 ml NO2、2 ml S18O2，反应达到平衡后，SO2、SO3、NO、NO2均含18O，A错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 ml NO2、2 ml S18O2，不可能有1 ml N18O生成，B错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 ml NO2、2 ml S18O2，则NO2、S18O2消耗都小于1 ml，所以S18O2的物质的量不可能为0.8 ml，C正确；该反应为可逆反应，SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，不能说明该反应达到平衡，D错误。
〔对点集训1〕 (1)(2023·福建宁德模拟)向10 mL 0.2 ml·L－1 NaI溶液中滴加4～5滴0.1 ml·L－1 FeCl3溶液后，再进行下列实验，可证明FeCl3溶液和NaI溶液的反应为可逆反应的是( )A．再滴加AgNO3溶液，观察是否有AgI沉淀产生B．加入CCl4振荡后，观察下层液体颜色C．加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加AgNO3溶液，观察是否有AgCl沉淀产生D．加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加KSCN溶液，观察是否出现红色
[解析] 可逆反应的特点是不能进行彻底，FeCl3和过量的碘化钠反应，若仍有三价铁离子存在，则说明该反应为可逆反应，所以加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加KSCN溶液，若溶液变红色，证明有三价铁离子存在，说明该反应为可逆反应。
A．Z为0.3 ml·L－1 B．Y2为0.4 ml·L－1C．X2为0.2 ml·L－1 D．Z为0.4 ml·L－1
[解析] (极端假设法确定各物质浓度范围思维模板)可根据极端假设法判断，假设反应完全正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。
“一边倒”确定反应物与生成物取值范围采用极端假设的方法，可以界定反应物与生成物的取值范围。如在恒温恒容密闭容器中发生可逆反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，X2、Y2、Z的初始浓度分别为0.2 ml·L－1、0.1 ml·L－1和0.2 ml·L－1，若反应向正反应进行到达平衡，X2、Y2的浓度最小，Z的浓度最大，假定完全反应，则：
由于物质不能完全转化，所以平衡时浓度范围为0.1 ml·L－1
[解析] 该反应为气体体积缩小的可逆反应，压强为变量，当体系的压强不变时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，A不符合题意；反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化时，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，B不符合题意；该反应中混合气体总质量、容器容积为定值，则混合气体的密度始终不变，不能根据混合气体的密度判断平衡状态，C符合题意；混合气体总质量为定值，混合气体的物质的量为变量，则混合气体的平均相对分子质量为变量，当混合气体的平均相对分子质量不变时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态．D不符合题意。
(2)(2023·广东广州测试)在两个绝热恒容的密闭容器中分别进行下列两个可逆反应：
现有下列状态：①混合气体平均相对分子质量不再改变；②气体的总物质的量不再改变；③各气体组成浓度相等；④反应体系中温度保持不变；⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍；⑥混合气体密度不变。
其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是( )A．①③ B．④⑤ C．③④ D．②⑥
[解析] 平衡浓度之比为1：3，转化浓度之比亦为1：3，故c1：c2＝1：3，且X、Y的平衡转化率相等，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且v生成(Y)：v生成(Z)应为3：2，B不正确；由可逆反应的特点可知，0
[解析] 容器容积不变，混合气体总质量不变，则混合气体的密度始终不变，A符合题意；绝热密闭容器中进行反应，体系温度不断升高，当体系温度不变时，该反应达到平衡状态，B不符合题意；v正(H2)代表正反应速率，v逆(NH3)代表逆反应速率，当3v逆(NH3)＝2v正(H2)时，该反应达到平衡状态，C不符合题意；N2是反应物，NH3是生成物，二者浓度的比值不变，说明该反应达到平衡状态，D不符合题意。
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。
2 两标志——本质标志、等价标志。
考点二 化学平衡的移动
1．定义在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态以后，如果改变反应条件(如①________、②________、③________等)，平衡状态被破坏，平衡体系中各组分的________也会随之改变，直至达到新的平衡状态。这种由原有的____________达到新的____________的过程，叫做化学平衡的移动。
2．化学平衡移动与化学反应速率的关系化学平衡发生移动的根本原因是外界条件的改变造成了v正≠v逆，其具体情况如下：(1)v正______v逆，平衡向正反应方向移动。(2)v正______v逆，平衡不移动。(3)v正______v逆，平衡向逆反应方向移动。
3．影响化学平衡的外界因素速率图像中，浓度不变速率不变，浓度突变速率突变。(1)若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：
[微点拨] 浓度对化学平衡的影响：谁增耗谁，谁减补谁。但不能将外加条件削减为0，此规律只适用于气态或溶液中的平衡混合物。对固体、纯液体来说，其浓度是常数，改变它们的量平衡不移动。
(2)勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强及参加反应的化学物质的浓度)，平衡就向着能够________这种改变的方向移动。本原理也称化学平衡移动原理。
[微点拨] 理解勒夏特列原理的注意问题(1)勒夏特列原理适用于任何动态平衡(如溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析。(2)勒夏特列原理可判断“改变影响平衡的一个条件”的平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。(3)平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响，而不是“消除”外界条件的影响，更不是“扭转”外界条件的影响。
4．化学平衡中的特殊情况(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量对化学平衡没影响。(2)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)当改变条件使v正增大，平衡一定向正反应方向移动。( )(2)当条件改变引起v正、v逆的改变，平衡一定发生移动。( )(3)平衡向正反应方向移动，平衡转化率一定增大。( )
(5)增大压强平衡正向移动，反应物的浓度会减小，生成物的浓度会增大。( )(6)催化剂改变反应历程，既可以加快反应速率，也可以使平衡移动。( )[提示] 催化剂只能加快反应速率，对化学平衡没有影响。(7)对于有气体参与或生成的可逆反应，增大压强，化学平衡一定发生移动。( )[提示] 对于反应前后气体物质的量不变的反应，增大压强，平衡不发生移动。
[提示] KCl没有参加离子反应，不影响平衡移动。(9)向合成氨的恒容密闭体系中加入稀有气体增大压强，平衡正向移动。( )[提示] 若往恒容密闭容器中充入与反应无关的气体，尽管压强增大，但各组分的浓度不变，平衡并不发生移动。
[提示] 因NH4HS是固体，不影响平衡移动。
[提示] 恒压通入惰性气体，体积增大，相当于减压，平衡正向移动，COCl2转化率增大。
(12)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变。化学反应速率改变，化学平衡一定发生移动。( )
(15)气体反应物的量越多该反应的反应物的转化率一定越小。( )
(16)升高温度，化学平衡会向着吸热反应的方向移动，此时放热反应方向的反应速率会减小。( )
(18)增大某一反应物A的浓度，平衡正向移动时，反应物的浓度一定小于原来的浓度，生成物的浓度一定大于原来的浓度。( )
2．下列事实中，不能用平衡移动原理解释的是( )
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气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
①增大N2浓度 ②使用高效催化剂 ③及时将NH3分离出来 ④增大压强 ⑤恒温恒容通入Ar气体 ⑥升高温度
A．若图甲t2时改变的条件是增大压强，则反应的ΔH增大B．图甲t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强C．图乙t1时改变的条件可能是增大了压强D．若图乙t1时改变的条件是增大压强，则混合气体的平均相对分子质量将减小
[解析] A项，ΔH与压强无关，错误；B项，平衡向正反应方向移动，温度因素不对，错误；C项，增大压强，二者浓度都瞬间增大，正确；D项，增大压强，平衡向正反应方向移动，n减少，混合气体的平均相对分子质量增大，错误。
下列叙述错误的是( )A．加入适量Z，①和②平衡均不移动B．通入稀有气体Ar，①平衡正向移动C．降温时无法判断Q浓度的增减D．通入Y，则N的浓度增大
[解析] Z为固体，加入适量Z不影响反应①的平衡移动，而反应②与Z无关，故加入Z也不影响反应②的平衡移动，A正确；通入稀有气体Ar，由于容器体积不变，故气体浓度不发生改变，反应①的平衡不移动，B错误；温度降低，反应①正向进行，反应②逆向进行，但两个反应中反应物的起始浓度未知，故无法判断Q浓度的增减，C正确；通入气体Y，反应①平衡正向移动，Q的浓度增大，导致反应②平衡逆向移动，则N的浓度增大，D正确。
分析化学平衡移动的一般思路
微考点2 化学平衡原理在工业生产中的应用 (1)(2023·吉林模拟)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
[微点拨] 应用勒夏特列原理时，该反应必须是可逆反应，且存在平衡移动，否则勒夏特列原理不适用。如压强改变但平衡未移动时引起的体系颜色变化、加入催化剂引起的速率变化，均不能用勒夏特列原理进行解释。
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____________________________________________。②P点甲醇产率高于T点的原因为_________________________________________________________________________。③根据图像，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
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
[解析] ①该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，故甲醇平衡产率降低。②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，因此P点甲醇产率高于T点。③根据图像，温度为210 ℃时，采用该分子筛膜时甲醇产率最高，故选择的最佳反应温度为210 ℃。
〔对点集训2〕 (1)(2023·湖北宜昌模拟)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )A．使用催化剂可以提高合成氨的产量B．实验室制取乙酸乙酯时，将乙酸乙酯不断蒸出C．保存FeCl3溶液时，加少量稀盐酸D．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
①第一步产生的混合气直接作为第二步的反应物②第二步生产应采用适当的温度和催化剂 ③第一、二步生产中均充入足量水蒸气 ④第二步应在低温下进行 ⑤第二步生产采用高压 ⑥第二步生产中增大CO的浓度A．①③⑤ B．②④⑥C．②③⑤ D．①④⑤⑥
[解析] 第一步产生的H2使第二步的平衡逆向移动，故应先进行分离，①错误；第二步反应为放热反应，温度过低，反应速率太小而影响H2的日产量，温度过高则平衡逆向移动，且要考虑催化剂的活性，故应选择适当的温度和催化剂，故②正确、④错误；增大廉价易得的水蒸气浓度可提高焦炭的利用率，③正确；压强对第二步反应无影响，不必采取高压，⑤错误；增大CO浓度并未提高主要原材料焦炭的利用率，⑥错误。
达到平衡时，甲、乙、丙、丁容器中的CH3OH转化率由大到小的顺序为__________________。[解析] 以甲为参照，乙升高温度，反应逆向移动，CH3OH转化率减小；再以乙为参照，丙恒压时，由于反应前后气体体积不变，平衡不移动，CH3OH转化率丙与乙相等；以乙为参照，丁中CH3OH增加的倍数大于氨气，故转化率降低，因此转化率大小关系为甲>乙＝丙>丁。
考点三 “等效平衡”在判断平衡移动结果中的应用
1．等效平衡的含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同，这样的化学平衡互为等效平衡。
2．等效平衡的原理同一可逆反应，当外界条件一定时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，最后都能达到平衡状态。其中平衡混合物中各物质的百分含量________。由于化学平衡状态与________有关，而与建立平衡的________无关，因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同既可形成等效平衡。
①从正反应开始，②从逆反应开始，③从正逆反应同时开始，由于①②③三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等(如将②③折算为①)，因此三者为等效平衡。
3．分析方法(1)极值思维法(“一边倒”)：按照化学方程式的化学计量数关系，把起始物转化为方程式同一侧的物质，通过对比两种情况对应组分的起始量是相等还是等比，来判断化学平衡是否等效的一种思维方法。
注意：①转化量与方程式中各物质的化学计量数成比例；②这里a、b可指物质的量、浓度、体积等；③对反应物：平＝始－转；对生成物：平＝始＋转。
(2)恒温、恒压条件下的体积可变反应方法：极值等比即等效
① 2 ml 1 ml 0 ml② 1 ml 0.5 ml 2 ml③ a ml b ml c ml
(3)恒温条件下体积不变的反应方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)同一个可逆反应，在不同的条件下达到等效平衡时，同种物质的物质的量不一定相等，浓度一定相等。( )
(3)一定温度和压强下，在两个容积可变的密闭容器中，—个充入1 ml O2(g)和2 ml SO2(g)，另一个充入8 ml SO3(g)。发生反应并达到平衡后，各物质对应的浓度相等。( )
(1)上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是___________；相同的量有______________________________________________________。(2)达到平衡后，①放出的热量为Q2 kJ，⑤吸收的热量为Q3，则Q1、Q2、Q3 kJ的定量关系为____________________。
物质的量、质量、体积、物质的量浓度、组分的百分含量
下列说法正确的是( )A．v1K3，p2>2p3C．v1>v3，α1(SO2)<α3 (SO2)D．c2>2c3，α2(SO3)＋α3(SO2)<1
[解析] 本题考查等温等容条件下的等效平衡。A项，浓度对反应速率和平衡的“等效性影响”，容器2中投入量相当于容器1的2倍，容器2相当于2个容器1加压，平衡正向移动，则平衡时v1 2c1，错误；B项，平衡常数受温度的影响规律，K仅与温度有关，因ΔH<0，容器3中温度高，则K1>K3；容器2中投入量相当于容器3的两倍，两个容器3加压时，平衡正向移动，压强减小，即p2<2p3，且容器3中温度高于容器2，容器3中平衡逆向移动，则p3更大，故p2<2p3，错误；
C项，温度对平衡速率和转化率的影响，容器1和3中起始投入量相等，但是容器3中温度高，则反应速率快，即v3>v1；升高温度，平衡逆向移动，SO2的转化率减小，即α1(SO2)>α3(SO2)，错误；D项，温度和浓度综合影响分析，若容器2中投入2 ml SO3且两容器的温度相等，则两容器为完全等效，故有α2(SO3)＋α3(SO2)＝1，对于容器2而言，相当于2个容器3加压且降温，使得反应向生成SO3的方向进行，则c2>2c3；α2(SO3)减小，所α2(SO3)＋α3(SO2)<1，正确。
A．平衡时，各容器的压强：②＝①＝③B．平衡时，I2的浓度：②>①>③C．平衡时，I2的体积分数：②＝①＝③D．从反应开始到达平衡的时间：①>②＝③
[解析] 根据等效平衡原理，①和③是完全相同的等效平衡，所以二者的浓度、百分含量、压强、转化率等都一样；②与①相比增大了HI的量，该反应为反应前后气体体积不变的反应，增大HI的量，达到平衡时新平衡与原平衡相同，所以各物质的百分含量不变，但是浓度增大。由于是恒容密闭容器，②中初始的量大，所以压强最大，A错误；由于是恒容密闭容器，②中初始的量大，所以②中I2的浓度最大，①和③是完全相同的等效平衡，二者I2的浓度相同，所以平衡时，I2的浓度：
②>①＝③，B错误；①②③都是等效平衡，所以三者中I2的体积分数相同，C正确；由于②中初始的量大，反应浓度大，反应速率快，所以到达平衡所用时间最短，所以②<③，D错误。
下列说法正确的是( )A．该反应的正反应为吸热反应B．达到平衡时，容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小C．容器Ⅰ中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的长D．若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH 0.15 ml、CH3OCH3 0.15 ml和H2O 0.10 ml，则反应将向正反应方向进行
A.2c1>c3 B．α1＋α3<1 C．2p292.4
[解析] 投入1 ml N2、3 ml H2，相当于投入2 ml NH3，如果投入4 ml NH3，如果平衡不移动，则2c1＝c3，实际上平衡向生成氨的反应方向移动，所以2c1α3，则α1＋α3<1，B正确；由B可得，丙相当于乙增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，导致丙中物质的量之和小于乙的二倍，所以其压强存在p3<2p2，C错误；甲、乙是完全相同的等效平衡，则甲放出的热量与乙吸收的热量之和为92.4 kJ·ml－1，即a＋b＝92.4，D错误。
A．保持温度和容器容积不变，充入1 ml SO3(g)B．保持温度和容器内压强不变，充入1 ml SO3(g)C．保持温度和容器内压强不变，充入1 ml O2(g)D．保持温度和容器内压强不变，充入1 ml Ar(g)
[解析] 本题考查恒压条件下的等效平衡。A项，“容器容积不变”，平衡类比加压，平衡向逆反应方向移动，则SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大，错误；B项，压强不变，平衡叠加，处于等效平衡状态，浓度不变，正确；C项，单独增加O2，容器容积增大，容器容积增大，平衡向正反应方向移动，则SO3气体物质的量增大，但平衡浓度比原来减小，错误；D项，Ar为反应体系无关气体，相当于减压，容器容积增大，平衡向逆反应方向移动，但SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来减小，错误。
下列说法不正确的是( )A．容器②中热量变化：Q1＝65.6 kJB．平衡后容器①②中各组分体积分数相同C．三个容器达到平衡时，①中的CO、②中的H2O(g)、③中的CO2的转化率相等D．保持相同条件，向平衡后的容器①中再加入0.1 ml CO和0.4 ml CO2(g)，平衡不移动
起始量/ml 1 4 0 0变化量/ml 0.8 0.8 0.8 0.8平衡量/ml 0.2 3.2 0.8 0.8
本讲要点速记：1．化学平衡状态判断的两个根本依据(1)v正＝v逆(实质)。(2)各组分浓度或质量保持不变(现象)。2．化学平衡状态的五个特征逆、等、动、定、变。
第21讲 化学平衡状态 化学平衡的移动
1.了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态。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。3．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。
考点一 可逆反应与化学平衡状态
1．可逆反应―→正逆同时，不彻底(1)定义在________条件下既可以向______反应方向进行，同时又可以向______反应方向进行的化学反应。(双向性)
(2)特点——“三同一小”①三同：a.相同条件下；b.正逆反应________进行；c.反应物与生成物________存在。②一小：任一组分的转化率都________(填“大于”或“小于”)100%(共存性，既不能完全转化)。(3)表示方法：在化学方程式中用“________”表示。
2．化学平衡状态(1)定义一定条件下的________反应中，当正、逆反应的速率________时，反应混合物中各组分的________保持不变的状态。
(2)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。化学平衡的建立过程可用如下图所示：
(4)化学平衡移动[微点拨] 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。
3．判断化学平衡状态的两种方法(1)动态标志：v正＝v逆≠0。①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
(2)静态标志：各种“量”不变。
[微点拨] (1)可逆反应不等同于可逆过程，可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化。(2)可逆反应体系中， 反应物不能全部转化为生成物，生成物也不能完全转化为反应物。(3)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立。
(4)化学反应达到平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。(5)化学反应达到平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(2)可逆反应到达平衡时，各组分的浓度相等。( )(3)可逆反应平衡时，生成物不再变化，反应停止了。( )(4)v正>v逆时，反应一定向正反应方向进行。( )
(12)对于有气体参加的可逆反应，在恒温恒容密闭容器中进行，压强不变则说明达到平衡状态。( )(13)化学反应的限度就是一个可逆反应达到的平衡状态，可逆反应的转化率不能达到100%。( )[提示] 可逆反应在一定条件下达到平衡状态时，就是该反应的限度，可逆反应不能进行完全，转化率低于100%。
[提示] 该反应为气体物质的量不变的反应，容器内颜色不变即为I2浓度不变，故反应达到平衡状态。
(2)平衡正向移动，反应物的转化率一定增大吗？___________________________________________________________________________________(3)①总压强不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？②混合气体的密度不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？
[提示] ①恒温恒容条件下，对于反应前后气体化学计量数之和相等的反应，总压强不变不能作为判断平衡的标志；恒温恒压条件下，对于一切可逆反应，总压强不变均不能作为判断平衡的标志。②恒温恒容条件下，反应物、生成物都是气体的化学反应，混合气体的密度不变不能作为判断反应达到平衡的标志。恒温恒压条件下，反应物、生成物都是气体的化学反应，若反应前后气体的化学计量数之和相等，则混合气体的密度不变不能作为判断反应达到平衡的标志。
[解析] 该反应为可逆反应，则通入1 ml NO2、2 ml S18O2，反应达到平衡后，SO2、SO3、NO、NO2均含18O，A错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 ml NO2、2 ml S18O2，不可能有1 ml N18O生成，B错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 ml NO2、2 ml S18O2，则NO2、S18O2消耗都小于1 ml，所以S18O2的物质的量不可能为0.8 ml，C正确；该反应为可逆反应，SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，不能说明该反应达到平衡，D错误。
〔对点集训1〕 (1)(2023·福建宁德模拟)向10 mL 0.2 ml·L－1 NaI溶液中滴加4～5滴0.1 ml·L－1 FeCl3溶液后，再进行下列实验，可证明FeCl3溶液和NaI溶液的反应为可逆反应的是( )A．再滴加AgNO3溶液，观察是否有AgI沉淀产生B．加入CCl4振荡后，观察下层液体颜色C．加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加AgNO3溶液，观察是否有AgCl沉淀产生D．加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加KSCN溶液，观察是否出现红色
[解析] 可逆反应的特点是不能进行彻底，FeCl3和过量的碘化钠反应，若仍有三价铁离子存在，则说明该反应为可逆反应，所以加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加KSCN溶液，若溶液变红色，证明有三价铁离子存在，说明该反应为可逆反应。
A．Z为0.3 ml·L－1 B．Y2为0.4 ml·L－1C．X2为0.2 ml·L－1 D．Z为0.4 ml·L－1
[解析] (极端假设法确定各物质浓度范围思维模板)可根据极端假设法判断，假设反应完全正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。
“一边倒”确定反应物与生成物取值范围采用极端假设的方法，可以界定反应物与生成物的取值范围。如在恒温恒容密闭容器中发生可逆反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，X2、Y2、Z的初始浓度分别为0.2 ml·L－1、0.1 ml·L－1和0.2 ml·L－1，若反应向正反应进行到达平衡，X2、Y2的浓度最小，Z的浓度最大，假定完全反应，则：
由于物质不能完全转化，所以平衡时浓度范围为0.1 ml·L－1
[解析] 该反应为气体体积缩小的可逆反应，压强为变量，当体系的压强不变时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，A不符合题意；反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化时，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，B不符合题意；该反应中混合气体总质量、容器容积为定值，则混合气体的密度始终不变，不能根据混合气体的密度判断平衡状态，C符合题意；混合气体总质量为定值，混合气体的物质的量为变量，则混合气体的平均相对分子质量为变量，当混合气体的平均相对分子质量不变时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态．D不符合题意。
(2)(2023·广东广州测试)在两个绝热恒容的密闭容器中分别进行下列两个可逆反应：
现有下列状态：①混合气体平均相对分子质量不再改变；②气体的总物质的量不再改变；③各气体组成浓度相等；④反应体系中温度保持不变；⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍；⑥混合气体密度不变。
其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是( )A．①③ B．④⑤ C．③④ D．②⑥
[解析] 平衡浓度之比为1：3，转化浓度之比亦为1：3，故c1：c2＝1：3，且X、Y的平衡转化率相等，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且v生成(Y)：v生成(Z)应为3：2，B不正确；由可逆反应的特点可知，0
[解析] 容器容积不变，混合气体总质量不变，则混合气体的密度始终不变，A符合题意；绝热密闭容器中进行反应，体系温度不断升高，当体系温度不变时，该反应达到平衡状态，B不符合题意；v正(H2)代表正反应速率，v逆(NH3)代表逆反应速率，当3v逆(NH3)＝2v正(H2)时，该反应达到平衡状态，C不符合题意；N2是反应物，NH3是生成物，二者浓度的比值不变，说明该反应达到平衡状态，D不符合题意。
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。
2 两标志——本质标志、等价标志。
考点二 化学平衡的移动
1．定义在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态以后，如果改变反应条件(如①________、②________、③________等)，平衡状态被破坏，平衡体系中各组分的________也会随之改变，直至达到新的平衡状态。这种由原有的____________达到新的____________的过程，叫做化学平衡的移动。
2．化学平衡移动与化学反应速率的关系化学平衡发生移动的根本原因是外界条件的改变造成了v正≠v逆，其具体情况如下：(1)v正______v逆，平衡向正反应方向移动。(2)v正______v逆，平衡不移动。(3)v正______v逆，平衡向逆反应方向移动。
3．影响化学平衡的外界因素速率图像中，浓度不变速率不变，浓度突变速率突变。(1)若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：
[微点拨] 浓度对化学平衡的影响：谁增耗谁，谁减补谁。但不能将外加条件削减为0，此规律只适用于气态或溶液中的平衡混合物。对固体、纯液体来说，其浓度是常数，改变它们的量平衡不移动。
(2)勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强及参加反应的化学物质的浓度)，平衡就向着能够________这种改变的方向移动。本原理也称化学平衡移动原理。
[微点拨] 理解勒夏特列原理的注意问题(1)勒夏特列原理适用于任何动态平衡(如溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析。(2)勒夏特列原理可判断“改变影响平衡的一个条件”的平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。(3)平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响，而不是“消除”外界条件的影响，更不是“扭转”外界条件的影响。
4．化学平衡中的特殊情况(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量对化学平衡没影响。(2)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)当改变条件使v正增大，平衡一定向正反应方向移动。( )(2)当条件改变引起v正、v逆的改变，平衡一定发生移动。( )(3)平衡向正反应方向移动，平衡转化率一定增大。( )
(5)增大压强平衡正向移动，反应物的浓度会减小，生成物的浓度会增大。( )(6)催化剂改变反应历程，既可以加快反应速率，也可以使平衡移动。( )[提示] 催化剂只能加快反应速率，对化学平衡没有影响。(7)对于有气体参与或生成的可逆反应，增大压强，化学平衡一定发生移动。( )[提示] 对于反应前后气体物质的量不变的反应，增大压强，平衡不发生移动。
[提示] KCl没有参加离子反应，不影响平衡移动。(9)向合成氨的恒容密闭体系中加入稀有气体增大压强，平衡正向移动。( )[提示] 若往恒容密闭容器中充入与反应无关的气体，尽管压强增大，但各组分的浓度不变，平衡并不发生移动。
[提示] 因NH4HS是固体，不影响平衡移动。
[提示] 恒压通入惰性气体，体积增大，相当于减压，平衡正向移动，COCl2转化率增大。
(12)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变。化学反应速率改变，化学平衡一定发生移动。( )
(15)气体反应物的量越多该反应的反应物的转化率一定越小。( )
(16)升高温度，化学平衡会向着吸热反应的方向移动，此时放热反应方向的反应速率会减小。( )
(18)增大某一反应物A的浓度，平衡正向移动时，反应物的浓度一定小于原来的浓度，生成物的浓度一定大于原来的浓度。( )
2．下列事实中，不能用平衡移动原理解释的是( )
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气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
①增大N2浓度 ②使用高效催化剂 ③及时将NH3分离出来 ④增大压强 ⑤恒温恒容通入Ar气体 ⑥升高温度
A．若图甲t2时改变的条件是增大压强，则反应的ΔH增大B．图甲t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强C．图乙t1时改变的条件可能是增大了压强D．若图乙t1时改变的条件是增大压强，则混合气体的平均相对分子质量将减小
[解析] A项，ΔH与压强无关，错误；B项，平衡向正反应方向移动，温度因素不对，错误；C项，增大压强，二者浓度都瞬间增大，正确；D项，增大压强，平衡向正反应方向移动，n减少，混合气体的平均相对分子质量增大，错误。
下列叙述错误的是( )A．加入适量Z，①和②平衡均不移动B．通入稀有气体Ar，①平衡正向移动C．降温时无法判断Q浓度的增减D．通入Y，则N的浓度增大
[解析] Z为固体，加入适量Z不影响反应①的平衡移动，而反应②与Z无关，故加入Z也不影响反应②的平衡移动，A正确；通入稀有气体Ar，由于容器体积不变，故气体浓度不发生改变，反应①的平衡不移动，B错误；温度降低，反应①正向进行，反应②逆向进行，但两个反应中反应物的起始浓度未知，故无法判断Q浓度的增减，C正确；通入气体Y，反应①平衡正向移动，Q的浓度增大，导致反应②平衡逆向移动，则N的浓度增大，D正确。
分析化学平衡移动的一般思路
微考点2 化学平衡原理在工业生产中的应用 (1)(2023·吉林模拟)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
[微点拨] 应用勒夏特列原理时，该反应必须是可逆反应，且存在平衡移动，否则勒夏特列原理不适用。如压强改变但平衡未移动时引起的体系颜色变化、加入催化剂引起的速率变化，均不能用勒夏特列原理进行解释。
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____________________________________________。②P点甲醇产率高于T点的原因为_________________________________________________________________________。③根据图像，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
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
[解析] ①该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，故甲醇平衡产率降低。②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，因此P点甲醇产率高于T点。③根据图像，温度为210 ℃时，采用该分子筛膜时甲醇产率最高，故选择的最佳反应温度为210 ℃。
〔对点集训2〕 (1)(2023·湖北宜昌模拟)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )A．使用催化剂可以提高合成氨的产量B．实验室制取乙酸乙酯时，将乙酸乙酯不断蒸出C．保存FeCl3溶液时，加少量稀盐酸D．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
①第一步产生的混合气直接作为第二步的反应物②第二步生产应采用适当的温度和催化剂 ③第一、二步生产中均充入足量水蒸气 ④第二步应在低温下进行 ⑤第二步生产采用高压 ⑥第二步生产中增大CO的浓度A．①③⑤ B．②④⑥C．②③⑤ D．①④⑤⑥
[解析] 第一步产生的H2使第二步的平衡逆向移动，故应先进行分离，①错误；第二步反应为放热反应，温度过低，反应速率太小而影响H2的日产量，温度过高则平衡逆向移动，且要考虑催化剂的活性，故应选择适当的温度和催化剂，故②正确、④错误；增大廉价易得的水蒸气浓度可提高焦炭的利用率，③正确；压强对第二步反应无影响，不必采取高压，⑤错误；增大CO浓度并未提高主要原材料焦炭的利用率，⑥错误。
达到平衡时，甲、乙、丙、丁容器中的CH3OH转化率由大到小的顺序为__________________。[解析] 以甲为参照，乙升高温度，反应逆向移动，CH3OH转化率减小；再以乙为参照，丙恒压时，由于反应前后气体体积不变，平衡不移动，CH3OH转化率丙与乙相等；以乙为参照，丁中CH3OH增加的倍数大于氨气，故转化率降低，因此转化率大小关系为甲>乙＝丙>丁。
考点三 “等效平衡”在判断平衡移动结果中的应用
1．等效平衡的含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同，这样的化学平衡互为等效平衡。
2．等效平衡的原理同一可逆反应，当外界条件一定时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，最后都能达到平衡状态。其中平衡混合物中各物质的百分含量________。由于化学平衡状态与________有关，而与建立平衡的________无关，因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同既可形成等效平衡。
①从正反应开始，②从逆反应开始，③从正逆反应同时开始，由于①②③三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等(如将②③折算为①)，因此三者为等效平衡。
3．分析方法(1)极值思维法(“一边倒”)：按照化学方程式的化学计量数关系，把起始物转化为方程式同一侧的物质，通过对比两种情况对应组分的起始量是相等还是等比，来判断化学平衡是否等效的一种思维方法。
注意：①转化量与方程式中各物质的化学计量数成比例；②这里a、b可指物质的量、浓度、体积等；③对反应物：平＝始－转；对生成物：平＝始＋转。
(2)恒温、恒压条件下的体积可变反应方法：极值等比即等效
① 2 ml 1 ml 0 ml② 1 ml 0.5 ml 2 ml③ a ml b ml c ml
(3)恒温条件下体积不变的反应方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)同一个可逆反应，在不同的条件下达到等效平衡时，同种物质的物质的量不一定相等，浓度一定相等。( )
(3)一定温度和压强下，在两个容积可变的密闭容器中，—个充入1 ml O2(g)和2 ml SO2(g)，另一个充入8 ml SO3(g)。发生反应并达到平衡后，各物质对应的浓度相等。( )
(1)上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是___________；相同的量有______________________________________________________。(2)达到平衡后，①放出的热量为Q2 kJ，⑤吸收的热量为Q3，则Q1、Q2、Q3 kJ的定量关系为____________________。
物质的量、质量、体积、物质的量浓度、组分的百分含量
下列说法正确的是( )A．v1
[解析] 本题考查等温等容条件下的等效平衡。A项，浓度对反应速率和平衡的“等效性影响”，容器2中投入量相当于容器1的2倍，容器2相当于2个容器1加压，平衡正向移动，则平衡时v1
C项，温度对平衡速率和转化率的影响，容器1和3中起始投入量相等，但是容器3中温度高，则反应速率快，即v3>v1；升高温度，平衡逆向移动，SO2的转化率减小，即α1(SO2)>α3(SO2)，错误；D项，温度和浓度综合影响分析，若容器2中投入2 ml SO3且两容器的温度相等，则两容器为完全等效，故有α2(SO3)＋α3(SO2)＝1，对于容器2而言，相当于2个容器3加压且降温，使得反应向生成SO3的方向进行，则c2>2c3；α2(SO3)减小，所α2(SO3)＋α3(SO2)<1，正确。
A．平衡时，各容器的压强：②＝①＝③B．平衡时，I2的浓度：②>①>③C．平衡时，I2的体积分数：②＝①＝③D．从反应开始到达平衡的时间：①>②＝③
[解析] 根据等效平衡原理，①和③是完全相同的等效平衡，所以二者的浓度、百分含量、压强、转化率等都一样；②与①相比增大了HI的量，该反应为反应前后气体体积不变的反应，增大HI的量，达到平衡时新平衡与原平衡相同，所以各物质的百分含量不变，但是浓度增大。由于是恒容密闭容器，②中初始的量大，所以压强最大，A错误；由于是恒容密闭容器，②中初始的量大，所以②中I2的浓度最大，①和③是完全相同的等效平衡，二者I2的浓度相同，所以平衡时，I2的浓度：
②>①＝③，B错误；①②③都是等效平衡，所以三者中I2的体积分数相同，C正确；由于②中初始的量大，反应浓度大，反应速率快，所以到达平衡所用时间最短，所以②<③，D错误。
下列说法正确的是( )A．该反应的正反应为吸热反应B．达到平衡时，容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小C．容器Ⅰ中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的长D．若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH 0.15 ml、CH3OCH3 0.15 ml和H2O 0.10 ml，则反应将向正反应方向进行
A.2c1>c3 B．α1＋α3<1 C．2p2
[解析] 投入1 ml N2、3 ml H2，相当于投入2 ml NH3，如果投入4 ml NH3，如果平衡不移动，则2c1＝c3，实际上平衡向生成氨的反应方向移动，所以2c1
A．保持温度和容器容积不变，充入1 ml SO3(g)B．保持温度和容器内压强不变，充入1 ml SO3(g)C．保持温度和容器内压强不变，充入1 ml O2(g)D．保持温度和容器内压强不变，充入1 ml Ar(g)
[解析] 本题考查恒压条件下的等效平衡。A项，“容器容积不变”，平衡类比加压，平衡向逆反应方向移动，则SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大，错误；B项，压强不变，平衡叠加，处于等效平衡状态，浓度不变，正确；C项，单独增加O2，容器容积增大，容器容积增大，平衡向正反应方向移动，则SO3气体物质的量增大，但平衡浓度比原来减小，错误；D项，Ar为反应体系无关气体，相当于减压，容器容积增大，平衡向逆反应方向移动，但SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来减小，错误。
下列说法不正确的是( )A．容器②中热量变化：Q1＝65.6 kJB．平衡后容器①②中各组分体积分数相同C．三个容器达到平衡时，①中的CO、②中的H2O(g)、③中的CO2的转化率相等D．保持相同条件，向平衡后的容器①中再加入0.1 ml CO和0.4 ml CO2(g)，平衡不移动
起始量/ml 1 4 0 0变化量/ml 0.8 0.8 0.8 0.8平衡量/ml 0.2 3.2 0.8 0.8
本讲要点速记：1．化学平衡状态判断的两个根本依据(1)v正＝v逆(实质)。(2)各组分浓度或质量保持不变(现象)。2．化学平衡状态的五个特征逆、等、动、定、变。
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