高考化学一轮复习考点讲练测第25讲 化学反应平衡（讲义）（2份，原卷版+解析版）

这是一份高考化学一轮复习考点讲练测第25讲 化学反应平衡（讲义）（2份，原卷版+解析版），文件包含高考化学一轮复习考点讲练测第25讲化学反应平衡讲义原卷版docx、高考化学一轮复习考点讲练测第25讲化学反应平衡讲义解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共33页， 欢迎下载使用。
考情分析
网络构建
考点一 化学平衡状态
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 可逆反应
知识点2 化学平衡
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查可逆反应的特点
考向2 考查化学平衡状态的判断
考点二 化学平衡移动
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 化学平衡的移动
知识点2 影响化学平衡的因素
知识点3 勒夏特列原理
知识点4 等效平衡
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查化学平衡的移动方向的判断
考向2 考查等效平衡的应用
考向3 考查勒夏特列原理的应用
真题感悟
考点一 化学平衡状态
知识点1 化学平衡研究的对象——可逆反应
1.概念：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
①相同条件下；
②同时进行；
③反应物与生成物同时存在；
④任一组分的转化率都小于 100%，即不能全部转化。
3.表示：在方程式中用“”表示。
知识点2 化学平衡
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不变的状态。
2.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－时间图像表示如下
【名师点拨】化学平衡状态既可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立，或者同时从正、逆两方向建立。
3.化学平衡的特征
3．化学平衡状态的判断
（1）判断方法分析
(2)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不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，eq \f(v正A,v逆B)＝eq \f(a,b)时，反应达到平衡状态。
(3)静态标志：各种“量”不变
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压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。
④绝热容器中温度不变。
⑤密度eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ρ＝\f(m,V)))不变(注意容器中的气体质量和体积变化)。
⑥平均相对分子质量eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(M＝\f(m,n)))不变(注意气体质量与气体物质的量变化)。
总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。
【易错提醒】规避“2”个易失分点
(1)化学平衡状态判断“三关注”
关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。
(2)不能作为“标志”的四种情况
①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
②恒温恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)。
③全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)。
④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
考向1 考查可逆反应的特点
例1.（2023·广东·校联考模拟预测）对于反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) △H=-41.8kJ•ml-1，下列有关说法正确的是
A．达到平衡后，升高温度，c(SO3)增大
B．使用催化剂能缩短该反应达到平衡的时间
C．1mlNO2(g)与1mlSO2(g)混合后，充分反应会放出41.8kJ热量
D．在恒温、恒容条件下，当反应容器内总压强不变时，说明该反应已达到平衡
【解析】A．该反应正向为放热反应，达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，减小，故A错误；B．催化剂能加快反应速率，所以使用催化剂能缩短该反应达到平衡的时间，故B正确；C．该反应是可逆反应，故与混合后，反应物不能完全反应，所以放出的热量小于，故C错误；D．在恒温、恒容条件下，对于反应前后气体分子数相等的可逆反应，总压强一直不变，所以压强不变，反应不一定达到平衡状态，故D错误；选B。
【答案】B
【变式训练1】（2023·湖北·校联考模拟预测）中国古籍中蕴含着丰富的化学知识，晋代《抱朴子》中描述了大量的化学反应，如：①“丹砂(HgS)烧之成水银，积变又还成丹砂”；②“以曾青涂铁，铁赤色如铜”。下列叙述中错误的是
A．①中描述的是可逆反应B．②中发生了置换反应
C．“成丹砂”发生了化合反应D．水银与“曾青”不发生反应
【解析】A．①“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂”涉及的反应为HgSHg+S、Hg+S=HgS，两个反应的条件不相同，不是可逆反应，A项错误；B．②“以曾青涂铁，铁赤色如铜”中发生的反应为Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，该反应为置换反应，B项正确；C．“成丹砂”为Hg与S发生化合反应生成HgS，C项正确；D．在金属活动性顺序表中Hg排在Cu的后面，水银与“曾青”（CuSO4）不发生反应，D项正确；答案为A。
【答案】A
【变式训练2】（2023·全国·高三专题练习）一定条件下，对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 ml·L-1、0.3 ml·L-1、0.08 ml·L-1，则下列判断正确的是
A．c1：c2=3：1
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2：3
C．X、Y的转化率不相等
D．c1的取值范围为0 ml·L-1＜c1＜0.14 ml·L-1
【解析】A．根据物质反应消耗的浓度比等于化学方程式中化学计量数的比，反应消耗X的浓度是x ml/L，则会消耗Y浓度为3x ml/L，故c1、c2=(0.1+x) ml/L：(0.3+3x) ml/L=1：3，A错误；B．平衡时，正、逆反应速率相等，则Y和Z的生成速率之比为3：2，B错误；C．反应前后X、Y气体的浓度比相同符合反应系数之比，所以达到平衡状态时，转化率相同，C错误；D．若反应向正反应进行到达平衡，X、Y的浓度最大，Z的浓度最小，假定完全反应，Z浓度为0，则反应开始时c1(X)=(0.1+0.04) ml/L=0.14 ml/L；若反应从逆反应方向开始，Z的浓度最大，X、Y浓度最小，由于X、Y反应消耗关系是1：3，剩余浓度比是1：3，则X的起始浓度为0 ml/L。但由于X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，所以c1的取值范围为0 ml·L-1＜c1＜0.14 ml·L-1，D正确；故合理选项是D。
【答案】D
【思维建模】极端假设法确定各物质浓度范围
可逆反应的平衡物理量一定在最大值和最小值之间，但起始物理量可以为最大值或最小值。
考向2 考查化学平衡状态的判断
例2．（2023·全国·高三专题练习）在两个恒容密闭容器中进行下列两个可逆反应：（甲）C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）；（乙）CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）。现有下列状态：①混合气体平均相对分子质量不再改变 ②恒温时，气体压强不再改变 ③各气体组分浓度相等 ④断裂氢氧键的速率为断裂氢氢键速率的2倍 ⑤混合气体的密度不变 ⑥单位时间内，消耗水蒸气的质量与生成氢气的质量比为9∶1 ⑦同一时间内，水蒸气消耗的物质的量等于氢气消耗的物质的量。其中能表明（甲）、（乙）容器中反应都达到平衡状态的是（ ）
A．①②⑤ B．③④⑥ C．①⑥⑦ D．④⑦
【解析】①(乙)容器气体的质量、物质的量不变，混合气体平均相对分子质量不变，故①不能表明（乙）容器中反应达到平衡状态；②恒温时，(乙)容器气体的物质的量不变，气体压强不变，故②不能表明（乙）容器中反应达到平衡状态；③各气体组分浓度相等与平衡状态之间没有一定关系，故③不能表明（甲）、（乙）容器中反应都达到平衡状态；④水分子含有两个氢氧键，氢分子含有一个氢氢键，断裂氢氧键的速率为断裂氢氢键速率的2倍，说明水的消耗速率等于氢气的消耗速率，正反应速率等于逆反应速率，故④能表明（甲）、（乙）容器中反应都达到平衡状态；⑤(乙)容器气体的质量、体积不变，混合气体密度不变，故⑤不能表明（乙）容器中反应达到平衡状态；⑥单位时间内，消耗水蒸气的物质的量等于生成氢气的物质的量，都是正反应速率，故⑥不能表明（甲）、（乙）容器中反应都达到平衡状态；⑦同一时间内，水蒸气消耗的物质的量等于氢气消耗的物质的量，正反应速率等于逆反应速率，故⑦能表明（甲）、（乙）容器中反应都达到平衡状态。故选D。
【答案】D
【变式训练】（2023·全国·模拟预测）在一个体积恒为1L的恒温密闭容器中充入和，发生反应① 和反应② ，混合气体中氨气的体积分数及气体总浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A．混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态
B．升高温度，反应①的平衡常数减小
C．A点正反应速率与B点逆反应速率大小关系是
D．在B点时氨气的转化率为50%
【解析】A．容器体积始终不变，气体质量随着反应进行发生改变，则混合气体的密度不变，说明反应已达到平衡状态，选项A错误；B．反应①是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，选项B正确；C．由图可知，A点时反应正向进行，，B点反应达到平衡状态，，A点到B点过程中正反应速率逐渐减小，则，选项C错误；D．由图可知，B点时氨气的体积分数为50%，气体总浓度为，则平衡时氨气的浓度为，消耗氨气的浓度为，则B点时氨气的转化率为，选项D错误；答案选B。
【答案】B
【思维建模】判断平衡状态的方法——“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。
特别注意：同一反应方向的反应速率不能判断反应是否达到平衡状态。
(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。
考点二 化学平衡移动
知识点1 化学平衡的移动
1.概念：一个可逆反应，达到化学平衡状态以后，若改变反应条件（如温度、压强、浓度等），使正、逆反应的速率不相等，化学平衡发生移动。最终在新的条件下，会建立新的化学平衡，这个过程叫作化学平衡的移动。
2．化学平衡移动的过程
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。
知识点2 影响化学平衡的因素
1.改变下列条件对化学平衡的影响
2.温度不变时浓度因素的“决定性作用”——分析“惰性气体(不参加反应的气体)”对化学平衡的影响。
①恒温恒容条件
原平衡体系eq \(―――――――――→,\s\up7(充入惰性气体))体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动
②恒温恒压条件
原平衡体系eq \(―――――――――→,\s\up7(充入惰性气体))容器容积增大―→体系中各组分的浓度同倍数减小（等效于减压)
【特别提醒】压强对化学平衡的影响主要看改变压强能否引起反应物和生成物的浓度变化，只有引起物质的浓度变化才会造成平衡移动，否则压强对平衡无影响。
3.图示影响化学平衡移动的因素
知识点3 勒夏特列原理
1.内容：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。
2.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”时平衡移动的方向。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。
3.应用：可以更加科学有效地调控和利用化学反应，尽可能让化学反应按照人们的需要进行。
知识点4 等效平衡
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。
2.等效平衡的判断方法
(1)恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应的判断方法：极值等量即等效。
例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
① 2 ml 1 ml 0
② 0 0 2 ml
③ 0.5 ml 0.25 ml 1.5 ml
④ a ml b ml c ml
上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则SO2均为2 ml，O2均为1 ml，三者建立的平衡状态完全相同。④中a、b、c三者的关系满足：c＋a＝2，eq \f(c,2)＋b＝1，即与上述平衡等效。
(2)恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：极值等比即等效。
例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
① 2 ml 3 ml 0
② 1 ml 3.5 ml 2 ml
③ a ml b ml c ml
按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则①②中eq \f(nSO2,nO2)＝eq \f(2,3)，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系满足：eq \f(c＋a,\f(c,2)＋b)＝eq \f(2,3)，即与①②平衡等效。
(3)恒温条件下反应前后体积不变的反应的判断方法：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。
例如：H2(g)＋I2(g)2HI(g)
① 1 ml 1 ml 0
② 2 ml 2 ml 1 ml
③ a ml b ml c ml
①②两种情况下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系满足eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(c,2)＋a))∶eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(c,2)＋b))＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。
3.虚拟“中间态”法构建等效平衡
(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)
新平衡状态可以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1 考查化学平衡的移动方向的判断
例1.（2023·江苏·校联考模拟预测）工业上利用两种温室气体CH4和CO2催化重整制取H2和CO，主要反应为
反应I：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247.4kJ•ml-1 K1
过程中还发生三个副反应：
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41.2kJ•ml-1 K2
反应Ⅲ：2CO(g)CO2(g)+C(s) △H=-171.0kJ•ml-1 K3
反应Ⅳ：CH4(g)2H2(g)+C(s) △H K4
将CH4与CO2(体积比为1：1)的混合气体以一定流速通过催化剂，产物中H2与CO的物质的量之比、CO2的转化率与温度的关系如图所示。下列说法正确的是

A．升高温度，CO2的转化率增大，一定是因为反应I、Ⅱ平衡正向移动
B．反应Ⅳ的平衡常数K4=K1•K3
C．升高温度，CO2的转化率增大，一定因为反应Ⅲ的速率减慢
D．升高温度，产物中H2与CO的物质的量之比增大，是由于升温有利于反应Ⅱ正向进行、反应Ⅲ逆向进行
【解析】A．升高温度，CO2的转化率增大，反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动，但是反应Ⅲ逆向移动，也增大了二氧化碳的转化率，故A错误；B．反应Ⅳ可由反应Ⅰ+反应Ⅲ得到，则反应Ⅳ的平衡常数K4=K1•K3，故B正确；C．升高温度，反应速率加快，故C错误；D．升高温度，产物中H2与CO的物质的量之比增大，除了升温有利于反应Ⅱ正向进行、反应Ⅲ逆向进行外，反应Ⅲ正向进行，也会使得产物中H2与CO的物质的量之比增大，故D错误；故选：B。
【答案】B
【变式训练】（2023·河北·校联考三模）乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、丁烯(C4H8)都是基础化工原料，这三种烯烃之间存在下列三个反应：
反应Ⅰ：3C4H8(g)4C3H6(g) △H1=+78kJ•ml-1
反应Ⅱ：2C3H6(g)3C2H4(g) △H2=+117kJ•ml-1
反应Ⅲ：C4H8(g)2C2H4(g) △H3
在恒压密闭容器中，反应达到平衡时，三种组分的物质的量分数随温度T的变化关系如图所示。

下列说法错误的是
A．反应Ⅲ的△H3=+104kJ•ml-1
B．700K时，反应Ⅱ的物质的量分数的平衡常数K≈2.22×10-2(以物质的量分数代替平衡浓度)
C．提高C4H8的物质的量分数，需研发低温条件下活性好且耐高压的催化剂
D．超过700K后曲线a下降的原因可能是随着温度升高反应Ⅰ逆向移动，反应Ⅱ正向移动
【解析】A．根据盖斯定律可知，反应Ⅲ=(反应Ⅰ+反应Ⅱ)，得到，A正确；B．反应达到平衡时，升高温度，反应Ⅰ、反应Ⅱ和反应Ⅲ的化学平衡均正向移动，即丁烯的物质的量分数在不断减少，丙烯的物质的量分数先增加后减少，乙烯的物质的量分数在不断增加，故曲线a代表丙烯，曲线b代表丁烯，曲线c代表乙烯；时，丁烯和乙烯的物质的量分数均为0.2，丙烯的物质的量分数为0.6，反应Ⅱ的物质的量分数的平衡常数，B正确；C．降低温度或增大压强，反应Ⅰ、反应Ⅱ和反应Ⅲ的化学平衡均逆向移动，的物质的量分数增大，故提高的物质的量分数，需研发低温条件下活性好且耐高压的催化剂，C正确；D．根据图中信息丁烯在不断减小，则超过700K后曲线a下降的原因可能是随着温度升高反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ正向移动，反应Ⅱ正向移动的程度大于反应Ⅰ正向移动的程度，D错误。
故选D。
【答案】D
【思维建模】判断化学平衡移动方向的思维模型
考向2 考查等效平衡的应用
例1.（2023·全国·高三专题练习）一定条件下存在反应：。图1、图2表示起始时容器甲、丙体积都是V，容器乙、丁体积都是；向甲、丙内都充入2amlSO2和amlO2并保持恒温；向乙、丁内都充入amlSO2和0.5amlO2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，：甲=乙
B．图1达平衡时，平衡常数K：甲