新高考化学一轮考点复习第7章 第2讲 化学平衡状态、化学平衡的移动 讲义 （含答案解析）

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1．可逆反应
2．化学平衡状态
(1)概念：在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称之为化学平衡状态，简称化学平衡
(2)化学平衡的建立
①对于只加入反应物从正向建立的平衡：
②对于只加入生成物从逆向建立的平衡：
3．化学平衡的特点
(1)逆：化学平衡状态研究的对象是可逆反应
(2)等：平衡时，同一物质的正、逆反应速率相等，即v正＝v逆≠0 (实质)
(3)动：平衡时，反应仍在不断进行，是一种动态平衡
(4)定：平衡时，各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量(eq \x\t(M))、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量全部恒定
(5)变：外界条件改变时，平衡状态可能改变，新条件下建立新的平衡状态
4．化学平衡状态的判断方法——“正、逆相等，变量不变”
(1)正、逆相等(v正＝v逆≠0)：速率必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率，且经过换算后用同一种物质表示的消耗速率和生成速率相等
①同种物质(两种表述)：生成速率等于消耗速率(v正＝v逆)、断键数＝成键数
②不同物质：速率之比等于化学计量系数之比，但必须同时有正、逆反应，eq \f(v正(X),X的化学计量数)＝eq \f(v逆(Y),Y的化学计量数)
(2)变量不变：如果一个量是随反应进行而改变的(即变量)，当其不变时反应就达到平衡状态
①混合体系中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度、百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等会随时间
变化而变化，为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡
②绝热体系中温度为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡
③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
(3)常见的判断依据：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例
【注意】若反应中有固体或液体，平均相对分子质量一定、密度一定则一定处于平衡状态
【逐点训练1】
1. （2024·陕西商洛·一模）中华优秀传统文化源远流长，化学与文化传承密不可分。下列说法正确的是( )
A．海昏侯墓出土了大量保存完好的精美金器，这与金的惰性有关
B．“丹砂(HgS)烧之成水银，积变又还成丹砂”中涉及的反应为可逆反应
C．“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”，“翠色”是因为成分中含有氧化亚铜
D．“世间丝、麻、裘、褐皆具素质”，“丝、麻、裘”的主要成分都是蛋白质
2. 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
3. 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
4.（2024·广东广州·三模）向一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反应：。的平衡转化率按不同投料比温度的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A．
B．两点的正反应速率：
C．此反应在任意温度下都可自发进行
D．当容器内气体的平均相对分子质量不变时，反应达平衡状态
5.（2024·浙江杭州·模拟预测）汽车尾气脱硝脱碳的主要反应：，该反应为放热反应。在一定温度、体积固定为2L的密闭容器中，某兴趣小组模拟该反应，用传感器测得该反应在不同时刻的NO和CO浓度如表所示：
下列说法不正确的是( )
A．前2s内的化学反应速率
B．升高温度时，正反应速率和逆反应速率均增大
C．当密闭容器中气体压强不再发生变化时，反应达到平衡状态
D．当反应达到平衡时，密闭容器中气体浓度
6.（2024·重庆·模拟预测）如图所示，无摩擦、有质量的隔板1、2、3将容器分为甲，乙、丙3个部分，同时进行反应：，起始时各物质的物质的量已标在图中。在固定的温度和压强下充分反应后，各部分的体积分别为、、。此时若抽走隔板1，不会引起其他活塞移动。下列说法错误的是( )
A．若乙中气体密度不再改变，说明乙中已经达到平衡状态
B．若，
C．若将3个隔板全部固定，与未固定相比，丙中放热量减少
D．若将该容器逆时针旋转90°竖立在桌面上，重新平衡时，乙中C的体积分数减小
7．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。
(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是______________(填序号，下同)。
(2)能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是______________
(3)能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是______________
(4)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是______________
(5)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是______________
考点二 化学平衡的移动
1．概念：一定条件下，可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化，平衡体系中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动
2．化学平衡移动的过程
3．化学平衡移动与化学反应速率的关系：化学平衡总往反应速率减小的方向移动
(1)若外界条件变化引起v正＞v逆：平衡向正反应方向移动
(2)若外界条件变化引起v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动
(3)若外界条件变化引起v正＝v逆：旧平衡未被破坏，平衡不移动
4．影响化学平衡的外界因素
5．“惰性气体”对化学平衡移动的影响
(1)恒温、恒容下：加入惰性气体体系总压增大，但体积不变，各反应物、生成物的浓度均未改变，故反应速率不变，v正、v逆也不变，化学平衡也不发生移动
(2)恒温、恒压下：加入惰性气体体积增大各反应物浓度减少反应速率减小，v正、v逆均减小，等效于降压，故化学平衡向气体总体积增大的方向移动
注意
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①由于纯固体或纯液体的浓度为常数，改变纯固体或纯液体的量并不会影响v正 、v逆 的大小，所以化学平衡不移动。如：反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)增加或移去一部分炭固体，化学平衡不移动
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②在溶液中进行，如果稀释溶液(加水)，反应物浓度减小，生成物浓度也减小，v正 减小，v逆 也减小，但减小的程度不同，总的结果是使化学平衡向反应方程式有关化学计量系数之和大的方向移动
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③压强改变只影响有气体参加或生成的可逆反应，对于只涉及固体或液体的反应，压强的影响不予考虑，改变压强，相当于改变体积，也就相当于改变浓度
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④任何反应都伴随着能量的变化，通常表现为放热或吸热，若正反应为放热反应，则逆反应为吸热反应，反之亦然，任意可逆的化学平衡状态，都能受温度的影响而使化学平衡发生移动
= 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤升高温度，不管是吸热还是放热方向，反应速率均增大，但吸热方向速率增大的倍数大于放热方向速率增大的倍数，使v(吸热)＞v(放热)，故平衡向吸热方向移动
⑥只要是升高温度，新平衡状态的速率值一定大于原平衡状态的速率值；反之则小
6．化学平衡移动原理——勒夏特列原理
(1)内容：如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动，这就是勒夏特列原理，也称化学平衡移动原理
(2)适用范围：适用于任何动态平衡(如沉淀溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析
(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
7．常见平衡移动前后反应速率－时间图像分析
【逐点训练2】
1．某温度下，在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡，下列叙述错误的是( )
①2X(g)＋Y(g)Z(s)＋2Q(g) ΔH1＜0
②M(g)＋N(g)R(g)＋Q(g) ΔH2＞0
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
2．在一定条件下，可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0。达到平衡，当单独改变下列条件后，有关叙述错误的是( )
A．加催化剂，v正、v逆都发生变化，且变化的倍数相等
B．加压，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
C．降温，v正、v逆都减小，且v正减小的倍数小于v逆减小的倍数
D．恒容下通入氩气，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
3．将等物质的量的N2、H2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)2NH3(g) ΔH＜0。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( )
4．T ℃下，在恒压密闭容器中发生反应：S2Cl2(l，浅黄色)＋Cl2(g)2SCl2(l，红棕色) ΔH＜0。已知S2Cl2分子中各原子均满足8电子稳定结构，下列说法正确的是( )
A．当单位时间内断裂n ml S—S，同时有n ml Cl2被还原时，说明反应达到平衡状态
B．平衡后，升高温度，容器体积减小
C．平衡后，压缩容器体积，容器中黄绿色先变深后变浅，最终气体颜色和原来一样
D．平衡后，增加S2Cl2 (l)的物质的量，平衡向正反应方向移动
5．可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH＜0。该反应的速率与时间的关系如图所示：
如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件，则对应t2、t4、t6、t8时改变的条件正确的是( )
A．增大反应物浓度、使用催化剂、减小压强、升高温度
B．升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用催化剂
C．使用催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度
D．升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用催化剂
6．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A．溴水中有下列平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入少量AgNO3溶液后，溶液的颜色变浅
B．对于反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)，缩小容器的容积可使平衡体系的颜色变深
C．反应：CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g) ΔH＜0，升高温度可使平衡向逆反应方向移动
D．对于合成NH3的反应，为提高NH3的产率，理论上应采取低温措施
7.（2024·广东江门·二模）烯烃是一种应用广泛的化学原料。烯烃之间存在下列三个反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
在压强为pkPa的恒压密闭容器中，反应达到平衡时，三种组分的物质的量分数x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
B．700K时反应Ⅱ的平衡常数
C．欲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
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
8.（2024·黑龙江哈尔滨·三模）在碱性条件下水解生成，进程中势能变化如图。下列说法错误的是( )
A．名称为2-甲基-2-丙醇
B．中碳原子的杂化轨道类型有两种
C．增大浓度，水解反应速率变化不大
D．升温既能加快反应速率又能促进平衡正向移动
9.（2024·安徽马鞍山·三模）下列有关操作的实验现象及解释错误的是( )
考点三 等效平衡及应用
1．等效平衡的含义
对于同一可逆反应，在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，以不同的投料方式(即从正反应、逆反应或中间状态开始)进行的反应，若达到平衡时相同的组分在各混合物中的百分含量(体积分数、物质的量分数或质量分数)相等，这样的化学平衡互称等效平衡
2．等效平衡的类型和特征
(1)恒温恒容(T、V一定)条件下，Δn≠0反应的等效平衡——量等等效
对于T、V一定时，Δn≠0的反应，形成等效平衡的条件是：通过化学方程式，换算成同一边的物质后，起始投入量应完全相同；所形成等效平衡的特征是：平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量(eq \x\t(M))、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量完全相同，即平衡状态完全相同
(2)恒温恒容(T、V一定)条件下，Δn＝0反应的等效平衡——量比等效
对于T、V一定时，Δn＝0的反应，形成等效平衡的条件是：通过化学方程式，换算成同一边的物质后，起始投料成比例(不是与计量系数成比例)；所形成等效平衡的特征是：平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、混合气体的平均摩尔质量(eq \x\t(M))相同，但各气体的物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的密度(ρ)、压强(P)、反应达到平衡时所需的时间(t)不同但成比例
(3)恒温恒压(T、p一定)条件下的等效平衡——量比等效
恒温、恒压条件下，对于任何可逆反应(不管是Δn≠0还是Δn＝0)，形成等效平衡的条件是：通过化学方程式，换算成同一边的物质后，起始投料成比例(不是与计量系数成比例)；所形成等效平衡的特征是：平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、混合气体的平均摩尔质量(eq \x\t(M))、物质的量浓度(c)、混合气体的密度(ρ)、压强(P)相同，但各气体的物质的量(n)、物质的质量(m)、体积(V)不同但成比例
3．等效平衡解题“四步曲”
(1)第一步，看：观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前后气体体积不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应
(2)第二步，挖：挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器
(3)第三步，倒：采用一边倒法，将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一边的物质
(4)第四步，联：联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡
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。
【逐点训练3】
1．恒温恒压下，在一个容积可变的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)C(g)，若开始时通入1 ml A和1 ml B，达到平衡时生成a ml C。则下列说法错误的是( )
A．若开始时通入3 ml A和3 ml B，达到平衡时，生成的C的物质的量为3a ml
B．若开始时通入4 ml A、4 ml B和2 ml C，达到平衡时，B的物质的量一定大于4 ml
C．若开始时通入2 ml A、2 ml B和1 ml C，达到平衡时，再通入3 ml C，则再次达到平衡后，C的物质的量分数为eq \f(a,2－a)
D．若在原平衡体系中，再通入1 ml A和1 ml B，混合气体的平均相对分子质量不变
2．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·ml－1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：
(甲)2 ml SO2和1 ml O2；(乙)1 ml SO2和0.5 ml O2 ；(丙)2 ml SO3。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是( )
A．容器内压强p：p甲＝p丙＞2p乙 B．SO3的质量m：m甲＝m丙＞2m乙
C．c(SO2)与c(O2)之比为k：k甲＝k丙＞k乙 D．反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲＝Q丙＞2Q乙
3．一定温度下，在两个容积均为1 L的密闭容器中，充入一定量的反应物，发生反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＜0。相关反应数据如下表所示，下列说法正确的是( )
A．前10 s，容器Ⅰ中的化学反应速率v(CO2)＝0.005 ml/(L·s)
B．该反应在任何温度下均能自发进行
C．10 s时，容器Ⅰ中的反应一定处于平衡状态
D．若向容器Ⅱ中再充入0.08 ml NO和0.04 ml N2，反应将向正反应方向进行
4．向起始温度相同、体积相等的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入1 ml NO(g)和1 ml CO(g)发生反应：
2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH