第19讲 化学平衡- 2024年高考化学大一轮复习【精讲精练】

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变化观念与平衡思想：知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律；认识化学变化有一定限度，是可以调控的。能多角度、动态地分析化学反应，运用化学反应原理解决实际问题。
证据推理与模型认知：建立观点、结论和证据之间的逻辑关系；知道可以通过分析、推理等方法认识化学平衡的特征及其影响因素，建立模型。能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。
【必备知识解读】
一、化学平衡状态
1．化学平衡研究的对象——可逆反应
2．化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应，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不再改变，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。
(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。反应过程如下：
以上过程可用如图表示：
(3)平衡特点
二、化学平衡移动
1．化学平衡移动的过程
原化学平衡状态
由上图可推知：
(1)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。
(2)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变。
2．影响化学平衡的因素
(1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响
【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。
(2)浓度的“决定性”作用
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，各反应气体的
3．化学平衡移动与化学反应速率的关系
4．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、以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
【特别提醒】
①由“化学平衡”可知：勒夏特列原理的适用对象是可逆过程。
②由“减弱”可知：只能减弱改变，而不能消除改变。
三、化学图像
1．含量—时间—温度(压强)图像
常见图像形式有如下几种。其中C%指生成物的百分含量，B%指反应物的百分含量。
①
②
③
④
⑤
表示不同条件下，反应达到平衡的时间快慢、反应速率的快慢以及平衡混合物中某物质的百分含量的关系。解题方法是“先拐先平，数值大”。即曲线先出现拐点的首先达到平衡，反应速率快，以此判断温度或压强的高低。再依据外界条件对平衡的影响分析判断反应的热效应及反应前后气体体积的变化。
2．转化率(或质量分数)与压强—温度图像
(1)恒压线图像
表示两个外界条件同时变化时，反应物A的转化率变化情况，解决这类图像一般采用“定一议二”的方法，即把自变量(温度、压强)之一设为恒量，讨论另外两个变量的关系。如：图1中，当压强相等(任意一条等压线)时，升高温度，A的转化率增大，说明升高温度平衡正向移动，即正反应为吸热反应。当温度相等时，在图1中作直线，与三条等压线交于三点，这三点自下而上为增大压强，A的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，即正反应为气体体积减小的反应。
(2)恒温线图像
图3中，当温度相等(任意一条等温线)时，增大压强，A的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，即正反应是气体体积减小的反应。当压强相等时，在图3中作直线，与两条等温线交于两点，这两点自下而上为降低温度，A的转化率增大，说明降低温度平衡正向移动，即正反应为放热反应。
3．化学平衡中的特殊图像
(1)对于化学反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应开始，v(正) >v(逆)；M点为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故ΔHv(逆)；同理L线的下方(F点)满足v(正)0，在其它条件不变的情况下， 升高温度、增大水蒸气的浓度均能提高 CH4的平衡转化率
D．一定温度下， 恒容密闭容器中充入一定量 NO2发生反应：2NO2N2O4达到平衡后，再向容器中充入一定量的 NO2并达到新的平衡， 则 NO2体积分数先增大后减小，但比原平衡小
【答案】D
【解析】A．平衡时，各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量及气体的体积分数都不变，所以若N2的体积分数保持不变，则一定说明反应已达到平衡状态，故A正确；
B．该反应的K=c(CO2)，温度不变，K不变，则c(CO2)不变，故B正确；
C．该反应是一个反应前后气体体积增大的吸热反应，升高温度、增大水蒸气浓度都使平衡正向移动，甲烷的转化率提高，故C正确；
D．恒温恒容条件下，达到平衡后，再向容器中充入一定量的 NO2 并达到新的平衡， 则 NO2 体积分数先增大后减小，因为平衡正向移动，比原平衡大，故D错误；
答案选D。
【变式探究】下列事实不能用平衡移动原理解释的是
A．由、、组成的平衡体系通过缩小体积加压后颜色变深
B．重铬酸钾溶液中存在：，若滴加少量溶液，溶液由橙色变黄色
C．实验室用排饱和食盐水的方法收集
D．开启啤酒瓶后，马上泛起大量泡沫
【答案】A
【解析】A．加压平衡不移动，但容器体积减小，浓度增大，颜色加深，故该事实不能用平衡移动原理解释，选项A符合题意；
B．重铬酸钾溶液中存在：，若滴加少量溶液，氢离子浓度减小，平衡正向移动，减小，溶液由橙色变黄色，能用平衡移动原理解释，选项B不符合题意；
C．饱和食盐水中氯离子浓度大，平衡逆向移动，故氯气在饱和食盐水中溶解度小，可用排饱和食盐水的方法收集，能用平衡移动原理解释，选项C不符合题意；
D．开启啤酒瓶后，马上泛起大量泡沫，原因是压强减小，碳酸分解向正反应方向移动，能用勒夏特列原理解释，选项D不符合题意；答案选A。
改变的条件(其他条件不变)
化学平衡移动的方向
浓度
增大反应物浓度或减小生成物浓度
向正反应方向移动，如图甲
减小反应物浓度或增大生成物浓度
向逆反应方向移动，如图乙
压强(对有气体参加的反应)
反应前后气体体积改变
增大压强
向气体分子总数减小的方向移动，如图丙
减小压强
向气体分子总数增大的方向移动，如图丁
反应前后气体体积不变
改变压强
平衡不移动，如图戊
温度
升高温度
向吸热反应方向移动，如图己
降低温度
向放热反应方向移动，如图庚
催化剂
同等程度改变v正、v逆，平衡不移动，如图辛
v正>v逆
平衡向正反应方向移动
v正＝v逆
反应达到平衡状态，不发生平衡移动
v正＜v逆
平衡向逆反应方向移动
化学反应
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
是否平衡
混合物体系中各成分的含量
①各物质的物质的量或物质的量分数一定
平衡
②各物质的质量或质量分数一定
平衡
③各气体的体积或体积分数一定
平衡
④总体积、总压强、总物质的量一定
不一定平衡
正、逆反
应速率之
间的关系
①单位时间内消耗了m ml A，同时也生成了m ml A
平衡
②单位时间内消耗了n ml B，同时也消耗了p ml C
平衡
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q
不一定平衡
④单位时间内生成了n ml B，同时也消耗了q ml D
不一定平衡
压强
①其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q
平衡
②其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q
不一定平衡
混合气体的平均相对分子质量
①平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q
平衡
②平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q
不一定平衡
温度
任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时
平衡
气体密度(ρ)
①只有气体参加的反应，密度保持不变(恒容密闭容器中)
不一定平衡
②m＋n≠p＋q时，密度保持不变(恒压容器中)
平衡
③m＋n＝p＋q时，密度保持不变(恒压容器中)
不一定平衡
颜色
反应体系内有色物质的颜色稳定不变(其他条件不变)
平衡
时间段/
产物Z的平均生成速率/
0～2
0.20
0～4
0.15
0～6
0.10
条件
原则
从化学反应速率分析
既不能过快，又不能太慢
从化学平衡移动分析
既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性
从原料的利用率分析
增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本
从实际生产能力分析
如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析
注意催化剂的活性对温度的限制