第16讲化学平衡考纲导视基础反馈1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)2H2O2H2O2为可逆反应()。(2)二次电池的充、放电为可逆反应()。(3)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()。(4)化学反应达到化学平衡状态的正逆反应速率相等，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)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度()。(6)化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变()。(7)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，化学平衡也一定发生移动()。(8)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时 v放减小，v吸增大()。答案：(1)(2)(3)(4)(5) (6)(7)(8)HQ kJmol1(Q0)，充分反应2向含有 2 mol 的 SO2 容器中通入过量氧气发生 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)后生成 SO3 的物质的量_2 mol(填“”或“”，下同)，SO2 的物质的量_0 mol，转化率_100%，反应放出的热量_Q kJ。答案：0)各组分的浓度保持不变正反应速率和逆反应速率相2化学平衡状态的特征。(1)逆：研究对象必须是_。(2)等：化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等，即_。(3)动：动态平衡，即正反应、逆反应仍在进行，只是速率相等。浓度(4)定：在平衡体系中，混合物中各组分的_保持一定。(5)变：化学平衡是有条件的，当外界条件改变时，化学平衡就会发生移动。可逆反应v(正)v(逆)0【考点集训】例1制取 SO3 反应的化学方程式为 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，能够说明在恒温恒容条件下，上述反应已经达到化学平衡状态的是()。A每生成 1 mol SO3 的同时生成 0.5 mol O2B容器中混合气体的密度不变CSO2、O2、SO3 的物质的量之比为 212D容器中气体总质量不变解析：生成 1 mol SO3 代表正反应方向，生成0.5 mol O2 代表逆反应方向，且物质的量之比等于化学计量数之比，A 项正确；该反应质量m 守恒，体积 V 不变，密度始终不变，B项和D 项错误；反应物、生成物物质的量之比等于化学计量数比，是反应某一瞬间的数据巧合，不代表浓度不再改变，C 项错误。答案：A归纳总结判断化学平衡状态的标志举例反应mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)正逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m mol A，同时生成m mol A，即v(正)v(逆)平衡在单位时间内消耗了n mol B，同时生成p mol C，均指v(正)不一定平衡v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq，v(正)不一定等于v(逆)不一定平衡在单位时间内消耗了n mol B，同时消耗q mol D平衡举例反应mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)混合物体系中各组分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡总压强或总体积或总物质的量一定不一定平衡(续表)举例反应mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)压强mnpq 时，总压强一定(其他条件不变)平衡mnpq 时，总压强一定(其他条件不变)不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量的变化，在其他条件不变的条件下，体系温度一定时平衡颜色当体系的颜色(反应物或生成物均有颜色)不再变化时平衡(续表)举例反应mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)混合气体的平均相对分子质量 Mr平均相对分子质量一定时，只有当mnpq 时平衡平均相对分子质量一定，但 mnpq 时不一定平衡体系的密度反应物、生成物全为气体，定容时，密度一定不一定平衡mnpq，恒温恒压，气体密度一定时平衡(续表)例2在 1100 ，一定容积的密闭容器中发生反应：X(s)Y(g)Q(s)P(g) Ha kJmol1(a0)，该温度下 K0.203，下列有关该反应的说法正确的是()。A若生成 1 mol P(g)，则放出的热量等于 a kJB若容器内压强不随时间变化，则可以判断该反应已达到化学平衡状态C若升高温度，正反应速率加快，逆反应速率减慢，化学平衡正向移动解析：生成 1 mol P 需吸收 a kJ 的热量，A 项错误；该反应是等体积反应，压强始终不变，B 项错误；升高温度，正逆反应速率均增大，平衡正向移动，C 项错误；将c(Y)代入K 值计算，Kc(P)c(Y)0.203，D 项正确。答案：D思路指导：化学平衡状态的根本标志是：v(正)v(逆)，各组分百分含量不变。气体的颜色、密度、压强、平均相对分子质量的变化往往也与浓度变化有关。试题往往连同反应速率、平衡移动方向等知识综合考查，判断时切勿急于求成。例3298 K 时，在 2 L 固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO2(g)N2O4(g)Ha kJ mol1(a0)。N2O4 的物质的量浓度随时间变化曲线如下图。达平衡时， N2O4 的浓度为 NO2 的 2 倍，回答下列问题：A混合气体的密度保持不变B混合气体的颜色不再变化C气压恒定时(3)若反应在 298 K 进行，某时刻测得 n(NO2)0.6 mol，n(N2O4)1.2 mol，则此时 v 正_v 逆(填“”“”或“”)。(2)A 项由于反应是在恒容的密闭容器内进行的，所以在任何时刻都存在混合气体的密度保持不变，一般不能判断反应达到平衡状态； B 项由于容器的容积不变，若混合气体的颜色不再变化，说明物质的浓度不变，反应达到平衡状态； C 项该反应为气体体积减小的反应，若未达到平衡状态，则气体的压强就会发生变化，因此气压恒定时，则反应处于平衡状态。故选项 A 符合题意。(3)若反应在 298 K 进行，某时刻测得 n(NO2)0.6 mol，n(N2O4)1.2 mol，则由于物质的浓度不变，但是该反应的正反应是放热反应，根据平衡移动原理：升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即平衡逆向移动，所以v 正v 逆。答案：(1)6.67 (2)A (3)”“”“”或“”)。当反应()处于图中 a 点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达到平衡后反应()可能处于图中的_点( 填 “b”“c” 或 “d”) ， 该贮氢合金可通过_ 或_的方式释放氢气。答案：(1)2yx30 c加热减压T/70080085010001200K0.60.91.01.72.6例7在体积为 1 L 的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，化学平衡常数K与温度T的关系如下表：回答下列问题：(1)升高温度，化学平衡向_(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_。Ac(CO2)c(CO)C容器中的压强不变BK 不变Dv 正(H2)v 正(CO2)Ec(H2)保持不变(3)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，此时的温度为_；在此温度下，若该容器中含有 1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 mol H2O，则此时反应所处的状态为_(填“向正反应方向进行中”“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。答案：(1)正反应 (2)E (3)850 向正反应方向进行中考点三化学平衡移动【知识梳理】1概念：达到平衡状态的反应在条件改变后，平衡状态被破坏的过程。2过程。3平衡移动方向与反应速率的关系。(1)v 正_v 逆，平衡向正反应方向移动。(2)v 正_v 逆，平衡不移动。(3)v 正_v 逆，平衡向逆反应方向移动。4影响化学平衡的因素。(1)外界条件。在一定条件下：aA(g)bB(g)mC(g) H，达到了平衡状态，若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：条件的改变(其他条件不变)化学平衡的移动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减小反应物浓度或增大生成物浓度向逆反应方向移动压强(对有气体存在的反应)abm增大压强向气体总体积减小的方向移动减小压强向气体总体积增大的方向移动abm改变压强平衡不移动温度升高温度向吸热方向移动降低温度向放热方向移动催化剂使用催化剂平衡不移动(2)勒夏特列原理。也叫化学平衡移动原理：如果改变影响平衡的条件之一(如_)，平衡将向着能够_这种改变的方向移动。简单讲，改变条件，平衡移动方向是能削弱这种改变的方向。勒夏特列原理也适用于溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。温度、压强以及浓度减弱【考点集训】例8甲醇是一种优质的液体燃料，目前工业上 CO 和 CO2均可用于合成甲醇。在容积为2 L的密闭容器中进行反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H0。)。若要提高甲醇的产率，可采取的措施有(A缩小容器体积B减小压强C升高温度D使用合适的催化剂思路指导：跟反应物的转化率类似，能使反应平衡正向移动的措施，往往能使生成物的产率增大。答案：A例9已知可逆反应 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0，反应达到平衡状态后，欲提高 CO 的转化率，可以采取的措施为()。A增大压强C增大 CO 的浓度B升高温度D分离出 CO2解析：增大压强对等体积反应的平衡移动无影响，A项错误；升温使放热反应逆向移动，B项错误；增大CO 浓度虽然使平衡正向移动，但转化率变小，C项错误；分离CO2，使平衡正向移动，CO 转化率增大，D 项正确。答案：D易错警示在 A(g)B(g)C(g)D(g)反应中，增大某反应物(如A)的浓度，虽然平衡正向移动，但其转化率往往变小，而B的转化率增大。例10(2015 年四川卷)一定量的 CO2 与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)CO2(g)2CO(g)，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：已知气体分压(p分)气体总压(p总)体积分数，下列说法正确的是()。A550 时，若充入惰性气体，v 正，v 逆均减小，平衡不移动B650 时，反应达平衡后 CO2 的转化率为 25.0%CT 时，若充入等体积的 CO2 和 CO，平衡向逆反应方向移动D925 时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp24.0p总答案：B归纳总结例11不同温度下，向装有足量 I2O5 固体的 2 L 恒容密闭容器中通入2 mol CO，测得CO2 的体积分数(CO2)随时间t变化曲线如下图。请回答：(1)从反应开始至 a 点时的反应速率为 v(CO)_，b点时化学平衡常数 Kb_。(2)d 点时，温度不变，若将容器体积压缩至原来的一半，请在图中补充画出 CO2 体积分数的变化曲线。(3)下列说法正确的是_(填字母序号)。A容器内气体密度不变，表明反应达到平衡状态B两种温度下，c 点时体系中混合气体的平均相对分子质量相等C增加 I2O5 的投料量有利于提高 CO 的转化率Db 点和 d 点的化学平衡常数：KbKd1024 或 45答案：(1)0.6 molL1min1(2)如下图所示。(3)AB规律方法化学平衡常数的应用1判断、比较可逆反应进行程度的大小。K 值越大，正反应进行的程度越大；反之则越小。2判断可逆反应是否达到化学平衡状态。对于可逆反应：aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：3利用 K 可判断反应的热效应。(1)若升高温度，K 值增大，则正反应为吸热反应；(2)若升高温度，K 值减小，则正反应为放热反应。典例1美国 Bay 等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气，其生产流程如下图：解析：(1)在830 时，K1，故利用 K 可求出平衡时CO转化了0.5 mol，即CO 的转化率为50%。(2)将表中数据带入K的表达式，只有B 组数据Q1(830 ，K1)，故起始时反应正向进行的只有 B 组。应用1T 时，在容积为 0.5 L 的密闭容器中发生如下反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(s) H”“0。若该反应的平衡常数K1，向某恒容容器中加入1 mol I2 (g)和足量 TaS2(s)，I2 (g)的平衡转化率为_。答案：66.7%温度/400500800平衡常数 K9.9491.读取图表信息，计算平衡常数 K 或转化率。典例3通过研究不同温度下平衡常数可以解决某些实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进行反应时，会发生如下反应：CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)，该反应平衡常数随温度的变化如下表所示。(1) 则该反应的正反应方向是_ 反应( 填“吸热”或“放热”)。(2)在 500 时，若设起始时 CO 和 H2O 的起始浓度均为0.020 molL1，则 CO 的平衡转化率为_。答案：放热75%应用3甲醇可作为燃料电池的原料。以 CH4 和 H2O为原料，通过下列反应来制备甲醇。CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g) H206.0 kJ mol1。将 1.0 mol CH4 和 2.0 mol H2O(g)通入容积为 100 L 的反应室中，在一定条件下发生反应，测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如下图。(1)假设 100 时达到平衡所需的时间为 5 min，则用 H2 表示该反应从开始到达到平衡时的反应速率为_。(2)100 时反应的平衡常数为_。答案：(1)0.003 molL1min1(2)2.25104.体积分数与转化率的互相换算。典例4将燃煤废气中的 CO2 转化为甲醚的反应原理为：2CO2(g)6H2(g)CH3OCH3(g)3H2O(g)解析：与(1)的典例类似的解题思路，设CO2 的浓度变化为x，将CO2和H2的起始浓度代入建立三段式，CH3OCH3的体积分数等价于CH3OCH3的平衡浓度与各组分平衡浓度总和的比值，解出x。然后利用转化率的定义可得答案。应用4(2015 年河南郑州质检)压缩天然气(CNG)汽车的优点之一是利用催化技术能够将NOx转变成无毒的CO2 和N2。已知：CH4(g)2NO2(g)N2(g)CO2(g)2H2O(g)。 400 K时，将投料比为 1 的 NO2 和 CH4 的混合气体共 4 mol，充入一装有催化剂的容器中，充分反应达到平衡，此时 NO2 的平衡转化率为 60%，求平衡时 NO2 的体积分数(结果保留三位有效数字)。