第第2讲化学平衡状态及其移动讲化学平衡状态及其移动【2019备考】备考】最最新新考考纲纲：1.了了解解化化学学反反应的的可可逆逆性性。2.了了解解化化学学平平衡衡建建立立的的过程程，掌掌握握化化学学平平衡衡的的概概念念。3.理理解解外外界界条条件件(浓度度、温温度度、压强强、催催化化剂等等)对化化学学平平衡衡的的影影响响，认识并并能能用用相相关关理理论解解释其其一一般般规律律。4.了了解解化化学学平平衡衡的的调控控在在生生活活、生生产和和科科学学研研究究领域中的重要作用。域中的重要作用。考点一可逆反考点一可逆反应与化学平衡状与化学平衡状态(频数：频数：难度：难度：)相等相等不不变(2)建立建立过程程在一定条件下，把某一可逆反在一定条件下，把某一可逆反应的反的反应物加入固定容物加入固定容积的密的密闭容器中。反容器中。反应过程如下：程如下：以上以上过程可用下程可用下图表示：表示：(3)平衡特点平衡特点可逆可逆v(正正)v(逆逆)浓度或百分含量度或百分含量答案答案(1)(2)(3)(4)答案答案B答案答案(3)探探源源：本本考考题题源源于于教教材材RJ选选修修4 P26“化化学学平平衡衡状状态态”，对对化化学学平平衡衡状状态态的的特特征征及及其判断依据进行了考查。其判断依据进行了考查。解解析析A项项，可可逆逆反反应应则则反反应应物物不不可可能能完完全全转转化化为为生生成成物物；B项项，达达平平衡衡时时，v(正正)、v(逆逆)相相等等但但不不为为零零；C项项，从从正正向向开开始始的的反反应应，正正反反应应速速率率随随反反应应物物浓浓度度降降低低而而减减小小，逆逆反反应应速速率率随随生生成成物物浓浓度度升升高高而而增增大大，达达平平衡衡时时，v(正正)v(逆逆)；D项项，工工业业生生产产上上既既要要提提高高原原料料的的转转化化率率，又又要要提提高高生生产产效效率率，应应同同时时考考虑虑反反应应的的限限度度和和化化学学反反应速率两方面的问题。应速率两方面的问题。答案答案B2.在在密密闭容容器器中中进行行反反应：X2(g)Y2(g) 2Z(g)，已已知知X2、Y2、Z的的起起始始浓度度分分别为0.1 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1，在在一一定定条条件件下下，当当反反应达达到到平平衡衡时，各各物物质的的浓度可能是度可能是()A.Z为0.3 molL1B.Y2为0.4 molL1C.X2为0.2 molL1D.Z为0.4 molL1解解析析若若X2完完全全转转化化为为Z，则则X2、Y2、Z的的浓浓度度分分别别是是0 molL1、0.2 molL1、0.4 molL1；若若Z完完全全转转化化为为X2、Y2，则则X2、Y2、Z的的浓浓度度分分别别是是0.2 molL1、0.4 molL1、0 molL1；反反应应为为可可逆逆反反应应，反反应应物物不不能能完完全全转转化化，所所以以，0c(X2)0.2 molL1，0.2 molL1c(Y2)0.4 molL1，0c(Z)0.4 molL1。答案答案A【练后归纳】【练后归纳】极端假设法确定各物质浓度范围极端假设法确定各物质浓度范围上上述述题题目目2可可根根据据极极端端假假设设法法判判断断，假假设设反反应应正正向向或或逆逆向向进进行行到到底底，求求出出各各物物质质浓浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。平衡体系中各物质的浓度范围为平衡体系中各物质的浓度范围为X2(0，0.2)，Y2(0.2，0.4)，Z(0，0.4)。解解析析生生成成CO的的物物质质的的量量等等于于生生成成CO2的的物物质质的的量量，但但是是时时间间不不一一定定相相等等，故故CO正正、逆逆反反应应速速率率不不一一定定相相等等，A项项错错误误；气气体体总总质质量量由由小小到到大大，当当保保持持不不变变时时达达到到平平衡衡，B项项正正确确；气气体体总总物物质质的的量量始始终终不不变变，故故气气体体压压强强始始终终不不变变，C项项错错误误；氧氧化铜为固态，其浓度始终不变，化铜为固态，其浓度始终不变，D项错误。项错误。答案答案B4.(2018湖湖北北宜宜昌昌模模拟拟)苯苯乙乙烯是是现代代石石油油化化工工产品品中中最最重重要要的的单体体之之一一。在在工工业上上，苯乙苯乙烯可由乙苯和可由乙苯和CO2催化脱催化脱氢制得：制得：在在温温度度为T1时，此此反反应的的平平衡衡常常数数K0.5。在在2 L密密闭容容器器中中加加入入乙乙苯苯(g)与与CO2，反反应到某到某时刻刻测得混合物中各得混合物中各组分的物分的物质的量均的量均为1.0 mol，请回答下列回答下列问题：(1)该时刻的化学反刻的化学反应_(填填“已达到已达到”或或“未达到未达到”)平衡状平衡状态。(2)下列能下列能说明乙苯与明乙苯与CO2在在该条件下反条件下反应已达到平衡状已达到平衡状态的是的是_(填字母填字母)。a.v正正(CO2)v逆逆(CO2)b.c(CO2)c(CO)0.5 mol/Lc.混合气体的密度不混合气体的密度不变d.CO2的体的体积分数保持不分数保持不变(3)若若将将反反应改改为恒恒压绝热条条件件下下进行行，达达到到平平衡衡状状态时，则乙乙苯苯的的物物质的的量量浓度度_(填字母填字母)。a.大于大于0.5 mol/Lb.小于小于0.5 mol/Lc.等于等于0.5 mol/Ld.无法确定无法确定答案答案(1)已达到已达到(2)ad(3)d【方法总结】【方法总结】判断化学平衡状态的两方法和两标志判断化学平衡状态的两方法和两标志1.两方法两方法逆向相等、变量不变逆向相等、变量不变(1)“逆逆向向相相等等”：反反应应速速率率必必须须一一个个是是正正反反应应的的速速率率，一一个个是是逆逆反反应应的的速速率率，且且经经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。(2)“变变量量不不变变”：如如果果一一个个量量是是随随反反应应进进行行而而改改变变的的，当当不不变变时时为为平平衡衡状状态态；一一个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。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。2.两标志两标志本质标志、等价标志本质标志、等价标志考点二化学平衡移考点二化学平衡移动与等效平衡与等效平衡(频数：频数：难度：难度：)1.化学平衡的移动化学平衡的移动平平衡衡移移动就就是是由由一一个个“平平衡衡状状态不不平平衡衡状状态新新平平衡衡状状态”的的过程程。一一定定条条件件下下的平衡体系，条件改的平衡体系，条件改变后，平衡可能后，平衡可能发生移生移动，如下所示：，如下所示：2.化学平衡移动与化学反应速率的关系化学平衡移动与化学反应速率的关系v正正v逆逆，平衡向，平衡向_移移动；v正正v逆逆，反，反应达到平衡状达到平衡状态， _平衡移平衡移动 ；v正正甲丙甲丙B.甲甲乙乙丙丙丁丁C.乙甲乙甲丁丙丁丙D.丁丁丙丙乙乙甲甲解析解析四种情况的反应物起始量可折合成下表情况四种情况的反应物起始量可折合成下表情况所以乙和丁相当于提高了反应物所以乙和丁相当于提高了反应物(CO2)的初始量，平衡向正反应方向移动，的初始量，平衡向正反应方向移动，n(CO)相对于甲和丙提高，故有乙丁相对于甲和丙提高，故有乙丁甲丙。甲丙。答案答案A解解析析两两平平衡衡的的温温度度相相同同，故故平平衡衡常常数数KK，两两容容器器中中的的反反应应物物都都可可以以转转化化为为1 mol N2和和3 mol H2，故故两两个个平平衡衡是是等等效效平平衡衡，且且两两平平衡衡中中H2的的百百分分含含量量相相同同，但但反反应应是是可可逆逆反反应应不不能能进进行行彻彻底底，平平衡衡中中已已经经有有一一部部分分NH3，反反应应放放出出的的热热量量：QQ，且都小于，且都小于92.3 kJ，N2的转化率：平衡的转化率：平衡平衡平衡。答案答案B试题分析分析两个反两个反应在在热力学上力学上趋势均很大，其原因是均很大，其原因是_；有利于提高丙有利于提高丙烯腈平衡平衡产率的反率的反应条件是条件是_；提高丙提高丙烯腈反反应选择性的关性的关键因素是因素是_。(2)图(a)为丙丙烯腈产率率与与反反应温温度度的的关关系系曲曲线，最最高高产率率对应的的温温度度为460 ，低低于于460 时，丙丙烯腈的的产率率_(填填“是是”或或“不不是是”)对应温温度度下下的的平平衡衡产率率，判判断理由是断理由是_；高于高于460 时，丙，丙烯腈产率降低的可能原因是率降低的可能原因是_(双双选，填，填标号号)。A.催化催化剂活性降低活性降低B.平衡常数平衡常数变大大C.副反副反应增多增多D.反反应活化能增大活化能增大考考查查意意图图：本本题题以以“丙丙烯烯氨氨氧氧化化法法”生生产产一一种种重重要要的的有有机机化化工工原原料料丙丙烯烯腈腈为为背背景景，综综合合考考查查了了化化学学反反应应方方向向的的判判断断、反反应应条条件件的的控控制制、影影响响化化学学平平衡衡的的因因素素、平平衡衡常常数数K与与温温度度T的的关关系系、活活化化能能与与温温度度的的关关系系、简简单单物物质质的的量量的的计计算算等等知知识识点点。题题目目应应用用物物质质的的性性质质、反反应应原原理理和和规规律律，从从“物物质质变变化化是是有有条条件件的的”角角度度来来分分析析化化学学反反应应条条件件的的控控制制以以及及物物质质之之间间的的转转化化；通通过过对对图图像像的的观观察察，从从“模模型型”、“分分类类与与比比较较”、“定定性性与与定定量量”、“化化学学与与社社会会和和谐谐发发展展”的的角角度度考考查查考考生生结结合合已已有有知知识识进进行行图图文文转转换换、加加工工信信息息和和正正确确表表达达思思维维历历程程及及结结论论的的能能力力。试试题题以以实实际际生生产产为为背背景景，体体现现了了新新课课程程标标准准化化学学与与生生产产、生生活活密密切切联联系系的的要要求求，体体现现了了化化学学的的学学科科价价值值和和社社会会价价值值，考考查查了了“绿绿色色应应用用”的的化化学学核核心心素素养养。试试题题以以多多种种方方式式呈呈现现信信息息，有有利利于于不不同同思思维维习习惯惯的的考考生生快快速速摄摄取取关关键键信信息息；试试题题设设问问灵灵活活，有有利利于于考考生生多多元元化化思思维维的的发发挥挥。题题目目要要求求考考生生具具有有思思维维的的深深刻刻性性、敏敏捷捷性性、批批判判性性和和独独创创性性，具具有有接接受受、吸吸收收和和整整合合化化学学信信息息的的能能力力以及分析和解答以及分析和解答(解决解决)化学问题的能力。本题抽样统计难度为化学问题的能力。本题抽样统计难度为0.34。解解题题思思路路：化化学学反反应应的的方方向向的的判判断断也也就就是是化化学学反反应应能能否否自自发发进进行行的的问问题题，可可以以通通过过焓焓判判据据做做出出判判断断。因因为为两两个个反反应应均均为为放放热热量量大大的的反反应应，故故两两个个反反应应在在热热力力学学上上趋趋势势均均很很大大。因因为为该该反反应应为为气气体体体体积积增增大大的的放放热热反反应应，所所以以降降低低温温度度、降降低低压压强强有有利利于于提提高高丙丙烯烯腈腈的的平平衡衡产产率率，由由图图(a)可可知知，提提高高丙丙烯烯腈腈反反应应选选择择性性的的关关键键因因素素是是催催化化剂剂；由由于于反反应应的的H0，升升高高温温度度，K减减小小，而而图图(a)中中的的产产率率增增大大，因因此此图图(a)中中低低于于460 的的产产率率，不不是是对对应应温温度度下下的的平平衡衡产产率率；温温度度升升高高，K减减少少，活活化化能能不不变变，故故高高于于460 时时，丙丙烯烯腈腈的的产产率率降降低低可可能能是是催催化化剂剂的的活活性性降降低低和和副副反反应应增增多多造造成成的的；根根据据图图像像(b)可可知知，当当n(氨氨)/n(丙丙烯烯)约约为为1时时，该该比比例例下下丙丙烯烯腈腈产产率率最最高高，而而副副产产物物丙丙烯烯醛醛产产率率最最低低；根据化学反应根据化学反应C3H6(g)NH3(g)3/2O2(g)=C3H3N(g)3H2O(g)，氨气、氧气、，氨气、氧气、丙丙烯烯按按11.51的的体体积积比比加加入入反反应应达达到到最最佳佳状状态态，而而空空气气中中氧氧气气约约占占20%，所所以以进进料料氨氨、空空气气、丙丙烯烯的的理理论论体体积积约约为为17.51。教教学学中中一一定定建建构构解解题题模模型型，积积累累解解题题方方法法，用用化化工工生生产产的的实实际际问问题题设设计计问问题题线线索索，进进而而组组织织教教学学。学学生生对对“热热力力学学”这这一一概概念念未必都能理解。未必都能理解。正确答案：正确答案：(1) 两个反两个反应均均为放放热量大的反量大的反应降低温度、降低降低温度、降低压强强催化催化剂(2)不是不是 该反反应为放放热反反应，平衡，平衡产率率应随温度升高而降低随温度升高而降低AC(3)1该比例下丙比例下丙烯腈产率最高，而副率最高，而副产物丙物丙烯醛产率最低率最低17.51真题演练真题演练解解析析根根据据该该反反应应的的特特点点结结合合平平衡衡移移动动原原理理逐逐项项分分析析。A项项该该反反应应为为反反应应前前后后气气体体物物质质的的量量不不变变的的反反应应，平平衡衡不不受受压压强强影影响响，减减小小容容器器体体积积，平平衡衡不不移移动动；B项项催催化化剂剂不不能能使使平平衡衡移移动动，不不改改变变产产物物的的产产率率；C项项增增大大c(X)，平平衡衡正正向向移移动动，Y的的转转化化率率增增大大，X本本身身的的转转化化率率反反而而减减小小；D项项该该反反应应的的正正反反应应是是放放热热反反应应，降降低低温温度度，平衡正向移动，平衡正向移动，Y的转化率增大。的转化率增大。答案答案D答案答案C图(a)是是反反应平平衡衡转化化率率与与反反应温温度度及及压强强的的关关系系图，x_0.1(填填“大大于于”或或“小于小于”)；欲使丁；欲使丁烯的平衡的平衡产率提高，率提高，应采取的措施是采取的措施是_(填填标号号)。A.升高温度升高温度B.降低温度降低温度C.增大增大压强强D.降低降低压强强(2)丁丁烷和和氢气气的的混混合合气气体体以以一一定定流流速速通通过填填充充有有催催化化剂的的反反应器器(氢气气的的作作用用是是活活化化催催化化剂)，出出口口气气中中含含有有丁丁烯、丁丁烷、氢气气等等。图(b)为丁丁烯产率率与与进料料气气中中n(氢气气)/n(丁丁烷)的的关关系系。图中中曲曲线呈呈现先先升升高高后后降降低低的的变化化趋势，其其降降低低的的原原因因是是_。(3)图(c)为反反应产率率和和反反应温温度度的的关关系系曲曲线，副副产物物主主要要是是高高温温裂裂解解生生成成的的短短碳碳链烃类化合物。丁化合物。丁烯产率在率在590 之前随温度升高而增大的原因可能是之前随温度升高而增大的原因可能是_、_；590 之后，丁之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是率快速降低的主要原因可能是_。解解析析(1)由由a图图可可以以看看出出，温温度度相相同同时时，由由0.1 MPa变变化化到到x MPa，丁丁烷烷的的转转化化率率增增大大，即即平平衡衡正正向向移移动动，所所以以x的的压压强强更更小小，x0.1。由由于于反反应应为为吸吸热热反反应应，所所以以温温度度升升高高时时，平平衡衡正正向向移移动动，丁丁烯烯的的平平衡衡产产率率增增大大，因因此此A正正确确、B错错误误。反反应应正正向向进进行行时时体体积积增增大大，加加压压时时平平衡衡逆逆向向移移动动，丁丁烯烯的的平平衡衡产产率率减减小小，因因此此C错错误误，D正正确确。(2)反反应应初初期期，H2可可以以活活化化催催化化剂剂，进进料料气气中中n(氢氢气气)/n(丁丁烷烷)较较小小，丁丁烷烷浓浓度度大大，反反应应向向正正反反应应方方向向进进行行的的程程度度大大，丁丁烯烯转转化化率率升升高高；然然后后进进料料气气中中n(氢氢气气)/n(丁丁烷烷)增增大大，原原料料中中过过量量的的H2会会使使反反应应平平衡衡逆逆向向移移动动，所所以以丁丁烯烯产产率率下下降降。(3)590 之之前前，温温度度升升高高时时反反应应速速率率加加快快，生生成成的的丁丁烯烯会会更更多多，同同时时由由于于反反应应是是吸吸热热反反应应，升升高高温温度度平平衡衡正正向向移移动动，平平衡衡体体系系中中会会含含有有更更多多的的丁丁烯烯。而而温温度度超超过过590 时时，由由于于丁丁烷烷高高温会裂解生成短链烃类，所以参加反应温会裂解生成短链烃类，所以参加反应的丁烷也就相应减少。的丁烷也就相应减少。答案答案(1)小于小于AD(2)原料中过量原料中过量H2会使反应会使反应平衡逆向移动，所以丁烯产率下降平衡逆向移动，所以丁烯产率下降(3)590 前升高温度，反应前升高温度，反应平衡正向移动升高温度时，反应速率加快，单位时平衡正向移动升高温度时，反应速率加快，单位时间产生丁烯更多温度高于间产生丁烯更多温度高于590 时有更多的时有更多的C4H10裂解导致产率降低裂解导致产率降低热热点点说说明明：化化学学平平衡衡在在化化工工生生产产中中有有非非常常重重要要的的应应用用，尤尤其其是是控控制制合合适适的的反反应应条条件件使使平平衡衡向向着着理理想想的的方方向向移移动动，近近几几年年来来涉涉及及面面非非常常广广，如如2017全全国国卷卷T27、2016全全国国卷卷T27、2016四四川川卷卷T11、2016海海南南卷卷T16、2016天天津津卷卷T10、2015全全国国卷卷T27、2015浙浙江江卷卷T28、2015北北京京卷卷T26、2014天天津津卷卷T10、2014全全国国卷卷T28等等均对化学反应速率、化学平衡理论进行了考查。均对化学反应速率、化学平衡理论进行了考查。1.总体原则总体原则(1)化工生化工生产适宜条件适宜条件选择的一般原的一般原则条件条件原则原则从化学反从化学反应速率分析速率分析既不能既不能过快，又不能太慢快，又不能太慢从化学平衡移从化学平衡移动分析分析既要注意外界条件既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性意二者影响的矛盾性从原料的利用率分析从原料的利用率分析增加易得廉价原料，提高增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而得高价原料的利用率，从而降低生降低生产成本成本从从实际生生产能力分析能力分析如如设备承受高温、高承受高温、高压能力等能力等从催化从催化剂的使用活性分析的使用活性分析注意催化注意催化剂的活性的活性对温度的限制温度的限制(2)平衡平衡类问题需考需考虑的几个方面的几个方面原料的来源、除原料的来源、除杂，尤其考，尤其考虑杂质对平衡的影响。平衡的影响。原料的循原料的循环利用。利用。产物的物的污染染处理。理。产物的酸碱性物的酸碱性对反反应的影响。的影响。气体气体产物的物的压强强对平衡造成的影响。平衡造成的影响。改改变外界条件外界条件对多平衡体系的影响。多平衡体系的影响。(3)反反应条件的条件的选择反应反应条件条件对化学反化学反应速率的速率的影响影响对平衡混合物中平衡混合物中氨含量的影响氨含量的影响合成氨条件的合成氨条件的选择增大增大压强压强增大反增大反应速率速率平衡正向移平衡正向移动，提，提高平衡混合物中氨高平衡混合物中氨的含量的含量压强强增大，有利于氨的合成，但需要增大，有利于氨的合成，但需要动力大，力大，对材料、材料、设备的要求高。故的要求高。故采用采用1030 MPa的高的高压(4)原料气的充分利用原料气的充分利用合合成成氨氨反反应的的转化化率率较低低，从从原原料料充充分分利利用用的的角角度度分分析析，工工业生生产中中可可采采用用循循环操操作的方法可提高原料的利用率。作的方法可提高原料的利用率。升高升高温度温度增大反增大反应速率速率平衡逆向移平衡逆向移动，降低平衡混合降低平衡混合物中氨的含量物中氨的含量温度要适宜，既要保温度要适宜，既要保证反反应有有较快的速率，快的速率，又要使反又要使反应物的物的转化率不能太低。故采用化率不能太低。故采用400500 左右的温度，并且在左右的温度，并且在该温度下催化温度下催化剂的活性最大的活性最大使用使用催化剂催化剂增大反增大反应速率速率没有影响没有影响工工业上一般上一般选用用铁触媒作催化触媒作催化剂物质制备适宜条件的选择物质制备适宜条件的选择模型解模型解题解解析析这这是是一一个个放放热热的的熵熵减减反反应应，只只有有当当HTS0时时，该该反反应应才才能能自自发发进进行行，A错错误误；加加入入过过量量的的B，可可以以提提高高A的的转转化化率率，B正正确确；升升高高温温度度，平平衡衡逆逆向向移移动动，反反应应物物的的转转化化率率降降低低，C错错误误；使使用用催催化化剂剂只只能能改改变变反反应应速速率率，不不能能使使平平衡衡发发生生移移动动，不能提高反应物的转化率，不能提高反应物的转化率，D错误。错误。答案答案B解解析析第第一一步步产产生生的的H2使使第第二二步步的的平平衡衡逆逆移移，故故应应先先进进行行分分离离；第第二二步步反反应应为为放放热热反反应应，温温度度过过低低，反反应应速速率率太太小小而而影影响响产产量量，温温度度过过高高则则对对平平衡衡不不利利，且且要要考考虑虑催催化化剂剂的的活活性性，故故应应选选择择适适当当的的温温度度和和催催化化剂剂，故故正正确确错错；增增大大廉廉价价易易得得的的水水蒸蒸气气浓浓度度可可提提高高转转化化率率，正正确确；压压强强对对第第二二步步反反应应无无影影响响，不不必必采采取取高高压压，错错；增大增大CO浓度并未提高主要原材料浓度并未提高主要原材料C的利用率，的利用率，错。错。答案答案D平衡原理对工农业生产的理论指导平衡原理对工农业生产的理论指导解析解析(1)由题意可知，未提纯的由题意可知，未提纯的TaS2粉末变成纯净粉末变成纯净TaS2晶体，要经过两步转化：晶体，要经过两步转化：TaS22I2=TaI4S2，TaI4S2=TaS22I2，即即反反应应()先先在在温温度度T2端端正正向向进进行行，后后在在温温度度T1端端逆逆向向进进行行，反反应应()的的H大大于于0，因因此此温温度度T1小小于于T2，该该过过程程中中循循环环使使用用的的物物质质是是I2。(2)从从图图像像来来看看，随随着着温温度度的的升升高高，CO的的转转化化率率变变小小，故故H0，综综合合温温度度、压压强强对对CO转转化化率率的的影影响响来来看看，在在题题给给压压强强下下，CO的的转转化化率率已已经经很很大大，不必再增大压强。不必再增大压强。答案答案(1)I2(2)在在1.3104 kPa下，下，CO的的转化率已化率已较高，再增大高，再增大压强强CO转化率提高不大，同化率提高不大，同时生生产成本增加，得不成本增加，得不偿失失