鲁科版高考化学一轮总复习第6章第1节第2课时化学平衡状态化学平衡移动课时学案

这是一份鲁科版高考化学一轮总复习第6章第1节第2课时化学平衡状态化学平衡移动课时学案，共22页。
第2课时　化学平衡状态　化学平衡移动
考试评价解读
1．了解化学反应的可逆性。
2．了解化学平衡建立的过程，掌握化学平衡的概念。
3．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识并能用相关理论解释其一般规律。
4．了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
核心素养达成
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。通过运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。



　　　　　化学平衡状态
[以练带忆]
1．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是(　　)
A．Z为0.3 mol·L－1 B．Y2为0.4 mol·L－1
C．X2为0.2 mol·L－1 D．Z为0.4 mol·L－1
A　解析：若反应向正反应进行到达平衡，X2、Y2的浓度最小，Z的浓度最大，假定完全反应，则：
　　　　　　　　　　X2(g)＋Y2(g)2Z(g)
初始浓度/(mol·L－1): 0.1 0.3 0.2
变化浓度/(mol·L－1): 0.1 0.1 0.2
平衡浓度/(mol·L－1): 0 0.2 0.4
若反应向逆反应进行到达平衡，X2、Y2的浓度最大，Z的浓度最小，假定完全反应，则：
　　　　　　　　　　　X2(g)＋Y2(g)2Z(g)
初始浓度/(mol·L－1)：　 0.1　 0.3 0.2
变化浓度/(mol·L－1): 0.1 0.1 0.2
平衡浓度/(mol·L－1): 0.2 0.4 0
因为是可逆反应，物质不能完全转化，所以平衡时浓度范围为0＜c(X2)＜0.2 mol·L－1,0.2 mol·L－1＜c(Y2)＜0.4mol·L－1，0＜c(Z)＜0.4 mol·L－1，所以A选项正确，B、C、D选项错误。
2．可逆反应N2＋3H22NH3的正、逆反应速率可用各反应物或反应产物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是(　　)
A．3v正(N2)＝v正(H2)
B．v正(N2)＝v逆(NH3)
C．v正(N2)＝3v逆(H2)
D．2v正(H2)＝3v逆(NH3)
D　解析：3v正(N2)＝v正(H2)，都是正反应，故A错误；v正(N2)＝v逆(NH3)，反应速率之比不等于化学方程式中的各物质系数之比，故B错误；v正(N2)＝3v逆(H2)，反应速率之比与化学方程式中各物质系数之比不等，故C错误；2v正(H2)＝3v逆(NH3)，反应速率之比等于化学方程式中的各物质系数之比，故v正＝v逆，故D正确。
3．用Cl2生产某些含氯有机物时会生成副产物HCl，利用下列反应可实现氯的循环利用：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－115.6 kJ·mol－1。恒温恒容的密闭容器中，充入一定量的反应物发生上述反应，能充分说明该反应达到化学平衡状态的是(　　)
A．气体的质量不再改变
B．氯化氢的转化率不再改变
C．断开4 mol H—Cl键的同时生成4 mol H—O键
D．n(HCl)∶n(O2)∶n(Cl2)∶n(H2O)＝4∶1∶2∶2
B　解析：反应物和反应产物均为气体，气体的总质量始终不变，A错误；反应正向进行时，HCl的转化率升高；反应逆向进行时，HCl的转化率降低，当HCl的转化率不再改变时，可以说明可逆反应达到平衡状态，B正确；断开4 mol H—Cl键和生成4 mol H—O键均表示正反应速率，不能据此判断反应是否达到平衡状态，C错误；反应达到平衡状态时，各反应物和反应产物的物质的量保持不变，但各物质的物质的量之比不一定等于对应的系数之比，不能据此判断反应是否达到平衡状态，D错误。
[练后梳理]
1．可逆反应

2．化学平衡状态
(1)概念：
一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。
(2)建立：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

3．判断化学平衡状态的两种方法
(1)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，＝时，反应达到平衡状态。
(2)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温度、压强(化学方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。
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)综合分析
举例
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
状态
混合物体系中各成分的含量
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
各气体的体积或体积分数一定
平衡
总压强、总体积、总物质的量一定
不一定平衡
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
不一定平衡
正、逆反应速率的关系
vA∶vB∶vC∶vD＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆
不一定平衡
在单位时间内生成了n mol B，同时消耗了q mol D
不一定平衡
压强
m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定)
平衡
m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定)
不一定平衡
混合气体的平均相对分子质量(r)
r一定，当m＋n≠p＋q时
平衡
r一定，当m＋n＝p＋q时
不一定平衡
温度
任何化学反应都伴随着能量的变化，在其他条件不变的情况下，体系温度一定
平衡
密度
密度一定
不一定平衡
颜色
含有有色物质的体系颜色不再变化
平衡

化学平衡状态判断需“三关注”
(1)关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器。
(2)关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应。
(3)关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。

化学平衡状态的移动
[以练带忆]
1．在某定容密闭容器中建立下列平衡：3A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，在上述反应中如果加入B的量后体系颜色加深，则有颜色的物质不可能为(　　)
A．A B．B C．C D．D
A　解析：平衡中加入B，平衡右移，C、D浓度增大，A的浓度减小，体系颜色加深，则有色气体不可能为A。加入B时，虽平衡右移，但B的浓度增大，因此有色气体可能为B。
2．COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)　ΔH>0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温　②恒容通入惰性气体　③增加CO浓度　④减压　⑤加催化剂　⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是(　　)
A．①②④ B．①④⑥ C．②③⑤ D．③⑤⑥
B　解析：该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。
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达到新的平衡时，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是(　　)
选项
改变条件
新平衡与原平衡的比较
A
增大压强
N2的浓度一定减小
B
升高温度
N2的转化率减小
C
充入一定量H2
H2的转化率不变，
N2的转化率增大
D
使用适当催化剂
NH3的体积分数增大
B　解析：A项，正反应是气体体积减小的反应，依据勒·夏特列原理可知，增大压强平衡向正反应方向移动，但氮气的浓度仍然比原平衡大，不正确；B项，正反应是放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，氮气的转化率减小，正确；C项，充入一定量的氢气，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，而氢气的转化率减小，不正确；D项，催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态，不正确。
[练后梳理]
1．化学平衡移动的过程

2．化学平衡移动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，不发生平衡移动。
(3)v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动。
3．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如下：
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反应产物浓度
向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大反应产物浓度
向逆反应方向移动
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
减小压强
向气体分子总数增大的方向移动
反应前后气体体积不变
改变压强
平衡不移动
温度
升高温度
向吸热反应方向移动
降低温度
向放热反应方向移动
催化剂
同等程度改变v正、v逆，平衡不移动
(2)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物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
(3)“惰性气体”对化学平衡的影响
①恒温恒容条件
原平衡体系体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。
②恒温恒压条件
原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)

(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。

考点1　化学平衡状态的判定
[抓本质·悟考法]
一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　)

A．①③ B．②④ C．③④ D．①④

【解题关键点】　(1)反应N2O4(g)2NO2(g)为气体物质的量增大的可逆反应。
(2)反应在恒压密闭容器中进行。
(3)四个图像展示了气体密度、ΔH、正反应速率、N2O4转化率的变化趋势。
【易错失分点】　本题易错误判断③中图像，随着反应的进行消耗的N2O4逐渐增多，生成的NO2逐渐增多直到平衡，但正反应速率逐渐减小，直到平衡时不再变化。而且无法确定正反应速率和逆反应速率的关系。
[自主解答]
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D　解析：反应N2O4(g)2NO2(g)在恒压密闭容器中进行，随着反应的进行，气体的物质的量增加，则容器容积增大，由于气体质量不变，则气体密度减小，直到平衡时不再发生变化，①正确。在相同温度下，ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志，②错误。该反应充入1 mol N2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，③错误。随着反应的进行，反应消耗的N2O4增多，因此N2O4转化率增大，平衡时N2O4转化率不再变化，④正确。
[多角度·突破练]
⊳角度1　可逆反应的特征与平衡状态的建立
1．合成氨是工业上的重要反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，下列说法不正确的是(　　)
A．反应达平衡状态后，各物质浓度不变，反应停止
B．反应达平衡状态后，单位时间内生成1 mol N2的同时消耗3 mol H2
C．在上述条件下，N2不可能100%转化为NH3
D．使用催化剂是为了加快反应速率，提高生产效率
A　解析：反应达到平衡状态，是一个动态平衡，正、逆反应速率相等，各物质浓度不变，反应仍在进行，故A错误。
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 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·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00.5 mol·L－1，说明在消耗X，即平衡正向移动，A错误；缩小体积，即增大压强，平衡正向移动，说明正反应方向气体体积减小，故Y必为气体，B错误；平衡正向移动，说明正反应方向气体体积减小，m＋n>2m，即n>m，C正确；平衡正向移动，生成了Z，故Z的体积分数增大，D错误。
2．在一定条件下，向密闭容器中充入30 mL CO和 20 mL 水蒸气，使其反应，当反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)达到平衡时，水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等，则下列叙述错误的是(　　)
A．平衡后CO的体积分数为40%
B．平衡后CO的转化率为25%
C．平衡后水的转化率为50%
D．平衡后混合气体的平均相对分子质量为24
B　解析：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
初始/mL 30 20 0 0
转化/mL x x x x
平衡/mL 30－x 20－x x x
由题意知：20－x＝x，故x＝10，故平衡后总体积为(30－10) mL＋(20－10) mL＋10 mL＋10 mL＝50 mL，CO的体积分数为×100%＝40%，A正确；CO的转化率为×100%≈33.3%，B错误；H2O(g)的转化率为×100%＝50%，C正确；平衡后混合气体的平均相对分子质量不变，仍为＝24，D正确。
3．已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确的是(　　)
①反应产物的体积分数一定增大　②反应产物的产量一定增加　③反应物的转化率一定增大 ④反应物浓度一定降低　⑤逆反应速率一定降低 ⑥使用合适的催化剂
A．② B．①②⑤ C．②③④ D．④⑥
A　解析：①若总物质的量不变，平衡向正反应方向移动，反应产物的体积分数一定增大，若反应产物总物质的量的增大值小于混合物总物质的量的增大值，反应产物的体积分数可能降低，错误；②平衡向正反应方向移动，反应产物的物质的量一定增加，正确；③增大某一反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，其他反应物的转化率增大，自身转化率降低，错误；④如增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，达到平衡时，反应物的浓度比改变条件前大，错误；⑤平衡向正反应方向移动，正反应速率一定大于逆反应速率，但逆反应速率可能比原来的大，如升高温度或增大压强时，错误；⑥加入催化剂，正、逆反应速率同等程度地增大，平衡不移动，错误。
4．对于可逆反应2A(s)＋3B(g)C(g)＋2D(g)　ΔHv(逆)
⑤加入催化剂，B的转化率提高
A．①② B．④ C．③ D．④⑤
B　解析：①A是固体，其量的变化对平衡无影响，错误；②升高温度，v(正)、v(逆)均增大，但v(逆)增大的程度大，平衡向逆反应方向移动，错误；③此反应为反应前后气体分子数不变的反应，故增大压强，平衡不移动，但v(正)、v(逆)都增大，错误；④增大B的浓度，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动，v(正)>v(逆)，正确；⑤催化剂不能使化学平衡发生移动，B的转化率不变，错误。

化学平衡移动中的易错点
(1)化学平衡发生移动的实质是正、逆反应速率不相等。但正、逆反应速率发生变化，平衡不一定移动。例如：使用催化剂，正、逆反应速率均增大，但是增大后的正、逆反应速率仍然相等，所以平衡不发生移动。
(2)不要把v(正)增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有v(正)>v(逆)时，平衡才向正反应方向移动。
(3)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来，当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物的转化率提高；当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他反应物的转化率提高。
⊳角度2　应用“等效平衡”判断平衡移动结果
5．已知H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH＜0。有相同容积的恒容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，在相同温度下分别达到平衡。现欲使甲中HI平衡时的百分含量大于乙中HI平衡时的百分含量，则应采取的措施是(　　)
A．甲、乙提高相同温度
B．甲中加入0.1 mol He，乙中不变
C．甲降低温度，乙增大压强
D．甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2
C　解析：相同温度下，相同容积的恒容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，此时二者建立的平衡是等效的。甲、乙提高相同温度，平衡均逆向移动，HI的平衡浓度均减小，故A错误；甲中加入0.1 mol He，在恒容密闭容器中，平衡不会移动，故B错误；甲降低温度，平衡正向移动，甲中HI的平衡浓度增大，乙增大压强平衡不变，HI平衡时的百分含量不变，故C正确；甲中增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2，结果还是等效的，故D错误。
6．在恒温恒压条件下，向可变的密闭容器中充入3 L A和2 L B发生如下反应3A(g)＋2B(g)xC(g)＋yD(g)，达到平衡时C的体积分数为 m%。若维持温度不变，将0.6 L A、0.4 L B、4 L C、0.8 L D作为初始物质充入密闭容器中，达到平衡时C的体积分数仍为m %。则x、y的值分别为(　　)
A．x＝3、y＝1 B．x＝4、y＝1
C．x＝5、y＝1 D．x＝2、y＝3
C　解析：由题意可知恒温恒压下，向容积可变的密闭容器中，
状态Ⅰ：　　3A(g)＋2B(g)xC(g)＋yD(g)
初始体积/L 3 2
状态Ⅱ：　　3A(g)＋2B(g)xC(g)＋yD(g)
初始体积/L 0.6 0.4 4 0.8
两种状态下到平衡时混合气体中C的体积分数均为m%，则二者为等效平衡状态，利用极限转化为起始量时，A、B的物质的量之比为3∶2，
所以状态Ⅱ：
　　　　　　　3A(g)　　＋　　2B(g)xC(g)＋yD(g)
初始体积/L 0.6＋×4　 0.4＋×0.8
则(0.6＋)∶(0.4＋)＝3∶2，解得x∶y＝5∶1，显然只有C中x＝5、y＝1符合。
7．在相同温度和压强下，对反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表

CO2
H2
CO
H2O
甲
a mol
a mol
0 mol
0 mol
乙
2a mol
a mol
0 mol
0 mol
丙
0 mol
0 mol
a mol
a mol
丁
a mol
0 mol
a mol
a mol
上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是(　　)
A．乙＝丁>甲＝丙
B．甲>乙>丙>丁
C．乙＝甲>丁＝丙
D．丁>丙>乙>甲
A　解析：四种情况均“一边倒”为反应物，进行比较：

CO2
H2
CO
H2O
甲
a mol
a mol
0 mol
0 mol
乙
2a mol
a mol
0 mol
0 mol
丙
a mol
a mol
0 mol
0 mol
丁
2a mol
a mol
0 mol
0 mol
所以乙和丁中相当于增大了反应物(CO2)的初始量，平衡向正反应方向移动，相对于甲和丙中n(CO)增大，故有乙＝丁>甲＝丙。

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。


1．(命题情境：汽车尾气处理与化学平衡问题)汽车尾气系统中的催化转化器，可有效降低尾气中的CO、NO和NO2等向大气的排放。在催化转化器的前半部分发生的反应为2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)。一定条件下，下列说法能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是(　　)
A．正、逆反应速率都等于零
B．CO、NO、CO2、N2的浓度相等
C．CO、NO、CO2、N2在容器中共存
D．CO、NO、CO2、N2的浓度均不再变化
D　解析：在一定条件下，当一个可逆反应的正反应速率与逆反应速率相等时且不等于零，或反应物的浓度与反应产物的浓度不再改变即为平衡状态，故A错误；CO、NO、CO2、N2的浓度相等，并不能说明各物质的浓度不变，不能说明反应达到了平衡状态，故B错误；可逆反应中的反应物和反应产物都会同时存在于一个容器中，CO、NO、CO2、N2在容器中共存不能说明为平衡状态，故C错误；CO、NO、CO2、N2的浓度均不再变化，能够说明反应达到平衡状态，故D正确。
2．氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)＋yH2(g)MHx＋2y(s)　ΔHv(吸氢)
A　解析：MHx(s)＋yH2(g)MHx＋2y(s)　ΔH