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2025版高考化学一轮总复习第7章化学反应速率和化学平衡第24讲化学平衡状态及平衡移动课件
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这是一份2025版高考化学一轮总复习第7章化学反应速率和化学平衡第24讲化学平衡状态及平衡移动课件，共60页。PPT课件主要包含了保持不变，3化学平衡特征，tm时生成物浓度较低，acdg，acdeg，abcdg，abc，bdg，原平衡，新平衡等内容，欢迎下载使用。
考点1 可逆反应与化学平衡状态
(2)特点——“三同一小”①三同：a.相同条件下；b.正逆反应________进行；c.反应物与生成物________存在。②一小：任一组分的转化率都________(填“大于”或“小于”)100%(共存性，既不能完全转化)。(3)表示方法：在化学方程式中用“______”表示。
2．化学平衡状态(1)定义一定条件下的可逆反应中，当正反应的速率与逆反应速率________时，反应物和生成物的浓度均保持________，即体系的组成不随时间而改变的状态。
(2)静态标志：各种“物理量”不变。“变量”不变，平衡出现，始终不变，不能判断。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(反应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。
[微点归纳] (1)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。(2)可逆反应体系中， 反应物不能全部转化为生成物，生成物也不能完全转化为反应物。(3)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立。
(4)化学反应达到平衡状态时正、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)化学反应达到平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等。
(12)对于有气体参加的可逆反应，在恒温恒容密闭容器中进行，压强不变则说明达到平衡状态。( )(13)化学反应的限度就是一个可逆反应达到的平衡状态，可逆反应的转化率不能达到100%。( )[提示] 可逆反应在一定条件下达到平衡状态时，就是该反应的限度，可逆反应不能进行完全，转化率低于100%。
[提示] 该反应为气体物质的量不变的反应，容器内颜色不变即为I2浓度不变，故反应达到平衡状态。
(2)平衡正向移动，反应物的转化率一定增大吗？______________________________________________________________________________________(3)①总压强不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？②混合气体的密度不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？
[提示] ①恒温恒容条件下，对于反应前后气体化学计量数之和相等的反应，总压强不变不能作为判断平衡的标志；恒温恒压条件下，对于一切可逆反应，总压强不变均不能作为判断平衡的标志。②恒温恒容条件下，反应物、生成物都是气体的化学反应，混合气体的密度不变不能作为判断反应达到平衡的标志。恒温恒压条件下，反应物、生成物都是气体的化学反应，若反应前后气体的化学计量数之和相等，则混合气体的密度不变不能作为判断反应达到平衡的标志。
微考点1 可逆反应特点的应用
[解析] 该反应为可逆反应，通入1 ml NO2、2 ml S18O2，反应达到平衡后，SO2、SO3、NO、NO2均含18O，A错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 ml NO2、2 ml S18O2，不可能有1 ml N18O生成，B错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 ml NO2、2 ml S18O2，则NO2、S18O2消耗都小于1 ml，所以S18O2的物质的量不可能为0.8 ml，C正确；该反应为可逆反应，SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，不能说明该反应达到平衡，D错误。
[解析] 2 ml N2和3 ml H2反应，假设反应能够进行到底，则3 ml H2完全反应，生成2 ml NH3，此时NH3的浓度为0.2 ml·L－1，但由于是可逆反应，不能完全反应，所以NH3的浓度不可能达到0.2 ml·L－1。
极值法确定浓度范围的方法
微考点2 化学平衡状态的多维判断
[解析] 该反应为气体分子数缩小的可逆反应，压强为变量，当体系的压强不变时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，A不符合题意；反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化时，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，B不符合题意；该反应中混合气体总质量、容器容积为定值，则混合气体的密度始终不变，不能根据混合气体的密度判断平衡状态，C符合题意；混合气体总质量为定值，混合气体的物质的量为变量，则混合气体的平均相对分子质量为变量，当混合气体的平均相对分子质量不变时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态．D不符合题意。
[解析] 反应物和生成物均为气体，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 ml H—Cl和生成4 ml H—O均表示正反应方向的反应速率，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，各反应物和生成物的物质的量保持不变，但各物质的物质的量之比等于对应的化学计量数之比，不能判断反应是否达到平衡状态，D错误。
1 判断化学平衡状态的依据——“正逆相等，变量不变”
2 不能作为判断化学平衡状态“标志”的几种情况(1)反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。(2)恒温恒容下的气体分子数不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化。(3)全是气体参加的气体分子数不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化。(4)全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
考点2 化学平衡的移动 化学反应进行的方向
知识梳理1．化学平衡的移动在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态后，若反应条件(如温度、浓度、压强等)发生变化，平衡混合物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__________状态向__________状态的变化过程，叫做化学平衡的移动。
2．化学平衡移动的过程
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。
3．化学平衡移动方向与化学反应速率的关系(1)v(正)>v(逆)：平衡向__________方向移动。(2)v(正)＝v(逆)：反应达到平衡状态，__________平衡移动。(3)v(正)
[微点归纳] 浓度对化学平衡的影响：谁增耗谁，谁减补谁。但不能将外加条件削减为0，此规律只适用于气态或溶液中的平衡混合物。对固体、纯液体来说，其浓度是常数，改变它们的量平衡不移动。
5．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________________的方向移动。
[微点归纳] 理解勒夏特列原理的注意问题(1)由“化学平衡”可知，勒夏特列原理的适用对象是可逆过程。适用于任何动态平衡(如溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析。(2)由“减弱”可知，只能减弱改变，而不能消除改变，更不能“扭转”外界条件的影响。
(3)勒夏特列原理可判断“改变影响平衡的一个条件”的平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。
6．化学平衡中的特殊情况(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量对化学平衡没影响。(2)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
7．化学反应进行的方向(1)自发反应在一定条件下，无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。(2)熵和熵变①熵(S)描述体系____________的物理量，熵值越大，体系的混乱度________。
②同一条件下，不同物质的熵值不同；同一物质在不同状态下的熵值不同，一般规律：S(g)______S(l)______S(s)。③熵变(ΔS)：ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。化学反应的ΔS越大，越有利于反应________。
自主小练1．易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)增大反应物的量，平衡一定会正向移动。( )[提示] 若反应物是固体或纯液体，增大反应物的量，对化学平衡无影响。[提示] 混合气体的颜色先变深再逐渐变浅。
(3)升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。( )[提示] 对于吸热反应，升高温度，平衡正向移动。(4)只要v正增大，平衡一定正向移动。( )[提示] 如使用催化剂，v正增大，但平衡不移动。(5)若反应的ΔH<0，ΔS>0，则该反应在任何温度下都能自发进行。( )(6)催化剂改变反应历程，既可以加快反应速率，也可以使平衡移动。( )[提示] 催化剂只能加快反应速率，对化学平衡没有影响。
(7)对于有气体参与或生成的可逆反应，增大压强，化学平衡一定发生移动。( )[提示] 对于反应前后气体物质的量不变的反应，增大压强，平衡不发生移动。
[提示] KCl没有参加离子反应，不影响平衡移动。
(9)向合成氨的恒容密闭体系中加入稀有气体增大压强，平衡正向移动。( )[提示] 若往恒容密闭容器中充入与反应无关的气体，尽管压强增大，但各组分的浓度不变，平衡并不发生移动。
[提示] 因NH4HS是固体，不影响平衡移动。
[提示] 恒压通入惰性气体，体积增大，相当于减压，平衡正向移动，COCl2转化率增大。(12)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，化学平衡一定发生移动。( )
微考点1 影响化学平衡的因素
[解析] 增大压强，平衡正向移动，则有v(正)>v(逆)，由于温度不变，则平衡常数不变，A错误；加入催化剂，v(正)、v(逆)同等程度地增大，平衡不移动，故CH3CH2OH(g)的浓度不变，B错误；恒容下，充入一定量的H2O(g)，增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，C正确；恒容下，充入一定量的CH2===CH2(g)，平衡正向移动，但CH2===CH2(g)的平衡转化率减小，D错误。
[解析] 升高温度，平衡逆向移动，X的转化率变小，A项正确；增大压强，平衡正向移动，但容器的体积减小，X的浓度变大，B项错误；充入一定量Y，X的转化率增大，而Y的转化率减小，C项错误；使用适当的催化剂，只能加快反应速率，不能改变平衡，X的体积分数不变，D项错误。
3 同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
[解析] Z为固体，加入适量Z不影响反应①的平衡移动，而反应②与Z无关，故加入Z也不影响反应②的平衡移动，A正确；通入稀有气体Ar，由于容器体积不变，故气体浓度不发生改变，反应①的平衡不移动，B错误；温度降低，反应①正向进行，反应②逆向进行，但两个反应中反应物的起始浓度未知，故无法判断Q浓度的增减，C正确；通入气体Y，反应①平衡正向移动，Q的浓度增大，导致反应②平衡逆向移动，则N的浓度增大，D正确。
A．若图甲t2时改变的条件是增大压强，则反应的ΔH增大B．图甲t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强C．图乙t1时改变的条件可能是增大了压强D．若图乙t1时改变的条件是增大压强，则混合气体的平均相对分子质量将减小
分析化学平衡移动的一般思路
微考点2 化学平衡原理在工业生产中的应用
[微点拨] 应用勒夏特列原理时，该反应必须是可逆反应，且存在平衡移动，否则勒夏特列原理不适用。如压强改变但平衡未移动时引起的体系颜色变化、加入催化剂引起的速率变化，均不能用勒夏特列原理进行解释。
2．(2022·浙江1月选考，29题节选)工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。请回答：(1)水煤气反应：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131 kJ·ml－1。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________。
水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快化学反应速率
(2)一氧化碳变换反应：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·ml－1。①生产过程中，为了提高变换反应的速率，下列措施中合适的是________(填字母)。A．反应温度愈高愈好B．适当提高反应物压强C．选择合适的催化剂D．通入一定量的氮气
②以固体催化剂M催化变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离，能量－反应历程如图所示。
用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：步骤Ⅰ______________________；步骤Ⅱ________________________。
M＋H2O===MO＋H2
MO＋CO===M＋CO2
[解析] (1)由于水蒸气与煤炭反应吸热，会引起体系温度的下降，从而导致反应速率变慢，不利于反应的进行，通入空气，利用煤炭与O2反应放热从而维持体系温度平衡，维持反应速率。(2)①反应温度过高，会引起催化剂失活，导致反应速率变慢，A错误；适当增大压强，可加快反应速率，B正确；选择合适的催化剂，有利于加快反应速率，C正确；若为恒容条件，通入氮气对反应速率无影响，若为恒压条件，通入氮气后，容器容积变大，反应物浓度减小，反应速率变慢，D错误。
②分子首先被催化剂吸附，根据元素守恒推测第一步产生H2，第二步吸附CO产生CO2，对应反应历程依次为M＋H2O===MO＋H2、MO＋CO===M＋CO2。
【对点训练】 1．(2024·湖北宜昌模拟)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )A．使用催化剂可以提高合成氨的产量B．实验室制取乙酸乙酯时，将乙酸乙酯不断蒸出C．保存FeCl3溶液时，加少量稀盐酸D．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
①第一步产生的混合气直接作为第二步的反应物②第二步生产应采用适当的温度和催化剂 ③第一、二步生产中均充入足量水蒸气 ④第二步应在低温下进行 ⑤第二步生产采用高压 ⑥第二步生产中增大CO的浓度A．①③⑤ B.②④⑥C．②③⑤ D.①④⑤⑥
[解析] 第一步产生的H2使第二步的平衡逆向移动，故应先进行分离，①错误；第二步反应为放热反应，温度过低，反应速率太小而影响H2的日产量，温度过高则平衡逆向移动，且要考虑催化剂的活性，故应选择适当的温度和催化剂，故②正确、④错误；增大廉价易得的水蒸气浓度可提高焦炭的利用率，③正确；压强对第二步反应无影响，不必采取高压，⑤错误；增大CO浓度并未提高主要原材料焦炭的利用率，⑥错误。
微考点3 化学反应进行的方向
1．(2022·浙江1月选考，20)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)===An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质，下列说法正确的是( )A．ΔH和ΔS均大于零B．ΔH和ΔS均小于零C．ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零D．ΔH和ΔS均可能大于零或小于零
[解析] 强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜等；有的吸热，如NaHCO3等，故在水中溶解对应的ΔH可能大于零或小于零。体系越混乱，则熵越大。AB型强电解质固体溶于水，存在熵的变化，固体转化为离子，混乱度增加，但离子在水中存在水合过程，这样会引发水的混乱度的变化，让水分子会更加规则，即水的混乱度下降，故整个溶解过程的熵变ΔS取决于固体转化为离子的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大小关系。若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即ΔS>0，反之，熵减，即ΔS<0。综上所述，D项符合题意。
2．已知在100 kPa、298.15 K时，石灰石发生分解反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋178.3 kJ·ml－1 ΔS＝＋160.4 J·ml－1·K－1，则(1)该反应________(填“能”或“不能”)正向自发进行。(2)若温度能决定反应方向，则该反应正向自发进行的最低温度为___________(保留小数点后一位)。
下列关于该反应的说法中，正确的是( )A．ΔH>0，ΔS>0 B.ΔH>0，ΔS<0C．ΔH<0，ΔS<0 D.ΔH<0，ΔS>0[解析] 根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热，ΔH<0；该反应发生后气体的物质的量减小，ΔS<0。
[解析] 反应是熵减的吸热反应，ΔH>0，ΔS<0，在任何温度下都不能自发进行，A项错误；反应是熵增的放热反应，ΔH<0，ΔS>0，在任何温度下均能自发进行，B项正确；反应是熵增的吸热反应，ΔH>0，ΔS>0，在低温下不能自发进行，C项错误；反应是熵减的放热反应，ΔH<0，ΔS<0，在高温下不能自发进行，D项错误。
判断化学平衡移动方向的“两个”依据1 依据勒夏特列原理判断通过比较改变外界条件，平衡破坏瞬间的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。
2 依据浓度商(Q)与平衡常数(K)的大小判断平衡移动的方向
命 题 分 析近几年高考对化学反应平衡的考查，以工业生产为背景，结合化学反应机理、化学平衡图像或图表考查化学平衡状态的判断、外界条件对化学平衡的影响及与化学反应速率结合的综合应用。
真 题 演 练1．(2023·北京，4,3分)下列事实能用平衡移动原理解释的是( )A．H2O2溶液中加入少量MnO2固体，促进H2O2分解B．密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深C．铁钉放入浓HNO3中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体D．锌片与稀H2SO4反应过程中，加入少量CuSO4固体，促进H2的产生
回答下列问题：(1)合成氨反应在常温下______(填“能”或“不能”)自发进行。(2)______(填“高”或“低”，下同)温有利于提高反应速率，______温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400～500 ℃。针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。
(3)方案二：M-LiH复合催化剂。
下列说法正确的是______(填字母)。a．300 ℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率c．温度越高，复合催化剂活性一定越高
(4)某合成氨速率方程为：v＝kcα(N2)cβ(H2)·cγ(NH3)，根据表中数据，γ＝________。
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为______(填字母)。a．有利于平衡正向移动b．防止催化剂中毒c．提高正反应速率
[解析] (1)合成氨反应，常温下，ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.4 kJ·ml－1－298 K×(－0.2 kJ·K－1·ml－1)＝－32.8 kJ·ml－1<0，故合成氨反应在常温下能自发进行。(2)其他条件不变，升高温度，活化分子百分数增大，反应速率加快；合成氨反应是放热反应，要提高平衡转化率，即使反应平衡正向移动，应降低温度。
(3)300 ℃时，复合催化剂催化时反应速率比单一催化剂催化时大很多，说明复合催化剂比单一催化剂效率更高，a正确；同温同压下，复合催化剂能提高反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高氨的平衡产率，b错误；温度过高，复合催化剂可能会失去活性，催化效率反而降低，c错误。
(4)将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得：①q＝k·mα·nβ·pγ，③10q＝k·mα·nβ·(0.1p)γ，联立可得γ＝－1。合成氨过程中，不断分离出氨，降低体系中c(NH3)，生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，但不会提高正反应速率，a正确，c错误；反应主产物(即氨)不能使催化剂中毒，b错误。
1．化学平衡状态判断的两个根本依据(1)v正＝v逆(实质)。(2)各组分浓度或质量保持不变(现象)。2．化学平衡状态的五个特征逆、等、动、定、变。
3．影响化学平衡移动的三个外界因素(1)浓度；(2)压强；(3)温度。4．掌握一个原理勒夏特列原理(化学平衡移动原理)。
考点1 可逆反应与化学平衡状态
(2)特点——“三同一小”①三同：a.相同条件下；b.正逆反应________进行；c.反应物与生成物________存在。②一小：任一组分的转化率都________(填“大于”或“小于”)100%(共存性，既不能完全转化)。(3)表示方法：在化学方程式中用“______”表示。
2．化学平衡状态(1)定义一定条件下的可逆反应中，当正反应的速率与逆反应速率________时，反应物和生成物的浓度均保持________，即体系的组成不随时间而改变的状态。
(2)静态标志：各种“物理量”不变。“变量”不变，平衡出现，始终不变，不能判断。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(反应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。
[微点归纳] (1)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。(2)可逆反应体系中， 反应物不能全部转化为生成物，生成物也不能完全转化为反应物。(3)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立。
(4)化学反应达到平衡状态时正、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)化学反应达到平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等。
(12)对于有气体参加的可逆反应，在恒温恒容密闭容器中进行，压强不变则说明达到平衡状态。( )(13)化学反应的限度就是一个可逆反应达到的平衡状态，可逆反应的转化率不能达到100%。( )[提示] 可逆反应在一定条件下达到平衡状态时，就是该反应的限度，可逆反应不能进行完全，转化率低于100%。
[提示] 该反应为气体物质的量不变的反应，容器内颜色不变即为I2浓度不变，故反应达到平衡状态。
(2)平衡正向移动，反应物的转化率一定增大吗？______________________________________________________________________________________(3)①总压强不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？②混合气体的密度不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？
[提示] ①恒温恒容条件下，对于反应前后气体化学计量数之和相等的反应，总压强不变不能作为判断平衡的标志；恒温恒压条件下，对于一切可逆反应，总压强不变均不能作为判断平衡的标志。②恒温恒容条件下，反应物、生成物都是气体的化学反应，混合气体的密度不变不能作为判断反应达到平衡的标志。恒温恒压条件下，反应物、生成物都是气体的化学反应，若反应前后气体的化学计量数之和相等，则混合气体的密度不变不能作为判断反应达到平衡的标志。
微考点1 可逆反应特点的应用
[解析] 该反应为可逆反应，通入1 ml NO2、2 ml S18O2，反应达到平衡后，SO2、SO3、NO、NO2均含18O，A错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 ml NO2、2 ml S18O2，不可能有1 ml N18O生成，B错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 ml NO2、2 ml S18O2，则NO2、S18O2消耗都小于1 ml，所以S18O2的物质的量不可能为0.8 ml，C正确；该反应为可逆反应，SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，不能说明该反应达到平衡，D错误。
[解析] 2 ml N2和3 ml H2反应，假设反应能够进行到底，则3 ml H2完全反应，生成2 ml NH3，此时NH3的浓度为0.2 ml·L－1，但由于是可逆反应，不能完全反应，所以NH3的浓度不可能达到0.2 ml·L－1。
极值法确定浓度范围的方法
微考点2 化学平衡状态的多维判断
[解析] 该反应为气体分子数缩小的可逆反应，压强为变量，当体系的压强不变时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，A不符合题意；反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化时，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，B不符合题意；该反应中混合气体总质量、容器容积为定值，则混合气体的密度始终不变，不能根据混合气体的密度判断平衡状态，C符合题意；混合气体总质量为定值，混合气体的物质的量为变量，则混合气体的平均相对分子质量为变量，当混合气体的平均相对分子质量不变时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态．D不符合题意。
[解析] 反应物和生成物均为气体，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 ml H—Cl和生成4 ml H—O均表示正反应方向的反应速率，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，各反应物和生成物的物质的量保持不变，但各物质的物质的量之比等于对应的化学计量数之比，不能判断反应是否达到平衡状态，D错误。
1 判断化学平衡状态的依据——“正逆相等，变量不变”
2 不能作为判断化学平衡状态“标志”的几种情况(1)反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。(2)恒温恒容下的气体分子数不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化。(3)全是气体参加的气体分子数不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化。(4)全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
考点2 化学平衡的移动 化学反应进行的方向
知识梳理1．化学平衡的移动在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态后，若反应条件(如温度、浓度、压强等)发生变化，平衡混合物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__________状态向__________状态的变化过程，叫做化学平衡的移动。
2．化学平衡移动的过程
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。
3．化学平衡移动方向与化学反应速率的关系(1)v(正)>v(逆)：平衡向__________方向移动。(2)v(正)＝v(逆)：反应达到平衡状态，__________平衡移动。(3)v(正)
[微点归纳] 浓度对化学平衡的影响：谁增耗谁，谁减补谁。但不能将外加条件削减为0，此规律只适用于气态或溶液中的平衡混合物。对固体、纯液体来说，其浓度是常数，改变它们的量平衡不移动。
5．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________________的方向移动。
[微点归纳] 理解勒夏特列原理的注意问题(1)由“化学平衡”可知，勒夏特列原理的适用对象是可逆过程。适用于任何动态平衡(如溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析。(2)由“减弱”可知，只能减弱改变，而不能消除改变，更不能“扭转”外界条件的影响。
(3)勒夏特列原理可判断“改变影响平衡的一个条件”的平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。
6．化学平衡中的特殊情况(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量对化学平衡没影响。(2)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
7．化学反应进行的方向(1)自发反应在一定条件下，无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。(2)熵和熵变①熵(S)描述体系____________的物理量，熵值越大，体系的混乱度________。
②同一条件下，不同物质的熵值不同；同一物质在不同状态下的熵值不同，一般规律：S(g)______S(l)______S(s)。③熵变(ΔS)：ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。化学反应的ΔS越大，越有利于反应________。
自主小练1．易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)增大反应物的量，平衡一定会正向移动。( )[提示] 若反应物是固体或纯液体，增大反应物的量，对化学平衡无影响。[提示] 混合气体的颜色先变深再逐渐变浅。
(3)升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。( )[提示] 对于吸热反应，升高温度，平衡正向移动。(4)只要v正增大，平衡一定正向移动。( )[提示] 如使用催化剂，v正增大，但平衡不移动。(5)若反应的ΔH<0，ΔS>0，则该反应在任何温度下都能自发进行。( )(6)催化剂改变反应历程，既可以加快反应速率，也可以使平衡移动。( )[提示] 催化剂只能加快反应速率，对化学平衡没有影响。
(7)对于有气体参与或生成的可逆反应，增大压强，化学平衡一定发生移动。( )[提示] 对于反应前后气体物质的量不变的反应，增大压强，平衡不发生移动。
[提示] KCl没有参加离子反应，不影响平衡移动。
(9)向合成氨的恒容密闭体系中加入稀有气体增大压强，平衡正向移动。( )[提示] 若往恒容密闭容器中充入与反应无关的气体，尽管压强增大，但各组分的浓度不变，平衡并不发生移动。
[提示] 因NH4HS是固体，不影响平衡移动。
[提示] 恒压通入惰性气体，体积增大，相当于减压，平衡正向移动，COCl2转化率增大。(12)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，化学平衡一定发生移动。( )
微考点1 影响化学平衡的因素
[解析] 增大压强，平衡正向移动，则有v(正)>v(逆)，由于温度不变，则平衡常数不变，A错误；加入催化剂，v(正)、v(逆)同等程度地增大，平衡不移动，故CH3CH2OH(g)的浓度不变，B错误；恒容下，充入一定量的H2O(g)，增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，C正确；恒容下，充入一定量的CH2===CH2(g)，平衡正向移动，但CH2===CH2(g)的平衡转化率减小，D错误。
[解析] 升高温度，平衡逆向移动，X的转化率变小，A项正确；增大压强，平衡正向移动，但容器的体积减小，X的浓度变大，B项错误；充入一定量Y，X的转化率增大，而Y的转化率减小，C项错误；使用适当的催化剂，只能加快反应速率，不能改变平衡，X的体积分数不变，D项错误。
3 同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
[解析] Z为固体，加入适量Z不影响反应①的平衡移动，而反应②与Z无关，故加入Z也不影响反应②的平衡移动，A正确；通入稀有气体Ar，由于容器体积不变，故气体浓度不发生改变，反应①的平衡不移动，B错误；温度降低，反应①正向进行，反应②逆向进行，但两个反应中反应物的起始浓度未知，故无法判断Q浓度的增减，C正确；通入气体Y，反应①平衡正向移动，Q的浓度增大，导致反应②平衡逆向移动，则N的浓度增大，D正确。
A．若图甲t2时改变的条件是增大压强，则反应的ΔH增大B．图甲t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强C．图乙t1时改变的条件可能是增大了压强D．若图乙t1时改变的条件是增大压强，则混合气体的平均相对分子质量将减小
分析化学平衡移动的一般思路
微考点2 化学平衡原理在工业生产中的应用
[微点拨] 应用勒夏特列原理时，该反应必须是可逆反应，且存在平衡移动，否则勒夏特列原理不适用。如压强改变但平衡未移动时引起的体系颜色变化、加入催化剂引起的速率变化，均不能用勒夏特列原理进行解释。
2．(2022·浙江1月选考，29题节选)工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。请回答：(1)水煤气反应：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131 kJ·ml－1。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________。
水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快化学反应速率
(2)一氧化碳变换反应：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·ml－1。①生产过程中，为了提高变换反应的速率，下列措施中合适的是________(填字母)。A．反应温度愈高愈好B．适当提高反应物压强C．选择合适的催化剂D．通入一定量的氮气
②以固体催化剂M催化变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离，能量－反应历程如图所示。
用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：步骤Ⅰ______________________；步骤Ⅱ________________________。
M＋H2O===MO＋H2
MO＋CO===M＋CO2
[解析] (1)由于水蒸气与煤炭反应吸热，会引起体系温度的下降，从而导致反应速率变慢，不利于反应的进行，通入空气，利用煤炭与O2反应放热从而维持体系温度平衡，维持反应速率。(2)①反应温度过高，会引起催化剂失活，导致反应速率变慢，A错误；适当增大压强，可加快反应速率，B正确；选择合适的催化剂，有利于加快反应速率，C正确；若为恒容条件，通入氮气对反应速率无影响，若为恒压条件，通入氮气后，容器容积变大，反应物浓度减小，反应速率变慢，D错误。
②分子首先被催化剂吸附，根据元素守恒推测第一步产生H2，第二步吸附CO产生CO2，对应反应历程依次为M＋H2O===MO＋H2、MO＋CO===M＋CO2。
【对点训练】 1．(2024·湖北宜昌模拟)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )A．使用催化剂可以提高合成氨的产量B．实验室制取乙酸乙酯时，将乙酸乙酯不断蒸出C．保存FeCl3溶液时，加少量稀盐酸D．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
①第一步产生的混合气直接作为第二步的反应物②第二步生产应采用适当的温度和催化剂 ③第一、二步生产中均充入足量水蒸气 ④第二步应在低温下进行 ⑤第二步生产采用高压 ⑥第二步生产中增大CO的浓度A．①③⑤ B.②④⑥C．②③⑤ D.①④⑤⑥
[解析] 第一步产生的H2使第二步的平衡逆向移动，故应先进行分离，①错误；第二步反应为放热反应，温度过低，反应速率太小而影响H2的日产量，温度过高则平衡逆向移动，且要考虑催化剂的活性，故应选择适当的温度和催化剂，故②正确、④错误；增大廉价易得的水蒸气浓度可提高焦炭的利用率，③正确；压强对第二步反应无影响，不必采取高压，⑤错误；增大CO浓度并未提高主要原材料焦炭的利用率，⑥错误。
微考点3 化学反应进行的方向
1．(2022·浙江1月选考，20)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)===An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质，下列说法正确的是( )A．ΔH和ΔS均大于零B．ΔH和ΔS均小于零C．ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零D．ΔH和ΔS均可能大于零或小于零
[解析] 强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜等；有的吸热，如NaHCO3等，故在水中溶解对应的ΔH可能大于零或小于零。体系越混乱，则熵越大。AB型强电解质固体溶于水，存在熵的变化，固体转化为离子，混乱度增加，但离子在水中存在水合过程，这样会引发水的混乱度的变化，让水分子会更加规则，即水的混乱度下降，故整个溶解过程的熵变ΔS取决于固体转化为离子的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大小关系。若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即ΔS>0，反之，熵减，即ΔS<0。综上所述，D项符合题意。
2．已知在100 kPa、298.15 K时，石灰石发生分解反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋178.3 kJ·ml－1 ΔS＝＋160.4 J·ml－1·K－1，则(1)该反应________(填“能”或“不能”)正向自发进行。(2)若温度能决定反应方向，则该反应正向自发进行的最低温度为___________(保留小数点后一位)。
下列关于该反应的说法中，正确的是( )A．ΔH>0，ΔS>0 B.ΔH>0，ΔS<0C．ΔH<0，ΔS<0 D.ΔH<0，ΔS>0[解析] 根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热，ΔH<0；该反应发生后气体的物质的量减小，ΔS<0。
[解析] 反应是熵减的吸热反应，ΔH>0，ΔS<0，在任何温度下都不能自发进行，A项错误；反应是熵增的放热反应，ΔH<0，ΔS>0，在任何温度下均能自发进行，B项正确；反应是熵增的吸热反应，ΔH>0，ΔS>0，在低温下不能自发进行，C项错误；反应是熵减的放热反应，ΔH<0，ΔS<0，在高温下不能自发进行，D项错误。
判断化学平衡移动方向的“两个”依据1 依据勒夏特列原理判断通过比较改变外界条件，平衡破坏瞬间的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。
2 依据浓度商(Q)与平衡常数(K)的大小判断平衡移动的方向
命 题 分 析近几年高考对化学反应平衡的考查，以工业生产为背景，结合化学反应机理、化学平衡图像或图表考查化学平衡状态的判断、外界条件对化学平衡的影响及与化学反应速率结合的综合应用。
真 题 演 练1．(2023·北京，4,3分)下列事实能用平衡移动原理解释的是( )A．H2O2溶液中加入少量MnO2固体，促进H2O2分解B．密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深C．铁钉放入浓HNO3中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体D．锌片与稀H2SO4反应过程中，加入少量CuSO4固体，促进H2的产生
回答下列问题：(1)合成氨反应在常温下______(填“能”或“不能”)自发进行。(2)______(填“高”或“低”，下同)温有利于提高反应速率，______温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400～500 ℃。针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。
(3)方案二：M-LiH复合催化剂。
下列说法正确的是______(填字母)。a．300 ℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率c．温度越高，复合催化剂活性一定越高
(4)某合成氨速率方程为：v＝kcα(N2)cβ(H2)·cγ(NH3)，根据表中数据，γ＝________。
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为______(填字母)。a．有利于平衡正向移动b．防止催化剂中毒c．提高正反应速率
[解析] (1)合成氨反应，常温下，ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.4 kJ·ml－1－298 K×(－0.2 kJ·K－1·ml－1)＝－32.8 kJ·ml－1<0，故合成氨反应在常温下能自发进行。(2)其他条件不变，升高温度，活化分子百分数增大，反应速率加快；合成氨反应是放热反应，要提高平衡转化率，即使反应平衡正向移动，应降低温度。
(3)300 ℃时，复合催化剂催化时反应速率比单一催化剂催化时大很多，说明复合催化剂比单一催化剂效率更高，a正确；同温同压下，复合催化剂能提高反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高氨的平衡产率，b错误；温度过高，复合催化剂可能会失去活性，催化效率反而降低，c错误。
(4)将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得：①q＝k·mα·nβ·pγ，③10q＝k·mα·nβ·(0.1p)γ，联立可得γ＝－1。合成氨过程中，不断分离出氨，降低体系中c(NH3)，生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，但不会提高正反应速率，a正确，c错误；反应主产物(即氨)不能使催化剂中毒，b错误。
1．化学平衡状态判断的两个根本依据(1)v正＝v逆(实质)。(2)各组分浓度或质量保持不变(现象)。2．化学平衡状态的五个特征逆、等、动、定、变。
3．影响化学平衡移动的三个外界因素(1)浓度；(2)压强；(3)温度。4．掌握一个原理勒夏特列原理(化学平衡移动原理)。
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