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新高考化学一轮复习讲义课件第7章 第21讲 化学平衡状态 化学平衡的移动
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这是一份新高考化学一轮复习讲义课件第7章 第21讲 化学平衡状态 化学平衡的移动，共60页。PPT课件主要包含了考点一，考点二，考点三，考点清单，保持不变，小题自测，×√×，×××，√××，①③④⑦等内容，欢迎下载使用。
第21讲 化学平衡状态 化学平衡的移动
考点一 可逆反应与化学平衡状态
1．可逆反应(1)定义在________条件下既可以向______反应方向进行，同时又可以向______反应方向进行的化学反应。(双向性)
(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)(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________反应中，当正、逆反应的速率________时，反应混合物中各组分的________保持不变的状态。(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。化学平衡的建立过程可用如下v－t图像表示。
(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。
4．“两审”“两标志”突破化学平衡状态的判断(1)“两审”
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)NH3和HCl生成NH4Cl与NH4Cl分解生成NH3和HCl互为可逆反应。( )[提示] 反应条件不同，不互为可逆反应。(2)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] 在该可逆反应进行中，CO2体积分数始终不变，所以CO2体积分数不变不能作为判断平衡状态的依据。
[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．在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强 ②混合气体的密度 ③混合气体的总物质的量 ④混合气体的平均相对分子质量 ⑤混合气体的颜色 ⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比 ⑦某种气体的体积分数
(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。
[解析] SO2和O2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，SO2和O2的浓度变化分别为0.2 ml·L－1、0.1 ml·L－1，需要消耗三氧化硫的浓度为0.2 ml·L－1，由于该反应为可逆反应，实际变化浓度应小于三氧化硫的原有浓度0.2 ml·L－1，所以达到平衡时SO2的浓度小于0.4 ml·L－1，O2的浓度小于0.2 ml·L－1，故A错误；
SO2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，若SO3完全反应，则SO2的浓度变化为0.2 ml·L－1，实际变化为0.05 ml·L－1，故B正确；SO3的浓度增大，说明该反应向正反应方向进行建立平衡，若二氧化硫和氧气完全反应，SO3的浓度变化为0.2 ml·L－1，实际变化应小于该值，故C错误；反应物、生成物的浓度不可能同时减小，故D错误。
萃取精华：极端假设法确定物质的浓度范围原理：可逆反应不可能进行完全，反应体系各物质同时共存。假设：先假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓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数值范围为0＜c(X2)＜0.2 ml·L－1,0.2 ml·L－1 ＜c(Y2)＜0.4 ml·L－1,0＜c(Z)＜0.4 ml·L－1，同时不能忽略元素守恒。注意：可逆反应中反应物转化率小于100%，故各物质浓度不能等于极值。
[解析] 平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比也为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A项正确；C项错误；平衡时生成Y表示逆反应速率，生成Z表示正反应速率，且v生成(Y)∶v生成(Z)＝3∶2，B项错误；由可逆反应的特点可知0＜c1＜0.14 ml·L－1，D项正确。
[解析] 因反应容器保持恒压，所以容器体积随反应进行而不断变化，结合ρ气＝m/V可知，气体密度不再变化，说明容器体积不再变化，即气体的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，①符合题意；无论是否平衡，反应的ΔH都不变，②不符合题意；反应开始时，加入1 ml N2O4，随着反应的进行，N2O4的浓度逐渐变小，故v正(N2O4)逐渐变小，直至达到平衡，③不符合题意；N2O4的转化率不再变化，说明N2O4的浓度不再变化，反应达到平衡状态，④符合题意，故选D。
〔对点集训2〕 在一定温度下的恒容的密闭容器中：①反应物的消耗速率与生成物的生成速率之比等于化学计量数之比的状态②反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比的状态③反应速率之比等于化学计量数之比的状态④浓度之比等于化学计量数之比的状态⑤百分含量之比等于化学计量数之比的状态
⑥混合气体的颜色不再改变的状态⑦气体的密度不再改变的状态⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态⑨体系温度不再改变的状态⑩压强不再改变的状态⑪反应物或生成物的浓度不再改变的状态⑫反应物或生成物的百分含量不再改变的状态
(2)静态标志：各种“量”不变。(变量不变)a．各物质的质量、物质的量或浓度不变。b．各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。c．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；若物理量始终为“不变量”，则不能作为达到平衡的标志。
考点二 化学平衡的移动
1．定义在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态以后，如果改变反应条件(如①_______、②_______、③_______等)，平衡状态被破坏，平衡体系中各组分的_______也会随之改变，直至达到新的平衡状态。这种由原有的___________达到新的___________的过程，叫做化学平衡的移动。
3．化学平衡移动与化学反应速率的关系化学平衡发生移动的根本原因是外界条件的改变造成了v正≠v逆，其具体情况如下：(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．外界条件对化学平衡的影响(1)若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：
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。
(2)勒夏特列原理及运用勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强及参加反应的化学物质的浓度)，平衡就向着能够________这种改变的方向移动。本原理也称化学平衡移动原理。化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“消除”外界条件的改变，即“减弱而不抵消”。
5．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。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)化学平衡向正向移动，说明正反应速率一定增大。( )(2)增加反应物的量平衡一定会正向移动。( )(3)增大某一反应物A的浓度，平衡正向移动时，反应物的浓度一定小于原来的浓度，生成物的浓度一定大于原来的浓度。( )(4)增大压强平衡正向移动，反应物的浓度会减小，生成物的浓度会增大。( )
(5)恒容条件下，增加气体反应物的量，平衡正向移动，反应物的转化率一定增大。( )(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。
①升温，平衡移动方向分别为(填“向左”“向右”或“不移动”，下同)甲________；乙________；丙________。混合气体的平均相对分子质量变化分别为(填“增大”“减小”或“不变”，下同)甲________；乙________；丙________。②加压，平衡移动方向分别为甲________；乙__________；丙__________。混合气体的平均相对分子质量变化分别为甲________；乙________；丙________。
(2)①当平衡向正反应方向发生移动，反应物的转化率一定增大吗？____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
不一定。当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物的转化率增大，若有多种反应物的反应，当增大某一反应物的浓度，化学平衡向正反应方向移动，只会使另一种反应物的转化率增大，但该物质的转化率反而减小。
②对于有气体参与的化学平衡体系，充入稀有气体。化学平衡会发生什么样的变化？
[解析] 升温，平衡向吸热反应的方向移动，即逆向移动，X的转化率变小，A项正确；增大压强，容器体积减小，由勒夏特列原理可知，各组分的浓度均比原平衡的大，故B项错误；增大一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，而其本身的转化率降低，C项正确；催化剂只能改变反应速率，不影响平衡状态，故各物质的体积分数不变，D项错误。
[解析] A项，X为反应物，随反应进行，浓度减小，则a为c(X)随t的变化曲线，正确；B项，t1时，三条曲线交于一点，即此时三种物质浓度相等，正确；C项，由题图分析各曲线的变化趋势，持续上升的曲线代表c(Z)，Y作为中间体，c(Y)先增大后减小，t2时刻Y的浓度呈下降趋势，说明Y的消耗速率大于生成速率，正确；D项，t3后，X全部被消耗，若全部转化为Y，则Y的起始浓度为c0，Y再继续转化为Z，假设t3后Y的浓度变化了x，列出该反应的三段式：
[微点拨] 解答这类问题时首先要明确图像含义及变化趋势；其次，依据反应计算不同物质浓度之间的关系时，常用的方法是根据化学方程式中各物质的化学计量数关系列出三段式。
[解析] ①A是固体，增大A的量对平衡无影响，错误；②升高温度，v正、v逆均应增大，但v逆增大的程度大，平衡向逆反应方向移动，错误；③压强增大平衡不移动，但v正、v逆都增大，正确；④增大B的浓度，反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动，v正＞v逆，正确；⑤使用催化剂同等程度增大正、逆反应速率，化学平衡不发生移动，B的转化率不变，错误；故选A。
[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，由于容器容积不变，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平衡逆向进行，则N的浓度增大，D错误。
萃取精华：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 (1)(2022·山东滨州高三检测)下列物质的工业生产过程中，不涉及勒夏特列原理的是( )A．合成氨B．制硫酸C．制氯化氢D．制纯碱
[解析] 只有可逆反应，才有平衡移动，才会牵涉勒夏特列原理，合成氨工业中氮气和氢气生成氨气是可逆反应，牵涉勒夏特列原理，故A错误；硫酸工业中，二氧化硫的催化氧化是可逆反应，牵涉勒夏特列原理，故B错误；制备盐酸是氯气和氢气化合的反应，没有可逆反应的过程，不牵涉勒夏特列原理，故C正确；纯碱工业中利用碳酸钠和碳酸氢钠的溶解度不同，充入过量二氧化碳，促使平衡正向移动，牵涉勒夏特列原理，故D错误。
(2)(2022·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
〔对点集训2〕 (2021·山东济南4月阶段性检测节选)合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。回答下列问题：(1)在2 L密闭绝热容器中，投入4 ml N2和6 ml H2，在一定条件下生成NH3，测得不同温度下，平衡时NH3的物质的量数据如下表：
①下列能说明该反应已达到平衡状态的是________。A．3v正(H2)＝2v逆(NH3)B．容器内气体压强不变C．混合气体的密度不变D．混合气的温度保持不变②温度T1______(填“＞”“＜”或“＝”)T3。③在T3温度下，达到平衡时N2的体积分数__________。
0.002 ml·L－1·min－1
[解析] (1)①3v正(H2)＝2v逆(NH3)说明正、逆反应速率不相等，反应未达到平衡状态，故A错误；合成氨反应是气体体积减小的反应，容器内气体压强不变说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故B正确；由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量不变，在恒容容器中，混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，故C错误；合成氨反应是放热反应，在密闭绝热容器中，反应放出的热量使混合气的温度升高，则混合气的温度保持不变说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D正确。②合成氨反应是放热反应，温度升高，氨气的物质的量减小，由表格数据可知，T1时氨气的物质的量大于T3，则T1＜T3。
1．等效平衡的含义在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，达到化学平衡时，同种物质的百分含量________(这样的化学平衡互为等效平衡)。
2．等效平衡的原理同一可逆反应，当外界条件一定时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，最后都能达到平衡状态。其中平衡混合物中各物质的百分含量________。由于化学平衡状态与________有关，而与建立平衡的________无关，因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。
①从正反应开始，②从逆反应开始，③从正逆反应同时开始，由于①②③三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等(如将②③折算为①)，因此三者为等效平衡。
注意：①转化量与方程式中各物质的化学计量数成比例；②这里a、b可指物质的量、浓度、体积等；③对反应物：平＝始－转；对生成物：平＝始＋转。
1．对于以下三个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。
(1)上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是__________；相同的量有______________________________________________________。(2)达到平衡后，①放出的热量为Q2 kJ，⑤吸收的热量为Q3，则Q1、Q2、Q3 kJ的定量关系为______________。
物质的量、质量、体积、物质的量浓度、组分的百分含量
A．该反应的正反应吸热B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物的转化率比容器Ⅱ中的大C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大[答案] D
[解析] 对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终会建立等效平衡，但Ⅲ中温度高，平衡时c(CH3OH)小，说明升温平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，A错误；Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以平衡时Ⅱ中反应物的转化率高，B错误；不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以平衡时Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的两倍，再考虑温度，Ⅲ中c(H2)还会增大，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，若温度相同，两者会建立等效平衡，两容器中反应速率相等，但Ⅲ温度高，速率更快，D正确。
下列说法正确的是( )A．平衡时甲容器中A的转化率为50%B．反应达到平衡时，两容器中平衡常数：K甲＞K乙C．将乙容器升温可使两容器内各物质的体积分数相同D．平衡时甲中0.5 ml·L－1＜c(A)＜1 ml·L－1
[解析] 根据等效平衡原理：若1 ml H2与1 ml I2完全转化为HI，则HI为2 ml，所以①和③是完全相同的等效平衡，所以二者的浓度、百分含量、压强、转化率等都一样；②与①相比增大了HI的量，该反应为反应前后气体体积不变的反应，增大HI的量，达到平衡时新平衡与原平衡等效，所以各物质的百分含量不变，但是浓度增大。由于是恒容密闭容器，②中初始的量大，所以压强最大，故A错误；
由于是恒容密闭容器，②中初始的量大，所以②中I2的浓度最大，①和③是完全相同的等效平衡，二者I2的浓度相同，所以平衡时，I2的浓度：②＞①＝③，故B错误；①②③都是等效平衡，所以三者中I2的体积分数相同，故C正确；由于②中初始的量大，反应物浓度大，反应速率快，所以到达平衡所用时间最短，所以②＜③，故D错误。
下列关系正确的是( )A．a＝c；e＝gB．a＞2b；e＞2fC．a＞d；e＞hD．c＋98.3e＝196.6[解析] 根据投料，甲、丙是等效平衡，甲容器起始时从正反应方向建立平衡，放出热量a，丙容器从逆反应方向建立平衡，吸收热量c，a＋c＝196.6，因转化率不确定，二者不一定相等，A错误；
若将甲容器的容积扩大为原来的2倍，则达到平衡时甲与乙内各物质的浓度相等，但放出的热量是乙的2倍，现将甲恢复为原来的体积，平衡向正反应方向移动，又会放出热量，故a＞2b，同理e＞2f，B正确；丁中的O2可看作是在甲达到平衡后再充入1 ml O2，则平衡正向移动，放出热量增多，即有a＜d，同时有e＜h，C错误；由已知热化学方程式可得a＝98.3e，由选项A解析可知，a＋c＝196.6，即98.3e＋c＝196.6，D正确。
[微点拨] 构建恒温恒容平衡思维模式某些情况下，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。由增大压强时平衡移动的方向分析物质的转化率、百分含量、物质的量浓度、放出或吸收热量的变化情况等。
[解析] 保持温度和容器体积不变，充入1 ml SO3，平衡向逆反应方向移动，则SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大，故A错误；保持温度和容器内压强不变，充入1 ml SO3，处于等效平衡状态，SO2浓度不变，故B正确；保持温度和容器内压强不变，充入1 ml O2，平衡向正反应方向移动，则SO3气体物质的量增大，但平衡浓度比原来减小，故C错误；保持温度和容器内压强不变，充入1 ml Ar，平衡向逆反应方向移动，则SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来减小，故D错误。
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
[解析] 四种情况的反应物起始量可折合成下表：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，n(CO)相对于甲和丙提高，故有乙＝丁＞甲＝丙。
萃取精华：解答等效平衡类题目的步骤
本讲要点速记：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)。5．明确两个解题技巧(1)判断反应是否平衡时的依据：应该变的不变了就平衡了(变量不变)。(2)判断平衡移动的方向的依据：平衡向着减弱外界条件影响的方向移动。
第21讲 化学平衡状态 化学平衡的移动
考点一 可逆反应与化学平衡状态
1．可逆反应(1)定义在________条件下既可以向______反应方向进行，同时又可以向______反应方向进行的化学反应。(双向性)
(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)(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________反应中，当正、逆反应的速率________时，反应混合物中各组分的________保持不变的状态。(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。化学平衡的建立过程可用如下v－t图像表示。
(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。
4．“两审”“两标志”突破化学平衡状态的判断(1)“两审”
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)NH3和HCl生成NH4Cl与NH4Cl分解生成NH3和HCl互为可逆反应。( )[提示] 反应条件不同，不互为可逆反应。(2)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] 在该可逆反应进行中，CO2体积分数始终不变，所以CO2体积分数不变不能作为判断平衡状态的依据。
[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．在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强 ②混合气体的密度 ③混合气体的总物质的量 ④混合气体的平均相对分子质量 ⑤混合气体的颜色 ⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比 ⑦某种气体的体积分数
(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。
[解析] SO2和O2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，SO2和O2的浓度变化分别为0.2 ml·L－1、0.1 ml·L－1，需要消耗三氧化硫的浓度为0.2 ml·L－1，由于该反应为可逆反应，实际变化浓度应小于三氧化硫的原有浓度0.2 ml·L－1，所以达到平衡时SO2的浓度小于0.4 ml·L－1，O2的浓度小于0.2 ml·L－1，故A错误；
SO2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，若SO3完全反应，则SO2的浓度变化为0.2 ml·L－1，实际变化为0.05 ml·L－1，故B正确；SO3的浓度增大，说明该反应向正反应方向进行建立平衡，若二氧化硫和氧气完全反应，SO3的浓度变化为0.2 ml·L－1，实际变化应小于该值，故C错误；反应物、生成物的浓度不可能同时减小，故D错误。
萃取精华：极端假设法确定物质的浓度范围原理：可逆反应不可能进行完全，反应体系各物质同时共存。假设：先假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓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数值范围为0＜c(X2)＜0.2 ml·L－1,0.2 ml·L－1 ＜c(Y2)＜0.4 ml·L－1,0＜c(Z)＜0.4 ml·L－1，同时不能忽略元素守恒。注意：可逆反应中反应物转化率小于100%，故各物质浓度不能等于极值。
[解析] 平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比也为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A项正确；C项错误；平衡时生成Y表示逆反应速率，生成Z表示正反应速率，且v生成(Y)∶v生成(Z)＝3∶2，B项错误；由可逆反应的特点可知0＜c1＜0.14 ml·L－1，D项正确。
[解析] 因反应容器保持恒压，所以容器体积随反应进行而不断变化，结合ρ气＝m/V可知，气体密度不再变化，说明容器体积不再变化，即气体的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，①符合题意；无论是否平衡，反应的ΔH都不变，②不符合题意；反应开始时，加入1 ml N2O4，随着反应的进行，N2O4的浓度逐渐变小，故v正(N2O4)逐渐变小，直至达到平衡，③不符合题意；N2O4的转化率不再变化，说明N2O4的浓度不再变化，反应达到平衡状态，④符合题意，故选D。
〔对点集训2〕 在一定温度下的恒容的密闭容器中：①反应物的消耗速率与生成物的生成速率之比等于化学计量数之比的状态②反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比的状态③反应速率之比等于化学计量数之比的状态④浓度之比等于化学计量数之比的状态⑤百分含量之比等于化学计量数之比的状态
⑥混合气体的颜色不再改变的状态⑦气体的密度不再改变的状态⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态⑨体系温度不再改变的状态⑩压强不再改变的状态⑪反应物或生成物的浓度不再改变的状态⑫反应物或生成物的百分含量不再改变的状态
(2)静态标志：各种“量”不变。(变量不变)a．各物质的质量、物质的量或浓度不变。b．各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。c．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；若物理量始终为“不变量”，则不能作为达到平衡的标志。
考点二 化学平衡的移动
1．定义在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态以后，如果改变反应条件(如①_______、②_______、③_______等)，平衡状态被破坏，平衡体系中各组分的_______也会随之改变，直至达到新的平衡状态。这种由原有的___________达到新的___________的过程，叫做化学平衡的移动。
3．化学平衡移动与化学反应速率的关系化学平衡发生移动的根本原因是外界条件的改变造成了v正≠v逆，其具体情况如下：(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．外界条件对化学平衡的影响(1)若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：
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。
(2)勒夏特列原理及运用勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强及参加反应的化学物质的浓度)，平衡就向着能够________这种改变的方向移动。本原理也称化学平衡移动原理。化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“消除”外界条件的改变，即“减弱而不抵消”。
5．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。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)化学平衡向正向移动，说明正反应速率一定增大。( )(2)增加反应物的量平衡一定会正向移动。( )(3)增大某一反应物A的浓度，平衡正向移动时，反应物的浓度一定小于原来的浓度，生成物的浓度一定大于原来的浓度。( )(4)增大压强平衡正向移动，反应物的浓度会减小，生成物的浓度会增大。( )
(5)恒容条件下，增加气体反应物的量，平衡正向移动，反应物的转化率一定增大。( )(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。
①升温，平衡移动方向分别为(填“向左”“向右”或“不移动”，下同)甲________；乙________；丙________。混合气体的平均相对分子质量变化分别为(填“增大”“减小”或“不变”，下同)甲________；乙________；丙________。②加压，平衡移动方向分别为甲________；乙__________；丙__________。混合气体的平均相对分子质量变化分别为甲________；乙________；丙________。
(2)①当平衡向正反应方向发生移动，反应物的转化率一定增大吗？____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
不一定。当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物的转化率增大，若有多种反应物的反应，当增大某一反应物的浓度，化学平衡向正反应方向移动，只会使另一种反应物的转化率增大，但该物质的转化率反而减小。
②对于有气体参与的化学平衡体系，充入稀有气体。化学平衡会发生什么样的变化？
[解析] 升温，平衡向吸热反应的方向移动，即逆向移动，X的转化率变小，A项正确；增大压强，容器体积减小，由勒夏特列原理可知，各组分的浓度均比原平衡的大，故B项错误；增大一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，而其本身的转化率降低，C项正确；催化剂只能改变反应速率，不影响平衡状态，故各物质的体积分数不变，D项错误。
[解析] A项，X为反应物，随反应进行，浓度减小，则a为c(X)随t的变化曲线，正确；B项，t1时，三条曲线交于一点，即此时三种物质浓度相等，正确；C项，由题图分析各曲线的变化趋势，持续上升的曲线代表c(Z)，Y作为中间体，c(Y)先增大后减小，t2时刻Y的浓度呈下降趋势，说明Y的消耗速率大于生成速率，正确；D项，t3后，X全部被消耗，若全部转化为Y，则Y的起始浓度为c0，Y再继续转化为Z，假设t3后Y的浓度变化了x，列出该反应的三段式：
[微点拨] 解答这类问题时首先要明确图像含义及变化趋势；其次，依据反应计算不同物质浓度之间的关系时，常用的方法是根据化学方程式中各物质的化学计量数关系列出三段式。
[解析] ①A是固体，增大A的量对平衡无影响，错误；②升高温度，v正、v逆均应增大，但v逆增大的程度大，平衡向逆反应方向移动，错误；③压强增大平衡不移动，但v正、v逆都增大，正确；④增大B的浓度，反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动，v正＞v逆，正确；⑤使用催化剂同等程度增大正、逆反应速率，化学平衡不发生移动，B的转化率不变，错误；故选A。
[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，由于容器容积不变，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平衡逆向进行，则N的浓度增大，D错误。
萃取精华：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 (1)(2022·山东滨州高三检测)下列物质的工业生产过程中，不涉及勒夏特列原理的是( )A．合成氨B．制硫酸C．制氯化氢D．制纯碱
[解析] 只有可逆反应，才有平衡移动，才会牵涉勒夏特列原理，合成氨工业中氮气和氢气生成氨气是可逆反应，牵涉勒夏特列原理，故A错误；硫酸工业中，二氧化硫的催化氧化是可逆反应，牵涉勒夏特列原理，故B错误；制备盐酸是氯气和氢气化合的反应，没有可逆反应的过程，不牵涉勒夏特列原理，故C正确；纯碱工业中利用碳酸钠和碳酸氢钠的溶解度不同，充入过量二氧化碳，促使平衡正向移动，牵涉勒夏特列原理，故D错误。
(2)(2022·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
〔对点集训2〕 (2021·山东济南4月阶段性检测节选)合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。回答下列问题：(1)在2 L密闭绝热容器中，投入4 ml N2和6 ml H2，在一定条件下生成NH3，测得不同温度下，平衡时NH3的物质的量数据如下表：
①下列能说明该反应已达到平衡状态的是________。A．3v正(H2)＝2v逆(NH3)B．容器内气体压强不变C．混合气体的密度不变D．混合气的温度保持不变②温度T1______(填“＞”“＜”或“＝”)T3。③在T3温度下，达到平衡时N2的体积分数__________。
0.002 ml·L－1·min－1
[解析] (1)①3v正(H2)＝2v逆(NH3)说明正、逆反应速率不相等，反应未达到平衡状态，故A错误；合成氨反应是气体体积减小的反应，容器内气体压强不变说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故B正确；由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量不变，在恒容容器中，混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，故C错误；合成氨反应是放热反应，在密闭绝热容器中，反应放出的热量使混合气的温度升高，则混合气的温度保持不变说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D正确。②合成氨反应是放热反应，温度升高，氨气的物质的量减小，由表格数据可知，T1时氨气的物质的量大于T3，则T1＜T3。
1．等效平衡的含义在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，达到化学平衡时，同种物质的百分含量________(这样的化学平衡互为等效平衡)。
2．等效平衡的原理同一可逆反应，当外界条件一定时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，最后都能达到平衡状态。其中平衡混合物中各物质的百分含量________。由于化学平衡状态与________有关，而与建立平衡的________无关，因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。
①从正反应开始，②从逆反应开始，③从正逆反应同时开始，由于①②③三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等(如将②③折算为①)，因此三者为等效平衡。
注意：①转化量与方程式中各物质的化学计量数成比例；②这里a、b可指物质的量、浓度、体积等；③对反应物：平＝始－转；对生成物：平＝始＋转。
1．对于以下三个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。
(1)上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是__________；相同的量有______________________________________________________。(2)达到平衡后，①放出的热量为Q2 kJ，⑤吸收的热量为Q3，则Q1、Q2、Q3 kJ的定量关系为______________。
物质的量、质量、体积、物质的量浓度、组分的百分含量
A．该反应的正反应吸热B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物的转化率比容器Ⅱ中的大C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大[答案] D
[解析] 对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终会建立等效平衡，但Ⅲ中温度高，平衡时c(CH3OH)小，说明升温平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，A错误；Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以平衡时Ⅱ中反应物的转化率高，B错误；不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以平衡时Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的两倍，再考虑温度，Ⅲ中c(H2)还会增大，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，若温度相同，两者会建立等效平衡，两容器中反应速率相等，但Ⅲ温度高，速率更快，D正确。
下列说法正确的是( )A．平衡时甲容器中A的转化率为50%B．反应达到平衡时，两容器中平衡常数：K甲＞K乙C．将乙容器升温可使两容器内各物质的体积分数相同D．平衡时甲中0.5 ml·L－1＜c(A)＜1 ml·L－1
[解析] 根据等效平衡原理：若1 ml H2与1 ml I2完全转化为HI，则HI为2 ml，所以①和③是完全相同的等效平衡，所以二者的浓度、百分含量、压强、转化率等都一样；②与①相比增大了HI的量，该反应为反应前后气体体积不变的反应，增大HI的量，达到平衡时新平衡与原平衡等效，所以各物质的百分含量不变，但是浓度增大。由于是恒容密闭容器，②中初始的量大，所以压强最大，故A错误；
由于是恒容密闭容器，②中初始的量大，所以②中I2的浓度最大，①和③是完全相同的等效平衡，二者I2的浓度相同，所以平衡时，I2的浓度：②＞①＝③，故B错误；①②③都是等效平衡，所以三者中I2的体积分数相同，故C正确；由于②中初始的量大，反应物浓度大，反应速率快，所以到达平衡所用时间最短，所以②＜③，故D错误。
下列关系正确的是( )A．a＝c；e＝gB．a＞2b；e＞2fC．a＞d；e＞hD．c＋98.3e＝196.6[解析] 根据投料，甲、丙是等效平衡，甲容器起始时从正反应方向建立平衡，放出热量a，丙容器从逆反应方向建立平衡，吸收热量c，a＋c＝196.6，因转化率不确定，二者不一定相等，A错误；
若将甲容器的容积扩大为原来的2倍，则达到平衡时甲与乙内各物质的浓度相等，但放出的热量是乙的2倍，现将甲恢复为原来的体积，平衡向正反应方向移动，又会放出热量，故a＞2b，同理e＞2f，B正确；丁中的O2可看作是在甲达到平衡后再充入1 ml O2，则平衡正向移动，放出热量增多，即有a＜d，同时有e＜h，C错误；由已知热化学方程式可得a＝98.3e，由选项A解析可知，a＋c＝196.6，即98.3e＋c＝196.6，D正确。
[微点拨] 构建恒温恒容平衡思维模式某些情况下，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。由增大压强时平衡移动的方向分析物质的转化率、百分含量、物质的量浓度、放出或吸收热量的变化情况等。
[解析] 保持温度和容器体积不变，充入1 ml SO3，平衡向逆反应方向移动，则SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来增大，故A错误；保持温度和容器内压强不变，充入1 ml SO3，处于等效平衡状态，SO2浓度不变，故B正确；保持温度和容器内压强不变，充入1 ml O2，平衡向正反应方向移动，则SO3气体物质的量增大，但平衡浓度比原来减小，故C错误；保持温度和容器内压强不变，充入1 ml Ar，平衡向逆反应方向移动，则SO2、O2、SO3气体平衡浓度都比原来减小，故D错误。
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
[解析] 四种情况的反应物起始量可折合成下表：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，n(CO)相对于甲和丙提高，故有乙＝丁＞甲＝丙。
萃取精华：解答等效平衡类题目的步骤
本讲要点速记：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)。5．明确两个解题技巧(1)判断反应是否平衡时的依据：应该变的不变了就平衡了(变量不变)。(2)判断平衡移动的方向的依据：平衡向着减弱外界条件影响的方向移动。
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