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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
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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0
运用极端假设法确定各物质的浓度范围
可逆反应中各物质浓度范围可根据极端假设法判断，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。
例如：可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)，各物质的初始浓度分别为c(A)＝0.1 mol·L－1，c(B)＝0.3 mol·L－1，c(C)＝0.2 mol·L－1。
假设反应正向进行到底：
A(g)＋3B(g)2C(g)
初始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
转化浓度/(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
终态浓度/,(mol·L－1) 0 0 0.4
假设反应逆向进行到底：
A(g) ＋ 3B(g)2C(g)
起始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
转化浓度/(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
终态浓度/(mol·L－1) 0.2 0.6 0
平衡体系中各物质的浓度范围为A∈(0,0.2)，B∈(0,0.6)，C∈(0,0.4)。
⊳角度2 化学平衡状态的判定
3．一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)＋Cl2(g)2HCl(g)＋I2(s)。下列事实不能说明该反应达到平衡状态的是( )
A．容器内气体压强不再改变
B．容器内气体密度不再改变
C．容器内气体颜色不再改变
D．断裂1 mol Cl—Cl键同时断裂1 mol H—Cl键
D 解析：在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)＋Cl2(g)2HCl(g)＋I2(s)，根据化学方程式，反应过程中压强为变量，压强不再改变一定平衡，故可以说明；在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)＋Cl2(g)2HCl(g)＋I2(s)，反应过程中气体质量为变量，所以密度是变量，容器内气体密度不再改变一定平衡，故可以说明；容器内气体颜色不再改变，说明氯气的浓度不变，一定达到平衡状态，故可以说明；平衡时断裂1 mol Cl—Cl键同时断裂 2 mol H—Cl键，故D不能说明。
4．在一个温度恒定、容积固定的密闭容器中，发生可逆反应mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，已知m＋n＝p＋q，且该反应为放热反应，反应达到平衡的标志是( )
①体系的压强不再改变
②气体的密度不再改变
③各气体的浓度不再改变
④各气体的质量分数不再改变
⑤反应速率v(C)∶v(D)＝p∶q
⑥单位时间内n mol B断键反应，同时p mol C也断键反应
A．①②③④⑤⑥ B．①②③⑤
C．①②③④⑥ D．④⑤⑥
C 解析：该反应的特点是随着反应进行，该体系的压强将改变，压强不变时说明达到平衡，①可以作为平衡的标志。随着反应进行，m(气)将发生变化，根据ρ＝，ρ不变，V不变，则m(气)也不变，说明达到平衡，②可以作为平衡的标志。各组分的浓度和质量分数不再改变，说明反应达到平衡状态，③和④可以作为平衡的标志。速率之比等于化学方程式中各物质的系数之比，不论反应是否达到平衡状态都存在这一关系，故⑤不一定是平衡状态。单位时间内n mol B断键反应，说明反应正向进行，同时p mol C断键反应，说明反应逆向进行，正、逆反应速率相等，⑥可以作为平衡的标志。
判断化学平衡状态的方法——“正逆相等，变量不变”
考点2 化学平衡的移动与等效平衡
[抓本质·悟考法]
(双选)已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·mol－1，按不同方式向甲、乙、丙三个相同容积的密闭容器中投入反应物，且保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时有关数据如下表：
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
2 mol SO2、1 mol O2
1 mol SO2、0.5 mol O2
2 mol SO3
平衡常数
K1
K2
K3
反应的能量变化
放出a kJ
放出b kJ
吸收c kJ
气体密度
ρ1
ρ2
ρ3
反应物转化率
α1
α2
α3
下列有关的关系式正确的是( )
A．K1＝K3ρ2
C．α2＋α3＜1 D．2b＋c>197
【解题关键点】 (1)可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)为放热反应，在三个相同容积的密闭容器中保持恒温、恒容反应。
(2)甲和丙分别从正、逆反应开始，可达等效平衡。
(3)甲和乙比较，甲中两反应物的物质的量分别是乙中的2倍。
【易错失分点】 解答本题时，不能正确理解甲容器和丙容器为等效平衡，确定各物理量的关系；不能根据甲容器和乙容器关系，确定乙容器和丙容器物理量的关系。
[自主解答]
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BC 解析：三个容器的容积相同，且保持恒温、恒容，而平衡常数只与温度有关，则平衡常数K1＝K2＝K3，A错误；甲和丙中通入气体的物质的量相等，且是乙中气体物质的量的2倍，由于在恒容条件下进行反应，则气体密度ρ1＝ρ3>ρ2，B正确；甲和丙中反应分别从正向、逆向开始，达到平衡时二者是等效平衡，则有α1＋α3＝1；将甲的容积增大1倍，与乙中平衡体系等效，容积增大，压强减小，平衡向逆反应方向移动，反应物转化率减小，则有α1>α2，从而可得α2＋α3<1，C正确；由C中分析可知，甲和丙中的反应是等效平衡，且反应分别从正、逆反应方向开始，则有a＋c＝197；若甲和乙中反应物的转化率相等，则甲中反应放出热量是乙中反应放出热量的2倍，则有a＝2b，实际上甲中反应物的转化率大于乙，则有a>2b，从而可得2b＋c<197，D错误。
[多角度·突破练]
⊳角度1 化学平衡的移动与转化率
1．已知反应式：mX(g)＋nYpQ(s)＋2mZ(g)，已知反应已达平衡，此时c(X)＝0.3 mol·L－1，其他条件不变，若容器缩小到原来的，c(X)＝0.5 mol·L－1，下列说法正确的是( )
A．反应向逆方向移动
B．Y可能是固体或液体
C．系数n>m
D．Z的体积分数减小
C 解析：根据c(X)＝0.3 mol·L－1，其他条件不变，若容器缩小到原来的，若平衡不移动，则c(X)＝0.6 mol·L－1>0.5 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) ΔH<0，在一定条件下达到平衡。下列有关叙述正确的是( )
①增加A的量，平衡向正反应方向移动
②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v(正)减小
③压强增大一倍，平衡不移动，v(正)、v(逆)不变
④增大B的浓度，v(正)>v(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) ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是( )
A．容器内气体压强保持不变
B．吸收y mol H2只需1 mol MHx
C．若降温，该反应的平衡常数减小
D．若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)
A 解析：MHx(s)＋yH2(g)MHx＋2y(s) ΔH<0，该反应属于气体的物质的量发生改变的反应。平衡时气体的物质的量不变，压强不变，A正确；该反应为可逆反应，吸收y mol H2需要大于1 mol 的MHx，B错误；降低温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，C错误；向容器内通入少量氢气，相当于增大压强，平衡正向移动，v(放氢)
A．单位时间内消耗NO和N2的物质的量之比为1∶2时，反应达到平衡
B．平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大
C．平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小
D．其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大
A 解析：单位时间内消耗NO和N2的物质的量之比为1∶2时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡，故A正确；该反应是放热可逆反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故B错误；增加NH3的浓度，平衡向正反应方向移动，新平衡时，NH3的转化率减小，氮氧化物的转化率增大，故C错误；使用高效催化剂，反应速率加快，化学平衡不移动，废气中氮氧化物的转化率不变，故D错误。
4．化学转移反应是一种固体或液体物质A在一定温度下与一种气体物质B反应，先形成气相产物，该气相产物在体系的不同温度部分又发生逆反应，结果重新得到A的反应，下图为固体物质A发生转移反应的理想装置，在原料放置区(即图中T1段)，A和B尽可能生成C并向沉淀区移动，在沉淀区(T2段)，C尽可能分解沉积出A。下列说法不正确的是( )
A．温度和浓度是反应的重要要素
B．绝大多数化学转移反应应在真空中进行
C．对于化学转移反应A(s)＋B(g)C(g)，降低C的浓度，平衡正向移动
D．用化学转移反应制备TaS2晶体：2TaI5(s)＋2S2(g)5I2(g)＋2TaS2(s) ΔH＞0，T1应该小于T2
D 解析：温度和浓度都能影响化学反应速率，所以是反应的重要要素，故A正确；因为化学转移反应会受到其他气体的影响，所以绝大多数化学转移反应应在真空中进行，故B正确；A(s)＋B(g)C(g)，降低C的浓度，则平衡向正反应方向移动，故C正确；2TaI5(s)＋2S2(g)5I2(g)＋2TaS2(s) ΔH＞0，则用化学转移反应制备TaS2，所以在T1时要平衡向正反应方向移动，T2时要平衡向逆反应方向移动，所以T1应该大于T2，故D错误。
5．(命题情境：新型材料与化学平衡问题)工业上利用Ga与NH3在高温条件下合成新型半导体材料氮化镓(GaN)固体，同时有氢气生成[2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g)]。反应中，每生成3 mol H2时放出30.8 kJ的热量。恒温恒容密闭体系内进行上述反应，下列有关表达正确的是( )
A．Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，则T时刻改变的条件可以为升温或加压
B．Ⅱ图像中纵坐标可以为镓的转化率
C．Ⅲ图像中纵坐标可以为化学反应速率
D．Ⅳ图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量
A 解析：A项，Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，升高温度或增大压强，正反应速率会突然增大，且平衡逆向移动，图像符合题意，正确；B项，根据题意知，该反应前后气体分子数增大，则增大压强，平衡逆向移动，镓的转化率降低，错误；C项，Ga是固体，其质量不影响反应速率，错误；D项，反应方程式为2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g) ΔH<0，相同压强下，升高温度，平衡逆向移动，混合气体平均相对分子质量增大；相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，混合气体平均相对分子质量增大，错误。
6．(1)用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g) ΔH，在T1 ℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下：
①若30 min后升高温度至T2 ℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2∶3∶3，则达到新平衡时NO的转化率________(填“升高”或“降低”)，ΔH________0(填“>”或“<”)。
②根据表中数据分析T1 ℃时，该反应在0～10 min内的平均反应速率v(N2)＝____________ mol·L－1·min－1。
③若30 min后只改变某一条件，据上表中的数据判断改变的条件可能是________(填标号)。
A．加入合适的催化剂
B．适当缩小容器的体积
C．通入一定量的NO
D．加入一定量的活性炭
(2)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.1 kJ·mol－1
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH2＝－24.5 kJ·mol－1
写出CO2(g)和H2(g)转化为CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式：______________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)二甲醚燃料电池具有能量转化率高、电量大的特点而被广泛应用，一种二甲醚氧气电池(电解质溶液为KOH溶液)的负极反应式为______________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)①由T1 ℃ 20 min平衡时NO、N2、CO2的浓度之比为0.40∶0.80∶0.80＝1∶2∶2,30 min后升高温度至T2 ℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2∶3∶3，可知升高温度平衡逆向移动，达到新平衡时NO的转化率降低，正反应为放热反应，ΔH<0。③加入合适的催化剂，只改变速率，平衡不移动，A项错误；适当缩小容器的体积，平衡不移动，但浓度均增大，B项正确；通入一定量的NO，平衡正向移动，反应物、反应产物浓度均增大，C项正确；加入一定量的活性炭，固体对平衡无影响，平衡不移动，D项错误。(3)二甲醚氧气电池(电解质溶液为KOH溶液)，负极上CH3OCH3失去电子生成碳酸根离子，负极反应式为CH3OCH3＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O。
答案：(1)①降低 < ②0.042 ③BC
(2)2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝－122.7 kJ·mol－1
(3)CH3OCH3－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O
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]
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
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0
运用极端假设法确定各物质的浓度范围
可逆反应中各物质浓度范围可根据极端假设法判断，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。
例如：可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)，各物质的初始浓度分别为c(A)＝0.1 mol·L－1，c(B)＝0.3 mol·L－1，c(C)＝0.2 mol·L－1。
假设反应正向进行到底：
A(g)＋3B(g)2C(g)
初始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
转化浓度/(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
终态浓度/,(mol·L－1) 0 0 0.4
假设反应逆向进行到底：
A(g) ＋ 3B(g)2C(g)
起始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
转化浓度/(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
终态浓度/(mol·L－1) 0.2 0.6 0
平衡体系中各物质的浓度范围为A∈(0,0.2)，B∈(0,0.6)，C∈(0,0.4)。
⊳角度2 化学平衡状态的判定
3．一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)＋Cl2(g)2HCl(g)＋I2(s)。下列事实不能说明该反应达到平衡状态的是( )
A．容器内气体压强不再改变
B．容器内气体密度不再改变
C．容器内气体颜色不再改变
D．断裂1 mol Cl—Cl键同时断裂1 mol H—Cl键
D 解析：在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)＋Cl2(g)2HCl(g)＋I2(s)，根据化学方程式，反应过程中压强为变量，压强不再改变一定平衡，故可以说明；在恒容密闭容器中发生反应2HI(g)＋Cl2(g)2HCl(g)＋I2(s)，反应过程中气体质量为变量，所以密度是变量，容器内气体密度不再改变一定平衡，故可以说明；容器内气体颜色不再改变，说明氯气的浓度不变，一定达到平衡状态，故可以说明；平衡时断裂1 mol Cl—Cl键同时断裂 2 mol H—Cl键，故D不能说明。
4．在一个温度恒定、容积固定的密闭容器中，发生可逆反应mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，已知m＋n＝p＋q，且该反应为放热反应，反应达到平衡的标志是( )
①体系的压强不再改变
②气体的密度不再改变
③各气体的浓度不再改变
④各气体的质量分数不再改变
⑤反应速率v(C)∶v(D)＝p∶q
⑥单位时间内n mol B断键反应，同时p mol C也断键反应
A．①②③④⑤⑥ B．①②③⑤
C．①②③④⑥ D．④⑤⑥
C 解析：该反应的特点是随着反应进行，该体系的压强将改变，压强不变时说明达到平衡，①可以作为平衡的标志。随着反应进行，m(气)将发生变化，根据ρ＝，ρ不变，V不变，则m(气)也不变，说明达到平衡，②可以作为平衡的标志。各组分的浓度和质量分数不再改变，说明反应达到平衡状态，③和④可以作为平衡的标志。速率之比等于化学方程式中各物质的系数之比，不论反应是否达到平衡状态都存在这一关系，故⑤不一定是平衡状态。单位时间内n mol B断键反应，说明反应正向进行，同时p mol C断键反应，说明反应逆向进行，正、逆反应速率相等，⑥可以作为平衡的标志。
判断化学平衡状态的方法——“正逆相等，变量不变”
考点2 化学平衡的移动与等效平衡
[抓本质·悟考法]
(双选)已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·mol－1，按不同方式向甲、乙、丙三个相同容积的密闭容器中投入反应物，且保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时有关数据如下表：
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
2 mol SO2、1 mol O2
1 mol SO2、0.5 mol O2
2 mol SO3
平衡常数
K1
K2
K3
反应的能量变化
放出a kJ
放出b kJ
吸收c kJ
气体密度
ρ1
ρ2
ρ3
反应物转化率
α1
α2
α3
下列有关的关系式正确的是( )
A．K1＝K3
C．α2＋α3＜1 D．2b＋c>197
【解题关键点】 (1)可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)为放热反应，在三个相同容积的密闭容器中保持恒温、恒容反应。
(2)甲和丙分别从正、逆反应开始，可达等效平衡。
(3)甲和乙比较，甲中两反应物的物质的量分别是乙中的2倍。
【易错失分点】 解答本题时，不能正确理解甲容器和丙容器为等效平衡，确定各物理量的关系；不能根据甲容器和乙容器关系，确定乙容器和丙容器物理量的关系。
[自主解答]
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
BC 解析：三个容器的容积相同，且保持恒温、恒容，而平衡常数只与温度有关，则平衡常数K1＝K2＝K3，A错误；甲和丙中通入气体的物质的量相等，且是乙中气体物质的量的2倍，由于在恒容条件下进行反应，则气体密度ρ1＝ρ3>ρ2，B正确；甲和丙中反应分别从正向、逆向开始，达到平衡时二者是等效平衡，则有α1＋α3＝1；将甲的容积增大1倍，与乙中平衡体系等效，容积增大，压强减小，平衡向逆反应方向移动，反应物转化率减小，则有α1>α2，从而可得α2＋α3<1，C正确；由C中分析可知，甲和丙中的反应是等效平衡，且反应分别从正、逆反应方向开始，则有a＋c＝197；若甲和乙中反应物的转化率相等，则甲中反应放出热量是乙中反应放出热量的2倍，则有a＝2b，实际上甲中反应物的转化率大于乙，则有a>2b，从而可得2b＋c<197，D错误。
[多角度·突破练]
⊳角度1 化学平衡的移动与转化率
1．已知反应式：mX(g)＋nYpQ(s)＋2mZ(g)，已知反应已达平衡，此时c(X)＝0.3 mol·L－1，其他条件不变，若容器缩小到原来的，c(X)＝0.5 mol·L－1，下列说法正确的是( )
A．反应向逆方向移动
B．Y可能是固体或液体
C．系数n>m
D．Z的体积分数减小
C 解析：根据c(X)＝0.3 mol·L－1，其他条件不变，若容器缩小到原来的，若平衡不移动，则c(X)＝0.6 mol·L－1>0.5 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) ΔH<0，在一定条件下达到平衡。下列有关叙述正确的是( )
①增加A的量，平衡向正反应方向移动
②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v(正)减小
③压强增大一倍，平衡不移动，v(正)、v(逆)不变
④增大B的浓度，v(正)>v(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) ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是( )
A．容器内气体压强保持不变
B．吸收y mol H2只需1 mol MHx
C．若降温，该反应的平衡常数减小
D．若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)
A 解析：MHx(s)＋yH2(g)MHx＋2y(s) ΔH<0，该反应属于气体的物质的量发生改变的反应。平衡时气体的物质的量不变，压强不变，A正确；该反应为可逆反应，吸收y mol H2需要大于1 mol 的MHx，B错误；降低温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，C错误；向容器内通入少量氢气，相当于增大压强，平衡正向移动，v(放氢)
A．单位时间内消耗NO和N2的物质的量之比为1∶2时，反应达到平衡
B．平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大
C．平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小
D．其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大
A 解析：单位时间内消耗NO和N2的物质的量之比为1∶2时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡，故A正确；该反应是放热可逆反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故B错误；增加NH3的浓度，平衡向正反应方向移动，新平衡时，NH3的转化率减小，氮氧化物的转化率增大，故C错误；使用高效催化剂，反应速率加快，化学平衡不移动，废气中氮氧化物的转化率不变，故D错误。
4．化学转移反应是一种固体或液体物质A在一定温度下与一种气体物质B反应，先形成气相产物，该气相产物在体系的不同温度部分又发生逆反应，结果重新得到A的反应，下图为固体物质A发生转移反应的理想装置，在原料放置区(即图中T1段)，A和B尽可能生成C并向沉淀区移动，在沉淀区(T2段)，C尽可能分解沉积出A。下列说法不正确的是( )
A．温度和浓度是反应的重要要素
B．绝大多数化学转移反应应在真空中进行
C．对于化学转移反应A(s)＋B(g)C(g)，降低C的浓度，平衡正向移动
D．用化学转移反应制备TaS2晶体：2TaI5(s)＋2S2(g)5I2(g)＋2TaS2(s) ΔH＞0，T1应该小于T2
D 解析：温度和浓度都能影响化学反应速率，所以是反应的重要要素，故A正确；因为化学转移反应会受到其他气体的影响，所以绝大多数化学转移反应应在真空中进行，故B正确；A(s)＋B(g)C(g)，降低C的浓度，则平衡向正反应方向移动，故C正确；2TaI5(s)＋2S2(g)5I2(g)＋2TaS2(s) ΔH＞0，则用化学转移反应制备TaS2，所以在T1时要平衡向正反应方向移动，T2时要平衡向逆反应方向移动，所以T1应该大于T2，故D错误。
5．(命题情境：新型材料与化学平衡问题)工业上利用Ga与NH3在高温条件下合成新型半导体材料氮化镓(GaN)固体，同时有氢气生成[2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g)]。反应中，每生成3 mol H2时放出30.8 kJ的热量。恒温恒容密闭体系内进行上述反应，下列有关表达正确的是( )
A．Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，则T时刻改变的条件可以为升温或加压
B．Ⅱ图像中纵坐标可以为镓的转化率
C．Ⅲ图像中纵坐标可以为化学反应速率
D．Ⅳ图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量
A 解析：A项，Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，升高温度或增大压强，正反应速率会突然增大，且平衡逆向移动，图像符合题意，正确；B项，根据题意知，该反应前后气体分子数增大，则增大压强，平衡逆向移动，镓的转化率降低，错误；C项，Ga是固体，其质量不影响反应速率，错误；D项，反应方程式为2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g) ΔH<0，相同压强下，升高温度，平衡逆向移动，混合气体平均相对分子质量增大；相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，混合气体平均相对分子质量增大，错误。
6．(1)用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g) ΔH，在T1 ℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下：
①若30 min后升高温度至T2 ℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2∶3∶3，则达到新平衡时NO的转化率________(填“升高”或“降低”)，ΔH________0(填“>”或“<”)。
②根据表中数据分析T1 ℃时，该反应在0～10 min内的平均反应速率v(N2)＝____________ mol·L－1·min－1。
③若30 min后只改变某一条件，据上表中的数据判断改变的条件可能是________(填标号)。
A．加入合适的催化剂
B．适当缩小容器的体积
C．通入一定量的NO
D．加入一定量的活性炭
(2)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.1 kJ·mol－1
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH2＝－24.5 kJ·mol－1
写出CO2(g)和H2(g)转化为CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式：______________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)二甲醚燃料电池具有能量转化率高、电量大的特点而被广泛应用，一种二甲醚氧气电池(电解质溶液为KOH溶液)的负极反应式为______________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)①由T1 ℃ 20 min平衡时NO、N2、CO2的浓度之比为0.40∶0.80∶0.80＝1∶2∶2,30 min后升高温度至T2 ℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2∶3∶3，可知升高温度平衡逆向移动，达到新平衡时NO的转化率降低，正反应为放热反应，ΔH<0。③加入合适的催化剂，只改变速率，平衡不移动，A项错误；适当缩小容器的体积，平衡不移动，但浓度均增大，B项正确；通入一定量的NO，平衡正向移动，反应物、反应产物浓度均增大，C项正确；加入一定量的活性炭，固体对平衡无影响，平衡不移动，D项错误。(3)二甲醚氧气电池(电解质溶液为KOH溶液)，负极上CH3OCH3失去电子生成碳酸根离子，负极反应式为CH3OCH3＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O。
答案：(1)①降低 < ②0.042 ③BC
(2)2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝－122.7 kJ·mol－1
(3)CH3OCH3－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O
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