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2020年高考化学三轮冲刺要点突破讲练 专题09 化学反应速率和化学平衡
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09 化学反应速率和化学平衡
【难点突破】
一、化学反应速率的影响因素
1．内因
活化能是指为了能发生化学反应，普通分子(具有平均能量的分子)变成活化分子所需要吸收的最小能量，即活化分子比普通分子所多出的那部分能量。相同条件下，不同化学反应的速率不同，主要是内因——活化能大小不同所致，活化能大的化学反应速率慢，活化能小的化学反应速率快。
2．外因
相同的化学反应，在不同条件下，化学反应速率不同，主要原因是外因——浓度、温度、压强、催化剂、光照、接触面积等因素不同所致。
(1)浓度(c)：增大(减小)反应物浓度→单位体积内活化分子数目增加(减少)，活化分子百分数不变→有效碰撞频率增大(减小)→化学反应速率加快(减小)。
(2)温度(T)：升高(降低)温度→单位体积内活化分子数目增加(减少) →活化分子百分数增大(减少)→有效碰撞频率大(减小)→化学反应速率加快(减小)。
(3)压强(p)：对于有气体参与的反应来说，增大(减小)压强→相当于减小(增大)容器容积→相当于增大(减小)反应物的浓度→化学反应速率加快(减小)。
注意：“惰性气体”对反应速率的影响
①恒容：充入“惰性气体”总压增大―→参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变) 反应速率不变。
②恒压：充入“惰性气体”体积增大参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度小)反应速率减小。
(4)催化剂
①加催化剂→降低反应的活化能→单位体积内活化分子数目增加 →活化分子百分数增大→有效碰撞频率提高→化学反应速率加快。
②加催化剂→降低反应的活化能→降低反应所需的温度→减少能耗。
③加催化剂能改变反应的路径，如乙醇的氧化实验，该实验的总反应为2CH3CH2OH＋O2 → 2CH3CHO＋2H2O，活化能为E总；使用铜丝作催化剂将一步反应改变为两步反应，第一步反应为2Cu＋O22CuO，活化能为E1；第二步反应为CH3CH2OH＋CuOCH3CHO＋Cu＋H2O，活化能为E2；由于E1
⑤酶作催化剂的特点：专一性(高选择性，一种酶只能催化一种或一类化学反应，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽)、高效性、温和性(反应条件温和，温度升高，酶发生变性失去催化活性)。
二、化学平衡状态的判断方法
1．根据平衡时正逆反应速率相等判断（本质）
对于可逆反应：，
V正=V逆
① 在单位时间内消耗了m molA，同时生成m molA，即V正=V逆
② 在单位时间内消耗了n molB，同时消耗了p molC，则V正=V逆
③ 在单位时间内消耗了p molC，同时生成了qmolD，则V正=V逆
④ 同样用形成或断裂化学键表述反应达到平衡时，也要注意方向和量的关系
2．依据反应混合物中各组分的浓度保持不变判断（现象）
混合物中各组分的浓度保持不变
① 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
② 各物质的质量或各物质的质量分数一定
③ 各气体的体积或体积分数一定
3．依据其他条件判断
由化学平衡状态的本质和现象衍生出判断化学平衡状态的其它依据，如压强、平均摩尔质量、密度、温度、颜色等。
压强
平均摩尔质量
如果恒温恒容，m+n≠p+q，压强、平均摩尔质量不变，可以判断反应达到平衡。
无论恒温恒容还是恒温恒压，m+n≠p+q，压强、平均摩尔质量不变，不能判断反应达到平衡。
温度
任何化学反应都伴随着能量变化，在绝热容器中进行的可逆反应，当体系温度一定时（其它条件不变），可判断反应达到平衡。
密度
如果恒温恒容，反应物、生成物全部是气体，密度不变不能判断反应达平衡，如：；
如果恒温恒容，反应物、生成物不全部是气体，密度不变可以判断反应达平衡，
如：。
颜色
可逆反应中，某物质有颜色，当体系颜色不再变化时，可判断反应达到平衡，如一定条件下反应H2(g) ＋I2(g) ⇌ 2HI(g)，体系颜色不变反应达到平衡。
【典例1】 可以证明可逆反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)，已达到平衡状态的是：
①1个NN键断裂的同时，有3 个H-H键断裂 ②1个NN键断裂的同时，有6 个N-H 键断裂
③其他条件不变时，混合气体平均相对分子质量不再改变 ④恒温恒容时，体系压强不再改变
⑤NH3、N2、H2 的体积分数都不再改变 ⑥ 恒温恒容时，混合气体的密度保持不变
⑦正反应速率v(H2)=0.6mol/(L·min)，逆反应速率v(NH3)=0.4 mol/( L·min)
A. 全部 B. ②③④⑤ C. ②③④⑤⑦ D. ③⑤⑥⑦
【答案】 C
【典例2】 在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：a.混合气体的压强、b.混合气体的密度、c.混合气体的总物质的量、d.混合气体的平均相对分子质量、e.混合气体的颜色、f.各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比、g.某种气体的百分含量
①能说明2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)达到平衡状态的是____________(填字母，下同)。
②能说明H2(g) ＋I2(g) ⇌ 2HI(g)达到平衡状态的是________________。
③能说明2NO2(g)⇌N2O4(g)达到平衡状态的是___________________________。
④能说明C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)达到平衡状态的是__________________。
⑤能说明A(s)＋2B(g)⇌C(g)＋D(g)达到平衡状态的是__________________。
⑥能说明NH2COONH4(s)⇌2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是____________________。
⑦能说明5CO(g)＋I2O5(s)⇌ 5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是____________________。
【答案】 ①acdg ②eg ③acdeg ④abcdg ⑤bdg ⑥abc ⑦bdg
(2)化学平衡标志的判断还要注意“一个角度”，即从微观角度会分析判断。如：
反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)，下列各项能说明该反应达到平衡状态的是________(填序号)。
①断裂1 mol N≡N键的同时生成1 mol N≡N键
②断裂1 mol N≡N键的同时生成3 mol H—H键
③断裂1 mol N≡N键的同时断裂6 mol N—H键
④生成1 mol N≡N键的同时生成6 mol N—H键
【答案】 ①②③④
三．化学平衡移动的判断方法
(1)依据勒夏特列原理判断
①若外界条件改变，引起v正＞v逆，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动；
②若外界条件改变，引起v正＜v逆，则化学平衡向逆反应方向(或向左)移动；
③若外界条件改变，虽能引起v正和v逆变化，但变化后新的v正′和v逆′仍保持相等，则化学平衡不发生移动。
(2)依据浓度商(Q)判断
①若Q＜K，平衡正向移动；
②若Q＝K，平衡不移动；
③若Q＞K，平衡逆向移动。
特别注意：不能用勒夏特列原理解释的问题
(1)若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。如对于H2(g) ＋I2(g) ⇌ 2HI(g)，由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变。所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。
(2)催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响平衡移动。
【典例3】 对可逆反应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
【解析】 ①A是固体，增加A的量，平衡不移动，故①错误；②2A(s)＋3B(g) ⇌ C(g)＋2D(g)，正反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，v(正)、v(逆)均增大，故②错误；③2A(s)＋3B(g) ⇌ C(g)＋2D(g)，反应前后气体系数和不变，压强增大一倍，平衡不移动，v(正)、v(逆)均增大，故③错误；④增大B的浓度，反应物浓度增大，平衡正向移动，所以v(正)＞v(逆)，故④正确；⑤加入催化剂，平衡不移动，B的转化率不变，故⑤错误；故选B。
【答案】B
【典例4】 图1表示：以相同的滴速分别向同体积的蒸馏水和0.1 mol/L CuSO4溶液中滴入NaCl溶液，氯离子浓度随氯化钠加入量的变化关系。图2表示：CuCl2溶液中氯离子浓度随温度变化关系。结合信息，下列推断不合理的是（ ）
已知：CuSO4溶液中存在平衡X：Cu2++4H2O ⇌ [Cu(H2O)4]2+(蓝色)
CuCl2溶液呈绿色，溶液中存在平衡Y：4Cl-+[Cu(H2O)4]2+ ⇌ [CuCl4]2-+4H2O
A．平衡Y是图1中两条曲线没有重合的主要原因
B．由图2可知平衡Y为吸热反应
C．平衡X是无水硫酸铜粉末和硫酸铜溶液颜色不同的原因
D．CuCl2溶液加水稀释，溶液最终变为浅绿色
【解析】A.以相同的滴加速度滴加相同浓度的NaCl溶液，CuSO4溶液中Cl-浓度增加的慢，是由于发生反应Y，消耗了Cl-，A正确；B.由图2可知：升高温度，CuCl2溶液中氯离子浓度降低，说明升高温度，化学平衡4Cl-+[Cu(H2O)4]2+ ⇌ [CuCl4]2-+4H2O正向移动；根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，该反应的正反应为吸热反应，B正确；C.无水硫酸铜粉末是白色固体，当固体溶于水时，与水发生反应产生[Cu(H2O)4]2+，使溶液显蓝色，因此平衡X的存在导致无水硫酸铜粉末和硫酸铜溶液显示不同的颜色，C正确；D.CuCl2溶液呈绿色，加水稀释，4Cl-+[Cu(H2O)4]2+ ⇌ [CuCl4]2-+4H2O的平衡逆向移动，[Cu(H2O)4]2+的浓度增大，溶液会逐渐变为蓝色，D错误；故选D。
【答案】D
四．化学平衡图像
1.化学平衡图像题的解题流程
2．化学平衡图像的三种类型
对于反应mA(g)＋nB(g)⇌pM(g)＋qN(g)，m＋n＞p＋q，且ΔH＞0。
(1)速率—时间图
t1时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大；t2时升高温度，对任何反应，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的正反应速率增大较快；t3时减小压强，正反应速率和逆反应速率均减小；t4时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大。
(2)转化率(或含量)—时间图
甲图表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大；乙图表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越低，反应物的转化率越小；丙图表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只改变化学反应速率，不影响平衡移动。
(3)恒压(温)线
3．化学平衡图像常考的三类题型
(1)判断平衡的移动方向
【典例5】 向密闭容器中充入一定量的S(l)和H2O(g)，发生反应：S(l)＋2H2O(g)2H2(g)＋SO2(g) ΔH2＝－45.4 kJ·mol－1。H2O(g)的平衡转化率与温度(T)和压强(p)的关系如图所示。
①压强：p1________(填“>”“ <”或“＝”)p2，理由为______________________________ ___________ ____。
②N、P两点的平衡常数：K(N)________(填“>”“<”或“＝”)K(P)。
【解析】 ①正反应为气体分子数增多的反应，所以增大压强平衡向逆反应方向移动，水的转化率会下降，由图可知，同温度时，p2的转化率比p1小，所以p1
【典例6】 以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是________________________。
【解析】 弄清两条曲线中每条曲线的含义，分析相关量之间的内在联系。这里涉及影响反应速率的两个因素：催化剂和温度，250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低，原因是温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低。
【答案】 温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低
(3)最佳反应条件的选择
【典例7】 氨气制取尿素[CO(NH2)2]的合成塔中发生反应：2NH3(g)＋CO2(g) ⇌ CO(NH2)2(l)+H2O(g)。下图为合成塔中不同氨碳比a和水碳比b时二氧化碳的转化率(α)。
b宜控制在_______(填字母)范围内。
A．0.6～0.7 B．1～1.1 C．1.5～1.6
a宜控制在4.0左右，理由是________________ ________________。
【解析】 控制变量，作垂直于横轴的一条直线交三条曲线于三点，转化率越高越好，所以选择A。选择最佳氨碳比，可看最上面曲线的走势，整体增加，曲线先陡后平(略上升)，拐点右边，当氨碳比大于4.0时，增大氨气的量，CO2转化率增加不大，但生产成本提高了；氨碳比太小，CO2转化率低。
【答案】 A 氨碳比等于4，CO2转化率较高；当氨碳比大于4.0时，增大NH3的量，CO2的转化率增加不大，但生产成本提高了；氨碳比小于4.0时，CO2的转化率低。
五、化学平衡常数的表达式及其应用
1．化学平衡常数的表达式
（1）万能模板 (“三段式”法)
例如：mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L－1。
mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)
起始/(mol·L－1) a b 0 0
变化/(mol·L－1) mx nx px qx
平衡/(mol·L－1) a－mx b－nx px qx
K＝
(2)不要把反应体系中纯固体、纯液体的浓度写进平衡常数表达式。如：
CaCO3(s)⇌CaO(s)＋CO2(g)
K＝c(CO2)
Cr2O(aq)＋H2O(l)⇌2CrO(aq)＋2H＋(aq)
K＝
但在非水溶液中，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。
例如：
C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)
K＝
(3)同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。如：
N2O4(g)⇌2NO2(g)
K＝
N2O4(g)⇌NO2(g)
K′＝＝
(4)有气体参与的反应，用平衡分压(总压乘以各自的物质的量分数)表示平衡常数。
如：2A(g)＋B(s)⇌C(g)。若达到平衡时，n(A)＝n1、n(C)＝n2密闭体系的压强为p，
则Kp＝＝（考查热点，要引起重视）
2．化学平衡常数(K)的应用
(1)若用任意状态的浓度幂之积的比值(称为浓度商，用Q表示)与K比较，可判断可逆反应是否达到平衡状态和反应进行的方向。即对于反应mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，Q＝。
Q＜K
反应正向进行
Q＝K
平衡状态
Q＞K
反应逆向进行
(2)K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，反应正向进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，反应物转化率就越小。
(3)利用K可判断反应的热效应。
若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应；
若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应。
【典例8】 丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备：C4H10(g)C4H8(g)+H2(g) △H。该反应平衡转化率、反应温度及压强的关系如图，下列说法正确的是（ ）
A．该反应△S<0
B．压强P1
D．使用催化剂可加快反应速率，使平衡正向移动
【解析】A.反应物气体物质系数是1，生成物气体物质系数是2，所以反应是气体混乱程度增大的反应，所以该反应△S>0，A错误；B.根据图示可知：相同温度下，物质的平衡转化率P1>P2；在温度不变时，增大压强，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，使反应物的转化率降低，所以压强：P2>P1，B正确；C.根据图像，在压强不变时，升高温度，物质的平衡转化率增大，说明升高温度，平衡正向移动；根据平衡移动原理：升高温度，平衡向吸热反应方向移动，该反应为吸热反应，平衡常数随温度的升高而增大，C错误；D.使用催化剂可降低反应的活化能而加快反应速率，但不能使平衡发生移动，D错误；故选B。
【答案】B
六．转化率、产率和百分含量的计算
1．转化率＝×100%
（1）温度或压强的改变
引起平衡向正反应方向移动时，反应物的转化率必然增大。
（2）反应物用量的改变
①若反应物只有一种，如aA(g)⇌bB(g)＋cC(g)，增加A的量，平衡向正反应方向移动，但该反应物A的转化率与气体物质的化学计量数有关：
②若反应物不止一种，如aA(g)＋bB(g)⇌cC(g)＋dD(g)
a.若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，则A的转化率减小，B的转化率增大。
b.若按原比例同倍数地增加反应物A和B的量，则平衡向正反应方向移动，而反应物的转化率与气体反应物的计量数有关。
c.若不同倍增加A、B的量，相当于增加了一种物质，同a。
（3）①反应物起始的投料之比等于化学计量数之比时，各反应物转化率相等；
②反应物起始按等物质的量投料，转化率之比等于化学计量数之比。
2.生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。
产率＝×100%
3.平衡混合物某组分的百分含量＝×100%
七、等效平衡
等效平衡的三种模型
等效模型
实例
起始投料
平衡时等量关系
备注
恒温恒容Δn(g)≠0
N2(g)＋3H2(g) ⇌2NH3(g)
甲：1 mol N2＋3 mol H2
乙：2 mol NH3(转化为同种物质完全等同)
两容器中各组分的n、c、w等同
α(N2)＋α(NH3)＝1
恒温恒容Δn(g)＝0
I2(g)＋H2(g) ⇌2HI(g)
甲：1 mol I2＋1 mol H2
乙：2 mol I2＋2 mol H2(或4 mol HI)(成比例)
两容器中各组分的w等同，n、c成倍数关系
恒温恒压
N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)
甲：1 mol N2＋3 mol H2
乙：2 mol N2＋6 mol H2(或4 mol NH3)(成比例)
两容器中各组分的w、c等同，n成倍数关系
【难点突破】
一、化学反应速率的影响因素
1．内因
活化能是指为了能发生化学反应，普通分子(具有平均能量的分子)变成活化分子所需要吸收的最小能量，即活化分子比普通分子所多出的那部分能量。相同条件下，不同化学反应的速率不同，主要是内因——活化能大小不同所致，活化能大的化学反应速率慢，活化能小的化学反应速率快。
2．外因
相同的化学反应，在不同条件下，化学反应速率不同，主要原因是外因——浓度、温度、压强、催化剂、光照、接触面积等因素不同所致。
(1)浓度(c)：增大(减小)反应物浓度→单位体积内活化分子数目增加(减少)，活化分子百分数不变→有效碰撞频率增大(减小)→化学反应速率加快(减小)。
(2)温度(T)：升高(降低)温度→单位体积内活化分子数目增加(减少) →活化分子百分数增大(减少)→有效碰撞频率大(减小)→化学反应速率加快(减小)。
(3)压强(p)：对于有气体参与的反应来说，增大(减小)压强→相当于减小(增大)容器容积→相当于增大(减小)反应物的浓度→化学反应速率加快(减小)。
注意：“惰性气体”对反应速率的影响
①恒容：充入“惰性气体”总压增大―→参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变) 反应速率不变。
②恒压：充入“惰性气体”体积增大参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度小)反应速率减小。
(4)催化剂
①加催化剂→降低反应的活化能→单位体积内活化分子数目增加 →活化分子百分数增大→有效碰撞频率提高→化学反应速率加快。
②加催化剂→降低反应的活化能→降低反应所需的温度→减少能耗。
③加催化剂能改变反应的路径，如乙醇的氧化实验，该实验的总反应为2CH3CH2OH＋O2 → 2CH3CHO＋2H2O，活化能为E总；使用铜丝作催化剂将一步反应改变为两步反应，第一步反应为2Cu＋O22CuO，活化能为E1；第二步反应为CH3CH2OH＋CuOCH3CHO＋Cu＋H2O，活化能为E2；由于E1
⑤酶作催化剂的特点：专一性(高选择性，一种酶只能催化一种或一类化学反应，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽)、高效性、温和性(反应条件温和，温度升高，酶发生变性失去催化活性)。
二、化学平衡状态的判断方法
1．根据平衡时正逆反应速率相等判断（本质）
对于可逆反应：，
V正=V逆
① 在单位时间内消耗了m molA，同时生成m molA，即V正=V逆
② 在单位时间内消耗了n molB，同时消耗了p molC，则V正=V逆
③ 在单位时间内消耗了p molC，同时生成了qmolD，则V正=V逆
④ 同样用形成或断裂化学键表述反应达到平衡时，也要注意方向和量的关系
2．依据反应混合物中各组分的浓度保持不变判断（现象）
混合物中各组分的浓度保持不变
① 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
② 各物质的质量或各物质的质量分数一定
③ 各气体的体积或体积分数一定
3．依据其他条件判断
由化学平衡状态的本质和现象衍生出判断化学平衡状态的其它依据，如压强、平均摩尔质量、密度、温度、颜色等。
压强
平均摩尔质量
如果恒温恒容，m+n≠p+q，压强、平均摩尔质量不变，可以判断反应达到平衡。
无论恒温恒容还是恒温恒压，m+n≠p+q，压强、平均摩尔质量不变，不能判断反应达到平衡。
温度
任何化学反应都伴随着能量变化，在绝热容器中进行的可逆反应，当体系温度一定时（其它条件不变），可判断反应达到平衡。
密度
如果恒温恒容，反应物、生成物全部是气体，密度不变不能判断反应达平衡，如：；
如果恒温恒容，反应物、生成物不全部是气体，密度不变可以判断反应达平衡，
如：。
颜色
可逆反应中，某物质有颜色，当体系颜色不再变化时，可判断反应达到平衡，如一定条件下反应H2(g) ＋I2(g) ⇌ 2HI(g)，体系颜色不变反应达到平衡。
【典例1】 可以证明可逆反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)，已达到平衡状态的是：
①1个NN键断裂的同时，有3 个H-H键断裂 ②1个NN键断裂的同时，有6 个N-H 键断裂
③其他条件不变时，混合气体平均相对分子质量不再改变 ④恒温恒容时，体系压强不再改变
⑤NH3、N2、H2 的体积分数都不再改变 ⑥ 恒温恒容时，混合气体的密度保持不变
⑦正反应速率v(H2)=0.6mol/(L·min)，逆反应速率v(NH3)=0.4 mol/( L·min)
A. 全部 B. ②③④⑤ C. ②③④⑤⑦ D. ③⑤⑥⑦
【答案】 C
【典例2】 在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：a.混合气体的压强、b.混合气体的密度、c.混合气体的总物质的量、d.混合气体的平均相对分子质量、e.混合气体的颜色、f.各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比、g.某种气体的百分含量
①能说明2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)达到平衡状态的是____________(填字母，下同)。
②能说明H2(g) ＋I2(g) ⇌ 2HI(g)达到平衡状态的是________________。
③能说明2NO2(g)⇌N2O4(g)达到平衡状态的是___________________________。
④能说明C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)达到平衡状态的是__________________。
⑤能说明A(s)＋2B(g)⇌C(g)＋D(g)达到平衡状态的是__________________。
⑥能说明NH2COONH4(s)⇌2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是____________________。
⑦能说明5CO(g)＋I2O5(s)⇌ 5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是____________________。
【答案】 ①acdg ②eg ③acdeg ④abcdg ⑤bdg ⑥abc ⑦bdg
(2)化学平衡标志的判断还要注意“一个角度”，即从微观角度会分析判断。如：
反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)，下列各项能说明该反应达到平衡状态的是________(填序号)。
①断裂1 mol N≡N键的同时生成1 mol N≡N键
②断裂1 mol N≡N键的同时生成3 mol H—H键
③断裂1 mol N≡N键的同时断裂6 mol N—H键
④生成1 mol N≡N键的同时生成6 mol N—H键
【答案】 ①②③④
三．化学平衡移动的判断方法
(1)依据勒夏特列原理判断
①若外界条件改变，引起v正＞v逆，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动；
②若外界条件改变，引起v正＜v逆，则化学平衡向逆反应方向(或向左)移动；
③若外界条件改变，虽能引起v正和v逆变化，但变化后新的v正′和v逆′仍保持相等，则化学平衡不发生移动。
(2)依据浓度商(Q)判断
①若Q＜K，平衡正向移动；
②若Q＝K，平衡不移动；
③若Q＞K，平衡逆向移动。
特别注意：不能用勒夏特列原理解释的问题
(1)若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。如对于H2(g) ＋I2(g) ⇌ 2HI(g)，由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变。所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。
(2)催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响平衡移动。
【典例3】 对可逆反应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
【解析】 ①A是固体，增加A的量，平衡不移动，故①错误；②2A(s)＋3B(g) ⇌ C(g)＋2D(g)，正反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，v(正)、v(逆)均增大，故②错误；③2A(s)＋3B(g) ⇌ C(g)＋2D(g)，反应前后气体系数和不变，压强增大一倍，平衡不移动，v(正)、v(逆)均增大，故③错误；④增大B的浓度，反应物浓度增大，平衡正向移动，所以v(正)＞v(逆)，故④正确；⑤加入催化剂，平衡不移动，B的转化率不变，故⑤错误；故选B。
【答案】B
【典例4】 图1表示：以相同的滴速分别向同体积的蒸馏水和0.1 mol/L CuSO4溶液中滴入NaCl溶液，氯离子浓度随氯化钠加入量的变化关系。图2表示：CuCl2溶液中氯离子浓度随温度变化关系。结合信息，下列推断不合理的是（ ）
已知：CuSO4溶液中存在平衡X：Cu2++4H2O ⇌ [Cu(H2O)4]2+(蓝色)
CuCl2溶液呈绿色，溶液中存在平衡Y：4Cl-+[Cu(H2O)4]2+ ⇌ [CuCl4]2-+4H2O
A．平衡Y是图1中两条曲线没有重合的主要原因
B．由图2可知平衡Y为吸热反应
C．平衡X是无水硫酸铜粉末和硫酸铜溶液颜色不同的原因
D．CuCl2溶液加水稀释，溶液最终变为浅绿色
【解析】A.以相同的滴加速度滴加相同浓度的NaCl溶液，CuSO4溶液中Cl-浓度增加的慢，是由于发生反应Y，消耗了Cl-，A正确；B.由图2可知：升高温度，CuCl2溶液中氯离子浓度降低，说明升高温度，化学平衡4Cl-+[Cu(H2O)4]2+ ⇌ [CuCl4]2-+4H2O正向移动；根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，该反应的正反应为吸热反应，B正确；C.无水硫酸铜粉末是白色固体，当固体溶于水时，与水发生反应产生[Cu(H2O)4]2+，使溶液显蓝色，因此平衡X的存在导致无水硫酸铜粉末和硫酸铜溶液显示不同的颜色，C正确；D.CuCl2溶液呈绿色，加水稀释，4Cl-+[Cu(H2O)4]2+ ⇌ [CuCl4]2-+4H2O的平衡逆向移动，[Cu(H2O)4]2+的浓度增大，溶液会逐渐变为蓝色，D错误；故选D。
【答案】D
四．化学平衡图像
1.化学平衡图像题的解题流程
2．化学平衡图像的三种类型
对于反应mA(g)＋nB(g)⇌pM(g)＋qN(g)，m＋n＞p＋q，且ΔH＞0。
(1)速率—时间图
t1时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大；t2时升高温度，对任何反应，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的正反应速率增大较快；t3时减小压强，正反应速率和逆反应速率均减小；t4时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大。
(2)转化率(或含量)—时间图
甲图表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大；乙图表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越低，反应物的转化率越小；丙图表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只改变化学反应速率，不影响平衡移动。
(3)恒压(温)线
3．化学平衡图像常考的三类题型
(1)判断平衡的移动方向
【典例5】 向密闭容器中充入一定量的S(l)和H2O(g)，发生反应：S(l)＋2H2O(g)2H2(g)＋SO2(g) ΔH2＝－45.4 kJ·mol－1。H2O(g)的平衡转化率与温度(T)和压强(p)的关系如图所示。
①压强：p1________(填“>”“ <”或“＝”)p2，理由为______________________________ ___________ ____。
②N、P两点的平衡常数：K(N)________(填“>”“<”或“＝”)K(P)。
【解析】 ①正反应为气体分子数增多的反应，所以增大压强平衡向逆反应方向移动，水的转化率会下降，由图可知，同温度时，p2的转化率比p1小，所以p1
【典例6】 以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是________________________。
【解析】 弄清两条曲线中每条曲线的含义，分析相关量之间的内在联系。这里涉及影响反应速率的两个因素：催化剂和温度，250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低，原因是温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低。
【答案】 温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低
(3)最佳反应条件的选择
【典例7】 氨气制取尿素[CO(NH2)2]的合成塔中发生反应：2NH3(g)＋CO2(g) ⇌ CO(NH2)2(l)+H2O(g)。下图为合成塔中不同氨碳比a和水碳比b时二氧化碳的转化率(α)。
b宜控制在_______(填字母)范围内。
A．0.6～0.7 B．1～1.1 C．1.5～1.6
a宜控制在4.0左右，理由是________________ ________________。
【解析】 控制变量，作垂直于横轴的一条直线交三条曲线于三点，转化率越高越好，所以选择A。选择最佳氨碳比，可看最上面曲线的走势，整体增加，曲线先陡后平(略上升)，拐点右边，当氨碳比大于4.0时，增大氨气的量，CO2转化率增加不大，但生产成本提高了；氨碳比太小，CO2转化率低。
【答案】 A 氨碳比等于4，CO2转化率较高；当氨碳比大于4.0时，增大NH3的量，CO2的转化率增加不大，但生产成本提高了；氨碳比小于4.0时，CO2的转化率低。
五、化学平衡常数的表达式及其应用
1．化学平衡常数的表达式
（1）万能模板 (“三段式”法)
例如：mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L－1。
mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)
起始/(mol·L－1) a b 0 0
变化/(mol·L－1) mx nx px qx
平衡/(mol·L－1) a－mx b－nx px qx
K＝
(2)不要把反应体系中纯固体、纯液体的浓度写进平衡常数表达式。如：
CaCO3(s)⇌CaO(s)＋CO2(g)
K＝c(CO2)
Cr2O(aq)＋H2O(l)⇌2CrO(aq)＋2H＋(aq)
K＝
但在非水溶液中，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。
例如：
C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)
K＝
(3)同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。如：
N2O4(g)⇌2NO2(g)
K＝
N2O4(g)⇌NO2(g)
K′＝＝
(4)有气体参与的反应，用平衡分压(总压乘以各自的物质的量分数)表示平衡常数。
如：2A(g)＋B(s)⇌C(g)。若达到平衡时，n(A)＝n1、n(C)＝n2密闭体系的压强为p，
则Kp＝＝（考查热点，要引起重视）
2．化学平衡常数(K)的应用
(1)若用任意状态的浓度幂之积的比值(称为浓度商，用Q表示)与K比较，可判断可逆反应是否达到平衡状态和反应进行的方向。即对于反应mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，Q＝。
Q＜K
反应正向进行
Q＝K
平衡状态
Q＞K
反应逆向进行
(2)K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，反应正向进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，反应物转化率就越小。
(3)利用K可判断反应的热效应。
若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应；
若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应。
【典例8】 丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备：C4H10(g)C4H8(g)+H2(g) △H。该反应平衡转化率、反应温度及压强的关系如图，下列说法正确的是（ ）
A．该反应△S<0
B．压强P1
D．使用催化剂可加快反应速率，使平衡正向移动
【解析】A.反应物气体物质系数是1，生成物气体物质系数是2，所以反应是气体混乱程度增大的反应，所以该反应△S>0，A错误；B.根据图示可知：相同温度下，物质的平衡转化率P1>P2；在温度不变时，增大压强，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，使反应物的转化率降低，所以压强：P2>P1，B正确；C.根据图像，在压强不变时，升高温度，物质的平衡转化率增大，说明升高温度，平衡正向移动；根据平衡移动原理：升高温度，平衡向吸热反应方向移动，该反应为吸热反应，平衡常数随温度的升高而增大，C错误；D.使用催化剂可降低反应的活化能而加快反应速率，但不能使平衡发生移动，D错误；故选B。
【答案】B
六．转化率、产率和百分含量的计算
1．转化率＝×100%
（1）温度或压强的改变
引起平衡向正反应方向移动时，反应物的转化率必然增大。
（2）反应物用量的改变
①若反应物只有一种，如aA(g)⇌bB(g)＋cC(g)，增加A的量，平衡向正反应方向移动，但该反应物A的转化率与气体物质的化学计量数有关：
②若反应物不止一种，如aA(g)＋bB(g)⇌cC(g)＋dD(g)
a.若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，则A的转化率减小，B的转化率增大。
b.若按原比例同倍数地增加反应物A和B的量，则平衡向正反应方向移动，而反应物的转化率与气体反应物的计量数有关。
c.若不同倍增加A、B的量，相当于增加了一种物质，同a。
（3）①反应物起始的投料之比等于化学计量数之比时，各反应物转化率相等；
②反应物起始按等物质的量投料，转化率之比等于化学计量数之比。
2.生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。
产率＝×100%
3.平衡混合物某组分的百分含量＝×100%
七、等效平衡
等效平衡的三种模型
等效模型
实例
起始投料
平衡时等量关系
备注
恒温恒容Δn(g)≠0
N2(g)＋3H2(g) ⇌2NH3(g)
甲：1 mol N2＋3 mol H2
乙：2 mol NH3(转化为同种物质完全等同)
两容器中各组分的n、c、w等同
α(N2)＋α(NH3)＝1
恒温恒容Δn(g)＝0
I2(g)＋H2(g) ⇌2HI(g)
甲：1 mol I2＋1 mol H2
乙：2 mol I2＋2 mol H2(或4 mol HI)(成比例)
两容器中各组分的w等同，n、c成倍数关系
恒温恒压
N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)
甲：1 mol N2＋3 mol H2
乙：2 mol N2＋6 mol H2(或4 mol NH3)(成比例)
两容器中各组分的w、c等同，n成倍数关系
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