资源描述
重 点 突 破
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考点1
化学平衡状态的推断
推断一个可逆反应是否达到化学平衡状态，可以从三个方面来进行。
1．依据化学平衡状态的本质标志
正反应速率等于逆反应速率；各组分的浓度保持不变。
2．依据“浓度不变”衍生出的一些间接推断方法
各组分的百分含量保持不变、各组分的物质的量不随时间的转变而转变、各气体的分压不变、各气体的体积不随时间的转变而转变、有颜色变化的体系颜色不变等。
3．结合可逆反应的特点不同，建立平衡的条件不同，从不同的角度进行特例推断
特殊提示 (1)化学平衡的实质是v(正)＝v(逆)＞0，表现为平衡体系各组分的物质的量或物质的量分数不再变化，因此v(正)＝v(逆)>0是化学平衡推断的充要条件。
(2)运用v(正)＝v(逆)>0时，留意方向和数量关系。
(3)学会“变”与“不变”推断。“变”就是到达平衡过程中量“变”，而到达平衡后“不变”，否则，不肯定平衡。
题组训练
1．可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志的是( )
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2：2：1的状态
④混合气体的颜色不再转变的状态
⑤混合气体的密度不再转变的状态
⑥混合气体的压强不再转变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再转变的状态
A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦
C．①③④⑤ D．全部
解析 ①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，能说明达到平衡状态，②描述的都是正反应方向的速率，无法推断是否达到平衡状态；③无论达到平衡与否，同向的速率之比总是符合化学方程式中化学计量数之比；④混合气体的颜色不变能够说明达到了化学平衡状态；因容器体积固定，密度是一个常数，所以⑤不能说明反应达到平衡状态；该反应是一个反应前后气体体积不等的反应，容器的体积又固定，所以⑥⑦均能说明达到平衡。
答案 A
2．下列说法可以证明H2(g)＋I2(g)2HI(g)已达平衡状态的是________(填序号)。
①单位时间内生成n mol H2的同时，生成n mol HI
②一个H—H 键断裂的同时有两个H—I键断裂
③百分含量w(HI)＝w(I2) ④反应速率v(H2)＝v(I2)＝v(HI) ⑤c(HI)：c(H2)：c(I2)＝2：1：1
⑥温度和体积肯定时，某一生成物浓度不再变化 ⑦温度和体积肯定时，容器内压强不再变化 ⑧条件肯定，混合气体的平均相对分子质量不再变化 ⑨温度和体积肯定时，混合气体颜色不再变化
⑩温度和压强肯定时，混合气体的密度不再变化
解析 (1)对于反应前后气体分子总数不等的可逆反应，可从化学反应速率、化学键断裂、物质的量、物质的量浓度、转化率、颜色、温度、平均相对分子质量、压强、密度等来推断。(2)对于反应前后气体分子总数相等的可逆反应，可从化学反应速率、化学键断裂、物质的量、物质的量浓度、转化率、颜色、温度等来推断(此时平均相对分子质量、压强、密度不能作为推断依据)。
答案 ②⑥⑨
归纳总结
“两审”“两标志”突破化学平衡状态标志的推断
1．“两审”
一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压；二审反应特点：①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；②有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。
2．“两标志”
(1)本质标志。
v正＝v逆≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
(2)等价标志。
①全部是气体参与的气体体积可变的反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。
②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量分数保持不变。
③对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。
④对于有有色物质参与或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。例如，2NO2(g)N2O4(g)。
⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。
特殊提示 以下几种状况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志：
(1)恒温、恒容条件下气体体积不变的反应，混合气体的压强或气体的总物质的量不随时间而变化。如2HI(g)I2(g)＋H2(g)。
(2)全部是气体参与的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不随时间而变化。
(3)全部是气体参与的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
考点2 有关化学平衡的计算及平衡常数的应用
考点2
有关化学平衡的计算及平衡常数的应用
1.分析三个量
即起始量、变化量、平衡量。
2．明确三个关系
(1)对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。
(2)对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。
(3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。
3．计算方法：三段式法
化学平衡计算模式：对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为V L。
mA(g) ＋ nB(g)pC(g)＋qD(g)
则有：(1)K＝
(2)c平(A)＝ (mol·L－1)。
(3)α(A)平＝×100%，α(A)α(B)＝＝。
(4)φ(A)＝×100%。
(5)＝。
(6)(混)＝(g·L－1)。
(7)＝(g·mol－1)。
4．借助平衡常数推断一个化学反应是否达到化学平衡状态
对于可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在肯定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：
＝Qc，称为浓度商。
题组训练
3．(2022·济南联考)关于化学平衡常数的叙述正确的是( )
A．温度肯定，一个化学反应的平衡常数不是一个常数
B．两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数都不变
C．温度肯定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数
D．浓度商Qc<K时，v(正)<v(逆)
解析 化学平衡常数的大小与温度有关，平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。正、逆反应的平衡常数互为倒数，如H2(g)＋I2(g)2HI(g)，K正＝，K逆＝，所以K正＝。浓度商Qc<K，未达到化学平衡状态，此时v正>v逆。
答案 C
4．(2022·龙岩质检)X、Y、Z为三种气体，把a mol X和b mol Y 充入一密闭容器中，发生反应X＋2Y2Z，达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)＋n(Y)＝n(Z)，则Y的转化率为( )
A.×100% B.×100%
C.×100% D.×100%
解析 X ＋ 2Y 2Z
起始物质的量/mol a b 0
转化物质的量/mol x 2x 2x
平衡物质的量/mol a－x b－2x 2x
据题意：(a－x)＋(b－2x)＝2x。解得：x＝，故Y的转化率为×100%＝×100%。
答案 B
5．某温度时，N2＋3H22NH3的平衡常数K＝a，则此温度下，NH3H2＋N2的平衡常数为( )
A. B.
C.a D.
解析 K＝＝a，而NH3H2＋N2的平衡常数K′＝＝a－。
答案 A
6．加热N2O5，依次发生的分解反应为①N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol，则t ℃时反应①的平衡常数为( )
A．10.7 B．8.5
C．9.6 D．10.2
解析 计算反应①的平衡常数应当用最终平衡时N2O3、O2的总浓度，设反应①平衡时，N2O3、O2的物质的量都为x，反应②平衡时，N2O的物质的量为a，则反应②平衡后，N2O3的物质的量为(x－a)，O2物质的量为(x＋a)，依题意，有：x＋a＝9 mol，x－a＝3.4 mol。解得：x＝6.2 mol，a＝2.8 mol。反应达到平衡时，c(N2O5)＝＝0.9 mol·L－1，c(N2O3)＝＝1.7 mol·L－1，c(O2)＝＝4.5 mol·L－1，c(N2O)＝＝1.4 mol·L－1。反应①的平衡常数K＝＝＝8.5。
答案 B
7．(2022·海南)已知A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：
温度/℃
700
800
830
1 000
1 200
平衡常数
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
回答下列问题：
(1)该反应的平衡常数表达式K＝________，ΔH________0(填“<”“>”或“＝”)；
(2)830 ℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，如反应初始6 s内A的平均反应速率v(A)＝0.003 mol·L－1·s－1，则6 s时c(A)＝________mol·L－1，C的物质的量为________mol；反应经一段时间，达到平衡时A的转化率为________，假如这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为________；
(3)推断该反应是否达到平衡的依据为________(填选项字母)；
a．压强不随时间转变
b．气体的密度不随时间转变
c．c(A)不随时间转变
d．单位时间里生成C和D的物质的量相等
(4)1 200 ℃时反应C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常数的值为________。
解析 (1)依据反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，可写出平衡常数K＝，随着温度上升，K值减小，即升温平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH<0。
(2)6 s内消耗的A为0.003 mol·L－1·s－1×6 s×5 L＝0.09 mol，则此时A的物质的量浓度为＝0.022 mol/L；生成C的物质的量与消耗A的物质的量相等，均为0.09 mol。设平衡时参与反应的A为x mol，则平衡时A、B、C、D的物质的量分别为(0.20－x)mol、(0.80－x)mol、x mol\，x mol，依据平衡常数的表达式和此时K＝1.0，求得x＝0.16，即平衡时A的转化率为80%；向该平衡体系中充入氩气等稀有气体，对该平衡无影响，即平衡时A的转化率照旧为80%。
答案 (1) <
(2)0.022 0.09 80% 80%
(3)c
(4)2.5
考点3
等效平衡
1.等效平衡原理
相同条件下，同一可逆反应体系，不管从正反应开头，还是从逆反应开头，只要按反应方程式中的化学计量数之比投入反应物或生成物，建立起的平衡状态都是相同的，这就是所谓的等效平衡原理。
2．等效平衡规律
(1)对于恒温、恒容条件下体积可变的反应。
假如按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的。
(2)对于恒温、恒容条件下体积不变的反应。
假如按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同，则建立的化学平衡是等效的。
(3)对于恒温、恒压条件下的可逆反应(体积可变的反应或体积不变的反应)。
假如按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质，其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同，则建立的化学平衡状态是等效的。
特殊提示 三种状况下的等效均指平衡混合物中各组分的百分含量保持不变。实际上三种等效是有差别的，第1种状况是确定等效(包括浓度、密度、相对分子质量等都相等)，而第2种和第3种状况下，物质的量存在倍数关系。
题组训练
8．在恒温恒容的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)。Ⅰ.将3 mol A和2 mol B在肯定条件下反应，达平衡时C的体积分数为a；Ⅱ.若起始时A、B、C投入的物质的量分别为n(A)、n(B)、n(C)，平衡时C的体积分数也为a。下列说法正确的是( )
A．若Ⅰ达平衡时，A、B、C各增加1 mol，则B的转化率将肯定增大
B．若向Ⅰ平衡体系中再加入3 mol A和2 mol B，C的体积分数若大于a，可断定x>4
C．若x＝2，则Ⅱ体系起始物质的量应满足3n(B)>n(A)＋3
D．若Ⅱ体系起始物质的量满足3n(C)＋8n(A)＝12n(B)，则可推断x＝4
解析 这是恒温恒容条件下的等效平衡，无论如何进行配比，只要把反应一端按反应计量数之比完全转化为另一端的物质后，相当于完全等同的起始量即可。A项，A、B、C各增加1 mol时，A与B不行能完全转化为C，加入的B相对量大，A的转化率增大，而B的转化率将减小，错误；B项，在Ⅰ平衡体系中再加入3 mol A和2 mol B，相当于增大了体系的压强，C的体积分数增大，说明平衡向正反应方向移动，正反应方向体积缩小，x<4，错误；C项，假设C完全转化为A、B，则n(A)＋3/2n(C)＝3，n(B)＋1/2n(C)＝2，即3n(B)＝n(A)＋3，错误；D项，设C完全转化为A、B，则xn(A)＋3n(C)＝3x，xn(B)＋n(C)＝2x，即2xn(A)＋3n(C)＝3xn(B)，正确。
答案 D
9．(2022·江西模拟)已知：t ℃时，2H(g)＋Y(g)2I(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1，t ℃时，在一压强恒定的密闭容器中，加入4 mol H和2 mol Y反应，达到平衡后，Y剩余0.2 mol。若在上面的平衡体系中，再加入1 mol气态的I物质，t ℃时达到新的平衡，此时H物质的物质的量n(H)为( )
A．0.8 mol B．0.6 mol
C．0.5 mol D．0.2 mol
解析 本题考查恒温恒压条件下等效平衡原理。依据反应式知，“4 mol H和2 mol Y反应达到平衡后，Y剩余0.2 mol”，即Y转化了1.8 mol，依据化学计量数之比，H必转化了3.6 mol，即H的转化率等于Y的转化率＝×100%＝90%。
2H(g)＋Y(g)2I(g)
起始(Ⅰ) 4 mol 2 mol 0
起始(Ⅱ) 4 mol 2 mol 1 mol
起始(Ⅲ) 5 mol 2.5 mol 0
该可逆反应在恒温、恒压条件下反应，按起始(Ⅱ)与起始(Ⅲ)投料能达到同一平衡状态，而起始(Ⅰ)与起始(Ⅲ)达到的平衡状态为等效平衡，即平衡时H的转化率相等，故达到新平衡时剩余H的物质的量为n(H)＝5 mol×(1－90%)＝0.5 mol。
答案 C
10．有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。肯定温度下，在甲中加入2 mol N2、3 mol H2，反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡时生成NH3的物质的量为m mol。
(1)相同温度下，在乙中加入4 mol N2、6 mol H2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________mol(从下列各项中选择，只填选项字母)；若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________mol。
A．小于m B．等于m
C．在m～2m之间 D．等于2m
E．大于2m
(2)相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入1 mol NH3，要使乙中反应达到平衡时，各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入________mol N2和________mol H2。
解析 (1)由于甲容器定容，而乙容器定压，它们的压强相等，达到平衡时，乙的容积应当为甲的两倍，生成的NH3的物质的量应当等于2m mol。当甲、乙两容器的体积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中NH3的物质的量大于2m mol。
(2)乙的容积为甲的一半时，要建立与甲一样的平衡，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中应当投入N2为(1－0.5) mol＝0.5 mol，H2为(1.5－1.5) mol＝0 mol。
答案 (1)D E (2)0.5 0
11．在肯定温度下，把2 mol SO2和1 mol O2通入一个肯定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2＋O22SO3，当此反应进行到肯定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量(mol)。如a、b、c取不同的数值，它们必需满足肯定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：
(1)若a＝0，b＝0，则c＝________。
(2)若a＝0.5，则b＝________和c＝________。
(3)a、b、c必需满足的一般条件是(请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c)：___________、___________。
解析 在其他条件不变时，转变平衡体系中有关物质的量，使之平衡状态相同。解题思路是：有关物质的量不论取何值，都把它转化成最初给定的物质的量。若其值与题干给出的量相同，则符合题意。
(1)2 mol SO3相当于2 mol SO2和1 mol O2。
(2)0.5 mol SO2与0.25 mol O2反应生成0.5 mol SO3，再加上1.5 mol SO3，其SO3的物质的量是2 mol，同(1)。
(3)若SO2与SO3的物质的量之和等于2 mol，相当于原来加入的2 mol SO2。c mol SO3分解得 mol O2，若＋b＝1，两者之和等于初始氧气的量就符合题意。
答案 (1)2
(2)0.25 1.5
(3)a＋c＝2 ＋b＝1
名 师 究 错
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【典例】 利用醋酸二氨合铜[Cu(NH3)2Ac]溶液吸取CO，能达到爱护环境和能源再利用的目的，反应方程式为Cu(NH3)2Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO。已知该反应的化学平衡常数与温度的关系如表所示：
温度/℃
15
50
100
化学平衡常数
5×104
2
1.9×10－5
下列说法正确的是( )
A．上述正反应为吸热反应
B．15 ℃时，反应[Cu(NH3)3]Ac·COCu(NH3)2Ac＋CO＋NH3的平衡常数为0.5
C．保持其他条件不变，减小压强，CO的转化率减小
D．醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对CO的吸取没有影响
【错因分析】 若不能利用化学平衡常数与温度的关系分析反应的热效应，易错选A项；若不明白逆反应的化学平衡常数与正反应的化学平衡常数互为倒数，易错选B项。
【解析】 A项，据表可知温度上升，化学平衡常数减小，说明正反应是放热反应，错误；B项，15 ℃时，Cu(NH3)2Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO的化学平衡常数为5×104, 则其逆反应的化学平衡常数为2×10－5，错误；C项，该反应的正反应是气体体积缩小的反应，减小压强，平衡逆向移动，CO的转化率减小，正确；D项，增大醋酸二氨合铜溶液的浓度，平衡正向移动，有利于CO的吸取，错误。
【答案】 C
纠错训练
红磷P(s)和Cl2(g)之间的反应为①P(s)＋3/2Cl2(g)PCl3(g)，②PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g)，其能量关系如图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。在恒温条件下向1 L的密闭容器中充入1 mol PCl5(g)，达到平衡时，容器中n(Cl2)＝1 mol，n(P)＝0.3 mol。下列说法正确的是( )
A．上述整个过程吸取的热量为142.95 kJ
B．反应①的化学平衡常数为4
C．假设该容器绝热，反应①②达到平衡后增大压强(减小体积)，则达到新的平衡时温度不变
D．再充入一些PCl5(g)，反应②的化学平衡常数增大
解析 依据题意，充入1molPCl5(g)发生如下反应：(1)PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g) ΔH＝＋93 kJ/mol，(2)PCl3(g)P(s)＋3/2Cl2(g) ΔH＝＋306 kJ/mol，整个过程吸取的热量为93×0.55＋306×0.3＝51.15＋91.8＝142.95(kJ)，A项正确；反应①的化学平衡常数为0.25/13/2＝0.25，B项错误；C项，达到平衡后增大压强(减小体积)，则反应①②均正向移动，而正反应为放热反应，因容器绝热，达到新的平衡时温度上升，错误；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，则平衡常数不变，D项错误。
答案 A
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