第21讲--化学平衡状态--化学平衡的移动(讲)(全国通用)(原卷版).docx

第21讲 化学平衡状态　化学平衡的移动
目录
第一部分：网络构建（总览全局）
第二部分：知识点精准记忆
第三部分：典型例题剖析
高频考点1、考查可逆反应的特点
高频考点2、考查化学平衡状态的判断
高频考点3、考查化学平衡的移动方向的判断
高频考点4、考查等效平衡的应用
高频考点5、考查勒夏特列原理的应用
高频考点6、考查化学平衡图像分析
高频考点7、考查化学平衡原理在工农业生产中的应用
正文
第一部分：网络构建（总览全局）

第二部分：知识点精准记忆
知识点一 可逆反应与化学平衡状态
1．可逆反应
(1)概念：在同一条件下，既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
(2)特点：三同一小
①相同条件下；
② 同时进行；
③反应物与生成物同时存在；
④任一组分的转化率都 小于 100%。
(3)表示：在方程式中用“”表示。
2．化学平衡状态
(1)概念：在一定条件下的可逆反应中，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度保持不变的状态。
(2)建立：对于只加入反应物从正向建立的平衡：

以上过程可以用速率－时间图像表示如下

(3)化学平衡的特点

3．化学平衡状态的判断
化学反应
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
是否平衡
混合物体系中各成分的含量
①各物质的物质的量或物质的量分数一定
平衡
②各物质的质量或质量分数一定
平衡
③各气体的体积或体积分数一定
平衡
④总体积、总压强、总物质的量一定
不一定平衡
正、逆反
应速率之
间的关系
①单位时间内消耗了m mol A，同时也生成了m mol A
平衡
②单位时间内消耗了n mol B，同时也消耗了p mol C
平衡
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q
不一定平衡
④单位时间内生成了n mol B，同时也消耗了q mol D
不一定平衡
压强
①其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q
平衡
②其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q
不一定平衡
混合气体的平均相对分子质量
①平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q
平衡
②平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q
不一定平衡
温度
任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时
平衡
气体密度(ρ)
①只有气体参加的反应，密度保持不变(恒容密闭容器中)
不一定平衡
②m＋n≠p＋q时，密度保持不变(恒压容器中)
平衡
③m＋n＝p＋q时，密度保持不变(恒压容器中)
不一定平衡
颜色
反应体系内有色物质的颜色稳定不变(其他条件不变)
平衡
【归纳总结】(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(化学反应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。
【易错提醒】规避“2”个易失分点
(1)化学平衡状态判断“三关注”
关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。
(2)不能作为“标志”的四种情况
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恒温恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)。
③全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)。
④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
知识点二 化学平衡的移动
1．化学平衡移动的过程

2．化学平衡移动方向与化学反应速率的关系
(1)v正>v逆：平衡向正反应方向移动。
(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，平衡不发生移动。
(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)改变下列条件对化学平衡的影响
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生成物浓度
向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度
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)温度不变时浓度因素的“决定性作用”——分析“惰性气体(不参加反应的气体)”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―→体系中各组分的浓度同倍数减小（等效于减压)

【特别提醒】压强对化学平衡的影响主要看改变压强能否引起反应物和生成物的浓度变化，只有引起物质的浓度变化才会造成平衡移动，否则压强对平衡无影响。
(3)图示影响化学平衡移动的因素

4．勒夏特列原理
（1）内容：对于一个已经达到平衡的体系，如果改变影响化学平衡的一个条件 (如浓度、温度、压强)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
（2）应用：可以更加科学有效地调控和利用化学反应，尽可能让化学反应按照人们的需要进行。
【特别提醒】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。
知识点三 等效平衡
1.等效平衡的含义
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。
2.等效平衡的判断方法
(1)恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：极值等量即等效。
例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
① 2 mol 1 mol 0
② 0  0   2 mol
③ 0.5 mol  0.25 mol  1.5 mol
④ a mol b mol c mol
上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则SO2均为2 mol，O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。
④中a、b、c三者的关系满足：c＋a＝2，＋b＝1，即与上述平衡等效
(2)恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：极值等比即等效。
例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
① 2 mol 3 mol 0
② 1 mol 3.5 mol  2 mol
③ a mol b mol c mol
按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则①②中＝，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系满足：＝，即与①②平衡等效。
(3)恒温条件下反应前后体积不变的反应
判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。
例如：H2(g)＋I2(g)2HI(g)
① 1 mol 1 mol 0
② 2 mol 2 mol 1 mol
③ a mol b mol c mol
①②两种情况下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系满足∶＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。
3.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。

知识点四 化学图像
1．含量—时间—温度(压强)图像
常见图像形式有如下几种。其中C%指生成物的百分含量，B%指反应物的百分含量。
①
②
③
④
⑤
【说明】表示不同条件下，反应达到平衡的时间快慢、反应速率的快慢以及平衡混合物中某物质的百分含量的关系。解题方法是“先拐先平，数值大”。即曲线先出现拐点的首先达到平衡，反应速率快，以此判断温度或压强的高低。再依据外界条件对平衡的影响分析判断反应的热效应及反应前后气体体积的变化。
2．转化率(或质量分数)与压强—温度图像
(1)恒压线图像

【说明】表示两个外界条件同时变化时，反应物A的转化率变化情况，解决这类图像一般采用“定一议二”的方法，即把自变量(温度、压强)之一设为恒量，讨论另外两个变量的关系。如：图1中，当压强相等(任意一条等压线)时，升高温度，A的转化率增大，说明升高温度平衡正向移动，即正反应为吸热反应。当温度相等时，在图1中作直线，与三条等压线交于三点，这三点自下而上为增大压强，A的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，即正反应为气体体积减小的反应。
(2)恒温线图像

【说明】图3中，当温度相等(任意一条等温线)时，增大压强，A的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，即正反应是气体体积减小的反应。当压强相等时，在图3中作直线，与两条等温线交于两点，这两点自下而上为降低温度，A的转化率增大，说明降低温度平衡正向移动，即正反应为放热反应。
3．化学平衡中的特殊图像
(1)对于化学反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应开始，v(正) >v(逆)；M点为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故ΔH<0。

(2)对于化学反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。L线的上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系中A的百分含量，所以E点满足v(正)>v(逆)；同理L线的下方(F点)满足v(正)题四步骤

第三部分：典型例题剖析
高频考点1、考查可逆反应的特点
例1.（2021·全国·高三专题练习）下列对可逆反应的认识正确的是
A．NH4Cl NH3 ↑＋HCl ↑与NH3＋HCl=NH4Cl互为可逆反应
B．既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应
C．在同一条件下，同时向正、逆两个方向进行的反应叫可逆反应
D．对于可逆反应：N2＋3H22NH3，增加反应物中N2的比例，可使H2完全转化为NH3
【变式训练】（2021·全国·高三专题练习）在密闭容器中进行如下反应：X2(g)+Y2(g)⇌2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol•L﹣1、0.3mol•L﹣1、0.2mol•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．Y2为0.2mol•L﹣1 B．Y2为0.35mol•L﹣1
C．X2为0.2mol•L﹣1 D．Z为0.4mol•L﹣1
【题后归纳】极端假设法确定各物质浓度范围
上述题目1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。
假设反应正向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)
起始浓度(mol·L－1) 　　 0.1 　0.3 　 0.2
改变浓度(mol·L－1) 　　 0.1 　0.1 　 02
终态浓度(mol·L－1) 　　 0 　  0.2 　 0.4
假设反应逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)
起始浓度(mol·L－1) 　　 0.1 　0.3 　 0.2
改变浓度(mol·L－1) 　　 0.1 　0.1 　 0.2
终态浓度(mol·L－1) 　　 0.2 　0.4 　 0
平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(0，0.2)，Y2∈(0.2，0.4)，Z∈(0，0.4)。
高频考点2、考查化学平衡状态的判断
例2．（2022·全国·高三专题练习）在一定温度下的恒容密闭容器中，能说明反应X2(g)+Y2(g)2XY(g)已达到平衡状态的是
A．容器内气体的密度不再变化
B．容器内气体总物质的量不随时间变化而变化
C．每断开1个X—X键的同时，有2个X—Y键形成
D．XY的分解速率是Y2的消耗速率的两倍
【变式训练】（2022·全国·高三专题练习）反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0，若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是：
A．容器内的温度不再变化
B．相同时间内断开H－H键数目和生成N－H键数目相等
C．容器内的压强不再变化
D．容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2
【名师归纳】判断平衡状态的方法——“逆向相等，变量不变
(1)“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的正反应速率和逆反应速率相等。
特别注意：同一反应方向的反应速率不能判断反应是否达到平衡状态。
(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。
高频考点3、考查化学平衡的移动方向的判断
例3．（2022·上海青浦·二模）反应A(g)+B(g)3X，在其他条件不变时，通过调节容器体积改变压强，达平衡时c(A)如下表：
平衡状态
①
②
③
容器体积/L
40
20
1
c(A)( mol·L-1)
0.022a
0.05a
0.75a
下列分析不正确的是A．①→②的过程中平衡发生了逆向移动
B．①→③的过程中X的状态发生了变化
C．①→③的过程中A的转化率不断减小
D．与①②相比，③中X的物质的量最大
【变式训练】（2022·上海虹口·模拟预测）向密闭容器中加入一定量，下发生反应： ,保持温度不变，容器内最终二氧化碳浓度与容器容积的关系如图所示。下列说法正确的是

A．平衡常数值：
B．从，平衡逆向移动
C．容积为时，的平衡分解率为
D．容积为时，再加入一定量，的浓度不发生变化
【思维建模】判断化学平衡移动方向的思维模型

高频考点4、考查等效平衡的应用
例4.（2022·湖南·湘潭县一中高三期中）一定温度下，在3个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)达到平衡，下列说法正确的是(　　)
容器
温度/K
物质的起始浓度/mol·L－1
物质的平衡浓度/mol·L－1
c(H2)
c(CO)
c(CH3OH)
c(CH3OH)
Ⅰ
400
0.20
0.10
0
0.080
Ⅱ
400
0.40
0.20
0

Ⅲ
500
0
0
0.10
0.025
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
【名师归纳】两平衡状态间要互为等效应满足四点：
①同一条件；②同一可逆反应；③仅仅由于初始投料不同(即建立平衡的方向可以不同)；④平衡时相应物质在各自平衡体系中的体积分数(或物质的量分数)相同。
【变式训练1】 (恒温恒容条件下等效平衡的应用)向一固定容积的密闭容器中通入a mol N2O4气体，在密闭容器内发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，达到平衡时再通入a mol N2O4气体，再次达到平衡时，与第一次达平衡时相比，N2O4的转化率(　　)
A．不变 B．增大
C．减小 D．无法判断
【变式训练2】 (恒温恒压条件下等效平衡的应用)恒温恒压下，在一个容积可变的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)C(g)，若开始时通入1 mol A和1 mol B，达到平衡时生成a mol C。则下列说法错误的是(　　)
A．若开始时通入3 mol A和3 mol B，达到平衡时，生成C的物质的量为3a mol
B．若开始时通入4 mol A、4 mol B和2 mol C，达到平衡时，B的物质的量一定大于4 mol
C．若开始时通入2 mol A、2 mol B和1 mol C，达到平衡时，再通入3 mol C，则再次达到平衡后，C的物质的量分数为

D．若在原平衡体系中，再通入1 mol A和1 mol B，混合气体的平均相对分子质量不变
高频考点5、考查勒夏特列原理的应用
例5．（2022·黑龙江·高三期末）下列事实中，能用勒夏特列原理解释的是
A．排饱和食盐水收集氯气
B．对2H2O22H2O＋O2的反应，使用MnO2可加快制O2的反应速率
C．由H2(g)、I2(g)和HI(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
D．500 ℃时比室温更有利于合成氨的反应
【易错提醒】1．对于溶液中的离子反应，向溶液中加入与实际反应无关的离子，平衡不移动。
2．溶液中的可逆反应，达平衡后加水稀释，平衡向溶质微粒数增多的方向移动。
3．改变固体或纯液体的量，对平衡无影响。
4．当反应混合物中不存在气态物质时，压强的改变对平衡无影响。
5．对于反应前后气体体积无变化的反应，如H2(g)＋I2(g)2HI(g)，压强的改变对平衡无影响。但增大(或减小)压强会使各物质的浓度增大(或减小)，混合气体的颜色变深(或浅)。
6．“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)
【变式训练】（2022·全国·高三专题练习）下列事实能用勒夏特列原理来解释的是
A．SO2氧化SO3，往往需要使用催化剂2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)
B．500℃左右的温度比室温更有利于合成氨反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)       △H＜0
C．H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色加深H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)
D．实验室采用排饱和食盐水的方法收集氯气Cl2+H2O⇌H++Cl-+HClO
高频考点6、考查化学平衡图像分析
例6．（2022·全国·高三专题练习）下图是不同物质在密闭容器中反应的有关图象，下列对有关图象的叙述正确的是

A．图1：对达到平衡后，在时刻充入了一定的HI，平衡逆向移动
B．图2该图象表示的方程式为
C．图3：对，图中
D．图4：对可表示X的百分含量
【名师总结】解答化学平衡图像题的思路、步骤与技巧
1．解题思路

2．解题步骤

3．解题技巧
(1)先拐先平数值大。在含量—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的温度较高或压强较大。
(2)定一议二。图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。即确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系；或确定纵坐标所表示的量后(通常可画一垂线)，讨论横坐标与曲线的关系。
(3)三步分析法。一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。
【变式训练】（2021·安徽·芜湖一中高三阶段练习）某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对反应[可用aA(g)＋bB(g)cC(g)表示]的化学平衡的影响，得到如下图象(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率，φ表示体积分数)。根据图象，下列判断正确的是

A．反应Ⅰ：若p1＞p2，则此反应只能在高温下自发进行
B．反应Ⅱ：此反应的ΔH＜0，且T1＜T2
C．反应Ⅲ：ΔH＞0且T2＞T1或ΔH＜0且T2＜T1
D．反应Ⅳ：T1＜T2，则该反应不易自发进行
高频考点7、考查化学平衡原理在工农业生产中的应用
例7．（2021·辽宁高三二模）如图所示为工业合成氨的流程图。有关说法错误的是

A．步骤③中“”是催化剂催化活性的最佳温度
B．晶胞符合分子密堆积
C．步骤②、④、⑤均有利于提高原料的转化率
D．产品液氨除可生产化肥外，还可用作制冷剂
【题后归纳】工农业生产中平衡类问题需综合考虑的几个方面
(1)原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。
(2)原料的循环利用。
(3)产物的污染处理。
(4)产物的酸碱性对反应的影响。
(5)气体产物的压强对平衡造成的影响。
(6)改变外界条件对多平衡体系的影响。
【变式训练】（2021·河南信阳市·高三零模）常压下羰基化法精炼镍的原理为。时，该反应的平衡常数。
已知：的沸点为，固体杂质不参与反应。
第一阶段：将粗镍与反应转化成气态；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至制得高纯镍。
下列判断正确的是
A．是离子化合物
B．第一阶段，反应体系的温度应控制在以上，以达到气化分离的目的
C．反应达到平衡状态以后，保持体积不变通入，平衡正向移动，反应的平衡常数增大
D．第二阶段，可以通过增大压强来提高分解率