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第七单元 化学反应速率与化学平衡
第2节 化学平衡状态和平衡移动
【核心素养】
1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。（变化观念与平衡思想）
2.掌握化学平衡的特征。了解化学平衡的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。（证据推理及模型认知）
3.能正确计算化学反应的转化率。（证据推理及模型认知）
4.理解外界条件（浓度、温度、压强等）对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。（变化观念与平衡思想）
5.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学领域中的重要作用。（科学态度与社会责任）
【考点解读】
一、可逆反应和化学平衡状态（★★★★）
1.可逆反应
2.化学平衡状态
①概念
在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特点
③判断化学平衡状态的方法
列举反应 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 是否平衡状态
混合物体系中各成分的量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 平衡
②各物质的质量或各物质的质量分数一定 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、总浓度一定 不一定平衡
正反应速率与逆反应速率的关系 ①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
②在单位时间内消耗了n mol B,同时消耗了p mol C,即v正=v逆 平衡
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,v正不一定等于v逆 不一定平衡
④在单位时间内生成n mol B,同时消耗了q mol D,v正不一定等于v逆 不一定平衡
压强 ①若m+n≠p+q,总压强一定(其他条件一定) 平衡
②若m+n=p+q,总压强一定(其他条件不变) 不一定平衡
混合气体的平均相对分子质量(Mr) ①Mr一定,m+n≠p+q 平衡
②Mr一定,m+n=p+q 不一定平衡
温度 任何化学反应都伴随着能量的变化,当体系温度一定时(其他条件不变) 平衡
颜色 颜色不再变化 平衡
体系的 密度(ρ) 密度一定 不一定平衡
【基础测评】
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“ ”)。
(1)2H2O 2H2↑+O2↑为可逆反应 (　 　)
(2)二次电池充、放电过程中发生的反应为可逆反应 (　 　)
(3)标准状况下,22.4 L NO与足量O2反应可生成NA个NO2分子 (　 　)
(4)对反应A(g)+B(g)C(g)+D(g),压强不随时间而变,说明反应已达平衡状态 (　 　)
(5)对于NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)反应,当每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2时,说明反应达到平衡状态 (　 　)
(6)对于A(g)+B(g) 2C(g)+D(g)反应,当密度保持不变,在恒温恒容或恒温恒压条件下,均不能作为达到化学平衡状态的标志 (　 　)
(7)恒温恒容下进行的可逆反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时,反应达到平衡状态 (　 　)
(8)在2 L密闭容器内,800 ℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,当该容器内颜色保持不变时能说明该反应已达到平衡状态 (　 　)
答案： √
2.反应2SO2+O22SO3,在一定温度下,将0.02 mol SO2和0.01 mol O2通入1 L密闭容器中,依据反应进行阶段填空:
答案：最大　最大　0　0　减小　减小　增大　增大 v(逆)　不变　0.02　0
3.一定条件下,某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下,其中和代表不同元素的原子。
关于此反应说法错误的是 (　 　)
A.一定属于吸热反应
B.一定属于可逆反应
C.一定属于氧化还原反应
D.一定属于分解反应
答案：A
4.在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1,当反应达到平衡时,可能存在的数据是 (　 　)
A.SO2为0.4 mol·L-1,O2为0.2 mol·L-1
B.SO2为0.25 mol·L-1
C.SO3为0.4 mol·L-1
D.SO2、SO3均为0.15 mol·L-1
答案：B
5.一定温度下,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.②③　　C.①④　　D.②④
答案：C
6.一定温度下,在容积恒定的密闭容器中,进行如下可逆反应:A(s)+2B(g)C(g)+D(g),下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是 (　 　)
①混合气体的密度不再变化时
②容器内气体的压强不再变化时
③混合气体的总物质的量不再变化时
④B的物质的量浓度不再变化时
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
⑥v正(B)=2v逆(C)
A.①④⑤⑥　　B.②③⑥ C.②④⑤⑥　　D.只有④
答案：A
7.在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应:
(甲)2NO2(g)2NO(g)+O2(g),(乙)H2(g)+I2(g) 2HI(g)。现有下列状
态,将能证明上述反应达到化学平衡状态的填入相应表格:
表明(甲)达到平衡 表明(乙)达到平衡

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混合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
反应物的浓度不再改变的状态
反应物或生成物的百分含量不再改变的状态
答案：②⑥⑧⑨⑩ ②⑥⑨
二、化学平衡移动（★★★）
1.化学平衡移动与化学反应速率的关系
①v(正)>v(逆):平衡向正反应方向移动。
②v(正)=v(逆):反应达到平衡状态,平衡不发生移动。
③v(正)2.外界因素对化学平衡的影响
①勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的条件之一（温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度等），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
②影响化学平衡的外界因素
在一定条件下，aA(g)+bB(g)mC(g) ΔH＜0 达到平衡后，若其他条件不变，改变一定条件，对平衡的影响如下：
改变的条件（其他条件不变） 化学平衡的移动
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（对气体存在的反应） a+b≠m 增大压强 向气体总体积减小的方向移动
减小压强 向气体总体积增大的方向移动
a+b=m 改变压强 平衡不移动
温度 升高温度 向吸热(逆反应)方向移动
降低温度 向放热(正反应)方向移动
催化剂 使用催化剂 平衡不移动
③几种特殊情况说明
A.改变固体或纯液体的量，对化学平衡没有影响。
B.“惰性气体”对化学平衡的影响
C.同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，可视为压强的影响。
D.改变温度，平衡一定移动；对气体加压(缩小体积)无论平衡是否移动，各气体浓度均增大，反之亦然。
【基础测评】
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“ ”)。
(1)升高温度,化学平衡一定发生移动 (　 　)
(2)反应2NH3(g)+NO(g)+NO2(g) 2N2(g)+3H2O(g) ΔH<0,其他条件不变,使用高效催化剂,氮氧化物的转化率增大 (　 　)
(3)对于反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),无论恒温恒容,还是恒温恒压,充入稀有气体,平衡均不移动 (　 　)
(4)只要v正增大,平衡一定正向移动 (　 　)
(5)平衡正向移动时,反应物浓度一定减小 (　 　)
(6)平衡正向移动时,反应物转化率一定增大 (　 　)
答案：√ √
2.合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH<0
反应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是 (　 　)
A.增加压强　　 B.降低温度 C.增大CO的浓度　　D.更换催化剂
答案：B
3.随着汽车数量的逐年增多,汽车尾气污染已成为突出的环境问题之一。反应:2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)可用于净化汽车尾气,已知该反应速率极慢,570 K时平衡常数为1×10-59。下列说法正确的是 (　 　)
A.提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂
B.提高尾气净化效率的常用方法是升高温度
C.装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或CO
D.570 K时及时抽走CO2、N2,平衡常数将会增大,尾气净化效率更佳
答案：A
4.一定温度下,某恒温密闭容器中存在如下平衡:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。减小压强后,下列说法错误的是 (　 　)
A.平衡常数不变　　 B.n(O2)增大 C.SO2的体积分数增大　　D.c(SO2)增大
答案：D
5.在某容积一定的密闭容器中,有下列可逆反应:A(g)+B(g) xC(g),根据图Ⅰ(T表示温度,p表示压强,C%表示C的体积分数)所示的反应曲线,试判断关于图Ⅱ的说法中正确的是 (　 　)
A.p3>p4,y轴表示B的百分含量 B.p3C.p3p4,y轴表示混合气体的平均摩尔质量
答案：D
【真题演练】
1.（2021·江苏·高考真题）N2是合成氨工业的重要原料，NH3不仅可制造化肥，还能通过催化氧化生产HNO3；HNO3能溶解Cu、Ag等金属，也能与许多有机化合物发生反应；在高温或放电条件下，N2与O2反应生成NO，NO进一步氧化生成NO2。2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH=-116.4kJ·mol-1。大气中过量的NOx和水体中过量的NH、NO均是污染物。通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2，也可将水体中的NO3-转化为N2。对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，下列说法正确的是
A．该反应的ΔH<0，ΔS<0
B．反应的平衡常数可表示为K=
C．使用高效催化剂能降低反应的焓变
D．其他条件相同，增大，NO的转化率下降
答案：A
2.（2022·广东·高考真题）恒容密闭容器中，在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．该反应的
B．a为随温度的变化曲线
C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D．向平衡体系中加入，H2的平衡转化率增大
答案：C
3．（2021·辽宁·高考真题）某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是
A．升高温度，若增大，则
B．加入一定量Z，达新平衡后减小
C．加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后增大
D．加入一定量氩气，平衡不移动
答案：C
4．（2022·河北·高考真题）恒温恒容条件下，向密闭容器中加入一定量X，发生反应的方程式为①；②。反应①的速率，反应②的速率，式中为速率常数。图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线，图乙为反应①和②的曲线。下列说法错误的是
A．随的减小，反应①、②的速率均降低
B．体系中
C．欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间
D．温度低于时，总反应速率由反应②决定
答案：AB
5．（2022·山东·高考真题节选）利用丁内酯(BL)制备1，丁二醇(BD)，反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如下：
已知：①反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响；②因反应Ⅰ在高压氛围下进行，故压强近似等于总压。回答下列问题：
(1)以或BD为初始原料，在、的高压氛围下，分别在恒压容器中进行反应。达平衡时，以BL为原料，体系向环境放热；以BD为原料，体系从环境吸热。忽略副反应热效应，反应Ⅰ焓变_______。
(3)为达平衡时与的比值。、、三种条件下，以为初始原料，在相同体积的刚性容器中发生反应，随时间t变化关系如图乙所示。因反应在高压氛围下进行，可忽略压强对反应速率的影响。曲线a、b、c中，最大的是_______(填代号)；与曲线b相比，曲线c达到所需时间更长，原因是_______。
答案：(1)-200(X+Y)
(3) c 由于b和c代表的温度相同，而压强对反应速率的影响可忽略，压强增大反应Ⅱ、Ⅲ均是逆向移动，增大，故=1.0所需时间更长

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