资源简介

(共61张PPT)
[学习目标]
1.了解可逆反应的含义,知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。
2.通过实验探究,了解浓度、温度、压强对化学平衡状态的影响。
3.认识化学平衡的调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。
1.化学平衡研究的对象——可逆反应
逆反应
正反应
同时
小于
2.化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应,当反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率______,反应物的浓度和生成物的浓度__________,我们称为“化学平衡状态”,简称化学平衡。
(2)对于只加入反应物从正向建立的平衡:
相等
不再改变
(3)特征
可逆
=
浓度或百分含量
×
×
×
×
一　可逆反应的特点
1.在下列反应CO+H2O CO2+H2中,加入C18O后,则18O存在于(　　)
A.只存在于CO和CO2中
B.存在于CO、H2O、CO2中
C.只存在于CO中
D.存在于CO、H2O、CO2、H2中
解析　由于反应CO+H2O CO2+H2为可逆反应,正、逆反应同时进行,则含有O元素的物质中均含有18O,故选B。
B
B
极端假设法确定各物质浓度范围
[归纳总结]
可逆反应的平衡物理量一定在最大值和最小值之间,但起始物理量可以为最大值或最小值。
二　化学平衡状态的判断方法
3.(2026·江西上饶开学考)在一个恒容绝热的密闭容器中,发生可逆反应:M(x)+2N(g) P(g)+Q(g)　ΔH>0,已知M的状态未知,则下列描述一定不能作为达到平衡的标志是(　　)
A.体系的温度不变时
B.c(N)∶c(P)=2∶1时
C.气体的平均相对分子质量不变时
D.混合气体的密度不变时
B
解析　化学反应一定伴随着热量的变化。该容器是绝热容器,不与外界发生热交换。由ΔH>0 可知,反应吸热,随着反应的进行,温度降低,当温度不变时,反应达到平衡,则温度不变一定可以用来判断反应是否达到平衡,A不符合题意;达到平衡时,气体的浓度之比和化学计量数之比无必然关系,B符合题意;假设M是气体,反应前后都是气体,根据质量守恒,气体的总质量不变,但气体的总的物质的量在反应前后变化,故气体的平均相对分子质量为变量,能判断反应达到平衡;假设M是固体或液体,反应前后气体的总质量发生变化,但气体的分子总数不变,故气体的平均相对分子质量为变量,能判断反应达到平衡,故C一定可以用来判断反应是否达到平衡,C不符合题意;假设M是气体,反应前后都是气体,根据质量守恒,气体的总质量不变,体系恒容,则体积也不变,故混合气体的密度始终保持不变,不能用来判断反应平衡;假设M是固体或液体,反应前后气体的总质量发生变化,但体积不变,故混合气体的密度为变量,能判断反应达到平衡,D不符合题意。
4.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:①混合气体的压强;②混合气体的密度;③混合气体的总物质的量;④混合气体的平均相对分子质量;⑤混合气体的颜色;⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比;⑦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　　　 　(填序号,下同)。
(2)能说明I2(g)+H2(g) 2HI(g)达到平衡状态的是　　　　　　　。
(3)能说明C(s)+CO2(g) 2CO(g)达到平衡状态的是　　　　　　　。
(4)能说明NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)达到平衡状态的是　　　　　　　。
(5)能说明5CO(g)+I2O5(s) 5CO2(g)+I2(s)达到平衡状态的是　　　　　　　。
①③④⑦
⑤⑦
①②③④⑦
①②③
②④⑦
[归纳总结]
一　化学平衡的移动
1.化学平衡移动的含义
化学平衡是在一定条件下建立起来的。受温度、压强或浓度变化的影响,化学反应由一种平衡状态变为另一种平衡状态的过程,称为化学平衡移动。
2.化学平衡移动的实质
3.化学平衡移动与化学反应速率的关系
(1)v正>v逆:平衡向_______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正正反应
逆反应
二　影响化学平衡的因素
1.影响化学平衡的外界因素
若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下表:
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________方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度 向_________方向移动
压强(对有气体参加的反应,改变容器容积) 反应前后气体物质的量改变 增大
压强 向________________的方向移动
减小
压强 向_____________________的方向移动
反应前后气体物质的量不变 改变
压强 平衡不移动
正反应
逆反应
气体分子总数减小
气体分子总数增大
改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向
温度 升高温度 向___________方向移动
降低温度 向___________方向移动
催化剂 同等程度改变v正、v逆,平衡不移动
吸热反应
放热反应
2.勒夏特列原理
(1)如果改变平衡体系的一个条件(如温度、浓度或压强),平衡将向_______________的方向移动。
(2)平衡的移动只能“减弱”外界条件的改变,不能完全“消除”。
减弱这个改变
[正误辨析]　正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)只要v正增大,平衡一定正向移动。( )
(2)化学平衡发生移动,化学反应速率一定改变,但化学反应速率改变,化学平衡不一定发生移动。( )
(3)升高温度,平衡向吸热反应方向移动,此时放热反应方向速率减小,吸热反应方向速率增大。( )
(4)对于2NO2(g) N2O4(g)的平衡体系,压缩体积,增大压强,平衡正向移动,混合气体的颜色变浅。( )
(5)化学平衡正向移动,反应物的转化率不一定增大。( )
×
√
×
×
√
一　化学平衡的影响因素
1.对可逆反应:2A(s)+3B(g) 2C(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,平衡向正反应方向移动
A.①② B.④ C.③ D.④⑤
B
解析　①A是固体,增大A的量对平衡无影响,错误;②升高温度,v正、v逆均增大,v逆增大的程度大,平衡向逆反应方向移动,错误;③压强增大平衡逆向移动,且v正、v逆都增大,错误;④增大B的浓度,平衡向正反应方向移动,v正>v逆,正确;⑤加入催化剂,平衡不移动,错误。
2.某温度下,在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡:
①2X(g)+Y(g) Z(s)+2Q(g)　ΔH1<0;
②M(g)+N(g) R(g)+Q(g)　ΔH2>0
下列叙述错误的是(　　)
A.加入适量Z,①和②平衡均不移动
B.通入稀有气体Ar,①平衡正向移动
C.降温时无法判断Q浓度的增减
D.通入Y,则N的浓度增大
B
解析　Z为固体,加入适量Z不会使反应①的平衡移动,而反应②与Z无关,故加入Z也不会使反应②的平衡移动,A正确;通入稀有气体Ar,由于容器容积不变,故气体浓度不发生改变,反应①的平衡不移动,B错误;温度降低,反应①平衡正向移动,反应②平衡逆向移动,故无法判断Q浓度的增减,C正确;通入气体Y,反应①平衡正向移动,Q的浓度增大,导致反应②平衡逆向移动,则N的浓度增大,D正确。

化学平衡中的特殊情况
(1)当反应物或生成物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时,由于其“浓度”是恒定的,不随其量的增减而变化,故改变这些固体或液体的量,对化学平衡没影响。
(2)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响。
(3)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。
[归纳总结]
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)
D
下列说法正确的是(　　)
A.图1达平衡时,c(SO2):甲=乙
B.图1达平衡时,平衡常数K:甲<乙
C.图2达平衡时,所需时间t:丙<丁
D.图2达平衡时,体积分数φ(SO3):丙>丁
解析　甲和乙若都是恒温恒压,则两者等效,但乙为绝热恒压,该反应正反应为放热反应,则温度:甲<乙,温度升高平衡向逆反应方向移动,c(SO2):甲<乙,平衡常数K:甲>乙,A、B项错误;丙和丁若都是恒温恒容,则两者等效,但丁为绝热恒容,则温度:丙<丁,温度越高,反应速率越快,达到平衡所用的时间越短,所用的时间:丙>丁,C项错误;温度升高平衡向逆反应方向移动,体积分数φ(SO3):丙>丁,D项正确。
4.对于以下反应,从反应开始进行到达到平衡后,保持温度、体积不变,按要求回答下列问题。
(1)PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)
再充入PCl5(g),平衡向　　　　方向移动,达到平衡后,PCl5(g)的转化率　　　　,PCl5(g)的百分含量　　　　。
(2)2HI(g) I2(g)+H2(g)
再充入HI(g),平衡向　　　　方向移动,达到平衡后,HI(g)的分解率　　　　,HI(g)的百分含量　　　　。
(3)2NO2(g) N2O4(g)
再充入NO2(g),平衡向　　　　方向移动,达到平衡后,NO2(g)的转化率　　　　,NO2(g)的百分含量　　　　。
正反应
减小
增大
正反应
不变
不变
正反应
增大
减小
1.(2025·甘肃卷)CO2加氢转化成甲烷,是综合利用CO2实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525 ℃,101 kPa下,CO2(g)+4H2(g) ===CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-185 kJ·mol-1。反应达到平衡时,能使平衡向正反应方向移动的是(　　)
A.减小体系压强 B.升高温度
C.增大H2浓度 D.恒容下充入惰性气体
C
解析　该反应为气体分子数减小的反应,减小体系压强,平衡向气体分子数增大的方向移动,即平衡向逆反应方向移动,A不符合题意;该反应为放热反应,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,即平衡向逆反应方向移动,B不符合题意;增大H2浓度,反应物浓度增大,平衡向正反应方向移动,C符合题意;恒容下充入惰性气体,各物质浓度不变,平衡不移动,D不符合题意。
2.(2024·浙江省6月选考)为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是(　　)
C
选项 影响
因素 方案
设计 现象 结论
A 浓度 向1 mL 0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液中加入1 mL 1.0 mol·L-1HBr溶液 黄色溶液变橙色 增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体,分解达到平衡后再充入100 mL Ar 气体颜色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强平衡不移动
C 温度 将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜色变深 升高温度,平衡向吸热反应方向移动
D 催化
剂 向1 mL乙酸乙酯中加入1 mL 0.3 mol·L-1 H2SO4溶液,水浴加热 上层液体逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
3.(2025·安徽卷节选)通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应:
①HCOOH(g) ===CO(g)+H2O(g)
ΔH1=+26.3 kJ·mol-1
②HCOOH(g) ===CO2(g)+H2(g)
ΔH2=-14.9 kJ·mol-1
一定温度下,向恒容密闭容器中通入一定量的HCOOH(g),发生上述两个分解反应,下列说法中能表明反应达到平衡状态的是　　　　(填标号)。
a.气体密度不变
b.气体总压强不变
c.H2O(g)的浓度不变
d.CO和CO2的物质的量相等
bc
解析　该反应中反应物、生成物均为气体,气体总质量不变,容器恒容,则气体密度始终不变,故a错误;反应①和②反应前后气体分子数均不相等,气体总压强为变量,则气体总压强不变可以说明反应达到平衡状态,故b正确;H2O(g)的浓度不变,则反应体系中各物质浓度均不变,可以说明反应达到平衡状态,故c正确;CO和CO2的物质的量相等,不能说明各物质浓度不变,不能说明反应达到平衡状态,故d错误。
4.(2025·陕晋青宁卷节选)MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成CH4的路线,主要反应如下:
Ⅰ.MgCO3(s) ===MgO(s)+CO2(g)　ΔH1=+101 kJ·mol-1
Ⅱ.CO2(g)+4H2(g) ===CH4(g)+2H2O(g) ΔH2=-166 kJ·mol-1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g) ===H2O(g)+CO(g) ΔH3=+41 kJ·mol-1
提高CH4平衡产率的条件是　　　　。
A.高温高压　　　 B.低温高压
C.高温低压 D.低温低压
B
解析　反应Ⅱ为气体分子数减小的放热反应,降低温度、增大压强,反应Ⅱ平衡正向移动,CH4平衡产率增大,故提高CH4平衡产率的条件是低温高压。
[夯基固本练]
A
1
2
3
5
6
7
8
9
4
1.一定温度下,向一体积不变的密闭容器中加入一定量的SO2和O2,发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-196.6 kJ·mol-1。下列有关该反应的叙述正确的是(　　)
A.达到平衡状态时,正、逆反应速率相等
B.达到平衡状态时,SO2和O2的浓度都为0
C.若起始时加入2 mol SO2和1 mol O2,则达平衡时放出的热量为196.6 kJ
D.若反应达到平衡状态后,2 min时生成 a mol SO3,则4 min时生成2a mol SO3
解析　该反应为可逆反应,达到平衡状态时,反应物不能完全转化为生成物,所以SO2和O2的浓度不等于0,B错误;因为是可逆反应,所以消耗的SO2的物质的量小于2 mol、消耗O2的物质的量小于1 mol,所以放出的热量小于196.6 kJ,C错误;反应达到平衡状态时,各物质的物质的量不变,2~4 min三氧化硫的物质的量不变,为a mol,D错误。
1
2
3
5
6
7
8
9
4
2.(2026·湖北部分示范高中联考)下列说法正确但不能用勒夏特列原理解释的是(　　)
A.对NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)平衡体系加压,气体颜色变深
B.合成氨工业使用高压以提高氨的产量
C.用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,可减少Cl2的损失
D.硫酸工业将SO2催化氧化成SO3的反应,往往需要使用过量空气
A
1
2
3
5
6
7
8
9
4
解析　对NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)平衡体系加压,平衡不移动,体积缩小,NO2(g)浓度增大,颜色变深,与平衡无关不能用勒夏特列原理解释,A符合题意。
1
2
3
5
6
7
8
9
4
3.一定条件下,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0D
1
2
3
5
6
7
8
9
4
解析　反应物X、Y的平衡浓度之比为1∶3,与反应的化学计量数之比相等,则转化浓度之比亦为1∶3,故c1∶c2=1∶3,A、C不正确;平衡时Y生成表示逆反应速率,Z生成表示正反应速率且v生成(Y)∶v生成(Z)=3∶2,B不正确;假设逆反应完全进行,即0.08 mol·L-1的Z完全转化为X时,生成X的物质的量浓度为0.04 mol·L-1,故01
2
3
5
6
7
8
9
4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
4.一定温度下,在恒容密闭容器中充入CO和H2,发生反应:2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)　ΔH<0。下列图像符合实际且t0时达到平衡状态的是(　　)
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
解析　该反应中气体总质量、容器容积为定值,则密度始终不变,故A不符合题意;初始时CH3OH(g)的体积分数应该为0,故B不符合题意;2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)为气体体积减小的反应,混合气体总质量为定值,则建立平衡过程中混合气体的平均摩尔质量逐渐增大,反应过程中压强逐渐减小,当压强不再变化,即t0时,表明达到平衡状态,故C不符合题意、D符合题意。
1
2
3
5
6
7
8
9
5.(2025·济南模拟预测)反应NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)在某温度下达到平衡,下列各种情况不会使平衡发生移动的是(　　)
A.温度、容积不变时,通入SO2气体
B.移走一部分NH4HS固体
C.容器容积不变,充入HCl气体
D.保持压强不变,充入氮气
4
B
1
2
3
5
6
7
8
9
解析　A项,2H2S+SO2 ===3S+2H2O,通入SO2气体使平衡正向移动;C项,NH3(g)+HCl(g) ===NH4Cl(s),充入HCl气体使平衡正向移动;D项,保持压强不变,充入氮气,平衡向正反应方向移动。
4
1
2
3
5
6
7
8
9
6.(2025·四川成都二模)在容积恒为1.00 L的容器中,通入一定量的N2O4气体,发生反应N2O4(g) 2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。在100 ℃时,体系中各物质浓度随时间变化如下图所示。下列说法错误的是(　　)
4
D
A.反应的ΔH>0
B.在0~60 s时段,反应速率v(NO2)=0.002 0 mol·L-1·s-1
C.体系的总压强保持不变时,反应达到平衡状态
D.反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半,平衡正向移动
1
2
3
5
6
7
8
9
4
1
2
3
5
6
7
8
9
[能力技能练]
4
B
7.(2026·达州市二模)在一定温度下,将1 mol A(g)和2 mol B(g)充入容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应:A(g)+2B(g) C(s)+2D(g)。5 min后反应达到平衡,测得容器内B(g)的浓度减少了0.4 mol·L-1,则下列叙述正确的是(　　)
A.当体系中气体的密度不变时,无法判断反应是否达到平衡
B.平衡时A、B的转化率均为40%
C.初始时的压强与平衡时的压强比为3∶2
D.达到平衡时,若再充入1 mol B和1 mol D,平衡将向正反应方向移动
1
2
3
5
6
7
8
9
4
8.(2025·内蒙古自治区呼和浩特市一模)恒温恒容密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨气分解反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g),测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨气浓度随时间的变化如下表所示,下列说法正确的是(　　)
1
2
3
5
6
7
8
9
4
B
序号 时间/minc (NH3)/ (10-3 mol·L-1)表面积/cm2 0 20 40 60 80
① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80
② a 1.20 0.80 0.40 x
③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40
A.相同条件下,增加氨气浓度或增大催化剂的表面积,反应速率增大
B.实验①,20~40 min,v(N2)=1.00×10-5 mol·L-1·min-1
C.实验②,60 min时处于平衡状态,且x>0.20
D.实验③,当混合气体密度保持不变时,反应达到平衡状态
1
2
3
5
6
7
8
9
4
[素养提升练]
1
2
3
5
6
7
8
9
4
　不变
不变
1
2
3
5
6
7
8
9
4
图中表示CO的平衡体积分数随温度变化的曲线
为　　　(填“X”或“Y”),温度从553 K上升至573 K,
CO2的平衡转化率变化的原因是_________________________________________　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
,能同时提高CH3OCH3的平衡体积分数和CO2的平衡转化率的措施是 　。
　增大压强或在553 K以下降温
Y　
553 K到573 K,主要发生反应Ⅰ,反应Ⅰ正反应吸热,
温度升高CO2的平衡转化率升高
(3)一定温度下,向容积为1 L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应,反应经10 min达平衡,CO2的平衡转化率为30%,容器中CO(g)为0.05 mol,CH3OH(g)为0.05 mol。前10 min CH3OCH3(g)的反应速率为　　　　 mol·L-1·min-1。继续向容器中加入0.05 mol CH3OH(g)和x mol H2O(g),若此时反应Ⅲ逆向进行,则x应大于　　　　。
1
2
3
5
6
7
8
9
4
0.01　
1.2
1
2
3
5
6
7
8
9
4
1
2
3
5
6
7
8
9
4

展开更多......

收起↑