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第七章化学反应速率和化学平衡第二节化学平衡状态化学平衡的移动1.了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催剂等)对化学平衡的影响，认识其一般规律。[教材知识层面]1．化学平衡研究的对象——可逆反应(1)概念：在条件下既可以向反应方向进行，同时又可以向反应方向进行的化学反应。考点一化学平衡(2)特点：三同一小。①三同：a.相同条件下；b.正逆反应同时进行；c.反应物与生成物同时存在。②一小：任一组分的转化率都100%。(3)表示方法：在化学方程式中用“”表示。相同正逆小于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)建立过程：在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：相等不再改变以上过程可用如图表示：(3)特征：[高考考查层面]命题点1化学平衡状态的判断1．两方法——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。(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。2．两标志——本质标志、等价标志(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：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例：平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定混合物体系中各成分的含量平衡状态判断依据类型不一定④在单位时间内生成nmolB，同时消耗qmolD，二者变化均表示v(逆)不一定③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v(正)不一定等于v(逆)不一定②在单位时间内消耗了nmolB，同时生成pmolC，则v(正)不一定等于v(逆)平衡①在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，即v(正)＝v(逆)正、逆反应速率的关系平衡状态判断依据类型[典题示例]1．一定温度下，可逆反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)达到化学平衡状态的标志是()A．混合气体的压强不再变化B．混合气体的颜色不再变化C．反应速率v(H2)＝12v(HI)D．c(H2)∶c(I2)∶c(HI)＝1∶1∶2该反应是一个反应前后气体总体积不变的反应，无论是否达到平衡，只要温度不变，其混合气体的压强就不会改变，A错误；C项没有给出表示的化学反应速率是正反应速率还是逆反应速率，不能确定是否达到平衡，C错误；浓度具体比值还与投入起始量有关，不能作为平衡建立的标志，D错误；由于三种气体中只有I2是有颜色的，颜色不变说明I2的质量分数不变，已达到了平衡，B正确。2．一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)＋Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是()A．混合气体的密度不再变化B．反应容器中Y的质量分数不变C．X的分解速率与Y的消耗速率相等D．单位时间内生成1molY的同时生成2molXX的分解速率与Y的消耗速率之比为2∶1时，才能说明反应达到平衡状态，故C项说明反应未达到平衡状态。命题点2“极值”思想在化学平衡计算中的应用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)0.10.30.2改变浓度/(mol·L－1)0.10.10.2终态浓度/(mol·L－1)00.20.4极端假设法确定各物质浓度范围假设反应逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L－1)0.10.30.2改变浓度/(mol·L－1)0.10.10.2终态浓度/(mol·L－1)0.20.40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)。[典题示例]1．可逆反应N2＋3H22NH3，在容积为10L的密闭容器中进行，开始时加入2molN2和3molH2，达平衡时，NH3的浓度不可能达到()A．0.1mol/LB．0.2mol/LC．0.05mol/LD．0.15mol/L解析：2molN2和3molH2反应，假设反应能够进行到底，则3molH2完全反应，生成2molNH3，此时NH3浓度为0.2mol/L，但由于反应是可逆反应，不能完全反应，所以NH3浓度达不到0.2mol/L。答案：B2．一定条件下，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0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.08mol·L－1，则下列判断正确的是()A．c1∶c2＝3∶1B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3C．X、Y的转化率不相等D．c1的取值范围为0mol·L－1c10.14mol·L－1平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应，Z生成表示正反应且v(Y)生成∶v(Z)生成应为3∶2，B不正确；用极值法来确定c1的浓度范围是0c10.14mol·L－1。[考点达标层面]1．(2015·衡水模拟)在一个不传热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，当m、n、p、q为任意整数时，反应达到平衡的标志是()①体系的压强不再改变②体系的温度不再改变③各组分的浓度不再改变④各组分质量分数不再改变⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q⑥单位时间内mmolA断键反应，同时pmolC也断键反应⑦体系的密度不再变化A．③④⑤⑥B．②③④⑥C．①③④⑤D．③④⑥⑦解析：因为m＋n与p＋q的关系不确定，故容器内的压强随时间的变化不一定是变量，故①不一定是平衡状态；因容器是“不传热的固定容积的密闭容器”，反应过程中，体系中的温度应随时间发生变化，当温度不变时是平衡状态；各组分的浓度不再改变和各组分质量分数不再改变，反应都一定是平衡状态；速率之比等于方程式的化学计量数之比是恒定的，不论反应是否达到平衡状态都存在这一关系，故⑤不一定是平衡状态；单位时间内mmolA断键反应，则说明有pmolC生成(同时pmolC也断键反应)，故⑥能说明反应已达平衡状态；⑦体系的总质量和总体积始终不变，体系的密度始终不变化，故⑦不能说明反应已达平衡状态。2．一定温度下，在密闭容器中N2O5可发生下列反应：①2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)②2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)若达平衡时，c(NO2)＝0.4mol/L，c(O2)＝1.3mol/L，则反应②中NO2的转化率为_____，N2O5(g)的起始浓度应不低于___mol/L。80%1利用反应①和②可以求出当c(NO2)＝0.4mol/L，c(O2)＝1.3mol/L时，①2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)4xx②2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)2y2yyx＋y＝1.3mol/L,4x－2y＝0.4mol/L，解得：x＝0.5mol/L，y＝0.8mol/L。所以反应②中NO2的转化率为80%。由①反应生成的O2的浓度为0.5mol/L，知N2O5的起始浓度应大于1mol/L。考点二|化学平衡移动的影响因素[教材知识层面]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：平衡向反应方向移动。(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，平衡不移动。(3)v正＜v逆：平衡向反应方向移动。正逆3．外界因素对化学平衡的影响4．勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件(浓度、压强、温度等)之一，平衡将向着的方向移动。减弱这种改变[高考考查层面]命题点1外界条件对化学平衡移动的影响1．外界条件对化学平衡的具体影响生成物浓度增大，但比原来小向正反应方向移动减小生成物浓度生成物浓度减小，但比原来大向逆反应方向移动增大生成物浓度反应物浓度增大，但比原来小向逆反应方向移动减小反应物浓度反应物浓度减小，但比原来大向正反应方向移动增大反应物浓度浓度化学平衡移动结果化学平衡移动方向改变影响平衡的一个条件体系温度升高，但比原来低向放热反应方向移动降低温度体系温度降低，但比原来高向吸热反应方向移动升高温度温度体系压强增大，但比原来小向气体体积增大的反应方向移动减小体系压强体系压强减小，但比原来大向气体体积减小的反应方向移动增大体系压强压强化学平衡移动结果化学平衡移动方向改变影响平衡的一个条件2．几种特殊情况说明(1)改变固体或纯液体的量，对化学平衡没影响。(2)“惰性气体”对化学平衡的影响。①恒温、恒容条件：原平衡体系――――――→充入惰性气体体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。―→②恒温、恒压条件：(3)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。原平衡体系――――――――→充入惰性气体容器容积增大，各反应气体的分压减小[典题示例]1．对可逆反应2A(s)＋3B(g)C(g)＋2D(g)ΔH0，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．①②B．④C．③D．④⑤解析：A是固体，其量的变化对平衡无影响；而增大B的浓度，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动，v(正)v(逆)；升高温度，v(正)、v(逆)均增大，但v(逆)增大的程度大，平衡向逆反应方向移动；此反应为反应前后气体分子数不变的反应，故增大压强，平衡不移动，但v(正)、v(逆)都增大；催化剂不能使化学平衡发生移动，B的转化率不变。2．(2012·大纲卷)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)催化剂CO2(g)＋H2(g)ΔH0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．更换催化剂解析：选项A，该反应为反应前后气体分子数相等的反应，压强对CO的转化率无影响；选项B，该反应为放热反应，降低温度有利于化学平衡向右移动，提高CO的转化率；增大CO的浓度会降低CO的转化率；选项D，更换催化剂不能使化学平衡发生移动。[方法技巧]解答平衡移动过程分析题的思维模型命题点2勒夏特列原理及其应用勒夏特列原理应用中的“三”误区(1)压强的影响实质是浓度的影响，所以只有当这些“改变”造成浓度改变时，平衡才有可能移动。(2)化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“消灭”外界条件的改变，改变是不可逆转的。新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。如①增大反应物A的浓度，平衡右移，A的浓度在增大的基础上减小，但达到新平衡时，A的浓度一定比原平衡大。②若将体系温度从50℃升高到80℃，则化学平衡向吸热反应方向移动，达到新的平衡状态时50℃T80℃；③若对体系N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)加压，例如从30MPa加压到60MPa，化学平衡向气体分子数减小的方向移动，达到新的平衡时30MPap60MPa。(3)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来，当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物转化率提高；当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他反应物的转化率提高。[典题示例]1．(2013·北京高考)下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是()A.B.t/℃2550100KW/10－141.015.4755.0C.D.c(氨水)/(mol·L－1)0.10.01pH