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化学第7章化学反应速率与化学平衡第23讲化学平衡状态化学平衡的移动01练真题·明考向02课后达标检测考点一可逆反应化学平衡状态[知识梳理]一、可逆反应二、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，称为化学平衡状态，简称化学平衡。相等2．建立在一定条件下，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：建立过程可用下图表示：3．特点三、判断化学平衡状态的两种方法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。如反应aA＋bBcC＋dD，v正(A)v逆(B)＝ab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、体积分数等)不变。(3)温度、压强(化学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；若物理量始终为“不变量”，则不能作为平衡标志。[自主检测]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)二次电池的充、放电为可逆反应。()(2)在化学平衡建立过程中，v正一定大于v逆。()(3)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。()(4)在一定条件下，向密闭容器中充入1molN2和3molH2充分反应，生成2molNH3。()××××(5)对于反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，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。()(6)在一定条件下的绝热恒容的密闭容器中发生某一可逆反应，若容器内温度不再改变，则该反应已达平衡。()×√2．向含有2molSO2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g)＋O2(g)催化剂△2SO3(g)ΔH＝－QkJ·mol－1(Q0)，充分反应后生成SO3的物质的量________2mol(填“”“”或“＝”，下同)，SO2的物质的量________0mol，SO2的转化率________100%，反应放出的热量________QkJ。答案：演练一极端假设法在可逆反应中的应用1．(经典题)在密闭容器中进行反应：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．Z为0.3mol·L－1B．Y2为0.4mol·L－1C．X2为0.2mol·L－1D．Z为0.4mol·L－1解析：选A。假设0.1mol·L－1X2(g)和Y2(g)反应全部转化为Z(g)，生成的c(Z)最大值为0.2mol·L－1，因该反应是可逆反应，所以达到平衡时c(Z)最大值小于0.4mol·L－1，同理可求出，0c(X2)0.2mol·L－1，0.2mol·L－1c(Y2)0.4mol·L－1。2．(2020·长沙一中月考)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0c10.14mol·L－1解析：选D。X、Y平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，X、Y的转化率相等，A、C不正确；平衡时v生成(Y)表示逆反应，v生成(Z)表示正反应，v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知，0c10.14mol·L－1，D正确。运用极端假设法确定各物质浓度范围可逆反应中各物质浓度范围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。例如：可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)，各物质的起始浓度分别为c(A)＝0.1mol·L－1，c(B)＝0.3mol·L－1，c(C)＝0.2mol·L－1。假设反应正向进行到底：A(g)＋3B(g)2C(g)起始浓度/(mol·L－1)0.10.30.2改变浓度/(mol·L－1)0.10.30.2终态浓度/(mol·L－1)000.4假设反应逆向进行到底：A(g)＋3B(g)2C(g)起始浓度/(mol·L－1)0.10.30.2改变浓度/(mol·L－1)0.10.30.2终态浓度/(mol·L－1)0.20.60平衡体系中各物质的浓度范围为A∈(0，0.2)，B∈(0，0.6)，C∈(0，0.4)。演练二化学平衡状态的判断3．在一个温度恒定、容积固定的密闭容器中，发生可逆反应mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，已知m＋n＝p＋q，且该反应为放热反应，反应达到平衡的标志是()①体系的压强不再改变②气体的密度不再改变③各气体的浓度不再改变④各气体的质量分数不再改变⑤反应速率v(C)∶v(D)＝p∶q⑥单位时间内nmolB断键反应，同时pmolC也断键反应A．①②③④⑤⑥B．①②③C．①②③④⑥D．④⑤⑥解析：选C。该反应的特点是随着反应进行，该体系的压强将改变，压强不变时说明达到平衡，①可以作为平衡的标志。随着反应进行，m(气)将发生变化，根据ρ＝m(气)V，ρ不变，V不变，则m(气)也不变，说明达到平衡，②可以作为平衡的标志。各组分的浓度和质量分数不再改变，说明反应达到平衡状态，③和④可以作为平衡的标志。速率之比等于方程式的化学计量数之比，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nmolB断键反应，说明反应正向进行，同时pmolC断键反应，说明反应逆向进行，正、逆反应速率相等，⑥可以作为平衡的标志。4．一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1molN2O4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．①②B．②④C．③④D．①④解析：选D。因反应容器保持恒压，所以容器体积随反应进行而不断变化，结合ρ气＝m/V可知，气体密度不再变化，说明容器体积不再变化，即气体的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，①符合题意；无论是否平衡，反应的ΔH都不变，②不符合题意；反应开始时，加入1molN2O4，随着反应的进行，N2O4的浓度逐渐变小，故v正(N2O4)逐渐变小，直至达到平衡，③不符合题意；N2O4的转化率不再变化，说明N2O4的浓度不再变化，反应达到平衡状态，④符合题意，故选D。5．在一定温度下的恒容密闭容器中，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________。(2)能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是________。(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是________。(4)能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是________。(5)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________。(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________。答案：(1)①③④⑦(2)⑤⑦(3)①③④⑤⑦(4)①②③④⑦(5)①②③(6)②④⑦6．若上述题目中的(1)～(4)改成在一定温度下的恒压密闭容器中进行，结果又如何？答案：(1)②③④⑦(2)⑤⑦(3)②③④⑤⑦(4)②③④⑦规避两个易失分点(1)化学平衡状态判断“三关注”①关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器；②关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；③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)不能作为平衡标志的“四情况”①反应各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。考点二化学平衡的移动[知识梳理]一、化学平衡移动的过程二、化学平衡移动与化学反应速率的关系1．v正v逆：平衡__________________移动。2．v正＝v逆：反应达到平衡状态，平衡_____移动。3．v正v逆：平衡__________________移动。向正反应方向不向逆反应方向三、影响化学平衡的外界因素1．影响化学平衡的外界因素条件的改变(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____反应方向移动减小反应物浓度或增大生成物浓度向____反应方向移动正逆条件的改变(其他条件不变)化学平衡移动的方向压强(对有气体参与的反应)反应前后气体分子数不变增大压强向气体体积______的方向移动减小压强向气体体积______的方向移动反应前后气体分子数改变改变压强平衡______移动温度升高温度向______反应方向移动降低温度向______反应方向移动催化剂使用催化剂同等程度改变v正、v逆，但平衡______移动减小增大不吸热放热不2.几种特殊情况说明(1)改变固体或纯液体的量，对化学平衡没有影响。(2)“惰性气体”对化学平衡的影响①恒温、恒容条件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。四、勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着___________________的方向移动。能够减弱这种改变[深入解读]化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“抵消”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，达到新平衡时50℃T80℃；③若对体系N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)加压，如从30MPa加压到60MPa，化学平衡向气体分子数减小的方向移动，达到新平衡时30MPap60MPa。该原理适用于任何平衡体系：化学平衡、电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡。[自主检测]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变，化学平衡也一定发生移动。()(2)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大。()(3)合成氨反应需要使用催化剂，说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动，所以也可以用勒夏特列原理解释使用催化剂的原因。()(4)平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，v正减小。()××××(5)C(s)＋CO2(g)2CO(g)ΔH0，其他条件不变时，升高温度，反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大。()(6)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大。()(7)往平衡体系FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl中加入适量KCl固体，平衡逆向移动，溶液的颜色变浅。()(8)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。()√×√×2．(教材改编