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第2讲化学平衡状态化学平衡移动2017级教学指导意见核心素养1.了解化学反应的可逆性、化学平衡的建立过程，掌握化学平衡的特征。2.理解外界条件(浓度、温度、压强等)对化学平衡的影响规律，推测判断平衡移动的方向、浓度、转化率等相关物理量的变化。3.能从化学反应速率、化学平衡的角度结合分析选择并优化化学反应条件及化工生产条件。1.变化观念与平衡思想：知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律；认识化学变化有一定限度，是可以调控的。能多角度、多动态地分析化学反应，运用化学反应原理解决实际问题。2.证据推理与模型认知：建立观点、结论和证据之间的逻辑关系；知道可以通过分析、推理等方法认识化学平衡的特征及其影响因素，建立模型。能运用模型解释化学现象。考点一可逆反应与化学平衡状态[学在课内]1.可逆反应(1)定义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)特点同一同时小于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________的状态。(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：相等不变最大减小增大以上过程可用下图表示：(3)平衡特点可逆v(正)＝v(逆)浓度或百分含量3.判断化学平衡状态的两种方法(1)动态标志：v正＝v逆≠0①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，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。教材延伸[考在课外]判断正误(1)3Fe＋4H2O=====高温Fe3O4＋4H2，Fe3O4＋4H2=====高温3Fe＋4H2O互为可逆反应。()(2)Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O电池反应为可逆反应。()(3)由2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196·6kJ·mol－1知，2molSO2与1molO2在恒压密闭容器中充分反应，可放出196.6kJ的热量。()(4)化学反应达平衡后，反应物和生成物的浓度或百分含量相等。()××××(5)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。()(6)在2L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。()(7)对于反应2A(g)＋B(s)3C(g)，在恒温恒容密闭容器中反应，当混合气体的密度或压强保持不变时，都说明反应已达平衡状态。()(8)对于反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，压强不随时间而变，说明反应已达到平衡状态。()×√√√拓展应用答案(1)O2、NO2、NO减小(2)b、c对于可逆反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)。(1)现向恒容密闭容器中加入含18O的氧气，达到平衡后，18O存在于________中；达到平衡的过程中，正反应速率逐渐________(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)能说明该反应已达到平衡状态的是________。a.v(NO2)＝2v(O2)b.容器内气体总物质的量保持不变c.v逆(NO)＝2v正(O2)d.容器内气体的密度保持不变思维探究一定温度下，向一恒容密闭容器中充入一定量的H2、I2(g)，混合气体的平均相对分子质量保持不变能否说明反应已达平衡？答案不能，该反应m、n均不变，为恒量，恒量不变不能说明反应已达平衡。考点二化学平衡移动[学在课内]1.化学平衡的移动平衡移动就是由一个“平衡状态→不平衡状态→新平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，平衡可能发生移动，如下所示：正向逆向2.外界因素对化学平衡移动的影响(1)影响化学平衡的因素条件的改变(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____反应方向移动减小反应物浓度或增大生成物浓度向____反应方向移动压强(对有气体存在的反应)反应前后气体分子数改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不变改变压强平衡____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平衡____移动正逆减小增大不吸热放热不(2)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)，平衡将向着能够________这种改变的方向移动。[名师点拨]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。减弱(3)平衡移动原理导图特别提示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。②“惰性气体”对化学平衡的影响恒温、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―→平衡不移动恒温、恒压条件原平衡体系――――――――→充入惰性气体容器容积增大，各反应气体的分压减小―→体系中各组分的浓度同倍数减小教材延伸判断正误(1)温度改变，平衡一定发生移动()(2)增加反应物的量平衡一定会正向移动()(3)合成氨反应需使用催化剂，说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动()(4)不论恒温恒容，还是恒温恒压容器，加入稀有气体，平衡皆发生移动()(5)化学平衡向正向移动，说明正反应速率一定增大()(6)改变某一条件，v正、v逆均增大且平衡不移动，该条件一定为加入催化剂()[考在课外]√×××××(7)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()(8)C(s)＋CO2(g)2CO(g)ΔH0，只升高温度，反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大()(9)起始加入原料的物质的量相等，则各种原料的转化率一定相等()(10)通过改变一个条件使某反应向正反应方向移动，转化率一定增大()(11)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()(12)改变某条件平衡向正反应方向移动，体系中生成物的百分含量一定增大()(13)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()×√×××××拓展应用试依据图像分析对应改变的条件分别为：A________B________C________D________答案升温增大[O2]或增大[SO2]加催化剂降压某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH0的正、逆反应速率的影响如图所示：思维探究答案压缩时，气体颜色变深，一段时间后变浅，但比原来深。对于2NO2(g)N2O4(g)的平衡体系，压缩体积，混合气体的颜色如何变化？一、等效平衡—平衡状态比较的纽带，提升学生的“模型认知”素养素养说明：平衡状态比较是近几年高考中的常涉题型。对新、旧平衡间某量关系比较有困难时，则可借助等效平衡，使复杂的问题简单化。解题时先构建一个与原平衡等效的“虚拟的第三平衡”，然后与新平衡联系参照对比，从而促使条件向结论转化，提升学生的模型认知素养。[名师点拨]2.形成等效平衡的条件1.定义：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。换算成化学方程式同一边物质，其浓度相同。(反应前后分子数相等的反应由于其平衡状态不随压强变化，其浓度可不同)3.等效平衡分类及规律等效类型①②③条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压反应的特点任何可逆反应反应前后气体分子数相等任何可逆反应起始投料换算为化学方程式同一边物质，其“量”相同换算为化学方程式一边物质，其“量”符合同一比例换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例平衡特点质量分数(w%)相同相同相同浓度(c)相同成比例相同(气体)物质的量(n)相同成比例成比例等效平衡判断“四步曲”4.构建模板(1)构建等温等容平衡思维模式(见图示)：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)构建等温等压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)：新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。A.该反应的正反应吸热B.达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器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[题组训练]1.(2016·江苏化学，改编)一定温度下，在3个体积均为1.0L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－1c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)Ⅰ4000.200.1000.080Ⅱ4000.400.200Ⅲ500000.100.025解析对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终建立等效平衡，但Ⅲ温度高，平衡时c(CH3OH)小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A错误；Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以Ⅱ中转化率高，B错误；不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的两倍，且Ⅲ的温度比Ⅱ高，相对于Ⅱ，平衡向逆反应方向移动，c(H2)增大，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，温度相同，两者建立等效平衡两容器中速率相等，但Ⅲ温度高，速率加快，D正确。答案DA.m＝2B.两次平衡的平衡常数相同C.X与Y的平衡转化率之比为1∶1D.第二次平衡时，Z的浓度为0.4mol·L－12.在一恒温容积为2L的容器中，加入1molX(g)和2molY(g)发生反应：X(g)＋mY(g)3Z(g)，平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1molZ(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是()解析在此平衡体系中加入1molZ(g)，则可等效为两等效平衡体系合并，在合并瞬间X、Y、Z的体积分数不变，但单位体积内体系分子总数增多，依据勒夏特列原理平衡应朝气体计量数和减小方向移动，但再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变，则说明m＋1＝3，故m＝2，A项正确；同一化学反应的平衡常数只与温度有关，两次平衡温度不变，故两次平衡的平衡常数相同，B项正确；m＝2，则起始量X与Y之比为1∶2，则反应过程中由方程式可知反应的X与Y之比为1∶2，故X与Y的平衡转化率之比为1∶1，C项正确；m＝2，则该反应为反应前后气体总量不变的反应，故第二次平衡时Z的物质的量为：4×10%＝0.4(mol)，故Z的浓度为0.4mol÷2L＝0.2mol/L，故D项错误。答案D3.相同温度下，有相同容积的甲、乙两容器，甲容器中充入1gN2和1gH2，乙容器中充入2gN2和2gH2。下列叙述中不正确的是()A.化学反应速率：乙＞甲B.平衡后N2的浓度：乙＞甲C.H2的转化率：乙＞甲D.平衡混合气中H2的体积分数：乙＞甲答案D解析容器中发生的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。相同容积的容器中充入不同量的反应物，乙容器中压强大，化学反应速率：乙＞甲，A正确。根据勒夏特列原理可知