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第2讲化学平衡状态及其移动【2020·备考】最新考纲：1.了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程，掌握化学平衡的概念。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识并能用相关理论解释其一般规律。4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。核心素养：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、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。通过运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。考点一可逆反应与化学平衡状态(频数：★★☆难度：★★☆)本考点主要考查：(1)化学平衡状态的特点；(2)化学平衡状态的判断，名师课堂导语特别是一些创新性的判断依据是考查重点，复习时加以关注。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①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于100%。(3)表示在化学方程式中用“”表示。可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化。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：相等不变以上过程可用下图表示：化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立。(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。这些判据不要死记硬背，在判定时要灵活运用“变量不变原则”：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。[速查速测](1)2H2O2H2↑＋O2↑为可逆反应()(2)二次电池的充、放电为可逆反应()(3)可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化()(4)化学反应达到化学平衡状态时，正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等()(5)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度()1.(易混点排查)正确的打“√”，错误的打“×”××√√√2.(教材改编题)(RJ选修4·P325改编)一定温度下，对可逆反应A(g)＋2B(g)3C(g)的下列叙述中，能说明反应已达到平衡的是()A.单位时间内消耗amolA，同时生成3amolCB.容器内B的浓度不再变化C.混合气体的物质的量不再变化D.A的消耗速率等于C的生成速率的12倍答案B3.(思维探究题)通过图像判断反应是否达到平衡是高考命题新方向：判断：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________。答案①④[A组基础知识巩固]1.(2019·广东广州模拟)可逆反应：2NO22NO＋O2在固定体积的密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是()①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2；②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO；③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1的状态；④混合气体的颜色不再改变的状态；⑤混合气体的密度不再改变的状态；⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A.①④⑥B.②③⑤C.①③④D.①②③④⑤⑥解析此题列出了判断可逆反应是否达到平衡状态的多种情况，应从平衡状态的两个重要特征上判断：(1)v(正)＝v(逆)，(2)混合物中各组成成分的百分含量不变。①符合特征(1)；②表示的都是正反应方向；③说明了反应中各物质的转化量的关系；④NO2是红棕色气体，颜色不变时说明NO2的浓度保持不变，符合特征(2)；⑤中是恒容条件，ρ始终不变；⑥中说明符合特征(2)。故①④⑥能说明是否达到平衡状态。答案A2.一定条件下，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0＜c1＜0.14mol·L－1解析平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且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0＜c1＜0.14mol·L－1。答案D3.(2018·湖北宜昌模拟)苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一。在工业上，苯乙烯可由乙苯和CO2催化脱氢制得：在温度为T1时，此反应的平衡常数K＝0.5。在2L密闭容器中加入乙苯(g)与CO2，反应到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为1.0mol，请回答下列问题：(1)该时刻的化学反应________(填“已达到”或“未达到”)平衡状态。(2)下列能说明乙苯与CO2在该条件下反应已达到平衡状态的是________(填字母)。a.v正(CO2)＝v逆(CO2)b.c(CO2)＝c(CO)＝0.5mol/Lc.混合气体的密度不变d.CO2的体积分数保持不变(3)若将反应改为恒压绝热条件下进行，达到平衡状态时，则乙苯的物质的量浓度________(填字母)。a.大于0.5mol/LB.小于0.5mol/Lc.等于0.5mol/LD.无法确定解析(1)各组分的浓度均为1.0mol2L＝0.5mol/L，Q＝0.5×0.5×0.50.5×0.5＝0.5＝K，则该时刻反应达到平衡状态。(2)a项，对同一物质来说，正、逆反应速率相等，说明反应已达到平衡状态；b项，c(CO2)与c(CO)的浓度是否相等，与反应的起始量和转化率有关，所以当c(CO2)＝c(CO)时不能说明已达平衡状态；c项，在恒容容器中，混合气体的总质量在反应过程中始终没有变化，即密度始终没有变化，与是否达到平衡状态无关；d项，随着反应进行，CO2的体积分数逐渐减小，当CO2的体积分数保持不变时，即达到平衡状态。(3)该反应为正向吸热、气体分子数增大的反应，若维持恒压绝热，相当于在原平衡的基础上降温，同时增大容器的容积，二者对乙苯浓度的影响无法确定。答案(1)已达到(2)ad(3)d【归纳反思】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“标志”的四种情况(1)反应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。[B组考试能力过关]4.(2017·浙江卷)已知：X(g)＋2Y(g)3Z(g)ΔH＝－akJ·mol－1(a＞0)。下列说法不正确的是()A.0.1molX和0.2molY充分反应生成Z的物质的量一定小于0.3molB.达到化学平衡状态时，X、Y、Z的浓度不再发生变化C.达到化学平衡状态时，反应放出的总热量可达akJD.升高反应温度，逆反应速率增大，正反应速率减小解析选项对化学平衡的逆、等、定、动、变五个特征中四个特征进行了考查。可逆反应具有不彻底性，故A正确；可逆反应达到平衡后，正反应与逆反应速率相等，各个物质的量浓度不再发生改变，故B正确；C易错选，C中反应放出的热量与实际参加反应的量有关，只要实际参与反应的A为1mol就可以放出热量akJ，所以C正确；温度升高，无论是放热反应还是吸热反应，正、逆速率都增大，故D错误。答案D5.(海南高考)可逆反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)。下列依据能判断该反应已达到平衡的是________。(1)压强不随时间改变(2)气体的密度不随时间改变(3)c(A)不随时间改变(4)单位时间内生成C和D的物质的量相等答案(3)6.(2017·全国卷Ⅲ)砷(As)是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：298K时，将20mL3xmol·L－1Na3AsO3、20mL3xmol·L－1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应：AsO3－3(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO3－4(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO3－4)与反应时间(t)的关系如图所示。(1)下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。a.溶液的pH不再变化b.v(I－)＝2v(AsO3－3)c.c(AsO3－4)/c(AsO3－3)不再变化d.c(I－)＝ymol·L－1(2)tm时，v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)tm时v逆________tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是________________________________________________________________________________________________。(4)若平衡时溶液的pH＝14，则该反应的平衡常数K为________。解析(1)a项，随着反应进行，溶液的pH不断降低，当pH不再变化时，说明反应达到了平衡；b项，速率之比等于化学计量数之比，该结论在任何时刻都成立，故无法判断是否达到平衡；c项，随反应进行，c(AsO3－4)不断增大，c(AsO3－3)不断减小，当二者比值不变时，说明二者浓度不再改变，则反应达到平衡；d项，由图像并结合方程式可知，平衡时c(I－)＝2ymol/L，故当c(I－)＝ymol/L时，反应未达到平衡；(2)由图像可知tm时刻后c(AsO3－4)仍在不断增加，说明反应还在正向进行，故此时v正大于v逆；(3)tm到tn时刻，反应一直正向进行，生成物的浓度逐渐增大，所以逆反应速率不断增大，故tm时v逆小于tn时v逆；(4)混合后c(AsO3－3)＝xmol/L，c(I2)＝xmol/L，由图像可知平衡时生成的c(AsO3－4)＝ymol/L，溶液的pH＝14，则c(OH－)＝1mol/L，列出三段式为AsO3－3(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO3－4(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)则平衡常数K＝c（AsO3－4）·c2（I－）c（AsO3－3）·c（I2）·c2（OH－）＝4y3（x－y）2。答案(1)ac(2)大于(3)小于tm时生成物浓度较低(4)4y3（x－y）2考点二化学平衡移动(频数：★★★难度：★★☆)化学平衡移动是高考重点，主要有以下考查方向：(1)外界条件对名师课堂导语平衡的影响判断；(2)化学平衡移动有关图像分析；(3)勒