1、- 1 -专题 7.2 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、催化剂等)对化学平衡的影响，认识其一般规律。热点题型一 化学平衡状态的判断依据例 1、将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH 2COONH4(s) 2NH3(g)CO 2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是( )A2 v(NH3) v(CO2)B密闭容器中 c(NH3) c(CO2)21C密闭容器中混合气体的密度不变 D密闭容器中氨气的体积分数不变【答案】C【提分秘籍】1判断化学平衡状
2、态的两方法和两标志(1)两方法逆向相等、变量不变：“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减少速率和生成速率相等。“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：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- 2 -于逆反应生成该反应物的速率。等价标志：A体系中各组分的质量、物质的量浓度、体积分数、物质的量分数保持不变。B对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。C对
3、于有有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。例如，2NO 2(g) AN2O4(g)。D体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。E全部是气体参加的气体体积可变的反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如，N 2(g)3H 2(g) 2NH3(g)。注意：以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志：a恒温、恒容条件下气体体积不变的反应，混合气体的压强或气体的总物质的量不随时间而变化，如 2HI(g) I2(g)H 2(g)。b全部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随时间而变化，如 2HI(g) I2(g)H 2
4、(g)。c全部是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。 【举一反三】 可逆反应：2NO 2(g) 2NO(g)O 2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是( )单位时间内生成 n mol O2的同时生成 2n mol NO2单位时间内生成 n mol O2的同时生成 2n mol NO用 NO2、NO、O 2表示的反应速率的比为 221 的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A BC D全部【答案】A- 3 -热点题型二 外界条件对化学平衡的影响例 2、在三种不同条件下，分别向容
5、积为 2 L 的恒容密闭容器中加入 2 mol A 和 1 mol B，发生如下反应：2A(g)B(g) 2D(g) HQ kJmol 1 ，相关条件和数据见下表。下列说法正确的是( )实验 实验 实验反应温度/ 800 800 850达到平衡所需时间/min 40 a 30D 物质平衡浓度/(molL 1 ) 0.5 b 0.6反应的能量变化/kJ Q1 Q2 Q3A.当容器中气体的平均相对分子质量不再发生变化时，说明该反应达到平衡状态B如果实验相比实验使用了催化剂，则 a40， b0.5C实验达到平衡时，向其中通入少量惰性气体，容器压强增大，平衡向右移动D由表中信息可知 Q0，并且有 Q1
6、 Q2 Q3【答案】A【解析】A 选项，根据 M ，该反应在反应前后气体质量不变，但是物质的量在变，m 气 体 n 气 体 故 M 不变，说明达到了平衡，A 正确；B 选项，催化剂可以加快化学反应速率，且不会改变化学平衡，实验 使用了催化剂，则达到平衡所需时间缩短，平衡不移动，即a0，故 D 错误。【提分秘籍】 外界条件对化学平衡的具体影响改变影响平衡的一个条件 化学平衡移动方向 化学平衡移动结果浓度增大反应物浓度 向正反应方向移动反应物浓度减小，但比原来大- 4 -减小反应物浓度 向逆反应方向移动反应物浓度增大，但比原来小增大生成物浓度 向逆反应方向移动生成物浓度减小，但比原来大减小生成物浓
7、度 向正反应方向移动生成物浓度增大，但比原来小增大体系压强向气体体积减小的反应方向移动体系压强减小，但比原来大压强减小体系压强向气体体积增大的反应方向移动体系压强增大，但比原来小升高温度 向吸热反应方向移动 体系温度降低，但比原来高温度 降低温度 向放热反应方向移动 体系温度升高，但比原来低【举一反三】 对已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确的是( )生成物的百分含量一定增加 生成物的产量一定增加 反应物的转化率一定增大 反应物的浓度一定降低 正反应速率一定大于逆反应速率 使用了适宜的催化剂A B C D【答案】A热点题型三 化学平衡的图像分析例
8、 3某化学研究小组探究外界条件对化学反应 mA(g) nB(g) pC(g)的速率和平衡的影响图像如下，下列判断正确的是( )- 5 -A由图 1 可知， T1v 逆 的是点 3D图 4 中，若 m n p，则 a 曲线一定使用了催化剂【答案】C【提分秘籍】以可逆反应 aA(g) bB(g) cC(g)为例：(1)“定一议二”原则。在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义三个量，确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系。如图：这类图像的分析方法是“定一议二” ，当有多条曲线及两个以上条件时，要固定其中一个条件，分析其他条件之间的
9、关系，必要时，作一辅助线分析。【方法归纳】 (1)在图像题中一定要注意看清横、纵坐标表示的意义及图像中曲线的变化- 6 -趋势。(2)不要忽视图像中的比例关系，比例关系一般涉及计算问题。(3)有些图像中曲线的斜率可以反映出变化的程度，不要忽视。【举一反三】 如图所示外界条件(温度、压强)的变化对反应：L(s)G(g) 2R(g) H0 的影响。在图中 y 轴是指( )A平衡混合气中 R 的质量分数BG 的转化率C平衡混合气中 G 的体积分数DL 的转化率【答案】C1 【2016 年高考上海卷】 （本题共 12 分）随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO 2的捕集利用技术成为研究的重点。完
10、成下列填空：（1）目前国际空间站处理 CO2的一个重要方法是将 CO2还原，所涉及的反应方程式为：CO2（g）+4H 2（g） CH4（g）+2H 2O（g）已知 H2的体积分数随温度的升高而增加。若温度从 300升至 400，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化。 （选填“增大”、 “减小”或“不变” ）v 正 v 逆 平衡常数 K 转化率 - 7 -（2）相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表：/molL-1 /molL-1 /molL-1 /molL-1平衡 a b c d平衡 m n x ya、 b、 c、 d 与 m、 n、 x、 y 之间的关
11、系式为_。（3）碳酸：H 2CO3，K i1=4.310-7，K i2=5.610-11草酸：H 2C2O4，K i1=5.910-2，K i2=6.410-50.1 mol/L Na2CO3溶液的 pH_0.1 mol/L Na2C2O4溶液的 pH。 （选填“大于” “小于”或“等于” ）等浓度广东草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是_。若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合，溶液中各种离子浓度大小的顺序正确的是_。 （选填编号）A bc d （4）人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡：H + HCO3- H2CO3，当有少量酸性或碱性物质进入血液中时，血液的 pH 变化不大，用平衡移
12、动原理解释上述现象。_【答案】 （1）v 正 v 逆 平衡常数 K 转化率增大 增大 减小 减小（2）24cdxyabmn（3）大于；草酸；ac （4）当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使 H+浓度变化较小，血液中的 pH 基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使 H+浓度变化较小，血液的 pH 基本不变。（合理即给分）【解析】- 8 -（1）H 2的体积分数随温度的升高而增加，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，即正反应是放热反应。升高温度正逆反应速率均增大，平衡向逆反应方向进行，平衡常数减小，反应物的转化率减小。2 【2016 年高考新课标卷】 (15 分)元素铬(Cr)
13、在溶液中主要以 Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH) 4(绿色)、Cr 2O72(橙红色)、CrO 42(黄色)等形式存在，Cr(OH) 3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：（2）CrO 42和 Cr2O72在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为 1.0 molL1的 Na2CrO4溶液中 c(Cr2O72)随 c(H+)的变化如图所示。离子方程式表示 Na2CrO4溶液中的转化反应_。由图可知，溶液酸性增大，CrO 42的平衡转化率_(填“增大“减小”或“不变”)。根据 A 点数据，计算出该转化反应的平衡常数为_。升高温度，溶液中 CrO42的平衡转化率减小，则该反应的 H_(填“大于” “
14、小于”或“等于”)。【答案】(2) 2CrO42-+2H Cr2O72-+H2O； 增大；1.010 14 ；小于；【解析】 （2）随着 H+浓度的增大，CrO 42-与溶液中的 H+发生反应，反应转化为 Cr2O72-的离- 9 -子反应式为：2CrO 42-+2H Cr2O72-+H2O。根据化学平衡移动原理，溶液酸性增大，c(H +)增大，化学平衡 2CrO42-+2H Cr2O72-+H2O 向正反应方向进行，导致 CrO42的平衡转化率增大；根据图像可知，在 A 点时，c(Cr 2O72-)=0.25 mol/L，由于开始时 c(CrO42)=1.0 mol/L，根据 Cr 元素守恒
15、可知 A 点的溶液中 CrO42-的浓度 c(CrO42)=0.5 mol/L；H +浓度为 1.010-7 mol/L；此时该转化反应的平衡常数为147222724(Cr)0.5.0(1)cK；由于升高温度，溶液中 CrO42的平衡转化率减小，说明升高温度，化学平衡逆向移动，导致溶液中 CrO42的平衡转化率减小，根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，逆反应方向是吸热反应，所以该反应的正反应是放热反应，故该反应的 H0；3 【2016 年高考浙江卷】 （15 分）催化还原 CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在 Cu/ZnO 催化剂存在下，CO 2和 H
16、2可发生两个平衡反应，分别生成 CH3OH 和 CO。反应的热化学方程式如下：CO2（g）+3 H 2（g） CH3OH（g）+H 2O（g） H1=-53.7kJmol-1 ICO2（g）+ H 2（g） CO（g）+H 2O（g） H2 II某实验室控制 CO2和 H2初始投料比为 1:2.2，经过相同反应时间测得如下实验数据：【备注】Cat.1:Cu/ZnO 纳米棒；Cat.2:Cu/ZnO 纳米片；甲醇选择性：转化的 CO2中生成甲醛的百分比已知：CO 和 H2的标准燃烧热分别为-283.0kJmol -1和-285.8kJmol -1H 2O（l） H2O（g） H3=44.0kJm
17、ol-1请回答（不考虑温度对 H 的影响）：（1）反应 I 的平衡常数表达式 K= ；反应 II 的 H2= kJmol-1。（2）有利于提高 CO2转化为 CH3OH 平衡转化率的措施有 。A使用催化剂 Cat.1 B使用催化剂 Cat.2 C降低反应温度 D投料比不变，增加反应物的浓度 E增大 CO2和 H2的初始投料比（3）表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对 CO2转化成 CH3OH 的选择性有显著的- 10 -影响，其原因是 。【答案】 （1） 322(CHO)(cc +41.2（2）CD（3）表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应的催化能力不同，因而在该时刻下对
18、甲醇选择性有影响。4 【2016 年高考江苏卷】一定温度下，在 3 个体积均为 1.0 L 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（ ）A该反应的正反应放热B达到平衡时，容器中反应物转化率比容器中的大- 11 -C达到平衡时，容器中 c(H2)大于容器中 c(H2)的两倍D达到平衡时，容器中的正反应速率比容器中的大【答案】AD1(2015四川理综，7)一定量的 CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)CO 2(g) 2CO(g)，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：已知：气体分压( p 分 )气体总压( p 总
19、 )体积分数。下列说法正确的是( )A550 时，若充入惰性气体， v 正 、 v 逆 均减小，平衡不移动B650 时，反应达平衡后 CO2的转化率为 25.0 %C T时，若充入等体积的 CO2和 CO，平衡向逆反应方向移动D925 时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 Kp24.0 p 总【答案】B【解析】A 项，C(s)CO 2(g) 2CO(g)的正反应是气体物质的量增加的反应，由于反应容器为体积可变的恒压密闭容器，充入惰性气体容器体积扩大，对反应体系相当于减小压强，故 v 正 、 v 逆 均减小，平衡正向移动，错误；B 项，由图可知，650 时若设起始时 CO2的体积为 1
20、L，平衡时 CO2消耗的体积为 x，则- 12 -C(s)CO 2(g) 2CO(g)V 始 1 0V 变 x 2xV 平 1 x 2x100%40.0%， x0.25 L，CO 2的转化率为 25%，正确；C 项，由图可知， T时2x1 x 2x平衡体系中 CO 和 CO2的体积分数均为 50%，故若恒压时充入等体积的 CO2和 CO 两种气体，平衡不发生移动，错误；D 项，925 时，CO 的平衡分压 p(CO) p 总 96.0%，CO 2的平衡分压p(CO2) p 总 4%，根据化学平衡常数的定义可知 Kp 23.04 pp 2 COp CO2 p总 96% 2p总 4.0%总 ，错误
21、。2(2015安徽理综，11)汽车尾气中，NO 产生的反应为 N2(g)O 2(g) 2NO(g)，一定条件下，等物质的量的 N2(g)和 O2(g)在恒容密闭容器中反应，下图曲线 a 表示该反应在温度T 下 N2的浓度随时间的变化，曲线 b 表示该反应在某一起始条件改变时 N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是( )A温度 T 下，该反应的平衡常数 K4 c0 c1 2c21B温度 T 下，随着反应的进行，混合气体的密度减小C曲线 b 对应的条件改变可能是加入了催化剂D若曲线 b 对应的条件改变是温度，可判断该反应的 H0B体系的总压强 p 总 ： p 总 (状态)2 p 总 (状态)C体
22、系中 c(CO)： c(CO，状态)2 c(CO，状态)D逆反应速率 v 逆 ： v 逆 (状态) v 逆 (状态)【答案】D- 14 -【解析】A 项，CO 2(g)C(s)= =2CO(g)是气体的物质的量增加的反应，故 S0，观察图像知，随着温度的升高， c(CO2)减小，平衡右移，则 H0，正确；B 项，所在曲线表示的是通入 0.1 mol CO2的变化过程，此时CO 2(g)C(s) 2CO(g)n(始)/mol 0.1 0 0n(转)/mol 0.02 0.04n(平)/mol 0.08 0.04此时气体总的物质的量为 0.12 mol，所在曲线表示的是通入 0.2 mol CO2
23、的变化过程，此时CO 2(g)C(s) 2CO(g)n(始)/mol 0.2 0 0n(转)/mol 0.12 0.24n(平)/mol 0.08 0.24此时气体总的物质的量为 0.32 mol，此时中气体总物质的量大于中气体总物质的量的 2倍，且的温度高，气体体积膨胀，压强又要增大，则 p 总 (状态)2 p 总 (状态)，正确；C 项，状态和，温度相同，中 CO2的投料量是中 CO2投料量的 2 倍，若恒容时两平衡等效，则有 c(CO，状态)2 c(CO，状态)，但成比例增加投料量，相当于加压，平衡向逆反应方向移动，所以 c(CO，状态) v 逆 (状态)，错误。5用 O2将 HCl 转
24、化为 Cl2，可提高效益，减少污染。新型 RuO2催化剂对上述 HCl 转化为 Cl2的总反应具有更好的催化活性。实验测得在一定压强下，总反应的 HCl 平衡转化率随温度变化的 HCl T 曲线如下图：则总反应的 H_0(填“” 、 “”或“”)；A、B 两点的平衡常数 K(A)与 K(B)中较大的是_。- 15 -在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应 HCl T 曲线的示意图，并简要说明理由：_。下列措施中，有利于提高 HCl的有_。A增大 n(HCl) B增大 n(O2)C使用更好的催化剂 D移去 H2O【答案】 K(A) 见下图温度相同的条件下，增大压强，平衡右移， (HCl)增大
25、，因此曲线应在原曲线上方 BD 6以磷石膏(主要成分 CaSO4，杂质 SiO2、Al 2O3等)为原料可制备轻质 CaCO3。匀速向浆料中通入 CO2，浆料清液的 pH 和 c(SO )随时间变化如图。清液 pH11 时 CaSO424转化的离子方程式为_；- 16 -能提高其转化速率的措施有_(填序号)。A搅拌浆料 B加热浆料至 100 C增大氨水浓度 D减小 CO2通入速率【答案】CaSO 42NH 3H2OCO 2=CaCO32NH SO H 2O(或 CaSO4CO =CaCO3SO 4 24 23) AC247氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是
26、一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示：反应：2H2SO4(l)=2SO2(g)O 2(g)2H 2O(g) H550 kJmol 1它由两步反应组成：.H 2SO4(l)=SO3(g)H 2O(g) H177 kJmol 1SO 3(g)分解。L(L1， L2)， X 可分别代表压强或温度，下图表示 L 一定时，中 SO3(g)的平衡转化率随 X 的变化关系。- 17 - X 代表的物理量是_。判断 L1， L2的大小关系，并简述理由：_。【答案】压强 L1 L2，SO 3(g)分解的热化学方程式为 2SO3(g) 2SO2(g)O 2(g) H196 kJmol 1 ，当压强一定
27、时，温度升高，平衡转化率增大8(2015山东理综，30)合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能，在配合氢能的开发中起着重要作用。(1)一定温度下，某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强( p)，横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。在 OA 段，氢溶解于 M 中形成固溶体 MHx，随着氢气压强的增大，H/M 逐渐增大；在 AB 段，MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物 MHy，氢化反应方程式为 zMHx(s)H 2(g) zMHy(s) H1()；在 B 点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M 几乎不变。反应()中z_(用含 x 和 y 的代数式表示)。温度为 T
28、1时，2 g 某合金 4 min 内吸收氢气 240 mL，吸氢速率 v_ mLg1 min1 。反应的焓变 H1_0(填“” “” “ c 加热 减压(3)CO(g)3H 2(g)=CH4(g)H 2O(g) H206 kJmol 11COCl 2(g) CO(g)Cl 2(g) H0，当反应达到平衡时，下列措施： 升温 恒容通惰性气体 增加 CO 浓度 减压 加催化剂 恒压通入惰性气体，能提高 COCl2转化率的是( )A BC D【答案】B【解析】该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使平衡正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。
29、增加 CO 的浓度，将导致平衡逆向移动。2已知：可逆反应 2SO2(g)O 2(g) 2SO3(g) HT1，降低温度，D 的体积百分含量增大，说明化学平衡向正反应方向移动，故 C 正确；物质 B 的颗粒越小，反应越快，但不影响平衡移动，故 D 错误。10在温度和容积不变的密闭容器中，A 气体与 B 气体反应生成 C 气体。反应过程中，反应- 22 -物与生成物的浓度随时间变化的曲线如下图所示，则下列叙述正确的是( )A该反应的化学方程式为 A3B 2CB在 t1 s 时， v(A)正 0C( t110) s 时再充入 0.4 mol A 和 0.25 mol B，反应物 A 的转化率增大D若该反应在绝热容器中进行，也在 t1时刻达到平衡【答案】C
