第19講化學(xué)平衡

艮考綱考情

1.了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性及化學(xué)平衡的建立。

2.掌握化學(xué)平衡的特征。

3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對化學(xué)平衡的影響，能用相關(guān)理論解釋其?般規(guī)律。

4.了解化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。

【核心素養(yǎng)分析】

變化觀念與平衡思想：知道化學(xué)變化需要一定的條件，并遵循一定規(guī)律；認(rèn)識化學(xué)變化有一定限度，

是可以調(diào)控的。能多角度、動態(tài)地分析化學(xué)反應(yīng)，運用化學(xué)反應(yīng)原理解決實際問題。

證據(jù)推理與模型認(rèn)知：建立觀點、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系；知道可以通過分析、推理等方法認(rèn)識

化學(xué)平衡的特征及其影響因素，是立模型。能運用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。

考點梳理

知識點一化學(xué)平衡狀態(tài)

1.化學(xué)平衡研究的對象——可逆反應(yīng)

2.化學(xué)平衡狀態(tài)

⑴概念

一定條件卜.的可逆反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)進行到一定程度時，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物的濃度和

生成物的濃度不再改變，我們稱為“化學(xué)平衡狀態(tài)”，簡稱化學(xué)平衡。

(2)建立過程

在一定條件下，把某一可逆反應(yīng)的反應(yīng)物加入固定容積的密閉容器中。反應(yīng)過程如下：

以上過程可用如圖表示：

(3)平衡特點

3.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

化學(xué)反應(yīng)〃zA(g)+/?B(g)KTpC(g)+qD(g)是否平衡

①各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)一定平衡

混合物

②各物質(zhì)的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定平衡

體系中各成

③各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定平衡

分的含量

④總體積、總壓強、總物質(zhì)的量一定不一定平衡

①單位時間內(nèi)消耗了mmolA,同時也生成了mmolA平衡

正、逆反

②單位時間內(nèi)消耗了〃molB,同時也消耗了pmolC平衡

應(yīng)速率之

③n(A):v(B):v(C):v(D)=m:n：p：q不一定平衡

間的關(guān)系

④單位時間內(nèi)生成了〃molB,同時也消耗了qmolD不一定平衡

①其他條件一定、總壓強一定，且機+〃那+，/平衡

壓強

②其他條件一定、總壓強一定，且機+〃=〃+9不一定平衡

①平均相對分子質(zhì)量一定，且〃?+〃翔+平衡

混合氣q

體的平均相

②平均相對分子質(zhì)量一定，且〃?+〃="+夕不一定平衡

對分子質(zhì)量

溫度任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化，當(dāng)體系溫度一定時平衡

①只有氣體參加的反應(yīng)，密度保持不變（恒容密閉容器中）不一定平衡

氣體密度（P）②機+〃那+“時，密度保持不變（恒壓容器中）平衡

③〃z+〃=p+4時，密度保持不變（恒玉容器中）不一定平衡

顏色反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色穩(wěn)定不變（其他條件不變）平衡

知識點二化學(xué)平衡移動

1.化學(xué)平衡移動的過程

原化學(xué)平衡狀態(tài)

由上圖可推知：

（I）化學(xué)反應(yīng)條件改變，使正、逆反應(yīng)速率不再相等，化學(xué)平衡才會發(fā)生移動。

⑵化學(xué)平衡發(fā)生移動，化學(xué)反應(yīng)速率一定改變。

2.影響化學(xué)平衡的因素

(pWfl.Av>0)

o

圖內(nèi)圖丁

(1)若其他條件不變，改變下列條件對化學(xué)平衡的影響

改變的條件(其他條件不變)化學(xué)平衡移動的方向

增大反應(yīng)物濃度或減小

向正反應(yīng)方向移動，如圖甲

生成物濃度

濃度

減小反應(yīng)物濃度或增大

向逆反應(yīng)方向移動，如圖乙

生成物濃度

反應(yīng)前后氣增大壓強向氣體分子總數(shù)減小的方向移動，如圖丙

壓強(對有

體體積改變減小壓強向氣體分子總數(shù)增大的方向移動，如圖丁

氣體參加

反應(yīng)前后氣

的反應(yīng))改變壓強平衡不移動，如圖戊

體體積不變

溫度升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動，如圖己

降低溫度向放熱反應(yīng)方向移動，如圖庚

催化劑同等程度改變V正、V逆，平衡不移動，如圖辛

【特別提醒】

壓強對化學(xué)平衡的影響主要看改變壓強能否引起反應(yīng)物和生成物的濃度變化，只有引起物質(zhì)的濃度變

化才會造成平衡移動，否則壓強對平衡無影響。

(2)濃度的“決定性”作用

①恒溫、恒容條件

原平衡體系充入處?體體系總壓強增大一一＞體系中各組分的濃度不變一一＞平衡不移動。

②恒溫、恒壓條件

原平衡體系充A處？1體容器容枳增大，各反應(yīng)氣體的

3.化學(xué)平衡移動與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系

V±>v逆平衡向正反應(yīng)方向移動

表示不同條件下，反應(yīng)達(dá)到平衡的時間快慢、反應(yīng)速率的快慢以及平衡混合物中某物質(zhì)的百分含量的

關(guān)系。解題方法是“先拐先平，數(shù)值大即曲線先出現(xiàn)拐點的首先達(dá)到平衡，反應(yīng)速率快，以此判斷溫度或

壓強的高低。再依據(jù)外界條件對平衡的影響分析判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)及反應(yīng)前后氣體體積的變化。

2.轉(zhuǎn)化率（或質(zhì)量分?jǐn)?shù)）與壓強一溫度圖像

（1）恒壓線圖像

表示兩個外界條件同時變化時，反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率變化情況，解決這類圖像一般采用“定一議二”的方

法，即把自變量（溫度、壓強）之一設(shè)為恒量，討論另外兩個變量的關(guān)系。如：圖1中，當(dāng)壓強相等（任意一

條等壓線）時，升高溫度，A的轉(zhuǎn)化率增大，說明升高溫度平衡正向移動，即正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。當(dāng)溫度相

等時，在圖1中作直線，與三條等壓線交于三點，這三點自下而上為增大壓強，A的轉(zhuǎn)化率增大，說明增

大壓強平衡正向移動，即正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)。

>

國

沁

孤

海

冷

等

贄

)

圖3中，當(dāng)溫度相等（任意?條等溫線）時，增大壓強，A的轉(zhuǎn)化率增大，說明增大壓強平衡正向移動，

即正反應(yīng)是氣體體枳減小的反應(yīng)。當(dāng)壓強相等時，在圖3中作直線，與兩條等溫線交于兩點，這兩點自下

而上為降低溫度，A的轉(zhuǎn)化率增大，說明降低溫度平衡正向移動，即正反應(yīng)為放熱反應(yīng).

3.化學(xué)平衡中的特殊圖像

⑴對于化學(xué)反應(yīng)：/〃A（g）+〃B（g）^=^〃C（g）+9D（g）,M點前.，表示從反應(yīng)開始，u（正）>以逆）；M點為

剛達(dá)到平衡點；M點后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A的百分含量增加或C的百分含量減少，平衡

左移，故△“<0。

（2）對于化學(xué)反應(yīng)：，〃A（g）+〃B（g）=>C（g）+qD（g）,L線上所有的點都是平衡點。L線的上方（E點）,

Af勺百分含量大于此壓強時平衡體系中A的百分含量，所以E點滿足可正）〉可逆）；同理上線的下方（尸點）

滿足V（正）Vv（逆）。

1A%

【方法技巧】解答化學(xué)平衡圖像題四步驟

知識點四等效平衡

一、等效平衡的含義

在一定條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)下，同一可逆反應(yīng)體系，不管是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，

還是正、逆反應(yīng)同時投料，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時，任何相同組分的百分含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、體

積分?jǐn)?shù)等)均相同。

二、等效平衡的判斷方法

I.恒溫恒容條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng)

判斷方法：極值等量即等效。

例如：2SO2(g)+O2(g)=i2SO3(g)

①2mol1mol0

②002mol

③0.5mol0.25mol1.5mol

④amolbmolcmol

上述①②③三種配比，按化學(xué)方程式的化學(xué)計量數(shù)關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，則SCh均為2mol,O2均為1

mol,三者建立的平衡狀態(tài)完全相同。

④中a、b、c三者的關(guān)系滿足c+a=2,，+力=1時，即與上述平衡等效。

2.恒溫恒壓條件下反應(yīng)前后體積改變的反應(yīng)

判斷方法：極值等比即等效。

例如：2SO2(g)+O2(g)U2SO3(g)

?2moi1mol0

②1mol0.5mol2mol

③amolbmolcmol

按化學(xué)方程式的化學(xué)計量數(shù)關(guān)系均轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，則①②中^^=本故互為等效平衡。

③中4、b、C三者關(guān)系滿足盧=:或￡=多企0時，即與◎②平衡等效。

5+〃

3.恒溫條件下反應(yīng)前后體積不變的反應(yīng)

判斷方法：無論是恒溫恒容，還是恒溫恒壓，只要極值等比即等效，因為壓強改變對該類反應(yīng)的化學(xué)

平衡無影響。

例如:H2（g）+l2（g）l—2HI（o）

①1mol1mol0

2mol2mol1mol

③amolbmolcmol

①②兩種情況下，喘=1，故互為等效平衡。

③中小b、C三者關(guān)系滿足——I或彳=1,企。時，即與①②平衡等效。

軒人

三、虛擬“中間態(tài)”法構(gòu)建等效平衡

1.構(gòu)建恒溫恒容平衡思維模式

新平衡狀態(tài)可認(rèn)為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加并壓縮而成，相當(dāng)于增大壓強。

起始平衡

2.構(gòu)建恒溫恒壓平衡思維模式（以氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)為例，見圖示）

新平衡狀態(tài)可以認(rèn)為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加，壓強不變，平衡不移動。

U題型剖析

高頻考點一化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

C.相同條件下，增加氨氣的濃度，反應(yīng)速率增大

D.相同條件下，增加催化劑的表面積，反應(yīng)速率增大

時間段/

min

(f

0?2

.20

(k

0?4

.15

*

1?

0?6

.10

下列說法錯誤的是

t/s(1122

(

00200710220820

(0000(

.40.96.66.48.35.24.12

下列說法正確的是

D.推測上表中的x為3930

高頻考點二考查“極值”思想在化學(xué)平衡計算中的應(yīng)用

【例2］可逆反應(yīng)N2+3H2；=^2NH3,在容積為10L的密閉容器中進行，開始時加入2mol刈和3mol

H2,達(dá)平衡時，N%的濃度不可能達(dá)到()

A.0.1mol-L^1B.0.2mol-L-1

C.0.05mol-L1D.0.15mol-L1

【變式探究】一定條件下，定于可逆反應(yīng)X(g)+3Y(g)=i2Z(g),若X、Y、Z的起始濃度分別為◎、

G(均不為零),達(dá)到平衡時,X、Y、Z的濃度分別為0.1mo卜口、0.3nK)l-L\0.08molL-',則下列判斷正確的是()

A.c\:。2=3:1

B.平衡時，丫和Z的生成速率之比為2：3

C.X、Y的轉(zhuǎn)化率不相等

D.a的取值范圍為OVQVO.14moi］二

高頻考點三外界條件對化學(xué)平衡的影響

下列說法不無碰的是

【方法技巧】化學(xué)平衡移動題的解題流程

-

「速率不變（如容積不變時充入不參與反應(yīng)的氣體）平

衡

改變程度相同使用催化劑不

改移

”（正）=”（逆）動

速

率

條改,濃度變化H”（正）>”（逆）

變平

件改變程度不同衡平衡正向移動

I壓強變化卜

?（正）工”（逆）移”（正）v°（逆）

力溫度變化卜動力平衡逆向移動

【變式探究】（2021.湖南卷）已知：A（g）+2B（g）=^3C（g）△H<0,向?恒溫恒容的密閉容器中充入

1molA和3molB發(fā)生反應(yīng)，h時達(dá)到平衡狀態(tài)I，在改時改變某?條件，△時重新達(dá)到平衡狀態(tài)H,正反

應(yīng)速率隨時間的變化如圖所示。卜.列說法正確的是（）

A.容器內(nèi)壓強不變，表明反應(yīng)達(dá)到平衡

B.f2時改變的條件：向容器中加入C

C.平衡時A的體積分?jǐn)?shù)仍研II）〈弧I）

D.平衡常數(shù)K：K{II)<K(I)

高頻考點四化學(xué)平衡移動原理在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

【例4】5.（2020?全國I卷?節(jié)選）硫酸是一種重要的基本化工產(chǎn)品。接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序是

SO?的催化氧化：SOMg）+1o2（g）的空用SO3（g）△H=-98kJmol

回答卜.列問題:

（1）當(dāng)S02（g）、02（g）和N2（g）起始的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為7.5%、10.5%和82%時,在0.5MPa、2.5MPa

和5.0MPa壓強下,SO?平衡轉(zhuǎn)化率a隨溫度的變化如圖（a）所示。反應(yīng)在5.0^0\1、550℃時的。=

判斷的依據(jù)是,。影響a的因素有.

圖（a）

⑵將組成（物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）為2/〃％SO2（g）、，〃％O2（g）和g%NXg）的氣體通入反應(yīng)器，在溫度/、壓強〃條

件下進行反應(yīng)。平衡時，若SO2轉(zhuǎn)化率為則SO3壓強為，平衡常數(shù)小=（以分壓表示,

分壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

（3）研究表明，SO?催化氧化的反應(yīng)速率方程為廠質(zhì)一1）。%一位）式中：人,為反應(yīng)速率常數(shù)，隨溫度

，升高而增大；。為SO?平衡轉(zhuǎn)化率，。'為某時刻SO?轉(zhuǎn)化率，〃為常數(shù)。在"=0.90時，將一系列溫度下的

#、a值代入上述速率方程，得到口一/曲線，如圖（b）所示。

*

氨

液

送

送

420460500540580

//,C

圖⑹

曲線上v最大值所對應(yīng)溫度稱為該"下反應(yīng)的最適宜溫度功。時，u逐漸提高；功后，n逐漸下

降。原因是。

【變式探究】（2020?天津卷節(jié)選）用H?還原CO?可以在一定條件下合成CH30H（不考慮副反應(yīng)）

CO2（g）+3H2（g）=CH30H（g）+H2O（g）AH<0

恒壓下，CO?和H?的起始物質(zhì)的量比為1：3時，該反應(yīng)在無分子篩膜時甲醇的平衡產(chǎn)率和有分子篩膜

時甲醇的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示，其中分子篩膜能選擇性分離出H2OO

W

褥

力

氣

氐

（1）甲醇平衡產(chǎn)率隨溫度升高而降低的原因為

（2）P點甲醇產(chǎn)率高于T點的原因為。

（3）根據(jù)上圖，在此條件下采用該分子篩膜時的最佳反應(yīng)溫度為°C。

【方法技巧】化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則

條件原則

從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過快，又不能太慢

既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注

從化學(xué)平衡移動分析

意二者影響的矛盾性

增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而

從原料的利用率分析

降低生產(chǎn)成本

從實際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等

從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性對溫度的限制

【變式探究】（2019?新課標(biāo)II節(jié)選）環(huán)戊二烯（）是重要的有機化工原料?，廣泛用于農(nóng)藥、橡

膠、塑料等生產(chǎn)?！究纱鹣铝袉栴}：