《金新学案》高三化学一轮 第9章 化学平衡第二节 化学平衡及其应用 大纲人教

第二节化学平衡及其应用编辑ppt1．了解化学反应的可逆性。2．理解化学平衡的含义及其与反应速率之间的联系。3．理解勒夏特列原理的含义，会分析浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。4．以合成氨工业生产为例，用化学反应速率和化学平衡理论分析工业生产的条件。编辑ppt一、化学平衡状态1．研究对象：可逆反应(1)概念：在相同条件下能

向正、反两个方向进行的化学反应称为可逆反应。向正反应方向进行的反应称为

反应，向逆反应方向进行的反应称为

反应。(2)前提：相同条件；表现：向

两个方向进行；结果：进行

，反应中各组分都同时共存。(3)表示：化学方程式中，用“”号代替“===”号。同时正逆正、反不彻底编辑ppt2．平衡状态建立用可逆反应中正反应速率和逆反应速率的变化表示化学平衡的建立过程，如下图所示：编辑ppt(1)反应刚开始时反应物浓度

，正反应速率

。生成物浓度为

，逆反应速率为

。(2)反应进行中反应物浓度逐渐

，正反应速率逐渐减慢，生成物浓度逐渐

，逆反应速率逐渐

。(3)正反应速率与逆反应速率相等，此时反应物浓度

，生成物浓度也

。最大最快00减小减慢增大不随时间改变而改变不随时间改变而改变编辑ppt3．平衡状态本质正反应速率

逆反应速率。4．平衡状态特征(1)逆：研究的对象必须是

。(2)动：化学平衡是动态平衡，即当反应达到平衡时，正反应和逆反应仍在继续进行。(3)等：正反应速率等于逆反应速率，即v(正)＝v(逆)≠0。(4)定：反应混合物中，各组分的百分含量

。(5)变：改变影响平衡的外界条件，平衡会

，然后达到新的平衡。等于可逆反应保持不变发生移动编辑ppt【自我检测】t℃时，将2molSO2和1molO2通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)3SO3(g)；ΔH＝－196.6kJ/mol。2min时反应达到化学平衡，此时测得反应物O2还剩余0.8mol。请填写下列空白：(1)从反应开始至达到化学平衡，生成SO3的平均反应速率为________；平衡时SO2的转化率为________。(2)下列叙述能证明该反应已经达到化学平衡状态的是(填标号，下同)_____。编辑pptA．容器内压强不再发生变化B．SO2的体积分数不再发生变化C．容器内气体原子总数不再发生变化D．相同时间内消耗2nmolSO2的同时消耗nmolO2E．相同时间内消耗2nmolSO2的同时生成nmolO2

答案：

(1)0.1mol/(L·min)

20%

(2)ABE编辑ppt二、化学平衡移动1．过程编辑ppt2．本质外界条件的改变使

发生不同程度的变化，而使v(正)≠v(逆)。3．化学平衡移动与反应速率的关系(1)v(正)＞v(逆)：平衡向

方向移动。(2)v(正)＝v(逆)：平衡

。(3)v(正)＜v(逆)：平衡向

方向移动。正、逆反应速率正反应逆反应状态编辑ppt4．影响化学平衡移动条件(1)浓度其他条件保持不变时，

或

，平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度或

，平衡向逆反应方向移动。(2)压强增大压强，平衡向

的方向移动。减小压强，平衡向

的方向移动。增大反应物浓度减小生成物浓度气体体积减小气体体积增大减小生成物浓度编辑ppt(3)温度其他条件保持不变时，升温，平衡向

方向移动；降温，平衡向

方向移动。(4)催化剂催化剂对化学平衡

，但能

。吸热放热无影响缩短达到平衡所用的时间5．勒夏特列原理改变影响化学平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向能够

的方向移动。减弱这种改变编辑ppt【自我检测】在一定条件下，反应xA＋yB

zC达到平衡。(1)若A、B、C均为气体，减压后平衡向逆反应方向移动，则x、y、z间的关系是：________。(2)已知C是气体，且x＋y＝z，在增大压强时，若平衡发生移动，则一定向________(填“正”或“逆”)反应方向移动。(3)已知B、C是气体，当其他条件不变时，增大A的物质的量，平衡不移动，则A为________态。(4)加热后C的质量分数减少，则正反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。答案：(1)x＋y>z

(2)逆(3)液态或固(4)放热编辑ppt三、化学平衡的应用→合成氨工业

N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)；ΔH＝－92.4kJ·mol－1反应特点是：

。适宜条件选择的依据及原则依据：外界条件对

影响的规律。原则：①既要注意外界条件对二者影响的

，又要注意对二者影响的

。②既要注意

、

对速率影响的一致性，又要注意催化剂的活性对温度的限制。③既要注意

生产，又要注意

可能性。正方向为气体体积缩小的放热反应化学反应速率和化学平衡一致性矛盾性理论实际催化剂温度编辑ppt(1)压强温度一定时，增大混合气体的压强有利于氨的合成；但压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高。一般采用

的高压。(2)温度从平衡角度考虑，合成氨低温有利，但是温度过低，速率很慢需要很长时间才能达到平衡，很不经济，所以实际生产中采用

左右的适宜温度，此温度下

最大。20～50MPa500℃催化剂的活编辑ppt(3)催化剂为加快反应速率采用以

催化剂，又称

。在实际生产中，还需将生成的NH3及时

出来，并且不断地向循环气中补充N2、H2以增加浓度。铁为主体的多成分铁触媒分离编辑ppt【自我检测】氨是重要的化工原料，常温下N2(气)和H2(气)生成2molNH3(气)放出92.4kJ热量。(1)工业合成氨的热化学方程式为：__________。(2)实验室制备氨气，下列方法中不宜选用的是________。A．固态氯化铵加热分解B．固体氢氧化钠中滴加浓氨水C．氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热D．固态氯化铵与氢氧化钙混合加热编辑ppt(3)合成氨工业中采取的下列措施可以提高N2转化率的是________(填序号)。A．采用较高压强(20～50MPa)B．采用500℃的高温C．用铁触媒作催化剂D．将生成的氨液化并及时从体系中分离出来，N2和H2循环到合成塔中并补充N2和H2答案：

(1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)；ΔH＝－92.4kJ/mol

(2)A

(3)AD编辑ppt(1)绝对标志①v正＝v逆≠0编辑ppt②各组分的浓度保持一定编辑ppt(2)相对标志①反应体系中总压强不随时间变化(适用于气体反应中前后体积不等的反应)。②混合气体的密度不随时间变化(适用于反应前后气体体积不等且无固、液参与或生成的反应)。编辑ppt

应用以上方法进行化学平衡状态判断时，一定要先分析反应的特征，看反应前后气体体积是否变化，是否有非气态物质反应或生成，容器的容积是否变化等，切不可盲目乱用。如：对于非等物质的量的反应，如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，M一定可作为平衡标志。对于等物质的量的反应，如H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，M不能作为平衡标志。编辑ppt

在恒容的密闭容器中，能说明可逆反应2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)已达平衡状态的是(

)①单位时间内生成nmolO2的同时，生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时，生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再发生改变的状态编辑ppt⑤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⑦NO2转化率不变的状态A．①③④⑦

B．①④⑥⑦C．②③⑤

D．①②③④⑤⑥⑦编辑ppt解析：①中生成O2和NO2是相反的方向且符合化学计量数比，可以说明。②则描述同一个方向，不能判断。在任何情况下v(NO2)∶v(NO)∶v(O2)＝2∶2∶1都是成立的，③不能判断；④中颜色不变，说明NO2浓度不再改变，可以说明；⑤由于是恒容，且反应体系中全为气体，密度是始终不变的，不能判断；⑥中平均相对分子质量不变，说明气体的总物质的量不变，可以说明；⑦中NO2的转化率不变，说明平衡不再移动，也可以说明，①④⑥⑦是符合题意的。答案：

B编辑ppt[变式训练]1.在一定温度下的定容密闭容器中，对于反应A(s)＋2B(g)

C(g)＋D(g)已达平衡的是(

)①混合气体的压强②混合气体的密度③混合气体的平均相对分子质量④C、D的物质的量的比值⑤气体的总物质的量A．①②③

B．②③C．②④⑤

D．④⑤编辑ppt解析：

假设平衡移动，混合气体的压强及总物质的量无产不变，所以①⑤不能判断；假设平衡向右移动，混合气体的质量增加，但混合气体的体积及物质的量均不变，由混合气体的密度＝、混合气体的平均相对分子质量＝，可知混合气体的密度、平均相对分子质量均增大，所以②③可以判断；④比值不能判断。答案：

B编辑ppt(1)化学平衡移动的根本原因当外界条件改变导致v正≠v逆时，平衡就会发生移动，平衡移动的方向与改变外界条件后的v正与v逆的相对大小有关，当v正>v逆，平衡向正反应方向移动；当v正<v逆，平衡向逆反应方向移动；当v正＝v逆，平衡不移动。

编辑ppt(2)化学平衡移动与转化率反应实例条件变化与平衡移动方向达到新的平衡后转化率变化2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)；ΔH<0增大O2浓度，平衡正向移动SO2的转化率增大，O2的转化率减小增大SO3浓度，平衡逆向移动从逆反应角度看，SO3的转化率减小升高温度，平衡逆向移动SO2、O2的转化率都减小增大压强，平衡正向移动SO2、O2的转化率都增大编辑ppt反应实例条件变化与平衡移动方向达到新的平衡后转化率变化2NO2(g)N2O4(g)体积不变时，充入NO2气体，平衡正向移动NO2的转化率增大体积不变时，充入N2O4气体，平衡逆向移动NO2的转化率减小编辑ppt反应实例条件变化与平衡移动方向达到新的平衡后转化率变化2HI(g)H2(g)＋I2(g)增大H2的浓度，平衡逆向移动H2的转化率减小，I2的转化率增大增大HI的浓度，平衡正向移动HI的转化率不变增大压强，平衡不移动转化率不变编辑ppt(3)解图象题的一般思路①一看面，即认准横坐标、纵坐标各表示什么量。②二看线，即看清曲线的起点位置及曲线的变化趋势，确定函数曲线的增减性。弄清曲线斜率大小即曲线“平”与“陡”的意义。③三看点，即准确把握各特殊点(包含原点、曲线的拐点、最高点)的含义。④四看是否需要作辅助线(等温线、等压线)。⑤认准某些关键数据在解题中的特定作用。⑥全面、准确地从图中找出直接或隐含的化学相关知识。

编辑ppt①容积不变，通入惰性气体，压强虽然增大，但各反应物、生成物的浓度不变，所以平衡不移动。②保持压强不变，通入惰性气体，容器的体积增大，相当于减压，所以平衡向气体体积增大的方向移动。③反应前后，体积不变的反应，无论是恒温恒压还是恒温恒容，充入惰性气体，平衡均不移动。编辑ppt(2010·四川)反应aM(g)＋bN(g)cP(g)＋dQ(g)达到平衡时，M的体积分数y(M)与反应条件的关系如下图所示。其中z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比。下列说法正确的是(

)编辑ppt平衡时M的体积分数与反应条件的关系图A．同温同压同z时，加入催化剂，平衡时Q的体积分数增加B．同压同z时，升高温度，平衡时Q的体积分数增加C．同温同z时，增加压强，平衡时Q的体积分数增加D．同温同压时，增加z，平衡时Q的体积分数增加解析：

A项，加催化剂平衡不移动；B项，分析图象中任一条线，升高温度y(M)减小，说明平衡右移，Q的体积分数增加；C项，两图象中均取650℃、z＝6.0分析，1.4MPa时y(M)＝10%,2.1MPa时y(M)＝15%，说明增大压强，平衡左移，Q的体积分数减小；D项，增加z相当于在平衡状态再加N，平衡右移，Q的物质的量增加，但Q的体积分数减小。答案：

B编辑ppt[变式训练]2.(2010·重庆)COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)；ΔH>0。当反应达到平衡时，下列措施：①升温②恒容通入惰性气体③增加CO浓度④减压⑤加催化剂⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是(

)A．①②④

B．①④⑥C．②③⑤

D．③⑤⑥编辑ppt解析：该反应ΔH>0，为吸热反应，升温向正反应方向移动，COCl2转化率变大；恒容通入惰性气体，各物质浓度不变，平衡不移动；增加CO浓度，平衡向逆反应方向移动；减压，向分子数多的方向即向正反应方向移动；加催化剂，平衡不移动；恒压通入惰性气体，相当于减小压强，向分子数多的方向移动，COCl2转化率提高。答案：

B编辑ppt相同条件下，同一可逆反应体系，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，只要按一定的关系投入反应物或生成物，建立起的平衡状态都是相同的，这就是所谓等效平衡原理。(1)恒温、恒容条件下的等效平衡同一可逆反应，不同的起始状态，达平衡时，各体系中同种组分的物质的量相同。判断的方法是：对于一般的可逆反应，把不同的起始状态，通过化学方程式中计量数，换算成同一边物质(反应物一边或生成物一边)的物质的量，如果各反应物或生成物的物质的量相同，则是等效平衡。如常温一定容积的容器中，编辑ppt可逆反应：

2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)①2mol1mol0mol②0mol0mol2mol③0.5mol0.25mol1.5mol①从正反应开始，②从逆反应开始，③从正逆反应同时开始，由于①、②、③三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等(如将②、③折算为①)，因此三者为等效平衡。编辑ppt(2)等温、等压条件下的等效平衡同一可逆反应，不同的起始状态，达平衡时，各体系中同种组分的浓度或含量相同，但物质的量不一定相同。判断的方法是：对于一般的可逆反应，把不同的起始状态，通过化学方程式中计量数，换算成同一边物质(反应物一边或生成物一边)的物质的量，如果各反应物或生成物的物质的量之比相同，则是等效平衡。编辑ppt如等温、等压下可逆反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)①4mol1mol0②8mol2mol0③11mol2.5mol1mol①、②、③三种情况如果按方程式计量关系折算成反应物的物质的量，SO2、O2的物质的量的比都为4∶1，则①、②、③在等温、等压下达成等效平衡。编辑ppt(3)反应前后气体体积相等的反应。如：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)除符合上述(2)的情况外，还可以在等温、等容的条件下，建立起各物质的含量相同，浓度不同，物质的量也可能不同的等效平衡。如等温、等容时：

H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)①1mol2mol0mol②0.5mol1mol0mol③0mol1mol2mol④0.5mol2mol2mol①②③④在等温、等容时也达成等效平衡。编辑ppt(1)等价转化思想等价转化思想是一种数学思想，借助到化学平衡中，可以简化分析过程。化学平衡状态的建立与反应途径无关，无论可逆反应是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，或从中间状态开始，只要起始投入的物质的量相当，则均可达到等效平衡状态。这里所说的“相当”即“等价转化”的意思。编辑ppt(2)放大缩小思想该方法适用于起始投入的物质的量存在一定倍数关系的反应。它指的是将反应容器的体积扩大一定的倍数，让起始反应物的浓度相同，则在一定的条件下，可建立相同的平衡状态。然后在此基础上，进行压缩，使其还原为原来的浓度。分析在压缩过程中，平衡如何移动，再根据勒夏特列原理，分析相关量的变化情况。(3)大于零思想对于可逆反应，不论什么情况下，一定是反应物与生成物共存的状态，即任何物质的物质的量均大于零。编辑ppt(2010·江苏)在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)；ΔH＝－92.4kJ·mol－1]：编辑pptA．2c1>c3

B．a＋b＝92.4C．2p2<p3

D．α1＋α3<1解析：

A项，甲乙是等同平衡，c1＝c2，运用叠加原理比较乙、丙可得c3>2c2，即c3>2c1；B项，甲反应生成NH3的量加乙反应消耗NH3的量恰好为2mol，则a＋b＝92.4；C项，将丙分两步完成，第一步将4molNH3加入2倍体积的容器，达到与乙一样的平衡状态，此时丙的压强p′3等于p2，第二步将丙的体积压缩至一倍体积，在这一时刻，丙的压强p″3＝2p2，增大压强，平衡向右移动，压强减小，最终平衡时，2p2>p3；D项，甲乙为等同平衡，α1＋α2＝1，丙的转化率小于α2，α1＋α3<1。答案：

BD编辑ppt[变式训练]3.(2009·北京理综)已知：H2(g)＋I2(g)

2HI(g)；ΔH<0。有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1mol，乙中加入HI0.2mol，相同温度下分别达到平衡。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是(

)A．甲、乙提高相同温度B．甲中加入0.1molHe，乙不变C．甲降低温度，乙不变D．甲增加0.1molH2，乙增加0.1molI2编辑ppt解析：

0.2molHI相当于H2、I2各0.1mol，所以甲、乙在题述情况下达到的平衡是等效的。A项，甲、乙提高相同温度，仍等效；B项，甲中加入0.1molHe对反应无影响；C项，甲降低温度，平衡右移，HI的浓度增大；D项，甲增加0.1molH2，乙增加0.1molI2，平衡都向右移动，HI的浓度都增大，具体结果不能断定。答案：

C编辑ppt平衡理论作为一个相对独立的知识体系是高考中必考的考点，而化学平衡又是三个平衡体系(化学平衡、溶解平衡、电离平衡)之首，在高考中备受出题者的青睐。这类题目难度较大，具有良好的区分度，选拔功能较强。试题考查的重点一是原理，二是应用。考点集中在：编辑ppt(1)平衡状态的判断；(2)应用平衡移动原理判断平衡移动的方向以及由此引起的相关物理量的变化；(3)形成等效平衡的各成分之间的计算；(4)化学平衡的计算；(5)图象题。题型以选择、填空为主，总体难度偏大。化学平衡状态的判断、利用化学平衡原理判断平衡移动方向以及由此引起的相关量的变化；关于上述问题的逆向思维，等效平衡的建立、形成等效平衡条件及有关计算将是今后的命题热点。编辑ppt1．(2010·上海)据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。2CO2(g)＋6H2(g)

CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)下列叙述错误的是(

)A．使用Cu－Zn－Fe催化剂可大大提高生产效率B．反应需在300℃进行可推测该反应是吸热反应C．充入大量CO2气体可提高H2的转化率D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率编辑ppt解析：

A项，多数催化剂能提高化学反应速率；B项，判断吸热反应和放热反应是根据体系能量的变化；C项，充入大量CO2气体，平衡正向移动，提高H2的转化率；D项，平衡正向移动，提高CO2和H2的利用率。答案：

B编辑ppt2．(2010·全国)在溶液中，反应A＋2B

C分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(A)＝0.100mol/L、c(B)＝0.200mol/L及c(C)＝0mol/L。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。编辑ppt请回答下列问题：(1)与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：②_______________________________；③_______________________________；(2)实验②平衡时B的转化率为________；实验③平衡时C的浓度为___；(3)该反应的ΔH________0，其判断理由是______________；(4)该反应进行到4.0min时的平均反应速率：实验②：vB＝_______________；实验③：vC＝_________________。编辑ppt解析：与①相比②的反应速率大，但A的转化率与①相同，所以改变的条件只能是加入催化剂；与①相比③的反应速率大，且A的转化率比①高，所以改变的条件只能是升高温度；(2)实验②A转化的浓度为0.040mol/L，则B转化的浓度为0.080mol/L，B的转化率为：×100%＝40%；实验③中A转化的浓度为0.060mol/L，则平衡时C的浓度也应为0.060mol/L；(3)由实验③知，升高温度A的转化率增大，则正反应为吸热反应；(4)反应进行到4.0min时：实验②中A消耗的浓度为：0.028mol/L，则B消耗的浓度为：0.056mol/L，实验③中A消耗的浓度为：0.036mol/L，则C的浓度为0.036mol/L。编辑ppt答案：

(1)加催化剂，达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度未变温度升高，达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度减小(2)40%(或0.4)

0.060mol/L(3)>温度升高，平衡向正反应方向移动，故该反应是吸热反应编辑ppt1．(2009·全国Ⅰ理综)下图表示反应X(g)

4Y(g)＋Z(g)，ΔH<0，在某温度时X的浓度随时间变化的曲线：编辑ppt下列有关该反应的描述正确的是(

)A．第6min后，反应就终止了B．X的平衡转化率为85%C．若升高温度，X的平衡转化率将大于85%D．若降低温度，v正和v逆将以同样倍数减小解析：

A项，6min时反应达到了平衡状态，但正、逆反应并未停止；B项，X的起始浓度为1.0mol·L－1，平衡时为0.15mol·L－1，浓度变化量为0.85mol·L－1，转化率为85%；C项，反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，X的转化率将小于85%；D项，降温正、逆反应速率均减小，但逆反应速率减小的倍数大于正反应速率减小的倍数。答案：

B编辑ppt2．(2009·重庆理综)各可逆反应达平衡后，改变反应条件，其变化趋势正确的是(

)编辑ppt解析：

A项，加入CH3COONa，使CH3COOH的电离平衡逆向移动，c(H＋)减小，pH增大；B项，加入KCl，对平衡没有影响，c(Fe3＋)不变；C项，加入Ar气，原平衡分压减小(因平衡为恒压过程)，平衡左移，H2转化率减小。答案：

D编辑ppt3．(2008·天津理综)对于平衡CO2(g)CO2(aq)；ΔH＝－19.75kJ/mol，为增大二氧化碳气体在水中的溶解度，应采用的方法是(

)A．升温增压B．降温减压C．升温减压D．降温增压解析：

降温、加压均能使平衡正向移动，