2022高三化学一轮（全国版）化学平衡及其应用

第二节化学平衡及其应用-1-1．利用可逆反应的特点考查一些讨论及简单运算。2．考查化学平衡状态的标志和判断。3．考查等效平衡的规律及其应用。4．考查利用平衡移动原理来判断化学平衡移动的方向或工业生产条件的选择及解释生活中的化学反应原理。5．考查速率－时间图象、浓度－时间图象及综合图象。-1-(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正反应，向逆反应方向进行的反应称为逆反应。②前提：

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。-1-同时相同正、反不彻底(2)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：-1-①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

，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

，此时反应物浓度

，生成物浓度也。-1-最大最快00减小减慢增大增大相等不随时间改变而改变不随时间改变而改变(3)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

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

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。-1-等于可逆反应动态等于保持不变发生移动(2009年全国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：-1-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-1-【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-1-(1)过程-1-(2)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①v(正)＞v(逆)：平衡向

方向移动。②v(正)＝v(逆)：平衡

。③v(正)＜v(逆)：平衡向

方向移动

-1-正、逆反应速率正反应状态逆反应(4)影响化学平衡移动条件①浓度其他条件保持不变时，

，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。-1-增大反应物浓度或减小生成物浓度减小反应物浓度气体体积减小气体体积增大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。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。-1-吸热放热无影响缩短达到平衡所用的时间减弱这种改变(2008年天津理综)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，促使CO2在水中溶解度增大。【答案】

D-1-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

的限制。③既要注意

生产，又要注意

可能性。-1-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温度催化剂温度理论实际(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。-1-20～50_MPa500_℃催化剂的活性(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。-1-铁为主体的多成分铁触媒分离如下图所示是合成氨的简单流程示意图：沿X路线回去的物质是 (

)-1-A．N2和H2 B．催化剂C．N2 D．H2【解析】合成氨的工艺流程中，从合成塔出来的混合气体，经过降温，分离出氨气，未反应的N2、H2可以循环使用，以提高原料的利用率。【答案】

A-1-(1)绝对标志①v正＝v逆≠0-1-②各组分的浓度保持一定-1-(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)。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。-1-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。-1-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⑦NO2转化率不变的状态-1-A．①③④⑦ B．①④⑥⑦C．②③⑤ D．①②③④⑤⑥⑦【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。-1-【答案】

B【点评】先分析反应的特征，是一个反应前后气体体积变化的反应，同时又是在恒容条件下，根据化学平衡状态的标志来进行逐项分析判断。-1-1．一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)＋2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是(

)①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2②X、Y、Z的浓度不再发生变化③容器中的压强不再发生变化④单位时间内生成nmolZ，同时生成2nmolYA．①② B．①④C．②③ D．③④-1-【解析】可逆反应特点(气体体积减小)→②浓度不再发生变化，③总压强不再变化→均表示v(正)＝v(逆)→可逆反应已达平衡。【答案】

C-1-(1)化学平衡移动定义：可逆反应中旧化学平衡破坏、新的化学平衡建立的过程就是化学平衡的移动。原因：条件改变使正、逆反应速率发生了相对大小的改变，v正≠v逆。结果：速率、各组分含量与原平衡相比较发生变化。方向：向减弱条件改变的方向移动(勒夏特列原理)。-1-【注意】只适用于改变影响平衡的一个条件。(2)影响因素Ⅰ.浓度：在其他条件不变时，增大反应物的浓度或减少生成物的浓度，可使平衡向正方向移动，减少反应物浓度或增大生成物浓度，可使平衡向逆方向移动。增大反应物浓度①，减少生成物浓度②，增大生成物浓度③，减少反应物浓度④，速率—时间图象分别如下图所示：-1--1-Ⅱ.压强：对反应前后气体总体积发生变化的反应，在其他条件不变时，增大压强会使平衡向气体体积缩小的方向移动，减小压强会使平衡向气体体积扩大的方向移动。对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)反应来说，加压，v正增大、v逆增大，v正增大的倍数大，平衡向正方向移动。若减压，v正、v逆均减小，v正减小的倍数大，化学平衡向逆方向移动，增压①、减压②后v－t关系图象如下图所示：-1-Ⅲ.温度：在其他条件不变时，温度升高平衡向吸热反应的方向移动，温度降低平衡向放热反应的方向移动。对于可逆反应，升高温度，v正增大、v逆增大，平衡向吸热反应方向移动，因吸热反应方向上增加的程度更大，降温时，v正、v逆均减小，平衡向放热方向移动。对于2NO2(g)N2O4(g)；ΔH<0加热时，颜色变深，降温时颜色变浅。该反应升温①、降温②时v－t关系图象如下图所示：-1-Ⅳ.由于催化剂能同等程度地改变正逆反应速率，所以催化剂对化学平衡无影响；v－t图象如下图所示：-1-勒夏特列原理(平衡移动原理)：如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就会向着能够减弱这种改变的方向移动。-1-化学平衡图象分析(1)看懂图象一看面(即看清横坐标和纵坐标的含义)，二看线(即看线的走向，变化趋势)，三看点(即看线是否通过原点，两条线的交点及线的拐点)。(2)运用“定一议二，先拐先平”的原则①“先拐先平”：在含量—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的温度较高或压强较大。-1-②“定一议二”：在含量—T(或p)曲线中，图象中有三个变量，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。即确定横坐标所示的量后，(通常可画一垂线)讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。-1-(2009年重庆理综)各可逆反应达平衡后，改变反应条件，其变化趋势正确的是 (

)-1-【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-1-2．(2009年安徽理综)汽车尾气净化中的一个反应如下：NO(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)

ΔH＝－373.4kJ·mol－1在恒容的密闭容器中，反应达平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是 (

)-1-【解析】

ΔH＝－373.4kJ·mol－1，温度升高，平衡向逆反应方向移动，K减小，CO转化率降低，故A、B两项错；K只与温度有关，C项正确；D项增大N2的物质的量平衡左移，则NO转化率降低，所以D项错。【答案】

C-1-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-(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，可逆反应：-1-

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。-1-(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。-1-(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。-1-(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。-1-

(2009年北京理综)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0.1molI2-1-【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-1-3．(2008年全国Ⅱ理综)在相同温度和压强下，对反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表：-1--1-

物质物质的量实验CO2H2COH2O甲amolamol0mol0mol乙2amolamol0mol0mol丙0mol0molamolamol丁amol0molamolamol上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是(

)A．乙＝丁＞丙＝甲B．乙＞丁＞甲＞丙C．丁＞乙＞丙＝甲D．丁＞丙＞乙＞甲【解析】本题考查平衡移动问题，根据平衡移动理论，四种情况的反应物起始量可折合成下表情况-1--1-

物质物质的量实验CO2H2COH2O甲amolamol0mol0mol乙2amolamol0mol0mol丙amolamol0mol0mol丁2amolamol0mol0mol

所以乙和丁相当于提高了反应物(CO2)的初始量，平衡向正反应方向移动，n(CO)相对于甲和丙提高，故有乙＝丁＞甲＝丙。【答案】

A-1-(1)实验目的：了解和初步掌握在其他条件不变的情况下，温度升高，会使化学平衡向着吸热反应的方向移动；温度降低会使化学平衡向着放热反应的方向移动。(2)实验原理：2NO2(红棕色气体)N2O4(无色气体)；ΔH＝－57kJ·mol－1。-1-(3)实验步骤：将三瓶盛有NO2和N2O4平衡混合气体中的两瓶用橡皮管连通，一段时间后用夹子夹住橡皮管，将A瓶置于热水中，B瓶置于冰水中(如下图)，观察现象。-1-(4)实验点评：为增加实验的可信度，要用连通烧瓶，温度要明显，两烧瓶要同时放入水中。实验设计如下图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中：在(1)中加入无水CaCl2，在(3)中加入NH4Cl晶体，(2)中不加其他任何物质，发现(1)中红棕色变深，(3)中红棕色变浅，下列叙述正确的是 (

)-1-A．CaCl2溶于水时放出热量B．烧瓶(1)中气体压强不变C．NH4Cl溶于水的放出热量D．烧瓶(3)中气体的压强增大-1-【解析】三个烧瓶中都存在如下平衡：2NO2(g) N2O4(g)；ΔH<0(1)中红棕色变深，平衡左移，所以CaCl2溶于水放热(3)中变浅，平衡右移，说明NH4Cl溶于水时吸热【答案】

A-1-1．(2009年广东单科)取五等份NO2，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)，ΔH<0反应相同时间后，分别测定体系中NO2的百分含量(NO2%)，并作出其随反应温度(T)变化的关系图。下列示意图中，可能与实验结果相符的是 (

)-1-【解析】

B项，反应达平衡后，升高温度平衡左移，NO2%增大；D项，反应未达平衡，反应向右进行升高温度趋于平衡，NO2%减小，达平衡后升高温度，平衡左移，NO2%增大，故选B、D。【答案】

BD-1-2．(2009年四川理综)在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应mX(g)nY(g)；ΔH＝QkJ/mol。反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示：-1-气体体积/Lc(Y)/

mol·L－1

温度/℃

1241001.000.750.532001.200.900.633001.301.000.70下列说法正确的是 (

)A．m>nB．Q<0C．温度不变，压强增大，Y的质量分数减少D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动【解析】升温，c(Y)增大，平衡右移，所以，Q>0，B、D错误；气体体积增大一倍，若平衡不动，c(Y)应减小为一半，现c(Y)比一半大，即减压平衡向右移动，m<n，A错，C对。【答案】

C-1-3．(2008年广东化学)将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器，恒温下发生反应H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)；ΔH＜0，平衡时Br2(g)的转化率为a；若初始条件相同，绝热下进行上述反应，平衡时Br2(g)的转化率为b。a与b的关系是 (

)A．a＞b B．a＝bC．a＜b D．无法确定【解析】因H2和Br2的反应为一个放热反应，所以，绝热条件下进行反应相当于对平衡体系加热升温，平衡向左移动，即a＞b。【答案】

A-1-4．(2008年全国Ⅰ理综)已知：4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)；ΔH＝－1025kJ/mol，该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是 (

)-1-【解析】从题给的可逆反应方程式看：温度升高平衡向逆反应方向移动，使NO含量降低而不是升高。压强增大平衡逆向移动，NO含量降低。达平衡所需时间短。使用催化剂可加快反应速率，所以达到平衡所需时间短。【答案】

C-1-5．(2008年海南)反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)过程中的能量变化如下图所示，回答下列问题。-1-(1)该反应是________反应(填“吸热”“放热”)。(2)当反应达到平衡时，升高温度，A的转化率________(填“增大”“减小”“不变”)，原因是____________________________。(3)反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？________，原因是______________________。(4)在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化是：E1________，E2________。(填“增大”“减小”“不变”)-1-【解析】由图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，故该反应是放热反应。催化剂是通过降低活化能(E)提高活化分子的百分含量来加快化学反应速率的，但不影响化学平衡状态(或化学平衡不移动)。【答案】

(1)放热(2)减小根据勒夏特列原理，升高温度有利于反应向吸热方向移动，因而该反应中A的转化率减小(3)没有催化剂只能改变化学反应的速率和途径，不能改变化学反应的始态和终态的能量，因此对反应热没有影响(4)减小减小-1-6．化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用，研究化学反应进行的方向和限度具有重要的意义。(1)蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体(分子式为CH4·9H2O)，已知356g“可燃冰”释放出的甲烷燃烧，生成液态水时能放出1780.6kJ的热量，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：______________________。-1-(2)海水是巨大的资源宝库，海水经淡化后可得到低浓度的Br2溶液。工业上通常用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为：________________；除环境保护外，此反应在工业生产中应解决的主要问题是________________。(3)已知NO2和N2O4可以相互转化：2NO2(g)N2O4(g)。现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为2L的恒温密闭容器中，反应物浓度随时间变化的关系如图所示。-1-①请计算20min时反应的平衡常数K＝__________(用最简分式表示)；前10min内N2O4的转化率为__________。-1-②a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是________；反应进行至25min时，若只改变了某一个条件，使曲线发生如图所示的变化，该条件可能是________________________________________________________________________(用具体物质的数值、文字说明)。-1-(4)为增强金属制品的抗腐蚀性能，需要对金属进行