高中化学同步讲义必修第二册：化学平衡状态及限度（精讲）（原卷版）

6.2.2化学平衡状态及限度(精讲)

思维导图

在同一条件下，正反应方向和逆反应方向

定义均能同时进行的化学反瞬为可逆反应

可①反应不能进行到底

逆②在一定条件下反应物与生成物同时存在

反特点③正、逆反应方向同时进行

应

表示方法可逆反应的化学方程式巾，用“一”号代替“===”号

在一定条件下，当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速

率相等，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，达到一种表面

静止的状态，称之为化学平衡状态，简称化学平衡

学

化

①化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大

衡

平

限度，即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条

态

状

概

的件下转化为生成物的最大转化率

念②对于可逆反应来说，当处于化学平衡状态时，转化率、产率达到

了最大限度

化

浓度速率变化炉良关系

学

反应物浓度最大V亚最大

反反应开始

生成物浓度为0

应

反应物浓度逐渐减小v*逐渐减小

的反应进行中

生成物浓度逐渐增大v点大

限

反应一段时反应物浓度不再改变y王不变

度Vw=3。

间(n)后生成物浓度不再改变*变

化学平衡

的建立

①逆二化学平衡状态研究的对象是可逆反应

②等：平衡时，同一物质的正、逆反应速率相等，BP：、,正=、逆的(实质)

③动：平衡时,亶应仍在不断进行」是一种动态平衡

化学

平衡

④定：平衡时，各物质的转化率(a)、百分含量(w%)、物质的量(n)

态

状

特

的物质的质量(M、物质的量浓度⑹、混合气体的平均摩尔质量

征

混合气体的密度8)、压强(P)等所有物理量全部恒定

最「外界条件改变时，平衡可能被破坏「并在新的条件下建立

新的化学平衡，即发生化学平衡移动

1

正逆相等，变量不变

正逆相等：必须有正反应速率与逆反应速率且两者相等

（―口诀

变量不变：可变的物理量不变

化

学

①同种物质：V正=、逆=0,（同一种物质的生成速率等于消耗速率）

平正、逆反应

速率相等

衡的同种物质：上黯=小翼整

直

（）化学计量数

接BB

状

标

各组分的浓浓度不随时间的改变而改变

志

态度保持一定」

■[②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变

的

判

断J©对同一物质而氤断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等则一定处于平衡状态

方②对绝热密闭容器二温度保彗不变则二燮于平衡状查

法③若反应巾有固体或液体，平均相方分子质量一定、密度一定则一定处于平衡状态

④反应体箜巾总琏不随时间的变化（适用反亶前后气体体积不善亶）

⑤反应混合物中存在有颜色的物质的可逆反应，若体系颜色不再变

化，则反应达到平衡

⑥混合气体的密度不随时间变化（适用等压条件下反应前后体积不

等的反应和等容条件下有固液参与或生成的反应）

①促进有利的化学反应，提高原料的利用率，加快反应速率

L目的・②控制有害的化学反应，减小其至消除有害物质的产生,

控制副反应的发生

①改变化学反应速率：改变反应物的温度、溶液中溶质的浓度、气

化体压强（或浓度）、固体表面积以及傕化剂的合理使用等

学基本l②改变可逆反应进行的限度：改变可逆反应体系的温度、溶液中溶

措瓶质的浓度、气体压强（或浓度）等

条I

件

的控制反应条件的成本和实际可能性

考虑因素

控

制

控制化学反应速率或限度，向着人们期望的方向转化

忌义一

提高能量的转化率

实例提高热能的利用率

2

常见考点

考点一化学平衡状态

考点二化学反应条件的控制

化学平衡状态及限度

考点三化学反应速率图像问题

考点四化学反应速率综合运用

考点一化学平衡状态

【例1-1](2022陕西)在一定温度下，向aL密闭容器中加入ImolX气体和2moi丫气体，发生如下反应:

X(g)+2丫(g)U2Z(g)此反应达到平衡的标志是

A.容器内压强不随时间变化

B.容器内X、Y、Z的浓度之比为1：2：2

C.容器内各物质的浓度随时间变化

D.单位时间消耗O.lmolX同时生成0.2molZ

【例1-2】(2022吉林)将一定量纯净的氨基甲酸镂置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积

忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：H2NCOONH4(S)2NH3(g)+CO2(g)o能判断该反应已经达到

化学平衡的有

①v(N%)正=2v(coj逆②密闭容器中总压强不变

③密闭容器中混合气体的密度不变④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变

⑤密闭容器混合气体的总物质的量不变⑥密闭容器中CO2的体积分数不变

⑦混合气体总质量不变

A.3个B.4个C.5个D.6个

【例1-3】(2022四川)在一密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)+O2(g)<2so3(g)。己知反应过程中的某

一时刻SO2、Ch、SO3的浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L,0.2mol/L,当反应达平衡时，可能存在的数据是

A.SO2为025mol/LB.SO2、SO3均为015mol/L

3

C.S02为0.4mol/LD.SO2为0.4mol/L、O2为0.2mol/L

【一隅三反】

1.（2022山西）下列关于化学反应限度的说法中正确的是

A.当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等且等于零

B.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

C.平衡状态时，各物质的浓度保持相等

D.化学反应的限度不可以通过改变条件而改变

2.（2022云南）在一密闭容器中，N2+3H2.2NH3反应达到平衡后，下列说法中正确的是

A.用与H2不再化合，NH3不再分解

B.单位时间内，消耗ImoINz的同时消耗3m0IH2

C.容器内的总压强不随时间而变化

D.N2>H2、NH3的物质的量浓度相等

3.（2022宁夏）在一定温度下的恒容密闭容器中，发生反应CO（g）+H2（Mg）kCO2（g）+H2（g）,下列能

判断该反应已达到化学平衡状态的标志是

A.CO和CO?的物质的量浓度之和不再变化B.混合气体的分子总数不再变化

C.混合气体的密度不再变化D.H?。的物质的量不再变化

4.（2022重庆）下列说法中不正确的是

A.当可逆反应达到平衡时，就是此反应在该条件下能达到的限度

B.当可逆反应达到平衡时，此反应的正反应速率和逆反应速率相等

C.延长反应时间，不能使2moiSO2与1molCh反应生成2moiSO3

D.化学反应达到其限度后，反应就停止了

5.（2022内蒙古）以下情况中，可以证明可逆反应达到平衡状态的有个

I,N2+3H22NH3

4

①唯(Nj=2喔(NH3)②1个N三N键断裂的同时，有6个N-H键断裂

II.2SO2(g)+O2(g)2s03(g)

③恒温恒容时，气体的压强不再改变

④恒温恒压时，气体的密度不再改变

III.C(s)+H2O(g).CO(g)+H2(g)

⑤恒温恒容时，气体的密度不再改变

⑥恒温恒容时，气体的平均相对分子质量不再改变

IV.NH2COONH4(S)CO2(g)+2NH3(g)

⑦恒温恒容时，气体的平均相对分子质量不再改变

⑧恒温恒压时，CO2的体积分数不再改变

V.H2(g)+I2(g)2Hl(g)

@C(HI):C(H2):C(I2)=2:1:1

⑩恒容绝热时，压强不再改变

⑪恒容绝热时，平衡常数不再改变

A.6B.7C.8D.9

考点二化学反应条件的控制与优化

【例2-1](2022•上海)合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸

二氨合铜(I)溶液来吸收原料气中的CO,其反应是[CU(NH3)2]AC+CO+NH3[CU(NH3)2]AC-COAH<0„

(1)必须除去原料气中CO的原因为0

(2)醋酸二氨合铜(I)溶液吸收CO的生产适宜条件应是0

(3)吸收CO后的醋酸二氨合铜溶液经过适当处理又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用。醋酸二

氨合铜溶液再生的生产适宜条件应是。

【例2-2】(2022•云南)通过控制其他实验条件不变，来研究原料粒度、提取时间和提取温度对青蒿素提取

率的影响，其结果如下图所示，采用的最佳原料粒度、提取时间和提取温度分别为o

5

提取率/%

提取温度/OC

【一隅三反】

1.(2022浙江)图为工业合成氨以及氨催化氧化制硝酸的流程示意图。下列说法不正确的是

硝酸

A.物质B是未反应完全的氮气和氢气，通过循环投料，可以提高原料利用率

B.物质A是空气，其中的。2在吸收塔中氧化NO,使之能被水充分吸收生成硝酸

C.为提高原料价格更高的H2的转化率，应向合成塔通入过量的空气以提高N2浓度

D.尾气中的氮氧化物可使用碱性的Na2cCh溶液吸收，或使用NH3将氮氧化物还原为N2

2.(2022•北京)合成氨中的原料气进入合成塔前需经过铜氨液处理，目的是除去其中的CO,发生的反应为:

++铜氨液吸收CO适宜的生产条件是

[CU(NH3)2]+CO+NH3R-[CU(NH3)3CO],AH<0O

A.低温和高压B.高温和低压

C.加快原料气的通入速率D.吸收效果与铜氨溶液的浓度无关

6

3.(2022江西)在合成氨工业中，原料气(N2、丛及少量NH3、CO的混合气)需经过铜氨溶液除去其中的

+

CO,其反应为：[Cu(NH3)2]++CO+NH3蓬?[CU(NH3)3CO]AH<0,则铜氨溶液吸收co适宜的生产条件

是

A.低温和高压B.低温和低压C.高温和高压D.高温和低压

考点三化学反应速率图像问题

【例3】(2022辽宁)一定温度下，在2L的密闭容器中发生反应：A(s)+2B(g).-2C(g)AH<0,反应过程

中B、C的物质的量随时间变化的关系如图甲所示；反应达到平衡后，在timin、12min、13min、14min分

别只改变一种反应条件，逆反应速率随时间变化的关系如图乙所示。下列有关说法正确的是

T乙

A.0〜2min内，ij(B)=0.1mol/(L-min)

B.timin时，改变的条件可能是升高温度

C.t3min时，改变的条件可能是增大压强，此时c(B)不变

D.Umin时，可能是使用了催化剂，此时c(B)不变

【一隅三反】

1.(2022四川)某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B,一定温度下发生反应：A(g)+xB(g)12c(g),

达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如下图所示。下列说

7

A.8min时表示正反应速率等于逆反应速率

B.前20minA的反应速率为1.00mol/（L-min）

C.反应方程式中的x=l,30min时表示增大压强

D.40min时改变的条件是升高温度，且正反应为放热反应

2.（2022.重庆）向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B,发生如下反应：xA（g）+2B（s）.yC（g）AH<0，

在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是（）

|c/fmolLa,)

0.50-

0.45

04()

0.25

0.20

A.0〜10min内v(A)=0.02mol/(L-min)

B.x:y=l:2

C.0〜10min随反应进行，容器内压强变小

D.第10min和第16min改变的条件都可能是升温

3.（2022江苏）已知反应：A（s）+3B（g）2C（g）\H<3在体积为10L的密闭容器中发生反应的过程如图

所示。下列说法正确的是（）

A.X曲线表示B的物质的量随时间变化的关系

B.第timin时说明反应达到了平衡

8

C.前4min,用C表示反应速率为v(C)=0.1mollAmin-i

D.第10min时，可能采取了降温

4.(2021春•云南玉溪•高二校考阶段练习)用来表示可逆反应2A(g)+B(g)U2c(g)AH<0的正确图象为

100℃

10℃

考点四化学反应速率综合运用

【例4-1](2022春・云南楚雄•高一校考阶段练习)化学反应原理是研究、解决化学问题的重要方法。完成下

列填空：

⑴反应2so2+02-2SO3的能量变化如图所示，则生成2molSO3(填“放出”或“吸收”)的能量为

(填标号)

「

A.gB.E2C.E2+E[D.EE1

(2)断开气态物质中Imol某种共价键生成气态原子需要吸收的能量称为键能kJ•mor\如表所示是一些共价

键的键能。

共价键H-HN三NN-H

键能(kJ•moL)436M391

已知反应得到Imol气态NH3放出的热量为46kJ,则上表中M的值为

(3)在2L容器中投入2moiSO?和bmolO,,发生反应2SO2+O2=2SO3,下图是部分反应物与生成物随时间的

变化曲线。

9

w/mol

1025//min

①0〜lOmin内，v(O2)=

②反应达到最大限度的时间是min,在该条件下，SO?的最大转化率为

③下列条件能够加快反应速率的是(填标号)。

A.升高温度

B.保持体积不变，再充入一定量的氧气

C.保持压强不变，充入He使容积增大

D.保持体积不变，充入He使压强增大

④下列情况能说明该反应达到化学平衡的是O

A.v(SO3)=v(SO2)

B.混合气体的密度保持不变

C.体系内气体的颜色不再发生改变

D.混合气体的总物质的量不再改变

E.SO?、。2、SO3的物质的量之比等于2：1：2

(4)一种室温下“可呼吸”的Na-CO2电池装置如图所示，电池的总反应为3co2+4Na=2Na2co3+C。

।----@---1I

I卜二卜

①电极a为______极(填“正”或"负")。

②电极b发生的电极反应为0

【一隅三反】

1.(2022四川)根据化学反应速率和化学反应限度的知识回答下列问题：

I.某温度时，在2L容器中发生A、B两种物质间的转化反应，A、B物质的量随时间变化的曲线如图所

示：

10

（1）该反应的化学方程式为=

（2）反应开始至4min时，A的平均反应速率为。

（3）4min时，反应是否达平衡状态？（填“是”或“否"），8min时，v正_______（填'或逆。

II.氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的化学方程式为N2（g）+3H2（g）U2NH3（g）,该反应为放热反应，

且每生成2moiNH3,放出92.4kJ的热量。当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件（不改变N2、H2

和N%的量），反应速率与时间的关系如图所示。图中表示反应处于化学平衡状态的时间段由时刻后）为（4）

（5）在一定温度下，向一个容积为1L的容器中通入2moi氮气和8moi氢气及固体催化剂，使之反应。已知

平衡时容器内气体的压强为起始时的80%o

①N2的转化率为»

②反应达到平衡时，放出的热量_______（填字母，下同）。

A.小于92.4kJ

B.等于92.4kJ

C.大于92.4kJ

D.可能大于、小于或等于92.4kJ

（6）若该反应在绝热条件下进行，下列能证明反应已达化学平衡的为。

A.压强不变

B.体系的温度不变

C.N2、比、NH3的分子数之比为1:3:2

11

D.混合气体的质量不变

2.（2022春.辽宁朝阳•高一校联考阶段练习）以CO?生产甲醇（CH3OH）是实现“碳中和”的重要途径。其原

理是CO2（g）+3Hjg）CH3OH（g）+H2O（g）o

⑴该反应的能量变化如图1所示，该反应为（填“放热”或“吸热”）反应。

（2）恒容容器中，对于上述反应，下列措施能加快反应速率的是（填字母）。

A.升高温度B.充入He

C.加入合适的催化剂D.降低压强

（3）在体积为2L的密闭容器中，充入ImolCO?和3molH2,测得CO?,CH30H的物质的量随时间变化如图

2。从反应开始到3min末，用浓度变化表示的平均反应速率v（Hj=；反应达到平衡状态,

此时H2的转化率为

（4）用CH30H和0?组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图3。

12

催化剂负载-1催化剂

ee

电极C\士”电极d

TUb

aH

L

质子交换膜

图3

①则电极c是..(填“正极”或"负极”)，电极d的电极反应式为.

②若线路中转移Imol电子，则该燃料电池理论上消耗的在标准状况下的体积为L„

3.(2022春•广西玉