《考点22 化学平衡状态与化学平衡》核心考点精讲

学而优·教有方PAGEPAGE1考点22化学平衡状态与化学平衡(核心考点精讲精练)一、3年真题考点分布考点内容考题统计化学平衡状态2022湖北卷13题，3分；影响化学平衡移动的因素2023北京卷4题，3分；2023广东卷15题，4分；2023山东卷14题，4分；2022海南卷8题，2分；2022北京卷12题，3分；2022浙江6月选考19题，2分；2021北京卷10题，3分；2021辽宁卷11题，3分；二、命题规律及备考策略【命题规律】从近三年高考试题来看，高考对化学平衡的考查，往往通过化学平衡的特征及化学平衡常数的计算和理解进行，化学平衡常数是高考热点。高考围绕勒夏特列原理的理解，通过实验、判断、图象、计算等形式对化学平衡移动进行综合考查。【备考策略】在复习中一是要注意对基础知识的理解，特别是要理解好化学平衡的含义；二是要注意在做题时总结解题的基本规律，同时也要提高利用这些原理分析生产、生活和科学研究领域中具体问题的能力。【命题预测】预计2024年高考试题命题的创新性、探究性会进一步提升，着重考查化学化学平衡移动在社会生产、生活、科学等领域的应用，考查问题多样化的平衡图象问题、设计新颖的平衡计算及通过图象、表格等获取信息、数据等试题的情境上、取材上都有所创新，且与元素化合物知识结合也日趋紧密考法1化学平衡状态1．可逆反应(1)定义在同一条件下，既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点①二同：A．相同条件下；B．正、逆反应同时进行。②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。(3)表示在方程式中用“”表示。2．化学平衡状态(1)概念一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。(2)建立(3)平衡特点3．判断化学平衡状态的两种方法(1)动态标志：v正＝v逆≠0①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，eq\f(v正A,v逆B)＝eq\f(a,b)时，反应达到平衡状态。(2)静态标志：各种“量”不变①各物质的质量、物质的量或浓度不变。②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。③温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。1．化学平衡状态的特征概括为逆、等、动、定、变，即：2．不能作为“标志”的四种情况(1)反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。(2)恒温恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)。(3)全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再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)。(4)全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)在化学平衡建立过程中，v正一定大于v逆()(2)恒温恒容下进行的可逆反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时，反应达到平衡状态()(3)在一定条件下，向密闭容器中充入1molN2和3molH2充分反应，生成2molNH3()(4)任何可逆反应都有一定限度，达到了化学平衡状态即达到了该反应的限度()(5)化学反应达到限度时，正逆反应速率相等()(6)化学反应的限度可以通过改变条件而改变()(7)当一个化学反应在一定条件下达到限度时，反应即停止()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)√(7)×例1下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是()A．H2(g)+Br2(g)2HBr(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变B．2NO2(g)N2O4(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变C．CaCO3(s)CO2(g)+CaO(s)，恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变D．N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3：1【答案】D【解析】A项，H2(g)+Br2(g)2HBr(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变，说明溴单质的浓度不再变化，达到了平衡，选项A不符合题意；B项，2NO2(g)N2O4(g)是前后气体系数和变化的反应，当恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变，达到了平衡，选项B不符合题意；C项，CaCO3(s)CO2(g)+CaO(s)恒温、恒容下，反应体系中气体的密度等于气体质量和体积的比值，质量变化，体积不变，所以密度变化，当气体密度保持不变的状态是平衡状态，选项C不符合题意；D项，3H2(g)+N2(g)2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3：1，不能证明正逆反应速率相等，不一定是平衡状态，选项D符合题意。例2一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是()A．①②B．②④C．③④D．①④【答案】D【解析】ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；该反应是充入1molN2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，③曲线趋势不正确。对点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)，在恒温下使其达到分解平衡NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)，判断该分解反应已经达到化学平衡的是()A．2v(NH3)=v(CO2)B．密闭容器中混合气体的密度不变C．密闭容器中混合气体平均分子量不变D．密闭容器中氨气的体积分数不变【答案】B【解析】当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态。A项，没有指明正、逆速率，无法判断正逆反应速率是否相等，故A错误；B项，随反应进行混合气体的质量增大，容器的容积不变，反应混合气体的密度增大，当密度不再变化，说明到达平衡状态，故B正确；C项，该反应中气体只有NH3和CO2，且二者的物质的量之始终为2：1，则气体的平均分子量为定值，无法根据混合气体的平均分子量判断平衡状态，故C错误；D项，反应混合气体只有NH3和CO2，且二者物质的量之比始终为2：1，氨体积分数始终不变，所以不能说明到达平衡，故D错误；故选B。对点2一定温度下，在恒容密闭容器中充入CO和H2，发生反应：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H＜0。下列图像符合实际且t0时达到平衡状态的是()A． B．C． D．【答案】D【解析】A项，该反应中气体总质量、容器容积为定值，则密度始终不变，图示曲线不符合实际，且不能根据密度不变判断平衡状态，故A不符合题意；B项，初始时CH3OH(g)的体积分数应该为0，图示曲线与实际不符，故B不符合题意；C项，2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)为气体体积缩小的反应，混合气体总质量为定值，则建立平衡过程中混合气体的平均摩尔质量逐渐增大，图示曲线与实际不符，故C不符合题意；D项，2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)为气体体积缩小的反应，反应过程中压强逐渐减小，当压强不再变化，t0min时，表明达到平衡状态，故D符合题意。考法2化学平衡的移动1．化学平衡移动的过程2．化学平衡移动与化学反应速率的关系(1)v正>v逆：平衡向正反应方向移动。(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。(3)v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动。3．影响化学平衡的因素(1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：改变的条件(其他条件不变)化学平衡移动的方向浓度增大反应物浓度或减小生成物浓度向正反应方向移动减小反应物浓度或增大生成物浓度向逆反应方向移动压强(对有气体参加的反应)反应前后气体体积改变增大压强向气体分子总数减小的方向移动减小压强向气体分子总数增大的方向移动反应前后气体体积不变改变压强平衡不移动温度升高温度向吸热反应方向移动降低温度向放热反应方向移动催化剂同等程度改变v正、v逆，平衡不移动(2)勒·夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。(3)“惰性气体”对化学平衡的影响①恒温恒容条件原平衡体系eq\o(→,\s\up7(充入惰性气体))体系总压强增大→体系中各组分的浓度不变→平衡不移动。②恒温恒压条件原平衡体系eq\o(→,\s\up7(充入惰性气体))容器容积增大，各反应气体的分压减小→1．化学平衡移动的分析判断方法2．解答化学平衡移动类试题的思维建模请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变，化学平衡也一定发生移动()(2)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大()(3)C(s)＋CO2(g)2CO(g)ΔH＞0，其他条件不变时，升高温度，反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大()(4)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大()(5)向平衡体系FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl中加入适量KCl固体，平衡逆向移动，溶液的颜色变浅()(6)对于2NO2(g)N2O4(g)的平衡体系，压缩体积，增大压强，平衡正向移动，混合气体的颜色变浅()答案：(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×例1(2023•北京卷，4)下列事实能用平衡移动原理解释的是()A．H2O2溶液中加入少量MnO2固体，促进H2O2分解B．密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深C．铁钉放入浓HNO3中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体D．锌片与稀反应过程中，加入少量固体，促进H2的产生【答案】B【解析】A项，MnO2会催化H2O2分解，与平衡移动无关，A项错误；B项，NO2转化为N2O4的反应是放热反应，升温平衡逆向移动，NO2浓度增大，混合气体颜色加深，B项正确；C项，铁在浓硝酸中钝化，加热会使表面的氧化膜溶解，铁与浓硝酸反应生成大量红棕色气体，与平衡移动无关，C项错误；D项，加入硫酸铜以后，锌置换出铜，构成原电池，从而使反应速率加快，与平衡移动无关，D项错误；故选B。例2(2022•海南省选择性考试，8)某温度下，反应CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是()A．增大压强，v正>v逆，平衡常数增大B．加入催化剂，平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，平衡向正反应方向移动D．恒容下，充入一定量的CH2=CH2(g)，CH2=CH2(g)的平衡转化率增大【答案】C【解析】A项，该反应是一个气体分子数减少的反应，增大压强可以加快化学反应速率，正反应速率增大的幅度大于逆反应的，故v正>v逆，平衡向正反应方向移动，但是因为温度不变，故平衡常数不变，A不正确；B项，催化剂不影响化学平衡状态，因此，加入催化剂不影响平衡时CH3CH2OH(g)的浓度，B不正确；C项，恒容下，充入一定量的H2O(g)，H2O(g)的浓度增大，平衡向正反应方向移动，C正确；D项，恒容下，充入一定量的CH2=CH2(g)，平衡向正反应方向移动，但是CH2=CH2(g)的平衡转化率减小，D不正确；故选C。对点1将NO2装入带活塞的密闭容器中，当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，改变下列一个条件，其中叙述错误的是()A．升高温度，气体颜色加深，则此正反应为吸热反应B．慢慢压缩气体体积，平衡向右移动，混合气体颜色较原来深C．慢慢压缩气体使体积减小一半，压强增大，但小于原来的两倍D．恒温恒容时，充入惰性气体，压强增大，平衡不会移动【答案】A【解析】A项，NO2(g)红棕色、N2O4(g)无色。升高温度使气体颜色加深，则平衡左移。据平衡移动原理，逆反应吸热，正反应放热，A项错误；B项，压缩气体体积即加压，平衡向右移动，使体积减小、n(N2O4)增大，故c(N2O4)增大。又据K=c(N2O4)c2(NO2)，c(NO2)增大，混合气体颜色较原来深，B项正确；C项，压缩气体使体积减小，则压强增大。若体积减半时平衡没有移动，则压强加倍。实际平衡右移，使压强小于原来的两倍，C项正确；D项，恒温恒容时，充入惰性气体，虽然容器内总压强变大，但没有改变c(NO对点2将等物质的量的N2、H2充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0。当改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡时，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是()选项改变条件新平衡与原平衡比较A增大压强N2的浓度一定减小B升高温度N2的转化率减小C充入一定量H2H2的转化率不变，N2的转化率增大D使用适当催化剂NH3的体积分数增大【答案】B【解析】A项，正反应是气体体积减小的反应，依据勒·夏特列原理可知增大压强平衡向正反应方向移动，但氮气的浓度仍然比原平衡大，不正确；B项，正反应是放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，氮气的转化率减小，正确；C项，充入一定量的氢气，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，而氢气的转化率减小，不正确；D项，催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态，不正确。1．(2023•广东卷，15)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g)P(g)。反应历程(下图)中，M为中间产物。其它条件相同时，下列说法不正确的是()A．使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行 B．反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大C．使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡 D．使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大【答案】C【解析】A项，由图可知两种催化剂均出现四个波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行，A正确；B项，由图可知该反应是放热反应，所以达平衡时，升高温度平衡向左移动，R的浓度增大，B正确；C项，由图可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ时反应速率更快，反应体系更快达到平衡，C错误；D项，由图可知在前两个历程中使用Ⅰ活化能较低反应速率较快，后两个历程中使用Ⅰ活化能较高反应速率较慢，所以使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大，D正确；故选C。2．(2023•山东卷，14)一定条件下，化合物E和TFAA合成H的反应路径如下：

已知反应初始E的浓度为0.10mol∙L-1，TFAA的浓度为0.08mol∙L-1，部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示，忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是()A．t1时刻，体系中有E存在B．t2时刻，体系中无F存在C．E和TFAA反应生成F的活化能很小D．反应达平衡后，TFAA的浓度为0.08mol∙L-1【答案】AC【解析】一定条件下，化合物E和TFAA合成H的反应路径中，共发生三个反应：①E+TFAA→F，

②F→G，③GH+TFAA；t1之后的某时刻，H为0.02mol∙L-1，此时TFAA的浓度仍为0，则表明0.10mol∙L-1E、起始时的0.08mol∙L-1TFAA、G分解生成的0.02mol∙L-1TFAA全部参加反应，生成0.10mol∙L-1F；在t2时刻，H为0.08mol∙L-1，TFAA为0.06mol∙L-1，G为0.01mol∙L-1，则F为0.01mol∙L-1。A项，t1时刻，H的浓度小于0.02mol∙L-1，此时反应③生成F的浓度小于0.02mol∙L-1，参加反应①的H的浓度小于0.1mol∙L-1，则参加反应E的浓度小于0.1mol∙L-1，所以体系中有E存在，A正确；B项，t2时刻，H为0.08mol∙L-1，TFAA为0.06mol∙L-1，G为0.01mol∙L-1，则F为0.01mol∙L-1，所以体系中有F存在，B不正确；C项，t1之后的某时刻，H为0.02mol∙L-1，此时TFAA的浓度仍为0，表明此时E和TFAA完全反应生成F，所以E和TFAA生成F的反应速率快，反应的活化能很小，C正确；D项，在t2时刻，H为0.08mol∙L-1，TFAA为0.06mol∙L-1，G为0.01mol∙L-1，F为0.01mol∙L-1，只有F、G全部转化为H和TFAA时，TFAA的浓度才能为0.08mol∙L-1，而GH+TFAA为可逆反应，所以反应达平衡后，TFAA的浓度一定小于0.08mol∙L-1，D不正确；故选AC。3．(2022•湖北省选择性考试，13)同位素示踪是研究反应机理的重要手段之一、已知醛与H2O在酸催化下存在如下平衡：RCHO+H2ORCH(OH)2。据此推测，对羟基苯甲醛与10倍量的D218O在少量酸催化下反应，达到平衡后，下列化合物中含量最高的是()A． B．C． D．【答案】D【解析】由已知信息知，苯环上的羟基不发生反应，醛基中的碳氧双键与D218O发生加成反应，在醛基碳原子上会连接两个羟基(分别为-OD，-18OD)，两个羟基连接在同一个碳原子上不稳定，会脱水，得到醛基，故的含量最高，故D正确；故选D。4．(2022•北京卷，12)某的多孔材料刚好可将N2O4“固定”，实现了NO2与N2O4分离并制备HNO3，如图所示：己知：2NO2(g)N2O4(g)ΔH下列说法不正确的是()A．气体温度升高后，不利于N2O4的固定B．N2O4被固定后，平衡正移，有利于NO2的去除C．制备HNO3的原理为：2N2O4+O2+2H2O=4HNO3D．每制备0.4mol硝酸，转移电子数约为6.02×1022【答案】D【解析】A项，二氧化氮转化为四氧化二氮的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，四氧化二氮的浓度减小，所以气体温度升高后，不利于四氧化二氮的固定，故A正确；B项，四氧化二氮被固定后，四氧化二氮的浓度减小，二氧化氮转化为四氧化二氮的平衡向正反应方向移动，二氧化氮的浓度减小，所以四氧化二氮被固定后，有利于二氧化氮的去除，故B正确；C项，由题意可知，被固定后的四氧化二氮与氧气和水反应生成硝酸，反应的化学方程式为2N2O4+O2+2H2O=4HNO3，故C正确；D项，四氧化二氮转化为硝酸时，生成1mol硝酸，反应转移1mol电子，则每制备0.4mol硝酸，转移电子数约为0.4mol×6.02×1023=2.408×1023，故D错误；故选D。5．(2022·浙江省6月选考，19)关于反应Cl2(g)＋H2O(l)HClO(aq)+H+(aq)+Cl-(aq)ΔH，达到平衡后，下列说法不正确的是()A．升高温度，氯水中的c(HClO)减小B．氯水中加入少量醋酸钠固体，上述平衡正向移动，c(HClO)增大C．取氯水稀释，c(Cl-)/c(HClO)增大D．取两份氯水，分别滴加AgNO3溶液和淀粉KI溶液，若前者有白色沉淀，后者溶液变蓝色，可以证明上述反应存在限度【答案】D【解析】A项，HClO受热易分解，升高温度，HClO分解，平衡正向移动，c(HClO)减小，A正确；B项，氯水中加入少量醋酸钠固体，醋酸根离子和氢离子结合生成醋酸分子，氢离子浓度减小，平衡正向移动，c(HClO)增大，B正确；C项，氯水稀释，平衡正向移动，而c(HClO)和c(Cl-)均减小，但HClO本身也存在电离平衡HClO⇌H++Cl