第24讲 化学平衡状态 化学平衡的移动考纲要求 1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。

2.掌握化学平衡的特征。

3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。

4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

探究高考 明确考向1.(2017·海南，11，改编)已知反应CO(g)＋H 2O(g)催化剂CO 2(g)＋H 2(g) ΔH <0。

在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。

下列叙述正确的是( )A.升高温度，K 增大B.减小压强，n (CO 2)增加C.更换高效催化剂，α(CO)增大D.充入一定量的氮气，n (H 2)不变 2.(2016·四川理综，6)一定条件下，CH 4与H 2O(g)发生反应：CH 4(g)＋H 2O(g)CO(g)＋3H 2(g)。

设起始n (H 2O )n (CH 4)＝Z ，在恒压下，平衡时CH 4的体积分数φ(CH 4)与Z 和T (温度)的关系如图所示。

下列说法正确的是( ) A.该反应的焓变ΔH >0 B.图中Z 的大小为a >3>bC.图中X 点对应的平衡混合物中n (H 2O )n (CH 4)＝3D.温度不变时，图中X 点对应的平衡在加压后φ(CH 4)减小 3.[2016·天津理综，10(3)]在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MH x (s)＋y H 2(g)MH x ＋2y (s) ΔH ＜0达到化学平衡。

下列有关叙述正确的是________。

a.容器内气体压强保持不变b.吸收y mol H 2只需1 mol MH xc.若降温，该反应的平衡常数增大d.若向容器内通入少量氢气，则v (放氢)>v (吸氢)4.[2017·全国卷Ⅲ，28(4)]298 K 时，将20 mL 3x mol·L －1Na 3AsO 3、20 mL 3x mol·L －1 I 2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO 3－3(aq)＋I 2(aq)＋2OH －(aq)AsO 3－4(aq)＋2I －(aq)＋H 2O(l)。

溶液中c (AsO 3－4)与反应时间(t )的关系如图所示。

①下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。

a.溶液的pH 不再变化 b.v (I －)＝2v (AsO 3－3)c.c (AsO 3－4)/c (AsO 3－3)不再变化d.c (I －)＝y mol·L －1②t m 时，v 正________(填“大于”“小于”或“等于”)v 逆。

③t m 时v 逆________(填“大于”“小于”或“等于”)t n 时v 逆，理由是____________。

④若平衡时溶液的pH ＝14，则该反应的平衡常数K 为________。

5.(2017·全国卷Ⅱ，27)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。

回答下列问题： (1)正丁烷(C 4H 10)脱氢制1-丁烯(C 4H 8)的热化学方程式如下： ①C 4H 10(g)===C 4H 8(g)＋H 2(g) ΔH 1已知：②C 4H 10(g)＋12O 2(g)===C 4H 8(g)＋H 2O(g) ΔH 2＝－119 kJ·mol －1③H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(g) ΔH 3＝－242 kJ·mol －1反应①的ΔH 1为________ kJ·mol －1。

图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x ___(填“大于”或“小于”)0.1；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是___(填标号)。

A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.降低压强(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。

图(b)为丁烯产率与进料气中n (氢气)/n (丁烷)的关系。

图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是________________________。

(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。

丁烯产率在590 ℃ 之前随温度升高而增大的原因可能是_________________________、__________________；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是___________________________________________。

(2)氢气是产物之一，随着n (氢气)/n (丁烷)增大，逆反应速率增大(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高，反应速率加快 丁烯高温裂解生成短碳链烃类考点一 可逆反应与化学平衡建立1.可逆反应(1)定义：在 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(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a A＋b B c C＋d D，v正(A)v逆(B)＝ab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)二次电池的充、放电为可逆反应()(2)在化学平衡建立过程中，v正一定大于v逆()(3)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()(4)在一定条件下，向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应，生成2 mol NH3()1.向含有2 mol SO2的容器中通入过量O2发生2SO2(g)＋O2(g)催化剂△2SO3(g)ΔH＝－Q kJ·mol－1 (Q＞0)，充分反应后生成SO3的物质的量______(填“＜”“>”或“＝”，下同)2 mol，SO2的物质的量______0mol，转化率______100%，反应放出的热量________ Q kJ。

2.总压强不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？3.混合气体的密度不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？题组一“极端转化”确定各物质的量1.在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()A.Z为0.3 mol·L－1B.Y2为0.4 mol·L－1C.X2为0.2 mol·L－1D.Z为0.4 mol·L－12.(2018·长沙一中月考)一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是()A.c1∶c2＝3∶1B.平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3C.X、Y的转化率不相等D.c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1极端假设法确定各物质浓度范围上述题目1可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。

假设反应正向进行到底：X 2(g)＋Y 2(g)2Z(g)起始浓度(mol·L －1) 0.1 0.3 0.2 改变浓度(mol·L －1) 0.1 0.1 0.2 终态浓度(mol·L －1) 0 0.2 0.4 假设反应逆向进行到底：X 2(g)＋Y 2(g)2Z(g)起始浓度(mol·L －1) 0.1 0.3 0.2 改变浓度(mol·L －1) 0.1 0.1 0.2 终态浓度(mol·L －1) 0.2 0.4 0平衡体系中各物质的浓度范围为X 2∈(0，0.2)，Y 2∈(0.2，0.4)，Z ∈(0，0.4)。

题组二 化学平衡状态的判断3.(2017·石家庄高三模拟)对于CO 2＋3H 2CH 3OH ＋H 2O ，下列说法能判断该反应达到平衡状态的是( )A.v (CO 2)＝13v (H 2)B.3v 逆(H 2)＝v 正(H 2O)C.v 正(H 2)＝3v 逆(CO 2)D.断裂3 mol H —H 键的同时，形成2 mol O —H 键4.一定温度下，反应N 2O 4(g)2NO 2(g)的焓变为ΔH 。

现将1 mol N 2O 4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.①④5.在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量 (1)能说明2SO 2(g)＋O 2(g)2SO 3(g)达到平衡状态的是________。

(2)能说明I 2(g)＋H 2(g)2HI(g)达到平衡状态的是________。

(3)能说明2NO 2(g)N 2O 4(g)达到平衡状态的是________________________。

(4)能说明C(s)＋CO 2(g)2CO(g)达到平衡状态的是________。

(5)能说明NH 2COONH 4(s)2NH 3(g)＋CO 2(g)达到平衡状态的是________。

(6)能说明5CO(g)＋I 2O 5(s)5CO 2(g)＋I 2(s)达到平衡状态的是________。