第21讲化学平衡状态 化学平衡的移动目录第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆第三部分：典型例题剖析高频考点1、考查可逆反应的特点高频考点2、考查化学平衡状态的判断高频考点3、考查化学平衡的移动方向的判断高频考点4、考查等效平衡的应用高频考点5、考查勒夏特列原理的应用高频考点6、考查化学平衡图像分析高频考点7、考查化学平衡原理在工农业生产中的应用正文第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆知识点一可逆反应与化学平衡状态1．可逆反应(1)概念：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：三同一小①相同条件下；②同时进行；③反应物与生成物同时存在；④任一组分的转化率都小于100%。(3)表示：在方程式中用“”表示。2．化学平衡状态(1)概念：在一定条件下的可逆反应中，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度保持不变的状态。(2)建立：对于只加入反应物从正向建立的平衡：以上过程可以用速率－时间图像表示如下(3)化学平衡的特点3．化学平衡状态的判断化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)是否平衡混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或物质的量分数一定平衡②各物质的质量或质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡④总体积、总压强、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率之间的关系①单位时间内消耗了mmolA，同时也生成了mmolA平衡②单位时间内消耗了nmolB，同时也消耗了pmolC平衡③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q不一定平衡④单位时间内生成了nmolB，同时也消耗了qmolD不一定平衡压强①其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q平衡②其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q不一定平衡混合气体的平均相对分子质量①平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q平衡②平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时平衡气体密度(ρ)①只有气体参加的反应，密度保持不变(恒容密闭容器中)不一定平衡②m＋n≠p＋q时，密度保持不变(恒压容器中)平衡③m＋n＝p＋q时，密度保持不变(恒压容器中)不一定平衡颜色反应体系内有色物质的颜色稳定不变(其他条件不变)平衡【归纳总结】(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。【易错提醒】规避“2”个易失分点(1)化学平衡状态判断“三关注”关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。(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。知识点二化学平衡的移动1．化学平衡移动的过程2．化学平衡移动方向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，平衡不发生移动。(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)改变下列条件对化学平衡的影响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)温度不变时浓度因素的“决定性作用”——分析“惰性气体(不参加反应的气体)”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―→体系中各组分的浓度同倍数减小（等效于减压)【特别提醒】压强对化学平衡的影响主要看改变压强能否引起反应物和生成物的浓度变化，只有引起物质的浓度变化才会造成平衡移动，否则压强对平衡无影响。(3)图示影响化学平衡移动的因素4．勒夏特列原理（1）内容：对于一个已经达到平衡的体系，如果改变影响化学平衡的一个条件(如浓度、温度、压强)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。（2）应用：可以更加科学有效地调控和利用化学反应，尽可能让化学反应按照人们的需要进行。【特别提醒】①由“化学平衡”可知：勒夏特列原理的适用对象是可逆过程。②由“减弱”可知：只能减弱改变，而不能消除改变。知识点三等效平衡1.等效平衡的含义在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。2.等效平衡的判断方法(1)恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应判断方法：极值等量即等效。例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)①2mol1mol0②0 0  2mol③0.5mol 0.25mol 1.5mol④amolbmolcmol上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则SO2均为2mol，O2均为1mol，三者建立的平衡状态完全相同。④中a、b、c三者的关系满足：c＋a＝2，eq\f(c,2)＋b＝1，即与上述平衡等效。(2)恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应判断方法：极值等比即等效。例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)①2mol3mol0②1mol3.5mol 2mol③amolbmolcmol按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则①②中eq\f(nSO2,nO2)＝eq\f(2,3)，故互为等效平衡。③中a、b、c三者关系满足：eq\f(c＋a,\f(c,2)＋b)＝eq\f(2,3)，即与①②平衡等效。(3)恒温条件下反应前后体积不变的反应判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。例如：H2(g)＋I2(g)2HI(g)①1mol1mol0②2mol2mol1mol③amolbmolcmol①②两种情况下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互为等效平衡。③中a、b、c三者关系满足eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(c,2)＋a))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(c,2)＋b))＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。3.虚拟“中间态”法构建等效平衡(1)构建恒温恒容平衡思维模式新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。(2)构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。知识点四化学图像1．含量—时间—温度(压强)图像常见图像形式有如下几种。其中C%指生成物的百分含量，B%指反应物的百分含量。①②③④⑤【说明】表示不同条件下，反应达到平衡的时间快慢、反应速率的快慢以及平衡混合物中某物质的百分含量的关系。解题方法是“先拐先平，数值大”。即曲线先出现拐点的首先达到平衡，反应速率快，以此判断温度或压强的高低。再依据外界条件对平衡的影响分析判断反应的热效应及反应前后气体体积的变化。2．转化率(或质量分数)与压强—温度图像(1)恒压线图像【说明】表示两个外界条件同时变化时，反应物A的转化率变化情况，解决这类图像一般采用“定一议二”的方法，即把自变量(温度、压强)之一设为恒量，讨论另外两个变量的关系。如：图1中，当压强相等(任意一条等压线)时，升高温度，A的转化率增大，说明升高温度平衡正向移动，即正反应为吸热反应。当温度相等时，在图1中作直线，与三条等压线交于三点，这三点自下而上为增大压强，A的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，即正反应为气体体积减小的反应。(2)恒温线图像【说明】图3中，当温度相等(任意一条等温线)时，增大压强，A的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，即正反应是气体体积减小的反应。当压强相等时，在图3中作直线，与两条等温线交于两点，这两点自下而上为降低温度，A的转化率增大，说明降低温度平衡正向移动，即正反应为放热反应。3．化学平衡中的特殊图像(1)对于化学反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应开始，v(正)>v(逆)；M点为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故ΔH<0。(2)对于化学反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。L线的上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系中A的百分含量，所以E点满足v(正)>v(逆)；同理L线的下方(F点)满足v(正)化学平衡图像题四步骤第三部分：典型例题剖析高频考点1、考查可逆反应的特点例1.（2021·全国·高三专题练习）下列对可逆反应的认识正确的是A．NH4ClNH3↑＋HCl↑与NH3＋HCl=NH4Cl互为可逆反应B．既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应C．在同一条件下，同时向正、逆两个方向进行的反应叫可逆反应D．对于可逆反应：N2＋3H22NH3，增加反应物中N2的比例，可使H2完全转化为NH3【解析】可逆反应是指在相同条件下同时向正、逆反应方向进行的反应。A．两个反应的条件不同，也不是同时进行，A错误；B．没有说明是在相同条件下进行，B错误；C．可逆反应是指在相同条件下同时向正、逆反应方向进行的反应，C正确；D．可逆反应不能完全进行，H2不会完全被转化，D错误；答案选C。【答案】C【变式训练】（2021·全国·高三专题练习）在密闭容器中进行如下反应：X2(g)+Y2(g)⇌2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol•L﹣1、0.3mol•L﹣1、0.2mol•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．Y2为0.2mol•L﹣1 B．Y2为0.35mol•L﹣1C．X2为0.2mol•L﹣1 D．Z为0.4mol•L﹣1【解析】若反应向正反应进行到达平衡，X2、Y2的浓度最小，Z的浓度最大，假定完全反应，则：若反应逆正反应进行到达平衡，X2、Y2的浓度最大，Z的浓度最小，假定完全反应，则：由于为可逆反应，物质不能完全转化所以平衡时浓度范围为0＜c(X2)＜0.2，0.2＜c(Y2)＜0.4，0＜c(Z)＜0.4，故B正确、ACD错误。