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1、第第2 2讲化学平衡状态及平衡讲化学平衡状态及平衡移动移动2021/8/8 星期日1【最新考纲最新考纲】1.了解化学反应的可逆性。了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程。了解化学平衡建立的过程。3.理解外界条件理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等浓度、温度、压强、催化剂等)对对化学平衡的影响化学平衡的影响，认识并能用相关理论解释其一般认识并能用相关理论解释其一般规律。规律。4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领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。域中的重要作用。2021/8/8 星期日2考点一可逆反应与化学平衡状态考点一可逆反应与化学平衡状态1可逆反
2、应可逆反应(1)定义。定义。在在同一同一条件下既可以向条件下既可以向正正反应方向进行，同时又可反应方向进行，同时又可以向以向逆逆反应方向进行的化学反应。反应方向进行的化学反应。(2)特点。特点。2021/8/8 星期日3二同：二同：a.相同条件下；相同条件下；b.正、逆反应同时进行。正、逆反应同时进行。一一小小：反反应应物物与与生生成成物物同同时时存存在在，任任一一组组分分的的转转化率都化率都小于小于(填填“大于大于”或或“小于小于”)100%。(3)表示。表示。在方程式中用在方程式中用“”表示。表示。2化学平衡状态化学平衡状态(1)概念。概念。2021/8/8 星期日4在在一一定定条条件件下
3、下的的可可逆逆反反应应中中，正正反反应应速速率率与与逆逆反反应应速速率率相相等等，反反应应体体系系中中所所有有参参加加反反应应的的物物质质的的质质量量或浓度或浓度保持不变的状态。保持不变的状态。(2)化学平衡的建立。化学平衡的建立。2021/8/8 星期日5(3)平衡特点。平衡特点。2021/8/8 星期日6【典典 例例 1】(2015最最 新新 调调 研研)反反 应应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)在在恒恒温温恒恒容容密密闭闭容容器器中中进进行行，下下列列可可作作为为判判断其达到平衡状态的标志的是断其达到平衡状态的标志的是()SO2和和SO3的浓度相等的浓度相等SO2的质量分数保持不
4、变的质量分数保持不变 容器中气体的压强保持不变容器中气体的压强保持不变SO3的生成速率与的生成速率与SO2的消耗速率相等的消耗速率相等2021/8/8 星期日7容器中混合气体的密度保持不变容器中混合气体的密度保持不变容器中气体的平均摩尔质量保持不变容器中气体的平均摩尔质量保持不变2v正正(SO2)v逆逆(O2)单位时间内生成单位时间内生成n mol O2的同时消耗的同时消耗2n mol SO3A BC D2021/8/8 星期日8解解析析：判判断断一一个个化化学学反反应应达达到到平平衡衡状状态态依依据据的的原原则则是是“变变量量不不变变达达平平衡衡”。反反应应物物和和生生成成物物的的浓浓度度不
5、不变变时时达达到到平平衡衡状状态态，而而不不是是浓浓度度相相等等，错错误误；SO2的的质质量量分分数数是是变变量量，不不变变时时达达到到平平衡衡状状态态，正正确确；反反应应在在恒恒容容密密闭闭容容器器中中进进行行，且且该该反反应应是是反反应应前前后后气气体体分分子子数数发发生生变变化化的的反反应应，故故容容器器中中气气体体的的压压强强是是变变量量，当当压压强强不不变变时时达达到到平平衡衡状状态态，正正确确；SO3的的生生成成速速率率与与SO2的的消消耗耗速速率率是是同同一一个个方方向向，一一定定相相等等，错错误误；容器的容积固定容器的容积固定，气体的质量固定气体的质量固定，混合气体混合气体20
6、21/8/8 星期日9的的密密度度是是定定量量，错错误误；因因为为反反应应前前后后气气体体的的物物质质的的量量发发生生了了变变化化，而而气气体体总总质质量量不不变变，因因此此当当容容器器内内气气体体的的平平均均摩摩尔尔质质量量保保持持不不变变时时，一一定定达达到到平平衡衡状状态态，正正确确；正正确确的的关关系系式式为为v正正(SO2)2v逆逆(O2)，错错误误；单单位位时时间间内内生生成成n mol O2的的同同时时消消耗耗2n mol SO3，这个关系一直存在这个关系一直存在，错误。错误。答案：答案：D2021/8/8 星期日10化学平衡状态的判断方法化学平衡状态的判断方法(1)“逆向相等逆
7、向相等”。反反应应速速率率必必须须一一个个是是正正反反应应的的速速率率，一一个个是是逆逆反反应应的的速速率率，且且经经过过换换算算后后转转化化为为同同一一种种物物质质的的消消耗耗速速率和生成速率相等。率和生成速率相等。(2)“变量不变变量不变”。如果一个量是随反应进行而改变的如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为当不变时为2021/8/8 星期日11平平衡衡状状态态；一一个个随随反反应应的的进进行行保保持持不不变变的的量量，不不能能作为是否达到平衡状态的判断依据。作为是否达到平衡状态的判断依据。注注意意：根根据据正正、逆逆反反应应速速率率来来判判断断可可逆逆反反应应是是否否达达到到平平衡衡
8、时时，要要注注意意用用同同一一种种物物质质表表示示的的正正、逆逆反反应应速速率率相相等等，不不同同种种物物质质正正、逆逆反反应应速速率率之之比比等等于于化学计量数之比。化学计量数之比。根根据据压压强强是是否否变变化化来来判判断断可可逆逆反反应应是是否否达达到到平平衡衡时时，要要注注意意两两点点：一一是是容容器器的的容容积积是是否否可可变变；二二是是反应前后气体的体积是否变化。反应前后气体的体积是否变化。2021/8/8 星期日12对对于于不不同同的的反反应应，用用相相同同物物理理量量判判断断时时，结结果果可可能能不不同同。如如在在恒恒容容密密闭闭容容器器中中，容容器器内内的的压压强强不不再再变
9、变化化时时，对对于于气气体体体体积积变变化化的的反反应应是是平平衡衡状状态态，但但对对于于气气体体体体积积不不变变的的反反应应不不一一定定是是平平衡衡状状态。态。2021/8/8 星期日13题组一可逆反应的特点题组一可逆反应的特点1在在密密闭闭容容器器中中进进行行反反应应：X2(g)Y2(g)2Z(g)，已已知知X2、Y2、Z的的起起始始浓浓度度分分别别为为0.1 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1，在在一一定定条条件件下下，当当反反应应达达到到平衡时，各物质的浓度有可能是平衡时，各物质的浓度有可能是()AZ为为0.3 molL1 BY2为为0.4 molL1CX2为为0.2
10、molL1 DZ为为0.4 molL12021/8/8 星期日14解解析析：若若反反应应向向正正反反应应方方向向进进行行到到达达平平衡衡，假假定定完完全反应全反应，则：则：X2(g)Y2(g)2Z(g)开始开始(mol/L)：0.1 0.3 0.2变化变化(mol/L)：0.1 0.1 0.2平衡平衡(mol/L)：0 0.2 0.4若若反反应应向向逆逆反反应应方方向向进进行行到到达达平平衡衡，假假定定完完全全反反应应，则：则：2021/8/8 星期日15 X2Y2(g)2Z(g)开始开始(mol/L)：0.10.3 0.2变化变化(mol/L)：0.10.1 0.2平衡平衡(mol/L)：0
11、.20.4 0由由于于反反应应为为可可逆逆反反应应，物物质质不不能能完完全全转转化化，所所以以平平衡衡时时，各各物物质质的的浓浓度度范范围围为为0c(X2)0.2 mol/L，0.2 mol/Lc(Y2)0.4 mol/L，0c(Z)0.4 mol/L，故答案选故答案选A。答案：答案：A2021/8/8 星期日162 一一 定定 条条 件件 下下，对对 于于 可可 逆逆 反反 应应 X(g)3Y(g)2Z(g)，若若X、Y、Z的的起起始始浓浓度度分分别别为为c1、c2、c3(均均不不为为零零)，达达到到平平衡衡时时，X、Y、Z的的浓浓度度分分别别为为0.1 molL1、0.3 molL1、0.
12、08 molL1，则则下下列判断正确的是列判断正确的是()Ac1c231B平衡时，平衡时，Y和和Z的生成速率之比为的生成速率之比为23CX、Y的转化率不相等的转化率不相等Dc1的取值范围为的取值范围为0c10.14 molL12021/8/8 星期日17解解析析：平平衡衡浓浓度度之之比比为为13，转转化化浓浓度度亦亦为为13，故故c1c213，A、C不不正正确确；平平衡衡时时Y生生成成表表示示逆逆反反应应，Z生生成成表表示示正正反反应应速速率率且且vY(生生成成)vZ(生生成成)应应为为32，B不不正正确确；若若向向右右到到达达平平衡衡c1的的值值最最大大，平平衡衡时时Z的的浓浓度度为为0.0
13、8 molL1，由由于于Z的的起起始始浓浓度度不不为为0，故故Z的的变变化化浓浓度度小小于于0.08 molL1，由由方方程程式式可可知知，X的的浓浓度度变变化化小小于于0.04 molL1，故故c10.14 molL1，故故D项正确。项正确。答案：答案：D2021/8/8 星期日18【归纳提升归纳提升】极端假设法确定各物质浓度范围极端假设法确定各物质浓度范围假假设设反反应应正正向向或或逆逆向向进进行行到到底底，求求出出各各物物质质浓浓度度的的最最大值和最小值大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。从而确定它们的浓度范围。假设反应正向进行到底：假设反应正向进行到底：X2(g)Y2(g)2Z(g)
14、起始浓度起始浓度(molL1)0.10.30.2变化浓度变化浓度(molL1)0.10.10.2终态浓度终态浓度(molL1)0 0.20.42021/8/8 星期日19假设反应逆向进行到底：假设反应逆向进行到底：X2(g)Y2(g)2Z(g)起始浓度起始浓度(molL1)0.10.30.2变化浓度变化浓度(molL1)0.10.10.2终态浓度终态浓度(molL1)0.20.4 0平平衡衡体体系系中中各各物物质质的的浓浓度度范范围围为为0c(X2)0.2 molL 1，0.2 molL 1c(Y2)0.4 molL 1，0c(Z)v逆逆：平衡向正反应方向移动。：平衡向正反应方向移动。(2)v
15、正正v逆逆：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。(3)v正正v逆逆时时，才使平衡向正反应方向移动。才使平衡向正反应方向移动。(3)外外界界条条件件改改变变时时，化化学学平平衡衡发发生生移移动动，最最终终结结果果只只能能“减弱减弱”条件的改变条件的改变，但不能但不能“消除消除”条件的改变。条件的改变。2021/8/8 星期日32【典典例例2】(2014新新课课标标卷卷，节节选选)下下图图为为气气相相直直接接水水合合法法中中乙乙烯烯的的平平衡衡转转化化率率与与温温度度、压压强强的的关关系系(其中其中n(H2O)n(C2H4)11)。2021/8/8 星期日33(1
16、)列列式式计计算算乙乙烯烯水水合合制制乙乙醇醇反反应应在在图图中中A点点的的平平衡衡常常数数Kp_(用用平平衡衡分分压压代代替替平衡浓度计算，分压总压平衡浓度计算，分压总压物质的量分数物质的量分数)。(2)图图 中中 压压 强强(p1、p2、p3、p4)的的 大大 小小 顺顺 序序 为为_，理由是，理由是_。2021/8/8 星期日34(3)气气相相直直接接水水合合法法常常用用的的工工艺艺条条件件为为：磷磷酸酸/硅硅藻藻土土为为催催化化剂剂，反反应应温温度度290、压压强强6.9 MPa，n(H2O)n(C2H4)0.61，乙乙烯烯的的转转化化率率为为5%，若若要要进进一一步步提提高高乙乙烯烯
17、转转化化率率，除除了了可可以以适适当当改改变变反反应应温温 度度 和和 压压 强强 外外，还还 可可 以以 采采 取取 的的 措措 施施 有有_、_。2021/8/8 星期日352021/8/8 星期日36(2)该该反反应应是是一一个个气气体体分分子子数数减减小小的的反反应应，相相同同温温度度下下，增增大大压压强强平平衡衡向向右右移移动动，乙乙烯烯的的转转化化率率增增大大，对照题图可以得出对照题图可以得出p1p2p3p4。(3)及及时时将将产产物物乙乙醇醇分分离离出出来来、提提高高原原料料气气中中水水的的含含量等量等，可提高乙烯的转化率。可提高乙烯的转化率。2021/8/8 星期日372021
18、/8/8 星期日38分析化学平衡移动的一般思路分析化学平衡移动的一般思路2021/8/8 星期日39题组一影响化学平衡移动的条件题组一影响化学平衡移动的条件1在一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应：在一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应：A(g)B(g)2C(g)H10，达达到到平平衡衡。当当改改变变其其中中一一个个条条件件X，Y随随X的的变变化化符符合图中曲线的是合图中曲线的是()2021/8/8 星期日46A当当X表示温度时，表示温度时，Y表示表示NO2的物质的量的物质的量B当当X表示压强时，表示压强时，Y表示表示NO2的体积分数的体积分数C当当X表表示示压压强强时时，Y表表示示混
19、混合合气气体体的的平平均均摩摩尔尔质量质量D当当X表表示示NO2的的物物质质的的量量时时，Y表表示示O2的的物物质质的的量量2021/8/8 星期日47解解析析：正正反反应应吸吸热热，升升高高温温度度，平平衡衡向向正正反反应应方方向向移移动动，NO2的的物物质质的的量量减减小小，故故A正正确确；增增大大压压强强，平平衡衡向向逆逆反反应应方方向向移移动动，NO2的的体体积积分分数数增增大大，混混合合气气体体的的平平均均摩摩尔尔质质量量增增加加，故故B、C错错误误；增增加加NO2的的物物质质的的量量时时，平平衡衡向向正正方方向向移移动动，氧氧气气的的物质的量增加，故物质的量增加，故D错误。错误。答
20、案：答案：A2021/8/8 星期日484(2015新新课课标标卷卷，改改编编)甲甲醇醇是是重重要要的的化化工工原原料料，又又可可称称为为燃燃料料。利利用用合合成成气气(主主要要成成分分为为CO、CO2和和H2)在在催催化化剂剂的的作作用用下下合合成成甲甲醇醇，发发生生的的主主反反应应如如下：下：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H199 kJmol1CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H258 kJmol12021/8/8 星期日49CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H341 kJmol1回答下列问题：回答下列问题：(1)合合成成气气的的组组成成n(H2)/n(
21、COCO2)2.60时时体体系系中中的的CO平衡转化率平衡转化率()与温度和压强的关系如图所示。与温度和压强的关系如图所示。2021/8/8 星期日50(CO)值值随随温温度度升升高高而而_(填填“增增大大”或或“减减小小”)，其原因是，其原因是_。(2)图图中中的的压压强强由由大大到到小小为为_，其其判判断理由是断理由是_。2021/8/8 星期日51解解析析：(1)由由图图可可知知，压压强强一一定定时时，CO的的平平衡衡转转化化率率随随温温度度的的升升高高而而减减小小，其其原原因因是是反反应应为为放放热热反反应应，温温度度升升高高，平平衡衡逆逆向向移移动动，反反应应为为吸吸热热反反应应，温
22、温度度升升高高，平平衡衡正正向向移移动动，又又使使产产生生CO的的量量增增大大，而而总总结结果是随温度升高果是随温度升高，CO的转化率减小。的转化率减小。(2)反反应应的的正正反反应应为为气气体体总总分分子子数数减减小小的的反反应应，温温度度一一定定时时，增增大大压压强强，平平衡衡正正向向移移动动，CO的的平平衡衡转转化化率率增增大大，而而反反应应为为气气体体总总分分子子数数不不变变的的反反应应，产产生生CO的的量量不不受受压压强强的的影影响响，因因此此增增大大压压强强时时，CO的的转转化化率率提高提高，故压强故压强p1、p2、p3的关系为的关系为p1p2p2p1相相同同温温度度下下，由由于于
23、反反应应为为气气体体分分数数减减小小的的反反应应，加加压压有有利利于于提提升升CO的的转转化化率率；而而反反应应为为气气体体分分子子数数不不变变的的反反应应，产产生生CO的的量量不不受受压压强强影响。故增大压强时，有利于影响。故增大压强时，有利于CO的转化率升高的转化率升高2021/8/8 星期日53【归纳提升归纳提升】有关化学平衡图表的解题指导有关化学平衡图表的解题指导(1)解题思路和方法。解题思路和方法。2021/8/8 星期日54(2)解答原则。解答原则。以可逆反应以可逆反应aA(g)bB(g)cC(g)为例：为例：“定一议二定一议二”原则。原则。在在化化学学平平衡衡图图象象中中，包包括
24、括纵纵坐坐标标、横横坐坐标标和和曲曲线线所所表表示示的的意意义义三三个个量量，确确定定横横坐坐标标所所表表示示的的量量后后，讨讨论论纵纵坐坐标标与与曲曲线线的的关关系系或或确确定定纵纵坐坐标标所所表表示示的的量量，讨论横坐标与曲线的关系。如图：讨论横坐标与曲线的关系。如图：2021/8/8 星期日55这这类类图图象象的的分分析析方方法法是是“定定一一议议二二”，当当有有多多条条曲曲线线及及两两个个以以上上条条件件时时，要要固固定定其其中中一一个个条条件件，分分析析其其他他条件之间的关系，必要时，作一辅助线分析。条件之间的关系，必要时，作一辅助线分析。“先拐先平先拐先平，数值大，数值大”原则。原则。在化学平衡图象中，先出现拐点的反应先达到平衡，在化学平衡图象中，先出现拐点的反应先达到平衡，2021/8/8 星期日56图图表示表示T2T1，正反应是放热反应。正反应是放热反应。图图表表示示p1c。先出现拐点的曲线表示的温度较高先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图如图)或表示的或表示的压强较大压强较大(如图如图)。2021/8/8 星期日572021/8/8 星期日58