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1、第第2讲化学平衡状态及其移动讲化学平衡状态及其移动【2019备考】备考】最最新新考考纲纲：1.了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程，掌握化学平衡的概念。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，认识并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。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(频数：数：难度：度：)相等不变(2)建立过程在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：以上过程可用下图表示：(3)平衡特点可逆v(正)v(逆)浓度或百分含量答案答案(1)(2)(3)(
2、4)答案答案B答案答案(3)探探源源：本本考考题题源源于于教教材材RJ选选修修4 P26“化化学学平平衡衡状状态态”，对对化化学学平平衡衡状状态态的的特特征征及及其判断依据进行了考查。其判断依据进行了考查。解解析析A项，可可逆逆反反应则反反应物物不不可可能能完完全全转化化为生生成成物物；B项，达达平平衡衡时，v(正正)、v(逆逆)相相等等但但不不为零零；C项，从从正正向向开开始始的的反反应，正正反反应速速率率随随反反应物物浓度度降降低低而而减减小小，逆逆反反应速速率率随随生生成成物物浓度度升升高高而而增增大大，达达平平衡衡时，v(正正)v(逆逆)；D项，工工业生生产上上既既要要提提高高原原料料
3、的的转化化率率，又又要要提提高高生生产效效率率，应同同时考考虑反反应的的限限度度和和化化学学反反应速率两方面的速率两方面的问题。答案答案B2.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 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是()A.Z为0.3 molL1B.Y2为0.4 molL1C.X2为0.2 molL1D.Z为0.4 molL1解解析析若若X2完完全全转转化化为为Z，则则X2、Y2、Z的的浓浓度度分分别别是是0 molL1、0.2 molL1、0.4 molL1；若若Z完完
4、全全转转化化为为X2、Y2，则则X2、Y2、Z的的浓浓度度分分别别是是0.2 molL1、0.4 molL1、0 molL1；反反应应为为可可逆逆反反应应，反反应应物物不不能能完完全全转转化化，所所以以，0c(X2)0.2 molL1，0.2 molL1c(Y2)0.4 molL1，0c(Z)0.4 molL1。答案答案A【练后归纳】【练后归纳】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上上述述题目目2可可根根据据极极端端假假设法法判判断断，假假设反反应正正向向或或逆逆向向进行行到到底底，求求出出各各物物质浓度的最大度的最大值和最小和最小值，从而确定它，从而确定它们的的浓度范度范
5、围。平衡体系中各物平衡体系中各物质的的浓度范度范围为X2(0，0.2)，Y2(0.2，0.4)，Z(0，0.4)。解解析析生生成成CO的的物物质的的量量等等于于生生成成CO2的的物物质的的量量，但但是是时间不不一一定定相相等等，故故CO正正、逆逆反反应速速率率不不一一定定相相等等，A项错误；气气体体总质量量由由小小到到大大，当当保保持持不不变时达达到到平平衡衡，B项正正确确；气气体体总物物质的的量量始始终不不变，故故气气体体压强始始终不不变，C项错误；氧氧化化铜为固固态，其，其浓度始度始终不不变，D项错误。答案答案B4.(2018湖湖北北宜宜昌昌模模拟拟)苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体
6、之一。在工业上，苯乙烯可由乙苯和CO2催化脱氢制得：在温度为T1时，此反应的平衡常数K0.5。在2 L密闭容器中加入乙苯(g)与CO2，反应到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为1.0 mol，请回答下列问题：(1)该时刻的化学反应_(填“已达到”或“未达到”)平衡状态。(2)下列能说明乙苯与CO2在该条件下反应已达到平衡状态的是_(填字母)。a.v正(CO2)v逆(CO2)b.c(CO2)c(CO)0.5 mol/Lc.混合气体的密度不变d.CO2的体积分数保持不变(3)若将反应改为恒压绝热条件下进行，达到平衡状态时，则乙苯的物质的量浓度_(填字母)。a.大于0.5 mol/Lb.小于0.
7、5 mol/Lc.等于0.5 mol/Ld.无法确定答案答案(1)已达到已达到(2)ad(3)d【方法总结】【方法总结】判断化学平衡状态的两方法和两标志判断化学平衡状态的两方法和两标志1.两方法两方法逆向相等、变量不变逆向相等、变量不变(1)“逆逆向向相相等等”：反反应速速率率必必须一一个个是是正正反反应的的速速率率，一一个个是是逆逆反反应的的速速率率，且且经过换算后同一种物算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。的减少速率和生成速率相等。(2)“变量量不不变”：如如果果一一个个量量是是随随反反应进行行而而改改变的的，当当不不变时为平平衡衡状状态；一一个个随反随反应的的进行保持不行保持不变的量
8、，不能作的量，不能作为是否是平衡状是否是平衡状态的判断依据。的判断依据。2.两标志两标志本质标志、等价标志本质标志、等价标志考点二化学平衡移动与等效平衡考点二化学平衡移动与等效平衡(频数：数：难度：度：)1.化学平衡的移动化学平衡的移动平衡移动就是由一个“平衡状态不平衡状态新平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，平衡可能发生移动，如下所示：2.化学平衡移动与化学反应速率的关系化学平衡移动与化学反应速率的关系v正v逆，平衡向_移动；v正v逆，反应达到平衡状态，_平衡移动 ；v正甲丙B.甲乙丙丁C.乙甲丁丙D.丁丙乙甲解析解析四种情况的反四种情况的反应物起始量可折合成下表情况物起始量
9、可折合成下表情况所以乙和丁相当于提高了反所以乙和丁相当于提高了反应物物(CO2)的初始量，平衡向正反的初始量，平衡向正反应方向移方向移动，n(CO)相相对于甲和丙提高，故有乙丁于甲和丙提高，故有乙丁甲丙。甲丙。答案答案A解解析析两两平平衡衡的的温温度度相相同同，故故平平衡衡常常数数KK，两两容容器器中中的的反反应物物都都可可以以转化化为1 mol N2和和3 mol H2，故故两两个个平平衡衡是是等等效效平平衡衡，且且两两平平衡衡中中H2的的百百分分含含量量相相同同，但但反反应是是可可逆逆反反应不不能能进行行彻底底，平平衡衡中中已已经有有一一部部分分NH3，反反应放放出出的的热量量：QQ，且都
10、小于，且都小于92.3 kJ，N2的的转化率：平衡化率：平衡平衡平衡。答案答案B试题分析两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是_；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是_；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是_。(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460，低于460 时，丙烯腈的产率_(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是_；高于460 时，丙烯腈产率降低的可能原因是_(双选，填标号)。A.催化剂活性降低B.平衡常数变大C.副反应增多D.反应活化能增大考考查查意意图图：本本题以以“丙丙烯氨氨氧氧化化法法”生生产一一种种重重要要的的有有机机化化工工原原料
11、料丙丙烯腈为背背景景，综合合考考查了了化化学学反反应方方向向的的判判断断、反反应条条件件的的控控制制、影影响响化化学学平平衡衡的的因因素素、平平衡衡常常数数K与与温温度度T的的关关系系、活活化化能能与与温温度度的的关关系系、简单物物质的的量量的的计算算等等知知识点点。题目目应用用物物质的的性性质、反反应原原理理和和规律律，从从“物物质变化化是是有有条条件件的的”角角度度来来分分析析化化学学反反应条条件件的的控控制制以以及及物物质之之间的的转化化；通通过对图像像的的观察察，从从“模模型型”、“分分类与与比比较”、“定定性性与与定定量量”、“化化学学与与社社会会和和谐发展展”的的角角度度考考查考考
12、生生结合合已已有有知知识进行行图文文转换、加加工工信信息息和和正正确确表表达达思思维历程程及及结论的的能能力力。试题以以实际生生产为背背景景，体体现了了新新课程程标准准化化学学与与生生产、生生活活密密切切联系系的的要要求求，体体现了了化化学学的的学学科科价价值和和社社会会价价值，考考查了了“绿色色应用用”的的化化学学核核心心素素养养。试题以以多多种种方方式式呈呈现信信息息，有有利利于于不不同同思思维习惯的的考考生生快快速速摄取取关关键信信息息；试题设问灵灵活活，有有利利于于考考生生多多元元化化思思维的的发挥。题目目要要求求考考生生具具有有思思维的的深深刻刻性性、敏敏捷捷性性、批批判判性性和和独
13、独创性性，具具有有接接受受、吸吸收收和和整整合合化化学学信信息息的的能能力以及分析和解答力以及分析和解答(解决解决)化学化学问题的能力。本的能力。本题抽抽样统计难度度为0.34。解解题题思思路路：化化学学反反应的的方方向向的的判判断断也也就就是是化化学学反反应能能否否自自发进行行的的问题，可可以以通通过焓判判据据做做出出判判断断。因因为两两个个反反应均均为放放热量量大大的的反反应，故故两两个个反反应在在热力力学学上上趋势均均很很大大。因因为该反反应为气气体体体体积增增大大的的放放热反反应，所所以以降降低低温温度度、降降低低压强有有利利于于提提高高丙丙烯腈的的平平衡衡产率率，由由图(a)可可知知
14、，提提高高丙丙烯腈反反应选择性性的的关关键因因素素是是催催化化剂；由由于于反反应的的H0，升升高高温温度度，K减减小小，而而图(a)中中的的产率率增增大大，因因此此图(a)中中低低于于460 的的产率率，不不是是对应温温度度下下的的平平衡衡产率率；温温度度升升高高，K减减少少，活活化化能能不不变，故故高高于于460 时，丙丙烯腈的的产率率降降低低可可能能是是催催化化剂的的活活性性降降低低和和副副反反应增增多多造造成成的的；根根据据图像像(b)可可知知，当当n(氨氨)/n(丙丙烯)约为1时，该比比例例下下丙丙烯腈产率率最最高高，而而副副产物物丙丙烯醛产率率最最低低；根据化学反根据化学反应C3H6
15、(g)NH3(g)3/2O2(g)=C3H3N(g)3H2O(g)，氨气、氧气、，氨气、氧气、丙丙烯按按11.51的的体体积比比加加入入反反应达达到到最最佳佳状状态，而而空空气气中中氧氧气气约占占20%，所所以以进料料氨氨、空空气气、丙丙烯的的理理论体体积约为17.51。教教学学中中一一定定建建构构解解题模模型型，积累累解解题方方法法，用用化化工工生生产的的实际问题设计问题线索索，进而而组织教教学学。学学生生对“热力力学学”这一一概概念念未必都能理解。未必都能理解。正确答案：正确答案：(1)两个反应均为放热量大的反应降低温度、降低压强催化剂(2)不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降
16、低AC(3)1该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低17.51真题演练解解析析根根据据该反反应的的特特点点结合合平平衡衡移移动原原理理逐逐项分分析析。A项该反反应为反反应前前后后气气体体物物质的的量量不不变的的反反应，平平衡衡不不受受压强影影响响，减减小小容容器器体体积，平平衡衡不不移移动；B项催催化化剂不不能能使使平平衡衡移移动，不不改改变产物物的的产率率；C项增增大大c(X)，平平衡衡正正向向移移动，Y的的转化化率率增增大大，X本本身身的的转化化率率反反而而减减小小；D项该反反应的的正正反反应是是放放热反反应，降降低低温温度度，平衡正向移平衡正向移动，Y的的转化率增大。化率增大。答
17、案答案D答案答案C图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x_0.1(填“大于”或“小于”)；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
18、烯产率快速降低的主要原因可能是_。解解析析(1)由由a图可可以以看看出出，温温度度相相同同时，由由0.1 MPa变化化到到x MPa，丁丁烷的的转化化率率增增大大，即即平平衡衡正正向向移移动，所所以以x的的压强更更小小，x0.1。由由于于反反应为吸吸热反反应，所所以以温温度度升升高高时，平平衡衡正正向向移移动，丁丁烯的的平平衡衡产率率增增大大，因因此此A正正确确、B错误。反反应正正向向进行行时体体积增增大大，加加压时平平衡衡逆逆向向移移动，丁丁烯的的平平衡衡产率率减减小小，因因此此C错误，D正正确确。(2)反反应初初期期，H2可可以以活活化化催催化化剂，进料料气气中中n(氢气气)/n(丁丁烷)
19、较小小，丁丁烷浓度度大大，反反应向向正正反反应方方向向进行行的的程程度度大大，丁丁烯转化化率率升升高高；然然后后进料料气气中中n(氢气气)/n(丁丁烷)增增大大，原原料料中中过量量的的H2会会使使反反应平平衡衡逆逆向向移移动，所所以以丁丁烯产率率下下降降。(3)590 之之前前，温温度度升升高高时反反应速速率率加加快快，生生成成的的丁丁烯会会更更多多，同同时由由于于反反应是是吸吸热反反应，升升高高温温度度平平衡衡正正向向移移动，平平衡衡体体系系中中会会含含有有更更多多的的丁丁烯。而而温温度度超超过590 时，由由于于丁丁烷高高温会裂解生成短温会裂解生成短链烃类，所以参加反，所以参加反应的丁的丁
20、烷也就相也就相应减少。减少。答案答案(1)小于小于AD(2)原料中过量原料中过量H2会使反应会使反应平衡逆向移动，所以丁烯产率下降平衡逆向移动，所以丁烯产率下降(3)590 前升高温度，反应前升高温度，反应平衡正向移动升高温度时，反应速率加快，单位时平衡正向移动升高温度时，反应速率加快，单位时间产生丁烯更多温度高于间产生丁烯更多温度高于590 时有更多的时有更多的C4H10裂解导致产率降低裂解导致产率降低热热点点说说明明：化化学学平平衡衡在在化化工工生生产中中有有非非常常重重要要的的应用用，尤尤其其是是控控制制合合适适的的反反应条条件件使使平平衡衡向向着着理理想想的的方方向向移移动，近近几几年
21、年来来涉涉及及面面非非常常广广，如如2017全全国国卷卷T27、2016全全国国卷卷T27、2016四四川川卷卷T11、2016海海南南卷卷T16、2016天天津津卷卷T10、2015全全国国卷卷T27、2015浙浙江江卷卷T28、2015北北京京卷卷T26、2014天天津津卷卷T10、2014全全国国卷卷T28等等均均对化学反化学反应速率、化学平衡理速率、化学平衡理论进行了考行了考查。1.总体原则总体原则(1)化工生产适宜条件选择的一般原则化工生产适宜条件选择的一般原则条件条件原则原则从化学反应速率分析从化学反应速率分析既不能过快，又不能太慢既不能过快，又不能太慢从化学平衡移动分析从化学平衡
22、移动分析既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性意二者影响的矛盾性从原料的利用率分析从原料的利用率分析增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本降低生产成本从实际生产能力分析从实际生产能力分析如设备承受高温、高压能力等如设备承受高温、高压能力等从催化剂的使用活性分析从催化剂的使用活性分析注意催化剂的活性对温度的限制注意催化剂的活性对温度的限制(2)平衡类问题需考虑的几个方面原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。原料的循环利用。产物的污染处理。产物的酸
23、碱性对反应的影响。气体产物的压强对平衡造成的影响。改变外界条件对多平衡体系的影响。(3)反应条件的选择反应条件的选择反应反应条件条件对化学反对化学反应速率的应速率的影响影响对平衡混合物中对平衡混合物中氨含量的影响氨含量的影响合成氨条件的选择合成氨条件的选择增大增大压强压强增大反应增大反应速率速率平衡正向移动，提平衡正向移动，提高平衡混合物中氨高平衡混合物中氨的含量的含量压强增大，有利于氨的合成，但需要压强增大，有利于氨的合成，但需要动力大，对材料、设备的要求高。故动力大，对材料、设备的要求高。故采用采用1030 MPa的高压的高压(4)原料气的充分利用合成氨反应的转化率较低，从原料充分利用的角
24、度分析，工业生产中可采用循环操作的方法可提高原料的利用率。升高升高温度温度增大反增大反应应速率速率平衡逆向移动，平衡逆向移动，降低平衡混合降低平衡混合物中氨的含量物中氨的含量温度要适宜，既要保证反应有较快的速率，温度要适宜，既要保证反应有较快的速率，又要使反应物的转化率不能太低。故采用又要使反应物的转化率不能太低。故采用400500 左右的温度，并且在该温度下催化左右的温度，并且在该温度下催化剂的活性最大剂的活性最大使用使用催化剂催化剂增大反增大反应速率应速率没有影响没有影响工业上一般选用铁触媒作催化剂工业上一般选用铁触媒作催化剂物质制备适宜条件的选择物质制备适宜条件的选择模型解题解解析析这是
25、是一一个个放放热的的熵减减反反应，只只有有当当HTS0时，该反反应才才能能自自发进行行，A错误；加加入入过量量的的B，可可以以提提高高A的的转化化率率，B正正确确；升升高高温温度度，平平衡衡逆逆向向移移动，反反应物物的的转化化率率降降低低，C错误；使使用用催催化化剂只只能能改改变反反应速速率率，不不能能使使平平衡衡发生生移移动，不能提高反不能提高反应物的物的转化率，化率，D错误。答案答案B解解析析第第一一步步产生生的的H2使使第第二二步步的的平平衡衡逆逆移移，故故应先先进行行分分离离；第第二二步步反反应为放放热反反应，温温度度过低低，反反应速速率率太太小小而而影影响响产量量，温温度度过高高则对
26、平平衡衡不不利利，且且要要考考虑催催化化剂的的活活性性，故故应选择适适当当的的温温度度和和催催化化剂，故故正正确确错；增增大大廉廉价价易易得得的的水水蒸蒸气气浓度度可可提提高高转化化率率，正正确确；压强对第第二二步步反反应无无影影响响，不不必必采采取取高高压，错；增大增大CO浓度并未提高主要原材料度并未提高主要原材料C的利用率，的利用率，错。答案答案D平衡原理对工农业生产的理论指导平衡原理对工农业生产的理论指导解析解析(1)由由题意可知，未提意可知，未提纯的的TaS2粉末粉末变成成纯净TaS2晶体，要晶体，要经过两步两步转化：化：TaS22I2=TaI4S2，TaI4S2=TaS22I2，即即反反应()先先在在温温度度T2端端正正向向进行行，后后在在温温度度T1端端逆逆向向进行行，反反应()的的H大大于于0，因因此此温温度度T1小小于于T2，该过程程中中循循环使使用用的的物物质是是I2。(2)从从图像像来来看看，随随着着温温度度的的升升高高，CO的的转化化率率变小小，故故H0，综合合温温度度、压强对CO转化化率率的的影影响响来来看看，在在题给压强下下，CO的的转化化率率已已经很很大大，不必再增大不必再增大压强。答案答案(1)I2(2)在1.3104 kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，同时生产成本增加，得不偿失