浙江省2022屆新課標高考化學導航第5單元化學平衡的移動

第20講

化學平衡的移動

一、影響化學平衡移動的因素1．化學平衡的移動：對一個可逆反應，達到化學平衡狀態(tài)以后，反應條件(如溫度、濃度、壓強等)發(fā)生改變，平衡混合物里各組分的濃度隨之改變而達到新的平衡。我們把可逆反應中舊化學平衡的破壞，新化學平衡的建立過程，叫做平衡的移動。2．化學平衡移動的原因：條件改變，引起v(正)≠v(逆)

，速率發(fā)生相對改變，平衡才能移動。

3．當改變反應條件后，平衡移動的方向規(guī)定：v(正)＞v(逆)，平衡向正反應方向移動；v(正)＜v(逆)，平衡向逆反應方向移動；v(正)=v(逆)，平衡不移動。

4．影響化學平衡移動的因素外界條件的改變對化學平衡的影響實質是通過改變正、逆反應速率來實現的。①濃度變化對化學平衡的影響在其他條件不變的情況下，增大反應物的濃度或減小生成物的濃度，都使

v(正)＞v(逆)

，平衡向正反應方向移動；增大生成物的濃度或減小反應物的濃度，都使v(正)＜v(逆)，平衡向逆反應方向移動。

②壓強變化對化學平衡的影響對反應前后氣體總體積發(fā)生變化的可逆反應，在其他條件不變的情況下，增大壓強，會使化學平衡向著氣體體積縮小的方向移動；減小壓強，會使化學平衡向著氣體體積增大的方向移動。對反應前后氣體總體積沒有變化的可逆反應，壓強的改變只改變反應速率，而不會使化學平衡發(fā)生移動；對只有固體或純液體的可逆來說，壓強的改變也不會使化學平衡發(fā)生移動。

③溫度變化對化學平衡的影響在其他條件不變的情況下，升高溫度，會使化學平衡向放熱反應方向移動。降低溫度，會使化學平衡向放熱反應方向移動。

特別提醒：化學平衡的移動是由正、逆反應速率的相對大小來決定，與正、逆反應速率的增大與減小無關。

二、勒夏特列原理(亦稱平衡移動原理)勒夏特列原理：如果改變影響平衡的一個條件(如濃度、壓強或溫度)，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。(1)適應范圍：只適用于已經達到平衡狀態(tài)的可逆反應，未達到平衡狀態(tài)的體系不能用此原理分析。

(2)適應對象：由于勒夏特列原理是濃度、壓強和溫度等對平衡影響的概括和總結，它也適用于其他平衡體系，如溶解平衡、電離平衡、水解平衡、絡合平衡等。特別提醒：不能用勒夏特列原理解釋的事實：①使用催化劑不能使化學平衡發(fā)生移動，只能改變到達平衡的時間，提高單位時間內的產量；②對反應前后體積不變的可逆反應，改變壓強可以改變化學反應速率，但不能使化學平衡發(fā)生移動。考點一化學平衡移動的判斷例1在一體積可變的密閉容器中，加入一定量的X、Y，發(fā)生反應mX(g)nY(g)

DH=QkJ/mol。反應達到平衡時，Y的物質的量濃度與溫度、氣體體積的關系如下表所示：

下列說法正確的是(

)A．m＞nB．Q＜0C．溫度不變，壓強增大，Y的質量分數減少D．體積不變，溫度升高，平衡向逆反應方向移動C

【解析】本題考查化學平衡移動的有關知識。固定溫度條件(比如取100℃)討論氣體體積變化對Y濃度的影響：當體積擴大1倍時(壓強減小)，若平衡不移動則c(Y)=0.5mol/L，而實際上為0.75mol/L，大于0.5mol/L，這表明平衡是向右移動的，即減小壓強平衡右移，這說明正反應是一個體積擴大的反應，m＜n，A錯、C正確。固定體積(如1體積)討論溫度變化對Y濃度的影響，知溫度越高，Y濃度越大，說明升高溫度平衡正移，正反應是吸熱反應，B、D錯?！痉椒记牲c撥】本題所給數據中，有兩個影響Y濃度的條件，分析時可固定一個條件，討論另一個條件對Y濃度的影響——定一討論法?？键c二化學平衡移動的影響因素

例2汽車尾氣凈化中的一個反應如下：NO(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g)

DH=-373.4kJ·mol-1在恒容的密閉容器中，反應達到平衡后，改變某一條件，下列示意圖正確的是(

)

【解析】該反應為氣體計量數減小的放熱反應。升溫，平衡逆向移動，生成物濃度減小，反應物濃度增大，平衡常數減小，同時，CO的轉化率減小，故A項、B項都錯；平衡常數只與溫度有關，與物質的量無關，C項正確；增加氮氣的物質的量，平衡逆向移動，NO的轉化率減小，D項錯?！敬鸢浮緾

【方法技巧點撥】解平衡題要注意：(1)催化劑對化學平衡沒有影響，催化劑能同等程度地改變正、逆反應速率，且在速率改變的過程中，始終保持著兩者相等，只不過催化劑的使用能使平衡提早建立。(2)不要將平衡的移動和速率的變化混同起來，如平衡正向移動，不一定是v(正)加快，v(逆)減慢。不要將平衡的移動和反應物的轉化的提高混同起來，如平衡正向移動，并不是所有反應物的轉化率一定提高?？键c三化學平衡圖象分析

例3已知：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)

DH=-1025kJ/mol，該反應是一個可逆反應。若反應物起始物質的量相同，下列關于該反應的示意圖不正確的是(

)

【解析】首先，據達平衡時間來分析，四個圖全部符合：溫度越高、壓強越大、使用催化劑，可縮短達平衡的時間。其次，由于正反應是放熱反應，溫度越高，產率越低(即NO的含量越低)，所以A項對、C項錯。最后，由于該反應是氣體體積增大的，增大壓強，平衡左移，NO的含量降低，所以B項正確?！敬鸢浮緾

【方法技巧點撥】化學平衡圖象題的解題思路及方法：(1)一看圖象：①一看面：即橫坐標、縱坐標的量；②二看線：即線的斜率大小、平與陡的含義、函數的增減性；③三看點：即起點、終點、拐點、交叉點；④四看要不要作輔助線：等溫線、等壓線等；⑤五看量：定量圖象中有關量的多少。(2)二想規(guī)律：聯想外界條件的改變對化學反應速率和化學平衡的影響。(3)三判斷：認準某些關鍵數據在解題中的特定作用，全面準確地從圖中找出直接或隱含的相差知識。考點四等效平衡原理應用

例4向某密閉容器中充入1molCO和2molH2O(g)，發(fā)生反應：CO+H2O(g)CO2+H2。當反應達到平衡時，CO的體積分數為x。若維持容器的體積和溫度不變，起始物質按下列四種配比充入該容器中，達到平衡時CO的體積分數大于x的是(

)A．0.5molCO+2molH2O(g)+1molCO2+1molH2B．1molCO+1molH2O(g)+1molCO2+1molH2C．0.5molCO+1.5molH2O(g)+0.4molCO2+0.4molH2D．0.5molCO+1.5molH2O(g)+0.5molCO2+0.5molH2B催化劑高溫

【解析】根據“一邊倒”的方法先把選項中的投料量統一折算成CO和H2O的物質的量，A中為1.5molCO和3molH2O，B中為2molCO和2molH2O，C中為0.9molCO和1.9molH2O，D為1molCO和2molH2O。根據等效平衡原理：A中投料比和原來相同，達到平衡時體積分數仍為x，選項B相當于原平衡達到平衡后再充入1molCO，因此CO的體積分數將大于x，選項C可看成先充入0.9molCO和1.8molH2O，達到平衡后再充入0.1molH2O，因此CO的體積分數小于x。

【方法技巧點撥】等效平衡原理常應用于以下3個方面：①判斷同一可逆反應在相同的反應條件下是否為相同的平衡狀態(tài)；②求要達到等效平衡，兩種不同狀態(tài)下起始量之間的關系式；③求屬于等效平衡狀態(tài)下的反應方程式的化學計量數?？键c五化學平衡移動原理

例5Ⅰ.恒溫、恒壓下，在一個可變容積的容器中發(fā)生如下發(fā)應：A(g)+B(g)C(g)(1)若開始時放入1molA和1molB，到達平衡后，生成amolC，這時A的物質的量為______________mol。(2)若開始時放入3molA和3molB，到達平衡后，生成C的物質的量為________mol。(1-a)

3a

(3)若開始時放入xmolA,2molB和1molC，到達平衡后，A和C的物質的量分別是ymol和3amol，則x=________mol，y=________mol。平衡時，B的物質的量________(選填一個編號)甲：大于2mol乙：等于2mol丙：小于2mol?。嚎赡艽笥?、等于或小于2mol作出此判斷的理由是___________________________________________________________________________________________________。23–3a

丁若3a＞1，B的物質的量小于2mol；若3a=1，B的物質的量等于2mol；若3a＜1，B的物質的量大于2mol

(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC，待再次到達平衡后，C的物質的量分數是__________。Ⅱ.若維持溫度不變，在一個與(1)反應前起始體積相同、且容積固定的容器中發(fā)生上述反應。(5)開始時放入1molA和1molB到達平衡后生成bmolC。將b與(1)小題中的a進行比較__________(選填一個編號)。甲：a＜b

乙：a＞b丙：a=b

?。翰荒鼙容^a和b的大小C作出此判斷的理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。因為(5)小題中容器容積不變，而(1)小題中容器的容積縮小，所以(5)小題的容器中的壓力小于(1)小題容器中的壓力，有利于逆向反應，故反應達到平衡后a＞b。

【解析】Ⅰ(1)

A(g)+B(g)C(g)起始量(mol)

1

1

0變化量a

a

a平衡后1-a

1-a

aA的物質的量為(1-a)mol。(2)在恒溫、恒壓下，若投入3molA和3molB，則所占體積為(1)中體積的3倍，由于A、B的投放比例與(1)相同，所達到的平衡狀態(tài)與(1)相同，C的物質的量為(1)的3倍，即3amol。

(3)由于達到平衡時C的物質的量為3amol，說明所達到的平衡狀態(tài)與(2)中平衡為同一平衡，則若把C的起始量完全轉化為A和B，A、B的物質的量應與(2)完全相等。

A(g)+B(g)

C(g)起始量(mol)

x

2

1將C完全轉化

x+1

3

0平衡后

y

(3-3a)

3a根據題意有：x+1=3，x=2mol，y=(3-3a)mol，顯然平衡時，B的物質的量也為(3-3a)mol。若投入A、B、C三種物質后，平衡不移動，C的物質的量不變，即3a=1mol時，B的物質的量為2mol；若平衡向右移動，則3a＞1mol，B的平衡量小于2mol；或平衡向左移動，則3a＜1mol，B的平衡量大于2mol。(4)在(3)的平衡中，再加入3molC，所達到的平衡狀態(tài)與(1)、(2)、(3)皆為等效平衡狀態(tài)，因此C的物質的量分數為。

Ⅱ.(5)因為(5)小題中容器容積不變，而(1)小題中容器的容積縮小，所以(5)小題的容器中的壓力小于(1)小題容器中的壓力，有利于逆向反應，故反應達到平衡后a＞b。【方法技巧點撥】(1)小題達到的平衡是另幾小題平衡的標準和參照。由于Ⅰ的反應條件是恒溫、恒壓，所以只要A、B的物質的量的比為1∶1，或任意量的C(假設C完全轉化為A、B，其物質的量的比也是1∶1)，都可以與(1)建立等同平衡，平衡時C的物質的量與起始時A的量成正比(加入的C全部折算成A、B)。考點六化學平衡的有關計算

例6在5L的密閉容器中充入2molA氣體和1molB氣體，在一定條件下發(fā)生反應：2A(g)+B(g)2C(g)達平衡時，在相同條件下測得容器內混合氣體的壓強是反應前的，則A的轉化率為(

)A．67%B．50%C．25%D．5%B

【解析】根據阿伏加德羅定律的推論，同溫同體積時，氣體壓強之比等于物質的量之比，平衡時氣體的物質的量為

×(2+1)mol=2.5mol。解法一：設達平衡時，B反應了xmol，根據

2A(g)+B(g)2C(g)反應前2

1

0變化量2x

x

2x平衡時2-2x

1-x

2x則(2-2x)+(1-x)+2x=2.5，x=0.5

a(A)=

×100%=50%解法二：根據反應的差量關系計算。由：2A(g)+B(g)2C(g)

Dn2mol1mol

2mol

1mol分析可知，反應前后氣體物質的量的差量等于反應掉的B的物質的量。n(B)=Dn=(2+1)mol-2.5mol=0.5moln(A)=2n(B)=1mol，求得a(A)=50%

【方法技巧點撥】將題給條件中的壓強關系轉化成氣體物質的量關系是解題的基礎；解法一是化學平衡計算的基本模式；解法二運用差量法計算可以簡化解題過程，提高解題速度，尤其適合于解選擇、填空類的計算題。

1.反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

DH＜0，在850℃時，K=1，在一個體積可變的密閉容器中充入1.0molCO,3.0molH2O,1.0molCO2和xmolH2，下列說法不正確的是(

)A．900℃，該反應的平衡常數K＜1B．850℃時，若x=5.0mol，則起始時平衡向逆反應方向移動C．850℃時，若要使上述反應開始時向正反應方向進行，則x應滿足0≤x＜3D．850℃時，已知x＞3，則隨著x的增大，H2的轉化率一定始終增大D【解析】本題考查了新信息條件下平衡的判斷。題給反應的正反應是一個放熱反應，溫度升高，平衡向逆反應方向移動，生成物濃度減小，反應物濃度增大，由平衡常數的公式，可知K變小。由題850℃時，若x=5.0mol，則c(CO2)·c(H2)=5，c(CO)·c(H2O)=3，c(CO2)·c(H2)＞c(CO)·c(H2O)，平衡向逆反應方向移動。

2.已知H2(g)+I2(g)2HI(g)

DH＜0。有相同容積的定容密封容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1mol，乙中加入HI0.2mol，相同溫度下分別達到平衡。欲使甲中HI的平衡濃度大于乙中HI的平衡濃度，應采取的措施是(

)A．甲、乙提高相同溫度B．甲中加入0.1molHe，乙不改變C．甲降低溫度，乙不變D．甲增加0.1molH2，乙增加0.1molI2C

【解析】在相同條件下，甲、乙容器中達平衡時是等效平衡，欲使HI的平衡濃度甲＞乙，能使用的方法有：①變溫：若二者都變化同等溫度，必仍是等效平衡(A項錯)，可讓甲降溫使平衡右移(C項對)。②變壓(不改變物料)：壓縮甲，雖平衡不移動，但c(HI)必增大，但該題是容器固定，所以此法不通。③改變物料：B項中，充入惰性氣體，因容器固定，對各物的濃度沒影響，對平衡也沒影響，此法不通；若只甲中增加物料(任意一種物質)，不論平衡向哪方移動，平衡時c(HI)必比原平衡大，可達目的；但D項中，甲、乙均增加物料，且二者增量相同，又因反應中H2與I2的系數相同，所以甲與乙增量的功效相同，新平衡后的c(HI)仍相同，不符題意。

3.難揮發(fā)性二硫化鉭(TaS2)可采用如下裝置提純。將不純的TaS2粉末裝入石英管一端，抽真空后引入適量碘并封管，置于加熱爐中。其反應為：TaS2(s)+2I2(g)TaI4(g)+S2(g)，下列說法正確的是(

)A．在不同溫度區(qū)域，TaI4的量保持不變B．在提純過程中，I2的量不斷減少C．在提純過程中，I2的作用是將TaS2從高溫區(qū)轉移到低溫區(qū)D．該反應的平衡常數與TaI4和S2的濃度乘積成反比1123K1023KC

【解析】高溫區(qū)，向右反應，生成的TaI4氣體流向低溫區(qū)；低溫區(qū)，向左反應，TaI4氣體生成TaS2固體；一段時間后，雜質留在高溫區(qū)，TaS2在低溫區(qū)，從而達到分離效果。不同溫度下反應的方向不同，TaI4的量與溫度高低有關并非保持不變，A錯誤。因為是在同一密閉系統中，從質量守恒定律可知：I2的量不可能不斷減少，而是充當一個“搬運工”的角色，將TaS2從高溫區(qū)轉移到低溫區(qū)，B錯誤、C正確。平衡常數與TaI4和S2的濃度乘積成正比，D錯誤。

4.(2011·四川)可逆反應①X(g)+2Y(g)2Z(g)，②2M(g)N(g)+P(g)分別在密閉容器的兩個反應室中進行，反應室之間有無摩擦、可滑動的密封隔板。反應開始和達到平衡狀態(tài)時有關物理量的變化如圖所示：下列判斷正確的是(

)A．反應①的正反應是吸熱反應B．達平衡(Ⅰ)時體系的壓強與反應開始時體系的壓強之比為14∶15C．達平衡(Ⅰ)時，X的轉化率為D．在平衡(Ⅰ)和平衡(Ⅱ)中，M的體積分數相等C

【解析】溫度降低時，反應②中氣體的物質的量減少，說明平衡向正反應方向移動，因此正反應是放熱反應；由圖可以看出達到平衡(Ⅰ)時體系的壓強與反應開始時體系的壓強之比為=；同理可以計算出達到平衡(Ⅰ)時反應①中氣體的物質的量是=mol，即物質的量減少了3－

=mol，所以達到平衡(Ⅰ)時，X的轉化率為；由于溫度變化反應②的平衡已經被破壞，因此在平衡(Ⅰ)和平衡(Ⅱ)中M的體積分數不相等。

5.一定溫度下，在恒容密閉容器中N2O5可發(fā)生下列反應：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)

DH＞0下表為反應在T1溫度下的部分實驗數據：t/s05001000c(N2O5)/mol·L-15.003.522.48

下列敘述中正確的是(

)A．反應達平衡后，若再通入一定量氮氣，則N2O5的轉化率將增大B．500s內N2O5的分解速率為0.00296mol/(L·s)C．在T2溫度下，反應1000s時測得NO2的濃度為4.98mol·L-1，說明該條件下N2O5的轉化率增大D．在T2溫度下，反應1000s時測得NO2的濃度為4.98mol·L-1，則T2大于T1B

【解析】在恒容條件下通入不參與反應的N2，由于反應物和生成物的濃度均沒有發(fā)生變化，即化學反應速率不變，化學平衡不發(fā)生移動，因此N2O5的轉化率不變。500s內N2O5的濃度減少了1.48mol·L-1，因此有v(N2O5)=1.48mol·L-1/500s=0.00296mol/(L·s)。T1溫度下反應至1000s時c(N2O5)減少了2.52mol·L-1，根據化學方程式可知c(NO2)增加了5.04mol·L-1，現在T2溫度下，反應至1000s時測得NO2的濃度為4.98mol·L-1，說明該條件下N2O5的轉化率下降，考慮到該反應是吸熱反應，因此有T2＜T1。

6.將等物質的量的F2和ClF混合，在密閉容器中發(fā)生反應：F2(g)+ClF(g)ClF3(g)

DH<0。下列敘述中，正確的是(雙選)(

)A．恒溫恒容時，當ClF轉化40%時，容器內的壓強為初始時的0.8倍B．若c(F2)