高中化學(xué)同步講義必修第二冊：化學(xué)平衡狀態(tài)及限度（精講）（原卷版）

6.2.2化學(xué)平衡狀態(tài)及限度(精講)

思維導(dǎo)圖

在同一條件下，正反應(yīng)方向和逆反應(yīng)方向

定義均能同時進(jìn)行的化學(xué)反瞬為可逆反應(yīng)

可①反應(yīng)不能進(jìn)行到底

逆②在一定條件下反應(yīng)物與生成物同時存在

反特點③正、逆反應(yīng)方向同時進(jìn)行

應(yīng)

表示方法可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式巾，用“一”號代替“===”號

在一定條件下，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時，正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速

率相等，反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度都不再改變，達(dá)到一種表面

靜止的狀態(tài)，稱之為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡

學(xué)

化

①化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)在一定條件下所能達(dá)到的或完成的最大

衡

平

限度，即該反應(yīng)進(jìn)行的限度?；瘜W(xué)反應(yīng)的限度決定了反應(yīng)物在該條

態(tài)

狀

概

的件下轉(zhuǎn)化為生成物的最大轉(zhuǎn)化率

念②對于可逆反應(yīng)來說，當(dāng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)時，轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率達(dá)到

了最大限度

化

濃度速率變化爐良關(guān)系

學(xué)

反應(yīng)物濃度最大V亞最大

反反應(yīng)開始

生成物濃度為0

應(yīng)

反應(yīng)物濃度逐漸減小v*逐漸減小

的反應(yīng)進(jìn)行中

生成物濃度逐漸增大v點大

限

反應(yīng)一段時反應(yīng)物濃度不再改變y王不變

度Vw=3。

間(n)后生成物濃度不再改變*變

化學(xué)平衡

的建立

①逆二化學(xué)平衡狀態(tài)研究的對象是可逆反應(yīng)

②等：平衡時，同一物質(zhì)的正、逆反應(yīng)速率相等，BP：、,正=、逆的(實質(zhì))

③動：平衡時,亶應(yīng)仍在不斷進(jìn)行」是一種動態(tài)平衡

化學(xué)

平衡

④定：平衡時，各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率(a)、百分含量(w%)、物質(zhì)的量(n)

態(tài)

狀

特

的物質(zhì)的質(zhì)量(M、物質(zhì)的量濃度⑹、混合氣體的平均摩爾質(zhì)量

征

混合氣體的密度8)、壓強(qiáng)(P)等所有物理量全部恒定

最「外界條件改變時，平衡可能被破壞「并在新的條件下建立

新的化學(xué)平衡，即發(fā)生化學(xué)平衡移動

1

正逆相等，變量不變

正逆相等：必須有正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率且兩者相等

（―口訣

變量不變：可變的物理量不變

化

學(xué)

①同種物質(zhì)：V正=、逆=0,（同一種物質(zhì)的生成速率等于消耗速率）

平正、逆反應(yīng)

速率相等

衡的同種物質(zhì)：上黯=小翼整

直

（）化學(xué)計量數(shù)

接BB

狀

標(biāo)

各組分的濃濃度不隨時間的改變而改變

志

態(tài)度保持一定」

■[②各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)不隨時間的改變而改變

的

判

斷J?對同一物質(zhì)而氤斷裂化學(xué)鍵的物質(zhì)的量與形成化學(xué)鍵的物質(zhì)的量相等則一定處于平衡狀態(tài)

方②對絕熱密閉容器二溫度保彗不變則二燮于平衡狀查

法③若反應(yīng)巾有固體或液體，平均相方分子質(zhì)量一定、密度一定則一定處于平衡狀態(tài)

④反應(yīng)體箜巾總璉不隨時間的變化（適用反亶前后氣體體積不善亶）

⑤反應(yīng)混合物中存在有顏色的物質(zhì)的可逆反應(yīng)，若體系顏色不再變

化，則反應(yīng)達(dá)到平衡

⑥混合氣體的密度不隨時間變化（適用等壓條件下反應(yīng)前后體積不

等的反應(yīng)和等容條件下有固液參與或生成的反應(yīng)）

①促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)，提高原料的利用率，加快反應(yīng)速率

L目的?②控制有害的化學(xué)反應(yīng)，減小其至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生,

控制副反應(yīng)的發(fā)生

①改變化學(xué)反應(yīng)速率：改變反應(yīng)物的溫度、溶液中溶質(zhì)的濃度、氣

化體壓強(qiáng)（或濃度）、固體表面積以及傕化劑的合理使用等

學(xué)基本l②改變可逆反應(yīng)進(jìn)行的限度：改變可逆反應(yīng)體系的溫度、溶液中溶

措瓶質(zhì)的濃度、氣體壓強(qiáng)（或濃度）等

條I

件

的控制反應(yīng)條件的成本和實際可能性

考慮因素

控

制

控制化學(xué)反應(yīng)速率或限度，向著人們期望的方向轉(zhuǎn)化

忌義一

提高能量的轉(zhuǎn)化率

實例提高熱能的利用率

2

常見考點

考點一化學(xué)平衡狀態(tài)

考點二化學(xué)反應(yīng)條件的控制

化學(xué)平衡狀態(tài)及限度

考點三化學(xué)反應(yīng)速率圖像問題

考點四化學(xué)反應(yīng)速率綜合運用

考點一化學(xué)平衡狀態(tài)

【例1-1](2022陜西)在一定溫度下，向aL密閉容器中加入ImolX氣體和2moi丫氣體，發(fā)生如下反應(yīng):

X(g)+2丫(g)U2Z(g)此反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是

A.容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時間變化

B.容器內(nèi)X、Y、Z的濃度之比為1：2：2

C.容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度隨時間變化

D.單位時間消耗O.lmolX同時生成0.2molZ

【例1-2】(2022吉林)將一定量純凈的氨基甲酸鏤置于密閉真空容器中(假設(shè)容器體積不變，固體試樣體積

忽略不計)，在恒定溫度下使其達(dá)到分解平衡：H2NCOONH4(S)2NH3(g)+CO2(g)o能判斷該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到

化學(xué)平衡的有

①v(N%)正=2v(coj逆②密閉容器中總壓強(qiáng)不變

③密閉容器中混合氣體的密度不變④密閉容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

⑤密閉容器混合氣體的總物質(zhì)的量不變⑥密閉容器中CO2的體積分?jǐn)?shù)不變

⑦混合氣體總質(zhì)量不變

A.3個B.4個C.5個D.6個

【例1-3】(2022四川)在一密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)<2so3(g)。己知反應(yīng)過程中的某

一時刻SO2、Ch、SO3的濃度分別為0.2mol/L、0.1mol/L,0.2mol/L,當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時，可能存在的數(shù)據(jù)是

A.SO2為025mol/LB.SO2、SO3均為015mol/L

3

C.S02為0.4mol/LD.SO2為0.4mol/L、O2為0.2mol/L

【一隅三反】

1.（2022山西）下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)限度的說法中正確的是

A.當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等且等于零

B.一個可逆反應(yīng)達(dá)到的平衡狀態(tài)就是這個反應(yīng)在該條件下所能達(dá)到的限度

C.平衡狀態(tài)時，各物質(zhì)的濃度保持相等

D.化學(xué)反應(yīng)的限度不可以通過改變條件而改變

2.（2022云南）在一密閉容器中，N2+3H2.2NH3反應(yīng)達(dá)到平衡后，下列說法中正確的是

A.用與H2不再化合，NH3不再分解

B.單位時間內(nèi)，消耗ImoINz的同時消耗3m0IH2

C.容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不隨時間而變化

D.N2>H2、NH3的物質(zhì)的量濃度相等

3.（2022寧夏）在一定溫度下的恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)CO（g）+H2（Mg）kCO2（g）+H2（g）,下列能

判斷該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是

A.CO和CO?的物質(zhì)的量濃度之和不再變化B.混合氣體的分子總數(shù)不再變化

C.混合氣體的密度不再變化D.H?。的物質(zhì)的量不再變化

4.（2022重慶）下列說法中不正確的是

A.當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時，就是此反應(yīng)在該條件下能達(dá)到的限度

B.當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時，此反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等

C.延長反應(yīng)時間，不能使2moiSO2與1molCh反應(yīng)生成2moiSO3

D.化學(xué)反應(yīng)達(dá)到其限度后，反應(yīng)就停止了

5.（2022內(nèi)蒙古）以下情況中，可以證明可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的有個

I,N2+3H22NH3

4

①唯(Nj=2喔(NH3)②1個N三N鍵斷裂的同時，有6個N-H鍵斷裂

II.2SO2(g)+O2(g)2s03(g)

③恒溫恒容時，氣體的壓強(qiáng)不再改變

④恒溫恒壓時，氣體的密度不再改變

III.C(s)+H2O(g).CO(g)+H2(g)

⑤恒溫恒容時，氣體的密度不再改變

⑥恒溫恒容時，氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變

IV.NH2COONH4(S)CO2(g)+2NH3(g)

⑦恒溫恒容時，氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變

⑧恒溫恒壓時，CO2的體積分?jǐn)?shù)不再改變

V.H2(g)+I2(g)2Hl(g)

@C(HI):C(H2):C(I2)=2:1:1

⑩恒容絕熱時，壓強(qiáng)不再改變

?恒容絕熱時，平衡常數(shù)不再改變

A.6B.7C.8D.9

考點二化學(xué)反應(yīng)條件的控制與優(yōu)化

【例2-1](2022?上海)合成氨工業(yè)中，原料氣(N2、H2及少量CO、NH3的混合氣)在進(jìn)入合成塔前常用醋酸

二氨合銅(I)溶液來吸收原料氣中的CO,其反應(yīng)是[CU(NH3)2]AC+CO+NH3[CU(NH3)2]AC-COAH<0?

(1)必須除去原料氣中CO的原因為0

(2)醋酸二氨合銅(I)溶液吸收CO的生產(chǎn)適宜條件應(yīng)是0

(3)吸收CO后的醋酸二氨合銅溶液經(jīng)過適當(dāng)處理又可再生，恢復(fù)其吸收CO的能力以供循環(huán)使用。醋酸二

氨合銅溶液再生的生產(chǎn)適宜條件應(yīng)是。

【例2-2】(2022?云南)通過控制其他實驗條件不變，來研究原料粒度、提取時間和提取溫度對青蒿素提取

率的影響，其結(jié)果如下圖所示，采用的最佳原料粒度、提取時間和提取溫度分別為o

5

提取率/%

提取溫度/OC

【一隅三反】

1.(2022浙江)圖為工業(yè)合成氨以及氨催化氧化制硝酸的流程示意圖。下列說法不正確的是

硝酸

A.物質(zhì)B是未反應(yīng)完全的氮氣和氫氣，通過循環(huán)投料，可以提高原料利用率

B.物質(zhì)A是空氣，其中的。2在吸收塔中氧化NO,使之能被水充分吸收生成硝酸

C.為提高原料價格更高的H2的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)向合成塔通入過量的空氣以提高N2濃度

D.尾氣中的氮氧化物可使用堿性的Na2cCh溶液吸收，或使用NH3將氮氧化物還原為N2

2.(2022?北京)合成氨中的原料氣進(jìn)入合成塔前需經(jīng)過銅氨液處理，目的是除去其中的CO,發(fā)生的反應(yīng)為:

++銅氨液吸收CO適宜的生產(chǎn)條件是

[CU(NH3)2]+CO+NH3R-[CU(NH3)3CO],AH<0O

A.低溫和高壓B.高溫和低壓

C.加快原料氣的通入速率D.吸收效果與銅氨溶液的濃度無關(guān)

6

3.(2022江西)在合成氨工業(yè)中，原料氣(N2、叢及少量NH3、CO的混合氣)需經(jīng)過銅氨溶液除去其中的

+

CO,其反應(yīng)為：[Cu(NH3)2]++CO+NH3蓬?[CU(NH3)3CO]AH<0,則銅氨溶液吸收co適宜的生產(chǎn)條件

是

A.低溫和高壓B.低溫和低壓C.高溫和高壓D.高溫和低壓

考點三化學(xué)反應(yīng)速率圖像問題

【例3】(2022遼寧)一定溫度下，在2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：A(s)+2B(g).-2C(g)AH<0,反應(yīng)過程

中B、C的物質(zhì)的量隨時間變化的關(guān)系如圖甲所示；反應(yīng)達(dá)到平衡后，在timin、12min、13min、14min分

別只改變一種反應(yīng)條件，逆反應(yīng)速率隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示。下列有關(guān)說法正確的是

T乙

A.0?2min內(nèi)，ij(B)=0.1mol/(L-min)

B.timin時，改變的條件可能是升高溫度

C.t3min時，改變的條件可能是增大壓強(qiáng)，此時c(B)不變

D.Umin時，可能是使用了催化劑，此時c(B)不變

【一隅三反】

1.(2022四川)某密閉容器中充入等物質(zhì)的量的氣體A和B,一定溫度下發(fā)生反應(yīng)：A(g)+xB(g)12c(g),

達(dá)到平衡后，只改變反應(yīng)的一個條件，測得容器中物質(zhì)的濃度、反應(yīng)速率隨時間變化如下圖所示。下列說

7

A.8min時表示正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率

B.前20minA的反應(yīng)速率為1.00mol/（L-min）

C.反應(yīng)方程式中的x=l,30min時表示增大壓強(qiáng)

D.40min時改變的條件是升高溫度，且正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

2.（2022.重慶）向一容積不變的密閉容器中充入一定量A和B,發(fā)生如下反應(yīng)：xA（g）+2B（s）.yC（g）AH<0，

在一定條件下，容器中A、C的物質(zhì)的量濃度隨時間變化的曲線如圖所示。下列說法不正確的是（）

|c/fmolLa,)

0.50-

0.45

04()

0.25

0.20

A.0?10min內(nèi)v(A)=0.02mol/(L-min)

B.x:y=l:2

C.0?10min隨反應(yīng)進(jìn)行，容器內(nèi)壓強(qiáng)變小

D.第10min和第16min改變的條件都可能是升溫

3.（2022江蘇）已知反應(yīng)：A（s）+3B（g）2C（g）\H<3在體積為10L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)的過程如圖

所示。下列說法正確的是（）

A.X曲線表示B的物質(zhì)的量隨時間變化的關(guān)系

B.第timin時說明反應(yīng)達(dá)到了平衡

8

C.前4min,用C表示反應(yīng)速率為v(C)=0.1mollAmin-i

D.第10min時，可能采取了降溫

4.(2021春?云南玉溪?高二校考階段練習(xí))用來表示可逆反應(yīng)2A(g)+B(g)U2c(g)AH<0的正確圖象為

100℃

10℃

考點四化學(xué)反應(yīng)速率綜合運用

【例4-1](2022春?云南楚雄?高一?？茧A段練習(xí))化學(xué)反應(yīng)原理是研究、解決化學(xué)問題的重要方法。完成下

列填空：

⑴反應(yīng)2so2+02-2SO3的能量變化如圖所示，則生成2molSO3(填“放出”或“吸收”)的能量為

(填標(biāo)號)

「

A.gB.E2C.E2+E[D.EE1

(2)斷開氣態(tài)物質(zhì)中Imol某種共價鍵生成氣態(tài)原子需要吸收的能量稱為鍵能kJ?mor\如表所示是一些共價

鍵的鍵能。

共價鍵H-HN三NN-H

鍵能(kJ?moL)436M391

已知反應(yīng)得到Imol氣態(tài)NH3放出的熱量為46kJ,則上表中M的值為

(3)在2L容器中投入2moiSO?和bmolO,,發(fā)生反應(yīng)2SO2+O2=2SO3,下圖是部分反應(yīng)物與生成物隨時間的

變化曲線。

9

w/mol

1025//min

①0?lOmin內(nèi)，v(O2)=

②反應(yīng)達(dá)到最大限度的時間是min,在該條件下，SO?的最大轉(zhuǎn)化率為

③下列條件能夠加快反應(yīng)速率的是(填標(biāo)號)。

A.升高溫度

B.保持體積不變，再充入一定量的氧氣

C.保持壓強(qiáng)不變，充入He使容積增大

D.保持體積不變，充入He使壓強(qiáng)增大

④下列情況能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡的是O

A.v(SO3)=v(SO2)

B.混合氣體的密度保持不變

C.體系內(nèi)氣體的顏色不再發(fā)生改變

D.混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變

E.SO?、。2、SO3的物質(zhì)的量之比等于2：1：2

(4)一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2電池裝置如圖所示，電池的總反應(yīng)為3co2+4Na=2Na2co3+C。

?----@---1I

I卜二卜

①電極a為______極(填“正”或"負(fù)")。

②電極b發(fā)生的電極反應(yīng)為0

【一隅三反】

1.(2022四川)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)反應(yīng)限度的知識回答下列問題：

I.某溫度時，在2L容器中發(fā)生A、B兩種物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，A、B物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所

示：

10

（1）該反應(yīng)的化學(xué)方程式為=

（2）反應(yīng)開始至4min時，A的平均反應(yīng)速率為。

（3）4min時，反應(yīng)是否達(dá)平衡狀態(tài)？（填“是”或“否"），8min時，v正_______（填'或逆。

II.氫氣是合成氨的重要原料，合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2（g）+3H2（g）U2NH3（g）,該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，

且每生成2moiNH3,放出92.4kJ的熱量。當(dāng)合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變N2、H2

和N%的量），反應(yīng)速率與時間的關(guān)系如圖所示。圖中表示反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)的時間段由時刻后）為（4）

（5）在一定溫度下，向一個容積為1L的容器中通入2moi氮氣和8moi氫氣及固體催化劑，使之反應(yīng)。已知

平衡時容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為起始時的80%o

①N2的轉(zhuǎn)化率為?

②反應(yīng)達(dá)到平衡時，放出的熱量_______（填字母，下同）。

A.小于92.4kJ

B.等于92.4kJ

C.大于92.4kJ

D.可能大于、小于或等于92.4kJ

（6）若該反應(yīng)在絕熱條件下進(jìn)行，下列能證明反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡的為。

A.壓強(qiáng)不變

B.體系的溫度不變

C.N2、比、NH3的分子數(shù)之比為1:3:2

11

D.混合氣體的質(zhì)量不變

2.（2022春.遼寧朝陽?高一校聯(lián)考階段練習(xí)）以CO?生產(chǎn)甲醇（CH3OH）是實現(xiàn)“碳中和”的重要途徑。其原

理是CO2（g）+3Hjg）CH3OH（g）+H2O（g）o

⑴該反應(yīng)的能量變化如圖1所示，該反應(yīng)為（填“放熱”或“吸熱”）反應(yīng)。

（2）恒容容器中，對于上述反應(yīng)，下列措施能加快反應(yīng)速率的是（填字母）。

A.升高溫度B.充入He

C.加入合適的催化劑D.降低壓強(qiáng)

（3）在體積為2L的密閉容器中，充入ImolCO?和3molH2,測得CO?,CH30H的物質(zhì)的量隨時間變化如圖

2。從反應(yīng)開始到3min末，用濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v（Hj=；反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),

此時H2的轉(zhuǎn)化率為

（4）用CH30H和0?組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)如圖3。

12

催化劑負(fù)載-1催化劑

ee

電極C\士”電極d

TUb

aH

L

質(zhì)子交換膜

圖3

①則電極c是..(填“正極”或"負(fù)極”)，電極d的電極反應(yīng)式為.

②若線路中轉(zhuǎn)移Imol電子，則該燃料電池理論上消耗的在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為L?

3.(2022春?廣西玉