2022年 江苏高考 命题区间八 角度二 化学平衡与平衡移动

角度二　化学平衡与平衡移动
1．化学平衡的判断
(1)等——“逆向相等”
①同一物质：v正＝v逆。
②不同物质：＝。
(2)定——“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的(即变量)，当其“不变”时，反应达到平衡状态，即“变量”不变→平衡状态；反应前后始终不变的量不能作为判据。
2．化学平衡常数
(1)对于可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)在一定温度下达到化学平衡时，
K＝。另可用压强平衡常数表示：
Kp＝[p(C)为平衡时气体C的分压]。
气体的分压＝气体总压×体积分数＝气体总压×气体的物质的量分数。
(2)平衡常数与温度的关系
对于放热反应，温度越高，平衡常数越小；对于吸热反应，温度越高，平衡常数越大。
(3)平衡常数与速率常数的关系应用举例
例1　温度为T1，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206.3 kJ·mol－1，该反应中，正反应速率为v正＝k正c(CH4)·c(H2O)，逆反应速率为v逆＝k逆c(CO)·c3(H2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。
已知T1时，k正＝k逆，则该温度下，平衡常数K1＝____；当温度改变为T2时，若k正＝1.5k逆，则T2________T1(填“＞”“＝”或“＜”)。
答案　1　＞
解析　解题步骤及过程：步骤1：带入特殊值
平衡时v正＝v逆，即k正c(CH4)·c(H2O)＝k逆c(CO)·c3(H2)
步骤2：适当变式求平衡常数
K1＝＝；k正＝k逆，K1＝1
步骤3：求其他
K2＝＝；k正＝1.5k逆，K2＝1.5
1.5＞1，平衡正向移动，升高温度平衡向吸热方向移动，则T2＞T1。
3．化学平衡移动方向的判断
(1)根据浓度商(Q)规则判断：若某温度下Q＜K，则反应向正反应方向进行；Q＞K，反应向逆反应方向进行。
(2)根据化学平衡移动原理判断
在一定条件下，aA(g)＋bB(g)mC(g)　ΔH<0达到平衡后，若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：
改变的条件(其他条件不变) 化学平衡的移动
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(对于有气体存在的反应) a＋b≠m 增大压强 向气体总体积减小的方向移动
减小压强 向气体总体积增大的方向移动
a＋b＝m 改变压强 平衡不移动
温度 升高温度 向吸热方向移动
降低温度 向放热方向移动
催化剂 使用催化剂 平衡不移动
4.化学平衡移动与转化率的关系
(1)熟记几种化学方程式模型平衡移动与转化率的关系
一定温度下，A、B、C均为气体。下列几种化学反应方程式建立的平衡体系，恒温恒容时，只改变A的浓度，平衡移动方向与转化率的关系。
可逆反应 改变条件 平衡移动方向 反应物转化率 备注
A＋B??C 增大A的浓度 正向 α(B)增大 α(A)减小
A??B＋C 增大A的浓度 正向 α(A)减小 实际是考虑压强影响
2A??B＋C 增大A的浓度 正向 α(A)不变
3A??B＋C 增大A的浓度 正向 α(A)增大
(2)“定一议二”法分析平衡移动结果举例
例2　一定温度下，在三个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中发生反应：2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)。
容器编号 温度/℃ 起始物质的量/mol 平衡物质的量/mol
CH3OH(g) CH3OCH3(g) H2O(g)
Ⅰ 387 0.20 0.080 0.080
Ⅱ 387 0.40
Ⅲ 207 0.20 0.090 0.090
则该反应的ΔH________0；平衡时CH3OH的体积分数：容器Ⅰ________容器Ⅱ(填“＞”“＜”或“＝”)。
[解题步骤]
(1)看变化，定一议二
(2)用平衡原理作判断
降温平衡向放热反应方向移动，则正反应是放热反应，ΔH＜0；恒温恒容下，Ⅱ中甲醇的物质的量加倍，等同于加压，反应前后气体的化学计量数不变，平衡不移动，则容器Ⅰ、Ⅱ中CH3OH的体积分数相等。
(3)“虚拟状态”法分析平衡移动结果举例
例3　(2018·江苏，15改编)一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：
容器1 容器2 容器3
反应温度T/K 700 700 800
反应物投入量 2 mol SO2、1 mol O2 4 mol SO3 2 mol SO2、1 mol O2
平衡v正(SO2)/ (mol·L－1·s－1) v1 v2 v3
平衡c(SO3)/ (mol·L－1) c1 c2 c3
平衡体系总压强p/Pa p1 p2 p3
物质的平衡转化率α α1(SO2) α2(SO3) α3(SO2)
平衡常数K K1 K2 K3
下列说法正确的是(　　)
A．v1＜v2，c2＜2c1
B．K1＞K3，p2>2p3
C．v1＜v3，α1(SO2)<α3(SO2)
D．c2＞2c3，α2(SO3)＋α3(SO2)＜1
答案　D
解析　由题中表格信息可知，容器2建立的平衡相当于容器1建立平衡后再将容器的容积缩小为原来的(相当于压强增大为原来的2倍)后平衡移动的结果。由于加压，化学反应速率加快，则v1＜v2；题给平衡右移，则α1(SO2)＜α2(SO2)，根据勒夏特列原理可得c2＞2c1，p1＜p2＜2p1。容器3中建立的平衡相当于容器1建立的平衡升温后平衡移动的结果。升高温度，化学反应速率加快，则v1＜v3；题给平衡左移，则α1(SO2)＞α3(SO2)，c1＞c3。由于温度升高，气体物质的量增加，故p3＞p1。对于特定反应，平衡常数仅与温度有关，温度升高，题给平衡左移，平衡常数减小，则K1＝K2＞K3。由以上分析可得结论v1＜v3，α1(SO2)＞α3(SO2)，C错；因为c2＞2c1，c1＞c3，则c2＞2c3，若容器2的容积是容器1的2倍，则两者建立的平衡完全相同，根据平衡特点，此时应存在：α1(SO2)＋α2(SO3)＝1，由于容器2的平衡相当于容器1的平衡加压，故α2(SO3)将减小，则α1(SO2)＋α2(SO3)＜1，结合α1(SO2)＞α3(SO2)，则α2(SO3)＋α3(SO2)＜1，D对；由以上分析可知c2＞2c1，A错；由以上分析可知p1＜p2＜2p1，p1＜p3，则p2＜2p3，B错。
1．电镀废液中Cr2O可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4)：Cr2O(aq)＋2Pb2＋(aq)＋H2O(l)2PbCrO4 (s)＋2H＋(aq)　ΔH＜0，达到平衡。下列说法正确的是(　　)
A．升高温度，反应速率加快，平衡正向移动
B．增大溶液的pH，Cr2O的转化率减小
C．加入 Pb(NO3)2 固体，平衡逆向移动
D．该反应的平衡常数K＝
答案　D
解析　该反应为放热反应，升高温度，反应速率加快，平衡逆向移动，A说法错误；增大溶液的pH，c(H＋)减小，平衡正向移动，Cr2O的转化率增大，B说法错误；加入Pb(NO3)2固体，溶液中c(Pb2＋)增大，平衡正向移动，C说法错误。
2．(2021·浙江省“七彩阳光”新高考研究联盟高三联考)在某容器中加入1 mol PCl5，发生反应PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)，达到平衡后，保持温度不变，作如下几种改变：①体积增大一倍；②增大体积至总压强减为原来一半；③恒容下增加2 mol PCl5；④恒压下增加1 mol PCl5。以下判断正确的是(　　)
A．达到新平衡后，①②③④中PCl5转化率都增大，且增大倍数一样
B．达到新平衡后，④中化学反应速率比原平衡大
C．达到新平衡后，①中PCl5转化率小于②中PCl5转化率
D．③中平衡右移，PCl5转化率增大
答案　C
解析　根据平衡：PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)，①②体积增大，平衡向右移动，PCl5转化率增大，③增加PCl5浓度，平衡向右移动，但PCl5转化率降低，④恒压增加1 mol PCl5，平衡正向移动，但最终PCl5转化率不变，A错误；恒温、恒压增加PCl5，最终平衡与原平衡等效，反应速率与原平衡相同，B错误；①体积增大一倍，平衡会正向移动，压强略大于原来的一半，②增大体积至总压强减为原来一半，相当于在①的基础上再增大体积，因此②平衡比①平衡正向移动的趋势大，②中PCl5的转化率略大于①，C正确。
3．在100 ℃时，容积为5 L的真空密闭容器中加入一定量的N2O4，容器内N2O4和NO2的物质的量变化如下表所示：
时间/s 0 2 10 30 60 90
n(N2O4)/mol 0.3 0.25 0.15 0.125 b 0.12
n(NO2)/mol 0 0.1 a 0.35 0.36 0.36
下列说法正确的是(　　)
A．10 s时，以NO2浓度变化表示的该反应速率为0.006 mol·L－1·s－1
B．该温度下反应2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数K＝0.216
C．35 s时，容器内压强为反应前的1.6倍
D．其他条件不变，90 s后向容器中再加入0.3 mol NO2建立新平衡时，与原平衡时比较，气体平均相对分子质量增大
答案　D
解析　10 s内，以NO2浓度变化表示的该反应的平均反应速率为0.006 mol·L－1·s－1,10 s时为瞬时速率，小于0.006 mol·L－1·s－1，故A错误；根据分析，60 s时反应达到平衡，平衡时，N2O4为0.12 mol，浓度为0.024 mol·L－1，NO2为0.36 mol，浓度为0.072 mol·L－1，该温度下反应2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数K＝≈4.63，故B错误；35 s时，若反应体系达到平衡状态，根据恒温恒密时，气体的物质的量之比等于压强之比，则＝＝1.6，但根据题中表格数据，35 s时，反应不一定平衡，压强不一定是反应前的1.6倍，故C错误。
4．(2021·江苏省上冈高级中学高三模拟)温度为T1时，在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)(正反应放热)。实验测得：v正＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k正c2(NO)·
c(O2)，v逆＝v(NO2)消耗＝k逆c2(NO2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。不同时刻测得容器中n(NO)、n(O2)如下：
时间/s 0 1 2 3 4 5
n(NO)/mol 0.20 0.10 0.08 0.07 0.06 0.06
n(O2)/mol 0.10 0.05 0.04 0.035 0.03 0.03
以下说法正确的是(　　)
A．0～2 s内，该反应的平均速率v(NO)＝0.03 mol·L－1·s－1
B．其他条件不变，往原容器中再通入0.20 mol NO和0.10 mol O2，则达平衡时NO2体积分数减小
C．其他条件不变时，移走部分NO2，则平衡正向移动，平衡常数增大
D．当温度改变为T2时，若k正＝k逆，则T2答案　A
解析　根据表格数据可知：在0～2 s内，NO的物质的量由0.20 mol变为0.08 mol，Δn(NO)＝0.20 mol－0.08 mol＝0.12 mol，则该反应的平均速率v(NO)＝＝0.03 mol·L－1·s－1，A正确；其他条件不变，往原容器中再通入0.20 mol NO和0.10 mol O2，相当于增大体系的压强，由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，化学平衡正向移动，所以达平衡时NO2体积分数增大，B错误；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变，故其他条件不变时，移走部分NO2，化学平衡正向移动，但平衡常数不变，C错误；
k正、k逆为速率常数，只受温度影响，在温度为T1时，根据表格数据，可知平衡时各种物质的浓度：c(NO)＝0.03 mol·L－1、c(O2)＝0.015 mol·L－1、c(NO2)＝0.07 mol·L－1，化学平衡常数K＝＝＝＝，若k正＝k逆，则K减小，化学平衡逆向移动，由于该反应的正反应为放热反应，则改变的条件是升高温度，所以：T2>T1，D错误。