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高三一轮复习高考疑难问题《化学平衡专题》精讲
2027届高三一轮复习：化学平衡专题
知识点回顾：
化学平衡状态及其判断
一、可逆反应与化学平衡的建立
1. 可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行、又能向逆反应方向进行的反应。判断要点是"两同"——同一条件、同时进行。
2. 常见可逆反应：N2+3H2⇌2NH3、2SO2+O2⇌2SO3、H2+I2⇌2HI、NH3·H2O⇌NH4+＋OH-等。绝大多数反应都有一定可逆性，只有"明显"可逆的反应才按可逆反应处理。
3. 平衡的建立：一定条件下的可逆反应，随着反应进行，v正逐渐减小、v逆逐渐增大，当v正＝v逆时，各组分浓度不再改变，即建立化学平衡状态。平衡既可从正反应方向建立，也可从逆反应方向建立；催化剂只能改变建立平衡所需的时间。
二、化学平衡状态的特征
1. 逆：研究对象必须是可逆反应。
2. 等：v正＝v逆＞0，即同一物质的消耗速率与生成速率相等（本质特征）。
3. 动：动态平衡，正、逆反应仍在不断进行，速率不为零。
4. 定：各组分浓度、百分含量保持一定（宏观标志）；但浓度不一定相等，也不一定等于化学计量数之比。
5. 变：外界条件改变时，原平衡被破坏，平衡发生移动，直至建立新的平衡。
三、化学平衡状态的判断（高频考点）
1. 根本标志（居其一即可）：①同一物质 v正＝v逆；②各组分的浓度（或百分含量、转化率）不再改变。
2. 等价标志：对不同物质，满足"一正一逆，且速率之比等于化学计量数之比"；或某"变量"不再变化。
3. 常见"变量"（随反应进行而改变，"不再改变"即平衡）：体系颜色、气体总压或总体积（Δn≠0时）、混合气体平均摩尔质量（Δn≠0时）、转化率、产率等。
4. 常见"不变量"（始终不变，不能作平衡标志）：恒温恒容下全气体反应的密度、恒容全气体反应的总压、催化剂的质量等。
【特别提醒】(1)"v(A)消耗＝v(A)生成"是平衡标志；"v(A)消耗＝v(B)消耗"必须经化学计量数换算且方向相反才能作标志。(2)恒温恒容全气体反应：密度始终不变，不能作标志；恒温恒压下体积可变，密度不变可作标志。(3)平均摩尔质量M＝m/n：全气体反应m不变，M不变等价于n不变；有固、液参与时m会变，需具体分析。
化学平衡常数与转化率
一、化学平衡常数K的表达式
1. 对可逆反应 aA(g)＋bB(g)⇌cC(g)＋dD(g)，K＝c^c(C)·c^d(D)／c^a(A)·c^b(B)，式中各浓度为平衡浓度。
2. 书写规则：固体、纯液体的浓度视为常数，不写入K的表达式；稀溶液中的水也不写入。如 C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)，K＝c(CO)·c(H2)／c(H2O)。
3. K的运算规则：逆反应 K′＝1/K；方程式乘n，K′＝K^n；方程式相加，K相乘；方程式相减，K相除。
二、K的意义与影响因素
1. K越大，正反应进行的程度越大，反应物转化率越高。一般K＞10^5视为进行完全，K＜10^-5难以进行。
2. K只与温度有关，与浓度、压强、催化剂无关。升温时，吸热反应K增大，放热反应K减小。
3. 浓度商Q与K比较判断反应方向：Q＜K，反应正向进行；Q＝K，处于平衡状态；Q＞K，反应逆向进行。
三、三段式法求K与转化率（万能模板）
(1)写出反应的化学方程式；(2)列三段式（起始量、转化量、平衡量），注意恒容体系直接用浓度、非恒容体系先用物质的量再换算；(3)代入K表达式求解。转化率α＝转化量/起始量×100%。
四、常见易错点
误区1：把固体、纯液体写进K的表达式。纠正：其浓度视为常数，不写入。
误区2：认为改变浓度、压强、催化剂会改变K。纠正：K只随温度改变。
误区3：计算时混用物质的量与浓度。纠正：非恒容体系必须先换算成浓度或用分压表示。
化学平衡的移动
一、勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个条件（浓度、温度、压强），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。注意：移动只能"减弱"这种改变，不能完全"抵消"该改变。
二、浓度对平衡的影响
增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡正向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡逆向移动。固体、纯液体的用量改变不影响平衡（改变接触面积只影响速率）。
三、压强对平衡的影响
1. Δn(g)≠0的反应：增大压强（缩小容积），平衡向气体分子数减小的方向移动；减小压强，平衡向气体分子数增大的方向移动。
2. Δn(g)=0的反应：改变压强平衡不移动（只改变速率）。
3. 恒温恒容充入惰性气体：各组分浓度不变，平衡不移动；恒温恒压充入惰性气体：相当于减压，平衡向气体分子数增大的方向移动。
四、温度对平衡的影响
升高温度，平衡向吸热方向移动；降低温度，平衡向放热方向移动。温度改变必然使K改变，而浓度、压强只改变Q不改变K——这是判断"平衡是否移动"的根本依据。
五、催化剂对平衡的影响
催化剂同等程度加快正、逆反应速率，平衡不移动，不改变转化率和K，但能缩短达到平衡所需的时间。
六、v-t图像识别要点（重要题型）
1. "先拐先平数值大"：先出现拐点（先达平衡）的曲线对应的温度更高、压强更大或使用了催化剂。
2. 断点（突变）判断：升温、加压、增大浓度时速率发生突变；使用催化剂时正、逆速率同幅度突变；改变固体用量速率不变。
3. 移动方向＝断点后占优速率的方向：v正＞v逆正向移动，v逆＞v正逆向移动。
等效平衡与图像题型总结
一、等效平衡
1. 恒温恒容、Δn(g)≠0：投料按化学计量数比折算后与原投料完全相同，为"全等等效"（浓度、百分含量均相同）。
2. 恒温恒容、Δn(g)=0：折算后与原投料成相同比例即可（等比等效），各组分的浓度成比例、百分含量相同。
3. 恒温恒压：折算后成相同比例即等效（等比等效）。
二、常见图像题型
1. 转化率（产率）-温度曲线：曲线走势判断ΔH符号；实际转化率曲线与平衡曲线的交点为平衡点，交点之前未达平衡（反应仍在正向进行时"相同时间内"比较），交点之后实际值低于平衡值说明反应受速率限制。
2. 产率-温度-压强三维图：采取"定一议二"法，固定一个量讨论另两个量的关系。
3. K（或lgK）-温度图：K随温度升高增大→正反应吸热；减小→放热。
三、终极易错点汇总
易错1：平衡时v正＝v逆，但均大于0，反应并未停止。
易错2：催化剂不能使平衡移动、不能提高平衡转化率，但在未达平衡时能提高"相同时间内"的转化率。
易错3：恒温恒容充入惰性气体，总压增大但各组分分压、浓度不变，平衡不移动。
易错4：升温K不一定增大——吸热反应K增大、放热反应K减小。
易错5：勒夏特列原理是"减弱"改变：如增大压强平衡向气体减少的方向移动，但新平衡的压强仍比原平衡大。
易错6：比较转化率时注意"恒容"与"恒压"条件的差异，恒压下充入惰性气体会引起移动，恒容下不会。
典型例题：
例1．在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应mX (g)nY (g)ΔH=Q kJ／mol。反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示：
下列说法正确的是(C)
A．m＞n
B．Q＜0
C．温度不变，压强增大，Y的质量分数减少
D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动
例2．氨催化氧化时会发生如下反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
现将、充入1L恒容密闭容器中，在合金催化剂作用下反应模拟“氮催化氧化法”生产NO，相同时间内有关含氮生成物(假设只有两种)物质的量随温度变化曲线如图所示。已知：。
下列说法错误的是()
A．由图可知，氨催化氧化生成NO的最佳温度为840℃
B．520℃时，的有效转化率约为33.3%
C．对反应Ⅱ，当时，说明反应达到平衡状态
D．840℃后，NO物质的量下降的原因可能是催化剂活性降低
【答案】C
【详解】A．840℃时一氧化氮的产率最高副产物氮气产率最低，则工业用氨催化氧化制备HNO3，选择的最佳温度是840℃，A正确；
B．由图知520℃时，生成氮气和一氧化氮的物质的量均为0.2mol，则反应Ⅱ消耗的氨气的物质的量为0.4mol，反应Ⅰ消耗的氨气的物质的量为0.2mol，NH3的有效转化率为×100%≈33.3%，B正确；
C．对反应Ⅱ，当3v正(NH3)=2v逆(H2O)时，说明反应达到平衡状态，C错误；
D．840℃后，NO的物质的量下降，可能是催化剂活性降低，反应速率减小，相同时间内产生NO的物质的量下降，D正确；
故答案选C。
例3．以物质的量之比为1：2向恒压密闭容器中充入X、Y，发生反应
A．
B．N点时X、Y的转化率均为50%
C．M、N点反应物分子的有效碰撞几率不同
D．Q、N点状态均为平衡状态
【答案】C
【详解】A．根据图像中Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系可知，随着温度升高，平衡产率逐渐降低，说明升温平衡逆向移动，得到，故A错误；
B．起始加入的X、Y物质的量之比为1：2，不等于计量数之比，所以二者转化率不同，故B错误；
C．M、N点产率相同，但温度不同，所以反应物分子的有效碰撞几率不同，故C正确；
D．观察图像可知，Q点Z的产率小于平衡产率，未达到平衡，故D错误；
故答案选C。
例4．氮氧化物(NOₓ)是常见的大气污染物，Cl₂氧化法是处理氮氧化物的方法之一、其原理为
,在T₁℃、0．1MPa条件下，向一恒压密闭容器中按物质的量之比为2：1通入NO和Cl₂的混合气体，20min达到平衡，体系中气体的物质的量分数与时间变化关系如图所示。已知：气体的分压=气体的总压×气体的物质的量分数
下列说法不正确的是
A．反应在0~20min内ClNO的分压变化速率为0．002MPa·min-1
B．若平衡时ClNO的物质的量分数位于图中a点，则改变的条件可能是温度
且
C．T1℃、0．1MPa下、n(NO)：n(Cl₂)：n(Ne)=2：1：2通入气体，平衡时图中所有点平行下移
D．恒容下、其它条件相同，平衡时NO的物质的量分数可能位于图中b点
【答案】C
【详解】A．，A项正确；
B．若平衡时ClNO的物质的量分数位于图中a点，说明平衡时ClNO的物质的量减少，平衡逆向移动，而该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动且反应速率增大，更早达到平衡，即，B项正确；
C．T1℃、0．1MPa下，n(NO)：n(Cl₂)：n(Ne)=2：1：2通入气体，等温等压条件下n(NO)：n(Cl₂)始终为2:1，但充入稀有气体相当于总压减小，平衡逆向移动，ClNO占比减小程度比NO、Cl2减小程度更大且反应速率降低，到达平衡时间变长，故平衡时图中点不是平行下移，C项错误；
D．该反应为体积缩小的反应，恒容时，压强降低，平衡逆向移动，NO的含量增加，故平衡时NO的物质的量分数可能位于图中b点，D项正确；
答案选C。
例5．某研究小组以，Ag-ZSM为催化剂，在容积为1L的容器中，相同时间下测得0.1molNO转化为的转化率随温度变化如图所示［无CO时反应为；有CO时反应为］。下列说法错误的是
A．Y点再通入CO、各0.01mol，此时
B．X点可以通过更换高效催化剂提高NO转化率
C．达平衡后，其他条件不变，使，CO转化率上升
D．反应的
【答案】A
【详解】A．由图中曲线Ⅱ可知，Y点为平衡点，NO的转化率为80%，根据已知条件列出“三段式”：
平衡常数，再通入CO、各0.01mol，，平衡正向移动，此时，故A错误；
B．X点未达到平衡，更换高效催化剂，能使反应速率加快，相同时间下测得NO的转化率增大，故B正确；
C．达平衡后，其他条件不变，使，相当于增大NO的浓度，平衡正向移动，CO的转化率上升，故C正确；
D．由图中曲线Ⅱ可知，随着温度的升高，反应速率增大，相同时间内NO的转化率增大，当NO的转化率最大时，说明反应达到平衡，继续升高温度，NO的转化率减小，说明平衡逆向移动，该反应为放热反应，反应的，故D正确；
故选A。
