文档文本内容
第 19 讲 化学平衡
【化学学科素养】
变化观念与平衡思想：知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律；认识化学变化有一定限度，
是可以调控的。能多角度、动态地分析化学反应，运用化学反应原理解决实际问题。
证据推理与模型认知：建立观点、结论和证据之间的逻辑关系；知道可以通过分析、推理等方法认识
化学平衡的特征及其影响因素，建立模型。能运用模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。
【必备知识解读】
一、化学平衡状态
1．化学平衡研究的对象——可逆反应
2．化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和
生成物的浓度不再改变，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。
(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：
以上过程可用如图表示：
(3)平衡特点二、化学平衡移动
1．化学平衡移动的过程
原化学平衡状态
由上图可推知：
(1)化学反应条件改变，使正、逆反应速率不再相等，化学平衡才会发生移动。
(2)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变。
2．影响化学平衡的因素
(1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响
改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向
浓度 增大反应物浓度或减小 向正反应方向移动，如图甲生成物浓度
减小反应物浓度或增大
向逆反应方向移动，如图乙
生成物浓度
增大压强 向气体分子总数减小的方向移动，如图丙
反应前后气
压强(对有
体体积改变
减小压强 向气体分子总数增大的方向移动，如图丁
气体参加
的反应) 反应前后气
改变压强 平衡不移动，如图戊
体体积不变
温度 升高温度 向吸热反应方向移动，如图己
降低温度 向放热反应方向移动，如图庚
催化剂 同等程度改变v 、v ，平衡不移动，如图辛
正 逆
【特别提醒】
压强对化学平衡的影响主要看改变压强能否引起反应物和生成物的浓度变化，只有引起物质的浓度变
化才会造成平衡移动，否则压强对平衡无影响。
(2)浓度的“决定性”作用
①恒温、恒容条件
原平衡体系――→体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。
②恒温、恒压条件
原平衡体系――→容器容积增大，各反应气体的
3．化学平衡移动与化学反应速率的关系
v >v 平衡向正反应方向移动
正 逆
v ＝v 反应达到平衡状态，不发生平衡移动
正 逆
v ＜v 平衡向逆反应方向移动
正 逆
4．勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强、以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能
够减弱这种改变的方向移动。
【特别提醒】
①由“化学平衡”可知：勒夏特列原理的适用对象是可逆过程。
②由“减弱”可知：只能减弱改变，而不能消除改变。
三、化学图像
1．含量—时间—温度(压强)图像常见图像形式有如下几种。其中C%指生成物的百分含量，B%指反应物的百分含量。
①
②
③
④
⑤
表示不同条件下，反应达到平衡的时间快慢、反应速率的快慢以及平衡混合物中某物质的百分含量的
关系。解题方法是“先拐先平，数值大”。即曲线先出现拐点的首先达到平衡，反应速率快，以此判断温
度或压强的高低。再依据外界条件对平衡的影响分析判断反应的热效应及反应前后气体体积的变化。
2．转化率(或质量分数)与压强—温度图像
(1)恒压线图像表示两个外界条件同时变化时，反应物A的转化率变化情况，解决这类图像一般采用“定一议二”的
方法，即把自变量(温度、压强)之一设为恒量，讨论另外两个变量的关系。如：图1中，当压强相等(任意
一条等压线)时，升高温度，A的转化率增大，说明升高温度平衡正向移动，即正反应为吸热反应。当温度
相等时，在图1中作直线，与三条等压线交于三点，这三点自下而上为增大压强，A的转化率增大，说明
增大压强平衡正向移动，即正反应为气体体积减小的反应。
(2)恒温线图像
图3中，当温度相等(任意一条等温线)时，增大压强，A的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，
即正反应是气体体积减小的反应。当压强相等时，在图3中作直线，与两条等温线交于两点，这两点自下
而上为降低温度，A的转化率增大，说明降低温度平衡正向移动，即正反应为放热反应。
3．化学平衡中的特殊图像
(1)对于化学反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应开始，v(正) >v(逆)；M点
为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平
衡左移，故ΔH<0。
(2)对于化学反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。L线的上方(E点)，
A的百分含量大于此压强时平衡体系中A的百分含量，所以E点满足v(正)>v(逆)；同理L线的下方(F点)满
足v(正)<v(逆)。【方法技巧】解答化学平衡图像题四步骤
【关键能力拓展】
一、化学平衡状态的判断
化学反应 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 是否平衡
①各物质的物质的量或物质的量分数一定 平衡
混合物 ②各物质的质量或质量分数一定 平衡
体系中各成
分的含量 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡
④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡
①单位时间内消耗了m mol A，同时也生成了m mol
平衡
A
正、逆反
②单位时间内消耗了n mol B，同时也消耗了p mol C 平衡
应速率之
间的关系 ③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q 不一定平衡
④单位时间内生成了n mol B，同时也消耗了q mol D 不一定平衡
①其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q 平衡
压强
②其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q 不一定平衡
①平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q 平衡
混合气
体的平均相
对分子质量 ②平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q 不一定平衡
温度 任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡
①只有气体参加的反应，密度保持不变(恒容密闭容器中) 不一定平衡
气体密度(ρ)
②m＋n≠p＋q时，密度保持不变(恒压容器中) 平衡③m＋n＝p＋q时，密度保持不变(恒压容器中) 不一定平衡
颜色 反应体系内有色物质的颜色稳定不变(其他条件不变) 平衡
二、等效平衡的含义
在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，
还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体
积分数等)均相同。
三、等效平衡的判断方法
1．恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：极值等量即等效。
例如：2SO (g)＋O(g) 2SO (g)
2 2 3
① 2 mol 1 mol 0
② 0 0 2 mol
③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol
④ a mol b mol c mol
上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物，则SO 均为2 mol，O 均为1
2 2
mol，三者建立的平衡状态完全相同。
④中a、b、c三者的关系满足c＋a＝2，＋b＝1时，即与上述平衡等效。
2．恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：极值等比即等效。
例如：2SO (g)＋O(g) 2SO (g)
2 2 3
① 2 mol 1 mol 0
② 1 mol 0.5 mol 2 mol
③ a mol b mol c mol
按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物，则①②中＝，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系满足＝或＝，c≥0时，即与①②平衡等效。
3．恒温条件下反应前后体积不变的反应
判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学
平衡无影响。
例如：H(g)＋I(g) 2HI(g)
2 2
① 1 mol 1 mol 0
② 2 mol 2 mol 1 mol③ a mol b mol c mol
①②两种情况下，＝1，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系满足＝1或＝1，c≥0时，即与①②平衡等效。
四、虚拟“中间态”法构建等效平衡
1．构建恒温恒容平衡思维模式
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。
2．构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)
新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。
【核心题型例解】
高频考点一 化学平衡状态的判断
【例1】下列关于化学平衡状态的叙述正确的是
A．达到平衡状态时，正、逆反应速率为零
B．可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态
C．达到平衡状态时，反应物完全转化成生成物
D．达到平衡状态时，改变外界条件均不能改变化学反应的限度
【答案】B【解析】A．达到平衡状态时，正、逆反应速率相等但不为零，A项错误；B．可逆反应在
一定条件下能达到动态平衡，即化学平衡状态，B项正确；C．达到平衡状态时，反应物不能完全转化成
生成物，C项错误；D．达到平衡状态时，改变外界条件可以改变化学反应的限度，D项错误；答案选B。
【变式探究】化学反应达到化学平衡的标志是
A．逆反应停止进行 B．反应物与生成物的浓度相等
B．转化率达到100% D．正反应速率和逆反应速率相等
【答案】D【解析】A．对可逆反应来说，当反应达到平衡时，v(正)=v(逆)≠0，故A不选；B．对可逆
反应来说，当反应达到平衡时，反应物和生成物的质量(或浓度)保持不变但不一定相等，故B不选；C．对
可逆反应来说，反应物不可能完全转化为生成物，转化率小于100%，故C不选；D．对可逆反应来说，当
反应达到平衡时，v(正)=v(逆)，故D选；故选D。
【变式探究】一定温度下，在恒容密闭容器中充入 和 ，同时发生两个反应：(g，甲基环氧乙烷)、
(g，丙醛)
下列不能表明反应已达到平衡状态的是
A．混合气体的密度不随时间变化
B．混合气体的总压强不随时间变化
C．混合气体的平均摩尔质量不随时间变化
D．消耗丙烯的速率等于生成 速率的2倍
【变式探究】将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略
不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡： 。能判断该反应已经达到
化学平衡的是
①v(NH
3
)
正
=2v(CO
2
)
逆
②密闭容器中总压强不变
③密闭容器中混合气体的密度不变 ④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变
⑤密闭容器混合气体的总物质的量不变 ⑥密闭容器中CO 的体积分数不变
2
⑦混合气体总质量不变
A．①②③⑤⑦ B．①②④⑤⑥ C．①③④⑤⑥ D．②④⑤⑥⑦
高频考点二 考查化学平衡的计算
【例2】（2022·浙江卷）恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：
，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化，如下表所示，
下列说法不正确的是
A.实验①， ，B.实验②， 时处于平衡状态，
C.相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大
D.相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大
【变式探究】（2022·辽宁卷）某温度下，在 恒容密闭容器中 发生反应
，有关数据如下：
时间段/ 产物Z的平均生成速率/
0～2 0.20
0～4 0.15
0～6 0.10
下列说法错误的是
A. 时，Z的浓度大于
B. 时，加入 ，此时
C. 时，Y的体积分数约为33.3%
D. 时，X的物质的量为
【变式探究】一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g ) 2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c 、
1
c 、c(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断
2 3
正确的是( )
A．c∶c＝3∶1
1 2
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X、Y的转化率不相等
D．c 的取值范围为0＜c＜0.14 mol·L－1
1 1
【变式探究】T℃时，向容积为2 L的恒容密闭容器中充入 A气体和 B气体，发生如下反应： ，反应进行到10 s末，达到平衡，测得 的体积分数为20%，下列说
法中正确的是
A．反应开始10 s内，
B．反应达到平衡状态时，
C．容器中气体密度不变时，反应达到平衡状态
D．达到平衡状态后，向容器中充入无关气体 ，正逆反应速率不变
高频考点三 外界条件对化学平衡的影响
【例3】（2022·海南卷）某温度下，反应 在密闭容器中达
到平衡，下列说法正确的是
A. 增大压强， ，平衡常数增大
B. 加入催化剂，平衡时 的浓度增大
的
C. 恒容下，充入一定量 ，平衡向正反应方向移动
D. 恒容下，充入一定量的 ， 的平衡转化率增大
【变式探究】 (2022·北京卷)某 的多孔材料刚好可将 “固定”，实现了 与 分离
并制备 ，如图所示：
己知：
下列说法不正确的是A. 气体温度升高后，不利于 的固定
B. 被固定后，平衡正移，有利于 的去除
C. 制备 的原理为：
D. 每制备 ，转移电子数约为
【变式探究】（2022·浙江卷）关于反应 ，达
到平衡后，下列说法不正确的是
A.升高温度，氯水中的 减小
B.氯水中加入少量醋酸钠固体，上述平衡正向移动， 增大
C.取氯水稀释， 增大
D.取两份氯水，分别滴加 溶液和淀粉KI溶液，若前者有白色沉淀，后者溶液变蓝色，可以证
在
明上述反应存 限度
【方法技巧】化学平衡移动题的解题流程
【变式探究】温度为T℃时，向某密闭容器中分别加入足量活性炭和1 mol ，发生反应：
，并达到平衡。下列说法正确的是
A．使用催化剂，可以改变该反应的 和活化能
B．粉碎活性炭固体，正反应速率增大，平衡正向移动C．降低压强，平衡正向移动，平衡常数K增大
D．恒压下，充入稀有气体，利于提高 的转化率
高频考点四 化学平衡移动原理在化工生产中的应用
【例4】硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目
前硫酸的重要生产方法是“接触法”，有关接触氧化反应2SO +O 2SO 的说法不正确的是
2 2 3
A．该反应为可逆反应，故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫
B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为0
C．一定条件下，向某密闭容器中加入2molSO 和1molO ，则从反应开始到达平衡的过程中，正反应
2 2
速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等
D．在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
【变式探究】有催化剂的合成塔中发生的反应为
， 。298K下合成氨反应的平衡常数K=4.1×106，下列说法错误的是
A．合成氨反应在298K时进行得比较完全
B．合成氨反应在298K时反应速率较快
C．仅从K的值无法得知该反应的平衡转化率
D．改变温度，K的值也会变化
【方法技巧】化工生产适宜条件选择的一般原则
条件 原则
从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢
既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要
从化学平衡移动分析
注意二者影响的矛盾性
增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从
从原料的利用率分析
而降低生产成本
从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等
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
【变式探究】一定温度下，在某密闭容器中的 和 发生下列反应，并达到平衡状态：
。下列说法正确的是A．升高温度，
B．加入 ，平衡正向移动，平衡常数增大
C．使用合适的催化剂，可提高 的平衡转化率
D．压缩容器的容积，平衡时 的物质的量增大
高频考点五 化学平衡移动原理的应用
【例5】（2023·北京卷第4题）下列事实能用平衡移动原理解释的是
A. H O 溶液中加入少量MnO 固体，促进HO 分解
2 2 2 2 2
B. 密闭烧瓶内的NO 和NO 的混合气体，受热后颜色加深
2 2 4
C. 铁钢放入浓HNO 中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体
3
D. 锌片与稀HSO 反应过程中，加入少量CuSO 固体，促进H 的产生
2 4 4 2
【变式探究】下列有关化学平衡的说法错误的是
A．对于恒温密闭容器中进行的反应 N(g)+3H(g) 2NH (g)，若 N 的体积分数保持不变，则一定
2 2 3 2
说明 反应已达到平衡状态
B．一定温度下， 将 4.0g CaCO 固体置于 1L 恒容密闭容器中充分反应达到平衡后，
3
c(CO )=0.0125mol/L， 若保持温度不变，将容器体积扩大至 2L，达到新平衡后 c(CO)=0.0125mol/L
2 2
C．反应： CH(g)+HO(g) CO(g)+3H(g) ∆H>0，在其它条件不变的情况下， 升高温度、增大水蒸
4 2 2
气的浓度均能提高 CH 的平衡转化率
4
D．一定温度下， 恒容密闭容器中充入一定量 NO 发生反应：2NO NO 达到平衡后，再向容器中
2 2 2 4
充入一定量的 NO 并达到新的平衡， 则 NO 体积分数先增大后减小，但比原平衡小
2 2
【变式探究】下列事实不能用平衡移动原理解释的是
A．由 、 、 组成的平衡体系通过缩小体积加压后颜色变深
B．重铬酸钾溶液中存在： ，若滴加少量 溶液，溶
液由橙色变黄色
C．实验室用排饱和食盐水的方法收集D．开启啤酒瓶后，马上泛起大量泡沫
