2019届一轮复习全国通用版第28讲化学平衡学案

2019届一轮复习全国通用版第28讲化学平衡学案

第28讲　化学平衡考纲要求考情分析命题趋势1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2.掌握化学平衡的特征。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。2017，全国卷Ⅲ，28T2017，全国卷Ⅱ，27T2017，海南卷，11T2016，全国卷甲，28T2016，全国卷乙，27T2016，全国卷丙，27T高考对本部分的考查内容主要有化学平衡状态的判断，对化学平衡移动中相关量的变化分析以及用图像工具分析解决问题等。预计2019年高考既会保持对传统知识的考查，如化学平衡状态的判断、有关平衡的计算等；又会适当增加对联系实际问题的考查，如利用平衡移动原理探索工业条件的选择等。分值：6～12分考点一　可逆反应与化学平衡状态1．化学平衡研究的对象——可逆反应(1)定义在__同一条件__下既可以向__正__反应方向进行，同时又可以向__逆__反应方向进行的化学反应。(2)特点①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。②一小：反应物与生成物同时存在，任一组分的转化率都__小于__(填“大于”或“小于”)100%。(3)表示在化学方程式中用__“??”__表示。2．化学平衡状态(1)概念一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率___相等__，反应体系中所有参加反应的物质的___质量或浓度__保持不变的状态。(2)化学平衡的建立\n(3)化学平衡状态特征1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”。(1)2H2O2H2↑＋O2↑为可逆反应。(　×　)(2)二次电池的充、放电为可逆反应。(　×　)(3)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。(　√　)2．向含有2mol的SO2的容器中通入过量氧气发生反应：2SO2＋O22SO3，充分反应后生成SO3的物质的量__<__2mol(填“<”“>”或“＝”，下同)，SO2的物质的量__>__0mol，转化率__<__100%。3．下列说法可以证明H2(g)＋I2(g)??2HI(g)已达平衡状态的是__②⑥⑨__(填序号)。①单位时间内生成nmolH2的同时，生成nmolHI②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂③百分含量w(HI)＝w(I2)④反应速率v(H2)＝v(I2)＝v(HI)⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化⑨温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化\n一　极端假设法确定可逆反应中各物质的浓度范围先假设反应正向或者逆向能够进行到底，求出各种物质浓度的最大值和最小值，从而确定各物质的范围。假设反应正向进行到底：　X2(g)＋Y2(g)??2Z(g)起始浓度/(mol·L－1)　　　　0.1　　　0.3　　　　0.2改变浓度/(mol·L－1)　　　　0.1　　0.1　　0.2终态浓度/(mol·L－1)　　　　0　　　　0.2　　　0.4假设反应逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g)??2Z(g)起始浓度/(mol·L－1)　　　　0.1　　　　0.3　　　　0.2改变浓度/(mol·L－1)　　　　0.1　　　　0.1　　　　0.2终态浓度/(mol·L－1)　　　　0.2　　　　0.4　　　　0平衡体系中各物质的浓度范围为0”“<”或“＝”)。解析　(1)该反应为放热反应，故反应达到平衡后，升高温度，平衡向左移动，平衡常数K减小；温度不变，平衡常数不变，增加固体Si3N4，平衡不移动，增大HCl的物质的量，平衡向逆反应方向移动。(2)a项叙述表示v正＝v逆，反应达到平衡状态；b项均表示正反应，无论反应是否处于平衡状态，都成立；混合气体密度不变说明气体质量不变，而平衡移动则气体质量改变，c项表示达到平衡状态；d项表示的浓度关系与是否平衡无关。(3)降低温度，平衡向正反应方向移动，n(H2)/n(HCl)变小。考点二　化学平衡的移动1．概念\n可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件(__浓度__、__温度__、__压强__等)发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之__改变__，从而在一段时间后达到__新的平衡状态__。这种由__旧平衡__向__新平衡__的变化过程，叫做化学平衡的移动。2．过程化学平衡移动3．化学平衡移动方向与化学反应速率的关系(1)v正>v逆：平衡向__正反应__方向移动。(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，__不__发生平衡移动。(3)v正0B．A2(g)＋3B2(g)??2AB3(g)　ΔH<0C．A(s)＋B(g)??C(g)＋D(g)　ΔH>0D．2A(g)＋B(g)??3C(g)＋D(s)　ΔH<03．处于平衡状态的反应2H2S(g)??2H2(g)＋S2(g)　ΔH>0，不改变其他条件的情况下合理的说法是(　B　)A．加入催化剂，反应途径将发生改变，ΔH也将随之改变B．升高温度，正逆反应速率都增大，H2S分解率也增大C．增大压强，平衡向逆反应方向移动，将引起体系温度降低D．若体系恒容，注入一些H2后达新平衡，H2浓度将减小解析　焓变是一个状态函数，与反应发生的途径无关，A项错误；温度升高，正逆反应速率均增大，因该反应是吸热反应，故平衡正向移动，分解率增大，B项正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，逆向反应是放热反应，会使体系温度升高，C项错误；体系中注入H2，体系将向H2浓度降低的方向移动，但最终H2的浓度增大，D项错误。一　分析化学平衡移动的一般思路和思维模型1．分析化学平衡移动的一般思路\n改变条件2．思维模型[例1](2017·海南卷)(双选)已知反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0。在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是(　AD　)A．升高温度，K减小B．减小压强，n(CO2)增加C．更换高效催化剂，α(CO)增大D．充入一定量的氮气，n(H2)不变解析　A项，正反应是放热反应，所以升高温度，平衡向逆反应方向移动，故平衡常数减小，正确；B项，该反应是反应前后气体体积不变的反应，因此减小压强，平衡不移动，故n(CO2)不变，错误；C项，催化剂只能影响反应速率，不能影响平衡移动，故更换高效催化剂，CO转化率不变，错误；D项，温度和压强不变时，充入一定量的氮气，容器体积增大，该反应是反应前后气体体积不变的反应，因此平衡不移动，所以n(H2)不变，正确。二　化学平衡移动和反应物转化率的变化转化率＝×100%1．温度或压强的改变引起平衡向正反应方向移动时，反应物的转化率必然增大。2．反应物用量的改变(1)若反应物只有一种，如aA(g)??bB(g)＋cC(g)，增加A的量，平衡向正反应方向移动，但该反应物A的转化率与气体物质的化学计量数有关：(2)若反应物不止一种，如aA(g)＋bB(g)??cC(g)＋dD(g)①若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，则A的转化率减小，B的转化率增大。\n②若按原比例同倍数地增加反应物A和B的量，则平衡向正反应方向移动，而反应物的转化率与气体反应物的计量数有关。③若不同倍增加A、B的量，相当于增加了一种物质，同①。3．反应物起始的物质的量之比等于化学计量数之比时，各反应物转化率相等。[例2]COCl2(g)??CO(g)＋Cl2(g)　ΔH>0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温　②恒容通入惰性气体　③增加CO浓度　④减压　⑤加催化剂　⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是(　B　)A．①②④　　B．①④⑥　　　　C．②③⑤　　D．③⑤⑥解析　正反应为吸热反应，升温则平衡正向移动，反应物转化率提高，①正确；恒容时，通入惰性气体，反应物与生成物浓度不变，平衡不移动，②错；增加CO浓度，平衡逆向移动，反应物转化率降低，③错；正反应为气体分子数增大的反应，减压时平衡向正反应方向移动，反应物转化率提高，④正确；催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡状态，⑤错；恒压时，通入惰性气体，容器体积增大，反应物与生成物浓度降低，平衡向气体分子数增加的方向移动，即向正反应方向移动，反应物转化率提高，⑥正确。[例1]某温度下，在一个2L的密闭容器中，加入1molX(g)和2molY(g)发生反应：X(g)＋mY(g)??3Z(g)。平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此时平衡体系中加入1molZ(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是(　　)A．m＝2B．两次平衡的平衡常数相同C．X与Y的平衡转化率之比为1∶1D．第二次平衡时，Z的浓度为0.4mol·L－1[答题送检]来自阅卷名师报告错误致错原因扣分A不能熟练运用等效平衡原理解决问题－6[解析]由于在平衡后加入1molZ(g)，相当于增大压强，各组分体积分数不变，说明是等效平衡，则反应前后气体物质的量相等，即m＝2，A项正确；化学平衡常数K只与温度有关，B项正确；反应后n(X)＝3mol×30%＝0.9mol，n(Y)＝3mol×60%＝1.8mol，二者转化率都为10%，C项正确；再加入1molZ，反应后n(Z)＝4mol×10%＝0.4mol，则c(Z)＝\nn(Z)/V＝0.2mol·L－1，D项错误。[答案]D1．在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应X(g)＋Y(g)??2Z(g)　ΔH<0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表：t/min2479n(Y)/mol0.120.110.100.10下列说法正确的是(　C　)A．反应前2min的平均速率v(Z)＝2.0×10－5mol/(L·min)B．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v逆>v正C．该温度下此反应的平衡常数K＝1.44D．其他条件不变，再充入0.2molZ，平衡时X的体积分数增大1．对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是(　B　)A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大2．(2016·全国卷甲)丙烯腈(CH2===CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－515kJ·mol－1②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)ΔH＝－353kJ·mol－1两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是__两个反应均为放热量大的反应__；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是__降低温度、降低压强__；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是__催化剂__。(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃。低于460℃时，丙烯腈的产率__不是__(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是__该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低__；高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是__AC__(填字母)。\nA．催化剂活性降低　　　　B．平衡常数变大C．副反应增多　　　　D．反应活化能增大(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为__1.0__，理由是__该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低__。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为__1∶7.5∶1__。解析　(1)由于反应①和②均为放出热量较多的反应，产物的能量较低，故两个反应在热力学上趋势很大；由于反应①为放热反应，且该反应为气体分子数增大的反应，故降低温度和降低压强均有利于反应正向进行，从而提高丙烯腈的平衡产率；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是使用合适的催化剂。(2)反应①为放热反应，升高温度，丙烯腈的平衡产率应降低，故低于460℃时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率；高于460℃时，催化剂的活性降低、副反应增多均可能导致丙烯腈的产率降低，A、C项正确；该反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，B项错误；升高温度可以提高活化分子的百分数，但不能改变反应所需的活化能，D项错误。(3)从题图(b)中可看出当n(氨)/n(丙烯)≈1时，丙烯腈的产率最高，此时几乎没有丙烯醛；只发生反应①时，NH3、O2、C3H6的物质的量之比为1∶1.5∶1，结合空气中O2的体积分数约为20%，可确定进料气NH3、空气、C3H6的理论体积之比约为1∶7.5∶1。考点三　常见的五类化学平衡图像1．速率—时间图像以反应mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)　ΔH<0，m＋n>p＋q为例，各类条件改变图像如下：此类图像定性揭示了v正、v逆随时间(含条件改变对速率的影响)变化的规律，从两点思考：\n(1)c、T、p、催化剂对正、逆反应速率的影响；(2)c、T、p、催化剂对平衡的影响，平衡正移，则v正>v逆，反之，v正T1，升高温度，αA降低，平衡逆移，则正反应为__放__热反应。②图乙中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡正移，则正反应为气体体积__减小__的反应。③若纵坐标表示A的百分含量，则图甲中正反应为__吸__热反应，图乙中正反应为气体体积__增大__的反应。4．恒温线(或恒压线)图像已知不同温度下的转化率—压强图像或不同压强下的转化率—温度图像，推断反应的热效应或反应前后气体物质间化学计量数的关系。[以反应aA(g)＋bB(g)??cC(g)中反应物的转化率αA为例说明]\n解答这类图像题时应遵循的原则——“定一议二”原则：(1)可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率变化来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如图甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正移，正反应为气体体积__减小__的反应。(2)可通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，图乙中任取一曲线，即能分析出正反应为__放__热反应。5．几种特殊图像(1)如下图，对于化学反应mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正>v逆；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡左移，ΔH__<__0。(2)如右图，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。左上方(E点)A%大于此压强时平衡体系中的A%，E点必须朝正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点：v正__>__v逆；则右下方(F点)：v正__<__v逆。　1．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　ΔH<0，下列研究目的和示意图相符的是(　C　)A．压强对反应的影响(p2＞p1)　　B．温度对反应的影响C．平衡体系增加N2的浓度对　　D．催化剂对反应的影响\n反应的影响2．已知可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)??4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1025kJ/mol。若反应物的起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是(　C　)A　　　　　　　　　　　BC　　　　　　　　　　D　解化学图像题的“三个步骤”1．看图像一看面(纵、横坐标的意义)；二看线(线的走向和变化趋势)；三看点(起点、拐点、终点)；四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线)；五看量的变化(如浓度变化、温度变化)。2．想规律联想平衡移动原理，分析条件对反应速率、化学平衡移动的影响。3．作判断利用原理，结合图像，分析图像中所代表反应速率变化或化学平衡的线，作出判断。[例1](2016·四川卷)一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)。设起始＝Z，在恒压下，平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是(　A　)\nA．该反应的焓变ΔH>0B．图中Z的大小为a>3>bC．图中X点对应的平衡混合物中＝3D．温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小解析　由题中图像看出，随温度升高，甲烷的平衡体积分数减小，说明温度升高，平衡正向移动，则该反应为吸热反应，ΔH>0，A项正确；Z越大，甲烷的平衡体积分数越小，故b>3>a，B项错误；起始时＝3，反应一旦开始，则消耗等物质的量的H2O和CH4，即的分子、分母同时减小相同的数值，故图中X点对应的平衡混合物中的值一定不等于3，C项错误；温度不变，加压时平衡逆向移动，图中X点对应的平衡混合物中甲烷的体积分数增大，D项错误。[例1]乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：CH2CH3(g)CHCH2(g)＋H2(g)(1)已知：化学键C—HC—CC==CH—H键能/(kJ·mol－1)412348612436计算上述反应的ΔH＝______kJ·mol－1。(2)维持体系总压p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K＝______(用α等符号表示)。(3)工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9)，控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如图：\n①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实：________________________________。②控制反应温度为600℃的理由是____________________。[答题送检]来自阅卷名师报告错误致错原因扣分(1)和中都有苯环，苯环上的共价键比较特殊，无法正确计算－3(3)①忽略了体系总压保持不变这一重要条件－3(3)②温度过高或过低导致的结果不能顺利得到－3[解析](1)ΔH＝(348＋5×412－612－3×412－436)kJ/mol＝124kJ/mol。(2)达平衡时三种物质的物质的量依次是n(1－α)、nα、nα，则三种物质的分压分别为、、，所以平衡常数Kp＝＝，由于总压恒定，而体积之比等于物质的量之比，所以达平衡时体积为(1＋α)V，则平衡常数Kc＝＝。(3)①由于总压不变，所以掺入水蒸气使得体积增大，参与反应的气体浓度减小，故反应向气体分子数变大的方向移动，即平衡正向移动，乙苯的平衡转化率提高；②温度过低，反应速率慢，温度过高能耗大，且高于600℃时苯乙烯的选择性逐渐降低。[答案](1)124　(2)Kp＝p或Kc＝\n(3)①正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果　②600℃，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降，且高温还可能使催化剂失活，同时能耗大1．(2017·全国卷Ⅱ)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1－丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：①C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)　ΔH1已知：②C4H10(g)＋O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－119kJ·mol－1③H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH3＝－242kJ·mol－1反应①的ΔH1为__123__kJ·mol－1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x__小于__0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是__AD__(填标号)。A．升高温度　　B．降低温度C．增大压强　　D．降低压强(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是__氢气是产物之一，随着\nn(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大__。(3)图(c)为反应产率与反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是__升高温度有利于反应向吸热方向进行__、__温度升高反应速率加快__；590℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是__丁烯高温裂解生成短链烃类__。解析　(1)根据盖斯定律，可得②－③＝①，则ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119kJ·mol－1＋242kJ·mol－1＝＋123kJ·mol－1。反应①为气体总体积增大的反应，在温度相同时降低压强有利于提高平衡转化率，故x<0.1。反应①为吸热反应，升高温度有利于平衡正向移动，A项正确；降低压强有利于平衡向气体总体积增大的方向移动，D项正确。1．汽车尾气中NO产生的反应为N2(g)＋O2(g)??2NO(g)。一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应。下图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是(　A　)A．温度T下，该反应的平衡常数K＝B．温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH<0解析　根据平衡常数表达式和反应平衡时各物质的浓度，A项正确；密度等于气体的总质量除以体积，反应中气体质量不会改变，恒容容器的容积也不变，故密度不变，B项错误；催化剂只能加快反应的速率，平衡不会移动，和图像不符，C项错误；从图形可知b线先达到平衡状态，则b线表示的温度高，而平衡时b线表示的氮气浓度低，表明升高温度平衡正向移动，则正反应为吸热反应，D项错误。2．甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：Ⅰ.CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)　ΔH1Ⅱ.CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－58kJ·mol－1\nⅢ.CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)　ΔH3回答下列问题：已知反应Ⅰ中相关的化学键键能数据如下：化学键H—HC—OC≡OH—OC—HE/(kJ·mol－1)4363431076465413(1)反应Ⅰ的化学平衡常数K的表达式为__K＝__；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为__a__(填曲线标记字母)，其判断理由是__反应Ⅰ为放热反应，平衡常数数值应随温度升高而变小__。　　(2)合成气组成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60时，体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而__减小__(填“增大”或“减小”)，其原因是__升高温度时，反应Ⅰ为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应Ⅲ为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低__；图2中的压强由大到小为__p3>p2>p1__，其判断理由是__相同温度下，由于反应Ⅰ为气体分子数减小的反应，加压有利于提高CO的转化率；而反应Ⅲ为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。故增大压强时，有利于CO的转化率升高__。解析　(1)ΔH1＝[436×2＋1076－(413×3＋465＋343)]kJ/mol＝－99kJ/mol，反应Ⅰ为放热反应，则升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，a正确。(2)从图2看出，升高温度，CO转化率减小，因为升高温度，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅲ平衡正向移动；温度相同时，增大压强，反应Ⅰ平衡正向移动，CO转化率增大，则p1＜p20)，起始物质的量如下表所示：序号ABCD①2mol1mol00②4mol2mol00③1mol0.5mol1.5mol0.5mol④01mol3mol1mol⑤003mol1mol(1)上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？__①③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量、质量、体积、物质的量浓度、组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同__。(2)达到平衡后，①放出的热量为Q2kJ，⑤吸收的热量为Q3kJ，则Q1、Q2、Q3的定量关系为__Q2＋Q3＝Q1__。\n(3)如果在等温等压条件下，上述反应达到平衡后，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？__①②③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量浓度、组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同__。一　等效平衡的判断步骤看→观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是前后等气体分子数的可逆反应还是反应前后不等气体分子数的可逆反应挖→挖掘题目条件，区分恒温恒容和恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器倒→采用一边倒法，将起始物质转化成一边的物质联→联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡[例1]在一恒定容积的容器中充入4molA和2molB发生反应：2A(g)＋B(g)??xC(g)。达到平衡后，C的体积分数为w%。若维持容积和温度不变，按1.2molA、0.6molB和2.8molC为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为w%，则x的值为(　C　)A．只能为2　　B．只能为3C．可能为2，也可能为3　　D．无法确定解析　根据等效平衡原理，若反应为前后气体体积变化的反应，可认为A物质由4mol改变为1.2mol，即Δn(A)＝4mol－1.2mol＝2.8mol，Δn(C)＝2.8mol，此时x＝2符合题意；若为反应前后气体体积不变的反应，即x＝3时，只要加入量n(A)∶n(B)＝2∶1即可，符合题意。二　恒温恒压下等效平衡的分析方法对某一可逆反应，无论反应前后气体体积是否相等，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量，若物质的量之比与对应组分起始加入的物质的量之比相同，则达到的平衡与原平衡等效。如在恒温、恒压条件下，可逆反应：　　　　　2SO2　　＋　O2　　2SO3①　　　　2mol　　　　1mol　　　　0mol②　　　　4mol　　　　2mol　　　　0mol③　　　　0mol　　　　0mol　　　　4mol④　　　　2mol　　　　1mol　　　　2mol①②的图示如下：\n对于不是恒压下的条件，也可以利用此模型，即先在恒压条件下建立等效平衡然后再压缩，比如上述①③若在恒容条件下比较，可以先在恒压条件下比较出二者是等效的，各物质的百分含量是相同的，然后再将③的容器压缩至一半，则分析出再次平衡后SO3的体积分数会增大。[例2]已知2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)　ΔH＝－197kJ·mol－1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2molSO2和1molO2；(乙)1molSO2和0.5molO2；(丙)2molSO3。恒温恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是(　B　)A．容器内压强p：p甲＝p丙>2p乙B．SO3的质量m：m甲＝m丙>2m乙C．c(SO2)与c(O2)之比k：k甲＝k丙>k乙D．反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲＝Q丙>2Q乙解析　甲中投入的物质折算到右边和丙中物质完全相同，二者是全等平衡，故p甲＝p丙、SO3的质量：m甲＝m丙、c(SO2)与c(O2)之比：k甲＝k丙、Q甲＋Q丙＝197，所以D项错误；甲与乙二者充入的SO2、O2的比例与反应比例相同，可用下图帮助理解。即若将甲的容器体积扩大1倍，则甲与乙是等效平衡，然后将甲压缩为原体积，若平衡不移动，则p甲＝2p乙、m甲＝2m乙，由于压缩时平衡向右移动，故p甲<2p乙、SO3的质量：m甲>2m乙，k甲＝k乙，所以A项错误、C项错误，B项正确。[例1](2016·江苏卷)(双选)一定温度下，在3个体积均为1.0L的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g)??CH3OH(g)达到平衡。下列说法正确的是(　　)容器物质的起始浓度/(mol·L－1)物质的平衡浓度/(mol·L－1)c(c(c(CH3c(CH3OH)\nH2)CO)OH)Ⅰ4000.200.1000.080Ⅱ4000.400.200Ⅲ500000.100.025A．该反应的正反应放热B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大[答题送检]来自阅卷名师报告错误致错原因扣分C由反应Ⅰ中的数据求得平衡时c(H2)＝0.04mol·L－1，Ⅱ与Ⅰ相比，温度相同，而Ⅱ中反应物的起始浓度是Ⅰ的2倍，则Ⅱ中反应达平衡时c(H2)<0.08mol·L－1，Ⅲ中c(H2)＝0.15mol·L－1，此时，误认为Ⅱ中c(H2)大于Ⅲ中c(H2)的两倍－4[解析]若反应Ⅲ的温度为400℃，则反应Ⅰ和反应Ⅲ达到的平衡为等效平衡，而反应Ⅲ的实际温度为500℃，500℃时CH3OH的平衡浓度比400℃时的小，说明升高温度后，平衡逆向移动，故正反应为放热反应，A项正确；反应Ⅱ相当于给反应Ⅰ加压，加压时，平衡正向移动，故容器Ⅱ中反应物的转化率大，B项错误；由表中数据知，达到平衡时，可求得容器Ⅰ中c(H2)＝0.04mol·L－1，可推知容器Ⅱ中c(H2)<0.08mol·L－1，容器Ⅲ中c(H2)＝0.15mol·L－1，<＝，C项错误；达到平衡时，容器Ⅲ中反应物的浓度比容器Ⅰ中反应物的浓度大，且容器Ⅲ中的温度高，所以容器Ⅲ中正反应速率大于容器Ⅰ中的，D项正确。[答案]AD1．(双选)一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)，其正反应放热。现有三个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1molCO和1molH2O，在Ⅱ中充入1molCO2和1molH2，在Ⅲ中充入2molCO和2molH2O，700℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是(　CD　)\nA．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同B．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同C．容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1解析　由题意可知容器Ⅰ中反应从正向开始，反应放热，容器温度升高，容器Ⅱ中反应从逆向开始，反应吸热，容器温度降低，两容器中温度不同，正反应速率不相同，A项错误；容器Ⅰ、Ⅲ中反应达平衡状态时放出热量不同，而容器为绝热容器，故两容器中温度不同，平衡常数不同，B项错误；容器Ⅰ中反应放热，容器温度升高，CO转化率降低，容器Ⅱ中反应吸热，容器温度降低，CO产率降低，平衡时容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多，C项正确；若容器Ⅰ、Ⅱ在相同温度下进行，反应达平衡时，Ⅰ中CO的转化率和Ⅱ中CO2的转化率之和等于1，由上述反应过程可知，达平衡时Ⅰ中温度升高，Ⅱ中温度降低，Ⅰ中CO的转化率降低，Ⅱ中CO2的转化率也降低，两者转化率之和必小于1，D项正确。1．(双选)在体积均为1.0L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1molCO2和0.2molCO2，在不同温度下反应CO2(g)＋C(s)??2CO(g)达到平衡，平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是(　BC　)A．反应CO2(g)＋C(s)===2CO(g)的ΔS>0、ΔH<0B．体系的总压强p总：p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ)C．体系中c(CO)：c(CO，状态Ⅱ)<2c(CO，状态Ⅲ)D．逆反应速率v逆：v逆(状态Ⅰ)>v逆(状态Ⅲ)解析　由气体的化学计量数增大可知ΔS>0，由图中温度高平衡时c(CO2)小，则升高温度平衡正向移动，可知ΔH>0，A项错误；Ⅰ点所在曲线为加入0.1molCO2，Ⅱ点所在曲线为加入0.2molCO2，若平衡不移动，体系的总压强为p总(状态Ⅱ)＝2p总(状态Ⅰ)，但加压CO2(g)＋C(s)??2CO(g)平衡逆向移动，为使c(CO2)相同，则加热使平衡正向移动，则体系的总压强为p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ)，B项正确；状态Ⅱ、状态Ⅲ的温度相同，状态Ⅱ看作先加入0.1molCO2，与状态Ⅲ平衡时CO的浓度相同，再加入0.1molCO2，若平衡不移动，c(CO，状态Ⅱ)＝2c(CO，状态Ⅲ)，但再充入CO2，增大压强，平衡左移，消耗CO，则\nc(CO，状态Ⅱ)<2c(CO，状态Ⅲ)，C项正确；状态Ⅰ、状态Ⅲ的温度不同，温度高反应速率快，则逆反应速率为v逆(状态Ⅰ)v逆B．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，X的体积分数：Ⅰ>ⅡC．t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加ZD．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数：Ⅰ<Ⅱ解析化学反应方程式两边气体的化学计量数相等。t1～t2\n时间内，反应处于平衡状态，正、逆反应速率相等，A项错误；从图像看，逆反应速率瞬间增大，且反应速率逐渐变化，说明产物Z的浓度瞬间增大，但因为温度不变，故平衡常数不会改变，且容器体积可变，可达到相同的平衡状态，B、D项错误，C项正确。4．某温度下，H2(g)＋CO2(g)??H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如表所示。　　　物质起始浓度　　　甲乙丙c(H2)/(mol·L－1)0.0100.0200.020c(CO2)/(mol·L－1)0.0100.0100.020下列判断不正确的是(　C　)A．平衡时，乙中CO2的转化率大于60%B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%C．平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012mol·L－1D．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢解析设平衡时甲中CO2的转化浓度为xmol·L－1，则：H2(g)　＋　CO2(g)??H2O(g)＋CO(g)起始(mol·L－1)　　　0.010　　　0.010　　　0　　　　0转化(mol·L－1)　　　x　　　　x　　　　x　　　x平衡(mol·L－1)　　0.010－x　　0.010－x　x　　　　x根据平衡常数得＝，解得x＝0.006，则甲中CO2的转化率为×100%＝60%。由于乙相对甲增大了c(H2)，因此CO2的转化率增大，A项正确；设平衡时丙中CO2的转化浓度为ymol·L－1，则：H2(g)　＋　CO2(g)??H2O(g)＋CO(g)起始(mol·L－1)　　　0.020　　　0.020　　　0　　　0转化(mol·L－1)　　　y　　　　y　　　　y　　　y平衡(mol·L－1)　　　0.020－y　0.020－y　　y　　　y根据平衡常数得＝，解得y＝0.012，则丙中CO2的转化率为×100%＝60%，B项正确；平衡时甲中c(CO2)＝0.010mol·L－1－0.006mol·L－1＝0.004mol·L－1，丙中\nc(CO2)＝0.020mol·L－1－0.012mol·L－1＝0.008mol·L－1，C项错误；丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应物浓度最小，反应速率最慢，D项正确。5．某恒定温度下，在一个2L的密闭容器中充入A气体、B气体，测得其浓度分别为2mol·L－1和1mol·L－1；且发生如下反应：3A(g)＋2B(g)??2C(？)＋3D(？)　ΔH＝＋akJ·mol－1，已知“？”代表C、D状态未确定；反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6molC，且反应前后压强比为5：3，则下列说法中正确的是(　C　)A．保持体积不变的情况下，向该体系中充入He，反应速率加快，平衡正向移动B．此时B的转化率为20%C．增大该体系压强，平衡向右移动，但化学平衡常数不变D．增加C的量，A、B的转化率减小，ΔH减小解析反应一段时间后达到平衡，测得反应前后压强比为5：3，故反应后气体体积减小，故C、D至少有一种不为气体。A气体、B气体的物质的量分别为2mol·L－1×2L＝4mol、1mol·L－1×2L＝2mol，则反应前气体总的物质的量为4mol＋2mol＝6mol；测得反应前后压强比为5：3，故平衡时气体总的物质的量为6mol×＝3.6mol。生成1.6molC，则生成D的物质的量为1.6×＝2.4mol，反应的B的物质的量为1.6mol，反应A的物质的量为2.4mol，则平衡时，A、B、C、D的物质的量分别为4mol－2.4mol＝1.6mol、2mol－1.6mol＝0.4mol、1.6mol、2.4mol，平衡时气体总的物质的量为3.6mol，故C为气体，D不为气体。保持体积不变的情况下，向该体系中充入He，各物质的浓度不变，反应速率不变，平衡不移动，A项错误；此时B的转化率为×100%＝80%，B项错误；该反应属于气体体积减小的反应，增大该体系压强，平衡向右移动，温度不变，化学平衡常数不变，C项正确；增加C的量，平衡逆向移动，A、B的转化率减小，但ΔH不变，D项错误。6．在恒温、恒压下，amolX和bmolY在一个容积可变的容器中发生反应：X(g)＋2Y(g)??2Z(g)，一段时间后达到平衡，生成nmolZ。则下列说法正确的是(　C　)A．物质X、Y的转化率之比为1∶2B．起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为(a＋b)∶C．当2v正(X)＝v逆(Y)时，反应一定达到平衡状态D．充入惰性气体(如Ar)，平衡向正反应方向移动解析根据化学方程式，X、Y转化的物质的量分别为0.5nmol、nmol，故X、Y的转化率之比为∶＝b∶2a，A\n项错误；由于该反应在恒温、恒压下进行，因此起始时和平衡时容器中的压强之比为1∶1，B项错误；当2v正(X)＝v逆(Y)时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，C项正确；充入惰性气体(如Ar)，由于保持恒压，则容器体积增大，平衡向气体分子数增多的方向(逆反应方向)移动，D项错误。7．对于平衡体系：aA(g)＋bB(g)??cC(g)＋dD(g)　ΔH<0，下列判断正确的是(　C　)A．若温度不变，容器体积扩大一倍，此时气体A的浓度是原来的0.48倍，则a＋b>c＋dB．若从正反应开始，平衡时，气体A、B的转化率相等，则起始时气体A、B的物质的量之比为b∶aC．若平衡体系中共有气体mmol，再向其中充入nmolB，达到平衡时气体总的物质的量为(m＋n)mol，则a＋b＝c＋dD．若a＋b＝c＋d，则对于体积不变的容器，升高温度，平衡向左移动，容器中气体的压强不变解析若温度不变，容器体积扩大一倍，如果反应前后气体分子数不变，则A的浓度为原来的0.5倍，现为原来的0.48倍，说明平衡向气体分子数增多的方向(正反应方向)移动，则a＋bφ(N)B．若x<3，C的平衡浓度关系：c(M)3，达到平衡后B的转化率关系：α(M)>α(N)D．x不论为何值，平衡时M、N中的平均相对分子质量都相等9．一定量的混合气体在密闭容器中发生如下反应：xA(g)＋yB(g)??nC(g)，达到平衡后，测得A气体的浓度为0.5mol/L。保持温度不变，将容器的容积扩大一倍，再达平衡时，测得A气体的浓度为0.3mol/L，则下列叙述正确的是(　D　)A．x＋yn，A、B项错误；平衡左移，B的转化率减小，C的体积分数减小，C项错误，D项正确。10．(2018·湖南师大附中高三上学期第三次月考)向甲、乙、丙三个容器中充入一定量的A和B，发生反应：A(g)＋xB(g)??2C(g)。各容器的反应温度、反应物起始量，反应过程中C的浓度随时间变化的关系分别以下表和下图表示：容器甲乙丙容积0.5L0.5L1.0L温度/℃T1T2T2反应物起始量1.5molA0.5molB1.5molA0.5molB6.0molA2.0molB下列说法正确的是(　C　)A．10min内甲容器中反应的平均速率v(A)＝0．025mol·L－1·min－1B．由图可知：T1＜T2，且该反应为吸热反应C．x＝1，若平衡时保持温度不变，改变容器体积平衡不移动D．T1℃，起始时甲容器中充入0.5molA、1.5molB，平衡时A的转化率为25%解析乙中平衡时A的转化率为＝，丙中平衡时A的转化率为＝，丙中压强为乙中的2倍，压强增大平衡不移动，故x＝1，A(g)＋B(g)??2C(g)开始(mol·L－1)　　　　3　　1　　　0变化(mol·L－1)　　　　0.75　0.75　1.5\n平衡(mol·L－1)　　　　2.25　0.25　1.5故T1℃，该反应的平衡常数K＝＝4。令T1℃，起始时甲容器中充入0.5molA、1.5molB，反应到达平衡时A的浓度变化量为x，则：A(g)＋B(g)??2C(g)开始(mol·L－1)　　　　1　3　　　0变化(mol·L－1)　　　　xx　　2x平衡(mol·L－1)　　　　1－x3－x　2x所以＝4，解得x＝0.75。故A的转化率为×100%＝75%，D项错误。11．在恒容密闭容器中进行的反应：2CO2(g)＋6H2(g)??C2H5OH(g)＋3H2O(g)　ΔH。在某压强下起始时按不同氢碳比[]投料(如图中曲线①②③)，测得CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示，下列有关说法正确的是(　D　)A．该反应的ΔH>0B．氢碳比：①<②<③C．在其他条件不变的情况下，增大容器的体积可提高CO2的转化率D．若起始CO2浓度为2mol·L－1、H2为4mol·L－1，在图中曲线③氢碳比条件下进行，则400K时该反应的平衡常数数值约为1.7解析根据图像可知，在氢碳比相等的条件下，随着温度的升高CO2的转化率降低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应，ΔH<0，A项错误；氢碳比越大，CO2的转化率越高，根据图像可知在温度相等的条件下，CO2的转化率：①>②>③，则氢碳比：①>②>③，B项错误；正反应是气体体积减小的反应，因此在其他条件不变的情况下，缩小容器的体积，压强增大，平衡向正反应方向进行，可提高CO2的转化率，C项错误；根据图像可知，400K时曲线③中CO2的转化率是50%，这说明消耗1mol·L－1CO2，则消耗3mol·L－1氢气，生成乙醇和水蒸气分别是0.5mol·L－1、1.5mol·L－1，剩余CO2\n和氢气分别是1mol·L－1、1mol·L－1，该温度下平衡常数K＝≈1.7，D项正确。12．在温度T1和T2时，分别将0.50molCH4和1.2molNO2充入1L的密闭容器中发生反应：CH4(g)＋2NO2(g)??N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝akJ/mol。测得有关数据如下表：温度　　　时间/min物质的量　010204050T1n(CH4)/mol0.500.350.250.100.10T2n(CH4)/mol0.500.300.18x0.15下列说法正确的是(　D　)A．T1>T2，且a>0B．当温度为T2、反应进行到40min时，x>0.15C．温度为T2时，若向平衡后的容器中再充入0.50molCH4和1.2molNO2，重新达到平衡时，n(N2)＝0.70molD．温度为T1时，若起始时向容器中充入0.50molCH4(g)、0.50molNO2(g)、1.0molN2(g)、2.0molCO2(g)、0.50molH2O(g)，反应开始时，v正>v逆解析对于同一反应，当其他条件相同时，温度越高，反应速率越快，达到平衡所需要的时间越短，因为在相同时间内反应在T2温度时物质的量变化的多，反应速率快，所以温度T1v逆，D项正确。\n13．下列说法正确的是(　B　)A．ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝＋185.57kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加方向转变的倾向C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向解析ΔH<0、ΔS>0，则ΔH－TΔS<0，在任何温度下反应都能自发进行，A项错误；用焓变和熵变判断反应的自发性都有例外，故都不能单独作为反应自发性的判据，而应使用复合判据，C项错误；使用催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的方向，D项错误。14．工业上用DME法以H2和CO为原料生产甲醚(CH3OCH3)。其原理是在同一容器中发生如下两个连续反应：①2H2(g)＋CO(g)??CH3OH(g)②2CH3OH(g)??CH3OCH3(g)＋H2O(g)\n当达到平衡时实验数据如下表，下列分析正确的是(　D　)　　　温度/℃平衡状态260270280290300310320CO转化率/%92878280726562CH3OCH3产率/%33457779625852A．反应①、②均为吸热反应B．290℃时反应②平衡常数值达到最大C．平衡时，反应①与②中CH3OH的消耗速率一定相等D．增大压强能增大CH3OCH3产率解析CO的转化率随温度升高而降低，说明升高温度反应①平衡逆向移动，正反应为放热反应，甲醚的产率开始随温度升高而增大，说明升高温度反应②平衡正向移动，正反应为吸热反应，故A项错误；反应②为吸热反应，升高温度平衡正向移动，温度越高平衡常数越大，290℃时反应②K值不是最大，而温度高时甲醚产率减小，是由反应①逆向移动，甲醇浓度减小所致，故B项错误；甲醇处于2个不同的反应体系，不能确定反应速率问题，故C项错误。