高考化学考点39 化学平衡的移动

高考化学考点39 化学平衡的移动

1 一、化学平衡的移动 1．化学平衡的移动 （1）定义 达到平衡状态的反应体系，条件改变，引起平衡状态被破坏的过程。 （2）化学平衡移动的过程 2．影响化学平衡移动的因素 （1）温度：在其他条件不变的情况下，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平 衡向放热反应方向移动。 （2）浓度：在其他条件不变的情况下，增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移 动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动。 （3）压强：对于反应前后总体积发生变化的化学反应，在其他条件不变的情况下，增大压强，化学平 衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，化学平衡向气体体积增大的方向移动。 （4）催化剂：由于催化剂能同时同等程度地增大或减小正反应速率和逆反应速率，故其对化学平衡的 移动无影响。 3．勒夏特列原理 在密闭体系中，如果改变影响化学平衡的一个条件(如温度、压强或浓度等)，平衡就向能够减弱这种改 变的方向移动。 二、外界条件对化学平衡移动的影响 1．外界条件的变化对速率的影响和平衡移动方向的判断 在一定条件下，浓度、压强、温度、催化剂等外界因素会影响可逆反应的速率，但平衡不一定发生移 动，只有当 v 正≠v 逆时，平衡才会发生移动。对于反应 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，分析如下： 条件改变的时刻 v 正的变化 v 逆的变化 v 正与 v 平衡移动方向 2 逆的比 较 增大反应物的浓度 增大 不变 v 正>v 逆 向正反应方向移动 减小反应物的浓度 减小 不变 v 正＜v 逆 向逆反应方向移动 增大生成物的浓度 不变 增大 v 正＜v 逆 向逆反应方向移动 浓度 减小生成物的浓度 不变 减小 v 正>v 逆 向正反应方向移动 增大压强 增大 增大 v 正>v 逆 向正反应方向移动 m+n>p+q 减小压强 减小 减小 v 正＜v 逆 向逆反应方向移动 增大压强 增大 增大 v 正＜v 逆 向逆反应方向移动 m+nv 逆 向正反应方向移动 增大压强 增大 增大 v 正=v 逆 平衡不移动 压强（通过 改 变 体 积 使 压 强 变 化） m+n=p+q 减小压强 减小 减小 v 正=v 逆 平衡不移动 容积不变充入 He 不变 不变 v 正=v 逆 平衡不移动 m+n＞p+q 减小 减小 v 正＜v 逆 向逆反应方向移动 m+n=p+q 减小 减小 v 正=v 逆 平衡不移动 压 强 不 变 充入 He m+n＜p+q 减小 减小 v 正＞v 逆 向正反应方向移动 升高温度 增大 增大 v 正＜v 逆 向逆反应方向移动 ΔH＜0 降低温度 减小 减小 v 正>v 逆 向正反应方向移动 升高温度 增大 增大 v 正>v 逆 向正反应方向移动 温度 ΔH>0 降低温度 减小 减小 v 正＜v 逆 向逆反应方向移动 3 使用正催化剂 增大 增大 v 正=v 逆 平衡不移动 催化剂 使用负催化剂 减小 减小 v 正=v 逆 平衡不移动 2．浓度、压强和温度对平衡移动影响的几种特殊情况 （1）改变固体或纯液体的量，对平衡无影响。 （2）当反应混合物中不存在气态物质时，压强的改变对平衡无影响。 （3）对于反应前后气体体积无变化的反应，如 H2(g)+I2(g) 2HI(g)，压强的改变对平衡无影响。但 增大（或减小）压强会使各物质的浓度增大（或减小），混合气体的颜色变深（或浅）。 （4）恒容时，同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响，增大（减小）浓度 相当于增大（减小）压强。 （5）在恒容容器中，当改变其中一种气态物质的浓度时，必然会引起压强的改变，在判断平衡移动的 方向和物质的转化率、体积分数变化时，应灵活分析浓度和压强对化学平衡的影响。若用 α 表示物质的转 化率，φ 表示气体的体积分数，则： ①对于 A(g)+B(g) C(g)类反应，达到平衡后，保持温度、容积不变，加入一定量的 A，则平衡向正 反应方向移动，α(B)增大而 α(A)减小，φ(B)减小而 φ(A)增大。 ②对于 aA(g) bB(g)或 aA(g) bB(g)+cC(g)类反应，达到平衡后，保持温度、容积不变，加入一 定量的 A，平衡移动的方向、A 的转化率变化，可分以下三种情况进行分析： 特点 示例 改变 分析 移动方向 移动结果 Ⅰ Δn>0 PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g) 充入 PCl5 c(PCl5)增大，v 正>v 逆， 但压强增大不利于 PCl5 的分解 α(PCl5)减小， φ(PCl5)增大 Ⅱ Δn=0 2HI(g) H2(g)+I2(g) 充入 HI c(HI)增大，v 正>v 逆，压 强增大，对 v 正、v 逆的 影响相同 α(HI)、φ（HI） 不变 Ⅲ Δn<0 2NO2(g) N2O4(g) 充入 NO2 c(NO2)增大，v 正>v 逆， 同时压强增大更有利于 NO2 的转化 正反应方 向 α(NO2)增大， φ(NO2)减小 三、化学平衡图象题的解题方法 化学平衡图象类试题是高考的热点题型，该类试题经常涉及到的图象类型有物质的量(浓度)、速率—时 间图象，含量—时间—温度(压强)图象，恒温、恒压曲线等，图象中蕴含着丰富的信息量，具有简明、直观、 4 形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分析图象充分 挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。该类题型在选择题和简答题中都有涉及，能够很 好地考查学生分析问题和解决问题的能力，在复习备考中应引起足够的重视。 1．常见的化学平衡图象 以可逆反应 aA(g)＋bB(g) cC(g) ΔH＝Q kJ·mol−1 （1）含量—时间—温度(或压强)图： (曲线 a 用催化剂，b 不用催化剂或化学计量数 a＋b＝c 时曲线 a 的压强大于 b 的压强) (T2>T1，ΔH>0) (T1p2，a＋b>c) (p1>p2，a＋bc，则 p1> p2>p3，ΔH<0) (若 T1>T2，则 ΔH>0，a＋b>c) （3）速率−时间图象 根据 v−t 图象，可以很快地判断出反应进行的方向，根据 v 正、v 逆的变化情况，可以推断出外界条件的 改变情况。 以合成氨反应为例：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0。 条件 c(N2)增大 c(H2)减小 c(NH3)增大 v−t 图象 平衡移动方向 正反应方向移动 逆反应方向移动 逆反应方向移动 条件 c(NH3)减小 增大压强 减小压强 v−t 图象 平衡移动方向 正反应方向移动 正反应方向移动 逆反应方向移动 条件 升高温度 降低温度 使用催化剂 v−t 图象 平衡移动方向 逆反应方向移动 正反应方向移动 不移动 （4）其他 6 如下图所示曲线，是其他条件不变时，某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线，图中标出的 1、 2、3、4 四个点，v(正)>v(逆)的点是 3，v(正)T1，正反应是放热反应。 图 B 表示 p1c。 四、等效平衡 1．含义 （1）化学平衡状态与建立平衡的条件有关，与建立平衡的途径无关。 （2）对于同一可逆反应，在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，无论是从正反应(反应物)、逆反应(生 成物)或从中间状态(既有反应物、也有生成物)开始，只要建立平衡后，平衡混合物中各组分的比例相同， 或各组分在混合物中的百分含量相等，这样的化学平衡互称为等效平衡。 （3）注意只是组分的百分含量相同，包括体积百分含量、物质的量百分含量或质量百分含量，而各组 分的浓度不一定相等。 2．审题方法 （1）注意反应特点：反应前后气体的物质的量是否发生变化。 （2）分清平衡建立的条件：是恒温恒压还是恒温恒容。 3．理解等效平衡的意义 （1）对于反应前后气体物质的量有变化的反应，如 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)等温等压、等温等容下 建立平衡如下图： 8 容易得出 A 与 C 等效，A 与 D 不等效。因为 C→D 是对反应前后气体体积有变化的反应加压，平衡发 生了移动。 结论：对于反应前后气体物质的量有变化的反应，恒温恒压时只要起始加入的物质按方程式化学计量 数转化到方程式一侧，比例相同就可建立等效平衡；而恒温恒容时，则需起始加入的物质按方程式化学计 量数转化到方程式一侧，完全相同才能建立等效平衡，因为反应物物质的量的变化会引起平衡的移动。 （2）对于反应前后气体物质的量没有变化的反应，如：H2(g)+I2(g) 2HI(g)等温等压、等温等容下 建立平衡如下图： 容易得出 A 与 C 等效，A 与 D 等效。因为 C→D 平衡不发生移动。对反应前后气体体积不变的反应加 压，平衡不移动。 结论：对于反应前后气体物质的量不变的反应，无论是恒温恒压还是恒温恒容，只要加入的物质按方 程式化学计量数转化到方程式一侧，比例相同就可建立等效平衡。 考向一 外界条件对化学平衡的影响 典例 1 将 NO2 装入带活塞的密闭容器中，当反应 2NO2(g) N2O4(g)达到平衡后，改变下列一个条件， 其中叙述正确的是 9 A．升高温度，气体颜色加深，则此反应为吸热反应 B．慢慢压缩气体体积，平衡向右移动，混合气体颜色变浅 C．慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，压强增大，但小于原来的两倍 D．恒温恒容时，充入惰性气体，压强增大，平衡向右移动，混合气体的颜色变浅 【答案】C 1．在密闭容器中通入 A、B 两种气体，在一定条件下反应：2A(g)+B(g) 2C(g)　ΔH<0。达到平衡后，改 变一个条件(X)，下列量(Y)的变化一定符合图中曲线的是 X Y A 再加入 A B 的转化率 B 再加入 C A 的转化率 C 增大压强 A 的质量分数 D 升高温度 混合气体平均摩尔质量 解答化学平衡移动题目的思维模型 =正 逆 正 逆 正、逆速率不变：如容积不变，充入稀有气体，平衡不移动 使用催化剂 程度相同 气体体积无变化 平衡不移动 的反应改变压强改变条件 正、逆速率改变 浓度 程度不同 压强 平衡移动 温度                           v v v v 10 考向二 化学平衡移动结果的分析与判断 典例 1 在容积不变的密闭容器中，一定条件下发生反应：2A(?) B(g)+C(s)，达到化学平衡后，升高温 度，容器内气体的密度增大，则下列叙述正确的是 A．若正反应是吸热反应，则 A 为非气态 B．若正反应是放热反应，则 A 为非气态 C．在平衡体系中加入少量 C，该平衡向逆反应方向移动 D．改变压强对该平衡的移动一定无影响 【答案】A 2．在容积固定的密闭容器中充入一定量的 X、Y 两种气体，一定条件下发生可逆反应 3X(g)+Y(g) 2Z(g)，并达到平衡。已知正反应是放热反应，测得 X 的转化率为 37.5%，Y 的转化率为 25%。下列有关 叙述正确的是 A．若 X 的反应速率为 0.2 mol·L−1·s−1，则 Z 的反应速率为 0.3 mol·L−1·s−1 B．若向容器中充入氦气，压强增大，Y 的转化率提高 11 C．升高温度，正反应速率减小，平衡向逆反应方向移动 D．开始充入容器中的 X、Y 物质的量之比为 2∶1 构建“虚拟的第三平衡”法解决平衡间的联系 在解题时若遇到比较条件改变后的新、旧平衡间某量的关系有困难时，可以考虑构建一个与旧平衡等 效的“虚拟的第三平衡”，然后通过压缩或扩大体积等手段，再与新平衡沟通，以形成有利于问题解决的新模 式，促使条件向结论转化，例如： （1）构建等温等容平衡思维模式：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）构建等温等压平衡思维模式(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。 考向三 借助图象判断化学平衡的移动 典例 1 甲烷蒸气的转化反应为 CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH>0，工业上可利用此反应生产合成氨 原料气 H2。下列有关该反应的图象正确的是 12 【答案】C 3．向绝热恒容密闭容器中通入 SO2 和 NO2，一定条件下使反应 SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)达到平 衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是 A．反应在 c 点达到平衡状态 B．反应物浓度：a 点小于 b 点 C．升高温度该平衡正向移动 D．Δt1=Δt2 时，SO2 的转化率：a～b 段小于 b～c 段 13 考向四 化学平衡图象的综合分析 典例 1 运用化学反应原理研究化学反应有重要意义。 （1）硫酸生产中，SO2 催化氧化生成 SO3：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，混合体系中 SO3 的百分含量 和温度的关系如图 1 所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。 ①若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动。 ②若反应进行到状态 D 时，v 正________(填“>”“<”或“＝”)v 逆。 （2）课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，应用此法反应达到平衡 时反应物的转化率不高。 ①能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的措施是________(填编号)。 A．使用更高效的催化剂 B．升高温度 C．及时分离出氨气 D．充入氮气，增大氮气的浓度(保持容器体积不变) ②若在某温度下，2 L 的密闭容器中发生合成氨的反应，图 2 表示 N2 的物质的量随时间的变化曲线。 用 H2 表示 0～10 min 内该反应的平均速率 v(H2)＝________。从第 11 min 起，压缩容器的体积为 1 L， 则 n(N2)的变化曲线为________(填编号)。 【解析】（1）①恒压条件下向题述平衡体系中通入氦气，则反应器的体积会增大，各物质的浓度会减 小，平衡会向气体分子数增大的方向(向左)移动。②反应进行到状态 D 时没有达到平衡，需要反应向右进行， 所以 v 正>v 逆。 14 【答案】（1）①向左　②> （2）①D　②0.06 mol·L－1·min－1　d 4．乙苯催化脱氢制苯乙烯的反应： +H2(g)　ΔH=+124 kJ·mol−1 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)示意图如下： （1）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 。 考向五 等效平衡 典例 1 在密闭容器中进行 N2＋3H2 2NH3 反应，起始时 N2 和 H2 分别为 10 mol 和 30 mol，当达到平 衡时，N2 的转化率为 30%。若以 NH3 作为起始反应物，反应条件与上述反应相同时，要使其反应达到 平衡时各组成成分的物质的量分数与前者相同，则 NH3 的起始物质的量和它的转化率正确的是 A．40 mol 35% B．20 mol 30% C．20 mol 70% D．10 mol 50% 15 【答案】C 5．将 2 mol A 和 1 mol B 充入某密闭容器中发生反应：2A(g)+B(g) xC(g)，达到化学平衡后，C 的体积 分数为 a，假设该反应的条件分别和下列各选项的条件相同，下列判断正确的是 A．若在恒温恒压下：当 x=1 时，按 1.5 mol A、1 mol C 作为起始物质，达到平衡后，C 的体积分数仍为 a B．若在恒温恒容下：当 x=2 时，将 3 mol C 作为起始物质，达到平衡后，C 的体积分数仍为 a C．若在恒温恒压下：当 x=3 时，按 1 mol A、1 mol B、1 mol C 作为起始物质，达到平衡后，C 的体积 分数为 a D．若在恒温恒容下：按 0.6 mol A、0.3 mol B、1.4 mol C 作为起始物质，达到平衡后，C 的体积分数仍 为 a，则 x 为 2 或 3 1．已知反应 C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH 在一定温度和压强下于密闭容器中达到平衡。下列叙述 正确的是 A．升高温度，平衡常数 K 增大，则 ΔH<0 B．缩小容器体积，c(CO)减小 C．更换高效催化剂， H2O(g)的转化率增大 D．恒压条件下，充入一定量的氮气，n(H2)增大 16 2．在恒温恒容密闭容器中分别充入 A、B、C 三种气体，一定条件下发生反应，各物质浓度随时间的变化 曲线如图 1 所示。若从 t2 min 开始，每个时刻只改变一个且不同的条件，物质 C 的正、逆反应速率随时 间的变化曲线如图 2 所示。下列说法不正确的是 A．t2 min 时改变的条件可能是增大压强或加入催化剂 B．该反应的正反应为放热反应 C．0~t1 min 内 A 与 B 的平均反应速率之比为 3∶2 D．该反应中 C 一定为产物 3．某恒容密闭容器中 CH4、H2O(g)的起始浓度分别为 1.8 mol·L-1 和 3.6 mol·L-1，二者反应生成 CO2 和 H2， 该反应过程中部分物质的浓度随时间变化的曲线如图(部分时间段的浓度变化未标出)，其中第 6 min 开始 升高温度。下列有关判断正确的是 A．X 是 H2 B．增大压强，平衡逆向移动，平衡常数减小 C．第一次平衡时的平衡常数约为 0.91 D．该反应为放热反应 4．在恒容密闭容器中通入物质的量浓度均为 0.1 mol·L－1 的 CH4 与 CO2，在一定条件下发生反应：CO2(g)＋ CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)，测得 CH4 的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示，下列有关说法一 定正确的是 17 A．上述反应的 ΔH>0 B．压强 p1>p2>p3>p4 C．1 100 ℃该反应的平衡常数为 64 D．压强为 p4 时，在 Y 点：v(正)T1)其他条件相同时，下列图象正确的是 A． B． C． D． 6．已知 2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-197 kJ·mol-1，向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体： (甲)2 mol SO2 和 1 mol O2；(乙) 1 mol SO2 和 0.5 mol O2；(丙) 2 mol SO3。在恒温、恒容条件下反应达到 平衡时，下列关系一定正确的是 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 7．在恒温恒压下，向密闭容器中充入 4 mol SO2 和 2 mol O2，发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　 ΔH<0。2 min 后，反应达到平衡，生成 SO3 为 1.4 mol，同时放出热量 Q kJ。则下列分析正确的是 A．在该条件下，反应前后的压强之比为 6∶5.3 18 B．若反应开始时容器体积为 2 L，则 v(SO3)＝0.35 mol/(L·min) C．若把“恒温恒压下”改为“恒压绝热条件下”反应，平衡后 n(SO3)<1.4 mol D．若把“恒温恒压下”改为“恒温恒容下”反应，达平衡时放出热量大于 Q kJ 8．在恒温恒容的密闭容器中，发生反应 3M(g)+N(g) xP(g)(注：x 为 P 物质前的系数)。 ①将 3 mol M 和 2 mol N 在一定条件下反应，达平衡时 P 的体积分数为 a； ②若起始时 M、N、P 投入的物质的量分别为 n(M)、n(N)、n(P)，平衡时 P 的体积分数也为 a。 下列说法正确的是 A．若①达平衡时，再向容器中各增加 1 mol M、N、P，则 N 的转化率一定增大 B．若向①平衡中，再加入 3 mol M 和 2 mol N，P 的体积分数若大于 a，可断定 x>4 C．若 x=2，则②体系起始物质的量应当满足 3n(N)=n(M) D．若②体系起始物质的量满足 3n(P)+ 8n(M)=12n(N)，可断定 x=4 9．工业上可用 CO2 与 H2 反应生成甲醇，在 T ℃下，将 1 mol CO2 和 2 mol H2 充入 5 L 恒容密闭容器中发生 反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，测得 H2 的物质的量随时间的变化情况如下图中曲线Ⅰ 所示。 （1）按曲线Ⅰ计算反应从 0 到 4 min 时，v(H2)＝____________________。 （2）在 T ℃时，若仅改变某一外界条件时，测得 H2 的物质的量随时间的变化情况如图中曲线Ⅱ所示， 则改变的外界条件为_______________________________________________；反应按曲线Ⅱ进行，计算达 到平衡时容器中 c(CO2)＝______________。 （3）判断该反应达到平衡的依据为________(填字母)。 A．混合气体的平均相对分子质量不随时间改变 B．3v(H2)正＝v(CH3OH)逆 C．混合气体的压强不随时间改变 D．单位时间内生成 CH3OH 和 H2O 的物质的量相同 10．碳、氮及其化合物是同学们经常能接触到的重要物质，是科学研究的重要对象。 19 （1）H2NCOONH4 是工业合成尿素的中间产物，该反应的能量变化如图甲所示。用 CO2 和氨气合成尿 素的热化学方程式为________________________________________。 （2）合理利用 CO2、CH4，抑制温室效应成为科学研究的新热点。一种以二氧化钛表面覆盖 Cu2Al2O4 为催化剂，可以将 CO2 和 CH4 直接转化成乙酸(ΔH＜0)。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成 速率分别如图乙所示。250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是________________。250 ℃和 400 ℃时乙酸的生成速率几乎相等，实际生产中应选择的温度为________℃。 （3）T ℃时，将等物质的量的 NO 和 CO 充入体积为 2 L 的密闭容器中发生反应 2NO＋2CO2CO2＋N2。 保持温度和体积不变，反应过程中 NO 的物质的量随时间的变化如图丙所示。 ①平衡时若保持温度不变，再向容器中充入 CO、N2 各 0.8 mol，平衡将________(填“向左”“向右”或“不”) 移动。 ②图中 a、b 分别表示在一定温度下，使用相同质量、不同表面积的催化剂时，达到平衡过程中 n(NO) 的变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是________(填“a”或“b”)。 ③15 min 时，若改变外界反应条件，导致 n(NO)发生如图所示的变化，则改变的条件可能是________(任 答一条即可)。 1．[2018 天津]室温下，向圆底烧瓶中加入 1 molC2H5OH 和含 1molHBr 的氢溴酸，溶液中发生反应； C2H5OH+HBr C2H5Br+H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br 和 C2H5OH 的沸点分别为 38.4℃和 78.5℃。下列有关叙述错误的是 A．加入 NaOH，可增大乙醇的物质的量 B．增大 HBr 浓度，有利于生成 C2H5Br 20 C．若反应物增大至 2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变 D．若起始温度提高至 60℃，可缩短反应达到平衡的时间 2．[2017 江苏][双选]温度为 T1 时，在三个容积均为 1 L 的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g) 2NO(g)+O2 (g) (正反应吸热)。实验测得：v 正= v(NO2)消耗=k 正 c2(NO2)，v 逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k 逆 c2(NO)·c(O2)，k 正、k 逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是 A．达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为 4∶5 B．达平衡时，容器Ⅱ中 比容器Ⅰ中的大 C．达平衡时，容器Ⅲ中 NO 的体积分数小于 50% D．当温度改变为 T2 时，若 k 正=k 逆，则 T2> T1 3．[2016 江苏][双选]一定温度下，在 3 个体积均为 1.0 L 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 物质的起始浓度/mol·L−1 物质的平衡浓度/mol·L−1 容器 温度/K c(H2) c(CO) c(CH3OH) c(CH3OH) Ⅰ 400 0.20 0.10 0 0.080 Ⅱ 400 0.40 0.20 0 Ⅲ 500 0 0 0.10 0.025 A．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 4．[2016 四川]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)的体积分数与 Z 和 T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是     2 2 O NO c c 2 4 (H O) (CH ) n n  21 A．该反应的焓变 ΔH>0 B．图中 Z 的大小为 a>3>b C．图中 X 点对应的平衡混合物中 =3 D．温度不变时，图中 X 点对应的平衡在加压后 (CH4)减小 5．[2015 江苏][双选]在体积均为 1.0 L 的两恒容密闭容器中加入足量的相同的炭粉，再分别加入 0.1 mol CO2 和 0.2 mol CO2，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 A．反应 CO2(g)+C(s) 2CO(g)的 ΔS>0、ΔH<0 B．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) 6．[2017 新课标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=−119 kJ·mol−1 ③H2(g)+ O2(g)= H2O(g) ΔH3=−242 kJ·mol−1 反应①的 ΔH1 为________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， 2 4 (H O) (CH ) n n  1 2 1 2 22 x_________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__________（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___________。 （3）图（c）为反应产率和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___________、____________；590℃之后，丁烯产率 快速降低的主要原因可能是_____________。 1．【答案】A 【解析】达平衡后，再加入 A，平衡正向移动，促进 B 的转化，即 B 的转化率增大，与图象符合，A 正确； 达平衡后，再加入 C，化学平衡逆向移动，则 A 的转化率减小，与图象不符合，B 错误；达平衡后，增大 压强，平衡正向移动，则 A 的质量分数减小，与图象不符合，C 错误；达平衡后，升高温度，化学平衡逆 向移动，由 M= 可知，反应逆向进行时 n 增大，m 不变，则混合气体平均摩尔质量减小，与图象不符合， D 错误。 2．【答案】D 【解析】化学反应速率之比等于化学方程式化学计量数之比，若 X 的反应速率为 0.2 mol·L−1·s−1，则 Z 的反应速率为 mol·L−1·s−1，A 错误；若向容器中充入氦气，恒容容器充入惰性气体，总压增大，分 压不变，平衡不移动，Y 的转化率不变，B 错误；升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡向逆反应方 向移动，C 错误；设开始充入容器中的 X、Y 分别为 x mol 和 y mol，Y 的变化量为 a mol，由转化率可 知 ∶ =37.5%∶25%，所以开始充入容器中的 X、Y 物质的量之比为 2∶1，D 正确。 m n 0.4 3 3a x a y 23 4．【答案】（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 （2）600 ℃时，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。高温还可能使催化剂失活，且能耗大 【解析】（1）因为该容器内保持恒压，掺入水蒸气，相当于增大了容器的体积，而该反应的正反应是气 体的物质的量增大的反应，化学平衡向右移动，提高了乙苯的平衡转化率。 （2）从图象可知，600 ℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。如果温度过低，反应速率慢且转 化率低；如果温度过高，选择性下降。且高温还可能使催化剂失去活性，同时还会消耗更多的能量。 5．【答案】D 【解析】恒温恒压时，极值等比时两平衡等效，在 A 项中： = ≠ ，在 C 项中 = = ≠ ，A、C 错误；恒温恒容下，当 x=2 时，将 3 mol C 作为起始物质，通过反应的化学计量数之比换 算成 A 和 B 的物质的量，则相当于起始时有 3 mol A 和 1.5 mol B，与起始充入 2 mol A 和 1 mol B 相比， 压强增大，平衡右移，达平衡后，C 的体积分数增大，B 错误；若在恒温恒容下，按 0.6 mol A、0.3 mol B、1.4 mol C 作起始物质，若是 x=2，通过反应的化学计量数之比换算成 A 和 B 的物质的量分别为 2 mol A、1 mol B，与原反应等效；但是若 x=3 时，反应方程式两边的气体化学计量数之和相等，压强不影响 平衡，由于加入的 A、B 的物质的量满足 2∶1，达到平衡时与原平衡也是等效平衡，所以 x=2、x=3 都 可以，D 正确。 1．【答案】D 【解析】本题考查影响化学平衡移动的因素，意在考查考生的分析能力。升高温度，平衡常数 K 增大， 说明平衡向正反应方向移动，故该反应的正反应是吸热反应，ΔH>0，A 错误；该反应为气体分子数增大 的反应，因此缩小容器体积，相当于增大压强，平衡逆向移动，n(CO)减小，但根据勒夏特列原理可知，     A B n n  1.5 2 mol 1mol  2 1     A B n n 21 3 11 3   5 4 2 1 24 c(CO)增大，B 错误；催化剂对化学平衡移动无影响，因此更换高效催化剂，H2O(g)的转化率不变，C 错 误；恒压条件下充入 N2，容器的体积增大，各组分浓度降低，相当于减小压强，则平衡正向移动，n(H2) 增大，D 正确。 3．【答案】C 【解析】本题考查化学平衡，意在考查考生对化学平衡理论的理解及应用能力。该反应为 CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)，根据题图知，0~4 min 内 CH4 减少的浓度为 0.5 mol·L-1，X 增加的浓 度为 0.5 mol·L-1，故 X 为 CO2，A 错误；温度不变时，增大压强，平衡常数不变，B 错误；反应在第 4 min 时第一次达到平衡状态，根据三段式法，有： 平衡常数 K≈0.91，C 正确；第 9 min 平衡时，根据三段式法，有： 平衡常数 K= ≈300.5>0.91，故升高温度，平衡正向移动，该反应为吸热反应，D 错误。 【备注】CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) 起始(mol·L-1)　1.8　　　3.6　　　0　　　　　0 4 2 4.4 1.1 0.7 1.4   25 转化(mol·L-1)　0.5　　　1.0　　　0.5　　　　2.0 平衡(mol·L-1)　1.3　　　2.6　　　0.5　　　　2.0 CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) 起始(mol·L-1)　1.8　　　3.6　　　0　　　　　0 转化(mol·L-1)　1.1　　　2.2　　　1.1　　　　4.4 平衡(mol·L-1)　0.7　　　1.4　　　1.1　　　　4.4 4．【答案】A 【解析】A 项，温度越高，转化率越大，升温平衡右移，ΔH＞0，正确；B 项，增大压强，平衡左移，CH4 的转化率减小，所以 p4＞p3＞p2＞p1，错误；C 项， CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g) 起始/mol·L－1 0.1 0.1 0 0 平衡/mol·L－1 0.1－x 0.1－x 2x 2x ×100%＝80% x＝0.08 K＝ ＝1.638 4，错误；D 项，Y 点未达平衡，若要达平衡，CH4 的转化率应增大，所以 v(正)＞ v(逆)。 6．【答案】B 【解析】将丙容器中，起始投料全部转化为左边的物质，可知甲和丙为等效平衡，则 p 甲=p 丙、m 甲=m 丙、k 甲=k 丙，Q 甲+Q 丙=197 kJ。甲和乙的比较可用如图所示帮助理解： 经过变化 1 后，两个容器为等效平衡，去掉隔板，乙容器和“乙+乙”容器中浓度、压强等均相等；经过 26 变化 2 后，容器甲的体积比“乙+乙”的缩小一半，若平衡不发生移动，则压强为原来的 2 倍，但体积减 小，压强增大，平衡正向移动，则 SO3 的质量：m甲>2m 乙，总物质的量减小，导致平衡压强减小，故 p 甲<2p 乙，放出或吸收的热量：Q甲<2Q 乙，因甲、乙两容器中起始投入的 SO2 与 O2 的物质的量之比为 2∶1(即 化学计量数之比)，两者在反应中按照 2∶1 的比例转化，故达到平衡时，两容器中 c(SO2)与 c(O2)之比仍 为 2∶1，即 k 甲=k 乙。 7．【答案】C 【解析】由平衡时 n(SO3)＝1.4 mol 可知此时 n(SO2)＝2.6 mol，n(O2)＝1.3 mol。A 选项，因是恒温恒压 条件，所以反应前后压强不变；B 选项，因该反应是气体分子数之和变小的反应，所以随着反应的进行， 体积逐渐变小，小于 2 L，所以 v(SO3)大于 0.35 mol/(L·min)；C 选项，该反应为放热反应，在绝热条件 下随着反应的进行要放热，达到平衡时与恒温恒压条件下的平衡比较，平衡要逆向移动，所以 n(SO3)<1.4 mol；D 选项，恒温恒容条件下的平衡与原来恒温恒压下的平衡比较，平衡要逆向移动，所以 放出的热量小于 Q kJ。 8．【答案】D 【解析】A 中由于 x 的值未知，无法判断平衡的移动方向，A 不正确；B 中可断定 x<4；分析反应①②， 由等效平衡原理，得 n(M)+ =3 mol　（1） n(N)+ =2 mol　（2） 方程式（1）（2）变形可得 x= = 即无论 x 取何值，恒有 3n(N)=n(M)+3 mol， 故 C 不正确；由（1）×8-（2）×12 向已知 D 中的关系式靠拢，变形可得：8n(M)+ =12n(N)+ 即：8n(M)+ =12n(N)，则 x=4，故 D 项正确。 9．【答案】（1）0.05 mol·L－1·min－1 （2）增大二氧化碳的浓度(或增加 CO2 的量) 2.4 mol·L－1 （3）AC  3 Pn x  Pn x     3 P 3mol M n n     P 2mol N n n  24 Pn x  12 Pn x  12 Pn x 27 　　　CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) 起始(mol) 1 2 0 0 转化(mol) 1 平衡(mol) 1 所以该温度下的平衡常数 K＝ ＝ 。 利用平衡常数不变： 　　 　CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) 起始(mol) 2 0 0 转化(mol) 1.5 0.5 0.5 平衡(mol)　x 0.5 0.5 0.5 所以该温度下的平衡常数 K＝ ＝ ， 解得 x＝12 平衡时容器中 c(CO2)＝ mol·L－1＝2.4 mol·L－1。 （3）该反应是体积有变化的反应，A、C 都可以作为判断平衡的依据；B 项应为 v(H2)正＝3v(CH3OH)逆， 错误；同一个方向的速率，没有反映出正、逆两个方向，D 错误。 10．【答案】（1）2NH3(g)＋CO2(g)===CO(NH2)2(s)＋H2O(l)　ΔH＝－134 kJ·mol－1 （2）250 ℃时，催化剂的催化效率最好，之后催化剂的催化效率急剧降低　250 （3）①向右　②b　③增加 CO 的物质的量浓度、增大压强、减少生成物浓度 （3）由图丙可知：起始时 NO 为 0.4 mol，平衡时为 0.2 mol，则有 1 3 1 3 1 3 2 3 1 3 1 3 3 1 1 3 5 3 5 1 2( )5 3 5     25 6 3 0.5 0.5 5 5 0.5( )5 5 x   25 6 12 5 28 　 　 　　　2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g) 起始/mol　　0.4　　　0.4　　　　　　0　 　 　0 转化/mol　　0.2 0.2 0.2 0.1 平衡/mol　　0.2 0.2 0.2 0.1 平衡时浓度/mol·L－1　0.1 0.1 0.1 0.05 K＝ ＝ ＝5 Qc＝ ＝ ＝1.8＜K，故反应向右移动。 ②催化剂表面积大，反应速率快，达平衡时间短，由图可知，b 曲线代表条件下的反应速率快，b 的催 化剂表面积大。 ③由图像可知，NO 的浓度减小，平衡正向移动，所以改变条件为增加 CO 的物质的量浓度、增大压强、 减小生成物浓度。 1．【答案】D 【解析】A．加入 NaOH，中和 HBr，平衡逆向移动，可增大乙醇的物质的量。选项 A 正确。 B．增大 HBr 浓度，平衡正向移动，有利于生成 C2H5Br。选 B 正确。 点睛：本题中的反应是反应前后物质的量不变的反应，但是考虑到反应是在水溶液中进行的，而生成的 溴乙烷是不溶于水的，即本题中的溴乙烷应该是没有浓度的，所以选项 D 中是不需要考虑温度升高将溴 乙烷蒸出的影响的。 2．【答案】CD 【解析】由容器 I 中反应 2NO2 2NO+O2 起始量(mol/L) 0.6 0 0 变化量(mol/L) 0.4 0.4 0.2 平衡量(mol/L) 0.2 0.4 0.2 2 2 2 2 2 (CO ) (N ) (NO) (CO) c c c c   2 2 2 0.1 0.05 0.1 0.1   2 2 2 2 2 (CO ) (N ) (NO) (CO) c c c c   2 2 2 0.1 0.45 0.1 0.5   29 可以求出平衡常数 K= ，平衡时气体的总物质的量为 0.8 mol，其中 NO 占 0.4 mol，所以 NO 的体积分数为 50%， 。在平衡状态下，v 正=v(NO2)消耗=v 逆=v(NO)消耗，所以 k 正 c2(NO2)=k 逆 c2(NO)•c(O2)，进一步求出 。 A．根据容器 II 的起始投料，浓度商 Q= = ＜K，平衡将向正反应方向移动，所以容器 II 在平 衡时气体的总物质的量一定大于 1 mol，故达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比一定小于 4∶5，A 错误；B．若容器 II 在某时刻， ， 由反应 2NO2 2NO + O2 起始量(mol/L) 0.3 0.5 0.2 变化量(mol/L) 2x 2x x 平衡量(mol/L) 0.3−2x 0.5+2x 0.2+x 因为， ，解之得 x= ，求出此时浓度商 Qc= >K，所以容器 II 达 平衡时， 一定小于 1，B 错误；C．若容器 III 在某时刻，NO 的体积分数为 50%， 由反应 2NO2 2NO + O2 起始量(mol/L) 0 0.5 0.35 变化量(mol/L) 2x 2x x 平衡量(mol/L) 2x 0.5−2x 0.35−x 由 0.5−2x=2x+0.35−x，解之得，x=0.05，求出此时浓度商 Qc= > ，说明此时反应未达平 衡，反应继续向逆反应方向进行，NO 进一步减少，所以 C 正确；D．温度为 T2 时， >0.8， 因为正反应是吸热反应，升高温度后化学平衡常数变大，所以 T2>T1，D 正确。 【名师点睛】试题主要从浓度、温度对化学反应速率、化学平衡的影响以及平衡常数的计算等方面，考 查学生对化学反应速率、化学平衡等化学基本原理的理解和应用，关注信息获取、加工和处理能力的提 2 2 0.4 0.2 0.80.2       2 2 O 1NO c c  0.8k Kk  正 逆 2 2 0.2 0.5 0.3  5 9     2 2 O 1NO c c      2 2 O 0.2 1NO 0.3 2 c x c x   1 30 2 2 17 7 28930 30 2107 30               2 2 O NO c c 2 2 0.4 0.3 4.80.1   1 K 2 1k Kk  正 逆 30 高。解题时首先要分析反应的特征，如是恒温恒容还是恒温恒压反应，是气体分子数目增加的还是气体 分子数目减小的反应，其次分析所建立的平衡状态的条件和平衡状态的特征，最后逐一分析试题中所设 计的选项，判断是否正确。本题只给了一个平衡量，通过化学平衡计算的三步分析法，分析容器 I 中平 衡态的各种与 4 个选项相关的数据，其他容器与 I 进行对比，通过浓度商分析反应的方向，即可判断。 本题难度较大，如能用特殊值验证的反证法，则可降低难度。 3．【答案】AD 【解析】本题考查化学平衡，意在考查考生对等效平衡的理解应用能力。A 项，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，正确；B 项，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，错误；C 项，由表中数 据知，达到平衡时，可求得容器Ⅰ中 c(H2)=0.04 mol·L−1，可推知容器Ⅱ中 c(H2)<0.08 mol·L−1，容器Ⅲ 中 c(H2)=0.15 mol·L−1， < = ，错误；D 项，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， 正确。 5．【答案】BC 【解析】由图可知，升高温度，c(CO2)降低，即平衡正向移动，所以该反应为吸热反应，ΔH>0，A项错 误；相同温度下，图中Ⅱ点所在曲线对应的c(CO2)高，表示通入0.2 mol CO2，则Ⅰ点所在曲线表示通入 0.1 mol CO2，Ⅰ点和Ⅱ点的c(CO2)相等，由图知参加反应的CO2的物质的量：Ⅱ点大于Ⅰ点的2倍，且该 反应为气体分子数增多的反应，同时Ⅱ点的温度比Ⅰ点高，所以体系的总压强p总：p总(状态Ⅱ)>2p总(状态 Ⅰ)，B项正确；状态Ⅱ中CO2的投入量为状态Ⅲ的2倍，因状态Ⅱ压强比状态Ⅲ大，而加压平衡逆向移动， 则状态Ⅱ中的c(CO)小于状态Ⅲ中c(CO)的2倍，C项正确；状态Ⅲ比状态Ⅰ的温度高，温度越高，反应速 率越快，所以状态Ⅲ的反应速率快，D项错误。 6．【答案】（1）+123 小于 AD 2 2 2 (H ) (H ) c c Ⅱ Ⅲ 1 1 2 0.080mol L 0.15mol L      16 15 31 （2）氢气是产物之一，随着 n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大 （3）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 丁烯高温裂解生成短链烃类 【解析】（1）根据盖斯定律，用②式−③式可得①式，因此 ΔH1=ΔH2−ΔH3=−119 kJ/mol +242 kJ/mol =+123 kJ/mol。由图（a）可以看出，温度相同时，由 0.1 MPa 变化到 x MPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向 移动，根据反应前后气体系数之和增大，减小压强，平衡向正反应方向移动，即 x<0.1。提高丁烯的产率， 要求平衡向正反应方向移动，A、因为反应①是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，即丁烯 转化率增大，故 A 正确；B、降低温度，平衡向逆反应方向移动，丁烯的转化率降低，故 B 错误；C、 反应前气体系数之和小于反应后气体系数之和，增大压强，平衡向逆反应方向移动，丁烯的转化率降低， 故 C 错误；D、根据 C 选项分析，降低压强，平衡向正反应方向移动，丁烯转化率提高，故 D 正确。 （2）因为通入丁烷和氢气，发生①，氢气是生成物，随着 n(H2)/n(C4H10)增大，相当于增大氢气的量， 反应向逆反应方向进行，逆反应速率增加。 （3）根据图(c)，590℃之前，温度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应①是吸热反 应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过 590℃时，由于丁烷高温会裂 解生成短链烃类，所以参加反应①的丁烷也就相应减少。