还剩20页未读，
继续阅读
所属成套资源：【精品讲义】2021年高考化学一轮复习讲义（共12章）
成套系列资料，整套一键下载
2021年高考化学一轮复习讲义 第7章 第23讲 化学平衡状态 化学平衡的移动
展开
第23讲 化学平衡状态 化学平衡的移动
考纲要求 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。
1．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
在方程式中用“”表示。
理解应用
向含有2 mol SO2的容器中通入过量O2发生2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)，充分反应后生成SO3的物质的量______(填“＜”“>”或“＝”，下同)2 mol，SO2的物质的量______0 mol，转化率______100%，反应放出的热量________ Q kJ。
答案 ＜ > ＜ ＜
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，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，达到一种表面静止的状态。
(2)建立
(3)平衡特点
3．判断化学平衡状态的两种方法
(1)动态标志：v正＝v逆≠0
①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。
(2)静态标志：各种“量”不变
①各物质的质量、物质的量或浓度不变。
②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。
③温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。
总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。
理解应用
1．在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量
(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是________。
(2)能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是________。
(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是________________________。
(4)能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是________。
(5)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________。
(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________。
答案 (1)①③④⑦ (2)⑤⑦ (3)①③④⑤⑦
(4)①②③④⑦ (5)①②③ (6)②④⑦
2．若上述题目中的(1)～(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？
(1)____________。(2)____________。
(3)____________。(4)____________。
答案 (1)②③④⑦ (2)⑤⑦ (3)②③④⑤⑦ (4)②③④⑦
题组一 “极端转化”确定各物质的量
1．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是( )
A．Z为0.3 mol·L－1 B．Y2为0.4 mol·L－1
C．X2为0.2 mol·L－1 D．Z为0.4 mol·L－1
答案 A
2．(2019·长沙一中月考)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c1、c2、c3(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，则下列判断正确的是( )
A．c1∶c2＝3∶1
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．c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1
答案 D
解析 平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0＜c1＜0.14 mol·L－1。
极端假设法确定各物质浓度范围
上述题目1可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。
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X2∈(0,0.2)，Y2∈(0.2,0.4)，Z∈(0,0.4)。
题组二 化学平衡状态的判断
3．一定条件下，在密闭恒容的容器中，发生反应：3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)Si3N4(s)＋12HCl(g) ΔH<0，能表示该反应达到平衡状态的是( )
A．v逆(N2)＝v正(H2)
B．v正(HCl)＝4v正(SiCl4)
C．混合气体密度保持不变
D．c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶3∶6
答案 C
解析 利用化学反应速率之比等于化学方程式的计量系数之比可知A项错误；B项均表示正反应，无论反应是否处于平衡状态都成立；D项表示的浓度关系与是否平衡无关；混合气体密度不变说明容器中气体质量不变，而平衡移动则气体质量改变，所以C项表示达到平衡状态。
4．(2020·衡阳高三调研)反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是( )
A．容器内的温度不再变化
B．容器内的压强不再变化
C．相同时间内，断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等
D．容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2
答案 A
解析 已知反应为放热反应，当容器内的温度不变时，平衡不再移动，达到平衡状态，A项符合题意；反应在恒压条件下进行，反应前后压强均不变，不能判断是否达到平衡状态，B项不符合题意；断开H—H键和生成N—H键均指正反应方向，不能判断是否达到平衡状态，C项不符合题意；当浓度为1∶3∶2时，无法证明正逆反应速率相等，即无法判定是否达到平衡状态，D项不符合题意。
5．一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是( )
A．①② B．②④ C．③④ D．①④
答案 D
解析 ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；该反应是充入1 mol N2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，③曲线趋势不正确。
1．化学平衡移动的过程
2．化学平衡移动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＜v逆：平衡向逆反应方向移动。
3．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如下：
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
(对有
气体
参加
的反
应)
反应前后气
体体积改变
增大压强
向气体分子总数减小的方向移动
减小压强
向气体分子总数增大的方向移动
反应前后气
体体积不变
改变压强
平衡不移动
温度
升高温度
向吸热反应方向移动
降低温度
向放热反应方向移动
催化剂
同等程度改变v正、v逆，平衡不移动
(2)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物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
(3)“惰性气体”对化学平衡的影响
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，各反应气体的分压减小―→
应用体验
根据化学平衡原理解答下列问题：
在体积不变的密闭容器中发生N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，只改变一种外界条件，完成下表：
改变条件
平衡移动方向
氢气的转化率(增大、减小或不变)
氨气的体积分数(增大、减小或不变)
增大氮气的浓度
增大氨气的浓度
升温
充入适量氩气
答案 (从左到右，从上到下)正向 增大 逆向 减小 增大 逆向 减小 减小 不移动 不变 不变
(1)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变，化学平衡也一定发生移动(×)
(2)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大(×)
(3)C(s)＋CO2(g)2CO(g) ΔH＞0，其他条件不变时，升高温度，反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大(√)
(4)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大(√)
(5)向平衡体系FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl中加入适量KCl固体，平衡逆向移动，溶液的颜色变浅(×)
(6)对于2NO2(g)N2O4(g)的平衡体系，压缩体积，增大压强，平衡正向移动，混合气体的颜色变浅(×)
题组一 选取措施使化学平衡定向移动
1．(2019·桂林高三质检)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( )
A．①②④ B．①④⑥ C．②③⑤ D．③⑤⑥
答案 B
解析 该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。
2．(2018·天津，5)室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋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
C．若反应物均增大至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
答案 D
解析 D错：温度提高至60 ℃，化学反应速率虽然加快，但溴乙烷的沸点较低，会挥发出大量的溴乙烷，导致逆反应速率减小，故无法判断达到平衡的时间；A对：加入NaOH，消耗HBr，平衡左移，乙醇的物质的量增大；B对：增大HBr浓度，平衡右移，有利于生成溴乙烷；C对：原反应物按物质的量之比1∶1加入，又因二者反应的化学计量数之比为1∶1，两者的平衡转化率之比为1∶1，若将反应物均增大至2 mol，其平衡转化率之比仍为1∶1。
3．在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下，a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＜0。
(1)平衡后将容器的容积压缩到原来的一半，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是________(填字母)。
A．c(H2)减小
B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．反应物转化率增大
D．重新平衡减小
(2)若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是________(填字母)。
A．升高温度
B．将CH3OH从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大
答案 (1)CD (2)B
解析 (1)该反应为正向气体分子数减小的可逆反应，缩小体积，平衡正向移动，c(H2)增大，正、逆反应速率均增大，因而A、B均不正确。(2)由于该反应正向是放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH3OH的产率降低，体积不变，充入He，平衡不移动。
题组二 新旧平衡的比较
4．(2020·抚州高三模拟)在一密闭容器中，反应aA(g)＋bB(s)cC(g)＋dD(g)达到平衡后，保持温度不变，将容器缩小为原来的一半，当达到新的平衡时，A的浓度是原来的1.6倍，则下列说法正确的是( )
A．平衡向逆反应方向移动
B．a＜c＋d
C．物质A的转化率增大
D．物质D的浓度减小
答案 C
解析 容器缩小为原来的一半，若平衡不移动，则A的浓度应变为原来的2倍，说明平衡正向移动，A的转化率增大。
5．将等物质的量的N2、H2充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0。当改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡时，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )
选项
改变条件
新平衡与原平衡比较
A
增大压强
N2的浓度一定减小
B
升高温度
N2的转化率减小
C
充入一定量H2
H2的转化率不变，N2的转化率增大
D
使用适当催化剂
NH3的体积分数增大
答案 B
解析 A项，正反应是气体体积减小的反应，依据勒夏特列原理可知增大压强平衡向正反应方向移动，但氮气的浓度仍然比原平衡大，不正确；B项，正反应是放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，氮气的转化率减小，正确；C项，充入一定量的氢气，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，而氢气的转化率减小，不正确；D项，催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态，不正确。
1．分析化学平衡移动问题的注意事项
(1)平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化，而不能消除外界条件的变化。
(2)不要把v正增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有v正＞v逆时，才使平衡向正反应方向移动。
(3)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。
(4)对于缩小体积增大压强，不管是否移动，各成分的浓度均增大，但增大的倍数可能不同也可能相同。
2．解答化学平衡移动类判断题的思维过程
关注特点—
―→分析条件(浓度、温度、压强等)
―→想原理(平衡移动原理)―→综合判断得结论。
1．等效平衡的含义
在一定条件下(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。
2．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：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
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关系均转化为反应物，则SO2均为2 mol，O2均为1 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，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：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
① 2 mol 3 mol 0
② 1 mol 3.5 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：＝，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：H2(g)＋I2(g)2HI(g)
① 1 mol 1 mol 0
② 2 mol 2 mol 1 mol
③ a mol b mol c mol
①②两种情况下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系满足∶＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。
3．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。
问题思考
对于以下三个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。
(1)PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)
再充入PCl5(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，PCl5(g)的转化率________，PCl5(g)的百分含量______。
答案 正反应 减小 增大
(2)2HI(g)I2(g)＋H2(g)
再充入HI(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，HI的分解率________，HI的百分含量________。
答案 正反应 不变 不变
(3)2NO2(g)N2O4(g)
再充入NO2(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，NO2(g)的转化率________，NO2(g)的百分含量________。
答案 正反应 增大 减小
1．向一固定体积的密闭容器中通入a mol N2O4气体，在密闭容器内发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，达到平衡时再通入a mol N2O4气体，再次达到平衡时，与第一次达平衡时相比，N2O4的转化率( )
A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断
答案 C
解析 恒温恒容条件下，投料等比增加同增压，判断平衡(指的是新建立的与原平衡等效的过渡态平衡，而不是原平衡)，增大压强平衡向左移，转化率降低。
2．已知H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＜0，有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，在相同温度下分别达到平衡。现欲使甲中HI平衡时的百分含量大于乙中HI平衡时的百分含量，则应采取的措施是( )
A．甲、乙提高相同温度
B．甲中加入0.1 mol He，乙中不变
C．甲降低温度，乙增大压强
D．甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2
答案 C
解析 相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，此时甲和乙建立的平衡是等效的。A项，甲、乙提高相同温度，平衡均逆向移动，HI的平衡浓度均减小，错误；B项，甲中加入0.1 mol He，在定容密闭容器中，平衡不会移动，错误；C项，甲降低温度，平衡正向移动，甲中HI的平衡浓度增大，乙增大压强平衡不移动，HI平衡时的百分含量不变，正确；D项，甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2，结果还是等效的，错误。
3．一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)，现有三个相同的2 L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1 mol CO和1 mol H2O，在Ⅱ中充入1 mol CO2和1 mol H2，在Ⅲ中充入2 mol CO和2 mol H2O，均在700 ℃条件下开始反应。达到平衡时，上述三个过程对应的能量变化值分别为Q1、Q2、Q3，下列说法正确的是( )
A．2Q1＝2Q2＜Q3
B．容器Ⅰ中CO的百分含量比容器Ⅲ中CO的百分含量高
C．容器Ⅰ中反应的平衡常数比容器Ⅱ中反应的平衡常数小
D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和等于1
答案 C
解析 A项，容器中平衡建立的途径不相同，无法比较Q1、Q2的大小；C项，容器Ⅱ中所到达的平衡状态，相当于在容器Ⅰ中平衡的基础上降低温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大；D项，温度相同时，容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和等于1，容器Ⅱ中所达到的平衡状态，相当于在容器Ⅰ中平衡的基础上降低温度，平衡向正反应方向移动，所以容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1。
4．一定温度下，在3个容积均为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( )
容器
温度
/K
物质的起始浓度/mol·L－1
物质的平衡浓
度/mol·L－1
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.该反应的正反应吸热
B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物的转化率比容器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
答案 D
解析 对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终建立等效平衡，但Ⅲ温度高，平衡时c(CH3OH)小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A错误；Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以Ⅱ中转化率高，B错误；不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的两倍，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，若温度相同，两者建立等效平衡，两容器中速率相等，但Ⅲ温度高，速率更快，D正确。
1．(2019·海南，3)反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g) ΔH>0，在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中，不能提高乙烷平衡转化率的是( )
A．增大容器容积 B．升高反应温度
C．分离出部分氢气 D．等容下通入惰性气体
答案 D
2．(2019·浙江4月选考，17)下列说法正确的是( )
A．H2(g)＋I2(g)2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变
B．C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)，碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C．若压强不再随时间变化能说明反应2A(？)＋B(g)2C(？)已达平衡，则A、C不能同时是气体
D．1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%，放出的热量为Q1；在相同温度和压强下，当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时，吸收的热量为Q2，Q2不等于Q1
答案 B
解析 A项，该可逆反应的反应前后气体的化学计量数不发生变化，当缩小反应容器体积，相当于加压，正逆反应速率同等程度增加，错误；B项，在建立平衡前，碳的质量不断改变，达到平衡时，质量不变，因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡，正确；C项，若压强不再改变说明反应达到平衡，表明反应前后气体的化学计量数不等，故A、C可能均为气体，错误；D项，易知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH，合成氨气实际参与反应n(H2)＝3 mol×10%＝0.3 mol，因而Q1＝×|ΔH|＝0.1|ΔH|，分解氨气时实际消耗的n(NH3)＝2 mol×10%＝0.2 mol，Q2＝×|ΔH|＝0.1|ΔH|，则Q1＝Q2，错误。
3．[2017·全国卷Ⅲ，28(4)]298 K时，将20 mL 3x mol·L－1Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。
①下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。
a．溶液的pH不再变化
b．v(I－)＝2v(AsO)
c．c(AsO)/c(AsO)不再变化
d．c(I－)＝y mol·L－1
②tm时，v正________(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。
③tm时v逆________(填“大于”“小于”或“等于”)tn时v逆，理由是_________________。
④若平衡时溶液的pH＝14，则该反应的平衡常数K为________。
答案 ①ac ②大于 ③小于 tm时生成物浓度较低 ④
4．(2017·全国卷Ⅱ，27)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，x________(填“大于”或“小于”)0.1；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_____________________________________
___________________________________________________________________________________________________________。
答案 (1)＋123 小于 AD
(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碳链烃类
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－1－(－242) kJ·mol－1＝＋123 kJ·mol－1。由(a)图可以看出，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，所以x<0.1。由于反应①为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确、B错误；反应①正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误、D正确。(2)反应初期，H2可以活化催化剂，进料气中n(氢气)/n(丁烷)较小，丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯产率升高；随着进料气中n(氢气)/n(丁烷)增大，原料中过量的H2会使反应①平衡逆向移动，所以丁烯产率下降。(3)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，丁烯高温会裂解生成短碳链烃类，使产率降低。
1．下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是( )
A．在强碱存在的条件下，酯的水解反应进行较完全
B．加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C．可用浓氨水和NaOH固体快速制取氨气
D．加压条件下有利于SO2与O2反应生成SO3
答案 B
解析 应注意区别化学平衡移动原理和化学反应速率理论的应用范围，加催化剂只能提高反应速率，故B项不能用化学平衡移动原理解释。
2．(2019·济南莱芜期末)在一密闭烧瓶中注入NO2，在25 ℃时建立下列平衡：2NO2N2O4(正反应为放热反应)，若把烧瓶置于100 ℃的沸水中，下列情况：
①颜色，②平均相对分子质量，③质量，④压强，⑤密度。
其中不变的是( )
A．②④ B．③④ C．③⑤ D．①③
答案 C
解析 可逆反应：2NO2N2O4的正反应为放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动。①二氧化氮的浓度增大，颜色加深；②混合气体总的物质的量增大，但总的质量不变，根据M＝可知，混合气体的平均相对分子质量减小；③反应中的物质都是气体，根据质量守恒定律，混合气体总的质量不变；④升高温度，化学平衡向左移动，混合气体总的物质的量增大，容器的容积不变，容器内压强增大；⑤由上述分析知升高温度，混合气体总的质量不变，容器的容积不变，根据ρ＝可知，混合气体的密度不变。
3．(2017·海南，11，改编)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( )
A．升高温度，K增大
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
答案 D
解析 A项，ΔH＜0，正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，错误；B项，比较方程式气体的计量数关系，反应前气体的化学计量数之和等于反应后气体的计量数之和，则减小压强，平衡不移动，n(CO2)不变，错误；C项，催化剂能改变反应速率，但不会引起化学平衡的移动，所以α(CO)不变，错误；D项，充入一定量的氮气，平衡向气体体积增大的方向移动，但该反应前后气体体积不变，平衡不移动，n(H2)不变，正确。
4．纳米钴(Co)常用于CO加氢反应的催化剂：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g) ΔH＜0。下列有关说法正确的是( )
A．纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应的转化率
B．缩小容器体积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大
C．温度越低，越有利于CO催化加氢
D．从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正反应速率
答案 B
解析 催化剂不能改变反应的转化率，A项错误；压强增大，平衡正向移动，但移动的结果不能抵消条件的改变，CO的浓度还是增大的，B项正确；工业生产的温度应考虑催化剂的活性温度，C项错误；从平衡体系中分离出水蒸气，反应速率减慢，D项错误。
5．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是( )
A．2v(NH3)＝v(CO2)
B．密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)＝2∶1
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
答案 C
解析 该反应为有固体参与的非等体积反应，且容器体积不变，所以压强、密度均可作化学反应是否达到平衡状态的标志，该题应特别注意D项，因为该反应为固体的分解反应，所以NH3、CO2的体积分数始终为定值，NH3占，CO2占。
6．(2020·北京朝阳区一模)探究浓度对化学平衡的影响，实验如下：
Ⅰ.向5 mL 0.05 mol·L－1 FeCl3溶液中加入5 mL 0.05 mol·L－1KI溶液(反应a)，反应达到平衡后将溶液分为两等份。
Ⅱ.向其中一份中加入饱和KSCN溶液，变红(反应b)；加入CCl4，振荡、静置，下层显极浅的紫色。
Ⅲ.向另一份中加入CCl4，振荡、静置，下层显紫红色。
结合实验，下列说法不正确的是( )
A．反应a为2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2
B．实验Ⅱ中，反应a进行的程度大于反应b进行的程度
C．实验Ⅱ中变红的原理是Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3
D．比较水溶液中c(Fe2＋)：实验Ⅱ<实验Ⅲ
答案 B
解析 由药品用量看，Fe3＋与I－能恰好反应，再依据实验Ⅱ、Ⅲ现象，可知，反应混合物中存在Fe3＋和I2，因而Fe3＋与I－的反应为可逆反应，A正确；结合实验Ⅱ、Ⅲ现象可知，a反应后I2浓度较大，b反应后I2浓度较小，说明SCN－结合Fe3＋的能力比I－还原Fe3＋的能力强，使2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2的平衡逆向逆动，B错。
7．如图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别装在盛有水的三个烧杯中，在①烧杯中加入CaO，在②烧杯中不加其他任何物质，在③烧杯中加入NH4Cl晶体，发现①中红棕色变深，③中红棕色变浅。已知：2NO2(红棕色)N2O4(无色)，下列叙述正确的是( )
A．2NO2N2O4是放热反应
B．NH4Cl溶于水时放出热量
C．①烧瓶中平衡混合气的平均相对分子质量增大
D．③烧瓶中气体的压强增大
答案 A
解析 2NO2(g)N2O4(g)，NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体。①中红棕色变深说明平衡左移，平均相对分子质量减小，而CaO和水反应放热，则该反应为放热反应，A对，C错；③中红棕色变浅，说明平衡右移，而正反应为放热反应，则证明NH4Cl溶于水要吸收热量，平衡右移时，气体的物质的量减小，压强减小，B、D均错。
8．在密闭容器中进行反应：A(g)＋3B(g)2C(g)，下列有关图像的说法不正确的是( )
A．依据图a可判断正反应为放热反应
B．在图b中，虚线可表示使用了催化剂时的变化情况
C．若ΔH<0，图c可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动
D．由图d中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况，可推知正反应吸热
答案 D
解析 根据图a曲线可知，温度越高，逆反应速率与正反应速率差值越大，故升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，A项正确；催化剂能加快反应速率，缩短达到平衡所用的时间，但不能使平衡发生移动，B项正确；升高温度，平衡向吸热方向移动，C项正确；根据图像曲线可知，温度越高，混合气体的平均相对分子质量越小，故升高温度平衡逆向移动，因此可判断正反应为放热反应，D项错误。
9．(2019·山东烟台期末)I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)I(aq) ΔH。某I2、KI混合溶液中，I－的物质的量浓度c(I－)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法不正确的是( )
A．该反应ΔH<0
B．若在T1、T2温度下，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1>K2
C．若反应进行到状态D时，一定有v正>v逆
D．状态A与状态B相比，状态A的c(I)大
答案 C
解析 温度升高，c(I－)逐渐增大，说明升高温度，化学平衡逆向移动。I2(aq)＋I－(aq)I(aq)的ΔH<0，A项正确；K＝，温度升高，平衡向逆反应方向移动，由于T2>T1，则K1>K2，B项正确；从图中可以看出D点并没有达到平衡状态，c(I－)小于该温度下的平衡浓度，所以反应逆向进行，故v逆>v正，C项错误；升高温度，平衡逆向移动，c(I)变小，T2>T1，所以状态A的c(I)大，D项正确。
10．CO2经催化加氢可合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)。0.1 MPa时，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图，下列叙述不正确的是( )
A．该反应的ΔH＜0
B．曲线b代表H2O的浓度变化
C．N点和M点所处的状态c(H2)不一样
D．其他条件不变，T1 ℃、0.2 MPa下反应达平衡时c(H2)比M点大
答案 C
解析 温度升高，H2的浓度增大，平衡左移，故逆向吸热，正向放热，ΔH＜0，则曲线a为CO2的浓度变化，根据方程式的比例关系，可知曲线b为H2O的浓度变化，曲线c为C2H4的浓度变化，故A、B正确；C项，N点和M点均处于同一T1 ℃下，所处的状态的c(H2)是一样的；D项，其他条件不变，T1 ℃、0.2 MPa相对0.1 MPa，增大了压强，体积减小，c(H2)增大，反应达平衡时c(H2)比M点大，D项正确。
11．(2020·大连调研)已知反应：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)。起始以物质的量之比为1∶1充入反应物，不同压强条件下，H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为▲)。下列有关说法正确的是( )
A．上述反应的ΔH<0
B．N点时的反应速率一定比M点的快
C．降低温度，H2的转化率可达到100%
D．工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强
答案 A
解析 根据图像，随着温度的升高，H2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，正反应为放热反应，ΔH<0，A项正确；此反应是可逆反应，不能完全进行到底，C项错误；控制合适的温度和压强，既能保证反应速率较快，也能保证H2有较高的转化率，采用更高的压强对设备的要求更高，增加经济成本，D项错误。
12．用尿素[CO(NH2)2]吸收氮氧化物是一种可行的方法。
(1)尿素在高温条件下与NO2反应转化成无毒气体，该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________；
用尿素溶液也可吸收氮氧化物，研究表明，氮氧化物气体中NO的体积分数越大，总氮被还原率越低，可能的原因是____________________________________________________。
(2)在一个体积固定的真空密闭容器中充入等物质的量的CO2和NH3，在恒定温度下使其发生反应2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)并达到平衡，混合气体中氨气的体积分数随时间的变化如图所示：
则A点的v正(CO2)________(填“>”“<”或“＝”)B点的v逆(H2O)，原因是__________
________________________________________________________________________。
答案 (1)4CO(NH2)2＋6NO27N2＋4CO2＋8H2O
NO不溶于水，难以与尿素接触反应
(2)> 由图像知，A点反应在起始到平衡的反应过程之中，此过程中v正逐渐减小，B点反应已达平衡状态，故A点v正(CO2)>B点的v正(CO2)＝B点的v逆(CO2)＝v逆(H2O)
13．CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，反应过程和在两种温度下CH3OH的物质的量随时间的变化如图1所示。
(1)已知图1所示反应每消耗1 mol H2，热量变化是16.3 kJ，则反应的热化学方程式为
________________________________________________________________________。
曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ________KⅡ(填“>”“＝”或“<”)。
(2)一定温度下，若此反应在恒压容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________(填字母)。
a．容器中压强不变
b．H2的体积分数不变
c．c(H2)＝3c(CH3OH)
d．容器中密度不变
e．2个C===O断裂的同时有3个H—H断裂
(3)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时，体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图2所示。
当温度为470 K时，图中P点________(填“是”或“不是”)处于平衡状态。490 K之后，甲醇产率下降的原因是
________________________________________________________________________。
答案 (1)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－48.9 kJ·mol－1 >
(2)bd (3)不是 反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低
解析 (1)由题意知每消耗1 mol H2，热量变化是16.3 kJ，又由图1中CH3OH的物质的量随时间的变化图像可知该反应的正反应为放热反应，则该反应的热化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH＝－48.9 kJ·mol－1；该反应正反应为放热反应，温度越高该反应的平衡常数越小，所以对应的平衡常数大小关系为KⅠ>KⅡ。
(2)一定温度下发生反应CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)。因为此反应是在恒压容器中进行，容器中压强始终不变，所以压强不变不能判断反应达到化学平衡状态，a项错误；因为压强恒定，且化学方程式两边计量数之和是不等的，所以H2的体积分数不变能说明反应达到化学平衡状态，b项正确；c(H2)＝3c(CH3OH)不能说明正、逆反应速率相等，所以不能判断化学反应是否达到平衡状态，c项错误；容器中密度ρ＝，反应物和生成物都是气体，因为反应是在恒压容器中进行且反应后气体体积减小，所以密度不变可以说明反应达到化学平衡状态，d项正确；CO2和H2都是反应物，只要2个C===O断裂的同时就有3个H—H断裂，不能说明正反应速率和逆反应速率相等，e项错误。
(3)在490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原因是：反应尚未达到平衡，温度越高化学反应速率越快；490 K之后，甲醇产率下降的原因是：反应达到平衡后升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低。
14．(2020·淮安检测)汽车尾气中CO、NO2在一定条件下可以发生反应：4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋N2(g)ΔH＝－1 200 kJ·mol－1。在一定温度下，向容积固定为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和NO2，NO2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
(1)0～10 min内该反应的平均速率v(CO)＝________，从11 min起其他条件不变，压缩容器的容积变为1 L，则n(NO2)的变化曲线可能为图中的________(填字母)。
(2)恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。
A．容器内混合气体颜色不再变化
B．容器内的压强保持不变
C．2v逆(NO2)＝v正(N2)
D．容器内混合气体密度保持不变
(3)对于该反应，温度不同(T2>T1)、其他条件相同时，下列图像表示正确的是________(填序号)。
答案 (1)0.03 mol·L－1·min－1 d (2)CD (3)乙
解析 (1)0～10 min内v(CO)＝2v(NO2)＝×2＝0.03 mol·L－1·min－1。从11 min起压缩容器容积，压强增大，平衡正向移动，n(NO2)应逐渐减小直至达到新的平衡。(2)混合气体颜色不再变化，说明各物质的浓度不变，可以说明达到平衡，A对；反应前后气体分子总数不相等，因此压强保持不变，可以说明达到平衡，B对；v逆(NO2)＝2v正(N2)才能说明达到平衡，C错；反应体系中物质全部为气体，密度始终保持不变，不能说明达到平衡，D错。(3)甲，温度升高，v正、v逆应该均出现突增，错误；乙，温度升高，平衡逆向移动，NO2的转化率降低，正确；丙，温度不变时，增大压强，平衡正向移动，平衡时CO的体积分数应该减小，错误。
考纲要求 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。
1．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
在方程式中用“”表示。
理解应用
向含有2 mol SO2的容器中通入过量O2发生2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)，充分反应后生成SO3的物质的量______(填“＜”“>”或“＝”，下同)2 mol，SO2的物质的量______0 mol，转化率______100%，反应放出的热量________ Q kJ。
答案 ＜ > ＜ ＜
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，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，达到一种表面静止的状态。
(2)建立
(3)平衡特点
3．判断化学平衡状态的两种方法
(1)动态标志：v正＝v逆≠0
①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。
(2)静态标志：各种“量”不变
①各物质的质量、物质的量或浓度不变。
②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。
③温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。
总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。
理解应用
1．在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量
(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是________。
(2)能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是________。
(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是________________________。
(4)能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是________。
(5)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________。
(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________。
答案 (1)①③④⑦ (2)⑤⑦ (3)①③④⑤⑦
(4)①②③④⑦ (5)①②③ (6)②④⑦
2．若上述题目中的(1)～(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？
(1)____________。(2)____________。
(3)____________。(4)____________。
答案 (1)②③④⑦ (2)⑤⑦ (3)②③④⑤⑦ (4)②③④⑦
题组一 “极端转化”确定各物质的量
1．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是( )
A．Z为0.3 mol·L－1 B．Y2为0.4 mol·L－1
C．X2为0.2 mol·L－1 D．Z为0.4 mol·L－1
答案 A
2．(2019·长沙一中月考)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c1、c2、c3(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，则下列判断正确的是( )
A．c1∶c2＝3∶1
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．c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1
答案 D
解析 平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0＜c1＜0.14 mol·L－1。
极端假设法确定各物质浓度范围
上述题目1可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。
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X2∈(0,0.2)，Y2∈(0.2,0.4)，Z∈(0,0.4)。
题组二 化学平衡状态的判断
3．一定条件下，在密闭恒容的容器中，发生反应：3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)Si3N4(s)＋12HCl(g) ΔH<0，能表示该反应达到平衡状态的是( )
A．v逆(N2)＝v正(H2)
B．v正(HCl)＝4v正(SiCl4)
C．混合气体密度保持不变
D．c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶3∶6
答案 C
解析 利用化学反应速率之比等于化学方程式的计量系数之比可知A项错误；B项均表示正反应，无论反应是否处于平衡状态都成立；D项表示的浓度关系与是否平衡无关；混合气体密度不变说明容器中气体质量不变，而平衡移动则气体质量改变，所以C项表示达到平衡状态。
4．(2020·衡阳高三调研)反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是( )
A．容器内的温度不再变化
B．容器内的压强不再变化
C．相同时间内，断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等
D．容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2
答案 A
解析 已知反应为放热反应，当容器内的温度不变时，平衡不再移动，达到平衡状态，A项符合题意；反应在恒压条件下进行，反应前后压强均不变，不能判断是否达到平衡状态，B项不符合题意；断开H—H键和生成N—H键均指正反应方向，不能判断是否达到平衡状态，C项不符合题意；当浓度为1∶3∶2时，无法证明正逆反应速率相等，即无法判定是否达到平衡状态，D项不符合题意。
5．一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是( )
A．①② B．②④ C．③④ D．①④
答案 D
解析 ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；该反应是充入1 mol N2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，③曲线趋势不正确。
1．化学平衡移动的过程
2．化学平衡移动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＜v逆：平衡向逆反应方向移动。
3．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如下：
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
(对有
气体
参加
的反
应)
反应前后气
体体积改变
增大压强
向气体分子总数减小的方向移动
减小压强
向气体分子总数增大的方向移动
反应前后气
体体积不变
改变压强
平衡不移动
温度
升高温度
向吸热反应方向移动
降低温度
向放热反应方向移动
催化剂
同等程度改变v正、v逆，平衡不移动
(2)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物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
(3)“惰性气体”对化学平衡的影响
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，各反应气体的分压减小―→
应用体验
根据化学平衡原理解答下列问题：
在体积不变的密闭容器中发生N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，只改变一种外界条件，完成下表：
改变条件
平衡移动方向
氢气的转化率(增大、减小或不变)
氨气的体积分数(增大、减小或不变)
增大氮气的浓度
增大氨气的浓度
升温
充入适量氩气
答案 (从左到右，从上到下)正向 增大 逆向 减小 增大 逆向 减小 减小 不移动 不变 不变
(1)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变，化学平衡也一定发生移动(×)
(2)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大(×)
(3)C(s)＋CO2(g)2CO(g) ΔH＞0，其他条件不变时，升高温度，反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大(√)
(4)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大(√)
(5)向平衡体系FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl中加入适量KCl固体，平衡逆向移动，溶液的颜色变浅(×)
(6)对于2NO2(g)N2O4(g)的平衡体系，压缩体积，增大压强，平衡正向移动，混合气体的颜色变浅(×)
题组一 选取措施使化学平衡定向移动
1．(2019·桂林高三质检)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( )
A．①②④ B．①④⑥ C．②③⑤ D．③⑤⑥
答案 B
解析 该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。
2．(2018·天津，5)室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋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
C．若反应物均增大至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
答案 D
解析 D错：温度提高至60 ℃，化学反应速率虽然加快，但溴乙烷的沸点较低，会挥发出大量的溴乙烷，导致逆反应速率减小，故无法判断达到平衡的时间；A对：加入NaOH，消耗HBr，平衡左移，乙醇的物质的量增大；B对：增大HBr浓度，平衡右移，有利于生成溴乙烷；C对：原反应物按物质的量之比1∶1加入，又因二者反应的化学计量数之比为1∶1，两者的平衡转化率之比为1∶1，若将反应物均增大至2 mol，其平衡转化率之比仍为1∶1。
3．在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下，a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＜0。
(1)平衡后将容器的容积压缩到原来的一半，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是________(填字母)。
A．c(H2)减小
B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．反应物转化率增大
D．重新平衡减小
(2)若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是________(填字母)。
A．升高温度
B．将CH3OH从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大
答案 (1)CD (2)B
解析 (1)该反应为正向气体分子数减小的可逆反应，缩小体积，平衡正向移动，c(H2)增大，正、逆反应速率均增大，因而A、B均不正确。(2)由于该反应正向是放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH3OH的产率降低，体积不变，充入He，平衡不移动。
题组二 新旧平衡的比较
4．(2020·抚州高三模拟)在一密闭容器中，反应aA(g)＋bB(s)cC(g)＋dD(g)达到平衡后，保持温度不变，将容器缩小为原来的一半，当达到新的平衡时，A的浓度是原来的1.6倍，则下列说法正确的是( )
A．平衡向逆反应方向移动
B．a＜c＋d
C．物质A的转化率增大
D．物质D的浓度减小
答案 C
解析 容器缩小为原来的一半，若平衡不移动，则A的浓度应变为原来的2倍，说明平衡正向移动，A的转化率增大。
5．将等物质的量的N2、H2充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0。当改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡时，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )
选项
改变条件
新平衡与原平衡比较
A
增大压强
N2的浓度一定减小
B
升高温度
N2的转化率减小
C
充入一定量H2
H2的转化率不变，N2的转化率增大
D
使用适当催化剂
NH3的体积分数增大
答案 B
解析 A项，正反应是气体体积减小的反应，依据勒夏特列原理可知增大压强平衡向正反应方向移动，但氮气的浓度仍然比原平衡大，不正确；B项，正反应是放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，氮气的转化率减小，正确；C项，充入一定量的氢气，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，而氢气的转化率减小，不正确；D项，催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态，不正确。
1．分析化学平衡移动问题的注意事项
(1)平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化，而不能消除外界条件的变化。
(2)不要把v正增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有v正＞v逆时，才使平衡向正反应方向移动。
(3)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。
(4)对于缩小体积增大压强，不管是否移动，各成分的浓度均增大，但增大的倍数可能不同也可能相同。
2．解答化学平衡移动类判断题的思维过程
关注特点—
―→分析条件(浓度、温度、压强等)
―→想原理(平衡移动原理)―→综合判断得结论。
1．等效平衡的含义
在一定条件下(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。
2．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：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
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关系均转化为反应物，则SO2均为2 mol，O2均为1 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，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：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
① 2 mol 3 mol 0
② 1 mol 3.5 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：＝，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：H2(g)＋I2(g)2HI(g)
① 1 mol 1 mol 0
② 2 mol 2 mol 1 mol
③ a mol b mol c mol
①②两种情况下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系满足∶＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。
3．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。
问题思考
对于以下三个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。
(1)PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)
再充入PCl5(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，PCl5(g)的转化率________，PCl5(g)的百分含量______。
答案 正反应 减小 增大
(2)2HI(g)I2(g)＋H2(g)
再充入HI(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，HI的分解率________，HI的百分含量________。
答案 正反应 不变 不变
(3)2NO2(g)N2O4(g)
再充入NO2(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，NO2(g)的转化率________，NO2(g)的百分含量________。
答案 正反应 增大 减小
1．向一固定体积的密闭容器中通入a mol N2O4气体，在密闭容器内发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，达到平衡时再通入a mol N2O4气体，再次达到平衡时，与第一次达平衡时相比，N2O4的转化率( )
A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断
答案 C
解析 恒温恒容条件下，投料等比增加同增压，判断平衡(指的是新建立的与原平衡等效的过渡态平衡，而不是原平衡)，增大压强平衡向左移，转化率降低。
2．已知H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＜0，有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，在相同温度下分别达到平衡。现欲使甲中HI平衡时的百分含量大于乙中HI平衡时的百分含量，则应采取的措施是( )
A．甲、乙提高相同温度
B．甲中加入0.1 mol He，乙中不变
C．甲降低温度，乙增大压强
D．甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2
答案 C
解析 相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，此时甲和乙建立的平衡是等效的。A项，甲、乙提高相同温度，平衡均逆向移动，HI的平衡浓度均减小，错误；B项，甲中加入0.1 mol He，在定容密闭容器中，平衡不会移动，错误；C项，甲降低温度，平衡正向移动，甲中HI的平衡浓度增大，乙增大压强平衡不移动，HI平衡时的百分含量不变，正确；D项，甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2，结果还是等效的，错误。
3．一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)，现有三个相同的2 L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1 mol CO和1 mol H2O，在Ⅱ中充入1 mol CO2和1 mol H2，在Ⅲ中充入2 mol CO和2 mol H2O，均在700 ℃条件下开始反应。达到平衡时，上述三个过程对应的能量变化值分别为Q1、Q2、Q3，下列说法正确的是( )
A．2Q1＝2Q2＜Q3
B．容器Ⅰ中CO的百分含量比容器Ⅲ中CO的百分含量高
C．容器Ⅰ中反应的平衡常数比容器Ⅱ中反应的平衡常数小
D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和等于1
答案 C
解析 A项，容器中平衡建立的途径不相同，无法比较Q1、Q2的大小；C项，容器Ⅱ中所到达的平衡状态，相当于在容器Ⅰ中平衡的基础上降低温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大；D项，温度相同时，容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和等于1，容器Ⅱ中所达到的平衡状态，相当于在容器Ⅰ中平衡的基础上降低温度，平衡向正反应方向移动，所以容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1。
4．一定温度下，在3个容积均为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( )
容器
温度
/K
物质的起始浓度/mol·L－1
物质的平衡浓
度/mol·L－1
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.该反应的正反应吸热
B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物的转化率比容器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
答案 D
解析 对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终建立等效平衡，但Ⅲ温度高，平衡时c(CH3OH)小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A错误；Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以Ⅱ中转化率高，B错误；不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的两倍，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，若温度相同，两者建立等效平衡，两容器中速率相等，但Ⅲ温度高，速率更快，D正确。
1．(2019·海南，3)反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g) ΔH>0，在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中，不能提高乙烷平衡转化率的是( )
A．增大容器容积 B．升高反应温度
C．分离出部分氢气 D．等容下通入惰性气体
答案 D
2．(2019·浙江4月选考，17)下列说法正确的是( )
A．H2(g)＋I2(g)2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变
B．C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)，碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C．若压强不再随时间变化能说明反应2A(？)＋B(g)2C(？)已达平衡，则A、C不能同时是气体
D．1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%，放出的热量为Q1；在相同温度和压强下，当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时，吸收的热量为Q2，Q2不等于Q1
答案 B
解析 A项，该可逆反应的反应前后气体的化学计量数不发生变化，当缩小反应容器体积，相当于加压，正逆反应速率同等程度增加，错误；B项，在建立平衡前，碳的质量不断改变，达到平衡时，质量不变，因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡，正确；C项，若压强不再改变说明反应达到平衡，表明反应前后气体的化学计量数不等，故A、C可能均为气体，错误；D项，易知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH，合成氨气实际参与反应n(H2)＝3 mol×10%＝0.3 mol，因而Q1＝×|ΔH|＝0.1|ΔH|，分解氨气时实际消耗的n(NH3)＝2 mol×10%＝0.2 mol，Q2＝×|ΔH|＝0.1|ΔH|，则Q1＝Q2，错误。
3．[2017·全国卷Ⅲ，28(4)]298 K时，将20 mL 3x mol·L－1Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。
①下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。
a．溶液的pH不再变化
b．v(I－)＝2v(AsO)
c．c(AsO)/c(AsO)不再变化
d．c(I－)＝y mol·L－1
②tm时，v正________(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。
③tm时v逆________(填“大于”“小于”或“等于”)tn时v逆，理由是_________________。
④若平衡时溶液的pH＝14，则该反应的平衡常数K为________。
答案 ①ac ②大于 ③小于 tm时生成物浓度较低 ④
4．(2017·全国卷Ⅱ，27)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，x________(填“大于”或“小于”)0.1；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_____________________________________
___________________________________________________________________________________________________________。
答案 (1)＋123 小于 AD
(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碳链烃类
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－1－(－242) kJ·mol－1＝＋123 kJ·mol－1。由(a)图可以看出，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，所以x<0.1。由于反应①为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确、B错误；反应①正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误、D正确。(2)反应初期，H2可以活化催化剂，进料气中n(氢气)/n(丁烷)较小，丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯产率升高；随着进料气中n(氢气)/n(丁烷)增大，原料中过量的H2会使反应①平衡逆向移动，所以丁烯产率下降。(3)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，丁烯高温会裂解生成短碳链烃类，使产率降低。
1．下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是( )
A．在强碱存在的条件下，酯的水解反应进行较完全
B．加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C．可用浓氨水和NaOH固体快速制取氨气
D．加压条件下有利于SO2与O2反应生成SO3
答案 B
解析 应注意区别化学平衡移动原理和化学反应速率理论的应用范围，加催化剂只能提高反应速率，故B项不能用化学平衡移动原理解释。
2．(2019·济南莱芜期末)在一密闭烧瓶中注入NO2，在25 ℃时建立下列平衡：2NO2N2O4(正反应为放热反应)，若把烧瓶置于100 ℃的沸水中，下列情况：
①颜色，②平均相对分子质量，③质量，④压强，⑤密度。
其中不变的是( )
A．②④ B．③④ C．③⑤ D．①③
答案 C
解析 可逆反应：2NO2N2O4的正反应为放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动。①二氧化氮的浓度增大，颜色加深；②混合气体总的物质的量增大，但总的质量不变，根据M＝可知，混合气体的平均相对分子质量减小；③反应中的物质都是气体，根据质量守恒定律，混合气体总的质量不变；④升高温度，化学平衡向左移动，混合气体总的物质的量增大，容器的容积不变，容器内压强增大；⑤由上述分析知升高温度，混合气体总的质量不变，容器的容积不变，根据ρ＝可知，混合气体的密度不变。
3．(2017·海南，11，改编)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( )
A．升高温度，K增大
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
答案 D
解析 A项，ΔH＜0，正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，错误；B项，比较方程式气体的计量数关系，反应前气体的化学计量数之和等于反应后气体的计量数之和，则减小压强，平衡不移动，n(CO2)不变，错误；C项，催化剂能改变反应速率，但不会引起化学平衡的移动，所以α(CO)不变，错误；D项，充入一定量的氮气，平衡向气体体积增大的方向移动，但该反应前后气体体积不变，平衡不移动，n(H2)不变，正确。
4．纳米钴(Co)常用于CO加氢反应的催化剂：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g) ΔH＜0。下列有关说法正确的是( )
A．纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应的转化率
B．缩小容器体积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大
C．温度越低，越有利于CO催化加氢
D．从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正反应速率
答案 B
解析 催化剂不能改变反应的转化率，A项错误；压强增大，平衡正向移动，但移动的结果不能抵消条件的改变，CO的浓度还是增大的，B项正确；工业生产的温度应考虑催化剂的活性温度，C项错误；从平衡体系中分离出水蒸气，反应速率减慢，D项错误。
5．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是( )
A．2v(NH3)＝v(CO2)
B．密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)＝2∶1
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
答案 C
解析 该反应为有固体参与的非等体积反应，且容器体积不变，所以压强、密度均可作化学反应是否达到平衡状态的标志，该题应特别注意D项，因为该反应为固体的分解反应，所以NH3、CO2的体积分数始终为定值，NH3占，CO2占。
6．(2020·北京朝阳区一模)探究浓度对化学平衡的影响，实验如下：
Ⅰ.向5 mL 0.05 mol·L－1 FeCl3溶液中加入5 mL 0.05 mol·L－1KI溶液(反应a)，反应达到平衡后将溶液分为两等份。
Ⅱ.向其中一份中加入饱和KSCN溶液，变红(反应b)；加入CCl4，振荡、静置，下层显极浅的紫色。
Ⅲ.向另一份中加入CCl4，振荡、静置，下层显紫红色。
结合实验，下列说法不正确的是( )
A．反应a为2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2
B．实验Ⅱ中，反应a进行的程度大于反应b进行的程度
C．实验Ⅱ中变红的原理是Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3
D．比较水溶液中c(Fe2＋)：实验Ⅱ<实验Ⅲ
答案 B
解析 由药品用量看，Fe3＋与I－能恰好反应，再依据实验Ⅱ、Ⅲ现象，可知，反应混合物中存在Fe3＋和I2，因而Fe3＋与I－的反应为可逆反应，A正确；结合实验Ⅱ、Ⅲ现象可知，a反应后I2浓度较大，b反应后I2浓度较小，说明SCN－结合Fe3＋的能力比I－还原Fe3＋的能力强，使2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2的平衡逆向逆动，B错。
7．如图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别装在盛有水的三个烧杯中，在①烧杯中加入CaO，在②烧杯中不加其他任何物质，在③烧杯中加入NH4Cl晶体，发现①中红棕色变深，③中红棕色变浅。已知：2NO2(红棕色)N2O4(无色)，下列叙述正确的是( )
A．2NO2N2O4是放热反应
B．NH4Cl溶于水时放出热量
C．①烧瓶中平衡混合气的平均相对分子质量增大
D．③烧瓶中气体的压强增大
答案 A
解析 2NO2(g)N2O4(g)，NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体。①中红棕色变深说明平衡左移，平均相对分子质量减小，而CaO和水反应放热，则该反应为放热反应，A对，C错；③中红棕色变浅，说明平衡右移，而正反应为放热反应，则证明NH4Cl溶于水要吸收热量，平衡右移时，气体的物质的量减小，压强减小，B、D均错。
8．在密闭容器中进行反应：A(g)＋3B(g)2C(g)，下列有关图像的说法不正确的是( )
A．依据图a可判断正反应为放热反应
B．在图b中，虚线可表示使用了催化剂时的变化情况
C．若ΔH<0，图c可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动
D．由图d中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况，可推知正反应吸热
答案 D
解析 根据图a曲线可知，温度越高，逆反应速率与正反应速率差值越大，故升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，A项正确；催化剂能加快反应速率，缩短达到平衡所用的时间，但不能使平衡发生移动，B项正确；升高温度，平衡向吸热方向移动，C项正确；根据图像曲线可知，温度越高，混合气体的平均相对分子质量越小，故升高温度平衡逆向移动，因此可判断正反应为放热反应，D项错误。
9．(2019·山东烟台期末)I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)I(aq) ΔH。某I2、KI混合溶液中，I－的物质的量浓度c(I－)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法不正确的是( )
A．该反应ΔH<0
B．若在T1、T2温度下，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1>K2
C．若反应进行到状态D时，一定有v正>v逆
D．状态A与状态B相比，状态A的c(I)大
答案 C
解析 温度升高，c(I－)逐渐增大，说明升高温度，化学平衡逆向移动。I2(aq)＋I－(aq)I(aq)的ΔH<0，A项正确；K＝，温度升高，平衡向逆反应方向移动，由于T2>T1，则K1>K2，B项正确；从图中可以看出D点并没有达到平衡状态，c(I－)小于该温度下的平衡浓度，所以反应逆向进行，故v逆>v正，C项错误；升高温度，平衡逆向移动，c(I)变小，T2>T1，所以状态A的c(I)大，D项正确。
10．CO2经催化加氢可合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)。0.1 MPa时，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图，下列叙述不正确的是( )
A．该反应的ΔH＜0
B．曲线b代表H2O的浓度变化
C．N点和M点所处的状态c(H2)不一样
D．其他条件不变，T1 ℃、0.2 MPa下反应达平衡时c(H2)比M点大
答案 C
解析 温度升高，H2的浓度增大，平衡左移，故逆向吸热，正向放热，ΔH＜0，则曲线a为CO2的浓度变化，根据方程式的比例关系，可知曲线b为H2O的浓度变化，曲线c为C2H4的浓度变化，故A、B正确；C项，N点和M点均处于同一T1 ℃下，所处的状态的c(H2)是一样的；D项，其他条件不变，T1 ℃、0.2 MPa相对0.1 MPa，增大了压强，体积减小，c(H2)增大，反应达平衡时c(H2)比M点大，D项正确。
11．(2020·大连调研)已知反应：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)。起始以物质的量之比为1∶1充入反应物，不同压强条件下，H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为▲)。下列有关说法正确的是( )
A．上述反应的ΔH<0
B．N点时的反应速率一定比M点的快
C．降低温度，H2的转化率可达到100%
D．工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强
答案 A
解析 根据图像，随着温度的升高，H2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，正反应为放热反应，ΔH<0，A项正确；此反应是可逆反应，不能完全进行到底，C项错误；控制合适的温度和压强，既能保证反应速率较快，也能保证H2有较高的转化率，采用更高的压强对设备的要求更高，增加经济成本，D项错误。
12．用尿素[CO(NH2)2]吸收氮氧化物是一种可行的方法。
(1)尿素在高温条件下与NO2反应转化成无毒气体，该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________；
用尿素溶液也可吸收氮氧化物，研究表明，氮氧化物气体中NO的体积分数越大，总氮被还原率越低，可能的原因是____________________________________________________。
(2)在一个体积固定的真空密闭容器中充入等物质的量的CO2和NH3，在恒定温度下使其发生反应2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)并达到平衡，混合气体中氨气的体积分数随时间的变化如图所示：
则A点的v正(CO2)________(填“>”“<”或“＝”)B点的v逆(H2O)，原因是__________
________________________________________________________________________。
答案 (1)4CO(NH2)2＋6NO27N2＋4CO2＋8H2O
NO不溶于水，难以与尿素接触反应
(2)> 由图像知，A点反应在起始到平衡的反应过程之中，此过程中v正逐渐减小，B点反应已达平衡状态，故A点v正(CO2)>B点的v正(CO2)＝B点的v逆(CO2)＝v逆(H2O)
13．CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，反应过程和在两种温度下CH3OH的物质的量随时间的变化如图1所示。
(1)已知图1所示反应每消耗1 mol H2，热量变化是16.3 kJ，则反应的热化学方程式为
________________________________________________________________________。
曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ________KⅡ(填“>”“＝”或“<”)。
(2)一定温度下，若此反应在恒压容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________(填字母)。
a．容器中压强不变
b．H2的体积分数不变
c．c(H2)＝3c(CH3OH)
d．容器中密度不变
e．2个C===O断裂的同时有3个H—H断裂
(3)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时，体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图2所示。
当温度为470 K时，图中P点________(填“是”或“不是”)处于平衡状态。490 K之后，甲醇产率下降的原因是
________________________________________________________________________。
答案 (1)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－48.9 kJ·mol－1 >
(2)bd (3)不是 反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低
解析 (1)由题意知每消耗1 mol H2，热量变化是16.3 kJ，又由图1中CH3OH的物质的量随时间的变化图像可知该反应的正反应为放热反应，则该反应的热化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH＝－48.9 kJ·mol－1；该反应正反应为放热反应，温度越高该反应的平衡常数越小，所以对应的平衡常数大小关系为KⅠ>KⅡ。
(2)一定温度下发生反应CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)。因为此反应是在恒压容器中进行，容器中压强始终不变，所以压强不变不能判断反应达到化学平衡状态，a项错误；因为压强恒定，且化学方程式两边计量数之和是不等的，所以H2的体积分数不变能说明反应达到化学平衡状态，b项正确；c(H2)＝3c(CH3OH)不能说明正、逆反应速率相等，所以不能判断化学反应是否达到平衡状态，c项错误；容器中密度ρ＝，反应物和生成物都是气体，因为反应是在恒压容器中进行且反应后气体体积减小，所以密度不变可以说明反应达到化学平衡状态，d项正确；CO2和H2都是反应物，只要2个C===O断裂的同时就有3个H—H断裂，不能说明正反应速率和逆反应速率相等，e项错误。
(3)在490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原因是：反应尚未达到平衡，温度越高化学反应速率越快；490 K之后，甲醇产率下降的原因是：反应达到平衡后升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低。
14．(2020·淮安检测)汽车尾气中CO、NO2在一定条件下可以发生反应：4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋N2(g)ΔH＝－1 200 kJ·mol－1。在一定温度下，向容积固定为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和NO2，NO2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
(1)0～10 min内该反应的平均速率v(CO)＝________，从11 min起其他条件不变，压缩容器的容积变为1 L，则n(NO2)的变化曲线可能为图中的________(填字母)。
(2)恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。
A．容器内混合气体颜色不再变化
B．容器内的压强保持不变
C．2v逆(NO2)＝v正(N2)
D．容器内混合气体密度保持不变
(3)对于该反应，温度不同(T2>T1)、其他条件相同时，下列图像表示正确的是________(填序号)。
答案 (1)0.03 mol·L－1·min－1 d (2)CD (3)乙
解析 (1)0～10 min内v(CO)＝2v(NO2)＝×2＝0.03 mol·L－1·min－1。从11 min起压缩容器容积，压强增大，平衡正向移动，n(NO2)应逐渐减小直至达到新的平衡。(2)混合气体颜色不再变化，说明各物质的浓度不变，可以说明达到平衡，A对；反应前后气体分子总数不相等，因此压强保持不变，可以说明达到平衡，B对；v逆(NO2)＝2v正(N2)才能说明达到平衡，C错；反应体系中物质全部为气体，密度始终保持不变，不能说明达到平衡，D错。(3)甲，温度升高，v正、v逆应该均出现突增，错误；乙，温度升高，平衡逆向移动，NO2的转化率降低，正确；丙，温度不变时，增大压强，平衡正向移动，平衡时CO的体积分数应该减小，错误。
相关资料
更多
