新高考化学二轮复习高频考点27 化学平衡移动原理（含解析）

高频考点27  化学平衡移动原理

1．（2022·广东卷）恒容密闭容器中，在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是（   ）

A．该反应的

B．a为随温度的变化曲线

C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动

D．向平衡体系中加入，H2的平衡转化率增大

1.C   A．从图示可以看出，平衡时升高温度，氢气的物质的量减少，则平衡正向移动，说明该反应的正反应是吸热反应，即ΔH＞0，故A错误； B．从图示可以看出，在恒容密闭容器中，随着温度升高氢气的平衡时的物质的量减少，则平衡随着温度升高正向移动，水蒸气的物质的量增加，而a曲线表示的是物质的量不随温度变化而变化，故B错误；C．容器体积固定，向容器中充入惰性气体，没有改变各物质的浓度，平衡不移动，故C正确；D．BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，不能改变其浓度，因此平衡不移动，氢气的转化率不变，故D错误；故选C。

2．（双选）（2021·湖南卷）已知：，向一恒温恒容的密闭容器中充入和发生反应，时达到平衡状态I，在时改变某一条件，时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（   ）

A．容器内压强不变，表明反应达到平衡

B．时改变的条件：向容器中加入C

C．平衡时A的体积分数：

D．平衡常数K：

2.BC   A．容器内发生的反应为A(g)+2B(g)3C(g)，该反应是气体分子数不变的可逆反应，所以在恒温恒容条件下，气体的压强始终保持不变，则容器内压强不变，不能说明反应达到平衡状态，A错误；B．根据图像变化曲线可知，t2t3过程中，t2时,瞬间不变，平衡过程中不断增大，则说明反应向逆反应方向移动，且不是“突变”图像，属于“渐变”过程，所以排除温度与催化剂等影响因素，改变的条件为：向容器中加入C，B正确；C．根据上述分析可知，t2-t3时间段，改变条件使正反应速率逐渐增大，平衡向逆反应方向移动，达到新的平衡状态后，生成A的量增大，总的物质的量不变，所以A的体积分数增大，即A的体积分数：(II)＞(I)，C正确；D．平衡常数K与温度有关，因该反应在恒温条件下进行，所以K保持不变，D错误。故选BC。

3．（2021·辽宁卷）某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是（   ）

A．升高温度，若增大，则

B．加入一定量Z，达新平衡后减小

C．加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后增大

D．加入一定量氩气，平衡不移动

3.C   A．根据勒夏特列原理可知，升高温度，化学平衡向着吸热反应方向移动，而增大，说明平衡正向移动，故则，A正确；B．加入一定量Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，故达新平衡后减小，B正确；C．加入等物质的量的Y和Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，由于X、Y均为固体，故K=c(Z)，达新平衡后不变，C错误；D．加入一定量氩气，加入瞬间，X、Z的浓度保持不变，故正、逆反应速率不变，故平衡不移动，D正确；故答案为：C。

4．CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应

CH4(g)＋CO2(g)=2H2(g)＋2CO(g) ΔH=247.1 kJ·mol-1

H2(g)＋CO2(g)=H2O(g)＋CO(g) ΔH=41.2 kJ·mol-1

在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是（）

A．升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率

B．曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化

C．相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠

D．恒压、800 K、n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，反应至CH4转化率达到X点的值，改变除温度外的特定条件继续反应，CH4转化率不能达到Y点的值

4.B   A．甲烷和二氧化碳反应是吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向即正向移动，甲烷的转化率增大，甲烷和二氧化碳的反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，甲烷的转化率减小，故A错误；B．根据两个反应得到总反应为CH4(g)＋2CO2(g)=H2(g)＋3CO(g) ＋H2O(g)，加入的CH4与CO2物质的量相等，CO2的消耗量大于CH4的消耗量，因此CO2的转化率大于CH4的转化率，因此曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化，故B正确；C．使用高效催化剂，只能提高反应速率，但不能改变平衡转化率，故C错误；D．800 K时甲烷的转化率为X点的值，可以通过改变二氧化碳的量来提高甲烷的转化率达到Y点的值，故D错误；故选B。

5．（2022·江苏杭州高级中学高三开学考试）甲醛在木材加工、医药等方面有重要用途。甲醇利用脱氢法可制备甲醛，主要反应为：。是甲醇脱氢制甲醛的催化剂，有研究指出，催化反应的部分机理如下：

历程ⅰ：

历程ⅱ：

历程ⅲ：

历程iv：

如图所示为在体积2L的恒容容器中，投入，在碳酸钠催化剂作用下，经过5min反应，测得甲醇转化率与甲醛的选择性与温度的关系(甲醛的选择性：转化的中生成的百分比)，下列有关说法正确的是

A．600℃时，前5min内生成甲醛的平均速率

B．700℃时，反应历程ⅱ的速率大于反应历程ⅲ的速率

C．脱氢法制甲醛中，在高温高压条件下更有利于提高平衡产率

D．反应历程ⅰ的活化能小于的活化能

5.D   A．由图可知，600℃时甲醇转化率为55%、甲醛的选择性为60%，则前5min内生成甲醛的平均速率v(HCHO)= =0.033 mol·L-1·min-1，故A错误；B．由图可知，600℃后，甲醇的转化率增大、甲醛的选择性降低，说明700°C时历程ⅲ的反应程度大，相同时间内反应历程ⅱ的速率小于反应历程ⅲ的速率，故B错误；C．该反应为气体体积增大的吸热反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，甲醛的产率降低，故C错误；D．使用催化剂，降低反应的活化能，则使用碳酸钠做反应催化剂的反应历程ⅰ的活化能小于CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)的活化能，故D正确；故选D。

6．（双选）（2022·江苏南京·高三阶段练习）将金红石(TiO2)转化为TiCl4是生产金属钛的关键步骤。在1.0×105Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1：2：2进行反应，平衡体系中主要物质的物质的量分数(x)随温度变化理论计算结果如图所示。

下列说法不正确的是（   ）

A．200~1600℃反应达到平衡时，TiO2的转化率均已接近100%

B．将400℃时的平衡体系加热至800℃，平衡C(s)+CO2(g)2CO(g)向逆反应方向移动

C．1000℃时，测得某时刻x(TiCl4)=0.2.其他条件不变，延长反应时间能使x(TiCl4)超过该温度下平衡时的x(TiCl4)

D．实际生产时反应温度选择900℃而不选择200℃，其主要原因是：900℃比200℃时化学反应速率更快，生产效益更高

6.BC   A．由分析可知，三者完全反应时，生成TiCl4、CO 的物质的量之比为1:2，此时TiCl4的物质的量分数约为33.3%，结合图像可知，200~1600℃反应达到平衡时，TiCl4的物质的量分数约为33.3%，则TiO2转化率均已接近100%，A正确；B．结合图像可知，将400℃时的平衡体系加热至800℃，二氧化碳含量减小、一氧化碳含量增加，则平衡C(s)+CO2(g)2CO(g)向正反应方向移动，B错误；C．延长时间不能改变平衡时物质的转化率和产率，C错误；D．温度越高反应速率越快，单位时间产率越高，实际生产时反应温度选择900℃而不选择200℃，其主要原因是：900℃比200℃时化学反应速率更快，生产效益更高，D正确；故选BC。

7．（2022·河北·二模）通过“CO2→合成气→高附加值产品”的工艺路线，可有效实现CO2的资源化利用。CO2加氢制合成气(CO、H2)时发生下列反应：

I.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ·mol-1

II.CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H2

III.CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) △H3=+247kJ·mol-1

(1)据此计算△H2=____；反应III能自发进行的原因为____。

(2)在压强为p0的恒压密闭容器中，按一定物质的量之比充入H2(g)和CO2(g)发生反应，平衡体系中气体的物质的量分数随温度变化如图1所示：

①CH4(g)的物质的量分数随着温度升高而降低的原因为____。

②T1℃时，反应II的压强平衡常数Kp=____(用含p0的代数式表示)。

(3)结合具体催化剂，探讨反应路径的研究表明：将钙循环(CaO和CaCO3相互转换)引入上述反应体系具有诸多优势。

①钙循环使反应I分为以下两个步骤进行，请写出步骤2的化学方程式。

步骤1.CO2(g)的捕获：CO2+CaO=CaCO3；

步骤2.CaO的再生：____。

②将钙循环引入该反应体系时，对反应I的影响可能为____(填选项字母)。

A．提高反应速率    B．增大平衡常数      C．提高选择性      D．增大反应活化能

(4)电催化还原CO2的方法具有催化效率更高、反应条件更温和的优点，CO2在Au纳米颗粒表面电还原的进程如图2所示。据此判断该过程的决速步骤为____(填“a”、“b”或“c”)，电催化还原CO2的电极反应式为____。

7.(1)     -165kJ·mol-1     △S>0

(2)     反应II的△H<0，反应III的△H>0，随着温度的升高，反应II平衡逆向移动，反应III平衡正向移动，且反应III占优势    

(3)     CaCO3+H2=CO+CaO+H2O     AC

(4)     c     CO2+2H++2e-=CO+H2O

解析：（1）根据盖斯定律分析反应热，并根据自发进行的焓判据和熵判据分析自发进行的原因。

（2）根据平衡移动分析温度对平衡的影响，并根据平衡常数公式书写和计算平衡常数。

（3）结合催化剂对反应的影响和实质分析该反应的过程和影响。

（4）根据活化能的大小影响反应速率分析反应的决速步骤，并根据反应的起始和最终物质书写方程式。

(1)I.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ·mol-1，II.CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H2，III.CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) △H3=+247kJ·mol-1，根据盖斯定律分析，有I×2-III可得II CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H2=+41kJ·mol-1×2-247kJ·mol-1=-165 kJ·mol-1；反应III为吸热反应，能自发进行的原因是熵增，即△S>0。

(2)①Ⅱ反应生成甲烷，为放热反应，Ⅲ为消耗甲烷，为吸热反应，升温，反应II平衡逆向移动，反应III平衡正向移动，且反应III占优势。

②T1℃时，根据图像，水的物质的量分数为48%，氢气的物质的量分数为24%，二氧化碳和甲烷的物质的量分数相同，则反应II的压强平衡常数Kp= =。

(3)①钙循环使反应I.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)分为以下两个步骤进行，步骤1.CO2(g)的捕获：CO2+CaO=CaCO3；则步骤2.CaO的再生过程中消耗氢气，生成一氧化碳和水和水，故该方程式为CaCO3+H2=CO+CaO+H2O。

②将钙循环引入该反应体系时，氧化钙是催化剂，能提高反应速率，但不能增大平衡常数，能提高反应的选择性，降低反应活化能，故答案为AC。

(4)活化能大的反应反应速率最慢，是反应的决速步骤，故该过程的决速步骤为c，从反应起始物质和最终物质分析，电催化还原CO2的电极反应式为CO2+2H++2e-=CO+H2O。

8．（2022·潍坊高三模拟）碳以及碳的化合物在生活中应用广泛。利用CO2合成甲醇不仅能够使二氧化碳得到有效合理的利用，也能解决日益严重的能源危机。由CO2合成甲醇的过程可能涉及如下反应：

反应I：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1=-49.58 kJ·mol-1

反应II：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2=＋41.19 kJ·mol-1

反应III：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH3

回答下列问题：

(1)将一定量的H2和CO2充入恒容密闭容器中并加入合适的催化剂，发生反应I、II、III。测得不同温度下体系达到平衡时CO2的转化率(a)及甲醇的产率(b)如图所示。

①该反应达到平衡后，为同时提高反应速率和甲醇的生成量，以下措施一定可行的是___________(填字母)。

A．改用高效催化剂　　　　    B．升高温度

C．分离出甲醇     D．增加CO2浓度

②据图判断，当温度高于260 ℃后，CO的浓度随着温度的升高而___________(填“增大”“减小”“不变”或“无法判断”)，其原因是___________。

(2)一定条件下，在2 L的恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO2 (假设仅发生反应Ⅰ)。测得在反应物起始投入量不同时，CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示。

反应物起始投入量：

曲线I：n(H2)=3 mol，n(CO2)=1.5 mol

曲线II：n(H2)=3 mol，n(CO2)=2 mol

①根据图中数据判断，要使CO2平衡转化率大于40%，以下条件中最合理的是___________。

A．n(H2)=3 mol，n(CO2)=2.5 mol；550 K

B．n(H2)=3 mol，n(CO2)=1.6 mol；550 K

C．n(H2)=3 mol，n(CO2)=1.9 mol；600 K

D．n(H2)=3 mol，n(CO2)=1.5 mol；650 K

②请选择图中数据计算500 K时反应I的平衡常数K=___________。

8.(1)     D     增大     反应I和III为放热反应，反应II为吸热反应，温度升高不利于CO2、CO转化为甲醇，有利于CO2转化为CO，所以CO浓度一定增大

(2)     B     200

解析：反应Ⅰ-反应Ⅱ=反应Ⅲ，则ΔH3=ΔH1-ΔH2=-49.58kJ/mol-41.19kJ/mol=-90.77kJ/mol。

（1）①A．催化剂只能提高反应速率，不能提高平衡时甲醇的生成量，A错误；

B．升高温度，反应Ⅰ和反应Ⅲ化学平衡均逆向移动，甲醇的生成量减少，B错误；

C．分离出甲醇平衡正向移动，CO2浓度减小，反应速率会减慢，C错误；

D．增加CO2浓度，反应速率增大，同时平衡正向移动，甲醇的产率提高，D正确；

故答案选D。

②反应Ⅰ、反应Ⅲ均为放热反应，温度升高不利于CO2、CO转化为甲醇，反应Ⅱ为吸热反应，温度升高使更多的CO2转化为CO，所以当温度高于260℃后，CO的浓度一定增大。

（2）①据图可知当温度为550K、n(H2)=3mol、n(CO2)=2mol时，CO2的平衡转化率低于40%，若要使CO2的平衡转化率增大，则应减少CO2的量，而该反应的焓变小于零，为放热反应，温度越低，CO2的平衡转化率越大，所以四组数据中最合理的是n(H2)=3mol，n(CO2)=1.6mol；550K，故答案选B。

②在温度为500K的条件下，充入3molH2和1.5molCO2，容器容积为2L，平衡时二氧化碳的转化率是60%，列三段式有：

，所以平衡常数K=。