第45讲 反应条件对化学平衡的影响-【优化探究】2025年高考化学一轮复习高考总复习配套课件（鲁科版2019 双选版）

第45讲 反应条件对化学平衡的影响 优化探究 大单元四　化学反应原理 　第10章　化学反应的方向、限度与速率 考点1　化学平衡移动 考点2　平衡移动方向与转化率的判断 课时作业45　反应条件对化学平衡的影响 考点1　化学平衡移动 1. 概念 (1)原因：反应条件改变引起 v 正≠ v 逆。 (2)化学平衡移动的方向与化学反应速率的关系 ① v 正＞ v 逆时，平衡向 ⁠方向移动； ② v 正＜ v 逆时，平衡向 ⁠方向移动。 正反应　 逆反应　 掌握必备知识 筑牢应试根基 2. 影响因素 在一定条件下， a A(g)＋ b B(g) m C(g)　Δ H ＜0达到平衡状态，若其他 条件不变： 条件的改变(其他条件不变) 化学平衡的移动 浓度 增大反应物浓度(或减小生成物浓度) 向 ⁠反应方向移动 减小反应物浓度(或增大生成物浓度) 向 ⁠反应方向移动 正　 逆　 压强(对有气体存在的 反应) 反应前后气体分子数改变 增大压强 向气体分子数 ⁠的方向移动 减小压强 向气体分子数 ⁠的方向移动 反应前后气体分子数不变 改变压强 平衡 ⁠移动 减小　 增大　 不　 温度 升高温度 向 ⁠反应方向移动 降低温度 向 ⁠反应方向移动 催化剂 使用催化剂 平衡 ⁠移动 吸热　 放热　 不　 [易错加练] 对于一定条件下的可逆反应： 甲：A(g)＋B(g) C(g)　Δ H ＜0； 乙：A(s)＋B(g) C(g)　Δ H ＜0； 丙：A(g)＋B(g) 2C(g)　Δ H ＞0。 达到化学平衡后，改变条件，按要求回答下列问题。 (1)升温 ①平衡移动方向(填“向左”“向右”或“不移动”)： 甲 ；乙 ；丙 ⁠。 此时反应体系的温度均比原来 (填“高”或“低”)。 向左　 向左　 向右　 高　 ②混合气体的平均相对分子质量变化(填“增大”“减小”或“不 变”)： 甲 ；乙 ；丙 ⁠。 (2)加压，使体系的体积缩小为原来的 ①平衡移动方向(填“向左”“向右”或“不移动”)： 甲 ；乙 ；丙 ⁠。 ②设压缩之前压强分别为 p 甲、 p 乙、 p 丙，压缩后压强分别为 p '甲、 p ' 乙、 p '丙，则 p 甲与 p '甲， p 乙与 p '乙， p 丙与 p '丙的关系： 甲 ；乙 ；丙 ⁠。 减小　 减小　 不变　 向右　 不移动　 不移动　 p 甲＜ p '甲＜2 p 甲　 p '乙＝2 p 乙　 p '丙＝2 p 丙　 (3)恒温恒压下充入氖气 平衡移动方向(填“向左”“向右”或“不移动”)： 甲 ；乙 ；丙 ⁠。 3. 几种特殊情况说明 (1)改变固体或纯液体的量，对化学平衡没影响。 (2)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。 向左　 不移动　 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→ (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. 勒·夏特列原理 如果改变平衡体系的一个条件(如温度、浓度或压强)，平衡将 向 的方向移动，这就是勒·夏特列原理，也称化学 平衡移动原理。 减弱这个改变　 [正误判断] (1)外界条件改变的一瞬间，瞬时速率发生改变，但平衡并未发生移动。 (　√　) (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)　Δ H ＞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)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。 (　×　) (6)当增大压强时，气体物质化学计量数大的一侧的反应速率增大的倍数 ＞气体物质化学计量数小的一侧的反应速率增大的倍数，故加压时化学 平衡向气体物质化学计量数小的一侧移动。 (　×　) (7) v (正)增大，平衡不一定向正反应方向移动，只有 v (正)＞ v (逆)时， 平衡才向正反应方向移动。 (　√　) (8)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。 (　×　) × × √ × 命题方式1　化学平衡移动原理的理解 1. 在密闭容器中，反应： x A(g)＋ y B(g) z C(g)，在一定条件下达到平 衡状态，试回答下列问题： (1)若保持体积不变，通入氦气，则平衡 ⁠移动。 (2)若保持压强不变，通入氦气，平衡向正反应方向移动，则 x 、 y 、 z 的关系为 ⁠。 不　 x ＋ y ＜z　 提升关键能力 应对命题方式 命题方式2　调控化学反应的应用 2. 在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃的条件下， a mol CO与3 a 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)　Δ H ＜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，下同)。 CD　 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. 重新平衡时 减小 (1)该反应为气体体积减小的反应，缩小容器体积，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)若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是 ⁠。 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 B　 (2)由于该反应正反应放热，升高温度平衡逆向移动，CH3OH的产率降 低；容器容积不变，充入He，平衡不移动。 (3)达到平衡后，为提高H2的转化率和该反应的速率，可采取的措施 是 (填序号)。 ①加催化剂同时升高温度　②加催化剂同时增大压强　③升高温度同时 充入N2　④降低温度同时增大压强　⑤增大CO的浓度 ②⑤　 考点2　平衡移动方向与转化率的判断 反应： a A(g)＋ b B(g) c C(g)＋ d D(g)的转化率分析 (1)若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们 的转化率相等。 (2)若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率增大，A的转化率减 小。 掌握必备知识 筑牢应试根基 (3)若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大) 容器体积，气体反应物的转化率与化学计量数有关。 同倍数增大 c (A)和 c (B)， [应用举例] 对于以下四个反应，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 ⁠。 (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(g)的分解 率 ，HI(g)的百分含量 ⁠。 正反应　 减小　 增大　 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 ⁠。 (4) m A(g)＋ n B(g) p C(g) 同等倍数的加入A(g)和B(g)，平衡 移动，达到平衡后，① m ＋ n ＞ p ，A、B的转化率都 ，体积分数都 ；② m ＋ n ＝ p ，A、B的转化率、体积分数都 ；③ m ＋ n ＜ p ，A、B的转化 率都 ，体积分数都 ⁠。 正反应　 增大　 减小　 正向　 增大　 减小　 不变　 减小　 增大　 1. 在密闭容器中的一定量混合气体发生反应： x A(g)＋ y B(g) z C(g)， 平衡时测得C的浓度为0.50 mol·L－1。保持温度不变，将容器的容积压缩 到原来的一半，再达到平衡时，测得C的浓度变为0.90 mol·L－1。下列有 关判断不正确的是(　A　) A. C的体积分数增大了 B. A的转化率降低了 C. 平衡向逆反应方向移动 D. x ＋ y ＜ z A 提升关键能力 应对命题方式 平衡时测得C的浓度为0.5 mol·L－1，保持温度不变，将容器的容积压缩 到原来的一半，C的浓度为1.00 mol·L－1，而再达到平衡时，测得C的浓 度变为0.90 mol·L－1，C的浓度减小，反应逆向进行，可知体积减小、增 大压强，平衡逆向移动，即 x ＋ y ＜ z 。 2. 一定条件下存在反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，其正反应放热。图 1、图2表示起始时容器甲、丙体积都是 V ，容器乙、丁体积都是 ；向 容器甲、丙内都充入2 a mol SO2和 a mol O2并保持恒温；向容器乙、丁 内都充入 a mol SO2和0.5 a mol O2并保持绝热(即与外界无热量交换)，在 一定温度时开始反应。 下列说法正确的是(　D　) D A. 图1达到平衡时， c (SO2)：甲＝乙 B. 图1达到平衡时，平衡常数 K ：甲＜乙 C. 图2达到平衡时，所需时间 t ：丙＜丁 D. 图2达到平衡时，体积分数φ(SO3)：丙＞丁 容器甲和容器乙若都是恒温恒压，则两者等效，但容器乙为绝热恒压， 又该反应正反应为放热反应，则温度：甲＜乙，温度升高平衡向逆反应 方向移动， c (SO2)：甲＜乙，平衡常数 K ：甲＞乙，A、B项错误；容 器丙和容器丁若都是恒温恒容，则两者等效，但容器丁为绝热恒容，则 温度：丙＜丁，温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，所用 的时间：丙＞丁，C项错误；温度升高平衡向逆反应方向移动，达到平 衡时，体积分数φ(SO3)：丙＞丁，D项正确。 3. (双选) T ℃时，在容积为2 L的3个恒容密闭容器中发生反应：3A(g)＋ B(g) x C(g)，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数 据如表： 容器 甲 乙 丙 反应物的投入量 3 mol A、2 mol B 6 mol A、 4 mol B 2 mol C 达到平衡的时间/min 5 8 A的浓度/(mol·L－1) c 1 c 2 C的体积分数/％ w 1 w 3 混合气体的密度/(g·L－1) ρ1 ρ2 A. 若 x ＜4，则2 c 1＞ c 2 B. 若 x ＝4，则 w 1＝ w 3 C. 无论 x 的值是多少，均有2ρ1＝ρ2 D. 甲容器达到平衡所需的时间比乙容器达到平衡所需的时间短 下列说法正确的是(　AC　) AC 若 x ＜4，则正反应为气体分子数减少的反应，乙容器对于甲容器而言， 相当于增大压强，平衡正向移动，所以2 c 1＞ c 2，A项正确；若 x ＝4， 则反应前后气体分子数相等，由于起始时甲容器中A、B的投入量之比 与化学方程式中对应化学计量数之比不相等，故 w 3不可能等于 w 1，B项 错误；起始时乙容器中A、B的投入量是甲容器的2倍，两容器的容积相 等，故恒有2ρ1＝ρ2，C项正确，起始时乙容器中A、B的浓度是甲容器中 的2倍，故乙容器达到平衡所需的时间比甲容器达到平衡所需的时间 短，D项错误。 反思归纳：(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) 新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡 不移动。 1. (2022·海南卷)某温度下，反应：CH2 CH2(g)＋H2O(g) CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是(　C　) A. 增大压强， v 正＞ v 逆，平衡常数增大 B. 加入催化剂，平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大 C. 恒容下，充入一定量的H2O(g)，平衡向正反应方向移动 D. 恒容下，充入一定量的CH2CH2(g)，CH2CH2(g)的平衡转化率增大 C 探究真题　素养提升 该反应的正反应气体分子数减小，增大压强可以加快化学反应速 率，正反应速率增大的程度大于逆反应，故 v 正＞ v 逆，平衡向正反 应方向移动，但是因为温度不变，故平衡常数不变，A不正确；催 化剂不影响化学平衡状态，因此，加入催化剂不影响平衡时 CH3CH2OH(g)的浓度，B不正确；恒容下，充入一定量的H2O(g)， H2O(g)的浓度增大，平衡向正反应方向移动，C正确；恒容下，充 入一定量的CH2 CH2 (g)，平衡向正反应方向移动，但是CH2 CH2 (g)的平衡转化率减小，D不正确。 2. (2023·湖北卷，节选)反应： H19(g) C40H18(g)＋H·(g)及反应： H11(g) C40H10(g)＋H·(g)的ln K ( K 为平衡常数)与温度倒数的关系如图所 示。已知本实验条件下，ln K ＝－ ＋ c ( R 为理想气体常数， c 为截距)。图中两条线几乎平行，从结构的角度分析其原因是 ⁠。 两反应断裂和形成的化学键相同 题图中两条线几乎平行，说明两条线的斜率近似相等，即两反应的Δ H 基本相等，原因是两反应断裂和形成的化学键相同。 课时作业45　反应条件对化学平衡的影响 一、选择题 1. 下列事实不能用勒·夏特列原理解释的是(　B　) A. 溴水中有下列平衡：Br2＋H2O HBr＋HBrO，当加入少量AgNO3溶 液后，溶液的颜色变浅 B. 对于反应：2HI(g) H2(g)＋I2(g)，缩小容器的容积可使平衡体系的颜 色变深 C. 反应：CO(g)＋NO2(g) CO2(g)＋NO(g)　Δ H ＜0，升高温度可使平 衡向逆反应方向移动 D. 对于合成NH3的反应，为提高NH3的产率，理论上应采取低温措施 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 加入少量AgNO3溶液，HBr与AgNO3反应生成AgBr沉淀， c (HBr)减小， 平衡正向移动，溶液的颜色变浅，A可以用勒·夏特列原理解释；2HI(g) H2(g)＋I2(g)是反应前后气体分子总数不变的反应，缩小容器的容积， 压强增大，平衡不移动，但 c (I2)增大，导致平衡体系的颜色变深，B不 能用勒·夏特列原理解释；反应CO(g)＋NO2(g) CO2(g)＋NO(g)　Δ H ＜ 0，升高温度，平衡逆向移动，C可以用勒·夏特列原理解释；合成氨的 反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，有利于生成NH3，D可以 用勒·夏特列原理解释。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2. 反应NH4HS(s) NH3(g)＋H2S(g)在某温度下达到平衡，下列各种情况 不会使平衡发生移动的是(　B　) A. 温度、容积不变时，通入SO2气体 B. 移走一部分NH4HS固体 C. 容器体积不变，充入HCl气体 D. 保持压强不变，充入氮气 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 A项，2H2S＋SO2 3S↓＋2H2O，通入SO2气体使平衡正向移动；B 项，增减固体的量，平衡不移动；C项，NH3(g)＋HCl(g) NH4Cl(s)，充入HCl气体使平衡正向移动；D项，保持压强不变，充入氮 气，平衡正向移动。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 3. 一定量混合气体在一体积可变的密闭容器中发生反应： x A(g)＋ y B(g) z C(g)。该反应达到平衡后，测得A气体的浓度为0.5 mol·L－1。在恒温 下将密闭容器的体积扩大到原来的2倍，再次达到平衡后，测得A的浓度 为0.3 mol·L－1，则下列叙述正确的是(　C　) A. 平衡向正反应方向移动 B. x ＋ y ＜ z C. C的体积分数降低 D. B的转化率升高 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 假设容器的容积扩大到原来的2倍时，平衡不移动，则A的浓度为0.25 mol·L－1，但平衡时A的浓度为0.3 mol·L－1，说明平衡向生成A的方向移 动，即压强减小，平衡逆向移动，则 x ＋ y ＞ z ，C的体积分数降低，B 的转化率降低。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 4. 化学反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ在不同温度时达到平衡，其平衡常数如表： 编号 化学方程式 温度 979 K 1 173 K Ⅰ Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g) 1.47 2.15 Ⅱ CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) 1.62 b Ⅲ Fe(s)＋H2O(g) FeO(s)＋H2(g) a 1.68 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 A. 将铁粉磨细可以使平衡Ⅰ向右移动 B. 反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应 C. 升高温度，反应Ⅲ平衡向正反应方向移动 D. a ＜ b 根据以上信息判断，下列结论正确的是(　B　) B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)的 K 1＝ ，CO(g)＋H2O(g) CO2(g) ＋H2(g)的 K 2＝ ，Fe(s)＋H2O(g) FeO(s)＋H2(g)的 K 3＝ ，同温度下， K 2＝ ， K 3＝ K 1· K 2，979 K时平衡常数 a ＝ 1.47×1.62≈2.38，1 173 K时平衡常数 b ＝ ≈0.78，D项错误；铁是 固体，将铁粉磨细可以加快反应速率，但平衡不移动，A项错误；根据 以上分析可知反应Ⅱ、Ⅲ的平衡常数随温度升高而减小，说明正反应都 为放热反应，B项正确；反应Ⅲ的平衡常数随温度升高而减小，升高温 度平衡逆向移动，C项错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 5. 某温度下，0.05 mol乙醇和氢溴酸的混合液共20 mL，发生反应： C2H5OH＋HBr C2H5Br＋H2O，30 min时测得生成溴乙烷的产量为0.015 mol(溶液体积变化忽略不计)，下列说法正确的是(　D　) A. 若将反应物乙醇的量加倍，平衡正向移动，乙醇的平衡转化率增大 B. 加入适量水，有利于生成溴乙烷 C. 第30 min时的反应速率： v (C2H5OH)＝0.025 mol·L－1·min－1 D. 若用NaBr(s)与浓硫酸替换氢溴酸，溴乙烷的产量可能会上升 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 若将反应物乙醇的量加倍，有利于平衡正向移动，HBr的平衡转化率增 大，而C2H5OH的平衡转化率减小，A项错误；加入适量水，平衡逆向移 动，不利于生成溴乙烷，B项错误；30 min时测得生成溴乙烷的产量为 0.015 mol，只能算出0～30 min的平均反应速率： v (C2H5OH)＝0.025 mol·L－1·min－1，无法计算出第30 min时的反应速率，C项错误；若用 NaBr(s)与浓硫酸替换氢溴酸，则由于浓硫酸会吸收反应生成的水，从而 促进平衡正向移动，溴乙烷的产量可能会上升，D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 6. (双选)在容积为2 L的密闭容器中，进行如下化学反应：2CuCl2(s) 2CuCl(s)＋Cl2(g)，其化学平衡常数 K 和温度的关系如表： T /℃ 800 900 1 000 1 100 1 200 K /(mol·L－1) 1.1 1.5 1.75 1.90 2.08 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 A. 此反应为放热反应 B. 此反应在1 050 ℃达到平衡时，1.75 mol·L－1＜ K ＝ c (Cl2)＜1.90 mol·L－1 C. 1 000 ℃条件下容器容积由2 L变为1 L，平衡逆向移动，达到平衡时 Cl2的浓度保持不变 D. 降低温度和加入CuCl固体都能使平衡发生移动 根据信息作出的下列判断正确的是(　BC　) BC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 由表中数据可知，升高温度， K 不断增大，则平衡正向移动，所以此反 应为吸热反应，A不正确；反应中，CuCl2、CuCl都呈固态，不能出现 在平衡常数表达式中，所以此反应在1 050 ℃达到平衡时，1.75 mol·L－1 ＜ K ＝ c (Cl2)＜1.90 mol·L－1，B正确；1 000 ℃条件下容器容积由2 L变 为1 L，相当于增大压强，平衡逆向移动，但由于平衡常数 K 不变，所 以达到平衡时Cl2的浓度保持不变，C正确；加入CuCl固体时，并不影响 平衡体系中Cl2的浓度，所以不能使平衡发生移动，D不正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 7. (双选)相同温度下，容积相同的甲、乙、丙3个恒容密闭容器中发生可 逆反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　Δ H ＝－197 kJ·mol－1。 实验测得起始、平衡时的有关数据如表： 容器 起始各物质的物质的量/mol 达到平衡时体系能 量的变化 SO2 O2 SO3 Ar 甲 2 1 0 0 放出热量： Q 1 乙 1.8 0.9 0.2 0 放出热量： Q 2 丙 1.8 0.9 0.2 0.1 放出热量： Q 3 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 下列叙述正确的是(　CD　) CD A. Q 1＝ Q 2＝ Q 3＝197 kJ B. 达到平衡时，丙容器中SO2的体积分数最大 C. 甲、乙、丙3个容器中反应的平衡常数相等 D. 若在上述条件下反应生成2 mol SO3(s)的反应热为Δ H 1，则Δ H 1＜－197 kJ·mol－1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 A项，正反应为放热反应，逆反应为吸热反应， Q 1＞ Q 2＝ Q 3，错误； B项，甲、乙、丙为等效平衡，SO2的体积分数相等，错误；C项，由于 温度一样，甲、乙、丙3个容器中反应的平衡常数相等，正确；D项， SO3(g)→SO3(s)放出热量，所以Δ H 1＜－197 kJ·mol－1，正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 8. 如图所示，向A中充入1 mol X和1 mol Y，向B中充入2 mol X和2 mol Y，起始 V A＝ V B＝ a L，在相同温度和催化剂的条件下，两容器中各自 发生下列反应：X(g)＋Y(g) 2Z(g)＋W(g)　Δ H ＞0；达到平衡时， V A ＝1.2 a L，则下列说法不正确的是(　C　) A. 反应开始时，B容器中化学反应速率快 B. A容器比B容器中X的转化率大 C. 打开K一段时间达到平衡时，A的体积为2.4 a L(连通 管中气体体积不计) D. 打开K达到新平衡后，升高B容器温度，A容器体积 会增大 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 起始 V A＝ V B＝ a L，B中反应物的物质的量大于A中反应物的物质的 量，则B容器中反应物的浓度大于A容器中反应物的浓度，所以反应开 始时，B容器中的反应速率大于A容器中的反应速率，A项正确；A容器 为恒温恒压条件，气体的体积之比等于气体的物质的量之比，B容器为 恒温恒容条件，正反应为气体物质的量增大的反应，故平衡时B容器中 压强比A容器中压强大，等效在A容器平衡的基础上增大压强，与A容器 的平衡相比，平衡逆向移动，B容器中X的转化率小于A容器中X的转化 率，B项正确； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 打开K，保持温度不变，再达到平衡时，等效为开始加入3 mol X、3 mol Y时达到的平衡，恒温恒压下与A容器中平衡为等效平衡，反应物转 化率不变，平衡时混合气体总物质的量为A容器中的3倍，恒温恒压下压 强之比等于物质的量之比，则开始加入3 mol X、3 mol Y达到平衡时总 体积为1.2 a L×3＝3.6 a L，B容器体积为 a L，A容器体积为3.6 a L－ a L ＝2.6 a L，C项错误；该反应的正反应是一个气体体积增大的吸热反 应，升高温度，平衡向正反应方向移动，混合气体的物质的量增大，导 致A容器的体积增大，D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 二、非选择题 9. 研究CO2的综合利用对促进“低碳经济”的发展有重要意义。CO2与 H2合成二甲醚(CH3OCH3)是一种CO2转化的方法，其过程中主要发生下 列反应： 反应Ⅰ CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) Δ H 1＝－49.0 kJ·mol－1； 反应Ⅱ 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) Δ H 2＝－24.5 kJ·mol－1； 反应Ⅲ　CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　Δ H 3＝＋41.2 kJ·mol－1。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (1)写出CO2与H2一步合成二甲醚(反应Ⅳ)的热化学方程式： ⁠ ⁠。 (1)根据盖斯定律，反应Ⅰ×2＋反应Ⅱ得反应Ⅳ：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　Δ H ＝Δ H 1×2＋Δ H 2＝[(－49.0)×2＋(－24.5)] kJ·mol－1＝－122.5 kJ·mol－1。 2CO2(g)＋ 6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　Δ H ＝－122.5 kJ·mol－1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (2)有利于提高反应Ⅳ平衡转化率的条件是 (填字母)。 A. 高温高压 B. 低温低压 C. 高温低压 D. 低温高压 (2)反应Ⅳ为气体体积减小的放热反应，故低温高压有利于平衡正向移 动，有利于提高平衡转化率。 D　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (3)在恒压、CO2和H2起始物质的量之比为1∶3的条件下，CO2平衡转化 率和平衡时二甲醚的选择性随温度的变化如图所示。CH3OCH3的选择性 ＝ ×100％。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 ①温度低于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而下降的原因是 ⁠ ⁠ ⁠ ⁠。 反应 Ⅲ的Δ H ＞0，升高温度，二氧化碳的平衡转化率增大，而反应Ⅰ(或反应 Ⅳ)的Δ H ＜0，升高温度，二氧化碳的平衡转化率下降，且上升幅度小 于下降幅度 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 A. 反应Ⅳ在A点和B点时的化学平衡常数： K (A)小于 K (B) B. 当温度、压强一定时，在原料气(CO2和H2的比例不变)中添加少量惰 性气体，有利于提高平衡转化率 C. 其他条件不变，在恒容条件下的二 甲醚平衡选择性比恒压条件下的平 衡选择性低 D. 提高催化剂的活性和选择性，减少CO 等副产物是工艺的关键 ②关于合成二甲醚工艺的理解，下列说法正确的是 (填字母)。 CD　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (3)②由图像分析可知，随着温度升高，二氧化碳的平衡转化率A点小于 B点，但二甲醚的选择性降低，说明反应Ⅳ进行程度减小，所以 K (A)＞ K (B)，故A错误；当温度、压强一定时，在原料气中添加少量惰性气 体，容器的体积增大，相当于减小压强，平衡逆向移动，不利于提高平 衡转化率，故B错误； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 随着反应的进行，气体分子数减少，相当于减小压强，同一个反应分别 放在恒容和恒压装置中进行，恒压装置相当于一直在增大压强，促使反 应正向进行，所以其他条件不变，在恒容条件下的二甲醚平衡选择性比 恒压条件下的平衡选择性低，故C正确；提高催化剂的活性能缩短达到 平衡所需的时间，同时提高其选择性，有利于转化为更多的二甲醚，所 以提高催化剂的活性和选择性，减少CO等副产物是工艺的关键，故D正 确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 10. 甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应： ①CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)　Δ H ＝＋206 kJ·mol－1； ②CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　Δ H ＝－41 kJ·mol－1。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 恒定压强为100 kPa时，将 n (CH4)∶ n (H2O)＝1∶3的混合气体投入反应 器中，平衡时，各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 回答下列问题： (1)写出CH4与CO2生成H2和CO的热化学方程式： ⁠ ⁠。 CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)　Δ H ＝＋247 kJ·mol－1　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (1)根据盖斯定律，①－②可得CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)　Δ H ＝＋247 kJ·mol－1。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (2)关于甲烷和水蒸气催化制氢反应，下列叙述正确的是 (填字 母)。 A. 恒温、恒容条件下，加入惰性气体，压强增大，反应速率加快 B. 恒温、恒容条件下，加入水蒸气，活化分子百分数增大，反应速率加 快 C. 升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率加快 D. 加入合适的催化剂，降低反应温度也能实现单位时间内的转化率不变 C　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (2)在恒温、恒容条件下，加入惰性气体，尽管压强增大，但各气体的浓 度未变，化学反应速率不变，A错误；在恒温、恒容条件下，加入水蒸 气，单位体积内活化分子数增加，但活化分子百分数不变，反应速率加 快，B错误；升高温度，增大了活化分子百分数，有效碰撞频率增大， 反应速率加快，C正确；催化剂不影响平衡转化率，降低反应温度，平 衡逆向移动，平衡转化率减小，“单位时间转化率”变与不变，还要看 在单位时间内是否达到了化学平衡状态，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 ①低于700 ℃， ⁠ ⁠； ②高于700 ℃， ⁠ ⁠ ⁠。 由于反应①正反应吸热，随温度升高，反应向正反应 方向进行的程度较大，使氢气的物质的量逐渐增大 随着反应的进行，一氧化碳的物质的量增大，发生反 应②，反应②正反应放热，当温度升高时，平衡向逆反应方向移动，使 氢气的物质的量减小 (3)系统中H2的含量在700 ℃左右出现峰值，试从化学平衡的角度解释出 现峰值的原因： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (3)①温度低于700 ℃时，反应①正反应吸热，随温度升高，反应向正反 应方向进行的程度大，使氢气的物质的量逐渐增大。②温度高于700 ℃ 时，随着反应的进行，一氧化碳的物质的量增大，发生反应②，反应② 正反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，会使系统中H2的含量 在出现峰值后减小。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (4)已知投料比为 n (CH4)∶ n (H2O)＝1∶3的混合气体， p ＝100 kPa。600 ℃时，CH4的平衡转化率为 (保留四位有效数字)，反应①的 平衡常数的计算式为 K p＝ ( K p是以分压表 示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。 77.78％　 kPa2　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 (4)已知投料比 n (CH4)∶ n (H2O)＝1∶3，可设甲烷初始物质的量为1 mol，水蒸气物质的量为3 mol，设转化的甲烷为 x mol，转化的CO为 y mol，则 　　　　CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g) 初始/mol 1 3 0 0 变化/mol x x x 3 x 平衡/mol 1－ x 3－ x x 3 x 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 　　　　CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) 初始/mol x 3－ x 0 3 x 变化/mol y y y y 平衡/mol x － y 3－ x － y y 3 x ＋ y 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 由于600 ℃时，CH4物质的量分数为0.04，各气体的总物质的量为(4＋2 x ) mol，则 ＝0.04， x ＝ ，CH4的平衡转化率为 ×100％ ≈77.78％。由图可知，600 ℃时，CH4、H2O、H2的物质的量分数分别 为0.04、0.32、0.50，它们的物质的量分别为 mol、 mol、 mol，可 求得CO的物质的量为 mol，物质的量分数为0.06，即反应①的平衡常 数计算式 K p＝ ＝ kPa2。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 $$