专题05 化学平衡-【压轴题】2024-2025学年高一化学同步培优训练（沪科版2020必修第二册）

专题05 化学平衡 解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试 一、可逆反应 1.概念 在同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能同时进行的化学反应称为可逆反应 2.特点 （1）共存：反应物转化率低于100%，反应物生成物共存。 （2）双同：正逆反应是在同一条件下同时进行的。 （3）双向：可逆反应分为方向相反的两个反应，正反应和逆反应。 3.表示方法 可逆反应的化学方程式中，用“”号代替“===”号 名师点拨 （1）可逆反应这一概念中的关键词是“同一条件”。如 2H2+02 点燃 2H20和2H20 通电 2H2↑+02↑ 不互为可逆反应。 （2）正反应、逆反应方向的热效应相反。若正反应是吸(放)热反应则逆反应是放(吸)热反应。 （3）绝大多数化学反应都有一定的可逆性,但有些反应的可逆程度很小,如H++OH- H2O和Ag++CI- AgCl可视为完全反应。 二、化学平衡状态 1.化学平衡状态的建立过程 在一定条件下向反应容器中加入N2和H2发生反应N2＋3H22NH3。 浓度 速率变化 v正、v逆关系 开始 反应物浓度最大 v正最大 v正＞v逆 生成物浓度为0 v逆为0 变化 反应物浓度减小 v正减小 v正＞v逆 生成物浓度增大 v逆增大 平衡 反应物浓度不变 v正不变 v正＝v逆 生成物浓度不变 v逆不变 2.化学平衡建立过程中化学反应速率的图像： 3.化学平衡状态的概念 在一定条件下，当反应进行到一定程度时，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，称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 名师点拨 （1）当可逆反应达到平衡状态时，反应物和生成物的浓度不再发生变化，对应的物质的质量分数、物质的量分数、体积分数、转化率都将保持不变。 （2）达到化学平衡状态时,正反应速率和逆反应速率相等是指同一物质的消耗速率与生成速率相等。如果用不同物质表示的正、逆反应速率不一定相等。 （3）达到化学平衡状态时,各物质的浓度和质量保持不变，这里的不变不能理解为各物质的浓度和质量相等。 （4）在化学反应中,只有可逆反应才有可能达到化学平衡状态,非可逆反应不存在化学平衡状态。 （5）可逆反应在有关条件(如温度、压强等)确定的前提下才能够达到化学平衡状态,即化学平衡状态是有条件的。 （6）化学平衡状态是可逆反应在一定条件下能达到的或完成的最大程度,即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。 （7）不同条件下,同一可逆反应的化学反应限度不一定相同,当条件(温度、压强、各组分的浓度等)改变时,化学平衡也随之改变。 4.化学平衡状态的特征 （1）逆：化学平衡状态研究的对象是可逆反应 （2）等：平衡时，同一物质的正、逆反应速率相等，即：v正＝v逆≠0(实质) （3）动：平衡时，反应仍在不断进行，是一种动态平衡 （4）定：平衡时，各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量()、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量全部恒定 （5）变：外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡移动 5.化学平衡标志的判断 （1）直接标志 ①正、逆反应速率相等 同种物质：v正＝v逆≠0，(同一种物质的生成速率等于消耗速率) 不同种物质：＝ 在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比；在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比 ②各组分的浓度保持一定 各组分的浓度不随时间的改变而改变；各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变 （2）间接判断依据：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例 类型 判断依据 是否是平衡状态 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 平衡 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 正、逆反应 速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v(正)=v(逆) 平衡 ②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆) 平衡 ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆) 不一定平衡 ④v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆) 不一定平衡 压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 平衡 ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 不一定平衡 混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时 平衡 ②一定时，但m＋n=p＋q时 不一定平衡 温度 何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 平衡 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 不一定平衡 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 平衡 恒温恒压时，若m＋n=p＋q，则密度一定时 不一定平衡 三、化学平衡移动 1.概念：当一个可逆反应达到平衡后，由于温度、压强、浓度的变化而使可逆反应由一个平衡状态变为另一个平衡状态的过程。 2.化学平衡移动的过程： 正=逆 正>逆 正逆 ´正=´逆 反应开始 尚未平衡 化学平 衡状态 正向或 逆向移动 新的化学平衡状态 建立新平衡 化学平衡移动 3.平衡移动方向的判断 （1）根据速率判断 ①若v（正）＞v（逆），则平衡正向移动。 ②若v（正）＝v（逆），则平衡不移动。 ③若v（正）＜v（逆），则平衡逆向移动。 （2）根据结果判断 ①如果平衡移动的结果使反应产物浓度更大，则称平衡正向移动或向右移动； ②如果平衡移动的结果使反应产物浓度更小，则称平衡逆向移动或向左移动。 名师点拨 反应速率改变时平衡不一定移动，但平衡移动时反应速率一定改变，反应速率改变化学平衡状态一定改变，但平衡不一定移动。 四、化学平衡移动的影响因素 1.浓度对化学平衡移动影响的图像分析 ①增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，可瞬间增大v(正)或减小v(逆)，使得v(正)>v(逆)，化学平衡向正反应方向移动： ②减小反应物的浓度或增大生成物的浓度，可瞬间减小v(正)或增大v(逆)，使得v(正)<v(逆)，化学平衡向逆反应方向移动： 结论：①增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动。 ②增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。 2.压强对化学平衡移动影响的图像分析（以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例） ①若m＋n＞p＋q ②若m＋n＜p＋q ③若m＋n＝p＋q （4）结论 ①增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动； ②减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动； ③改变压强，气体体积不变的反应，平衡不移动。 名师点拨 （1）无气态物质存在的化学平衡，由于改变压强不能改变化学反应速率，所以改变压强不能使平衡发生移动。 （2）在容积不变的密闭容器中，气体反应已达到平衡，若向该容器中充入与反应体系无关的气体，化学平衡不移动，原因是气态反应物、生成物的浓度未改变。 （3）在容积可变的恒压容器中，充入与反应体系无关的气体，此时虽然总压强不变，但各气态物质的浓度减小(相当于减压)，平衡向气体体积增大的方向移动。 （4）对于反应前后气体分子数相等的可逆反应，改变压强后，正、逆反应速率同等程度地改变。因此，增大或减小压强不能使化学平衡发生移动。 3.温度对化学平衡移动影响的图像分析图像分析 化学平衡 xX＋yYmM＋nN ΔH＞0 xX＋yYmM＋nN ΔH＜0 体系温度的变化 升高温度 降低温度 降低温度 升高温度 反应速率变化 v正、v逆同时增大，且v′正＞v′逆 v正、v逆同时减小，且v′正＜v′逆 v正、v逆同时减小，且v′正＞v′逆 v正、v逆同时增大，且v′正＜v′逆 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 正反应方向 逆反应方向 v­t图像 规律总结 在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，平衡向放热反应的方向移动 结论：①升高温度，平衡向吸热方向移动； ②降低温度，平衡向放热方向移动。 【例1】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 A．恒容下，再充入一定量的H2O(g)，平衡向正反应方向移动，v正加快、v逆减慢 B．缩小容器的体积，v正>v逆 C．恒容下，再充入一定量的Ar气，平衡向正反应方向移动 D．恒容下，再充入一定量的CH2=CH2(g)，CH2=CH2(g)的平衡转化率增大 【答案】B 【解析】A．恒容下，再充入一定量的水蒸气，反应物的浓度增大，平衡向正反应方向移动，正、逆反应速率均增大，故A错误；B．该反应是气体体积减小的反应，缩小容器的体积，气体压强增大，平衡向正反应方向移动，正反应速率大于逆反应速率，故B正确；C．恒容下，再充入一定量的不参与反应的氩气，反应体系中各物质浓度不变，反应速率不改变，化学平衡不移动，故C错误；D．恒容下，再充入一定量的乙烯，反应物的浓度增大，平衡向正反应方向移动，但的转化率减小，故D错误；故选B。 【例2】把和混合装入容积为的密闭容器里，发生如下反应：，经反应达平衡，在此内C的平均反应速率为，同时生成，下列叙述中错误的是 A． B．达到平衡状态时容器内气体的压强与起始时压强比为6∶5 C．达到平衡状态时B的转化率为50% D．内B的反应速率 【答案】C 【分析】根据5s内C的平均反应速率为0.2mol/(L·s)可知，反应后C的物质的量为0.2mol/(L·s)×5s×2L=2mol，生成1molD，根据方程式系数之比等于变化量之比可得x：2=2：1，解得x=4，根据题意可得： 【解析】A．根据分析可知，x=4，A正确； B．根据阿伏伽德罗定律，其它条件相同时，压强之比等于物质的量之比，反应达到平衡状态时，相同条件下容器内气体的压强与起始时压强比为(1+2+2+1)：(2.5+2.5)=6：5，B正确； C．反应达到平衡状态时B的转化率为×100%=20%，C错误； D．B的反应速率=，D正确； 故选C。 【例3】T℃，在2L密闭容器中投入一定量A、B，发生反应：3A(g)+bB(g)cC(g)    △H=-QkJ•mol-1(Q＞0)。12s时反应达到平衡，生成C的物质的量为1.6mol，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．前12s内，A的平均反应速率为0.025mol•L-1•s-1 B．12s后，A的消耗速率等于B的生成速率 C．气体平均相对分子质量不再变化可以判断反应达到平衡状态 D．12s内，A和B反应放出的热量为0.2QkJ 【答案】C 【分析】12s内A的浓度转化量为0.8mol/L-0.2mol/L=0.6mol/L，B的浓度转化量为0.5mol/L-0.3mol/L=0.2mol/L，则3:b=0.6:0.2，b=1，生成C的物质的量为1.6mol，浓度为0.8mol/L，则c=4，反应方程式为：3A(g)+bB(g)4C(g)。 【解析】A．前12s内，A的平均反应速率为=0.05 mol•L-1•s-1，故A错误； B．12s后A、B的浓度不再变化，说明反应达到平衡，此时A的消耗速率等于B的生成速率的3倍，故B错误； C．反应3A(g)+B(g)4C(g)是气体物质的量增大的反应，气体总质量不变，则气体平均相对分子质量减小，当气体平均相对分子质量不再变化可以判断反应达到平衡状态，故C正确； D．12s内，消耗A的物质的量为(0.8mol/L-0.2mol/L)2L=1.2mol，由3A(g)+B(g)4C(g) △H=-QkJ•mol-1(Q＞0)，A和B反应放出的热量为0.4QkJ，故D错误； 故选C。 【例4】汽车尾气净化的主要原理为  。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列说法正确的是 A．图1可以说明t1时刻反应达到了平衡状态 B．图2可以说明t1时刻反应达到了平衡状态 C．图3可以说明t1时刻反应达到了平衡状态 D．图4中t1时刻曲线变化表示压强对体系速率的影响 【答案】C 【解析】A．反应的焓值一直不变，图1不能说明是否达到平衡状态，A不合题意；B．二氧化碳和一氧化碳变化的物质的量应该是1：1，图中显示不是1：1，B不合题意；C．到达平衡后，温度为定值，平衡常数不变了，说明温度固定了，说明反应达到平衡状态了，C符合题意；D．增大压强即压缩体积，正逆反应速率均突然增大，图4中t1时刻曲线变化不是表示压强对体系速率的影响，而是增大反应的浓度，D不合题意；故答案为：C。 1．可逆反应2SO2+O22SO3， 若用2 mol SO2和1 mol 18O2在一定条件下，经足够长的时间反应，下列说法正确的是 A．SO2、O2、SO3的反应速率相等 B．SO2、 O2、 SO3的浓度一定相等 C．生成2mol三氧化硫 D．18O2原子存在于氧气、二氧化硫、三氧化硫中 【答案】D 【解析】A．化学反应速率之比等于化学计量数之比，v(SO2)：v(O2)：v(SO3)=2:1:2，故A项错误； B．该反应为可逆反应，当达到平衡状态时，SO2、 O2、 SO3的浓度不一定相等，故B项错误； C．可逆反应中反应物不会全部转化为生成物，则生成的SO3应小于2mol，故C项错误； D．该反应为可逆反应，充入2 mol SO2和1 mol 18O2，SO2和 O2反应生成SO3，SO3中含有18O ，同时SO3分解生成SO2和 O2，SO2中也含有18O，故 18O原子会存在于氧气、二氧化硫、三氧化硫中，故D项正确； 答案选D。 2．一定温度下密闭容器发生反应达平衡后，下列说法不正确的是 A．催化剂可增大反应速率，提高生产效率 B．平衡时、、的浓度不变 C．提高反应温度，可实现的完全转化 D．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度 【答案】C 【解析】A．催化剂可增大反应速率，提高单位时间内物质产量，提高生产效率，故A正确； B．平衡时正逆化学反应速率相等，各物质浓度不变，则、、的浓度不变，故B正确； C．反应为可逆反应，提高反应温度，可提高反应速率，但是不能实现的完全转化，故C错误； D．通过调控反应条件，可以促进反应正向移动，提高该反应进行的程度，故D正确； 答案选C。 3．一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为△H。现将1molN2O4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．③④ C．②③ D．①④ 【答案】B 【解析】①图像中表示的只有正反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，故①错误； ②反应过程中，焓变不会变化，不是变量，无法判断是否达到平衡状态，故②错误； ③恒压容器中发生反应N2O4(g)2NO2(g)，气体总物质的量增大，容器体积增大，混合气体的质量不变，密度减小，当气体密度不变时，说明反应达到平衡，故③正确； ④四氧化二氮的转化率不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故④正确； 故选B。 4．下列关于N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)  △H=-92.4kJ/mol说法正确的是 A．提高H2的浓度能降低反应速率 B．使用催化剂并不能加快反应速率 C．增大压强有利于提高NH3的产量 D．N2和H2在适当条件下可以完全转化为NH3 【答案】C 【解析】A．提高H2的浓度加快反应速率，A错误； B．使用催化剂改变活化能，能加快反应速率，B错误； C．正反应体积减小，增大压强反应速率加快，且有利于平衡正向移动，有利于提高NH3的产量，C正确； D．由于是可逆反应，N2和H2在适当条件下也不可能完全转化为NH3，D错误； 答案选C。 5．某小组研究温度对平衡的影响，设计如下实验(三个相同烧瓶中装有等量)。下列说法正确的是 A．装置①烧瓶中气体颜色变浅 B．装置②的作用是对比①③气体颜色深浅，判断平衡移动方向 C．装置③中平衡逆向移动 D．装置③中硝酸铵的扩散和水解均为放热过程 【答案】B 【解析】A．生石灰和水反应放出大量的热，所以①的溶液的温度升高，温度升高，平衡逆反应方向移动，NO2浓度增大，颜色加深，A错误；B．三个装置中温度不同，②中为室温，故装置②的作用是对比①③气体颜色深浅，判断平衡移动方向，B正确；C．硝酸铵溶于水是吸热的，使体系温度降低，使平衡正向移动，C错误；D．硝酸铵的扩散和水解均为吸热过程，D错误；故选B。 6．对于在恒容密闭容器中进行的反应，下列说法错误的是 A．其他条件不变，充入少量He，则反应速率增大 B．若，则反应达到平衡状态 C．其他条件不变，增加的质量，反应速率不变 D．若混合气体的平均相对分子质量不再改变，则反应达到平衡状态 【答案】A 【解析】A．恒容密闭容器中充入少量He，反应物和生成物的浓度均不发生改变，反应速率不变，A错误； B．一氧化碳和水蒸气的化学计量数相等，若，则反应达到平衡状态，B正确； C．其他条件不变，增加或者减少固体的质量，反应速率不变，改变固体的状态，影响反应速率，C正确； D．混合气体的平均相对分子质量等于混合气体总质量与混合气体总物质的量的比值，此反应未平衡时平均相对分子质量改变，若不再改变，可以说明反应达到平衡状态，D正确； 答案为：A。 7．如图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)Z(g)+N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系，若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采取的措施是 A．减压 B．加大X的投入量 C．升高温度 D．加催化剂 【答案】D 【分析】根据图像可知，改变起始条件后，X的反应速率加快，转化率不变，由此分析回答；【解析】A．减小压强，反应速率减慢，A不选；B．加大X的投入量，平衡正向移动，X的转化率降低，B不选；C．升高温度，反应速率加快，但平衡逆向移动，X的转化率降低，C不选；D．加催化剂，反应速率加快，平衡不移动，X的转化率不变，D选； 故选D。 8．可逆反应A(？)+aB(g)C(g)+2D(g)(a为正整数)　ΔH。反应过程中，当其他条件不变时，C的百分含量与温度(T)和压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是 A．T1>T2、p1>p2 B．a不可能大于3 C．该反应的ΔH>0 D．反应过程中，始终有v(C)=2v(D) 【答案】B 【解析】A．先拐先平数值大，由图可知：T1<T2、p1<p2，A项错误；B．增压平衡左移，A的状态未知，假设A为气态，则a<2，即a=1，假设A为非气态，则a<3，即a=1或a=2，B项正确；C．温度升高，C的百分含量减小，说明正反应为放热反应，C项错误；D．反应过程中，始终有2v(C)=v(D)，D项错误；选B。 9．一定温度下，把2.5 mol A和2.5 mol B混合盛入容积为2 L的密闭容器里，发生如下反应：，经5 s反应达平衡，在此5 s内C的平均反应速率为，同时生成1 mol D，下列叙述中错误的是 A． B．反应达到平衡状态时A转化了1.5 mol C．若D的浓度不再变化，则该可逆反应达到化学平衡状态 D．反应达到平衡状态时，相同条件下容器内气体的压强与起始时压强比为6：5 【答案】D 【解析】A．经5 s反应达平衡，在此5 s内C的平均反应速率为，可知生成C为=2mol，同时生成1 mol D，则，故A正确； B．由已知数据，列出三段式： 根据三段式确定A转化了1.5 mol，故B正确； C．若D的浓度不再变化，说明正反应和逆反应的速率相等，则该可逆反应达到化学平衡状态，故C正确； D．根据阿伏加德罗定律，同温同体积时，混合气体的压强与气体的物质的量成正比，即：，故D错误； 答案选D。 10．一定温度下，在体积为的恒容密闭容器中，某一反应中、、三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列表述中正确的是 A．反应的化学方程式为 B．时，正、逆反应都不再继续进行，反应达到化学平衡 C．若，则内的平均化学反应速率为 D．温度、体积不变，时刻充入使压强增大，正、逆反应速率都增大 【答案】C 【解析】A．由图象可以看出，反应中X物质的量减小，Y、Z的物质的量增多，则X为反应物，Y、Z为生成物，且△n(X)：△n(Y)：△n(Z)=0.8mol：1.2mol：0.4mol=2：3：1，反应最后达到平衡状态，是可逆反应，则该反应的化学方程式为：2X⇌3Y+Z，故A错误；B．时，正、逆反应继续进行，且正、逆反应速率相等，反应达到化学平衡，是动态平衡，故B错误；C．若t=4，则0～t的X的化学反应速率v==，故C正确；D．温度、体积不变，t时刻充入1 mol He使压强增大，反应物和生成物的浓度不变，正、逆反应速率不变，故D错误；答案选C。 11．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。下列叙述正确的是 A．反应在c 点达到平衡状态 B．反应物浓度：点小于点 C．反应物的总能量低于生成物的总能量 D．时，SO2的转化率：段小于段 【答案】D 【解析】A、化学平衡状态的实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率还在改变，未达平衡，错误； B、a到b时正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，错误； C、从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，错误； D、随着反应的进行，正反应速率增大，△t1＝△t2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段，正确； 答案选D。 12．在某温度下，在2L容器中发生A、B两种物质间的转化反应，A、B物质的量随时间的变化如图所示，下列说法中正确的是 A．该反应的化学方程式为： B．反应至时，反应达到平衡 C．时，正应速率大于逆反应速率 D．从开始至，A的平均反应速率是 【答案】D 【解析】A．图象分析A为反应物，B为生成物，物质的量不变化说明反应达到平衡状态，依据A、B转化的物质的量之比计算得到化学方程式的计量数之比，A物质的量变化=0.8mol-0.2mol=0.6mol；B变化物质的量=0.5mol-0.2mol=0.3mol，A、B反应的物质的量之比2：1，所以反应的化学方程式为，选项A错误； B．图象分析可知，4min后随时间变化A、B物质的量还在发生变化，说明未达到平衡，选项B错误； C．由图象可知，时，A、B物质的量不再改变，反应达到平衡，正应速率等于逆反应速率，选项C错误； D．从开始至，A的平均反应速率是=，选项D正确； 答案选D。 13．丙烷催化脱氢制丙烯的反应为。600℃下，将固定浓度的通入有催化剂的恒容反应器，逐渐提高浓度，经相同时间，测得出口处、和浓度随初始浓度的变化关系如图。 已知：① ② ③ 下列说法正确的是    A．丙烷催化脱氢制丙烯反应的 B．和变化差异的原因： C．其他条件不变，投料比越大，转化率越大 D．一定温度下，使用高效催化剂，有利于提高脱氢制丙烯反应中丙烯的平衡产率 【答案】B 【解析】A．根据盖斯定律方程式①-②-③得C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)△H=△H1-△H2-△H3=-2220kJ•mol-1+2058kJ•mol-1+286kJ•mol-1=+124 kJ•mol-1，故A错误； B．根据坐标系c(H2)和 c(C3H6)的变化不同，根据方程式C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)，c(H2)和 c(C3H6)应该相等，因为CO2+H2⇌CO+H2O，c(C3H6)增加快，故B正确； C．根据图示，横坐标为二氧化碳的浓度，投料比越大，C3H8转化率越小，故C错误； D．催化剂只能改变反应速率，不能提高丙烯的产率，故D错误； 故选：B。 14．温度一定，在一个2L的恒容密闭容器中，A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，试填写下列空白： （1）该反应的化学方程式为 。从开始到平衡时C的反应速率为 ，A的转化率为 。 （2）下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是 (填序号)。 A．A与C的浓度相等 B．相同时间内消耗3nmolA，同时生成3nmolA C．相同时间内消耗3nmolA，同时消耗nmolB D．混合气体的总质量不随时间的变化而变化 E.B的体积分数不再发生变化 F.混合气体的密度不再发生变化 G.混合气体的压强不再发生变化 【答案】（1） 50% （2）ABCEG 【解析】（1）物质的量浓度变化之比等于化学计量数之比，Δc(A)=2.4mol/L-1.2mol/L=1.2mol/L，Δc(B)=0.4mol/L-0=0.4mol/L，Δc(C)=1.2mol/L-0=1.2mol/L，A的浓度减小，B、C的浓度增大，则A为反应物，B、C为生成物，且A、B、C的计量数之比为1.2：0.4：1.2=3：1：3，该反应的化学方程式为；2min时，反应达到平衡状态，此时C的反应速率为；Δc(A)=2.4mol/L-1.2mol/L=1.2mol/L，则A的转化率为，故答案为：；；50%； （2）A．由图可知：A与C的浓度相等时浓度不再生变化，能说明反应达到平衡状态，故A符合题意； B．相同时间内消耗3nmolA，同时生成3nmolA，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故B符合题意； C．相同时间内消耗3nmolA，同时消耗nmolB，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故C符合题意； D．根据质量守恒可知，混合气体的总质量始终不变，因此混合气体的总质量不随时间的变化而变化不能说明反应达到平衡状态，故D不符合题意； E．B的体积分数不再发生变化，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故E符合题意； F．混合气体的总质量和体积一定，则密度始终不变，因此混合气体的密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，故F不符合题意； G．该反应是气体体积增大的反应，混合气体的压强是变量，因此混合气体的压强不再发生变化，说明反应达到平衡状态，故G符合题意； 答案选ABCEG，故答案为：ABCEG。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 化学平衡 解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试 一、可逆反应 1.概念 在同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能同时进行的化学反应称为可逆反应 2.特点 （1）共存：反应物转化率低于100%，反应物生成物共存。 （2）双同：正逆反应是在同一条件下同时进行的。 （3）双向：可逆反应分为方向相反的两个反应，正反应和逆反应。 3.表示方法 可逆反应的化学方程式中，用“”号代替“===”号 名师点拨 （1）可逆反应这一概念中的关键词是“同一条件”。如 2H2+02 点燃 2H20和2H20 通电 2H2↑+02↑ 不互为可逆反应。 （2）正反应、逆反应方向的热效应相反。若正反应是吸(放)热反应则逆反应是放(吸)热反应。 （3）绝大多数化学反应都有一定的可逆性,但有些反应的可逆程度很小,如H++OH- H2O和Ag++CI- AgCl可视为完全反应。 二、化学平衡状态 1.化学平衡状态的建立过程 在一定条件下向反应容器中加入N2和H2发生反应N2＋3H22NH3。 浓度 速率变化 v正、v逆关系 开始 反应物浓度最大 v正最大 v正＞v逆 生成物浓度为0 v逆为0 变化 反应物浓度减小 v正减小 v正＞v逆 生成物浓度增大 v逆增大 平衡 反应物浓度不变 v正不变 v正＝v逆 生成物浓度不变 v逆不变 2.化学平衡建立过程中化学反应速率的图像： 3.化学平衡状态的概念 在一定条件下，当反应进行到一定程度时，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，称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 名师点拨 （1）当可逆反应达到平衡状态时，反应物和生成物的浓度不再发生变化，对应的物质的质量分数、物质的量分数、体积分数、转化率都将保持不变。 （2）达到化学平衡状态时,正反应速率和逆反应速率相等是指同一物质的消耗速率与生成速率相等。如果用不同物质表示的正、逆反应速率不一定相等。 （3）达到化学平衡状态时,各物质的浓度和质量保持不变，这里的不变不能理解为各物质的浓度和质量相等。 （4）在化学反应中,只有可逆反应才有可能达到化学平衡状态,非可逆反应不存在化学平衡状态。 （5）可逆反应在有关条件(如温度、压强等)确定的前提下才能够达到化学平衡状态,即化学平衡状态是有条件的。 （6）化学平衡状态是可逆反应在一定条件下能达到的或完成的最大程度,即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。 （7）不同条件下,同一可逆反应的化学反应限度不一定相同,当条件(温度、压强、各组分的浓度等)改变时,化学平衡也随之改变。 4.化学平衡状态的特征 （1）逆：化学平衡状态研究的对象是可逆反应 （2）等：平衡时，同一物质的正、逆反应速率相等，即：v正＝v逆≠0(实质) （3）动：平衡时，反应仍在不断进行，是一种动态平衡 （4）定：平衡时，各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量()、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量全部恒定 （5）变：外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡移动 5.化学平衡标志的判断 （1）直接标志 ①正、逆反应速率相等 同种物质：v正＝v逆≠0，(同一种物质的生成速率等于消耗速率) 不同种物质：＝ 在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比；在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比 ②各组分的浓度保持一定 各组分的浓度不随时间的改变而改变；各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变 （2）间接判断依据：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例 类型 判断依据 是否是平衡状态 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 平衡 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 正、逆反应 速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v(正)=v(逆) 平衡 ②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆) 平衡 ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆) 不一定平衡 ④v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆) 不一定平衡 压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 平衡 ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 不一定平衡 混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时 平衡 ②一定时，但m＋n=p＋q时 不一定平衡 温度 何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 平衡 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 不一定平衡 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 平衡 恒温恒压时，若m＋n=p＋q，则密度一定时 不一定平衡 三、化学平衡移动 1.概念：当一个可逆反应达到平衡后，由于温度、压强、浓度的变化而使可逆反应由一个平衡状态变为另一个平衡状态的过程。 2.化学平衡移动的过程： 正=逆 正>逆 正逆 ´正=´逆 反应开始 尚未平衡 化学平 衡状态 正向或 逆向移动 新的化学平衡状态 建立新平衡 化学平衡移动 3.平衡移动方向的判断 （1）根据速率判断 ①若v（正）＞v（逆），则平衡正向移动。 ②若v（正）＝v（逆），则平衡不移动。 ③若v（正）＜v（逆），则平衡逆向移动。 （2）根据结果判断 ①如果平衡移动的结果使反应产物浓度更大，则称平衡正向移动或向右移动； ②如果平衡移动的结果使反应产物浓度更小，则称平衡逆向移动或向左移动。 名师点拨 反应速率改变时平衡不一定移动，但平衡移动时反应速率一定改变，反应速率改变化学平衡状态一定改变，但平衡不一定移动。 四、化学平衡移动的影响因素 1.浓度对化学平衡移动影响的图像分析 ①增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，可瞬间增大v(正)或减小v(逆)，使得v(正)>v(逆)，化学平衡向正反应方向移动： ②减小反应物的浓度或增大生成物的浓度，可瞬间减小v(正)或增大v(逆)，使得v(正)<v(逆)，化学平衡向逆反应方向移动： 结论：①增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动。 ②增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。 2.压强对化学平衡移动影响的图像分析（以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例） ①若m＋n＞p＋q ②若m＋n＜p＋q ③若m＋n＝p＋q （4）结论 ①增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动； ②减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动； ③改变压强，气体体积不变的反应，平衡不移动。 名师点拨 （1）无气态物质存在的化学平衡，由于改变压强不能改变化学反应速率，所以改变压强不能使平衡发生移动。 （2）在容积不变的密闭容器中，气体反应已达到平衡，若向该容器中充入与反应体系无关的气体，化学平衡不移动，原因是气态反应物、生成物的浓度未改变。 （3）在容积可变的恒压容器中，充入与反应体系无关的气体，此时虽然总压强不变，但各气态物质的浓度减小(相当于减压)，平衡向气体体积增大的方向移动。 （4）对于反应前后气体分子数相等的可逆反应，改变压强后，正、逆反应速率同等程度地改变。因此，增大或减小压强不能使化学平衡发生移动。 3.温度对化学平衡移动影响的图像分析图像分析 化学平衡 xX＋yYmM＋nN ΔH＞0 xX＋yYmM＋nN ΔH＜0 体系温度的变化 升高温度 降低温度 降低温度 升高温度 反应速率变化 v正、v逆同时增大，且v′正＞v′逆 v正、v逆同时减小，且v′正＜v′逆 v正、v逆同时减小，且v′正＞v′逆 v正、v逆同时增大，且v′正＜v′逆 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 正反应方向 逆反应方向 v­t图像 规律总结 在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，平衡向放热反应的方向移动 结论：①升高温度，平衡向吸热方向移动； ②降低温度，平衡向放热方向移动。 【例1】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 A．恒容下，再充入一定量的H2O(g)，平衡向正反应方向移动，v正加快、v逆减慢 B．缩小容器的体积，v正>v逆 C．恒容下，再充入一定量的Ar气，平衡向正反应方向移动 D．恒容下，再充入一定量的CH2=CH2(g)，CH2=CH2(g)的平衡转化率增大 【例2】把和混合装入容积为的密闭容器里，发生如下反应：，经反应达平衡，在此内C的平均反应速率为，同时生成，下列叙述中错误的是 A． B．达到平衡状态时容器内气体的压强与起始时压强比为6∶5 C．达到平衡状态时B的转化率为50% D．内B的反应速率 【例3】T℃，在2L密闭容器中投入一定量A、B，发生反应：3A(g)+bB(g)cC(g)    △H=-QkJ•mol-1(Q＞0)。12s时反应达到平衡，生成C的物质的量为1.6mol，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．前12s内，A的平均反应速率为0.025mol•L-1•s-1 B．12s后，A的消耗速率等于B的生成速率 C．气体平均相对分子质量不再变化可以判断反应达到平衡状态 D．12s内，A和B反应放出的热量为0.2QkJ 【例4】汽车尾气净化的主要原理为  。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列说法正确的是 A．图1可以说明t1时刻反应达到了平衡状态 B．图2可以说明t1时刻反应达到了平衡状态 C．图3可以说明t1时刻反应达到了平衡状态 D．图4中t1时刻曲线变化表示压强对体系速率的影响 1．可逆反应2SO2+O22SO3， 若用2 mol SO2和1 mol 18O2在一定条件下，经足够长的时间反应，下列说法正确的是 A．SO2、O2、SO3的反应速率相等 B．SO2、 O2、 SO3的浓度一定相等 C．生成2mol三氧化硫 D．18O2原子存在于氧气、二氧化硫、三氧化硫中 2．一定温度下密闭容器发生反应达平衡后，下列说法不正确的是 A．催化剂可增大反应速率，提高生产效率 B．平衡时、、的浓度不变 C．提高反应温度，可实现的完全转化 D．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度 3．一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为△H。现将1molN2O4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．③④ C．②③ D．①④ 4．下列关于N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)  △H=-92.4kJ/mol说法正确的是 A．提高H2的浓度能降低反应速率 B．使用催化剂并不能加快反应速率 C．增大压强有利于提高NH3的产量 D．N2和H2在适当条件下可以完全转化为NH3 5．某小组研究温度对平衡的影响，设计如下实验(三个相同烧瓶中装有等量)。下列说法正确的是 A．装置①烧瓶中气体颜色变浅 B．装置②的作用是对比①③气体颜色深浅，判断平衡移动方向 C．装置③中平衡逆向移动 D．装置③中硝酸铵的扩散和水解均为放热过程 6．对于在恒容密闭容器中进行的反应，下列说法错误的是 A．其他条件不变，充入少量He，则反应速率增大 B．若，则反应达到平衡状态 C．其他条件不变，增加的质量，反应速率不变 D．若混合气体的平均相对分子质量不再改变，则反应达到平衡状态 7．如图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)Z(g)+N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系，若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采取的措施是 A．减压 B．加大X的投入量 C．升高温度 D．加催化剂 8．可逆反应A(？)+aB(g)C(g)+2D(g)(a为正整数)　ΔH。反应过程中，当其他条件不变时，C的百分含量与温度(T)和压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是 A．T1>T2、p1>p2 B．a不可能大于3 C．该反应的ΔH>0 D．反应过程中，始终有v(C)=2v(D) 9．一定温度下，把2.5 mol A和2.5 mol B混合盛入容积为2 L的密闭容器里，发生如下反应：，经5 s反应达平衡，在此5 s内C的平均反应速率为，同时生成1 mol D，下列叙述中错误的是 A． B．反应达到平衡状态时A转化了1.5 mol C．若D的浓度不再变化，则该可逆反应达到化学平衡状态 D．反应达到平衡状态时，相同条件下容器内气体的压强与起始时压强比为6：5 10．一定温度下，在体积为的恒容密闭容器中，某一反应中、、三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列表述中正确的是 A．反应的化学方程式为 B．时，正、逆反应都不再继续进行，反应达到化学平衡 C．若，则内的平均化学反应速率为 D．温度、体积不变，时刻充入使压强增大，正、逆反应速率都增大 11．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。下列叙述正确的是 A．反应在c 点达到平衡状态 B．反应物浓度：点小于点 C．反应物的总能量低于生成物的总能量 D．时，SO2的转化率：段小于段 12．在某温度下，在2L容器中发生A、B两种物质间的转化反应，A、B物质的量随时间的变化如图所示，下列说法中正确的是 A．该反应的化学方程式为： B．反应至时，反应达到平衡 C．时，正应速率大于逆反应速率 D．从开始至，A的平均反应速率是 13．丙烷催化脱氢制丙烯的反应为。600℃下，将固定浓度的通入有催化剂的恒容反应器，逐渐提高浓度，经相同时间，测得出口处、和浓度随初始浓度的变化关系如图。 已知：① ② ③ 下列说法正确的是    A．丙烷催化脱氢制丙烯反应的 B．和变化差异的原因： C．其他条件不变，投料比越大，转化率越大 D．一定温度下，使用高效催化剂，有利于提高脱氢制丙烯反应中丙烯的平衡产率 14．温度一定，在一个2L的恒容密闭容器中，A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，试填写下列空白： （1）该反应的化学方程式为 。从开始到平衡时C的反应速率为 ，A的转化率为 。 （2）下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是 (填序号)。 A．A与C的浓度相等 B．相同时间内消耗3nmolA，同时生成3nmolA C．相同时间内消耗3nmolA，同时消耗nmolB D．混合气体的总质量不随时间的变化而变化 E.B的体积分数不再发生变化 F.混合气体的密度不再发生变化 G.混合气体的压强不再发生变化 / 学科网（北京）股份有限公司 $$