第二节 化学平衡（培优竞赛训练）化学人教版2019选择性必修1

第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 内容概览 01 竞赛技巧总结 核心策略精讲，高效解题通法提炼 02 技巧针对训练 专项能力突破，弱点题型强化攻坚 03 综合培优精练 高阶思维拓展，综合问题融合演练 04 竞赛真题精练 实战命题解密，赛场节奏模拟特训 竞赛技巧1 化学平衡的条件、化学平衡的判断及等效平衡 一、化学平衡的条件 根据吉布斯自由能判据，在等温等压、Wf = 0的条件下，△GT，P ＜0，则化学反应自发地由反应物变成产物，这时反应物的浓度（分压）逐渐减少，产物的浓度（分压）逐渐增加，反应物和产物布斯自由能之差逐渐趋于零，直到△GT，P = 0时达到化学平衡。这时从宏观上看反应似乎停止了，其实从微观上正反应和逆反应仍在继续进行，只不过两者的反应速率正好相等而已，所以化学平衡是一个动态平衡。 即：等温等压，Wf = 0的条件下： △GT，P ＜ 0 正反应自发进行； △GT，P = 0 达化学平衡——化学平衡的条件； △GT，P ＞ 0 正反应不自发（逆反应自发）。 化学反应达平衡时： ①从热力学角度：等温等压，Wf = 0：应△GT，P = 0 ②从动力学角度：r+ = r－ ③反应物和生成物的浓度不变，即存在一个平衡常数。 二、化学平衡状态的判断 1.动态（速率）标志（本质标志）：v正＝v逆≠0 （1）同一组分的生成速率和消耗速率相等 （2）不同物质，必须标明是“异向”的反应速率关系，正逆反应速率比等于化学计量数之比 2.宏观（静态）标志：某些量开始变化，后来不变，即变量不变。 （1）一定达到平衡的情况 ①某组分的质量、物质的量、浓度、颜色不再变化 ②反应物的转化率不再变化 （2）特殊情形 ①绝热容器：容器的温度不变时，一定达到平衡状态 ②可逆电池：电流或电压等于零时，一定达到平衡状态 （3）判断化学平衡状态的常用公式 ①混合气体的密度：ρ＝＝ ②混合气体的平均摩尔质量：＝＝ ③气体状态方程：PV＝nRT 3.限度标志 （1）反应物的转化率最大，百分含量最小。 （2）生成物的产率最大，百分含量最大。 （3）图像获取 ①前提：在多个相同的容器中，加入相同量的反应物。 ②过程：测相同时间内，不同条件下相关量，描点绘出图像。 （4）图像解读 ①极限点：刚好达到平衡 ②极限点前：非平衡点，受速率控制，加催化剂，反应物的转化率变大。 ③极限点后：新平衡点，受平衡控制，加催化剂，反应物的转化率不变。 4、几种特殊反应的平衡依据 （1）量比不变型 ①反应物或生成物量的比不变，不一定达到平衡状态。 ②反应物和生成物量的比不变，一定达到平衡状态。 （2）量相等型 ①反应物和生成物的量相等，不一定达平衡状态。 ②反应物和反应物的量相等，不一定达平衡状态。 ③量不变≠量相等≠量或量的比等于某一具体的数。 （3）等体反应型：3A（g）2B（g）+C（g） ①恒温恒压：混合气体的体积不变，一定达到平衡状态。 ②恒温恒容：混合气体的压强不变，不一定达到平衡状态。 （4）固液参与型：2A（g）2B（g）+C（s） ①混合气体的密度不变，一定达到平衡状态（恒T、V）。 ②混合气体的平均摩尔质量不变，一定达到平衡状态。 （5）固液分解型：2A（s）2B（g）+C（g） ①混合气体的密度不变，一定达到平衡状态（恒T、V）。 ②混合气体的平均摩尔质量不变，不一定达到平衡状态。 ③某种气体组分的物质的量分数不变，不一定达到平衡状态。 5.注意平衡标志和平衡特征的区别 （1）平衡标志：能够说明反应达到平衡状态的某些事实。 （2）平衡特征：平衡时存在的某些事实，但不一定能用于判断是否达到平衡。 三、等效平衡 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的判断方法：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的判断方法：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。 竞赛技巧2 化学平衡常数及其应用 一、实验平衡常数 1.概念 大量实验事实证明，在一定条件下进行的可逆反应，其反应物和产物的平衡浓度（处于平衡状态时物质的浓度）间存在某种定量关系。例如反应：N2O4（g） 2NO2（g） 2.表达式 若将一定量的N2O4或（和）NO2置于1L的密闭烧瓶内，然后将烧瓶置于373K的恒温槽内，让其充分反应，达到平衡后，取样分析N2O4的平衡浓度，再求算出NO2的平衡浓度。三次实验的数据列于下表。 N2O4–NO2体系的平衡浓度（373K） 实验序号 起始浓度 /mol·dm–3 浓度变化 /mol·dm–3 平衡浓度 /mol·dm–3 ① N2O4 NO2 0.100 0.000 – 0.060 + 0.120 0.040 0.120 0.36 ② N2O4 NO2 0.000 0.100 + 0.014 – 0.028 0.014 0.072 0.37 ③ N2O4 NO2 0.100 0.100 – 0.030 + 0.060 0.070 0.160 0.36 由表中数据可见，恒温条件下，尽管起始状态不同，浓度的变化（即转化率）不同，平衡浓度也不同，但产物NO2的平衡浓度的平方值[NO2]2与反应物N2O4的平衡浓度[N2O4]的比值却是相同的，可用下式表示： = 式中称为该反应在373K时的平衡常数。这个常数是由实验直接测定的，因此常称之为实验平衡常数或经验平衡常数。 上述关系对一切可逆反应都适用。若可逆反应用下述通式表达： a A + b B d D + e E 在一定温度下达到平衡时，则有： = （7-19） 即在一定温度下，可逆反应达到平衡时，产物的浓度以反应方程式中计量数为指数的幂的乘积与反应物浓度以反应方程式中计量数为指数的幂的乘积之比是一个常数。 书写平衡常数关系式必须注意以下几点： （1）对于气相反应，平衡常数除可用如上所述的各物质平衡浓度表示外，也可用平衡时各物质的分压表示如： a A (g)+ b B(g) d D(g) + e E(g) = （7-20） 式中实验平衡常数以表示，以与前述相区别。称为压力常数，称为浓度平衡常数。同一反应的与有固定关系。若将各气体视为理想气体，那么 = [A]RT = [B]RT = [D]RT = [E]RT 代入（7-20）式，有 = （RT） = （RT） （7-21） （2）不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中的水的浓度写进平衡常数表达式。例如：CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) K = p Cr2O(aq) + H2O(I) 2CrO(aq) + 2H+(aq) K = [CrO]2[H+]/[ Cr2O] 但非水溶液中反应，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。例如： C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 + H2O = （3）同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。例如： N2O4(g) 2NO2(g) K(373) = = 0.36 N2O4(g) 2NO2(g) K = = = 0.60 2NO2(g) N2O4(g) K == = 2.8 因此书写平衡常数表达式及数值，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。 3.意义：平衡常数是表明化学反应进行的最大程度（即反应限度）的特征值。平衡常数愈大，表示反应进行愈完全。虽然转化率也能表示反应进行的限度，但转化率不仅与温度条件有关，而且与起始条件有关。 二、标准平衡常数和等温方程式 1、标准平衡常数： 等温等压下，对理想气体反应： ｄＤ＋ｅＥ f Ｆ＋h H 设、、、分别为D、E、F、H的平衡分压，则有： = 式中称理想气体的热力学平衡常数——标准平衡常数。 热力学可以证明，气相反应达平衡时，标准吉布斯自由能增量（反应物和生成物p都等于p时，进行一个单位化学反应时的吉布斯自由能增量）与应有如下关系：= –，上式说明，对于给定反应，与和T有关。当温度指定时，只与标准态有关，与其他浓度或分压条件无关，它是一个定值。因此，定温下必定是定值。即仅是温度的函数。 2、化学反应的等温方程式 如果化学反应尚未达到平衡，体系将发生化学变化，反应自发地往哪个方向进行呢？由化学等温方程式即可判断。 等温等压下，理想气体反应：ｄＤ＋ｅＥ f Ｆ＋h H　 气体的任意分压为、、、 时： ； ； 此时若反应自左至右进行了一个单位的化学反应（无限大量的体系中），则 Δr Gm =Δr Gm + 令 则Δr Gm =Δr G+=–+称作化学反应的等温方程式。式中称作压力商。 若 ＞，则Δr Gm ＜0，反应正向自发进行； 若 =，则Δr Gm = 0，体系已处于平衡状态； 若 ＜，则Δr Gm ＞ 0，反应正向不能自发进行（逆向自发）。 注：（1）对溶液中进行的反应：Δr Gm =Δr G+=–+ = ； = c ——平衡浓度；——任意浓度；——热力学平衡常数（标准平衡常数）。——浓度商。称作标准浓度。即在标准状态下，c = 1mol.dm-3。 （2）纯固体或纯液体与气体间的反应（复相反应） 例如，下列反应： 是一个多相反应，其中包含两个不同的纯固体和一个纯气体。化学平衡条件，适用于任何化学平衡，不是论是均相的，还是多相的。 ，又因为，所以 ， = 式中是平衡反应体系中CO2气体的压力，即CO2的平衡分压。这就是说，在一定温度下，CaCO3(s)上面的CO2的平衡压力是恒定的，这个压力又称为CaCO3(s)的“分解压”。 注意：纯固体的“分解压”并不时刻都等于，例如反应： ， 而“分解压” 若分解气体产物不止一种，分解平衡时气体产物的总压称作“分解压”。例如：，由纯分解平衡时，称作的“分解压”。 结论：对纯固体或纯液体与气体间的多相反应： 竞赛技巧3 平衡常数的测定和平衡转化率的计算 1、平衡常数的测定： 测定平衡常数实际上是测定平衡体系中各物质的浓度（确切地说是活度）或压力。视具体情况可以采用物理或化学的方法。 （1）物理方法：测定与浓度有关的物理量。如压力、体积、折射率、电导率等。 优点：不会扰乱体系的平衡状态。 缺点：必须首先确定物理量与浓度的依赖关系。 （2）化学方法：利用化学分析的方法直接测定平衡体系中各物质的浓度。 缺点：加入试剂往往会扰乱平衡，所以分析前首先必须使平衡“冻结”。 通常采取的方式是：骤然冷却，取出催化剂或加入阻化剂等。 2、平衡转化率的计算： （1）平衡转化率（亦称理论转化率或最高转化率） 平衡转化率 平衡转化率是以原料的消耗来衡量反应的限度 注意：实际转化率≤平衡转化率（工厂通常说的转化率为实际转化率） （2）平衡产率（最大产率）—— 以产品来衡量反应的限度 平衡产率 （产率通常用在多方向的反应中，即有副反应的反应） 有副反应时，产率 ＜ 转化率 竞赛技巧4 外界因素对化学平衡的影响 1、浓度对平衡的影响 对于一个已达平衡的化学反应，若增加反应物浓度，会使Q（或）的数值因其分母增大而减小，而（或）却不随浓度改变而发生变化，于是Q＜，使原平衡破坏，反应正向进行。随着反应的进行，生成物浓度增大，反应物浓减小，Q值增大，直到Q增大到与再次相等，达到新的平衡为止。对于改变浓度的其他情况，亦可作类似分析。结论概括如下：在其他条件不变的情况下，增加反应物浓度或减少生成物浓度，平衡向正反应方向移动；增加生成物浓度或减少反应物浓度，平衡向着逆反应方向移动。 2、压力对平衡的影响 体系（总）压力的变化对没有气体参加或生成的反应影响很小。对于有气体参见且反应前后气体物质计量数有变化的反应，压力变化对平衡有影响。例如合成氨反应 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 在某温度下达到平衡时有： = 如果将体系的容积减少一半，使体系的总压力增加至 原来的2倍，这时各组分的分压分别为原来的2倍，反应商为： = = 即 ＜ 原平衡破坏，反应正向进行。随着反应进行，、不断下降，不断增大，使值增大，直到再次与K相等，达到新的平衡为止。可见，增大体系总压力平衡向着批体计量数减小的方向移动。 类似分析，可得如下结论：在等温下，增大总压力，平衡向气体计量数减小的方向移动；减小总压力，平衡向气体计量数增加的方向移动。如果反应前后气体计量数相等，则压力的变化不会使平衡发生移动。 3、温度对平衡的影响 温度的改变对于反应商没有影响，却可以改变平衡常数。 由= –和 = －T 得 –= －T = – （7-27） 此式说明了平衡常数与温度的关系，称为范特荷甫方程式。设T1时，标准平衡常数为，T2时，标准平衡常数为，且T2＞T1，有 = – = – 当温度变化范围不大时，视和不随温度而改变。上两式相减，有 = – （7-28） 根据（7-28）式可以说明温度对平衡的影响。设某反应在温度T1时达到平衡，有Q = 。当升温至 T2时：若该反应为吸热反应，＞0，由（7-28）式得知＞，则Q＜，所以平衡沿正反应方向移动；若该反应为放热反应，＜0，由（7-28）式得知＜，则Q ＞，所以平衡沿逆反应方向移动。总之，升温使平衡向吸热方向移动。反之，降温使平衡向放热方向移动。 各种外界条件对化学平衡的影响，均符合里·查德里概括的一条普遍规律：如果对平衡体系施加外力，平衡将沿着减少此外力影响的方向移动。这就是里·查德里原理。 竞赛技巧1 化学平衡的条件、化学平衡的判断及等效平衡 1．（2016高二·广东·竞赛）已知可逆反应aA+bB⇌cC中，A与C物质在混合物中的质量分数随温度T的变化曲线如图所示。下列说法中，正确的是 A．该反应在T1温度时正、逆反应速率相等 B．该反应在T2温度时达到化学平衡 C．该反应的逆反应是放热反应 D．升高温度，平衡会向正反应方向移动 2．（2020高中·浙江·竞赛）某容器中加入，发生反应，达平衡后，保持温度不变，作如下几种改变；①体积增大一倍；②增大体积至总压强减为原来的一半；③恒容下增加：④恒压增加。以下判断正确的是 A．达新平衡后，转化率都增大，且增大倍数一样 B．达到新平衡后，④中化学反应速率比原平衡大 C．达新平衡后，①中转化率小于②中转化率 D．③中平衡右移，转化率增大 竞赛技巧2 化学平衡常数及其应用 3．（2024高二上·山东临沂·竞赛）O3是一种理想的脱硝剂，其脱硝反应之一为2NO (g)+3O3(g)N2O5(g)+3O2(g) 。在某恒容密闭容器中充入一定量的O3和NO，在不同温度下测得c(N2O5)与时间的关系如图所示，下列说法正确的是 A．温度：T1>T2 B．平衡常数：K(T1)>K(T2) C．反应速率：vb(正)>va(正) D．高温条件下，有利于该反应自发进行 4．（2013高二·广东·竞赛）下图表示三个具有相同机理的可逆反应的产物浓度随时间的变化曲线，下列有关说法中，正确的是 A．达到平衡最快的是II B．反应约5分钟后，三个反应均已达到平衡 C．平衡转化率最高的是I D．三个反应的平衡常数相同 竞赛技巧3 平衡常数的测定和平衡转化率的计算 5．（2024高三下·浙江·竞赛）胂(AsH3)是非常毒的气体，受热分解成两种单质。在—40℃时，向刚性的1升容器中充入0.0128mol的AsH3(g)，其压力为186torr，在很短的时间内加热到250℃，然后再回到—40℃，这时容器中的压力为250torr，则AsH3(g)分解的百分数约为 A．17% B．26% C．34% D．69% 6.（2024高二下·重庆·竞赛）向恒温、体积为的真空容器中通入，在时发生反应，测得平衡时为。各物质的消耗速率存在关系：，，且消耗速率随浓度变化的如下图所示，下列有关说法正确的是 A．图中点处在平衡状态 B．在温度时，若，则 C．，在真空容器中通入，则平衡转化率为 D．向上述容器再通入，达新平衡时的体积分数将增大 竞赛技巧4 外界因素对化学平衡的影响 7．（2021高三·浙江·竞赛）t ℃时，在一密闭容器中充入2molA和3 mol B，发生如下化学反应：aA(g)+B(g)⇌C(g)+D(g)。已知，平衡时，ca(A)·c(B)= c(C)·c(D)，然后在温度不变的情况下，扩大容器容积至原来10 倍，结果A的百分含量始终未有改变，则下列说法错误的是 A．a=1 B．B的转化率为24% C．平衡常数K=1 D．温度不变的情况下，扩大容器容积，平衡不移动 8．（2018高二·广东·竞赛）为了研究温度对苯催化加氢的影响，以检验新型镍催化剂的性能，采用相同的微型反应装置，压强为0.78MPa，氢气与苯的物质的量之比为6.5：1。定时取样分离出氢气后，分析成分得到的结果如下表： 温度/°C 85 95 100 110~240 280 300 340 质量分数/% 苯 96.05 91.55 80.85 0 23.35 36.90 72.37 环己烷 3.95 8.45 19.15 100 76.65 63.10 27.63 下列说法错误的是 A．280°C以上苯的转化率下降，可能是因为苯催化加氢反应为可逆反应且ΔH>0 B．该催化剂能在较宽温度范围内催化且不发生副反应，在110~240℃活性较高 C．在280-340℃范围内，适当提高氢气与苯的物质的量之比有利于提高苯的转化率 D．在85~100°C范围内，适当延长反应时间可以提高苯的转化率 1．（24-25高二下·河南新乡·期末）常温下，在溶液中加入KI溶液，发生反应：①  慢反应；②  快反应。溶液中含碘粒子浓度随变化如图所示。 下列叙述正确的是 A．代表与的关系 B．点时，转化率约为 C．在反应①中，氧化剂、还原剂的物质的量之比为2：1 D．向混合液中滴加淀粉溶液，溶液可能不变蓝 2．（24-25高二上·广东·月考）氧化制备发生的主要反应为。向容积为的恒容密闭容器中投入和。不同温度下，测得时(反应均未达到平衡，其他副反应均不消耗和生成乙烯)的相关数据见下表，注：乙烯选择性。 温度/℃ 乙烷转化率/% 2 9 18 乙烯选择性/% 93 80 62 下列说法正确的是 A．时，容器内的物质的量为 B．内，平均速率 C．反应达到平衡后，其他条件不变，仅升高温度，平衡向逆反应方向移动 D．该反应仅在低温条件下能正向自发进行 3．（24-25高二上·安徽阜阳·期中）将等量且物质的量相等的铁和水蒸气分别充入两个不同压强下的恒温且温度相同的密闭容器中，发生反应：，物质的量n随时间t变化的曲线如图所示，下列说法正确的是 A． B． C．c点和d点的平衡常数： D．a、b、c、d四点混合气体的相对分子质量： 4．（24-25高二上·湖南永州·期中）是一种新型硝化剂，在T1温度下可发生下列反应：  ，向2L密闭容器中通入气体，部分实验数据见下表： 时间/s 0 500 1000 1500 10.00 7.04 5.00 5.00 下列说法中正确的是 A．达平衡后其他条件不变，将容器的体积压缩到1L，则再次平衡时的平衡转化率大于50% B．内用表示的平均速率为 C．其他条件不变，温度下反应到时测得浓度为，则 D．该反应的速率常数 5．（24-25高二上·福建南平·期中）已知：的反应历程分两步： 第1步：(快) 第2步：(慢) 在固定容积的容器中充入一定量和发生上述反应，测得体系中部分物质的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法错误的是 A．第1步、第2步正反应活化能分别为，则 B．a点后，迅速减小的原因是第1步平衡逆向移动，第2步速率加快 C．b点后，增加的原因是第2步平衡逆向移动的程度比第1步的大 D．若其他条件不变，仅将容器变为恒压状态，则体系建立平衡的时间不变 6．（24-25高二下·重庆·月考）工业上常用合成气制备二甲醚，在催化剂作用下发生下面3个反应： ①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1<0 ②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2<0 ③CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)　ΔH3<0 CO的转化率、CH3OH和CO2的产率和随温度变化关系如图1。总压分别为100 kPa、10 kPa时，平衡体系中CO和CH3OCH3的物质的量分数随温度变化关系如图2，下列说法错误的是      A．图1中CO的转化率随温度升高而上升的原因是催化剂活性增大 B．增加压强有利于提高CH3OCH3的产率 C．100 kPa时，CO和CH3OCH3的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是N、Y D．100 kPa下，将3 mol H2、2 mol CO充入T ℃恒容密闭容器中，若只发生反应①和反应②，平衡时，测得n(CH3OH)=0.25 mol、n(H2O)=0.5 mol，则反应①平衡常数Kp=kPa-2(分压=总压×物质的量分数) 7．（24-25高二上·山东德州·期中）向一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反应：。的平衡转化率在不同投料比下随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 A． B．点a、b、c对应的平衡常数： C．温度对该反应的正反应速率影响更显著 D．当混合气体的平均摩尔质量不再变化时，说明反应已达到平衡状态 8．（24-25高二下·江苏泰州·期中）实现“碳中和”一种路径是将和合成。其主要反应为 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   若仅考虑上述反应，在下，将的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，和的选择性及的转化率随温度的变化如图所示。 的选择性。下列说法正确的是 A．一定温度下，使用高效催化剂可提高的平衡产率 B．其他条件不变，时，随温度升高生成的量增多 C．其他条件不变，时，通入，生成 D．温度高于时，主要是因为反应Ⅱ正向进行程度增大使的选择性降低 9．（24-25高二下·江苏淮安·期中）CH3OH可用作大型船舶的绿色燃料。工业上用CO2制备CH3OH的原理如下： 反应I：(主反应) 反应Ⅱ： (副反应) 将和按物质的量之比1∶3通入密闭容器中发生反应I和反应Ⅱ，分别在1MPa、、下，测得在不同温度下的平衡转化率和生成、选择性(选择性为目标产物在含碳产物中的比率)的变化如图。 CO的分压p(CO)=p总·X(CO)，X(CO)是指CO所占容器内气体的物质的量分数。 反应Ⅱ的压强平衡常数 下列说法正确的是 A．代表下随温度变化趋势的是曲线c B．P点对应的反应Ⅱ的压强平衡常数1 C．温度一定，增大压强平衡Ⅱ不移动 D．温度升高到一定程度，a，b，c三线合一原因是以反应Ⅱ为主 10．（24-25高二下·天津·期中）已知反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ∆H可用于去除汽车尾气中的有害气体，该反应为自发反应。在密闭容器中充入8molNO和10molCO发生反应，平衡时NO的体积分数与温度T、压强p的关系如图所示： 下列说法正确的是 A．该反应△H＞0 B．图中A点NO的转化率为25% C．T1＜T2 D．若反应在D点达到平衡，此时对反应容器降温的同时压缩体积，重新达到的平衡状态可能是图中的G点 11．（24-25高二下·江苏无锡·期中）勒夏特列原理可以用于解释可逆反应的平衡移动，下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A．压缩H2和I2(g)反应的平衡混合气体，气体颜色变深 B．红棕色的NO2气体，加压后颜色先变深后变浅，但比原来要深 C．反应：CO(g)＋NO2(g)⇌CO2(g)＋NO(g)  ΔH＜0，升高温度可使平衡向逆反应方向移动 D．反应：N2(g)+H2(g)⇌NH3(g)  ΔH＜0，为提高NH3的产率，理论上应采取低温措施 12．（24-25高二下·河北石家庄·期中）已知反应，下列叙述与图对应的是 A．图①表示，对达到平衡状态的反应，在时刻充入一定量的C，平衡逆向移动 B．由图②可知， C．图③表示化学平衡常数与压强的变化关系 D．若图③中y轴表示C的体积分数，则 13．（24-25高二下·广东·期中）CO和NO能自发发生反应：，其他条件不变，相同时间内，在Cat a、Cat b催化作用下发生反应，NO转化率随温度变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．高温有利于反应正向自发进行 B．O点达到平衡状态 C．反应物的总键能小于生成物的总键能 D．500℃后，使用Cat a比使用Cat b更能有效提高NO的平衡转化率 14．（24-25高二下·四川成都·期中）汽车尾气中的和可以在三元催化器作用下发生反应：。已知该反应的净反应速率(分别为正、逆反应的速率常数且只与温度有关)。将和充入恒容密闭容器中，在和时，的转化率随时间变化的曲线如图所示。下列叙述错误的是 A．下，内平均反应速率 B． C．下，达平衡后再充入和，再次达平衡时转化率大于 D．M点的大于N点的 15．（24-25高二上·福建福州·期中）在1.0L密闭容器中放入0.10molA(g)，在一定温度下进行如下反应：    反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表： 时间t/h 0 1 2 4 8 16 20 25 30 总压强 4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53 回答下列问题： （1）一定处于平衡状态的时间段是 。 （2）计算0~4h内用压强变化表示的A的反应速率为 。 （3）由总压强p和起始压强计算反应物A的转化率的表达式为 ，计算平衡时A的转化率为 (保留1位小数)。 （4）下表为反应物A浓度与反应时间的数据，计算 反应时间t/h 0 4 8 16 0.10 a 0.026 0.0065 ①联系题中数据，计算 (保留2位有效数字，下同)。 ②预测反应至12h时反应物的浓度c(A)为 。 1．（2022高二下·重庆·竞赛）已知反应： 2X(g)⇌Y(g)  ΔH<0。在T1℃和T2℃下，容积均为2L的密闭容器中，气体X的浓度与反应时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 A．容器内压强不变时，表明反应达到平衡 B．a、b、c三点的反应速率大小为c>a> b C．T1℃，容积压缩为1L，反应1h， Y的体积分数> D．其他条件相同时，T1℃、 T2℃下X的平衡转化率：α(T1)< α(T2) 2．（2015高二·山东·竞赛）如图，I是恒压密闭容器，II是恒容密闭容器。其它条件相同时，在I、II中分n别加入2molX和2molY，起始时容器体积均为VL，发生如下反应并达到平衡(X、Y状态未知)：2X(？)+Y(？)⇌aZ(g)。此时I中X、Y、Z的物质的量之比为1∶3∶2，则下列说法一定正确的是 A．若X、Y均为气态，则平衡时气体平均摩尔质量：II>I， B．若X、Y不均为气态，则平衡时气体平均摩尔质量：I>II C．若X为固态，Y为气态，则I、II中从起始到平衡所需时间相同 D．平衡时I容器的体积小于VL 3．（2024高三下·浙江·竞赛）室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①M+N=X+Y；②M+N=X+Z，反应①的速率可表示为v1=k1c2(M)，反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度(mol。L-1)随时间(分)变化情况如图，下列说法正确的是 A．0~30min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10-3mol·L-1·min-1 B．反应过程中体系Y和Z的浓度之比保持不变，30min时的M转化为Z C．反应②的活化能比反应①的活化能大 D．若该平行反应为可逆反应，正反应都为放热，升高温度，可提高Y的产率 4．（2023高三·福建·竞赛）在TK的温度下，反应的平衡常数为4.0。如果的平衡浓度为，则的平衡浓度为 A． B． C． D． 5．（2010高二·广东·竞赛）向容积为1.0L的密闭容器中加入X、Y两种物质各0.10 mol，一定温度下下述反应xX+yY Z中X、Y、Z的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示。下列说法中，正确的是 A．反应方程式中系数x、y的值分别为3、1 B．该反应达平衡后，增大体系压强或加入催化剂，都可以提高Z的产率 C．若Z为气体，反应开始至2.0 min内，反应平均速率v (Z)为0.01 mol·L-1·min-1 D．反应2.0min后，正、逆反应速率都等于零，故X、Y、Z的物质的量不再随反应时间的变化而改变 6．（19-20高二上·甘肃古浪·竞赛）某温度时，在2L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由图中数据分析： （1）该反应的化学方程式： 。 （2）反应开始至2min末，X的反应速率为 。 （3）该反应是由 开始反应的。(填“正反应”、“逆反应”或“正、逆反应同时”) 7．（2007高二上·全国·竞赛）下 面四张图是用计算机制作的在密闭容器里，在不同条件下进行的异构化反应X Y的进程图解。图中的白色方块是X，蓝色方块是Y。 （1） 图中的纵坐标表示 (填入 物理量，下同)；横坐标表示 。 （2）平衡常数K最小的图是 。 （3）平衡常数K最大的图是 。 （4）平衡常数K=1的图是 。 8．（2020高二上·陕西渭南·竞赛）某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对某类反应[aA(g)+bB(g)⇌cC(g)]的化学平衡的影响，得到图像(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示转化率) 反应Ⅰ  反应Ⅱ 分析图像象，回答下列问题： （1）在反应I中，若>，则该反应的正反应为 (填“放热”或“吸热”)反应，且为气体分子数 (填“减小”或“增大”)的反应;若此反应能自发进行，则必须满足的条件是 （2）在反应Ⅱ中， (填“>”，“<”或“=”)，该反应的正反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 内容概览 01 竞赛技巧总结 核心策略精讲，高效解题通法提炼 02 技巧针对训练 专项能力突破，弱点题型强化攻坚 03 综合培优精练 高阶思维拓展，综合问题融合演练 04 竞赛真题精练 实战命题解密，赛场节奏模拟特训 竞赛技巧1 化学平衡的条件、化学平衡的判断及等效平衡 一、化学平衡的条件 根据吉布斯自由能判据，在等温等压、Wf = 0的条件下，△GT，P ＜0，则化学反应自发地由反应物变成产物，这时反应物的浓度（分压）逐渐减少，产物的浓度（分压）逐渐增加，反应物和产物布斯自由能之差逐渐趋于零，直到△GT，P = 0时达到化学平衡。这时从宏观上看反应似乎停止了，其实从微观上正反应和逆反应仍在继续进行，只不过两者的反应速率正好相等而已，所以化学平衡是一个动态平衡。 即：等温等压，Wf = 0的条件下： △GT，P ＜ 0 正反应自发进行； △GT，P = 0 达化学平衡——化学平衡的条件； △GT，P ＞ 0 正反应不自发（逆反应自发）。 化学反应达平衡时： ①从热力学角度：等温等压，Wf = 0：应△GT，P = 0 ②从动力学角度：r+ = r－ ③反应物和生成物的浓度不变，即存在一个平衡常数。 二、化学平衡状态的判断 1.动态（速率）标志（本质标志）：v正＝v逆≠0 （1）同一组分的生成速率和消耗速率相等 （2）不同物质，必须标明是“异向”的反应速率关系，正逆反应速率比等于化学计量数之比 2.宏观（静态）标志：某些量开始变化，后来不变，即变量不变。 （1）一定达到平衡的情况 ①某组分的质量、物质的量、浓度、颜色不再变化 ②反应物的转化率不再变化 （2）特殊情形 ①绝热容器：容器的温度不变时，一定达到平衡状态 ②可逆电池：电流或电压等于零时，一定达到平衡状态 （3）判断化学平衡状态的常用公式 ①混合气体的密度：ρ＝＝ ②混合气体的平均摩尔质量：＝＝ ③气体状态方程：PV＝nRT 3.限度标志 （1）反应物的转化率最大，百分含量最小。 （2）生成物的产率最大，百分含量最大。 （3）图像获取 ①前提：在多个相同的容器中，加入相同量的反应物。 ②过程：测相同时间内，不同条件下相关量，描点绘出图像。 （4）图像解读 ①极限点：刚好达到平衡 ②极限点前：非平衡点，受速率控制，加催化剂，反应物的转化率变大。 ③极限点后：新平衡点，受平衡控制，加催化剂，反应物的转化率不变。 4、几种特殊反应的平衡依据 （1）量比不变型 ①反应物或生成物量的比不变，不一定达到平衡状态。 ②反应物和生成物量的比不变，一定达到平衡状态。 （2）量相等型 ①反应物和生成物的量相等，不一定达平衡状态。 ②反应物和反应物的量相等，不一定达平衡状态。 ③量不变≠量相等≠量或量的比等于某一具体的数。 （3）等体反应型：3A（g）2B（g）+C（g） ①恒温恒压：混合气体的体积不变，一定达到平衡状态。 ②恒温恒容：混合气体的压强不变，不一定达到平衡状态。 （4）固液参与型：2A（g）2B（g）+C（s） ①混合气体的密度不变，一定达到平衡状态（恒T、V）。 ②混合气体的平均摩尔质量不变，一定达到平衡状态。 （5）固液分解型：2A（s）2B（g）+C（g） ①混合气体的密度不变，一定达到平衡状态（恒T、V）。 ②混合气体的平均摩尔质量不变，不一定达到平衡状态。 ③某种气体组分的物质的量分数不变，不一定达到平衡状态。 5.注意平衡标志和平衡特征的区别 （1）平衡标志：能够说明反应达到平衡状态的某些事实。 （2）平衡特征：平衡时存在的某些事实，但不一定能用于判断是否达到平衡。 三、等效平衡 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的判断方法：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的判断方法：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。 竞赛技巧2 化学平衡常数及其应用 一、实验平衡常数 1.概念 大量实验事实证明，在一定条件下进行的可逆反应，其反应物和产物的平衡浓度（处于平衡状态时物质的浓度）间存在某种定量关系。例如反应：N2O4（g） 2NO2（g） 2.表达式 若将一定量的N2O4或（和）NO2置于1L的密闭烧瓶内，然后将烧瓶置于373K的恒温槽内，让其充分反应，达到平衡后，取样分析N2O4的平衡浓度，再求算出NO2的平衡浓度。三次实验的数据列于下表。 N2O4–NO2体系的平衡浓度（373K） 实验序号 起始浓度 /mol·dm–3 浓度变化 /mol·dm–3 平衡浓度 /mol·dm–3 ① N2O4 NO2 0.100 0.000 – 0.060 + 0.120 0.040 0.120 0.36 ② N2O4 NO2 0.000 0.100 + 0.014 – 0.028 0.014 0.072 0.37 ③ N2O4 NO2 0.100 0.100 – 0.030 + 0.060 0.070 0.160 0.36 由表中数据可见，恒温条件下，尽管起始状态不同，浓度的变化（即转化率）不同，平衡浓度也不同，但产物NO2的平衡浓度的平方值[NO2]2与反应物N2O4的平衡浓度[N2O4]的比值却是相同的，可用下式表示： = 式中称为该反应在373K时的平衡常数。这个常数是由实验直接测定的，因此常称之为实验平衡常数或经验平衡常数。 上述关系对一切可逆反应都适用。若可逆反应用下述通式表达： a A + b B d D + e E 在一定温度下达到平衡时，则有： = （7-19） 即在一定温度下，可逆反应达到平衡时，产物的浓度以反应方程式中计量数为指数的幂的乘积与反应物浓度以反应方程式中计量数为指数的幂的乘积之比是一个常数。 书写平衡常数关系式必须注意以下几点： （1）对于气相反应，平衡常数除可用如上所述的各物质平衡浓度表示外，也可用平衡时各物质的分压表示如： a A (g)+ b B(g) d D(g) + e E(g) = （7-20） 式中实验平衡常数以表示，以与前述相区别。称为压力常数，称为浓度平衡常数。同一反应的与有固定关系。若将各气体视为理想气体，那么 = [A]RT = [B]RT = [D]RT = [E]RT 代入（7-20）式，有 = （RT） = （RT） （7-21） （2）不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中的水的浓度写进平衡常数表达式。例如：CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) K = p Cr2O(aq) + H2O(I) 2CrO(aq) + 2H+(aq) K = [CrO]2[H+]/[ Cr2O] 但非水溶液中反应，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。例如： C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 + H2O = （3）同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。例如： N2O4(g) 2NO2(g) K(373) = = 0.36 N2O4(g) 2NO2(g) K = = = 0.60 2NO2(g) N2O4(g) K == = 2.8 因此书写平衡常数表达式及数值，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。 3.意义：平衡常数是表明化学反应进行的最大程度（即反应限度）的特征值。平衡常数愈大，表示反应进行愈完全。虽然转化率也能表示反应进行的限度，但转化率不仅与温度条件有关，而且与起始条件有关。 二、标准平衡常数和等温方程式 1、标准平衡常数： 等温等压下，对理想气体反应： ｄＤ＋ｅＥ f Ｆ＋h H 设、、、分别为D、E、F、H的平衡分压，则有： = 式中称理想气体的热力学平衡常数——标准平衡常数。 热力学可以证明，气相反应达平衡时，标准吉布斯自由能增量（反应物和生成物p都等于p时，进行一个单位化学反应时的吉布斯自由能增量）与应有如下关系：= –，上式说明，对于给定反应，与和T有关。当温度指定时，只与标准态有关，与其他浓度或分压条件无关，它是一个定值。因此，定温下必定是定值。即仅是温度的函数。 2、化学反应的等温方程式 如果化学反应尚未达到平衡，体系将发生化学变化，反应自发地往哪个方向进行呢？由化学等温方程式即可判断。 等温等压下，理想气体反应：ｄＤ＋ｅＥ f Ｆ＋h H　 气体的任意分压为、、、 时： ； ； 此时若反应自左至右进行了一个单位的化学反应（无限大量的体系中），则 Δr Gm =Δr Gm + 令 则Δr Gm =Δr G+=–+称作化学反应的等温方程式。式中称作压力商。 若 ＞，则Δr Gm ＜0，反应正向自发进行； 若 =，则Δr Gm = 0，体系已处于平衡状态； 若 ＜，则Δr Gm ＞ 0，反应正向不能自发进行（逆向自发）。 注：（1）对溶液中进行的反应：Δr Gm =Δr G+=–+ = ； = c ——平衡浓度；——任意浓度；——热力学平衡常数（标准平衡常数）。——浓度商。称作标准浓度。即在标准状态下，c = 1mol.dm-3。 （2）纯固体或纯液体与气体间的反应（复相反应） 例如，下列反应： 是一个多相反应，其中包含两个不同的纯固体和一个纯气体。化学平衡条件，适用于任何化学平衡，不是论是均相的，还是多相的。 ，又因为，所以 ， = 式中是平衡反应体系中CO2气体的压力，即CO2的平衡分压。这就是说，在一定温度下，CaCO3(s)上面的CO2的平衡压力是恒定的，这个压力又称为CaCO3(s)的“分解压”。 注意：纯固体的“分解压”并不时刻都等于，例如反应： ， 而“分解压” 若分解气体产物不止一种，分解平衡时气体产物的总压称作“分解压”。例如：，由纯分解平衡时，称作的“分解压”。 结论：对纯固体或纯液体与气体间的多相反应： 竞赛技巧3 平衡常数的测定和平衡转化率的计算 1、平衡常数的测定： 测定平衡常数实际上是测定平衡体系中各物质的浓度（确切地说是活度）或压力。视具体情况可以采用物理或化学的方法。 （1）物理方法：测定与浓度有关的物理量。如压力、体积、折射率、电导率等。 优点：不会扰乱体系的平衡状态。 缺点：必须首先确定物理量与浓度的依赖关系。 （2）化学方法：利用化学分析的方法直接测定平衡体系中各物质的浓度。 缺点：加入试剂往往会扰乱平衡，所以分析前首先必须使平衡“冻结”。 通常采取的方式是：骤然冷却，取出催化剂或加入阻化剂等。 2、平衡转化率的计算： （1）平衡转化率（亦称理论转化率或最高转化率） 平衡转化率 平衡转化率是以原料的消耗来衡量反应的限度 注意：实际转化率≤平衡转化率（工厂通常说的转化率为实际转化率） （2）平衡产率（最大产率）—— 以产品来衡量反应的限度 平衡产率 （产率通常用在多方向的反应中，即有副反应的反应） 有副反应时，产率 ＜ 转化率 竞赛技巧4 外界因素对化学平衡的影响 1、浓度对平衡的影响 对于一个已达平衡的化学反应，若增加反应物浓度，会使Q（或）的数值因其分母增大而减小，而（或）却不随浓度改变而发生变化，于是Q＜，使原平衡破坏，反应正向进行。随着反应的进行，生成物浓度增大，反应物浓减小，Q值增大，直到Q增大到与再次相等，达到新的平衡为止。对于改变浓度的其他情况，亦可作类似分析。结论概括如下：在其他条件不变的情况下，增加反应物浓度或减少生成物浓度，平衡向正反应方向移动；增加生成物浓度或减少反应物浓度，平衡向着逆反应方向移动。 2、压力对平衡的影响 体系（总）压力的变化对没有气体参加或生成的反应影响很小。对于有气体参见且反应前后气体物质计量数有变化的反应，压力变化对平衡有影响。例如合成氨反应 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 在某温度下达到平衡时有： = 如果将体系的容积减少一半，使体系的总压力增加至 原来的2倍，这时各组分的分压分别为原来的2倍，反应商为： = = 即 ＜ 原平衡破坏，反应正向进行。随着反应进行，、不断下降，不断增大，使值增大，直到再次与K相等，达到新的平衡为止。可见，增大体系总压力平衡向着批体计量数减小的方向移动。 类似分析，可得如下结论：在等温下，增大总压力，平衡向气体计量数减小的方向移动；减小总压力，平衡向气体计量数增加的方向移动。如果反应前后气体计量数相等，则压力的变化不会使平衡发生移动。 3、温度对平衡的影响 温度的改变对于反应商没有影响，却可以改变平衡常数。 由= –和 = －T 得 –= －T = – （7-27） 此式说明了平衡常数与温度的关系，称为范特荷甫方程式。设T1时，标准平衡常数为，T2时，标准平衡常数为，且T2＞T1，有 = – = – 当温度变化范围不大时，视和不随温度而改变。上两式相减，有 = – （7-28） 根据（7-28）式可以说明温度对平衡的影响。设某反应在温度T1时达到平衡，有Q = 。当升温至 T2时：若该反应为吸热反应，＞0，由（7-28）式得知＞，则Q＜，所以平衡沿正反应方向移动；若该反应为放热反应，＜0，由（7-28）式得知＜，则Q ＞，所以平衡沿逆反应方向移动。总之，升温使平衡向吸热方向移动。反之，降温使平衡向放热方向移动。 各种外界条件对化学平衡的影响，均符合里·查德里概括的一条普遍规律：如果对平衡体系施加外力，平衡将沿着减少此外力影响的方向移动。这就是里·查德里原理。 竞赛技巧1 化学平衡的条件、化学平衡的判断及等效平衡 1．（2016高二·广东·竞赛）已知可逆反应aA+bB⇌cC中，A与C物质在混合物中的质量分数随温度T的变化曲线如图所示。下列说法中，正确的是 A．该反应在T1温度时正、逆反应速率相等 B．该反应在T2温度时达到化学平衡 C．该反应的逆反应是放热反应 D．升高温度，平衡会向正反应方向移动 【答案】B 【解析】A．该反应在T1温度之后，A的含量减少，C的含量增加，则此时没有达到平衡，即正、逆反应速率不相等，A项错误；B．该反应在T2温度之前，A的含量增加，C的含量减少，T2温度之后，A的含量减少，C的含量增加，说明T2温度时达到化学平衡，B项正确；C．T2温度之后，A的含量减少，C的含量增加，说明升高温度，平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，C项错误；D．该反应中，正反应为放热反应，升高温度，平衡会向逆反应方向移动，D项错误；答案选B。 2．（2020高中·浙江·竞赛）某容器中加入，发生反应，达平衡后，保持温度不变，作如下几种改变；①体积增大一倍；②增大体积至总压强减为原来的一半；③恒容下增加：④恒压增加。以下判断正确的是 A．达新平衡后，转化率都增大，且增大倍数一样 B．达到新平衡后，④中化学反应速率比原平衡大 C．达新平衡后，①中转化率小于②中转化率 D．③中平衡右移，转化率增大 【答案】C 【解析】A．①体积增大，平衡向右移动，PCl5转化率增大，②体积增大，平衡向右移动，PCl5转化率增大，③增加PCl5浓度，平衡向右移动，但PCl5转化率降低，④恒压增加1 molPCl5，平衡正向移动，但最终PCl5转化率不变，故A错误；B．恒温、恒压增加PCl5，最终平衡与原平衡等效，反应速率与原平衡相同，故B错误；C．①体积增大一倍，平衡会正向移动，压强略大于原来的一半，②增大体积至总压强减为原来一半，相当于在①的基础上再增大体积，因此②平衡比①平衡正向移动的趋势大，②中PCl5的转化率略大于①，故C正确；D．若再恒压条件下充入2molPCl5最终平衡与原平衡时等效平衡，转化率相同，若为恒压基础上压缩容器至原体积，则平衡逆向移动，PCl5转化率减小，故D错误；故选：C。 竞赛技巧2 化学平衡常数及其应用 3．（2024高二上·山东临沂·竞赛）O3是一种理想的脱硝剂，其脱硝反应之一为2NO (g)+3O3(g)N2O5(g)+3O2(g) 。在某恒容密闭容器中充入一定量的O3和NO，在不同温度下测得c(N2O5)与时间的关系如图所示，下列说法正确的是 A．温度：T1>T2 B．平衡常数：K(T1)>K(T2) C．反应速率：vb(正)>va(正) D．高温条件下，有利于该反应自发进行 【答案】B 【解析】A．图中T2曲线先达到平衡状态，则温度T2＞T1，故A错误；B．温度T2＞T1，升高温度，c(N2O5)的浓度减小，平衡向逆反应方向进行，该反应为放热反应，升高温度，K值减小，则平衡常数：K(T1)>K(T2)，故B正确；C．a点反应物浓度大于b点，则反应速率：va(正)>vb(正)，故C错误；D．由B项分析可知该反应为放热反应∆H<0，气体分子数减小∆S<0，自发反应的判据∆G=∆H-T∆S<0，高温条件下，不利于该反应自发进行，故D错误；故选B。 4．（2013高二·广东·竞赛）下图表示三个具有相同机理的可逆反应的产物浓度随时间的变化曲线，下列有关说法中，正确的是 A．达到平衡最快的是II B．反应约5分钟后，三个反应均已达到平衡 C．平衡转化率最高的是I D．三个反应的平衡常数相同 【答案】A 【解析】A．由图可知，反应II产物的浓度最快保持不变，故达到平衡最快的是II ，A选项正确；B．5分钟后，反应I和反应III的产物浓度仍然在升高，未达到平衡，B选项错误；C．在图中反应I与反应III均为达到平衡，无法得知谁的平衡转化率最高，C选项错误； D．三个反应的反应方程式均未知，平衡浓度均未知，无法比较三者的平衡常数大小，D选项错误；故选A。 竞赛技巧3 平衡常数的测定和平衡转化率的计算 5．（2024高三下·浙江·竞赛）胂(AsH3)是非常毒的气体，受热分解成两种单质。在—40℃时，向刚性的1升容器中充入0.0128mol的AsH3(g)，其压力为186torr，在很短的时间内加热到250℃，然后再回到—40℃，这时容器中的压力为250torr，则AsH3(g)分解的百分数约为 A．17% B．26% C．34% D．69% 【答案】D 【解析】由题意可知，—40℃时胂受热分解的反应为2AsH3(g)2As(s)+3H2(g)，设反应消耗胂的物质的量为amol，由题意可建立如下三段式： 由气体的物质的量之比等于压强之比可得：=，解得a≈0.00882，反应中胂分解的百分数约为×100%≈68.9%，故选D。 6.（2024高二下·重庆·竞赛）向恒温、体积为的真空容器中通入，在时发生反应，测得平衡时为。各物质的消耗速率存在关系：，，且消耗速率随浓度变化的如下图所示，下列有关说法正确的是 A．图中点处在平衡状态 B．在温度时，若，则 C．，在真空容器中通入，则平衡转化率为 D．向上述容器再通入，达新平衡时的体积分数将增大 【答案】C 【分析】根据图象，NO2消耗速率随浓度的变化大于N2O4消耗速率随浓度的变化，因为速率表达式中v(NO2)与NO2浓度的平方成正比，交点A表示消耗的速率v(N2O4)=v(NO2)，X点之前浓度相同时NO2消耗速率更小，X点之后NO2消耗速率更大； 【解析】A．交点X表示的消耗速率v(N2O4)=v(NO2)，而达到平衡时NO2的消耗速率应该是N2O4消耗速率的2倍，因此，此时v逆＜v正，反应向正反应方向移动，故A错误；B．向恒温、体积为1L的真空容器中通入0.2mol NO2，在120°C时达到平衡时n(N2O4)=0.08mol/L，由三段式，，该温度下K==50，平衡时2v(N2O4)=v(NO2)，即2k2⋅c(N2O4)=k1⋅c2(NO2)，，在温度T°C时，若k1=k2，平衡常数K'=，平衡常数小于120°C时的平衡常数，由于正反应放热，温度升高平衡常数减小，故T>120°C，B错误；C．向恒温、体积为1L的真空容器中通入0.2mol NO2，在120°C时达到平衡时n(N2O4)=0.08mol/L，同温度下，向容器中通入0.1mol N2O4，与通入0.2mol NO2是等效平衡，则平衡时N2O4浓度也为0.08mol/L，故N2O4平衡转化率为20%，C正确；D．向上述容器再通入0.2mol NO2，由于反应是气体体积减小的反应，且容器恒容，故再充入NO2会使平衡正向移动，达新平衡时NO2的体积分数将减小，D错误；本题选C。 竞赛技巧4 外界因素对化学平衡的影响 7．（2021高三·浙江·竞赛）t ℃时，在一密闭容器中充入2molA和3 mol B，发生如下化学反应：aA(g)+B(g)⇌C(g)+D(g)。已知，平衡时，ca(A)·c(B)= c(C)·c(D)，然后在温度不变的情况下，扩大容器容积至原来10 倍，结果A的百分含量始终未有改变，则下列说法错误的是 A．a=1 B．B的转化率为24% C．平衡常数K=1 D．温度不变的情况下，扩大容器容积，平衡不移动 【答案】B 【解析】A．温度保持不变，扩大容器容积至原来10 倍，A的百分含量不变说明该反应的平衡不受压强变化的影响，反应前后气体分子数相等，则a+1=2，可知a=1，A选项正确；B．设反应转化了xmol的A，则反应转化了xmol的B，生成了xmol的C和xmol的D，A剩下mol，B剩下mol，根据题意可知：，解得：，则B的转化率为：，B选项错误；C．根据题干信息，平衡时，，平衡常数的表示：，C选项正确；D．由于该反应前后气体分子数相等，压强对该反应无影响，故扩大容器容积，减小压强，平衡不移动，D选项正确；答案选B。 8．（2018高二·广东·竞赛）为了研究温度对苯催化加氢的影响，以检验新型镍催化剂的性能，采用相同的微型反应装置，压强为0.78MPa，氢气与苯的物质的量之比为6.5：1。定时取样分离出氢气后，分析成分得到的结果如下表： 温度/°C 85 95 100 110~240 280 300 340 质量分数/% 苯 96.05 91.55 80.85 0 23.35 36.90 72.37 环己烷 3.95 8.45 19.15 100 76.65 63.10 27.63 下列说法错误的是 A．280°C以上苯的转化率下降，可能是因为苯催化加氢反应为可逆反应且ΔH>0 B．该催化剂能在较宽温度范围内催化且不发生副反应，在110~240℃活性较高 C．在280-340℃范围内，适当提高氢气与苯的物质的量之比有利于提高苯的转化率 D．在85~100°C范围内，适当延长反应时间可以提高苯的转化率 【答案】A 【解析】A．实验数据显示，在280°C以上(如280°C、300°C、340°C)，苯的质量分数逐渐增加(23.35%→36.90%→72.37%)，环己烷质量分数相应减少，表明苯的转化率确实下降，说明主反应放热，ΔH<0，升温不利于正反应平衡，A错误；B．数据表明催化剂在85~340°C均能催化反应(温度范围宽)，且在110~240°C时苯质量分数为0%、环己烷为100%，说明完全转化且无副产物(未检测到其他组分)，故活性高且无副反应，B正确；C．主反应为可逆反应，(C6H6+3H2⇌C6H12)，增加H2浓度可推动平衡正向移动，提高苯转化率(符合勒夏特列原理)，C正确；D．低温(85~100°C)时转化率较低(如85℃仅3.95%)，且反应速率较慢；延长反应时间可使反应更接近平衡，提高转化率(数据为定时取样，尚未达平衡)，D正确。 答案选A。 1．（24-25高二下·河南新乡·期末）常温下，在溶液中加入KI溶液，发生反应：①  慢反应；②  快反应。溶液中含碘粒子浓度随变化如图所示。 下列叙述正确的是 A．代表与的关系 B．点时，转化率约为 C．在反应①中，氧化剂、还原剂的物质的量之比为2：1 D．向混合液中滴加淀粉溶液，溶液可能不变蓝 【答案】B 【分析】由图可知，只减小，故L1代表；只增大，故L2代表，代表；【解析】A．由分析可知，L2代表与的关系，A错误；B．设转化浓度的改变分别为xmol/L、ymol/L，利用三段式法计算：①；②，b点时：(aq)=，(aq)=，解得，，转化率约为，B正确；C．反应①一半转化成CuI，另一半→，氧化剂、还原剂的物质的量之比为1∶1，C错误；D．根据平衡移动，体系中一定有和存在，滴加淀粉溶液，溶液可能变蓝，D错误；故选B。 2．（24-25高二上·广东·月考）氧化制备发生的主要反应为。向容积为的恒容密闭容器中投入和。不同温度下，测得时(反应均未达到平衡，其他副反应均不消耗和生成乙烯)的相关数据见下表，注：乙烯选择性。 温度/℃ 乙烷转化率/% 2 9 18 乙烯选择性/% 93 80 62 下列说法正确的是 A．时，容器内的物质的量为 B．内，平均速率 C．反应达到平衡后，其他条件不变，仅升高温度，平衡向逆反应方向移动 D．该反应仅在低温条件下能正向自发进行 【答案】B 【解析】A．由表格的数据可知，时，，故A错误；B．由表可知，时，乙烷的转化率为9.0%，可得转化的乙烷的总物质的量为，而此温度下乙烯的选择性为80%，则转化为乙烯的乙烷的物质的量为，根据化学方程式中化学计量数可知生成的乙烯的物质的量也为，则内的平均反应速率，故B正确；C．该反应为吸热反应，仅升高温度，平衡向正反应方向移动，故C错误；D．因时能自发进行，此时需要高温条件，故D错误；答案选B。 3．（24-25高二上·安徽阜阳·期中）将等量且物质的量相等的铁和水蒸气分别充入两个不同压强下的恒温且温度相同的密闭容器中，发生反应：，物质的量n随时间t变化的曲线如图所示，下列说法正确的是 A． B． C．c点和d点的平衡常数： D．a、b、c、d四点混合气体的相对分子质量： 【答案】D 【解析】A．压强越大，反应速率越快，达到平衡所需时间越少，由图可知，压强为时，反应先达到平衡，则大于，故A错误；B．由图可知，起始时铁的物质的量为，平衡时氢气、铁的物质的量分别为、，即氢气的物质的量的变化量为3.6mol，由化学方程式化学计量数可知，，故B错误；C．平衡常数为温度函数，温度不变，平衡常数不变，点和点的温度相同，平衡常数相等，由铁和水蒸气起始物质的量相等可知，起始时水蒸气的物质的量为4.0mol，物质按化学计量数之比转化，则水蒸气的转化量为3.6mol，平衡时氢气和水蒸气的物质的量分别为、，设容器的体积为，反应的平衡常数，故C错误；D．等物质的量的气态水转化为氢气，该反应是气体体积不变、气体质量减小的反应，反应中气体的平均相对分子质量减小，增大压强，平衡不移动，气体的平均相对分子质量不变：，又大于，所以相同时间b比a进行的快，b点气体质量更小，，b点后气体质量继续减小至不变，则、、、四点混合气体的相对分子质量大小顺序为，故D正确；答案选D。 4．（24-25高二上·湖南永州·期中）是一种新型硝化剂，在T1温度下可发生下列反应：  ，向2L密闭容器中通入气体，部分实验数据见下表： 时间/s 0 500 1000 1500 10.00 7.04 5.00 5.00 下列说法中正确的是 A．达平衡后其他条件不变，将容器的体积压缩到1L，则再次平衡时的平衡转化率大于50% B．内用表示的平均速率为 C．其他条件不变，温度下反应到时测得浓度为，则 D．该反应的速率常数 【答案】D 【解析】A．温度下，达到平衡时的浓度降低，的平衡转化率为，压缩体积，即增大压强，由于该反应的正反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，则再次平衡时，平衡转化率小于50%，A错误；B．先由表中信息计算内用表示的平均速率为，则内用表示的平均速率为，B错误；C．假设，正反应为吸热反应，其他条件不变，升高温度，反应速率加快，达到平衡的时间缩短，则时，反应早已达到平衡，升高温度，平衡正向移动，则平衡时的浓度应小于，不成立，C错误；D．，，有速率常数，D正确；答案选D。 5．（24-25高二上·福建南平·期中）已知：的反应历程分两步： 第1步：(快) 第2步：(慢) 在固定容积的容器中充入一定量和发生上述反应，测得体系中部分物质的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法错误的是 A．第1步、第2步正反应活化能分别为，则 B．a点后，迅速减小的原因是第1步平衡逆向移动，第2步速率加快 C．b点后，增加的原因是第2步平衡逆向移动的程度比第1步的大 D．若其他条件不变，仅将容器变为恒压状态，则体系建立平衡的时间不变 【答案】D 【解析】A．第2步是慢反应，由活化能越大反应速率越慢，可知第2步正反应活化能较大，则，故A正确；B．总反应速率由慢反应即第2步反应决定，a点后，迅速减小说明第2步速率加快，且第1步平衡逆向移动，故B正确；C．b点后，增加说明第2步平衡逆向移动，生成的比第1步平衡逆向移动消耗的速率快，则原因是第2步平衡逆向移动的程度比第1步的大，故C正确；D．若其他条件不变，仅将容器变为恒压状态，由于反应前后气体分子数不相等，恒压下会导致容器体积变化，进而导致物质的浓度发生变化，反应速率发生变化，则体系建立平衡的时间改变，故D错误；答案选D。 6．（24-25高二下·重庆·月考）工业上常用合成气制备二甲醚，在催化剂作用下发生下面3个反应： ①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1<0 ②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2<0 ③CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)　ΔH3<0 CO的转化率、CH3OH和CO2的产率和随温度变化关系如图1。总压分别为100 kPa、10 kPa时，平衡体系中CO和CH3OCH3的物质的量分数随温度变化关系如图2，下列说法错误的是      A．图1中CO的转化率随温度升高而上升的原因是催化剂活性增大 B．增加压强有利于提高CH3OCH3的产率 C．100 kPa时，CO和CH3OCH3的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是N、Y D．100 kPa下，将3 mol H2、2 mol CO充入T ℃恒容密闭容器中，若只发生反应①和反应②，平衡时，测得n(CH3OH)=0.25 mol、n(H2O)=0.5 mol，则反应①平衡常数Kp=kPa-2(分压=总压×物质的量分数) 【答案】C 【分析】图2：三个反应均为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的物质的量分数增大，CH3OCH3的物质的量分数减小，故M、N代表CO的物质的量分数，X、Y代表CH3OCH3的物质的量分数。反应①前后气体分子数减少，压强增大，平衡正向移动，CO的物质的量分数减小，故M代表100kPa时CO的物质的量分数，反应①正向移动，CH3OH浓度增大，反应②正向移动，CH3OCH3的物质的量分数增大，故X代表100kPa时CH3OCH3的物质的量分数。 【解析】A．三个反应均为放热反应，若达到平衡，升高温度平衡逆向移动，则CO的转化率减小，而图1中，温度越高，CO的平衡转化率越大，说明此时未达到平衡，故从速率角度分析，影响速率的因素为温度和催化剂活性，故图1中CO的转化率随温度升高而上升的原因是催化剂活性增大，A正确；B．反应①前后气体分子数减少，反应②前后气体分子数不变，增大压强，反应①正向移动，CH3OH浓度增大，反应②正向移动，故CH3OCH3的产率增大，B正确；C．根据分析， M代表100kPa时CO的物质的量分数，X代表100kPa时CH3OCH3的物质的量分数，C错误；D．根据题意可列出三段式：，，反应②前后气体分子数不变，故平衡时总物质的量为2.5mol，起始压强为100kPa，故平衡时总压强为50kPa，CO、H2、CH3OH的分压分别为：、、，反应①平衡常数Kp=，D正确；故选C。 7．（24-25高二上·山东德州·期中）向一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反应：。的平衡转化率在不同投料比下随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 A． B．点a、b、c对应的平衡常数： C．温度对该反应的正反应速率影响更显著 D．当混合气体的平均摩尔质量不再变化时，说明反应已达到平衡状态 【答案】AC 【解析】A．根据反应以及可知，当x越小，等于增大水的量，则的平衡转化率越大，结合图形可以得到，A错误；B．根据图形，升高温度，的平衡转化率降低，说明平衡向左移动，则该反应为放热反应，，根据，则有温度越高K越小，b点温度比c点高，则，a点和b点温度相同，则平衡常数相等，有，最后可得：，B正确；C．该反应为放热反应，温度对该反应的逆反应速率影响更为显著，C正确；D．该反应为气体物质的量（n）增大的反应，在建立平衡的过程中n会发生变化，根据，m始终不变，当混合气体的平均摩尔质量M不再变化时，则n也不变，说明此时反应已达到平衡状态，D正确；故答案为：A。 8．（24-25高二下·江苏泰州·期中）实现“碳中和”一种路径是将和合成。其主要反应为 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   若仅考虑上述反应，在下，将的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，和的选择性及的转化率随温度的变化如图所示。 的选择性。下列说法正确的是 A．一定温度下，使用高效催化剂可提高的平衡产率 B．其他条件不变，时，随温度升高生成的量增多 C．其他条件不变，时，通入，生成 D．温度高于时，主要是因为反应Ⅱ正向进行程度增大使的选择性降低 【答案】C 【解析】A．催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，只影响反应达到平衡所需的时间，不影响化学平衡的移动，因此一定温度下，使用高效催化剂不能提高的平衡产率，A错误；B．由图像可知，时，随着温度升高，CO2的转化率降低，CH3OCH3选择性减小、CH3OH的选择性增大，结合方程式（反应Ⅰ、Ⅲ生成H2O的物质的量等于消耗的CO2物质的量）和O元素守恒，260℃时随温度升高生成H2O的量减少，B错误；C．时，CO2的转化率为30%，的选择性为64%；通入1molCO2，参加反应的物质的量为1mol×30%=0.3mol，生成消耗的CO2的物质的量为0.3mol×64%=0.192mol，根据反应关系，生成的物质的量为0.192mol×0.5=0.096mol，C正确；D．温度高于时，的选择性降低，CH3OH的选择性升高，因为生成和CH3OH的反应是放热反应，升温使反应 Ⅰ、Ⅱ逆向移动，D错误；答案选C。 9．（24-25高二下·江苏淮安·期中）CH3OH可用作大型船舶的绿色燃料。工业上用CO2制备CH3OH的原理如下： 反应I：(主反应) 反应Ⅱ： (副反应) 将和按物质的量之比1∶3通入密闭容器中发生反应I和反应Ⅱ，分别在1MPa、、下，测得在不同温度下的平衡转化率和生成、选择性(选择性为目标产物在含碳产物中的比率)的变化如图。 CO的分压p(CO)=p总·X(CO)，X(CO)是指CO所占容器内气体的物质的量分数。 反应Ⅱ的压强平衡常数 下列说法正确的是 A．代表下随温度变化趋势的是曲线c B．P点对应的反应Ⅱ的压强平衡常数1 C．温度一定，增大压强平衡Ⅱ不移动 D．温度升高到一定程度，a，b，c三线合一原因是以反应Ⅱ为主 【答案】D 【解析】A．主反应I是气体分子数减小的反应，其他条件相同时，增大压强，平衡正向移动，转化率增大，即压强越大，在相同温度下的平衡转化率越高，则代表5MPa下随温度变化趋势的是曲线a，A错误；B．由图可知，P点时，转化率为20%，CO和CH3OH的选择性均为50%，设和的投料量分别为1mol和3mol，由C原子守恒得：，，由反应I和反应Ⅱ可知，，由H原子守恒可得，==，=，，则P点对应的反应Ⅱ的压强平衡常数==，B错误；C．反应Ⅱ中反应前后气体分子数不变，但增大压强，反应 I 平衡正向移动，会使浓度增大，导致反应Ⅱ平衡逆向移动，C错误；D．反应1为放热反应，升高温度，减小，反应2为吸热反应，升高温度，增大，温度升高到一定值时，增大，说明以反应2为主，反应2反应前后分子数目保持不变，改变压强不影响，所以a、b、c三线合一，D正确；故选D。 10．（24-25高二下·天津·期中）已知反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ∆H可用于去除汽车尾气中的有害气体，该反应为自发反应。在密闭容器中充入8molNO和10molCO发生反应，平衡时NO的体积分数与温度T、压强p的关系如图所示： 下列说法正确的是 A．该反应△H＞0 B．图中A点NO的转化率为25% C．T1＜T2 D．若反应在D点达到平衡，此时对反应容器降温的同时压缩体积，重新达到的平衡状态可能是图中的G点 【答案】D 【分析】反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) 的∆S＜0，该反应为自发反应，则∆H＜0，升高温度，平衡逆向移动，NO的体积分数增大，所以T1＞T2，在密闭容器中充入8molNO和10molCO发生反应，达平衡时NO的体积分数为40%，设参加反应CO的物质的量为x，则可建立如下三段式： 由此可得出，x=1mol。 【解析】A．由分析可知，该反应的∆S＜0，要使∆H-T∆S＜0，必须使∆H＜0，A不正确；B．由分析可知，图中A点，参加反应NO的物质的量为1mol，则NO的转化率为=12.5%，B不正确；C．该反应的∆H＜0，升高温度，平衡逆向移动，NO的体积分数增大，则由E点到A点，NO的体积分数增大，平衡逆向移动，所以T1＞T2，C不正确；D．若反应在D点达到平衡，此时对反应容器降温的同时压缩体积(加压)，平衡发生正向移动，NO的体积分数减小，则重新达到的平衡状态可能是图中的G点，D正确；故选D。 11．（24-25高二下·江苏无锡·期中）勒夏特列原理可以用于解释可逆反应的平衡移动，下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A．压缩H2和I2(g)反应的平衡混合气体，气体颜色变深 B．红棕色的NO2气体，加压后颜色先变深后变浅，但比原来要深 C．反应：CO(g)＋NO2(g)⇌CO2(g)＋NO(g)  ΔH＜0，升高温度可使平衡向逆反应方向移动 D．反应：N2(g)+H2(g)⇌NH3(g)  ΔH＜0，为提高NH3的产率，理论上应采取低温措施 【答案】A 【解析】A．压缩和的平衡混合气体，气体颜色变深。由于反应的气体物质的量相等，压缩后压强增大但平衡不移动，颜色变深仅因浓度增加，与勒夏特列原理无关，故A正确；B．加压时，颜色先变深（浓度增大）后变浅（平衡向生成移动），符合勒夏特列原理对压强变化的解释，故B错误；C．升温使放热反应逆向移动，符合勒夏特列原理对温度变化的解释，故C错误；D．低温有利于放热的合成氨反应正向进行，符合勒夏特列原理对温度变化的解释，故D错误；故答案为：A。 12．（24-25高二下·河北石家庄·期中）已知反应，下列叙述与图对应的是 A．图①表示，对达到平衡状态的反应，在时刻充入一定量的C，平衡逆向移动 B．由图②可知， C．图③表示化学平衡常数与压强的变化关系 D．若图③中y轴表示C的体积分数，则 【答案】C 【解析】A．对达到平衡状态的反应，在时刻充入了一定量的C，则逆反应速率瞬间增大，正反应速率此刻不变，然后随之增大，与图像不符，A错误；B．当温度为时，压强比先达到平衡状态，则，对于该反应，加压平衡正向移动，C的百分含量增大，符合图像；当压强为时，温度比先达到平衡状态，则，对于该反应，升温平衡逆向移动，C的百分含量减小，符合图像，则由图②可知，，，B错误；C．平衡常数K只受温度影响，增大压强，平衡常数K不变，则图③符合随着压强变化K值的变化图，C正确；D．若图④中y轴表示C的体积分数，对于该反应，压强增大平衡正向移动，C的体积分数增大，则大于，D错误；故选C。 13．（24-25高二下·广东·期中）CO和NO能自发发生反应：，其他条件不变，相同时间内，在Cat a、Cat b催化作用下发生反应，NO转化率随温度变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．高温有利于反应正向自发进行 B．O点达到平衡状态 C．反应物的总键能小于生成物的总键能 D．500℃后，使用Cat a比使用Cat b更能有效提高NO的平衡转化率 【答案】C 【解析】A．反应，反应能自发进行，说明该反应的，低温有利于反应正向自发进行，A错误；B．O点的转化率不是该温度下的最大转化率，未达到平衡状态，B错误；C．，反应物的总键能小于生成物的总键能，C正确；D．催化剂不能提高平衡转化率，D错误；故答案选C。 14．（24-25高二下·四川成都·期中）汽车尾气中的和可以在三元催化器作用下发生反应：。已知该反应的净反应速率(分别为正、逆反应的速率常数且只与温度有关)。将和充入恒容密闭容器中，在和时，的转化率随时间变化的曲线如图所示。下列叙述错误的是 A．下，内平均反应速率 B． C．下，达平衡后再充入和，再次达平衡时转化率大于 D．M点的大于N点的 【答案】A 【解析】A．下根据CO的转化率随时间变化的曲线图可知则有，故A错误；B．由图像可知下先达到平衡，所以T2>T1，温度升高，CO的平衡转化率降低，说明升高温度平衡逆向移动，根据勒夏特列原理，正反应是放热反应，即，故B正确；C．下达平衡时CO转化率为70%，再充入和，相当于增大压强，对于反应，增大压强平衡正向移动，所以再次达到平衡时CO转化率大于70%，故C正确；D．M、N两点为不同温度下的平衡点，均有，而，由图可知，温度升高平衡逆向移动，该反应为放热反应，而放热反应温度升高K减小，故M点的大于N点的，故D正确；故答案为：A。 15．（24-25高二上·福建福州·期中）在1.0L密闭容器中放入0.10molA(g)，在一定温度下进行如下反应：    反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表： 时间t/h 0 1 2 4 8 16 20 25 30 总压强 4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53 回答下列问题： （1）一定处于平衡状态的时间段是 。 （2）计算0~4h内用压强变化表示的A的反应速率为 。 （3）由总压强p和起始压强计算反应物A的转化率的表达式为 ，计算平衡时A的转化率为 (保留1位小数)。 （4）下表为反应物A浓度与反应时间的数据，计算 反应时间t/h 0 4 8 16 0.10 a 0.026 0.0065 ①联系题中数据，计算 (保留2位有效数字，下同)。 ②预测反应至12h时反应物的浓度c(A)为 。 【答案】（1）25h～30h （2）62.75 （3） 94.1% （4）0.051 0.013 【解析】（1）25h～30h内总压不再改变，一定处于平衡状态； （2）设0~4h内A的变化量为x mol，列三段式得： 气体的压强之比等于其物质的量之比，则，解得：x≈0.049，此时A的分压为：；A的反应速率为； （3）在温度、容积一定的条件下，气体的压强之比等于其物质的量(物质的量浓度)之比，设A转化的物质的量为a mol，由第（2）的分析可知，，a=， 则  ，平衡时，9.53×100kPa，则； （4）①由（2）的分析可知，4h时，n(A)=0.051mol，则a=0.051mol/L；②8h时，0.026mol·L-1，再经过4h，即12h时，反应物的浓度(A)为8h时浓度的一半，即为0.013mol·L-1。 1．（2022高二下·重庆·竞赛）已知反应： 2X(g)⇌Y(g)  ΔH<0。在T1℃和T2℃下，容积均为2L的密闭容器中，气体X的浓度与反应时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 A．容器内压强不变时，表明反应达到平衡 B．a、b、c三点的反应速率大小为c>a> b C．T1℃，容积压缩为1L，反应1h， Y的体积分数> D．其他条件相同时，T1℃、 T2℃下X的平衡转化率：α(T1)< α(T2) 【答案】D 【解析】A．该反应前后体积发生改变，密闭容器中，当压强不变时，表明反应达到平衡，A项正确；B．由图可知，曲线斜率较大代表反应速率较快，故T1< T2，则c点温度高且反应物浓度大，反应速率最快，a、b两点温度相同，但a点的反应物浓度大，则反应速率a>b，B项正确；C．T1条件下反应1 h时，Y的浓度为mol/L =0.45 mol/L，则其体积分数为，若容器体积变为1L，则平衡正向移动，Y的体积分数>，C项正确；D．该反应△H<0，升高温度，平衡逆向移动，X的平衡转化率减小，故α(T1)＞α(T2)，D项错误；答案选D。 2．（2015高二·山东·竞赛）如图，I是恒压密闭容器，II是恒容密闭容器。其它条件相同时，在I、II中分n别加入2molX和2molY，起始时容器体积均为VL，发生如下反应并达到平衡(X、Y状态未知)：2X(？)+Y(？)⇌aZ(g)。此时I中X、Y、Z的物质的量之比为1∶3∶2，则下列说法一定正确的是 A．若X、Y均为气态，则平衡时气体平均摩尔质量：II>I， B．若X、Y不均为气态，则平衡时气体平均摩尔质量：I>II C．若X为固态，Y为气态，则I、II中从起始到平衡所需时间相同 D．平衡时I容器的体积小于VL 【答案】C 【分析】 达到平衡时，I中X、Y、Z的物质的量之比为1∶3∶2，则 ，n=0.8，，a=1。 【解析】A．X、Y均为气态，II和I相比，相当于减压，平衡逆向移动，气体物质的量II>I，平衡时气体平均摩尔质量：II<I，故A错误； B．若X为固态，Y为气态，若反应前后气体系数和相等，则平衡时气体平均摩尔质量：I=II，故B错误；C．若X为固态，Y为气态，I、II为等效平衡，则I、II中从起始到平衡所需时间相同，故C正确；D．若X为固态，Y为气态，平衡时I容器的体积等于VL，故D错误；选C。 3．（2024高三下·浙江·竞赛）室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①M+N=X+Y；②M+N=X+Z，反应①的速率可表示为v1=k1c2(M)，反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度(mol。L-1)随时间(分)变化情况如图，下列说法正确的是 A．0~30min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10-3mol·L-1·min-1 B．反应过程中体系Y和Z的浓度之比保持不变，30min时的M转化为Z C．反应②的活化能比反应①的活化能大 D．若该平行反应为可逆反应，正反应都为放热，升高温度，可提高Y的产率 【答案】D 【解析】A．0~30min时间段内， ，Y的平均反应速率为mol·L-1·min-1，故A错误；B．反应过程中体系Y和Z的浓度之比保持不变，30min时的M转化为Z，故B错误；C．在相同的时间内生成Z较多、生成Y较少，因此，反应①的化学反应速率较小，在同一体系中，活化能较小的化学反应速率较快，故反应①的活化能比反应②的活化能大，故C错误；D．反应①的活化能比反应②的活化能大，故①反应的速率小于②反应，正反应都为放热，升高温度，②的平衡逆向移动程度更大，增加①中反应物的量，可提高Y的产率，故D正确；故选：D。 4．（2023高三·福建·竞赛）在TK的温度下，反应的平衡常数为4.0。如果的平衡浓度为，则的平衡浓度为 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】反应为，平衡常数表达式K=，代入数据K=4.0，，解得。故选A。 5．（2010高二·广东·竞赛）向容积为1.0L的密闭容器中加入X、Y两种物质各0.10 mol，一定温度下下述反应xX+yY Z中X、Y、Z的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示。下列说法中，正确的是 A．反应方程式中系数x、y的值分别为3、1 B．该反应达平衡后，增大体系压强或加入催化剂，都可以提高Z的产率 C．若Z为气体，反应开始至2.0 min内，反应平均速率v (Z)为0.01 mol·L-1·min-1 D．反应2.0min后，正、逆反应速率都等于零，故X、Y、Z的物质的量不再随反应时间的变化而改变 【答案】C 【解析】A．由图可知，反应开始至2min达到平衡，X、Y消耗的物质的量之比为3：1，则x：y=3：1，但并不能确定具体的系数是不是3和1，A错误；B． 若Z为气体，则反应前后气体的物质的量变小，压强变小，反应达到平衡后继续加压可以促使平衡向右移动，增大Z的产率，若Z不是气体，则反应前后压强同样减小，反应达到平衡后继续加压可以促使平衡向右移动，增大Z的产率；但加入催化剂不能增大产率，因为催化剂只能加快或减慢反应速率，不影响平衡，B错误；C．若Z为气体，则Z浓度的变化△c=0.02mol/1L=0.02mol/L，v（Z）=△c/△t=0.01mol/L/min，C正确；D． 反应2min后，反应达到平衡，但正逆反应的速率并不是零，正逆反应的速率相等，X、Y、Z的物质的量不再变化，D错误；故选C。 6．（19-20高二上·甘肃古浪·竞赛）某温度时，在2L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由图中数据分析： （1）该反应的化学方程式： 。 （2）反应开始至2min末，X的反应速率为 。 （3）该反应是由 开始反应的。(填“正反应”、“逆反应”或“正、逆反应同时”) 【答案】（1）Y+2Z3X （2）0.1 mol/(L·min) （3）正、逆反应同时 【解析】（1）由图可知，X的物质的量增加为生成物，Y、Z的物质的量减少为反应物，反应最后反应物的物质的量为定值不为0，是可逆反应。Y、Z、X的物质的量变化量之比为（1.2－1.0）mol：（2.0－1.6）mol：（1.0－0.4）mol＝1：2：3，物质的量变化量之比等于化学计量数之比，所以反应方程式为Y+2Z3X，故答案为：Y+2Z3X； （2）反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示，则2min内，X的反应速率为v（X）＝＝0.1 mol/(L·min)，故答案为：0.1 mol/(L·min)； （3）由图可知，反应开始反应混合物Y、Z、X物质的量分别为1.2mol、2.0mol、0.4mol，所以反应从正逆反应同时开始，故答案为：正、逆反应同时。 7．（2007高二上·全国·竞赛）下 面四张图是用计算机制作的在密闭容器里，在不同条件下进行的异构化反应X Y的进程图解。图中的白色方块是X，蓝色方块是Y。 （1） 图中的纵坐标表示 (填入 物理量，下同)；横坐标表示 。 （2）平衡常数K最小的图是 。 （3）平衡常数K最大的图是 。 （4）平衡常数K=1的图是 。 【答案】 （1） A 和B的摩尔百分数(或答：物质的量的分数或物质的量的百分数) 时间，分(或答：以分为单位的反应进程) （2）B （3）A （4）C 【解析】（1）反应XY为可逆反应，图示表示反应从正反应方向开始，反应由反应物X转化为生成物Y的反应过程，其中横坐标表示反应时间，纵坐标表示反应物或生成物的物质的量或物质的量的含量； （2）化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时生成物浓度与反应物浓度的比。当反应达到平衡时，生成物Y的浓度越小，反应物X的浓度越大，则化学平衡常数K就越小。根据图示四个选项中，生成物浓度最小、反应物浓度最大的是选项B，故化学平衡常数最小的是选项B； （3）若反应达到平衡时生成物浓度最大，反应物浓度最小，则化学平衡常数最大。根据图示四个选项可知：选项A中生成物浓度最大、反应物浓度最小，故化学平衡常数K最大的图是选项A； （4）该反应是反应前后气体物质的量相等的反应，若反应物X与生成物Y的平衡浓度相等，则化学平衡常数K=1。根据图示可知：选项C在平衡时反应物X与生成物Y浓度相等，故二者的比值为1，则化学平衡常数K=1，故合理选项是C。 8．（2020高二上·陕西渭南·竞赛）某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对某类反应[aA(g)+bB(g)⇌cC(g)]的化学平衡的影响，得到图像(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示转化率) 反应Ⅰ  反应Ⅱ 分析图像象，回答下列问题： （1）在反应I中，若>，则该反应的正反应为 (填“放热”或“吸热”)反应，且为气体分子数 (填“减小”或“增大”)的反应;若此反应能自发进行，则必须满足的条件是 （2）在反应Ⅱ中， (填“>”，“<”或“=”)，该反应的正反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。 【答案】 放热 减小 低温 < 放热 【分析】在有多个变量的平衡图像分析时，常采用“定一议二”、“先拐先平”的方法进行分析；根据∆G=∆H-T∆S<0进行分析。 【解析】（1）反应Ⅰ中恒压下温度升高，α(A)减小，即升高温度平衡向左移动，则正反应为放热反应，△H＜0，由p1＞p2知恒定温度时压强越大，α(A)越大，即增大压强平衡向右移动，说明此反应为气体分子数减少的反应，即为熵减反应，△S＜0，放热、熵减反应只能在低温下自发进行，故答案为：放热；减小；低温； （2）反应Ⅱ中先拐先平温度高，T2温度下反应先达到平衡状态，说明T2＞T1，温度越高，平衡时C的物质的量越小，即升高温度平衡向左移动，则正反应为放热反应，△H＜0，故答案为：<；放热。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$