第三单元 化学平衡的移动（专项训练）化学苏教版2019选择性必修1

第三单元　化学平衡的移动 题型01 浓度变化对化学平衡的影响 题型02 压强变化对化学平衡的影响 题型03 温度变化、催化剂对化学平衡的影响 题型04 化学平衡移动原理(勒夏特列原理) 题型05 解化学平衡移动类题的一般方法 题型06 利用“断点”突破化学反应速率图像 题型07 单一变量的平衡图像 题型08 多种变量的平衡图像 题型09 多重反应体系中的图像 题型10 等效平衡 题型01 浓度变化对化学平衡的影响 1．化学平衡移动 (1)概念：改变外界条件，破坏原有的平衡状态，建立起新的平衡状态的过程。 (2)移动的原因：化学平衡状态是有条件的 (3)改变的外界条件通常是浓度、压强和温度。 2.浓度对化学平衡的影响分析 化学平衡 aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g） 体系浓度改变 增大反应物浓度 增大生成物浓度 减小反应物浓度 减小生成物浓度 平衡移动方向 正向移动 逆向移动 逆向移动 正向移动 速率变化 v正先增大，v逆随后增大，且v′正>v′逆 v逆先增大，v正随后增大，且v′逆>v′正 v正先减小，v逆随后减小，且v′逆>v′正 v逆先减小，v正随后减小，且v′正>v′逆 图像 新平衡时速率 正、逆反应速率均增大 正、逆反应速率均减小 3．对于可逆反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）在任意状态下，生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用Qc＝表示，则： 当Qc＝K时，反应处于平衡状态，v正＝v逆； 当Qc<K时，反应向正反应方向进行，v正>v逆； 当Qc>K时，反应向逆反应方向进行，v正<v逆。 【典例1】已知重铬酸钾(K2Cr2O7)具有强氧化性，其还原产物Cr3+在水溶液中呈绿色或蓝绿色。在K2Cr2O7溶液中存在下列平衡：Cr2O72−(橙色) + H2O2CrO42−(黄色) + 2H+。用K2Cr2O7溶液进行下列实验：结合实验，下列说法不正确的是（     ） A．①中溶液橙色加深，③中溶液变黄 B．②中Cr2O72−被C2H5OH还原 C．对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强 D．若向④中加入70%H2SO4溶液至过量，溶液变为橙色 【变式1-1】将5 mL 0.005 mol·L－1 FeCl3溶液和5 mL 0.015 mol·L－1 KSCN溶液混合，达到平衡后呈红色，再将混合液分为5份，分别进行如下实验： 试管①：滴加4滴水，振荡 试管②：滴加4滴饱和FeCl3溶液，振荡 试管③：滴加4滴1 mol·L－1 KCl溶液，振荡 试管④：滴加4滴1 mol·L－1 KSCN溶液，振荡 试管⑤：滴加4滴1 mol·L－1 NaOH溶液，振荡 下列说法不正确的是(　　) A．对比试管①和②，是为了证明增大反应物浓度，平衡正向移动 B．对比试管①和③，是为了证明增大反应物浓度，平衡逆向移动 C．对比试管①和④，是为了证明增大反应物浓度，平衡正向移动 D．对比试管①和⑤，是为了证明减小反应物浓度，平衡逆向移动 【变式1-2】在恒温恒容的条件下，反应：A(g)＋B(g) C(g)＋D(s)已达平衡，能使平衡正向移动的措施是(　　) A．减小C或D的浓度 B．增大D的浓度 C．减小B的浓度 D．增大A或B的浓度 【变式1-3】在一恒容密闭容器中，反应：A(g)＋B(g) C(g)达到平衡，若增大A的浓度，使平衡正向移动，并达到新的平衡，下列说法正确的是(　　) A．A的浓度一定比原平衡小 B．A的转化率增大 C．C的体积分数一定大于原平衡C的体积分数 D．B的转化率一定增大 题型02 压强变化对化学平衡的影响 1.压强对化学平衡影响的分析(以aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)平衡为例) 计量数 关系 a＋b＞c＋d a＋b＜c＋d a＋b＝c＋d 体系压强 的变化 增大 压强 减小 压强 增大 压强 减小 压强 增大 压强 减小 压强 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′逆＞v′正 v正、v逆 同时增大， 且v′逆＞v′正 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 v正、v逆 同时减小， 且v′正＝v′逆 平衡移 动方向 正反应 方向 逆反应 方向 逆反应 方向 正反应 方向 不移动 不移动 v－t 图像 规律 总结 (1)对于有气体参加的可逆反应，当达到平衡时，在其他条件不变的情况下，增大压强(减小容器的容积)，平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强(增大容器的容积)，平衡向气体体积增大的方向移动。 (2)对于反应前后气体的总体积没有变化的可逆反应，改变压强，平衡不移动 2.注意问题 (1)无气体参加的可逆反应，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无气体物质参加的化学平衡发生移动。 (2)“无关气体”(指不与原平衡体系中各物质反应的气体)对化学平衡的影响： ①恒温恒容条件下，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、恒压条件下 原平衡体系容器容积增大―→体系中各组分的浓度减小 【典例2】在密闭容器中的一定量混合气体发生反应：xA(g)＋yB(g) zC(g)，达到平衡时，测得A的浓度为0.5 mol·L－1，在温度不变的条件下，将容器的体积扩大到两倍，再达到平衡，测得A的浓度降低为0.3 mol·L－1。下列有关判断正确的是(　　) A．x＋y<z B．平衡向正反应方向移动 C．C的体积分数降低 D．B的浓度增大 【变式2-1】在注射器中充入NO2与N2O4的混合气体，平衡后在恒温下进行压缩，若容积减小，则(　　) A.体系颜色比原来深 B.体系颜色比原来浅 C.体系颜色不变 D.注射器内压强不变 【变式2-2】在常温下，下列可逆反应的平衡移动伴随着颜色变化，但颜色变化不受压强变化影响的是(　　) A．2NO2N2O4 B．2NO22NO＋O2 C．2HIH2＋I2 D．FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl 【变式2-3】在一密闭容器中发生反应：2A(g)＋2B(g)⇌C(s)＋3D(g)　ΔH＜0，达到平衡时采取下列措施，可以使正反应速率v正增大、c(D)增大的是(　　) A．移走少量C B．扩大容积，减小压强 C．缩小容积，增大压强 D．体积不变，充入惰性气体 题型03 温度变化、催化剂对化学平衡的影响 1．实验探究温度对化学平衡移动的影响 按表中实验步骤要求完成实验，观察实验现象，填写下表： 实验 原理 [Co(H2O)6]2＋＋4Cl－ [CoCl4]2－＋6H2O (粉红色) (蓝色) ΔH>0 实验 步骤 实验 现象 溶液变为蓝色 溶液不变色 溶液变为粉红色 结论 (平衡 移动的 方向) 升高温度，平衡向正反应方向移动(即吸热反应方向)；降低温度，平衡向逆反应方向移动(即放热反应方向) 2.温度变化对化学平衡移动的影响规律 (1)任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。 (2)当其他条件不变时： 升高温度，平衡向吸热反应方向移动； 降低温度，平衡向放热反应方向移动。 3．用v—t图像分析温度对化学平衡移动的影响 化学平衡 aA＋bBcC＋dD ΔH＞0 aA＋bBcC＋dDΔH＜0 体系温度的变化 升温 降温 降温 升温 速率的变化 v正、v逆同时增大，且v′正＞v′逆 v正、v逆同时减小，且v′逆＞v′正 v正、v逆同时减小，且v′正＞v′逆 v正、v逆同时增大，且v′逆＞v′正 平衡移动的方向 正向移动 逆向移动 正向移动 逆向移动 速率与时间的图象　 4．催化剂对化学平衡的影响 (1)催化剂对化学平衡的影响规律 当其他条件不变时： 催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。 (2)用v—t图像分析催化剂对化学平衡的影响 t1时刻，加入催化剂，v′正、v′逆同等倍数增大，则v′正＝v′逆，平衡不移动。 【典例3】如图所示，将充满NO2和N2O4混合气体的三个烧瓶关闭弹簧夹后，分别置于盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中，下列叙述正确的是(　　) A.(3)中烧瓶气体中c(NO2)最大 B.NH4Cl溶于水时放出热量 C.2NO2N2O4是放热反应 D.(2)中烧瓶内气体的压强比(1)大 【变式3-1】反应：A(g)＋3B(g) 2C(g)　ΔH＜0，达平衡后，将反应体系的温度降低，下列叙述正确的是(　　) A．正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡正向移动 B．正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡逆向移动 C．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡正向移动 D．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡逆向移动 【变式3-2】将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中，一定条件下，发生如下反应并达到平衡：X(g)＋3Y(g) 2Z(g)　ΔH<0。改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是(　　) 选项 改变的条件 新平衡与原平衡比较 A 升高温度 X的转化率变小 B 增大压强(压缩容积) X的浓度变小 C 充入一定量Y Y的转化率增大 D 使用适当催化剂 X的体积分数变小 【变式3-3】已知反应：2NO2(g) N2O4(g)，把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里，然后用弹簧夹夹住橡皮管，把烧瓶A放入热水里，把烧瓶B放入冰水里，如图所示。与常温时烧瓶内气体的颜色进行对比发现，A烧瓶内气体颜色变深，B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是(　　) A．上述过程中，A烧瓶内正、逆反应速率均增大 B．上述过程中，B烧瓶内c(NO2)减小，c(N2O4)增大 C．上述过程中，A、B烧瓶内气体密度均保持不变 D．反应2NO2(g) N2O4(g)的逆反应为放热反应 题型04 化学平衡移动原理(勒夏特列原理) 1．化学平衡移动原理(又称勒夏特列原理) (1)定义 如果改变影响化学平衡的因素(如参加反应的化学物质的浓度、压强和温度)之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 (2)对平衡移动原理的理解 2．化学平衡移动原理在化工生产中的应用 (1)选择和优化反应条件； (2)改进工艺和装置等。 【典例4】下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　) ①工业合成氨反应条件选择高温 ②实验室可以用排饱和食盐水的方法收集氯气 ③使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率 ④硫酸工业中，增大O2的浓度有利于提高SO2的转化率 A.②③ B.②④ C.①③ D.①④ 【变式4-1】下列事实,不能用勒夏特列原理解释的是(　　)。 A.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 B.合成NH3的反应,为提高NH3的产率,理论上应采取相对较低的温度 C.溴水中存在平衡:Br2+H2OHBr+HBrO,当加入AgNO3溶液后,溶液颜色变浅 D.为了加快合成NH3的反应速率,加入合适的催化剂 【变式4-2】一定温度下，在密闭容器中发生反应：N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH>0，反应达到平衡时，下列说法不正确的是(　　) A．若缩小容器的体积，则容器中气体的颜色先变深后又变浅，且比原平衡颜色深 B．若压强不变，向容器中再加入一定量的N2O4，再次达到平衡时各种物质的百分含量不变 C．若体积不变，向容器中再加入一定量的N2O4，相对于原平衡，平衡向正反应方向移动，再次平衡时N2O4的转化率将升高 D．若体积不变，升高温度，再次平衡时体系颜色加深 【变式4-3】在一定条件下xA＋yBzC达到平衡时： (1)若A、B、C都是气体，在减压后平衡正向移动，则x、y、z的关系是________。 (2)已知B、C是气体，现增加A的物质的量，平衡不移动，说明A是________________(填物质状态)。 (3)若容器容积不变，加入气体B，气体A的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)若容器容积不变，升高温度，A的百分含量减小，则正反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。升高温度再次达到平衡，B、C的浓度之比c(B)∶c(C)将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 题型05 解化学平衡移动类题的一般方法 化学平衡的实质是v正＝v逆≠0，因此只要外界条件改变导致v正≠v逆，化学平衡就会发生移动。因此判断化学平衡移动方向的一般方法是运用勒夏特列原理分析外界条件的改变对正反应速率和逆反应速率影响程度的相对大小，然后判断平衡是否发生移动及移动的方向。解题思路一般如下： 【典例5】下列有关化学平衡说法正确的是（ ） A. 恒温恒容下，已达平衡的反应2NO2⇌N2O4，当增大NO2的浓度，NO2的转化率增大 B. 恒温恒容下，在合成氨平衡体系中冲入He，压强增大，反应速率加快，平衡移动 C. 已达平衡的反应2NO2⇌N2O4，减小容器体积增大压强，平衡向正反应方向移动，气体颜色变浅 D. 已达平衡的反应C（s）＋H2O（g）⇌CO（g）＋H2（g），当增大反应物物质的量时，平衡一定向正反应方向移动 【变式5-1】对处于平衡状态的反应2A(g)＋B(g)⇌2C(g)　ΔH＝－Q kJ/mol，下列叙述正确的是(　　) A．增大压强，v(正)增大，v(逆)减小 B．升高温度，v(正)减小，v(逆)增大 C．增大A浓度的瞬间，v(正)增大，v(逆)不变 D．增大A浓度的瞬间，v(正)增大，v(逆)减小 【变式5-2】对可逆反应2A(s)＋3B(g) 2C(g)＋2D(g)　ΔH<0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是(　　) ①增加A的量，平衡向正反应方向移动 ②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v正减小 ③压强增大一倍，平衡不移动，v正、v逆不变 ④增大B的浓度，v正>v逆 ⑤加入催化剂，平衡向正反应方向移动 A．①② B．④ C．③ D．④⑤ 【变式5-3】一定条件下，在一密闭容器中放入足量的含有杂质(不与CO反应)的Ni和一定量的CO，发生下列反应并达到化学平衡：Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。已知该反应在25 ℃、80 ℃时的平衡常数分别为5×104和2，下列说法正确的是 A．上述生成Ni(CO)4的反应为吸热反应 B．80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L-1，则此时v(正)＞v(逆) C．恒温恒压下，若向容器中再充入少量的Ar，上述平衡将正向移动 D．将粗Ni与CO密封在一玻璃管内，通过调节两端温度，可以提纯Ni 题型06 利用“断点”突破化学反应速率图像 1.当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率－时间图像的曲线出现不连续的情况，根据出现“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。如图： t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。 2.常见含“断点”的速率变化图像分析 图像 t1 时刻 所改 变的 条件 温度 升高 降低 升高 降低 正反应为放热的反应 正反应为吸热的反应 压强 增大 减小 增大 减小 正反应为气体物 质的量增大的反应 正反应为气体物 质的量减小的反应 【典例6】对于反应：X(g)＋Y(g) 2Z(g)　ΔH＜0的反应，某一时刻改变外界条件，其速率随时间的变化图像如图所示。则下列说法符合该图像的是(　　) A.t1时刻，增大了X的浓度 B.t1时刻，升高了体系温度 C.t1时刻，降低了体系温度 D.t1时刻，使用了催化剂 【变式6-1】在恒温恒容的条件下，2A(g)＋B(g)⇌2C(g)的反应速率随反应时间的变化示意图如下，下列叙述与示意图不相符的是(　　) A．反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等 B．平衡状态Ⅰ后，可能是增大A的浓度，平衡发生移动，达到平衡状态Ⅱ C．平衡状态Ⅰ后，可能是减小C的浓度，平衡发生移动，达到平衡状态Ⅱ D．B在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等 【变式6-2】在一密闭容器中发生反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＜0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。 回答下列问题： (1)处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。 A.t0～t1 B.t1～t2 C.t2～t3 D.t3～t4 E.t4～t5 F.t5～t6 (2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件________、________、________。 A.增大压强 B.减小压强 C.升高温度 D.降低温度 E.加催化剂 F.充入氮气 (3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是________。 A.t0～t1 B.t1～t2 C.t3～t4 D.t5～t6 【变式6-3】某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＜0的正、逆反应速率的影响如图所示： （1）加催化剂对反应速率影响的图像是　　　　（填序号，下同），平衡　　　　移动。 （2）升高温度对反应速率影响的图像是　　　　，平衡向　　　　方向移动。 （3）增大反应容器体积对反应速率影响的图像是　　　　，平衡向　　　　方向移动。 （4）增大O2的浓度对反应速率影响的图像是　　　　，平衡向　　　　方向移动。 题型07 单一变量的平衡图像 1.“转化率—时间”四种图像 以mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）　ΔH＝Q kJ·mol－1为例 p一定时，ΔH＜0 T一定时，m＋n＞p＋q T一定时，m＋n＜p＋q T一定时，m＋n＝p＋q 2.解答单一变量类图像题应遵循的原则和方法 “先拐先平，数值大”原则 分析反应由开始（起始物质相同时）至达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。 ①若为温度变化引起，温度较高时，反应达到平衡所需时间短。如甲图500 ℃时先达平衡。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达到平衡所需时间短。如乙、丙、丁图1.01×107 Pa时先达到平衡 掌握图像中反应规律的判断方法 ①图甲中，升高温度，A的转化率降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。 ②图乙中，增大压强，A的转化率升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积减小的反应。 ③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应 【典例7】已知可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 025 kJ/mol，若反应物的起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是(　　) 【变式7-1】汽车尾气净化的主要原理为2NO（g）＋2CO（g）2CO2（g）＋N2（g）　ΔH。在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图所示。下列说法中正确的是（　　） A.T1＞T2，ΔH＞0 B.高温有利于该反应自发进行 C.固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率，增大CO转化率 D.其他条件保持不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，该反应平衡常数K减小 【变式7-2】已知某可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间t时，温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数φ(B)的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是(　　) A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应 B．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸热反应 C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应 D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应 【变式7-3】对于可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＜0。下列研究目的和图示相符的是(　　) A B C D 研究 目的 温度(T)对反应的影响(T2＞T1) 压强(p)对平衡常数的影响 温度(T)对反应的影响 压强(p)对反应的影响(p2＞p1) 图示 题型08 多种变量的平衡图像 1.“转化率—温度—压强”四种图像 以mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）　ΔH＝Q kJ·mol－1为例 m＋n＞p＋q，ΔH＞0 m＋n＜p＋q，ΔH＜0 m＋n＞p＋q，ΔH＜0 m＋n＜p＋q，ΔH＞0 2.解答多种变量类图像题应运用“定一议二”原则 通过分析相同温度下不同压强时 用反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定化学方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如图甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，A的转化率增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，图丙中任取横坐标一点作横坐标的垂直线，也能得出相同结论 通过分析相同压强下不同温度时 用反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如图丙中任取一条压强曲线研究，温度升高，A的转化率减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，图乙中任取横坐标一点作横坐标的垂直线，也能得出相同结论 【典例8】合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是（　　） A.提高分离技术 B.研制耐高压的合成塔 C.研制低温催化剂 D.探索不用N2和H2合成氨的新途径 【变式8-1】科学家正在研究利用催化技术将尾气中的和转变为和，其反应为，的平衡转化率随温度、压强变化的示意图如图所示，下列说法正确的是 A．X、Y分别代表压强和温度 B． C．平衡常数： D．适当地降低温度，的平衡转化率增大 【变式8-2】反应mA(s)＋nB(g) eC(g)＋fD(g)，反应过程中，当其他条件不变时，C的百分含量(C%)与温度(T)和压强(p)的关系如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．达到平衡后，加入催化剂，C%增大 B．化学方程式中n＜e＋f C．达到平衡后，若升温，平衡向左移动 D．达到平衡后，增加A的量有利于平衡向右移动 【变式8-3】在密闭容器中，对于可逆反应M(？)＋3N(？) 2Q(g)，平衡时Q的体积分数与温度和压强的关系如下图所示，下列判断正确的是(　　) A.M和N不可能都为气体 B.N一定为气体 C.若反应的ΔH>0，则T1<T2 D.其他条件不变时，压强增大，混合气体的平均相对分子质量减小 题型09 多重反应体系中的图像 1. 竞争反应体系中，不同温度、不同催化剂发生的主要反应不同，即温度、催化剂对反应选择性有影响。 2. 分析图像，判断反应是否已经达到平衡，是速率问题还是平衡问题，影响的因素有哪些，多个因素是协同的还是以某个因素为主，若改变出现相反的结论，要结合问题中的图像(或结论)抓住矛盾的主要方面解题。 3.多重平衡及选择性 在多重平衡中，几个可逆反应是相互影响的。 (1)如果主反应的生成物又与主反应的某一反应物发生另一个可逆反应，那么该反应物的平衡转化率就会增大。 (2)在一定温度下，特定的混合体系，多重平衡选择性为定值。因为平衡常数不变，催化剂的选用与品种无关。催化剂不能提高某一物质的平衡转化率。 (3)如果在同一条件下，两个物质同时可以发生几个可逆反应，那么催化剂的选用就可以使主反应的选择性提高 ，提高主要产物的产率。 4.常见图像 （1）催化剂的活性是否受温度的影响 如以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率关系如图所示。则根据两条曲线可以判断涉及影响反应速率的两个因素：催化剂和温度。250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低。 （2）考虑副反应的干扰或影响 如磷石膏是湿法生产磷酸排出的工业废渣，主要成分是CaSO4·2H2O。用不同的还原剂可以将CaSO4还原，所得SO2可用于工业生产硫酸。以C作还原剂，向密闭容器中加入相同质量的几组不同值（C与CaSO4的物质的量之比）的混合物在1 100 ℃加热，结果如图所示。当值为0.5时，反应产物为CaO、SO2、CO2；当值大于0.7时，反应所得气体中SO2的体积分数不升反降，其可能原因是当值大于0.7时，原料中的还原剂C的含量增加，则高温下过量的C与CO2发生反应CO2＋C2CO，从而使得气体总体积增大（或部分转化为其他含S物质）。 【典例9】CO2⁃H2催化重整可获得CH3OH。其主要反应为 反应 Ⅰ ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.0 kJ·mol-1 反应 Ⅱ ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1 若仅考虑上述反应，在5.0 MPa、n始(CO2)∶n始(H2)=1∶3时，原料按一定流速通过反应器，CO2的平衡转化率和CH3OH的选择性随温度变化如图所示。CH3OH的选择性=×100%。 下列说法正确的是(　　) A.其他条件不变，升高温度，CO2的平衡转化率增大 B.其他条件不变，T>236 ℃时，曲线下降的可能原因是反应 Ⅰ 正反应程度减弱 C.一定温度下，增大n始(CO2)∶n始(H2)可提高CO2平衡转化率 D.研发高温高效催化剂可提高CH3OH的选择性 【变式9-1】（24-25高二下·湖南张家界·期末）水煤气是的主要来源，研究对体系制的影响，涉及主要反应如下： (Ⅰ)   (Ⅱ)   (III)   压力下，体系达平衡后，图示温度范围内已完全反应，在温度下完全分解。气相中，和摩尔分数随温度的变化关系如图所示，下列说法正确的是 A．反应Ⅰ在低温下能自发进行 B．曲线代表摩尔分数随温度的变化关系 C．时通入少量，重新达平衡后将不变 D．温度高于时，反应Ⅱ、反应Ⅲ均逆向移动 【变式9-2】（24-25高二下·江苏镇江·期末）二氧化碳催化加氢制甲醇过程中的主要反应如下： 反应I：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)　ΔH2 在密闭容器中，1.01×105Pa、n始(CO2)：n始(H2)=1：3时，CO2平衡转化率、CH3OH平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率、CH3OH实际转化率随温度变化如图所示。CH3OH的产率可表示为×100%。下列说法正确的是 A．ΔH1<0，ΔH2<0 B．一定温度时，当密闭容器体积不变时，可说明反应Ⅱ达到化学平衡状态 C．从480～540K，CO的实际产率先降后升 D．500K时CO的实际产率小于平衡时的产率 【变式9-3】（24-25高二下·江苏徐州·期末）逆水煤气变换体系中存在以下两个反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 在恒容条件下，按投料比进行反应，平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是 A．M点反应I的平衡常数 B．N点的物质的量是的3倍 C． D．若按投料，则曲线上交点M应向a点方向移动 题型10 等效平衡 1．用“化归思想”理解不同条件下等效平衡原理 (1)恒温恒容条件 ①恒温恒容时，对于反应前后气体分子数不等的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中化学计量数之比完全换算到同一边时，反应物(或生成物)中各组分的物质的量完全相同，即互为等效平衡。 ②恒温恒容时，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中化学计量数的比例完全换算到同一边时，只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。 (2)恒温恒压条件 在恒温恒压时，可逆反应以不同的投料方式进行反应，如果根据化学方程式中化学计量数之比完全换算到同一边时，只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。此时计算的关键是换算到一边后只需比例相同即可。 条件 等效条件 结果 恒温恒容：反应前后气体分子数不等的可逆反应 投料换算成相同物质表示的物质的量相同 两次平衡时各组分百分含量、n、c均相同 恒温恒容：反应前后气体分子数相等的可逆反应 投料换算成相同物质表示的物质的量等比例 两次平衡时各组分百分含量相同，n、c同比例变化 恒温恒压：所有可逆反应 投料换算成相同物质表示的物质的量等比例 两次平衡时各组分百分含量相同，n同比例变化，c相同 2．利用“一边倒法”判断等效平衡 判断等效平衡四步曲：第一步，看：观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应前后气体分子数相等的可逆反应和反应前后气体分子数不等的可逆反应。第二步，挖：挖掘题目条件，区分恒温恒容和恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器。第三步，倒：采用一边倒法，将起始物质完全转化成一边的物质。第四步，联：联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。 3．思维模型分析 （1）构建恒温恒容平衡思维模型 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型(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。 【典例10】（23-24高三上·福建南平·阶段练习）一定温度下，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应：2SO2(g) + O2(g)2SO3(g)  ΔH<0，测得反应的相关数据如下： 容器1 容器2 容器3 反应温度T/K T1 T1 T2(T2>T1) 反应物投入量 2 mol SO2、1 mol O2 4 mol SO3 2 mol SO2、1 mol O2 平衡c(SO3)/mol·L-1 1 mol·L-1 c2 c3 物质的平衡转化率α α1(SO2) α2(SO3) α3(SO2) 下列说法错误的是 A．c2 > 2 mol·L-1 B．α2(SO3) + α3(SO2) =1 C．T1时，若SO2、O2、SO3的浓度分别为1.2 mol·L-1、0.6 mol·L-1、1.2 mol·L-1，则此时(正)>(逆) D．若在恒压条件下，c2 = 1 mol·L-1 【变式10-1】温度为时，向恒容密闭容器中充入和，发生反应：，反应过程中的物质的量与部分时间的关系如下图所示。下列说法正确的是 A．0~50s时，的平均速率 B．时，容器中的物质的量可能为 C．时，起始向容器中充入和，达平衡时，的物质的量大于 D．时，起始向容器中充入、和，反应向正方向进行 【变式10-2】某温度时，  。该温度下，在甲、乙、丙、丁四个恒容密闭容器中，投入和，起始浓度如下： 起始浓度 甲 乙 丙 丁 0.10 0.10 0.20 0.20 0.10 0.20 0.10 0.20 平衡时，下列推断不正确的是 A．甲中的转化率为50% B．乙中的转化率等于丙中的转化率 C．丁中各物质的物质的量相等 D．甲、乙、丁中关系为甲<乙<丁 【变式10-3】一定条件下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应：2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下： 容器1 容器2 容器3 反应温度T/K 700 700 800 反应物投入量 2molSO2、1molO2 4molSO3 2molSO2、1molO2 平衡v正(SO2)/mol·L-1·s-1 v1 v2 v3 平衡c(SO3)/mol·L-1 c1 c2 c3 平衡体系总压强p/Pa p1 p2 p3 物质的平衡转化率α α1(SO2) α2(SO3) α3(SO2) 平衡常数K K1 K2 K3 下列说法正确的是 A．v1＜v3，α1(SO2)>α3(SO2) B．K1>K3，p2>2p3 C．c2>2c3，α2(SO3)+α3(SO2)>1 D．v1＜v2，c2＜2c1 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三单元　化学平衡的移动 题型01 浓度变化对化学平衡的影响 题型02 压强变化对化学平衡的影响 题型03 温度变化、催化剂对化学平衡的影响 题型04 化学平衡移动原理(勒夏特列原理) 题型05 解化学平衡移动类题的一般方法 题型06 利用“断点”突破化学反应速率图像 题型07 单一变量的平衡图像 题型08 多种变量的平衡图像 题型09 多重反应体系中的图像 题型10 等效平衡 题型01 浓度变化对化学平衡的影响 1．化学平衡移动 (1)概念：改变外界条件，破坏原有的平衡状态，建立起新的平衡状态的过程。 (2)移动的原因：化学平衡状态是有条件的 (3)改变的外界条件通常是浓度、压强和温度。 2.浓度对化学平衡的影响分析 化学平衡 aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g） 体系浓度改变 增大反应物浓度 增大生成物浓度 减小反应物浓度 减小生成物浓度 平衡移动方向 正向移动 逆向移动 逆向移动 正向移动 速率变化 v正先增大，v逆随后增大，且v′正>v′逆 v逆先增大，v正随后增大，且v′逆>v′正 v正先减小，v逆随后减小，且v′逆>v′正 v逆先减小，v正随后减小，且v′正>v′逆 图像 新平衡时速率 正、逆反应速率均增大 正、逆反应速率均减小 3．对于可逆反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）在任意状态下，生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用Qc＝表示，则： 当Qc＝K时，反应处于平衡状态，v正＝v逆； 当Qc<K时，反应向正反应方向进行，v正>v逆； 当Qc>K时，反应向逆反应方向进行，v正<v逆。 【典例1】已知重铬酸钾(K2Cr2O7)具有强氧化性，其还原产物Cr3+在水溶液中呈绿色或蓝绿色。在K2Cr2O7溶液中存在下列平衡：Cr2O72−(橙色) + H2O2CrO42−(黄色) + 2H+。用K2Cr2O7溶液进行下列实验：结合实验，下列说法不正确的是（     ） A．①中溶液橙色加深，③中溶液变黄 B．②中Cr2O72−被C2H5OH还原 C．对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强 D．若向④中加入70%H2SO4溶液至过量，溶液变为橙色 【答案】D 【解析】在平衡体系中加入酸，平衡逆向移动，Cr2O72−浓度增大，橙色加深；加入碱，平衡正向移动，溶液变黄，A项正确；②中溶液变成绿色，K2Cr2O7被还原，K2Cr2O7氧化乙醇，B项正确；②是酸性条件，④是碱性条件，酸性条件下氧化乙醇，而碱性条件不能，说明酸性条件下氧化性强，C项正确；若向④溶液中加入70%的硫酸到过量，溶液为酸性，可以氧化乙醇，溶液变绿色，D项错误。 【变式1-1】将5 mL 0.005 mol·L－1 FeCl3溶液和5 mL 0.015 mol·L－1 KSCN溶液混合，达到平衡后呈红色，再将混合液分为5份，分别进行如下实验： 试管①：滴加4滴水，振荡 试管②：滴加4滴饱和FeCl3溶液，振荡 试管③：滴加4滴1 mol·L－1 KCl溶液，振荡 试管④：滴加4滴1 mol·L－1 KSCN溶液，振荡 试管⑤：滴加4滴1 mol·L－1 NaOH溶液，振荡 下列说法不正确的是(　　) A．对比试管①和②，是为了证明增大反应物浓度，平衡正向移动 B．对比试管①和③，是为了证明增大反应物浓度，平衡逆向移动 C．对比试管①和④，是为了证明增大反应物浓度，平衡正向移动 D．对比试管①和⑤，是为了证明减小反应物浓度，平衡逆向移动 【答案】B 【解析】FeCl3溶液和KSCN溶液反应的本质是Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，改变钾离子或氯离子的浓度对平衡没有影响，B错误；在原平衡体系中加入NaOH溶液，Fe3＋与之反应生成Fe(OH)3沉淀，溶液中Fe3＋的浓度减小，D正确。 【变式1-2】在恒温恒容的条件下，反应：A(g)＋B(g) C(g)＋D(s)已达平衡，能使平衡正向移动的措施是(　　) A．减小C或D的浓度 B．增大D的浓度 C．减小B的浓度 D．增大A或B的浓度 【答案】D 【解析】增大反应物的浓度或减小生成物的浓度都可以使平衡向正反应方向移动，但物质D是固体，其浓度是常数，改变物质D的量对平衡无影响，故D项正确。 【变式1-3】在一恒容密闭容器中，反应：A(g)＋B(g) C(g)达到平衡，若增大A的浓度，使平衡正向移动，并达到新的平衡，下列说法正确的是(　　) A．A的浓度一定比原平衡小 B．A的转化率增大 C．C的体积分数一定大于原平衡C的体积分数 D．B的转化率一定增大 【答案】D 【解析】增大A的浓度，尽管平衡右移，但加入的A不可能全部转化，平衡的移动只是一个减弱的过程。平衡时A的浓度一定比原平衡大；增大A的浓度，A的转化率减小，而同为反应物的B的转化率增大；因为A的总量在增大，所以C的体积分数不一定增大。 题型02 压强变化对化学平衡的影响 1.压强对化学平衡影响的分析(以aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)平衡为例) 计量数 关系 a＋b＞c＋d a＋b＜c＋d a＋b＝c＋d 体系压强 的变化 增大 压强 减小 压强 增大 压强 减小 压强 增大 压强 减小 压强 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′逆＞v′正 v正、v逆 同时增大， 且v′逆＞v′正 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 v正、v逆 同时减小， 且v′正＝v′逆 平衡移 动方向 正反应 方向 逆反应 方向 逆反应 方向 正反应 方向 不移动 不移动 v－t 图像 规律 总结 (1)对于有气体参加的可逆反应，当达到平衡时，在其他条件不变的情况下，增大压强(减小容器的容积)，平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强(增大容器的容积)，平衡向气体体积增大的方向移动。 (2)对于反应前后气体的总体积没有变化的可逆反应，改变压强，平衡不移动 2.注意问题 (1)无气体参加的可逆反应，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无气体物质参加的化学平衡发生移动。 (2)“无关气体”(指不与原平衡体系中各物质反应的气体)对化学平衡的影响： ①恒温恒容条件下，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、恒压条件下 原平衡体系容器容积增大―→体系中各组分的浓度减小 【典例2】在密闭容器中的一定量混合气体发生反应：xA(g)＋yB(g) zC(g)，达到平衡时，测得A的浓度为0.5 mol·L－1，在温度不变的条件下，将容器的体积扩大到两倍，再达到平衡，测得A的浓度降低为0.3 mol·L－1。下列有关判断正确的是(　　) A．x＋y<z B．平衡向正反应方向移动 C．C的体积分数降低 D．B的浓度增大 【答案】C 【解析】在温度不变的条件下，将容器的体积扩大到两倍，若平衡不移动，则A的浓度为0.25 mol·L－1；体积扩大两倍再次达到平衡时A的浓度为0.3 mol·L－1>0.25 mol·L－1，说明体积增大(减小压强)，平衡向逆反应方向移动，x＋y>z，C的体积分数降低，B的浓度减小。 【变式2-1】在注射器中充入NO2与N2O4的混合气体，平衡后在恒温下进行压缩，若容积减小，则(　　) A.体系颜色比原来深 B.体系颜色比原来浅 C.体系颜色不变 D.注射器内压强不变 【答案】A 【解析】对于可逆反应2NO2(g，红棕色) N2O4(g，无色)增大压强，平衡右移，NO2的量减小，但NO2的浓度比原来大，故体系颜色变深。 【变式2-2】在常温下，下列可逆反应的平衡移动伴随着颜色变化，但颜色变化不受压强变化影响的是(　　) A．2NO2N2O4 B．2NO22NO＋O2 C．2HIH2＋I2 D．FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl 【答案】D 【解析】C项是等体积反应，改变压强颜色会发生变化，但是平衡不移动；D项是在溶液中进行的反应，压强对平衡无影响。 【变式2-3】在一密闭容器中发生反应：2A(g)＋2B(g)⇌C(s)＋3D(g)　ΔH＜0，达到平衡时采取下列措施，可以使正反应速率v正增大、c(D)增大的是(　　) A．移走少量C B．扩大容积，减小压强 C．缩小容积，增大压强 D．体积不变，充入惰性气体 【答案】C 【解析】A项，C为固体，改变其量，对反应速率无影响，错误；B项，扩大容积，v正减小，c(D)也减小，错误；C项，缩小容积，浓度增大，速率也增大，平衡正向移动，c(D)也增大，正确；D项，体积不变，充入惰性气体，反应物浓度不变，速率不变，平衡不移动，错误。 题型03 温度变化、催化剂对化学平衡的影响 1．实验探究温度对化学平衡移动的影响 按表中实验步骤要求完成实验，观察实验现象，填写下表： 实验 原理 [Co(H2O)6]2＋＋4Cl－ [CoCl4]2－＋6H2O (粉红色) (蓝色) ΔH>0 实验 步骤 实验 现象 溶液变为蓝色 溶液不变色 溶液变为粉红色 结论 (平衡 移动的 方向) 升高温度，平衡向正反应方向移动(即吸热反应方向)；降低温度，平衡向逆反应方向移动(即放热反应方向) 2.温度变化对化学平衡移动的影响规律 (1)任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。 (2)当其他条件不变时： 升高温度，平衡向吸热反应方向移动； 降低温度，平衡向放热反应方向移动。 3．用v—t图像分析温度对化学平衡移动的影响 化学平衡 aA＋bBcC＋dD ΔH＞0 aA＋bBcC＋dDΔH＜0 体系温度的变化 升温 降温 降温 升温 速率的变化 v正、v逆同时增大，且v′正＞v′逆 v正、v逆同时减小，且v′逆＞v′正 v正、v逆同时减小，且v′正＞v′逆 v正、v逆同时增大，且v′逆＞v′正 平衡移动的方向 正向移动 逆向移动 正向移动 逆向移动 速率与时间的图象　 4．催化剂对化学平衡的影响 (1)催化剂对化学平衡的影响规律 当其他条件不变时： 催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。 (2)用v—t图像分析催化剂对化学平衡的影响 t1时刻，加入催化剂，v′正、v′逆同等倍数增大，则v′正＝v′逆，平衡不移动。 【典例3】如图所示，将充满NO2和N2O4混合气体的三个烧瓶关闭弹簧夹后，分别置于盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中，下列叙述正确的是(　　) A.(3)中烧瓶气体中c(NO2)最大 B.NH4Cl溶于水时放出热量 C.2NO2N2O4是放热反应 D.(2)中烧瓶内气体的压强比(1)大 【答案】C 【解析】烧瓶中气体颜色深浅与c(NO2)有关，由题图可知，(1)中烧瓶内c(NO2)最大，A错误；NH4Cl溶于水时，吸收热量，B错误；烧杯(1)的水中加入CaO，CaO与水反应生成Ca(OH)2并放出热量，(1)中温度高于(2)中温度，而温度升高，气体颜色加深，则反应2NO2N2O4是放热反应，C正确；(1)中温度高于(2)中温度，且温度升高时，平衡2NO2N2O4向逆反应方向移动，气体总物质的量增加，故(1)中烧瓶内气体的压强比(2)大，D错误。 【变式3-1】反应：A(g)＋3B(g) 2C(g)　ΔH＜0，达平衡后，将反应体系的温度降低，下列叙述正确的是(　　) A．正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡正向移动 B．正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡逆向移动 C．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡正向移动 D．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡逆向移动 【答案】C 【解析】降低温度，v正、v逆均减小，平衡向放热反应方向移动，即平衡正向移动。 【变式3-2】将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中，一定条件下，发生如下反应并达到平衡：X(g)＋3Y(g) 2Z(g)　ΔH<0。改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是(　　) 选项 改变的条件 新平衡与原平衡比较 A 升高温度 X的转化率变小 B 增大压强(压缩容积) X的浓度变小 C 充入一定量Y Y的转化率增大 D 使用适当催化剂 X的体积分数变小 【答案】A 【解析】升高温度，平衡向吸热的反应方向移动，即逆向移动，X的转化率变小，A项正确；增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，即正向移动，X的物质的量减小，但由于容器容积减小，各组分的浓度均比原平衡时的大，B项错误；增大一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，而其本身的转化率降低，C项错误；催化剂只能改变反应速率，不能影响平衡状态，故各物质的体积分数不变，D项错误。 【变式3-3】已知反应：2NO2(g) N2O4(g)，把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里，然后用弹簧夹夹住橡皮管，把烧瓶A放入热水里，把烧瓶B放入冰水里，如图所示。与常温时烧瓶内气体的颜色进行对比发现，A烧瓶内气体颜色变深，B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是(　　) A．上述过程中，A烧瓶内正、逆反应速率均增大 B．上述过程中，B烧瓶内c(NO2)减小，c(N2O4)增大 C．上述过程中，A、B烧瓶内气体密度均保持不变 D．反应2NO2(g) N2O4(g)的逆反应为放热反应 【答案】D 【解析】升高温度，正、逆反应速率都增大，A项正确；B烧瓶内气体颜色变浅，说明平衡向生成N2O4的方向移动，B烧瓶内c(NO2)减小，c(N2O4)增大，B项正确；容器的容积不变，混合气体的质量不变，A、B烧瓶内气体密度都不变，C项正确；放在热水中的A烧瓶内气体颜色变深，放在冰水中的B烧瓶内气体颜色变浅，说明升高温度平衡向生成NO2的方向移动，降低温度平衡向生成N2O4的方向移动，故反应2NO2(g) N2O4(g)的正反应为放热反应，D项错误。 题型04 化学平衡移动原理(勒夏特列原理) 1．化学平衡移动原理(又称勒夏特列原理) (1)定义 如果改变影响化学平衡的因素(如参加反应的化学物质的浓度、压强和温度)之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 (2)对平衡移动原理的理解 2．化学平衡移动原理在化工生产中的应用 (1)选择和优化反应条件； (2)改进工艺和装置等。 【典例4】下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　) ①工业合成氨反应条件选择高温 ②实验室可以用排饱和食盐水的方法收集氯气 ③使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率 ④硫酸工业中，增大O2的浓度有利于提高SO2的转化率 A.②③ B.②④ C.①③ D.①④ 【答案】C 【解析】①工业合成氨的反应为放热反应，升高温度，平衡左移，不利于氨气的生成，不能用勒夏特列原理解释；②氯气溶于水的反应是一个可逆反应：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，因为饱和食盐水中含有大量的氯离子，相当于在氯气溶于水的反应中增加了大量的生成物氯离子，平衡向逆反应方向移动，氯气溶解量减小，可以用勒夏特列原理解释；③催化剂不影响平衡移动，只能加快化学反应速率，所以不能用勒夏特列原理解释；④增大反应物O2的浓度，平衡向正反应方向移动，所以能增大SO2的转化率，可以用勒夏特列原理解释。综上所述，C项符合题意。 【变式4-1】下列事实,不能用勒夏特列原理解释的是(　　)。 A.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 B.合成NH3的反应,为提高NH3的产率,理论上应采取相对较低的温度 C.溴水中存在平衡:Br2+H2OHBr+HBrO,当加入AgNO3溶液后,溶液颜色变浅 D.为了加快合成NH3的反应速率,加入合适的催化剂 【答案】D 【解析】A项,正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动;B项,合成氨的反应是放热反应,理论上采取低温有利于反应向正反应方向进行,但需同时考虑温度对反应速率的影响;C项,加入AgNO3后,Ag+与Br-反应生成AgBr沉淀,降低了Br-的浓度,平衡向正反应方向移动,溶液颜色变浅,A、B、C三项均能用勒夏特列原理解释。D项,催化剂对平衡移动无影响,不能用勒夏特列原理解释。 【变式4-2】一定温度下，在密闭容器中发生反应：N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH>0，反应达到平衡时，下列说法不正确的是(　　) A．若缩小容器的体积，则容器中气体的颜色先变深后又变浅，且比原平衡颜色深 B．若压强不变，向容器中再加入一定量的N2O4，再次达到平衡时各种物质的百分含量不变 C．若体积不变，向容器中再加入一定量的N2O4，相对于原平衡，平衡向正反应方向移动，再次平衡时N2O4的转化率将升高 D．若体积不变，升高温度，再次平衡时体系颜色加深 【答案】C 【解析】缩小容器体积，NO2的浓度变大，颜色加深，平衡逆向移动使混合气体颜色又变浅，但依据“减弱不消除”可知，新平衡时NO2的浓度仍比原平衡大，即气体颜色比原平衡深；若压强不变，再充入N2O4气体容器体积变大，达到新平衡与原平衡等效，因此新平衡时各物质的百分含量不变；若体积不变，向容器中再加入一定量的N2O4，相对于原平衡，平衡向逆反应方向移动，再次平衡时N2O4的转化率将降低；若体积不变，升温，平衡正向移动，再次平衡时体系中NO2的浓度增大，气体颜色加深。 【变式4-3】在一定条件下xA＋yBzC达到平衡时： (1)若A、B、C都是气体，在减压后平衡正向移动，则x、y、z的关系是________。 (2)已知B、C是气体，现增加A的物质的量，平衡不移动，说明A是________________(填物质状态)。 (3)若容器容积不变，加入气体B，气体A的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)若容器容积不变，升高温度，A的百分含量减小，则正反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。升高温度再次达到平衡，B、C的浓度之比c(B)∶c(C)将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】(1)x＋y＜z　(2)固体或纯液体　(3)增大　(4)吸热　减小 【解析】(1)若A、B、C都是气体，减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，则x＋y＜z。(2)增大固体或纯液体的量，可逆反应的平衡不移动，B、C是气体，当其他条件不变，增加A的物质的量时，平衡不移动，则A是固体或纯液体。(3)若容器容积不变，加入气体B，气体A的转化率增大。(4)升温使平衡向吸热反应方向移动，升温后A的百分含量减小，则平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应；升温时，平衡正向移动，c(B)减小，c(C)增大，故c(B)∶c(C)减小。 题型05 解化学平衡移动类题的一般方法 化学平衡的实质是v正＝v逆≠0，因此只要外界条件改变导致v正≠v逆，化学平衡就会发生移动。因此判断化学平衡移动方向的一般方法是运用勒夏特列原理分析外界条件的改变对正反应速率和逆反应速率影响程度的相对大小，然后判断平衡是否发生移动及移动的方向。解题思路一般如下： 【典例5】下列有关化学平衡说法正确的是（ ） A. 恒温恒容下，已达平衡的反应2NO2⇌N2O4，当增大NO2的浓度，NO2的转化率增大 B. 恒温恒容下，在合成氨平衡体系中冲入He，压强增大，反应速率加快，平衡移动 C. 已达平衡的反应2NO2⇌N2O4，减小容器体积增大压强，平衡向正反应方向移动，气体颜色变浅 D. 已达平衡的反应C（s）＋H2O（g）⇌CO（g）＋H2（g），当增大反应物物质的量时，平衡一定向正反应方向移动 【答案】A 【解析】恒温恒容下当增大NO2的浓度时，体积不变的情况下，导致NO2的浓度增大，容器内的压强增大，使平衡向正向移动，所以转化率增大，A项正确；恒温恒容下，在合成氨平衡体系中冲入He，压强增大，但是反应物与生成物的浓度不变，平衡不移动，B项错误；增大压强，平衡向正反应方向移动，NO2的量减少，但是减小体积会使NO2浓度增大，整体来看增大的浓度比减少的要多，所以气体颜色变深，C项错误；当增加固体C的物质的量时，平衡不移动，D项错误。 【变式5-1】对处于平衡状态的反应2A(g)＋B(g)⇌2C(g)　ΔH＝－Q kJ/mol，下列叙述正确的是(　　) A．增大压强，v(正)增大，v(逆)减小 B．升高温度，v(正)减小，v(逆)增大 C．增大A浓度的瞬间，v(正)增大，v(逆)不变 D．增大A浓度的瞬间，v(正)增大，v(逆)减小 【答案】C 【解析】该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强，正、逆反应速率都增大，正反应速率增大的多，反应正向进行，选项A错误；该反应是放热反应，升高温度，正、逆反应速率都增大，逆反应速率增大的多，反应逆向进行，选项B错误；增大A浓度的瞬间，正反应速率增大，此时逆反应速率不变，随反应进行正反应速率减小，逆反应速率增大，最后达到平衡状态，正、逆反应速率相同，选项C正确，选项D错误。 【变式5-2】对可逆反应2A(s)＋3B(g) 2C(g)＋2D(g)　ΔH<0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是(　　) ①增加A的量，平衡向正反应方向移动 ②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v正减小 ③压强增大一倍，平衡不移动，v正、v逆不变 ④增大B的浓度，v正>v逆 ⑤加入催化剂，平衡向正反应方向移动 A．①② B．④ C．③ D．④⑤ 【答案】B 【解析】①A是固体，增加A的量对平衡无影响，错误；②升高温度，v正、v逆均应增大，但v逆增大的程度大，平衡向逆反应方向移动，错误；③压强增大，平衡逆向移动，但v正、v逆都增大，错误；④增大B的浓度，平衡向正反应方向移动，v正>v逆，正确；⑤加入催化剂，平衡不移动，错误。 【变式5-3】一定条件下，在一密闭容器中放入足量的含有杂质(不与CO反应)的Ni和一定量的CO，发生下列反应并达到化学平衡：Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。已知该反应在25 ℃、80 ℃时的平衡常数分别为5×104和2，下列说法正确的是 A．上述生成Ni(CO)4的反应为吸热反应 B．80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L-1，则此时v(正)＞v(逆) C．恒温恒压下，若向容器中再充入少量的Ar，上述平衡将正向移动 D．将粗Ni与CO密封在一玻璃管内，通过调节两端温度，可以提纯Ni 【答案】D 【解析】在其他条件不变时，升高温度，反应的化学平衡常数减小，说明升高温度，化学平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，A错误；80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L-1，Qc=＞2，大于80℃的化学平衡常数，所以反应逆向进行，v(逆)＞v(正)，B错误；恒温恒压下，若向容器中再充入少量的Ar，气体压强增大，为维持压强不变，则容器的容积就要扩大，相当于减小压强，最终导致上述平衡将逆向移动，C错误；反应在25℃、 80℃时的平衡常数分别为5×104和2，说明该反应的正反应是放热反应,所以可以通过调节两端温度，达到提纯Ni的目的，D正确。 题型06 利用“断点”突破化学反应速率图像 1.当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率－时间图像的曲线出现不连续的情况，根据出现“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。如图： t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。 2.常见含“断点”的速率变化图像分析 图像 t1 时刻 所改 变的 条件 温度 升高 降低 升高 降低 正反应为放热的反应 正反应为吸热的反应 压强 增大 减小 增大 减小 正反应为气体物 质的量增大的反应 正反应为气体物 质的量减小的反应 【典例6】对于反应：X(g)＋Y(g) 2Z(g)　ΔH＜0的反应，某一时刻改变外界条件，其速率随时间的变化图像如图所示。则下列说法符合该图像的是(　　) A.t1时刻，增大了X的浓度 B.t1时刻，升高了体系温度 C.t1时刻，降低了体系温度 D.t1时刻，使用了催化剂 【答案】D 【解析】使用催化剂能同等程度的加快化学反应速率，正、逆反应速率仍然相等，并不改变化学平衡状态，D项正确。 【变式6-1】在恒温恒容的条件下，2A(g)＋B(g)⇌2C(g)的反应速率随反应时间的变化示意图如下，下列叙述与示意图不相符的是(　　) A．反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等 B．平衡状态Ⅰ后，可能是增大A的浓度，平衡发生移动，达到平衡状态Ⅱ C．平衡状态Ⅰ后，可能是减小C的浓度，平衡发生移动，达到平衡状态Ⅱ D．B在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等 【答案】C 【解析】由题给图像可以看出，平衡状态Ⅰ改变的瞬间，逆反应速率未改变，正反应速率突然增大，可知改变条件为增大反应物的浓度，B项正确，C项不正确；由于平衡发生移动，可知两平衡状态时同一种反应物的浓度不相等，D项正确；反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，A项正确。 【变式6-2】在一密闭容器中发生反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＜0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。 回答下列问题： (1)处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。 A.t0～t1 B.t1～t2 C.t2～t3 D.t3～t4 E.t4～t5 F.t5～t6 (2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件________、________、________。 A.增大压强 B.减小压强 C.升高温度 D.降低温度 E.加催化剂 F.充入氮气 (3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是________。 A.t0～t1 B.t1～t2 C.t3～t4 D.t5～t6 【答案】(1)ACDF　(2)C　E　B　(3)A 【解析】(1)根据图示可知，t0～t1、t2～t3、t3～t4、t5～t6时间段中，v正、v逆相等，反应处于平衡状态。(2)t1时，v正、v逆同时增大，且v逆增大得更快，平衡向逆反应方向移动，所以t1时改变的条件是升温。t3时，v正、v逆同时增大且增大量相同，平衡不移动，所以t3时改变的条件是加催化剂。t4时，v正、v逆同时减小，但平衡向逆反应方向移动，所以t1时改变的条件是减小压强。(3)根据图示知，t1～t2、t4～t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH3的含量均比t0～t1时间段的低，所以t0～t1时间段内NH3的百分含量最高。 【变式6-3】某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＜0的正、逆反应速率的影响如图所示： （1）加催化剂对反应速率影响的图像是　　　　（填序号，下同），平衡　　　　移动。 （2）升高温度对反应速率影响的图像是　　　　，平衡向　　　　方向移动。 （3）增大反应容器体积对反应速率影响的图像是　　　　，平衡向　　　　方向移动。 （4）增大O2的浓度对反应速率影响的图像是　　　　，平衡向　　　　方向移动。 【答案】（1）C　不　（2）A　逆反应　（3）D　逆反应 （4）B　正反应 【解析】（1）加入催化剂，正、逆反应速率均增大，图像上应该出现“断点”，且应在原平衡的反应速率之上；催化剂使正、逆反应速率增大的倍数相同，则改变条件后的速率线应该平行于横坐标轴，图像为C。 （2）升高温度，正、逆反应速率均增大，图像上应该出现“断点”且应在原平衡的反应速率之上。因题给反应的正反应放热，升温平衡逆向移动，所以v正′＜v逆′，图像为A。 （3）增大反应容器体积即减小压强，正、逆反应速率均减小，图像上应该出现“断点”且应在原平衡的反应速率之下。因减小压强平衡逆向移动，所以v正′＜v逆′，图像为D。 （4）增大O2的浓度，正反应速率会“突然增大”，图像上出现“断点”且应在原平衡的反应速率之上，但逆反应速率应该在原来的基础上逐渐增大，图像为B。 题型07 单一变量的平衡图像 1.“转化率—时间”四种图像 以mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）　ΔH＝Q kJ·mol－1为例 p一定时，ΔH＜0 T一定时，m＋n＞p＋q T一定时，m＋n＜p＋q T一定时，m＋n＝p＋q 2.解答单一变量类图像题应遵循的原则和方法 “先拐先平，数值大”原则 分析反应由开始（起始物质相同时）至达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。 ①若为温度变化引起，温度较高时，反应达到平衡所需时间短。如甲图500 ℃时先达平衡。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达到平衡所需时间短。如乙、丙、丁图1.01×107 Pa时先达到平衡 掌握图像中反应规律的判断方法 ①图甲中，升高温度，A的转化率降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。 ②图乙中，增大压强，A的转化率升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积减小的反应。 ③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应 【典例7】已知可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 025 kJ/mol，若反应物的起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是(　　) 【答案】C 【解析】因为正反应为放热反应，升高温度，反应速率加快，达到平衡所用时间减少，但是平衡向逆反应方向移动，NO的含量减少，A项正确、C项错误；增大压强，反应速率加快，达到平衡所用时间减少，正反应为气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，NO的含量减少，B项正确；催化剂对平衡没有影响，只是加快反应速率，缩短达到平衡所用的时间，D项正确。 【变式7-1】汽车尾气净化的主要原理为2NO（g）＋2CO（g）2CO2（g）＋N2（g）　ΔH。在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图所示。下列说法中正确的是（　　） A.T1＞T2，ΔH＞0 B.高温有利于该反应自发进行 C.固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率，增大CO转化率 D.其他条件保持不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，该反应平衡常数K减小 【答案】D 【解析】温度高，反应速率快，先达到平衡，故T1＞T2，温度升高，CO2的浓度减小，平衡逆向移动，说明ΔH＜0，A错误；该反应ΔH＜0，ΔS＜0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，且ΔG＜0时，反应可以自发进行，故该反应低温时可以自发进行，B错误；催化剂不能使平衡发生移动，不能改变转化率，C错误；升高温度，活化分子增多，正、逆反应速率都增大，该反应ΔH＜0，故升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，D正确。 【变式7-2】已知某可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间t时，温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数φ(B)的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是(　　) A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应 B．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸热反应 C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应 D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应 【答案】D 【解析】由“先拐先平数值大”原则，对比①②可知T1＞T2，对比②③可知p2＞p1；对比①②，温度由T2升高到T1，φ(B)减小，说明升温平衡向正反应方向移动，所以正向为吸热反应；对比②③，由p1加压到p2，φ(B)增大，说明加压平衡向逆反应方向移动，所以逆向为缩体反应，即m＋n＜p。 【变式7-3】对于可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＜0。下列研究目的和图示相符的是(　　) A B C D 研究 目的 温度(T)对反应的影响(T2＞T1) 压强(p)对平衡常数的影响 温度(T)对反应的影响 压强(p)对反应的影响(p2＞p1) 图示 【答案】C 【解析】温度越高反应速率越快，则温度T2对应曲线斜率大，A错误；平衡常数只受温度的影响，所以压强增大时，平衡常数不变，B错误；在建立平衡的过程中，反应要正向进行，氮气体积分数变小，当达到平衡后，升高温度，由于该反应为放热反应，平衡逆向移动，氮气体积分数变大，C正确；由于该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，氨气的体积分数变大，即压强越大，氨气的体积分数越大，且首先达到平衡状态，D错误。 题型08 多种变量的平衡图像 1.“转化率—温度—压强”四种图像 以mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）　ΔH＝Q kJ·mol－1为例 m＋n＞p＋q，ΔH＞0 m＋n＜p＋q，ΔH＜0 m＋n＞p＋q，ΔH＜0 m＋n＜p＋q，ΔH＞0 2.解答多种变量类图像题应运用“定一议二”原则 通过分析相同温度下不同压强时 用反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定化学方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如图甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，A的转化率增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，图丙中任取横坐标一点作横坐标的垂直线，也能得出相同结论 通过分析相同压强下不同温度时 用反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如图丙中任取一条压强曲线研究，温度升高，A的转化率减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，图乙中任取横坐标一点作横坐标的垂直线，也能得出相同结论 【典例8】合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是（　　） A.提高分离技术 B.研制耐高压的合成塔 C.研制低温催化剂 D.探索不用N2和H2合成氨的新途径 【答案】C 【解析】由题图可知，NH3的体积分数随着温度的升高而显著下降，故要提高NH3的体积分数，必须降低温度，但目前所用催化剂铁触媒的活性最高时的温度为500 ℃，故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。 【变式8-1】科学家正在研究利用催化技术将尾气中的和转变为和，其反应为，的平衡转化率随温度、压强变化的示意图如图所示，下列说法正确的是 A．X、Y分别代表压强和温度 B． C．平衡常数： D．适当地降低温度，的平衡转化率增大 【答案】D 【解析】为气体物质的量减小的放热反应，升高温度，平衡逆向移动，的平衡转化率减小，则X表示温度，Y为压强，A错误；相同温度下，增大压强，平衡正向移动，的平衡转化率增大，则Y2＞Y1，B错误；升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，，温度不变，平衡常数不变，平衡常数：，C错误；为气体物质的量减小的放热反应，降低温度，平衡正向移动，的平衡转化率增大，D正确。 【变式8-2】反应mA(s)＋nB(g) eC(g)＋fD(g)，反应过程中，当其他条件不变时，C的百分含量(C%)与温度(T)和压强(p)的关系如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．达到平衡后，加入催化剂，C%增大 B．化学方程式中n＜e＋f C．达到平衡后，若升温，平衡向左移动 D．达到平衡后，增加A的量有利于平衡向右移动 【答案】C 【解析】加入催化剂，正反应速率和逆反应速率同等程度地增大，平衡没有移动，所以C的百分含量没有改变，A项错误；从图像上可以看出，温度一定时，C的百分含量随压强的增大而增大，即增大压强平衡向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，正反应方向气体体积减小，即n＞e＋f，B项错误；由图像可知，当压强一定时，温度升高(200 ℃→300 ℃→400 ℃)，生成物C的百分含量减小，平衡向逆反应方向(即向左)移动，C项正确；A是固体，固体浓度视为常数，增加A的量平衡不发生移动，D项错误。 【变式8-3】在密闭容器中，对于可逆反应M(？)＋3N(？) 2Q(g)，平衡时Q的体积分数与温度和压强的关系如下图所示，下列判断正确的是(　　) A.M和N不可能都为气体 B.N一定为气体 C.若反应的ΔH>0，则T1<T2 D.其他条件不变时，压强增大，混合气体的平均相对分子质量减小 【答案】B 【解析】保持温度不变，增大压强，Q的体积分数增大，说明平衡正向移动，正反应为气体体积缩小的反应，则N一定为气体，M可能为气体也可能不是气体，A项错误，B项正确；若反应的ΔH>0，保持压强不变，从T1变到T2，Q的体积分数减小，说明平衡逆向移动，即向放热反应方向移动，所以改变的条件是降低温度，即T1>T2，C项错误；由上述分析可知N一定为气体，M可能为气体也可能不是气体；若M是气体，平衡正向移动时，混合气体的总质量不变，气体的总物质的量减小，根据M＝m/n可知，混合气体的平均相对分子质量增大；若M为非气体，平衡正向移动时，混合气体的总质量增大，总物质的量减小，混合气体的平均相对分子质量增大，D项错误。 题型09 多重反应体系中的图像 1. 竞争反应体系中，不同温度、不同催化剂发生的主要反应不同，即温度、催化剂对反应选择性有影响。 2. 分析图像，判断反应是否已经达到平衡，是速率问题还是平衡问题，影响的因素有哪些，多个因素是协同的还是以某个因素为主，若改变出现相反的结论，要结合问题中的图像(或结论)抓住矛盾的主要方面解题。 3.多重平衡及选择性 在多重平衡中，几个可逆反应是相互影响的。 (1)如果主反应的生成物又与主反应的某一反应物发生另一个可逆反应，那么该反应物的平衡转化率就会增大。 (2)在一定温度下，特定的混合体系，多重平衡选择性为定值。因为平衡常数不变，催化剂的选用与品种无关。催化剂不能提高某一物质的平衡转化率。 (3)如果在同一条件下，两个物质同时可以发生几个可逆反应，那么催化剂的选用就可以使主反应的选择性提高 ，提高主要产物的产率。 4.常见图像 （1）催化剂的活性是否受温度的影响 如以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率关系如图所示。则根据两条曲线可以判断涉及影响反应速率的两个因素：催化剂和温度。250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低。 （2）考虑副反应的干扰或影响 如磷石膏是湿法生产磷酸排出的工业废渣，主要成分是CaSO4·2H2O。用不同的还原剂可以将CaSO4还原，所得SO2可用于工业生产硫酸。以C作还原剂，向密闭容器中加入相同质量的几组不同值（C与CaSO4的物质的量之比）的混合物在1 100 ℃加热，结果如图所示。当值为0.5时，反应产物为CaO、SO2、CO2；当值大于0.7时，反应所得气体中SO2的体积分数不升反降，其可能原因是当值大于0.7时，原料中的还原剂C的含量增加，则高温下过量的C与CO2发生反应CO2＋C2CO，从而使得气体总体积增大（或部分转化为其他含S物质）。 【典例9】CO2⁃H2催化重整可获得CH3OH。其主要反应为 反应 Ⅰ ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.0 kJ·mol-1 反应 Ⅱ ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1 若仅考虑上述反应，在5.0 MPa、n始(CO2)∶n始(H2)=1∶3时，原料按一定流速通过反应器，CO2的平衡转化率和CH3OH的选择性随温度变化如图所示。CH3OH的选择性=×100%。 下列说法正确的是(　　) A.其他条件不变，升高温度，CO2的平衡转化率增大 B.其他条件不变，T>236 ℃时，曲线下降的可能原因是反应 Ⅰ 正反应程度减弱 C.一定温度下，增大n始(CO2)∶n始(H2)可提高CO2平衡转化率 D.研发高温高效催化剂可提高CH3OH的选择性 【答案】B 【解析】从图中可知，升高温度，CO2的平衡转化率下降，A错误；温度升高，反应 Ⅰ 平衡逆向移动，反应 Ⅱ平衡正向移动，反应 Ⅰ 使CO2的转化率减小的程度大于反应 Ⅱ 增大的程度，导致CO2的转化率有所下降，B正确；增大n始(CO2)∶n始(H2)，CO2物质的量增大，平衡转化率减小，C错误；温度越高甲醇的选择性越低，应研发低温催化剂，D错误。 【变式9-1】（24-25高二下·湖南张家界·期末）水煤气是的主要来源，研究对体系制的影响，涉及主要反应如下： (Ⅰ)   (Ⅱ)   (III)   压力下，体系达平衡后，图示温度范围内已完全反应，在温度下完全分解。气相中，和摩尔分数随温度的变化关系如图所示，下列说法正确的是 A．反应Ⅰ在低温下能自发进行 B．曲线代表摩尔分数随温度的变化关系 C．时通入少量，重新达平衡后将不变 D．温度高于时，反应Ⅱ、反应Ⅲ均逆向移动 【答案】C 【解析】A．，则反应能自发进行，已知反应的，，故在高温下该反应能自发进行，A错误； B．体系中含量最多的是，后体系只考虑反应的影响，升高温度，平衡逆向移动，则曲线、、分别代表、、摩尔分数随温度的变化关系，B错误； C．的，温度不变，不变，不变，C正确； D．温度高于时，反应Ⅱ逆向移动，在温度已完全分解，反应III无法逆向移动，D错误； 故选C。 【变式9-2】（24-25高二下·江苏镇江·期末）二氧化碳催化加氢制甲醇过程中的主要反应如下： 反应I：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)　ΔH2 在密闭容器中，1.01×105Pa、n始(CO2)：n始(H2)=1：3时，CO2平衡转化率、CH3OH平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率、CH3OH实际转化率随温度变化如图所示。CH3OH的产率可表示为×100%。下列说法正确的是 A．ΔH1<0，ΔH2<0 B．一定温度时，当密闭容器体积不变时，可说明反应Ⅱ达到化学平衡状态 C．从480～540K，CO的实际产率先降后升 D．500K时CO的实际产率小于平衡时的产率 【答案】B 【解析】A．520℃以前，温度低，反应未达平衡状态，520℃之后，温度升高，CH3OH的产率下降，反应I平衡逆向移动，ΔH1<0，温度升高，CH3OH的产率和CO2实际转化率差距越大，说明更多的CO2转化为CO，反应Ⅱ正向移动，，A错误； B．反应Ⅰ是气体体积前后改变的反应，一定温度时，当密闭容器体积不变时，体系各组分物质的量不变，可说明反应Ⅱ和反应I达到化学平衡状态，B正确； C．480～540K，CH3OH的产率和CO2实际转化率差距越大，说明更多的CO2转化为CO ，CO的实际产率在上升，C错误； D．如图所示，500K时，平衡时，CO2转化率为0.31，CH3OH的产率为0.26，实际上，CO2转化率为0.22，CH3OH的产率为0.16，设起始时，CO2为1mol，平衡时CO为：，实际产率为：，D错误； 故选B。 【变式9-3】（24-25高二下·江苏徐州·期末）逆水煤气变换体系中存在以下两个反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 在恒容条件下，按投料比进行反应，平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是 A．M点反应I的平衡常数 B．N点的物质的量是的3倍 C． D．若按投料，则曲线上交点M应向a点方向移动 【答案】D 【解析】A．M点：CH4的体积分数为0， CO2和CO的体积分数均为50%，说明此时只发生反应I，因起始投料比，故M点n(CO2)=n(CO)= n(H2)=n(H2O)，K=1，A正确； B．N点CO与CH4体积分数相同，结合反应方程式的系数可知，生成水的总的物质的量为甲烷的3倍，B正确； C．根据盖斯定律，反应II-反应I可得，C正确； D．n(CO2):n(H2)=1:2投料，反应Ⅰ、Ⅱ平衡正向移动， CO2的转化率增大，平衡时CO2的体积分数减小，则曲线交点位置向b点方向移动，D错误 故选D。 题型10 等效平衡 1．用“化归思想”理解不同条件下等效平衡原理 (1)恒温恒容条件 ①恒温恒容时，对于反应前后气体分子数不等的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中化学计量数之比完全换算到同一边时，反应物(或生成物)中各组分的物质的量完全相同，即互为等效平衡。 ②恒温恒容时，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中化学计量数的比例完全换算到同一边时，只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。 (2)恒温恒压条件 在恒温恒压时，可逆反应以不同的投料方式进行反应，如果根据化学方程式中化学计量数之比完全换算到同一边时，只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。此时计算的关键是换算到一边后只需比例相同即可。 条件 等效条件 结果 恒温恒容：反应前后气体分子数不等的可逆反应 投料换算成相同物质表示的物质的量相同 两次平衡时各组分百分含量、n、c均相同 恒温恒容：反应前后气体分子数相等的可逆反应 投料换算成相同物质表示的物质的量等比例 两次平衡时各组分百分含量相同，n、c同比例变化 恒温恒压：所有可逆反应 投料换算成相同物质表示的物质的量等比例 两次平衡时各组分百分含量相同，n同比例变化，c相同 2．利用“一边倒法”判断等效平衡 判断等效平衡四步曲：第一步，看：观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应前后气体分子数相等的可逆反应和反应前后气体分子数不等的可逆反应。第二步，挖：挖掘题目条件，区分恒温恒容和恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器。第三步，倒：采用一边倒法，将起始物质完全转化成一边的物质。第四步，联：联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。 3．思维模型分析 （1）构建恒温恒容平衡思维模型 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型(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。 【典例10】（23-24高三上·福建南平·阶段练习）一定温度下，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应：2SO2(g) + O2(g)2SO3(g)  ΔH<0，测得反应的相关数据如下： 容器1 容器2 容器3 反应温度T/K T1 T1 T2(T2>T1) 反应物投入量 2 mol SO2、1 mol O2 4 mol SO3 2 mol SO2、1 mol O2 平衡c(SO3)/mol·L-1 1 mol·L-1 c2 c3 物质的平衡转化率α α1(SO2) α2(SO3) α3(SO2) 下列说法错误的是 A．c2 > 2 mol·L-1 B．α2(SO3) + α3(SO2) =1 C．T1时，若SO2、O2、SO3的浓度分别为1.2 mol·L-1、0.6 mol·L-1、1.2 mol·L-1，则此时(正)>(逆) D．若在恒压条件下，c2 = 1 mol·L-1 【答案】B 【解析】A．由题干表格信息可知，容器2中所加物质相当于4mol SO2、2mol O2，若容器2的体积变为2L，则两容器达到等效平衡，然后再压缩到1L，在此过程中平衡正向移动，故c2 > 2 mol·L-1，A正确； B．若容器2的体积变为2L、容器3的温度为T1，则两容器达到等效平衡，此时α2(SO3) + α3(SO2) =1，但容器2的体积为1L，压缩此容器平衡正向移动，SO3的转化率减小，容器3温度为T2＞T1，上述平衡逆向移动，则SO2的转化率减小，故α2(SO3) + α3(SO2)＜1，B错误； C．由容器1可得，由三段式，该温度下K===2，T1时，若SO2、O2、SO3的浓度分别为1.2 mol·L-1、0.6 mol·L-1、1.2 mol·L-1，则此时Qc===＜2=K，则反应向正向进行，即(正)>(逆)，C正确； D．若在恒压条件下，容器1和容器2为等效平衡，故c2 = 1 mol·L-1，D正确； 故答案为：B。 【变式10-1】温度为时，向恒容密闭容器中充入和，发生反应：，反应过程中的物质的量与部分时间的关系如下图所示。下列说法正确的是 A．0~50s时，的平均速率 B．时，容器中的物质的量可能为 C．时，起始向容器中充入和，达平衡时，的物质的量大于 D．时，起始向容器中充入、和，反应向正方向进行 【答案】C 【分析】温度为时，向恒容密闭容器中充入和，发生反应，由图知，存在三段式：，该温度下平衡常数K=。 【解析】A． 0~50s时，的平均速率，A错误； B． 50s时反应容器中的物质的量为0.16mol，0~50s反应过程中，三氯化磷和氯气的浓度不断降低、反应速率变慢，则前25S生成的较多、后25S生成的较少，故时容器中的物质的量大于，B错误； C． 时，起始向容器中充入和，投料为原来的2倍，达到的平衡等效于原平衡增压时向右移动所致，则的物质的量大于2×0.2mol=，C正确； D． 时，起始向容器中充入、和，浓度商Qc= =K，则反应向逆反应方向进行， D错误； 答案选C。 【变式10-2】某温度时，  。该温度下，在甲、乙、丙、丁四个恒容密闭容器中，投入和，起始浓度如下： 起始浓度 甲 乙 丙 丁 0.10 0.10 0.20 0.20 0.10 0.20 0.10 0.20 平衡时，下列推断不正确的是 A．甲中的转化率为50% B．乙中的转化率等于丙中的转化率 C．丁中各物质的物质的量相等 D．甲、乙、丁中关系为甲<乙<丁 【答案】D 【解析】A．设甲容器中平衡时反应掉的二氧化碳的浓度为xmol/L，根据K= =1，得x=0.05，所以CO 2的转化率为50%，H2的转化率也是50%，故A正确； B．设乙容器中平衡时反应掉的二氧化碳的浓度为xmol/L，则K= =1；设丙容器中平衡时反应掉的氢气的浓度为ymol/L，则K= =1，所以x=y，乙中的转化率等于丙中的转化率，故B正确； C．该反应是气体体积前后不变的反应，压强对平衡没有影响，丙的起始浓度为甲的2倍，成比例，所以甲和丙为等效平衡，由A的分析可知，平衡时甲容器中c(CO2 )是0.05mol/L，而甲和丙为等效平衡，但丙的起始浓度为甲的两倍，所以平衡时，丙中c(CO2)是0.1mol/L，则丁中各物质的物质的量均为0.1mol/L，故C正确； D．由C可知，甲中c(H2)=0.05mol/L，丁中c(H2)=0.1mol/L，乙容器相当于在甲的基础上再充入CO2，平衡正向移动，c(H2)减小，甲、乙、丁中关系为乙<甲<丁，故D错误； 故选D。 【变式10-3】一定条件下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应：2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下： 容器1 容器2 容器3 反应温度T/K 700 700 800 反应物投入量 2molSO2、1molO2 4molSO3 2molSO2、1molO2 平衡v正(SO2)/mol·L-1·s-1 v1 v2 v3 平衡c(SO3)/mol·L-1 c1 c2 c3 平衡体系总压强p/Pa p1 p2 p3 物质的平衡转化率α α1(SO2) α2(SO3) α3(SO2) 平衡常数K K1 K2 K3 下列说法正确的是 A．v1＜v3，α1(SO2)>α3(SO2) B．K1>K3，p2>2p3 C．c2>2c3，α2(SO3)+α3(SO2)>1 D．v1＜v2，c2＜2c1 【答案】A 【分析】由题中表格信息可知，容器2建立的平衡相当于容器1建立平衡后再将容器的容积缩小为原来的(相当于压强增大为原来的2倍)后平衡移动的结果；由于加压，化学反应速率加快，则v1＜v2；题给平衡右移，则α1(SO2)＜α2(SO2)，根据勒夏特列原理可得c2＞2c1，p1＜p2＜2p1；容器3中建立的平衡相当于容器1建立的平衡升温后平衡移动的结果，升高温度，化学反应速率加快，则v1＜v3；题给平衡左移，则α1(SO2)＞α3(SO2)，c1＞c3；由于温度升高，气体物质的量增加，故p3＞p1；对于特定反应，平衡常数仅与温度有关，温度升高，题给平衡左移，平衡常数减小，则K1=K2＞K3。 【解析】A．由以上分析可得结论v1＜v3，α1(SO2)＞α3(SO2)，A正确； B．由以上分析可知p1＜p2＜2p1，p1＜p3，则p2＜2p3，B错误； C．因为c2＞2c1，c1＞c3，则c2＞2c3，若容器2的容积是容器1的2倍，则两者建立的平衡完全相同，根据平衡特点，此时应存在α1(SO2)＋α2(SO3)=1，由于容器2的平衡相当于容器1的平衡加压，故α2(SO3)将减小，则α1(SO2)＋α2(SO3)＜1，结合α1(SO2)＞α3(SO2)，则α2(SO3)＋α3(SO2)＜1，C错误； D．由以上分析可知c2＞2c1，D错误； 答案选A。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$