专题02 化学反应的限度（期中复习讲义）高二化学上学期沪科版

专题02 化学反应的限度 考查重点 命题角度 化学平衡的判定 化学平衡判定的几个角度：速率标志；物质的量标志；压强标志；颜色标志；相对分子质量标志等。 化学平衡常数及其计算 根据数据直接计算平衡常数；根据图像计算平衡常数；结合速率方程计算平衡常数；化学平衡常数的应用。 影响化学平衡移动的因素 化学平衡移动影响因素的判断与分析；化学平衡移动原理的应用；化学平衡移动原理的图像分析。 勒夏特列原理及其应用 化学平衡移动方向的判定；勒夏特列原理在实际工业生产中的应用；对图像的分析和数据的处理问题。 化学平衡移动及其图像 投料比的影响；转化率与温度、压强的关系；平衡常数与温度的关系；物质选择性的问题。 一、化学平衡状态的判定 1、判断化学平衡状态的两种方法 （1）动态标志：v正＝v逆≠0 ①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。 ②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡。 （2）静态标志：各种“量”不变 ①各物质的质量、物质的量或浓度不变。 ②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。 ③温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。 总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。 2、常见类型 化学反应模型 mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g) 正、逆反应 速率的关系 在单位时间内消耗了m mol A的同时也生成了m mol A 在单位时间内消耗了n mol B的同时也消耗了p mol C v（A）：v（B）：v（C）：v（D）= m ：n ：p ：q 在单位时间内生成了n mol B的同时也消耗了q mol D，均指(逆) 压强 m+n≠p+q，总压强一定(其他条件一定) m+n=p+q，总压强一定(其他条件一定) 混合物体系中各成分的含量 各物质的物质的量或物质的量分数一定 各物质的质量或质量分数一定 各气体的体积或体积分数一定 总体积、总压强、总物质的量一定 混合气体的平均相对分子质量() 一定，当m+n≠p+q时 一定，当m+n=p+q时 温度 当体系温度一定时(其他条件 不变) 密度 密度一定 颜色 反应体系内有色物质的颜色稳定不变 二、化学平衡常数 1、定义 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示。 2、表达式 对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)， 则 3、注意事项 （1）表达式的浓度必须是平衡时的浓度，系数决定幂次 （2）有固体或纯液体（H2O）参与的反应，其浓度视为“常数”不计入表达式中 （3）在非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则水底额浓度应出现在平衡常数表达式中 （4）K有单位，但一般不写 （5）K表示某一具体反应的平衡常数，当反应方向改变或系数改变时，K也相应发生改变 （6）对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即 （7）方程式扩大一定的倍数，K就扩大相应的幂次；方程式缩小一定的倍数，K就相应的开几次幂；方程式做加法，K相应的做乘法；方程式做减法，K相应的做除法。 4、影响因素 K只与 有关，与反应物或生成物的浓度、压强、催化剂无关 5、应用 （1）判断反应进行的程度 K增大→产物所占的比例增大→正反应进行程度增大→反应进行越完全→反应物转化率增大 一般来说，当K>105时，反应基本完全（不可逆反应）；当K<10-5时，反应很难进行 （2）判断反应的热效应 当温度升高→K增大→正反应为吸热反应；当温度升高→K减小→正反应为放热反应 （3）判断反应进行的方向 ：浓度商，其中的浓度是任意时刻的浓度值 当 时，反应达平衡，正反应速率=逆反应速率，不移动 当 时，反应要达平衡→生成物的浓度增大，反应物的浓度降低→正反应速率>逆反应速率，正向移动 当 时，反应要达平衡→生成物的浓度减小，反应物的浓度升高→正反应速率<逆反应速率，逆向移动 6、压强平衡常数 表达方式：对于有气体参与的反应，用气体的平衡压强代替物质的量浓度来表示压强平衡常数。例如： 对于反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，则 计算方法： 应用“三段式”法计算出化学平衡体系中各反应物或生成物的物质的量。 计算各气体的物质的量分数或体积分数，从而确定各气体反应物或生成物的分压。 某气体的分压=平衡时所有气体的总压强×该气体的物质的量分数或体积分数 应用压强平衡常数计算公式进行计算。 例如：N2+3H22NH3的压强平衡常数的表达式为： 三、影响化学平衡移动的因素 改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 减小反应物浓度或增大生成物浓度 压强(对有气体参加的反应) 反应前后气体体积改变 增大压强 减小压强 反应前后气体体积不变 改变压强 温度 升高温度 降低温度 催化剂 同等程度改变v正、v逆，平衡 化学平衡移动的判断方法 1、根据勒夏特列原理判断 如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 2、根据v正、v逆的相对大小判断 ①若v正 v逆，平衡向正反应方向移动(注意v正增大，平衡不一定向正反应方向移动)； ②若v正 v逆，则平衡向逆反应方向移动； ③若v正 v逆，则平衡不移动。 3、根据平衡常数与浓度商的相对大小判断 ①若K Q，则平衡向正反应方向移动； ②若K Q，则平衡向逆反应方向移动； ③若K Q，则平衡不移动。 四、勒夏特列原理 勒夏特列原理是对条件影响化学平衡的一个总述，特别要注意对“减弱这种改变”的正确理解，其中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，具体可理解如下。 ①若将体系温度从50℃升高到80℃，则化学平衡向吸热反应方向移动，则体系的温度降低，达到新的平衡状态时50℃<t<80℃。 ②若对体系N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)加压，如从30 MPa加压到60 MPa，化学平衡向气体体积减小的方向移动，移动的结果使体系的压强减小，达到新的平衡时30 MPa<p<60 MPa。高温、高压 催化剂 ③若增大平衡体系Fe3＋＋3SCNFe(SCN)3中Fe3＋的浓度，如由0.01 mol/L增至0.02 mol/L，则在新平衡状态下，0.01 mol/L<c(Fe3＋)<0.02 mol/L。 注意：①勒夏特列原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，不能简单地根据平衡移动原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据平衡移动原理进行判断。例如，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，同时加压、升温，平衡移动的方向无法确定。若加压同时又降温，则平衡向正反应方向移动。高温、高压 催化剂 ②勒夏特列原理不仅适用于化学平衡，也适用于其他平衡体系，如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。 五、化学平衡移动图像 1、解题方法： 步骤：（1）看图像： 一看面：即横纵坐标的意义 二看线：即线的走向和变化趋势 三看点：即起点、终点、折点、交点 四看辅助线：如等温线、等压线、平衡线等 五看量变：如浓度变化、温度变化等 （2）想规律：联想外界因素对速率和平衡的影响规律 （3）做判断：根据图像中表现的关系与所学规律相对比，做出符合题目要求的判断 原则： （1）定一议二：当有三个物理量出现时，确定一个物理量，讨论其他两个物理量的关系 （2）先拐先平，数值大：先出现拐点代表：①先达平衡 ②温度高 ③压强大 ④加入催化剂 （3）斜率原则：斜率越大，则①速率越快，达平衡时间越短； ②温度越高 ；③压强越大 2、常见的化学反应图像 （1）速率时间（v-t）图像：表示正逆反应速率的变化及平衡移动 ①浓度的速率时间（v-t）图像 化学平衡 aA+bBcC+dD（A、B、C、D均不是固体和纯液体） 浓度的变化 增大反应物浓度 减小反应物浓度 增大生成物浓度 减小生成物浓度 反应速率变化 v正先增大，v逆后增大 v正先减小，v逆后减小 v逆先增大，v正后增大 v逆先减小，v正后减小 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 v-t图像 ②压强的速率时间（v-t）图像 化学平衡 aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) a+b>c+d aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) a+b<c+d aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) 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 ③温度的速率时间（v-t）图像 化学平衡 aA+bBcC+dD ΔH>0 aA+bBcC+dD 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 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 正反应方向 逆反应方向 v-t图像 ④催化剂的速率时间（v-t）图像 （2）全程速率时间（v-t）图：表示某个反应全程的速率随时间的变化（例如锌与硫酸的反应） OC段：反应放热，使温度升高，速率加快 C以后：反应物浓度降低，速率减慢 （3）速率温度（压强）图：表示正逆反应速率在温度或压强影响下的变化情况。交点为平衡状态，交点左侧为达平衡过程，右侧为平衡移动过程。 （4）浓度时间（c-t）图像：表示平衡体系各组分在反应过程中的变化情况。 （5）含量（转化率）-时间-温度（压强）图：表示含量或转化率受到不同温度、压强或催化剂影响所变化的规律。 常用“先拐先平，数值大”的方法解决此类题型 （6）恒压（温）曲线图：表示纵坐标的物理量受温度、压强影响发生的变化。采用“定一议二”的方法解决此类题 （7）其他： ① 图中：a点表示正反应速率>逆反应速率； c点表示正反应速率<逆反应速率; b、d两点表示正反应速率=逆反应速率 ② 题型一 判断反应是否达到平衡 【典例1】一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行反应，当下列物理量不发生变化时，能说明该反应已达到平衡状态的是 ①混合气体的平均摩尔质量；②容器内气体的压强；③混合气体总物质的量；④B物质的量浓度 A．①④ B．只有②③ C．②③④ D．只有④ 【变式1-1】可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是(　　) A．3v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3) C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2) 【变式1-2】将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是(　　) A．2v(NH3)＝v(CO2) B．密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)＝2∶1 C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闭容器中氨气的体积分数不变 【变式1-3】在恒温，体积为2L的密闭容器中加入1molCO2和3molH2，发生如下的反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)  △H<0.能判断反应已经达到平衡状态的是 A．容器中CO、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1：3：1：1 B．容器内混合气体密度保持不变 C．v正(H2)=3v逆(H2O) D．CH3OH(g)和H2O(g)体积分数之比保持不变 题型二 化学平衡常数的定义及计算 【典例2】下列关于化学平衡常数的叙述正确的是(　　) A．化学平衡常数表示反应进行的程度，与温度无关 B．两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数均不变 C．化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值 D．温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数 【变式2-1】在一定温度下的密闭容器中，加入1 mol CO和1 mol H2O发生反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，达到平衡时测得n(H2)＝0.5 mol，下列说法不正确的是(　　) A．在该温度下，反应的平衡常数K＝1 B．平衡常数与反应温度无关 C．CO的平衡转化率为50% D．平衡时n(H2O)＝0.5 mol 【变式2-2】将4 mol SO2与2 mol O2放入4 L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2＋O22SO3，测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol·L－1。则此条件下的平衡常数K为(　　) A．4 B．0.25 C．0.4 D．0.2 【变式2-3】某可逆反应aA＋bBcC在某温度下的平衡常数为K(K≠1)，反应热为ΔH。保持温度不变，将方程式的书写做如下改变，则ΔH和K数值的相应变化为(　　) A．写成2aA＋2bB2cC，ΔH值、K值均扩大了1倍 B．写成2aA＋2bB2cC，ΔH值扩大了1倍，K值保持不变 C．写成cCaA＋bB，ΔH值、K值变为原来的相反数 D．写成cCaA＋bB，ΔH值变为原来的相反数，K值变为原来的倒数 题型三 影响化学平衡移动的因素 【典例3】反应：A(g)＋3B(g)2C(g)　ΔH＜0，达平衡后，将反应体系的温度降低，下列叙述中正确的是(　　) A．正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向右移动 B．正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向左移动 C．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向右移动 D．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向左移动 【变式3-1】COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)　ΔH>0。当反应达到平衡时，下列能提高COCl2转化率的措施是(　　) ①升温　②恒容通入惰性气体　③增加CO的浓度　④减压　⑤加催化剂　⑥恒压通入惰性气体 A．①②④ B．①④⑥ C．②③⑤ D．③⑤⑥ 【变式3-2】在一定条件下，反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到了平衡，改变某一条件，发生下述变化，其中可确定该平衡一定发生移动的是(　　) A．v(SO2)增大 B．v(SO3)减小 C．O2的百分含量发生变化 D．SO3的质量不变 【变式3-3】对于已建立化学平衡的可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动，下列有关叙述正确的是 ①生成物的质量分数一定增加；②生成物的产量一定增加；③反应物的转化率一定增大；④反应物浓度一定降低；⑤正反应速率一定大于逆反应速率；⑥使用了合适的催化剂； A．①② B．②⑤ C．③④ D．④⑥ 题型四 勒夏特列原理 【典例5】下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　) A．光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小 B．加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3 C．可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制氨 D．增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO3 【变式4-1】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4-2】下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是(　　) A．夏天，打开啤酒瓶时会从瓶口逸出气体 B．浓氨水中加入氢氧化钠固体时产生较多的刺激性气味的气体 C．压缩氢气与碘蒸气反应的平衡混合气体，颜色变深 D．将盛有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的密闭容器置于冷水中，混合气体的颜色变浅 【变式4-3】化学与生产、生活密切相关。下列事实不能用平衡移动原理解释的是 A．开启碳酸饮料瓶后，瓶内立即泛起大量泡沫 B．由、、组成的平衡体系通过缩小体积加压后颜色变深 C．实验室制取乙酸乙酯时，将乙酸乙酯不断蒸出 D．合成氨过程中使用过量的氮气以提高氢气的转化率 题型五 化学平衡移动图像 【典例5】对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0已达平衡，在其他条件不变的情况下，如果分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生的影响与图像不相符的是(　　) 【变式5-1】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 【变式5-2】下列三个反应均用：表示，条件改变时变化如图所示(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率)，据此分析下列说法确的是 A．反应Ⅰ中，达平衡后升高温度，K值增大 B．反应Ⅰ中，若，则有a+1＞c C．反应Ⅱ中，达平衡后降低温度，C的体积分数减小 D．反应Ⅲ中，若， 【变式5-3】对于密闭容器中的可逆反应，探究单一条件改变情况下，可能引起平衡状态的改变，得到如图所示的曲线(图中T表示温度，n表示物质的量)。下列判断正确的是 A．加入催化剂可以使状态d变为状态b B．若，则逆反应一定是放热反应 C．达到平衡时，A2的转化率大小为 D．在和不变时达到平衡，的物质的量的大小为 基础通关练（测试时间：15分钟） 1.下列关于化学平衡状态的理解正确的是(　　) A．所有反应都存在平衡状态 B．反应物与生成物的浓度相等 C．正反应与逆反应停止进行 D．正反应和逆反应的速率相等 2.在一定条件下，某容器中充入N2和H2合成NH3，以下叙述错误的是(　　) A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零 B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零 C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定 D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定 3.一定条件下，向密闭容器中充入1 mol NO和1 mol CO进行反应：NO(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)，测得化学反应速率随时间的变化关系如图所示，其中处于化学平衡状态的点是(　　) A．d点 B．b点 C．c点 D．a点 4.在固定容积的密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，达到平衡时浓度可能是(　　) A．SO2、O2分别为0.4 mol·L－1、0.2 mol·L－1 B．SO2为0.25 mol·L－1 C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1 D．SO2为0.24 mol·L－1，SO3为0.14 mol·L－1 5.下列关于平衡常数K的说法中，正确的是(　　) ①平衡常数K只与反应本身及温度有关　②改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K　③加入催化剂不改变平衡常数K　④平衡常数K只与温度有关，与反应的本身及浓度、压强无关 A．①② B．②③ C．③④ D．①③ 6.已知，2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的平衡常数为K，则2NO2(g)⇌2NO(g)+O2(g)的平衡常数为 A． B．-K C．K2 D．-K2 7.某已平衡的化学可逆反应，下列有关叙述正确的是 A．使用合适的催化剂可以使平衡正向移动 B．有气体参加的可逆反应，减小体积增大压强能够加快反应速率 C．增加生成物的质量，平衡一定逆向移动 D．升高温度，平衡一定正向移动 8.向体积为5L的恒容密闭容器中通入和各2mol，发生反应：。在不同温度下测得随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应ΔH<0，ΔS>0 B．T1温度下，该反应的平衡常数K=27 C．a、b两点平衡常数：Ka > Kb D．T1温度下，0到2min内，用表示的平均反应速率为 9．时，将3molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中，发生如下反应：末达到平衡，生成 （1）已知，则 0(填“>”或“<”)。 （2）在2min末时，B的平衡浓度为 ，D的平均反应速率为 。 （3）若温度不变，缩小容器容积，则A的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)，原因是 。 （4）如果在相同的条件下，上述反应从逆反应方向开始，开始时加入各2mol。若使平衡时各物质的物质的量浓度与原平衡相同，则还应该加入 物质，其物质的量为 mol。 重难突破练（测试时间：15分钟） 1.一定条件下，将NO2与SO2以体积比为1∶2置于密闭容器中，发生反应：NO2(g)＋SO2(gSO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ·mol－1，下列能说明反应达到平衡状态的是(　　) A．体系压强保持不变 B．混合气体颜色保持不变 C．SO3和NO的体积比保持不变 D．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2 2.工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应的原理为CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，下列选项的条件中可判断该反应达到平衡状态的是(　　) A．单位时间内消耗1 mol H2O的同时生成1 mol的H2 B．两个H—O断裂的同时有两个C==O断裂 C．反应容器内的气体密度不再发生变化 D．混合气体的平均相对分子质量不发生变化 3.一定温度下在一容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应： 当下列物理量不再发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是（ ） ①容器内混合气体的密度 ②容器内混合气体的压强 ③容器内混合气体的总物质的量C ④容器内物质的物质的量浓度 A. ①和④ B. ②和③ C. ②③④ D. 只有④ 4.向一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反应：。的平衡转化率按不同投料比[]，随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的平衡常数表达式： B．投料比： C．点a、b、c对应的平衡常数： D．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态 5.反应4NH3(g)+5O2(g) ⇌4NO(g)+6H2O(g)，在5L密闭恒容容器中投入1 mol NH3和1 molO2，2min NO的物质的量增加了0.4 mol，下列说法正确的是 A．开始时刻与2 min时容器内压强之比为9:10 B．用氧气表示2 min内平均反应速率： v(O2)=0.05 mol/(L·min) C．2 min内NH3的转化率是50% D．当容器内混合气体密度不再发生变化时可判断反应已达化学平衡状态 6.温度恒定的条件下，在2 L容积不变的密闭容器中，发生反应：2SO2(g)＋O2(g) ⇌2SO3(g)。开始充入4 mol的SO2和2 mol的O2，10 s后达到平衡状态时c(SO3)＝0.5 mol·L－1，下列说法不正确的是(　　) A．v(SO2)∶v(O2)＝2∶1 B．10 s内，v(SO3)＝0.05 mol·L－1·s－1 C．SO2的平衡转化率为25% D．平衡时容器内的压强是反应前的倍 7．油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢，需要回收处理并利用。已知下列反应的热化学方程式： ① (平衡常数) ② (平衡常数) ③ (平衡常数) （1） (用含和的代数式表示)。 （2）下列叙述一定能说明反应②达到平衡状态的是_______(填标号)。 A．断裂4 mol C-H键的同时生成4 mol H-H键 B．恒温恒容，和浓度之比不再变化 C．恒温恒压，混合气体的密度不再变化 D．恒容绝热，不再变化 （3）列举两种可提高反应②中转化率的措施 、 。 （4）在恒压密闭容器内，充入0.2mol (g)与0.4mol (g)只发生反应③。(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。 ①请回答：比较压强： (填“>”“＜”或“=”)，维持温度不变，向A点状态的容器中充入氩气，的转化率 (填“升高”“降低”或“不变”)。 ②B点处，容器体积为2 L，则℃时该反应的平衡常数K= L/mol。 ③比较A、B、C三点的平衡常数大小： (用KA、KB、KC表示)。 （5）若其他条件相同的情况下，反应③在不同温度下反应相同时间后，测得的转化率a随温度的变化曲线如图，其原因是 。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 化学反应的限度 考查重点 命题角度 化学平衡的判定 化学平衡判定的几个角度：速率标志；物质的量标志；压强标志；颜色标志；相对分子质量标志等。 化学平衡常数及其计算 根据数据直接计算平衡常数；根据图像计算平衡常数；结合速率方程计算平衡常数；化学平衡常数的应用。 影响化学平衡移动的因素 化学平衡移动影响因素的判断与分析；化学平衡移动原理的应用；化学平衡移动原理的图像分析。 勒夏特列原理及其应用 化学平衡移动方向的判定；勒夏特列原理在实际工业生产中的应用；对图像的分析和数据的处理问题。 化学平衡移动及其图像 投料比的影响；转化率与温度、压强的关系；平衡常数与温度的关系；物质选择性的问题。 一、化学平衡状态的判定 1、判断化学平衡状态的两种方法 （1）动态标志：v正＝v逆≠0 ①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。 ②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡。 （2）静态标志：各种“量”不变 ①各物质的质量、物质的量或浓度不变。 ②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。 ③温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。 总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。 2、常见类型 化学反应模型 mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g) 正、逆反应 速率的关系 在单位时间内消耗了m mol A的同时也生成了m mol A 平衡 在单位时间内消耗了n mol B的同时也消耗了p mol C 平衡 v（A）：v（B）：v（C）：v（D）= m ：n ：p ：q 不一定平衡 在单位时间内生成了n mol B的同时也消耗了q mol D，均指(逆) 不一定平衡 压强 m+n≠p+q，总压强一定(其他条件一定) 平衡 m+n=p+q，总压强一定(其他条件一定) 不一定平衡 混合物体系中各成分的含量 各物质的物质的量或物质的量分数一定 平衡 各物质的质量或质量分数一定 平衡 各气体的体积或体积分数一定 平衡 总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 混合气体的平均相对分子质量() 一定，当m+n≠p+q时 平衡 一定，当m+n=p+q时 不一定平衡 温度 当体系温度一定时(其他条件 不变) 平衡 密度 密度一定 不一定平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色稳定不变 平衡 二、化学平衡常数 1、定义 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示。 2、表达式 对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)， 则 3、注意事项 （1）表达式的浓度必须是平衡时的浓度，系数决定幂次 （2）有固体或纯液体（H2O）参与的反应，其浓度视为“常数”不计入表达式中 （3）在非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则水底额浓度应出现在平衡常数表达式中 （4）K有单位，但一般不写 （5）K表示某一具体反应的平衡常数，当反应方向改变或系数改变时，K也相应发生改变 （6）对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即 （7）方程式扩大一定的倍数，K就扩大相应的幂次；方程式缩小一定的倍数，K就相应的开几次幂；方程式做加法，K相应的做乘法；方程式做减法，K相应的做除法。 4、影响因素 K只与温度有关，与反应物或生成物的浓度、压强、催化剂无关 5、应用 （1）判断反应进行的程度 K增大→产物所占的比例增大→正反应进行程度增大→反应进行越完全→反应物转化率增大 一般来说，当K>105时，反应基本完全（不可逆反应）；当K<10-5时，反应很难进行 （2）判断反应的热效应 当温度升高→K增大→正反应为吸热反应；当温度升高→K减小→正反应为放热反应 （3）判断反应进行的方向 ：浓度商，其中的浓度是任意时刻的浓度值 当 Q=K 时，反应达平衡，正反应速率=逆反应速率，不移动 当 Q<K 时，反应要达平衡→生成物的浓度增大，反应物的浓度降低→正反应速率>逆反应速率，正向移动 当 Q>K 时，反应要达平衡→生成物的浓度减小，反应物的浓度升高→正反应速率<逆反应速率，逆向移动 6、压强平衡常数 表达方式：对于有气体参与的反应，用气体的平衡压强代替物质的量浓度来表示压强平衡常数。例如： 对于反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，则 计算方法： 应用“三段式”法计算出化学平衡体系中各反应物或生成物的物质的量。 计算各气体的物质的量分数或体积分数，从而确定各气体反应物或生成物的分压。 某气体的分压=平衡时所有气体的总压强×该气体的物质的量分数或体积分数 应用压强平衡常数计算公式进行计算。 例如：N2+3H22NH3的压强平衡常数的表达式为： 三、影响化学平衡移动的因素 改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动 压强(对有气体参加的反应) 反应前后气体体积改变 增大压强 向气体分子总数减小的方向移动 减小压强 向气体分子总数增大的方向移动 反应前后气体体积不变 改变压强 平衡不移动 温度 升高温度 向吸热反应方向移动 降低温度 向放热反应方向移动 催化剂 同等程度改变v正、v逆，平衡不移动 化学平衡移动的判断方法 1、根据勒夏特列原理判断 如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 2、根据v正、v逆的相对大小判断 ①若v正>v逆，平衡向正反应方向移动(注意v正增大，平衡不一定向正反应方向移动)； ②若v正<v逆，则平衡向逆反应方向移动； ③若v正＝v逆，则平衡不移动。 3、根据平衡常数与浓度商的相对大小判断 ①若K>Q，则平衡向正反应方向移动； ②若K<Q，则平衡向逆反应方向移动； ③若K＝Q，则平衡不移动。 四、勒夏特列原理 勒夏特列原理是对条件影响化学平衡的一个总述，特别要注意对“减弱这种改变”的正确理解，其中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，具体可理解如下。 ①若将体系温度从50℃升高到80℃，则化学平衡向吸热反应方向移动，则体系的温度降低，达到新的平衡状态时50℃<t<80℃。 ②若对体系N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)加压，如从30 MPa加压到60 MPa，化学平衡向气体体积减小的方向移动，移动的结果使体系的压强减小，达到新的平衡时30 MPa<p<60 MPa。高温、高压 催化剂 ③若增大平衡体系Fe3＋＋3SCNFe(SCN)3中Fe3＋的浓度，如由0.01 mol/L增至0.02 mol/L，则在新平衡状态下，0.01 mol/L<c(Fe3＋)<0.02 mol/L。 注意：①勒夏特列原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，不能简单地根据平衡移动原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据平衡移动原理进行判断。例如，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，同时加压、升温，平衡移动的方向无法确定。若加压同时又降温，则平衡向正反应方向移动。高温、高压 催化剂 ②勒夏特列原理不仅适用于化学平衡，也适用于其他平衡体系，如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。 五、化学平衡移动图像 1、解题方法： 步骤：（1）看图像： 一看面：即横纵坐标的意义 二看线：即线的走向和变化趋势 三看点：即起点、终点、折点、交点 四看辅助线：如等温线、等压线、平衡线等 五看量变：如浓度变化、温度变化等 （2）想规律：联想外界因素对速率和平衡的影响规律 （3）做判断：根据图像中表现的关系与所学规律相对比，做出符合题目要求的判断 原则： （1）定一议二：当有三个物理量出现时，确定一个物理量，讨论其他两个物理量的关系 （2）先拐先平，数值大：先出现拐点代表：①先达平衡 ②温度高 ③压强大 ④加入催化剂 （3）斜率原则：斜率越大，则①速率越快，达平衡时间越短； ②温度越高 ；③压强越大 2、常见的化学反应图像 （1）速率时间（v-t）图像：表示正逆反应速率的变化及平衡移动 ①浓度的速率时间（v-t）图像 化学平衡 aA+bBcC+dD（A、B、C、D均不是固体和纯液体） 浓度的变化 增大反应物浓度 减小反应物浓度 增大生成物浓度 减小生成物浓度 反应速率变化 v正先增大，v逆后增大 v正先减小，v逆后减小 v逆先增大，v正后增大 v逆先减小，v正后减小 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 v-t图像 ②压强的速率时间（v-t）图像 化学平衡 aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) a+b>c+d aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) a+b<c+d aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) 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 ③温度的速率时间（v-t）图像 化学平衡 aA+bBcC+dD ΔH>0 aA+bBcC+dD 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 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 正反应方向 逆反应方向 v-t图像 ④催化剂的速率时间（v-t）图像 （2）全程速率时间（v-t）图：表示某个反应全程的速率随时间的变化（例如锌与硫酸的反应） OC段：反应放热，使温度升高，速率加快 C以后：反应物浓度降低，速率减慢 （3）速率温度（压强）图：表示正逆反应速率在温度或压强影响下的变化情况。交点为平衡状态，交点左侧为达平衡过程，右侧为平衡移动过程。 （4）浓度时间（c-t）图像：表示平衡体系各组分在反应过程中的变化情况。 （5）含量（转化率）-时间-温度（压强）图：表示含量或转化率受到不同温度、压强或催化剂影响所变化的规律。 常用“先拐先平，数值大”的方法解决此类题型 （6）恒压（温）曲线图：表示纵坐标的物理量受温度、压强影响发生的变化。采用“定一议二”的方法解决此类题 （7）其他： ① 图中：a点表示正反应速率>逆反应速率； c点表示正反应速率<逆反应速率; b、d两点表示正反应速率=逆反应速率 ② 题型一 判断反应是否达到平衡 【典例1】一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行反应，当下列物理量不发生变化时，能说明该反应已达到平衡状态的是 ①混合气体的平均摩尔质量；②容器内气体的压强；③混合气体总物质的量；④B物质的量浓度 A．①④ B．只有②③ C．②③④ D．只有④ 【答案】A 【解析】①由于A为固体，建立平衡过程中气体的质量变化，混合气体的物质的量不变，混合气体的平均摩尔质量变化，则混合气体的平均摩尔质量不变说明反应达到平衡状态，①符合题意；②该反应是反应前后气体体积不变的反应，容器内气体的压强始终不变，因此不能根据容器内气体的压强不变确定反应是否达平衡状态，②不符合题意；③该反应是反应前后气体体积不变的反应，反应前后混合气体总物质的量始终不变，因此不能据此判断反应是否达平衡状态，③不符合题意；④当反应达到平衡时，B的物质的量不变，由于容器的容积不变，则此时B的浓度不变，故可根据B物质的量浓度不变判断反应是否达到平衡状态，④符合题意；故选A。 【变式1-1】可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是(　　) A．3v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3) C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2) 【答案】C 【解析】可逆反应达到化学平衡状态的主要特征之一是v正＝v逆，而3v正(N2)＝v正(H2)并未反映出v正＝v逆的关系，即A项不正确。在N2与H2合成NH3的反应中，v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2，分析时一要注意二者应分别代表正反应速率和逆反应速率，二要注意不同物质的速率之比等于化学计量数之比。 【变式1-2】将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是(　　) A．2v(NH3)＝v(CO2) B．密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)＝2∶1 C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闭容器中氨气的体积分数不变 【答案】C 【解析】该反应为有固体参与的非等体积反应，且容器体积不变，所以压强、密度均可作为化学反应是否达到平衡状态的标志，该题应特别注意D项，因为该反应为固体的分解反应，所以NH3、CO2的体积分数始终为定值，NH3为，CO2为。 【变式1-3】在恒温，体积为2L的密闭容器中加入1molCO2和3molH2，发生如下的反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)  △H<0.能判断反应已经达到平衡状态的是 A．容器中CO、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1：3：1：1 B．容器内混合气体密度保持不变 C．v正(H2)=3v逆(H2O) D．CH3OH(g)和H2O(g)体积分数之比保持不变 【答案】C 【解析】A．容器中CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比也可能为1：3：1：1，该反应可能达到平衡状态，也可能没有达到平衡状态，与反应初始浓度和转化率有关，故A错误；B．CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)反应中，前后气体质量不变，固定容积，体积不变，故密度不是变量，不能判断化学平衡状态，故B错误；C．v正(H2)=3v逆(H2O)，方向相反，化学反应速率之比等于计量数之比，能判断平衡状态，故C正确；D．随着反应的进行，产生的CH3OH(g)和H2O(g)一样多，故体积分数之比保持不变，不能据此判断化学平衡状态，故D错误；答案选C。 题型二 化学平衡常数的定义及计算 【典例2】下列关于化学平衡常数的叙述正确的是(　　) A．化学平衡常数表示反应进行的程度，与温度无关 B．两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数均不变 C．化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值 D．温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数 【答案】D 【变式2-1】在一定温度下的密闭容器中，加入1 mol CO和1 mol H2O发生反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，达到平衡时测得n(H2)＝0.5 mol，下列说法不正确的是(　　) A．在该温度下，反应的平衡常数K＝1 B．平衡常数与反应温度无关 C．CO的平衡转化率为50% D．平衡时n(H2O)＝0.5 mol 【答案】B 【解析】 CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) 起始/mol 1 1 0 0 转化/mol 0.5 0.5 0.5 0.5 平衡/mol 0.5 0.5 0.5 0.5 由化学方程式及以上数据判断可得A、C、D项正确；平衡常数与反应温度有关，B项错误。 【变式2-2】将4 mol SO2与2 mol O2放入4 L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2＋O22SO3，测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol·L－1。则此条件下的平衡常数K为(　　) A．4 B．0.25 C．0.4 D．0.2 【答案】A 【解析】　　　　　　　　2SO2＋O22SO3 初始/mol 4 2 0 转化/mol 2 1 2 平衡/mol 2 1 2 平衡时各自的浓度c(SO2)＝0.5 mol·L－1，c(O2)＝0.25 mol·L－1，c(SO3)＝0.5 mol·L－1，K＝＝4。 【变式2-3】某可逆反应aA＋bBcC在某温度下的平衡常数为K(K≠1)，反应热为ΔH。保持温度不变，将方程式的书写做如下改变，则ΔH和K数值的相应变化为(　　) A．写成2aA＋2bB2cC，ΔH值、K值均扩大了1倍 B．写成2aA＋2bB2cC，ΔH值扩大了1倍，K值保持不变 C．写成cCaA＋bB，ΔH值、K值变为原来的相反数 D．写成cCaA＋bB，ΔH值变为原来的相反数，K值变为原来的倒数 【答案】D 【解析】A、B项ΔH值扩大1倍，K变为原来的平方；C项K值变为原来的倒数。 题型三 影响化学平衡移动的因素 【典例3】反应：A(g)＋3B(g)2C(g)　ΔH＜0，达平衡后，将反应体系的温度降低，下列叙述中正确的是(　　) A．正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向右移动 B．正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向左移动 C．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向右移动 D．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向左移动 【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3-1】COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)　ΔH>0。当反应达到平衡时，下列能提高COCl2转化率的措施是(　　) ①升温　②恒容通入惰性气体　③增加CO的浓度　④减压　⑤加催化剂　⑥恒压通入惰性气体 A．①②④ B．①④⑥ C．②③⑤ D．③⑤⑥ 【答案】B 【解析】该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。 【变式3-2】在一定条件下，反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到了平衡，改变某一条件，发生下述变化，其中可确定该平衡一定发生移动的是(　　) A．v(SO2)增大 B．v(SO3)减小 C．O2的百分含量发生变化 D．SO3的质量不变 【答案】C 【解析】正、逆反应速率同等倍数的增大或减小，平衡不移动；O2的百分含量发生变化，化学平衡一定发生移动；SO3的质量不变，平衡不移动。 【变式3-3】对于已建立化学平衡的可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动，下列有关叙述正确的是 ①生成物的质量分数一定增加；②生成物的产量一定增加；③反应物的转化率一定增大；④反应物浓度一定降低；⑤正反应速率一定大于逆反应速率；⑥使用了合适的催化剂； A．①② B．②⑤ C．③④ D．④⑥ 【答案】B 【解析】①总质量不变，向正反应移动，生成物的质量分数一定增大，若生成物质量增大小于混合物总质量增大，生成物的质量分数可能降低，故①错误；②平衡向正反应移动，生成物会增加，即生成物的产量一定增加，故②正确；③降低生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，反应物的转化率一定增大，但增大某一反应的浓度，平衡向正反应移动，其它反应物的转化率增大，自身转化率降低，故③错误；④如增大反应物的浓度，平衡向正方向移动，达到平衡时，反应物的浓度比改变条件前大，故④错误；⑤平衡向正反应移动，正反应速率一定大于逆反应速率，故⑤正确；⑥加入催化剂，正逆反应速率同等程度增大，平衡不移动，故⑥错误；综上所述②⑤正确，故选：B。 题型四 勒夏特列原理 【典例5】下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　) A．光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小 B．加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3 C．可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制氨 D．增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO3 【答案】B 【变式4-1】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＋H2OH＋＋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，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4-2】下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是(　　) A．夏天，打开啤酒瓶时会从瓶口逸出气体 B．浓氨水中加入氢氧化钠固体时产生较多的刺激性气味的气体 C．压缩氢气与碘蒸气反应的平衡混合气体，颜色变深 D．将盛有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的密闭容器置于冷水中，混合气体的颜色变浅 【答案】C 【解析】A项中考查溶解平衡CO2(g)CO2(aq)，压强减小，则平衡向逆反应方向移动，形成大量气体逸出；B项中考查温度、浓度、酸碱性对NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－平衡移动的影响；D项中考查温度对2NO2N2O4的影响；C项中颜色加深的根本原因是体积减小，c(I2)浓度增大，由于是反应前后气体体积不变的反应，不涉及平衡的移动，则不能用勒夏特列原理解释。 【变式4-3】化学与生产、生活密切相关。下列事实不能用平衡移动原理解释的是 A．开启碳酸饮料瓶后，瓶内立即泛起大量泡沫 B．由、、组成的平衡体系通过缩小体积加压后颜色变深 C．实验室制取乙酸乙酯时，将乙酸乙酯不断蒸出 D．合成氨过程中使用过量的氮气以提高氢气的转化率 【答案】B 【解析】A．碳酸饮料中存在二氧化碳的溶解平衡：CO2(g)CO2(aq)，开启瓶盖后，瓶中气体压强减小，平衡逆向移动，二氧化碳浓度增大导致泛起大量泡沫，则开启碳酸饮料瓶后，瓶内立即泛起大量泡沫能用平衡移动原理解释，故A不符合题意；B．氢气与碘蒸气反应生成碘化氢的反应是气体体积不变的反应，缩小体积增大压强，碘蒸气的浓度增大导致颜色变深，但化学平衡不移动，则由氢气、碘蒸气、碘化氢组成的平衡体系缩小体积加压后颜色变深不能用平衡移动原理解释，故B符合题意；C．浓硫酸作用下乙醇和乙酸共热发生酯化反应生成乙酸乙酯和水，该反应是可逆反应，将乙酸乙酯不断蒸出，生成物的浓度减小，平衡向正反应方向移动，乙酸乙酯的产率增大，则实验室制取乙酸乙酯时，将乙酸乙酯不断蒸出能用平衡移动原理解释，故C不符合题意；D．合成氨反应为可逆反应，增大反应物氮气的浓度，平衡向正反应方向移动，氢气的转化率增大，则合成氨过程中使用过量的氮气以提高氢气的转化率能用平衡移动原理解释，故D不符合题意；故选B。 题型五 化学平衡移动图像 【典例5】对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0已达平衡，在其他条件不变的情况下，如果分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生的影响与图像不相符的是(　　) 【答案】C 【解析】改变温度会使v正、v逆都发生“突变”且升温向吸热反应方向移动，即逆向移动，v逆＞v正。 【变式5-1】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。 【变式5-2】下列三个反应均用：表示，条件改变时变化如图所示(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率)，据此分析下列说法确的是 A．反应Ⅰ中，达平衡后升高温度，K值增大 B．反应Ⅰ中，若，则有a+1＞c C．反应Ⅱ中，达平衡后降低温度，C的体积分数减小 D．反应Ⅲ中，若， 【答案】B 【解析】A．由图可知，反应Ⅰ在相同压强下，升高温度，A的平衡转化率减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，K值减小，A项错误； B．由图可知，若p1＞p2，反应Ⅰ在相同温度下，增大压强，A的平衡转化率增大，平衡正向移动，则a+1＞c，B项正确； C．由图可知，T1达到平衡的时间比T2达到平衡的时间短，则T1＞T2，升高温度，达到平衡时C的物质的量减小，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，达平衡后降低温度，平衡正向移动，C的体积分数增大，C项错误； D．由图可知，若T1＞T2，反应Ⅲ在相同压强下，升高温度，A的平衡转化率减小，平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，则∆H＜0，D项错误； 答案选B。 【变式5-3】对于密闭容器中的可逆反应，探究单一条件改变情况下，可能引起平衡状态的改变，得到如图所示的曲线(图中T表示温度，n表示物质的量)。下列判断正确的是 A．加入催化剂可以使状态d变为状态b B．若，则逆反应一定是放热反应 C．达到平衡时，A2的转化率大小为 D．在和不变时达到平衡，的物质的量的大小为 【答案】C 【解析】A．催化剂只改变反应速率不改变平衡移动，所以加入催化剂不可能使状态d变为状态b，故A错误；B．若，由图象可知，温度升高，AB3的平衡体积分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，则逆反应为吸热反应，故B错误；C．由图可知，横坐标为B2的物质的量，增大一种反应物的量会促进另一种反应物的转化率增大，则B2的物质的量越大，达到平衡时A2的转化率越大，即转化率大小为c＞b＞a，故C正确；D．由图可知，横坐标为B2的物质的量，增大一种反应物的量必然会促进另一种反应物的转化，则B2的物质的量越大，达到平衡时A2的转化率越大，生成物的物质的量越大，则平衡时AB3的物质的量大小为c＞b＞a，故D错误；答案选C。 基础通关练（测试时间：15分钟） 1.下列关于化学平衡状态的理解正确的是(　　) A．所有反应都存在平衡状态 B．反应物与生成物的浓度相等 C．正反应与逆反应停止进行 D．正反应和逆反应的速率相等 【答案】D 2.在一定条件下，某容器中充入N2和H2合成NH3，以下叙述错误的是(　　) A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零 B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零 C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定 D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定 【答案】B 【解析】A项，开始反应时，反应物的浓度最大，生成物的浓度等于零，因此正反应速率最大，逆反应速率为零，正确；B项，随着反应的进行，反应物浓度减小，生成物浓度增大，但反应不可能进行彻底，因此正反应速率虽然减小，但不会变为零，错误；C项，随着反应的进行，生成物的浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大，当达到平衡时，正、逆反应速率相等且不变，正确；D项，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小，最终正、逆反应速率相等且不变，正确。 3.一定条件下，向密闭容器中充入1 mol NO和1 mol CO进行反应：NO(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)，测得化学反应速率随时间的变化关系如图所示，其中处于化学平衡状态的点是(　　) A．d点 B．b点 C．c点 D．a点 【答案】A 【解析】由图可知，a、b、c点的正反应速率均大于逆反应速率，都未达到平衡状态；只有d点正、逆反应速率相等，由正、逆反应速率相等的状态为平衡状态可知，图中处于化学平衡状态的点是d点，选项A正确。 4.在固定容积的密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，达到平衡时浓度可能是(　　) A．SO2、O2分别为0.4 mol·L－1、0.2 mol·L－1 B．SO2为0.25 mol·L－1 C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1 D．SO2为0.24 mol·L－1，SO3为0.14 mol·L－1 【答案】B 【解析】本题可用极限法。可逆反应不可能进行到底，假设反应由正反应或逆反应开始建立。A项，0.2 mol·L－1 SO3全部转化时，SO2和O2浓度才是0.4 mol·L－1、0.2 mol·L－1；B项，SO2的浓度应在0～0.4 mol·L－1之间；根据S元素守恒，SO2和SO3浓度之和应为0.4 mol·L－1，C、D两项都不正确。 5.下列关于平衡常数K的说法中，正确的是(　　) ①平衡常数K只与反应本身及温度有关　②改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K　③加入催化剂不改变平衡常数K　④平衡常数K只与温度有关，与反应的本身及浓度、压强无关 A．①② B．②③ C．③④ D．①③ 【答案】D 【解析】平衡常数K是一个温度常数，只与反应本身及温度有关，催化剂不能改变化学平衡，故加入催化剂不改变平衡常数K。 6.已知，2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的平衡常数为K，则2NO2(g)⇌2NO(g)+O2(g)的平衡常数为 A． B．-K C．K2 D．-K2 【答案】A 【解析】2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的平衡常数为，2NO2(g)⇌2NO(g)+O2(g)的平衡常数，故选A。 7.某已平衡的化学可逆反应，下列有关叙述正确的是 A．使用合适的催化剂可以使平衡正向移动 B．有气体参加的可逆反应，减小体积增大压强能够加快反应速率 C．增加生成物的质量，平衡一定逆向移动 D．升高温度，平衡一定正向移动 【答案】B 【解析】A．催化剂只改变反应速率，不能使平衡发生移动，A错误；B．有气体参加的可逆反应，减小体积增大压强，气体物质的浓度变大，反应速率加快，B正确；C．若该生成物为固体，增加其质量，平衡不移动，C错误；D．升高温度平衡向吸热方向移动，但不一定是正向移动，D错误;故选B。 8.向体积为5L的恒容密闭容器中通入和各2mol，发生反应：。在不同温度下测得随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应ΔH<0，ΔS>0 B．T1温度下，该反应的平衡常数K=27 C．a、b两点平衡常数：Ka > Kb D．T1温度下，0到2min内，用表示的平均反应速率为 【答案】C 【解析】A．温度越高，反应越先达到平衡状态，则T1＞T2，由图可知，反应达到平衡时，n(CO)：T1＞T2，说明其它条件不变时，升高温度使平衡向正向移动，则该反应为吸热反应，ΔH>0；该方程式中，反应物气体的计量数之和小于生成物气体的计量数之和，则ΔS>0，A错误；B．可列出T1温度下的三段式： 则该反应的平衡常数，B错误；C．该反应ΔH>0，T1＞T2，升高温度，平衡向正向移动，K值增大，则K(a)＞K(b)，C正确；D．T1温度下，0到2min内，CO反应生成了1.0mol，则同时生成3.0mol，用表示的平均反应速率为：，D错误；故选C。 9．时，将3molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中，发生如下反应：末达到平衡，生成 （1）已知，则 0(填“>”或“<”)。 （2）在2min末时，B的平衡浓度为 ，D的平均反应速率为 。 （3）若温度不变，缩小容器容积，则A的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)，原因是 。 （4）如果在相同的条件下，上述反应从逆反应方向开始，开始时加入各2mol。若使平衡时各物质的物质的量浓度与原平衡相同，则还应该加入 物质，其物质的量为 mol。 【答案】（1）＞ （2）0.8mol/L 0.2mol•L-1•min-1 （3）不变 反应前后气体分子数不变，压强对平衡无影响 （4）B 1 【解析】（1）K300℃＜K350℃，说明升高温度平衡向正反应方向移动，则正反应吸热，△H＞0； （2）由题中的已知条件，可列出三段式： 2min时末B的物质的量为1.6mol，所以B的平衡浓度为c(B)==0.8mol/L，D的平均反应速率为=0.2mol•L-1•min-1； （3）由方程式可知，前后气体的化学计量数之和相等，则反应前后气体体积不变，压强对平衡无影响，缩小容器容积，则A的转化率不变； （4）将C、D的量逆推折算成A、B的量，则相当于加入3molA和1molB，容器体积固定，若浓度相同，则说明起始时物质的量相等，故还应该加入B，还应加入2mol-1mol=1mol。 重难突破练（测试时间：15分钟） 1.一定条件下，将NO2与SO2以体积比为1∶2置于密闭容器中，发生反应：NO2(g)＋SO2(gSO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ·mol－1，下列能说明反应达到平衡状态的是(　　) A．体系压强保持不变 B．混合气体颜色保持不变 C．SO3和NO的体积比保持不变 D．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2 【答案】B 【解析】由于该反应为反应前后气体体积相等的反应，体系的压强始终保持不变，故不能以压强不变作为判断反应是否达到平衡状态的标志，A错误；SO3与NO的体积比始终保持1∶1不变，C错误；消耗SO3和生成NO2为同一方向的反应，D错误。 2.工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应的原理为CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，下列选项的条件中可判断该反应达到平衡状态的是(　　) A．单位时间内消耗1 mol H2O的同时生成1 mol的H2 B．两个H—O断裂的同时有两个C==O断裂 C．反应容器内的气体密度不再发生变化 D．混合气体的平均相对分子质量不发生变化 【答案】B 【解析】单位时间内消耗1 mol的H2O，表示的是正反应速率，生成1 mol的H2表示的也是正反应速率，无法说明反应达到平衡状态，A项错误；两个H—O断裂表示的是正反应速率，两个C==O断裂表示的是逆反应速率，且正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，B项正确；在恒容密闭容器中，混合气体的质量和体积始终不变，则混合气体的密度始终不变，所以反应容器内的气体密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，C项错误；该反应是气体的总物质的量不变的可逆反应，根据M＝，混合气体的相对分子质量始终不发生变化，所以相对分子质量不变不能说明反应达到平衡状态，D项错误。 3.一定温度下在一容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应： 当下列物理量不再发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是（ ） ①容器内混合气体的密度 ②容器内混合气体的压强 ③容器内混合气体的总物质的量C ④容器内物质的物质的量浓度 A. ①和④ B. ②和③ C. ②③④ D. 只有④ 【答案】A 【解析】 A.容积恒定的密闭容器中，反应体系都是气体，混合气体密度一直不变，所以不能表明该反应达到平衡状态，故A选; B.随着反应的进行体系压强逐渐减小，容器内压强保持不变说明达平衡状态，故B不选;C.混合气体的平均相对分子质量，说明气体的物质的量不变，反应达平衡状态，故不选，D.A的转化率，说明正逆反应速率相等，达平衡状态，故D不选;故选A. 4.向一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反应：。的平衡转化率按不同投料比[]，随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的平衡常数表达式： B．投料比： C．点a、b、c对应的平衡常数： D．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态 【答案】D 【解析】由题图可知，投料比不变时，随温度的升高CH4的平衡转化率增大，所以该反应为吸热反应；在相同的温度下，投料比减小，相当于在CH4的投料量不变的情况下增大H2O的投料量，当反应物不止一种时，其他条件不变，增大其中一种气态反应物的投料量会增大其他反应物的平衡转化率，同时降低自身平衡转化率，故投料比x越小，CH4的平衡转化率越大，故投料比：。 A．平衡常数等于生成物浓度系数次方之积与反应物浓度系数次方之积的比；该反应的平衡常数表达式：，A错误；B．投料比x越小，CH4的平衡转化率越大，故投料比：，B错误；C．由分析可知，该反应为吸热反应，随温度升高，平衡常数增大，又由点b、c温度相同，则平衡常数：Ka<Kb=Kc，C错误；D．该反应为反应前后气体分子数改变的反应，恒温恒容条件下，随反应进行容器内压强改变，当压强不变时，反应达到平衡状态，D正确；故选D。 5.反应4NH3(g)+5O2(g) ⇌4NO(g)+6H2O(g)，在5L密闭恒容容器中投入1 mol NH3和1 molO2，2min NO的物质的量增加了0.4 mol，下列说法正确的是 A．开始时刻与2 min时容器内压强之比为9:10 B．用氧气表示2 min内平均反应速率： v(O2)=0.05 mol/(L·min) C．2 min内NH3的转化率是50% D．当容器内混合气体密度不再发生变化时可判断反应已达化学平衡状态 【答案】B 【解析】A．根据方程式4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)可知，2min NO的物质的量增加了0.4 mol，则H2O(g)的物质的量增加了0.6mol；NH3(g)、O2(g)分别消耗了0.4mol、0.5mol。反应前气体的物质的量为1mol+1mol=2mol，反应2min的物质的量为(0.6+0.5+0.4+0.6)mol=2.1mol，同温同压时，气体的物质的量之比等于压强知比，即开始时刻与2 min时容器内压强之比为2：2.1，故A错； B．由A分析可知氧气的物质的量的变化量，则，故B正确； C．由A分析可知，，则其转化率为，故C错； D．由于反应物和生成物均为气体，所以反应过程中气体的质量一直不变，由于体积不变，则密度也一直不变，所以不能用密度判断该反应是否处于平衡状态，故D错； 答案选B。 6.温度恒定的条件下，在2 L容积不变的密闭容器中，发生反应：2SO2(g)＋O2(g) ⇌2SO3(g)。开始充入4 mol的SO2和2 mol的O2，10 s后达到平衡状态时c(SO3)＝0.5 mol·L－1，下列说法不正确的是(　　) A．v(SO2)∶v(O2)＝2∶1 B．10 s内，v(SO3)＝0.05 mol·L－1·s－1 C．SO2的平衡转化率为25% D．平衡时容器内的压强是反应前的倍 【答案】D 【解析】根据2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，任何时刻都存在v(SO2)∶v(O2)＝2∶1，故A正确；10 s内，v(SO3)＝＝0.05 mol·L－1·s－1，故B正确；达到平衡状态时c(SO3)＝0.5 mol· L－1，则生成的三氧化硫为1 mol，反应的二氧化硫也是1 mol，则SO2的平衡转化率为×100%＝25%，故C正确；同温同体积时，气体的压强之比等于物质的量之比，平衡时容器内二氧化硫为3 mol，氧气为1.5 mol，三氧化硫为1 mol，平衡时压强是反应前的＝倍，故D错误。 7．油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢，需要回收处理并利用。已知下列反应的热化学方程式： ① (平衡常数) ② (平衡常数) ③ (平衡常数) （1） (用含和的代数式表示)。 （2）下列叙述一定能说明反应②达到平衡状态的是_______(填标号)。 A．断裂4 mol C-H键的同时生成4 mol H-H键 B．恒温恒容，和浓度之比不再变化 C．恒温恒压，混合气体的密度不再变化 D．恒容绝热，不再变化 （3）列举两种可提高反应②中转化率的措施 、 。 （4）在恒压密闭容器内，充入0.2mol (g)与0.4mol (g)只发生反应③。(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。 ①请回答：比较压强： (填“>”“＜”或“=”)，维持温度不变，向A点状态的容器中充入氩气，的转化率 (填“升高”“降低”或“不变”)。 ②B点处，容器体积为2 L，则℃时该反应的平衡常数K= L/mol。 ③比较A、B、C三点的平衡常数大小： (用KA、KB、KC表示)。 （5）若其他条件相同的情况下，反应③在不同温度下反应相同时间后，测得的转化率a随温度的变化曲线如图，其原因是 。 【答案】（1） （2）CD （3）降压 升温 （4）> 降低 200 KA=KB>KC （5）DE段未平衡，升高温度，反应速率增大，单位时间内的转化率增大；EF段已经平衡，升高温度，平衡逆向移动，转化率减小 【解析】（1）根据盖斯定律可知，反应②=反应①-反应③，则； （2）A．断裂4mol C-H的同时生成4mol H-H，均表示正反应速率，不能判断正逆反应速率是否相等，反应不一定平衡，故A错误； B．反应②过程中，和浓度之比是定值，当和浓度之比不再变化时不能说明反应达到平衡，故B错误； C．反应②是气体体积增大的反应，在恒温恒压下，反应过程中容器的体积增大，反应前后气体总质量不变，密度减小，当混合气体的密度不再变化时说明反应达到平衡，故C正确； D．在恒容绝热下发生反应②， 逐渐增大，当不再变化时，反应一定达到平衡状态，故D正确； 故选CD； （3）应②的正反应吸热，升高温度，平衡正向移动，CH4转化率升高；反应②的正反应气体系数和增大，减小压强，平衡正向移动，CH4转化率升高；所以提高 CH4转化率的措施有升高温度、降低压强； （4）①是气体体积减小的反应，同一温度条件下，增大压强，平衡正向移动，CS2(g)的转化率增大，所以压强：P2 > P1，维持温度不变，向A点状态的容器中充入氩气，容器体积增大，相当于减压，平衡逆向移动，CS2的转化率降低； ②B点处，CS2的平衡转化率为80%，列出三段式： ，容器体积为2L，则T1℃时该反应的平衡常数K==200L/mol； ③该反应是放热反应，温度升高平衡常数减小，所以KA=KB>KC； （5）DE段未平衡，升高温度，反应速率增大，单位时间内的转化率增大；EF段已经平衡，升高温度，平衡逆向移动，转化率减小。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $