专题03 化学平衡及其移动（期中培优讲义）2025-2026学年高二化学上学期人教版

专题03 化学平衡及其移动 重点一 化学平衡状态 1．可逆反应 概念 在相同条件下，既能向 方向进行，同时又能向 方向进行的反应 三特征 双向性 可逆反应分为方向相反的两个反应方向： 反应方向和 反应方向 双同性 正、逆反应是在 条件下， 进行 共存性 反应物与生成物 (反应物的转化率 100%) 2．化学平衡状态 （1）概念 一定条件下的可逆反应中，当正反应和逆反应速率 时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变的状态。 （2）化学平衡的建立 化学平衡 状态的建立 条件 ①可逆反应；②封闭体系中；③一定的反应条件(温度、压强等) 途径 ①可加入反应物，从正反应开始；②可加入生成物，从逆反应开始；③也可同时加入反应物和生成物，从正、逆向同时开始 绘制“反应速率－时间”图像，表示从正反应开始建立化学平衡状态的过程。 （3）平衡特点 七大特征 化学平衡 逆(研究对象) 适用于 反应 动(动态特征) 建立平衡后，正、逆反应仍在进行，属于 平衡，可用 法证明 等(平衡实质) υ(正) v(逆)） 0(正、逆反应速率相等，但不等于零) 定(平衡结果) 达平衡后，反应混合物中各组分的 或 不变(不可理解为相等) 移(平衡移动) 化学平衡其存在是有条件的、暂时的，浓度、温度、压强条件变化时平衡会发生相应移动 同(等效平衡) 外界条件同，同一可逆反应从不同方向(正向、逆向、双向)达到的平衡状态 恒(定量特征) 一定温度下，化学平衡常数保持 3．化学平衡状态的判断 （1）动态标志：v正＝v逆≠0 ①同一物质(两种表述)：v正＝v逆、断键数＝成键数。 ②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。 如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。 （2）“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的(即变量)，当其“不变”时反应就达到平衡状态。 A. 混合体系中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度、百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等会随时间变化而变化，为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。 B. 绝热体系中温度为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。 C. 、ρ、p总等，不一定为变量，要根据不同情况进行判断： 注：若有非气体物质参与反应，无论Δn(g)是否等于0，、ρ均为变量，若其恒定不变，则化学反应达到平衡状态。 化学反应 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 是否平衡 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或物质的量分数一定 平衡 ②各物质的质量或质量分数一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 正、逆反应速率之间的关系 ①单位时间内消耗了m mol A，同时也生成了m mol A 平衡 ②单位时间内消耗了n mol B，同时也消耗了p mol C 平衡 ③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q 不一定平衡 ④单位时间内生成了n mol B，同时也消耗了q mol D 不一定平衡 压强 ①其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q 平衡 ②其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q 不一定平衡 混合气体的平均相对分子质量 ①平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q 平衡 ②平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q 不一定平衡 温度 任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 气体的密度 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 方法点拨 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 重点二 化学平衡常数的计算与应用 1．概念 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，即化学平衡常数，用符号 表示。 2．表达式 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到平衡时，K＝(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入化学平衡常数表达式中)。 由于化学方程式的书写不同，平衡常数的表达式不同，如N2＋3H22NH3，K＝a 则有：2NH3N2＋3H2，K′＝；N2＋H2NH3，K″＝。 3．影响因素 K只受 影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，与压强变化、是否使用催化剂无关。 4．平衡常数意义及应用 （1）判断可逆反应进行的程度 K <10－5 10－5～105 >105 反应程度 很难进行 反应可逆 反应接近完全 （2）判断反应是否达到平衡或进行的方向 对于化学反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Q＝。 Q＜K，反应向 反应方向进行； Q＝K，反应处于 状态； Q＞K，反应向 反应方向进行。 （3）判断可逆反应的热效应 5．化学平衡常数的有关计算 “三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。 （1）分析三个量：起始量、变化量、平衡量。 （2）明确三个关系 ①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 ③各物质的转化量之比等于各物质的化学计量数之比。 （3）计算模式 对以下反应：mA(g)＋nB(g) ⇌pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。 mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx 则有①平衡常数： K＝。 ②A的平衡浓度：c(A)＝ mol·L－1。 ③A的转化率：α(A)＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。 ④A的体积分数：φ(A)＝×100%。 ⑤平衡压强与起始压强之比：＝。 ⑥混合气体的平均密度(混)＝ g·L－1。 ⑦混合气体的平均摩尔质量＝ g·mol－1。 ⑧生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。 产率＝×100%。 6．压强平衡常数（Kp） （1）Kp含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的 替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。 （3）计算技巧： 第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度； 第二步，计算各气体组分的 或 ； 第三步，根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝ ； 第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝。 7．速率常数和平衡常数的关系 A.基元反应：a A（g）+b B（g）c C（g）+d D（g） B.速率方程 ①抽象化速率方程：笼统的正逆反应速率 v正＝k正·ca（A）·cb（B）、v逆＝k逆·cc（C）·cd（D） ②具体化速率方程：以具体物质表示的正逆反应速率 vA正＝k正·ca（A）·cb（B）、vC逆＝k逆·cc（C）·cd（D） C.速率常数和平衡常数的关系 ①抽象化：平衡条件 ，＝＝ ①具体化：平衡条件 ， ＝ ×＝ × （4）升温对k正、k逆的影响 ①放热反应：K值 ；k正值 ，k逆值 ， 变化更大 ②吸热反应：K值 ；k正值 ，k逆值 ， 变化更大 重点三 化学平衡的移动 1．化学平衡移动的过程 2．化学平衡移动与化学反应速率的关系 （1）v正>v逆：平衡向 移动。 （2）v正＝v逆：反应达到平衡状态，平衡 移动。 （3）v正＜v逆：平衡向 移动。 3．影响化学平衡的外界因素 （1）若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下： 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 方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向 方向移动 压强(对于有气体参加的可逆反应) 反应前后气体体积改变 增大压强 向气体分子总数 的方向移动 减小压强 向气体分子总数 的方向移动 反应前后气体体积不变 改变压强 平衡 移动 温度 升高温度 向 反应方向移动 降低温度 向 反应方向移动 催化剂 同等程度地改变v正、v逆，平衡不移动 （2）外界条件对化学平衡影响的图示分析 ①浓度对化学平衡的影响 a．当反应体系中存在固体或纯液体物质时，可认为其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或纯液体的量，对化学平衡没影响。 b．同等程度地改变反应气体混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。 ②压强对化学平衡的影响 对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，若m＋n>p＋q，则图像对应图1、图2；若m＋n＝p＋q，则图像对应图3、图4。 说明： a．改变压强，相当于改变体积，也就相当于改变浓度。 b．若反应前后气体体积无变化，改变压强，能同时改变正、逆反应速率，v(正)＝v(逆)，平衡不移动。如H2(g)＋I2(g)2HI(g)。 ③温度对化学平衡的影响 在其他条件不变的情况下，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。 注意： a.升高温度，不管是吸热还是放热方向，反应速率均增大，但吸热方向速率增大的倍数大于放热方向速率增大的倍数，使v(吸热)>v(放热)，故平衡向吸热方向移动。 b．只要是升高温度，新平衡状态的速率值一定大于原平衡状态的速率值；反之则小。 v-t图像[以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0为例]如下。 ④催化剂对化学平衡的影响 催化剂对化学平衡移动无影响。V-t图像(以N2＋3H22NH3为例)如下。 4．化学平衡中的特殊情况 （1）当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对化学平衡没影响。 （2）同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。 （3）充入惰性气体与平衡移动的关系 ①恒温、恒容条件 原平衡体系体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动 ②恒温、恒压条件 原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压) 方法点拨 压强的影响实质是浓度的影响，所以只有当这些“改变”造成浓度改变时，平衡才有可能移动。如“惰性气体”对化学平衡的影响： 恒温恒容 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 恒温恒压 原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小―→反应气体的浓度同倍数减小（等效于减压）—— 重点四 勒夏特列原理及应用 1.内容：对于一个已经达到平衡的体系，如果改变影响化学平衡的一个条件 (如 、 、 )，平衡将向着能够 这种改变的方向移动。 注意：①“ ”不等于“ ”更不是“ ”。 ②若同时改变影响平衡移动的几个条件，则 简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向。 2.适用范围：仅适用于 的反应体系， 过程或 的可逆过程均不能使用该原理。 3.必须有平衡移动，且实际移动方向 理论移动方向 易错提醒 ①催化剂不能使平衡移动，无法用勒夏特列原理解释。 ②等体反应改变压强，平衡不移动，无法用勒夏特列原理解释。 ③改变平衡体系中固体或纯液体的量，平衡不移动，无法用勒夏特列原理解释。 ④恒温恒容条件下充入惰性气体，平衡不移动，无法用勒夏特列原理解释。 ⑤非平衡状态，不能用勒夏特列原理解释。 ⑥勒夏特列原理可判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列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，才能根据勒夏特列原理进行判断。 4.“加的多，剩的多”原理 ①增大X的浓度，新平衡时c（X）一定比原平衡时的 ②增大压强，新平衡时P一定比原平衡时的 ③升高温度，新平衡时T一定比原平衡时的 5.“单一气体型”反应的特殊性 ①反应形式：A（s）xB（s）+yC（g） ②改变压强、浓度，平衡移动，新平衡时P、c 6.“单侧气体型”反应的特殊性 ①反应形式：A（s）xB（g）+yC（g） ②改变压强、同倍数改变浓度，平衡移动，新平衡时P、c ③改变一种气体浓度，平衡移动，新平衡时c 7.勒夏特列原理应用：可以更加科学有效地 化学反应，尽可能让化学反应按照人们的 。 方法点拨 平衡移动过程中的量变分析 向一密闭容器中通入1 mol N2、3 mol H2，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，一段时间后达到平衡，当其他条件不变时，改变下列条件后，请填写下列内容： ①若增大N2的浓度，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡前，氮气浓度的变化趋势是减小，但新平衡时的浓度大于原平衡时的浓度。 ②若升高温度，平衡移动的方向是向左移动；达新平衡前，体系温度的变化趋势是降低，但新平衡时的温度高于原平衡时的温度。 ③若增大压强，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡前，压强的变化趋势是减小，但新平衡时的压强大于原平衡时的压强。 （2）原理归纳：如果改变影响平衡的条件之一(如浓度、压强或温度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 （3）注意事项 ①适用范围：适用于任何动态平衡体系(如在第三章将学到的溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析。 ②平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变，但不能完全“消除”这种改变。可概括为“外变大于内变”。 平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响，而不是“消除”外界条件的影响，更不是“扭转”外界条件的影响。 重点五 化学反应的方向 1．自发反应 在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。 自发过程和自发反应的区别 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下， ，就能自发进行的过程 在给定的条件下，可以 进行到显著程度的化学反应 特征 具有 ，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 （1）可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池。 （2）非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2 方法点拨 1．不能认为自发反应都是不需要任何条件就能发生的，自发反应的“一定的条件”，可以是一定的温度和压强，可以是“点燃、光照、加热、高温”等给反应物提供能量的条件，“外界帮助”指通电、放电等，如氢气的燃烧是自发的通过需点燃才能发生；也不能认为非自发反应在任何条件下都是不能发生的，如NaCl在通电条件可分解生成Na和Cl2。 2．不能认为自发反应应用普通，非自发反应没有应用价值。将电能、热能转化为化学能的许多非自发反应是制备物质的重要反应，如电解法去冶炼钠、镁、铝和制取氯气等。 3．反应能否自发进行与反应速率无关。 2．熵和熵变的含义 熵 定义 度量体系 的物理量(体系的有序性越高，混乱度越低，熵值越小) 符号 S 熵变 定义 物质发生变化时，体系的熵的变化 符号 ΔS 意义 混乱度增加的过程或反应为 ，ΔS＞0；混乱度减小的过程或反应为熵减，ΔS＜0(产生气体的反应和气体物质的量增大的反应，熵变为正值ΔS＞0，是熵增反应)；化学反应的ΔS越大，越有利于反应 3．自由能与化学反应的方向 （1）自由能变化 符号为 ，单位为 。 （2）自由能变化与焓变、熵变的关系 ΔG＝ 。ΔG不仅与焓变、熵变有关，还与 有关。 （3）反应方向与自由能的关系 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 ＜0 ＞0 永远是负值 ＞0 ＜0 永远是正值 ＞0 ＞0 低温为正 高温为负 ＜0 ＜0 低温为负 高温为正 4．判断化学反应方向的判据 （1）焓判据：放热过程中体系能量降低，ΔH<0，反应具有自发进行的倾向。 （2）熵判据：在密闭条件下，体系有自发地向混乱度增加(ΔS>0)的方向转变的倾向。 （3）复合判据 ①判据 ②温度对反应方向的影响 重点六 化学反应的调控 1．合成氨反应的特点 合成氨反应 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1 自发性 常温(298 K)下，ΔH－TΔS ，能 进行 可逆性 反应为 反应 焓变 ΔH＜0，是放热反应 体积变化(熵变) ΔS＜0，正反应是气体体积 的反应 2．浓度、温度、压强、催化剂对反应速率和氨的含量的影响 根据合成氨反应的特点，利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应 、提高平衡混合物中 的含量，请填写下表。 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨的反应速率反应速率 反应物浓度 温度 压强 使用 提高平衡混合物中中氨的含量 增大反应物浓度， 降低生成物浓度 温度 压强 无影响 3．数据分析 在不同温度和 下(初始时N2和H2的体积比为1∶3)，平衡混合物中 的含量实验数据分析，提高反应速率的条件是 、 ；提高平衡混合物中氨的含量的条件是 、 。二者在温度这一措施上是不一致的。 4．工业合成氨的适宜条件 压强 原理分析 ①增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向向移动，压强越大 ②压强越大，对设备的要求越高，压缩H2和N2所需的 越大，会增加生产投资，并可能 选用条件 目前，我国合成氨厂一般采用的压强为 MPa 温度 原理分析 ① 有利于提高平衡混合物中氨的含量 ②温度越低，反应速率越小，达到平衡所需时间越长，故 ③催化剂的 在一定温度下下最大 选用条件 目前，在实际生产中一般采用的温度为 ℃(此温度下催化剂的 ) 催化剂 原理分析 即使在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然 。 使用 在较低温度时能较快进行反应 选用条件 通常采用加入以 为主体的多成分催化剂，又称 (为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过 ) 浓度 原理分析 在500 ℃和30 MPa时，平衡混合物中 的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低 采取措施 采取迅速 的方法，使气态氨变成 后及时从平衡混合物中分离出去 将 分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的 (既提高了原料的 ，又提高了 ，有利于合成氨反应) 5．工业合成氨的适宜条件 外部条件 工业合成氨的适宜条件 压强 10～30 MPa 温度 400～500 ℃ 催化剂 使用 作催化剂 浓度 氨及时从混合气中分离出去，剩余气体 使用；及时补充N2和H2 6．合成氨的工艺流程 流程分析 ①原料气干燥、净化：除去原料气中的水蒸气及其他气体杂质，防止与催化剂接触时，导致催化剂“中毒”而降低或丧失催化活性 ②压缩机加压：增大压强 ③热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高，为原料气反应提供热量，故热交换可充分利用能源，提高经济效益。 ④冷却：生成物NH3的液化需较低温度采取迅速冷却的方法，可使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使平衡向生成NH3的方向移动。 ⑤循环使用原料气：因合成氨反应为可逆反应，平衡混合物中含有原料气，将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2和H2,使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。 7. 工业生产中适宜生产条件的选择思路 （1）分析反应特点。主要分析反应的方向性、可逆性、反应热和熵变等。 （2）原理分析。根据反应特点，利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析增大反应速率、提高原料转化率的反应条件。 （3）根据实验数据进一步分析反应条件，确定适宜条件的范围及催化剂的筛选。 （4）根据工业生产的实际情况、经济效益及环保要求等最终确定适宜的条件。 影响 因素 有利于加快反应速率的控制 有利于平衡移动条件的控制 综合分析结果 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度、减小生成物浓度 不断补充反应物、及时分离出生成物 压强 高压(有气体参加) ΔV<0 高压 设备条件允许的前提下，尽量采取高压 ΔV>0 低压 兼顾速率和平衡、选取适宜的压强 温度 高温 ΔH<0 低温 兼顾速率和平衡、考虑催化剂的适宜温度 ΔH>0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并选取合适催化剂 催化剂 加合适的催化剂 无影响 加合适的催化剂， 考虑催化剂活性与温度关系 化学平衡状态的特征与判定 【典例1】在一个不传热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(s)，当 m、n、p、q为任意整数时，反应达到平衡的标志是(　 　)①体系的压强不再改变　②体系的温度不再改变　③体系的密度不再变化 ④各组分质量分数不再改变 A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④ 【典例2】一定条件下，在某恒容密闭容器中发生可逆反应   ，达到化学平衡时，下列说法一定正确的是 A．反应放出a kJ热量 B．混合气体的密度不再发生变化 C．N和Y的物质的量之比为2：1 D．M的正反应速率等于X的逆反应速率 解题思路 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，反应达到平衡状态。 （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。 【即时检测1】一定温度下，向容积固定为的密闭容器中充入和气体，发生反应，下列说法合理的是 A．若容器内气体密度不变，此反应达到平衡 B．若容器内的浓度不变，此反应未必达到平衡 C．若容器内的体积分数不变，此反应达到平衡 D．若容器内气体压强不变，此反应达到平衡 【即时检测2】(24-25高二上·广东广州第二中学·期中)在恒温恒容密闭容器中投入足量，发生反应：。下列说法正确的是 A．平衡常数表达式为 B．若的体积分数不再改变，则达到平衡 C．平衡后充入更多的和，达到新平衡时其浓度均增大 D．可用单位时间内质量变化来表示反应快慢 化学平衡常数的计算与应用 【典例3】（24-25高二上·安徽合肥·期中）O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下：反应①O3O2+[O]    ΔH>0，平衡常数为K1；反应②，[O]+O32O2    ΔH<0平衡常数为K2；总反应：2O33O2    ΔH<0，平衡常数为K。下列叙述正确的是 A．降低温度，总反应K减小 B．K=K1+K2 C．适当升温，可提高消毒效率 D．压强增大，K2减小 【典例4】在化学平衡体系中，由各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数，用符号Kp表示。在温度为T时，将NH4HS(s)置于抽真空的容器中，当反应NH4HS(s)NH3(g)＋H2S(g)达到平衡时，测得总压强为p，则该反应的压强平衡常数Kp为 A． B． C． D． 易错提醒 1．平衡常数K的书写 ①固体或纯液体和液态水不列入平衡常数的表达式中(注意有机反应中的H2O则应写入)。 ②平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关，如N2＋3H22NH3，K＝a，则有： 2NH3N2＋3H2，K′＝；N2＋H2NH3，K″＝。 ③对于给定的化学方程式，正逆反应的平衡常数互为倒数。 2．K值的大小只能预示着某种可逆反应向某方向进行的最大程度，但不能预示反应达到平衡所需时间。 【即时检测3】已知：化学反应的速率常数(A、R为常数，为自然对数的底，为活化能)。反应由如下步骤实现：Ⅰ．  ，Ⅱ．  ，反应的速率常数与温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ的 B．反应过程涉及两种中间体 C．升高温度，速率常数减小、增大 D．增大压强，反应Ⅰ和Ⅱ的化学平衡常数均增大 【即时检测4】℃时向2L恒容密闭容器中通入和，发生反应：时反应恰好达平衡，此时测得与的物质的量相等。下列叙述错误的是 A．前的平均反应速率 B．的平衡转化率为10% C．平衡时的体积分数为 D．该温度下平衡常数 【即时检测5】（24-25高二上·安徽芜湖·期中）向某密闭容器中通入物质的量之比为1∶1的M与N，发生反应：     △H，反应达平衡状态时M的体积分数与温度、压强的关系如图所示(是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。下列说法正确的是 A．△H<0 B． C．若Z点M的分压为2MPa，则K时 D．混合气体的平均相对分子质量：Z>X>Y 化学平衡移动的影响因素分析 【典例5】对于反应  ，下列说法正确的是 A．断裂的同时有断裂，说明反应到达该条件下的平衡状态 B．该反应的平衡常数可表示为 C．适当降温加压可提高的平衡转化率 D．分离出，增大，平衡向正反应方向移动 【典例6】(24-25高二上·广东广州广州中学·期中)将18 mol的气体平均分成两份，分别通入容器A、容器B(容积均为1 L)，其中一容器为绝热环境，另一容器为25℃恒温环境，在容器内均发生： ，相关数据如下表： 时间/min 0 10 20 30 40 50 60 容器A 0 0.8 1.5 2 2.3 2.4 2.4 容器B 0 1 1.8 2.5 3 3 3 下列说法正确的是 A．容器B为绝热环境 B．可通过降低容器的温度，从而加快逆反应的速率，达到抑制H2S气体分解的目的 C．反应到40 min时，向容器B中充入一定量的He，容器内压强变大，平衡逆向移动 D．计算可知容器B的平衡转化率为66.7% 解题技巧 1.外界条件对化学平衡的影响 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 2.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。 【即时检测6】时，10L的某刚性密闭容器中存在如下平衡：，平衡后再向容器中加入一定量的并重新达到平衡，下列说法中正确的是 A．新平衡时的体积分数增大 B．新平衡时的转化率不变 C．新平衡时混合气体的平均相对分子质量减小 D．新平衡时的浓度减小 【即时检测7】下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论正确的是 A．图①中该反应的，且 B．图②在一定条件下，c(X)随时间t的变化，正反应的，M点正反应速率＜N点逆反应速率 C．图③若m + n = p，则a曲线可能是增大了压强 D．图④中曲线表示一定压强下NO的平衡转化率随温度的变化，A、B、C三点表示不同温度、压强下NO的平衡转化率，压强最小的是B点，化学平衡常数最小的是A点 勒夏特列原理的应用 【典例7】下列能用勒夏特列原理解释的是 A．溶液中加入固体后颜色变深 B．升高温度，化学反应速率加快 C．催化氧化成的反应，往往需要使用催化剂 D．、、平衡混和气加压后颜色变深 易错提醒 对勒夏特列原理的理解 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。 【即时检测8】下列事实，不能用勒夏特列原理解释的是（    ） A．气体在热水中比在冷水中颜色深 B．加压后气体颜色先变深后变浅 C．平衡体系加压后颜色变深 D．用浓氨水和NaOH固体制取氨气 【即时检测9】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 。 化学反应的方向 【典例8】下列说法不正确的是 A．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增的过程 B．当ΔH<0，ΔS>0时，反应能自发进行 C．2NO(g)+ 2CO(g) = N2(g)+ 2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0 D．反应NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 易错提醒 （1）不能认为自发反应都是不需要任何条件就能发生的，自发反应的“一定的条件”，可以是一定的温度和压强，可以是“点燃、光照、加热、高温”等给反应物提供能量的条件，“外界帮助”指通电、放电等，如氢气的燃烧是自发的通过需点燃才能发生；也不能认为非自发反应在任何条件下都是不能发生的，如NaCl在通电条件可分解生成Na和Cl2。 （2）不能认为自发反应应用普通，非自发反应没有应用价值。将电能、热能转化为化学能的许多非自发反应是制备物质的重要反应，如电解法去冶炼钠、镁、铝和制取氯气等。 （3）反应能否自发进行与反应速率无关。 【即时检测10】（24-25高二上·安徽合肥·期中）下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是 A．在不同状态时的熵值： B．常温下，反应不能自发进行，则该反应的 C．凡是需要加热的反应都不能自发进行 D．反应能否自发进行与温度无关 化学反应的调控 【典例9】磺酰氯()是一种无色液体，遇水蒸气会发生反应生成两种强酸。实验室中利用反应：(g)制备磺酰氯，已知该反应在低温下能够自发进行。下列说法正确的是 A．该反应的，制备过程中温度不能太高 B．该反应低温下能够自发进行的原因是熵增 C．增大投料比，有利于转化率的提高 D．遇水蒸气会生成和HCl 【典例10】(24-25高二上·广东东莞五校联考·期中)合成氨工业在国民生产中有重要意义，  ，以下是关于合成氨的有关问题，请回答： （1）已知合成氨反应的，，根据，试通过估算判断室温(即)下，合成氨的反应能否自发进行？ (填“能”或“否”)。 （2）某温度下，反应达到平衡后，若想提高的转化率，可以采取的措施有___________。 A．加入催化剂 B．恒温恒压下充入一定量氩气 C．其他条件不变降低反应体系的温度 D．恒温恒容下充入一定量 （3）下图表示在恒压密闭容器中，不同温度下，达到平衡时的体积百分数与投料比的关系： 由此判断的大小关系为： 。 （4）由下表可知，时，反应①的平衡常数 ；当测得的浓度分别为时，则反应①的 (填“>”、“=”或“<”)。    200 300 400 K 0.5 （5）下图为一定温度、恒容条件下，和以进行反应，则达平衡时，的体积分数随压强的变化示意图如下： ①的浓度 (填“>”、“=”或“<”)。 ②计算b点的分压平衡常数 (列计算式，不用算出最终结果)。 技巧点拨 （1）化工生产适宜条件选择的一般原则 条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意对二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性受温度的限制 （2）控制反应条件的基本措施 控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率 提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率 （3）催化剂的活性与“中毒” 催化剂的催化能力一般称为催化活性。催化剂因吸附或沉积少量的杂质(毒物)而使活性明显下降甚至丧失的现象，称为催化剂“中毒”。为了防止催化剂“中毒”，合成氨的原料气、硫酸工业中从沸腾炉排出来的炉气都必须经过净化。 【即时检测11】燃煤电厂锅炉尾气中含有氮氧化物(主要成分NO)，可通过主反应4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)ΔH=-1627.7kJ·mol−1除去。温度高于300℃时会发生副反应：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-904.74kJ·mol−1。在恒压、反应物起始物质的量之比一定的条件下，反应相同时间，NO的转化率在不同催化剂作用下随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法一定正确的是 A．升高温度、增大压强均可提高主反应中NO的平衡转化率 B．N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH=-180.74kJ·mol−1 C．图中X点所示条件下，反应时间足够长，NO的转化率能达到Y点的值 D．图中Z点到W点NO的转化率降低的原因是主反应的平衡逆向移动 【即时检测12】工业上以纯度为98%左右的粗硅为原料制备高纯硅的反应如下：①  ；②  。当①、②反应体系的压强各为、时，分别改变进料比和反应温度，二者对产率和的平衡转化率影响如图1、图2所示。下列说法正确的是 A． B．反应①，增加HCl浓度，反应速率加快，产率增大 C．反应①更适合在较低温度下进行 D．反应②，工业上选择反应温度1300℃更合适 夯实基础 1．AlN是一种新型无机非金属材料，制备原理是  。下，在恒容密闭容器中发生该反应，下列情况不能判断反应达到平衡状态的是 A．气体密度不随时间变化 B．气体平均摩尔质量不随时间变化 C．气体总压强不随时间变化 D．体积分数不随时间变化 2．（24-25高二上·安徽阜阳·期中）在恒温恒容密闭容器中投入足量，发生反应：。下列有关叙述正确的是 A．体积分数不变时反应达到平衡状态 B．增大质量，反应速率会增大 C．平衡后充入等物质的量的和，达到新平衡时其浓度均增大 D．可用单位时间内质量净增量比较反应快慢 3．环戊二烯()是重要的有机化工原料，其制备反应为  。若使化学反应速率和环戊烯()的平衡转化率均增大，可采取的措施有 A．降低温度 B．移走HI C．缩小容器容积，增大压强 D．增加碘单质的浓度 4．下列装置及设计不能达到实验目的的是 A．测定中和反应的反应热 B．探究反应物浓度对反应速率的影响 C．测定锌与稀硫酸反应生成氢气的速率 D．探究温度对化学平衡的影响 5．一定温度下，把2.5molA和2.5molB混合盛入容积为2L的恒容密闭容器里，发生如下反应：，经5s反应达平衡，在此5s内C的平均反应速率为，同时生成1molD，下列叙述中不正确的是 A． B．反应达到平衡状态时A的转化率为 C．若混合气体的密度不再变化，则该可逆反应达到化学平衡状态 D．再加入2.5molA和2.5molB，平衡正向移动，再次平衡后A的转化率增大 6．一定温度下，在恒容密闭容器中充入1mol草酸镁，发生反应：。下列叙述正确的是 A．当混合气体中CO体积分数不变时不一定达到平衡状态 B．平衡时充入0.1mol CO和0.1mol达到新平衡时浓度大于原平衡 C．平衡时充入氩气，正反应速率大于逆反应速率 D．如果分离平衡向正反应方向移动，平衡常数增大 7．（24-25高二上·河南信阳·期中）将放入密闭的真空容器中，发生反应：并达到平衡。保持温度不变，缩小容器容积，体系重新达到平衡。下列说法正确的是 A．总压强增大 B．平衡常数减小 C．CaO的物质的量不变 D．的物质的量增大 8．(23-24高二上·广东韶关·期中)下列装置所示的过程与勒夏特列原理无关的是 A．加入MnO2时产生气泡速率加快 B．加入CaO时乙烧瓶中气体颜色加深 C．光照时试管中黄绿色变浅 D．加入铁粉时溶液颜色变浅 9．(24-25高二上·广东珠海六校联考·期中)硫酸是化工生产中一种重要的酸，工业上通常用黄铁矿(主要成分FeS2)为原料生产硫酸，简要的工艺流程如图所示： 下列有关说法中，不正确的是 A．将黄铁矿粉碎的目的是增大反应物之间的接触面积 B．在原料质量一定的条件下，使用催化剂能提高SO3的产量 C．生产过程中向空气里排放的大量SO2、SO3可能会引发酸雨 D．吸收塔中用的是98.3%的浓硫酸而不是水 10．（24-25高二上·河南信阳·期中）硫酸是中学化学实验的重要试剂。回答下列问题： Ⅰ．某反应的速率方程为，改变反应物浓度时，反应的瞬时速率如表所示： c(A)/(mol·L-1) c(B)/(mol·L-1) v/c(A)/(10-3mol·L-1·min-1) 0.25 0.050 1.4 0.50 0.050 2.8 1.00 0.050 5.6 0.50 0.100 2.8 （1）速率方程中的 ， 。 （2）该反应的速率常数 。 Ⅱ．温度为T时，在容积为1L的密闭容器中进行反应，已知该反应通过以下两步完成： i．(快反应) ii．___________(慢反应) （3）写出第ii步的反应方程式： （4）该反应的决速步骤为 (填“第1步”或“第ii步”)， （5）总反应的(为正、逆反应速率常数)。降低温度，该反应的将 。(填“增大”“减小”或“不变”)。 综合运用 11．在密闭容器中发生反应：，的比例通入两种反应物，15分钟后A在四温度下的转化率如下表所示，且，下列说法正确的是 温度 转化率 A．该反应是吸热反应 B．温度时()，A的转化率是 C．温度下，若反应在后继续进行，则A的转化率变大 D．温度反应后，若，则温度时的平衡常数是4.5 12．工业生产应该符合“绿水青山就是金山银山”的理念。工业烟气中含硫、氮的氧化物，对其脱硫、脱氮后才能排出。脱硫、脱氮的原理为  。在恒容密闭容器中通入一定量的、、混合气体，在催化剂、一定温度条件下发生该可逆反应。下列说法正确的是 A．混合气体密度不变时，不能确定反应达到平衡状态 B．达到平衡后，充入，平衡向正反应方向移动 C．达到平衡后，加入，反应速率增大 D．达到平衡状态时， 13．(24-25高二上·广东佛山S6高质量发展联盟·期中)在硫酸工业中，通过下列反应使氧化为：  。下表列出了恒容刚性容器中，在不同温度和压强下，反应达到平衡时的转化率。下列说法错误的是 温度/℃ 平衡时的转化率/% 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 500 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A．为了增大的转化率，可以控制与的投料比大于2 B．在到达平衡时充入He增大压强，不能增大转化率 C．该反应的正反应方向是放热反应 D．在实际生产中，选定的温度为400~500℃，主要原因是考虑催化剂的活性最佳 14．在密闭容器中放入镍粉并入一定量的气体，一定条件下发生反应，已知平衡常数与温度的关系如表所示： 温度/℃ 25 80 230 平衡常数 2 下列说法正确的是 A．恒温恒压充入，容器内压强不变，但平衡逆向移动 B．25℃达到平衡时，增大压强(体积变小)，平衡正向移动，K值增大 C．增加的物质的量，平衡正向移动，的转化率提高 D．80℃达到平衡时，升高温度，平衡向正反应方向移动，、均增大 15．对空气中的NOx进行处理，有助于减少雾霾天气的形成。回答下列问题： （1）处理NOx涉及的部分反应有： i．N2(g)+O2(g)2NO(g)  ΔH1  K1； ii．2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)  ΔH2  K2； iii．NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)  ΔH3  K3. 反应iv．2NO(g)+2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)  ΔH4  K4中的ΔH4= (用含ΔH1，ΔH2、ΔH3的代数式表示)，K= (用含K1、K2、K3的代数式表示)。 （2）用NH3催化还原烟气中氮氧化物时，当=x，用Fe作催化剂时，在NH3充足的条件下，不同α值对应的脱氮率(被还原的氮氧化物的百分率)不同，在不同温度下其关系如图所示。当x= 时，脱氮效果最佳，最佳的脱氨温度是 ℃。 （3）一定温度下，在5L的某恒容密闭容器中，充入0.5molNO和0.5molCO，仅发生反应iv，4min后反应达到平衡，此时测得反应后混合气体的总压强是反应前混合气体总压强的0.8倍。 ①4min时，CO的平衡转化率为 %，c(N2)= mol·L-1。 ②下列说法正确的是 (填标号)。 A．容器内压强不再发生改变，反应达到了平衡 B．向平衡体系中再充入惰性气体，平衡逆向移动 C．将部分N2及时移除，可加快反应速率 ③若反应前混合气体的总压强为20MPa，则该反应达到平衡时的平衡常数Kp= (分压=物质的量分数×总压)。 思维拔高 16．CO、、的燃烧热分别为A、B、C()(a、b、)。等物质的量的与在下发生反应，反应速率，、为正、逆反应速率常数，为气体分压，。下列说法正确的是 A．气体压强保持不变说明反应已达到化学平衡状态 B．当的转化率为20%时， C．乙醛的分解反应的 D．升高温度，若平衡逆向移动，减小，增大 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 化学平衡及其移动 重点一 化学平衡状态 1．可逆反应 概念 在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应 三特征 双向性 可逆反应分为方向相反的两个反应方向：正反应方向和逆反应方向 双同性 正、逆反应是在同一条件下，同时进行 共存性 反应物与生成物共存(反应物的转化率小于100%) 2．化学平衡状态 （1）概念 一定条件下的可逆反应中，当正反应和逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变的状态。 （2）化学平衡的建立 化学平衡 状态的建立 条件 ①可逆反应；②封闭体系中；③一定的反应条件(温度、压强等) 途径 ①可加入反应物，从正反应开始；②可加入生成物，从逆反应开始；③也可同时加入反应物和生成物，从正、逆向同时开始 绘制“反应速率－时间”图像，表示从正反应开始建立化学平衡状态的过程。 （3）平衡特点 七大特征 化学平衡 逆(研究对象) 适用于可逆反应 动(动态特征) 建立平衡后，正、逆反应仍在进行，属于动态平衡，可用同位素示踪原子法证明 等(平衡实质) υ(正)＝v(逆)）≠0(正、逆反应速率相等，但不等于零) 定(平衡结果) 达平衡后，反应混合物中各组分的浓度或质量分数不变(不可理解为相等) 移(平衡移动) 化学平衡其存在是有条件的、暂时的，浓度、温度、压强条件变化时平衡会发生相应移动 同(等效平衡) 外界条件同，同一可逆反应从不同方向(正向、逆向、双向)达到的平衡状态相同 恒(定量特征) 一定温度下，化学平衡常数保持不变 3．化学平衡状态的判断 （1）动态标志：v正＝v逆≠0 ①同一物质(两种表述)：v正＝v逆、断键数＝成键数。 ②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。 如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。 （2）“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的(即变量)，当其“不变”时反应就达到平衡状态。 A. 混合体系中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度、百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等会随时间变化而变化，为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。 B. 绝热体系中温度为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。 C. 、ρ、p总等，不一定为变量，要根据不同情况进行判断： 注：若有非气体物质参与反应，无论Δn(g)是否等于0，、ρ均为变量，若其恒定不变，则化学反应达到平衡状态。 化学反应 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 是否平衡 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或物质的量分数一定 平衡 ②各物质的质量或质量分数一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 正、逆反应速率之间的关系 ①单位时间内消耗了m mol A，同时也生成了m mol A 平衡 ②单位时间内消耗了n mol B，同时也消耗了p mol C 平衡 ③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q 不一定平衡 ④单位时间内生成了n mol B，同时也消耗了q mol D 不一定平衡 压强 ①其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q 平衡 ②其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q 不一定平衡 混合气体的平均相对分子质量 ①平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q 平衡 ②平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q 不一定平衡 温度 任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 气体的密度 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 方法点拨 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 重点二 化学平衡常数的计算与应用 1．概念 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，即化学平衡常数，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)，当在一定温度下达到平衡时，K＝(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入化学平衡常数表达式中)。 由于化学方程式的书写不同，平衡常数的表达式不同，如N2＋3H22NH3，K＝a 则有：2NH3N2＋3H2，K′＝；N2＋H2NH3，K″＝。 3．影响因素 K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，与压强变化、是否使用催化剂无关。 4．平衡常数意义及应用 （1）判断可逆反应进行的程度 K <10－5 10－5～105 >105 反应程度 很难进行 反应可逆 反应接近完全 （2）判断反应是否达到平衡或进行的方向 对于化学反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Q＝。 Q＜K，反应向正反应方向进行； Q＝K，反应处于平衡状态； Q＞K，反应向逆反应方向进行。 （3）判断可逆反应的热效应 5．化学平衡常数的有关计算 “三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。 （1）分析三个量：起始量、变化量、平衡量。 （2）明确三个关系 ①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 ③各物质的转化量之比等于各物质的化学计量数之比。 （3）计算模式 对以下反应：mA(g)＋nB(g) ⇌pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。 mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx 则有①平衡常数： K＝。 ②A的平衡浓度：c(A)＝ mol·L－1。 ③A的转化率：α(A)＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。 ④A的体积分数：φ(A)＝×100%。 ⑤平衡压强与起始压强之比：＝。 ⑥混合气体的平均密度(混)＝ g·L－1。 ⑦混合气体的平均摩尔质量＝ g·mol－1。 ⑧生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。 产率＝×100%。 6．压强平衡常数（Kp） （1）Kp含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。 （3）计算技巧： 第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度； 第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数； 第三步，根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)； 第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝。 7．速率常数和平衡常数的关系 A.基元反应：a A（g）+b B（g）c C（g）+d D（g） B.速率方程 ①抽象化速率方程：笼统的正逆反应速率 v正＝k正·ca（A）·cb（B）、v逆＝k逆·cc（C）·cd（D） ②具体化速率方程：以具体物质表示的正逆反应速率 vA正＝k正·ca（A）·cb（B）、vC逆＝k逆·cc（C）·cd（D） C.速率常数和平衡常数的关系 ①抽象化：平衡条件v正＝v逆，＝＝Kc ①具体化：平衡条件＝， ＝×＝×Kc （4）升温对k正、k逆的影响 ①放热反应：K值减小；k正值增大，k逆值增大，k逆变化更大 ②吸热反应：K值增大；k正值增大，k逆值增大，k正变化更大 重点三 化学平衡的移动 1．化学平衡移动的过程 2．化学平衡移动与化学反应速率的关系 （1）v正>v逆：平衡向正反应方向移动。 （2）v正＝v逆：反应达到平衡状态，平衡不发生移动。 （3）v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动。 3．影响化学平衡的外界因素 （1）若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下： 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(对于有气体参加的可逆反应) 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 同等程度地改变v正、v逆，平衡不移动 （2）外界条件对化学平衡影响的图示分析 ①浓度对化学平衡的影响 a．当反应体系中存在固体或纯液体物质时，可认为其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或纯液体的量，对化学平衡没影响。 b．同等程度地改变反应气体混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。 ②压强对化学平衡的影响 对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，若m＋n>p＋q，则图像对应图1、图2；若m＋n＝p＋q，则图像对应图3、图4。 说明： a．改变压强，相当于改变体积，也就相当于改变浓度。 b．若反应前后气体体积无变化，改变压强，能同时改变正、逆反应速率，v(正)＝v(逆)，平衡不移动。如H2(g)＋I2(g)2HI(g)。 ③温度对化学平衡的影响 在其他条件不变的情况下，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。 注意： a.升高温度，不管是吸热还是放热方向，反应速率均增大，但吸热方向速率增大的倍数大于放热方向速率增大的倍数，使v(吸热)>v(放热)，故平衡向吸热方向移动。 b．只要是升高温度，新平衡状态的速率值一定大于原平衡状态的速率值；反之则小。 v-t图像[以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0为例]如下。 ④催化剂对化学平衡的影响 催化剂对化学平衡移动无影响。V-t图像(以N2＋3H22NH3为例)如下。 4．化学平衡中的特殊情况 （1）当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对化学平衡没影响。 （2）同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。 （3）充入惰性气体与平衡移动的关系 ①恒温、恒容条件 原平衡体系体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动 ②恒温、恒压条件 原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压) 方法点拨 压强的影响实质是浓度的影响，所以只有当这些“改变”造成浓度改变时，平衡才有可能移动。如“惰性气体”对化学平衡的影响： 恒温恒容 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 恒温恒压 原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小―→反应气体的浓度同倍数减小（等效于减压）—— 重点四 勒夏特列原理及应用 1.内容：对于一个已经达到平衡的体系，如果改变影响化学平衡的一个条件 (如浓度、温度、压强)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 注意：①“减弱”不等于“消除”更不是“扭转”。 ②若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向。 2.适用范围：仅适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。 3.必须有平衡移动，且实际移动方向符合理论移动方向 易错提醒 ①催化剂不能使平衡移动，无法用勒夏特列原理解释。 ②等体反应改变压强，平衡不移动，无法用勒夏特列原理解释。 ③改变平衡体系中固体或纯液体的量，平衡不移动，无法用勒夏特列原理解释。 ④恒温恒容条件下充入惰性气体，平衡不移动，无法用勒夏特列原理解释。 ⑤非平衡状态，不能用勒夏特列原理解释。 ⑥勒夏特列原理可判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列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，才能根据勒夏特列原理进行判断。 4.“加的多，剩的多”原理 ①增大X的浓度，新平衡时c（X）一定比原平衡时的大 ②增大压强，新平衡时P一定比原平衡时的大 ③升高温度，新平衡时T一定比原平衡时的大 5.“单一气体型”反应的特殊性 ①反应形式：A（s）xB（s）+yC（g） ②改变压强、浓度，平衡移动，新平衡时P、c不变 6.“单侧气体型”反应的特殊性 ①反应形式：A（s）xB（g）+yC（g） ②改变压强、同倍数改变浓度，平衡移动，新平衡时P、c不变 ③改变一种气体浓度，平衡移动，新平衡时c变大 7.勒夏特列原理应用：可以更加科学有效地调控和利用化学反应，尽可能让化学反应按照人们的需要进行。 方法点拨 平衡移动过程中的量变分析 向一密闭容器中通入1 mol N2、3 mol H2，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，一段时间后达到平衡，当其他条件不变时，改变下列条件后，请填写下列内容： ①若增大N2的浓度，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡前，氮气浓度的变化趋势是减小，但新平衡时的浓度大于原平衡时的浓度。 ②若升高温度，平衡移动的方向是向左移动；达新平衡前，体系温度的变化趋势是降低，但新平衡时的温度高于原平衡时的温度。 ③若增大压强，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡前，压强的变化趋势是减小，但新平衡时的压强大于原平衡时的压强。 （2）原理归纳：如果改变影响平衡的条件之一(如浓度、压强或温度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 （3）注意事项 ①适用范围：适用于任何动态平衡体系(如在第三章将学到的溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析。 ②平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变，但不能完全“消除”这种改变。可概括为“外变大于内变”。 平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响，而不是“消除”外界条件的影响，更不是“扭转”外界条件的影响。 重点五 化学反应的方向 1．自发反应 在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。 自发过程和自发反应的区别 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不用借助外力，就能自发进行的过程 在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应 特征 具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 （1）可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池。 （2）非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2 方法点拨 1．不能认为自发反应都是不需要任何条件就能发生的，自发反应的“一定的条件”，可以是一定的温度和压强，可以是“点燃、光照、加热、高温”等给反应物提供能量的条件，“外界帮助”指通电、放电等，如氢气的燃烧是自发的通过需点燃才能发生；也不能认为非自发反应在任何条件下都是不能发生的，如NaCl在通电条件可分解生成Na和Cl2。 2．不能认为自发反应应用普通，非自发反应没有应用价值。将电能、热能转化为化学能的许多非自发反应是制备物质的重要反应，如电解法去冶炼钠、镁、铝和制取氯气等。 3．反应能否自发进行与反应速率无关。 2．熵和熵变的含义 熵 定义 度量体系混乱程度的物理量(体系的有序性越高，混乱度越低，熵值越小) 符号 S 熵变 定义 物质发生变化时，体系的熵的变化 符号 ΔS 意义 混乱度增加的过程或反应为熵增，ΔS＞0；混乱度减小的过程或反应为熵减，ΔS＜0(产生气体的反应和气体物质的量增大的反应，熵变为正值ΔS＞0，是熵增反应)；化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行 3．自由能与化学反应的方向 （1）自由能变化 符号为ΔG，单位为kJ·mol－1。 （2）自由能变化与焓变、熵变的关系 ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变、熵变有关，还与温度有关。 （3）反应方向与自由能的关系 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 ＜0 ＞0 永远是负值 在任何温度下过程均自发进行 ＞0 ＜0 永远是正值 在任何温度下过程均非自发进行 ＞0 ＞0 低温为正 低温时非自发 高温为负 高温时自发 ＜0 ＜0 低温为负 低温时自发 高温为正 高温时非自发 4．判断化学反应方向的判据 （1）焓判据：放热过程中体系能量降低，ΔH<0，反应具有自发进行的倾向。 （2）熵判据：在密闭条件下，体系有自发地向混乱度增加(ΔS>0)的方向转变的倾向。 （3）复合判据 ①判据 ②温度对反应方向的影响 重点六 化学反应的调控 1．合成氨反应的特点 合成氨反应 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1 自发性 常温(298 K)下，ΔH－TΔS＜0，能自发进行 可逆性 反应为可逆反应 焓变 ΔH＜0，是放热反应 体积变化(熵变) ΔS＜0，正反应是气体体积缩小的反应 2．浓度、温度、压强、催化剂对反应速率和氨的含量的影响 根据合成氨反应的特点，利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量，请填写下表。 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨的反应速率反应速率 增大反应物浓度 升高温度 增大压强 使用 提高平衡混合物中中氨的含量 增大反应物浓度， 降低生成物浓度 降低温度 增大压强 无影响 3．数据分析 在不同温度和压强下(初始时N2和H2的体积比为1∶3)，平衡混合物中氨的含量实验数据分析，提高反应速率的条件是升高温度、增大压；提高平衡混合物中氨的含量的条件是降低温度、增大压强。二者在温度这一措施上是不一致的。 4．工业合成氨的适宜条件 压强 原理分析 ①增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向向移动，压强越大越好 ②压强越大，对设备的要求越高，压缩H2和N2所需的动力越大，会增加生产投资，并可能降低综合经济效益 选用条件 目前，我国合成氨厂一般采用的压强为10～30MPa 温度 原理分析 ①降低温度有利于提高平衡混合物中氨的含量 ②温度越低，反应速率越小，达到平衡所需时间越长，故温度不宜过低 ③催化剂的活性在一定温度下下最大 选用条件 目前，在实际生产中一般采用的温度为400～500℃(此温度下催化剂的活性最大) 催化剂 原理分析 即使在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然很慢。 使用催化剂在较低温度时能较快进行反应 选用条件 通常采用加入以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒 (为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化) 浓度 原理分析 在500 ℃和30 MPa时，平衡混合物中NH3的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低 采取措施 采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去 将NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度(既提高了原料的利用率，又提高了反应速率，有利于合成氨反应) 5．工业合成氨的适宜条件 外部条件 工业合成氨的适宜条件 压强 10～30 MPa 温度 400～500 ℃ 催化剂 使用铁触媒作催化剂 浓度 氨及时从混合气中分离出去，剩余气体循环使用；及时补充N2和H2 6．合成氨的工艺流程 流程分析 ①原料气干燥、净化：除去原料气中的水蒸气及其他气体杂质，防止与催化剂接触时，导致催化剂“中毒”而降低或丧失催化活性 ②压缩机加压：增大压强 ③热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高，为原料气反应提供热量，故热交换可充分利用能源，提高经济效益。 ④冷却：生成物NH3的液化需较低温度采取迅速冷却的方法，可使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使平衡向生成NH3的方向移动。 ⑤循环使用原料气：因合成氨反应为可逆反应，平衡混合物中含有原料气，将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2和H2,使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。 7. 工业生产中适宜生产条件的选择思路 （1）分析反应特点。主要分析反应的方向性、可逆性、反应热和熵变等。 （2）原理分析。根据反应特点，利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析增大反应速率、提高原料转化率的反应条件。 （3）根据实验数据进一步分析反应条件，确定适宜条件的范围及催化剂的筛选。 （4）根据工业生产的实际情况、经济效益及环保要求等最终确定适宜的条件。 影响 因素 有利于加快反应速率的控制 有利于平衡移动条件的控制 综合分析结果 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度、减小生成物浓度 不断补充反应物、及时分离出生成物 压强 高压(有气体参加) ΔV<0 高压 设备条件允许的前提下，尽量采取高压 ΔV>0 低压 兼顾速率和平衡、选取适宜的压强 温度 高温 ΔH<0 低温 兼顾速率和平衡、考虑催化剂的适宜温度 ΔH>0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并选取合适催化剂 催化剂 加合适的催化剂 无影响 加合适的催化剂， 考虑催化剂活性与温度关系 化学平衡状态的特征与判定 【典例1】在一个不传热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(s)，当 m、n、p、q为任意整数时，反应达到平衡的标志是(　 　)①体系的压强不再改变　②体系的温度不再改变　③体系的密度不再变化 ④各组分质量分数不再改变 A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④ 【答案】C 【解析】①该反应气体的物质的量不能确定是否有变化，故①不是反应达到平衡的标志；②温度随着反应进行而改变，当体系的温度不再改变时，说明反应达到平衡，故②是反应达到平衡的标志；③该反应气体体积一定，气体密度随着反应进行而改变，当体系的密度不再变化时，说明反应达到平衡，故③反应达到平衡的标志；④各组分质量分数不再改变，说明反应达到平衡的标志，故④是反应达到平衡的标志。故选C。 【典例2】一定条件下，在某恒容密闭容器中发生可逆反应   ，达到化学平衡时，下列说法一定正确的是 A．反应放出a kJ热量 B．混合气体的密度不再发生变化 C．N和Y的物质的量之比为2：1 D．M的正反应速率等于X的逆反应速率 【答案】B 【解析】A．当1mol M(g)和2mol N(g)完全反应生成2mol X(g)和1mol Y(s)时才能放热a kJ，A错误； B．化学平衡时，混合气体的密度不再发生变化，B正确； C．起始时M和N的物质的量未知，反应进行的程度未知，故平衡时N和Y的物质的量之比不一定为2：1，C错误； D．化学平衡时，正、逆反应速率相等，M的正反应速率与X的逆反应速率之比应等于化学计量数之比为1：2，D错误； 故选B。 解题思路 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，反应达到平衡状态。 （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。 【即时检测1】一定温度下，向容积固定为的密闭容器中充入和气体，发生反应，下列说法合理的是 A．若容器内气体密度不变，此反应达到平衡 B．若容器内的浓度不变，此反应未必达到平衡 C．若容器内的体积分数不变，此反应达到平衡 D．若容器内气体压强不变，此反应达到平衡 【答案】C 【解析】A．X的状态没有明确，若X为气体，反应物、生成物都是气体，反应容器的体积不变，故反应过程中，密度始终不变，此种情况不能用密度判断反应是否达到平衡状态，A项不符合题意；B．各组分的物质的量浓度不变时，可说明平衡已建立，B项不符合题意；C．平衡时，无论X为气体还是非气体，容器内Z的体积分数不变，能说明反应达到平衡状态，C项符合题意；D．若X为非气体，反应前后气体的物质的量不变，压强保持不变，不能判断该反应是否达到平衡状态，D不符合题意；故答案为：C。 【即时检测2】(24-25高二上·广东广州第二中学·期中)在恒温恒容密闭容器中投入足量，发生反应：。下列说法正确的是 A．平衡常数表达式为 B．若的体积分数不再改变，则达到平衡 C．平衡后充入更多的和，达到新平衡时其浓度均增大 D．可用单位时间内质量变化来表示反应快慢 【答案】D 【解析】A．CaC2O4、CaO呈固态，则平衡常数表达式为K=c(CO)∙c(CO2)，A项错误； B．分析此反应，产物中只有、为气体，化学计量数固定，体积分数始终为，B项错误； C．起始投入足量CaC2O4，平衡时CO和CO2物质的量相等，平衡后充入等物质的量的CO和CO2，增大生成物浓度平衡逆向移动，但温度不变，平衡常数不变，则达到新平衡时其浓度均不变，C项错误； D．任何化学反应的快慢都表现为有关物质的量随着时间变化的多少，故该反应可用单位时间内CaO质量净增量比较反应快慢，D项正确； 故选D。 化学平衡常数的计算与应用 【典例3】（24-25高二上·安徽合肥·期中）O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下：反应①O3O2+[O]    ΔH>0，平衡常数为K1；反应②，[O]+O32O2    ΔH<0平衡常数为K2；总反应：2O33O2    ΔH<0，平衡常数为K。下列叙述正确的是 A．降低温度，总反应K减小 B．K=K1+K2 C．适当升温，可提高消毒效率 D．压强增大，K2减小 【答案】C 【解析】A．由总反应： 可知，正反应为放热反应，则降低温度平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，A项错误；B．由，B项错误；C．适当升温，反应①的平衡正向移动，生成，反应②的平衡逆向移动，的量增多，则可提高消毒效率，C项正确；D．平衡常数只受温度的影响，温度不变，平衡常数不变，D项错误；答案选C。 【典例4】在化学平衡体系中，由各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数，用符号Kp表示。在温度为T时，将NH4HS(s)置于抽真空的容器中，当反应NH4HS(s)NH3(g)＋H2S(g)达到平衡时，测得总压强为p，则该反应的压强平衡常数Kp为 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】反应NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)生成的NH3和H2S物质的量相等，平衡时测得总压强为p，则NH3、H2S的分压都为，该反应的压强平衡常数Kp=p(NH3)p(H2S)= ×=；答案选C。 易错提醒 1．平衡常数K的书写 ①固体或纯液体和液态水不列入平衡常数的表达式中(注意有机反应中的H2O则应写入)。 ②平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关，如N2＋3H22NH3，K＝a，则有： 2NH3N2＋3H2，K′＝；N2＋H2NH3，K″＝。 ③对于给定的化学方程式，正逆反应的平衡常数互为倒数。 2．K值的大小只能预示着某种可逆反应向某方向进行的最大程度，但不能预示反应达到平衡所需时间。 【即时检测3】已知：化学反应的速率常数(A、R为常数，为自然对数的底，为活化能)。反应由如下步骤实现：Ⅰ．  ，Ⅱ．  ，反应的速率常数与温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ的 B．反应过程涉及两种中间体 C．升高温度，速率常数减小、增大 D．增大压强，反应Ⅰ和Ⅱ的化学平衡常数均增大 【答案】A 【解析】A．反应步骤Ⅰ的速率常数随温度变化更大，说明Ea更大，Ea更大时，的值才会变化更大，纵坐标变化更大，说明反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ的，A正确； B．中间体是开始没有，反应过程中生成然后又反应掉的物质，该反应中只有Q一种中间体，B错误； C．从图上可以看出，升高温度，横坐标减小，速率常数都是增大的，C错误； D．平衡常数只受温度的影响，改变压强，平衡常数不变，D错误； 答案选A。 【即时检测4】℃时向2L恒容密闭容器中通入和，发生反应：时反应恰好达平衡，此时测得与的物质的量相等。下列叙述错误的是 A．前的平均反应速率 B．的平衡转化率为10% C．平衡时的体积分数为 D．该温度下平衡常数 【答案】D 【分析】根据已知，列三段式，0.2-x=x，解得x=0.1mol，据此分析； 【解析】A．前的平均反应速率，A正确； B．的平衡转化率为10%，B正确； C．平衡时的体积分数为，C正确； D．该温度下平衡常数，D错误； 故选D。 【即时检测5】（24-25高二上·安徽芜湖·期中）向某密闭容器中通入物质的量之比为1∶1的M与N，发生反应：     △H，反应达平衡状态时M的体积分数与温度、压强的关系如图所示(是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。下列说法正确的是 A．△H<0 B． C．若Z点M的分压为2MPa，则K时 D．混合气体的平均相对分子质量：Z>X>Y 【答案】C 【分析】由图分析可知M(g)+N(g)⇌Q(g)+3R(g)是一个吸热反应，且，据此解答。 【解析】A．温度升高，M的体积分数降低，说明平衡向正反应方向移动，△H＞0，A错误；B．压强升高，平衡逆向移动，M的体积分数增大，，B错误；C．若Z点时M的分压＝2MPa，假设起始M与N各为1mol，根据三段式可得：,M的体积分数= ，则，，则，，C正确；D．M的体积分数越大，则混合气体的平均相对分子质量越大，说明反应逆向进行的程度越大，混合气体的平均相对分子质量：Z＝X＞Y，D错误。故选C。 化学平衡移动的影响因素分析 【典例5】对于反应  ，下列说法正确的是 A．断裂的同时有断裂，说明反应到达该条件下的平衡状态 B．该反应的平衡常数可表示为 C．适当降温加压可提高的平衡转化率 D．分离出，增大，平衡向正反应方向移动 【答案】A 【解析】A．根据反应可知，平衡时断裂的同时有断裂，即断裂的同时有断裂，说明反应到达该条件下的平衡状态，A正确；B．根据反应方程式，该反应的平衡常数表达式应为，B错误；C．该反应是正反应方向气体体积增大的反应，加压平衡左移，的平衡转化率降低，C错误；D．分离出，生成物浓度减小的瞬间，不变，减小，大于，平衡向正反应方向移动，D错误；答案选A。 【典例6】(24-25高二上·广东广州广州中学·期中)将18 mol的气体平均分成两份，分别通入容器A、容器B(容积均为1 L)，其中一容器为绝热环境，另一容器为25℃恒温环境，在容器内均发生： ，相关数据如下表： 时间/min 0 10 20 30 40 50 60 容器A 0 0.8 1.5 2 2.3 2.4 2.4 容器B 0 1 1.8 2.5 3 3 3 下列说法正确的是 A．容器B为绝热环境 B．可通过降低容器的温度，从而加快逆反应的速率，达到抑制H2S气体分解的目的 C．反应到40 min时，向容器B中充入一定量的He，容器内压强变大，平衡逆向移动 D．计算可知容器B的平衡转化率为66.7% 【答案】D 【解析】A．该反应是吸热反应，反应过程中绝热环境容器的反应温度低于25℃恒温环境容器的反应温度，反应速率慢于25℃恒温环境容器的反应速率，由表格数据可知，容器A中反应达到平衡的时间多于容器B中反应达到平衡的时间，则容器A为绝热环境，容器B为25℃恒温环境，故A错误； B．降低容器的温度，正、逆反应速率均减慢，故B错误； C．向容器B中充入一定量的He，虽然总压强增大，但He是惰性气体，不参与反应，反应体系中各物质的分压不变，平衡不移动，故C错误； D．根据表格，容器B在平衡时S2的物质的量为3mol，初始时有9mol H2S，消耗了6molH2S，所以转化率为，故D正确； 故答案为D。 解题技巧 1.外界条件对化学平衡的影响 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 2.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。 【即时检测6】时，10L的某刚性密闭容器中存在如下平衡：，平衡后再向容器中加入一定量的并重新达到平衡，下列说法中正确的是 A．新平衡时的体积分数增大 B．新平衡时的转化率不变 C．新平衡时混合气体的平均相对分子质量减小 D．新平衡时的浓度减小 【答案】B 【解析】A．该可逆反应的平衡常数，因K只与温度有关，混合气体中百分含量保持不变，A项错误；B．平衡常数只与温度有关，则新、旧平衡时的转化率相同，B项正确；C．新平衡时，百分含量保持不变，故混合气体的平均相对分子质量不变，C项错误；D．由于容器中的总量增加，故新平衡时会增大，D项错误；答案选B。 【即时检测7】下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论正确的是 A．图①中该反应的，且 B．图②在一定条件下，c(X)随时间t的变化，正反应的，M点正反应速率＜N点逆反应速率 C．图③若m + n = p，则a曲线可能是增大了压强 D．图④中曲线表示一定压强下NO的平衡转化率随温度的变化，A、B、C三点表示不同温度、压强下NO的平衡转化率，压强最小的是B点，化学平衡常数最小的是A点 【答案】C 【解析】A．相同温度下，随压强增大，Z体积分数减小，说明平衡逆向移动，逆反应方向为气体分子数减小，正反应方向为气体分子数增大，即；升高温度，Z体积分数增大，说明平衡正向移动，即正反应方向为吸热反应，，故A错误； B．图②中T1时反应更快到达平衡，温度T1> T2，升高温度，X的平衡浓度增大，说明平衡逆移，故正反应的，但是M点正反应速率=M点逆反应速率>W点逆反应速率>N点逆反应速率，故B错误； C．图③若，则a曲线提前达到平衡，且B的物质的量分数不变，可能是使用了催化剂，也可能是增大压强，故C正确； D．图④中曲线表示一定压强下NO平衡转化率随温度的变化，A、B、C三点表示不同温度、压强下NO的平衡转化率，该反应过程中气体体积减小，增大压强，平衡正向移动，NO的平衡转化率增大，则压强最小的是A点，升高温度，NO的平衡转化率减小，平衡逆向移动，该反应为放热反应，A点温度最低，化学平衡常数最大，故D错误； 故选C。 勒夏特列原理的应用 【典例7】下列能用勒夏特列原理解释的是 A．溶液中加入固体后颜色变深 B．升高温度，化学反应速率加快 C．催化氧化成的反应，往往需要使用催化剂 D．、、平衡混和气加压后颜色变深 【答案】A 【解析】A．Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深，是因为增大SCN-浓度，使Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3平衡正向移动，颜色加深，能用勒夏特列原理解释，故A符合题意；B．升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增加，反应速率加快，与平衡移动无关，不能用勒夏特列原理解释，故B不符合题意；C．催化剂能同等程度地增大正逆反应速率，不会影响平衡移动，不能用勒夏特列原理解释，故C不符合题意；D．反应方程式为H2(g)+I2(g)=2HI(g)，反应前后的气体体积相同，加压平衡不移动，颜色变深是因为体积减小时碘蒸气浓度变大，不能用勒夏特列原理解释，故D不符合题意；故选A。 易错提醒 对勒夏特列原理的理解 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。 【即时检测8】下列事实，不能用勒夏特列原理解释的是（    ） A．气体在热水中比在冷水中颜色深 B．加压后气体颜色先变深后变浅 C．平衡体系加压后颜色变深 D．用浓氨水和NaOH固体制取氨气 【答案】C 【解析】A.2NO2 N2O4 是放热反应，温度升高平衡逆向移动，NO2浓度增大颜色加深，故在热水中比冷水中颜色深，此处是平衡的移动，能用勒夏特列原理解释，A项错误；B.加压瞬间NO2浓度增大，颜色加深，后平衡正向移动，向生成N2O4方向移动，NO2浓度减小，故颜色变浅，B项错误；C. I₂(g)+ H₂(g) 2HI(g)，两边气体计量系数之和相等，加压平衡不移动，此处颜色加深是因为：加压体积缩小，碘单质的浓度增大了，与平衡移动无关， C项正确；D. NH3（g）+H2O NH3·H2O NH4++OH－，加氢氧化钠固体就是增加OH－的浓度，化学平衡向左移动，释放出NH3，D项错误；答案选C。 【即时检测9】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。 化学反应的方向 【典例8】下列说法不正确的是 A．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增的过程 B．当ΔH<0，ΔS>0时，反应能自发进行 C．2NO(g)+ 2CO(g) = N2(g)+ 2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0 D．反应NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 【答案】C 【解析】A．熵代表混乱度，液体混乱度＞固体混乱度，则冰在室温下自动熔化成水，是熵增的过程，A正确；B．当ΔH<0，ΔS>0时，ΔG=ΔH-TΔS<0，反应能自发进行，B正确；C．该反应是气体体积减小的熵减反应，根据复合判据ΔG=ΔH-TΔS知，在常温下能自发进行，则该反应ΔH<0，C错误；D．该反应是气体体积减小的熵减反应，根据复合判据ΔG=ΔH-TΔS<0，在常温下能自发进行，则该反应ΔH<0，D正确；故选C。 易错提醒 （1）不能认为自发反应都是不需要任何条件就能发生的，自发反应的“一定的条件”，可以是一定的温度和压强，可以是“点燃、光照、加热、高温”等给反应物提供能量的条件，“外界帮助”指通电、放电等，如氢气的燃烧是自发的通过需点燃才能发生；也不能认为非自发反应在任何条件下都是不能发生的，如NaCl在通电条件可分解生成Na和Cl2。 （2）不能认为自发反应应用普通，非自发反应没有应用价值。将电能、热能转化为化学能的许多非自发反应是制备物质的重要反应，如电解法去冶炼钠、镁、铝和制取氯气等。 （3）反应能否自发进行与反应速率无关。 【即时检测10】（24-25高二上·安徽合肥·期中）下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是 A．在不同状态时的熵值： B．常温下，反应不能自发进行，则该反应的 C．凡是需要加热的反应都不能自发进行 D．反应能否自发进行与温度无关 【答案】B 【解析】A．物质聚集状态不同，熵值不同，，在不同状态时的熵值：，A项错误；B．反应的自发性由焓变和熵变共同决定，该反应，常温下不能自发进行，说明高温下，所以该反应的，B项正确；C．反应的自发性由焓变和熵变共同决定，当时反应能自发进行，与是否需要加热没有必然联系，C项错误；D．，由的反应可自发进行，可知题述反应能否自发进行与温度有关，D项错误；故选B。 化学反应的调控 【典例9】磺酰氯()是一种无色液体，遇水蒸气会发生反应生成两种强酸。实验室中利用反应：(g)制备磺酰氯，已知该反应在低温下能够自发进行。下列说法正确的是 A．该反应的，制备过程中温度不能太高 B．该反应低温下能够自发进行的原因是熵增 C．增大投料比，有利于转化率的提高 D．遇水蒸气会生成和HCl 【答案】A 【解析】A．由方程式可知该反应的，又因为该反应在低温下能够自发进行，因此推测，A正确；B．该反应是熵减的反应，自发进行的原因是反应放热，B错误；C．越大，的相对量越多，则转化率越低，有利于转化率的提高，C错误；D．不是强酸，与水反应生成和HCl，D错误；答案选A。 【典例10】(24-25高二上·广东东莞五校联考·期中)合成氨工业在国民生产中有重要意义，  ，以下是关于合成氨的有关问题，请回答： （1）已知合成氨反应的，，根据，试通过估算判断室温(即)下，合成氨的反应能否自发进行？ (填“能”或“否”)。 （2）某温度下，反应达到平衡后，若想提高的转化率，可以采取的措施有___________。 A．加入催化剂 B．恒温恒压下充入一定量氩气 C．其他条件不变降低反应体系的温度 D．恒温恒容下充入一定量 （3）下图表示在恒压密闭容器中，不同温度下，达到平衡时的体积百分数与投料比的关系： 由此判断的大小关系为： 。 （4）由下表可知，时，反应①的平衡常数 ；当测得的浓度分别为时，则反应①的 (填“>”、“=”或“<”)。    200 300 400 K 0.5 （5）下图为一定温度、恒容条件下，和以进行反应，则达平衡时，的体积分数随压强的变化示意图如下： ①的浓度 (填“>”、“=”或“<”)。 ②计算b点的分压平衡常数 (列计算式，不用算出最终结果)。 【答案】（1）能 （2）CD （3） （4）2 > （5）> kPa—2 【解析】（1）由题给数据可知，反应△G=ΔH—TΔS=(—92.4kJ/mol)—[—0.19876kJ/(mol·K)] ×298K≈—33.2kJ/mol＜0，所以室温下合成氨反应能自发进行，故答案为：能； （2）A．加入催化剂，化学反应速率加快，但平衡不移动，氢气的转化率不变，故错误； B．合成氨反应是气体体积减小的反应，恒温恒压下充入一定量不参与反应的氩气相当于减小压强，平衡向逆反应方向移动，氢气的转化率减小，故错误； C．合成氨反应是放热反应，其他条件不变降低反应体系的温度，平衡向正反应方向移动，氢气的转化率增大，故正确； D．恒温恒容下充入一定量氮气，反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动，氢气的转化率增大，故正确； 故选CD； （3）平衡常数为温度函数，温度不变，平衡常数不变，合成氨为放热反应，投料比一定时，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氨气的百分含量减小、平衡常数减小，由图可知，T1条件下氨气的百分含量小于T2条件下，所以温度T1高于T2，由图可知，反应温度A=B＜C，则平衡常数的关系为，故答案为：； （4）由表格数据可知，400℃时氨气分解反应的平衡常数K==2；的浓度分别为时，反应的浓度熵Qc==＜K，则反应向正反应方向进行，氮气的正反应速率大于逆反应速率，故答案为：>； （5）设起始氮气和氢气的物质的量分别为1mol和3mol，平衡时氨气的物质的量为2xmol，由题意可建立如下三段式： ①由图可知，a点氨气的百分含量为48%，由三段式数据可得：×100%=48%，解得x≈0.65；b点氨气的百分含量为60%，由三段式数据可得：×100%=60%，解得x=0.75，则a点氮气浓度大于b点，故答案为：>； ②由①可知，b点反应达到平衡时，氮气、氢气、氨气的平衡分压分别为×60kPa=6kPa、×60kPa=18kPa、×60kPa=36kPa，则反应的分压平衡常数kPa—2，故答案为：kPa—2。 技巧点拨 （1）化工生产适宜条件选择的一般原则 条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意对二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性受温度的限制 （2）控制反应条件的基本措施 控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率 提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率 （3）催化剂的活性与“中毒” 催化剂的催化能力一般称为催化活性。催化剂因吸附或沉积少量的杂质(毒物)而使活性明显下降甚至丧失的现象，称为催化剂“中毒”。为了防止催化剂“中毒”，合成氨的原料气、硫酸工业中从沸腾炉排出来的炉气都必须经过净化。 【即时检测11】燃煤电厂锅炉尾气中含有氮氧化物(主要成分NO)，可通过主反应4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)ΔH=-1627.7kJ·mol−1除去。温度高于300℃时会发生副反应：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-904.74kJ·mol−1。在恒压、反应物起始物质的量之比一定的条件下，反应相同时间，NO的转化率在不同催化剂作用下随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法一定正确的是 A．升高温度、增大压强均可提高主反应中NO的平衡转化率 B．N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH=-180.74kJ·mol−1 C．图中X点所示条件下，反应时间足够长，NO的转化率能达到Y点的值 D．图中Z点到W点NO的转化率降低的原因是主反应的平衡逆向移动 【答案】C 【解析】A．主反应是气体分子数目增多的反应，增大压强平衡向气体分子数目减小的方向移动，NO的平衡转化率减小；主反应和副反应的焓变均小于0，为放热反应，升高温度平衡逆向移动，NO的平衡转化率减小，A错误；B．根据盖斯定律×(副反应-主反应)可得N2(g)+O2(g)=2NO(g)的ΔH=×[-904.74kJ·mol−1-(-1627.7kJ·mol−1)]=180.74kJ·mol−1，B错误；C．据图可知X点的转化率低于相同温度下的Y点，说明测定转化率时X点还未达到平衡，反应时间足够长，NO的转化率能达到Y点的值，C正确；D．催化剂不影响平衡转化率，而W点的转化率低于相同温度下另一催化剂条件下的转化率，说明W点并没有处于平衡状态，所以转化率降低不可能是平衡移动造成，D错误；综上所述答案为C。 【即时检测12】工业上以纯度为98%左右的粗硅为原料制备高纯硅的反应如下：①  ；②  。当①、②反应体系的压强各为、时，分别改变进料比和反应温度，二者对产率和的平衡转化率影响如图1、图2所示。下列说法正确的是 A． B．反应①，增加HCl浓度，反应速率加快，产率增大 C．反应①更适合在较低温度下进行 D．反应②，工业上选择反应温度1300℃更合适 【答案】C 【解析】A．由图1可知，随温度升高，的产率下降，，图2可知，随温度升高，的平衡转化率增大，，因此，A错误； B．由图1可知，反应①，增加HCl浓度，反应速率加快，产率减小，B错误； C．反应①，，，根据，反应①更适合在较低温度下进行，C正确； D．由图2可知，1300℃与1100℃曲线很接近，工业上选择反应温度还要考虑效能与成本的关系，故选择1100℃更合适，D错误； 故选C。 夯实基础 1．AlN是一种新型无机非金属材料，制备原理是  。下，在恒容密闭容器中发生该反应，下列情况不能判断反应达到平衡状态的是 A．气体密度不随时间变化 B．气体平均摩尔质量不随时间变化 C．气体总压强不随时间变化 D．体积分数不随时间变化 【答案】B 【解析】A．气体的体积为定值，气体的总质量为变量，因此反应过程中密度为变量，当气体密度不变时达到平衡状态，A项不符合题意；B．和CO的相对分子质量都是28，所以混合气体相对分子质量为定值，故气体平均摩尔质量不能作为判断改反应是否达到平衡的标志，B项符合题意；C．气体由1mol变为3mol，气体压强不断增大，不变时达到平衡，C项不符合题意；D．氮气体积分数由大到小，不变时达到平衡，D项不符合题意；故选：B。 2．（24-25高二上·安徽阜阳·期中）在恒温恒容密闭容器中投入足量，发生反应：。下列有关叙述正确的是 A．体积分数不变时反应达到平衡状态 B．增大质量，反应速率会增大 C．平衡后充入等物质的量的和，达到新平衡时其浓度均增大 D．可用单位时间内质量净增量比较反应快慢 【答案】D 【解析】A．分析此反应，产物中只有、为气体，化学计量数固定，体积分数始终为，A项错误；B．是固体，其质量不影响反应速率，B项错误；C．温度不变，平衡常数不变，按比例充入、，相当于加压，达到新平衡时浓度与原来的相等，C项错误；D．任何化学反应的快慢都表现为有关物质的量随着时间变化的多少，故该反应可用单位时间内CaO质量净增量比较反应快慢，D项正确；答案选D。 3．环戊二烯()是重要的有机化工原料，其制备反应为  。若使化学反应速率和环戊烯()的平衡转化率均增大，可采取的措施有 A．降低温度 B．移走HI C．缩小容器容积，增大压强 D．增加碘单质的浓度 【答案】D 【解析】A．降低温度，减小，平衡逆向移动，环戊烯的平衡转化率减小，A项错误；B．移走HI，瞬间不变，而后逐渐减小，平衡正向移动，B项错误；C．缩小容器容积，增大压强，增大，平衡逆向移动，环戊烯的平衡转化率减小，C项错误；D．增加碘单质的浓度。增大，平衡正向移动，环戊烯的平衡转化率增大，D项正确；故答案为：D。 4．下列装置及设计不能达到实验目的的是 A．测定中和反应的反应热 B．探究反应物浓度对反应速率的影响 C．测定锌与稀硫酸反应生成氢气的速率 D．探究温度对化学平衡的影响 【答案】B 【解析】A．此装置中，内外桶中间有隔热层，内外桶口与杯盖相平，吻合度高，有温度计、环形玻璃搅拌棒，则装置的保温效果好，最高温度的测定准确，A正确； B．实验通过改变Na2SO4的浓度探究浓度对反应速率的影响，若Na2SO4是反应物则正确，若Na2SO4作为催化剂或反应无关的物质，其浓度变化不会影响反应速率，B错误； C．锌与稀硫酸反应，测定相同时间内产生的氢气体积，或者产生相同体积氢气所用的时间，可测定平均反应速率，C正确； D．NO2呈红棕色，N2O4呈无色，依据热水中圆底烧瓶内气体的颜色与冷水中圆底烧瓶内气体的颜色的深浅，可确定平衡移动的方向，从而确定温度对化学平衡的影响，D正确； 故选B。 5．一定温度下，把2.5molA和2.5molB混合盛入容积为2L的恒容密闭容器里，发生如下反应：，经5s反应达平衡，在此5s内C的平均反应速率为，同时生成1molD，下列叙述中不正确的是 A． B．反应达到平衡状态时A的转化率为 C．若混合气体的密度不再变化，则该可逆反应达到化学平衡状态 D．再加入2.5molA和2.5molB，平衡正向移动，再次平衡后A的转化率增大 【答案】D 【分析】5s内C的平均反应速率为，则C的物质的量变化量△n=△c•V=v•t•V=×5s×2L=1mol，同时生成1molD，化学计量数之比等于物质的量之比，则x=2；【解析】A．由上述分析可知，x=2，故A正确；B．根据方程式，可知参与反应的A的物质的量为：n(A)=n(D)==1.5mol，则A的转化率为=60%，故B正确；C．混合气体的密度ρ=，容器的容积V不变，气体质量m变化，则气体密度不变时可以说明达到平衡状态，故C正确；D．再加入2.5molA和2.5molB，相当于增大压强，再次平衡后A的转化率减小，故D错误；答案选D。 6．一定温度下，在恒容密闭容器中充入1mol草酸镁，发生反应：。下列叙述正确的是 A．当混合气体中CO体积分数不变时不一定达到平衡状态 B．平衡时充入0.1mol CO和0.1mol达到新平衡时浓度大于原平衡 C．平衡时充入氩气，正反应速率大于逆反应速率 D．如果分离平衡向正反应方向移动，平衡常数增大 【答案】A 【解析】A．根据反应可知，CO、CO2体积比始终为1∶1，CO体积分数始终不变，混合气体中CO体积分数不变时不一定达到平衡状态，A正确； B．平衡时充入的CO和CO2物质的量相同，则达到新平衡时这两种气体的浓度也相同，只有产物有气体，温度不变，平衡常数不变，平衡时CO、CO2浓度等于原平衡，B错误； C．体积不变，充入氩气，CO、CO2浓度不变，平衡不移动，正、逆反应速率相等，C错误； D．平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，D错误； 故选A。 7．（24-25高二上·河南信阳·期中）将放入密闭的真空容器中，发生反应：并达到平衡。保持温度不变，缩小容器容积，体系重新达到平衡。下列说法正确的是 A．总压强增大 B．平衡常数减小 C．CaO的物质的量不变 D．的物质的量增大 【答案】D 【解析】A．保持温度不变，缩小容器容积，平衡向逆反应方向移动，但平衡时，温度不变，平衡常数不变，平衡常数表达式为，二氧化碳浓度不变，总体压强不变，A错误； B．化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，B错误； C．保持温度不变，缩小容器容积，平衡向逆反应方向移动，则CaO的物质的量减小，C错误； D．缩小容器容积，增大压强，平衡向逆反应方向移动，则的物质的量增大，D正确； 故选D。 8．(23-24高二上·广东韶关·期中)下列装置所示的过程与勒夏特列原理无关的是 A．加入MnO2时产生气泡速率加快 B．加入CaO时乙烧瓶中气体颜色加深 C．光照时试管中黄绿色变浅 D．加入铁粉时溶液颜色变浅 【答案】A 【解析】A．MnO2作催化剂，加入MnO2时产生气泡速率加快，与勒夏特列原理无关，故A项符合题意； B．，加入CaO时，乙烧瓶中温度升高，平衡逆向移动，乙烧瓶中气体颜色加深，与勒夏特列原理有关，故B项不符合题意； C．，，光照促进次氯酸分解，使氯气与水反应的平衡正向移动，与勒夏特列原理有关，故C项不符合题意； D．，，铁粉消耗溶液中的铁离子，使铁离子与硫氰酸根离子反应的平衡逆向移动，与勒夏特列原理有关，D项不故符合题意； 答案选A。 9．(24-25高二上·广东珠海六校联考·期中)硫酸是化工生产中一种重要的酸，工业上通常用黄铁矿(主要成分FeS2)为原料生产硫酸，简要的工艺流程如图所示： 下列有关说法中，不正确的是 A．将黄铁矿粉碎的目的是增大反应物之间的接触面积 B．在原料质量一定的条件下，使用催化剂能提高SO3的产量 C．生产过程中向空气里排放的大量SO2、SO3可能会引发酸雨 D．吸收塔中用的是98.3%的浓硫酸而不是水 【答案】B 【分析】黄铁矿粉碎后在沸腾炉中与氧气发生反应生成SO2、Fe2O3，SO2再与氧气反应生成SO3。黄铁矿为固体，粉碎可以增大固体与空气的接触面积，加快反应速率；反应为可逆反应，加入催化剂能缩短达到平衡的时间，并不影响反应物的转化率和产物的产率。 【解析】A．固体粉碎的目的是增大反应物接触面积，加快反应速率，A正确； B．，该反应为可逆反应，加入催化剂不能使平衡移动，只能缩短达到平衡的时间，B错误； C．SO2、SO3均会引发硫酸型酸雨，C正确； D．SO3与水反应放热，高温促使水迅速汽化，形成难以沉降的酸雾，故应用98.3%的浓硫酸吸收SO3，D正确； 故选B。 10．（24-25高二上·河南信阳·期中）硫酸是中学化学实验的重要试剂。回答下列问题： Ⅰ．某反应的速率方程为，改变反应物浓度时，反应的瞬时速率如表所示： c(A)/(mol·L-1) c(B)/(mol·L-1) v/c(A)/(10-3mol·L-1·min-1) 0.25 0.050 1.4 0.50 0.050 2.8 1.00 0.050 5.6 0.50 0.100 2.8 （1）速率方程中的 ， 。 （2）该反应的速率常数 。 Ⅱ．温度为T时，在容积为1L的密闭容器中进行反应，已知该反应通过以下两步完成： i．(快反应) ii．___________(慢反应) （3）写出第ii步的反应方程式： （4）该反应的决速步骤为 (填“第1步”或“第ii步”)， （5）总反应的(为正、逆反应速率常数)。降低温度，该反应的将 。(填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】（1）1 0 （2） （3） （4）第ii步 （5）增大 【解析】（1）依次将数据代入方程得到①；②；③；④，将②÷①得到；将④÷②得到，解得m=1、n=0； （2）将m=1、n=0代入方程中得到，则k=； （3）将总反应－反应i=反应ii，则第ii步的反应方程式为； （4）总反应的决速步骤是由慢反应决定的，故决速步骤为第ii步； （5）反应达到平衡时，有关系：，即，则K=，由盖斯定律可知，总反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，K增大，则增大。 综合运用 11．在密闭容器中发生反应：，的比例通入两种反应物，15分钟后A在四温度下的转化率如下表所示，且，下列说法正确的是 温度 转化率 A．该反应是吸热反应 B．温度时()，A的转化率是 C．温度下，若反应在后继续进行，则A的转化率变大 D．温度反应后，若，则温度时的平衡常数是4.5 【答案】D 【分析】表中为15min后A在四温度下的转化率，且T1＜T2＜T3＜T4，表中T2、T3温度下A的转化率相等，都为70%，则15min时T1、T2时反应没有达到平衡状态，温度升高，反应速率加快，相同时间消耗的A增多；T3、T4时反应已经达到平衡状态，升高温度，A的平衡转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，该反应为放热反应。 【解析】A．根据题意T3<T4，再由表格可得T3时反应达到平衡，后随着温度的升高A的转化率降低，可得升高温度平衡逆向移动，故该反应为放热反应，A错误； B．T2温度下反应未到达平衡，T3温度下反应达到平衡，，故T温度下A的转化率比T2、T3温度下转化率高，B错误； C．T3温度下15min时反应已经达到平衡，若反应在15min后继续进行，平衡不移动，A的转化率不变，C错误； D．T4温度反应后，反应达到了平衡状态，A的转化率为60%，平衡时若，得到三段式： a-0．6a=0．5，a=1．25，平衡是A的浓度为1mol/L，B的浓度为0．5mol/L，C的浓度为1．5mol/L，平衡常数K==，D正确； 故选D。 12．工业生产应该符合“绿水青山就是金山银山”的理念。工业烟气中含硫、氮的氧化物，对其脱硫、脱氮后才能排出。脱硫、脱氮的原理为  。在恒容密闭容器中通入一定量的、、混合气体，在催化剂、一定温度条件下发生该可逆反应。下列说法正确的是 A．混合气体密度不变时，不能确定反应达到平衡状态 B．达到平衡后，充入，平衡向正反应方向移动 C．达到平衡后，加入，反应速率增大 D．达到平衡状态时， 【答案】D 【解析】A．气体质量、气体密度随反应变化，故混合气体的密度不变能说明已平衡，A错误； B．达到平衡后，充入，各气体的浓度不发生变化，反应速率不变，平衡不移动，B错误； C．达到平衡后，加入吸收水蒸气，水蒸气浓度减小，逆反应速率先减小、正反应速率也随之减小，C错误； D．中出现2个反应方向的速率，速率数值比等于化学计量数之比，说明此时正反应和逆反应速率相等，则表明上述反应已达到平衡状态，D正确； 选D。 13．(24-25高二上·广东佛山S6高质量发展联盟·期中)在硫酸工业中，通过下列反应使氧化为：  。下表列出了恒容刚性容器中，在不同温度和压强下，反应达到平衡时的转化率。下列说法错误的是 温度/℃ 平衡时的转化率/% 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 500 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A．为了增大的转化率，可以控制与的投料比大于2 B．在到达平衡时充入He增大压强，不能增大转化率 C．该反应的正反应方向是放热反应 D．在实际生产中，选定的温度为400~500℃，主要原因是考虑催化剂的活性最佳 【答案】A 【解析】A．增加一种反应物的浓度，可以提高另一种反应物的转化率，故控制二氧化硫和氧气的投料比小于2可以增大二氧化硫的转化率，A符合题意； B．容器为恒容刚性容器，充入与反应无关的气体，反应相关的气体的浓度不变，转化率不变，B不符合题意； C．由表知：相同压强时，温度高时二氧化硫的转化率小，则升温平衡左移，该反应的正反应方向是放热反应，C不符合题意； D．结合选项C可知，高温不利于三氧化硫生成，在实际生产中，考虑到综合经济效益，选定的温度为400~500℃，主要原因是考虑催化剂的活性最佳，D不符合题意； 故选A。 14．在密闭容器中放入镍粉并入一定量的气体，一定条件下发生反应，已知平衡常数与温度的关系如表所示： 温度/℃ 25 80 230 平衡常数 2 下列说法正确的是 A．恒温恒压充入，容器内压强不变，但平衡逆向移动 B．25℃达到平衡时，增大压强(体积变小)，平衡正向移动，K值增大 C．增加的物质的量，平衡正向移动，的转化率提高 D．80℃达到平衡时，升高温度，平衡向正反应方向移动，、均增大 【答案】A 【分析】温度升高，平衡常数减小，说明该反应为放热反应。 【解析】A．恒温恒压充入Ne，容器压强不变，体积增大，相当于减压，则化学平衡逆向移动，A正确；B．25℃达到平衡时，增大压强，化学平衡正向移动，但是温度不变，K值不变，B错误；C．Ni为固体，增大Ni的物质的量化学平衡不移动，CO转化率不变，C错误；D．80℃达到平衡时，升高温度，因为该反应为放热反应，升温化学平衡逆向移动，正逆反应速率均增大，D错误；故答案选A。 15．对空气中的NOx进行处理，有助于减少雾霾天气的形成。回答下列问题： （1）处理NOx涉及的部分反应有： i．N2(g)+O2(g)2NO(g)  ΔH1  K1； ii．2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)  ΔH2  K2； iii．NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)  ΔH3  K3. 反应iv．2NO(g)+2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)  ΔH4  K4中的ΔH4= (用含ΔH1，ΔH2、ΔH3的代数式表示)，K= (用含K1、K2、K3的代数式表示)。 （2）用NH3催化还原烟气中氮氧化物时，当=x，用Fe作催化剂时，在NH3充足的条件下，不同α值对应的脱氮率(被还原的氮氧化物的百分率)不同，在不同温度下其关系如图所示。当x= 时，脱氮效果最佳，最佳的脱氨温度是 ℃。 （3）一定温度下，在5L的某恒容密闭容器中，充入0.5molNO和0.5molCO，仅发生反应iv，4min后反应达到平衡，此时测得反应后混合气体的总压强是反应前混合气体总压强的0.8倍。 ①4min时，CO的平衡转化率为 %，c(N2)= mol·L-1。 ②下列说法正确的是 (填标号)。 A．容器内压强不再发生改变，反应达到了平衡 B．向平衡体系中再充入惰性气体，平衡逆向移动 C．将部分N2及时移除，可加快反应速率 ③若反应前混合气体的总压强为20MPa，则该反应达到平衡时的平衡常数Kp= (分压=物质的量分数×总压)。 【答案】（1）2ΔH3+ΔH2-ΔH1 （2）1 300 （3）80 0.04 A 16 【解析】（1）根据盖斯定律，反应iv=2×反应iii-反应i +反应ii，ΔH4=2ΔH3+ΔH2-ΔH1；K=； （2）从图中可以看出，当x＝1时，脱氮效果最佳。最佳的脱氮温度是300℃； （3）①根据已知，设转化2xmolNO，列三段式：，反应后混合气体的总压强是反应前混合气体总压强的0.8倍，即物质的是为反应前的0.8倍，故平衡时混合气体的物质的量为0.8mol，0.5-2x+0.5-2x+x+2x=0.8，x=0.2mol，4min时，CO的平衡转化率为，c(N2)=； ②A．正向反应为气体体积减小的反应，容器内压强不再发生改变，反应达到了平衡，A正确； B．向平衡体系中再充入惰性气体，各组分分压不变，平衡不移动，B错误； C．将部分N2及时移除，N2浓度降低，可减慢反应速率，C错误； 故选A； ③若反应前混合气体的总压强为20MPa，则反应后的压强为16MPa，则，，，，该反应达到平衡时的平衡常数。 思维拔高 16．CO、、的燃烧热分别为A、B、C()(a、b、)。等物质的量的与在下发生反应，反应速率，、为正、逆反应速率常数，为气体分压，。下列说法正确的是 A．气体压强保持不变说明反应已达到化学平衡状态 B．当的转化率为20%时， C．乙醛的分解反应的 D．升高温度，若平衡逆向移动，减小，增大 【答案】B 【解析】A．反应条件为恒压，压强不能判断平衡，A错误； B．当CO的转化率为20%时，设CO的物质的量为，则的物质的量为，反应中消耗了，生成了，剩余CH4为0.8mol，剩余CO为0.8mol，p(CO)==，p(CH4)==，p(CH3CHO)==，平衡时v正=v逆，，Kp= ，可以得出：，则，故B正确； C．①CO(g)+(g)=CO2(g) △H1=-akJ/mol，②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H2=-bkJ/mol，③CH3CHO(g)+O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H3=-ckJ/mol，根据盖斯定律，③-①-②得到，，C错误； D．升高温度，k正、k逆均增大，D错误； 答案选B。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $