第2章 专题提升(2)多重因素影响下的化学平衡分析-【正禾一本通】2025-2026学年高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义教师用书（人教版单选）

本讲义聚焦多重因素影响下的化学平衡分析核心知识点，从单一平衡计算延伸至多重平衡体系，涵盖连续反应与竞争反应两类体系，构建以“变化量”为核心的计算模型，结合图像分析、平衡移动简答及“反常”现象探讨，形成递进式学习支架。 该资料以高考真题为情境，通过例1、例2的三段式计算等构建思维模型，培养科学思维与证据推理能力。“反常”现象分析引导学生探究微观本质，课中辅助教师结构化教学，课后助力学生查漏补缺，强化复杂问题解决能力。

专题提升（二） 多重因素影响下的化学平衡分析 【学习目标】 1.了解多重平衡下化学平衡体系的分析方法，学会多重平衡体系下的相关计算。 2.学会正确分析多重平衡体系下的化学平衡移动等问题。 多重化学平衡体系通常可以分两类，一类为连续反应：前一步反应所产生的物质，是下一步反应的反应物；另一类为竞争反应：反应物可以同时进行不同的反应过程，其中生成主要产物的反应称为主反应，其余的反应称为副反应。在重视试题情境、体现学科价值的高考环境下，多重化学平衡体系的考查自然成为高考的“新宠”。 一、多重平衡体系的相关计算 对于多重平衡体系的相关计算，有两点非常关键：一是多重化学反应“同时平衡”；二是多重化学反应中体系各组分的浓度、物质的量和气体的平衡分压等物理量各只有1个数值。单一化学平衡的计算通常采用“起始量、变化量、平衡量”三段式的方法，但是对于多重平衡的计算，因为各反应之间相互影响，导致体系中每一个反应的“起始量”和“平衡量”难以表达。解答此类问题，应以多重反应为整体，紧抓“变化量”，构建以“变化量”为核心的计算思维模型： 【例1】 在催化剂的作用下，H2还原CO2的过程中可同时发生反应： ①CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g) ②CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) 在恒温恒容密闭容器中，充入一定量的CO2及H2，起始及达到平衡时，容器内各气体的物质的量及总压的部分数据如下表所示。 CO2 H2 CH3OH CO H2O 总压/kPa n始/mol 0.5 0.9 0 0 0 1.4p n平/mol m 0.3 p 则m＝__________，反应②的平衡常数是__________。 解析：根据表中数据列三段式： 　　　 CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g) 起始量(mol) 0 0 变化量(mol) m 3m m m 　　　　　 　CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) 起始量(mol) 0 变化量(mol) 0.3－m 0.3－m 0.3－m 0.3－m 平衡时气体的总物质的量为[0.2＋(0.6－2m)＋m＋(0.3－m)＋0.3]mol＝(1.4－2m) mol，恒温恒容条件下，＝，解得m＝0.2；则平衡时n(CO2)＝0.2 mol，n(H2)＝(0.6－2m) mol＝0.2 mol，n(CO)＝(0.3－m) mol＝0.1 mol，n(H2O)＝0.3 mol，则反应②的平衡常数K＝＝＝0.75。 答案：0.2　 0.75 多重平衡问题的解题思路 　　　　　　　　　　　　　 二、多重平衡体系的图像分析 多重平衡图像中，因平衡转化率、产率等物理量受到多个因素的影响，导致在分析图像时难以下手，所以分析图像的关键是要找到哪些因素影响“被讨论物理量”的变化。多重平衡体系图像分析思维模型见下图。 【例2】 (2025·安徽省江南十校统考)CH4用水蒸气重整制氢包含的反应为： Ⅰ.水蒸气重整：CH4(g)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋3H2(g) Ⅱ.水煤气变换：CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g) 平衡时各物质的物质的量分数如图所示： T2 ℃时，容器中＝________。 解析：该反应为连续反应，根据图像，T2 ℃时，容器中CO和CO2的物质的量分数相等，设T2 ℃时，生成CO、CO2的物质的量为x，列三段式： 　　　 　CO＋H2O⥫⥬CO2＋H2 起始(mol) 2x 0 0 转化(mol) x x x x T2时(mol) x x x 　　 　　CH4＋H2O⥫⥬CO＋3H2 起始(mol) 0 0 转化(mol) 2x 2x 2x 6x 根据上述分析，T2 ℃时，n(H2)＝6x＋x＝7x，n(CO2)＝x，则＝＝7。 答案：7(或7∶1) 连续反应体系中解题时要注意如果该物质是第一个反应的生成物，第二个反应的反应物，则在第一个反应中，该物质的初始量为0，它的平衡量则为第二个反应中该物质的初始量。 　　　　　　　　　　　　　 三、化学平衡移动原理简答类问题的解题思路 (1)阅读题目情境的信息，找出核心问题的分析对象，即平衡体系。 (2)找出题目信息中与平衡体系有关的变化因素。 (3)利用平衡移动原理分析变化的因素对化学平衡移动的影响，即平衡移动方向的判断。 (4)说明平衡发生移动后对平衡体系产生的影响，得出结论。 [注意]分析变化因素时要充分考虑条件改变对化学反应速率的影响、对化学平衡的影响、对催化剂活性的影响、对副反应的影响等。 【例3】 利用页岩气中丰富的丙烷制丙烯已成为化工原料丙烯生产的重要渠道。 Ⅰ.丙烷直接脱氢法：C3H8(g)⥫⥬C3H6(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋124 kJ·mol-1 总压分别为100 kPa、10 kPa时发生该反应，平衡体系中C3H8和C3H6的体积分数随温度、压强的变化如下图。 (1)图中，曲线Ⅰ、Ⅲ表示C3H6的体积分数随温度的变化，判断依据是_________________________________________________________________________。 (2)图中，表示100 kPa时C3H8的体积分数随温度变化的曲线是________(填“Ⅱ”或“Ⅳ”)。 Ⅱ.丙烷氧化脱氢法： C3H8(g)＋O2(g)⥫⥬C3H6(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－101 kJ·mol-1 我国科学家制备了一种新型高效催化剂用于丙烷氧化脱氢。在催化剂作用下，相同时间内，不同温度下的转化率和C3H6的产率如下： 反应温度/℃ 465 480 495 510 C3H8的转化率/% 5.5 12.1 17.3 28.4 C3H6的产率/% 4.7 9.5 12.8 18.5 (3)表中，C3H8的转化率随温度升高而上升的原因是________________________________________________________________________(答出1点即可)。 (4)已知：C3H6选择性＝×100%。随着温度升高，C3H6的选择性__________(填“升高”“降低”或“不变”)，可能的原因是________________________________________________________________________。 解析：(2)C3H8(g)⥫⥬C3H6(g)＋H2(g)正反应是气体体积增大的方向，增大压强平衡逆向移动，温度相同时，压强越大，C3H8的体积分数越大，则图中表示100 kPa时C3H8的体积分数随温度变化的曲线是Ⅱ； (4)465 ℃时丙烯的选择性为×100%≈85%，510 ℃时为×100%≈65%，故随着温度升高，C3H6的选择性降低。 答案：(1)丙烷直接脱氢反应的正反应是一个吸热反应，升高温度化学平衡正向移动，C3H6的体积分数随温度升高而增大 (2)Ⅱ (3)达到化学平衡之前，温度越高，反应速率越快，相同时间内反应掉的C3H8越多，故C3H8的转化率越大 (4)降低　升高温度，更有利于副反应的发生 【点拨】 用平衡移动原理简答文字描述型题目的方法 四、化学平衡中的“反常”现象 (一)浓度越大反应速率越大吗？ 【例4】 (2022·浙江6月选考)恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：2NH3(gN2(g)＋3H2(g)，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化如下表所示，下列说法不正确的是(　　) 编号 表面积/cm2 c(NH3)/(10-3 mol·L-1) 0 min 20 min 40 min 60 min 80 min ① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80 ② a 1.20 0.80 0.40 x ③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40 A．实验①，0～20 min，v(N2)＝1.00×10-5 mol·L-1·min-1 B．实验②，60 min时处于平衡状态，x≠0.40 C．相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大 D．相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大 解析：选C。实验①中，0～20 min，氨气浓度变化量为2.40×10-3 mol/L－2.00×10-3 mol/L＝4.00×10-4 mol/L，v(NH3)＝＝2.00×10-5 mol/(L·min)，反应速率之比等于化学计量数之比，v(N2)＝v(NH3)＝1.00×10-5mol/(L·min)，A正确；催化剂表面积大小只影响反应速率，不影响平衡，实验③中氨气初始浓度与实验①中一样，实验③达到平衡时氨气浓度为4.00×10-4 mol/L，则实验①达平衡时氨气浓度也为4.00×10-4 mol/L，而恒温恒容条件下，实验②相对于实验①为减小压强，平衡正向移动，因此实验②在60 min时处于平衡状态，x<0.40，即x≠0.40，B正确；实验①、实验②中0～20 min、20～40 min氨气浓度变化量都是4.00×10-4 mol/L，实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍，相同条件下，增加氨气浓度，反应速率并没有增大，C错误；对比实验①和实验③，氨气浓度相同，实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍，实验③先达到平衡状态，实验③的反应速率大，说明相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大，D正确。 ◎鲁科版《化学反应原理》P85　交流·研讨 实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质浓度的关系式为：v＝kc(N2)·c1.5(H2)·c-1(NH3) （二）温度越高反应速率越快吗？ 【例5】 （2020·浙江1月选考节选）NO氧化反应2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图。 Ⅰ.2NO(g)⥫⥬N2O2(g)　ΔH1 Ⅱ.N2O2(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)　ΔH2 (1)决定NO氧化反应速率的步骤是　　　（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。 (2)在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其他条件不变，控制反应温度分别为T3和T4(T4＞T3)，测得c(NO)随t（时间）的变化曲线如图。转化相同量的NO，在温度　　　（填“T3”或“T4”）下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图分析原因：________________________________________________________________。 解析：(1)由图可知，反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ的活化能，活化能越大，反应速率越慢，则化学反应速率反应Ⅰ快于反应Ⅱ，化学反应取决于反应速率较慢的一步，则决定NO氧化反应速率的步骤是反应Ⅱ。(2)第Ⅱ步反应的活化能较高，反应速率较慢，是总反应的决速步骤。分析总反应的速率只需分析第Ⅱ步反应的速率。影响第Ⅱ步反应的速率的因素有两个，一是温度；二是浓度。温度升高，第Ⅱ步反应的速率增大，总反应速率增大。影响第Ⅱ步反应的速率的浓度有c(N2O2)和c(O2)，其中N2O2是第Ⅰ步反应的产物，升温，第Ⅰ步反应更快速地达到平衡，且促使反应Ⅰ的化学平衡逆向移动（由于ΔH1<0），导致中间产物c(N2O2)减小；又N2O2是第Ⅱ步反应的反应物，c(N2O2)减小使得第Ⅱ步反应速率减小，导致总反应速率减小。以上两因素对速率的影响是矛盾的，它们互相斗争，结果如何？可以执果索因：c(N2O2)减小对第Ⅱ步反应速率的影响（减慢反应速率）大于温度升高对第Ⅱ步反应速率的影响（加速反应速率），因此，温度升高，第Ⅱ步反应的反应速率减慢，则总反应2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)的反应速率就降低。 答案：(1)Ⅱ　(2)T4　ΔH1＜0，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)减小，N2O2浓度降低对反应Ⅱ速率的影响大于温度升高对反应Ⅱ速率的影响 （三）应用“三段式”解题时反应物浓度一定变化吗？ 【例6】 （2021·全国卷乙节选）氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2，376.8 ℃时平衡常数Kp′＝1.0×104 Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气（然后将支管封闭），在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则p(ICl)＝　　　kPa，反应2ICl(g)⥫⥬Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数K＝　　　　　（列出计算式即可）。 解析：BaPtCl6(s)⥫⥬BaCl2(s)＋Pt(s)＋2Cl2(g)，376.8 ℃时Kp′＝p2(Cl2)＝1.0×104 Pa2，说明平衡时p(Cl2)始终为0.1 kPa，在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa，设Δp(I2)＝x kPa， 　　　 　Cl2(g)＋I2(g)⥫⥬2ICl(g) 起始/kPa 　 20.0 转化/kPa 　 x 2x 平衡/kPa 0.1 20.0－x 2x 376．8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则(2x＋0.1＋20.0－x) kPa＝32.5 kPa，解得x＝12.4，则p(ICl)＝2×12.4 kPa＝24.8 kPa；p(I2)＝20.0 kPa－12.4 kPa＝7.6 kPa，K＝。 答案：24.8　 学科网（北京）股份有限公司 $