专题03 化学平衡及化学反应的调控（期末培优讲义）高二化学上学期人教版

该高中化学讲义以“化学平衡及化学反应的调控”为核心，通过表格对比、概念梳理及方法总结构建知识体系，涵盖化学平衡状态、平衡常数、平衡移动、勒夏特列原理等重点，用“三段式法”等工具呈现平衡计算等难点，清晰展现知识内在逻辑与重难点分布。 讲义亮点在于“典例+即时检测”的分层练习设计，如通过判断恒温恒容下反应平衡状态的典例培养科学思维，结合“三段式法”指导平衡常数计算提升科学探究与实践能力。基础题夯实概念，拔高题深化理解，助力不同层次学生提升，为教师提供系统复习框架与精准教学支持。

专题03 化学平衡及化学反应的调控 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 （3）平衡特点 特点 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) 变(平衡移动) 条件改变，平衡状态可能改变，最终在新条件下建立新的平衡状态 3.化学平衡状态的标志 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 “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： 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。 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， 达到平衡状态 ②反应物和生成物量的比不变， 达到平衡状态 （2）量相等型 ①反应物和生成物的量相等， 达平衡状态 ②反应物和反应物的量相等， 达平衡状态 ③量不变 量相等 量的比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， 达到平衡状态 ②恒温恒容：混合气体的压强不变， 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， 达到平衡状态（恒T、V） ②混合气体的平均摩尔质量不变， 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， 达到平衡状态（恒T、V） ②混合气体的平均摩尔质量不变， 达到平衡状态 ③某种气体组分的物质的量分数不变， 达到平衡状态 4.以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)反应判断以下标志是否平衡 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 ②各物质的质量或质量分数一定 ③各气体的体积或体积分数一定 ④总体积、总压强、总物质的量一定 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 ②单位时间内消耗了n mol B，同时也消耗了p mol C ③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q ④单位时间内生成了n mol B，同时也消耗了q mol D 压强 ①其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q ②其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q 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 ②平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q 温度 任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 气体的密度 密度一定 颜色 反应体系内有色物质的颜色稳定不变 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＝ 。 ①利用公式求K时，c(A)、c(B)、c(C)、c(D)是指 时各物质的物质的量浓度，不可使用物质的量数据，也不可使用任意时刻的物质的量浓度数据。 ②反应物或生成物中有固体或液体纯物质存在时，由于其浓度可看作常数“1”而不代入公式。 ③稀水溶液中进行的反应， 不代入公式，非水溶液中的反应，若有 参加或生成，则需代入公式。 ④化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，化学反应方向改变或化学计量数改变，化学平衡常数均发生 。 3.平衡常数的换算 (1)相同温度下，正、逆反应的平衡常数互为 。例如：某温度下，H2(g)+I2(g)2HI(g), ，则逆反应的平衡常数 (2)化学方程式两边物质同乘系数n,则平衡常数由K变为 。 (3)化学方程式①(其平衡常数为K1)和化学方程式②(其平衡常数为K2)相加减，得到可逆反应③(其平衡常数为K3),若相加得到③,则K3= ,若①-②得到③,则 。 4.意义及影响因素 意义 K值越大 正反应进行的程度越 ，反应物的转化率越 影响因素 内因 反应物本身的性质 外因(温度升高) ΔH<0,K值 ΔH>0,K值 ①化学平衡常数 有关，只要温度不变，一个具体的可逆反应就对应一个具体的平衡常数值。化学平衡常数与压强、反应物或生成物的浓度 ，压强和浓度的变化不会影响平衡常数的值。 5.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 （4）利用化学平衡常数求转化率 平衡转化率是指平衡时已转化的某反应物的量与起始时该反应物的量的比值，用来表示反应限度。反应物的转化率(α)的计算公式： 6.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。 如可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在体积为V的恒容密闭容器中，反应物A、B的初始加入量分别为a mol、b mol，达到化学平衡时，设A物质转化的物质的量为mx mol。 (1)模式 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 转化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx 对于反应物：n(平)＝ 对于生成物：n(平)＝ 则有①平衡常数K＝ 。 ②平衡时A的物质的量浓度：c(A)＝ mol·L－1。 ③平衡时A的转化率：α＝×100%，A、B的转化率之比为α(A)∶α(B)＝ 。 ④平衡时A的体积分数：φ(A)＝ 。 ⑤平衡时和开始时的压强比：＝ 。 ⑥混合气体的密度：ρ(混)＝ g·L－1。 ⑦平衡时混合气体的平均摩尔质量：＝ g·mol－1。 ⑧生成物产率＝ 。 (2)基本步骤 ①确定反应物和生成物的初始加入量； ②确定反应过程的转化量(一般设某物质的转化量为x)； ③确定平衡量。 7.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。 （2）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＝。 8.速率常数和平衡常数的关系 基元反应 a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g) 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） 速率常数和平衡常数的关系 ①抽象化：平衡条件 ， ②具体化：平衡条件＝， ＝×＝ 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 ①化学平衡的移动包括可逆反应旧化学平衡的破坏和新化学平衡的建立两个过程。 ②化学平衡移动的根本原因是 2.化学平衡移动方向的判断 (1)根据v正、v逆的关系 外界条件改变 若v正=v逆,平衡不移动 若v正＞v逆,平衡向 方向移动 若v正＜v逆,平衡向 方向移动 (2)根据浓度商Q与K的关系 外界条件改变 若Q＜K,平衡向 方向移动 若Q =K,平衡不移动 若Q＞K,平衡向 方向移动 ①改变温度瞬时，Q不变，K一定变化，则Q和K不再 。 ②改变浓度(或压强)瞬时，可能导致Q变化，但K保持不变，则Q和K 不再相等。 ③化学平衡移动时，反应速率 改变；但反应速率改变，化学平衡 移动，如使用催化剂。 ④不要把v正增大与平衡向正反应方向移动 ，只有v正 v逆时，平衡才向正反应方向移动。 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 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 图像 分析 a.当反应体系中存在固体或纯液体物质时，改变这些固体或纯液体的量，对化学平衡无影响。 b.其他条件不变时，增大反应物浓度，平衡 移动；减小反应物浓度，平衡 移动。 c.反应物有两种或两种以上时，增加一种反应物的浓度，可提高其他反应物的 。 d.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 图像 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。 分析 a.其他条件不变时，对于反应前后气体总体积变化的可逆反应，增大压强(减小容器的容积)会使平衡向 的方向移动；减小压强(增大容器的容积)会使平衡向 的方向移动。 b.探究压强对化学平衡的影响时一般是探究有气体参与的化学反应。对于无气体参与的化学反应，改变压强，对化学平衡的移动 。 c.由H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的平衡体系中，由于H2(g)+I2(g)2HI(g)反应前后气体总体积不变，压强改变并不能使平衡发生移动，加压后颜色变深，是因为I2的浓度增大，不能用平衡移动原理来解释。 ③温度对化学平衡的影响 图像 以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0为例 分析 a.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。 b.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。 c.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。 ④催化剂对化学平衡的影响 图像 以N2＋3H22NH3为例 分析 催化剂对化学平衡移动无影响 4.充入惰性气体与平衡移动的关系 对于一个可逆反应，达到平衡状态后再通入“惰性气体”(即不参加反应的无关气体)。 （1）恒温恒容 （2）恒温恒压 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。 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。 ①“ ”不等于“ ”更不是“ ”。 ②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。 ③无法用勒夏特列原理解释的情况：加入催化剂、改变平衡体系中固体或纯液体的量、等体反应改变压强、恒温恒容条件下充入惰性气体、非平衡状态 3.“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 4.“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 5.“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，新平衡时该气体浓度或者总浓度c 6.等效平衡 （1）定义 等效平衡指的是同一可逆反应在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)以不同的方式投料，达到平衡时的“效果”相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。这里的“效果”一般指的是平衡时某组分的百分含量。 （2）等效平衡的两种类型 等效平衡的一般判断思路：由于等效平衡的投料方式不同，一般采用“一边倒”的方法将各种投料“极限转化”为化学方程式中等号的同侧物质，再进行比较。 ①恒温恒容 反应前后气体分子数 [Δn(g)≠0] “一边倒”后，若各物质的物质的量 ，则两平衡等效 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。 反应前后气体分子数 [Δn(g)=0] “一边倒”后，若各物质的物质的量对应成 ，则两平衡等效。 ②恒温恒压 所有可逆反应 “一边倒”后，若各物质的物质的量成 ，则两平衡等效 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 重点五：化学反应的方向 1.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， 借助外力，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，如水力发电。 (2)可用来实现化学能转化为电能，如H2燃烧可设计成原电池。 (3)非自发过程要想发生，必须对它 。如通电将水分解为H2和O2。 ①自发反应和非自发反应是可能相互 的，某一条件下的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应。 ②自发过程具有的特点：(1)能量角度：体系趋向于从 状态转变为 状态(体系对外部做功或释放热量)。(2)混乱度角度：在密闭条件下，体系有自发地从混乱度 (有序)向混乱度 (无序)的方向转变的倾向，即体系趋向于从 状态转变为 状态。 ③自发过程的判断：(1)根据条件判断：不是看是否需要 ，而是看是否需要持续施加 。(2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定 ；若逆向过程不自发，则正向过程一定 。 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 在等温、等压条件下的封闭体系中(不考虑体积变化做功以外的其他功),自由能(符号为∆G,单位为kJ·mol-1)的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响： ∆G= ∆G＜0,反应能自发进行；∆G=0,反应处于平衡状态；∆G＞0,反应不能自发进行。 （2）自由能与化学反应方向的关系 ∆H ∆S ∆G=∆H-T∆S 反应情况 - + 永远是负值 在任何温度下均 进行 + - 永远是正值 在任何温度下均 进行 + + 低温为正，高温为负 低温时非自发， 时自发 - - 低温为负，高温为正 时自发，高温时非自发 （3）正确理解复合判据判断化学反应进行方向的方法 (1)判据∆G=∆H-T∆S只能用于温度、压强一定条件下的反应，不能用于其他条件(如温度、体积一定)下的反应。 (2)反应方向与条件有关，常温、常压下能自发进行的反应在其他温度和压强下不一定能自发进行。 (3)判据∆H-T∆S＜0说明在一定温度和压强下反应有自发进行的 ，不能说明在该条件下反应能否实际发生。反应能否发生还要看具体反应条件。 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 选取适宜的化工生产条件时，要运用反应速率和化学平衡移动的相关知识，同时考虑化工生产中的动力、材料及设备等因素的影响，综合选取适宜的生产条件。 （1）分析原则 总体要求：“多、快、好、省” 多：生成的产品尽量要多，或平衡尽量正向移动。 快：按确定的目标方向，反应速率要快。 好：反应原理要合理正确，也就是制备途径达到最好。 省：原料利用率要高，省料省时省能源。 （2）条件选取 外界条件 反应速率因素 平衡移动因素 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、减小生成物的浓度 不断地补充反应物、及时地分离出生成物 催化剂 合适的催化剂 无影响 加入合适的催化剂 温度 高温 ∆H＜0 低温 兼顾速率和平衡，并考虑催化剂的适宜温度 ∆H＞0 高温 在设备和能源条件允许的前提下，尽可能采取高温并选取适宜的催化剂 压强 高压(有气体参加) ∆n(g)＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽可能采取高压 ∆n(g)＞0 低压 兼顾速率和平衡，选择适宜的压强 化学平衡状态的特征与判定 【典例1】（24-25高二上·福建福州·期末）恒温、恒容条件下，反应达到化学平衡状态的判据是 A． B．混合气体的密度不再改变 C．混合气体的压强不再改变 D． 【即时检测1-1】（24-25高二上·安徽亳州·期末）可逆反应  。一定温度下，在某恒容密闭容器中发生该反应，下列不能说明该反应达到平衡状态的是 A．混合气体的压强不变 B．体系的温度不变 C．混合气体的密度不变 D．的消耗速率是的消耗速率的2倍 【即时检测1-2】（24-25高二上·广东佛山·期末）工业合成尿素[]的反应为：  。恒温恒容下，向反应器中通入一定物质的量的和，不能说明该反应一定达到化学平衡状态的是 A．容器中压强不再变化 B． C． D．混合气体密度不再变化 化学平衡常数的理解与计算 【典例2】（24-25高二上·福建三明·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：  ， 在恒压条件下，按投料比进行反应，平衡体系中含碳物质的体积分数随温度的变化如下图所示。下列说法正确的是 A．， B．M点反应Ⅰ的平衡常数 C．反应的 D．N点的分压是的3倍 【即时检测2-1】（23-24高三上·辽宁·期末）T℃时，向容积为2L的刚性容器中充入1molCO2和一定量的H2发生反应：CO2(g)+2H2(g)⇌HCHO(g)+H2O(g)，达到平衡时，HCHO的分压(分压=总压×物质的量分数)与起始的关系如图所示。已知：初始加入2molH2时，容器内气体的总压强为1.2pkPa。下列说法正确的是 A．a点时反应的平衡常数Kp=kPa-1 B．d点：v正<v逆 C．10min时反应到达c点，则0~10min用CO2表示的平均反应速率为0.05mol/(L·min) D．c点时，再加入CO2(g)和H2O(g)，使二者分压均增大0.1pkPa，平衡正向移动 【即时检测2-2】（24-25高一下·重庆·期末）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：，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 0 20 40 60 80 ①a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80 ②a 1.20 0.80 0.40 x ③2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40 A．相同条件下，增加的浓度，反应速率不变 B．上述条件下该反应的平衡常数 C．若实验②在60min时处于平衡状态，则 D．相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大 化学平衡移动的影响因素分析 【典例3】（24-25高二下·江苏盐城·期末）在一恒容密闭反应器中充入体积之比为的和，发生反应： ① ② 在相同时间内，的转化率、HCOOH的选择性与温度的关系如图所示。 HCOOH的选择性。 下列叙述不正确的是 A．温度低于673K时，HCOOH的选择性随温度升高而增大 B．温度高于673K时，主要发生反应② C．平衡时，又充入和，再次达到平衡时，减少 D．673K下反应达到平衡时，、HCOOH、CO的浓度之比为 【即时检测3-3】（24-25高二上·广东广州·期末）在容积不变的密闭容器中，一定量的与发生反应：。温度分别为、时的体积分数随时间的变化如图。下列说法正确的是 A．在温度为时，混合物的密度不变说明反应达到平衡状态 B．该反应的 C．、下该反应的化学平衡常数比较： D．在实际工业生产中，通入过量的空气可以提高的转化率 【即时检测3-2】（24-25高二上·福建南平·期末）关于反应  说法错误的是 A．图甲，恒温恒容下时刻反应已达到平衡 B．图乙，时刻升温，平衡时的体积分数： C．图丙，表示物质的量分数，a、b的相等 D．图丁，恒温压缩体积，横坐标表示压强，纵坐标可表示平衡时气体密度 勒夏特列原理的应用 【典例4】（24-25高二上·安徽亳州·期末）下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A．可用排饱和溶液的方法收集 B．密闭容器内的、混合气体，压缩容器体积后颜色突然变深 C．将固体置于溶液中，固体慢慢变成黄色 D．接触法制备硫酸过程中，氧化时使用过量能降低生产成本 【即时检测4-1】（24-25高一下·上海·期末）下列事实能用勒夏特列（平衡移动）原理解释的是 A．反应，平衡后加入铁粉溶液颜色变浅 B．硫酸工业中的重要反应，工业上常加入做催化剂 C．密闭容器中发生反应，平衡后增大压强气体颜色变深 D．合成氨反应（正反应放热），工业上采用高温条件更有利于合成氨 【即时检测4-2】（24-25高二上·湖南长沙·期末）下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A．多平衡体系中，选择合适的催化剂能提高目标产物的选择性 B．氯水中存在平衡：，当加入少量溶液后，溶液颜色变浅 C．血浆中存在平衡：，酸中毒患者可选择溶液进行治疗 D．反应达到平衡时，将容器体积减小为原来的一半，再次达到平衡时 化学反应的方向 【典例5】（24-25高二上·安徽合肥·期末）已知体系自由能变化。已知两个反应的与温度的关系如图所示，下列说法不正确的是 已知：和随温度变化很小 A．在一定温度范围内，反应①②均能自发 B．反应①在时能自发进行 C．反应②的 D．反应②的 【即时检测5-1】（24-25高一下·辽宁沈阳·期末）下列有关焓变()和熵变()说法正确的是 A．能够自发进行的反应一定是的反应 B．水凝结成冰的过程中，其， C．反应中，其、 D．一定温度下，反应能自发进行，该反应的 【即时检测5-2】（24-25高二下·四川凉山·期末）恒容反应器中，和均能催化反应：(羟基乙醛)，反应历程如图所示，为中间体，为过渡态。 下列描述错误的是 A．“反应达平衡时，升高温度，羟基乙醛的浓度增大，且该反应在高温下能自发进行 B．催化作用下，“加氢”步骤为决速步骤 C．催化作用下，降低了反应的活化能，羟基乙醛的生成速率更大 D．插入”步骤，为-15.4kcal・mol-1 化学反应的调控 【典例6】（24-25高二上·广东广州·期末）工业合成氨的反应为　。如图表示反应速率(v)与时间(t)的关系。下列说法正确的是 A．时刻改变的条件是扩大容器体积 B．时刻后的平衡转化率减小 C．合成氨工业中采用循环操作，主要是为了提高平衡时混合物中氨的含量 D．某温度下恒容密闭容器中充入和进行反应(起始浓度分别为0.20 和0.50 )，达平衡时的转化率为50%，则该温度下此反应平衡常数K=50 【即时检测6-1】（24-25高二下·安徽阜阳·期末）实验室模拟工业固氮，在压强为p MPa的恒压容器中充入1mol 和3mol ，反应混合物中的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示，其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。下列说法错误的是 A．曲线Ⅰ是平衡时的曲线 B．图中a点时，转化率转化率 C．图中b点时， D．475℃时，该反应的压强平衡常数的表达式 (用平衡分压代替平衡浓度计算，平衡分压=总压×物质的量分数) 【即时检测6-2】（24-25高二上·吉林·期末）氨对发展农业有着重要意义，也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意图如下。 下列有关合成氨说法正确的是 A．从合成氨平衡体系中分离出，可提高正反应速率，减小逆反应速率，平衡正移 B．热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离 C．合成氨一般选择进行，铁触媒的活性最大，原料气平衡转化率高 D．步骤④⑤均有利于提高原料的平衡转化率 夯实基础 1．（24-25高二上·福建漳州·期末）  为治理汽车尾气污染的反应之一、某一温度下，其化学平衡常数。下列说法正确的是 A．升温可使该反应的正反应速率减小，逆反应速率增大 B．高温、高压有利于平衡正向移动 C．此温度下，因K值较大，故化学反应速率较快 D．该反应在低温条件下可自发进行 2．（24-25高一下·重庆·期末）硫酸是重要的化工原料。工业上以黄铁矿 为原料制备硫酸流程如图所示： 下列有关说法错误的是 A．步骤I前需将黄铁矿粉碎，目的是增大接触面积，加快反应速率 B．反应II选择 是为了提高： 的转化率 C．焦硫酸 或 ，推测其具有吸水性、腐蚀性和强氧化性 D．将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生 3．（24-25高二上·安徽合肥·期末）中国是世界上最大的合成氨生产国之一，合成氨反应原理：  ，其反应流程如图所示。下列说法错误的是 A．理论上合成氨在低温高压的条件下的产率最高 B．使用催化剂，可提高合成氨的生成速率和平衡产率 C．及时分离出液氨，可提高原料的利用率 D．工业合成氨一般选择的重要原因是考虑催化剂的活性 4．（24-25高二上·广东广州·期末）下列事实不可以用平衡移动原理解释的是 A．将氯化铁晶体溶于浓盐酸来配制氯化铁溶液 B．用饱和食盐水除去氯气中的少量氯化氢气体 C．对反应的平衡体系加压后颜色变深 D．如图将充满和混合气体的连通烧瓶浸泡在冷水和热水中出现颜色深浅不同 5．（24-25高二上·福建泉州·期末）四羰合镍可用于制备高纯镍，其一种制备反应为  。已知反应达平衡时，物质的量分数与温度、压强的关系如图所示（已知：是用物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数），下列说法错误的是 A．M点对应温度下的 B． C．N点时，CO转化率约为94.1% D．压强： 6．（24-25高二下·江苏泰州·期末）利用CO合成发生反应。下列关于该反应的说法正确的是 A．反应在任何温度下均能自发进行 B．反应的平衡常数 C．、充分反应，转移电子数为 D．上图表示平衡后时增大压强，速率随时间变化的图像 7．（24-25高二下·江苏徐州·期末）利用废气制取单质硫的常见途径有：①；②用ZnO与反应生成ZnS，再用溶液浸取ZnS得到单质硫。下列说法正确的是 A．途径①中， B．途径①中 C．途径②中，ZnO是反应的催化剂 D．途径②中每回收32g硫，理论消耗 8．（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 9．（24-25高二上·福建福州·期末）向1 L恒容密闭容器中通入2 mol 和2 mol ，发生反应：  。在不同温度下测得容器中随时间的变化如图所示。 下列说法错误的是 A．温度下，分钟内 B．温度： C．温度下， D．温度下，平衡时再充入1.0 mol 和1.0 mol CO，平衡逆向移动 10．某同学研究浓度对化学平衡的影响，下列说法正确的是 已知：(橙色)(黄色)   试管b中颜色不变后与试管a比较，溶液颜色变浅。滴加浓硫酸，试管c温度略有升高，溶液颜色与试管a相比，变深。 A．该反应为氧化还原反应 B．待试管b中溶液颜色不变的目的是使完全反应 C．该实验不能证明减小生成物浓度平衡正向移动 D．试管c中的现象说明影响平衡的主要因素是温度 11．（24-25高二上·福建泉州·期末）催化还原法是一种常用的氮氧化物消除方法：  ，反应过程如下图所示，已知的催化活性温度为350℃。下列说法正确的是 A．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应 B．反应过程中，降低了反应的，加快反应速率 C．其他条件不变时，增大压强，NO平衡转化率不变 D．降低温度，该反应平衡正向移动，因此宜采用低温 12．（24-25高二下·浙江宁波·期末）二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为：①  ；②  。、下，将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及、、位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、和的体积分数如图所示。下列说法不正确的是 A．处与处反应①的平衡常数不相等 B．温度越高越有利于反应②自发进行 C．处的的体积分数大于处 D．处到处，反应①的正反应速率大于反应②的正反应速率 13．（24-25高二上·安徽芜湖·期末）如表所示，在三个初始温度均为T ℃的容器中进行反应：  。下列说法正确的是 容器编号 容器类型 初始体积 反应物的起始投入量/mol 平衡时n(NH3)/mol N2(g) H2(g) NH3(g) 甲 恒温恒容 1 L 0 0 2 1.8 乙 恒容绝热 1 L 1 3 0 x 丙 恒温恒容 3 L 3 9 0 y A． B． C．T ℃下该反应的平衡常数K=1200 D．平衡时H2的正反应速率： 14．（24-25高二上·安徽蚌埠·期末）用尿素水解生成的催化还原，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为，下列说法正确的是 A．上述反应 B．上述反应平衡常数 C．上述反应中消耗，转移电子的数目为 D．使用合适的催化剂可以提高活化分子百分率，增大反应速率 综合运用 15．（24-25高二上·福建泉州·期末）某密闭容器中发生反应：①  ；②  。其中反应①的正反应速率，反应②的正反应速率，、为速率常数。某温度下，体系中生成物浓度随时间变化关系如图所示。下列说法错误的是 A．反应①的活化能小于反应② B．6 s时， C．10 s时反应①②均达到平衡状态 D．该温度时： 16．（24-25高二上·浙江宁波·期末）向一系列恒容但体积各不相同的恒温且温度相同的密闭容器中分别加入足量活性炭和2mol，容器中发生反应：，在相同时间内测得各容器中的转化率与容器体积的关系如图所示。下列说法正确的是 A．ab曲线上的点均已经达到平衡状态，c点未达到平衡状态 B．容器内的压强： C．c点的气体的颜色一定比b点深 D．b点的平衡常数大于a、c两点 17．（24-25高二上·福建泉州·期末）汽车尾气净化反应为  。向1 L密闭容器中充入1.0 mol NO、3.6 mol CO，测得NO和CO的物质的量浓度与时间的关系如图所示。下列说法正确的是 A．3 s时，上述反应达到平衡状态 B．x→z段反应速率 C．该温度下，上述反应的平衡常数 D．向上述平衡体系充入0.9 mol NO和时， 18．（24-25高一下·上海徐汇·期末）合成氨工业中原料气（H2、N2和少量CO的混合气）在进入合成塔前常用Cu（NH3）2Ac溶液来吸收原料气中的CO，该反应的，化学方程式为： (1)必须除去原料气中的CO的原因是 。 (2)吸收CO后的溶液经过适当处理又可再生，再生的适宜条件是______。 A．高温低压 B．高温高压 C．低温低压 D．低温高压 (3)已知合成氨反应，根据下表数据，计算X＝ 。 化学键 H-H N-H 键能 946.0 436.0 X (4)一定温度下，下列可以作为判断上述合成氨反应达到平衡状态的依据是______。 A．气体的压强不变 B． C．K不变 D．容器内气体的密度不变 (5)合成氨反应的化学平衡常数K与温度T的关系如下所示： T/℃ 200 300 400 K K1 K2 0.5 ①比较K1、K2的大小，K1 K2（填“＜”“＞”或“＝”），说明原因 。 ②400℃时，反应的化学平衡常数的值为 ，当测得、和物质的量分别为和时，则该反应的 （填“＜”、“＞”或“＝”）。 19．（24-25高一下·上海·期末）铁在高温下能与水蒸汽反应，方程式为：（反应①）。德国铁腐蚀专家Gerhard Schikorr经过研究发现，铁与水在室温、无氧条件下，也能发生相同反应，且该反应分②、③两步进行： 反应②：     反应③（Schikorr反应）：     在室温下，反应②和③均能自发进行，但反应速率极慢。 (1)基态铁原子的电子排布式为 。铁属于过渡元素，可在这一区域的元素中寻找 。 A．催化剂    B．半导体材料    C．高效农药    D．耐腐蚀合金材料 (2)硫酸铁溶液中加入少量铁粉，溶液颜色变浅，要证明该过程发生了氧化还原反应，加入下列试剂一定可行的是______。 A．NaOH溶液 B．铜粉 C．酸性溶液 D．KSCN溶液 (3)已知的，则反应①的焓变为 （用含a、b、c的代数式表示）。 (4)已知反应①的，，下列说法中正确的是______。 A．在800℃时，Fe会被氧化 B．在800℃时，可以用还原得到Fe C．升高温度，反应①的平衡常数增大 D．升高温度，反应①的平衡常数减小 (5)反应②需要在无氧条件下进行，否则生成的容易转化为 。 (6)为加快反应②和③的速率，可采取多种方法，下列说法中正确的是______。 A．升高温度，降低了反应的活化能，使有效碰撞次数增加，从而加快反应速率 B．使用催化剂，反应历程发生变化，活化分子百分数增加，从而加快反应速率 C．增加Fe（s）的使用量，使单位体积内碰撞次数增多，从而加快反应速率 D．减小压强，浓度降低，推动反应进行，从而加快反应速率 (7)埋于地下的铁管在使用数十年后会出现“黑锈”，“黑锈”的主要成分是 ，使用盐酸能溶解“黑锈”，写出反应的离子方程式 。 20．（24-25高二上·浙江宁波·期末）氨是重要的化工产品，其生产流程如图(1)所示，合成原理为：N2(g)+3H2(g) ⇋ 2NH3(g) ，请回答下列问题： (1)已知：298K时相关物质的标准熵数据如下表： 化学式 标准熵： 191.2 130.7 192.8 计算合成氨反应的熵变 ，综合考虑焓变和熵变，合成氨反应在 条件下有利于反应自发进行。 (2)下列说法正确的是_______。 A．利用压缩机进行加压有利于更快更多的生产氨气 B．热交换器可以冷却进入的原料气，防止催化剂过热 C．当断裂1mol键的同时生成2mol键则说明合成氨反应已达平衡 D．通过使用催化剂和分离液态氨气等措施，可以提高反应的平衡转化率 (3)某学习小组在一恒容密闭容器中按照通入原料气模拟合成氨反应，测得容器内压强变化如下表： 反应时间/min 0 5 10 15 20 25 30 压强/MPa 16.80 14.78 13.86 13.27 12.85 12.60 12.60 用各物质的物质的量分数代替浓度(物质的量分数=该气体的物质的量÷混合物总物质的量)，计算反应的平衡常数 。(保留3位有效数字) (4)研究发现，合成氨反应的决速步为在催化剂表面的吸附，当原料气中时平衡体系中的物质的量分数最高。但实际工业生产中采用为2.8～2.9，试分析原因： 。 (5)实际工业生产中，反应往往未达平衡时就将产物分离进行下一步操作。保持其他条件不变，合成氨反应的速率以及平衡时体系中的物质的量分数随温度的变化曲线如图(2)和(3)。请在图(3)中画出400～600℃时，经历相同时间后体系中氨气的物质的量分数示意图 。 思维拔高 21．（24-25高二下·福建莆田·期末）将合成精细化学品是实现“碳中和”的有效途径。工业上可利用和反应合成二甲醚： Ⅰ．kJ·mol-1 Ⅱ．kJ·mol-1 回答下列问题： (1)反应Ⅰ在 (填“低温”或“高温”)条件下能自发进行。 (2)CO和直接转化为气态和水蒸气的热化学方程式为 。 (3)向某恒容绝热的密闭容器中充入1mol和3mol发生反应Ⅰ、Ⅱ．下列说法不能说明反应达到平衡状态的是___________(填字母)。 A．的物质的量分数保持不变 B． C．混合气体的密度不发生变化 D．保持不变 (4)一定温度下，在容积为VL的刚性密闭容器中，充入1mol和3mol发生反应Ⅰ，tmin达到平衡状态，测得压强为起始压强的三分之二。 ①0~tmin内， mol⋅L-1⋅min-1(用含字母的代数式表示，下同)。 ②该温度的化学平衡常数 。 ③保持反应物平衡转化率不下降，提高反应速率可采取的措施有 (写一种)。 (5)250℃、3MPa时发生反应Ⅰ、Ⅱ，初始投料比与平衡时的转化率和二甲醚的选择性的关系如下图。 ①当时，二甲醚的产率为 。 ②当时，二甲醚的选择性随氢碳比增大而显著增大的原因是 。 22．（24-25高二上·福建漳州·期末）工业上，裂解正丁烷()可以获得乙烯、丙烯等化工原料。 反应ⅰ、   反应ⅱ、   已知几种共价键的键能如下表： 共价键 键能/() 413 614 347 (1)根据上述键能计算， 。 (2)正丁烷和异丁烷之间转化的能量变化如图所示： ①，正丁烷)转化成，异丁烷)的热化学方程式为 。 ②下列有关催化剂的说法错误的是 (填标号)。 A．能改变反应途径    B．能降低反应焓变    C．能加快反应速率    D．能增大平衡常数 (3)向密闭容器中投入一定量的正丁烷，发生反应ⅰ和反应ⅱ，测得正丁烷的平衡转化率()与压强(p)、温度(T)的关系如图所示。 随着温度升高，三种不同压强下正丁烷的平衡转化率趋向相等，原因是 。 (4)在一定温度下，向恒容密闭容器中投入正丁烷，同时发生反应ⅰ和反应ⅱ。测得部分物质的浓度与时间的关系如图所示，第一次达到平衡时，总压强为17a kPa。 ①7 min时改变的条件可能是 (填标号)。 A．增大压强        B．增大正丁烷的浓度        C．加入催化剂 ②该温度下，反应ⅰ的平衡常数 kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 23．（24-25高二上·福建泉州·期末）采用“对重整制氢”是直接利用酸性天然气矿的有效方案。 重整制氢反应：   反应机理分为如下两个反应： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   回答下列问题： (1) ，反应Ⅱ在 (填“高温”或“低温”)能自发进行。 (2)一定温度下，分别用等量的在不同压强的刚性密闭容器下发生反应Ⅰ，经相同时间，测得的转化率与压强的关系如下图所示： ①在某个刚性密闭容器中，下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是 (选填序号) A．气体密度保持不变     B． C．气体压强保持不变     D．气体的平均相对分子质量保持不变 ②下列说法错误的是 (选填序号) A．a点：    B．逆反应速率：    C．b点：    D．平衡常数： (3)保持压强为0.1 MPa，分别通入、、Ar为2 mol、2 mol、9.5 mol，发生反应Ⅰ、Ⅱ。经相同反应时间，、和的物质的量分数(w)随温度的变化关系如图甲所示，测得平衡状态下的产量和的转化率随温度的变化曲线如图乙所示。 ①图甲中1100℃时，的物质的量分数为 ，相同条件下若不加入Ar，的产量 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ②图乙中680℃之前，随着温度升高的产量增大的原因可能是 。 ③680℃时，的产量 mol。已知为用气体分压表示的平衡常数，分压物质的量分数总压，反应Ⅱ的分压平衡常数 MPa(列计算式)。 24．（24-25高二上·福建南平·期末）工业采用催化氧化处理废气：  。 (1)反应机理为： ⅰ：   ⅱ：   。 (2)在，恒容容器中，通入和各模拟处理废气。 ①能判断该反应达到平衡的判据是 。(填标号) a．体系压强保持不变             b．体系颜色保持不变 c．体系中        d．消耗生成 ②若平衡时总压为，的转化率为，则该反应的平衡常数 。(用平衡分压代替平衡浓度计算) (3)工业上将和[分别为或]以不同流速通入反应器中，在或下进行反应，分钟时检测流出气成分，绘制流速与转化率曲线，如图所示： 已知： ⅲ：较低流速下转化率可近似为平衡转化率； ⅳ：曲线a、b所示反应中相同，温度不同，曲线a、c所示反应中温度相同，不同。 ①曲线表示在温度为 ，为 的条件下的反应。 ②设点的转化率为平衡转化率，曲线上点后减小的原因为 。 ③较高流速时，N点的转化率大于M点的原因为 ，M点的 。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 化学平衡及化学反应的调控 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 （3）平衡特点 特点 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) 变(平衡移动) 条件改变，平衡状态可能改变，最终在新条件下建立新的平衡状态 3.化学平衡状态的标志 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 “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： 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。 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≠量的比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，不一定达到平衡状态 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 4.以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)反应判断以下标志是否平衡 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 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＝。 ①利用公式求K时，c(A)、c(B)、c(C)、c(D)是指达到化学平衡时各物质的物质的量浓度，不可使用物质的量数据，也不可使用任意时刻的物质的量浓度数据。 ②反应物或生成物中有固体或液体纯物质存在时，由于其浓度可看作常数“1”而不代入公式。 ③稀水溶液中进行的反应，水的浓度不代入公式，非水溶液中的反应，若有水蒸气参加或生成，则需代入公式。 ④化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，化学反应方向改变或化学计量数改变，化学平衡常数均发生改变。 3.平衡常数的换算 (1)相同温度下，正、逆反应的平衡常数互为倒数。例如：某温度下，H2(g)+I2(g)2HI(g), ，则逆反应的平衡常数 (2)化学方程式两边物质同乘系数n,则平衡常数由K变为Kn。 (3)化学方程式①(其平衡常数为K1)和化学方程式②(其平衡常数为K2)相加减，得到可逆反应③(其平衡常数为K3),若相加得到③,则K3= K1×K2,若①-②得到③,则。 4.意义及影响因素 意义 K值越大 正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大 影响因素 内因 反应物本身的性质 外因(温度升高) ΔH<0,K值减小 ΔH>0,K值增大 ①化学平衡常数只与温度有关，只要温度不变，一个具体的可逆反应就对应一个具体的平衡常数值。化学平衡常数与压强、反应物或生成物的浓度无关，压强和浓度的变化不会影响平衡常数的值。 5.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 （4）利用化学平衡常数求转化率 平衡转化率是指平衡时已转化的某反应物的量与起始时该反应物的量的比值，用来表示反应限度。反应物的转化率(α)的计算公式： 6.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。 如可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在体积为V的恒容密闭容器中，反应物A、B的初始加入量分别为a mol、b mol，达到化学平衡时，设A物质转化的物质的量为mx mol。 (1)模式 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 转化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx 对于反应物：n(平)＝n(始)－n(转) 对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(转) 则有①平衡常数K＝。 ②平衡时A的物质的量浓度：c(A)＝ mol·L－1。 ③平衡时A的转化率：α＝×100%，A、B的转化率之比为α(A)∶α(B)＝∶。 ④平衡时A的体积分数：φ(A)＝×100%。 ⑤平衡时和开始时的压强比：＝。 ⑥混合气体的密度：ρ(混)＝ g·L－1。 ⑦平衡时混合气体的平均摩尔质量：＝ g·mol－1。 ⑧生成物产率＝×100%。 (2)基本步骤 ①确定反应物和生成物的初始加入量； ②确定反应过程的转化量(一般设某物质的转化量为x)； ③确定平衡量。 7.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。 （2）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＝。 8.速率常数和平衡常数的关系 基元反应 a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g) 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） 速率常数和平衡常数的关系 ①抽象化：平衡条件v正＝v逆，K ②具体化：平衡条件＝， ＝×＝× K 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 ①化学平衡的移动包括可逆反应旧化学平衡的破坏和新化学平衡的建立两个过程。 ②化学平衡移动的根本原因是影响平衡的条件改变导致v正≠v逆 2.化学平衡移动方向的判断 (1)根据v正、v逆的关系 外界条件改变 若v正=v逆,平衡不移动 若v正＞v逆,平衡向正反应方向移动 若v正＜v逆,平衡向逆反应方向移动 (2)根据浓度商Q与K的关系 外界条件改变 若Q＜K,平衡向正反应方向移动 若Q =K,平衡不移动 若Q＞K,平衡向逆反应方向移动 ①改变温度瞬时，Q不变，K一定变化，则Q和K不再相等。 ②改变浓度(或压强)瞬时，可能导致Q变化，但K保持不变，则Q和K可能不再相等。 ③化学平衡移动时，反应速率一定改变；但反应速率改变，化学平衡不一定移动，如使用催化剂。 ④不要把v正增大与平衡向正反应方向移动等同，只有v正＞v逆时，平衡才向正反应方向移动。 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 图像 分析 a.当反应体系中存在固体或纯液体物质时，改变这些固体或纯液体的量，对化学平衡无影响。 b.其他条件不变时，增大反应物浓度，平衡正向移动；减小反应物浓度，平衡逆向移动。 c.反应物有两种或两种以上时，增加一种反应物的浓度，可提高其他反应物的转化率。 d.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 图像 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。 分析 a.其他条件不变时，对于反应前后气体总体积变化的可逆反应，增大压强(减小容器的容积)会使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)会使平衡向气体体积增大的方向移动。 b.探究压强对化学平衡的影响时一般是探究有气体参与的化学反应。对于无气体参与的化学反应，改变压强，对化学平衡的移动无影响。 c.由H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的平衡体系中，由于H2(g)+I2(g)2HI(g)反应前后气体总体积不变，压强改变并不能使平衡发生移动，加压后颜色变深，是因为I2的浓度增大，不能用平衡移动原理来解释。 ③温度对化学平衡的影响 图像 以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0为例 分析 a.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。 b.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。 c.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。 ④催化剂对化学平衡的影响 图像 以N2＋3H22NH3为例 分析 催化剂对化学平衡移动无影响 4.充入惰性气体与平衡移动的关系 对于一个可逆反应，达到平衡状态后再通入“惰性气体”(即不参加反应的无关气体)。 （1）恒温恒容 （2）恒温恒压 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。 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。 ①“减弱”不等于“消除”更不是“扭转”。 ②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。 ③无法用勒夏特列原理解释的情况：加入催化剂、改变平衡体系中固体或纯液体的量、等体反应改变压强、恒温恒容条件下充入惰性气体、非平衡状态 3.“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 4.“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 5.“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，新平衡时该气体浓度或者总浓度c变大 6.等效平衡 （1）定义 等效平衡指的是同一可逆反应在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)以不同的方式投料，达到平衡时的“效果”相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。这里的“效果”一般指的是平衡时某组分的百分含量。 （2）等效平衡的两种类型 等效平衡的一般判断思路：由于等效平衡的投料方式不同，一般采用“一边倒”的方法将各种投料“极限转化”为化学方程式中等号的同侧物质，再进行比较。 ①恒温恒容 反应前后气体分子数改变[Δn(g)≠0] “一边倒”后，若各物质的物质的量相等，则两平衡等效 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。 反应前后气体分子数不改变[Δn(g)=0] “一边倒”后，若各物质的物质的量对应成比例，则两平衡等效。 ②恒温恒压 所有可逆反应 “一边倒”后，若各物质的物质的量成比例，则两平衡等效 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 重点五：化学反应的方向 1.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，如水力发电。 (2)可用来实现化学能转化为电能，如H2燃烧可设计成原电池。 (3)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。 ①自发反应和非自发反应是可能相互转化的，某一条件下的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应。 ②自发过程具有的特点：(1)能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。(2)混乱度角度：在密闭条件下，体系有自发地从混乱度小(有序)向混乱度大(无序)的方向转变的倾向，即体系趋向于从有序状态转变为无序状态。 ③自发过程的判断：(1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力。(2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。 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 在等温、等压条件下的封闭体系中(不考虑体积变化做功以外的其他功),自由能(符号为∆G,单位为kJ·mol-1)的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响： ∆G=∆H-T∆S ∆G＜0,反应能自发进行；∆G=0,反应处于平衡状态；∆G＞0,反应不能自发进行。 （2）自由能与化学反应方向的关系 ∆H ∆S ∆G=∆H-T∆S 反应情况 - + 永远是负值 在任何温度下均自发进行 + - 永远是正值 在任何温度下均非自发进行 + + 低温为正，高温为负 低温时非自发，高温时自发 - - 低温为负，高温为正 低温时自发，高温时非自发 （3）正确理解复合判据判断化学反应进行方向的方法 (1)判据∆G=∆H-T∆S只能用于温度、压强一定条件下的反应，不能用于其他条件(如温度、体积一定)下的反应。 (2)反应方向与条件有关，常温、常压下能自发进行的反应在其他温度和压强下不一定能自发进行。 (3)判据∆H-T∆S＜0说明在一定温度和压强下反应有自发进行的趋势，不能说明在该条件下反应能否实际发生。反应能否发生还要看具体反应条件。 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、增大压强；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 选取适宜的化工生产条件时，要运用反应速率和化学平衡移动的相关知识，同时考虑化工生产中的动力、材料及设备等因素的影响，综合选取适宜的生产条件。 （1）分析原则 总体要求：“多、快、好、省” 多：生成的产品尽量要多，或平衡尽量正向移动。 快：按确定的目标方向，反应速率要快。 好：反应原理要合理正确，也就是制备途径达到最好。 省：原料利用率要高，省料省时省能源。 （2）条件选取 外界条件 反应速率因素 平衡移动因素 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、减小生成物的浓度 不断地补充反应物、及时地分离出生成物 催化剂 合适的催化剂 无影响 加入合适的催化剂 温度 高温 ∆H＜0 低温 兼顾速率和平衡，并考虑催化剂的适宜温度 ∆H＞0 高温 在设备和能源条件允许的前提下，尽可能采取高温并选取适宜的催化剂 压强 高压(有气体参加) ∆n(g)＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽可能采取高压 ∆n(g)＞0 低压 兼顾速率和平衡，选择适宜的压强 化学平衡状态的特征与判定 【典例1】（24-25高二上·福建福州·期末）恒温、恒容条件下，反应达到化学平衡状态的判据是 A． B．混合气体的密度不再改变 C．混合气体的压强不再改变 D． 【答案】C 【详解】A．v(N2) = 2v(NH3)不能表示正逆反应速率相等，不能作为平衡判据，故A错误。 B．恒温恒容下，气体总质量守恒、体积不变，混合气体密度始终不变，与反应是否平衡无关，不能作为平衡判据，故B错误； C．恒温恒容下，气体压强与总物质的量成正比，反应N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)导致总物质的量减少，压强不再改变说明总物质的量恒定，反应达到平衡，故C正确； D．平衡时各物质浓度由平衡常数决定，c(H2) : c(NH3) = 3:2仅为计量系数比，实际浓度比不一定为此值，不能作为平衡判据，故D错误； 故答案为C。 【即时检测1-1】（24-25高二上·安徽亳州·期末）可逆反应  。一定温度下，在某恒容密闭容器中发生该反应，下列不能说明该反应达到平衡状态的是 A．混合气体的压强不变 B．体系的温度不变 C．混合气体的密度不变 D．的消耗速率是的消耗速率的2倍 【答案】B 【详解】A．恒温恒容时，增大压强反应正向（正向是气体分子数减小的方向）移动，压强是变量，当压强不变时，反应达到平衡，A不符合题意； B．题目明确容器为“一定温度下”，即恒温条件，体系温度始终不变，无法作为平衡判断的依据，B符合题意； C．恒温恒容时，混合气体密度，生成物Y为固体，反应中气体总质量发生变化，密度随之变化，当密度不变时，反应达到平衡，C不符合题意； D．当反应平衡时，消耗2 mol X对应生成1 mol Z，消耗1 mol Z对应生成2mol X，则X的消耗速率是Z的消耗速率的2倍时，反应达到平衡，D不符合题意； 故答案选B。 【即时检测1-2】（24-25高二上·广东佛山·期末）工业合成尿素[]的反应为：  。恒温恒容下，向反应器中通入一定物质的量的和，不能说明该反应一定达到化学平衡状态的是 A．容器中压强不再变化 B． C． D．混合气体密度不再变化 【答案】B 【详解】A．该反应正向气体的物质的量总和减少，反应达到平衡之前，随反应进行，容器内的压强越来越小，当压强不再变化时，说明反应达到了平衡状态，A不符合题意； B．若初始投料比例为，因二者的化学计量数之比也为2:1，二者消耗的物质的量之比也是2:1，任意时刻二者的物质的量均存在这个比例关系，不能依此作为是否平衡的判据，B符合题意； C．根据反应式，氨气和二氧化碳的速率之比一直存在关系：，当时，说明反应的正逆反应速率相等，则反应达到了平衡状态，C不符合题意； D．容器体积不变，而气体总质量随反应减少，混合气体的密度在反应达到平衡之前一直在变化，混合气体的密度不再变化表明反应已达到平衡，D不符合题意； 故答案选B。 化学平衡常数的理解与计算 【典例2】（24-25高二上·福建三明·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：  ， 在恒压条件下，按投料比进行反应，平衡体系中含碳物质的体积分数随温度的变化如下图所示。下列说法正确的是 A．， B．M点反应Ⅰ的平衡常数 C．反应的 D．N点的分压是的3倍 【答案】D 【详解】A．其他条件不变，升高温度，平衡体系中体积分数减少、体积分数减少、体积分数增大，说明反应Ⅰ平衡正移、反应Ⅱ平衡逆移，则反应Ⅰ为吸热反应、反应Ⅱ为放热反应，A错误； B．M点体积分数等于体积分数等于25%，体积分数为0，则只发生反应Ⅰ，且的转化率为50%，根据投料比等于化学计量系数比，的转化率也等于50%，、的体积分数也各为25%，则反应Ⅰ的平衡常数，B错误； C．反应可以由反应Ⅱ-反应Ⅰ得到，则该反应的，C错误； D．N点体积分数等于体积分数，根据化学反应方程式计量系数，反应Ⅰ生成的的量等于（）的量，反应Ⅱ生成的的量等于的量的2倍，则平衡体系的总量是的3倍，的分压是的3倍，D正确； 故选D。 【即时检测2-1】（23-24高三上·辽宁·期末）T℃时，向容积为2L的刚性容器中充入1molCO2和一定量的H2发生反应：CO2(g)+2H2(g)⇌HCHO(g)+H2O(g)，达到平衡时，HCHO的分压(分压=总压×物质的量分数)与起始的关系如图所示。已知：初始加入2molH2时，容器内气体的总压强为1.2pkPa。下列说法正确的是 A．a点时反应的平衡常数Kp=kPa-1 B．d点：v正<v逆 C．10min时反应到达c点，则0~10min用CO2表示的平均反应速率为0.05mol/(L·min) D．c点时，再加入CO2(g)和H2O(g)，使二者分压均增大0.1pkPa，平衡正向移动 【答案】A 【分析】根据c点的三段式分析： ，则平衡时容器气体的压强为：p(平衡)=×1.2pkPa，平衡时甲醛的分压 。根据图像，c点平衡时 ，故 ，解得 ，故p(平衡)=pkPa，据此分析解题。 【详解】A．温度不变，化学平衡常数不变，故a点时反应的化学平衡常数与c点对应的平衡常数相等，由分析可知，c点平衡下，p(CO2)=×pkPa=0.2pkPa，同理：p(H2)=0.4pkPa，p(HCHO)=p(H2O)=0.2pkPa，故Kp==(kPa)-1=(kPa-1)，A正确； B．d点达到平衡为b点，HCHO在增大，所以v（正）>v（逆），B错误； C．v(CO2)= =，C错误； D．c点时，再加入CO2(g)和H2O(g)，使二者分压均增大0.1pkPa，则此时Qp═===Kp，平衡不移动，D错误 故选A。 【即时检测2-2】（24-25高一下·重庆·期末）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：，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 0 20 40 60 80 ①a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80 ②a 1.20 0.80 0.40 x ③2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40 A．相同条件下，增加的浓度，反应速率不变 B．上述条件下该反应的平衡常数 C．若实验②在60min时处于平衡状态，则 D．相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大 【答案】C 【详解】A．实验①、实验②中0～20min、20min～40min氨气浓度变化量都是0.4mol/L，实验②中60min时反应达到平衡状态，实验①和实验②催化剂表面积相同，实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍，实验①60min时氨气浓度依然在变化，反应未达到平衡状态，相同条件下，增加氨气浓度，反应速率并没有增大，故A正确； B．结合题给数据可得三段式， 上述条件下该反应的平衡常数K=(mol/L)2，故B正确； C．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达到平衡时氨气气浓度为0.4mol/L，则实验①达平衡时氨气浓度也为0.4mol/L，而恒温恒容条件下，实验②相对于实验①相当于减小压强，平衡正向移动，x＜0.2，故C错误； D．结合①②③的数据，催化剂表面积越大，反应速率越快，则相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大，故D正确； 故选C。 化学平衡移动的影响因素分析 【典例3】（24-25高二下·江苏盐城·期末）在一恒容密闭反应器中充入体积之比为的和，发生反应： ① ② 在相同时间内，的转化率、HCOOH的选择性与温度的关系如图所示。 HCOOH的选择性。 下列叙述不正确的是 A．温度低于673K时，HCOOH的选择性随温度升高而增大 B．温度高于673K时，主要发生反应② C．平衡时，又充入和，再次达到平衡时，减少 D．673K下反应达到平衡时，、HCOOH、CO的浓度之比为 【答案】C 【详解】A．根据图像可知，当温度低于673K时，HCOOH的选择性随温度升高而增大，故A正确； B．根据图像可知，当温度高于673K时，CO2的转化率增加，但HCOOH的选择性降低，故以发生反应②为主，故B正确； C．平衡时再通入和，平衡一定正向移动，HCOOH的物质的量一定增大，故C错误； D．根据题意，利用转化率和选择性表达式可知，673K时CO2的转化率为95%，其中HCOOH的选择性为30%，那么CO的选择性为70%，设起始时二氧化碳的物质的量为a mol，根据化学方程式利用元素守恒，平衡时二氧化碳0.05amol，HCOOH和CO物质的量之和为0.95amol，那么HCOOH的物质的量为0.95a×30%=0.285a mol，CO的物质的量为0.95a×70%=0.665amol，所以恒容密闭容器中CO2、HCOOH、CO的浓度之比为10：57：133，故D正确； 故选C。 【即时检测3-3】（24-25高二上·广东广州·期末）在容积不变的密闭容器中，一定量的与发生反应：。温度分别为、时的体积分数随时间的变化如图。下列说法正确的是 A．在温度为时，混合物的密度不变说明反应达到平衡状态 B．该反应的 C．、下该反应的化学平衡常数比较： D．在实际工业生产中，通入过量的空气可以提高的转化率 【答案】D 【详解】A．密度=质量/体积，容器容积不变（体积恒定），反应前后气体总质量守恒（质量恒定），故密度始终不变，不能作为平衡标志，A错误； B．温度越高反应速率越快，达到平衡时间越短，由图像（通常温度高的曲线先平衡）知T2＞T1；平衡时T1下SO3体积分数更高，说明升高温度（T2＞T1）平衡逆向移动，逆向吸热则正向放热，ΔH＜0，B错误； C．该反应正向放热，升高温度平衡逆向移动，平衡常数K减小。因T2＞T1，故K(T1)＞K(T2)，C错误； D．通入过量空气（含O2），增大O2浓度，平衡正向移动，可提高SO2转化率，D正确； 故选D。 【即时检测3-2】（24-25高二上·福建南平·期末）关于反应  说法错误的是 A．图甲，恒温恒容下时刻反应已达到平衡 B．图乙，时刻升温，平衡时的体积分数： C．图丙，表示物质的量分数，a、b的相等 D．图丁，恒温压缩体积，横坐标表示压强，纵坐标可表示平衡时气体密度 【答案】C 【详解】A．由图甲可见，t2时SO2的物质的量为2.2mol，变量为1.8mol，结合化学计量数可知道此时SO3物质的量为1.8mol，故t1到t3阶段SO3物质的量不再改变，故 t2时体系已达平衡，故A正确； B．反应为放热反应(ΔH<0)，升温会使平衡向左移动，气体总物质的量增大，SO₃ 物质的量减小，其体积分数：I > II，故B正确； C．a、b 两点虽可对应相同的平衡物质的量分数相等，但由于两个点初始配比不相同，反应进行的程度不相同，两点的不相等，故C错误； D．图丁：恒温压缩体积增大压强，气体总质量不变，体积缩小，平衡时气体密度增大，与图相符，故D正确； 故选C。 勒夏特列原理的应用 【典例4】（24-25高二上·安徽亳州·期末）下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A．可用排饱和溶液的方法收集 B．密闭容器内的、混合气体，压缩容器体积后颜色突然变深 C．将固体置于溶液中，固体慢慢变成黄色 D．接触法制备硫酸过程中，氧化时使用过量能降低生产成本 【答案】B 【详解】A．二氧化碳进入水溶液中有：，高浓度碳酸氢根促使CO2溶解平衡逆向移动，能用勒夏特列原理解释，A不符合题意； B．容器内存在平衡：，压缩体积导致NO2浓度瞬间升高（颜色变深），平衡正向移动后颜色变浅，颜色突然变深不能用勒夏特列原理解释，B符合题意； C．AgCl溶解的Ag+被I-结合生成AgI，Ag+浓度降低促使AgCl溶解平衡正移，能用勒夏特列原理解释，C不符合题意； D．增加O2浓度使平衡正向移动，提高SO2转化率，能用勒夏特列原理解释，D不符合题意； 故答案选B。 【即时检测4-1】（24-25高一下·上海·期末）下列事实能用勒夏特列（平衡移动）原理解释的是 A．反应，平衡后加入铁粉溶液颜色变浅 B．硫酸工业中的重要反应，工业上常加入做催化剂 C．密闭容器中发生反应，平衡后增大压强气体颜色变深 D．合成氨反应（正反应放热），工业上采用高温条件更有利于合成氨 【答案】A 【详解】A．加入铁粉，Fe与Fe3+反应生成Fe2+，降低Fe3+浓度，使平衡逆向移动，溶液颜色变浅，符合勒夏特列原理，A正确； B．催化剂V2O5仅加快反应速率，不改变平衡状态，不能用勒夏特列原理解释，B错误； C．H2与I2生成HI的反应气体分子数相等，增大压强平衡不移动，颜色变深是因浓度增大而非平衡移动，C错误； D．合成氨反应放热，高温使平衡逆向移动，工业采用较高高温是为提高反应速率，与平衡移动无关，D错误； 故选A。 【即时检测4-2】（24-25高二上·湖南长沙·期末）下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A．多平衡体系中，选择合适的催化剂能提高目标产物的选择性 B．氯水中存在平衡：，当加入少量溶液后，溶液颜色变浅 C．血浆中存在平衡：，酸中毒患者可选择溶液进行治疗 D．反应达到平衡时，将容器体积减小为原来的一半，再次达到平衡时 【答案】A 【详解】A．多平衡体系，催化剂只能选择催化某个反应提高该反应的速率，但催化剂不能使平衡移动，故不能用勒夏特列原理解释，符合题意，A错误； B．当加入溶液，Ag+和生成沉淀，浓度减小，促使反应正向移动，Cl2的物质的量分数减小，颜色变浅，可以用勒夏特列原理解释，不符合题意，B正确； C．酸中毒后，溶液人体后，浓度增加，平衡向右移动，生成二氧化碳气体，可以用勒夏特列原理解释，不符合题意，C正确； D．容器体积减小为原来的一半，NO2浓度瞬间增大为，平衡正向进行，NO2的浓度逐渐减小，再次达到平衡时，，可以用勒夏特列原理解释，不符合题意，D正确； 故选A。 化学反应的方向 【典例5】（24-25高二上·安徽合肥·期末）已知体系自由能变化。已知两个反应的与温度的关系如图所示，下列说法不正确的是 已知：和随温度变化很小 A．在一定温度范围内，反应①②均能自发 B．反应①在时能自发进行 C．反应②的 D．反应②的 【答案】C 【分析】由图像分析可知，反应①随温度的升高，逐渐减小；反应②随温度的升高，逐渐增大，结合分析解答。 【详解】A．由图可知，在一定温度范围内，反应①②的时，即反应①②均能自发进行，A正确； B．由图可知，反应①在时，故此时反应①能自发进行，B正确； C．反应②随温度的升高，逐渐增大，结合，则，C错误； D．和随温度变化很小，可认为不随温度而变化，由图中数据可知，对反应②来说，，，可得出，D正确； 故选C。 【即时检测5-1】（24-25高一下·辽宁沈阳·期末）下列有关焓变()和熵变()说法正确的是 A．能够自发进行的反应一定是的反应 B．水凝结成冰的过程中，其， C．反应中，其、 D．一定温度下，反应能自发进行，该反应的 【答案】D 【详解】能够自发进行的反应：ΔG=ΔH−TΔS<0，据此分析； A．能够自发进行的反应不一定ΔH<0，可能ΔH>0但ΔS足够大且高温下ΔG<0，A错误； B．水结冰是放热（ΔH<0），但液态→固态熵减（ΔS<0），B错误； C．反应中气体物质的量从3mol增至4mol，熵增（ΔS>0），C错误； D．反应气体物质的量减少（ΔS<0），但该反应在常温下即可自发，说明ΔH<0足以使ΔG=ΔH−TΔS<0，D正确； 故选D。 【即时检测5-2】（24-25高二下·四川凉山·期末）恒容反应器中，和均能催化反应：(羟基乙醛)，反应历程如图所示，为中间体，为过渡态。 下列描述错误的是 A．“反应达平衡时，升高温度，羟基乙醛的浓度增大，且该反应在高温下能自发进行 B．催化作用下，“加氢”步骤为决速步骤 C．催化作用下，降低了反应的活化能，羟基乙醛的生成速率更大 D．插入”步骤，为-15.4kcal・mol-1 【答案】A 【详解】A．由图可知，生成羟基乙醛的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，羟基乙醛的浓度减小，另外该反应＜0，＜0，在低温下才能自发进行，故A错误； B．反应的活化能越大，反应速率越慢，慢反应是反应的决速步骤，由图可知，Rh催化作用下，加氢步骤的活化能为24.4 kcal/mol，反应的活化能最大，所以加氢步骤为决速步骤，故B正确； C．反应的活化能越大，反应速率越慢，由图可知，Rh催化作用下，反应的活化能大于Rh/Mn催化作用下，所以在Rh/Mn催化作用下，羟基乙醛的生成速率更大，故C正确； D．由图可知，一氧化碳插入步骤为放热反应，反应H=(-16.5kcal/mol)-(-1.1kcal/mol)=-15.4 kcal/mol，故D正确； 故选A。 化学反应的调控 【典例6】（24-25高二上·广东广州·期末）工业合成氨的反应为　。如图表示反应速率(v)与时间(t)的关系。下列说法正确的是 A．时刻改变的条件是扩大容器体积 B．时刻后的平衡转化率减小 C．合成氨工业中采用循环操作，主要是为了提高平衡时混合物中氨的含量 D．某温度下恒容密闭容器中充入和进行反应(起始浓度分别为0.20 和0.50 )，达平衡时的转化率为50%，则该温度下此反应平衡常数K=50 【答案】D 【详解】A．扩大容器体积即减小压强，正逆反应速率均减小，且该反应为气体分子数减少的反应，减压平衡逆向移动，则时刻，A项错误； B．时刻后，说明平衡未移动，的平衡转化率不变，B项错误； C．合成氨工业循环操作是为了提高原料和的利用率，C项错误； D．起始浓度0.20 mol/L，转化率50%，则反应的为0.10 mol/L，平衡时=0.10 mol/L，=0.20 mol/L，=0.20 mol/L，则，D项正确； 答案选D。 【即时检测6-1】（24-25高二下·安徽阜阳·期末）实验室模拟工业固氮，在压强为p MPa的恒压容器中充入1mol 和3mol ，反应混合物中的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示，其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。下列说法错误的是 A．曲线Ⅰ是平衡时的曲线 B．图中a点时，转化率转化率 C．图中b点时， D．475℃时，该反应的压强平衡常数的表达式 (用平衡分压代替平衡浓度计算，平衡分压=总压×物质的量分数) 【答案】B 【详解】A．在b点，的体积分数为25%，在a点，的体积分数为50%，曲线Ⅰ中，400℃时，的体积分数最大，随温度升高，的体积分数减小，则曲线Ⅰ为平衡时的曲线，曲线Ⅱ为经过一定时间反应后的曲线，A正确； B．，充入1mol 和3mol ，投料比等于参加反应物质的系数比，转化率=转化率，B错误； C．与曲线Ⅰ相比，的体积分数小于平衡时的体积分数，所以反应未达平衡，，C正确； D．475℃反应达平衡时，在a点的体积分数为50%，设的物质的量的变化量为y，则可建立如下三段式： 则，y=，该反应的压强平衡常数的表达式，D正确； 故答案选B。 【即时检测6-2】（24-25高二上·吉林·期末）氨对发展农业有着重要意义，也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意图如下。 下列有关合成氨说法正确的是 A．从合成氨平衡体系中分离出，可提高正反应速率，减小逆反应速率，平衡正移 B．热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离 C．合成氨一般选择进行，铁触媒的活性最大，原料气平衡转化率高 D．步骤④⑤均有利于提高原料的平衡转化率 【答案】B 【详解】A．从合成氨平衡体系中分离出氨气，减少了生成物的浓度，使平衡正向移动，但正反应速率和逆反应速率都减小，故A错误； B．热交换将氨气的热量转给氮气和氢气，目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温，利于液化分离，故B正确； C．合成氨一般选择进行，主要是让铁触媒的活性最大，但该反应是放热反应，温度升高，原料气的平衡转化率降低，故C错误； D．步骤④是有利于铁触媒的活性最大，由于该反应是放热反应，升高温度，原料的平衡转化率降低，步骤⑤分离出氨气，有利于平衡正向移动，可以提高原料的转化率，故D错误； 故选B。 夯实基础 1．（24-25高二上·福建漳州·期末）  为治理汽车尾气污染的反应之一、某一温度下，其化学平衡常数。下列说法正确的是 A．升温可使该反应的正反应速率减小，逆反应速率增大 B．高温、高压有利于平衡正向移动 C．此温度下，因K值较大，故化学反应速率较快 D．该反应在低温条件下可自发进行 【答案】D 【详解】A．升温通常加快化学反应速率，所以升温会使正、逆反应速率均增大， A错误； B．该反应为放热反应（ΔH < 0）且气体分子数减少（体积减小），升温平衡逆向移动，所以高温不利于平衡正向移动，高压有利于平衡正向移动，因此高温高压下平衡移动方向不确定， B错误； C．平衡常数K值反映反应进行的程度，与反应速率无关，C错误； D．该反应，（气体分子数减少），根据，低温时ΔG < 0，反应可自发进行，D正确； 故答案选D。 2．（24-25高一下·重庆·期末）硫酸是重要的化工原料。工业上以黄铁矿 为原料制备硫酸流程如图所示： 下列有关说法错误的是 A．步骤I前需将黄铁矿粉碎，目的是增大接触面积，加快反应速率 B．反应II选择 是为了提高： 的转化率 C．焦硫酸 或 ，推测其具有吸水性、腐蚀性和强氧化性 D．将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生 【答案】B 【分析】黄铁矿粉碎，通入空气煅烧反应生成氧化铁和二氧化硫，4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，二氧化硫在催化剂作用下加热，发生反应：2SO2+O22SO3，三氧化硫被98.3%的浓硫酸吸收生成焦硫酸。 【详解】A．将黄铁矿粉碎，可增大固体表面积，使固体充分反应，且加快反应速率，提高原料利用率，故A正确； B．反应II发生反应：2SO2+O22SO3，该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不利于提高二氧化硫的转化率，工业生产中反应温度控制在主要是此温度下催化剂活性最高且反应速率快，故B错误； C．焦硫酸 或 ，从组成上分析，焦硫酸由等物质的量的三氧化硫和硫酸化合而成，浓硫酸具有吸水性、腐蚀性和强氧化性，因此推测焦硫酸也具有吸水性、腐蚀性和强氧化性，故C正确； D．将黄铁矿换成硫黄，则不再产生氧化铁，可以减少废渣的产生，故D正确。 答案选B。 3．（24-25高二上·安徽合肥·期末）中国是世界上最大的合成氨生产国之一，合成氨反应原理：  ，其反应流程如图所示。下列说法错误的是 A．理论上合成氨在低温高压的条件下的产率最高 B．使用催化剂，可提高合成氨的生成速率和平衡产率 C．及时分离出液氨，可提高原料的利用率 D．工业合成氨一般选择的重要原因是考虑催化剂的活性 【答案】B 【分析】制取原料气主要含有N2、H2，以及CO等杂质气体，净化时，除去杂质气体，防止催化剂中毒，将N2、H2经压缩机压缩成高压气体，在合成塔中发生反应：，及时分离出液氨，促进平衡正向移动，据此分析解题。 【详解】A．合成氨反应是分子数减小的放热反应，从平衡移动的角度分析理论上合成氨在低温高压的条件下的产率最高，A项正确； B．使用催化剂，化学反应速率加快，但平衡不移动，氨气的平衡产率不变，故B错误； C．及时分离出液氨，生成物氨气的浓度减小，平衡向正反应方向移动，反应物的转化率增大，原料的利用率增大，故C正确； D．工业合成氨一般选择400~500°C的重要原因是考虑催化剂的活性，500°C左右催化剂活性最强，故D正确； 故选B。 4．（24-25高二上·广东广州·期末）下列事实不可以用平衡移动原理解释的是 A．将氯化铁晶体溶于浓盐酸来配制氯化铁溶液 B．用饱和食盐水除去氯气中的少量氯化氢气体 C．对反应的平衡体系加压后颜色变深 D．如图将充满和混合气体的连通烧瓶浸泡在冷水和热水中出现颜色深浅不同 【答案】C 【详解】A．氯化铁溶液中Fe3+存在水解平衡：，浓盐酸中H+浓度大，使水解平衡逆向移动，抑制Fe3+水解，可用平衡移动原理解释，A不符合题意； B．氯气溶于水存在平衡：，饱和食盐水中Cl-浓度大，使平衡逆向移动，减少Cl2溶解，可用平衡移动原理解释，B不符合题意； C．反应为气体分子数不变的反应，加压时平衡不移动，颜色变深是因体积减小导致浓度增大，与平衡移动无关，C符合题意； D．存在平衡，冷水使平衡正向移动，热水使平衡逆向移动，可用平衡移动原理解释，D不符合题意； 故选C。 5．（24-25高二上·福建泉州·期末）四羰合镍可用于制备高纯镍，其一种制备反应为  。已知反应达平衡时，物质的量分数与温度、压强的关系如图所示（已知：是用物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数），下列说法错误的是 A．M点对应温度下的 B． C．N点时，CO转化率约为94.1% D．压强： 【答案】A 【分析】从图可以看出，反应体系内物质的量分数随温度升高而降低，高温不利于反应向正向进行，因此该反应为放热反应。同时，根据反应方程式可知，该反应是气体分子数量减少的反应，增大压力有助于反应向正向进行，据此解答。 【详解】A．根据反应方程式可以写出平衡常数公式。图中M点对应的状态下，体系内物质的量分数为50%，则CO的物质的量分数为50%，此时，A错误； B．由分析可知，该反应为放热反应，，B正确； C．假设在Ｎ点对应的状态下，体系内气体总物质的量为1 mol，则其中包含0.8 mol 和0.2 mol CO。可列三段式： 其中，，则。，C正确； D．从图像可以看出，当温度相同时，曲线对应的物质的量分数大于，结合分析可知，，D正确； 故答案选A。 6．（24-25高二下·江苏泰州·期末）利用CO合成发生反应。下列关于该反应的说法正确的是 A．反应在任何温度下均能自发进行 B．反应的平衡常数 C．、充分反应，转移电子数为 D．上图表示平衡后时增大压强，速率随时间变化的图像 【答案】D 【详解】A．该反应的、，根据时能自发进行，则该反应在低温时才能自发，A错误； B．该反应的平衡常数表达式为：，B错误； C．该反应为可逆反应，无法反应完全，则不可能完全反应，则转移电子数少于，C错误； D．时增大压强，相当于缩小体积，全部气体的浓度增大，反应速率都增大，但正反应为体积减小的反应，增大压强平衡向右移动，则，D正确； 故答案为：D。 7．（24-25高二下·江苏徐州·期末）利用废气制取单质硫的常见途径有：①；②用ZnO与反应生成ZnS，再用溶液浸取ZnS得到单质硫。下列说法正确的是 A．途径①中， B．途径①中 C．途径②中，ZnO是反应的催化剂 D．途径②中每回收32g硫，理论消耗 【答案】D 【详解】A．反应①为气体减少的反应，熵减，ΔS<0，反应能自发进行，则ΔH＜0，A错误； B．固体的浓度为常数，不出现在平衡常数表达式中，正确表达式：，B错误； C．ZnO在途径②中作为反应物被消耗生成ZnS，并非催化剂，C错误； D．根据反应，可知关系式为，途径②中每回收32g硫，理论消耗1mol，D正确； 答案选D。 8．（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 【详解】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。 9．（24-25高二上·福建福州·期末）向1 L恒容密闭容器中通入2 mol 和2 mol ，发生反应：  。在不同温度下测得容器中随时间的变化如图所示。 下列说法错误的是 A．温度下，分钟内 B．温度： C．温度下， D．温度下，平衡时再充入1.0 mol 和1.0 mol CO，平衡逆向移动 【答案】D 【详解】A．时，相同时间内各物质的速率之比等于方程式计量数之比，分钟内，故A正确； B．根据“先拐先平数值大”知，其它条件相同时温度高的先达到平衡状态，根据图知条件下先达到平衡状态，所以，故B正确； C．温度下，平衡时生成CO、水1.0mol，消耗二氧化碳、氢气1mol，平衡时二氧化碳、氢气1mol，则，故C正确； D．温度下，平衡时再充入1.0 mol 和1.0 mol CO，，则平衡不移动，故D错误； 故选D。 10．某同学研究浓度对化学平衡的影响，下列说法正确的是 已知：(橙色)(黄色)   试管b中颜色不变后与试管a比较，溶液颜色变浅。滴加浓硫酸，试管c温度略有升高，溶液颜色与试管a相比，变深。 A．该反应为氧化还原反应 B．待试管b中溶液颜色不变的目的是使完全反应 C．该实验不能证明减小生成物浓度平衡正向移动 D．试管c中的现象说明影响平衡的主要因素是温度 【答案】C 【详解】A．该反应中各元素化合价均没有变化，不属于氧化还原反应，A错误； B．试管b中溶液颜色不变的目的是使反应到达平衡，但可逆反应中反应物不能完全转化，B错误； C．b溶液体积增大，且OH-能中和H+，导致反应物和生成物浓度都减小，溶液颜色变浅，但此现象是平衡正向移动的结果，但由于加入NaOH溶液同时存在稀释和中和H⁺两个影响因素，故不能唯一证明减小生成物浓度平衡会正向移动，而c溶液由于浓硫酸即导致H+浓度增大，导致平衡逆向移动，则溶液颜色变深，故该实验不能说明减小生成物浓度平衡正向移动，C正确； D．已知浓硫酸溶于水是一个放热过程，故试管c中氢离子浓度增大、温度也升高，无法说明影响平衡的主要因素是温度，D错误； 故答案为：C。 11．（24-25高二上·福建泉州·期末）催化还原法是一种常用的氮氧化物消除方法：  ，反应过程如下图所示，已知的催化活性温度为350℃。下列说法正确的是 A．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应 B．反应过程中，降低了反应的，加快反应速率 C．其他条件不变时，增大压强，NO平衡转化率不变 D．降低温度，该反应平衡正向移动，因此宜采用低温 【答案】C 【详解】A．由图可知，反应Ⅰ为：Cu++O2=Cu+(O2)，反应中没有元素发生化合价变化，属于非氧化还原反应，A错误； B．反应过程中，亚铜离子是反应的催化剂，能降低反应的活化能，加快反应速率，但不能改变化学的焓变，B错误； C．该反应是气体体积不变的反应，其他条件不变时，增大压强，平衡不移动，一氧化氮平衡转化率不变，C正确； D．由题意可知，亚铜离子的催化活性温度为350℃，所以该反应不宜采用低温，D错误； 故选C。 12．（24-25高二下·浙江宁波·期末）二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为：①  ；②  。、下，将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及、、位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、和的体积分数如图所示。下列说法不正确的是 A．处与处反应①的平衡常数不相等 B．温度越高越有利于反应②自发进行 C．处的的体积分数大于处 D．处到处，反应①的正反应速率大于反应②的正反应速率 【答案】B 【详解】A．L4处与L5处的温度不同，故反应①的平衡常数K不相等，A错误； B．由图像可知，L1到L3温度升高，该装置为绝热装置，反应①为吸热反应，则反应②为放热反应，△H2<0，温度越高越有利于吸热反应自发进行，B错误； C．从L4到L6，甲醇的体积分数逐渐增加，说明反应②向右进行，反应②消耗CO，而CO体积分数没有明显变化，说明反应①也在向右进行，反应①为气体分子总数不变的反应，其向右进行时，n（H2O）增大，反应②为气体分子总数减小的反应，且没有H2O的消耗与生成，故n总减小而n（H2O）增加，即H2O的体积分数会增大，故L6处H2O的体积分数大于L4处，C正确； D．从L1处到L2处，温度升高，温度越高越有利于吸热反应自发进行，反应①为吸热反应，反应②为放热反应，反应①的正反应速率大于反应②的正反应速率； 故本题选B。 13．（24-25高二上·安徽芜湖·期末）如表所示，在三个初始温度均为T ℃的容器中进行反应：  。下列说法正确的是 容器编号 容器类型 初始体积 反应物的起始投入量/mol 平衡时n(NH3)/mol N2(g) H2(g) NH3(g) 甲 恒温恒容 1 L 0 0 2 1.8 乙 恒容绝热 1 L 1 3 0 x 丙 恒温恒容 3 L 3 9 0 y A． B． C．T ℃下该反应的平衡常数K=1200 D．平衡时H2的正反应速率： 【答案】C 【详解】A．该反应放热，甲与乙两个容器的投料比等效，恒容绝热与恒温恒容相比，相当于升高温度，平衡逆向进行，平衡时NH3(g)的物质的量减小，，A错误； B．丙的投料比等效于甲的3倍，丙的容器体积也是甲的3倍，甲容器与丙容器均为恒温恒容，相同条件下达到平衡状态，，B错误； C．根据甲容器数据计算平衡常数：起始2 mol 分解，平衡时为1.8 mol ，对应浓度1.8 mol/L ，和浓度分别为0.1 mol/L 和0.3 mol/L ，代入公式得，C正确； D．乙为恒容绝热容器，随着反应的进行，容器内温度升高，反应速率加快，故的正反应速率，D错误； 故答案选C。 14．（24-25高二上·安徽蚌埠·期末）用尿素水解生成的催化还原，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为，下列说法正确的是 A．上述反应 B．上述反应平衡常数 C．上述反应中消耗，转移电子的数目为 D．使用合适的催化剂可以提高活化分子百分率，增大反应速率 【答案】D 【详解】A．反应为气体分子数增大的反应，熵变ΔS>0，A错误； B．化学平衡常数等于生成物的浓度系数次方与反应物的浓度系数次方之比；平衡常数应为，B错误； C．每1 mol NH3中N从-3→0，失去3 mol电子，消耗1 mol NH3转移3×6.02×1023电子，C错误； D．催化剂降低活化能，提高活化分子百分率，加快反应速率，D正确； 故选D。 综合运用 15．（24-25高二上·福建泉州·期末）某密闭容器中发生反应：①  ；②  。其中反应①的正反应速率，反应②的正反应速率，、为速率常数。某温度下，体系中生成物浓度随时间变化关系如图所示。下列说法错误的是 A．反应①的活化能小于反应② B．6 s时， C．10 s时反应①②均达到平衡状态 D．该温度时： 【答案】B 【分析】由图可知，初始生成M的速率大于N，则，且两反应在8~9 s时达到化学平衡状态。 【详解】A．由图可知，初始生成M的速率大于N，则反应①的活化能小于反应②，A正确； B．由图可知，初始生成M的速率大于N，则，由于，，6 s时，，B错误； C．10 s时，M、N、Q的浓度均不再改变，说明反应①②均达到平衡状态，C正确； D．，，，由图可知，平衡时M、N的浓度分别为2 mol/L、5 mol/L，，D正确； 故答案选B。 16．（24-25高二上·浙江宁波·期末）向一系列恒容但体积各不相同的恒温且温度相同的密闭容器中分别加入足量活性炭和2mol，容器中发生反应：，在相同时间内测得各容器中的转化率与容器体积的关系如图所示。下列说法正确的是 A．ab曲线上的点均已经达到平衡状态，c点未达到平衡状态 B．容器内的压强： C．c点的气体的颜色一定比b点深 D．b点的平衡常数大于a、c两点 【答案】A 【分析】向一系列密闭容器中分别加入足量活性炭和2 mol NO2，由图可知b点NO2的转化率最高，则b点恰好达到平衡状态，由于ab曲线上对应容器的体积逐渐增大，NO2的起始浓度逐渐减小，NO2的浓度越大，反应速率越大，达到平衡的时间越短，所以ab曲线上的反应均达到平衡状态；反应正向是气体体积增大的反应，随着容器体积的增大，NO2的转化率逐渐增大，b点达到最大；b点之后，随着容器体积的增大，NO2的起始浓度减小，反应速率减慢，达到平衡的时间延长，所以bc曲线上(不包括b点)反应均未达到平衡状态。 【详解】A．由分析可知，ab曲线上的点均已经达到平衡状态，c点未达到平衡状态，A正确； B．a点时反应达到平衡，NO2的转化率为40%，则列三段式得，b点时反应达到平衡，NO2的转化率为80%，则列三段式得，由以上三段式可知，a点容器内气体的物质的量为2.4 mol，b点时容器内气体的物质的量为2.8 mol，又因为，则，B错误； C．c点的容器体积更大，气体颜色比b点浅，C错误； D．a、b、c三点温度相同，所以对应的平衡常数也相同，D错误； 故答案选A。 17．（24-25高二上·福建泉州·期末）汽车尾气净化反应为  。向1 L密闭容器中充入1.0 mol NO、3.6 mol CO，测得NO和CO的物质的量浓度与时间的关系如图所示。下列说法正确的是 A．3 s时，上述反应达到平衡状态 B．x→z段反应速率 C．该温度下，上述反应的平衡常数 D．向上述平衡体系充入0.9 mol NO和时， 【答案】C 【详解】A．3 s后，上述反应中NO和CO的浓度还在减小，所以3 s时，反应并未达到平衡状态，4 s开始，反应物NO和CO的浓度均不变，因此4s时达到平衡状态； B．由曲线与纵坐标的交点可知，曲线abcde表示CO的物质的量浓度随时间的变化曲线，曲线xyzw表示NO的物质的量浓度随时间的变化曲线，x→z段反应速率，B错误； C．该温度下，达到平衡时，c(CO)=2.7 mol/L，c(NO)=0.1 mol/L，c(N2)=，c(CO2)=2 c(N2)=0.9 mol/L，上述反应的平衡常数，C正确； D．充入0.9 mol NO和时，浓度分别为：c(NO)=（0.1+0.9）mol/L=1.0 mol/L，c(CO2)=（0.9+0.9）mol/L= 1.8 mol/L，c(CO)=2.7 mol/L，c(N2)=，<K，反应向正反应向移动，v正>v逆，D错误； 故答案选C。 18．（24-25高一下·上海徐汇·期末）合成氨工业中原料气（H2、N2和少量CO的混合气）在进入合成塔前常用Cu（NH3）2Ac溶液来吸收原料气中的CO，该反应的，化学方程式为： (1)必须除去原料气中的CO的原因是 。 (2)吸收CO后的溶液经过适当处理又可再生，再生的适宜条件是______。 A．高温低压 B．高温高压 C．低温低压 D．低温高压 (3)已知合成氨反应，根据下表数据，计算X＝ 。 化学键 H-H N-H 键能 946.0 436.0 X (4)一定温度下，下列可以作为判断上述合成氨反应达到平衡状态的依据是______。 A．气体的压强不变 B． C．K不变 D．容器内气体的密度不变 (5)合成氨反应的化学平衡常数K与温度T的关系如下所示： T/℃ 200 300 400 K K1 K2 0.5 ①比较K1、K2的大小，K1 K2（填“＜”“＞”或“＝”），说明原因 。 ②400℃时，反应的化学平衡常数的值为 ，当测得、和物质的量分别为和时，则该反应的 （填“＜”、“＞”或“＝”）。 【答案】(1)防止催化剂中毒 (2)A (3)390.8 (4)A (5) ＞ 合成氨反应 （放热），升高温度时，平衡向逆反应方向移动，平衡常数K减小 2 ＞ 【详解】（1）在合成氨反应中，使用的铁触媒催化剂对CO非常敏感。CO会吸附在催化剂表面，使其失活（中毒），导致反应效率降低。因此，必须预先除去原料气中的少量CO，以保证催化剂的活性，故答案为：防止催化剂中毒； （2）吸收CO的反应为：，该反应放热，且气体体积减小（有CO气体参与）。再生是上述反应的逆反应（吸热、气体体积增加）。根据勒夏特列原理：升高温度有利于吸热反应（逆反应）。降低压力有利于气体体积增加的反应（逆反应）。因此，再生的适宜条件是高温低压，故答案为A； （3）反应焓变 等于反应物键能总和减去生成物键能总和。反应物键能总和：；生成物键能总和：，反应为放热，，，解得：，； （4）A.在恒温恒容条件下，压强与气体总物质的量成正比。若压强不变，则气体总物质的量不变，表明反应达到平衡，A正确； B. ：平衡时，用不同物质表示的正逆反应速率应满足计量系数比，即 （或 ）。此处 不满足平衡条件，B错误； C. 平衡常数K只与温度有关，温度不变时K恒定，不能判断是否达到平衡，C错误； D. 密度 。恒容容器中气体总质量不变，密度始终不变，不能作为平衡判据，D错误； 综上，只有A正确； （5）①，原因：合成氨反应 （放热），升高温度时，平衡向逆反应方向移动，平衡常数K减小。K1对应200℃，K2对应300℃，温度升高，K减小，； ②正反应（合成氨）在400℃的平衡常数K = 0.5，逆反应 的平衡常数 ；对于逆反应，反应商 。平衡常数 ，Q < K'，说明反应正向（）进行，故 ；故答案为：＞；合成氨反应 （放热），升高温度时，平衡向逆反应方向移动，平衡常数K减小；2；＞。 19．（24-25高一下·上海·期末）铁在高温下能与水蒸汽反应，方程式为：（反应①）。德国铁腐蚀专家Gerhard Schikorr经过研究发现，铁与水在室温、无氧条件下，也能发生相同反应，且该反应分②、③两步进行： 反应②：     反应③（Schikorr反应）：     在室温下，反应②和③均能自发进行，但反应速率极慢。 (1)基态铁原子的电子排布式为 。铁属于过渡元素，可在这一区域的元素中寻找 。 A．催化剂    B．半导体材料    C．高效农药    D．耐腐蚀合金材料 (2)硫酸铁溶液中加入少量铁粉，溶液颜色变浅，要证明该过程发生了氧化还原反应，加入下列试剂一定可行的是______。 A．NaOH溶液 B．铜粉 C．酸性溶液 D．KSCN溶液 (3)已知的，则反应①的焓变为 （用含a、b、c的代数式表示）。 (4)已知反应①的，，下列说法中正确的是______。 A．在800℃时，Fe会被氧化 B．在800℃时，可以用还原得到Fe C．升高温度，反应①的平衡常数增大 D．升高温度，反应①的平衡常数减小 (5)反应②需要在无氧条件下进行，否则生成的容易转化为 。 (6)为加快反应②和③的速率，可采取多种方法，下列说法中正确的是______。 A．升高温度，降低了反应的活化能，使有效碰撞次数增加，从而加快反应速率 B．使用催化剂，反应历程发生变化，活化分子百分数增加，从而加快反应速率 C．增加Fe（s）的使用量，使单位体积内碰撞次数增多，从而加快反应速率 D．减小压强，浓度降低，推动反应进行，从而加快反应速率 (7)埋于地下的铁管在使用数十年后会出现“黑锈”，“黑锈”的主要成分是 ，使用盐酸能溶解“黑锈”，写出反应的离子方程式 。 【答案】(1) AD (2)C (3)(3a+b-4c) (4)BD (5) (6)B (7) Fe3O4 Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O 【详解】（1）铁是26号元素，基态铁原子的电子排布式为 。铁属于过渡元素，过渡元素区域的元素中寻找催化剂和耐腐蚀合金材料，选AD。 （2）硫酸铁溶液中加入少量铁粉，若需证明发生氧化还原反应，可检测生成了亚铁离子，亚铁离子可使酸性高锰酸钾溶液褪色，故选C； （3）②：     ③（Schikorr反应）：     ④的， 根据盖斯定律②×3+③-④×4得焓变为(3a+b-4c)。 （4）A．在800℃时，反应①=+29.464>0，不能自发进行，所以在800℃时，Fe不会被氧化，故A错误； B．在800℃时，反应①=+29.464>0，不能自发正向进行，可以自发逆向进行，所以在800℃时，可以用还原得到Fe，故B正确； C．反应①正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，反应①的平衡常数减小，故C错误； D．反应①正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，反应①的平衡常数减小，故D正确； 选BD。 （5）反应②需要在无氧条件下进行，否则生成的容易被氧气氧化为。 （6）A．升高温度，不能降低反应的活化能，故A错误； B．使用催化剂，反应历程发生变化，降低反应活化能，活化分子百分数增加，从而加快反应速率，故B正确； C．铁是固体，增加Fe（s）的使用量，反应速率几乎不变，故C错误； D．减小压强，浓度降低，反应速率减慢，故D错误； 选B。 （7）铁与水在室温、无氧条件下，能发生反应  、，埋于地下的铁管在使用数十年后会出现“黑锈”，“黑锈”的主要成分是Fe3O4，盐酸能溶解Fe3O4生成氯化铁、氯化亚铁和水，反应的离子方程式为Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O。 20．（24-25高二上·浙江宁波·期末）氨是重要的化工产品，其生产流程如图(1)所示，合成原理为：N2(g)+3H2(g) ⇋ 2NH3(g) ，请回答下列问题： (1)已知：298K时相关物质的标准熵数据如下表： 化学式 标准熵： 191.2 130.7 192.8 计算合成氨反应的熵变 ，综合考虑焓变和熵变，合成氨反应在 条件下有利于反应自发进行。 (2)下列说法正确的是_______。 A．利用压缩机进行加压有利于更快更多的生产氨气 B．热交换器可以冷却进入的原料气，防止催化剂过热 C．当断裂1mol键的同时生成2mol键则说明合成氨反应已达平衡 D．通过使用催化剂和分离液态氨气等措施，可以提高反应的平衡转化率 (3)某学习小组在一恒容密闭容器中按照通入原料气模拟合成氨反应，测得容器内压强变化如下表： 反应时间/min 0 5 10 15 20 25 30 压强/MPa 16.80 14.78 13.86 13.27 12.85 12.60 12.60 用各物质的物质的量分数代替浓度(物质的量分数=该气体的物质的量÷混合物总物质的量)，计算反应的平衡常数 。(保留3位有效数字) (4)研究发现，合成氨反应的决速步为在催化剂表面的吸附，当原料气中时平衡体系中的物质的量分数最高。但实际工业生产中采用为2.8～2.9，试分析原因： 。 (5)实际工业生产中，反应往往未达平衡时就将产物分离进行下一步操作。保持其他条件不变，合成氨反应的速率以及平衡时体系中的物质的量分数随温度的变化曲线如图(2)和(3)。请在图(3)中画出400～600℃时，经历相同时间后体系中氨气的物质的量分数示意图 。 【答案】(1) -197.7 低温 (2)A (3)5.33 (4)原料气中氮气容易获得，适度过量有利于提高H2的转化率，N2在催化剂表面吸附为决速步骤，合理占据活性位点，有利于提高整体反应速率。 (5) 【详解】（1）结合表格数据以及△S=生成物总熵-反应物总熵有，△S=2×192.8J•mol-1•K-1-(191.2J•mol-1•K-1+3×130.7J•mol-1•K-1)=-197.7J•mol-1•K-1；用复合判据△G=ΔH-T△S，当△G＜0时，反应能自发进行；已知该反应ΔH＜0，△S＜0，要使△G＜0需要低温条件，因此该反应在低温条件下能自发进行； （2）A．已知该反应正向是一个气体分子数减小的反应，利用压缩机进行加压，平衡正向移动且反应速率加快，因此有利于更快更多的生产氨气，故A正确； B．已知该反应正向是一个气体分子数减小的放热反应，热交换器可以冷却进入的原料气，从而使得体系温度降低，平衡正向移动，从而提高氨气的产率，故B错误； C．当断裂1mol N≡N键的同时生成2mol N—H键，都描述的是正反应，不能说明正逆反应速率相等，因此无法说明合成氨反应已达平衡，故C错误； D．使用催化剂，可加快反应速率，但是平衡不移动，因此反应物的平衡转化率不变；分离液态氨气，使得生成物浓度降低，平衡正向移动，可以提高反应的平衡转化率，故D错误； 故答案为：A； （3）在一恒容密闭容器中按照n(H2)：n(N2)=3：1通入原料气模拟合成氨反应，25min时，反应已达到平衡，假设起始时n(H2)=3mol，n(N2)=1mol，平衡时N2的转化量为x mol，列“三段式”进行计算： 因此n(总)=(4-2x)mol，结合恒温恒容条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，有，解得x=0.5，则平衡时n(H2)=1.5mol，n(N2)=0.5mol，n(NH3)=1mol，n(总)=3mol，该反应的平衡常数Kx===5.33； （4）研究发现，合成氨反应的决速步为N2在催化剂表面的吸附，当原料气中n(H2)：n(N2)=3时平衡体系中NH3的物质的量分数最高。但实际工业生产中采用n(H2)：n(N2)为2.8～2.9原因是原料气中氮气容易获得，适度过量有利于提高H2的转化率，N2在催化剂表面吸附为决速步骤，合理占据活性位点，有利于提高整体反应速率； （5） 实际工业生产中，反应往往未达平衡时就将产物分离进行下一步操作。保持其他条件不变，合成氨反应的速率以及平衡时体系中NH3的物质的量分数随温度的变化曲线如图(2)和(3)，随着反应的进行，氨气的物质的量分数增大，反应达到平衡后，升高温度平衡逆向移动，氨气的物质的量分数减小，因此400～600℃时，经历相同时间后体系中氨气的物质的量分数示意图为：。 思维拔高 21．（24-25高二下·福建莆田·期末）将合成精细化学品是实现“碳中和”的有效途径。工业上可利用和反应合成二甲醚： Ⅰ．kJ·mol-1 Ⅱ．kJ·mol-1 回答下列问题： (1)反应Ⅰ在 (填“低温”或“高温”)条件下能自发进行。 (2)CO和直接转化为气态和水蒸气的热化学方程式为 。 (3)向某恒容绝热的密闭容器中充入1mol和3mol发生反应Ⅰ、Ⅱ．下列说法不能说明反应达到平衡状态的是___________(填字母)。 A．的物质的量分数保持不变 B． C．混合气体的密度不发生变化 D．保持不变 (4)一定温度下，在容积为VL的刚性密闭容器中，充入1mol和3mol发生反应Ⅰ，tmin达到平衡状态，测得压强为起始压强的三分之二。 ①0~tmin内， mol⋅L-1⋅min-1(用含字母的代数式表示，下同)。 ②该温度的化学平衡常数 。 ③保持反应物平衡转化率不下降，提高反应速率可采取的措施有 (写一种)。 (5)250℃、3MPa时发生反应Ⅰ、Ⅱ，初始投料比与平衡时的转化率和二甲醚的选择性的关系如下图。 ①当时，二甲醚的产率为 。 ②当时，二甲醚的选择性随氢碳比增大而显著增大的原因是 。 【答案】(1)低温 (2)kJ·mol-1 (3)C (4) 使用高效催化剂 (5) 19.2% 时，随着氢碳比增大，反应Ⅰ、Ⅱ的转化率均增大，但反应Ⅰ比Ⅱ增大的更显著(或其他合理答案) 【详解】（1）反应Ⅰ是气体分子数减小的放热反应，根据ΔG=ΔH-TΔS<0，可知该反应在低温条件下能自发进行； （2）CO和直接转化为气态和水蒸气的方程式为：，依据盖斯定律可知该反应为Ⅰ-2Ⅱ，则该反应的反应热； （3）A．的物质的量分数保持不变说明两个反应的正、逆反应速率相等，反应平衡，A正确； B．根据平衡定义可知，说明反应达到平衡，B正确； C．所有的反应物和产物都是气体，且为恒容容器，则密度恒定不变，当混合气体的密度不发生变化，不能证明反应达到平衡，C错误； D．是反应Ⅱ的浓度商，当其不变的时候，即当其等于平衡常数时，反应达到平衡状态，D正确； 故选C； （4）压强之比等于气体物质的量之比，设平衡时生成二甲醚的物质的量为xmol，得三段式： 结合题中信息可知，，解得x=。 ①0~tmin内，； ②该温度的化学平衡常数； ③保持反应物平衡转化率不下降，即平衡不移动，此时提高反应速率可采取的措施有使用高效催化剂； （5）①设投入的氢气为3mol，二氧化碳为1mol，则二甲醚的理论产量为0.5mol，根据图像可知此时消耗的二氧化碳的物质的量1mol×30%=0.3mol，根据二甲醚的选择性可知，，二甲醚的产率为； ②对比反应Ⅰ、Ⅱ可知，当时，二甲醚的选择性随氢碳比增大而显著增大的原因是时，随着氢碳比增大，反应Ⅰ、Ⅱ的转化率均增大，但反应Ⅰ比Ⅱ增大的更显著。 22．（24-25高二上·福建漳州·期末）工业上，裂解正丁烷()可以获得乙烯、丙烯等化工原料。 反应ⅰ、   反应ⅱ、   已知几种共价键的键能如下表： 共价键 键能/() 413 614 347 (1)根据上述键能计算， 。 (2)正丁烷和异丁烷之间转化的能量变化如图所示： ①，正丁烷)转化成，异丁烷)的热化学方程式为 。 ②下列有关催化剂的说法错误的是 (填标号)。 A．能改变反应途径    B．能降低反应焓变    C．能加快反应速率    D．能增大平衡常数 (3)向密闭容器中投入一定量的正丁烷，发生反应ⅰ和反应ⅱ，测得正丁烷的平衡转化率()与压强(p)、温度(T)的关系如图所示。 随着温度升高，三种不同压强下正丁烷的平衡转化率趋向相等，原因是 。 (4)在一定温度下，向恒容密闭容器中投入正丁烷，同时发生反应ⅰ和反应ⅱ。测得部分物质的浓度与时间的关系如图所示，第一次达到平衡时，总压强为17a kPa。 ①7 min时改变的条件可能是 (填标号)。 A．增大压强        B．增大正丁烷的浓度        C．加入催化剂 ②该温度下，反应ⅰ的平衡常数 kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 【答案】(1) (2) (g，正丁烷)(g，异丁烷) BD (3)随着温度升高，压强对平衡的影响逐渐减小，平衡转化率主要由温度决定 (4) B 3a 【详解】（1）根据键能计算反应热，焓变等于反应物的总键能减去生成物的总键能，反应i中，反应物正丁烷含有3个C-C键和10个C-H键，生成物甲烷和丙烯共含有1个C-C键、1个C=C键和10个C-H键，净变化为断裂2个C-C键和生成1个C=C键，故ΔH1=(347×2-614)kJ/mol=+80kJ/mol，故答案为：+80。 （2）①焓变等于生成物的总能量减去反应物的总能量，根据图所给数据，ΔH=-132kJ/mol-(-125kJ/mol)=-7kJ/mol，正丁烷转化为异丁烷的热化学方程式为：C4H10(g，正丁烷)C4H10(g，异丁烷) ΔH=-7kJ/mol，故答案为：C4H10(g，正丁烷)C4H10(g，异丁烷) ΔH=-7kJ/mol； ②A．催化剂参与化学反应，改变了反应途径，A正确； B．反应热与产物、反应物的相对能量有关，催化剂同等程度降低正、逆反应活化能，不改变反应热，B错误； C．催化剂能够加快反应速率，C正确； D．催化剂同倍数改变正、逆反应速率，平衡不移动，平衡常数不变，D错误； 故答案为：BD。 （3）压强与温度对正丁烷的平衡转化率的都有影响，随着温度升高，平衡转化率最终相同，说明压强对平衡的影响逐渐减小，平衡转化率主要由温度决定，故答案为：随着温度升高，压强对平衡的影响逐渐减小，平衡转化率主要由温度决定。 （4）①A．增大压强，即缩小容器体积，瞬时CH4浓度增大，随后CH4浓度减小，A错误； B．增大正丁烷的浓度，平衡向正方向移动，CH4浓度增大，B正确； C．加入催化剂，平衡不移动，甲烷的浓度不变，C错误， 故答案为：B； ②根据图，同时发生反应ⅰ和反应ⅱ，平衡时生成了0.3mol·L-1的CH4，消耗了0.7mol·L-1的C4H10，说明反应ⅱ生成了0.4mol·L-1的C2H6，平衡体系中各组分的浓度分别是：c(CH4)=c(C3H6)=0.3mol/L，c(C2H6)=c(C2H4)═0.4mol/L，c(C4H10)═0.3mol/L，各组分的分压：p(CH4)=p(C3H6)= ×17akPa═3akPa，p(C2H6)═p(C2H4)═4akPa，p(C4H10)═3akPa，反应ⅰ的平衡常数Kp==3akPa，故答案为：3a。 23．（24-25高二上·福建泉州·期末）采用“对重整制氢”是直接利用酸性天然气矿的有效方案。 重整制氢反应：   反应机理分为如下两个反应： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   回答下列问题： (1) ，反应Ⅱ在 (填“高温”或“低温”)能自发进行。 (2)一定温度下，分别用等量的在不同压强的刚性密闭容器下发生反应Ⅰ，经相同时间，测得的转化率与压强的关系如下图所示： ①在某个刚性密闭容器中，下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是 (选填序号) A．气体密度保持不变     B． C．气体压强保持不变     D．气体的平均相对分子质量保持不变 ②下列说法错误的是 (选填序号) A．a点：    B．逆反应速率：    C．b点：    D．平衡常数： (3)保持压强为0.1 MPa，分别通入、、Ar为2 mol、2 mol、9.5 mol，发生反应Ⅰ、Ⅱ。经相同反应时间，、和的物质的量分数(w)随温度的变化关系如图甲所示，测得平衡状态下的产量和的转化率随温度的变化曲线如图乙所示。 ①图甲中1100℃时，的物质的量分数为 ，相同条件下若不加入Ar，的产量 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ②图乙中680℃之前，随着温度升高的产量增大的原因可能是 。 ③680℃时，的产量 mol。已知为用气体分压表示的平衡常数，分压物质的量分数总压，反应Ⅱ的分压平衡常数 MPa(列计算式)。 【答案】(1) 高温 (2) CD D (3) 5.6% 减小 680℃之前，随着温度升高，反应Ⅰ平衡正向移动占主导 1 【详解】（1）已知： a：   b：   由盖斯定律，反应a-b得到反应Ⅱ：，则，，反应能够自发进行，该反应为吸热的熵增反应，则高温可以自发； （2）①A．容器体积和气体质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，因此不能说明反应已达平衡；      B．，不能说明正逆反应速率相等，不能确定是否平衡； C．恒容条件下进行反应，反应为气体分子数改变的反应，当压强不变，说明平衡不再移动，达到平衡状态；      D．混合气体的平均摩尔质量，气体质量不变，但是气体的总物质的量随反应进行而改变，所以M会发生改变，当M不变时，反应达到平衡； 故选CD； ②反应Ⅰ为气体分子数增大的反应，增大压强反应速率增大，平衡之前，相同时间内硫化氢反应速率增大，硫化氢转化率增大，b点达到平衡，之后增大压强，平衡逆向移动，硫化氢转化率减小； A．a点，硫化氢转化率没有达到最大，反应正向进行，则，正确；    B．ac点硫化氢转化率相同，则生成物的量相同，但是c点压强大，则逆反应速率：，正确；     C．b点为平衡状态，反应速率比等于系数比，则，正确；    D．一定温度下，分别用等量的在不同压强的刚性密闭容器下发生反应Ⅰ，温度不变则平衡常数不变，平衡常数：，错误； 故选D； （3）①由图可知，1100℃时二硫化碳的体积分数为0.4%，由方程式可知，反应Ⅱ生成氢气的体积分数为2×0.4%=0.8%，消耗S2的体积分数为0.4%，体系中剩余S2的体积分数为2%，则反应Ⅰ生成S2的体积分数为0.4%+2%=2.4%，则反应Ⅰ生成氢气体积分数为2.4%×2=4.8%，两个反应共同生成氢气的体积分数为4.8%+0.8%=5.6%；两个反应均为气体分子数增大的反应。恒压条件下，不加入Ar时，各反应组分的分压相对更高，平衡会向气体分子数减小的逆反应方向移动，故H2的产量减小； ②图乙中680℃之前，随着温度升高的产量增大的原因可能是温度低于680℃时，反应Ⅰ占主导，随着温度升高，反应Ⅰ平衡正向移动占主导，使得温度升高的产量增大； ③由图，680℃时，产量为0.1mol、硫化氢转化为30%，则反应硫化氢0.6mol，由三段式： 则硫化氢、氢气、、甲烷、二硫化碳分别为1.4mol、1mol、0.1mol、1.8mol、0.2mol，总的物质的量为14.0mol，的产量为1.0mol，保持压强为0.1 MPa，则反应Ⅱ的分压平衡常数。 24．（24-25高二上·福建南平·期末）工业采用催化氧化处理废气：  。 (1)反应机理为： ⅰ：   ⅱ：   。 (2)在，恒容容器中，通入和各模拟处理废气。 ①能判断该反应达到平衡的判据是 。(填标号) a．体系压强保持不变             b．体系颜色保持不变 c．体系中        d．消耗生成 ②若平衡时总压为，的转化率为，则该反应的平衡常数 。(用平衡分压代替平衡浓度计算) (3)工业上将和[分别为或]以不同流速通入反应器中，在或下进行反应，分钟时检测流出气成分，绘制流速与转化率曲线，如图所示： 已知： ⅲ：较低流速下转化率可近似为平衡转化率； ⅳ：曲线a、b所示反应中相同，温度不同，曲线a、c所示反应中温度相同，不同。 ①曲线表示在温度为 ，为 的条件下的反应。 ②设点的转化率为平衡转化率，曲线上点后减小的原因为 。 ③较高流速时，N点的转化率大于M点的原因为 ，M点的 。 【答案】(1)+97.2(或97.2) (2) ab (3) 4:4 (因流速慢)压强减小，平衡逆向移动 反应未平衡，相同，流速相同，N点温度比M点高，反应速率快 或0.0017 【详解】（1）根据盖斯定律，总反应=反应ⅰ×2 +反应ⅱ，因此：ΔH=2ΔH1+H2，代入数据：−114.4=2×(−105.8)+ΔH2，解得：ΔH2=+97.2(或97.2)kJ/mol。 （2）① a. 总反应是气体分子数减少的反应，压强随反应进行而减小，压强不变时说明达到平衡，a合理； b. 反应中只有氯气有颜色，颜色不变说明浓度不变，达到平衡，b合理； c. 体系中氯气和水的系数比相等，故氯气和水的物质的量始终相等，故与平衡无关，c不合理； d．正逆反应速率关系应为消耗消耗，而消耗生成，时速率方向均为正反应，未体现逆反应，d不合理； 因此选：ab。 ②HCl转化率为 80%，则反应的HCl为1 mol×80%=0.8 mol，根据反应式： 平衡总物质的量：0.2+0.8+0.4+0.4=1.8 mol； 分压 = 总压×物质的量分数，即：p(HCl)=p×，p(O2)=p×，p(Cl2)=p×，p(H2O)=p×，反应的平衡常数。 （3）①总反应为放热反应，低温下平衡转化率更高，故c表示360℃；氧气越多，HCl转化率更大，故曲线c为4:4条件下的反应。 ②(因流速慢)压强减小，平衡逆向移动，故P点后转化率减小。 ③较高流速下反应未达平衡，转化率由反应速率决定：相同，流速相同，N点温度比M点高，反应速率快，转化率高。M点HCl的流速为0.17mol/h，转化率为60%，故M点的=或0.0017。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $