2026届高考化学一轮复习学案——化学平衡综合分析

该高中化学高考复习学案系统整合化学平衡核心考点，涵盖定量计算、单因素影响、多因素图像等七大模块，按“概念-计算-应用”逻辑构建知识体系。通过表格梳理公式、例题驱动分析，引导学生自主推导平衡常数、转化率等关键规律，形成层次分明的认知框架。 亮点在于自主诊断与科学思维培养，开篇设置定量计算表格梳理公式，配合投料比影响分析任务，引导学生通过例题演练建构平衡图像分析模型。总结文字叙述模板助力规范表达，培养证据推理与模型认知素养，教师可依据学生例题完成情况精准指导，提升复习实效。

化学平衡综合分析 一、平衡中的定量计算汇总 对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+rE(aq) 考查物理量名称 对应字母 原始表达式 注意事项 平均反应速率 v v= 看准对应物质和物理量即可 反应物转化率 α α= 反应不一定平衡，只要开始，就有转化率达到平衡时的转化率叫平衡转化率 产物产率 一般直接 是中文 产率= 理论产量为原料中最少的那种100% 转化时对应的产物量 体积分数/物质的量分数 x、φ φ/x= 气相反应、液相反应计算均使用使用物质的量分数 气体分压 pi pi= 分压等于总压乘以该气体的物质的量分数或者体积分数 恒容体系反应初末压强比 无 反应不一定平衡，任意时刻均可计算 (反应物)投料比 无 只是一个比值，非具体投料摩尔数，注意题目中定义投料比的形式和命名（如水碳比、氨碳比等） 平衡常数 K K= 表达式同Q，代入平衡时浓度值 分压平衡常数 Kp Kp= 代入平衡时的气体分压值 物质的量分数平衡常数 Kx Kx= 代入平衡时各物质的物质的量分数 标准平衡常数 KӨ 一般给信息 用于多相反应，代入无量纲数值计算 例1：容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)乙烷的平衡转化率为α。计算反应的分压平衡常数Kp_______________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数) 例2：105℃时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：2MHCO3(s)M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g),上述反应达平衡时体系的总压为46kPa。保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPaCO2(g)的初始压强应大于_______________kPa。 例3：CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应： a．CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1 b．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2 c．CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH3 d．2CO(g)CO2(g)+C(s) ΔH4 e．CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s) ΔH5 设Kpr为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0＝100kPa)。反应a、c、e的lnKpr随(温度的倒数)的变化如图所示。 (1)反应a、c、e中，属于吸热反应的有___________(填字母) (2)在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(CH4)＝1∶1、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40kPa。计算CH4的平衡转化率_____________ 二、温度、压强、浓度单因素的改变对平衡的影响 例1：当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图所示。 反应在5.0MPa、550℃时的α=________ _,判断的依据是____________________________ 影响α的因素有_______________________________ 例2：在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为x(H2)=0.75，x(N2)=0.25，另一种x(H2)=0.675，x(N2)=0.225，x(Ar)=0.10(物质i的摩尔分数：) ①图中压强由小到大的顺序为________________，判断的依据是_________________ ②进料组成中含有惰性气体Ar的图是_________________ ③图1中，当p2=20MPa，x(NH3)=0.20时，氮气的转化率α=__________该温度时，反应 的平衡常数Kp=_____________MPa－1(化为最简式) 例3：MTP是一类重要的药物中间体，可以由TOME经环化后合成。其反应式为： 为了提高TOME的转化率，反应进行时需及时从溶液体系中移出部分甲醇。TOME的 转化率随反应时间的变化如图所示。设TOME的初始浓度为amol·L－1，反应过程中液 体体积变化忽略不计。下列说法正确的是( ) A．X、Y两点温度不同，MTP的物质的量浓度不相等 B．X、Z两点的瞬时速率大小为v(X)＜v(Z) C．若Z点处于化学平衡，则210℃时反应的平衡常数mol·L－1 D．190℃时，0～150min之间的MTP的平均反应速率为mol·L－1·min－1 例4：恒容密闭容器中，BaSO4(s)+4H2(g)BaS(s)+4H2O(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是( ) A．该反应的ΔH＜0B．a为n(H2O)随温度的变化曲线 C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动 D．向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大 三、多因素变化图像 例1：在密闭容器中发生反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH＝+57kJ·mol－1，在温度为T1、T2平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是( ) A．反应温度：T1＞T2 B．a、b两点的平衡常数：Kb＞Ka C．a、c两点的平衡常数：Ka＝Kc D．b、c两点的反应速率：v(b)＞v(c) 例2：甲异腈(CH3NC)在恒容密闭容器中发生异构化反应：CH3NC(g)CH3CN(g)，反应过程中甲异腈浓度c随时间t的变化曲线如图所示(图中T为温度)。该反应的反应速率v与c的关系为v＝kc，k为速率常数(定温下为常数)，a点和b点反应速率相等，即v(a)＝v(b)。下列说法错误的是( ) A．bf段的平均反应速率为1.0×10－4mol•L－1•min－1 B．a点反应物的活化分子数多于d点 C．T1＞T2 D．3v(d)＝2v(e) 例3：反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH＜0可用于消除汽车尾气中的有害气体。 在密闭容器中充入4molNO和5molCO，平衡时NO的体积分数随温度、压强的变化关系如图。下列说法正确的是( ) A．温度：T1<T2 B．若D点为平衡点，则D点的正反应速率与G点的逆反应速率可能相等 C．E点时NO的平衡转化率为25% D．在实际应用中为提高效率，需要研发在高温下具有高活性的高效催化剂 四、投料比问题(投料比不是具体投料的mol数，而是比例) 1、恒温恒容A(g)+B(g)：↑则αA_______ αB_______ 2、2A(g)+3B(g)：产物体积分数最大对应的投料比=____________ 若A太少，则__________________，若A太多，则______________________ 例1：某化学研究小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)化学平衡状态的影响，得到如图所示的变化规律(图中T表示温度，n表示物质的量)，根据如图可得出的判断结论正确的是( ) A．a、b、c三个状态只有b是平衡状态 B．达到平衡时A2的转化率大小为：b＞a＞c C．若T2<T1，则正反应一定是吸热反应 D．b点时，平衡体系中A、B原子数之比接近1∶3 例2：反应aM(g)＋bN(g)cP(g)＋dQ(g)达到平衡时，M的体积分数y(M)与反应条件的关系如图所示。其中z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比。下列说法正确的是( ) A．同温同压同z时，加入催化剂，平衡时Q的体积分数增加 B．同压同z时，升高温度，平衡时Q的体积分数增加 C．同温同z时，增加压强，平衡时Q的体积分数增加 D．同温同压时，增加z，平衡时Q的体积分数减小 例3：甲烷水蒸气的重整反应是工业制备氢气的重要方式，其反应如下： ①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 通过计算机模拟实验，对400～1200°C、操作压强为0.1MPa条件下，不同水碳比(1-10)进行了热力学计算，反应平衡体系中H2的物质的量分数与水碳比、平衡温度的关系如图所示。 H2的物质的量分数与水碳比(1-10)的关系是平衡温度一定时__________________________ 其原因是_______________________________________________________________ 例4：在恒温恒容密闭容器中发生反应2H2(g)+2NO(g)2H2O(g)+N2(g)，N2的瞬时生成 速率v=k·cm(H2)·c2(NO)。控制NO起始浓度为0.5mol•L－1，N2的瞬时生成速率和H2起始浓度的关系如图所示，下列说法正确的是( ) A．该反应的速率常数k为15L2•mol－2•s－1 B．随着H2起始浓度增大，达平衡时N2的物质的量分数增大 C．反应达平衡后，H2和NO的浓度均增加一倍，则NO转化率减小 D．H2起始浓度为0.2mol•L－1，某时刻NO的浓度为0.4mol•L－1，则此时N2的瞬时生成速率为0.24mol•L－1 五、定时不定温图像 一定时间内的反应物转化率，(仅会在__________反应中考查)随温度变化的影响如图所示： 前半段___________主导：升高温度，反应速率_________，一定时间内转化率提升 后半段____________主导：升高温度，反应K值_______，理论计算得平衡转化率_______ 故一定时间内的转化率反而__________________ 例1：在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是( ) A．反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH＞0 B．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率 C．图中Y点所示条件，增加O2的浓度不能提高NO转化率 D．380℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4mol•L－1，NO平衡转化率 为50%，则平衡常数K＞2000 例2：工业上制取甲酸甲酯(HCOOCH3)：CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g)。在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量的CH3OH和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( ) A．b点反应速率：v正＞v逆 B．a点至b点CO的转化率逐渐增大 是因为升高温度，平衡正向移动 C．平衡常数：K80℃＞K85℃ D．生产时反应温度宜控制在80℃～85℃ 六、倒U型图的矛盾分析法 例1：研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α′为某时刻SO2转化率，n为常数。在α′＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲线，如图所示。曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。t＜tm时，v逐渐提高；t＞tm后，v逐渐下降。原因是_______________________________________________________ 例2：已知反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)；ΔH=+41.0kJ·mol－1。研究表明，CO 催化变换反应的速率方程为式中x(CO)、x(H2O)、 x(CO2)、x(H2)分别表示特定转化率各组分下物质的量分数。Kp为平衡常数，k为反应的 速率常数，温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下，反应速率随温 度变化的曲线如图所示。温度升高时，CO催化变换反应的Kp_________________(填“增大”“减小”或“不变”)。根据速率方程分析，T>Tm时v逐渐减小的原因是_________________ 七、速率平衡的综合分析 1、合成氨工业条件的选择 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4kJ·mol－1 (1)压强的选择 增大压强，反应速率增大，且正反应方向气体分子总数减小，增大压强，平衡右移， 有利于提高平衡混合物中氨气的含量。 为何选择10MPa~30MPa？压强小于10MPa时，反应速率___________，压强大于30MPa时，对材料强度和设备制造要求更高，反而__________________________，得不偿失。 (2)温度的选择 升高温度，反应速率增大，但反应放热，升高温度，平衡_______移，不利于____________ 为何选择400~500℃？温度低于400℃时，反应速率太慢，温度高于500℃时，反应K值较小，不利于______________，且催化剂活性______________________，得不偿失 (3)催化剂的选择 “铁触媒”：较低温度下可以提升___________，最适宜温度为400~500℃ (4)投料比的选择 理论：投料比=__________时，氨气的体积分数最大 (5)物料的操作 及时_______分离生成的氨，有利于平衡_________向移动，提升_______________，且可以 空出_______________，有利于后续反应的进行。 分离后剩余的原料气__________利用，有利于提升______________________________ 例1：热催化合成氨面临的两难问题是：采用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3产率降低。科学家研制了Ti－H－Fe双温区催化剂(Ti－H区域和Fe区域的温度差可超过100℃)。Ti－H－Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是( ) A.①为N≡N的断裂过程 B.①②③在高温区发生，④⑤在低温区发生 C.④为N原子由Fe区域向Ti－H区域的传递过程 D.使用Ti－H－Fe双温区催化剂使合成氨反应转 变为吸热反应 例2：工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ•mol-1S=-200J•K-1•mol-1 回答下列问题： (1)合成氨反应在常温下_______________(填“能”或“不能”)自发。 (2)___________温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率______________，温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400~500℃。 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了如下解决方案。 (3)使用M-LiH复合催化剂。 下列说法正确的是___________ a．300℃时。复合催化剂比单一催化剂效率更高 b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率 c．温度越高，复合催化剂活性一定越高 【总结】文字叙述类问题模板 (1)温度变化类：反应的ΔH______0，升高温度，平衡(左/右移)，使XX变(大/小) (2)压强变化类：正反应方向气体分子总数(增大/减小/不变),增大压强，平衡(左/右移),使XX变(大/小) (3)恒压充惰气：总压不变,充入惰性气体,原先气体分压减小,相当于对体系进行减压操作，正反应方向气体分子总数(增大/减小/不变)，减小压强,平衡(左/右移)，使XX变(大/小) (4)投料比变化类：对于一定量的B气体，变大，即多充入A气体,平衡右移，使B的转化率提升.对于一定量的B气体,随变大,即多充入A气体,一定范围内，平衡右移,使产物 的体积分数变大；但B的量有限，随着充入的A气体物质的量增加,产物物质的量增加的幅度小于气体总物质的量的增加幅度,故产物的体积分数反而下降 (5)XX<T/P<XX：小于XX时，反应速率太慢，大于XX时，……得不偿失。 (6)先增后减矛盾分析：T<XX℃时，升高温度，XX变大，一定时间内XX增大； T>XX℃时，(XX减小的程度超过了XX增大的程度/发生副反应/催化剂活性下降/反 应K值减小……)，故XX减小。 1 学科网（北京）股份有限公司 $