第十一章 第43讲 影响化学平衡的因素【精讲精练】-2027届高三化学一轮复习讲义●专题突破(新高考通)
2026-05-24
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 影响化学平衡的因素 |
| 使用场景 | 高考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2027-2028 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.15 MB |
| 发布时间 | 2026-05-24 |
| 更新时间 | 2026-05-24 |
| 作者 | 至善教育 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-24 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58018599.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
该高中化学高考复习讲义聚焦化学反应速率与化学平衡核心模块,围绕浓度、温度、压强、催化剂对平衡的影响,以勒夏特列原理为统领,构建从双基自测到考点突破再到真题训练的复习体系,通过考点梳理、方法指导、真题演练等环节,帮助学生建立平衡移动分析框架和解题思路。
讲义突出科学思维与实验探究结合,如设计[Cu(H₂O)₄]²⁺与[CuCl₄]²⁻平衡实验分析温度、浓度影响,归纳转化率比较的三种类型模型,配合分层限时训练,培养学生证据推理和模型建构能力,助力高效突破考点,为教师精准把控复习节奏提供有力支持。
内容正文:
第十一章 化学反应速率与化学平衡
第43讲 影响化学平衡的因素
【高考考向预测】
浓度、温度、压强、催化剂是影响化学平衡的核心因素,依据勒夏特列原理判断平衡移动方向,结合条件变化分析转化率、浓度、产率等指标改变;近三年为平衡模块必考要点,各类题型频繁出题;预测2027 年侧重结合工业反应场景分析条件调控逻辑,融合图像数据,综合考查平衡移动判定与相关参数计算。
【双基自测●明考向】
1.化学平衡发生移动,化学反应速率一定改变;化学反应速率改变,化学平衡也一定发生移动( )
2.升高温度,平衡向吸热反应方向移动,此时v放减小,v吸增大( )
3.C(s)+CO2(g) ⥫⥬2CO(g) ΔH>0,其他条件不变时,升高温度,反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大( )
4.化学平衡正向移动,反应物的转化率不一定增大( )
5.向平衡体系FeCl3+3KSCN⥫⥬Fe(SCN)3+3KCl中加入适量KCl固体,平衡逆向移动,溶液的颜色变浅( )
6.对于2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)的平衡体系,压缩体积,增大压强,平衡正向移动,混合气体的颜色变浅( )
【答案】1.× 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.×
【考点突破●明方向】
考点一 化学平衡移动原理
1.化学平衡的移动
(1)平衡移动的过程
(2)平衡移动与速率的关系
①v正>v逆,化学平衡向正反应方向移动;
②v正<v逆,化学平衡向逆反应方向移动;
③v正=v逆,化学平衡不发生移动。
2.外界条件对化学平衡移动的影响
化学平衡是一种动态平衡,当外界条件改变时,平衡可能会发生移动。在一定条件下,aA(g)+bB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g)达到平衡后,若其他条件不变,改变下列条件,对平衡的影响如表所示:
改变的条件(其他条件不变)
对化学平衡的影响
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
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
a+b≠p+q
增大压强
向气体分子数减小的方向移动
减小压强
向气体分子数增大的方向移动
a+b=p+q
改变压强
平衡不移动
催化剂
同等程度地改变v正、v逆,平衡不移动
3.化学平衡移动的几种特殊情况
(1)改变固体或纯液体的量,对化学平衡没有影响。
(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)“惰性气体”对化学平衡的影响
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―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)
4.勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个因素(如参加反应的物质的浓度、压强或温度),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动,这就是勒夏特列原理,也称化学平衡移动原理。
【考点突破●明方向】
考向一、勒夏特列原理的应用
1.(2026·衡水高三阶段性考试)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.用热的纯碱溶液更易洗涤厨房的油污
B.将盛有NO2气体的气球浸泡在热水中颜色加深
C.配制硫酸亚铁溶液时,需要加入过量的铁屑
D.高压比常压条件更有利于合成氨的反应
【答案】C
【解析】加热可以促进碳酸钠水解平衡正向移动,使碱性增强,A不符合题意;NO2转化成N2O4为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,颜色加深,B不符合题意;配制硫酸亚铁溶液时,加入过量的铁屑的目的是防止Fe2+被氧化,C符合题意;合成氨的反应为气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,D不符合题意。
2.(2025·六安高三上阶段练习)下列事实中,能用勒夏特列原理解释的是( )
①工业上合成氨气选择高温条件 ②夏天打开冰镇啤酒,把啤酒倒入玻璃杯中,杯中立即泛起大量泡沫 ③氯水中加入小苏打可增强漂白性 ④向含有的红色溶液中加铁粉,振荡,溶液颜色变浅或褪去 ⑤使用新型催化剂可使氮气与氢气在常温常压下合成氨气 ⑥对CO中毒病人给予高压氧舱治疗
A.①③⑤⑥ B.②③④⑥
C.②③④⑤ D.②⑤⑥
【答案】B
【解析】①合成氨反应是放热反应,升温会使平衡逆向移动,转化率降低,工业上合成氨气选择高温条件是为了加快反应速率,不能用勒夏特列原理解释,不符合题意;②因溶液中存在二氧化碳的溶解平衡,开启啤酒瓶后,压强减小,二氧化碳的溶解平衡逆向移动,二氧化碳逸出,能用勒夏特列原理解释,符合题意;③氯水中存在可逆反应:Cl2+H2O⥫⥬Cl-+HClO+H+,氯水中加入小苏打,会消耗H+,使平衡正向移动,次氯酸浓度增大,漂白性增强,能用勒夏特列原理解释,符合题意;④该溶液中存在平衡:Fe3++SCN-⥫⥬,向含有的红色溶液中加铁粉,振荡,铁与Fe3+反应生成Fe2+,Fe3+浓度降低,则平衡向逆反应方向移动,溶液颜色变浅或褪去,能用勒夏特列原理解释,符合题意;⑤催化剂不能使平衡移动,使用新型催化剂可使氮气与氢气在常温常压下合成氨气,是降低了反应的活化能,加快了反应速率,不能用勒夏特列原理解释,不符合题意;⑥对CO中毒病人给予高压氧舱治疗,增加氧气浓度,使得反应向氧气与血红蛋白结合的方向移动,能用勒夏特列原理解释,符合题意。
考向二、化学平衡移动实验现象与结论的判断
3.以[Cu(H2O)4]2+(蓝)+4Cl-⥫⥬[CuCl4]2-(黄)+4H2O ΔH>0为例,探究影响平衡移动的因素。取相同浓度的CuCl2溶液,分别进行下列实验,对实验现象的分析不正确的是( )
选项
操作和现象
分析
A
观察溶液为绿色
[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-同时存在
B
升高温度,溶液变为黄绿色
平衡正移,[CuCl4]2-的浓度增大
C
加几滴AgNO3溶液,静置,上层清液为蓝色
平衡逆移,[Cu(H2O)4]2+的浓度增大
D
加少量Zn片,静置,上层清液为浅黄绿色
平衡正移,[CuCl4]2-的浓度增大
【答案】D
【解析】由于反应为可逆反应,且[Cu(H2O)4]2+为蓝色,[CuCl4]2-为黄色,所以溶液为绿色是因为[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-同时存在,A项正确;反应的ΔH>0,升高温度,平衡正向移动,[CuCl4]2-的浓度增大,溶液变为黄绿色,B项正确;加几滴AgNO3溶液,Cl-与Ag+反应生成AgCl,Cl-浓度减小,平衡向逆反应方向移动,[Cu(H2O)4]2+的浓度增大,上层清液为蓝色,C项正确;在CuCl2溶液中加入少量Zn片,会发生反应:Cu2++Zn===Zn2++Cu,Cu2+浓度减小,则[Cu(H2O)4]2+、[CuCl4]2-浓度均减小,上层清液为浅黄绿色,D项错误。
4.(2025·嘉兴模拟)下列实验方案设计和结论都正确的是( )
方案设计
现象
结论
A
取2.5 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液于试管中,加入2 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,充分反应后滴入少量AgNO3溶液
有淡黄色沉淀
KI与FeCl3的反应存在一定限度
B
向两个同规格烧瓶中分别装入同比例的NO2和N2O4气体,并分别浸泡于热水和冷水中,一段时间后
热水侧颜色变深,冷水侧颜色变浅
说明2NO2(g)
⥫⥬N2O4(g) ΔH<0
C
向盛有等体积等物质的量浓度的FeCl3和KSCN混合溶液的试管中加入少量铁粉
溶液颜色变浅
溶液中存在Fe3++3SCN-⥫⥬Fe(SCN)3
D
分别向两支盛有1 mL 5% H2O2水溶液的试管中滴3滴0.05 mol·L-1的CuSO4溶液和0.05 mol·L-1 AgNO3溶液
滴加AgNO3溶液的试管中产生气泡快
对H2O2分解反应,Ag+的催化能力优于Cu2+
【答案】B
【解析】热水侧颜色变深,说明升高温度,NO2浓度增大,则2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)是放热反应,B项正确;两支试管中除了阳离子(Cu2+和Ag+)种类不同,阴离子(S和N)种类也不同,不能用来探究Ag+和Cu2+催化能力的优劣,D项错误。
考向三、正、逆反应速率改变与平衡移动关系分析
5.容积不变的密闭容器中存在反应:2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g) ΔH<0。某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,结果如图。
(1)图Ⅰ、Ⅱ中,t0时改变的条件分别是 、 。
(2)若在t0时刻只增大压强(缩小容器的体积),请在图Ⅲ中作出v正、v逆的变化图像。
【答案】(1)图Ⅰ增大SO2或O2的浓度 图Ⅱ改用高效催化剂 (2)
考点二 新旧平衡转化率的比较问题
1.类型一:恒温条件下,反应mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g)平衡后,改变某物质的浓度,反应物平衡转化率(α)变化分析(填“增大”“减小”或“不变”)
(1)恒容时只增加反应物A的量:α(A)减小,α(B)增大。
(2)恒容时,同等倍数增大反应物A、B的量,可转化为压强变化来判断,反应物的转化率与其化学计量数有关。
m+n>p+q
α(A)和α(B)均增大
m+n<p+q
α(A)和α(B)均减小
m+n=p+q
α(A)和α(B)均不变
(3)恒压时,同等倍数增大反应物A、B的量,α(A)和α(B)均不变。
2.类型二:恒温条件下,反应mA(g)⥫⥬nB(g)+pC(g)平衡后,增加A的量,反应物平衡转化率(α)及气体的体积分数(φ)的变化分析,可转化为压强变化来判断
m>n+q
α(A)增大,φ(A)减小
m<n+p
α(A)减小,φ(A)增大
m=n+p
α(A)、φ(A)均不变
3.类型三:绝热容器中平衡转化率的变化:绝热(或无热量交换)就要考虑反应放出热量或吸收热量,要转化为温度对化学平衡的影响。
【考点突破●明方向】
1.目前工业上有一种方法是用 CO2加氢合成乙烯(C2H4),该过程分两步进行:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.3 kJ·mol -1
反应Ⅱ:2CO(g)+4H2(g)⥫⥬C2H4(g)+2H2O(g) ΔH=-210.5 kJ·mol -1
一定条件下的密闭容器中,上述反应达到平衡后,要提高CO2的转化率,可以采取的措施是 (填字母)。
A.减小压强 B.分离出水蒸气
C.加入适当催化剂 D.增大H2浓度
E.升高温度
【答案】BD
【解析】减小压强,反应Ⅱ平衡逆向移动,CO转化率减小,导致反应Ⅰ平衡逆向移动, CO2的转化率减小,A不符合;分离出水蒸气,生成物浓度减小,反应Ⅰ、Ⅱ平衡均正向移动,CO2的转化率增大,B符合;催化剂不改变平衡转化率,C不符合;增大H2浓度,两反应的平衡均正向移动,CO2的转化率增大,D符合;由于反应Ⅱ焓变数值较大,温度对反应Ⅱ影响较大,综合分析升高温度,CO2的转化率减小,E不符合。
2.工业上常用甲烷、水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应:
Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)⥫⥬CO(g)+3H2(g)
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)⥫⥬H2(g)+CO2(g)
下列操作能提高CH4(g)平衡转化率的是 (填字母)。
A.增加CH4(g)用量
B.恒温恒压下通入惰性气体
C.移除CO(g)
D.加入催化剂
【答案】BC
【解析】增加CH4(g)用量,反应Ⅰ平衡正向移动,CH4(g)转化率减小,A错误;恒温恒压下通入惰性气体,相当于增大容器体积,使反应体系压强减小,反应Ⅰ是反应前后气体体积增大的反应,减小压强平衡正向移动,CH4(g)转化率增大,B正确;移除CO(g),反应Ⅰ平衡正向移动,CH4(g)转化率增大,C正确;催化剂只影响反应速率,不影响平衡移动,D错误。
3.(2025·江西省十校协作体高三第一次联考)一定温度下,在2 L的密闭容器中加入2 mol X和3 mol Y,发生反应:2X(g)+3Y(g)⥫⥬4Z(g)+W(g) ΔH<0,反应10 min后达到平衡,此时W的浓度为0.25 mol·L-1。下列说法正确的是( )
A.前5 min内,反应的平均速率v(Z)=0.1 mol·L-1·min-1
B.其他条件不变时,将反应容器的体积缩小一半,W的平衡浓度仍为0.25 mol·L-1
C.保持温度不变,10 min后向容器中再加入2 mol X和3 mol Y,重新达到平衡时,X的转化率大于50%
D.若反应在绝热容器中进行,其他条件不变,反应达到平衡时Y的浓度大于0.75 mol·L-1
【答案】D
【解析】在一定温度下,在2 L的密闭容器中加入2 mol X和3 mol Y,发生如下反应:2X(g)+3Y(g)⥫⥬4Z(g)+W(g),反应10 min后达到平衡,此时W的物质的量浓度为0.25 mol·L-1, 列三段式:
2X(g)+3Y(g)⥫⥬4Z(g)+W(g)
初始/(mol·L-1) 1 1.5 0 0
转化/(mol·L-1) 0.5 0.75 1 0.25
平衡/(mol·L-1) 0.5 0.75 1 0.25
前10 min内,反应的平均速率v(Z)==0.1 mol·L-1·min-1,但无法计算前5 min内Z的平均反应速率,故A错误;其他条件不变时,将反应容器的体积缩小一半,W的浓度瞬间变为0.5 mol·L-1,因平衡不移动,则W的平衡浓度仍为0.5 mol·L-1,故B错误;保持温度不变,由于该反应前后气体物质的量不变,10 min后向容器中再加入2 mol X和3 mol Y,为等比例添加反应物,应转化为增大压强分析,重新达到平衡时,X的转化率不变,仍为50%,故C错误;正反应方向为放热反应,若反应在绝热容器中进行,达到平衡时容器内温度会升高,则平衡会逆向移动,平衡时Y的浓度大于0.75 mol·L-1,故D正确。
4.对于以下反应,从反应开始进行到达到平衡后,保持温度、体积不变,按要求回答下列问题。
(1)PCl5(g)⥫⥬PCl3(g)+Cl2(g)
再充入PCl5(g),平衡向 方向移动,达到平衡后,PCl5(g)的转化率 ,PCl5(g)的百分含量 。
【答案】正反应 减小 增大
(2)2HI(g)⥫⥬I2(g)+H2(g)
再充入HI(g),平衡向 方向移动,达到平衡后,HI(g)的分解率 ,HI(g)的百分含量 。
【答案】正反应 不变 不变
(3)2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)
再充入NO2(g),平衡向 方向移动,达到平衡后,NO2(g)的转化率 ,NO2(g)的百分含量 。
【答案】正反应 增大 减小
5.某研究小组模拟三种已装固体V2O5催化剂的密闭容器装置,发生的反应为2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g) ΔH=-197.7 kJ·mol-1。
在初始体积与温度相同的条件下,甲、乙、丙中均按2 mol SO2、1 mol O2投料,达平衡时,三个容器中SO2的转化率从大到小的顺序为 (用“甲、乙、丙”表示)。
【答案】丙>甲>乙
【解析】乙是绝热容器,该反应为放热反应,乙中温度比甲高,升高温度平衡逆向移动,SO2的转化率降低;比较甲、丙,该反应为反应前后气体体积减小的反应,丙在恒压的条件下,甲相对于丙,相当于减小压强,平衡逆向移动,SO2的转化率降低,综上所述,达平衡时,三个容器中SO2的转化率从大到小的顺序为丙>甲>乙。
【真题再现●明考向】
1.[2025·浙江1月选考,18(1)]二甲胺[(CH3)2NH]、N,N⁃二甲基甲酰胺[HCON(CH3)2]均是用途广泛的化工原料。请回答:
用氨和甲醇在密闭容器中合成二甲胺,反应方程式如下:
Ⅰ.NH3(g)+CH3OH(g)⥫⥬CH3NH2(g)+H2O(g)
Ⅱ.CH3NH2(g)+CH3OH(g)⥫⥬(CH3)2NH(g)+H2O(g)
Ⅲ.(CH3)2NH(g)+CH3OH(g)⥫⥬(CH3)3N(g)+H2O(g)
可改变甲醇平衡转化率的因素是 。
A.温度
B.投料比[n(NH3)∶n(CH3OH)]
C.压强
D.催化剂
【答案】AB
【解析】已知化学反应必然有热效应,故改变温度化学平衡一定能够发生改变,即改变温度一定能够改变甲醇的平衡转化率,A符合题意;增大投料比[n(NH3)∶n(CH3OH)] ,CH3OH的平衡转化率会增大,相反减小投料比,CH3OH的平衡转化率会减小,B符合题意;由题干方程式可知,反应前后气体的体积不变,故改变压强不能使化学平衡发生移动,即不能改变CH3OH的平衡转化率,C不合题意;催化剂只能同等幅度改变正、逆化学反应速率,不能使平衡发生移动,即不能改变CH3OH的平衡转化率,D不合题意。
2.(2025·甘肃,4)CO2加氢转化成甲烷,是综合利用CO2实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525 ℃、101 kPa下,CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-185 kJ·mol-1。反应达到平衡时,能使平衡向正反应方向移动的是( )
A.减小体系压强 B.升高温度
C.增大H2浓度 D.恒容下充入惰性气体
【答案】C
【解析】该反应为反应前后气体分子数减小的反应,减小体系压强,平衡向气体分子数增大的方向移动,即平衡向逆反应方向移动,A错误;该反应为放热反应,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,即平衡向逆反应方向移动,B错误;增大H2浓度,反应物浓度增大,平衡向正反应方向移动,C正确;恒容下充入惰性气体,各物质浓度不变,平衡不移动,D错误。
3.(2024·天津,11)在恒温密闭容器中,反应PCl5(g)⥫⥬Cl2(g)+PCl3(g)达到平衡。下列说法正确的是( )
A.达平衡后,PCl5和PCl3的浓度保持不变
B.减小容积,达新平衡时PCl5的浓度降低
C.维持恒容,加入一定量的PCl3,达新平衡时PCl5的浓度降低
D.维持恒压,加入一定量的氩气,达新平衡时PCl5的转化率减小
【答案】A
【解析】各物质的浓度不再变化是化学平衡的基本特征,因此达平衡后,PCl5和PCl3的浓度保持不变,A正确;减小容积(加压),平衡向逆反应方向移动,PCl5的浓度增大,B错误;恒容下加入PCl3,平衡逆向移动,PCl5的浓度增大,C错误。
【限时训练】
(40分钟)
(1~8题,每小题6分,9~12题,每小题8分)
1.(2025·陕西模拟)下列事实不能用平衡移动原理解释的是( )
A.工业合成氨时,选择在500 ℃条件下进行
B.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深
C.用饱和食盐水除去氯气中混有的少量氯化氢
D.乙醇和乙酸在浓硫酸作用下加热制取乙酸乙酯
【答案】A
【解析】合成氨反应为放热反应,高温不利于平衡正向移动,工业合成氨时,选择500 ℃是因为在此温度下催化剂活性好,反应速率快,不能用平衡移动原理解释,故A符合题意;2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)的反应为放热反应,升温平衡逆向移动,颜色加深,能用平衡移动原理解释,故B不符合题意;浓硫酸能吸收酯化反应生成的水,有利于酯化反应正向进行,能用平衡移动原理解释,故D不符合题意。
2.(2025·长沙模拟预测)某温度下,N2O4(g)⥫⥬2NO2(g) ΔH>0,在密闭容器中达到平衡,下列说法不正确的是( )
A.加压时(减小体积),将使正、逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动
B.保持体积不变,加入少许NO2,将使正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动
C.保持体积不变,加入少许N2O4,平衡向正反应方向移动,再达平衡时N2O4的转化率减小
D.保持体积不变,升高温度,再达平衡时颜色变深
【答案】B
【解析】加压时(减小体积),平衡向着气体体积缩小的方向移动,由于浓度增大,正、逆反应速率均增大,A项正确;保持体积不变,加入少许NO2,逆反应速率瞬间增大,正反应速率不变,之后逆反应速率逐渐减小,正反应速率逐渐增大,直至达到新的平衡,B项错误;保持体积不变,加入少许N2O4,反应物的浓度增大,则开始时平衡向正反应方向移动,由于加入N2O4相当于增大压强,平衡向逆反应方向移动,再达平衡时N2O4的转化率减小,C项正确;正反应吸热,保持体积不变,升高温度,平衡向正反应方向移动,颜色加深,D项正确。
3.(2025·海南高三期末)二氧化碳的原料化是“碳达峰”“碳中和”的重要措施。以CO2为原料合成甲醇的反应:CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.2 kJ·mol-1。温度为T ℃时,在密闭容器中通入1 mol CO2(g)、3 mol H2(g),一段时间后反应达到化学平衡。下列说法正确的是( )
A.v正(H2)=3v正(CO2)时反应达到平衡状态
B.增大压强,平衡常数增大
C.使用合适的催化剂,CO2平衡转化率增大
D.恒压下,通入一定量He,CO2平衡转化率减小
【答案】D
【解析】v正(H2)=3v正(CO2)均表示正反应速率,反应不一定达到平衡状态,v逆(H2)=3v正(CO2)说明反应已达到平衡状态,A错误;平衡常数只受温度影响,增大压强,平衡常数不变,B错误;催化剂不影响平衡移动,使用合适的催化剂,CO2平衡转化率不变,C错误;恒压下,通入一定量He,容器体积变大,反应物的分压减小,平衡逆向移动,CO2平衡转化率减小,D正确。
4.(2026·湖南常德模拟)在实验室中利用SbCl3制备Sb2O3的原理:2SbCl3(aq)+3H2O(l)⥫⥬Sb2O3(s)+6HCl(aq) ΔH=+a kJ·mol-1,下列有关描述合理的是( )
A.加入少量氨水可提高制备速率
B.将2 mol SbCl3加入到足量水中反应,可吸收a kJ热量
C.制备时加入大量的水,同时加热,可得到更多的Sb2O3
D.增加SbCl3(aq)的量可以提高其转化率
【答案】C
【解析】加入少量氨水,氨水会与HCl反应,使溶液中HCl浓度减小。根据勒夏特列原理,平衡会正向移动,但氨水与HCl反应,不会直接使反应物SbCl3的活化分子或单位体积内活化分子数增多,因此不能提高制备速率,A错误;该反应是可逆反应,将2 mol SbCl3加入到足量水中反应,反应不能进行完全,所以吸收的热量小于a kJ,B错误;制备时加入大量的水,使得Q<K,平衡正移;因为正反应是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,可得到更多的Sb2O3,C正确;根据勒夏特列原理,增加反应物浓度会使化学平衡正向移动,但其平衡转化率会降低,D错误。
5.在水溶液中,Cr呈黄色,Cr2呈橙色,重铬酸钾(K2Cr2O7)在水溶液中存在以下平衡:Cr2+H2O⥫⥬2Cr+2H+,下列说法正确的是( )
A.向该溶液中加入过量浓NaOH溶液后,溶液呈橙色
B.该反应是氧化还原反应
C.向该溶液中滴加适量的浓硫酸,平衡向逆反应方向移动,再次达到平衡后,氢离子浓度比原溶液大
D.向体系中加入少量水,平衡逆向移动
【答案】C
【解析】向该溶液中加入过量浓NaOH溶液后,消耗氢离子,氢离子浓度减小,平衡正向移动,溶液呈黄色,A错误;反应前后元素的化合价均不发生变化,该反应不是氧化还原反应,B错误;向该溶液中滴加适量的浓硫酸,氢离子浓度增大,平衡向逆反应方向移动,由于只能是减弱这种改变,所以再次达到平衡后,氢离子浓度比原溶液大,C正确;向体系中加入少量水,相当于稀释,平衡正向移动,D错误。
6.下列说法错误的是( )
A.某温度下CaCO3(s)⥫⥬CaO(s)+CO2(g),达平衡后,再压缩容器体积,则平衡逆向移动,再次达平衡后c(CO2)变小
B.某一可逆反应加入催化剂后反应速率加快,ΔH不改变,达平衡前相同时间内转化率会增大
C.已知[Cu(H2O)4]2+(蓝色)+4Cl-⥫⥬[CuCl4]2-(黄色)+4H2O,加水,溶液颜色变蓝
D.分别向甲容器(恒温恒容)中充入1 mol PCl5,乙容器(绝热恒容)充入PCl3和Cl2各1 mol,发生反应PCl5(g)⥫⥬PCl3(g)+Cl2(g) ΔH>0,平衡时K(甲)<K(乙)
【答案】A
【解析】该反应平衡常数K=c(CO2),温度不变,平衡常数不变,再次到达平衡时,c(CO2)不变,故A错误;催化剂可以加快反应速率,不影响ΔH,由于反应速率加快,因此达平衡前相同时间内转化率会增大,故B正确;加水,平衡逆向移动,[Cu(H2O)4]2+的浓度增大,溶液颜色变蓝,故C正确;乙容器充入PCl3和Cl2,发生反应:PCl3(g)+Cl2(g)⥫⥬PCl5(g) ΔH<0,该反应是放热反应,在绝热恒容条件下进行,升温使平衡逆向移动,则平衡时乙容器中PCl3和Cl2浓度大于甲容器,K(甲)<K(乙),故D正确。
7.(2022·广东,13)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<0
B.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
【答案】C
【解析】从图示可以看出,平衡时升高温度,氢气的物质的量减少,则平衡正向移动,说明该反应的正反应是吸热反应,即ΔH>0,故A错误;由A项分析知随着温度升高平衡正向移动,水蒸气的物质的量增加,而a曲线表示的物质的物质的量几乎不随温度变化而变化,故B错误;容器体积固定,向容器中充入惰性气体,没有改变各物质的浓度,平衡不移动,故C正确;BaSO4是固体,向平衡体系中加入BaSO4,不能改变其浓度,因此平衡不移动,氢气的平衡转化率不变,故D错误。
8.(2024·江西,9)温度T下,向1 L真空刚性容器中加入1 mol CHOH,反应达到平衡时,c(Y)=0.4 mol·L-1,
(CH3)2CHOH(g)⥫⥬CO(g)+H2(g)
X Y Z
下列说法正确的是( )
A.再充入1 mol X和1 mol Y,此时v正<v逆
B.再充入1 mol X,平衡时c(Y)=0.8 mol·L-1
C.再充入1 mol N2,平衡向右移动
D.若温度升高,X的转化率增加,则上述反应ΔH<0
【答案】A
【解析】由题意可知,平衡时Y的浓度为0.4 mol·L-1,X的浓度为1 mol·L-1-0.4 mol·L-1=0.6 mol·L-1,Z的浓度为0.4 mol·L-1,则K=≈0.27。再充入1 mol X和1 mol Y时,Q==0.35>K,则反应向逆反应方向进行,正反应速率小于逆反应速率,故A正确;再充入1 mol X相当于增大压强,该反应是气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,则平衡时,Y的浓度小于0.8 mol·L-1,故B错误;充入不参与反应的1 mol氮气,反应体系中各物质浓度不变,平衡不移动,故C错误;温度升高,X的转化率增加,说明平衡向正反应方向移动,该反应为焓变大于0的吸热反应,故D错误。
9.某温度下,反应2A(g)⥫⥬B(g) ΔH>0,在密闭容器中达到平衡,平衡时=a,若改变某一条件,足够长时间后反应再次达到平衡状态,此时=b,下列叙述正确的是( )
A.在该温度下,保持容积固定不变,向容器内补充了B气体,则a<b
B.在该温度恒压条件下再充入少量B气体,则a=b
C.若其他条件不变,升高温度,则a<b
D.若保持温度、压强不变,充入惰性气体,则a>b
【答案】B
【解析】=,A项,充入B气体后平衡逆移,c(A)增大,K不变,则变小,即a>b,错误;B项,在该温度恒压条件下,再充入B气体,新平衡状态与原平衡等效,不变,即a=b,正确;C项,升温,平衡右移,变小,即a>b,错误;D项,相当于减压,平衡左移,变大,即a<b,错误。
10.CO2经催化加氢可合成乙烯:2CO2(g)+6H2(g)⥫⥬C2H4(g)+4H2O(g)。0.1 MPa时,按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图,下列叙述不正确的是( )
A.该反应的ΔH<0
B.曲线b代表H2O的浓度变化
C.N点和M点所处的状态c(H2)不一样
D.其他条件不变,T1 ℃、0.2 MPa下,反应达平衡时,c(H2)比M点大
【答案】C
【解析】温度升高,H2的浓度增大,平衡向左移动,故该反应的ΔH<0,则曲线a为CO2的浓度变化,根据方程式的比例关系,可知曲线b为H2O的浓度变化,曲线c为C2H4的浓度变化,故A、B正确;N点和M点处于同一温度下,所处的状态的c(H2)是一样的,C项错误;其他条件不变,T1 ℃、0.2 MPa下,增大了压强,体积减小,c(H2)先增大,平衡正移,c(H2)后减小,反应达平衡时c(H2)比M点大,D项正确。
11.(2024·浙江6月选考,11)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
Ⅰ.C2H6(g)+CO2(g)⥫⥬C2H4(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH1>0
Ⅱ.C2H6(g)+2CO2(g)⥫⥬4CO(g)+3H2(g)
ΔH2>0
向容积为10 L的密闭容器中投入2 mol C2H6和3 mol CO2,不同温度下,测得5 min时(反应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是( )
温度(℃)
400
500
600
乙烷转化率(%)
2.2
9.0
17.8
乙烯选择性(%)
92.6
80.0
61.8
注:乙烯选择性=×100%
A.反应活化能:Ⅰ<Ⅱ
B.500 ℃时,0~5 min反应Ⅰ的平均速率为:v(C2H4)=2.88×10-3 mol·L-1·min-1
C.其他条件不变,平衡后及时移除H2O(g),可提高乙烯的产率
D.其他条件不变,增大投料比投料,平衡后可提高乙烷转化率
【答案】D
【解析】由表可知,相同温度下,乙烷在发生转化时,反应Ⅰ更易发生,则反应活化能:Ⅰ<Ⅱ,A正确;由表可知,500 ℃时,乙烷的转化率为9.0%,此温度下乙烯的选择性为80.0%,则生成乙烯的物质的量为2 mol×9.0%×80.0%=0.144 mol,则0~5 min反应Ⅰ的平均速率v(C2H4)==2.88×10-3 mol·L-1·min-1,B正确;其他条件不变,平衡后及时移除H2O(g),反应Ⅰ正向进行,可提高乙烯的产率,C正确;其他条件不变,增大投料比投料,可提高CO2的转化率,C2H6转化率降低,D错误。
12.(2025·重庆育才中学高三月考)一定温度下,分别将以下两种物质加热分解,达平衡时的压强分别为p1、p2。
Ⅰ.NH4HSO3(s)⥫⥬NH3(g)+SO2(g)+H2O(g) p1=a Pa
Ⅱ.2NaHSO3(s)⥫⥬Na2SO3(s)+SO2(g)+H2O(g) p2=b Pa
在此温度下,现将一定量的两物质加入同一密闭容器中加热分解。已知平衡时三种固体始终存在,则下列说法不正确的是( )
A.达到平衡后,总压为 Pa
B.恒温、恒压下,若向平衡体系中再通入一定量氮气,容器内固体总质量将减小
C.恒温、恒容下,若再通入一定量的NH3,平衡时NH3的物质的量比原平衡大
D.保持恒温将容器体积压缩,再次达平衡后各气体的分压均保持不变
【答案】C
【解析】反应Ⅰ的化学平衡常数:KⅠ=p·p·p==,反应Ⅱ的化学平衡常数:KⅡ=p·p==b2,在该温度下,将一定质量两物质加入同一密闭容器中加热分解,达平衡时,三种固体均存在。由于平衡Ⅰ和Ⅱ反应生成的SO2和H2O的量之比均为1∶1,平衡体系中SO2和H2O的量之比始终保持1∶1,设两者的分压为x Pa,NH3的分压为y Pa,则,解得x=,y=,故达平衡时总压为 Pa,A正确;恒温、恒压下,通入不参与反应的氮气,容器体积增大,体系压强减小,则平衡Ⅰ、Ⅱ均正向移动,固体质量减小,B正确;保持恒温、恒容,再通入一定量的氨气,由于温度不变,KⅠ、KⅡ不变,再次达平衡时,反应Ⅱ中SO2和H2O的分压仍为 Pa,由此可知反应Ⅰ中氨气的分压仍为 Pa,即平衡时氨气的物质的量不变,C错误;保持恒温将容器体积压缩,温度不变,平衡常数不变,则各气体的分压不变,D正确。
13.(6分)在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下,a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)⥫⥬CH3OH(g) ΔH<0。
(1)平衡后将容器的容积压缩到原来的一半,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是 (填字母,下同)。
A.c(H2)减小
B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.反应物转化率增大
D.重新达到平衡时减小
(2)若容器容积不变,下列措施可增大甲醇产率的是 。
A.升高温度
B.将CH3OH从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大
【答案】(1)CD (2)B
【解析】(1)该反应为正向气体分子数减小的可逆反应,缩小容器体积,平衡正向移动,c(H2)增大,正、逆反应速率均增大,因而A、B均不正确。(2)由于该反应正向是放热反应,升高温度平衡逆向移动,CH3OH的产率降低;容器容积不变,充入He,平衡不移动。
14.(14分)丙烯是一种重要的化工原料,在催化剂作用下,可以由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。
反应Ⅰ(直接脱氢):C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) ΔH1
反应Ⅱ(氧化脱氢):C3H8(g)+O2(g)⥫⥬C3H6(g)+H2O(g) ΔH2=-118 kJ·mol-1
反应Ⅲ(氢气燃烧):2H2(g) +O2(g)2H2O(g) ΔH3=-484 kJ·mol-1
(1) ΔH1= kJ·mol-1。
(2)对于反应Ⅰ,总压恒定为100 kPa,在密闭容器中通入C3H8和Ar的混合气体。在温度为T1时,C3H8的平衡转化率与通入气体中C3H8的物质的量分数的关系如图1。
①结合图1,从平衡移动的角度分析,“通入Ar”的作用是 。
②若要将C3H8的平衡转化率提高到60%,则= 。
(3)恒温条件下,测得反应Ⅰ平衡时C3H6(g)的物质的量浓度与平衡总压的关系如图2。请在图上画出平衡时C3H8(g)的物质的量浓度随平衡总压变化的曲线(在图中C点平衡总压为10 MPa时,丙烷和丙烯的物质的量浓度相等)。
(4)①关于反应Ⅱ,下列说法正确的是 (填字母)。
A.该反应在任何温度下都能自发进行
B.升高温度,反应Ⅱ的平衡常数增大
C.将水液化分离出来,既可以加快反应速率,又能提高C3H8的转化率
②与直接脱氢反应相比,氧化脱氢制备丙烯的优点是 。
(5)研究表明,CO2可催化氧化C3H8脱氢制丙烯。在p=0.1 MPa,=1,催化剂X的催化下,气体按一定流速通过反应器,丙烷转化率和产物选择性(丙烯的选择性=×100%)随温度变化如下表:
T/℃
丙烷转化率/%
产物的选择性/%
C3H6
C2H4
CO
400
4.06
93.12
2.20
4.68
500
12.32
91.23
3.16
5.61
600
35.22
85.44
7.73
6.83
下列说法不正确的是 (填字母)。
A.在较高温度下,催化剂X可提高产生丙烯反应的速率
B.CO2催化氧化C3H8脱氢制丙烯的反应是放热反应
C.相同条件下,使用不同的催化剂,丙烷的平衡转化率相同
D.温度升高,催化剂X的活性下降,丙烯的产率降低
【答案】(1)+124 (2)①减小气体浓度(或分压),使平衡右移,提高C3H8(g)转化率 ②1∶3.8
(3)
(4)①A ②反应温度较低、节约能源(或氧气消耗氢气,有利于平衡正向移动或利用氢气和氧气反应放热,维持热量平衡或产品容易分离、副产物少) (5)BD
【解析】(1)由盖斯定律,可得ΔH1=ΔH2-ΔH3=+124 kJ·mol-1。(2)①在总压恒定的条件下,充入Ar,相当于扩大容器容积,气体浓度(或分压)减小,使平衡向着气体分子数增大的方向移动(右移),提高了C3H8(g)的转化率。②根据图1,C3H8的物质的量分数为0.4时,其平衡转化率为50%。假设混合气体为1 mol,则起始时C3H8为0.4 mol,Ar为0.6 mol,运用三段式法计算:
C3H8(g)⥫⥬H2(g)+C3H6(g)
起始/mol 0.4 0 0
转化/mol 0.2 0.2 0.2
平衡/mol 0.2 0.2 0.2
由于总压恒定为100 kPa,平衡时C3H8(g)、C3H6(g)、H2(g)的分压均为100 kPa×= kPa,故T1时反应Ⅰ的平衡常数Kp== kPa,要将C3H8的平衡转化率提高到60%,假设起始时C3H8为1 mol,Ar为x mol,运用三段式法计算:
C3H8(g)⥫⥬H2(g)+C3H6(g)
起始/mol 1 0 0
转化/mol 0.6 0.6 0.6
平衡/mol 0.4 0.6 0.6
由于总压恒定为100 kPa,平衡时C3H8(g)的分压为100 kPa×,C3H6(g)、H2(g)的分压均为100 kPa×,则= kPa,x=3.8,则=。(3)增大压强缩小体积,平衡时两种物质的浓度都随平衡总压(体积缩小)的增大而增大。增大压强时,由于平衡向着气体分子数减小的方向移动,所以在两者浓度相等之后,丙烷的浓度增大得更多,故丙烷的浓度大于丙烯的浓度。(4)①反应Ⅱ的ΔH2<0,ΔS>0,所以该反应在任何温度下都能自发进行,A正确;升高温度,反应Ⅱ的平衡逆向移动,平衡常数减小,B不正确;将水液化分离出来,可提高C3H8的转化率,浓度降低反应速率减慢,C不正确。(5)CO2催化氧化C3H8脱氢制丙烯,在较高温度下,丙烯的产率远高于乙烯和CO,是催化剂X选择性地提高产生丙烯反应的速率的结果,A正确;表格中的数据不一定是平衡状态的数据,不能得出该平衡体系,温度对平衡移动的影响规律,B不正确;催化剂能够改变反应速率,不同的催化剂对一定时间里没有达到平衡的转化率影响不同,但不能改变平衡转化率,C正确;催化剂的活性与温度有关,温度过低或过高都可能使催化剂失活,从表格中的数据分析,温度升高,丙烯的选择性降低,但是丙烷的转化率增大,丙烯的产率增加,D错误。
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第十一章 化学反应速率与化学平衡
第43讲 影响化学平衡的因素
【高考考向预测】
浓度、温度、压强、催化剂是影响化学平衡的核心因素,依据勒夏特列原理判断平衡移动方向,结合条件变化分析转化率、浓度、产率等指标改变;近三年为平衡模块必考要点,各类题型频繁出题;预测2027 年侧重结合工业反应场景分析条件调控逻辑,融合图像数据,综合考查平衡移动判定与相关参数计算。
【双基自测●明考向】
1.化学平衡发生移动,化学反应速率一定改变;化学反应速率改变,化学平衡也一定发生移动( )
2.升高温度,平衡向吸热反应方向移动,此时v放减小,v吸增大( )
3.C(s)+CO2(g) ⥫⥬2CO(g) ΔH>0,其他条件不变时,升高温度,反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大( )
4.化学平衡正向移动,反应物的转化率不一定增大( )
5.向平衡体系FeCl3+3KSCN⥫⥬Fe(SCN)3+3KCl中加入适量KCl固体,平衡逆向移动,溶液的颜色变浅( )
6.对于2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)的平衡体系,压缩体积,增大压强,平衡正向移动,混合气体的颜色变浅( )
【考点突破●明方向】
考点一 化学平衡移动原理
1.化学平衡的移动
(1)平衡移动的过程
(2)平衡移动与速率的关系
①v正>v逆,化学平衡向正反应方向移动;
②v正<v逆,化学平衡向逆反应方向移动;
③v正=v逆,化学平衡不发生移动。
2.外界条件对化学平衡移动的影响
化学平衡是一种动态平衡,当外界条件改变时,平衡可能会发生移动。在一定条件下,aA(g)+bB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g)达到平衡后,若其他条件不变,改变下列条件,对平衡的影响如表所示:
改变的条件(其他条件不变)
对化学平衡的影响
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
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
a+b≠p+q
增大压强
向气体分子数减小的方向移动
减小压强
向气体分子数增大的方向移动
a+b=p+q
改变压强
平衡不移动
催化剂
同等程度地改变v正、v逆,平衡不移动
3.化学平衡移动的几种特殊情况
(1)改变固体或纯液体的量,对化学平衡没有影响。
(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)“惰性气体”对化学平衡的影响
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―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)
4.勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个因素(如参加反应的物质的浓度、压强或温度),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动,这就是勒夏特列原理,也称化学平衡移动原理。
【考点突破●明方向】
考向一、勒夏特列原理的应用
1.(2026·衡水高三阶段性考试)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.用热的纯碱溶液更易洗涤厨房的油污
B.将盛有NO2气体的气球浸泡在热水中颜色加深
C.配制硫酸亚铁溶液时,需要加入过量的铁屑
D.高压比常压条件更有利于合成氨的反应
2.(2025·六安高三上阶段练习)下列事实中,能用勒夏特列原理解释的是( )
①工业上合成氨气选择高温条件 ②夏天打开冰镇啤酒,把啤酒倒入玻璃杯中,杯中立即泛起大量泡沫 ③氯水中加入小苏打可增强漂白性 ④向含有的红色溶液中加铁粉,振荡,溶液颜色变浅或褪去 ⑤使用新型催化剂可使氮气与氢气在常温常压下合成氨气 ⑥对CO中毒病人给予高压氧舱治疗
A.①③⑤⑥ B.②③④⑥
C.②③④⑤ D.②⑤⑥
考向二、化学平衡移动实验现象与结论的判断
3.以[Cu(H2O)4]2+(蓝)+4Cl-⥫⥬[CuCl4]2-(黄)+4H2O ΔH>0为例,探究影响平衡移动的因素。取相同浓度的CuCl2溶液,分别进行下列实验,对实验现象的分析不正确的是( )
选项
操作和现象
分析
A
观察溶液为绿色
[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-同时存在
B
升高温度,溶液变为黄绿色
平衡正移,[CuCl4]2-的浓度增大
C
加几滴AgNO3溶液,静置,上层清液为蓝色
平衡逆移,[Cu(H2O)4]2+的浓度增大
D
加少量Zn片,静置,上层清液为浅黄绿色
平衡正移,[CuCl4]2-的浓度增大
4.(2025·嘉兴模拟)下列实验方案设计和结论都正确的是( )
方案设计
现象
结论
A
取2.5 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液于试管中,加入2 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,充分反应后滴入少量AgNO3溶液
有淡黄色沉淀
KI与FeCl3的反应存在一定限度
B
向两个同规格烧瓶中分别装入同比例的NO2和N2O4气体,并分别浸泡于热水和冷水中,一段时间后
热水侧颜色变深,冷水侧颜色变浅
说明2NO2(g)
⥫⥬N2O4(g) ΔH<0
C
向盛有等体积等物质的量浓度的FeCl3和KSCN混合溶液的试管中加入少量铁粉
溶液颜色变浅
溶液中存在Fe3++3SCN-⥫⥬Fe(SCN)3
D
分别向两支盛有1 mL 5% H2O2水溶液的试管中滴3滴0.05 mol·L-1的CuSO4溶液和0.05 mol·L-1 AgNO3溶液
滴加AgNO3溶液的试管中产生气泡快
对H2O2分解反应,Ag+的催化能力优于Cu2+
考向三、正、逆反应速率改变与平衡移动关系分析
5.容积不变的密闭容器中存在反应:2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g) ΔH<0。某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,结果如图。
(1)图Ⅰ、Ⅱ中,t0时改变的条件分别是 、 。
(2)若在t0时刻只增大压强(缩小容器的体积),请在图Ⅲ中作出v正、v逆的变化图像。
考点二 新旧平衡转化率的比较问题
1.类型一:恒温条件下,反应mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g)平衡后,改变某物质的浓度,反应物平衡转化率(α)变化分析(填“增大”“减小”或“不变”)
(1)恒容时只增加反应物A的量:α(A)减小,α(B)增大。
(2)恒容时,同等倍数增大反应物A、B的量,可转化为压强变化来判断,反应物的转化率与其化学计量数有关。
m+n>p+q
α(A)和α(B)均增大
m+n<p+q
α(A)和α(B)均减小
m+n=p+q
α(A)和α(B)均不变
(3)恒压时,同等倍数增大反应物A、B的量,α(A)和α(B)均不变。
2.类型二:恒温条件下,反应mA(g)⥫⥬nB(g)+pC(g)平衡后,增加A的量,反应物平衡转化率(α)及气体的体积分数(φ)的变化分析,可转化为压强变化来判断
m>n+q
α(A)增大,φ(A)减小
m<n+p
α(A)减小,φ(A)增大
m=n+p
α(A)、φ(A)均不变
3.类型三:绝热容器中平衡转化率的变化:绝热(或无热量交换)就要考虑反应放出热量或吸收热量,要转化为温度对化学平衡的影响。
【考点突破●明方向】
1.目前工业上有一种方法是用 CO2加氢合成乙烯(C2H4),该过程分两步进行:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.3 kJ·mol -1
反应Ⅱ:2CO(g)+4H2(g)⥫⥬C2H4(g)+2H2O(g) ΔH=-210.5 kJ·mol -1
一定条件下的密闭容器中,上述反应达到平衡后,要提高CO2的转化率,可以采取的措施是 (填字母)。
A.减小压强 B.分离出水蒸气
C.加入适当催化剂 D.增大H2浓度
E.升高温度
2.工业上常用甲烷、水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应:
Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)⥫⥬CO(g)+3H2(g)
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)⥫⥬H2(g)+CO2(g)
下列操作能提高CH4(g)平衡转化率的是 (填字母)。
A.增加CH4(g)用量
B.恒温恒压下通入惰性气体
C.移除CO(g)
D.加入催化剂
3.(2025·江西省十校协作体高三第一次联考)一定温度下,在2 L的密闭容器中加入2 mol X和3 mol Y,发生反应:2X(g)+3Y(g)⥫⥬4Z(g)+W(g) ΔH<0,反应10 min后达到平衡,此时W的浓度为0.25 mol·L-1。下列说法正确的是( )
A.前5 min内,反应的平均速率v(Z)=0.1 mol·L-1·min-1
B.其他条件不变时,将反应容器的体积缩小一半,W的平衡浓度仍为0.25 mol·L-1
C.保持温度不变,10 min后向容器中再加入2 mol X和3 mol Y,重新达到平衡时,X的转化率大于50%
D.若反应在绝热容器中进行,其他条件不变,反应达到平衡时Y的浓度大于0.75 mol·L-1
4.对于以下反应,从反应开始进行到达到平衡后,保持温度、体积不变,按要求回答下列问题。
(1)PCl5(g)⥫⥬PCl3(g)+Cl2(g)
再充入PCl5(g),平衡向 方向移动,达到平衡后,PCl5(g)的转化率 ,PCl5(g)的百分含量 。
(2)2HI(g)⥫⥬I2(g)+H2(g)
再充入HI(g),平衡向 方向移动,达到平衡后,HI(g)的分解率 ,HI(g)的百分含量 。
(3)2NO2(g)⥫⥬N2O4(g)
再充入NO2(g),平衡向 方向移动,达到平衡后,NO2(g)的转化率 ,NO2(g)的百分含量 。
5.某研究小组模拟三种已装固体V2O5催化剂的密闭容器装置,发生的反应为2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g) ΔH=-197.7 kJ·mol-1。
在初始体积与温度相同的条件下,甲、乙、丙中均按2 mol SO2、1 mol O2投料,达平衡时,三个容器中SO2的转化率从大到小的顺序为 (用“甲、乙、丙”表示)。
【真题再现●明考向】
1.[2025·浙江1月选考,18(1)]二甲胺[(CH3)2NH]、N,N⁃二甲基甲酰胺[HCON(CH3)2]均是用途广泛的化工原料。请回答:
用氨和甲醇在密闭容器中合成二甲胺,反应方程式如下:
Ⅰ.NH3(g)+CH3OH(g)⥫⥬CH3NH2(g)+H2O(g)
Ⅱ.CH3NH2(g)+CH3OH(g)⥫⥬(CH3)2NH(g)+H2O(g)
Ⅲ.(CH3)2NH(g)+CH3OH(g)⥫⥬(CH3)3N(g)+H2O(g)
可改变甲醇平衡转化率的因素是 。
A.温度
B.投料比[n(NH3)∶n(CH3OH)]
C.压强
D.催化剂
2.(2025·甘肃,4)CO2加氢转化成甲烷,是综合利用CO2实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525 ℃、101 kPa下,CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-185 kJ·mol-1。反应达到平衡时,能使平衡向正反应方向移动的是( )
A.减小体系压强 B.升高温度
C.增大H2浓度 D.恒容下充入惰性气体
3.(2024·天津,11)在恒温密闭容器中,反应PCl5(g)⥫⥬Cl2(g)+PCl3(g)达到平衡。下列说法正确的是( )
A.达平衡后,PCl5和PCl3的浓度保持不变
B.减小容积,达新平衡时PCl5的浓度降低
C.维持恒容,加入一定量的PCl3,达新平衡时PCl5的浓度降低
D.维持恒压,加入一定量的氩气,达新平衡时PCl5的转化率减小
【限时训练】
(40分钟)
(1~8题,每小题6分,9~12题,每小题8分)
1.(2025·陕西模拟)下列事实不能用平衡移动原理解释的是( )
A.工业合成氨时,选择在500 ℃条件下进行
B.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深
C.用饱和食盐水除去氯气中混有的少量氯化氢
D.乙醇和乙酸在浓硫酸作用下加热制取乙酸乙酯
2.(2025·长沙模拟预测)某温度下,N2O4(g)⥫⥬2NO2(g) ΔH>0,在密闭容器中达到平衡,下列说法不正确的是( )
A.加压时(减小体积),将使正、逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动
B.保持体积不变,加入少许NO2,将使正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动
C.保持体积不变,加入少许N2O4,平衡向正反应方向移动,再达平衡时N2O4的转化率减小
D.保持体积不变,升高温度,再达平衡时颜色变深
3.(2025·海南高三期末)二氧化碳的原料化是“碳达峰”“碳中和”的重要措施。以CO2为原料合成甲醇的反应:CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.2 kJ·mol-1。温度为T ℃时,在密闭容器中通入1 mol CO2(g)、3 mol H2(g),一段时间后反应达到化学平衡。下列说法正确的是( )
A.v正(H2)=3v正(CO2)时反应达到平衡状态
B.增大压强,平衡常数增大
C.使用合适的催化剂,CO2平衡转化率增大
D.恒压下,通入一定量He,CO2平衡转化率减小
4.(2026·湖南常德模拟)在实验室中利用SbCl3制备Sb2O3的原理:2SbCl3(aq)+3H2O(l)⥫⥬Sb2O3(s)+6HCl(aq) ΔH=+a kJ·mol-1,下列有关描述合理的是( )
A.加入少量氨水可提高制备速率
B.将2 mol SbCl3加入到足量水中反应,可吸收a kJ热量
C.制备时加入大量的水,同时加热,可得到更多的Sb2O3
D.增加SbCl3(aq)的量可以提高其转化率
5.在水溶液中,Cr呈黄色,Cr2呈橙色,重铬酸钾(K2Cr2O7)在水溶液中存在以下平衡:Cr2+H2O⥫⥬2Cr+2H+,下列说法正确的是( )
A.向该溶液中加入过量浓NaOH溶液后,溶液呈橙色
B.该反应是氧化还原反应
C.向该溶液中滴加适量的浓硫酸,平衡向逆反应方向移动,再次达到平衡后,氢离子浓度比原溶液大
D.向体系中加入少量水,平衡逆向移动
6.下列说法错误的是( )
A.某温度下CaCO3(s)⥫⥬CaO(s)+CO2(g),达平衡后,再压缩容器体积,则平衡逆向移动,再次达平衡后c(CO2)变小
B.某一可逆反应加入催化剂后反应速率加快,ΔH不改变,达平衡前相同时间内转化率会增大
C.已知[Cu(H2O)4]2+(蓝色)+4Cl-⥫⥬[CuCl4]2-(黄色)+4H2O,加水,溶液颜色变蓝
D.分别向甲容器(恒温恒容)中充入1 mol PCl5,乙容器(绝热恒容)充入PCl3和Cl2各1 mol,发生反应PCl5(g)⥫⥬PCl3(g)+Cl2(g) ΔH>0,平衡时K(甲)<K(乙)
7.(2022·广东,13)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<0
B.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
8.(2024·江西,9)温度T下,向1 L真空刚性容器中加入1 mol CHOH,反应达到平衡时,c(Y)=0.4 mol·L-1,
(CH3)2CHOH(g)⥫⥬CO(g)+H2(g)
X Y Z
下列说法正确的是( )
A.再充入1 mol X和1 mol Y,此时v正<v逆
B.再充入1 mol X,平衡时c(Y)=0.8 mol·L-1
C.再充入1 mol N2,平衡向右移动
D.若温度升高,X的转化率增加,则上述反应ΔH<0
9.某温度下,反应2A(g)⥫⥬B(g) ΔH>0,在密闭容器中达到平衡,平衡时=a,若改变某一条件,足够长时间后反应再次达到平衡状态,此时=b,下列叙述正确的是( )
A.在该温度下,保持容积固定不变,向容器内补充了B气体,则a<b
B.在该温度恒压条件下再充入少量B气体,则a=b
C.若其他条件不变,升高温度,则a<b
D.若保持温度、压强不变,充入惰性气体,则a>b
10.CO2经催化加氢可合成乙烯:2CO2(g)+6H2(g)⥫⥬C2H4(g)+4H2O(g)。0.1 MPa时,按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图,下列叙述不正确的是( )
A.该反应的ΔH<0
B.曲线b代表H2O的浓度变化
C.N点和M点所处的状态c(H2)不一样
D.其他条件不变,T1 ℃、0.2 MPa下,反应达平衡时,c(H2)比M点大
11.(2024·浙江6月选考,11)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
Ⅰ.C2H6(g)+CO2(g)⥫⥬C2H4(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH1>0
Ⅱ.C2H6(g)+2CO2(g)⥫⥬4CO(g)+3H2(g)
ΔH2>0
向容积为10 L的密闭容器中投入2 mol C2H6和3 mol CO2,不同温度下,测得5 min时(反应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是( )
温度(℃)
400
500
600
乙烷转化率(%)
2.2
9.0
17.8
乙烯选择性(%)
92.6
80.0
61.8
注:乙烯选择性=×100%
A.反应活化能:Ⅰ<Ⅱ
B.500 ℃时,0~5 min反应Ⅰ的平均速率为:v(C2H4)=2.88×10-3 mol·L-1·min-1
C.其他条件不变,平衡后及时移除H2O(g),可提高乙烯的产率
D.其他条件不变,增大投料比投料,平衡后可提高乙烷转化率
12.(2025·重庆育才中学高三月考)一定温度下,分别将以下两种物质加热分解,达平衡时的压强分别为p1、p2。
Ⅰ.NH4HSO3(s)⥫⥬NH3(g)+SO2(g)+H2O(g) p1=a Pa
Ⅱ.2NaHSO3(s)⥫⥬Na2SO3(s)+SO2(g)+H2O(g) p2=b Pa
在此温度下,现将一定量的两物质加入同一密闭容器中加热分解。已知平衡时三种固体始终存在,则下列说法不正确的是( )
A.达到平衡后,总压为 Pa
B.恒温、恒压下,若向平衡体系中再通入一定量氮气,容器内固体总质量将减小
C.恒温、恒容下,若再通入一定量的NH3,平衡时NH3的物质的量比原平衡大
D.保持恒温将容器体积压缩,再次达平衡后各气体的分压均保持不变
13.(6分)在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下,a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)⥫⥬CH3OH(g) ΔH<0。
(1)平衡后将容器的容积压缩到原来的一半,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是 (填字母,下同)。
A.c(H2)减小
B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.反应物转化率增大
D.重新达到平衡时减小
(2)若容器容积不变,下列措施可增大甲醇产率的是 。
A.升高温度
B.将CH3OH从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大
14.(14分)丙烯是一种重要的化工原料,在催化剂作用下,可以由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。
反应Ⅰ(直接脱氢):C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) ΔH1
反应Ⅱ(氧化脱氢):C3H8(g)+O2(g)⥫⥬C3H6(g)+H2O(g) ΔH2=-118 kJ·mol-1
反应Ⅲ(氢气燃烧):2H2(g) +O2(g)2H2O(g) ΔH3=-484 kJ·mol-1
(1) ΔH1= kJ·mol-1。
(2)对于反应Ⅰ,总压恒定为100 kPa,在密闭容器中通入C3H8和Ar的混合气体。在温度为T1时,C3H8的平衡转化率与通入气体中C3H8的物质的量分数的关系如图1。
①结合图1,从平衡移动的角度分析,“通入Ar”的作用是 。
②若要将C3H8的平衡转化率提高到60%,则= 。
(3)恒温条件下,测得反应Ⅰ平衡时C3H6(g)的物质的量浓度与平衡总压的关系如图2。请在图上画出平衡时C3H8(g)的物质的量浓度随平衡总压变化的曲线(在图中C点平衡总压为10 MPa时,丙烷和丙烯的物质的量浓度相等)。
(4)①关于反应Ⅱ,下列说法正确的是 (填字母)。
A.该反应在任何温度下都能自发进行
B.升高温度,反应Ⅱ的平衡常数增大
C.将水液化分离出来,既可以加快反应速率,又能提高C3H8的转化率
②与直接脱氢反应相比,氧化脱氢制备丙烯的优点是 。
(5)研究表明,CO2可催化氧化C3H8脱氢制丙烯。在p=0.1 MPa,=1,催化剂X的催化下,气体按一定流速通过反应器,丙烷转化率和产物选择性(丙烯的选择性=×100%)随温度变化如下表:
T/℃
丙烷转化率/%
产物的选择性/%
C3H6
C2H4
CO
400
4.06
93.12
2.20
4.68
500
12.32
91.23
3.16
5.61
600
35.22
85.44
7.73
6.83
下列说法不正确的是 (填字母)。
A.在较高温度下,催化剂X可提高产生丙烯反应的速率
B.CO2催化氧化C3H8脱氢制丙烯的反应是放热反应
C.相同条件下,使用不同的催化剂,丙烷的平衡转化率相同
D.温度升高,催化剂X的活性下降,丙烯的产率降低
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