专题12 化学平衡 题源2 化学平衡的移动-【备战高考】备战2027高考化学母题题源同步练

中前后体积不等的反应)。 ②混合气体的密度不随时间变化（适用于反应前后气 体体积不等且无固、液参与或生成的反应)。 规律总结： 化学平衡状态的判断 列举反应 mA(g)+nB(g)=pC(g)-+gD(g) (1)各物质的物质的量或物质的 量分数一定 平衡 混合物体系中 (2)各物质的质量或质量分数一定 平衡 各成分的含量 (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 (1)在单位时间内消耗了nmol A同时生成n mol A,即v正 平衡 (2)在单位时间内消耗了n mol B 平衡 正、逆反应速 同时消耗了力molC,则v正=v越 率的关系 (3)(A):v(B):(C):u(D) =m:n:p:q,0正不一定等 不一定平衡 于选 (4)在单位时间内生成了nmol 不一定平衡 B,同时消耗了g mol D,均指v迷 (1)m十n≠p十q时，总压强一定 平衡 (其他条件一定) 压强 (2)若n十n≠p十g,总压强一定 不一定平衡 (其他条件一定) 混合气体的平 (1)M.一定，只有当m十n≠p+ 平衡 均相对分子质 9时 量(M.) (2)M.一定，且m十n=p十q时 不一定平衡 任何化学反应都伴随着能量的变 温度 化，当体系温度一定时（其他不 平衡 变) 体系的密度() 密度一定 不一定平衡 其他 如体系颜色不再变化等 平衡 特别提醒： 以下几种情况不能作为可逆反应到达化学平衡状态时的 标志： ①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应 物质的化学计量数之比。 ②恒温恒容下体积不变的反应，体系的压强或总物质 的量不再随时间而变化，如2H1(g)=一L(g)十H2(g)。 ③全是气体参加的体积不变的反应，气体的平均相对 分子质量不再随时间而变化，如2HI(g)1,(g)十 H2(g)。 ④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持 不变。 [真题2](2022·上海)接触法制硫酸工艺中，其主反应在 450℃并有催化剂存在下进行：2S)2(g)+O2(g)一2S03(g) +190kJ (1)该反应所用的催化剂是 (填写化合物名称)，该 ·10 反应450℃时的平衡常数 500℃时的平衡常数（填“大 于”、“小于”或“等于”)。 (2)该热化学反应方程式的意义是 (3)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是 a.v(O2)正=2(SO3)e b.容器中气体的平均分于量不随时间而变化 c.容器中气体的密度不随时间而变化 d.容器中气体的分于总数不随时间而变化 (4)在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20molS) 和0.10molO,半分钟后达到平衡，测得容器中含S00.18 mol,则u(O2)= mol·L1·min1;若继续通入0.20 molS):和0.10molO,则平衡移动（填“向正反应方 向”、“向逆反应方向”或“不”)，再次达到平衡后， mol< n(S)3)< mol。 [解析](1)该反应选用的催化剂是VO,因反应为放热 反应，温度从450℃升高到500℃，平衡逆向移动，化学平衡常 数减小。 (2)热化学反应方程式的系数只表示物质的量，且为完全转 化量，与反应是否为可逆反应无关。 (3)项反应速率之比为方程式系数比的倒数，不正确；因该 反应是气体体积减小的反应，故当气体的平均分子量不变时反 应达到平衡状态，b、d两项正确；气体的总质量不变，容器体积不 变，则无论平衡与否，密度都不变，c项不正确。 (4)v()2)=v(S03)/2=0.18mol/(5L×0.5min)÷2= 0.036mol·L-1·min1。由加入的量来看，最终相当于将两个 上一次的平衡(SO?的物质的量为0.36mol)挤压在一起，这时 平衡正向移动，但是作为可逆反应又不能完全转化，故平衡时： 0.36mol<n(S03)<0.40mol。 [答案](1)五氧化二钒(V,O:)大于 (2)在450℃时，2 mol SO:气体和1molO2气体完全反应 生成2molS),气体时放出的热量为190kJ (3)bd(4)0.036向正反应方向0.360.40 题源2化学平衡的移动 解题模型2.1 外界条件对化学平衡的影响 一个可逆反应达到平衡状态以后，反应条件（如温度、 浓度、压强等)改变了，平衡混合物各组分的含量也随着改 变而达到新的平衡状态，这个过程叫做化学平衡的移动。 平衡移动的原因：条件改变，引起（正）、（逆）相对大 小改变，平衡移动。 (1)浓度：在其他条件不变时增大反应物浓度或减小 生成物浓度可使平衡向着正方向移动。 (2)压强：在有气体参加的可逆反应里，在其他条件不 变时，增大压强，平衡向气体总体积减小的方向移动。 压强对平衡的影响，实际上就是浓度对平衡的影响， 只有当这些“改变”能改变反应物或生成物的浓度时，平衡 才可能移动。由于压强对固态、液态物质体积影响非常 小，压强的改变几乎不影响这类体系的平衡。在考虑压强 对不均匀体系平衡的影响时，只需考虑对参加反应的气态 物质影响即可。 (3)温度：在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸 热反应方向移动：降低温度，平衡向放热反应方向移动。 (4)使用催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，即正 逆反应速率相对大小不变。所以催化剂对平衡移动无影响。 (5)惰性气体对化学平衡的影响 ①恒温恒容条件 原平衢体系充入情性气体体系总压强增大，但各反应 气体的分压不变→体系中各反应物的浓度不变→平衡 不移动 ②恒温恒压条件 原平衡体系 充入情性气体容器容积增大，各反应气体 的分压减小→体系中各反应物的浓度同倍数减小（等效 气体体积不变的反应 平衡不移动 于减压) 气体体积可变的反应平衡向气体体积增大的 方向移动 勒夏特列原理：已达平衡的可逆反应，如果改变影响 平衡的一个条件，平衡就向着减弱这种改变的方向移动。 特别提醒： ①化学平衡的移动由正、逆反应速率的相对大小来决 定，与正、逆反应速率的增大或减小无关。 ②分析平衡移动的方向时，所谓增大压强，是指缩小 容器容积造成的压强增大，若向平衡体系中充入某种气态 反应组分或对体系升温，应考虑浓度增大或温度升高对化 学平衡的影响，不能考虑由于浓度增大或体系温度升高引 起的压强增大对化学平衡的影响。 ③平衡移动的结果是“减弱”外界条件的改变，而不是 “消除”，归根到底是一种“被动”的“削弱”，而非“抵消”。 [真题3](2022·江苏)在温度、容积相同的3个密闭容器 中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡 时的有关数据如下：（已知N,(g)+3H2(g)一2NH(g)△H =-92.4kJ·mol1): 容器 甲 乙 丙 反应物投人量 1molN2、3molH2 2 mol NH 4 mol NH NH的浓度(mol·L-1) cI C2 C3 反应的能量变化 放出akJ 吸收bkJ 吸收ckJ 体系压强(Pa) P p2 ps 反应物转化率 ai a2 下列说法正确的是 A.2c1>c3 B.a+b=92.4 C.2p:<p3 D.a1+a3<1 [解析]A项，可假设丙的容积为甲的2倍，达平衡时浓度 与甲相等，再压缩至容积相等，若平衡不移动，则氨气浓度为甲 中2倍，现平衡向正反应方向移动，则有2c1<c,不正确；B项， 甲、乙两容器从两个不同方向建立相同的平衡，故正确；C项，由 A项分析可知，压缩至相同体积时，若平衡不移动则丙中压强是 甲中的2倍，但丙中平衡会向正反应方向移动，故压强会小于甲 中的2倍，即2：>p3,故不正确；D项，由A项分析可知，若压 缩至相同体积时，平衡不移动，则有α1十α3=1，现在丙中平衡向 ·10 正反应方向移动，则a1十a3<1,故正确。 「答案7BD [真题4](2020·广东)将H(g)和Br2(g)充入恒容密闭 容器，恒温下发生反应H(g)十Br2(g)=一2HBr(g)△H<0, 平衡时Br(g)的转化率为a:若初始条件相同，绝热下进行上述 反应，平衡时Br2(g)的转化率为b。a与b的关系是() A.a>bB.a=bC.a<bD.无法确定 [解析]正反应为放热反应，前者恒温，后者相对前者温度 升高，使平衡向逆反应方向移动，从而使Br:的转化率降低。所 以b<a。 [答案]A 解题模型2.2 常见化学平衡图像及解答方法 例：对于反应mA(g)十nB(g)==pC(g)十gD(g),若 m+n>p十q且△H>0。 (1)0-t图像 V正V正=V逆 V逆 V逆 增大c(A) 升高温度 VEVE=V逆 V正=逆 V逆 增大压强 加正催化剂 (2)0-力(T)图像 124 (3)c-t图像 c(C) c(C) p1>p2 T1>T2 (4)c-p(T)图像 c(C) c(C) 3 T>T p1>p2 (5)几种特殊图像 ①对于化学反应mA(g)十nB(g)==C(g)十qD(g), M点前，表示从反应物开始，则0正>口进：M点为刚达平衡 点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增加， 平衡左移，△H<0。 A% ②对于化学反应mA(g)十nB(g)二pC(g)十qD(g),l线 上所有的点都是平衡点。在上方(E点)，A%大于此压强时平 衡体系中的A%,所以，E点0>0楼；在下方(F点)，A%小于 此压强时平衡体系中的A%,则v玉<0是。 A% 解题思路及方法： 「a.一看面：即横坐标、纵坐标代表的量 b.二看线：即线的斜率大小，平与陡的含 “一看” 义，函数的增减性 ① 图像 c.三看点：即起点、终点、拐点、交叉点 d四看要不要作辅助线：等温线、等压线等 e,五看量：定量图像中有关量的多少 ②“二想”规律：联想外界条件改变对化学反应速率和 化学平衡的影响。 ③“三判断”：认准某些关键数据在解题中的特定作 用，全面准确地从图中找出直接或隐含的相关知识。 可供使用的技巧有： a,先拐先平：在转化率一时间曲线中，先出现拐点的 曲线先达到平衡（代表温度高、压强大）。 b.定一议二：勒夏特列原理只适用于一个条件的改 变，图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两 个量的关系。 [真题5](2022·四川)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：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 ( 35H A30 E25 20 20 15 2.0 10 2=4.0 2=2.0 2=6.0 10 2=4.0 2=6.0 0 650700750800850900 650700750800850900 温度C 温度/C (1)1.4 MPa (2)2.1MPa 10 A.同温同压同x时，加入催化剂，平衡时Q的体积分数 墙加 B.同压同≈时，升高温度，平衡时Q的体积分数增加 C.同温同x时，增加压强，平衡时Q的体积分数增加 D.同温同压时，增加之，平衡时Q的体积分数增加 [解析]本题考查的知识点是化学平衡的移动，意在考查 考生的分析判断能力。可逆反应中，催化剂只能改变化学反应 速率，A错：由两个图像可知，M的体积分数随着温度升高而降 低，即温度升高，平衡右移，故平衡时生成物Q的体积分数增加， B正确；同为650℃、之=2.0，压强为1.4MPa时，y(M)=30%, 而压强为2.1MP时，y(M)=35%,即增大压强，平衡左移，故 平衡时Q的体积分数减小，C错：由图像可知，同温、同压时，若 N的物质的量增加，而M的物质的量不变，则尽管≈越大， y(M)减小，平衡右移，但Q增加的物质的量远小于加入的N的 物质的量，此时Q的体积分数减小，D错。 [答案]B [真题6](2018·江苏)某化学科研小组研究在其他条件 不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律 (图中力表示压强，T表示温度，n表示物质的量)： 根据以上规律判断，下列结论正确的是 n(C) T 平衡转化 P P T 反应温度 反应时间 反应：2A(g)+B(g)=2C(g)反应正：2A(g)C(g) C的平衡体 A 的平衡 n(B)起始 压强 反应Ⅲ：3A(g)+B(g)=2C(g)反应N:A(g)+B(g)=2C(g) A.反应I:△H>0,p2>p1 B.反应Ⅱ：△H<0,T:>T C.反应Ⅲ：△H>0,T:>T1;或△H<0,T2<T1 D.反应N:△H<0,T>T1 [解析]反应I,温度升高，A的转化率降低，说明化学平 衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，△H<0,在温度一 定时，增大压强，化学平衡向正反应方向移动，aA应增大，则p: >p1,A不正确；由题给反应Ⅱ的图示可知T1>T2,温度升高时 n(C)减少，说明平衡向逆反应方向移动，故正反应放热，△H一 0,B正确；对于反应Ⅲ若为放热反应，9(C)减小时，平衡向逆反 应方向移动，则T,T1,反之亦然，C正确：同理对于反应N,若 △H<0,则因aA减少，故应在一定压强时升温即T1>T2,D不 正确。 [答案]BC [点评]化学平衡图像问题的识别与分析方法，不外乎是 看坐标、找变量、想方程、识图像四个方面，即准确认识横、纵坐 标的含义，根据图像中的点（起点、终点、转折点）、线（所在位置 的上下、左右、升降、弯曲)特征，结合题目中给定的化学方程式 和数据，应用概念、规律进行推理判断。 解题模型2.3 化工生产适宜生产条件的选择 1.化工生产适宜条件选择的一般原则 (1)对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提高反应速 率和转化率。故生产中常使用康价易得的原料并适当过 量，以提高另一原料的利用率。如合成氨时氨气与氢气的 配比为1.07：3。 (2)对气体分子数减少的反应，增大总压使平衡向增 大生成物的方向移动。但压强太大，动力消耗、设备要求 高，成本增高，故必须综合考虑。 (3)对放热反应，升温加快反应速率，但转化率降低， 若温度太低，反应速率又太慢，故需使用适当的温度。 对吸热反应，升温加快反应速率，又能提高转化率，但 要避免反应物或生成物的过热分解。 (4)使用催化剂可大大提高反应速率且不影响化学平 衡，但使用时必须注意其活性温度范围且防止催化剂“中 毒”，延长使用寿命。 2.合成氨适宜条件的选择 (1)合成氨反应的特点 N2 (g)+3H2 (g)==2NH;(g)AH=-92.4 kJ/mol 是一个气体体积缩小的，放热的可逆反应。 (2)合成氨的适宜条件 ①温度 a.理论：从反应速率分析，温度越高越好：从化学平衡 分析，温度越低越好。 b.实际：综合考虑以500℃左右为宜，而且在此温度 下催化剂活性最大。 ②压强 a,理论：无论从反应速率还是化学平衡考虑，压强越 大越利于合成氨。 b.实际：压强越大，对设备的制造和材料的强度要求 越高，以2×10'Pa~5×10'Pa(20MPa~50MPa)为宜。 ③催化剂：加快反应速率但不影响平衡，提高单位时 间氨的产量，目前工业上以铁触媒为催化剂。 ④浓度：从速率及平衡角度分析，应增大氢气、氯气浓 度，减小氨气的浓度。 说明：硫酸工业中，接触室内的反应：2SO,(g)十O,(g)一 2S)3(g)△H<0。反应特点与合成氨完全相同，但由于 在常压下S)2的转化率可达90%以上，所以实际生产条件 为“高温(450℃)，常压，催化剂”。 [真题7刀(2023·广东)大气中的部分碘源于O,对海水 中I的氧化。将O,持续通入Nal溶液中进行模拟研究。 (1))3将1氧化成12的过程由3步反应组成： ①1(aq)+O3(g)I0(aq)+O,(g）△H, ②I)-(aq)+H+(aq)=HOI(aq)△H, ③HOI(aq)+I-(aq)+H+(aq)==l(aq)+H,O(I)△H3 总反应的化学方程式为 ,其反应△H= (2)在溶液中存在化学平衡：l(aq)+1(aq)一15(aq),其 平衡常数表达式为 (3)为探究F+对O:氧化I厂反应的影响（反应体系如图 1),某研究小组测定两组实验中I浓度和体系pH,结果见图2 和下表。 ·10 O,(g) ,(g) 图1 编号 反应物 反应前pH 反应后pH 第1组 O3+1 5.2 11.0 第2组 O3+I-+Fe2+ 5.2 4.1 (18,11.8) (10,8.8) (33,6.5) f(3.3.5) 第2组 第1组 t/s 图2 ①第1组实验中，导致反应后pH升高的原因是 ②图1中的A为 。 由Fe3+生成A的过程能显著 提高I的转化率，原因是 ③第2组实验进行18s后，1下降。导致下降的直接原因 有（双选） A.c(H)减小 B.c(1厂)减小 C.12(g)不断生成 D.c(Fe3+)增加 (4)据图2，计算3~18s内第2组实验中生成1的平均反 应速率（写出计算过程，结果保留两位有效数宇）。 [解析](1)将已知3个化学方程式连加可得O十21-+ 2H+一12+O:+HO,由盖斯定律得△H=△H1+△H2+ c(I3) △H:。(2)依据平衡常数的定义可得，K c(山)·c(1)。(3) 由表格可以看出第一组溶液的p日由反应前的5.2变为反应后 的11.0，其原因是反应过程中消耗氢离子，溶液酸性减弱，pH增 大，水电离出氢离子参与反应破坏水的电离平衡，氢氧根浓度增 大，溶液呈碱性，PH增大。由于是持续通入O,O?可以将Fe2+ 氧化为Fe3+:O3+2Fe2++2H+一-2Fe3++O2+H2O,Fe3+氧 化I厂：2Fe3++2I厂一一12+十2Fe2+,I厂消耗量增大，转化率增大， 与L反应的量减少，I浓度减小。(4)由图给数据可知△c(I) =(11.8×10-3mol/L-3.5×10-3mol/L)=8.3×10-3mol/L, 由速率公式得：u(1)=△c(1)/△t=8.3×10-3/(18-3)=5.5 ×10-4mol/(L·s)。 [答案](1)O,+21+2H+==1+O2+HO△H1+ )·c1)（3)0反应过程中消耗氢离 c(13) △H:+△Hg(2) 子，溶液酸性减弱，H增大，水电离出氢离子参与反应破坏水的 电离平衡，氢氧根浓度增大，溶液呈碱性，pH增大②F3+结 合氢氧根生成氢氧化铁沉淀，增大了氢离子浓度，使O,(g)十 2I厂(aq)+2H+(aq)==O,(g)+12(aq)+HO(I)向右移动，使 c(1)减小③BD(4)(计算过程略)5.5×104mol/(L·s)