2.2 化学反应的限度（题型专练）化学沪科版选择性必修1

第二节 化学反应的限度（题型突破·举一反三） 题型01 化学平衡常数的表示、计算与意义 题型02 平衡转化率的表示与计算 题型03 利用浓度商和化学平衡常数的相对大小判断反应方向 题型04 浓度、压强和温度对化学平衡的影响 题型05 勒夏特列原理及其应用 题型06 化学平衡图像分析 ▌题型01 化学平衡常数的表示、计算与意义 （1）表达式 ①对于可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)来说，平衡常数的表达式为K＝ 。 ②单位：（mol·L－1）（p+q）－（m+n） （一般不写） （2）意义 ①对于同类型反应，平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度； ②平衡常数的数值越大，反应物的转化率越大，说明反应可以进行得越完全。 K值 ＜10－5 10－5～105 ＞105 反应程度 很难进行 反应可逆 进行完全 （3）影响因素 ①内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。 ②外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。 【典例1-1】反应III：   反应III的平衡常数表达式为_______。 【典例1-2】某可逆反应aA＋bBcC在某温度下的平衡常数为K(K≠1)，反应热为ΔH。保持温度不变，将方程式的书写做如下改变，则ΔH和K数值的相应变化为(　　) A．写成2aA＋2bB2cC，ΔH值、K值均扩大了1倍 B．写成2aA＋2bB2cC，ΔH值扩大了1倍，K值保持不变 C．写成cCaA＋bB，ΔH值、K值变为原来的相反数 D．写成cCaA＋bB，ΔH值变为原来的相反数，K值变为原来的倒数 【变式1-1】达成“双碳”目标的重要途径是实现碳的固定，利用CO、H2和CO2可以合成生物质能源甲醇： 反应1：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)　△H1=-49.9kJ·mol-1 反应2：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)　△H2 反应3：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)　△H3=+41.0kJ·mol-1 T℃时，向一体积为IL的恒容密闭容器中充入1molCO、1molCO2和3molH2，在一定条件下发生上述3个反应，达到平衡时得到0.8molCH3OH和0.5molH2O，此时CO2平衡转化率为50%。该温度下，反应1的平衡常数K=_____。 【变式1-2】下列平衡常数的表达式书写正确的是 A．SO2(g)+O2(g) SO3(g) B．CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) C．Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) D．(aq)+H2O(l) 2(aq) +2H+(aq) 【变式1-3】甲醚()是一种重要的清洁燃料，未来可能替代柴油和液化气作为洁净燃料使用。 1．在有气体参加的反应中，能使反应物中活化分子总数和活化分子百分数都增大的措施有__________。(不定项) A．增大反应物浓度 B．增大压强 C．升高温度 D．加入催化剂 2．下列关于化学平衡常数的说法正确的是__________。 A．在任何条件下，化学平衡常数都是一个定值 B．由化学平衡常数可以推断一个可逆反应进行的限度 C．化学平衡常数与温度、反应物浓度、体系的压强都有关 D．化学平衡移动时，化学平衡常数一定会发生改变 3．已知合成甲醚的总反应为，__________；该反应的平衡常数__________(用、、表示) 【变式1-4】水煤气变换反应  △H<0是目前大规模制氢的方法之一，其他条件不变，相同时间内，向该反应体系中投入一定量的CaO时，的体积分数如图所示。下列关于水煤气变换反应的说法正确的是 A．该反应的平衡常数 B．升高温度，该反应的K值增大 C．一定温度下，增大或选用高效催化剂，均能提高CO平衡转化率 D．等质量的纳米CaO表面积更大，吸收更多，体积分数更大 ▌题型02 平衡转化率的表示与计算 1．概念：化学中的转化率是指某一反应物在化学反应中转化为产物的比例，通常以百分比表示。它是衡量化学反应进行程度的重要指标，反映了反应物转化为产物的效率。 2．计算公式：转化率＝×100% 【典例2-1】反应  达到平衡时，下列措施既能减小反应速率，又能增大的平衡转化率的是 A．降低温度 B．增加ZnO的用量 C．增大压强 D．使用高效催化剂 【典例2-2】在773 K时，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K＝9，若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol·L－1，则在此条件下CO的转化率是(　　) A．60% B．50% C．75% D．25% 【变式2-1】氨是国民经济基础。在恒容密闭容器中充入N2和H2合成NH3，其他条件不变，只改变下列一种条件，不能提高合成氨反应速率，也不能改变N2转化率的是 A．升高温度 B．加入催化剂 C．充入少量氩气 D．增大N2物质的量 【变式2-2】二甲醚是一种清洁能源，用水煤气制取二甲醚的原理如下： Ⅰ． Ⅱ． 500K时，在2 L恒容密闭容器中充入4 molCO和8 mol，4mm达到平面，平衡时CO的转化率为80%，且，则下列说法正确的是 A．0-4min，反应Ⅰ的 B．反应Ⅱ的平衡常数 C．反应Ⅱ中的转化率为60% D．平衡时压强与初始压强的比为15：7 【变式2-3】450℃时，向某恒容密闭容器中充入1mol/L SO2(g)、0.6mol/L O2(g)，控制适当条件使其发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，反应在5s时达到平衡且此时体系内c(SO2)=c(O2)。下列分析错误的是 A．SO2的平衡转化率为80% B．平衡时压强是反应开始前的0.75倍 C．向平衡体系中充入0.4mol/L SO3(g)和0.3mol/L O2(g)后，容器中V正< V逆 D．该反应的平衡常数为80 ▌题型03 利用浓度商和化学平衡常数的相对大小判断反应方向 1．浓度商与化学平衡常数的关系 （1）浓度商的定义 对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示，即Q＝。 （2） Q与K关系 当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明反应达到化学平衡状态。 2．化学平衡常数的应用 （1）判断反应进行的方向 对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻Q＝，当： 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。 （2）判断反应的热效应 ①温度升高：K值增大→正反应为吸热反应；K值减小→正反应为放热反应。 ②温度降低：K值增大→正反应为放热反应；K值减小→正反应为吸热反应。 【典例3-1】可逆反应达到平衡状态后，保持温度、容器容积不变，向容器中充入一定量的，下列说法正确的是(K为平衡常数，Q为浓度商) A．Q不变，K变大，的转化率增大 B．Q不变，K变大，的转化率减小 C．Q减小，K不变，的转化率减小 D．Q增大，K不变，的转化率增大 【典例3-2】在一个恒容密闭容器中发生反应，其平衡常数K和温度（T）的关系如表所示： T/℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题： （1）该反应的平衡常数表达式为 。 （2）在时，向容器中充入，保持温度不变，反应达到平衡后，其平衡常数 （选填“大于”“等于”或“小于”）1.0。 （3）在时，在某时刻反应混合物中的浓度分别为、、、，则此时反应 （选填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或“达到平衡”）。 【变式3-1】下列关于平衡常数的说法中不正确的是 A．化学平衡常数是温度常数，与浓度、压强的变化无关 B．一般来说，平衡常数值越大，则反应进行的程度越高 C．对于正反应吸热的反应，温度越高，平衡常数值越小 D．合成氨反应，若向容器中通入和，此时浓度商，反应向正反应方向进行 【变式3-2】在某密闭容器中发生反应，下列说法正确的是 A．该反应的平衡常数表达式为 B．只升高温度，该反应的正逆反应速率均增大 C．只及时移除部分，该反应的平衡常数增大 D．某一条件下，若该反应的浓度商平衡常数，则 【变式3-3】将一定量的NO2充入注射器中后封口，下图是在拉伸或压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深，透光率越小)。下列说法正确的是 A．b点的操作是拉伸注射器 B．c点与 a 点相比， c(NO2)增大，c(N2O4)减小 C．若注射器绝热(不与外界进行能量交换)，则b、c两点的平衡常数 Kb D．d点：v (正)> v (逆) 【变式3-4】一定温度下，在体积固定的密闭容器中发生如下反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)。达到平衡时，H2(g)、I2(g)的物质的量浓度均为0.01mol·L-1，HI(g)的物质的量浓度为0.06mol·L-1.现分别对平衡混合物进行下列操作，计算操作后反应的浓度商，并判断平衡移动的方向。 （1）保持其他条件不变，向容器中通入H2(g)，使其浓度达到0.02mol·L-1 ； （2）保持其他条件不变，向容器中通入HI(g)，使其浓度达到0.08mol·L-1 ； （3）保持其他条件不变，向容器中通入Ar(g)，使其浓度达到0.01mol·L-1 。 ▌题型04 浓度、压强和温度对化学平衡的影响 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 【典例4-1】在密闭容器中发生如下反应：，达到平衡后，保持温度不变，将气体体积缩小到原来的1/2，当达到新平衡时，C的浓度为原来的1.9倍。下列说法中错误的是 A．m+n>p B．平衡向逆反应方向移动 C．A的转化率降低 D．活化分子百分数不变 【典例4-2】若在恒压条件下，和的起始物质的量之比为时，该反应在无分子筛膜和有分子筛膜时甲醇的平衡产率随温度的变化如图3所示，其中分子筛膜能选择性分离出。 1．甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为______________________________。 2．点甲醇产率高于点的主要原因为______________________________。 3．根据图3，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为________℃。 【变式4-1】汽车尾气在稀土催化剂作用下通过反应2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)实现转化。下列说法正确的是 A．无法确定该反应是放热还是吸热 B．反应的平衡常数可表示为K= C．其他条件相同，起始越大，NO的平衡转化率越大 D．其他条件相同，使用催化剂，正反应速率增大，逆反应速率减小 【变式4-2】用CO处理氮氧化物。反应原理：。 改变下列条件，一定能使平衡发生正向移动的是______。 A．加压 B．加入高效催化剂 C．恒容时，再充入 D．升温 【变式4-3】已知和可以相互转化，反应：  。 （1）将充入一恒容绝热密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是_____（不定项）。 （2）在恒容容器中，该反应达平衡后，若只改变一个条件，达到新平衡时，下列能使的体积分数增大的是_____（不定项） A．充入一定量的 B．分离出一定量 C．充入一定量的 D．分离出一定量 （3）若该反应在恒压密闭容器中进行，保持温度等其他条件不变，达到平衡后，再向反应容器中再充入少量，平衡_____移动； A．正反应方向    B．逆反应方向    C．不移动    B．不确定 重新达到平衡后，和原平衡相比，气体的平均摩尔质量_____ A．增大    B．减小    C．不变 （4）一定温度下，向容积为的密闭容器中充入气体，发生反应。反应中测得相关数据如表所示： 反应时间/min 0 10 20 30 40 50 气体相对分子质量 46 57 64 69 69 69 ①此条件下该反应的化学平衡常数的值为_____。 ②在末，向容器中加入，若要保持平衡不发生移动，则应同时加入_____mol。 ③该温度下，若将和的混合气体充入密闭容器中，某时刻测得容器内气体的相对分子质量为69，则此时_____。 A．大于    B．小于    C．等于 【变式4-4】将硫铁矿煅烧后得到的通入转化器内，利用催化氧化反应将转化为是工业制硫酸的关键步骤  。 在一体积为V L的密闭容器中将和混合，反应过程中、和的物质的量变化如下图所示。 （1）反应处于平衡状态的时间段是___________。 （2）反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是___________。 （3）上述反应达到平衡后： ①保持温度、体积不变，若向容器内充入一定量的Ne，则的平衡转化率___________。(填“变大”、“变小”或“不变”，下同)。 ②保持温度、体积不变，若再向容器内充入和，则的平衡转化率___________。 ③保持温度、体积不变，若起始时向容器中充入，则的平衡浓度___________。 ④保持温度不变，若另在一起始体积为V L的恒压密闭容器中投入和进行反应，则的平衡转化率___________。 ▌题型05 勒夏特列原理及其应用 勒夏特列原理是对条件影响化学平衡的一个总述，特别要注意对“减弱这种改变”的正确理解，其中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，具体可理解如下。 ①若将体系温度从50℃升高到80℃，则化学平衡向吸热反应方向移动，则体系的温度降低，达到新的平衡状态时50℃<t<80℃。 ②若对体系N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)加压，如从30 MPa加压到60 MPa，化学平衡向气体体积减小的方向移动，移动的结果使体系的压强减小，达到新的平衡时30 MPa<p<60 MPa。高温、高压 催化剂 ③若增大平衡体系Fe3＋＋3SCNFe(SCN)3中Fe3＋的浓度，如由0.01 mol/L增至0.02 mol/L，则在新平衡状态下，0.01 mol/L<c(Fe3＋)<0.02 mol/L。 注意：①勒夏特列原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，不能简单地根据平衡移动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，才能根据平衡移动原理进行判断。例如，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，同时加压、升温，平衡移动的方向无法确定。若加压同时又降温，则平衡向正反应方向移动。高温、高压 催化剂 ②勒夏特列原理不仅适用于化学平衡，也适用于其他平衡体系，如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。 【典例5-1】勒夏特列原理又称平衡移动原理。下列现象不能用该原理解释的是 A．夏天打开汽水瓶盖时汽水中产生大量气泡 B．往新制氯水中加入适量碳酸钙固体可以增强漂白能力 C．由H2(g) 、I2(g)、HI(g) 组成的平衡体系加压后颜色变深 D．FeCl3溶液和KSCN溶液反应达到平衡后，加入少量铁粉，红色变浅 【变式5-1】下列事实能用平衡移动原理解释的是 A．配制FeCl2溶液后常加入适量铁粉 B．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气 C．工业合成氨采用400℃ ~ 500℃的高温条件 D．室温下，将H2(g)+I2(g)2HI(g)平衡体系压缩体积后颜色加深 【变式5-2】将硫铁矿煅烧后得到的通入转化器内，利用催化氧化反应将转化为是工业制硫酸的关键步骤  。 下列生产操作可以用勒夏特列原理解释的是___________。 A．该反应用作催化剂 B．该反应在常压下进行 C．通入过量空气以提高的转化率 D．转化器内保持高温 【变式5-3】变化观念与平衡思想是化学学科核心素养之一，下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A．溶液中加入固体后颜色变深 B．实验室中常用排饱和食盐水的方法收集 C．工业生产硫酸的过程中使用过量氧气以提高的利用率 D．对于反应达平衡后，缩小容器体积可使体系颜色变深 ▌题型06 化学平衡图像分析 【典例6-1】根据相应的图像分析，下列说法正确的是 A+2B2C+3D A(s)+aB(g)bC(g) A．甲中，C物质一定是气体 B．乙中，若p1＞p2，则a＞b aA(g)+bB(g)cC(g) A+BC C．丙中，T1＞T2，ΔH＜0 D．丁中，ΔH＞0 【典例6-2】研究反应Ⅰ的逆反应对提高尿素产率有重要意义。某研究学习小组把一定量的氨基甲酸铵固体放入容积为2 L的密闭容器中，在下分解：，时达到化学平衡。随时间变化曲线如图所示。 1．可以判断该分解反应已经达到平衡的是__________。(不定项) A．混合气体的平均摩尔质量不变 B．密闭容器中总压强不变 C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闭容器中氨气的体积分数不变 2．时，该反应的化学平衡常数的值为__________。 3．在时间内该化学反应速率_______________。 4．若其他条件不变，时将容器体积压缩到1 L，时达到新的平衡。请在图中画出时间内随时间变化的曲线__________。 【变式6-1】下列叙述与图对应的是     A．对于达到平衡状态的反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，图①表示在时刻充入了一定量的NH3，平衡逆向移动 B．由图②可知，p2＞p1，T1＞T2，且该反应的正反应ΔH＜0，ΔS＜0 C．图③表示的反应方程式为：2A+B3C D．对于反应2X(g)+3Y(g)3Z(g)  ΔH＜0，图④y轴可以表示Y的百分含量 【变式6-2】温度为TK时，向V L的密闭容器中充入一定量的和，发生反应  ，容器中A、B、D的物质的量浓度随时间的变化如图所示，下列说法不正确的是 A．反应在前10 min内的平均反应速率 B．该反应的平衡常数表达式 C．若平衡时保持温度不变，压缩容器容积平衡不移动 D．反应至15 min时，改变的反应条件是降低温度 【变式6-3】在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应，图I表示200 ℃时容器中A、B、C的物质的量随时间的变化关系，图Ⅱ表示不同温度下达到平衡时C的体积分数随起始的变化关系，则下列结论正确的是 A．由图Ⅱ可知反应的 B．200℃时，反应从开始到平衡的平均速率 C．200 ℃时，向容器中充入和，达到平衡时，A的体积分数大于0.5 D．若在图I所示的平衡状态下，再向体系中充入Kr，重新达到平衡前 【变式6-4】甲醇是一种重要的化工原料，又是可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。 I．工业上用加氢来生产甲醇：   （1）为提高的产率，理论上应采用的条件是___________温、___________压(填“低”或“高”) （2）某温度时，在恒容密闭容器中由催化氢化合成，如图为不同投料比[]时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。 反应物X是___________(填“”或“”)。 （3）在恒温、恒容条件下，下列说法能说明该反应达到化学平衡状态的是___________(填字母)。 A．容器内气体密度保持不变 B．容器内压强保持不变 C．的体积分数保持不变 D．的比值保持不变 （4）时，在体积为2.0 L的恒容密闭容器中加入和催化剂，10 min时反应达到平衡，测得。 ①反应进行到10 min时放出的热量为___________kJ。 ②化学平衡常数___________(保留小数点后2位)。 ③若10 min时再向容器中加入和各0.5 mol，则此时正、逆反应速率之间的关系：___________(填“>”“<”或“=”)。 II．工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其热化学方程式为。科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下图所示。 （5）从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是___________。(填下列序号字母) a．        b．    c． （6）实际工业生产中采用的温度是，温度不高于的理由是___________。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 化学反应的限度（题型突破·举一反三） 题型01 化学平衡常数的表示、计算与意义 题型02 平衡转化率的表示与计算 题型03 利用浓度商和化学平衡常数的相对大小判断反应方向 题型04 浓度、压强和温度对化学平衡的影响 题型05 勒夏特列原理及其应用 题型06 化学平衡图像分析 ▌题型01 化学平衡常数的表示、计算与意义 （1）表达式 ①对于可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)来说，平衡常数的表达式为K＝ 。 ②单位：（mol·L－1）（p+q）－（m+n） （一般不写） （2）意义 ①对于同类型反应，平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度； ②平衡常数的数值越大，反应物的转化率越大，说明反应可以进行得越完全。 K值 ＜10－5 10－5～105 ＞105 反应程度 很难进行 反应可逆 进行完全 （3）影响因素 ①内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。 ②外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。 【典例1-1】反应III：   反应III的平衡常数表达式为_______。 【答案】 【解析】反应III的平衡常数表达式为：。 【典例1-2】某可逆反应aA＋bBcC在某温度下的平衡常数为K(K≠1)，反应热为ΔH。保持温度不变，将方程式的书写做如下改变，则ΔH和K数值的相应变化为(　　) A．写成2aA＋2bB2cC，ΔH值、K值均扩大了1倍 B．写成2aA＋2bB2cC，ΔH值扩大了1倍，K值保持不变 C．写成cCaA＋bB，ΔH值、K值变为原来的相反数 D．写成cCaA＋bB，ΔH值变为原来的相反数，K值变为原来的倒数 【答案】D 【解析】A、B项ΔH值扩大1倍，K变为原来的平方；C项K值变为原来的倒数。 【变式1-1】达成“双碳”目标的重要途径是实现碳的固定，利用CO、H2和CO2可以合成生物质能源甲醇： 反应1：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)　△H1=-49.9kJ·mol-1 反应2：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)　△H2 反应3：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)　△H3=+41.0kJ·mol-1 T℃时，向一体积为IL的恒容密闭容器中充入1molCO、1molCO2和3molH2，在一定条件下发生上述3个反应，达到平衡时得到0.8molCH3OH和0.5molH2O，此时CO2平衡转化率为50%。该温度下，反应1的平衡常数K=_____。 【答案】0.8/(0.9)3≈1.1 【解析】T℃时，向一体积为IL的恒容密闭容器中充入1molCO、1molCO2和3molH2，在一定条件下发生上述3个反应，达到平衡时得到0.8molCH3OH和0.5molH2O，此时CO2平衡转化率为50%，则平衡时CO2的物质的量为1mol-0.5×1mol=0.5mol，根据H原子守恒可知，平衡时H2的物质的量为3mol-0.5mol-0.8mol×2=0.9mol，反应1的平衡常数：。 【变式1-2】下列平衡常数的表达式书写正确的是 A．SO2(g)+O2(g) SO3(g) B．CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) C．Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) D．(aq)+H2O(l) 2(aq) +2H+(aq) 【答案】C 【解析】A．该反应平衡常数应为，A错误；B．该反应生成物包含气态，平衡常数应为，B错误；C．和均为固体，固体物质不写入平衡常数表达式，因此平衡常数为，C正确；D．为纯液体，纯液体不写入平衡常数表达式，平衡常数应为，D错误；故选C。 【变式1-3】甲醚()是一种重要的清洁燃料，未来可能替代柴油和液化气作为洁净燃料使用。 1．在有气体参加的反应中，能使反应物中活化分子总数和活化分子百分数都增大的措施有__________。(不定项) A．增大反应物浓度 B．增大压强 C．升高温度 D．加入催化剂 2．下列关于化学平衡常数的说法正确的是__________。 A．在任何条件下，化学平衡常数都是一个定值 B．由化学平衡常数可以推断一个可逆反应进行的限度 C．化学平衡常数与温度、反应物浓度、体系的压强都有关 D．化学平衡移动时，化学平衡常数一定会发生改变 3．已知合成甲醚的总反应为，__________；该反应的平衡常数__________(用、、表示) 【答案】1．CD 2．B 3． 【解析】1．增大反应物浓度或增大压强（缩小容器体积）只能增大单位体积内活化分子的总数，但不能改变活化分子百分数；升高温度能增加分子平均能量，加入催化剂能降低反应的活化能，这两种措施都能使部分普通分子转化为活化分子，从而同时增大活化分子总数和活化分子百分数。 2．A．化学平衡常数受温度影响，温度发生改变时平衡常数通常会发生改变，故A错误； B．平衡常数的大小可以衡量可逆反应进行的限度（反应进行的程度），故B正确； C．平衡常数只受温度影响，与反应物浓度、体系压强无关，故C错误； D．浓度或压强改变可能引起化学平衡移动，但若温度保持不变，化学平衡常数不会发生改变，故D错误。 故答案选B。 3．已知以下热化学方程式：① ， ② ， ③ ， ，根据盖斯定律，由 ①②③ 即可得到合成甲醚的总反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)，因此，总反应的 。总反应的平衡常数 。 【变式1-4】水煤气变换反应  △H<0是目前大规模制氢的方法之一，其他条件不变，相同时间内，向该反应体系中投入一定量的CaO时，的体积分数如图所示。下列关于水煤气变换反应的说法正确的是 A．该反应的平衡常数 B．升高温度，该反应的K值增大 C．一定温度下，增大或选用高效催化剂，均能提高CO平衡转化率 D．等质量的纳米CaO表面积更大，吸收更多，体积分数更大 【答案】D 【解析】A．水煤气变换反应平衡常数，A错误；B．水煤气变换反应的△H<0，为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，该反应的K值减小，B错误；C．增大可提高CO的平衡转化率，但催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡状态，不能提高CO平衡转化率，C错误；D．由图可知，CaO颗粒直径越小，表面积越大，吸收越多，平衡正向进行的程度越大，体积分数更大，D正确；故选D。 ▌题型02 平衡转化率的表示与计算 1．概念：化学中的转化率是指某一反应物在化学反应中转化为产物的比例，通常以百分比表示。它是衡量化学反应进行程度的重要指标，反映了反应物转化为产物的效率。 2．计算公式：转化率＝×100% 【典例2-1】反应  达到平衡时，下列措施既能减小反应速率，又能增大的平衡转化率的是 A．降低温度 B．增加ZnO的用量 C．增大压强 D．使用高效催化剂 【答案】A 【解析】A．降低温度，反应速率减慢，平衡向放热反应方向移动，的平衡转化率增大，A正确；B．ZnO为固体，增加其用量，不影响化学平衡和反应速率，B错误；C．增大压强，气体浓度增加，反应速率加快，该反应正向气体分子数增加，增大压强使平衡逆向移动，的平衡转化率减小，C错误；D．使用高效催化剂加快反应速率，但不影响化学平衡，的平衡转化率不变，D错误；故选A。 【典例2-2】在773 K时，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K＝9，若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol·L－1，则在此条件下CO的转化率是(　　) A．60% B．50% C．75% D．25% 【答案】C 【解析】设达到平衡时CO转化的浓度为x mol·L－1，则平衡时c(CO)＝c(H2O)＝(0.020－x)mol·L－1，c(CO2)＝c(H2)＝x mol·L－1。K＝＝＝9，解得x＝0.015，则CO的转化率为×100%＝75%。 【变式2-1】氨是国民经济基础。在恒容密闭容器中充入N2和H2合成NH3，其他条件不变，只改变下列一种条件，不能提高合成氨反应速率，也不能改变N2转化率的是 A．升高温度 B．加入催化剂 C．充入少量氩气 D．增大N2物质的量 【答案】C 【分析】本题考查合成氨反应（）在恒容密闭容器中条件变化对反应速率和N2转化率的影响解题需结合反应速率理论和化学平衡移动原理（勒夏特列原理）。 【解析】A．温度升高会加快分子运动，提高反应速率；反应放热，平衡逆向移动，N2转化率降低，A不符合；B．催化剂降低活化能，提高反应速率；但不改变平衡常数和平衡位置，故N2转化率不变，B不符合；C．氩气为惰性气体，不参与反应。恒容容器中充入氩气，总压增大，但各组分分压不变，反应速率不变，平衡不移动，N2转化率不变，C符合；D． 增大N2物质的量，恒容容器中N2浓度增加，反应速率提高；增加N2会促使平衡右移，根据勒夏特列原理，N2转化率降低，D不符合；故选C。 【变式2-2】二甲醚是一种清洁能源，用水煤气制取二甲醚的原理如下： Ⅰ． Ⅱ． 500K时，在2 L恒容密闭容器中充入4 molCO和8 mol，4mm达到平面，平衡时CO的转化率为80%，且，则下列说法正确的是 A．0-4min，反应Ⅰ的 B．反应Ⅱ的平衡常数 C．反应Ⅱ中的转化率为60% D．平衡时压强与初始压强的比为15：7 【答案】B 【分析】容器体积为，初始充入、，转化率为，因此： 反应Ⅰ消耗的物质的量：，同时消耗，生成，即总生成浓度为， 设平衡时，，由题给条件，得。对于反应Ⅱ，每生成消耗，因此消耗浓度为，可得： ， 即平衡时：，，据此分析；【解析】A．0∼4 min，，，A错误；B．反应Ⅱ平衡常数，B正确；C．反应Ⅱ中转化率，C错误；D．恒容容器压强比等于总物质的量之比，平衡总物质的量：，初始总物质的量为，故压强比为，D错误；故选B。 【变式2-3】450℃时，向某恒容密闭容器中充入1mol/L SO2(g)、0.6mol/L O2(g)，控制适当条件使其发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，反应在5s时达到平衡且此时体系内c(SO2)=c(O2)。下列分析错误的是 A．SO2的平衡转化率为80% B．平衡时压强是反应开始前的0.75倍 C．向平衡体系中充入0.4mol/L SO3(g)和0.3mol/L O2(g)后，容器中V正< V逆 D．该反应的平衡常数为80 【答案】C 【分析】列出三段式： 平衡时，1-2x=0.6-x，得出x=0.4mol/L，K=。 【解析】A．SO2转化率=，A正确；B．总浓度比，平衡时压强是反应开始前的0.75倍，B正确；C．充入后Q==72<K=80，反应正向进行，v正>v逆，C错误；D．根据分析，K计算为80，D正确；故选C。 ▌题型03 利用浓度商和化学平衡常数的相对大小判断反应方向 1．浓度商与化学平衡常数的关系 （1）浓度商的定义 对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示，即Q＝。 （2） Q与K关系 当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明反应达到化学平衡状态。 2．化学平衡常数的应用 （1）判断反应进行的方向 对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻Q＝，当： 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。 （2）判断反应的热效应 ①温度升高：K值增大→正反应为吸热反应；K值减小→正反应为放热反应。 ②温度降低：K值增大→正反应为放热反应；K值减小→正反应为吸热反应。 【典例3-1】可逆反应达到平衡状态后，保持温度、容器容积不变，向容器中充入一定量的，下列说法正确的是(K为平衡常数，Q为浓度商) A．Q不变，K变大，的转化率增大 B．Q不变，K变大，的转化率减小 C．Q减小，K不变，的转化率减小 D．Q增大，K不变，的转化率增大 【答案】C 【解析】当可逆反应达到平衡状态后，保持温度不变，则平衡常数不变，浓度商，容器容积不变，向容器中充入一定量的，浓度增大，所以浓度商减小，平衡正向移动，的转化率增大，但由于充入了，所以的转化率减小。 根据分析，Q减小，K不变，的转化率增大，的转化率减小，故选C。 【典例3-2】在一个恒容密闭容器中发生反应，其平衡常数K和温度（T）的关系如表所示： T/℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题： （1）该反应的平衡常数表达式为 。 （2）在时，向容器中充入，保持温度不变，反应达到平衡后，其平衡常数 （选填“大于”“等于”或“小于”）1.0。 （3）在时，在某时刻反应混合物中的浓度分别为、、、，则此时反应 （选填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或“达到平衡”）。 【答案】（1） （2）等于 （3）向逆反应方向进行 【解析】（1）平衡常数是指在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡状态时生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，故该反应的平衡常数表达式为； （2）化学平衡常数仅仅是温度的函数，在时，向容器中充入，保持温度不变，反应达到平衡后，其平衡常数等于1.0； （3）在时，某时刻反应混合物中的浓度分别为、、、，此时，则此时反应向逆反应方向进行。 【变式3-1】下列关于平衡常数的说法中不正确的是 A．化学平衡常数是温度常数，与浓度、压强的变化无关 B．一般来说，平衡常数值越大，则反应进行的程度越高 C．对于正反应吸热的反应，温度越高，平衡常数值越小 D．合成氨反应，若向容器中通入和，此时浓度商，反应向正反应方向进行 【答案】C 【解析】A．平衡常数K仅由温度决定，浓度或压强变化会改变反应方向，但不改变K值，A正确；B．K值越大，生成物浓度占比越高，反应进行越彻底，即反应完成度越高，B正确；C．正反应是吸热的反应，温度升高会使平衡正向移动，生成物浓度增加，K值增大，C错误；D．通入和，则反应物浓度增加，浓度商会小于K，说明反应向正反应方向进行，D正确；故答案选C。 【变式3-2】在某密闭容器中发生反应，下列说法正确的是 A．该反应的平衡常数表达式为 B．只升高温度，该反应的正逆反应速率均增大 C．只及时移除部分，该反应的平衡常数增大 D．某一条件下，若该反应的浓度商平衡常数，则 【答案】B 【解析】A．平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，该反应平衡常数表达式应为，A错误； B．升高温度，体系中活化分子百分数增大，正、逆反应速率均增大，B正确； C．平衡常数仅与反应温度有关，温度不变时，移除部分平衡常数不变，C错误； D．当时，反应逆向进行，此时，D错误； 故选B。 【变式3-3】将一定量的NO2充入注射器中后封口，下图是在拉伸或压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深，透光率越小)。下列说法正确的是 A．b点的操作是拉伸注射器 B．c点与 a 点相比， c(NO2)增大，c(N2O4)减小 C．若注射器绝热(不与外界进行能量交换)，则b、c两点的平衡常数 Kb D．d点：v (正)> v (逆) 【答案】C 【分析】发生反应2NO2（红棕色）⇌N2O4（无色），正反应是气体体积减小的放热反应，压强增大平衡虽正向移动，但二氧化氮浓度增大，混合气体颜色变深，透光率变小；压强减小平衡逆向移动，但二氧化氮浓度减小，混合气体颜色变浅，透光率变大，据此解答。 【解析】A．b点开始是压缩注射器的过程，气体颜色变深，透光率变小，故A错误； B．c点是压缩注射器后的情况，二氧化氮和四氧化二氮的浓度都增大，故B错误； C．b点开始是压缩注射器的过程，平衡正向移动，反应放热，导致T(b)＜T(c)，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，故C正确； D．c点后的拐点是拉伸注射器的过程，d点是平衡向气体体积增大的逆向移动的过程，所以v(逆)＞v(正)，故D错误； 故选C。 【变式3-4】一定温度下，在体积固定的密闭容器中发生如下反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)。达到平衡时，H2(g)、I2(g)的物质的量浓度均为0.01mol·L-1，HI(g)的物质的量浓度为0.06mol·L-1.现分别对平衡混合物进行下列操作，计算操作后反应的浓度商，并判断平衡移动的方向。 （1）保持其他条件不变，向容器中通入H2(g)，使其浓度达到0.02mol·L-1 ； （2）保持其他条件不变，向容器中通入HI(g)，使其浓度达到0.08mol·L-1 ； （3）保持其他条件不变，向容器中通入Ar(g)，使其浓度达到0.01mol·L-1 。 【答案】（1）通入氢气后，反应的浓度商为18，平衡向正反应方向移动 （2）通入HI后，反应的浓度商为64，平衡向逆反应方向移动 （3）通入Ar后，反应的浓度商为36，平衡不移动 【解析】（1）该温度下反应的平衡常数K=，通入H2(g)使其浓度达到0.02mol·L-1，浓度商Q=，平衡向正反应方向移动； （2）通入HI(g)使其浓度达到0.08mol·L-1，浓度商Q=，平衡向逆反应方向移动； （3）通入Ar(g)，各反应物的浓度不变，浓度商为36=K，平衡不移动。 ▌题型04 浓度、压强和温度对化学平衡的影响 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 【典例4-1】在密闭容器中发生如下反应：，达到平衡后，保持温度不变，将气体体积缩小到原来的1/2，当达到新平衡时，C的浓度为原来的1.9倍。下列说法中错误的是 A．m+n>p B．平衡向逆反应方向移动 C．A的转化率降低 D．活化分子百分数不变 【答案】A 【分析】达到平衡后，温度不变，将气体体积压缩到，若平衡不移动，C的浓度为原来的2倍，当达到平衡时C的浓度为原来的1.9倍，则体积减小时平衡逆向移动，据此分析作答。 【解析】A．体积缩小，相当于加压，平衡逆向移动，则m+n＜p，A项错误； B．由上述分析可知，平衡逆向移动，B项正确； C．平衡逆向移动，A的转化率降低，C项正确； D．温度不变，将气体体积压缩，增加气体分子浓度，提高总活化分子数，从而加快反应速率，但活化分子百分数不变，D项正确； 答案选A。 【典例4-2】若在恒压条件下，和的起始物质的量之比为时，该反应在无分子筛膜和有分子筛膜时甲醇的平衡产率随温度的变化如图3所示，其中分子筛膜能选择性分离出。 1．甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为______________________________。 2．点甲醇产率高于点的主要原因为______________________________。 3．根据图3，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为________℃。 【答案1．该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动 2．点使用了分子筛膜，能选择性分离出，降低了生成物浓度，促使平衡正向移动 3．210 【解析】1．根据勒夏特列原理，该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，导致甲醇的平衡产率降低； 2．点使用了分子筛膜，分子筛膜能选择性分离出，降低了生成物的浓度，促使平衡正向移动，从而提高了甲醇的产率； 3．由图3可知，采用该分子筛膜时，在时甲醇的平衡产率最高，故最佳反应温度为。 【变式4-1】汽车尾气在稀土催化剂作用下通过反应2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)实现转化。下列说法正确的是 A．无法确定该反应是放热还是吸热 B．反应的平衡常数可表示为K= C．其他条件相同，起始越大，NO的平衡转化率越大 D．其他条件相同，使用催化剂，正反应速率增大，逆反应速率减小 【答案】B 【解析】A．该反应气体总物质的量减少，ΔS<0，且该反应可自发进行，根据ΔG=ΔH-TΔS<0可推知ΔH<0，为放热反应，故A错误； B．反应的平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，则K=，故B正确； C．增加NO的量，平衡正移，NO的转化率减小，则越大，则NO的平衡转化率越小，故C错误； D．催化加加快反应速率，则使用催化剂，正反应速率增大，逆反应速率增大，故D错误； 答案选B。 【变式4-2】用CO处理氮氧化物。反应原理：。 改变下列条件，一定能使平衡发生正向移动的是______。 A．加压 B．加入高效催化剂 C．恒容时，再充入 D．升温 【答案】C 【解析】该反应前后分子数相等，故加压平衡不移动，A不符合题意；加高效催化剂对平衡无影响，B不符合题意；恒容时，再充入N2O，导致N2O浓度增大，平衡发生正向移动，C符合题意；由（3）中图像可知，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆移，D不符合题意；故选C。 【变式4-3】已知和可以相互转化，反应：  。 （1）将充入一恒容绝热密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是_____（不定项）。 （2）在恒容容器中，该反应达平衡后，若只改变一个条件，达到新平衡时，下列能使的体积分数增大的是_____（不定项） A．充入一定量的 B．分离出一定量 C．充入一定量的 D．分离出一定量 （3）若该反应在恒压密闭容器中进行，保持温度等其他条件不变，达到平衡后，再向反应容器中再充入少量，平衡_____移动； A．正反应方向    B．逆反应方向    C．不移动    B．不确定 重新达到平衡后，和原平衡相比，气体的平均摩尔质量_____ A．增大    B．减小    C．不变 （4）一定温度下，向容积为的密闭容器中充入气体，发生反应。反应中测得相关数据如表所示： 反应时间/min 0 10 20 30 40 50 气体相对分子质量 46 57 64 69 69 69 ①此条件下该反应的化学平衡常数的值为_____。 ②在末，向容器中加入，若要保持平衡不发生移动，则应同时加入_____mol。 ③该温度下，若将和的混合气体充入密闭容器中，某时刻测得容器内气体的相对分子质量为69，则此时_____。 A．大于    B．小于    C．等于 【答案】（1）bd （2）BD （3）B B （4）30 C 【解析】（1）a．恒容密闭容器中，反应前后气体总质量不变，容器体积不变，则气体密度始终不变，不能判断反应达到平衡状态， a不符合题意； b．该反应的正向是放热反应，绝热容器中温度升高，然后不变，温度不变说明反应达到平衡状态，b符合题意； c．图中均为正反应速率，无法判断反应是否达到平衡状态，c不符合题意； d．随着时间的推移，二氧化氮的转化率增大，反应物转化率不变时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，d符合题意； 故答案选bd； （2）A．保持容器体积不变时，充入一定量NO2，NO2浓度增大，平衡向正反应方向移动，由于反应物只有1种，相当于增大压强，平衡正向移动，新平衡时NO2的体积分数减小，A不符合题意； B．保持容器体积不变时，分离出一定量NO2，NO2浓度减小，平衡向逆反应方向移动，由于反应物只有1种，相当于减小压强，平衡逆向移动，新平衡时NO2的体积分数增大， B符合题意； C．保持容器体积不变时，充入一定量N2O4，N2O4浓度增大，平衡向逆反应方向移动，由于生成物只有1种，相当于增大压强，平衡正向移动，新平衡时NO2的体积分数减小，C不符合题意； D．保持容器体积不变时，分离出一定量N2O4，N2O4浓度减小，平衡向正反应方向移动，由于生成物只有1种，相当于减小压强，平衡逆向移动，新平衡时NO2的体积分数增大，D符合题意； 故答案选BD； （3）在恒压密闭容器中通入少量O2（惰性气体）时，相当于减小压强，平衡逆向移动；再平衡时N2O4的量减小、NO2的量增多，且混入了相对分子质量更小的O2，故气体平均摩尔质量减小； （4）①根据表格数据可知，30min时反应达到平衡，设反应中消耗2x mol NO2，利用三段式进行计算： 平衡时气体的相对分子质量为69，则有，解得，由三段式可知，平衡时NO2和N2O4的物质的量浓度均为，则此条件下该反应的化学平衡常数； ②在末，向容器中加入，若要保持平衡不发生移动，则Q=K，则，解得，即应同时加入NO2 ； ③该温度时，若将9.2 g NO2和N2O4的混合气体充入3 L密闭容器中，某时刻测得容器内气体的平均相对分子质量为69，说明此时NO2和N2O4的配比与平衡状态相同，故正、逆反应速率相等，则此时=； 【变式4-4】将硫铁矿煅烧后得到的通入转化器内，利用催化氧化反应将转化为是工业制硫酸的关键步骤  。 在一体积为V L的密闭容器中将和混合，反应过程中、和的物质的量变化如下图所示。 （1）反应处于平衡状态的时间段是___________。 （2）反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是___________。 （3）上述反应达到平衡后： ①保持温度、体积不变，若向容器内充入一定量的Ne，则的平衡转化率___________。(填“变大”、“变小”或“不变”，下同)。 ②保持温度、体积不变，若再向容器内充入和，则的平衡转化率___________。 ③保持温度、体积不变，若起始时向容器中充入，则的平衡浓度___________。 ④保持温度不变，若另在一起始体积为V L的恒压密闭容器中投入和进行反应，则的平衡转化率___________。 【答案】（1）15-20min、25-30min （2）增加浓度 （3）不变 变大 不变 变大 【解析】（1）反应处于平衡状态的特点是正反应速率等于逆反应速率，反应过程中15-20 min的时间段各物质的含量不变，反应达到平衡；25-30 min的时间段是各物质的含量不变，反应达到平衡。 （2）反应进行至20 min时，根据曲线变化可得的物质的量逐渐减小，的物质的量突然增大，物质的量逐渐增加，可得曲线发生变化的原因是增加浓度。 （3）上述反应达到平衡后： ①保持温度、体积不变，若向容器内充入一定量的Ne，则、和的浓度均不变，故平衡不移动，的平衡转化率不变。 ②保持温度、体积不变，若再向容器内充入和，体系压强增大会使平衡正移，则的平衡转化率变大。 ③保持温度、体积不变，若起始时向容器中充入，通过化学计量数换算，与原起始状态（和）为等效平衡，将达到相同的平衡状态，故的平衡浓度不变。 ④原反应为恒温恒容，反应是气体分子数减小的反应，随着反应进行，体系压强减小。而恒温恒压条件下，为保持压强不变，容器体积会减小，相当于增大了压强，平衡会向正反应方向移动，因此的平衡转化率变大。 ▌题型05 勒夏特列原理及其应用 勒夏特列原理是对条件影响化学平衡的一个总述，特别要注意对“减弱这种改变”的正确理解，其中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，具体可理解如下。 ①若将体系温度从50℃升高到80℃，则化学平衡向吸热反应方向移动，则体系的温度降低，达到新的平衡状态时50℃<t<80℃。 ②若对体系N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)加压，如从30 MPa加压到60 MPa，化学平衡向气体体积减小的方向移动，移动的结果使体系的压强减小，达到新的平衡时30 MPa<p<60 MPa。高温、高压 催化剂 ③若增大平衡体系Fe3＋＋3SCNFe(SCN)3中Fe3＋的浓度，如由0.01 mol/L增至0.02 mol/L，则在新平衡状态下，0.01 mol/L<c(Fe3＋)<0.02 mol/L。 注意：①勒夏特列原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，不能简单地根据平衡移动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，才能根据平衡移动原理进行判断。例如，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，同时加压、升温，平衡移动的方向无法确定。若加压同时又降温，则平衡向正反应方向移动。高温、高压 催化剂 ②勒夏特列原理不仅适用于化学平衡，也适用于其他平衡体系，如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。 【典例5-1】勒夏特列原理又称平衡移动原理。下列现象不能用该原理解释的是 A．夏天打开汽水瓶盖时汽水中产生大量气泡 B．往新制氯水中加入适量碳酸钙固体可以增强漂白能力 C．由H2(g) 、I2(g)、HI(g) 组成的平衡体系加压后颜色变深 D．FeCl3溶液和KSCN溶液反应达到平衡后，加入少量铁粉，红色变浅 【答案】C 【解析】A．汽水中存在溶解平衡，打开瓶盖压强减小，平衡向生成的方向移动，产生大量气泡，可以用勒夏特列原理解释，A错误； B．新制氯水中存在平衡，加入碳酸钙消耗，使平衡正向移动，浓度增大，漂白能力增强，可以用勒夏特列原理解释，B错误；C．反应前后气体分子数相等，加压平衡不移动，颜色变深是因为体积缩小导致浓度增大，与平衡移动无关，不能用勒夏特列原理解释，C正确；D．存在平衡（红色），加入铁粉后与反应使浓度减小，平衡逆向移动，红色变浅，可以用勒夏特列原理解释，D错误；故选C。 【变式5-1】下列事实能用平衡移动原理解释的是 A．配制FeCl2溶液后常加入适量铁粉 B．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气 C．工业合成氨采用400℃ ~ 500℃的高温条件 D．室温下，将H2(g)+I2(g)2HI(g)平衡体系压缩体积后颜色加深 【答案】B 【解析】A．加入铁粉的作用是将氧化生成的还原为，对应反应为不可逆反应，不存在可逆平衡，不能用平衡移动原理解释，A错误；B．氯气与水存在可逆平衡，饱和食盐水中浓度较高，使平衡逆向移动，降低氯气的溶解度，可用平衡移动原理解释，B正确；C．合成氨反应正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，不利于氨的生成，采用高温的目的是提高催化剂活性、加快反应速率，与平衡移动无关，不能用平衡移动原理解释，C错误；D．为反应前后气体分子数不变的可逆反应，压缩体积增大压强，平衡不移动，颜色加深是体积减小导致浓度增大所致，与平衡移动无关，不能用平衡移动原理解释，D错误；故选 B。 【变式5-2】将硫铁矿煅烧后得到的通入转化器内，利用催化氧化反应将转化为是工业制硫酸的关键步骤  。 下列生产操作可以用勒夏特列原理解释的是___________。 A．该反应用作催化剂 B．该反应在常压下进行 C．通入过量空气以提高的转化率 D．转化器内保持高温 【答案】C 【解析】A．催化剂不改变化学平衡，该反应用作催化剂，不存在平衡移动，不需要用勒夏特列原理解释，A错误； B．该反应在高压下进行有利于平衡正移，但选择常温故不需要用勒夏特列原理解释，B错误； C．通入过量空气增大氧气使平衡正移，以提高的转化率，可用勒夏特列原理解释，C正确； D．反应为放热反应，转化器内保持高温会使平衡逆移降低产量，故采取高温主要考虑速率而非平衡，不需要用勒夏特列原理解释，D错误； 故选C。 【变式5-3】变化观念与平衡思想是化学学科核心素养之一，下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A．溶液中加入固体后颜色变深 B．实验室中常用排饱和食盐水的方法收集 C．工业生产硫酸的过程中使用过量氧气以提高的利用率 D．对于反应达平衡后，缩小容器体积可使体系颜色变深 【答案】D 【解析】A．溶液中存在平衡，加入固体时浓度增大，平衡正向移动，浓度升高，颜色变深，能用勒夏特列原理解释，A错误； B．氯气溶于水存在可逆反应，饱和食盐水中浓度较高，使平衡逆向移动，降低的溶解度，能用勒夏特列原理解释，B错误； C．工业生产硫酸时氧化反应为，使用过量氧气增大反应物浓度，平衡正向移动，提高的利用率，能用勒夏特列原理解释，C错误； D．反应反应前后气体分子总数相等，缩小容器体积增大压强时平衡不移动，体系颜色变深是因为体积减小导致浓度增大，与平衡移动无关，不能用勒夏特列原理解释，D正确； 故选D。 ▌题型06 化学平衡图像分析 【典例6-1】根据相应的图像分析，下列说法正确的是 A+2B2C+3D A(s)+aB(g)bC(g) A．甲中，C物质一定是气体 B．乙中，若p1＞p2，则a＞b aA(g)+bB(g)cC(g) A+BC C．丙中，T1＞T2，ΔH＜0 D．丁中，ΔH＞0 【答案】AB 【解析】A．甲中，降温时，平衡正向移动，说明正反应放热；加压时，平衡正向移动，说明生成物气体总计量数小于反应物气体总计量数，且加压时突变，说明生成物存在气体。若非气体，则生成物气体只有，此时生成物气体系数为3，反应物气体系数最大为3（、均为气体），加压平衡不移动或逆向移动，与图像不符，故一定是气体，A正确； B．乙中，同一温度下，若，对应的转化率更高，说明加压平衡正向移动，正反应气体分子数减小，反应物气体计量数大于生成物气体计量数，即，B正确； C．丙中，温度越高反应速率越快，越先达到平衡，故；且升高温度平衡时减小，说明平衡正向移动，，C错误； D．丁中，最低点为平衡点，升高温度增大，说明平衡逆向移动，正反应放热，，D错误； 故选AB。 【典例6-2】研究反应Ⅰ的逆反应对提高尿素产率有重要意义。某研究学习小组把一定量的氨基甲酸铵固体放入容积为2 L的密闭容器中，在下分解：，时达到化学平衡。随时间变化曲线如图所示。 1．可以判断该分解反应已经达到平衡的是__________。(不定项) A．混合气体的平均摩尔质量不变 B．密闭容器中总压强不变 C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闭容器中氨气的体积分数不变 2．时，该反应的化学平衡常数的值为__________。 3．在时间内该化学反应速率_______________。 4．若其他条件不变，时将容器体积压缩到1 L，时达到新的平衡。请在图中画出时间内随时间变化的曲线__________。 【答案】1．BC 2． 3． 4． 【解析】1．A．混合气体始终是按照物质的量2：1混合，故平均摩尔质量为定值，其不变不能说明达到平衡，故A不符合题意； B．该反应是气体物质的量增大的反应，容器为恒容，压强是个变量，所以容器中总压强不变能说明达到平衡，故B符合题意； C．反应物是固体，生成物是气体，容器中混合气体的密度不变说明气体的质量不变，能说明达到平衡，故C符合题意； D．混合气体始终是按照物质的量2：1混合，容器中氨气的体积分数始终不变，故不能说明达到平衡，故D不符合题意； 答案选BC； 2． 时，平衡时则，； 3．在0~t1时间内该化学反应速率； 4．若其他条件不变，时将容器体积压缩到1L，此时变为0.1mol/L，达到新平衡时，由于不变，故新平衡时和压缩前比没有变化，则又降低为0.05mol/L，故图像为： 【变式6-1】下列叙述与图对应的是     A．对于达到平衡状态的反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，图①表示在时刻充入了一定量的NH3，平衡逆向移动 B．由图②可知，p2＞p1，T1＞T2，且该反应的正反应ΔH＜0，ΔS＜0 C．图③表示的反应方程式为：2A+B3C D．对于反应2X(g)+3Y(g)3Z(g)  ΔH＜0，图④y轴可以表示Y的百分含量 【答案】B 【解析】A．反应，若时刻充入，瞬间生成物浓度增大、反应物浓度不变，则突增，保持不变。但图①中时刻、同时跳跃上升，与充入的速率变化图像不符，A错误；B．温度均为时，条件下达到平衡用时更短，反应速率更快，故；压强均为时，条件下达到平衡更快，故；温度升高（），平衡时降低，说明升温平衡逆向移动，正反应；压强增大（），平衡时升高，说明加压平衡正向移动，说明正反应气体分子数目减小，，B正确；C．由图③计算浓度变化：，，；三者浓度变化量之比为，则反应方程式应为，C错误；D．反应，正反应放热。温度升高，平衡逆向移动，的百分含量增大；但图④曲线随温度升高不断减小，二者变化趋势矛盾，因此不能代表的百分含量，D错误；故选B。 【变式6-2】温度为TK时，向V L的密闭容器中充入一定量的和，发生反应  ，容器中A、B、D的物质的量浓度随时间的变化如图所示，下列说法不正确的是 A．反应在前10 min内的平均反应速率 B．该反应的平衡常数表达式 C．若平衡时保持温度不变，压缩容器容积平衡不移动 D．反应至15 min时，改变的反应条件是降低温度 【答案】A 【解析】A．由图可知0~10 min内的浓度变化量为，故，A错误； B．0~10 min内、的浓度减少量均为，的浓度增加量为，可得，解得，为固体不写入平衡常数表达式，故，B正确； C．由B选项解析可知，，则反应方程式为。该反应前后气体总计量数相等，压缩容器容积增大压强，平衡不移动，C正确； D．15 min时各物质浓度无突变，随后、浓度增大，浓度减小，平衡逆向移动，该反应正反应吸热，降低温度平衡向放热的逆反应方向移动，故改变的条件是降低温度，D正确； 故选A。 【变式6-3】在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应，图I表示200 ℃时容器中A、B、C的物质的量随时间的变化关系，图Ⅱ表示不同温度下达到平衡时C的体积分数随起始的变化关系，则下列结论正确的是 A．由图Ⅱ可知反应的 B．200℃时，反应从开始到平衡的平均速率 C．200 ℃时，向容器中充入和，达到平衡时，A的体积分数大于0.5 D．若在图I所示的平衡状态下，再向体系中充入Kr，重新达到平衡前 【答案】A 【分析】由图Ⅰ可知，200℃时，5min反应达到平衡，A的物质的量变化量为，B的物质的量变化量为，C的物质的量变化量为，故x：y：z=：：=2：1：1，则反应方程式为：，据此作答。 【解析】A. 由图Ⅱ可知，当n(A)：n(B)一定时，温度越高，平衡时C的体积分数越大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，而升高温度平衡向吸热反应方向移动，故正反应为吸热反应，即，故A正确； B．由图Ⅰ可知，200℃时，5min反应达到平衡，平衡时A的物质的量变化量为0.4mol，故，故B错误； C．由图Ⅰ可知，200℃时，当充入0.8mol A和0.4mol B达到平衡时，A的体积分数为：；200℃时，向该容器中充入2molA和1molB，达到的平衡等效为原平衡增大压强，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，故达到平衡时，A的体积分数小于0.5，故C错误； D．恒温恒容条件下，在图Ⅰ所示的平衡状态下，再向体系中充入Kr，由于容器容积不变，则混合物中各物质的浓度不变，正逆反应速率不变，平衡不移动，故v(正)=v(逆)，故D错误； 故答案选A。 【变式6-4】甲醇是一种重要的化工原料，又是可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。 I．工业上用加氢来生产甲醇：   （1）为提高的产率，理论上应采用的条件是___________温、___________压(填“低”或“高”) （2）某温度时，在恒容密闭容器中由催化氢化合成，如图为不同投料比[]时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。 反应物X是___________(填“”或“”)。 （3）在恒温、恒容条件下，下列说法能说明该反应达到化学平衡状态的是___________(填字母)。 A．容器内气体密度保持不变 B．容器内压强保持不变 C．的体积分数保持不变 D．的比值保持不变 （4）时，在体积为2.0 L的恒容密闭容器中加入和催化剂，10 min时反应达到平衡，测得。 ①反应进行到10 min时放出的热量为___________kJ。 ②化学平衡常数___________(保留小数点后2位)。 ③若10 min时再向容器中加入和各0.5 mol，则此时正、逆反应速率之间的关系：___________(填“>”“<”或“=”)。 II．工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其热化学方程式为。科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下图所示。 （5）从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是___________。(填下列序号字母) a．        b．    c． （6）实际工业生产中采用的温度是，温度不高于的理由是___________。 【答案】（1）低 高 （2） （3）BC （4）75 5.33 > （5）b （6）高于时，温度对反应速率影响较小，又因反应放热，升高温度时平衡逆向移动，转化率降低 【解析】（1）反应是气体分子数减小的，增大压强平衡正向移动，该反应是放热反应，降低温度平衡正向移动，提高的产率，理论上应采用的条件是低温高压，故答案为低、高。 （2）横坐标可看作充入量一定，增大氢气的充入量，平衡正向移动，转化率增大，氢气转化率变小，故反应物x是。 （3）A．反应在恒容容器中进行，气体总质量守恒，密度始终不变，不能作为判断依据，故A错误； B． 该反应为气体分子数减小的反应，压强为变量，当压强不变时，反应达到平衡，故B正确； C． H2的体积分数为变量，当其不变时，反应达到平衡，故C正确； D．若起始时没有产物，n(CH3OH)与n(H2O)之比始终为1，不能作为判断依据，故D错误； 故答案为BC。 （4）①反应进行到10 min时，的物质的量变化量为1.5 mol，所以放出的热量为，故答案为：75。 ②列三段式进行分析： 反应平衡常数为。 ③10 min时再向容器中加入和各0.5mol，浓度分别变为原来的倍，此时，平衡正向移动，所以。 （5）由图可知，压强为时，转化率较低，压强为时，转化率明显提高，但压强再升高到时，转化率增大不明显，所以选择的压强是。 （6）由图可知，反应温度低于时，反应速率较小，高于时，温度对反应速率影响较小，且反应放热，升高温度时平衡逆向移动，转化率降低。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $