2.2 化学平衡(微考点详解)(真题同步解密)化学人教版选择性必修 1
2026-09-01
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精品
摘要:
本讲义聚焦高中化学“化学平衡”核心知识点,系统梳理可逆反应特征、化学平衡状态判定、平衡移动影响因素(浓度、温度、压强)、平衡常数(Kc、Kp)计算及转化率分析,构建从基础概念到综合应用的学习支架。
资料以高考高频考点为导向,通过湖北、四川等高考典例及图像分析题,培养学生科学思维与数据处理能力,结合化工生产情境渗透科学态度与责任。课中辅助教师突破重难点,课后助力学生通过考点速通与练习题查漏补缺。
内容正文:
第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
◆高频考点
化学平衡中化学平衡状态与平衡移动是高考化学反应原理模块的核心内容,选择题侧重于平衡状态的标志判断、外界条件(浓度、温度、压强)对平衡移动方向及转化率的影响分析;非选择题常以化工生产流程或真实反应体系为背景,结合速率-时间图像、转化率-温度/压强曲线等考查平衡常数的计算、平衡移动方向判断及条件选择依据等。试题常将化学平衡与反应速率、反应热、物质结构、溶液中的平衡等跨模块综合,图像分析题和信息迁移题是区分度较高的常见题型,近年还出现多重平衡、平衡常数与速率常数关联等新考向。高频考点包含:化学平衡状态的特征与判断标志、勒夏特列原理、浓度温度压强对平衡的影响规律、等效平衡的判断与应用。
◆命题特点
1.化学平衡命题侧重原理理解与图像分析能力,是化学平衡计算与平衡常数的基础铺垫,也是考生易混淆的难点板块。考查内容主要有以下四个方面:
①化学平衡状态的建立过程与特征,能用“变量不变”标志判断平衡状态;
②外界条件(浓度、温度、压强等)对化学平衡移动的影响,勒夏特列原理的理解与应用;
③转化率的变化分析,特别是多种反应物时改变某一反应物浓度对转化率的影响;
④平衡移动与速率变化的综合判断。此外,平衡移动过程中各组分含量、压强、平均相对分子质量等物理量的变化也常作为判断平衡状态或移动方向的切入点。
⑤化学平衡常数及其相关计算是高考化学反应原理模块重中之重,命题核心围绕浓度平衡常数(Kc)、压强平衡常数(Kp)及多重平衡常数的计算展开,常以陌生反应体系或真实化工生产为情境,结合转化率、产率、物质的量分数等,考查K的表达式书写、数值计算、K随温度变化规律及应用K判断反应方向等。
2.从命题思路上看,以选择题为主,常结合速率-时间图像、浓度变化数据及表格信息创设情境,考查学生运用勒夏特列原理分析平衡移动方向以及判断平衡状态的能力。非选择题常结合工业合成氨、硫酸工业、催化反应等真实情境,考查平衡移动原理的应用与定量分析等。
3.从命题趋势来看,2027年将进一步强化平衡移动与反应速率、转化率计算的综合考查,注重结合生产实际中的条件调控问题。近年新高考特别强调Kp的计算、多重平衡体系中平衡常数的拆分与组合、速率常数与平衡常数关联分析等,对数据处理与综合推理能力要求较高。
◆微考点01 化学平衡状态及判定
【高考典例】
(2026·湖北·高考真题)化合物Ⅰ在机械力作用下转变为颜色不同的荧光化合物Ⅱ,此现象称为力致变色,过程如下所示。
下列说法正确的是
A.机械力引起Ⅰ的碳碳键断裂 B.Ⅰ中四元环上的碳原子处于同一平面
C.特定波长光照下Ⅰ与Ⅱ处于平衡状态 D.Ⅱ在酸性条件下不发生水解反应
【考点速通】
(1)可逆反应抓"三同一小":三同即同一条件下、正逆反应_____进行、反应物与生成物_____存在;一小即任一反应物转化率都小于100%。
(2)判断是否为可逆反应,关键看正逆反应是否在"_____条件"下同时发生,条件不同的正逆反应不算可逆反应(如氢气燃烧与水电解条件不同,不是可逆反应)。
(3)化学平衡状态两类标志(判断方法):
①“逆向相等”:反应速率必须一个是正反应的速率,一个是逆反应的速率,且经过换算后________物质的正反应速率和逆反应速率相等。
②“变量不变”:如果一个量是随反应进行而改变的,当________时为平衡状态;一个随反应的进行保持不变的量,不能作为是否是平衡状态的判断依据。
(4)警惕"可逆反应能进行到底"、"达到平衡反应就停止了"、"反应物生成物各占一半"等常见错误认识。
解题技巧
◆微考点02 化学平衡常数及计算
【高考典例】
(2026·四川·高考真题节选)季戊四醇酯是具有优良生物降解性的润滑剂。以二甲基亚砜为溶剂,正己酸(A)与季戊四醇(B)制备正己酸季戊四醇单酯(C)和二正己酸季戊四醇二酯(D)的反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
反应物初始浓度,不同温度下部分物质浓度随时间的变化关系如图所示,平衡浓度比如表所示(忽略水的挥发)。
不同温度下的平衡浓度比
温度/℃
135
0.90
0.11
145
0.96
0.22
回答下列问题:
(3)反应达平衡后,若向反应体系中通入惰性气体将产生的水带出,C和D的产率将___________(填“增大”或“减小”),原因是___________。
(4)135℃达平衡时,,则___________,反应Ⅰ的平衡常数___________(计算结果均保留小数点后2位)。
(5)已知反应热满足关系,式中、分别为温度、时的平衡常数,R是大于0的常数,则反应Ⅰ和Ⅱ的反应热关系为_________(填“>”或“<”),判断依据是__________。
【考点速通】
(1)计算平衡常数利用的是物质的_____浓度,而不是任意时刻浓度,也不能用物质的量。
(2)固体和纯液体的浓度视为恒定常数,_____出现在平衡常数表达式中。
(3)催化剂能加快化学反应速率,但对化学平衡_______,________改变平衡常数的大小。
(4)一般K>105时,认为该反应基本进行完全;K<10-5时,一般认为该反应很难进行;而K在10-5~105反应被认为是典型的_____反应。
(5)平衡正向移动,平衡常数__________增大;只有_____改变引起的平衡移动,K才变化。
(6)应用:①Q比K判方向,小正移大逆移等_____;②K值越大限度大,转化程度往上加;③升温观K判焓变,K增_____热无偏差;④方程式系数调整,K随之乘方变化;⑤反应相加常数_____,相除取商逆取_____;⑥平衡移动别混淆,恒温K值永不变。
◆微考点03 判断化学平衡移动的方向
【高考典例】
(2026·贵州·高考真题)反式氨甲环酸具有凝血功能。理论计算表明,其由顺式氨甲环酸异构化制得的过程中,只经历一个过渡态。该异构化过程,平衡常数与温度的关系如图。
下列说法正确的是
A.降低温度,顺式氨甲环酸的转化率增大
B.温度不变,加入顺式氨甲环酸,平衡常数增大,有利于反应的进行
C.温度不变,向平衡后的体系中加入催化剂,平衡向正反应方向移动
D.升高温度,正反应速率增大的程度比逆反应更显著
【考点速通】
(1)判断平衡移动方向本质:比较v正与v逆的大小,正大_____移、逆大_____移、相等不动。
(2)基本规律:浓度增加谁平衡移动就减少谁,升温向_____热方向降温向_____热方向,增压气体_____减压气体_____,催化剂不移动。
(3)特殊情况:固体纯液体用量改变_____移动;恒容充惰性气体浓度不变_____移动;恒压充惰性气体相当于减压,平衡向气体体积_____方向移动。
(4)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为_____的影响。
◆微考点04 化学平衡移动与转化率变化
【高考典例】
(2026·云南·高考真题节选)“双碳”目标推动科技发展。一种由CO制备高附加值酒石酸二甲酯(DMT)的路径如下:
回答下列问题:
I.“热催化”中主反应:
i.
(1)已知:
则__________(用含和的代数式表示),__________0(填“”或“”)。
(2)一定温度下,恒容密闭容器中只发生反应,提高平衡转化率的措施有__________(填标号)。
A. 及时移走 B. 通入
C. 增大和投料比 D. 加入催化剂
(3)“热催化”存在两个副反应,其中生成“副产物1”()的副反应:
ii.
一定条件下,平衡转化率和产物选择性随温度变化关系如图1。[比如:DMO选择性]
①“热催化”反应较适宜的温度区间为__________(填标号)。
A. B. C.
②,若恒容密闭容器中只发生反应i、ii,当和的初始浓度分别为、,结合图1信息,平衡时__________,反应的__________(列出计算式即可)。
【考点速通】
(1)转化率问题首先看是否是平衡转化率,若为非平衡状态的转化率,则侧重分析温度、压强、浓度对反应_____、催化剂对反应快慢及选择性(主副反应)的影响;若为平衡转化率,则侧重分析温度、压强、浓度对化学_____的影响,有时也涉及温度对催化活性的影响。
(2)判断反应物转化率的变化时,不要把平衡正向移动与反应物转化率_____等同起来,要视具体情况而定。常见有以下几种情形:
反应类型
条件的改变
反应物转化率的变化
有多种反应物的可逆反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
恒容时只增加反应物A的用量
反应物A的转化率减小,反应物B的转化率_____
同等倍数地增大反应物A、B的量
恒温恒压条件下
反应物转化率_____
恒温恒容条件下
m+n>p+q
反应物A和B的转化率均_____
m+n<p+q
反应物A和B的转化率均_____
m+n=p+q
反应物A和B的转化率均_____
只有一种反应物的可逆反应:mA(g)
nB(g)+pC(g)
增加反应物A的用量
恒温恒压条件下
反应物转化率_____
恒温恒容条件下
m>n+p
反应物A的转化率_____
m<n+p
反应物A的转化率_____
m=n+p
反应物A的转化率_____
◆微考点05 勒夏特列原理及应用
【高考典例】
(2026·江苏·高考真题)二氧化碳加氢制乙烯过程中的主要反应有:
在密闭容器中,时,、压强下的平衡转化率和压强下的实际转化率(催化剂作用下反应相同时间,且)随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.压强不变,温度从200℃升高至300℃,平衡时减小
B.300℃时,增大反应压强,平衡时减小
C.200℃升高至300℃,下平衡转化率变化值大于下平衡转化率变化值
D.其他条件不变,延长点实际反应时间,转化率不变
【考点速通】
(1)勒夏特列原理的适用对象是_____反应的所有动态平衡(化学、电离、水解、溶解平衡),工业应用题结合速率与平衡双重因素综合分析。
(2)化学平衡移动的目的是“_____”外界条件的改变,平衡向减弱外界改变的方向移动,而不是“_____”外界条件的改变,改变是不可逆转的。
(3)判断平衡移动方向口诀:浓度增谁减谁反着来,升温向吸降温向放,增压气减减压气增。
(4)警惕三大陷阱:①催化剂_____影响平衡;②改变固体用量平衡_____移动;③反应前后气体体积相等时加压平衡_____移动。
◆微考点06 化学平衡图像分析
【高考典例】
(2026·广东·高考真题)物质可同时转化为它的同分异构体和,其反应过程的能量变化如图a,某温度下,测得恒容密闭容器中各组分浓度随时间的变化如图b,则
A.时,体系中物质的质量:
B.图b中数据满足关系:
C.体系中,反应先达到平衡
D.体系平衡后,升高温度,B的体积分数增加
【考点速通】
解题技巧 化学平衡图像的识图技巧:
(1)若为温度变化引起,温度较高时,反应达平衡所需时间_____。
(2)若为压强变化引起,压强较大时,反应达平衡所需时间_____。
(3)若为是否使用催化剂,使用适宜催化剂时,反应达平衡所需时间_____。
一、可逆反应
1.概念及特点
(1)概念:在同一条件下,既可以向________方向进行,同时又可以向________方向进行的化学反应。
(2)特点:
①双向性:正反应和逆反应同时进行,不是___________。
②同时性:正反应和逆反应发生在________下,________。
③有限性:可逆反应______进行到底,反应物______完全转化为生成物,反应物和生成物__________,任一组分的转化率均______100%。
④能量转化可逆:正反应放热则逆反应________,反之亦然。
(3)表示方法:在方程式中用“”表示,而不用“===”表示。
易错提醒
①可逆反应"同一条件”是前提,正逆反应同时不停留。如果条件不同,则不是可逆反应。
②可逆反应中,反应物的转化率小于100%,反应不能进行底。
③可逆反应达到平衡时,正逆反应都在进行,不是反应停止了。
2.常见可逆反应
工业合成氨、二氧化硫催化氧化、氯气与水反应、盐类水解、酯化反应与酯的水解等。
二、化学平衡
1.化学平衡状态
(1)概念:在一定条件下的可逆反应中,当反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率_______,反应混合物中各组分的浓度保持_______的状态。
(2)建立:化学平衡状态既可以从正反应方向建立,也可以从逆反应方向建立,或者同时从正、逆两方向建立。
①对于只加入反应物从正向建立的平衡:
或
过程
正、逆反应速率
反应物、生成物的浓度
反应开始
v(正)最大
v(逆)=0
反应物浓度______,生成物浓度为______
反应过程中
v(正)逐渐______,
v(逆)逐渐______
反应物浓度逐渐______,生成物浓度逐渐______
平衡状态时
v(正)______v(逆)
各组分的浓度______随时间的变化而变化
②对于只加入生成物从逆向建立的平衡:
或
过程
正、逆反应速率
反应物、生成物的浓度
反应开始
v(逆)最大
v(正)=0
生成物浓度______,反应物浓度为______
反应过程中
v(逆)逐渐______,
v(正)逐渐______
生成物浓度逐渐______,反应物浓度逐渐______
平衡状态时
v(正)______v(逆)
各组分的浓度______随时间的变化而变化
2.化学平衡的特征
(1)逆:化学平衡研究的对象是______反应;
(2)动:化学平衡是一种______平衡,反应达到平衡时,正反应和逆反应仍在进行,并没有停止,_______
____________;
(3)等:达到平衡时,正反应速率______逆反应速率;
(4)定:达到平衡时,反应混合物中各组分的浓度、质量分数、体积分数等保持______;
(5)变:当外界条件改变时,原有的平衡会被破坏,在新条件下建立______的化学平衡。
3.化学平衡状态的判断
(1)方法分析:
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
____________
气体密度(ρ)
①只有气体参加的反应,密度保持不变(恒容密闭容器中)
____________
②m+n≠p+q时,密度保持不变(恒压容器中)
____________
③m+n=p+q时,密度保持不变(恒压容器中)
____________
颜色
反应体系内有色物质的颜色稳定不变(其他条件不变)
____________
(2)动态标志:_________________
①同种物质:同一物质的生成速率______消耗速率。
②不同物质:必须标明是“______”的反应速率关系。如aA+bBcC+dD,=时,反应达到平衡状态。
(3)静态标志:各种“量”不变
①各物质的质量、____________或______ 不变。
②各物质的百分含量(物质的量分数、___________等)不变。
③______(化学反应方程式两边气体体积__________)或______(某组分有颜色)不变。
④绝热容器中______不变。
⑤密度不变(注意容器中的气体______________变化)。
⑥平均相对分子质量不变(注意______________________________变化)。
总之,若物理量由变量变成了不变量,则表明该可逆反应达到平衡状态;若物理量为“不变量”,则不能作为平衡标志。
易错提醒
①化学平衡状态判断“三关注”:一关注反应条件,是恒温恒容、恒温恒压,还是绝热恒容容器;二关注反应特点,是等体积反应,还是非等体积反应;三关注特殊情况,是否有固体参加或生成,或固体的分解反应。
②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。
③恒温恒容下的体积不变的反应,体系的压强或总物质的量不再随时间而变化,如2HI(g)⥫⥬H2(g)+I2(g)。
④全是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不再随时间而变化,如2HI(g)⥫⥬H2(g)+I2(g)。
⑤全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。。
三、化学平衡的移动
1.概念及过程
(1)概念:一个可逆反应,达到化学平衡状态以后,若改变反应条件(如温度、压强、浓度等),使正、逆反应的速率______,化学平衡发生______。最终在新的条件下,会建立新的____________,这个过程叫作化学平衡的移动。
(2)过程:外界条件改变→正反应速率与逆反应速率______________→平衡发生______。
(3)化学平衡移动方向与化学反应速率的关系:
①v正>v逆:平衡向______反应方向移动。
②v正=v逆:反应______平衡状态,平衡___________________。
③v正<v逆:平衡向______反应方向移动。
2.影响因素
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(对有气体参加的反应)
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________
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
同等程度改变v正、v逆,平衡不移动
3.判断平衡移动的两种特殊情况
(1)当反应物或生成物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时,由于其“浓度”是______,不随其量的增减而变化,故改变这些固体或液体的______,对化学平衡没影响。
(2)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为______的影响。
(3)温度不变时浓度因素的“决定性作用”——分析“惰性气体(不参加反应的气体)”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______―→平衡不移动
②恒温恒压条件:原平衡体系容器容积______―→体系中各组分的浓度同倍数______(等效于______)
易错提醒
压强对化学平衡的影响主要看改变压强能否引起反应物和生成物的浓度变化,只有引起物质的浓度变化才会造成平衡移动,否则压强对平衡无影响。
4.勒夏特列原理
(1)含义:如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够______这种改变的方向移动。
(2)应用:①勒夏特列原理的适用对象是______过程。②化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变,而不是“抵消”外界条件的改变,改变是不可逆转的。
四、化学平衡常数
1.概念及表达式
(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______之积与反应物______之积的比值是一个常数,用符号K表示。
(2)表达式:对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),K=。
(3)意义:
①K值越大,反应进行的程度越大,反应物的________越大。当K>105时,该反应可视为___________;当K<10-5时,该反应______________。
②K值的大小只能预示某种___________向某方向进行的最大限度,但不能预示反应达到平衡所需要的时间。
(3)固体或纯液体的浓度视为______,通常不计入平衡常数表达式。如C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的平衡常数表达式K=。
2. 影响因素
(1)K只受______影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
温度变化
反应焓变ΔH
平衡常数K
升高
> 0
______
< 0
______
降低
> 0
______
< 0
______
易错提醒
①温度对化学平衡的影响是通过改变化学平衡常数实现的。升高温度使吸热反应的平衡常数K增大,平衡向吸热反应方向移动;降低温度使放热反应的平衡常数K增大,平衡向放热反应方向移动。
②其他条件不变,将温度升高至T′(T′>T)。若正反应ΔH > 0,则T′下反应的平衡常数K′>K。由于各物质浓度均未改变,故此时Q=K<K′,则平衡正移。
(2)平衡常数与反应方程式的关系:
化学方程式
平衡常数
方程式之间的关系
K之间的关系
①C(s)+H2O(g)⥫⥬CO(g)+H2(g)
K1
反应①和反应②互为逆反应
K2=(倒数)
②CO(g)+H2(g)⥫⥬C(s)+H2O(g)
K2
③nC(s)+nH2O(g)⥫⥬nCO(g)+nH2(g)
K3
反应③的化学计量数是
反应①的n倍
K3=K(n次幂)
④C(s)+H2O(g)+H2(g)⥫⥬CH3OH(g)
K4
反应①+反应⑤可得反应④
K4=K1·K5(相乘)
⑤CO(g)+2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)
K5
反应④-反应①可得反应⑤
K5=(相除)
结论:①在相同温度下,对于给定的可逆反应,正逆反应的平衡常数互为______,即K正=。
②方程式乘以某个系数x,则平衡常数变为原来的______。
③两方程式相加得总方程式,则总方程式的平衡常数等于两分方程式平衡常数的______,即K总=K1·K2。
3.应用
(1)判断__________进行程度或进行方向:对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),若浓度商Q=,则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所处的状态。
(2)判断可逆反应的热效应:
4. 计算
反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L-1。
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
起始量(mol/L) a b 0 0
变化量(mol/L) mx nx px qx
平衡量(mol/L) a-mx b-nx px qx
则平衡常数:K=
__________________________。
5. 压强平衡常数(气体)
(1)表达式:(以aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)为例)
Kp=[p(X):X在平衡体系中物质的量分数(或体积分数)×总压强]。
(2)计算步骤:
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=。
6.常见几种计算公式
反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L-1。
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
起始量(mol/L) a b 0 0
变化量(mol/L) mx nx px qx
平衡量(mol/L) a-mx b-nx px qx
(1)平衡常数:K=。
(2)A的平衡浓度:c(A)= mol·L-1。
(3)A的转化率:α(A)=×100%,α(A)∶α(B)=∶=。
(4)A的体积分数:φ(A)=×100%。
(5)平衡压强与起始压强之比:=。
(6)混合气体的平均密度(混)= g·L-1。
(7)混合气体的平均摩尔质量= g·mol-1。
易错提醒
①平衡常数只认温度,固液一律不写入;平衡浓度代公式,瞬时浓度算Q值。
②系数翻倍K乘方,逆反应K取倒数;升温吸热K变大,放热升温K缩小。
③Q小于K正向走,Q大于K逆向行;加压加催化剂,平衡常数不变化。
④平衡常数,正比逆比;温变两常数,增减同步齐;吸热升温,正比涨得急;放热升温,逆比发力。
⑤催化同等提速,比值恒定不移;压强浓度难撼动,常数只随温度移。
⑥根据相同温度下,同一反应的平衡常数不变,计算反应物或生成物的浓度、转化率、反应速率等。
1.(2026·重庆·模拟预测)下列事实能用平衡移动原理解释的是
A.新制氯水放置一段时间后,颜色变浅
B.粗锌比纯锌与稀硫酸反应快
C.向双氧水中加入少量,迅速产生大量气泡
D.对由、和组成的平衡体系缩小体积后,体系颜色变深
2.(2026·湖南湘潭·模拟预测)CO2催化氢化合成附加值高的产品有助于促进“碳中和”。一定温度下,在恒容密闭容器中充入1 mol CO2和1 mol H2发生CO2(g)+H2(g)⥫⥬HCOOH(g)、CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g),下列能说明两反应均达到平衡状态的是
A.气体密度不随时间变化 B.气体平均摩尔质量不随时间变化
C.CO2与H2的浓度比不随时间变化 D.HCOOH(g)的生成速率等于CO(g)的消耗速率
3.(2026·浙江宁波·模拟预测)为研究三价铁配合物性质进行如下实验(忽略溶液体积变化)。
已知:[FeCl4]-为黄色、[Fe(SCN)]2+为红色、[FeF6]3-为无色。
下列说法不正确的是
A.①中浓盐酸促进平衡正向移动
B.若向②的红色溶液中继续滴加1滴浓KSCN溶液,溶液红色会加深
C.②、③对比,说明c(Fe3+):②>③
D.由①→④推断,若向①深黄色溶液中加入KI、淀粉溶液,溶液也无明显变化
4.(2026·广东广州·模拟预测)向溶液中滴加KSCN溶液,溶液立即呈红色,发生反应:(红色)。已知在水中易发生水解:,下列说法正确的是
A.加水稀释,增大
B.通入少量HCl气体,若溶液体积变化忽略不计,则溶液红色变浅
C.溶液中存在:
D.加入少量NaF固体,溶液红色变浅,可能是与结合生成无色物质
5.(2026·河南平顶山·三模)一定温度下,在恒容密闭容器中充入 和 ,发生反应:,达到平衡时。平衡时,只改变下列一个条件,叙述正确的是
A.充入惰性气体,平衡逆向移动
B.再充入 和 ,达到新平衡时
C.加入适量高效催化剂,的平衡转化率增大
D.再充入 和 ,此时,
6.(2026·山东潍坊·三模)脂肪酸再生生物柴油反应: ,反应起始时,脂肪酸与甲醇按物质的量比1∶1.8投料,在催化剂下,测得、温度下脂肪酸转化率()随时间(t)的变化关系如图。反应速率。
下列说法错误的是
A.化学平衡常数:
B.N点的反应速率小于M点的反应速率
C.温度下增加催化剂用量和接触面积,时脂肪酸转化率应高于A点所示的值
D.B、C两点反应速率常数存在:
7.(2026·湖北襄阳·模拟预测)常温下,将的混合气体以较低的恒定流速通过装有催化剂的恒容反应管,发生如下反应(忽略其他副反应): ; 。控制起始时混合气体总压,测得转化率、出口处与的关系如图所示(虚线表示该条件下的平衡转化率)。下列说法错误的是
A.为得到更多的,可适当增大混合气体中的含量
B.时,的转化率为72%
C.其他条件不变,温度越高,的平衡转化率越大
D.其他条件不变,时,延长反应时间,不变
8.(2026·山东青岛·一模)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)ΔH<0,恒容密闭容器中按不同的投料比充入SO2(g)和Cl2(g),测定某温度下体系达平衡时的Δp,结果如图。已知:Δp=p0-pt,p0=240 kPa为体系初始压强;pt为体系平衡压强。
下列说法错误的是
A.图甲能准确表示该温度下Δp随进料比变化的曲线是④
B.图甲中,该温度下产物SO2Cl2平衡时物质的量分数的最大值约为43%
C.图乙中温度关系为T3>T2>T1
D.图乙T1温度下,平衡常数Kp=0.06 -1
9.(2026·河北石家庄·一模)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 ]
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
2molNH3
4molNH3
的浓度(mol/L)
C1
C2
C3
反应的能量变化
放出akJ
吸收bkJ
吸收ckJ
体系压强(Pa)
P1
P2
P3
反应物转化率
a1
a2
a3
下列说法正确的是
A. B. C. D.
10.(2026·天津·二模)甲、乙、丙三个体积均为2 L的密闭刚性容器中分别充入和,在80℃条件下发生反应 。起始浓度如下表所示,其中甲经5 min后达到平衡时,的转化率为50%,下列判断不正确的是
起始物质的量(mol)
甲
乙
丙
0.5
1
0.5
0.5
1
1
A.达平衡时,甲容器中用表示的平均反应速率为
B.平衡时,甲、乙、丙中的转化率:甲=乙<丙
C.平衡时混合气体的平均相对分子质量:甲=乙>丙
D.温度降至70℃时,测得该反应的平衡常数为1.2,则该反应的正反应为放热反应
11.(2026·湖南长沙·二模)恒容密闭容器中,t=0时加入1.0 mol/L C2H4Cl2(g),保持773K发生以下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
、和的浓度随反应时间t变化的曲线如图。已知活化能:远小于,近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。下列说法错误的是
A.a为,b为,c为
B.t1时曲线c的坐标为(t1,0.15),的平均反应速率
C.平衡后向体系中通入氦气(不参与反应),平衡浓度不变
D.若t=0时,加入足量催化剂(仅对反应Ⅰ有加速作用),则的浓度峰值不变
12.(2026·重庆·二模)科研人员设计了利用与反应生成的路线,主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
100 kPa下,在密闭容器中(g)和(s)各1 mol发生反应(反应Ⅲ在360℃以下不考虑)。反应物(、)的平衡转化率和生成物(、)的选择性随温度变化关系如图所示。
注:含碳生成物选择性。
下列说法错误的是
A.曲线a表示的平衡转化率
B.气体平均相对分子质量不变,可以判断Ⅱ达到化学平衡状态
C.M点,若向容器中再充入1 mol ,新平衡下的物质的量为0.245 mol
D.550℃时,反应Ⅲ的平衡常数
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第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
◆高频考点
化学平衡中化学平衡状态与平衡移动是高考化学反应原理模块的核心内容,选择题侧重于平衡状态的标志判断、外界条件(浓度、温度、压强)对平衡移动方向及转化率的影响分析;非选择题常以化工生产流程或真实反应体系为背景,结合速率-时间图像、转化率-温度/压强曲线等考查平衡常数的计算、平衡移动方向判断及条件选择依据等。试题常将化学平衡与反应速率、反应热、物质结构、溶液中的平衡等跨模块综合,图像分析题和信息迁移题是区分度较高的常见题型,近年还出现多重平衡、平衡常数与速率常数关联等新考向。高频考点包含:化学平衡状态的特征与判断标志、勒夏特列原理、浓度温度压强对平衡的影响规律、等效平衡的判断与应用。
◆命题特点
1.化学平衡命题侧重原理理解与图像分析能力,是化学平衡计算与平衡常数的基础铺垫,也是考生易混淆的难点板块。考查内容主要有以下四个方面:
①化学平衡状态的建立过程与特征,能用“变量不变”标志判断平衡状态;
②外界条件(浓度、温度、压强等)对化学平衡移动的影响,勒夏特列原理的理解与应用;
③转化率的变化分析,特别是多种反应物时改变某一反应物浓度对转化率的影响;
④平衡移动与速率变化的综合判断。此外,平衡移动过程中各组分含量、压强、平均相对分子质量等物理量的变化也常作为判断平衡状态或移动方向的切入点。
⑤化学平衡常数及其相关计算是高考化学反应原理模块重中之重,命题核心围绕浓度平衡常数(Kc)、压强平衡常数(Kp)及多重平衡常数的计算展开,常以陌生反应体系或真实化工生产为情境,结合转化率、产率、物质的量分数等,考查K的表达式书写、数值计算、K随温度变化规律及应用K判断反应方向等。
2.从命题思路上看,以选择题为主,常结合速率-时间图像、浓度变化数据及表格信息创设情境,考查学生运用勒夏特列原理分析平衡移动方向以及判断平衡状态的能力。非选择题常结合工业合成氨、硫酸工业、催化反应等真实情境,考查平衡移动原理的应用与定量分析等。
3.从命题趋势来看,2027年将进一步强化平衡移动与反应速率、转化率计算的综合考查,注重结合生产实际中的条件调控问题。近年新高考特别强调Kp的计算、多重平衡体系中平衡常数的拆分与组合、速率常数与平衡常数关联分析等,对数据处理与综合推理能力要求较高。
◆微考点01 化学平衡状态及判定
【高考典例】
(2026·湖北·高考真题)化合物Ⅰ在机械力作用下转变为颜色不同的荧光化合物Ⅱ,此现象称为力致变色,过程如下所示。
下列说法正确的是
A.机械力引起Ⅰ的碳碳键断裂 B.Ⅰ中四元环上的碳原子处于同一平面
C.特定波长光照下Ⅰ与Ⅱ处于平衡状态 D.Ⅱ在酸性条件下不发生水解反应
【答案】A
【解析】机械力作用下化合物Ⅰ的四元环开环生成Ⅱ,过程中发生碳碳σ键断裂,A正确;Ⅰ中四元环为环丁烷结构,环上碳原子均为sp3杂化,所有碳原子不可能处于同一平面,B错误;化学平衡要求正逆反应在相同条件下同时进行,该过程正向反应条件为机械力,逆向反应条件为特定波长光照,反应条件不同,不属于可逆反应,二者不处于平衡状态,C错误;Ⅱ中含有酰胺键,酸性条件下可发生水解反应生成羧酸和铵盐,D错误;故选A。
【考点速通】
(1)可逆反应抓"三同一小":三同即同一条件下、正逆反应同时进行、反应物与生成物同时存在;一小即任一反应物转化率都小于100%。
(2)判断是否为可逆反应,关键看正逆反应是否在"同一条件"下同时发生,条件不同的正逆反应不算可逆反应(如氢气燃烧与水电解条件不同,不是可逆反应)。
(3)化学平衡状态两类标志(判断方法):
①“逆向相等”:反应速率必须一个是正反应的速率,一个是逆反应的速率,且经过换算后同一种物质的正反应速率和逆反应速率相等。
②“变量不变”:如果一个量是随反应进行而改变的,当不变时为平衡状态;一个随反应的进行保持不变的量,不能作为是否是平衡状态的判断依据。
(4)警惕"可逆反应能进行到底"、"达到平衡反应就停止了"、"反应物生成物各占一半"等常见错误认识。
解题技巧
◆微考点02 化学平衡常数及计算
【高考典例】
(2026·四川·高考真题节选)季戊四醇酯是具有优良生物降解性的润滑剂。以二甲基亚砜为溶剂,正己酸(A)与季戊四醇(B)制备正己酸季戊四醇单酯(C)和二正己酸季戊四醇二酯(D)的反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
反应物初始浓度,不同温度下部分物质浓度随时间的变化关系如图所示,平衡浓度比如表所示(忽略水的挥发)。
不同温度下的平衡浓度比
温度/℃
135
0.90
0.11
145
0.96
0.22
回答下列问题:
(3)反应达平衡后,若向反应体系中通入惰性气体将产生的水带出,C和D的产率将___________(填“增大”或“减小”),原因是___________。
(4)135℃达平衡时,,则___________,反应Ⅰ的平衡常数___________(计算结果均保留小数点后2位)。
(5)已知反应热满足关系,式中、分别为温度、时的平衡常数,R是大于0的常数,则反应Ⅰ和Ⅱ的反应热关系为_________(填“>”或“<”),判断依据是__________。
【答案】(3)①. 增大 ②. 减小生成物(水)的浓度,促使平衡向正反应方向移动
(4)①. 0.05 ②. 1.10
(5)①. < ②. 升温后,c(D)/c(C)的增大倍数大于c(C)/c(B)的增大倍数,这说明KⅡ增大的倍数大于KⅠ,由题给公式可知,△H大小与呈正比,故△H1<△H2。
【解析】(3)水是反应Ⅰ、Ⅱ的生成物,移走水使生成物浓度减小,两个反应的平衡均正向移动,因此C和D的产率增大。
(4)已知135℃平衡时c(B)=0.50mol/L,由表格c(C)/c(B)=0.90,得c(C)=0.90×0.50=0.45mol/L;又c(D)/c(C)=0.11,因此c(D)=0.11×0.45≈0.05mol/L(或可通过计算精确值);
反应Ⅰ:;
反应Ⅱ:;
平衡时;, ;对于反应Ⅰ,平衡常数, 代入得。
(5)KⅠ 、KⅡ,温度升高,均增大,说明KⅠ、KⅡ均随温度升高而增大,因此△H1>0、△H2>0;升高相同温度,c(D)/c(C)的增大倍数大于c(C)/c(B)的增大倍数,这说明KⅡ增大的倍数大于KⅠ,题给公式,△H大小与呈正比,K值增大的倍数越大,其对数就越大,对应的△H就越大,故△H1<△H2。
【考点速通】
(1)计算平衡常数利用的是物质的平衡浓度,而不是任意时刻浓度,也不能用物质的量。
(2)固体和纯液体的浓度视为恒定常数,不出现在平衡常数表达式中。
(3)催化剂能加快化学反应速率,但对化学平衡无影响,也不会改变平衡常数的大小。
(4)一般K>105时,认为该反应基本进行完全;K<10-5时,一般认为该反应很难进行;而K在10-5~105反应被认为是典型的可逆反应。
(5)平衡正向移动,平衡常数不一定增大;只有温度改变引起的平衡移动,K才变化。
(6)应用:①Q比K判方向,小正移大逆移等平衡;②K值越大限度大,转化程度往上加;③升温观K判焓变,K增吸热无偏差;④方程式系数调整,K随之乘方变化;⑤反应相加常数乘,相除取商逆取倒;⑥平衡移动别混淆,恒温K值永不变。
◆微考点03 判断化学平衡移动的方向
【高考典例】
(2026·贵州·高考真题)反式氨甲环酸具有凝血功能。理论计算表明,其由顺式氨甲环酸异构化制得的过程中,只经历一个过渡态。该异构化过程,平衡常数与温度的关系如图。
下列说法正确的是
A.降低温度,顺式氨甲环酸的转化率增大
B.温度不变,加入顺式氨甲环酸,平衡常数增大,有利于反应的进行
C.温度不变,向平衡后的体系中加入催化剂,平衡向正反应方向移动
D.升高温度,正反应速率增大的程度比逆反应更显著
【答案】D
【解析】由图像可知,越大(温度越低),越小,即平衡常数随温度降低而减小,降温平衡逆向移动,顺式氨甲环酸的转化率减小,A错误;平衡常数只与温度有关,温度不变时平衡常数不变,加入反应物不改变平衡常数,B错误;催化剂仅改变反应速率,不影响化学平衡状态,加入催化剂平衡不移动,C错误;由A项分析可知,正反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,说明正反应速率增大的程度比逆反应更显著,D正确;故选D。
【考点速通】
(1)判断平衡移动方向本质:比较v正与v逆的大小,正大正移、逆大逆移、相等不动。
(2)基本规律:浓度增加谁平衡移动就减少谁,升温向吸热方向降温向放热方向,增压气体减减压气体增,催化剂不移动。
(3)特殊情况:固体纯液体用量改变不移动;恒容充惰性气体浓度不变不移动;恒压充惰性气体相当于减压,平衡向气体体积增大方向移动。
(4)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。
◆微考点04 化学平衡移动与转化率变化
【高考典例】
(2026·云南·高考真题节选)“双碳”目标推动科技发展。一种由CO制备高附加值酒石酸二甲酯(DMT)的路径如下:
回答下列问题:
I.“热催化”中主反应:
i.
(1)已知:
则__________(用含和的代数式表示),__________0(填“”或“”)。
(2)一定温度下,恒容密闭容器中只发生反应,提高平衡转化率的措施有__________(填标号)。
A. 及时移走 B. 通入
C. 增大和投料比 D. 加入催化剂
(3)“热催化”存在两个副反应,其中生成“副产物1”()的副反应:
ii.
一定条件下,平衡转化率和产物选择性随温度变化关系如图1。[比如:DMO选择性]
①“热催化”反应较适宜的温度区间为__________(填标号)。
A. B. C.
②,若恒容密闭容器中只发生反应i、ii,当和的初始浓度分别为、,结合图1信息,平衡时__________,反应的__________(列出计算式即可)。
【答案】(1) ①. ②. < (2)C
(3) ①. B ②. 0.25 ③.
【解析】(1)根据盖斯定律,将已知第一个反应乘以1/2减去第二个反应乘以1/2,得到目标反应,故。反应i中,反应物气体总物质的量为4 mol,生成物仅2mol气体(DMO为液态),气体物质的量减少,熵减小,因此△S1<0。
(2)A.及时移走液态生成物DMO,DMO为纯液体,其量的改变不影响化学平衡移动,CH3ONO平衡转化率不变,错误;B.恒容密闭容器中通入N2,各反应物生成物浓度不变,平衡不移动,转化率不变,错误;C.增大CO和CH3ONO投料比,相当于增加CO浓度,平衡正向移动,CH3ONO转化率提高,正确;D.催化剂只改变反应速率,不改变平衡状态,转化率不变,错误。
(3)①该反应需要主产物DMO保持高选择性,同时保证一定转化率。由图可知,温度在时,主产物的选择性较高,但CH3ONO的转化率太低,而温度在时,副产物2的选择性急剧升高,不利于生产,故反应较适宜的温度区间为,答案选B。②130℃时CH3ONO平衡转化率为75%,初始浓度为1mol/L,因此平衡时, 两个反应中,每消耗1molCH3ONO均生成1molNO,因此平衡c(NO)=0.75mol/L;结合DMO选择性90%,生成DMO的CH3ONO为 0.75×90%=0.675mol/L。根据反应 i,,反应 ii 消耗的CH3ONO=0.75mol/L×(1−90%)=0.075mol/L。生成 c(副产物1)=;列出变化量::
i.
ii.
平衡,DMO为液态不计入平衡常数(题中所给单位亦可看出),因此反应i的平衡常数。
【考点速通】
(1)转化率问题首先看是否是平衡转化率,若为非平衡状态的转化率,则侧重分析温度、压强、浓度对反应快慢、催化剂对反应快慢及选择性(主副反应)的影响;若为平衡转化率,则侧重分析温度、压强、浓度对化学平衡的影响,有时也涉及温度对催化活性的影响。
(2)判断反应物转化率的变化时,不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来,要视具体情况而定。常见有以下几种情形:
反应类型
条件的改变
反应物转化率的变化
有多种反应物的可逆反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
恒容时只增加反应物A的用量
反应物A的转化率减小,反应物B的转化率增大
同等倍数地增大反应物A、B的量
恒温恒压条件下
反应物转化率不变
恒温恒容条件下
m+n>p+q
反应物A和B的转化率均增大
m+n<p+q
反应物A和B的转化率均减小
m+n=p+q
反应物A和B的转化率均不变
只有一种反应物的可逆反应:mA(g)
nB(g)+pC(g)
增加反应物A的用量
恒温恒压条件下
反应物转化率不变
恒温恒容条件下
m>n+p
反应物A的转化率增大
m<n+p
反应物A的转化率减小
m=n+p
反应物A的转化率不变
◆微考点05 勒夏特列原理及应用
【高考典例】
(2026·江苏·高考真题)二氧化碳加氢制乙烯过程中的主要反应有:
在密闭容器中,时,、压强下的平衡转化率和压强下的实际转化率(催化剂作用下反应相同时间,且)随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是
A.压强不变,温度从200℃升高至300℃,平衡时减小
B.300℃时,增大反应压强,平衡时减小
C.200℃升高至300℃,下平衡转化率变化值大于下平衡转化率变化值
D.其他条件不变,延长点实际反应时间,转化率不变
【答案】B
【解析】温度从200℃升高至300℃,反应,,平衡逆向移动,消耗的量减小;反应,,平衡正向移动,消耗的量增加,200~300℃范围内,平衡转化率随温度升高降低,说明总消耗的量减少,平衡体系中增大,A错误;300℃时,增大压强,则生成乙烯反应平衡正向移动,减小;由生成CO的反应的平衡常数可得,温度不变时平衡常数不变,可知最终平衡时减小,B正确;从图中可看出,200℃到300℃,曲线的下降幅度远大于,即下平衡转化率的变化值更大,C错误;X点是实际转化率曲线和平衡曲线的交点,,由曲线可知,X点的实际转化率还未达到下的平衡转化率,则可说明与X点同温度下,的平衡转化率高于的平衡转化率,延长反应时间,反应会继续正向进行,转化率会升高,D错误;故选B。
【考点速通】
(1)勒夏特列原理的适用对象是可逆反应的所有动态平衡(化学、电离、水解、溶解平衡),工业应用题结合速率与平衡双重因素综合分析。
(2)化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变,平衡向减弱外界改变的方向移动,而不是“抵消”外界条件的改变,改变是不可逆转的。
(3)判断平衡移动方向口诀:浓度增谁减谁反着来,升温向吸降温向放,增压气减减压气增。
(4)警惕三大陷阱:①催化剂不影响平衡;②改变固体用量平衡不移动;③反应前后气体体积相等时加压平衡不移动。
◆微考点06 化学平衡图像分析
【高考典例】
(2026·广东·高考真题)物质可同时转化为它的同分异构体和,其反应过程的能量变化如图a,某温度下,测得恒容密闭容器中各组分浓度随时间的变化如图b,则
A.时,体系中物质的质量:
B.图b中数据满足关系:
C.体系中,反应先达到平衡
D.体系平衡后,升高温度,B的体积分数增加
【答案】B
【解析】由题图a可知,生成C的活化能小,则反应速率快;相同质量B具有的能量比C低,B相对稳定,则反应足够时间,生成B的量增多,故在题图b中浓度逐渐减小的为A,开始生成速率快的为C,最终生成较多的为B。设初始加入A的质量为,浓度为,A、B、C互为同分异构体,则摩尔质量相同,等质量时物质的量相等,由题图b可知,时,B、C的浓度相等,则,恒容容器,则气体体积不变,故可得,时,A的转化率未知,无法确定与的关系,A错误;根据A项分析可知,时,,根据原子守恒有,时,A、B的浓度相等,则,设此时C的浓度为,即,可得,由题图b可知时C的浓度大于时C的浓度,即,,则,B正确;A生成B的反应和A生成C的反应是平行反应,应同时达到平衡,C错误;根据题图a可知的反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,B的物质的量减小,而总的物质的量不变,故B的体积分数减小,D错误;故选B。
【考点速通】
解题技巧 化学平衡图像的识图技巧:
(1)若为温度变化引起,温度较高时,反应达平衡所需时间短。
(2)若为压强变化引起,压强较大时,反应达平衡所需时间短。
(3)若为是否使用催化剂,使用适宜催化剂时,反应达平衡所需时间短。
一、可逆反应
1.概念及特点
(1)概念:在同一条件下,既可以向正反应方向进行,同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
(2)特点:
①双向性:正反应和逆反应同时进行,不是先后进行。
②同时性:正反应和逆反应发生在同一条件下,同时发生。
③有限性:可逆反应不能进行到底,反应物不能完全转化为生成物,反应物和生成物同时存在,任一组分的转化率均小于100%。
④能量转化可逆:正反应放热则逆反应吸热,反之亦然。
(3)表示方法:在方程式中用“”表示,而不用“===”表示。
易错提醒
①可逆反应"同一条件”是前提,正逆反应同时不停留。如果条件不同,则不是可逆反应。
②可逆反应中,反应物的转化率小于100%,反应不能进行底。
③可逆反应达到平衡时,正逆反应都在进行,不是反应停止了。
2.常见可逆反应
工业合成氨、二氧化硫催化氧化、氯气与水反应、盐类水解、酯化反应与酯的水解等。
二、化学平衡
1.化学平衡状态
(1)概念:在一定条件下的可逆反应中,当反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
(2)建立:化学平衡状态既可以从正反应方向建立,也可以从逆反应方向建立,或者同时从正、逆两方向建立。
①对于只加入反应物从正向建立的平衡:
或
过程
正、逆反应速率
反应物、生成物的浓度
反应开始
v(正)最大
v(逆)=0
反应物浓度最大,生成物浓度为零
反应过程中
v(正)逐渐减小,
v(逆)逐渐增大
反应物浓度逐渐减小,生成物浓度逐渐增大
平衡状态时
v(正)=v(逆)
各组分的浓度不再随时间的变化而变化
②对于只加入生成物从逆向建立的平衡:
或
过程
正、逆反应速率
反应物、生成物的浓度
反应开始
v(逆)最大
v(正)=0
生成物浓度最大,反应物浓度为零
反应过程中
v(逆)逐渐减小,
v(正)逐渐增大
生成物浓度逐渐减小,反应物浓度逐渐增大
平衡状态时
v(正)=v(逆)
各组分的浓度不再随时间的变化而变化
2.化学平衡的特征
(1)逆:化学平衡研究的对象是可逆反应;
(2)动:化学平衡是一种动态平衡,反应达到平衡时,正反应和逆反应仍在进行,并没有停止,v(正)=v(逆)≠0;
(3)等:达到平衡时,正反应速率=逆反应速率;
(4)定:达到平衡时,反应混合物中各组分的浓度、质量分数、体积分数等保持不变;
(5)变:当外界条件改变时,原有的平衡会被破坏,在新条件下建立新的化学平衡。
3.化学平衡状态的判断
(1)方法分析:
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
气体密度(ρ)
①只有气体参加的反应,密度保持不变(恒容密闭容器中)
不一定平衡
②m+n≠p+q时,密度保持不变(恒压容器中)
平衡
③m+n=p+q时,密度保持不变(恒压容器中)
不一定平衡
颜色
反应体系内有色物质的颜色稳定不变(其他条件不变)
平衡
(2)动态标志:v正=v逆≠0
①同种物质:同一物质的生成速率等于消耗速率。
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。
(3)静态标志:各种“量”不变
①各物质的质量、物质的量或浓度不变。
②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。
③压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。
④绝热容器中温度不变。
⑤密度不变(注意容器中的气体质量或体积变化)。
⑥平均相对分子质量不变(注意气体质量或气体物质的量变化)。
总之,若物理量由变量变成了不变量,则表明该可逆反应达到平衡状态;若物理量为“不变量”,则不能作为平衡标志。
易错提醒
①化学平衡状态判断“三关注”:一关注反应条件,是恒温恒容、恒温恒压,还是绝热恒容容器;二关注反应特点,是等体积反应,还是非等体积反应;三关注特殊情况,是否有固体参加或生成,或固体的分解反应。
②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。
③恒温恒容下的体积不变的反应,体系的压强或总物质的量不再随时间而变化,如2HI(g)⥫⥬H2(g)+I2(g)。
④全是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不再随时间而变化,如2HI(g)⥫⥬H2(g)+I2(g)。
⑤全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。。
三、化学平衡的移动
1.概念及过程
(1)概念:一个可逆反应,达到化学平衡状态以后,若改变反应条件(如温度、压强、浓度等),使正、逆反应的速率不相等,化学平衡发生移动。最终在新的条件下,会建立新的化学平衡,这个过程叫作化学平衡的移动。
(2)过程:外界条件改变→正反应速率与逆反应速率不再相等→平衡发生移动。
(3)化学平衡移动方向与化学反应速率的关系:
①v正>v逆:平衡向正反应方向移动。
②v正=v逆:反应达到平衡状态,平衡不发生移动。
③v正<v逆:平衡向逆反应方向移动。
2.影响因素
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(对有气体参加的反应)
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
同等程度改变v正、v逆,平衡不移动
3.判断平衡移动的两种特殊情况
(1)当反应物或生成物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时,由于其“浓度”是恒定的,不随其量的增减而变化,故改变这些固体或液体的量,对化学平衡没影响。
(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)温度不变时浓度因素的“决定性作用”——分析“惰性气体(不参加反应的气体)”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)
易错提醒
压强对化学平衡的影响主要看改变压强能否引起反应物和生成物的浓度变化,只有引起物质的浓度变化才会造成平衡移动,否则压强对平衡无影响。
4.勒夏特列原理
(1)含义:如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
(2)应用:①勒夏特列原理的适用对象是可逆过程。②化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变,而不是“抵消”外界条件的改变,改变是不可逆转的。
四、化学平衡常数
1.概念及表达式
(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,用符号K表示。
(2)表达式:对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),K=。
(3)意义:
①K值越大,反应进行的程度越大,反应物的转化率越大。当K>105时,该反应可视为进行完全;当K<10-5时,该反应很难进行。
②K值的大小只能预示某种可逆反应向某方向进行的最大限度,但不能预示反应达到平衡所需要的时间。
(3)固体或纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式。如C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的平衡常数表达式K=。
2. 影响因素
(1)K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
温度变化
反应焓变ΔH
平衡常数K
升高
> 0
增大
< 0
减小
降低
> 0
减小
< 0
增大
易错提醒
①温度对化学平衡的影响是通过改变化学平衡常数实现的。升高温度使吸热反应的平衡常数K增大,平衡向吸热反应方向移动;降低温度使放热反应的平衡常数K增大,平衡向放热反应方向移动。
②其他条件不变,将温度升高至T′(T′>T)。若正反应ΔH > 0,则T′下反应的平衡常数K′>K。由于各物质浓度均未改变,故此时Q=K<K′,则平衡正移。
(2)平衡常数与反应方程式的关系:
化学方程式
平衡常数
方程式之间的关系
K之间的关系
①C(s)+H2O(g)⥫⥬CO(g)+H2(g)
K1
反应①和反应②互为逆反应
K2=(倒数)
②CO(g)+H2(g)⥫⥬C(s)+H2O(g)
K2
③nC(s)+nH2O(g)⥫⥬nCO(g)+nH2(g)
K3
反应③的化学计量数是
反应①的n倍
K3=K(n次幂)
④C(s)+H2O(g)+H2(g)⥫⥬CH3OH(g)
K4
反应①+反应⑤可得反应④
K4=K1·K5(相乘)
⑤CO(g)+2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)
K5
反应④-反应①可得反应⑤
K5=(相除)
结论:①在相同温度下,对于给定的可逆反应,正逆反应的平衡常数互为倒数,即K正=。
②方程式乘以某个系数x,则平衡常数变为原来的x次方。
③两方程式相加得总方程式,则总方程式的平衡常数等于两分方程式平衡常数的乘积,即K总=K1·K2。
3.应用
(1)判断可逆反应进行程度或进行方向:对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),若浓度商Q=,则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所处的状态。
(2)判断可逆反应的热效应:
4. 计算
反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L-1。
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
起始量(mol/L) a b 0 0
变化量(mol/L) mx nx px qx
平衡量(mol/L) a-mx b-nx px qx
则平衡常数:K=。
5. 压强平衡常数(气体)
(1)表达式:(以aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)为例)
Kp=[p(X):X在平衡体系中物质的量分数(或体积分数)×总压强]。
(2)计算步骤:
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=。
6.常见几种计算公式
反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L-1。
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
起始量(mol/L) a b 0 0
变化量(mol/L) mx nx px qx
平衡量(mol/L) a-mx b-nx px qx
(1)平衡常数:K=。
(2)A的平衡浓度:c(A)= mol·L-1。
(3)A的转化率:α(A)=×100%,α(A)∶α(B)=∶=。
(4)A的体积分数:φ(A)=×100%。
(5)平衡压强与起始压强之比:=。
(6)混合气体的平均密度(混)= g·L-1。
(7)混合气体的平均摩尔质量= g·mol-1。
易错提醒
①平衡常数只认温度,固液一律不写入;平衡浓度代公式,瞬时浓度算Q值。
②系数翻倍K乘方,逆反应K取倒数;升温吸热K变大,放热升温K缩小。
③Q小于K正向走,Q大于K逆向行;加压加催化剂,平衡常数不变化。
④平衡常数,正比逆比;温变两常数,增减同步齐;吸热升温,正比涨得急;放热升温,逆比发力。
⑤催化同等提速,比值恒定不移;压强浓度难撼动,常数只随温度移。
⑥根据相同温度下,同一反应的平衡常数不变,计算反应物或生成物的浓度、转化率、反应速率等。
1.(2026·重庆·模拟预测)下列事实能用平衡移动原理解释的是
A.新制氯水放置一段时间后,颜色变浅
B.粗锌比纯锌与稀硫酸反应快
C.向双氧水中加入少量,迅速产生大量气泡
D.对由、和组成的平衡体系缩小体积后,体系颜色变深
【答案】A
【解析】新制氯水中存在,放置一段时间,由于次氯酸分解,导致其浓度下降,平衡正向移动,氯气浓度下降,溶液颜色变浅,A符合题意;粗锌与稀硫酸反应加快是由于杂质形成原电池加速反应,不存在平衡,B不符合题意;双氧水的分解不是可逆反应,二氧化锰是催化剂,加入后会让反应速率大幅度加快,C不符合题意;是可逆反应,但是压缩体积颜色变深是因为碘单质浓度增加,同时这个反应是前后气体分子数不变的反应,平衡不会移动,因此不能用平衡移动原理解释,D不符合题意;故选A。
2.(2026·湖南湘潭·模拟预测)CO2催化氢化合成附加值高的产品有助于促进“碳中和”。一定温度下,在恒容密闭容器中充入1 mol CO2和1 mol H2发生CO2(g)+H2(g)⥫⥬HCOOH(g)、CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g),下列能说明两反应均达到平衡状态的是
A.气体密度不随时间变化 B.气体平均摩尔质量不随时间变化
C.CO2与H2的浓度比不随时间变化 D.HCOOH(g)的生成速率等于CO(g)的消耗速率
【答案】B
【解析】气体密度由气体总质量和体积决定,两反应气体总质量始终不变,体积恒容,故密度始终不变,则气体密度不变无法判断是否到达平衡状态,A错误;气体平均摩尔质量=,气体总质量不变,气体总物质的量是变量,故平均摩尔质量是变量,当气体平均摩尔质量不随时间变化说明反应已达到平衡状态,B正确;两反应中CO2和H2起始量、消耗量始终相等,浓度比恒为1∶1,故二者浓度比不变无法判断反应是否达到平衡状态,C错误;HCOOH的生成速率(第一个反应正反应速率)与CO的消耗速率(第二个反应逆反应速率)相等,无法直接说明两反应的正、逆速率均相等,不能判断反应是否达到平衡状态,D错误。
3.(2026·浙江宁波·模拟预测)为研究三价铁配合物性质进行如下实验(忽略溶液体积变化)。
已知:[FeCl4]-为黄色、[Fe(SCN)]2+为红色、[FeF6]3-为无色。
下列说法不正确的是
A.①中浓盐酸促进平衡正向移动
B.若向②的红色溶液中继续滴加1滴浓KSCN溶液,溶液红色会加深
C.②、③对比,说明c(Fe3+):②>③
D.由①→④推断,若向①深黄色溶液中加入KI、淀粉溶液,溶液也无明显变化
【答案】D
【解析】①中滴加浓盐酸,浓度增大,促进平衡正向移动,溶液黄色加深,A正确;②的红色溶液中存在平衡,滴加浓KSCN溶液,浓度增大,平衡正向移动,浓度升高,溶液红色加深,B正确;②中加入NaF固体后红色褪去,说明与的配位能力强于,被结合生成无色,故:②>③,C正确;④中几乎全部被配位为稳定的,浓度极低无法氧化,但①中浓度较高,可氧化生成使淀粉溶液变蓝,D错误;故选D。
4.(2026·广东广州·模拟预测)向溶液中滴加KSCN溶液,溶液立即呈红色,发生反应:(红色)。已知在水中易发生水解:,下列说法正确的是
A.加水稀释,增大
B.通入少量HCl气体,若溶液体积变化忽略不计,则溶液红色变浅
C.溶液中存在:
D.加入少量NaF固体,溶液红色变浅,可能是与结合生成无色物质
【答案】D
【解析】加水稀释,平衡逆向移动,溶液体积增大,减小,A错误;通入少量HCl气体,抑制水解,浓度增大,平衡正向移动,溶液红色变深,B错误;根据元素质量守恒,来自,Fe元素存在形式为、、,故,C错误;加入NaF,推测与结合生成无色物质,浓度减小,平衡逆向移动,红色变浅,D正确;故选D。
5.(2026·河南平顶山·三模)一定温度下,在恒容密闭容器中充入 和 ,发生反应:,达到平衡时。平衡时,只改变下列一个条件,叙述正确的是
A.充入惰性气体,平衡逆向移动
B.再充入 和 ,达到新平衡时
C.加入适量高效催化剂,的平衡转化率增大
D.再充入 和 ,此时,
【答案】B
【解析】首先计算初始平衡状态各物质浓度及平衡常数:容器体积为,初始,平衡时,则反应消耗的,生成,平衡时,。恒容容器充入惰性气体,反应物、生成物浓度均不变,平衡不移动,A错误;再充入和,等效于增大体系压强,该反应气体分子数减少,平衡正向移动,若平衡不移动时,正向移动后,B正确;催化剂只改变反应速率,不影响平衡移动,的平衡转化率不变,C错误;充入物质后,,,浓度商,平衡不移动,,D错误;故选B。
6.(2026·山东潍坊·三模)脂肪酸再生生物柴油反应: ,反应起始时,脂肪酸与甲醇按物质的量比1∶1.8投料,在催化剂下,测得、温度下脂肪酸转化率()随时间(t)的变化关系如图。反应速率。
下列说法错误的是
A.化学平衡常数:
B.N点的反应速率小于M点的反应速率
C.温度下增加催化剂用量和接触面积,时脂肪酸转化率应高于A点所示的值
D.B、C两点反应速率常数存在:
【答案】D
【解析】该反应,由曲线斜率可知,放热反应升温平衡逆向移动,平衡常数K减小,故,A正确;N点处于T1的平衡状态,净反应速率为0,M点处于T2的反应正向进行阶段,净反应速率大于0,故N点反应速率小于M点,B正确;催化剂可加快反应速率,不改变平衡转化率,T1下t1时A点未达平衡,增加催化剂用量和接触面积,反应速率加快,t1时转化率高于A点,C正确;平衡时,B、C两点转化率均为60%,此时浓度商,C点反应正向进行,故K(T1)>0.75。温度升高k正、k逆均增大,代入k正=Kk逆可推知大于K(T1),即大于0.75,D错误;故选D。
7.(2026·湖北襄阳·模拟预测)常温下,将的混合气体以较低的恒定流速通过装有催化剂的恒容反应管,发生如下反应(忽略其他副反应): ; 。控制起始时混合气体总压,测得转化率、出口处与的关系如图所示(虚线表示该条件下的平衡转化率)。下列说法错误的是
A.为得到更多的,可适当增大混合气体中的含量
B.时,的转化率为72%
C.其他条件不变,温度越高,的平衡转化率越大
D.其他条件不变,时,延长反应时间,不变
【答案】C
【解析】不参与两个主反应,增大(a增大),体系总压不变、各反应物分压变化:由图像,a增大,升高,产率提升,因此增大含量利于获得更多的,A正确;由图可知,当时,的转化率为,;设起始、,、,故已转化的,根据守恒:,解得,生成消耗:,故的转化率为,B正确;两个反应、,均为放热反应;升高温度,平衡逆向移动,平衡转化率减小,C错误;时,实线(实际转化率)与虚线(平衡转化率)重合,反应已达平衡;恒温恒容下平衡不随时间变化,延长时间不变,D正确;故选C。
8.(2026·山东青岛·一模)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)ΔH<0,恒容密闭容器中按不同的投料比充入SO2(g)和Cl2(g),测定某温度下体系达平衡时的Δp,结果如图。已知:Δp=p0-pt,p0=240 kPa为体系初始压强;pt为体系平衡压强。
下列说法错误的是
A.图甲能准确表示该温度下Δp随进料比变化的曲线是④
B.图甲中,该温度下产物SO2Cl2平衡时物质的量分数的最大值约为43%
C.图乙中温度关系为T3>T2>T1
D.图乙T1温度下,平衡常数Kp=0.06 -1
【答案】D
【解析】反应:,每消耗,总物质的量减少1 mol,即变化的压强由每个反应物消耗的物质的量决定;恒容恒温,压强变化量Δp与物质的量减少量成正比,Δp=p0−pt,Δp越大代表反应正向进行程度越大; 投料比r=1时两种反应物等量,平衡转化率总和最大,Δp达到峰值;r<1或r>1,一种反应物过量,Δp均下降,且r互为倒数时,Δp相等。图甲中曲线变化规律:r从0增加至1,Δp持续上升;r>1后Δp逐步下降,峰值恰好出现在r=1处,曲线④上r=0.25与r=4.0的两点对应Δp相等,符合变化趋势,A正确;r=1 时 Δp=72 kPa,根据反应方程式化学计量数之比,物质的量分数= ,B正确;反应焓变ΔH<0,正向放热,升高温度,平衡逆向移动,体系气体总物质的量增大,平衡压强pt变大,Δp=p0−pt减小,观察图乙横坐标同一投料比的纵坐标Δp,得到温度关系为,C正确;投料比r=2时,平衡时Δp=60 kPa,则平衡时,,,平衡常数,D错误;故选D。
9.(2026·河北石家庄·一模)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 ]
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
2molNH3
4molNH3
的浓度(mol/L)
C1
C2
C3
反应的能量变化
放出akJ
吸收bkJ
吸收ckJ
体系压强(Pa)
P1
P2
P3
反应物转化率
a1
a2
a3
下列说法正确的是
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】甲容器反应物投入1mol N2、3mol H2,乙容器反应物投入量2mol NH3,恒温且乙容器容积和甲容器相同,则甲容器与乙容器的平衡是等效平衡,c1=c2,p1=p2,α1+α2=1,根据盖斯定律可知a+b=92.4;甲容器反应物投入量2mol NH3,丙容器反应物投入量4mol NH3,恒温恒容条件下,丙容器中起始压强是乙的二倍,若恒温且丙容器容积是乙容器2倍,则乙容器的平衡与丙容器的也是等效平衡,但乙、丙容器体积相同,则丙容器中的平衡可看作是乙容器中的反应在2倍压强条件下压缩气体为体积时反应所达到的平衡,此时平衡正向移动,NH3的浓度增大,容器内压强减小,NH3的转化率减小,反应吸热减小,即c3>2c2,p3<2p2,α3<a2,c<2b,据此分析解答。由上述分析可知,甲容器与乙容器的平衡是等效平衡,c1=c2,丙容器中的平衡可看作是乙容器中的反应在2倍压强条件下压缩气体为体积时反应所达到的平衡,平衡正向移动,NH3的浓度增大,即c3>2c2,所以c3>2c2=2c1,故A错误;甲容器与乙容器的平衡是等效平衡,甲中正向进行,乙中逆向进行,根据盖斯定律可知a+b=92.4,而丙的投料是乙的2倍,吸收的热量会大于b,故;故B错误;乙、丙容器体积相同,丙中投料是乙的2倍,则恒温条件下,丙容器中的平衡可看作是乙容器中的反应在2倍压强条件下压缩气体为体积时反应所达到的平衡,此时平衡正向移动,容器内压强减小,p3<2p2,即2p2>p3,故C错误;甲容器与乙容器的平衡是等效平衡,α1+α2=1,但乙、丙容器中达到平衡时α3<a2,则α1+α3<1,故D正确;故选D。
10.(2026·天津·二模)甲、乙、丙三个体积均为2 L的密闭刚性容器中分别充入和,在80℃条件下发生反应 。起始浓度如下表所示,其中甲经5 min后达到平衡时,的转化率为50%,下列判断不正确的是
起始物质的量(mol)
甲
乙
丙
0.5
1
0.5
0.5
1
1
A.达平衡时,甲容器中用表示的平均反应速率为
B.平衡时,甲、乙、丙中的转化率:甲=乙<丙
C.平衡时混合气体的平均相对分子质量:甲=乙>丙
D.温度降至70℃时,测得该反应的平衡常数为1.2,则该反应的正反应为放热反应
【答案】C
【解析】甲中转化率为50%,则的转化量也为0.25 mol,浓度为,反应速率为,故A正确;乙的起始浓度为甲的两倍,但反应前后气体物质的量相等,加压不改变平衡状态,转化率仍为50%;丙中过量,推动转化率更高,故甲=乙<丙,故B正确;反应前后气体物质的量不变,气体质量不变,所以平均相对分子质量是恒量,甲、乙起始时与物质的量比相同,平衡时平均相对分子质量均为;丙中初始SO₂的物质的量分数更大,丙的平均相对分子质量最大,甲=乙<丙,故C错误;80℃时的转化率为50%,平衡常数,降温至70℃时,降低温度K增大,说明平衡正向移动,正反应为放热反应,故D正确;故选C。
11.(2026·湖南长沙·二模)恒容密闭容器中,t=0时加入1.0 mol/L C2H4Cl2(g),保持773K发生以下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
、和的浓度随反应时间t变化的曲线如图。已知活化能:远小于,近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。下列说法错误的是
A.a为,b为,c为
B.t1时曲线c的坐标为(t1,0.15),的平均反应速率
C.平衡后向体系中通入氦气(不参与反应),平衡浓度不变
D.若t=0时,加入足量催化剂(仅对反应Ⅰ有加速作用),则的浓度峰值不变
【答案】D
【解析】已知,反应Ⅰ速率更快、先进行并达到平衡,产物浓度先升高,反应Ⅱ缓慢进行,持续消耗反应物,使反应Ⅰ平衡逆向移动,浓度下降,仅来自反应Ⅱ,浓度持续升高最终平稳,反应物初始浓度为,浓度持续降低,由此可得a为,b为C2H3Cl,c为C2H4Cl2,说法正确,A不符合题意;时浓度为,浓度变化量,平均反应速率,说法正确,B不符合题意;恒容密闭容器中通入不反应的氦气,各气体反应物和生成物的浓度均不变,反应平衡不移动,平衡浓度不变,说法正确,C不符合题意;催化剂仅加速反应Ⅰ的进行,不改变反应平衡,但反应Ⅱ始终在缓慢消耗反应物,加入催化剂后,反应Ⅰ更快达到平衡,达到平衡时反应Ⅱ消耗的比不加催化剂时更少,体系中剩余更多的,的浓度峰值比原来更大,不是不变,说法错误,D符合题意;故选D。
12.(2026·重庆·二模)科研人员设计了利用与反应生成的路线,主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
100 kPa下,在密闭容器中(g)和(s)各1 mol发生反应(反应Ⅲ在360℃以下不考虑)。反应物(、)的平衡转化率和生成物(、)的选择性随温度变化关系如图所示。
注:含碳生成物选择性。
下列说法错误的是
A.曲线a表示的平衡转化率
B.气体平均相对分子质量不变,可以判断Ⅱ达到化学平衡状态
C.M点,若向容器中再充入1 mol ,新平衡下的物质的量为0.245 mol
D.550℃时,反应Ⅲ的平衡常数
【答案】C
【解析】反应I吸热,温度升高,碳酸镁平衡转化率升高,高于450℃后转化率达到100%,则曲线a表示碳酸镁的平衡转化率;反应II为放热反应,所以二氧化碳的量随温度的升高而减小,其选择性降低,即曲线b表示二氧化碳的选择性随温度变化关系,曲线c则表示甲烷的选择性随温度变化关系,据此结合化学反应原理分析。根据分析可知,曲线a表示的平衡转化率,A正确; 气体的平均相对分子质量在数值上等于气体的摩尔质量;反应II为气体体积变化的反应,所以气体的总物质的量随着反应发生在变化,气体的摩尔质量等于气体的质量与气体的物质的量的比值,即气体的摩尔质量为变量,即当摩尔质量保持不变时,则反应达到平衡状态,B正确;M点附近放大图可知,M点对应的反应温度低于360℃,此时未发生反应III,M点二氧化碳与甲烷的选择性均为50%,碳酸镁的平衡转化率为49%,所以转化的碳酸镁的物质的量为1mol49%=0.49mol,根据选择性可推出,生成的甲烷的物质的量为0.49mol50%=0.245mol,再充入氢气,反应I为固体分解,温度不变,平衡常数不变,即K1=c(CO2)不变,但氢气会影响反应II和反应III,所以新平衡下,的物质的量不是0.245 mol ,C错误;由变化关系图可知,在550℃时,1mol碳酸镁已完全分解生成的二氧化碳的物质的量为1mol,又氢气的转化率为60%,二氧化碳和甲烷的选择性分别为70%和10%,则n(CO2)=0.7mol,n(CH4)=0.1mol,结合碳原子守恒可知,n(CO)=(1-0.7-0.1)mol=0.2mol,n(H2O)==0.4mol,n(H2)=1mol-0.6mol=0.4mol,则总的气体的物质的量为n(CO2)+ n(CH4)+ n(CO)+ n(H2O)+ n(H2)=1.8mol,则反应III的平衡常数=,D正确。
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