资源简介 中小学教育资源及组卷应用平台第19讲 化学平衡（解析版）1．理解化学平衡的建立及特点2．能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律，推测平衡移动的方向及浓度、转化率等相关物理量的变化。3．知道化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行计算。4．能书写化学平衡常数表达式，能进行化学平衡常数、转化率的简单计算。5．系统掌握速率、平衡图像的分析方法。考点一：化学平衡1.可逆反应2.化学平衡状态①概念在一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。②特点③判断化学平衡状态的方法化学反应 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 平衡气体的密度 密度一定 不一定平衡颜色 反应体系内有色物质的颜色稳定不变 平衡【典例1】在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是( )A．Z为0.3 mol·L－1B．Y2为0.4 mol·L－1C．X2为0.2 mol·L－1D．Z为0.4 mol·L－1答案：A解析： (1)假设反应正向进行到底： X2(g)＋Y2(g)2Z(g)起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2终态浓度(mol·L－1) 0 0.2 0.4(2)假设反应逆向进行到底： X2(g)＋Y2 (g)2Z(g)起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2终态浓度(mol·L－1) 0.2 0.4 0平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(0，0.2)，Y2∈(0.2，0.4)，Z∈(0，0.4)，故选A。【典例2】一定条件下，在密闭恒容的容器中，发生反应：3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)Si3N4(s)＋12HCl(g) ΔH<0，能表示该反应达到平衡状态的是( )A．v逆(N2)＝v正(H2)B．v正(HCl)＝4v正(SiCl4)C．混合气体的密度保持不变D．c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶3∶6答案：C解析： 利用化学反应速率之比等于化学方程式的计量系数之比可知A项错误；B项均表示正反应，无论反应是否处于平衡状态都成立；D项表示的浓度关系与是否平衡无关；混合气体的密度不变说明容器中气体的质量不变，而平衡移动则气体的质量改变，所以C项表示达到平衡状态。【典例3】反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是( )A．容器内的温度不再变化B．容器内的压强不再变化C．相同时间内，断开H—H的数目和断开N—H的数目比为2∶1D．容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2答案：A解析： 已知反应为放热反应，当容器内的温度不变时，平衡不再移动，反应达到平衡状态，A项符合题意；反应在恒压条件下进行，反应前后压强均不变，当压强不再变化时，不能判断是否达到平衡状态，B项不符合题意；相同时间内，断开H—H的数目和断开N—H的数目比为1∶2时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，C项不符合题意；当浓度为1∶3∶2时，无法证明正、逆反应速率相等，即无法判定是否达到平衡状态，D项不符合题意。【典例4】在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是________________。(2)能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是________________。(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是________________。(4)能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是________________。(5)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________________。(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________________。答案：(1)①③④⑦ (2)⑤⑦ (3)①③④⑤⑦(4)①②③④⑦ (5)①②③ (6)②④⑦考点二：化学平衡移动1.化学平衡移动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)2.外界因素对化学平衡的影响①勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的条件之一（温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度等），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。②影响化学平衡的外界因素在一定条件下，aA(g)+bB(g)mC(g) ΔH＜0 达到平衡后，若其他条件不变，改变一定条件，对平衡的影响如下：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几种特殊情况说明A.改变固体或纯液体的量，对化学平衡没有影响。B.“惰性气体”对化学平衡的影响①恒温、恒容条件②恒温、恒压条件C.同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，可视为压强的影响。D.改变温度，平衡一定移动；对气体加压(缩小体积)无论平衡是否移动，各气体浓度均增大，反之亦然。【典例1】将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：X(g)＋3Y(g)2Z(g) ΔH＜0。改变某个条件并维持新条件直至达到平衡状态，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )选项 改变的条件 新平衡与原平衡比较A 升高温度 X的转化率变小B 增大压强 X的浓度变小C 充入一定量Y Y的转化率增大D 使用适当催化剂 X的体积分数变小答案：A解析： 升高温度，平衡逆向移动，X的转化率变小，A正确；增大压强，平衡正向移动，消耗反应物X，增大压强的实质是增大浓度，根据勒夏特列原理可知，平衡移动只是减弱了改变的程度，故达到新的平衡状态时，X的浓度仍比原平衡大，B错误；充入一定量Y，平衡正向移动，X的转化率增大，但Y的转化率减小，C错误；使用催化剂，能改变反应速率，但平衡不移动，X的体积分数不变，D错误。【典例2】一定压强下，向10 L密闭容器中充入1 mol S2Cl2(g)和1 mol Cl2，发生反应：S2Cl2(g)＋Cl2(g) 2SCl2(g)。Cl2和SCl2的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图所示，以下说法中错误的是( )A．A、B、C、D四点对应状态下，达到平衡状态的是B、DB．正反应的活化能大于逆反应的活化能C．达到平衡后再加热，平衡向逆反应方向移动D．在300 ℃下，达到平衡后缩小容器容积，重新达到平衡后，Cl2的平衡转化率不变答案：B解析： 反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，所以Cl2与SCl2的消耗速率之比为1∶2时为平衡状态，据图可知B、D满足条件，故A正确；据图可知B、D点之后继续升高温度SCl2的消耗速率变大的更多，即逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动，所以正反应为放热反应，焓变小于0，焓变＝正反应活化能－逆反应活化能，所以正反应的活化能小于逆反应的活化能，故B错误，C正确；该反应前后气体系数之和相等，压强不影响平衡，所以缩小容器容积，重新达到平衡后与原平衡为等效平衡，氯气的转化率不变，故D正确。【典例3】在容积不变的密闭容器中发生N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，只改变一种外界条件，完成下表：改变条件 平衡移动方向 氢气的转化率 (增大、减小或不变) 氨气的体积分数 (增大、减小或不变)增大氮气的浓度增大氨气的浓度升温充入适量氩气答案：正向 增大 增大 逆向 减小 增大 逆向 减小 减小 不移动 不变 不变【典例4】在一密闭容器中，反应aA(g)＋bB(s) cC(g)＋dD(g)达到平衡后，保持温度不变，将容器缩小为原来的一半，当达到新的平衡时，A的浓度是原来的1.6倍，则下列说法正确的是( )A．平衡向逆反应方向移动 B．a>c＋dC．物质A的转化率减小 D．物质D的浓度减小答案：B解析： 容器缩小为原来的一半，若平衡不移动，则A的浓度应变为原来的2倍，而实际浓度是原来的1.6倍，说明平衡正向移动，a>c＋d，A的转化率增大。【典例5】对于以下三个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持容器温度、容积不变，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的分解率________，HI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________。答案：(1)正反应 减小 增大 (2)正反应 不变 不变(3)正反应 增大 减小考点三：化学平衡常数1.化学平衡常数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，这个常数就是该反应的化学平衡常数，用符号 K 表示。②表达式对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达到平衡时，。（固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中）【典例1】已知反应①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反应②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是( )A．反应①的平衡常数K1＝B．反应③的平衡常数K＝C．对于反应③，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值D．对于反应③，恒温恒容时，增大压强，H2浓度一定减小答案：B解析：在书写平衡常数表达式时，纯固体不能出现在平衡常数表达式中，A错误；由于反应③＝反应①－反应②，因此平衡常数K＝，B正确；对于反应③，温度升高，H2浓度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此ΔH<0，C错误；对于反应③，在恒温恒容时，增大压强，若充入惰性气体，则平衡不移动，H2的浓度不变，D错误。【典例2】甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：化学反应 平衡 常数 温度/℃500 800①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g) K1 2.5 0.15②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 2.50③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) K3(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________(用K1、K2表示)。(2)反应③的ΔH________0(填“＞”或“＜”)。(3)500 ℃时测得反应③在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L－1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正________v逆(填“＞”“＝”或“＜”)。答案：(1)K1·K2 (2)＜ (3)＞解析：(1)反应①＋反应②得反应③，K3＝，K3＝K1·K2。(2)根据K3＝K1·K2，500 ℃、800 ℃时，反应③的平衡常数分别为2.5，0.375；升温，K减小，平衡左移，正反应为放热反应，所以ΔH＜0。(3)500 ℃时，K3＝2.5Q＝＝≈0.88故反应正向进行，v正>v逆。【典例3】在一定容积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如表：t/℃ 700 800 830 1 000 1 200K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝_____________。(2)该反应的正反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合关系式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________。(4)若830 ℃时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。(5)830 ℃时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的容积，平衡________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。(6)若1 200 ℃时，在某时刻反应体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol·L－1、2 mol·L－1、4 mol·L－1、4 mol·L－1，则此时上述反应_______________________(填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”)。答案：(1) (2)吸热 (3)700 ℃ (4)等于 (5)不 (6)向逆反应方向进行解析：(1)根据化学方程式：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)可知，该反应的平衡常数表达式为K＝(2)根据题干中的表格可知，随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，说明该反应的正反应为吸热反应。(3)某温度下，各物质的平衡浓度有如下关系：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，根据平衡常数表达式K＝可知，K＝＝0.6，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为700 ℃。(4)化学平衡常数只与温度有关，与反应物和生成物的浓度无关，所以只要在830 ℃条件下，该反应平衡常数的数值都为1.0。(5)830 ℃达到平衡，扩大容器容积的瞬间，反应物和生成物的浓度都减小相同的倍数，根据平衡常数表达式K＝可知，反应物和生成物同时改变相同的倍数，Q＝K，平衡不移动。(6)1 200 ℃时，Q＝，将各物质的浓度代入可得Q＝4，而此温度下的平衡常数为2.6，即Q>K，所以该反应向逆反应方向进行。2.压强平衡常数①对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在一定温度下，达到平衡时，其压强平衡常数Kp可表示为:。(Kp只与温度有关)②P(C)、P(D)、P(A)、P(B)表示生成物和反应物的分压：。小结Kp的一般思路第一步 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【典例4】SO2与Cl2反应可制得磺酰氯(SO2Cl2)，反应为SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(g)。按投料比1∶1把SO2与Cl2充入一恒压的密闭容器中发生上述反应，SO2的转化率与温度T的关系如下图所示：若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的压强平衡常数Kp＝________(用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。答案：解析：据图可知M点SO2的转化率为50%，设初始投料为2 mol SO2和2 mol Cl2，列三段式有 SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(g)起始/mol 2 2 0转化/mol 1 1 1平衡/mol 1 1 1所以p(SO2)＝p(Cl2)＝p(SO2Cl2)＝p，所以Kp＝＝。【典例5】丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g) ΔH＝＋124 kJ·mol－1(1)总压分别为100 kPa、10 kPa 时发生该反应，平衡体系中C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系如图所示：100 kPa时，C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是______、______。(2)某温度下，在刚性容器中充入C3H8，起始压强为10 kPa，平衡时总压为13.3 kPa，C3H8的平衡转化率为________。该反应的平衡常数Kp＝______kPa(保留1位小数)。答案：(1)a d (2)33% 1.6解析：(1)C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g) ΔH＝＋124 kJ·mol－1，正反应吸热，升高温度，平衡正向移动，C3H8(g)的物质的量分数减小，C3H6(g)的物质的量分数增大；该反应为气体体积增大的反应，增大压强，化学平衡逆向移动，因此表示100 kPa时，C3H8的物质的量分数随温度变化关系的曲线是a，C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线是d。(2)同温同体积条件下，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，设C3H8的平衡转化率为x， C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)起始/kPa 10 0 0反应/kPa 10x 10x 10x平衡/kPa 10(1－x) 10x 10x则10(1－x)＋10x＋10x＝13.3，解得：x＝0.33，Kp＝≈1.6 kPa。3．速率常数与平衡常数的计算 （1）速率常数速率常数含义速率常数(k)是指在给一定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。速率方程一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。对于基元反应(能够一步完成的反应)：aA＋bB===gG＋hH则v＝kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。如①SO2Cl2SO2＋Cl2 v＝k1c(SO2Cl2)②2NO22NO＋O2 v＝k2c2(NO2)③2H2＋2NON2＋2H2O v＝k3c2(H2)·c2(NO)速率常数的影响因素温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，通常反应速率常数越大，反应进行的越快。同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。（2）相同温度下，正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系对于基元反应：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)v(正)＝k正·ca(A)·cb(B)；v(逆)＝k逆·cg(G)·ch(H)平衡常数K＝＝反应达平衡时，v正＝v逆，故K＝。【典例6】N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，在一定条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)＝k1p(N2O4)，v(NO2)＝k2p2(NO2)，其中k1、k2是与反应温度有关的常数。则一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1＝________。答案：Kpk2解析：Kp＝，平衡时NO2、N2O4的消耗速率比＝v(NO2)∶v(N2O4)＝k2p2(NO2)∶k1p(N2O4)＝2∶1，则Kp＝＝，k1＝。【典例7】已知在一定温度下的可逆反应N2O4(g)2NO2(g)中，v正＝k正·c(N2O4)，v逆＝k逆·c2(NO2)(k正、k逆只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K＝10，则k正＝________k逆。升高温度，k正增大的倍数________(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。答案：10 大于解析：当反应达到平衡时，v正＝v逆，即k正·c(N2O4)＝k逆·c2(NO2)。k正＝＝k逆·K＝10 k逆；该反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数。4.意义A.K值越大，反应物的转化率越高，正反应进行的程度越大。B.K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度(或压强)变化无关。C.化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。5.化学平衡常数的应用①判断、比较可逆反应进行的程度一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：K 正反应进行的程度 平衡时生成物浓度 平衡时反应物浓度 反应物转化率越大 越大 越大 越小 越高越小 越小 越小 越大 越低②判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向：对于可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，若浓度商Qc＝，则③判断可逆反应的热效应④计算反应物的转化率【典例8】某温度下，将2 mol A和3 mol B充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5 min后达到平衡，已知该温度下其平衡常数K＝1，若温度不变时将容器的容积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则( )A．a＝3 B．a＝2C．B的转化率为40% D．B的转化率为60%答案：C解析：温度不变，扩大容器容积(相当于减小压强)时，A的转化率不变，说明反应前后气体的体积不变，即a＝1，A、B错误；设达到平衡时，B的转化量为x mol，则A、B、C、D的平衡量分别为(2－x)mol、(3－x)mol、x mol、x mol，设容器容积为1 L，则平衡常数K＝1＝，解得x＝1.2，B的转化率＝×100%＝40%，C正确，D错误。【典例9】加热N2O5，依次发生的分解反应为：①N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol，则t ℃时反应①的平衡常数为( )A．10.7 B．8.5 C．9.6 D．10.2答案：B解析：设N2O5的转化浓度为x mol·L－1，N2O3的转化浓度为y mol·L－1。 N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)开始/mol·L－1 4 0 0转化/mol·L－1xxx平衡/mol·L－1 4－xxx N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)开始/mol·L－1x 0 x转化/mol·L－1yyy平衡/mol·L－1x－yyx＋y根据题意得所以x＝3.1 mol·L－1，y＝1.4 mol·L－1所以反应①的平衡常数为K＝＝＝8.5。【典例10】汽车尾气是造成雾霾天气的重要原因之一，尾气中的主要污染物为CxHy、NO、CO、SO2及固体颗粒物等。活性炭可用于处理汽车尾气中的NO，在容积为1 L的恒容密闭容器中加入 0.100 0 mol NO 和2.030 mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强如下表：活性炭/mol NO/mol A/mol B/mol p/MPa200 ℃ 2.000 0.040 0 0.030 0 0.030 0 3.93335 ℃ 2.005 0.050 0 0.025 0 0.025 0 p根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式：_________________，判断p________(填“＞”“＜”或“＝”)3.93 MPa。计算反应体系在200 ℃时的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。答案：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g) ＞ 解析：1 L恒容密闭容器中加入0.100 0 mol NO和2.030 mol固体活性炭，生成A、B两种气体，从不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强数据可以看出：Δn(C)∶Δn(NO)∶Δn(A)∶Δn(B)＝1∶2∶1∶1，所以可以推断出生成的A、B两种气体分别为N2和CO2，反应的化学方程式为C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)。该反应的平衡常数Kp＝，容器的容积为1 L，平衡分压之比等于平衡浓度之比，代入表中数据计算得Kp＝。总结化学平衡计算的答题模板反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后，A的转化量为mx mol，容器容积为V L，则有以下关系： mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/mol a b 0 0转化/mol mx nx px qx平衡/mol a－mx b－nx px qx则有：①K＝②c平(A)＝ mol·L－1③α(A)平＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝④φ(A)＝×100%⑤＝⑥混＝ g·L－1[其中M(A)、M(B)分别为A、B的摩尔质量]⑦平衡时体系的平均摩尔质量：＝ g·mol－1 考点四：化学平衡图像类型一v t图像解释某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0的正、逆反应速率的影响如图所示。①加催化剂对反应速率影响的图像是C(填字母，下同)，平衡不移动。②升高温度对反应速率影响的图像是A，平衡向逆反应方向移动。③增大反应容器体积对反应速率影响的图像是D，平衡向逆反应方向移动。④增大O2的浓度对反应速率影响的图像是B，平衡向正反应方向移动。类型二 “先拐先平”解决单一变量的平衡图像已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。[以mA(g)＋nB(g)pC(g)中反应物A的转化率αA为例说明](1)“先拐先平，数值大”原则分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如甲中T2＞T1。②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如乙中p1＞p2。③若为使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图丙中a使用催化剂。(2)正确掌握图像中反应规律的判断方法①图甲中，T2＞T1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。②图乙中，p1＞p2，增大压强，αA升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。类型三 “定一议二”解决多变量的平衡图像以反应A(g)＋B(g)??C(g) ΔH＜0为例(1)“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如乙中任取两条压强曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，甲中任取一曲线，也能得出结论。(2)正确掌握图像中反应规律的判断方法通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。小结平衡图像中非平衡点的v正、v逆分析对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点)，A%大于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正＞v逆；则右下方(F点)v正＜v逆。类型四 “点—线—面”三角度分析特殊图像对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在相同时间段内，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正＞v逆，未达平衡；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡逆向移动，ΔH＜0。小结【典例1】密闭容器中进行的可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)，在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下，混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是( )A．T1c，正反应为吸热反应B．T1>T2，p1C．T1p2，a＋bD．T1>T2，p1>p2，a＋b>c，正反应为放热反应答案：B解析：当图像中有三个变量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，这种方法叫做“定一议二”法。解答该题要综合运用“定一议二”和“先拐先平”的判断方法。由(T1，p1)和(T1，p2)两条曲线可以看出：①温度相同(T1)，但压强为p2时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2>p1；②压强较大(即压强为p2)时对应的w(B)较大，说明增大压强平衡逆向移动，则a＋bT2；②温度较高(即温度为T1)时对应的w(B)较小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。【典例2】有一反应：2A＋B2C，其中A、B、C均为气体，如图所示的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线，x轴表示温度，y轴表示B的转化率，图中有a、b、c三点，则下列描述正确的是( )A．该反应是放热反应B．b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化C．T1温度下若由a点达到平衡，可以采取增大压强的方法D．c点：v正＜v逆答案：B解析：由于温度升高，B的转化率增大，说明平衡正向移动，推知该反应是吸热反应，A错；在T1温度下，由a点达到平衡时，B的转化率不断减小，若采取加压措施，结合化学方程式可知B的转化率会不断增大，C错；在T2温度下，c点未达到平衡状态，B的转化率小于平衡转化率，说明反应正向进行，v正＞v逆，D错。【典例3】H2S分解的热化学方程式为2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) ΔH＝a kJ·mol－1。向容积为1 L的恒容密闭容器中加入n(H2S)＋n(Ar)＝0.1 mol的混合气体(Ar不参与反应)，测得不同温度(T1>T2)时H2S的平衡转化率随比值的变化如图所示。下列说法正确的是( )A．该反应的a<0B．平衡常数K(X)>K(Z)C．平衡常数K(X)＝0.012 5D．维持Y点时n(H2S)不变，向容器中充入Ar气，H2S的平衡转化率减小答案：C解析：已知T1>T2，T1温度下，H2S的平衡转化率更高，说明温度升高，平衡正向移动，则ΔH>0，即a>0，故A错误；X、Z均在T1温度下，温度不变，平衡常数不变，故B错误；列三段式：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) 0.05 0 0 0.025 0.025 0.012 5 0.025 0.025 0.012 5K(X)＝＝0.012 5，故C正确；恒温恒容，通入稀有气体，各组分浓度不变，平衡不移动，则H2S的平衡转化率不变，故D错误。【典例4】在一密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。回答下列问题：(1)处于平衡状态的时间段是____________(填字母，下同)。A．t0～t1 B．t1～t2 C．t2～t3 D．t3～t4 E．t4～t5 F．t5～t6(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。A．增大压强 B．减小压强 C．升高温度D．降低温度 E．加催化剂 F．充入氮气t1时刻________；t3时刻________；t4时刻______。(3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是__________。A．t0～t1 B．t2～t3 C．t3～t4 D．t5～t6(4)如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。答案：(1)ACDF (2)C E B (3)A(4)解析：(1)根据图示可知，t0～t1、t2～t3、t3～t4、t5～t6时间段内，v正、v逆相等，反应处于平衡状态。(2)t1时，v正、v逆同时增大，且v逆增大得更快，平衡向逆反应方向移动，所以t1时改变的条件是升温。t3时，v正、v逆同时增大且增大程度相同，平衡不移动，所以t3时改变的条件是加催化剂。t4时，v正、v逆同时减小，但平衡向逆反应方向移动，所以t4时改变的条件是减小压强。(3)根据图示知，t1～t2、t4～t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH3的含量均比t0～t1时间段的低，所以t0～t1时间段内NH3的百分含量最高。(4)t6时刻分离出部分NH3，v逆立刻减小，而v正逐渐减小，在t7时刻二者相等，反应重新达到平衡，据此可画出反应速率的变化曲线。一、单选题1．（2022·广东·高考真题）恒容密闭容器中，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B．a为随温度的变化曲线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，H2的平衡转化率增大答案：C解析：A．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；B．从图示可以看出，在恒容密闭容器中，随着温度升高氢气的平衡时的物质的量减少，则平衡随着温度升高正向移动，水蒸气的物质的量增加，而a曲线表示的是物质的量不随温度变化而变化，故B错误；C．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；D．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，氢气的转化率不变，故D错误；故选C。2．（2022·全国·高考真题）根据实验目的，下列实验及现象、结论都正确的是（ ）选项 实验目的 实验及现象 结论A 比较和的水解常数 分别测浓度均为的和溶液的，后者大于前者B 检验铁锈中是否含有二价铁 将铁锈溶于浓盐酸，滴入溶液，紫色褪去 铁锈中含有二价铁C 探究氢离子浓度对、相互转化的影响 向溶液中缓慢滴加硫酸，黄色变为橙红色 增大氢离子浓度，转化平衡向生成的方向移动D 检验乙醇中是否含有水 向乙醇中加入一小粒金属钠，产生无色气体 乙醇中含有水答案：C解析：A．CH3COONH4中水解，，会消耗CH3COO-水解生成的OH-，测定相同浓度的CH3COONH4和NaHCO3溶液的pH，后者大于前者，不能说明Kh(CH3COO-)＜Kh()，A错误；B．浓盐酸也能与KMnO4发生反应，使溶液紫色褪去，B错误；C．K2CrO4中存在平衡2(黄色)+2H+(橙红色)+H2O，缓慢滴加硫酸，H+浓度增大，平衡正向移动，故溶液黄色变成橙红色，C正确；D．乙醇和水均会与金属钠发生反应生成氢气，故不能说明乙醇中含有水，D错误；答案选C。3．（2022·北京·高考真题）某多孔材料孔径大小和形状恰好将“固定”，能高选择性吸附。废气中的被吸附后，经处理能全部转化为。原理示意图如下。已知：下列说法不正确的是（ ）A．温度升高时不利于吸附B．多孔材料“固定”，促进平衡正向移动C．转化为的反应是D．每获得时，转移电子的数目为答案：D解析：废气经过MOFs材料之后，NO2转化成N2O4被吸附，进而与氧气和水反应生成硝酸，从该过程中我们知道，NO2转化为N2O4的程度，决定了整个废气处理的效率。A．从可以看出，这个是一个放热反应，升高温度之后，平衡逆向移动，导致生成的N2O4减少，不利于NO2的吸附，A正确；B．多孔材料“固定”，从而促进平衡正向移动，B正确；C．N2O4和氧气、水反应生成硝酸，其方程式为，C正确；D．在方程式中，转移的电子数为4e-，则每获得，转移的电子数为0.4mol，即个数为，D错误；故选D。4．（2022·江苏·高考真题）用尿素水解生成的催化还原，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为，下列说法正确的是（ ）A．上述反应B．上述反应平衡常数C．上述反应中消耗，转移电子的数目为D．实际应用中，加入尿素的量越多，柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小答案：B解析：A．由方程式可知，该反应是一个气体分子数增大的反应，即熵增的反应，反应△S＞0，故A错误；B．由方程式可知，反应平衡常数，故B正确；C．由方程式可知，反应每消耗4mol氨气，反应转移12mol电子，则反应中消耗1mol氨气转移电子的数目为3mol×4××6.02×1023=3×6.02×1023，故C错误；D．实际应用中，加入尿素的量越多，尿素水解生成的氨气过量，柴油机车辆排放的氨气对空气污染程度增大，故D错误；故选B。5．（2022·海南·高考真题）某温度下，反应CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是（ ）A．增大压强，，平衡常数增大B．加入催化剂，平衡时的浓度增大C．恒容下，充入一定量的，平衡向正反应方向移动D．恒容下，充入一定量的，的平衡转化率增大答案：C解析：A．该反应是一个气体分子数减少的反应，增大压强可以加快化学反应速率，正反应速率增大的幅度大于逆反应的，故v正>v逆，平衡向正反应方向移动，但是因为温度不变，故平衡常数不变，A不正确；B．催化剂不影响化学平衡状态，因此，加入催化剂不影响平衡时CH3CH2OH(g)的浓度，B不正确；C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，H2O(g)的浓度增大，平衡向正反应方向移动，C正确；D．恒容下，充入一定量的CH2=CH2 (g)，平衡向正反应方向移动，但是CH2=CH2 (g)的平衡转化率减小，D不正确；综上所述，本题选C。6．（2022·江苏·高考真题）乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为，，在、时，若仅考虑上述反应，平衡时和CO的选择性及的产率随温度的变化如图所示。CO的选择性，下列说法正确的是（ ）A．图中曲线①表示平衡时产率随温度的变化B．升高温度，平衡时CO的选择性增大C．一定温度下，增大可提高乙醇平衡转化率D．一定温度下，加入或选用高效催化剂，均能提高平衡时产率答案：B解析：根据已知反应①，反应②，且反应①的热效应更大，温度升高的时候对反应①影响更大一些，根据选择性的含义，升温时CO选择性增大，同时CO2的选择性减小，所以图中③代表CO的选择性，①代表CO2的选择性，②代表H2的产率，以此解题。A．由分析可知②代表H2的产率，故A错误；B．由分析可知升高温度，平衡时CO的选择性增大，故B正确；C．一定温度下，增大，可以认为开始时水蒸气物质的量不变，增大乙醇物质的量，乙醇的平衡转化率降低，故C错误；D．加入或者选用高效催化剂，不会影响平衡时产率，故D错误；故选B。7．（2022·湖南·高考真题）向体积均为1L的两恒容容器中分别充入和发生反应：，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是（ ）A． B．气体的总物质的量：C．a点平衡常数： D．反应速率：答案：BC解析：A．甲容器在绝热条件下，随着反应的进行，压强先增大后减小，根据理想气体状态方程PV=nRT可知，刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高，则说明上述反应过程放热，即＜0，故A错误；B．根据A项分析可知，上述密闭溶液中的反应为放热反应，图中a点和c点的压强相等，因甲容器为绝热过程，乙容器为恒温过程，若两者气体物质的量相等，则甲容器压强大于乙容器压强，则说明甲容器中气体的总物质的量此时相比乙容器在减小即气体总物质的量：na＜nc，故B正确；C．a点为平衡点，此时容器的总压为p，根据理想气体状态方程PV=nRT可知，在恒容条件下进行，气体的物质的量之比等于整体之比，根据A项分析可知，绝热条件下，反应到平衡状态放热，所以Ta＞T始，压强：Pa=P始，则na＜n始，可设Y转化的物质的量浓度为xmol L 1，则列出三段式如下：，则有＜，计算得到x＞0.75，那么化学平衡常数K=＞，故C正确；D．根据图象可知，甲容器达到平衡的时间短，温度高，所以达到平衡的速率相对乙容器的快，即Va正＞Vb正，故D错误。综上所述，答案为BC。二、填空题8．（2022·辽宁·高考真题）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：。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。针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。(3)方案一：双温-双控-双催化剂。使用双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为时，的温度为，而的温度为)。下列说法正确的是_______。a．氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率b．在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率c．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率d．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率(4)方案二：复合催化剂。下列说法正确的是_______。a．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(5)某合成氨速率方程为：，根据表中数据，_______；实验1 m n p q2 2m n p 2q3 m n 0.1p 10q4 m 2n p 2.828q在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______。a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率(6)某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为，则M元素为_______(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为_____________。答案：(1)能(2) 高 低(3)ab(4)a(5) -1 a(6) Fe 3d6解析：（1），则 G= H-T S=(-92.4+0.2×273) kJ mol-1=-37.8 kJ mol-１＜0，所以合成氨反应在常温下能自发进行。答案为：能；（2）温度越高，反应速率越快，所以高温有利于提高反应速率；因为正反应为放热反应，所以低温有利于提高平衡转化率。答案为：高；低；（3）a．因为正反应为放热反应，所以低温有利于平衡正向移动，氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率，a正确；b．温度升高，反应速率加快，所以在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率，b正确；c．合成氨反应的正反应为放热反应，“热Fe”高于体系温度，不利于提高氨的平衡产率，c不正确；d．温度升高，可提高合成氨反应的速率，所以“冷Ti”低于体系温度，不利于提高合成氨反应速率，d不正确；故选ab。答案为：ab；（4）a．从图中可以看出，时，复合催化剂比单一催化剂的反应速率快，催化效率更高，a正确；b．催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡产率，所以同温同压下，复合催化剂不能提高氨的平衡产率，b不正确；c．虽然图中显示温度高反应速率快，但温度高到一定程度后，复合催化剂活性就可能不变或变低，c不正确；故选a。答案为：a；（5）选择实验1和3进行分析，此时，则γ=-1；a．在合成氨过程中，需要不断分离出氨，有利于平衡正向移动，a正确；b．氨是在该催化剂的催化作用下生成，不会使催化剂中毒，b不正确；c．分离出氨，并没有增大反应物的浓度，所以不会提高正反应速率，c不正确；故选a。答案为：-1；a；（6）从图中信息可以进行以下计算：含黑球的数目为=4，含白球的数目为8，则黑球与白球的个数比为1:2。黑球的化学式为，白球的化学式为。从而得出M+17×6+15×2=188，M=56，则M元素为Fe；在该化合物中，Fe2+的价电子排布式为3d6。答案为：Fe；3d6。9．（2022·全国·高考真题）金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石转化为，再进一步还原得到钛。回答下列问题：(1)转化为有直接氯化法和碳氯化法。在时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：(ⅰ)直接氯化：(ⅱ)碳氯化：反应的为_______，_______Pa。②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是___________________。③对于碳氯化反应：增大压强，平衡_______移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率_______(填“变大”“变小”或“不变”)。(2)在，将、C、以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。反应的平衡常数_______。②图中显示，在平衡时几乎完全转化为，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是______________________。(3)碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于“固—固”接触的措施是_________________________。答案：(1) -223 1.2×1014 碳氯化反应气体分子数增加， H小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程 向左 变小(2) 7.2×105 为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品，提高效益(3)将两固体粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”解析：（1）①根据盖斯定律，将“反应ⅱ-反应ⅰ”得到反应2C(s)+O2(g)=2CO(g)，则 H=-51kJ/mol-172kJ/mol=-223kJ/mol；则Kp===1.2×1014Pa；②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，因为碳氯化反应气体分子数增加， H小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程；③对应碳氯化反应，气体分子数增大，依据勒夏特列原理，增大压强，平衡往气体分子数减少的方向移动，即平衡向左移动；该反应是放热反应，温度升高，平衡往吸热方向移动，即向左移动，则平衡转化率变小。（2）①从图中可知，1400℃，体系中气体平衡组成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO是0.6，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)的平衡常数Kp(1400℃)==Pa=7.2×105Pa；②实际生产中需要综合考虑反应的速率、产率等，以达到最佳效益，实际反应温度远高于200℃，就是为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品。（3）固体颗粒越小，比表面积越大，反应接触面积越大。有利于TiO2 – C“固-固”接触，可将两者粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”，增大接触面积。10．（2022·浙江·高考真题）工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。请回答：(1)在C和O2的反应体系中：反应1：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-394kJ·mol-1反应2：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566kJ·mol-1反应3：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH3。① 设y=ΔH-TΔS，反应1、2和3的y随温度的变化关系如图1所示。图中对应于反应3的线条是______。②一定压强下，随着温度的升高，气体中CO与CO2的物质的量之比______。A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断(2)水煤气反应：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=131kJ·mol-1。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是_________________。(3)一氧化碳变换反应：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ·mol-1。①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)：p(CO)=0.25MPa、p(H2O)=0.25MPa、p(CO2)=0.75MPa和p(H2)=0.75MPa，则反应的平衡常数K的数值为________。②维持与题①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使CO的平衡转化率提高到90%，则原料气中水蒸气和CO的物质的量之比为________。③生产过程中，为了提高变换反应的速率，下列措施中合适的是___________。A．反应温度愈高愈好 B．适当提高反应物压强C．选择合适的催化剂 D．通入一定量的氮气④以固体催化剂M催化变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离，能量-反应过程如图2所示。用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：步骤Ⅰ：________；步骤Ⅱ：________。答案：(1) a B(2)水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快化学反应速率(3) 9.0 1.8：1 BC M+H2O=MO+H2 MO+CO=M+CO2解析：（1）①由已知方程式：(2×反应1-反应2)可得反应3，结合盖斯定律得：，反应1前后气体分子数不变，升温y不变，对应线条b，升温促进反应2平衡逆向移动，气体分子数增多，熵增，y值增大，对应线条c，升温促进反应3平衡逆向移动，气体分子数减少，熵减， y值减小，对应线条a，故此处填a；②温度升高，三个反应平衡均逆向移动，由于反应2焓变绝对值更大，故温度对其平衡移动影响程度大，故CO2物质的量减小，CO物质的量增大，所以CO与CO2物质的量比值增大，故答案选B；（2）由于水蒸气与煤炭反应吸热，会引起体系温度的下降，从而导致反应速率变慢，不利于反应的进行，通入空气，利用煤炭与O2反应放热从而维持体系温度平衡，维持反应速率，故此处填：水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快反应速率；（3）①该反应平衡常数K=；②假设原料气中水蒸气为x mol，CO为1 mol，由题意列三段式如下：，则平衡常数K=，解得x=1.8，故水蒸气与CO物质的量之比为1.8：1；③A．反应温度过高，会引起催化剂失活，导致反应速率变慢，A不符合题意；B．适当增大压强，可加快反应速率，B符合题意；C．选择合适的催化剂有利于加快反应速率，C符合题意；D．若为恒容条件，通入氮气对反应速率无影响，若为恒压条件，通入氮气后，容器体积变大，反应物浓度减小，反应速率变慢，D不符合题意；故答案选BC；④水分子首先被催化剂吸附，根据元素守恒推测第一步产生H2，第二步吸附CO产生CO2，对应反应历程依次为：M+H2O=MO+H2、MO+CO=M+CO2。11．（2022·湖北·高考真题）自发热材料在生活中的应用日益广泛。某实验小组为探究“”体系的发热原理，在隔热装置中进行了下表中的五组实验，测得相应实验体系的温度升高值()随时间(t)的变化曲线，如图所示。实验编号 反应物组成a 粉末b 粉c 粉 饱和石灰水d 粉 石灰乳e 粉 粉末回答下列问题：(1)已知：①②③则的___________。(2)温度为T时，，则饱和溶液中___________(用含x的代数式表示)。(3)实验a中，后基本不变，原因是_________________。(4)实验b中，的变化说明粉与在该条件下___________(填“反应”或“不反应”)。实验c中，前的有变化，其原因是_________________；后基本不变，其原因是_________________微粒的量有限。(5)下列说法不能解释实验d在内温度持续升高的是___________(填标号)。A．反应②的发生促使反应①平衡右移B．反应③的发生促使反应②平衡右移C．气体的逸出促使反应③向右进行D．温度升高导致反应速率加快(6)归纳以上实验结果，根据实验e的特征，用文字简述其发热原理_______________________。答案：(1)-911.9(2)mol L-1(3)Ca(OH)2在水中的溶解度小，反应①达到了平衡状态(4) 不反应 Al和溶液中的OH-发生了反应 OH-(5)A(6)实验e中，发生反应①、②和③，反应③中有气体生成，气体的逸出促使反应③向右进行，反应③的发生使得溶液中OH-的浓度减小，促使反应②平衡右移，反应②的发生促使反应①平衡右移，这三步反应都是放热反应，温度升高导致反应速率加快。解析：（1）根据盖斯定律可得，①+②+2③可得反应CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)=Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g)，则ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17kJ mol-1)+(-16.73kJ mol-1)+2(-415.0kJ mol-1)=-911.9kJ mol-1。（2）温度为T时，Ca(OH)2饱和溶液中，Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)， c(OH-)=2c(Ca2+) ，Ksp[Ca(OH)2]=c(Ca2+) c2(OH-)=x，则c(OH-)=mol L-1。（3）实验a中，CaO和H2O反应①生成Ca(OH)2，4min后ΔT基本不变，是因为Ca(OH)2在水中的溶解度小，反应①达到了平衡状态。（4）实验b中，ΔT几乎不变，说明Al粉与H2O在该条件下不反应；实验c中，前3min的ΔT有变化，是因为Al和溶液中的OH-发生了反应，3min后ΔT基本不变，是因为饱和石灰水中OH-的浓度较低，OH-的量有限。（5）实验d中，发生反应②和③，反应③中有气体生成，气体的逸出促使反应③向右进行，反应③的发生使得溶液中OH-的浓度减小，促使反应②平衡右移，这两步反应都是放热反应，温度升高导致反应速率加快；综上所述，实验d在10min内温度持续升高与反应①无关，故选A。（6）实验e中，发生反应①、②和③，反应③中有气体生成，气体的逸出促使反应③向右进行，反应③的发生使得溶液中OH-的浓度减小，促使反应②平衡右移，反应②的发生促使反应①平衡右移，这三步反应都是放热反应，温度升高导致反应速率加快。12．（2022·浙江·高考真题）主要成分为的工业废气的回收利用有重要意义。(1)回收单质硫。将三分之一的燃烧，产生的与其余混合后反应：。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为、、，计算该温度下的平衡常数_______。(2)热解制。根据文献，将和的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，发生如下反应：Ⅰ Ⅱ 总反应：Ⅲ 投料按体积之比，并用稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得和体积分数如下表：温度/ 950 1000 1050 1100 11500.5 1.5 3.6 5.5 8.50.0 0.0 0.1 0.4 1.8请回答：①反应Ⅲ能自发进行的条件是___________________。②下列说法正确的是_______。A．其他条件不变时，用Ar替代作稀释气体，对实验结果几乎无影响B．其他条件不变时，温度越高，的转化率越高C．由实验数据推出中的键强于中的键D．恒温恒压下，增加的体积分数，的浓度升高③若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图_______。④在，常压下，保持通入的体积分数不变，提高投料比，的转化率不变，原因是____________________________。⑤在范围内(其他条件不变)，的体积分数随温度升高发生变化，写出该变化规律并分析原因_________________________。答案：(1)8×108 L·mol－1(2) 高温 AB 1000℃时CH4不参与反应，相同分压的H2S经历相同的时间转化率相同 先升后降；在低温段，以反应Ⅰ为主，随温度升高，S2(g)的体积分数增大；在高温段，随温度升高；反应Ⅱ消耗S2的速率大于反应Ⅰ生成S2的速率，S2(g)的体积分数减小解析：（1）根据方程式可知该温度下平衡常数K＝；（2）①根据盖斯定律可知Ⅰ+Ⅱ即得到反应Ⅲ的ΔH＝234kJ/mol，这说明反应Ⅲ是吸热的体积增大（即ΔS＞0）的反应，根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0可自发进行可知反应Ⅲ自发进行的条件是高温下自发进行；②A．Ar是稀有气体，与体系中物质不反应，所以其他条件不变时，用Ar替代N2作稀释气体，对实验结果几乎无影响，A正确；B．正反应吸热，升高温度平衡正向进行，温度越高，H2S的转化率越高，B正确；C．根据表中数据无法得出H2S中S-H键和CH4中C-H键的相对强弱，事实上C-H键的键能大于S-H键键能，C错误；D．恒温恒压下，增加N2的体积分数，相当于减压，平衡正向进行，H2的物质的量增加，容器容积增加，H2浓度减小，D错误；答案选AB；③反应I、反应Ⅱ和反应Ⅲ均是吸热反应，则反应过程能量示意图可表示为；④根据表中数据可知1000℃时CH4不参与反应，相同分压的H2S经历相同的时间转化率相同，所以在1000℃常压下，保持通入的H2S体积分数不变，提高投料比时H2S的转化率不变；⑤根据表中数据可知在低温段，以反应Ⅰ为主，随温度升高，S2(g)的体积分数增大；在高温段，随温度升高；反应Ⅱ消耗S2的速率大于反应Ⅰ生成S2的速率，S2(g)的体积分数减小，因此变化规律是先升后降。13．（2022·全国·高考真题）油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：(1)已知下列反应的热化学方程式：① ② ③ 计算热分解反应④的________。(2)较普遍采用的处理方法是克劳斯工艺。即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是：利用反应④高温热分解。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是_________________，缺点是_________________。(3)在、反应条件下，将的混合气进行热分解反应。平衡时混合气中与的分压相等，平衡转化率为________，平衡常数________。(4)在、反应条件下，对于分别为、、、、的混合气，热分解反应过程中转化率随时间的变化如下图所示。①越小，平衡转化率___________，理由是_________________。②对应图中曲线________，计算其在之间，分压的平均变化率为________。答案：(1)170(2) 副产物氢气可作燃料 耗能高(3) 50% 4.76(4) 越高 n(H2S):n(Ar)越小，H2S的分压越小，平衡向正反应方向进行，H2S平衡转化率越高 d 24.9解析：（1）已知：①2H2S(g)+3O2(g)＝2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1＝－1036kJ/mol②4H2S(g)+2SO2(g)＝3S2(g)+4H2O(g) ΔH2＝94kJ/mol③2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) ΔH3＝－484kJ/mol根据盖斯定律(①+②)×－③即得到2H2S(g)＝S2(g)+2H2(g)的ΔH4＝（－1036+94）kJ/mol×+484kJ/mol＝170 kJ/mol；（2）根据盖斯定律(①+②)×可得2H2S(g)+O2(g)＝S2(g)+2H2O(g) ΔH＝(－1036+94)kJ/mol×=－314kJ/mol，因此，克劳斯工艺的总反应是放热反应；根据硫化氢分解的化学方程式可知，高温热分解方法在生成单质硫的同时还有氢气生成。因此，高温热分解方法的优点是：可以获得氢气作燃料；但由于高温分解H2S会消耗大量能量，所以其缺点是耗能高；（3）假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和4mol，根据三段式可知：平衡时H2S和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1－x＝x，解得x＝0.5，所以H2S的平衡转化率为，所以平衡常数Kp＝＝≈4.76kPa；（4）①由于正反应是体积增大的可逆反应，n(H2S):n(Ar)越小，H2S的分压越小，相当于降低压强，平衡向正反应方向移动，因此H2S平衡转化率越高；②n(H2S):n(Ar)越小，H2S平衡转化率越高，所以n(H2S):n(Ar)＝1:9对应的曲线是d；根据图象可知n(H2S):n(Ar)＝1:9反应进行到0.1s时H2S转化率为0.24。假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和9mol，则根据三段式可知此时H2S的压强为≈7.51kPa，H2S的起始压强为10kPa，所以H2S分压的平均变化率为＝24.9kPa·s－1。14．（2022·海南·高考真题）某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环，其中涉及反应：回答问题：(1)已知：电解液态水制备，电解反应的。由此计算的燃烧热(焓)_______。(2)已知：的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。①若反应为基元反应，且反应的与活化能(Ea)的关系为。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)_______。②某研究小组模拟该反应，温度t下，向容积为10L的抽空的密闭容器中通入和，反应平衡后测得容器中。则的转化率为_______，反应温度t约为_______℃。(3)在相同条件下，与还会发生不利于氧循环的副反应：，在反应器中按通入反应物，在不同温度、不同催化剂条件下，反应进行到2min时，测得反应器中、浓度()如下表所示。催化剂 t=350℃ t=400℃催化剂Ⅰ 10.8 12722 345.2 42780催化剂Ⅱ 9.2 10775 34 38932在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应，生成的平均反应速率为_______；若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件，原因是_______。答案：(1)-286(2) 50%或0.5 660.2(或660.1或660.3,其他答案酌情给分)(3) 5.4 相同催化剂，400℃的反应速率更快，相同温度，催化剂Ⅱ副产物浓度低，甲烷与甲醇比例高解析：（1）电解液态水制备，电解反应的，由此可以判断，2mol完全燃烧消耗，生成液态水的同时放出的热量为572kJ ，故1mol完全燃烧生成液态水放出的热量为286kJ，因此，的燃烧热(焓)-286。（2）①由的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系图可知，K随着温度升高而减小，故该反应为放热反应。若反应为基元反应，则反应为一步完成，由于反应的与活化能(Ea)的关系为，由图２信息可知＝ａ，则ａ，该反应为放热反应，生成物的总能量小于反应物的，因此该反应过程的能量变化示意图为： 。②温度t下，向容积为10L的抽空的密闭容器中通入和，反应平衡后测得容器中，则的转化率为，根据C元素守恒可知，的平衡量为，和是按化学计量数之比投料的，则的平衡量为，的平衡量是的２倍，则，的平衡浓度分别为、、、，则该反应的平衡常数K＝，根据图１中的信息可知，反应温度t约为660.2℃。（3）在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应，由表中信息可知，的浓度由０增加到10.8，因此，生成的平均反应速率为；由表中信息可知，在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应， 的浓度由０增加到10.8，，:＝12722:10.81178；在选择使用催化剂Ⅱ和350℃的反应条件下，的浓度由０增加到9.2，:＝10775:9.21171；在选择使用催化剂Ⅰ和400℃条件下反应， 的浓度由０增加到345.2，:＝42780:345.2124；在选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件下，的浓度由０增加到34，:＝38932:341145。因此，若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件的原因是：相同催化剂，400℃的反应速率更快，相同温度，催化剂Ⅱ副产物浓度低，甲烷与甲醇比例高。15．（2022·河北·高考真题）氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。(1)时，燃烧生成)放热，蒸发吸热，表示燃烧热的热化学方程式为____________________________。(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.Ⅱ.①下列操作中，能提高平衡转化率的是_______ (填标号)。A．增加用量 B．恒温恒压下通入惰性气体C．移除 D．加入催化剂②恒温恒压条件下，和反应达平衡时，的转化率为，的物质的量为，则反应Ⅰ的平衡常数_______ (写出含有a、b的计算式；对于反应，，x为物质的量分数)。其他条件不变，起始量增加到，达平衡时，，平衡体系中的物质的量分数为_______(结果保留两位有效数字)。(3)氢氧燃料电池中氢气在_______(填“正”或“负”)极发生反应。(4)在允许自由迁移的固体电解质燃料电池中，放电的电极反应式为_____________。(5)甲醇燃料电池中，吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO，四步可能脱氢产物及其相对能量如图，则最可行途径为a→_______(用等代号表示)。答案：(1)H2(g)+O2 (g)=H2O(1) H= -286 kJ mol-1(2) BC 43%(3)负(4)CnH2n+2-(6n+2)e-+ (3n+1) O2-=n CO2+(n+1) H2O(5)abehj解析：（1）298K时，1gH2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ，则1molH2燃烧生成H2O(g)放热=242kJ，用热化学方程式表示为：H2(g)+O2(g)=H2O(g) H1= -242 kJ mol-1①，又因为1 mol H2O(1)蒸发吸热44kJ，则H2O(g)= H2O(l) H2= -44 kJ mol-1②，根据盖斯定律可知，表示H2燃烧热的反应热为 H=H1+H2= -286 kJ mol-1，故答案为：H2(g)+O2 (g)=H2O(1) H= -286 kJ mol-1；（2）①A．增加CH4 (g)用量可以提高H2O(g)的转化率，但是CH4(g)平衡转化率减小，A不符合题意；B．恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小体系压强，反应混合物中各组分的浓度减小，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，B符合题意；C．移除CO(g)，减小了反应混合物中CO(g)的浓度，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，C符合题意；D．加入催化剂不能改变平衡状态，故不能提高CH4(g)平衡转化率，D不符合题意；综上所述，上述操作中，能提高CH4(g)平衡转化率的是BC；②恒温恒压条件下，1 mol CH4 (g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时，CH4 (g)的转化率为α，CO2 (g)的物质的量为b mol，则转化的CH4 (g)为α mol，剩余的CH4 (g)为(1-α)mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为(α-b)mol，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(1-α-b)mol，H2(g)的物质的量为(3α+b)mol，则反应混合物的总物质的量为(2α+2)mol，平衡混合物中，CH4(g)、H2O(g)、 CO(g) 、H2(g)的物质的量分数分别为、、、，因此，反应I的平衡常数Kx=；其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5mol，达平衡时，α=0.90，b =0.65，则平衡时，CH4 (g)为0.1mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为0.25mol，，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(5-0.90-0.65 )mol=3.45mol，H2(g)的物质的量为(3α+b )mol=3.35mol，平衡混合物的总物质的量为(2α+6 )mol=7.8mol，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为；（3）燃料电池中的燃料在负极发生氧化反应，因此，氢氧燃料电池中氢气在负极发生反应；（4）在允许O2-自由迁移的固体电解质燃料电池中，CnH2n+2在负极发生氧化反应生成CO2和H2O，电极反应式为CnH2n+2-(6n+2)e-+ (3n+1) O2-=nCO2+(n+1) H2O；（5）由图示可知，吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO，且能垒越低，活化能越小，越容易进行，根据图示可知，其可行的途径为：abehj。16．（2022·广东·高考真题）铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。(1)催化剂可由加热分解制备，反应同时生成无污染气体。①完成化学方程式：______________。②催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，过程的焓变为_______(列式表示)。③可用于的催化氧化。设计从出发经过3步反应制备的路线_______(用“→”表示含氮物质间的转化)；其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为___________________。(2)溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡：(ⅰ) (ⅱ) ①下列有关溶液的说法正确的有_______。A．加入少量硫酸，溶液的pH不变B．加入少量水稀释，溶液中离子总数增加C．加入少量溶液，反应(ⅰ)的平衡逆向移动D．加入少量固体，平衡时与的比值保持不变②25℃时，溶液中随pH的变化关系如图。当时，设、与的平衡浓度分别为x、y、，则x、y、z之间的关系式为_______；计算溶液中的平衡浓度____________________(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。③在稀溶液中，一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长()有关；在一定波长范围内，最大A对应的波长()取决于物质的结构特征；浓度越高，A越大。混合溶液在某一波长的A是各组分吸收程度之和。为研究对反应(ⅰ)和(ⅱ)平衡的影响，配制浓度相同、不同的稀溶液，测得其A随的变化曲线如图，波长、和中，与的最接近的是_______；溶液从a变到b的过程中，的值_______(填“增大”“减小”或“不变”)。答案：(1) N2↑ 4H2O (E1-E2)+ΔH+(E3-E4) 2NO+O2=2NO2(2) BD 当溶液pH=9时，，因此可忽略溶液中即=0.20反应(ii)的平衡常数K2===3.3×10-7联立两个方程可得=6.0×10-4mol/L λ3 增大解析：(1)①分解过程中，生成Cr2O3和无污染气体，根据元素守恒可知，其余生成物为N2、H2O，根据原子守恒可知反应方程式为，故答案为：N2↑；4H2O。②设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则X→M ΔH1=(E1-E2)，M→N ΔH2=ΔH，N→Y ΔH3=(E3-E4)1，根据盖斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1+ΔH2+ΔH3=(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)，故答案为：(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)。③NH3在Cr2O3作催化剂条件下，能与O2反应生成NO，NO与O2反应生成红棕色气体NO2，NO2与H2O反应生成HNO3和NO，若同时通入O2，可将氮元素全部氧化为HNO3，因此从NH3出发经过3步反应制备HNO3的路线为；其中NO反应生成NO2过程中，气体颜色发生变化，其反应方程式为2NO+O2=2NO2，故答案为：；2NO+O2=2NO2。(2)①K2Cr2O7溶液中存在平衡：(i)、(ii)。A．向溶液中加入少量硫酸，溶液中c(H+)增大，(ii)平衡逆向移动，根据勒夏特列原理可知，平衡移动只是减弱改变量，平衡后，溶液中c(H+)依然增大，因此溶液的pH将减小，故A错误；B．加水稀释过程中，根据“越稀越水解”、“越稀越电离”可知，(i)和(ii)的平衡都正向移动，两个平衡正向都是离子数增大的反应，因此稀释后，溶液中离子总数将增大，故B正确；C．加入少量NaOH溶液，(ii)正向移动，溶液中将减小，(i)将正向移动，故C错误；D．平衡(i)的平衡常数K1=，平衡常数只与温度和反应本身有关，因此加入少量K2Cr2O7溶液，不变，故D正确；综上所述，答案为：BD。②0.10mol/L K2Cr2O7溶液中，Cr原子的总浓度为0.20mol/L，当溶液pH=9.00时，溶液中Cr原子总浓度为=0.20mol/L，、与的平衡浓度分别为x、y、z mol/L，因此=0.10；由图8可知，当溶液pH=9时，，因此可忽略溶液中，即=0.20，反应(ii)的平衡常数K2===3.3×10-7，联立两个方程可得=6.0×10-4mol/L。③根据反应(i)、(ii)是离子浓度增大的平衡可知，溶液pH越大，溶液中越大，混合溶液在某一波长的A越大，溶液的pH越大，溶液中越大，因此与的λmax最接近的是λ3；反应(i)的平衡常数K1= ，反应(ii)的平衡常数K2=，= = ，因此= ，由上述分析逆推可知，b>a，即溶液pH从a变到b的过程中，溶液中c(H+)减小，所以的值将增大，故答案为：λ3；增大。一、选择题1．（2022·全国·高三专题练习）在一个体积固定的密闭容器中，进行的可逆反应A(s)＋3B(g) 3C (g)。下列叙述中表明可逆反应一定达到平衡状态的是（ ）①C的生成速率与C的分解速率相等；②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B；③B的浓度不再变化；④混合气体总的物质的量不再发生变化；⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶3；⑥混合气体的密度不再变化。A．①②③ B．①③④⑥ C．①③⑥ D．①③④答案：C解析：C的生成速率与C的分解速率相等，说明正逆反应速率相等，①正确；化学反应速率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡状态，都存在单位时间生成a mol A，同时生成3a mol B，②错误；当反应达到化学平衡状态时，各物质的浓度不变，③正确；气体反应物与气体生成物的化学计量数之和相等，无论是否达到平衡状态，混合气体总的物质的量都不变，④错误；平衡时各物质的物质的量取决于起始配料比以及转化的程度，不能作为判断是否达到平衡状态的依据，⑤错误；A为固体，当反应达到平衡状态时，气体的总质量不变，反应达到平衡状态，⑥正确。故答案为：C。2．（2023·河南·高三阶段练习）某温度下，在2L恒容密闭容器中投入一定量的A、B，发生反应：3A(g)+mB(g) nC(g)+2D(g)，12s时生成C的物质的量为0.8mol(反应进程如图所示)。下列说法错误的是（ ）A．12s时，A的转化率为75%B．化学计量数之比m：n=1：2C．0~2s，C的平均反应速率为0.1mol L-1 s-1D．图中两曲线相交时，A的消耗速率等于A的生成速率答案：D解析：0~12s内，Δc(A)=0.8mol/L 0.2mol/L=0.6mol/L、Δc(B)=0.5mol/L-0.3mol/L=0.2mol/L，根据题意，Δn(C)=0.8mol，浓度为Δc(C)= =0.4mol/L，物质的量浓度变化之比等于化学计量数之比，即3：m：n=Δc(A)：Δc(B)：Δc(C)=0.6mol/L：0.2mol/L：0.4mol/L=3：1：2，即方程式为3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)。A． 12s时，A的转化率为 ，故A正确；B． 化学计量数之比m：n=1：2，故B正确；C． 0~2s，Δc(A)=0.8mol/L 0.5mol/L=0.3mol/L，则Δc(A)=0.2mol/L， C的平均反应速率为，故C正确；D． 从图中可以看出，12s时，反应达平衡，A的消耗速率等于生成速率，两曲线相交时，反应没有达到平衡，A的消耗速率不等于A的生成速率，故D错误；故选D。3．（2022·四川省内江市第六中学高三阶段练习）某温度下，反应CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是（ ）A．增大压强，v正＞v逆，平衡常数增大B．加入催化剂，平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，平衡向正反应方向移动，平衡常数不变D．恒容下，充入一定量的CH2=CH2(g)、CH2=CH2(g)的平衡转化率增大答案：C解析：A．增大压强，化学反应速率增大，v正＞v逆，平衡正向移动，但平衡常数不变，A不正确；B．加入催化剂，平衡不发生移动，则平衡时CH3CH2OH(g)的浓度不变，B不正确；C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，H2O(g)的浓度增大，化学反应速率加快，平衡向正反应方向移动，但平衡常数不变，C正确；D．恒容下，充入一定量的CH2=CH2(g)，虽然平衡正向移动，但CH2=CH2(g)的平衡转化率减小，D不正确；故选C。4．（2022·江苏省高邮市教育局高三阶段练习）在50% 负载型金属催化作用下，可实现低温下甲烷化。发生的反应有：反应I： 反应II： 反应III： 将与按照一定流速通过催化氧化管，测得的转化率与的选择性随温度变化如图所示[]。下列说法正确的是（ ）A．反应II的平衡常数可表示为B．其他条件不变，增大压强会增大的选择性C．其他条件不变，降低温度，出口处甲烷的量一直减小D．在X点所示条件下，延长反应时间不能提高的转化率答案：B解析：A．化学平衡常数指的是一定温度下，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；故反应II的平衡常数应表示为，A错误；B．反应I是反应前后气体体积不变的反应，改变压强时，平衡不发生移动；而反应II是反应前后气体体积减少的反应，增大压强时，平衡正向移动，浓度增大，则增大，B正确；C．反应I和反应II均为放热反应，其他条件不变，降低温度时，平衡正向移动，出口处甲烷的量增加，C错误；D．依据的转化率与的选择性随温度变化图可知，X点时，的转化率未达到最大值，表明该时刻反应还没有达到化学平衡状态，故延长反应时间，使反应趋于平衡，的转化率增大，D错误；故合理选项为B。5．（2022·重庆八中高三阶段练习）一定条件下，向甲、乙、丙三个恒容容器中加入一定量初始物质，发生反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) H＞0，各容器中温度、反应物的起始量如下表，反应过程中CO的物质的量浓度随时间变化如图所示。容器 甲 乙 丙容积/L 0.5 0.5 V温度/K起始量 1molC(s)，1mol H2O (g) 1molCO(g)，1mol H2(g) 3molC(s)，2mol H2O (g)下列说法正确的是（ ）A．甲容器中，从反应开始到平衡的平均反应速率B．温度为T1时，反应的平衡常数K=9 mol L-1，C．乙容器中，若平衡时n(C)=0.19mol，则D．V=0.4答案：D解析：A．甲容器中，C呈固态，不能用来表示平均反应速率，A不正确；B．温度为T1时，按甲容器进行计算，平衡时，c(CO)=1.5mol/L，则c(H2)=1.5mol/L、c(H2O)=2mol/L-1.5mol/L=0.5mol/L，所以反应的平衡常数K=mol L-1=4.5 mol L-1，B不正确；C．甲容器中，平衡时n(C)=n(H2O)=0.5mol/L×0.5L=0.25mol，若乙容器与甲容器温度相同，则平衡时n(C)=0.25mol，现平衡时n(C)=0.19mol，则表明平衡正向移动，则，Ｃ不正确；D．丙容器中，c(CO)=3mol/L，则c(H2)=3mol/L，K=mol L-1=4.5 mol L-1，c(H2O)=2mol/L，-3mol/L=2mol/L，V=0.4L，D正确；故选D。6．（2022·河北·高三阶段练习）工业上制备硫酸过程中涉及反应： 。某体积可变的密闭容器中投入一定量和，在、两不同压强下和的含硫百分含量[的含硫百分含量为]随温度变化如图，下列说法正确的是（ ）A．图中表示的含硫百分含量随温度的变化B．C．浓度：D．平衡常数：答案：C解析：A．由方程式可知温度越高，的含量越低，所以图中表示的含硫百分含量随温度的变化，故A错误；B．图中表示的含硫百分含量随温度的变化，压强越大的平衡体积分数越大，所以，故B错误；C．由图可知、两点时各物质的物质的量均相等，但点容器体积小，所以浓度：，故C正确；D．温度越高，平衡常数越低，所以平衡常数：，故D错误。故答案为C7．（2022·四川省内江市第六中学高三开学考试）也是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。可溶于水，在水中易分解，产生的为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生反应如下：反应①，平衡常数为；反应②，平衡常数为；总反应：，平衡常数为K。下列叙述正确的是（ ）A．升高温度，K增大 B．C．适当升温可提高消毒效率 D．压强增大，减小答案：C解析：A．由总反应：可知，正反应为放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，A项错误；B．由，B项错误；C．适当升温，反应①的平衡正向移动，生成，反应②的平衡逆向移动，的量增多，则可提高消毒效率，C项正确；D．平衡常数只受温度的影响，温度不变，平衡常数不变，D项错误；答案选C。8．（2022·山东德州·高三阶段练习）将溶于水，加入浓盐酸，溶液由粉红色变为蓝色，存在平衡：。用该溶液做实验，溶液的颜色变化如图所示：已知：为粉红色，为蓝色，为无色。下列结论和解释正确的是（ ）A．由实验①可推知B．由实验②可知浓度减小，浓度增大C．由实验③可推知加入后溶液中浓度减小D．化学反应速率：①＜②＜③答案：C解析：A． 实验①置于冰水浴中由蓝色溶液变为粉红色溶液，说明平衡逆向移动，即降低温度，平衡逆向移动，逆反应为放热反应，故，故A错误；B． 加水稀释，所有离子的浓度均减小，故B错误；C． 实验③加入少量ZnCl2固体，由蓝色溶液变为粉红色溶液，说明平衡逆向移动，可推知加入后，锌离子结合氯离子生成，溶液中浓度减小，平衡逆向移动，故C正确；D． 实验①降低温度，反应速率减小；实验②加水稀释，离子浓度减小，反应速率减小；实验③加入，锌离子结合氯离子生成，浓度减小，反应速率减小，故三者的速率无法比较，故D错误；故选C。二、填空题9．（2022·福建泉州·高三阶段练习）利用可见光催化还原，将转化为增值化学原料(HCOOH、HCHO、等)，被认为是一种可持续的资源化有效途径。(1)已知：___________。(2)在一定温度下，将1mol和3mol通入某恒容密闭容器中，发生反应，测得不同时刻容器中的体积分数如表所示。t/min 0 10 20 30 40 500.250 0.230 0.215 0.205 0.200 0.200达到平衡时的转化率为___________。(3)将的混合气体充入某密闭容器中，同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ。反应Ⅰ：。反应Ⅱ：。在相同时间内，测得的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图甲。①压强、、由大到小的顺序为___________；温度从到，转化率变化的主要原因是_________________________。②在一定温度下，向容积为2L的恒容密闭容器中充入1mol和3mol，仅发生反应Ⅱ。起始时容器内气体的总压强为8pkPa，若10min时实验测得的平衡分压为pkPa，则0~10min内，___________，该反应的___________。(4)Bi与BiIn合金催化剂电化学还原生产HCOOH的催化机理及在催化剂表面还原过程各物质的相对能量变化，如图乙所示(带“*”表示物质处于吸附态)。试从乙图进行分析，用催化剂的化学式填空：①转化为*OCHO效果更好的催化剂___________。②*OCHO转化为HCOOH能垒较大的催化剂___________。答案：(1)(2)25%(3) 、、 反应Ⅰ正反应是吸热反应，反应Ⅱ正反应为放热反应，温度从到，转化率主要取决于反应Ⅱ； 0.075 (4) BiIn Bi解析：（1）已知①；②；③；可表示为②-①-③；，故答案为；（2）由表2可知，平衡时CO2的体积分数为0.200，设反应由起始到达平衡时CO2转化的物质的量为xmol,列三段式：；则，解得x＝0.25；则达到平衡时的转化率为25%；（3）①在同一温度下，的转化率从p1，p2，p3逐渐增大，反应前后气体体积分数不变，反应前后气体体积分数降低，所以增大压强有利于提高的转化率，所以压强、、由大到小的顺序为、、；故答案为、、；反应Ⅰ正反应是吸热反应，反应Ⅱ正反应为放热反应；温度从到温度升高，转化率降低，转化率主要取决于反应Ⅰ；温度从到温度升高，转化率降低，转化率主要取决于反应Ⅱ；故答案为反应Ⅰ正反应是吸热反应，反应Ⅱ正反应为放热反应，温度从到转化率主要取决于反应Ⅱ；②设反应由起始到达平衡时CO2转化的物质的量为ymol，根据列三段式：，恒温恒容下，气体压强与气体物质的量成正比例，，解得y＝0.5，；平衡时CO2、H2、CH3OH、H2O物质的量依次为0.5mol、1.5mol、0.5mol、0.5mol，CH3OH的分压为pkPa，则p(CO2)＝p(CH3OH)＝p(H2O)＝pkPa，p(H2)＝pkPa×3＝3pkPa，则平衡常数；故答案为0.075；；（4）①根据图象，采用BiIn合金催化剂优于单金属Bi催化剂的原因：相对于单金属Bi催化剂，BiIn合金催化剂能够促进CO2的吸附，增强对*OCHO中间体的吸附；故答案为BiIn；②相对于单金属In催化剂，BiIn合金催化剂能够降低*OCHO脱附形成*HCOOH的活化能，所以*OCHO转化为HCOOH能垒较大的催化剂为Bi；故答案为Bi。10．（2022·山西·榆次一中高三阶段练习）温室气体让地球发烧，倡导低碳生活，是一种可持续发展的环保责任，将CO2应用于生产中实现其综合利用是目前的研究热点。Ⅰ.在催化作用下由CO2和CH4转化为CH3COOH的反应历程示意图如图。(1)在合成CH3COOH的反应历程中，下列有关说法正确的是_______(填字母)。A．该催化剂使反应的平衡常数增大B．CH4→CH3COOH过程中，有C-H键断裂和C-C键形成C．生成乙酸的反应原子利用率100%D．ΔH=E2-E1Ⅱ.以CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下：CO2(g)+C2H6(g) C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH=+177 kJ·mol-1(主反应)C2H6(g) CH4(g)+H2(g)+C(s) ΔH=+9 kJ·mol-1(副反应)(2)主反应的反应历程可分为如下两步，反应过程中能量变化如图1所示：ⅰ.C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) ΔH1=+136 kJ·mol-1ⅱ.H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH2ΔH2=_______，主反应的决速步骤为_______(填“反应ⅰ”或“反应ⅱ”)。(3)向恒压密闭容器中充入CO2和C2H6，温度对催化剂K Fe Mn/Si 2性能的影响如图2所示，工业生产中主反应应选择的温度是_______。(4)在一定温度下的密闭容器中充入一定量的CO2和C2H6，固定时间测定不同压强下C2H4的产率如图3所示，p1压强下a点反应速率：v(正)_______v(逆)。(5)某温度下，在0.1 MPa恒压密闭容器中充入等物质的量的CO2和C2H4，只发生主反应，达到平衡时C2H4的物质的量分数为20%，该温度下反应的平衡常数Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)答案：(1)BC(2) +41 反应ⅱ(3)800 ℃(4)<(5)0.02解析：（1）A．平衡常数只与温度有关系，该催化剂不能使反应的平衡常数增大，A错误；B．根据示意图可知CH4→CH3COOH过程中，有C—H键断裂和C—C键形成，B正确；C．化学方程式为CO2+CH4→CH3COOH，所以生成乙酸的反应原子利用率为100%，C正确；D．根据示意图可知ΔH=E1-E2，D错误；故选BC。（2）已知：CO2(g)+C2H6(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH=+177 kJ·mol-1C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH1=+136 kJ·mol-1根据盖斯定律可知前者减去后者即得到H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH2=+41 kJ·mol-1，根据图象可知第二步反应的活化能大，则主反应的决速步骤为反应ⅱ。（3）根据示意图可知800 ℃时乙烯的选择性、反应物的转化率都是最大的，所以工业生产中主反应应选择的温度是800 ℃。（4）a点在曲线上方，此时乙烯的产率高于曲线上的平衡产率，说明此时反应逆向进行，因此p1压强下a点反应速率：v(正)（5）根据三段式可知 达到平衡时C2H4的物质的量分数为20%，则=0.2，解得n=2x，所以该温度下反应的平衡常数Kp==0.02。21世纪教育网 www.21cnjy.com精品试卷·第 2 页 （共 2 页）21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台第19讲 化学平衡（原卷版）1．理解化学平衡的建立及特点2．能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律，推测平衡移动的方向及浓度、转化率等相关物理量的变化。3．知道化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行计算。4．能书写化学平衡常数表达式，能进行化学平衡常数、转化率的简单计算。5．系统掌握速率、平衡图像的分析方法。考点一：化学平衡1.可逆反应2.化学平衡状态①概念在一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。②特点③判断化学平衡状态的方法化学反应 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 平衡气体的密度 密度一定 不一定平衡颜色 反应体系内有色物质的颜色稳定不变 平衡【典例1】在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是( )A．Z为0.3 mol·L－1 B．Y2为0.4 mol·L－1 C．X2为0.2 mol·L－1 D．Z为0.4 mol·L－1【典例2】一定条件下，在密闭恒容的容器中，发生反应：3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)Si3N4(s)＋12HCl(g) ΔH<0，能表示该反应达到平衡状态的是( )A．v逆(N2)＝v正(H2)B．v正(HCl)＝4v正(SiCl4)C．混合气体的密度保持不变D．c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶3∶6【典例3】反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定已达平衡状态的是( )A．容器内的温度不再变化B．容器内的压强不再变化C．相同时间内，断开H—H的数目和断开N—H的数目比为2∶1D．容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2【典例4】在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是________________。(2)能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是________________。(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是________________。(4)能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是________________。(5)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________________。(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________________。考点二：化学平衡移动1.化学平衡移动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)2.外界因素对化学平衡的影响①勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的条件之一（温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度等），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。②影响化学平衡的外界因素在一定条件下，aA(g)+bB(g)mC(g) ΔH＜0 达到平衡后，若其他条件不变，改变一定条件，对平衡的影响如下：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几种特殊情况说明A.改变固体或纯液体的量，对化学平衡没有影响。B.“惰性气体”对化学平衡的影响①恒温、恒容条件②恒温、恒压条件C.同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，可视为压强的影响。D.改变温度，平衡一定移动；对气体加压(缩小体积)无论平衡是否移动，各气体浓度均增大，反之亦然。【典例1】将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：X(g)＋3Y(g)2Z(g) ΔH＜0。改变某个条件并维持新条件直至达到平衡状态，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )选项 改变的条件 新平衡与原平衡比较A 升高温度 X的转化率变小B 增大压强 X的浓度变小C 充入一定量Y Y的转化率增大D 使用适当催化剂 X的体积分数变小【典例2】一定压强下，向10 L密闭容器中充入1 mol S2Cl2(g)和1 mol Cl2，发生反应：S2Cl2(g)＋Cl2(g) 2SCl2(g)。Cl2和SCl2的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图所示，以下说法中错误的是( )A．A、B、C、D四点对应状态下，达到平衡状态的是B、DB．正反应的活化能大于逆反应的活化能C．达到平衡后再加热，平衡向逆反应方向移动D．在300 ℃下，达到平衡后缩小容器容积，重新达到平衡后，Cl2的平衡转化率不变【典例3】在容积不变的密闭容器中发生N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，只改变一种外界条件，完成下表：改变条件 平衡移动方向 氢气的转化率 (增大、减小或不变) 氨气的体积分数 (增大、减小或不变)增大氮气的浓度增大氨气的浓度升温充入适量氩气【典例4】在一密闭容器中，反应aA(g)＋bB(s) cC(g)＋dD(g)达到平衡后，保持温度不变，将容器缩小为原来的一半，当达到新的平衡时，A的浓度是原来的1.6倍，则下列说法正确的是( )A．平衡向逆反应方向移动 B．a>c＋dC．物质A的转化率减小 D．物质D的浓度减小【典例5】对于以下三个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持容器温度、容积不变，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的分解率________，HI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________。考点三：化学平衡常数1.化学平衡常数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，这个常数就是该反应的化学平衡常数，用符号 K 表示。②表达式对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达到平衡时，。（固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中）【典例1】已知反应①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反应②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是( )A．反应①的平衡常数K1＝B．反应③的平衡常数K＝C．对于反应③，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值D．对于反应③，恒温恒容时，增大压强，H2浓度一定减小【典例2】甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：化学反应 平衡 常数 温度/℃500 800①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g) K1 2.5 0.15②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 2.50③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) K3(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________(用K1、K2表示)。(2)反应③的ΔH________0(填“＞”或“＜”)。(3)500 ℃时测得反应③在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L－1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正________v逆(填“＞”“＝”或“＜”)。【典例3】在一定容积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如表：t/℃ 700 800 830 1 000 1 200K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝_____________。(2)该反应的正反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合关系式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________。(4)若830 ℃时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。(5)830 ℃时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的容积，平衡________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。(6)若1 200 ℃时，在某时刻反应体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol·L－1、2 mol·L－1、4 mol·L－1、4 mol·L－1，则此时上述反应_______________________(填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”)。2.压强平衡常数①对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在一定温度下，达到平衡时，其压强平衡常数Kp可表示为:。(Kp只与温度有关)②P(C)、P(D)、P(A)、P(B)表示生成物和反应物的分压：。小结Kp的一般思路第一步 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【典例4】SO2与Cl2反应可制得磺酰氯(SO2Cl2)，反应为SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(g)。按投料比1∶1把SO2与Cl2充入一恒压的密闭容器中发生上述反应，SO2的转化率与温度T的关系如下图所示：若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的压强平衡常数Kp＝________(用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。【典例5】丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g) ΔH＝＋124 kJ·mol－1(1)总压分别为100 kPa、10 kPa 时发生该反应，平衡体系中C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系如图所示：100 kPa时，C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是______、______。(2)某温度下，在刚性容器中充入C3H8，起始压强为10 kPa，平衡时总压为13.3 kPa，C3H8的平衡转化率为________。该反应的平衡常数Kp＝______kPa(保留1位小数)。3．速率常数与平衡常数的计算 （1）速率常数速率常数含义速率常数(k)是指在给一定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。速率方程一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。对于基元反应(能够一步完成的反应)：aA＋bB===gG＋hH则v＝kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。如①SO2Cl2SO2＋Cl2 v＝k1c(SO2Cl2)②2NO22NO＋O2 v＝k2c2(NO2)③2H2＋2NON2＋2H2O v＝k3c2(H2)·c2(NO)速率常数的影响因素温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，通常反应速率常数越大，反应进行的越快。同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。（2）相同温度下，正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系对于基元反应：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)v(正)＝k正·ca(A)·cb(B)；v(逆)＝k逆·cg(G)·ch(H)平衡常数K＝＝反应达平衡时，v正＝v逆，故K＝。【典例6】N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，在一定条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)＝k1p(N2O4)，v(NO2)＝k2p2(NO2)，其中k1、k2是与反应温度有关的常数。则一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1＝________。【典例7】已知在一定温度下的可逆反应N2O4(g)2NO2(g)中，v正＝k正·c(N2O4)，v逆＝k逆·c2(NO2)(k正、k逆只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K＝10，则k正＝________k逆。升高温度，k正增大的倍数________(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。4.意义A.K值越大，反应物的转化率越高，正反应进行的程度越大。B.K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度(或压强)变化无关。C.化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。5.化学平衡常数的应用①判断、比较可逆反应进行的程度一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：K 正反应进行的程度 平衡时生成物浓度 平衡时反应物浓度 反应物转化率越大 越大 越大 越小 越高越小 越小 越小 越大 越低②判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向：对于可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，若浓度商Qc＝，则③判断可逆反应的热效应④计算反应物的转化率【典例8】某温度下，将2 mol A和3 mol B充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5 min后达到平衡，已知该温度下其平衡常数K＝1，若温度不变时将容器的容积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则( )A．a＝3 B．a＝2C．B的转化率为40% D．B的转化率为60%【典例9】加热N2O5，依次发生的分解反应为：①N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol，则t ℃时反应①的平衡常数为( )A．10.7 B．8.5 C．9.6 D．10.2【典例10】汽车尾气是造成雾霾天气的重要原因之一，尾气中的主要污染物为CxHy、NO、CO、SO2及固体颗粒物等。活性炭可用于处理汽车尾气中的NO，在容积为1 L的恒容密闭容器中加入 0.100 0 mol NO 和2.030 mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强如下表：活性炭/mol NO/mol A/mol B/mol p/MPa200 ℃ 2.000 0.040 0 0.030 0 0.030 0 3.93335 ℃ 2.005 0.050 0 0.025 0 0.025 0 p根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式：_________________，判断p________(填“＞”“＜”或“＝”)3.93 MPa。计算反应体系在200 ℃时的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数)。总结化学平衡计算的答题模板反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后，A的转化量为mx mol，容器容积为V L，则有以下关系： mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/mol a b 0 0转化/mol mx nx px qx平衡/mol a－mx b－nx px qx则有：①K＝②c平(A)＝ mol·L－1③α(A)平＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝④φ(A)＝×100%⑤＝⑥混＝ g·L－1[其中M(A)、M(B)分别为A、B的摩尔质量]⑦平衡时体系的平均摩尔质量：＝ g·mol－1 考点四：化学平衡图像类型一v t图像解释某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0的正、逆反应速率的影响如图所示。①加催化剂对反应速率影响的图像是C(填字母，下同)，平衡不移动。②升高温度对反应速率影响的图像是A，平衡向逆反应方向移动。③增大反应容器体积对反应速率影响的图像是D，平衡向逆反应方向移动。④增大O2的浓度对反应速率影响的图像是B，平衡向正反应方向移动。类型二 “先拐先平”解决单一变量的平衡图像已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。[以mA(g)＋nB(g)pC(g)中反应物A的转化率αA为例说明](1)“先拐先平，数值大”原则分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如甲中T2＞T1。②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如乙中p1＞p2。③若为使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图丙中a使用催化剂。(2)正确掌握图像中反应规律的判断方法①图甲中，T2＞T1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。②图乙中，p1＞p2，增大压强，αA升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。类型三 “定一议二”解决多变量的平衡图像以反应A(g)＋B(g)??C(g) ΔH＜0为例(1)“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如乙中任取两条压强曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，甲中任取一曲线，也能得出结论。(2)正确掌握图像中反应规律的判断方法通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。小结平衡图像中非平衡点的v正、v逆分析对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点)，A%大于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正＞v逆；则右下方(F点)v正＜v逆。类型四 “点—线—面”三角度分析特殊图像对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在相同时间段内，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正＞v逆，未达平衡；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡逆向移动，ΔH＜0。小结【典例1】密闭容器中进行的可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)，在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下，混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是( )A．T1c，正反应为吸热反应B．T1>T2，p1C．T1p2，a＋bD．T1>T2，p1>p2，a＋b>c，正反应为放热反应【典例2】有一反应：2A＋B2C，其中A、B、C均为气体，如图所示的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线，x轴表示温度，y轴表示B的转化率，图中有a、b、c三点，则下列描述正确的是( )A．该反应是放热反应B．b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化C．T1温度下若由a点达到平衡，可以采取增大压强的方法D．c点：v正＜v逆【典例3】H2S分解的热化学方程式为2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) ΔH＝a kJ·mol－1。向容积为1 L的恒容密闭容器中加入n(H2S)＋n(Ar)＝0.1 mol的混合气体(Ar不参与反应)，测得不同温度(T1>T2)时H2S的平衡转化率随比值的变化如图所示。下列说法正确的是( )A．该反应的a<0B．平衡常数K(X)>K(Z)C．平衡常数K(X)＝0.012 5D．维持Y点时n(H2S)不变，向容器中充入Ar气，H2S的平衡转化率减小【典例4】在一密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。回答下列问题：(1)处于平衡状态的时间段是____________(填字母，下同)。A．t0～t1 B．t1～t2 C．t2～t3 D．t3～t4 E．t4～t5 F．t5～t6(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。A．增大压强 B．减小压强 C．升高温度D．降低温度 E．加催化剂 F．充入氮气t1时刻________；t3时刻________；t4时刻______。(3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是__________。A．t0～t1 B．t2～t3 C．t3～t4 D．t5～t6(4)如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。一、单选题1．（2022·广东·高考真题）恒容密闭容器中，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B．a为随温度的变化曲线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，H2的平衡转化率增大2．（2022·全国·高考真题）根据实验目的，下列实验及现象、结论都正确的是（ ）选项 实验目的 实验及现象 结论A 比较和的水解常数 分别测浓度均为的和溶液的，后者大于前者B 检验铁锈中是否含有二价铁 将铁锈溶于浓盐酸，滴入溶液，紫色褪去 铁锈中含有二价铁C 探究氢离子浓度对、相互转化的影响 向溶液中缓慢滴加硫酸，黄色变为橙红色 增大氢离子浓度，转化平衡向生成的方向移动D 检验乙醇中是否含有水 向乙醇中加入一小粒金属钠，产生无色气体 乙醇中含有水3．（2022·北京·高考真题）某多孔材料孔径大小和形状恰好将“固定”，能高选择性吸附。废气中的被吸附后，经处理能全部转化为。原理示意图如下。已知：下列说法不正确的是（ ）A．温度升高时不利于吸附B．多孔材料“固定”，促进平衡正向移动C．转化为的反应是D．每获得时，转移电子的数目为4．（2022·江苏·高考真题）用尿素水解生成的催化还原，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为，下列说法正确的是（ ）A．上述反应B．上述反应平衡常数C．上述反应中消耗，转移电子的数目为D．实际应用中，加入尿素的量越多，柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小5．（2022·海南·高考真题）某温度下，反应CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是（ ）A．增大压强，，平衡常数增大B．加入催化剂，平衡时的浓度增大C．恒容下，充入一定量的，平衡向正反应方向移动D．恒容下，充入一定量的，的平衡转化率增大6．（2022·江苏·高考真题）乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为，，在、时，若仅考虑上述反应，平衡时和CO的选择性及的产率随温度的变化如图所示。CO的选择性，下列说法正确的是（ ）A．图中曲线①表示平衡时产率随温度的变化B．升高温度，平衡时CO的选择性增大C．一定温度下，增大可提高乙醇平衡转化率D．一定温度下，加入或选用高效催化剂，均能提高平衡时产率7．（2022·湖南·高考真题）向体积均为1L的两恒容容器中分别充入和发生反应：，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是（ ）A． B．气体的总物质的量：C．a点平衡常数： D．反应速率：二、填空题8．（2022·辽宁·高考真题）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：。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。针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。(3)方案一：双温-双控-双催化剂。使用双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为时，的温度为，而的温度为)。下列说法正确的是_______。a．氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率b．在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率c．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率d．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率(4)方案二：复合催化剂。下列说法正确的是_______。a．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(5)某合成氨速率方程为：，根据表中数据，_______；实验1 m n p q2 2m n p 2q3 m n 0.1p 10q4 m 2n p 2.828q在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______。a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率(6)某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为，则M元素为_______(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为_____________。9．（2022·全国·高考真题）金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石转化为，再进一步还原得到钛。回答下列问题：(1)转化为有直接氯化法和碳氯化法。在时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：(ⅰ)直接氯化：(ⅱ)碳氯化：反应的为_______，_______Pa。②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是___________________。③对于碳氯化反应：增大压强，平衡_______移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率_______(填“变大”“变小”或“不变”)。(2)在，将、C、以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。反应的平衡常数_______。②图中显示，在平衡时几乎完全转化为，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是______________________。(3)碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于“固—固”接触的措施是_________________________。10．（2022·浙江·高考真题）工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。请回答：(1)在C和O2的反应体系中：反应1：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-394kJ·mol-1反应2：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566kJ·mol-1反应3：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH3。① 设y=ΔH-TΔS，反应1、2和3的y随温度的变化关系如图1所示。图中对应于反应3的线条是______。②一定压强下，随着温度的升高，气体中CO与CO2的物质的量之比______。A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断(2)水煤气反应：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=131kJ·mol-1。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是_________________。(3)一氧化碳变换反应：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ·mol-1。①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)：p(CO)=0.25MPa、p(H2O)=0.25MPa、p(CO2)=0.75MPa和p(H2)=0.75MPa，则反应的平衡常数K的数值为________。②维持与题①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使CO的平衡转化率提高到90%，则原料气中水蒸气和CO的物质的量之比为________。③生产过程中，为了提高变换反应的速率，下列措施中合适的是___________。A．反应温度愈高愈好 B．适当提高反应物压强C．选择合适的催化剂 D．通入一定量的氮气④以固体催化剂M催化变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离，能量-反应过程如图2所示。用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：步骤Ⅰ：________；步骤Ⅱ：________。11．（2022·湖北·高考真题）自发热材料在生活中的应用日益广泛。某实验小组为探究“”体系的发热原理，在隔热装置中进行了下表中的五组实验，测得相应实验体系的温度升高值()随时间(t)的变化曲线，如图所示。实验编号 反应物组成a 粉末b 粉c 粉 饱和石灰水d 粉 石灰乳e 粉 粉末回答下列问题：(1)已知：①②③则的___________。(2)温度为T时，，则饱和溶液中___________(用含x的代数式表示)。(3)实验a中，后基本不变，原因是_________________。(4)实验b中，的变化说明粉与在该条件下___________(填“反应”或“不反应”)。实验c中，前的有变化，其原因是_________________；后基本不变，其原因是_________________微粒的量有限。(5)下列说法不能解释实验d在内温度持续升高的是___________(填标号)。A．反应②的发生促使反应①平衡右移B．反应③的发生促使反应②平衡右移C．气体的逸出促使反应③向右进行D．温度升高导致反应速率加快(6)归纳以上实验结果，根据实验e的特征，用文字简述其发热原理_______________________。12．（2022·浙江·高考真题）主要成分为的工业废气的回收利用有重要意义。(1)回收单质硫。将三分之一的燃烧，产生的与其余混合后反应：。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为、、，计算该温度下的平衡常数_______。(2)热解制。根据文献，将和的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，发生如下反应：Ⅰ Ⅱ 总反应：Ⅲ 投料按体积之比，并用稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得和体积分数如下表：温度/ 950 1000 1050 1100 11500.5 1.5 3.6 5.5 8.50.0 0.0 0.1 0.4 1.8请回答：①反应Ⅲ能自发进行的条件是___________________。②下列说法正确的是_______。A．其他条件不变时，用Ar替代作稀释气体，对实验结果几乎无影响B．其他条件不变时，温度越高，的转化率越高C．由实验数据推出中的键强于中的键D．恒温恒压下，增加的体积分数，的浓度升高③若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图_______。④在，常压下，保持通入的体积分数不变，提高投料比，的转化率不变，原因是____________________________。⑤在范围内(其他条件不变)，的体积分数随温度升高发生变化，写出该变化规律并分析原因_________________________。13．（2022·全国·高考真题）油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：(1)已知下列反应的热化学方程式：① ② ③ 计算热分解反应④的________。(2)较普遍采用的处理方法是克劳斯工艺。即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是：利用反应④高温热分解。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是_________________，缺点是_________________。(3)在、反应条件下，将的混合气进行热分解反应。平衡时混合气中与的分压相等，平衡转化率为________，平衡常数________。(4)在、反应条件下，对于分别为、、、、的混合气，热分解反应过程中转化率随时间的变化如下图所示。①越小，平衡转化率___________，理由是_________________。②对应图中曲线________，计算其在之间，分压的平均变化率为________。14．（2022·海南·高考真题）某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环，其中涉及反应：回答问题：(1)已知：电解液态水制备，电解反应的。由此计算的燃烧热(焓)_______。(2)已知：的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。①若反应为基元反应，且反应的与活化能(Ea)的关系为。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)_______。②某研究小组模拟该反应，温度t下，向容积为10L的抽空的密闭容器中通入和，反应平衡后测得容器中。则的转化率为_______，反应温度t约为_______℃。(3)在相同条件下，与还会发生不利于氧循环的副反应：，在反应器中按通入反应物，在不同温度、不同催化剂条件下，反应进行到2min时，测得反应器中、浓度()如下表所示。催化剂 t=350℃ t=400℃催化剂Ⅰ 10.8 12722 345.2 42780催化剂Ⅱ 9.2 10775 34 38932在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应，生成的平均反应速率为_______；若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件，原因是_______。15．（2022·河北·高考真题）氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。(1)时，燃烧生成)放热，蒸发吸热，表示燃烧热的热化学方程式为____________________________。(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.Ⅱ.①下列操作中，能提高平衡转化率的是_______ (填标号)。A．增加用量 B．恒温恒压下通入惰性气体C．移除 D．加入催化剂②恒温恒压条件下，和反应达平衡时，的转化率为，的物质的量为，则反应Ⅰ的平衡常数_______ (写出含有a、b的计算式；对于反应，，x为物质的量分数)。其他条件不变，起始量增加到，达平衡时，，平衡体系中的物质的量分数为_______(结果保留两位有效数字)。(3)氢氧燃料电池中氢气在_______(填“正”或“负”)极发生反应。(4)在允许自由迁移的固体电解质燃料电池中，放电的电极反应式为_____________。(5)甲醇燃料电池中，吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO，四步可能脱氢产物及其相对能量如图，则最可行途径为a→_______(用等代号表示)。16．（2022·广东·高考真题）铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。(1)催化剂可由加热分解制备，反应同时生成无污染气体。①完成化学方程式：______________。②催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，过程的焓变为_______(列式表示)。③可用于的催化氧化。设计从出发经过3步反应制备的路线_______(用“→”表示含氮物质间的转化)；其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为___________________。(2)溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡：(ⅰ) (ⅱ) ①下列有关溶液的说法正确的有_______。A．加入少量硫酸，溶液的pH不变B．加入少量水稀释，溶液中离子总数增加C．加入少量溶液，反应(ⅰ)的平衡逆向移动D．加入少量固体，平衡时与的比值保持不变②25℃时，溶液中随pH的变化关系如图。当时，设、与的平衡浓度分别为x、y、，则x、y、z之间的关系式为_______；计算溶液中的平衡浓度____________________(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。③在稀溶液中，一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长()有关；在一定波长范围内，最大A对应的波长()取决于物质的结构特征；浓度越高，A越大。混合溶液在某一波长的A是各组分吸收程度之和。为研究对反应(ⅰ)和(ⅱ)平衡的影响，配制浓度相同、不同的稀溶液，测得其A随的变化曲线如图，波长、和中，与的最接近的是_______；溶液从a变到b的过程中，的值_______(填“增大”“减小”或“不变”)。一、选择题1．（2022·全国·高三专题练习）在一个体积固定的密闭容器中，进行的可逆反应A(s)＋3B(g) 3C (g)。下列叙述中表明可逆反应一定达到平衡状态的是（ ）①C的生成速率与C的分解速率相等；②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B；③B的浓度不再变化；④混合气体总的物质的量不再发生变化；⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶3；⑥混合气体的密度不再变化。A．①②③ B．①③④⑥ C．①③⑥ D．①③④2．（2023·河南·高三阶段练习）某温度下，在2L恒容密闭容器中投入一定量的A、B，发生反应：3A(g)+mB(g) nC(g)+2D(g)，12s时生成C的物质的量为0.8mol(反应进程如图所示)。下列说法错误的是（ ）A．12s时，A的转化率为75%B．化学计量数之比m：n=1：2C．0~2s，C的平均反应速率为0.1mol L-1 s-1D．图中两曲线相交时，A的消耗速率等于A的生成速率故选D。3．（2022·四川省内江市第六中学高三阶段练习）某温度下，反应CH2=CH2(g)+H2O(g) CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是（ ）A．增大压强，v正＞v逆，平衡常数增大B．加入催化剂，平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，平衡向正反应方向移动，平衡常数不变D．恒容下，充入一定量的CH2=CH2(g)、CH2=CH2(g)的平衡转化率增大4．（2022·江苏省高邮市教育局高三阶段练习）在50% 负载型金属催化作用下，可实现低温下甲烷化。发生的反应有：反应I： 反应II： 反应III： 将与按照一定流速通过催化氧化管，测得的转化率与的选择性随温度变化如图所示[]。下列说法正确的是（ ）A．反应II的平衡常数可表示为B．其他条件不变，增大压强会增大的选择性C．其他条件不变，降低温度，出口处甲烷的量一直减小D．在X点所示条件下，延长反应时间不能提高的转化率5．（2022·重庆八中高三阶段练习）一定条件下，向甲、乙、丙三个恒容容器中加入一定量初始物质，发生反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) H＞0，各容器中温度、反应物的起始量如下表，反应过程中CO的物质的量浓度随时间变化如图所示。容器 甲 乙 丙容积/L 0.5 0.5 V温度/K起始量 1molC(s)，1mol H2O (g) 1molCO(g)，1mol H2(g) 3molC(s)，2mol H2O (g)下列说法正确的是（ ）A．甲容器中，从反应开始到平衡的平均反应速率B．温度为T1时，反应的平衡常数K=9 mol L-1，C．乙容器中，若平衡时n(C)=0.19mol，则D．V=0.46．（2022·河北·高三阶段练习）工业上制备硫酸过程中涉及反应： 。某体积可变的密闭容器中投入一定量和，在、两不同压强下和的含硫百分含量[的含硫百分含量为]随温度变化如图，下列说法正确的是（ ）A．图中表示的含硫百分含量随温度的变化B．C．浓度：D．平衡常数：7．（2022·四川省内江市第六中学高三开学考试）也是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。可溶于水，在水中易分解，产生的为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生反应如下：反应①，平衡常数为；反应②，平衡常数为；总反应：，平衡常数为K。下列叙述正确的是（ ）A．升高温度，K增大 B．C．适当升温可提高消毒效率 D．压强增大，减小8．（2022·山东德州·高三阶段练习）将溶于水，加入浓盐酸，溶液由粉红色变为蓝色，存在平衡：。用该溶液做实验，溶液的颜色变化如图所示：已知：为粉红色，为蓝色，为无色。下列结论和解释正确的是（ ）A．由实验①可推知B．由实验②可知浓度减小，浓度增大C．由实验③可推知加入后溶液中浓度减小D．化学反应速率：①＜②＜③二、填空题9．（2022·福建泉州·高三阶段练习）利用可见光催化还原，将转化为增值化学原料(HCOOH、HCHO、等)，被认为是一种可持续的资源化有效途径。(1)已知：___________。(2)在一定温度下，将1mol和3mol通入某恒容密闭容器中，发生反应，测得不同时刻容器中的体积分数如表所示。t/min 0 10 20 30 40 500.250 0.230 0.215 0.205 0.200 0.200达到平衡时的转化率为___________。(3)将的混合气体充入某密闭容器中，同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ。反应Ⅰ：。反应Ⅱ：。在相同时间内，测得的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图甲。①压强、、由大到小的顺序为___________；温度从到，转化率变化的主要原因是_________________________。②在一定温度下，向容积为2L的恒容密闭容器中充入1mol和3mol，仅发生反应Ⅱ。起始时容器内气体的总压强为8pkPa，若10min时实验测得的平衡分压为pkPa，则0~10min内，___________，该反应的___________。(4)Bi与BiIn合金催化剂电化学还原生产HCOOH的催化机理及在催化剂表面还原过程各物质的相对能量变化，如图乙所示(带“*”表示物质处于吸附态)。试从乙图进行分析，用催化剂的化学式填空：①转化为*OCHO效果更好的催化剂___________。②*OCHO转化为HCOOH能垒较大的催化剂___________。10．（2022·山西·榆次一中高三阶段练习）温室气体让地球发烧，倡导低碳生活，是一种可持续发展的环保责任，将CO2应用于生产中实现其综合利用是目前的研究热点。Ⅰ.在催化作用下由CO2和CH4转化为CH3COOH的反应历程示意图如图。(1)在合成CH3COOH的反应历程中，下列有关说法正确的是_______(填字母)。A．该催化剂使反应的平衡常数增大B．CH4→CH3COOH过程中，有C-H键断裂和C-C键形成C．生成乙酸的反应原子利用率100%D．ΔH=E2-E1Ⅱ.以CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下：CO2(g)+C2H6(g) C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH=+177 kJ·mol-1(主反应)C2H6(g) CH4(g)+H2(g)+C(s) ΔH=+9 kJ·mol-1(副反应)(2)主反应的反应历程可分为如下两步，反应过程中能量变化如图1所示：ⅰ.C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) ΔH1=+136 kJ·mol-1ⅱ.H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH2ΔH2=_______，主反应的决速步骤为_______(填“反应ⅰ”或“反应ⅱ”)。(3)向恒压密闭容器中充入CO2和C2H6，温度对催化剂K Fe Mn/Si 2性能的影响如图2所示，工业生产中主反应应选择的温度是_______。(4)在一定温度下的密闭容器中充入一定量的CO2和C2H6，固定时间测定不同压强下C2H4的产率如图3所示，p1压强下a点反应速率：v(正)_______v(逆)。(5)某温度下，在0.1 MPa恒压密闭容器中充入等物质的量的CO2和C2H4，只发生主反应，达到平衡时C2H4的物质的量分数为20%，该温度下反应的平衡常数Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)21世纪教育网 www.21cnjy.com精品试卷·第 2 页 （共 2 页）21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 【备考2023】高考化学一轮第19讲 化学平衡（原卷版）.docx 【备考2023】高考化学一轮第19讲 化学平衡（解析版）.docx
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