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第2讲　化学平衡状态　化学平衡的移动
复习目标
1．了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。
2.掌握化学平衡状态的特征。
3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。
4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
考点一 化学平衡状态
INCLUDEPICTURE"基础自主夯实.TIF"
1．可逆反应
(1)定义：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
①三同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行；c.反应物与生成物同时存在。
②一小：任一组分的转化率都小于100%。
(3)表示方法：在化学方程式中用“?”表示。
2．化学平衡状态
(1)概念：在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变的状态。
(2)建立过程
①对于只加入反应物从正向建立的平衡：
INCLUDEPICTURE"368HX41教.TIF"
②图示
建立过程可以用速率－时间图像表示：
(3)化学平衡状态特征
INCLUDEPICTURE"90HX198教.TIF"
INCLUDEPICTURE"误点查正.TIF"　请指出下列各说法的错因
(1)2H2O2H2↑＋O2↑为可逆反应。
错因：条件不同，不是可逆反应。
(2)平衡状态指的是反应静止了，不再发生反应了。
错因：化学平衡是一种动态平衡。
(3)由2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1知，2 mol SO2与1 mol O2在恒压密闭容器中充分反应，可放出196.6 kJ的热量。
错因：2__mol__SO2与1__mol__O2并不能完全反应，放出的热量小于196.6__kJ。
(4)N2O4(g)2NO2(g)达到平衡时，v正(N2O4)等于v逆(NO2)。
错因：达到平衡时，2v正(N2O4)＝v逆(NO2)。
(5)对于反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，若每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2，说明反应达平衡状态。
错因：消耗1__mol__SO3的同时生成1__mol__NO2均表示逆反应方向，故无法判断反应是否达到平衡状态。
(6)在恒温恒容密闭容器中发生反应A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，当压强不随时间而改变，说明反应已达平衡。
错因：此反应为反应前后气体体积不变的反应，故压强始终不发生改变，因此压强不变时，无法说明反应已达平衡。
INCLUDEPICTURE"课堂精讲答疑.TIF"
一、极端假设法确定各物质浓度范围
根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。
如在恒温恒容密闭容器中发生可逆反应X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，X2、Y2、Z的初始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1和0.2 mol·L－1
假设反应正向进行到底：
　　　　　 X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)
0 0.2 0.4
假设反应逆向进行到底：
　　　　　 X2(g)＋Y2(g)2Z(g)
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)。
二、化学平衡状态的判断方法
1．正逆相等
(1)同一物质(两种表述)：v正＝v逆、断键数＝成键数。
(2)不同物质：
＝
2．“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的(即变量)，当其“不变”时反应就达到平衡状态。
(1)混合体系中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度、百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等会随时间变化而变化，为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。
(2)绝热体系中温度为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。
(3) 、ρ、p总等，不一定为变量，要根据不同情况进行判断：
注：若有非气体物质参与反应，无论Δn(g)是否等于0，、ρ均为变量，若其恒定不变，则化学反应达到平衡状态。
INCLUDEPICTURE"题组巩固提升.TIF"
角度一　化学平衡状态特征
1．在一个密闭容器中发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.2 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能出现的数据是(　　)
A．c(SO3)＝0.4 mol·L－1
B．c(SO2)＝c(SO3)＝0.15 mol·L－1
C．c(SO2)＝0.25 mol·L－1
D．c(SO2)＋c(SO3)＝0.5 mol·L－1
答案　C
2．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是(　　)
A．c1∶c2＝3∶1
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X、Y的转化率不相等
D．c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1
答案　D
角度二　化学平衡状态的判断
3．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________(填序号，下同)。
(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
4．汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＜0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填序号)。
答案　②④⑤
解析　①达到平衡时，v正应保持不变。②由于是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，K减小，当K不变时，温度不变，达到平衡状态。③图中达到平衡时，CO、CO2的改变量不是1∶1。④w(NO)逐渐减小，达到平衡时保持不变。⑤因正反应放热，容器绝热，故反应开始后体系温度升高，达到平衡状态时，体系温度不再发生变化。⑥ΔH是一个定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。
考点二 化学平衡的移动
INCLUDEPICTURE"基础自主夯实.TIF"
1．概念
一定条件下，可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。
2．化学平衡移动的过程
3．化学平衡移动与化学反应速率的关系
(1)改变条件，v正′>v逆′：平衡向正反应方向移动。
(2)改变条件，v正′＝v逆′：平衡不发生移动。
(3)改变条件，v正′＜v逆′：平衡向逆反应方向移动。
4．影响化学平衡的外界因素
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 向气体体积减小的方向移动
减小压强 向气体体积增大的方向移动
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
5.勒夏特列原理
(1)内容：如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。本原理也称为化学平衡移动原理。
(2)适用范围：适用于任何动态平衡(如溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析。
(3)平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响，而不是“消除”外界条件的影响，更不是“扭转”外界条件的影响。
INCLUDEPICTURE"误点查正.TIF"　请指出下列各说法的错因
(1)增大反应物的量，化学反应速率一定加快，化学平衡一定正向移动。
错因：若反应物为固体或纯液体，其浓度看作是常数，则增大反应物的量，其浓度不变，化学反应速率不变，平衡不移动。
(2)化学反应速率改变，化学平衡一定发生移动。
错因：如果可逆反应的正、逆反应速率同等程度改变，化学平衡不发生移动。
(3)对于反应：2NO2(g)N2O4(g)，在恒温恒压条件下充入稀有气体，平衡不移动。
错因：在恒温恒压条件下充入稀有气体，容器体积膨胀，各组分的浓度变小，平衡向左移动。
(4)恒温恒容条件下，反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，再向容器中通入一定量的N2O4(g)重新达到平衡后，NO2的体积分数增大。
错因：恒温恒容条件下，再通入一定量N2O4气体，相当于增大压强，N2O4的转化率减小，NO2的体积分数减小。
INCLUDEPICTURE"课堂精讲答疑.TIF"
1．当反应体系中存在固体或纯液体物质时，可认为其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或纯液体的量，对化学平衡没影响。
2．同等程度地改变反应气体混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
3．充入惰性气体与平衡移动的关系
(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，各反应气体的分压减小→体系中各组分的浓度同倍数
4．常见平衡移动前后反应速率－时间图像分析
图像
t1时刻所改变的条件 增大反应物浓度 减小反应物浓度 增大生成物浓度 减小生成物浓度
图像
t1时刻所改变的条件 温度 升高 降低 升高 降低
正反应为放热反应 正反应为吸热反应
压强 增大 减小 增大 减小
正反应为气体物质的量增大的反应 正反应为气体物质的量减小的反应
INCLUDEPICTURE"题组巩固提升.TIF"
角度一　根据改变的条件判断平衡移动方向
1．(2022·辽宁省大连市高三期末模拟)下列说法正确的是(　　)
A．升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大
B．化学平衡正向移动，反应物的转化率一定增大
C．向平衡体系FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl中加入适量KCl固体，平衡不移动，溶液的颜色几乎不变
D．对于2NO2(g)N2O4(g)的平衡体系，压缩体积，增大压强，平衡正向移动，混合气体的颜色变浅
答案　C
解析　升高温度，v放、v吸均增大，A错误；化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大，如A(g)＋B(g)2C(g)，增大A的浓度平衡右移，但A的转化率减小，B错误；KCl没有参与反应，加入KCl固体，平衡不移动，溶液颜色几乎不变，C正确；因为压缩体积，平衡右移，但c(NO2)仍大于原来的浓度，所以混合气体的颜色变深，D错误。
2．对于一定条件下的可逆反应
甲：A(g)＋B(g)C(g)　ΔH＜0
乙：A(s)＋B(g)C(g)　ΔH＜0
丙：A(g)＋B(g)2D(g)　ΔH＞0
达到化学平衡后，改变条件，按要求回答下列问题：
(1)升温
①平衡移动方向分别为(填“向左”“向右”或“不移动”)
甲________；乙________；丙________。
此时反应体系的温度均比原来________(填“高”或“低”)。
②混合气体的平均相对分子质量变化分别为(填“增大”“减小”或“不变”)
甲________；乙________；丙________。
(2)加压，使体系体积缩小为原来的
①平衡移动方向分别为(填“向左”“向右”或“不移动”)
甲________；乙________；丙________。
②设压缩之前压强分别为p甲、p乙、p丙，压缩后压强分别为p甲′、p乙′、p丙′，则p甲与p甲′，p乙与p乙′，p丙与p丙′的关系分别为
甲________；乙________；丙________。
③混合气体的平均相对分子质量变化分别为(填“增大”“减小”或“不变”)
甲________；乙________；丙________。
答案　(1)①向左　向左　向右　高　②减小　减小　不变
(2)①向右　不移动　不移动　②p甲＜p甲′＜2p甲　p乙′＝2p乙　p丙′＝2p丙　③增大　不变　不变
INCLUDEPICTURE"思维建模.TIF"解析化学平衡移动题目的一般思路
角度二　根据平衡移动结果判断影响因素
3.COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)　ΔH>0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温　②恒容通入惰性气体　③增加CO浓度　④减压　⑤加催化剂　⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是(　　)
A．①②④ B．①④⑥
C．②③⑤ D．③⑤⑥
答案　B
4.某温度下，反应2A(g)B(g)　ΔH>0在密闭容器中达到平衡，平衡后＝a，若改变某一条件，足够时间后反应再次达到平衡状态，此时＝b，下列叙述正确的是(　　)
A．在该温度下，保持容积固定不变，向容器内补充了B气体，则aB．若a＝b，则容器中可能使用了催化剂
C．若其他条件不变，升高温度，则aD.若保持温度、压强不变，充入惰性气体，则a>b
答案　B
解析　A项中增加B气体，平衡逆向移动，但B转化的比增加的幅度小，则b角度三　v t图像分析
5.可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)　ΔH<0。该反应的速率与时间的关系如图所示：
如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件，则对应t2、t4、t6、t8时改变的条件正确的是(　　)
A．增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度
B．升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂
C．使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度
D.升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂
答案　B
6.反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0已达平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，其对化学反应速率的影响与图像不相符的是(　　)
答案　C
解析　升高温度，v正、v逆都瞬间增大，C不相符。
INCLUDEPICTURE"方法规律.TIF"
分析反应速率－时间图像，要注意判断以下几点：
(1)图像连续还是不连续：连续一般是浓度改变引起的；不连续则是其他条件引起的，如温度、压强、催化剂等(判断改变条件)。
(2)图像上移还是下移：上移速率变大，下移速率变小(判断速率变化)。
(3)达到新平衡前v正大还是v逆大：若v正>v逆，则平衡正移；若v正微专题　等效平衡
INCLUDEPICTURE"重点讲解.TIF"
1．等效平衡的含义
在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。
2．等效平衡的判断方法
(1)恒温恒容条件下反应前后气体体积改变的反应
判断方法：极值等量即等效。
例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
① 2 mol 1 mol 0
② 0 0 2 mol
③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol
④ a mol b mol c mol
上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物时，SO2均为2 mol，O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。
④中a、b、c三者的关系若满足：c＋a＝2，＋b＝1，即与上述平衡等效。
(2)恒温恒压条件下反应前后气体体积改变的反应
判断方法：极值等比即等效。
例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
① 2 mol 3 mol 0
② 1 mol 3.5 mol 2 mol
③ a mol b mol c mol
按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物时，①②中＝，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系若满足：＝，即与①②平衡等效。
(3)恒温条件下反应前后气体体积不变的反应
判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。
例如：H2(g)＋I2(g)2HI(g)
① 1 mol 1 mol 0
② 2 mol 2 mol 1 mol
③ a mol b mol c mol
①②两种情况下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系若满足a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。
3．等效平衡判断“四步曲”
观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前后气体体积不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应；
挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器；
采用一边倒法，将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一边的物质；
联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否为等效平衡。
4．虚拟“中间态”法构建等效平衡
(1)构建恒温恒容平衡思维模式
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。由增大压强平衡移动方向分析物质的转化率、百分含量、物质的量浓度、放出或吸收热量的变化情况。
(2)构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)
新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。
INCLUDEPICTURE"专题精练.TIF"
1．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2 mol SO2和1 mol O2；(乙)1 mol SO2和0.5 mol O2 ；(丙)2 mol SO3。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是(　　)
A．容器内压强p：p甲＝p丙>2p乙
B．SO3的质量m：m甲＝m丙>2m乙
C．c(SO2)与c(O2)之比为k：k甲＝k丙>k乙
D．反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲＝Q丙>2Q乙
答案　B
解析　因为反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在恒温、恒容的条件下进行。根据等效平衡的原理可知，甲与丙最后达到平衡时SO2、O2、SO3的物质的量、容器内的压强、SO2与O2的比值都相同；乙相当于在甲容器达到平衡后，将容器的体积瞬间扩大为原来的2倍。设甲达到平衡时容器内的压强为p甲，此时乙容器内压强瞬间减小为，平衡向逆反应方向移动，气体的物质的量增加，SO3的质量减小，所以容器内气体的压强增大，则p乙>，则2p乙>p甲＝p丙，SO3的质量：m甲＝m丙>2m乙，A错误，B正确；当甲容器达到平衡后瞬间将容器体积扩大2倍，平衡向逆反应方向移动，但是生成的SO2与O2的物质的量之比为2∶1，这与开始两者加入的物质的量之比相同，所以在此过程中SO2与O2的物质的量之比一直是2∶1，C错误；甲与丙为等效平衡，但达到平衡时，甲容器中SO2的转化率与丙容器中SO3的转化率不一定相等，即Q甲不一定等于Q丙，D错误。
2．初始温度为t ℃，向三个密闭的容器中按不同方式投入反应物，发生反应：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－116 kJ·mol－1，测得反应的相关数据如下：
容器 容器类型 初始体积 初始压强/Pa 反应物投入量/mol 平衡时Cl2的物质的量/mol
HCl O2 Cl2 H2O
Ⅰ 恒温恒容 1 L 2×105 4 1 0 0 1
Ⅱ 绝热恒容 1 L p2 0 0 2 2 a
Ⅲ 恒温恒压 2 L p3 8 2 0 0 b
下列说法正确的是(　　)
A．反应4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(l)的ΔH>－116 kJ·mol－1
B．a>1，b>2
C．p2＝1.6×105 Pa，p3＝4×105 Pa
D．若起始向容器Ⅰ中充入0.5 mol HCl、0.5 mol O2、0.5 mol Cl2和0.5 mol H2O(g)，则反应向正反应方向进行
答案　B
3．在一个固定体积的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B，发生反应2A(g)＋B(g)2C(g)，达到平衡时，C的物质的量浓度为k mol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列配比作为起始物质：
①4 mol A＋2 mol B　②2 mol A＋1 mol B＋2 mol C　③2 mol C＋1 mol B　④2 mol C
⑤1 mol A＋0.5 mol B＋1 mol C
(1)达到平衡后，C的物质的量浓度仍是k mol/L的是　　　　。
(2)若令a、b、c分别代表初始加入的A、B、C的物质的量，如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同，填写：
Ⅰ.若a＝0，b＝0，则c＝　　　　。
Ⅱ.若a＝0.5，则b＝　　　　，c＝　　　　。
Ⅲ.a、b、c的取值必须满足的一般条件是　　　　，　　　　。(用两个方程式表示，一个只含a、c，另一个只含b、c)
答案　(1)④⑤　(2)Ⅰ.2　Ⅱ.0.25　1.5　
Ⅲ.a＋c＝2　b＋＝1
高考真题演练
1．(2022·海南高考)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
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
2．(2021·辽宁高考)某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应2X(s)Y(s)＋Z(g)，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是(　　)
A．升高温度，若c(Z)增大，则ΔH＞0
B．加入一定量Z，达新平衡后m(Y)减小
C．加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后c(Z)增大
D．加入一定量氩气，平衡不移动
答案　C
解析　由于X、Y均为固体，故K＝c(Z)，达新平衡后温度不变，K不变，故c(Z)不变，C错误。
3．(2021·北京高考)NO2和N2O4存在平衡：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0。下列分析正确的是(　　)
A．1 mol平衡混合气体中含1 mol N原子
B．断裂2 mol NO2中的共价键所需能量小于断裂1 mol N2O4中的共价键所需能量
C．恒温时，缩小容积，气体颜色变深，是平衡正向移动导致的
D．恒容时，水浴加热，由于平衡正向移动导致气体颜色变浅
答案　B
解析　1 mol平衡混合气体中所含N原子大于1 mol，A错误；压缩气体体积，颜色变深是因为体积减小，NO2浓度变大引起的，C错误；该反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，颜色加深，D错误。
4．(2020·浙江高考)一定条件下：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0。在测定NO2的相对分子质量时，下列条件中，测定结果误差最小的是(　　)
A．温度0 ℃、压强50 kPa B．温度130 ℃、压强300 kPa
C．温度25 ℃、压强100 kPa D．温度130 ℃、压强50 kPa
答案　D
解析　测定二氧化氮的相对分子质量，要使测定结果误差最小，应该使混合气体中NO2的含量越多越好，为了实现该目的，应该改变条件使平衡尽可能地逆向移动。该反应是一个反应前后气体分子数减小的放热反应，可以通过减小压强、升高温度使平衡逆向移动，故选D。
5．(2020·江苏高考改编)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应
CH4(g)＋CO2(g)===2H2(g)＋2CO(g)　ΔH＝247.1 kJ·mol－1
H2(g)＋CO2(g)===H2O(g)＋CO(g)　ΔH＝41.2 kJ·mol－1
在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A．升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率
B．曲线A表示CH4的平衡转化率随温度的变化
C．相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠
D．恒压、800 K、n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，反应至CH4转化率达到X点的值，改变除温度外的特定条件继续反应，CH4转化率能达到Y点的值
答案　D
解析　甲烷和二氧化碳的反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，甲烷转化率增大，甲烷和二氧化碳的反应是体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，甲烷转化率减小，故A错误；根据两个反应得到总反应为CH4(g)＋2CO2(g)===H2(g)＋3CO(g)＋H2O(g)，加入的CH4与CO2物质的量相等，CO2消耗量大于CH4，因此CO2的转化率大于CH4，因此曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化，故B错误；使用高效催化剂，只能提高反应速率，但不能改变平衡转化率，故C错误；800 K时甲烷的转化率为X点的值，可以通过改变二氧化碳的量来提高甲烷的转化率达到Y点的值，故D正确。
6．(2021·广东高考节选)我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
a)CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1
b)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2
c)CH4(g)C(s)＋2H2(g)　ΔH3
d)2CO(g)CO2(g)＋C(s)　ΔH4
e)CO(g)＋H2(g)H2O(g)＋C(s)　ΔH5
上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有　　　　。
A．增大CO2与CH4的浓度，反应a、b、c的正反应速率都增加
B．移去部分C(s)，反应c、d、e的平衡均向右移动
C．加入反应a的催化剂，可提高CH4的平衡转化率
D．降低反应温度，反应a～e的正、逆反应速率都减小
答案　AD
课时作业
建议用时：40分钟
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．一定温度下，对可逆反应A(g)＋2B(g)3C(g)的下列叙述中，能说明反应已达到平衡的是(　　)
A．单位时间内消耗a mol A，同时生成3a mol C
B．容器内B的浓度不再变化
C．混合气体的总物质的量不再变化
D．A的消耗速率等于C的生成速率的
答案　B
2．(2022·惠州市高三调研考试)有平衡体系：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0，为了增加甲醇(CH3OH)单位时间的产量，应采用的最佳反应条件是(　　)
A．高温、高压
B．低温、高压、催化剂
C．低温、低压
D．适宜温度、高压、催化剂
答案　D
3．下列能用勒夏特列原理解释的是(　　)
A．溴水中存在下列平衡Br2＋H2OHBr＋HBrO，加入AgNO3(s)后，溶液颜色变浅
B．工业上由氢气和氮气合成氨是在较高温度下进行的
C．SO2催化氧化成SO3的反应，需要使用催化剂
D．H2、I2、HI平衡混合气加压后颜色变深
答案　A
解析　合成氨反应是放热反应，从平衡角度分析，较高温度不利于提高产率，不能用勒夏特列原理解释；加入催化剂，2SO2＋O22SO3平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释；H2与I2生成HI的反应是反应前后气体物质的量不变的反应，改变压强，平衡不发生移动，颜色变深是因为加压后碘蒸气浓度变大，不能用勒夏特列原理解释。
4．对于可逆反应A(g)＋2B(g)2C(g)　ΔH>0，下列图像中正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"105HX双17a.TIF"
INCLUDEPICTURE"105HX双17b.TIF"
答案　A
解析　升高温度，化学反应速率增大，达到平衡的时间缩短，因正反应为吸热反应，故平衡正向移动，A的转化率增大，平衡时A的百分含量减小，A正确，C错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，因为正反应为吸热反应，所以正反应速率增大的程度大于逆反应速率增大的程度，B错误；该反应的正反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，v(正)>v(逆)，D错误。
5．(2022·广东高考)恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g)BaS(s)＋4H2O(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．该反应的ΔH＜0
B．a为n(H2O)随温度的变化曲线
C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D．向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
答案　C
6．一定温度下，在某体积固定的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B，发生可逆反应2A(g)＋B(g)3C(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)，下列说法正确的是(　　)
A．当容器内压强不变时说明反应已达到平衡
B．当反应达到平衡时：c(A)∶c(B)∶c(C)＝2∶1∶3
C．当反应达到平衡时放出热量a kJ
D．其他条件不变，升高温度反应速率加快
答案　D
7．(2022·邵阳市高三第一次联考)科学家研究出一种新的催化剂能有效处理汽车尾气，其反应的化学方程式为2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH<0，若反应在恒容密闭容器中进行，由该反应相关图像作出的判断正确的是(　　)
A．甲图中改变的反应条件为升温
B．乙图中温度T2>T1，纵坐标可代表NO的百分含量
C．丙图中压强p1D．丁图中a、b、c三点只有b点已经达到平衡状态
答案　A
解析　由乙图所示信息可知，T2时反应速率更快，故温度T2>T1，温度升高，平衡逆向移动，而纵坐标所示的数值减小，则纵坐标不可能代表NO的百分含量，B错误；由丙图所示信息可知，p2时的反应速率更大，故压强p18．(2022·黑龙江省八校高三期末联考)在体积为2 L的恒容密闭容器中发生反应xA(g)＋yB(g)zC(g)，图1表示200 ℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化关系，图2表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)∶n(B)的变化关系。则下列结论正确的是(　　)
A．200 ℃时，反应从开始到平衡的平均反应速率v(B)＝0.04 mol·L－1·min－1
B．由图2知反应xA(g)＋yB(g)zC(g)的ΔH＞0，且a＝1
C．若在图1所示的平衡状态下，再向体系中充入He，此时v正＞v逆
D．200 ℃时，向容器中充入2 mol A和1 mol B，达到平衡时，A的体积分数小于0.5
答案　D
9．在恒温恒容的容器中，发生反应：H2(g)＋CO(g)C(s)＋H2O(g)。初始时加入平均相对分子质量为15的H2、CO混合气体，一段时间后测得气体的平均相对分子质量为16。下列说法不正确的是(　　)
A．反应前后气体的压强之比为4∶3
B．反应前后气体的密度之比为15∶16
C．此时CO的转化率为50%
D．若反应继续向正反应方向进行，气体的平均相对分子质量将增大
答案　B
解析　设初始时加入H2、CO的物质的量分别为x mol、y mol，据H2、CO混合气体的平均相对分子质量为15可得＝15，解得x∶y＝1∶1。令初始时加入H2、CO各1 mol，按“三段式法”计算：
H2(g)＋CO(g)C(s)＋H2O(g)
起始量/mol 1 1 0 0
转化量/mol z z z z
1－z 1－z z z
一段时间后测得气体的平均相对分子质量为16，则有＝16，解得z＝0.5。由上述分析可知，反应前后气体的压强之比等于2 mol∶(2－0.5) mol＝4∶3，A正确；在恒温恒容的容器中进行反应，反应前后气体的密度之比等于气体的质量之比，故反应前后气体的密度之比为(2×1＋28×1)∶(2×0.5＋28×0.5＋18×0.5)＝5∶4，此时CO的转化率为×100%＝50%，B错误，C正确；若反应继续向正反应方向进行，则会生成更多的H2O(g)，气体的平均相对分子质量将增大，D正确。
二、非选择题
10．Ⅰ.恒温、恒压下，在一容积可变的容器中发生如下反应：A(g)＋B(g)C(g)。
(1)若开始时放入1 mol A和1 mol B，达到平衡后，生成a mol C，这时A的物质的量为
　　　　 mol。
(2)若开始时放入3 mol A和3 mol B，达到平衡后，生成C的物质的量为　　　　 mol。
(3)若开始时放入x mol A、2 mol B和1 mol C，达到平衡后，A和C的物质的量分别是y mol和3a mol，则x＝　　　　，y＝　　　　。平衡时，B的物质的量　　　　(填字母)。
A．大于2 mol
B．等于2 mol
C．小于2 mol
D．可能大于、等于或小于2 mol
作出此判断的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3 mol C，待再次达到平衡后，C的物质的量分数是　　　　。
Ⅱ.若维持温度不变，在一个与(1)反应前起始体积相同且容积固定的容器中发生上述反应。
(5)开始时放入1 mol A和1 mol B达到平衡后生成b mol C，将b与(1)小题中的a进行比较：　　　　(选填一个编号)。
甲：ab
丙：a＝b 丁：不能比较
作出此判断的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)(1－a)
(2)3a
(3)2　3－3a　D　若3a>1，B的物质的量小于2 mol；若3a＝1，B的物质的量等于2 mol；若3a<1，B的物质的量大于2 mol
(4)
(5)乙　因为(5)小题中容器的容积不变，而(1)小题中容器的容积缩小，所以随着反应进行，(5)小题的容器中的压强小于(1)小题容器中的压强，有利于平衡逆向移动，故反应达到平衡后a>b
解析　(2)因(2)与(1)为恒温恒压条件下的等效平衡，且(2)开始时A和B的物质的量为(1)开始时A和B物质的量的3倍，则达到平衡后(2)生成C的物质的量为(1)生成C的物质的量的3倍，故生成C的物质的量为3a mol。
(3)因(3)与(2)为恒温恒压条件下的等效平衡，若1 mol C全部生成A和B，则可得到1 mol A和1 mol B，则x mol＋1 mol＝3 mol，解得x＝2。
A(g)＋B(g)C(g)　
2 2 1
3a－1 3a－1 3a－1
3－3a 3－3a 3a
从而可得y＝3－3a。
(4)因(4)与(1)为等效平衡，则(4)与(1)和(2)中C的物质的量分数均相等，故C的物质的量分数为＝。
11．(2022·惠州市高三调研考试)甲烷是天然气的主要成分，是一种重要的清洁能源和化工原料。
(1)利用光能和催化剂，CO2和H2O(g)可转化为CH4：CO2(g)＋2H2O(g)CH4(g)＋2O2(g)，图1为在恒温、紫外光照射、不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ)作用下，在体积为1 L的密闭容器中，CH4的量随光照时间(单位：h)的变化。
①反应开始后的16小时内，在第　　　　种催化剂作用下，收集的CH4较多。
②实验测得当温度高于560 ℃，O2的平均生成速率明显下降，原因可能是　　　　　　　　　　。
(2)工业上常用CH4和水蒸气在一定条件下的恒温恒容密闭容器中制取H2：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。
下列说法无法说明该反应达到平衡状态的是　　　　(填字母)。
a.CH4体积分数不再变化
b.气体的压强不再变化
c.体系的密度保持不变
d.消耗1 mol CH4的同时消耗3 mol H2
答案　(1)①Ⅱ　②催化剂失去活性　(2)c
INCLUDEPICTURE"素养提升题.TIF"
氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。
(1)在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。该可逆反应达到平衡的标志是　　　　。
A．3v正(H2)＝2v逆(NH3)
B．单位时间生成m mol N2的同时生成3m mol H2
C．容器内的总压强不再随时间而变化
D．混合气体的密度不再随时间变化
(2)工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理，在一定温度下，体积为2 L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。请回答下列问题：
时间/min CH4/mol H2O/mol CO/mol H2/mol
0 0.40 1.00 0 0
5 a 0.80 c 0.60
7 0.20 b 0.20 d
10 0.21 0.81 0.19 0.64
①分析表中数据，判断5 min时反应是否处于平衡状态？　　　　(填“是”或“否”)，前5 min内v(CH4)＝　　　　　　　　。
②反应在7～10 min内，CO的物质的量减少的原因可能是　　　　。
A．减少CH4的物质的量 B．降低温度
C．升高温度 D．充入H2
(3)氨的催化氧化：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)是工业制硝酸的重要反应。在1 L密闭容器中充入4 mol NH3(g)和5 mol O2(g)，保持其他条件不变，测得c(NO)与温度的关系如图所示。该反应的ΔH　　　　(填“＞”“＜”或“＝”)0；T0℃下，NH3的转化率为　　　　。
答案　(1)C　(2)①是　0.02 mol·L－1·min－1　②D　(3)＜　75%
解析　(3)由图像可知，NO的浓度达到最大值后，随温度升高，NO的浓度又逐渐减小，说明升高温度，平衡逆向移动，所以该反应的ΔH＜0；T0℃时，c(NO)＝3.0 mol·L－1，则反应消耗的n(NH3)＝3.0 mol，NH3的转化率为×100%＝75%。
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