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第22讲　化学平衡的移动
复习要求 1. 理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能通过实验及相关理论解释其一般规律。2. 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。
知识体系
考点一　化学平衡的移动
一、 化学平衡的移动
1. 过程
2. 图示
二、 勒夏特列原理
内容：如果改变影响平衡的一个因素(如参加反应的物质的浓度、压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
【注意】　(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。
三、 影响化学平衡的因素
1. 若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响
2. 浓度、温度、压强、催化剂对平衡移动影响的vt图像
因素 图像 速率特点 说明
浓度 改变浓度后，速率曲线既有断点又有连续点，如增大反应物浓度，v正突然增大(断点)，v逆慢慢增大(连续点) ①突变与渐变：只在改变浓度时出现②根据图像判断平衡移动方向如v正(或v逆)在上，则平衡正(或逆)向移动
温度 升温，v正、v逆都突然增大(断点)，降温，v正、v逆都突然减小(断点)
压强 加压，v正、v逆都突然增大(断点)，减压，v正、v逆都突然减小(断点)
催化剂 催化剂能同等程度地改变化学反应速率 催化剂能改变反应的速率，但不影响平衡移动
四、 化学平衡移动与反应速率、平衡转化率的关系
1. 平衡移动与速率的关系
2. 平衡移动与平衡转化率的关系
反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的转化率分析：
(1)若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。
(2)若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率增大，A的转化率减小。
(3)若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器体积，气体反应物的转化率与化学计量数有关。
同倍数增大c(A)和c(B)
五、 分析化学平衡移动的一般思路
1. “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
(3)同等程度地改变平衡反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
2. 绝热体系的化学平衡分析方法
在绝热条件下，体系与外界不进行热交换，若反应放热，体系内温度升高，平衡向吸热反应方向移动；若反应吸热，体系内温度降低，平衡向放热反应方向移动。
【易错辨析】
1. (2025·如皋中学)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0，其他条件不变时，升高温度，反应速率和H2的平衡转化率均增大。(　　)
2. (2024·如皋期中)反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0达到平衡后，升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡逆向移动。(　　)
3. (2025·溧阳中学)增大反应物的浓度，平衡正向移动，生成物的体积分数不一定增大。(　　)
4. 4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH<0，升高温度，该反应的v逆增大，v正减小，平衡逆向移动。　(　　)
5. 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH＝－116.4 kJ·mol－1，升高温度，该反应v逆增大，v正减小，平衡向逆反应方向移动。(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
类型1　化学平衡移动基础判断
1. (2025·响水中学)一定温度下，在恒容的密闭容器内，将2 mol SO2和1 mol O2混合发生反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)　ΔH＜0。回答下列问题：
(1)升高温度，混合气体的密度____________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)若反应达到平衡后，再充入O2，平衡将____________(填“正向”“逆向”或“不”)移动，SO2的转化率____________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)如图表示合成SO3反应在某段时间t0～t6中反应速率与时间的曲线图，t1、t3、t4时刻改变的外界条件依次为__________、__________、__________；SO3的体积分数最小的平衡时间段是__________。
(4)若反应达到平衡后，将c(SO2)、c(O2)、c(SO3)同时增大1倍，平衡将__________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。
类型2　平衡转化率
2. (2024·镇江一中期初调研)在一定的温度和压强下，将按一定比例混合的CO2和H2通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。已知：
CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－165 kJ·mol－1
CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41 kJ·mol－1
催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂作用下反应相同时间，测得温度对CO2转化率和生成CH4选择性的影响如图所示。
CH4选择性＝×100%
下列有关说法正确的是(　　)
A. 在260 ℃～320 ℃间，以CeO2为催化剂，升高温度CH4的产率增大
B. 延长W点的反应时间，一定能提高CO2的转化率
C. 选择合适的催化剂，有利于提高CO2的平衡转化率
D. 高于320 ℃后，以Ni为催化剂，随温度的升高CO2转化率上升的原因是平衡正向移动
类型3　多重平衡
3. (2023·江苏卷)空气中CO2含量的控制和CO2资源利用具有重要意义。
合成尿素[CO(NH2)2]是利用CO2的途径之一。尿素合成主要通过下列反应实现
反应Ⅰ：2NH3(g)＋CO2(g)===NH2COONH4(l)
反应Ⅱ：NH2COONH4(l)===CO(NH2)2(l)＋H2O(l)
(1)密闭体系中反应Ⅰ的平衡常数(K)与温度的关系如图甲所示，反应Ⅰ的ΔH________(填“＝0”或“>0”或“<0”)。
(2)反应体系中除发生反应Ⅰ、反应Ⅱ外，还发生尿素水解、尿素缩合生成缩二脲[(NH2CO)2NH]和尿素转化为氰酸铵(NH4OCN)等副反应。尿素生产中实际投入NH3和CO2的物质的量之比为n(NH3)∶n(CO2)＝4∶1，其实际投料比值远大于理论值的原因是_____________________________________________________。
考点二　化学平衡图像分析
一、 基础图像
1. 折线图像
折线图一般是转折点往后才达到平衡状态，注意转折点的横坐标和纵坐标，横坐标表示达到平衡所需的时间，时间越短，反应速率越快，温度或压强越高。纵坐标表示达到平衡时的转化率或百分含量，抓住量的变化，找出平衡移动的方向，利用勒夏特列原理解题。
示例：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　ΔH
图像
结论 p一定时，ΔH____0 T一定时，a＋b____c＋d T一定时，a＋b____c＋d p一定时，ΔH____0 T一定时，a＋b____c＋d
解题策略 “先拐先平”速率大，压强大或温度高，再根据勒夏特列原理判断图像变化，从而得出结论
2. 曲线图像
曲线上的点表示平衡点，关注曲线图中曲线的走势，有多个变量时，注意控制变量。
示例：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　ΔH
图像
结论 a＋b____c＋d，ΔH____0 a＋b____c＋d，ΔH____0
解题策略 固定一个变量，如温度(或压强)看纵坐标的变化趋势，得出反应前后气体化学计量数之间的关系(或ΔH)
二、 常考图像[aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　ΔH]
图像
结论 Ⅰ和Ⅱ比较，Ⅰ可能改变的条件：______；____压强，且a＋b____c＋d ΔH____0 a＋b____c＋d L线上的点都是平衡点。E点v正____v逆；F点v正____v逆
图像
结论 ΔH____0 a＋b____c＋d 按照计量数比投料，生成物的百分含量最高，a′＝____；ΔH____0 T0后升高温度，反应物的转化率减小，说明ΔH____0，也可能发生副反应
三、 转化率—温度图像
1. 无催化剂
(1)拐点前，温度升高，反应速率加快，转化率增大。此阶段是速率影响转化率。拐点前未平衡，拐点为平衡点。
(2)拐点后，温度升高，转化率降低，平衡逆向移动，此阶段是平衡影响转化率。
2. 有催化剂
最高点不一定代表平衡点，但最高点时催化剂活性最好。后半部分转化率减小的原因可能有：
(1)升高温度，平衡左移。
(2)催化剂活性降低。
四、 产率—温度图像
1. 拐点前产率增大的主要原因：温度升高，反应速率加快，产率增大。
2. 拐点后产率减小的原因可能有：
(1)升高温度，平衡左移。
(2)催化剂活性降低。
(3)催化剂的选择性降低，生成了更多的副产物。
五、 分析、解答化学反应速率与化学平衡图像题的三个步骤
1. 看图像
一看面——横坐标、纵坐标代表的量(如纵坐标是反应物百分含量，还是反应物的转化率等)，确定坐标值与化学量的正变与负变关系。
二看线——曲线的走向、变化趋势(斜率大小、升与降、平与陡、渐变与突变、连续与断变、转折等)，同时对走势有转折变化的曲线，要分段进行分析，找出各段曲线的变化趋势及含义。例如，升高温度，v吸增加得多，v放增加得少；增大反应物浓度，v正突变，v逆渐变。
三看点——起点(分清反应物、生成物。浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点)，终点(终点是否达到平衡)，转折点(转折点前后影响的主要因素不同)等；此外还有顶点、拐点、交叉点、平衡点等都要认真分析。
四看辅助线——要不要作等温线、等压线，讨论单变量。
五看量——一般标出具体数值的量在解题中都会用到。
2. 想规律
在看清图的基础上，根据坐标x轴的变化，确定y轴的变化，结合外因对化学反应速率、化学平衡的影响因素分析变化的本质原因。
3. 作判断
看条件(T，p，c)→同结果正确，不同则错。
　　　　　　　　　　　　　　　　
类型1　单一平衡　转化率—温度曲线
1. (2024·南京外国语高三二模)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯(HCOOCH3)：CH3OH(g)＋CO(g)??HCOOCH3(g)，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量CH3OH和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度变化如图实线所示(图中虚线表示相同条件下CO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不合理的是(　　)
A. 适当增大压强可增大甲醇的平衡转化率
B. c点反应速率v正>v逆
C. 反应速率vbD. 生产时反应温度控制在80～85 ℃为宜
类型2　多重平衡　转化率—温度曲线
2. (2023·江苏卷)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－164.7 kJ·mol－1
CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1
在密闭容器中，1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶4时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如题图所示。CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是(　　)
A. 反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－205.9 kJ·mol－1
B. CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加
C. 用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480～530 ℃
D. 450 ℃时，提高的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达到X点的值
类型3　转化率、选择性—温度曲线
3. (2024·南通高三三模)CH3OH是一种液体燃料。利用CO2和H2合成CH3OH的主要反应为
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH1＝－58 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)
ΔH2＝＋41 kJ·mol－1
在密闭容器中，1.01×105 Pa，n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶2时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应t min所测得的CO2实际转化率及CH3OH的选择性随温度的变化如图所示。CH3OH的选择性可表示为×100%。下列说法不正确的是(　　)
A. 0～t min内，240 ℃下反应Ⅰ的速率比在280 ℃下大
B. 从220 ℃～280 ℃，H2O的平衡产率先增大后缓慢减小
C. 280 ℃时增大压强，CO2的转化率可能大于40%
D. 需研发低温下CO2转化率高和CH3OH选择性高的催化剂
　 素 养 评 估 　
　　　　　　　　　　　　　　　　
1. 下列不能用勒夏特列原理解释的事实是(　　)
A. 红棕色的NO2加压后颜色先变深后变浅
B. 氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系加压后颜色变深
C. 黄绿色的氯水光照后颜色变浅
D. 向含有[Fe(SCN)]2＋的血红色溶液中加铁粉，振荡，溶液血红色变浅或褪去
2. (2024·苏北四市一模)CO2—H2催化重整可获得CH3OH。其主要反应为
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH1＝－53.7 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)
ΔH2＝＋41 kJ·mol－1
若仅考虑上述反应，在5.0 MPa、n始(CO2)∶n始(H2)＝1∶3时，原料按一定流速通过反应器，CO2的转化率和CH3OH的选择性随温度变化如图所示。CH3OH的选择性＝×100%
下列说法正确的是(　　)
A. 其他条件不变，升高温度，CO2的平衡转化率增大
B. 其他条件不变，T>236 ℃时，曲线下降的可能原因是反应Ⅰ正反应程度减弱
C. 一定温度下，增大n始(CO2)∶n始(H2)可提高CO2平衡转化率
D. 研发高温高效催化剂可提高平衡时CH3OH的选择性
3. (2024·南京、盐城一模)甲烷－湿空气自热重整制H2过程中零耗能是该方法的一个重要优点，原理如下：
反应Ⅰ：CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－519 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206 kJ·mol－1
反应Ⅲ：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
ΔH＝－41 kJ·mol－1
在1.0×105 Pa、按n始(CH4)∶n始(空气)∶n始(H2O)＝1∶2∶1的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，CH4、O2的转化率及CO、CO2的选择性[CO的选择性＝×100%]与温度的关系如题图所示。下列说法错误的是(　　)
A. 图中曲线②表示O2的转化率随温度的变化关系
B. 由图可知，温度升高，CO选择性增大
C. 975 K时，改用高效催化剂能提高平衡时CO2的选择性
D. 其他条件不变，增大的值可提高CH4的转化率
4. 用(NH4)2CO3捕碳的反应：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其他初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图如图。
(1)c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆(c)________(填“＞”“＝”或“＜”)v正(d)。
(2)b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为____________________。
(3)T3～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，其原因是______________________________。
第22讲　化学平衡的移动
考点一　化学平衡的移动
知识归纳
三、 1. 正向　逆向　减小　增大　不移动　吸热　放热
四、 1. 正反应　逆反应　不发生
2. (3)不变　增大　减小
五、 1. (1)增大　不变　不移动　(2)增大　减小　减小　不移动　增大
【易错辨析】
1. ×　2. ×　3. √　4. ×　5. ×
命题突破
1. (1)不变　(2)正向　增大　(3)升高温度　使用催化剂　减小压强　t5～t6　(4)正向
解析：(1)容器容积固定，气体总质量守恒，混合气体密度始终不变。
(2)反应达到平衡后，再充入O2，平衡正向移动，SO2转化率增大。
(3)t1时刻，正、逆反应速率同时增大，且逆反应速率大于正反应速率，说明平衡左移，改变的条件为升高温度；t3时刻，正、逆反应速率同等幅度增大，改变的条件为使用催化剂；t4时刻，正、逆反应速率同时减小，且逆反应速率大于正反应速率，说明平衡左移，改变的条件为减小压强。t1～t2时刻，升高温度，平衡左移，SO3体积分数减小直至t2时达到平衡；t3～t4时刻，平衡不移动，SO3体积分数不变；t4～t5时刻，减小压强，平衡再次左移，故SO3体积分数最小的平衡时间段为t5～t6。
(4)若反应达到平衡后，将c(SO2)、c(O2)、c(SO3)同时增大1倍，可视为容器容积缩小一半，相当于增大压强，平衡正向移动。
2. A　解析：在260 ℃～320 ℃间，以CeO2为催化剂，升高温度CH4的选择性基本不变，但CO2的转化率在上升，所以CH4的产率增大，A正确；W点可能是平衡点，延长时间不一定能提高CO2的转化率，B错误；催化剂不改变平衡转化率，C错误；图示对应的时间内以Ni为催化剂，明显低于相同温度下以CeO2为催化剂的转化率，一定未达平衡，高于320 ℃后，随温度的升高CO2转化率上升的原因是催化剂活性增大，反应速率加快，D错误。
3. (1)<0　(2)适当抑制副反应的发生，尿素中氮碳比小于副产物中缩二脲的氮碳比，氨气与二氧化碳的投料比越大，二氧化碳转化率越高
解析：(1)由图可知升高温度反应Ⅰ的lg K减小，说明温度升高平衡逆向移动，故正反应为放热反应，其ΔH<0。
(2)实际投料比值远大于理论值的原因是适当抑制副反应的发生，尿素中氮碳比小于副产物中缩二脲的氮碳比，氨气与二氧化碳的投料比越大，二氧化碳转化率越高。
考点二　化学平衡图像分析
知识归纳
一、 1. <　>　＝　>　>
2. >　>　>　>
二、 使用催化剂　增大　＝　<　<　>　<　<　>　＝　>　<
命题突破
1. C　解析：从图像中可以看出，当CO的转化率达到最高点后，再升高温度，CO的转化率降低，则表明平衡逆向移动，从而得出正反应为放热反应。因为反应物气体分子数大于生成物气体分子数，所以适当增大压强可使平衡正向移动，从而增大甲醇的平衡转化率，A合理；c点时，CO的转化率小于该温度下的平衡转化率，则平衡正向移动，反应速率v正>v逆，B合理；因为e点时温度高于b点时温度，所以e点反应速率比b点快，即反应速率vb2. D　解析：由盖斯定律可知反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－2×41.2 kJ·mol－1－164.7 kJ·mol－1＝－247.1 kJ·mol－1，A错误；CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)为放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH4的含量降低，故CH4的平衡选择性随着温度的升高而降低，B错误；由图可知温度范围约为350～400 ℃时二氧化碳实际转化率最高，为最佳温度范围，C错误；450 ℃时，提高的值可提高二氧化碳的平衡转化率，增大压强反应I平衡正向移动，可提高二氧化碳的平衡转化率，均能使CO2平衡转化率达到X点的值，D正确。
3. B　解析：根据图像可知0～t min内，240 ℃下甲醇的选择性几乎是100%，而280 ℃下甲醇的选择性90%，这说明240 ℃下反应Ⅰ的速率比在280 ℃下大，A正确；根据方程式可知消耗1 mol二氧化碳生成1 mol水，从220 ℃～280 ℃时二氧化碳的平衡转化率逐渐减小至几乎不再发生变化，所以H2O的平衡产率也是逐渐减小至几乎不再发生变化，B错误；280 ℃时增大压强反应Ⅰ正向进行，反应Ⅱ平衡不移动，因此依据图像可判断CO2的转化率可能大于40%，C正确；由于反应Ⅰ是放热反应，反应Ⅱ是吸热反应，所以需研发低温下CO2转化率高和CH3OH选择性高的催化剂，D正确。
素养评估
1. B　解析：A项，涉及二氧化氮与四氧化二氮的平衡转化，故可以用勒夏特列原理解释；C项，光照后，次氯酸见光分解，使氯气与水反应的平衡向右移动，故可以用勒夏特列原理解释；D项，在该溶液中存在平衡：Fe3＋＋SCN－[Fe(SCN)]2＋，向溶液中加入铁粉，Fe3＋会和Fe发生反应生成Fe2＋，导致Fe3＋浓度降低，平衡向逆反应方向移动，使[Fe(SCN)]2＋(血红色)的浓度降低，故可以用勒夏特列原理解释。
2. B　解析：从图中可知，升高温度，CO2的平衡转化率下降，A错误；温度升高，反应Ⅰ化学平衡逆向移动，反应Ⅱ化学平衡正向移动，则CH3OH的选择性下降，同时因为反应Ⅰ化学平衡逆向移动，导致CO2的转化率也有所下降，B正确；增大n始(CO2)∶n始(H2)，CO2浓度增大，则CO2的平衡转化率减小，C错误；研发高效的催化剂可提高反应速率，但是催化剂不能影响化学平衡的移动，故CH3OH的选择性不变，且由图知，温度越高甲醇的选择性越低，D错误。故选B。
3. C　解析：反应Ⅰ＋反应Ⅱ＋反应Ⅲ可得总反应为2CH4(g)＋O2(g)===CO(g)＋CO2(g)＋4H2(g)，曲线②表示O2的转化率随温度的变化关系，A正确；根据反应Ⅱ为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，CO含量增大，CO选择性增大，B正确；催化剂改变反应速率，不能提高平衡时CO2的选择性，C错误；结合反应Ⅱ、反应Ⅲ，增大水蒸气的含量有利于反应正向移动，增大的值可提高CH4的转化率，D正确。故选C。
4. (1)＜　(2)Kb＞Kc＞Kd　(3)T3～T4温度区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，不利于CO2的捕获
解析：(1)温度越高，反应速率越快，d点温度高，则c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆(c)＜v正(d)。
(2)根据图像，温度为T3时反应达平衡，此后温度升高，c(CO2)增大，平衡逆向移动，说明正反应是放热反应。升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故Kb＞Kc＞Kd。

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