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化学平衡状态 化学平衡移动
学习目标
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。
知识清单
知识点 1 可逆反应与化学平衡状态
1．可逆反应
(1)概念
在相同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——“三同一小”
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(填“大于”或“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
一定条件下的可逆反应，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应混合物中各组分浓度
或质量分数保持不变的状态，称为化学平衡状态。
(2)化学平衡的建立
在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中发生反应，化学平
衡的建立过程可用下图表示：
平衡建立过程 正、逆反应速率 反应物、生成物的浓度
反应开始阶段 v(正)>v(逆) 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
各组分浓度不再随时间的变化而
平衡状态时 v(正)＝v(逆)
变化
(3)化学平衡状态的特征
[名师点拨] (1)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。
(2)可逆反应达平衡状态时的正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速
率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等，应与化学计量数成正比。
(3)可逆反应达平衡状态时，各组分的浓度，百分含量保持不变，但不一定相等。
3．化学平衡状态的判断方法
(1)判断化学平衡状态的方法——“正、逆相等，变量不变”
(2)常见的“变量”
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温度、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。
[名师点拨] 不能作为“平衡标志”的四种情况
(1)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。
(2)恒温恒容下的气体体积不变的反应，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)。
(3)全是气体参加的气体体积不变的反应，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)。
(4)全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
经典例题
例 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)二次电池的充、放电为可逆反应( )
(2)在化学平衡建立过程中，v 正一定大于 v 逆( )
(3)恒温恒容下进行的可逆反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，当 SO3的生成速率与 SO2的
消耗速率相等时，反应达到平衡状态( )
(4)在一定条件下，向密闭容器中充入 1 mol N2和 3 mol H2充分反应，生成 2 mol NH3( )
(5)对于反应：A(g)＋B(g) 2C(g)＋D(g)，当密度保持不变时，在恒温恒容或恒温恒压条
件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志( )
(6)在一定条件下的绝热恒容的密闭容器中发生某一可逆反应，若容器内温度不再改变，则
该反应已达平衡( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
例 2．在一定温度下，向 2 L固定容积的密闭容器中通入 1 mol CO2、3 mol H2，发生反应：
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH<0。能说明该反应已达到平衡状态的是( )
A．混合气体的平均相对分子质量不变
B n（CO2） 1．体系中 ＝ ，且保持不变
n（H2） 3
C．混合气体的密度不随时间变化
D．单位时间内有 n mol H—H键断裂，同时有 n mol O—H键生成
解析：选 A 因反应前后的气体体积不同，混合气体的平均相对分子质量不变，反应已
n（CO2）
达平衡，A正确； 是不变量，不能说明反应是否达平衡，B错误；ρ是不变量，
n（H2）
不能说明反应是否达平衡，C错误；二者均表示 v 正，不能说明反应是否达平衡，D错误。
例 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________。
(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
知识点 2 化学平衡移动和化学反应进行的方向
一、化学平衡移动
1．化学平衡移动的过程
2．化学平衡移动方向与化学反应速率的关系
(1)v 正>v 逆：平衡向正反应方向移动。
(2)v 正＝v 逆：反应达到平衡状态，平衡不发生移动。
(3)v 正＜v 逆：平衡向逆反应方向移动。
3．影响化学平衡的条件
(1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：
(2)外界条件对化学平衡影响的图示分析
①浓度对化学平衡的影响
②压强对化学平衡的影响
对于反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，若 m＋n>p＋q，则图像对应图 1、图 2；
若 m＋n＝p＋q，则图像对应图 3、图 4，
说明：a.改变压强，相当于改变体积，也就相当于改变浓度。
b．若反应前后气体体积无变化，改变压强，能同时改变正、逆反应速率，v(正)＝v(逆)，
平衡不移动。如 H2(g)＋I2(g) 2HI(g)。
c．压强变化是指平衡混合物体积变化而引起的总压强变化。若平衡混合物的体积不变，
而加入“惰性气体”，虽然总压强变化了，但平衡混合物的浓度仍不变，反应速率不变，平
衡不移动；若保持总压强不变加入“惰性气体”，此时增大了体系体积，这就相当于降低了
平衡体系的压强，平衡向气体体积增大的方向移动。
③温度对化学平衡的影响
在其他条件不变的情况下，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学
平衡向放热反应方向移动。
注意：a.升高温度，不管是吸热还是放热方向，反应速率均增大，但吸热方向速率增大
的倍数大于放热方向速率增大的倍数，使 v(吸热)>v(放热)，故平衡向吸热方向移动。
b．只要是升高温度，新平衡状态的速率值一定大于原平衡状态的速率值；反之则小。v
t图像[以 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0为例]
④催化剂对化学平衡的影响
催化剂对化学平衡移动无影响。v t图像(以 N2＋3H2 2NH3为例)
4．勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强或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。
[名师点拨] (1)改变固体或纯液体的量时，对化学平衡基本无影响。
(2)反应混合物中不存在气体物质时，改变压强对化学平衡无影响。
(3)不要把 v(正)增大与平衡向正反应方向移动等同，只有当 v(正)>v(逆)时，平衡才向正
反应方向移动。
(4)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的增大等同，当增大一种反应物的浓度，
使平衡向正反应方向移动时，只会使其他反应物的转化率提高，而该反应物的转化率降低。
二、化学反应进行的方向
1．自发过程
(1)含义
不用借助外力就可以自发进行的过程。
(2)特点
①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。
②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
2．熵与熵变
(1)熵
描述体系混乱程度的物理量，符号为 S。
熵值越大，体系混乱度越大。
(2)熵变
ΔS＝S(反应产物)－S(反应物)。
3．反应进行的方向
(1)判据
(2)规律
①ΔH_＜__0，ΔS_＞__0的反应任何温度下都能自发进行；
②ΔH_＞__0，ΔS_＜__0的反应任何温度下都不能自发进行；
③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。当ΔH＜0，
ΔS＜0时，低温下反应能自发进行；当ΔH＞0，ΔS＞0时，高温下反应能自发进行。
[名师点拨] 对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学
计量数的大小。
经典例题
例 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)C(s)＋CO2(g) 2CO(g) ΔH>0，其他条件不变时，升高温度，反应速率 v(CO2)和 CO2
的平衡转化率均增大( )
(2)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大( )
(3)往平衡体系 FeCl3＋3KSCN Fe(SCN)3＋3KCl中加入适量 KCl固体，平衡逆向移动，
溶液的颜色变浅( )
(4)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( )
(5)2NO2(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0( )
答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)×
例 2．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A．溴水中有下列平衡：Br2＋H2O HBr＋HBrO，当加入少量 AgNO3溶液后，溶液
的颜色变浅
B．对于反应：2HI(g) H2(g)＋I2(g)，缩小容器的容积可使平衡体系的颜色变深
C．反应：CO(g)＋NO2(g) CO2(g)＋NO(g) ΔH<0，升高温度可使平衡向逆反应方
向移动
D．对于合成 NH3的反应，为提高 NH3的产率，理论上应采取低温措施
解析：选 B 溴水中存在平衡：Br2＋H2O HBr＋HBrO，加入少量 AgNO3溶液，
HBr与 AgNO3反应生成 AgBr沉淀，c(HBr)减小，平衡正向移动，溶液的颜色变浅，A可以
用勒夏特列原理解释；2HI(g) H2(g)＋I2(g)是反应前后气体总分子数不变的反应，缩小
容器的容积，压强增大，平衡不移动，但 c(I2)增大，导致平衡体系的颜色变深，由于平衡不
移动，故 B不能用勒夏特列原理解释；反应 CO(g)＋NO2(g) CO2(g)＋NO(g)的ΔH<0，
升高温度，平衡逆向移动，C可以用勒夏特列原理解释；合成氨的反应是放热反应，降低温
度，平衡正向移动，有利于生成 NH3，D可以用勒夏特列原理解释。
例 3．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
解析：选 A 本题考查外界条件对化学平衡的影响及新旧平衡的比较。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。
课堂闯关
1．(2020·浙江 7月选考)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
解析：选 D 测定 NO2的相对分子质量时，N2O4越少越好，即使平衡逆向移动。正反
应是气体分子数减小的放热反应，要使平衡逆向移动，需减小压强、升高温度，故选 D项。
2．(2019·上海高考)已知反应式：mX(g)＋nY(？) pQ(s)＋2mZ(g)，已知反应已达平衡，
此时 c(X)＝0.3 mol L－1 1· ，其他条件不变，若容器容积缩小到原来的 ，c(X)＝0.5 mol·L－1，
2
下列说法正确的是( )
A．反应向逆方向移动 B．Y可能是固体或液体
C．n＞m D．Z的体积分数减小
解析：选 C A项，根据 c(X)＝0.3 mol·L－1，其他条件不变，若容器容积缩小到原来的
1
，若平衡不移动，则 c(X)＝0.6 mol·L－1＞0.5 mol·L－1，说明平衡正向移动，错误；B项，
2
缩小体积，即增大压强，平衡正向移动，说明正反应方向气体体积减小，Y必为气体，错误；
C项，平衡正向移动，说明正反应方向气体体积减小，m＋n＞2m，即 n＞m，正确；D项，
平衡正向移动，生成了 Z，Z的体积分数增大，错误。
3．(2021·顺义区模拟)将 1 mol N2和 3 mol H2充入某固定容积的密闭容器中，在一定条件下，
发生反应 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0并达到平衡，改变条件。下列关于平衡移动的
说法中正确的是( )
选项 改变条件 平衡移动方向
A 使用适当催化剂 平衡向正反应方向移动
B 升高温度 平衡向逆反应方向移动
C 再向容器中充入 1 mol N2和 3 mol H2 平衡不移动
D 向容器中充入氦气 平衡向正反应方向移动
解析：选 B 使用适当催化剂，平衡不移动，A错误；正反应为放热反应，升高温度，
平衡向吸热的方向移动，即平衡向逆反应方向移动，B正确；再向容器中充入 1 mol N2和 3
mol H2相当于增大压强，平衡正向移动，C错误；向容器中充入氦气，由于容器的容积不变，
N2、H2和 NH3的浓度均不变，平衡不移动，D错误。
4．为探究浓度对化学平衡的影响，某同学进行如下实验。下列说法不正确的是( )
A．该实验通过观察颜色变化来判断生成物浓度的变化
B．观察到现象 a比现象 b中红色更深，即可证明增加反应物浓度，平衡正向移动
C．进行Ⅱ、Ⅲ对比实验的主要目的是防止由于溶液体积变化引起各离子浓度变化而干
扰实验结论得出
D．若Ⅰ中加入 KSCN溶液的体积改为 2 mL也可以达到实验目的
解析：选 D 若Ⅰ中加入 KSCN溶液的体积改为 2 mL，氯化铁溶液过量，不仅有浓度
问题，还有反应物的用量问题，故 D错误。
5．下列关于可逆反应 A(？)＋2B(s) C(g) ΔH<0，叙述正确的是( )
A．当反应达到平衡之后，气体摩尔质量不变，则反应达到平衡状态
B．平衡后，恒温下扩大容器体积，再次平衡后气体密度一定减小
C．平衡后，恒容下降低温度，再次平衡后气体中 C的体积分数可能减小
D．平衡后，恒温恒容下，通入气体 C，气体 C的浓度可能不变
解析：选 D 若 A不是气体，气体摩尔质量一直不变，不能判断是否是平衡状态，若 A
是气体，可以判断，故 A错误；若 A不是气体，温度不变，平衡常数不变，气体 C的浓度
不变，密度也不变，若 A是气体，气体化学计量数相等，平衡不移动，密度减小，故 B错
误；若 A不是气体，C的体积分数可能一直是 100%，若 A是气体，降低温度，平衡正向移
动 C的体积分数增加，故 C错误；若 A不是气体，恒温恒容下，平衡常数不变，气体 C的
浓度不变，故 D正确。
6．如图是关于反应 A2(g)＋3B2(g) 2C(g)(正反应为放热反应)的平衡移动图像，影响平
衡移动的原因可能是( )
A．升高温度，同时加压
B．降低温度，同时减压
C．增大反应物浓度，同时减小生成物浓度
D．增大反应物浓度，同时使用催化剂
解析：选 C 图中 t时刻改变条件，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡正向移动。
升高温度，同时加压，v(正)、v(逆)均增大，A错误；降低温度，同时减压，v(正)、v(逆)均
减小，B错误；增大反应物浓度，同时减小生成物浓度，v(正)瞬间增大而 v(逆)瞬间减小，
平衡正向移动，C正确；增大反应物浓度，同时使用催化剂，v(正)、v(逆)均增大，D错误。
7．丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。
已知：①C4H
1
10(g)＋ O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g)
2
ΔH1＝－119 kJ·mol－1
1
②H2(g)＋ O2(g)===H2O(g)
2
ΔH2＝－242 kJ·mol－1
丁烷(C4H10)脱氢制丁烯(C4H8)的热化学方程式为 C4H10(g) C4H8(g)＋H2(g) ΔH3。
下列措施一定能提高该反应中丁烯产率的是( )
A．增大压强，升高温度 B．升高温度，减小压强
C．降低温度，增大压强 D．减小压强，降低温度
解析：选 B 根据盖斯定律，由①－②可得：C4H10(g) C4H8(g)＋H2(g)，得ΔH3＝
ΔH1－ΔH2＝(－119 kJ·mol－1)－(－242 kJ·mol－1)＝＋123 kJ·mol－1。提高该反应中丁烯的产
率，应使平衡正向移动，该反应的正反应为气体分子数增加的吸热反应，可采取的措施是减
小压强、升高温度。
8．处于平衡状态的反应：2H2S(g) 2H2(g)＋S2(g) ΔH>0，不改变其他条件的情况下，
下列叙述正确的是( )
A．加入催化剂，反应途径将发生改变，ΔH也随之改变
B．升高温度，正、逆反应速率都增大，H2S的分解率也增大
C．增大压强，平衡向逆反应方向移动，将引起体系温度降低
D．若体系保持恒容，充入一定量 H2后达到新平衡，H2的浓度将减小
解析：选 B 加入催化剂，反应途径将发生改变，活化能改变，但ΔH不变，A错误；
升高温度，活化分子百分数增大，正、逆反应速率增大；升高温度，平衡正向移动，H2S的
分解率增大，B正确；增大压强，平衡向逆反应方向移动，该反应的逆反应为放热反应，反
应体系的温度升高，C错误；保持恒容，充入一定量 H2，平衡逆向移动，根据勒夏特列原
理，达到新平衡时，c(H2)仍比原平衡大，D错误。
9．298 K时，将 20 mL 3x mol·L－1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和 20 mL NaOH溶液混
－
合，发生反应：AsO33 (aq)＋I2(aq)＋2OH
－(aq) AsO3－4 (aq)＋2I
－(aq)＋H2O(l)。溶液中
c(AsO3－4 )与反应时间(t)的关系如图所示。
下列可判断反应达到平衡的是________(填字母)。
a. － －溶液的 pH不再变化 b．v(I )＝2v(AsO33 )
c（AsO3－
c 4
）
． 不再变化 d．c(I－)＝y mol －·L 1
c AsO3－（ 3 ）
解析：溶液的 pH不再变化，即 OH－的浓度不再变化，所以平衡体系中各组分的浓度均
－ －
不再变化，说明反应达到平衡状态，a项正确；当v 正(I－)＝2v (AsO3 )或v (I－)＝2v (AsO3逆 3 逆 正 3 )
时反应达到平衡状态，选项中的速率未指明是正反应速率还是逆反应速率，故 b项错误；反
c（AsO3－ ）
应达到平衡之前，c(AsO3－ ) c(AsO3－ 43 逐渐减小而 4 )逐渐增大，故 逐渐增大，当
c －（AsO33 ）
c（AsO3－4 ）
不变时反应达到平衡状态，c项正确；根据离子方程式可知反应体系中恒有 c(I
c（AsO3－3 ）
－)＝2c(AsO3－ －4 )，观察图像可知反应达到平衡时 c(AsO3
－1
4 )＝y mol·L ，此时 c(I
－)＝2y mol·L
－1，故 d项错误。
答案：ac
10．(2020·天津等级考节选)用 H2还原 CO2可以在一定条件下合成 CH3OH(不考虑副反应)
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＜0
恒压下，CO2和 H2的起始物质的量比为 1∶3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产
率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出 H2O。
(1)甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为________________________________。
(2)P点甲醇产率高于 T点的原因为________________________________。
(3)根据上图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为________℃。
解析：(1)该反应是放热反应，温度升高有利于平衡逆向移动(或平衡常数减小)，甲醇的
平衡产率随温度升高而降低。(2)P点对应反应有分子筛膜，分子筛膜能选择性分离出水，有
利于反应正向进行，故 P点甲醇产率高于 T点甲醇产率。(3)由题图知，当温度为 210℃时，
甲醇的产率最高，因此最佳反应温度为 210℃。
答案：(1)该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动(或平衡常数减小) (2)分子筛膜
从反应体系中不断分离出 H2O，有利于反应正向进行，甲醇产率升高 (3)210
自我挑战
1．在密闭容器中投入一定量反应物发生储氢反应：LaNi5(s)＋3H2(g) LaNi5H6(s) ΔH
＝－301 kJ·mol－1。在某温度下，达到平衡状态，测得氢气压强为 2 MPa。下列说法不正确
的是( )
A．当 LaNi5的浓度不再变化时，该反应达到平衡状态
B．若温度不变，缩小容器的容积至原来的一半，重新达到平衡时 H2的压强仍为 2 MPa
C．扩大容器的容积，重新达到平衡时 n(H2)增多
D．增大压强，降低温度，有利于储氢
解析：选 A LaNi5是固体，在反应过程中，其浓度始终不变，不能根据固体的浓度不
变判断反应是否达到平衡状态，A错误；温度不变，缩小容器的容积至原来的一半，平衡常
数 K 1p＝ 不变，则重新达到平衡时 H2的压强仍为 2 MPa，B正确；扩大容器的容积，
p3（H2）
相当于减小压强，平衡向逆反应方向移动，则 n(H2)增多，C正确；该反应的正反应是气体
分子总数减小的放热反应，因此增大压强、降低温度，平衡正向移动，有利于储氢，D正确。
2．纳米钴(Co)常用于 CO加氢反应的催化剂：CO(g)＋3H2(g) CH4(g)＋H2O(g) ΔH<0。
下列有关说法正确的是( )
A．纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应的转化率
B．缩小容器容积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大
C．温度越低，越有利于 CO催化加氢
D．从平衡体系中分离出 H2O(g)能加快正反应速率
解析：选 B 催化剂不能改变反应的转化率，A项错误；压强增大，平衡正向移动，但
移动的结果不能抵消条件的改变，CO的浓度还是增大的，B项正确；工业生产的温度应考
虑催化剂的活性温度，C项错误；从平衡体系中分离出水蒸气，反应速率减慢，D项错误。
3．已知反应：CO(g)＋3H2(g) CH4(g)＋H2O(g)。起始以物质的量之比为 1∶1充入反应
物，不同压强条件下，H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为 )。下
列有关说法正确的是( )
A．上述反应的ΔH<0
B．N点时的反应速率一定比M点的快
C．降低温度，H2的转化率可达到 100%
D．工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强
解析：选 A 根据题图，随着温度的升高，H2的平衡转化率降低，说明平衡向逆反应
方向移动，故正反应为放热反应，即ΔH<0，A项正确；N点压强大于M点的，M点温度
高于 N点的，因此无法确定两点反应速率的快慢，B 项错误；此反应是可逆反应，不能完
全进行到底，C项错误；控制合适的温度和压强，既能保证反应速率较快，也能保证 H2有
较高的转化率，采用更高的压强对设备的要求更高，增加经济成本，D项错误。
4．运用化学反应原理研究化学反应有重要意义。
(1)硫酸生产中，SO2催化氧化生成 SO3：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，混合体系中 SO3
的百分含量和温度的关系如图 1所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。
①若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡________(填“向左”“向
右”或“不”)移动。
②若反应进行到状态 D时，v 正________(填“>”“<”或“＝”)v 逆。
(2)课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0，应用此法
反应达到平衡时反应物的转化率不高。
①能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的措施是________(填字母)。
A．使用更高效的催化剂
B．升高温度
C．及时分离出氨
D．充入氮气，增大氮气的浓度(保持容器容积不变)
②若在某温度下，2 L 的密闭容器中发生合成氨的反应，图 2 表示 N2的物质的量随时
间的变化曲线。用 H2表示 0～10 min内该反应的平均速率 v(H2)＝____________。从第 11 min
起，压缩容器的容积为 1 L，则 n(N2)的变化曲线为________(填字母)。
解析：(1)①恒温恒压条件下，向题述平衡体系中通入氦气，则反应容器的容积会增大，
各物质的浓度会减小，平衡会向气体分子数增大的方向(向左)移动。②反应进行到状态 D时
没有达到平衡，反应向右进行，所以 v 正>v 逆。(2)①该反应是一个气体分子数减少的放热反
应，升高温度，平衡逆向移动；使用更高效的催化剂，反应速率增大，但平衡不移动；分离
出氨，平衡虽然正向移动，但反应速率减小；充入氮气，平衡正向移动且反应速率增大。②
0～10 min时，N2从 0.6 mol减少到 0.2 mol，变化量为 0.4 mol，则 H2的变化量为 1.2 mol，
v(H2)＝1.2 mol÷2 L÷10 min＝0.06 mol·L－1·min－1。平衡时压缩容器的容积，气体的压强增
大，平衡正向移动，N2的物质的量在原有基础上减小，曲线 d符合题意。
答案：(1)①向左 ②> (2)①D
②0.06 mol·L－1·min－1 d
5.氢是人们公认的清洁能源，作为低碳和零碳能源正在脱颖而出，氢的
获得及以氢为原料的工业生产工艺成为科技工作者研究的重要课题。
(1)工业生产中可利用 H2还原 CO2制备清洁能源甲醇。
①已知 CO(g)和 H2(g)的燃烧热ΔH分别为－283.0 kJ·mol－1、－285.8
kJ·mol－1。CO与 H2合成甲醇的能量变化如图所示。则用 CO2和 H2(g)制
备甲醇(l)的热化学方程式为_______________________________________________________。
②将一定量的 CO2和 H2充入某恒容密闭容器中发生上述反应，测得在不同催化剂作用
下，相同时间内 CO2的转化率与温度的关系如图所示。催化效果最好的催化剂是________(填
“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，该反应在 a点达到平衡状态，a点的转化率比 b点的高，其原因是
________________________________________________________________________。
(2)利用 CO 和水蒸气可制备 H2，反应的化学方程式为 CO(g)＋H2O(g) CO2(g)
＋H2(g)。将不同量的 CO(g)和 H2O(g)分别通入容积为 2 L的恒容密闭容器中进行上述反应，
得到的三组数据如下表所示：
起始量 达到平衡
温度/℃
n(CO)/mol n(H2O)/ mol n(H2)/ mol CO转化率 时间/ min
650 4 2 1.6 6
1
900 3 2 3
3
①该反应的正反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。
②900 ℃时，0～3 min 内反应的平均速率 v(H2O)＝________，达到平衡时 c(H2)＝
________。(保留 2位小数)
解析： (1)①根据 CO(g)和 H2(g)的燃烧热ΔH，可写出热化学方程式 (Ⅰ)CO(g)＋
1 O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol－1； (Ⅱ)H2(g)
1
＋ O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8
2 2
kJ·mol－1。根据图像曲线变化可写出热化学方程式(Ⅲ)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) ΔH＝－
(510－419)kJ·mol－1＝－91 kJ·mol－1。根据盖斯定律，由(Ⅱ)＋(Ⅲ)－(Ⅰ)，可得 CO2(g)＋
3H2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l) ΔH＝－93.8 kJ·mol－1。②由图像可知催化剂Ⅰ的催化效果最佳；
该反应为放热反应，达到平衡后，随温度升高，平衡逆向移动，CO2的转化率降低。(2)①650℃
时，根据三段式进行计算：
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
起始/mol 4 2 0 0
转化/mol 1.6 1.6 1.6 1.6
平衡/mol 2.4 0.4 1.6 1.6
故 650℃时，平衡时 CO转化率为 1.6÷4＝0.4>1 ，即温度越高，CO平衡转化率越低，
3
故该反应的正反应为放热反应。②900℃时，结合 CO的平衡转化率，根据三段式进行有关
计算：
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
起始/mol 3 2 0 0
转化/mol 1 1 1 1
平衡/mol 2 1 1 1
0 3 min v(H O) 1 mol～ 内 2 ＝ ≈0．17 mol·L－1·min－1，
2 L×3 min
c(H ) 1 mol平衡时 2 ＝ ＝0.50 mol·L－1。
2 L
答案：(1)①CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l) ΔH＝－93.8 kJ·mol－1 ②Ⅰ 该反
应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动 (2)①放热
②0.17 mol·L－1·min－1 0.50 mol·L－1
6．丙烯是重要的有机化工原料，主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷等。“丁烯裂解
法”是一种重要的丙烯生产法，生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。反应如下：
主反应：3C4H8 4C3H6；副反应：C4H8 2C2H4。
测得上述两反应的平衡体系中，各组分的质量分数(w%)随温度(T)和压强(p)变化的趋势
分别如图 1和图 2所示：
m（C3H6）
(1)平衡体系中的丙烯和乙烯的质量比 m（C2H4） 是工业生产丙烯时选择反应条件的
重要指标之一，从产物的纯度考虑，该数值越高越好，从图 1和图 2中表现的趋势来看，下
列反应条件最适宜的是________(填字母序号)。
A．300 ℃ 0.1 MPa B．700℃ 0.1 MPa
C．300 ℃ 0.5 MPa D．700℃ 0.5 MPa
(2)有研究者结合图 1 数据并综合考虑各种因素，认为 450 ℃的反应温度比 300 ℃或
700℃更合适，从反应原理角度分析其理由可能是________________。
(3)图 2 中，随压强增大，平衡体系中丙烯的质量分数呈上升趋势，从平衡角度解释其
原因是________________________________________________________________________。
解析：(1)由题可知乙烯越少越好，再结合图像 1和图像 2可知，最适宜的温度为 300℃，
压强越大，乙烯的含量越低，故选 C。(2)450℃比 300 ℃的反应速率快，比 700 ℃的副反
应程度小，丁烯转化为丙烯的转化率高，该温度下催化剂的选择性最高，是催化剂的最佳活
性温度。(3)压强增大，副反应 C4H8 2C2H4平衡左移，C4H8的浓度增大，使主反应
3C4H8 4C3H6平衡右移。
答案：(1)C (2)450℃比 300℃的反应速率快，比 700 ℃的副反应程度小，丁烯转化为
丙烯的转化率高，该温度下催化剂的选择性最高，是催化剂的最佳活性温度 (3)压强增大，
生成乙烯的副反应平衡逆向移动，丁烯浓度增大，导致主反应的平衡正向移动，丙烯含量增
大
7．(2021·德阳模拟)处理、回收利用 CO是环境科学家研究的热点课题。回答下列问题：
Ⅰ.处理大气污染物
CO用于处理大气污染物N2O的反应原理为 CO(g)＋N2O(g) CO2(g)＋N2(g) ΔH＝
－224.0 kJ·mol－1
有人提出上述反应可以用“Fe”作催化剂，其总反应分两步进行：
(1)第一步：Fe＋＋N2O FeO＋＋N2；第二步：____________________(写反应方程式)。
(2)第二步反应不影响总反应达到平衡所用时间，由此推知，第二步反应速率________
第一步反应速率(填“大于”“小于”或“等于”)。
Ⅱ.合成天然气(SNG)
涉及的主要反应原理如下：
CO －甲烷化：CO(g)＋3H2(g) CH4(g)＋H2O(g) ΔH1＝－206.2 kJ·mol 1
水煤气变换：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.2 kJ·mol－1
(3)反应 CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________ kJ·mol－1。
(4)在恒压管道反应器中，按 n(H2)∶n(CO)＝3∶1 通入原料气发生 CO 甲烷化反应，
400 ℃、p 总为 100 kPa时反应体系平衡组成如表所示。
组分 H2 CO CH4 H2O CO2
体积分数φ/% 8.50 1.50 45.0 44.0 1.00
则该条件下 CO的总转化率α＝________(保留一位小数)。
解析：Ⅰ.(1)根据催化剂定义，第二步反应中，中间产物(FeO＋)氧化 CO生成 CO2，本
身被还原成 Fe＋，FeO＋＋CO===Fe＋＋CO2。(2)第二步反应对总反应速率没有影响，说明第
一步是慢反应，控制总反应速率，第二步反应速率大于第一步反应速率。Ⅱ.(3)对 CO甲烷
化、水煤气变换热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律：①－②即可得：CO2(g)
＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝(＋41.2－206.2) kJ·mol－1＝－165 kJ·mol－1。(4)设
n(H2)＝3 mol、n(CO)＝1 mol，恒压恒温条件下气体的体积分数之比等于物质的量之比，设
平衡时混合气体总物质的量为 x mol，根据 C原子守恒得(45.0%＋1.00%＋1.5%)×x mol＝1
mol x 1 （45%＋1%）x mol， 解 得 ＝ mol ， 则 CO 的 转 化 率 为 × 100% ＝
47.5% 1 mol
（45%＋1% 1）× mol
47.5% ×100%≈96.8%。
1 mol
答案：(1)FeO＋＋CO===Fe＋＋CO2 (2)大于
(3)－165 (4)96.8%化学平衡状态 化学平衡移动
学习目标
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。
知识清单
知识点 1 可逆反应与化学平衡状态
1．可逆反应
(1)概念
在相同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——“三同一小”
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(填“大于”或“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
一定条件下的可逆反应，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应混合物中各组分浓度
或质量分数保持不变的状态，称为化学平衡状态。
(2)化学平衡的建立
在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中发生反应，化学平
衡的建立过程可用下图表示：
平衡建立过程 正、逆反应速率 反应物、生成物的浓度
反应开始阶段 v(正)>v(逆) 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
各组分浓度不再随时间的变化而
平衡状态时 v(正)＝v(逆)
变化
(3)化学平衡状态的特征
[名师点拨] (1)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。
(2)可逆反应达平衡状态时的正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速
率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等，应与化学计量数成正比。
(3)可逆反应达平衡状态时，各组分的浓度，百分含量保持不变，但不一定相等。
3．化学平衡状态的判断方法
(1)判断化学平衡状态的方法——“正、逆相等，变量不变”
(2)常见的“变量”
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温度、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。
[名师点拨] 不能作为“平衡标志”的四种情况
(1)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。
(2)恒温恒容下的气体体积不变的反应，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)。
(3)全是气体参加的气体体积不变的反应，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)。
(4)全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
经典例题
例 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)二次电池的充、放电为可逆反应( )
(2)在化学平衡建立过程中，v 正一定大于 v 逆( )
(3)恒温恒容下进行的可逆反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，当 SO3的生成速率与 SO2的
消耗速率相等时，反应达到平衡状态( )
(4)在一定条件下，向密闭容器中充入 1 mol N2和 3 mol H2充分反应，生成 2 mol NH3( )
(5)对于反应：A(g)＋B(g) 2C(g)＋D(g)，当密度保持不变时，在恒温恒容或恒温恒压条
件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志( )
(6)在一定条件下的绝热恒容的密闭容器中发生某一可逆反应，若容器内温度不再改变，则
该反应已达平衡( )
例 2．在一定温度下，向 2 L固定容积的密闭容器中通入 1 mol CO2、3 mol H2，发生反应：
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH<0。能说明该反应已达到平衡状态的是( )
A．混合气体的平均相对分子质量不变
B n（CO2） 1．体系中 ＝ ，且保持不变
n（H2） 3
C．混合气体的密度不随时间变化
D．单位时间内有 n mol H—H键断裂，同时有 n mol O—H键生成
例 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________。
(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________。
知识点 2 化学平衡移动和化学反应进行的方向
一、化学平衡移动
1．化学平衡移动的过程
2．化学平衡移动方向与化学反应速率的关系
(1)v 正>v 逆：平衡向正反应方向移动。
(2)v 正＝v 逆：反应达到平衡状态，平衡不发生移动。
(3)v 正＜v 逆：平衡向逆反应方向移动。
3．影响化学平衡的条件
(1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：
(2)外界条件对化学平衡影响的图示分析
①浓度对化学平衡的影响
②压强对化学平衡的影响
对于反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，若 m＋n>p＋q，则图像对应图 1、图 2；
若 m＋n＝p＋q，则图像对应图 3、图 4，
说明：a.改变压强，相当于改变体积，也就相当于改变浓度。
b．若反应前后气体体积无变化，改变压强，能同时改变正、逆反应速率，v(正)＝v(逆)，
平衡不移动。如 H2(g)＋I2(g) 2HI(g)。
c．压强变化是指平衡混合物体积变化而引起的总压强变化。若平衡混合物的体积不变，
而加入“惰性气体”，虽然总压强变化了，但平衡混合物的浓度仍不变，反应速率不变，平
衡不移动；若保持总压强不变加入“惰性气体”，此时增大了体系体积，这就相当于降低了
平衡体系的压强，平衡向气体体积增大的方向移动。
③温度对化学平衡的影响
在其他条件不变的情况下，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学
平衡向放热反应方向移动。
注意：a.升高温度，不管是吸热还是放热方向，反应速率均增大，但吸热方向速率增大
的倍数大于放热方向速率增大的倍数，使 v(吸热)>v(放热)，故平衡向吸热方向移动。
b．只要是升高温度，新平衡状态的速率值一定大于原平衡状态的速率值；反之则小。v
t图像[以 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0为例]
④催化剂对化学平衡的影响
催化剂对化学平衡移动无影响。v t图像(以 N2＋3H2 2NH3为例)
4．勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强或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。
[名师点拨] (1)改变固体或纯液体的量时，对化学平衡基本无影响。
(2)反应混合物中不存在气体物质时，改变压强对化学平衡无影响。
(3)不要把 v(正)增大与平衡向正反应方向移动等同，只有当 v(正)>v(逆)时，平衡才向正
反应方向移动。
(4)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的增大等同，当增大一种反应物的浓度，
使平衡向正反应方向移动时，只会使其他反应物的转化率提高，而该反应物的转化率降低。
二、化学反应进行的方向
1．自发过程
(1)含义
不用借助外力就可以自发进行的过程。
(2)特点
①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。
②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
2．熵与熵变
(1)熵
描述体系混乱程度的物理量，符号为 S。
熵值越大，体系混乱度越大。
(2)熵变
ΔS＝S(反应产物)－S(反应物)。
3．反应进行的方向
(1)判据
(2)规律
①ΔH_＜__0，ΔS_＞__0的反应任何温度下都能自发进行；
②ΔH_＞__0，ΔS_＜__0的反应任何温度下都不能自发进行；
③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。当ΔH＜0，
ΔS＜0时，低温下反应能自发进行；当ΔH＞0，ΔS＞0时，高温下反应能自发进行。
[名师点拨] 对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学
计量数的大小。
经典例题
例 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)C(s)＋CO2(g) 2CO(g) ΔH>0，其他条件不变时，升高温度，反应速率 v(CO2)和 CO2
的平衡转化率均增大( )
(2)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大( )
(3)往平衡体系 FeCl3＋3KSCN Fe(SCN)3＋3KCl中加入适量 KCl固体，平衡逆向移动，
溶液的颜色变浅( )
(4)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( )
(5)2NO2(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0( )
例 2．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A．溴水中有下列平衡：Br2＋H2O HBr＋HBrO，当加入少量 AgNO3溶液后，溶液
的颜色变浅
B．对于反应：2HI(g) H2(g)＋I2(g)，缩小容器的容积可使平衡体系的颜色变深
C．反应：CO(g)＋NO2(g) CO2(g)＋NO(g) ΔH<0，升高温度可使平衡向逆反应方
向移动
D．对于合成 NH3的反应，为提高 NH3的产率，理论上应采取低温措施
例 3．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
课堂闯关
1．(2020·浙江 7月选考)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
2．(2019·上海高考)已知反应式：mX(g)＋nY(？) pQ(s)＋2mZ(g)，已知反应已达平衡，
此时 c(X)＝0.3 mol·L－1 1，其他条件不变，若容器容积缩小到原来的 ，c(X)＝0.5 mol·L－1，
2
下列说法正确的是( )
A．反应向逆方向移动 B．Y可能是固体或液体
C．n＞m D．Z的体积分数减小
3．(2021·顺义区模拟)将 1 mol N2和 3 mol H2充入某固定容积的密闭容器中，在一定条件下，
发生反应 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0并达到平衡，改变条件。下列关于平衡移动的
说法中正确的是( )
选项 改变条件 平衡移动方向
A 使用适当催化剂 平衡向正反应方向移动
B 升高温度 平衡向逆反应方向移动
C 再向容器中充入 1 mol N2和 3 mol H2 平衡不移动
D 向容器中充入氦气 平衡向正反应方向移动
4．为探究浓度对化学平衡的影响，某同学进行如下实验。下列说法不正确的是( )
A．该实验通过观察颜色变化来判断生成物浓度的变化
B．观察到现象 a比现象 b中红色更深，即可证明增加反应物浓度，平衡正向移动
C．进行Ⅱ、Ⅲ对比实验的主要目的是防止由于溶液体积变化引起各离子浓度变化而干
扰实验结论得出
D．若Ⅰ中加入 KSCN溶液的体积改为 2 mL也可以达到实验目的
5．下列关于可逆反应 A(？)＋2B(s) C(g) ΔH<0，叙述正确的是( )
A．当反应达到平衡之后，气体摩尔质量不变，则反应达到平衡状态
B．平衡后，恒温下扩大容器体积，再次平衡后气体密度一定减小
C．平衡后，恒容下降低温度，再次平衡后气体中 C的体积分数可能减小
D．平衡后，恒温恒容下，通入气体 C，气体 C的浓度可能不变
6．如图是关于反应 A2(g)＋3B2(g) 2C(g)(正反应为放热反应)的平衡移动图像，影响平
衡移动的原因可能是( )
A．升高温度，同时加压
B．降低温度，同时减压
C．增大反应物浓度，同时减小生成物浓度
D．增大反应物浓度，同时使用催化剂
7．丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。
1
已知：①C4H10(g)＋ O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g)
2
ΔH1＝－119 kJ·mol－1
②H2(g)
1
＋ O2(g)===H2O(g)
2
ΔH2＝－242 kJ·mol－1
丁烷(C4H10)脱氢制丁烯(C4H8)的热化学方程式为 C4H10(g) C4H8(g)＋H2(g) ΔH3。
下列措施一定能提高该反应中丁烯产率的是( )
A．增大压强，升高温度 B．升高温度，减小压强
C．降低温度，增大压强 D．减小压强，降低温度
8．处于平衡状态的反应：2H2S(g) 2H2(g)＋S2(g) ΔH>0，不改变其他条件的情况下，
下列叙述正确的是( )
A．加入催化剂，反应途径将发生改变，ΔH也随之改变
B．升高温度，正、逆反应速率都增大，H2S的分解率也增大
C．增大压强，平衡向逆反应方向移动，将引起体系温度降低
D．若体系保持恒容，充入一定量 H2后达到新平衡，H2的浓度将减小
9．298 K时，将 20 mL 3x mol·L－1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和 20 mL NaOH溶液混
－ － － －
合，发生反应：AsO33 (aq)＋I2(aq)＋2OH (aq) AsO34 (aq)＋2I (aq)＋H2O(l)。溶液中
c(AsO3－4 )与反应时间(t)的关系如图所示。
下列可判断反应达到平衡的是________(填字母)。
a. － －溶液的 pH不再变化 b．v(I )＝2v(AsO33 )
c －（AsO34 ）c． 不再变化 d．c(I－) －＝y mol·L 1
c －（AsO33 ）
10．(2020·天津等级考节选)用 H2还原 CO2可以在一定条件下合成 CH3OH(不考虑副反应)
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＜0
恒压下，CO2和 H2的起始物质的量比为 1∶3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产
率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出 H2O。
(1)甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为________________________________。
(2)P点甲醇产率高于 T点的原因为________________________________。
(3)根据上图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为________℃。
自我挑战
1．在密闭容器中投入一定量反应物发生储氢反应：LaNi5(s)＋3H2(g) LaNi5H6(s) ΔH
＝－301 kJ·mol－1。在某温度下，达到平衡状态，测得氢气压强为 2 MPa。下列说法不正确
的是( )
A．当 LaNi5的浓度不再变化时，该反应达到平衡状态
B．若温度不变，缩小容器的容积至原来的一半，重新达到平衡时 H2的压强仍为 2 MPa
C．扩大容器的容积，重新达到平衡时 n(H2)增多
D．增大压强，降低温度，有利于储氢
2．纳米钴(Co)常用于 CO加氢反应的催化剂：CO(g)＋3H2(g) CH4(g)＋H2O(g) ΔH<0。
下列有关说法正确的是( )
A．纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应的转化率
B．缩小容器容积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大
C．温度越低，越有利于 CO催化加氢
D．从平衡体系中分离出 H2O(g)能加快正反应速率
3．已知反应：CO(g)＋3H2(g) CH4(g)＋H2O(g)。起始以物质的量之比为 1∶1充入反应
物，不同压强条件下，H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为 )。下
列有关说法正确的是( )
A．上述反应的ΔH<0
B．N点时的反应速率一定比M点的快
C．降低温度，H2的转化率可达到 100%
D．工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强
4．运用化学反应原理研究化学反应有重要意义。
(1)硫酸生产中，SO2催化氧化生成 SO3：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，混合体系中 SO3
的百分含量和温度的关系如图 1所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。
①若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡________(填“向左”“向
右”或“不”)移动。
②若反应进行到状态 D时，v 正________(填“>”“<”或“＝”)v 逆。
(2)课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0，应用此法
反应达到平衡时反应物的转化率不高。
①能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的措施是________(填字母)。
A．使用更高效的催化剂
B．升高温度
C．及时分离出氨
D．充入氮气，增大氮气的浓度(保持容器容积不变)
②若在某温度下，2 L 的密闭容器中发生合成氨的反应，图 2 表示 N2的物质的量随时
间的变化曲线。用 H2表示 0～10 min内该反应的平均速率 v(H2)＝____________。从第 11 min
起，压缩容器的容积为 1 L，则 n(N2)的变化曲线为________(填字母)。
5.氢是人们公认的清洁能源，作为低碳和零碳能源正在脱颖而出，氢的
获得及以氢为原料的工业生产工艺成为科技工作者研究的重要课题。
(1)工业生产中可利用 H2还原 CO2制备清洁能源甲醇。
①已知 CO(g)和 H2(g)的燃烧热ΔH分别为－283.0 kJ·mol－1、－285.8
kJ·mol－1。CO与 H2合成甲醇的能量变化如图所示。则用 CO2和 H2(g)制
备甲醇(l)的热化学方程式为_______________________________________________________。
②将一定量的 CO2和 H2充入某恒容密闭容器中发生上述反应，测得在不同催化剂作用
下，相同时间内 CO2的转化率与温度的关系如图所示。催化效果最好的催化剂是________(填
“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，该反应在 a点达到平衡状态，a点的转化率比 b点的高，其原因是
________________________________________________________________________。
(2)利用 CO 和水蒸气可制备 H2，反应的化学方程式为 CO(g)＋H2O(g) CO2(g)
＋H2(g)。将不同量的 CO(g)和 H2O(g)分别通入容积为 2 L的恒容密闭容器中进行上述反应，
得到的三组数据如下表所示：
起始量 达到平衡
温度/℃
n(CO)/mol n(H2O)/ mol n(H2)/ mol CO转化率 时间/ min
650 4 2 1.6 6
1
900 3 2 3
3
①该反应的正反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。
②900 ℃时，0～3 min 内反应的平均速率 v(H2O)＝________，达到平衡时 c(H2)＝
________。(保留 2位小数)
6．丙烯是重要的有机化工原料，主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷等。“丁烯裂解
法”是一种重要的丙烯生产法，生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。反应如下：
主反应：3C4H8 4C3H6；副反应：C4H8 2C2H4。
测得上述两反应的平衡体系中，各组分的质量分数(w%)随温度(T)和压强(p)变化的趋势
分别如图 1和图 2所示：
m（C3H6）
(1)平衡体系中的丙烯和乙烯的质量比 m（C2H4） 是工业生产丙烯时选择反应条件的
重要指标之一，从产物的纯度考虑，该数值越高越好，从图 1和图 2中表现的趋势来看，下
列反应条件最适宜的是________(填字母序号)。
A．300 ℃ 0.1 MPa B．700℃ 0.1 MPa
C．300 ℃ 0.5 MPa D．700℃ 0.5 MPa
(2)有研究者结合图 1 数据并综合考虑各种因素，认为 450 ℃的反应温度比 300 ℃或
700℃更合适，从反应原理角度分析其理由可能是________________。
(3)图 2 中，随压强增大，平衡体系中丙烯的质量分数呈上升趋势，从平衡角度解释其
原因是________________________________________________________________________。
7．(2021·德阳模拟)处理、回收利用 CO是环境科学家研究的热点课题。回答下列问题：
Ⅰ.处理大气污染物
CO用于处理大气污染物N2O的反应原理为 CO(g)＋N2O(g) CO2(g)＋N2(g) ΔH＝
－224.0 kJ·mol－1
有人提出上述反应可以用“Fe”作催化剂，其总反应分两步进行：
(1)第一步：Fe＋ N O FeO＋＋ 2 ＋N2；第二步：____________________(写反应方程式)。
(2)第二步反应不影响总反应达到平衡所用时间，由此推知，第二步反应速率________
第一步反应速率(填“大于”“小于”或“等于”)。
Ⅱ.合成天然气(SNG)
涉及的主要反应原理如下：
CO甲烷化：CO(g)＋3H2(g) CH4(g)＋H2O(g) ΔH1＝－206.2 kJ·mol－1
水煤气变换：CO(g)＋H －2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.2 kJ·mol 1
(3)反应 CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g) －的ΔH＝________ kJ·mol 1。
(4)在恒压管道反应器中，按 n(H2)∶n(CO)＝3∶1 通入原料气发生 CO 甲烷化反应，
400 ℃、p 总为 100 kPa时反应体系平衡组成如表所示。
组分 H2 CO CH4 H2O CO2
体积分数φ/% 8.50 1.50 45.0 44.0 1.00
则该条件下 CO的总转化率α＝________(保留一位小数)。

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