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(共36张PPT)
第39讲　化学平衡状态　
化学平衡的移动
1．掌握化学平衡状态的特征及判定方法。
2．理解外界条件对化学平衡的影响规律，能动态分析平衡的移动方向及相关物理量的变化。
01
考点梳理 高效演练
考点一　可逆反应与化学平衡状态

1．化学平衡研究的对象——可逆反应
正反应
逆反应
同时
小于

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________时，反应物和生成物的浓度不再改变的状态。
(2)建立过程。
相等
最大
逐渐减小
逐渐增大
＝
保持不变
(3)特征。
可逆
＝
浓度或百分含量
(2)静态标志：“变量”不变。
在未达到平衡时不断变化、在达到平衡时不再发生变化的各种物理量(如各物质的质量、物质的量或浓度、百分含量、压强、密度或颜色等)，如果不再发生变化，即达到平衡状态。
可简单总结为“正、逆相等，变量不变”。
1．在两个恒容密闭容器中进行下列两个可逆反应：(甲)C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)；(乙)CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)。现有下列状态：
①混合气体平均相对分子质量不再改变
②恒温时，气体压强不再改变
③各气体组分浓度相等
④断裂氢氧键的速率为断裂氢氢键速率的2倍
⑤混合气体的密度不变
⑥单位时间内，消耗水蒸气的质量与生成氢气的质量比为9∶1
⑦同一时间内，水蒸气消耗的物质的量等于氢气消耗的物质的量
其中能表明(甲)、(乙)容器中反应都达到平衡状态的是________。
④⑦
2．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、恒容的密闭容器中进行，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)。
②④⑤
解析：①达到平衡时，v正应保持不变；②由于该反应是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，K减小，达到平衡时，温度不变，K不变；③图中达到平衡时，CO、CO2的物质的量的变化量之比不是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。
√
3．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g) 2Z(g)，已知X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零，单位为mol·L-1)，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。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考点二　化学平衡的移动

1．化学平衡移动的过程
2．化学平衡移动与化学反应速率的关系
(1)v正＞v逆：平衡向____________方向移动。
(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态。
(3)v正正反应
逆反应
3．影响化学平衡的因素
若其他条件不变，改变下列条件时，化学平衡移动的方向见下表：
条件的改变(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____反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度 向____反应方向移动
压强(对有气体参与的反应) 反应前后气体分子数改变 增大压强(减小容器的容积) 向气体体积________的方向移动
减小压强(增大容器的容积) 向气体体积________的方向移动
正
逆
减小
增大
条件的改变(其他条件不变) 化学平衡移动的方向
压强(对有气体参与的反应) 反应前后气体分子数不变 改变压强(改变容器的容积) ____移动
温度 升高温度 向________反应方向移动
降低温度 向________反应方向移动
催化剂 使用催化剂 ____移动
不
吸热
放热
不
5．勒夏特列原理
(1)含义：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。
(2)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。
1．一定量混合气体在一容积可变的密闭容器中发生反应：xA(g)＋yB(g) zC(g)。该反应达到平衡后，测得A气体的浓度为
0．5 mol·L-1。
(1)若保持容积不变，通入氦气，则平衡____移动。
解析：保持容积不变，通入氦气，各物质的浓度不发生变化，平衡不移动。
不
(2)在恒温下将密闭容器的容积扩大到原来的2倍，再次达到平衡后，测得A的浓度为0.3 mol·L-1，则x＋y________z(填“>”“＝”或“<”)，C的体积分数____(填“增大”“不变”或“减小”，下同)，B的转化率_______________。
解析：假设容器的容积扩大到原来的2倍时，平衡不移动，则A的浓度为0.25 mol·L-1，但平衡时A的浓度为0.3 mol·L-1，说明平衡逆向移动，则x＋y>z，C的体积分数减小，B的转化率减小。
＞
减小
减小
2．对于以下三个反应，从反应开始进行至达到平衡后，保持温度、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________。
正反应
减小
增大
(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________。
正反应
不变
不变
正反应
增大
减小
[反思归纳]
转化率的变化分析方法
反应类型 条件的改变 反应物转化率[α(A或B)]的变化
反应物多种：
mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g) 恒容时增加A的用量 α(A)减小，α(B)增大
同等倍数地增大A、B的量 恒温
恒压 反应物转化率不变
恒温
恒容 m＋n＞p＋q α(A)、α(B)均增大
m＋n＜p＋q α(A)、α(B)均减小
m＋n＝p＋q α(A)、α(B)均不变
反应类型 条件的改变 反应物转化率[α(A或B)]的变化
反应物仅有一种：mA(g)
nB(g)＋
pC(g) 增加A
的用量 恒温
恒压 反应物转化率不变
恒温
恒容 m＞n＋p α(A)增大
m＜n＋p α(A)减小
m＝n＋p α(A)不变
√
解析：甲和乙若都是恒温恒压，则二者等效，但乙为绝热恒压，又因为该反应的正反应为放热反应，则体系温度：甲<乙，温度升高平衡向逆反应方向移动，c(SO2)：甲<乙，平衡常数K：甲>乙，A、B项错误；丙和丁若都是恒温恒容，则二者等效，但丁为绝热恒容，则体系温度：丙<丁，温度越高，反应速率越大，到达平衡的时间越短，则达平衡时所需时间：丙>丁，C项正确；温度升高，平衡向逆反应方向移动，体积分数φ(SO3)：丙>丁，D项错误。
[思维建模]　虚拟法判断平衡移动的结果
(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地叠加并压缩而成，相当于增大压强。
(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，见下图)。
新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单地叠加，压强不变，平衡不移动。
02
真题研做 高考通关
√
1．(2023·新高考北京卷)下列事实能用平衡移动原理解释的是(　　)
A．H2O2溶液中加入少量MnO2固体，促进H2O2分解
B．密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深
C．铁钉放入浓硝酸中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体
D．锌片与稀硫酸反应过程中，加入少量CuSO4固体，促进H2的产生
√
2．(2024·新高考江西卷)温度T下，向1 L真空刚性容器中加入1 mol (CH3)2CHOH，反应达到平衡时，c(Y)＝0.4 mol·L-1。下列说法正确的是
(　　)
(CH3)2CHOH(g) (CH3)2CO(g) ＋H2(g)
X Y Z
A．再充入1 mol X和1 mol Y，此时v正B．再充入1 mol X，平衡时，c(Y)＝0.8 mol·L-1
C．再充入1 mol N2，平衡向右移动
D．若温度升高，X的转化率增大，则上述反应的ΔH<0
3．(2024·浙江6月选考)为探究化学平衡移动的影响因素，设计方案并进行实验，观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是(　　)
选项 影响因素 方案设计 现象 结论
A 浓度 向1 mL 0.1 mol/L K2CrO4溶液中加入1 mL 1.0 mol/L HBr溶液 黄色溶液变橙色 增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动
B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体，分解达到平衡后再充入100 mL Ar 气体颜色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应，改变压强平衡不移动
C 温度 将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜色变深 升高温度，平衡向吸热反应方向移动
D 催化剂 向1 mL乙酸乙酯中加入1 mL 0.3 mol/L H2SO4溶液，水浴加热 上层液体逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
√课时跟踪练39
[基础巩固]
1．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　C　)
A．用排饱和食盐水的方法收集氯气
B．打开啤酒瓶盖时会从瓶口逸出气体
C．对2HI(g) H2(g)＋I2(g)，减小容器容积，气体颜色变深
D．久置的氯水pH逐渐减小
解析：A.氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，存在平衡：Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO，饱和食盐水中含有氯化钠电离出来的氯离子，抑制了氯气的溶解，故可以用排饱和食盐水的方法收集氯气，能用勒夏特列原理解释；B.啤酒中存在二氧化碳的溶解平衡，打开啤酒瓶盖后，瓶内压强减小，二氧化碳气体逸出，能用勒夏特列原理解释；C.对2HI(g) H2(g)＋I2(g)，减小容器容积，平衡不移动，气体颜色变深是减小容积使I2浓度增大所致，不能用勒夏特列原理解释；D.氯水中存在平衡：Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO，次氯酸见光分解使平衡正向移动，pH逐渐减小，能用勒夏特列原理解释。
2．在恒温恒容密闭容器中进行反应：CO(g)＋N2O(g) N2(g)＋CO2(g)。下列能作为反应已达到平衡状态的依据的是(　A　)
A．不再变化
B．反应速率：v正(CO)＝v正(N2)
C．容器内气体的压强不再变化
D．容器内气体的密度不再变化
解析：A.反应CO(g)＋N2O(g) N2(g)＋CO2(g)的平衡常数K＝，当不再变化时，说明反应达到平衡，故A选；B.反应速率：v正(CO)＝v正(N2)，不能说明正、逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡，故B不选；C.该反应是气体体积不变的反应，反应过程中容器内气体的压强始终不变，当容器内气体的压强不再变化时，不能说明反应达到平衡，故C不选；D.反应过程中气体总质量和总体积不变，气体的密度是定值，当容器内气体的密度不再变化时，不能说明反应达到平衡，故D不选。
3．对于反应NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ·mol-1，下列有关说法正确的是(　B　)
A．达到平衡后，升高温度，c(SO3)增大
B．使用催化剂能缩短该反应达到平衡的时间
C．1 mol NO2(g)与1 mol SO2(g)混合后，充分反应会放出41.8 kJ热量
D.在恒温恒容条件下，当反应容器内总压强不变时，说明该反应已达到平衡
解析：A.该反应为放热反应，达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，c(SO3)减小，故A错误；B.催化剂能增大反应速率，所以使用催化剂能缩短该反应达到平衡的时间，故B正确；C.该反应是可逆反应，故1 mol NO2(g)与1 mol SO2(g) 混合后，反应物不能完全反应，放出的热量小于41.8 kJ，故C错误；D.在恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数相等的可逆反应，总压强一直不变，所以压强不变，不能说明该反应达到平衡状态，故D错误。
4．温度为T ℃时，向某密闭容器中加入足量活性炭，并充入1 mol NO2，发生反应：2C(s)＋2NO2(g) N2(g)＋2CO2(g)　ΔH，反应达到平衡。下列说法正确的是(　D　)
A．使用催化剂，可以改变该反应的ΔH和活化能
B．粉碎活性炭固体，正反应速率增大，平衡正向移动
C．降低压强，平衡正向移动，平衡常数K增大
D．恒压下，充入稀有气体，利于提高NO2的转化率
解析：A.使用催化剂，可以改变反应的活化能，但不改变反应的ΔH，故A错误； B．粉碎活性炭固体，可增大反应物间的接触面积，从而增大反应速率，但对平衡无影响，故B错误；C.平衡常数K只受温度影响，不受压强影响，故C错误；D.恒压下，充入稀有气体，容器容积增大，相当于减压，平衡向气体分子数增大的方向移动，即正向移动，有利于提高二氧化氮的转化率，故D正确。
5．室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含 1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBr C2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为 38.4 ℃ 和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是(　C　)
A．增大C2H5OH浓度，有利于生成C2H5Br
B．加入的反应物的物质的量均增大至3 mol时，两种反应物平衡转化率之比不变
C．为缩短反应达到平衡的时间，将起始温度提高至50 ℃
D．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量
解析：A.增大C2H5OH浓度，平衡正向移动，有利于生成C2H5Br，A正确；B.当投料比与化学计量数之比相等时，各物质的转化率相等，投料比不变，转化率之比不变，B正确；C.温度升高至50 ℃，C2H5Br汽化，难以在短时间内达到平衡，C错误；D.加入NaOH，与HBr反应，平衡逆向移动，乙醇的物质的量增大，D正确。
6．(2025·广东三校联考)有起始容积相同的三个容器，甲为固定容积，乙带有可移动的活塞，丙是固定容积的绝热容器。在起始温度相同时向其中分别充入1 mol A2和3 mol B2，发生反应A2(g)＋3B2(g) 2X2(g)　ΔH<0，一段时间后都达到平衡，三个容器中的A2的转化率大小为(　B　)
A．甲＞乙＞丙 B．乙＞甲＞丙
C．丙＞甲＞乙 D．甲＞丙＞乙
解析：反应A2(g)＋3B2(g) 2X2(g)的正反应是气体的物质的量减小的反应，甲为固定容积，而乙带有可移动的活塞，所以乙平衡时容积小于甲，则乙平衡相当于在甲平衡的基础上加压，增大压强，化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，则A2的转化率：乙＞甲；反应A2(g)＋3B2(g) 2X2(g)的正反应是放热反应，所以丙平衡状态相当于在甲平衡的基础上升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，最终达到平衡时，A2的转化率：甲＞丙，故A2的转化率：乙＞甲＞丙。
7．(2025·佛山模拟)在容积为1 L的恒容密闭容器中发生反应2M(g)＋2N(g) E(g)＋F(g)　ΔH<0。向容器中通入0.2 mol M和n mol N发生上述反应，测得M的平衡转化率与投料比γ以及温度的关系如上图所示。下列说法正确的是(　B　)
INCLUDEPICTURE "HXFY1-13.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\HXFY1-13.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．T1>T2
B．T2时，C点的平衡常数为2 500
C．当2v正(N)＝v逆(F)时，反应达到平衡
D．其他条件不变，增大压强，可使B点移向C点
解析：该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，M的平衡转化率减小，故T1　　　　 2M(g)＋2N(g) E(g)＋F(g)
0.2 0.2 0 0
0.16 0.16 0.08 0.08
0.04 0.04 0.08 0.08
A点的平衡常数K＝＝2 500，A点和C点温度相等，平衡常数也相等，B正确；当2v正(N)＝v逆(F)时，正、逆反应速率不相等，反应未达到平衡，C错误；该反应是气体体积减小的反应，其他条件不变，增大压强，平衡正向移动，M的平衡转化率增大，D错误。
8．聚丙烯腈纤维俗名人造羊毛，由丙烯腈聚合而得。用丙烯合成丙烯腈的反应如下： 2C3H6(g)＋2NH3(g)＋3O2(g) 2C3H3N(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 030 kJ·mol-1。
INCLUDEPICTURE "25HXL11.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL11.TIF" \* MERGEFORMATINET
(1)某密闭容器中发生上述反应，生成丙烯腈的反应速率与反应时间的关系如图甲所示。
t1时刻表示体系改变的反应条件为____________； t2时刻表示体系改变了另一反应条件，此时平衡________　(填“正向”“逆向”或“不”)移动。
(2)丙烯的转化率与反应温度的关系如图乙所示：
INCLUDEPICTURE "25HXL12.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL12.TIF" \* MERGEFORMATINET
①有利于提高丙烯平衡转化率的反应条件有________________。
②最大转化率所对应的温度为460 ℃。当温度低于460 ℃时，丙烯的转化率____　(填“是”或“不是”)所对应温度下的平衡转化率，理由是_________________________________________________
_________________________________________________。
(3)一定条件下，在2 L恒容密闭容器中，通入 84 g C3H6、34 g NH3、96 g O2，若该反应5 min到达a点，则0～5 min内丙烯的平均反应速率为________mol·L-1·min-1。
解析：(1)t1时刻正、逆反应速率都增大，且增大程度相等，故改变的反应条件为使用催化剂；由于生成丙烯腈的反应是气体体积增大的放热反应，t2时刻改变反应条件，正、逆反应速率都降低，可能为降低温度，也可能是减小压强，无论是降低温度还是减小压强，平衡都正向移动。(2)①该反应是气体体积增大的放热反应，故有利于提高丙烯平衡转化率的反应条件有降低温度、减小压强。②该反应的正反应为放热反应，平衡状态下，若升高温度，平衡逆向移动，则平衡转化率降低，而当温度低于460 ℃时，丙烯的转化率随温度升高而逐渐升高，因此温度低于460 ℃时，丙烯的转化率不是所对应温度下的平衡转化率。(3)一定条件下，在2 L恒容密闭容器中，通入84 g(2 mol)C3H6、34 g(2 mol) NH3、96 g(3 mol) O2，若该反应5 min到达a点，则0～5 min内丙烯的平均反应速率为v(丙烯)＝＝0.12 mol·L-1·min-1。
答案：(1)使用催化剂　正向
(2)①降低温度、减小压强　②不是　该反应的正反应为放热反应，平衡状态下，若升高温度，平衡逆向移动，则平衡转化率将降低　(3)0.12
9．CS2是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S8)与CH4为原料制备CS2，S8受热分解成气态S2，发生反应2S2(g)＋CH4(g) CS2(g)＋2H2S(g)。回答下列问题：
(1)某温度下，若S8完全分解成气态S2。在恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1时开始反应。
①当CS2的体积分数为10%时，CH4的转化率为____________。
②当以下数值不变时，能说明该反应达到平衡的是________(填标号)。
a．气体密度　　　　　　 b．气体总压
c．CH4与S2体积比 d．CS2的体积分数
(2)一定条件下，CH4与S2反应中CH4的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化曲线如下图所示。据图分析，生成CS2的反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。工业上通常采用在600～650 ℃ 的条件下进行此反应，不采用低于600 ℃的原因是____________________________
_________________________________________________。
INCLUDEPICTURE "23CL16.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\23CL16.TIF" \* MERGEFORMATINET
解析：(1)①在恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1 时开始反应，列“三段式”：
　　　　　 　2S2(g)＋CH4(g) CS2(g)＋2H2S(g)
起始量/mol 2a a 0 0
转化量/mol 2x x x 2x
平衡量/mol 2a－2x a－x x 2x
当CS2的体积分数为10%时，即×100%＝10%，解得x＝0.3a，CH4的转化率为×100%＝30%。②a.恒温密闭容器中，反应前后气体体积不变，气体质量不变，故密度一直不变，故密度不变不一定平衡，不选；b.反应前后气体的物质的量不变，故压强也一直不变，故压强不变不一定平衡，不选；c.CH4与S2体积比一直为1∶2，故CH4与S2体积比不变不一定平衡，不选；d.CS2的体积分数不变，说明反应已经达到平衡，选。(2)由题图可知，随温度升高，甲烷的平衡转化率降低，故生成CS2的反应为放热反应。工业上通常采用在600～650 ℃的条件下进行此反应，不采用低于600 ℃的原因是600 ℃时甲烷平衡转化率高达99%，低于600 ℃时，S2浓度明显偏小，且反应速率小。
答案：(1)①30%　②d　(2)放热　600 ℃时甲烷平衡转化率高达99%，低于600 ℃时，S2浓度明显偏小，且反应速率小
[素养提升]
10．某实验小组探究温度对化学反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)的影响，在其他条件相同时，将1 mol H2(g)和1 mol I2(g)充入容积为2 L的恒容密闭容器中，测得不同温度下HI(g)的物质的量分数随时间变化的实验数据见下表：
时间/min 0 20 40 60 80 100
HI(g)的物质的量分数 T1 0 0.50 0.68 0.76 0.80 0.80
T2 0 0.60 0.72 0.75 0.75 0.75
下列说法正确的是(　A　)
A.T1温度下，0～20 min内，H2的平均反应速率为 0.012 5 mol·L-1·min-1
B.在T1温度下，该反应有可能在70 min时已达到平衡状态
C.由表中数据推测，T1>T2
D.由表中数据可知，温度越高，H2(g)与I2(g)的反应限度越大
解析：T1温度下，0～20 min内，HI的物质的量分数为0.50，反应前后气体的物质的量不变，说明生成1 mol HI，消耗了0.5 mol H2，H2的平均反应速率为＝0.012 5 mol·L-1·min-1，选项A正确；在T1温度下，每间隔20 min，HI物质的量分数增加值逐渐减小，反应从 40～60 min，HI(g)的物质的量分数的变化量为0.08，故50～60 min、60～70 min HI(g)的物质的量分数的变化量应小于0.04，故该反应70 min时没有达到平衡状态，选项B错误；T2温度下，反应更快达到平衡，据此可推断T2>T1，选项C错误；T2>T1，温度越高，H2(g)与I2(g)的反应限度越小，选项D错误。
11．(2025·深圳联考)在2 L恒容密闭容器中，充入2 mol NO和2 mol SO2，在一定条件下发生反应2NO(g)＋2SO2(g) N2(g)＋2SO3(g)，测得平衡体系中NO、SO3的物质的量分数(x)与温度的关系如下图所示。下列说法正确的是(　C　)
INCLUDEPICTURE "26GDB40.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\26GDB40.TIF" \* MERGEFORMATINET
A.该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能
B.T1时，当2v正(SO2)＝v逆(N2)时反应达到平衡状态
C.T2时，若反应经t s达到平衡，则v(N2)＝ mol/(L·s)
D.b点时，向容器中再充入NO、SO2各1 mol，再次平衡时x(N2)减小
解析：升高温度，NO的物质的量分数增大，说明升高温度平衡逆向移动，正反应放热，该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能，故A错误；T1时，当2v正(SO2)＝v逆(N2)时正、逆反应速率之比不等于化学计量数之比，故反应未达到平衡状态，故B错误；T2时，反应达到平衡，SO3的物质的量分数为40%，设生成N2的物质的量为x，列“三段式”：
2NO(g)＋2SO2(g) N2(g)＋2SO3(g)
初始量/mol 2 2 0 0
转化量/mol 2x 2x x 2x
平衡量/mol 2－2x 2－2x x 2x
＝0.4，解得x＝ mol，若反应经t s达到平衡，则v(N2)＝＝ mol/(L·s)，故C正确；b点时，x(NO)＝x(SO3)，设生成N2的物质的量为y，则
2NO(g)＋2SO2(g) N2(g)＋2SO3(g)
初始量/mol 2 2 0 0
转化量/mol 2y 2y y 2y
平衡量/mol 2－2y 2－2y y 2y
2－2y＝2y，解得y＝0.5 mol，平衡常数K＝＝1，向容器中再充入NO、SO2各1 mol，Q＝＝0.062 512．一种制备蓝氢的原理是 CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)。向一容积为1 L的恒容密闭容器中充入1 mol CH4(g)和2 mol CO2(g)，在一定条件下发生上述反应，测得H2的物质的量与时间的关系见下表。下列叙述错误的是(　A　)
t/min 0 5 10 15 20 25
n(H2)/mol 0 0.5 0.75 0.85 0.9 0.9
A.0～10 min，v(CO2)＝0.15 mol·L-1·min-1
B.CO的体积分数不变时，反应达到平衡状态
C.上述反应中，CH4的转化率大于 CO2的转化率
D.若其他条件不变，加入高效催化剂，则CH4的转化率达到45%时所用时间小于20 min
解析：A.0～10 min，v(H2)＝＝0.075 mol·L-1·min-1，由题给化学方程式可知，v(CO2)＝v(H2)＝×0.075 mol·L-1·min-1＝0.037 5 mol·L-1·min-1，故A错误；B.CO的体积分数不变时，说明CO的物质的量不变，反应达到平衡状态，故B正确；C.达到平衡时，n(H2)＝0.9 mol，由化学方程式的化学计量数关系可知，CH4的转化率为×100%＝45%，CO2的转化率为×100%＝22.5%，CH4的转化率大于CO2的转化率，故C正确；D.若其他条件不变，加入高效催化剂，反应速率增大，但不影响最终平衡时CH4的转化率，则CH4的转化率达到45%时所用时间小于20 min，故D正确。
13．在600 K下，按初始投料比 n(CO)∶n(H2)分别为1∶1、1∶2、1∶3投料，发生反应CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH<0。测得不同压强下，CO平衡转化率如下图所示。下列叙述正确的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "25HXL13.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL13.TIF" \* MERGEFORMATINET
A.曲线X代表起始投料比为1∶1
B.当2v正(H2)＝v逆(CH3OH)时，该反应达到平衡状态
C.若其他条件不变，升高温度会使对应的曲线上移
D.m点对应的H2的平衡转化率为60%
解析：A.相同温度下，氢气投料增多，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，故曲线X代表起始投料比为1∶3，A项错误；B.该反应达到平衡时，v正(H2)＝2v逆(CH3OH)，B项错误；C.该反应是放热反应，其他条件不变，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率降低，平衡曲线均下移，C项错误；D.曲线Y代表起始投料比为1∶2，即起始按化学计量数之比投料，CO、H2的平衡转化率相等，即m点对应的CO、H2的平衡转化率均为60%，D项正确。
14．CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造具有更高价值的化学品是目前的研究目标。请回答下列问题：
Ⅰ.工业上可以利用CO2和H2合成CH3OH：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH＜0。该反应在起始温度和容积均相同(T ℃、1 L)的两个密闭容器中分别进行，反应物起始物质的量见下表：
项目 n(CO2)/mol n(H2)/mol n(CH3OH)/mol n(H2O)/mol
反应a(恒温恒容) 1 3 0 0
反应b(绝热恒容) 0 0 1 1
(1)达到平衡时，反应a、b对比：CO2的体积分数φ(a)________(填“>”“＜”或“＝”)φ(b)。
(2)下列能说明反应a达到平衡状态的是________。
A.v正(CO2)＝3v逆(H2)
B.混合气体的平均摩尔质量不再改变
C.c(CH3OH)＝c(H2O)
D.容器内压强不再改变
Ⅱ.我国科学家研究了不同反应温度对含碳产物组成的影响。已知：
反应①　CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＜0；
反应②　CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH>0。
在密闭容器中通入3 mol H2和1 mol CO2，分别在1 MPa和10 MPa下进行反应。实验中对组成平衡体系的三种物质(CO2、CO、CH4)进行分析，其中温度对CO和CH4的影响如图甲所示。
INCLUDEPICTURE "B24-270.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\B24-270.TIF" \* MERGEFORMATINET
(3)10 MPa时，表示CH4和CO的平衡组成随温度变化关系的曲线分别是________和________。M点平衡组成含量高于N点的原因是______________________________________
_________________________________________________。
(4)当CH4和CO的平衡组成均为40%时，若容器的容积为1 L，该温度下反应①的平衡常数K的值为________。
INCLUDEPICTURE "B24-271.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\B24-271.TIF" \* MERGEFORMATINET
Ⅲ.在T1时，向容积为 2 L 的恒容密闭容器中充入物质的量之和为3 mol的CO和H2，发生反应CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，反应达到平衡时CH3OH(g)的体积分数(φ)与的关系如图乙所示。
(5)当＝3.5时，达到平衡后，CH3OH的体积分数可能是图像中的________(填“D”“E”或“F”)点。
(6)＝____　时，CH3OH的体积分数最大。
解析：Ⅰ.(1)反应a为恒温恒容，反应b为绝热恒容，反应a、b的初始量等效，正反应为放热反应，逆反应为吸热反应，反应b相当于反应a平衡后再降低温度，即平衡向正反应方向移动，CO2的体积分数：φ(a)>φ(b)。
(2)A.当3v正(CO2)＝v逆(H2)时，说明正、逆反应速率相等，反应a达到平衡状态，故A不选；B.该反应是气体体积减小的反应，反应过程中气体总质量不变，总物质的量减小，混合气体的平均摩尔质量增大，当混合气体的平均摩尔质量不再改变时，说明反应a达到平衡状态，故B选；C.c(CH3OH)＝c(H2O)时，不能说明正、逆反应速率相等，不能说明反应a达到平衡状态，故C不选；D.该反应是气体体积减小的反应，反应过程中压强减小，当容器内压强不再改变时，说明反应a达到平衡状态，故D选。
Ⅱ.(3)对于反应①来说，升高温度，平衡逆向移动，CH4的含量减小，对于反应②来说，升高温度，平衡正向移动，CO的含量增大；增大压强，反应①的平衡正向移动，H2O的含量增大，使反应②的平衡逆向移动，导致CO含量减小。综上所述，温度相同时，压强越大，CH4的含量越大、CO的含量越小，故压强为10 MPa时，表示CH4和CO平衡组成随温度变化关系的曲线分别是a、d。
(4)起始时n(CO2)＝1 mol，n(H2)＝3 mol，根据题图甲可知，当CH4和CO的平衡组成均为40%时，CO2的平衡组成为20%，根据C原子守恒有n(CO)＝n(CH4)＝1 mol×40%＝0.4 mol，n(CO2)＝1 mol×20%＝0.2 mol，对于反应①：
　　　　　 　CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)
变化量/mol　 0.4 1.6 0.4 0.8
对于反应②：
　　　 　CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
变化量/mol 0.4 0.4 0.4 0.4
平衡时：n(CO2)＝1 mol－0.4 mol－0.4 mol＝0.2 mol，n(H2O)＝0.4 mol＋0.8 mol＝1.2 mol，n(H2)＝3 mol－1.6 mol－0.4 mol＝1 mol，n(CH4)＝0.4 mol，已知该容器的容积为1 L，故反应①的平衡常数K＝＝＝2.88。
Ⅲ.(5)当投料比等于化学计量数之比时，平衡时生成物的体积分数最大，故当＝3.5时，达到平衡状态后，甲醇的体积分数小于C点，F点符合题意。
(6)当投料比等于化学计量数之比时，平衡时生成物的体积分数最大，故＝2时，达到平衡状态后，甲醇的体积分数最大。
答案：Ⅰ.(1)>　(2)BD
Ⅱ.(3)a　d　温度相同时，增大压强使反应①平衡正向移动，CH4的含量增大，H2O的含量增大，使反应②平衡逆向移动，CO的含量减小
(4)2.88
Ⅲ.(5)F　(6)2
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第39讲　化学平衡状态　化学平衡的移动
INCLUDEPICTURE "复习目标LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\复习目标LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
1．掌握化学平衡状态的特征及判定方法。
2．理解外界条件对化学平衡的影响规律，能动态分析平衡的移动方向及相关物理量的变化。
INCLUDEPICTURE "考点梳理高效演练.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\考点梳理高效演练.TIF" \* MERGEFORMATINET
考点一　可逆反应与化学平衡状态
INCLUDEPICTURE "必备知识.tif" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\必备知识.tif" \* MERGEFORMATINET
1．化学平衡研究的对象——可逆反应
INCLUDEPICTURE "学mc314.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\学mc314.TIF" \* MERGEFORMATINET
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________时，反应物和生成物的浓度不再改变的状态。
(2)建立过程。
INCLUDEPICTURE "mc316.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\mc316.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "学mc315.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\学mc315.TIF" \* MERGEFORMATINET
(3)特征。
INCLUDEPICTURE "学mc316A.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\学mc316A.TIF" \* MERGEFORMATINET
3．判断化学平衡状态的两种标志
(1)动态标志：v正＝v逆≠0。
①同种物质：同种物质的生成速率等于消耗速率。
②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bB cC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。
(2)静态标志：“变量”不变。
在未达到平衡时不断变化、在达到平衡时不再发生变化的各种物理量(如各物质的质量、物质的量或浓度、百分含量、压强、密度或颜色等)，如果不再发生变化，即达到平衡状态。
可简单总结为“正、逆相等，变量不变”。
[答案自填]　正反应　逆反应　同时　小于
　相等　最大　逐渐减小　逐渐增大
＝　保持不变　可逆　＝　浓度或百分含量
INCLUDEPICTURE "关键能力.tif" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\关键能力.tif" \* MERGEFORMATINET
1．在两个恒容密闭容器中进行下列两个可逆反应：(甲)C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)；(乙)CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)。现有下列状态：
①混合气体平均相对分子质量不再改变
②恒温时，气体压强不再改变
③各气体组分浓度相等
④断裂氢氧键的速率为断裂氢氢键速率的2倍
⑤混合气体的密度不变
⑥单位时间内，消耗水蒸气的质量与生成氢气的质量比为9∶1
⑦同一时间内，水蒸气消耗的物质的量等于氢气消耗的物质的量
其中能表明(甲)、(乙)容器中反应都达到平衡状态的是________　。
答案：④⑦
2．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、恒容的密闭容器中进行，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)。
INCLUDEPICTURE "HXXG4A.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\HXXG4A.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "HXXG4B+.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\HXXG4B+.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "HXXG4B-.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\HXXG4B-.TIF" \* MERGEFORMATINET
解析：①达到平衡时，v正应保持不变；②由于该反应是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，K减小，达到平衡时，温度不变，K不变；③图中达到平衡时，CO、CO2的物质的量的变化量之比不是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。
答案：②④⑤
3．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g) 2Z(g)，已知X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零，单位为mol·L-1)，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。下列判断正确的是(　D　)
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解析：X、Y的平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比亦为 1∶3，故c1∶c2＝1∶3，X、Y的转化率相等，A、C不正确；v生成(Y)表示逆反应速率，v生成(Z)表示正反应速率，平衡时v生成(Y)∶v生成(Z)＝3∶2，B不正确；利用“极值”思想，当0.08 mol·L-1的Z完全转化为X时，生成X的物质的量浓度为＝0.04 mol·L-1，又c1、c2、c3均不为零，故X的起始浓度小于0.14 mol·L-1，故0考点二　化学平衡的移动
INCLUDEPICTURE "必备知识.tif" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\必备知识.tif" \* MERGEFORMATINET
1．化学平衡移动的过程
INCLUDEPICTURE "mc318.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\mc318.TIF" \* MERGEFORMATINET
2．化学平衡移动与化学反应速率的关系
(1)v正＞v逆：平衡向____________方向移动。
(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态。
(3)v正3．影响化学平衡的因素
若其他条件不变，改变下列条件时，化学平衡移动的方向见下表：
条件的改变(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____反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度 向____反应方向移动
压强(对有气体参与的反应) 反应前后气体分子数改变 增大压强(减小容器的容积) 向气体体积________的方向移动
减小压强(增大容器的容积) 向气体体积________的方向移动
压强(对有气体参与的反应) 反应前后气体分子数不变 改变压强(改变容器的容积) ____移动
温度 升高温度 向________反应方向移动
降低温度 向________反应方向移动
催化剂 使用催化剂 ____移动
4.充入无关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减小(等效于减压)
5．勒夏特列原理
(1)含义：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。
(2)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。
[答案自填]　正反应　逆反应　正　逆
减小　增大　不　吸热　放热　不
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1．一定量混合气体在一容积可变的密闭容器中发生反应：xA(g)＋yB(g) zC(g)。该反应达到平衡后，测得A气体的浓度为
0．5 mol·L-1。
(1)若保持容积不变，通入氦气，则平衡____　移动。
(2)在恒温下将密闭容器的容积扩大到原来的2倍，再次达到平衡后，测得A的浓度为0.3 mol·L-1，则x＋y________z(填“>”“＝”或“<”)，C的体积分数____　(填“增大”“不变”或“减小”，下同)，B的转化率_________________________________________________。
解析：(1)保持容积不变，通入氦气，各物质的浓度不发生变化，平衡不移动。(2)假设容器的容积扩大到原来的2倍时，平衡不移动，则A的浓度为0.25 mol·L-1，但平衡时A的浓度为0.3 mol·L-1，说明平衡逆向移动，则x＋y>z，C的体积分数减小，B的转化率减小。
答案：(1)不　(2)＞　减小　减小
2．对于以下三个反应，从反应开始进行至达到平衡后，保持温度、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
[反思归纳]
转化率的变化分析方法
反应类型 条件的改变 反应物转化率[α(A或B)]的变化
反应物多种：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 恒容时增加A的用量 α(A)减小，α(B)增大
同等倍数地增大A、B的量 恒温恒压 反应物转化率不变
恒温恒容 m＋n＞p＋q α(A)、α(B)均增大
m＋n＜p＋q α(A)、α(B)均减小
m＋n＝p＋q α(A)、α(B)均不变
反应物仅有一种：mA(g) nB(g)＋pC(g) 增加A的用量 恒温恒压 反应物转化率不变
恒温恒容 m＞n＋p α(A)增大
m＜n＋p α(A)减小
m＝n＋p α(A)不变
3．一定条件下存在反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，其正反应放热。图1、2表示起始时容器甲、丙的体积都是V，容器乙、丁的体积都是；向容器甲、丙内都充入2a mol SO2和a mol O2并保持恒温；向容器乙、丁内都充入a mol SO2和0.5a mol O2并保持绝热(即与外界无热量交换)，在一定温度时开始反应。下列说法正确的是(　C　)
INCLUDEPICTURE "b24-261.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\b24-261.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．图1达平衡时，c(SO2)：甲＝乙
B．图1达平衡时，平衡常数K：甲<乙
C．图2达平衡时，所需时间t：丙>丁
D．图2达平衡时，体积分数φ(SO3)：丙<丁
解析：甲和乙若都是恒温恒压，则二者等效，但乙为绝热恒压，又因为该反应的正反应为放热反应，则体系温度：甲<乙，温度升高平衡向逆反应方向移动，c(SO2)：甲<乙，平衡常数K：甲>乙，A、B项错误；丙和丁若都是恒温恒容，则二者等效，但丁为绝热恒容，则体系温度：丙<丁，温度越高，反应速率越大，到达平衡的时间越短，则达平衡时所需时间：丙>丁，C项正确；温度升高，平衡向逆反应方向移动，体积分数φ(SO3)：丙>丁，D项错误。
[思维建模]　虚拟法判断平衡移动的结果
(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地叠加并压缩而成，相当于增大压强。
INCLUDEPICTURE "B24-262.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\B24-262.TIF" \* MERGEFORMATINET
(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，见下图)。
新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单地叠加，压强不变，平衡不移动。
INCLUDEPICTURE "B24-263.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\B24-263.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "真题研做高考通关.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\真题研做高考通关.TIF" \* MERGEFORMATINET
1．(2023·新高考北京卷)下列事实能用平衡移动原理解释的是(　B　)
A．H2O2溶液中加入少量MnO2固体，促进H2O2分解
B．密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深
C．铁钉放入浓硝酸中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体
D．锌片与稀硫酸反应过程中，加入少量CuSO4固体，促进H2的产生
2．(2024·新高考江西卷)温度T下，向1 L真空刚性容器中加入1 mol (CH3)2CHOH，反应达到平衡时，c(Y)＝0.4 mol·L-1。下列说法正确的是(　A　)
(CH3)2CHOH(g)X (CH3)2CO(g)Y＋H2(g)Z
A．再充入1 mol X和1 mol Y，此时v正B．再充入1 mol X，平衡时，c(Y)＝0.8 mol·L-1
C．再充入1 mol N2，平衡向右移动
D．若温度升高，X的转化率增大，则上述反应的ΔH<0
解析：由题意可知，达到平衡时c(X)＝0.6 mol·L-1，c(Y)＝c(Z)＝0.4 mol·L-1，反应的平衡常数K＝≈0.27，再充入1 mol X和1 mol Y，此时Q＝＝0.35>K，反应逆向进行，v正0，D项错误。
3．(2024·浙江6月选考)为探究化学平衡移动的影响因素，设计方案并进行实验，观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是(　C　)
选项 影响因素 方案设计 现象 结论
A 浓度 向1 mL 0.1 mol/L K2CrO4溶液中加入1 mL 1.0 mol/L HBr溶液 黄色溶液变橙色 增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动
B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体，分解达到平衡后再充入100 mL Ar 气体颜色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应，改变压强平衡不移动
C 温度 将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜色变深 升高温度，平衡向吸热反应方向移动
D 催化剂 向1 mL乙酸乙酯中加入1 mL 0.3 mol/L H2SO4溶液，水浴加热 上层液体逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
解析：K2CrO4溶液中存在平衡：2CrO(黄色)＋2H＋ Cr2O(橙色)＋H2O，加入HBr溶液后，c(H＋)增大，平衡向正反应方向移动，c(Cr2O)增大，酸性条件下，Cr2O可以将Br－氧化为Br2，Br2溶于水也是橙色的，所以溶液由黄色变为橙色，无法说明平衡移动，A错误；2HI(g) H2(g)＋I2(g)为反应前后气体总体积不变的可逆反应，向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体，分解达到平衡后再充入100 mL Ar(惰性气体)，虽然总压增大，但HI、H2、I2的分压不变，浓度不变，该实验方案不能判断压强对平衡移动的影响，B错误；反应2NO2 N2O4为放热反应，升高温度，气体颜色变深，说明平衡向逆反应方向移动，即向吸热反应方向移动，C正确；催化剂只会改变化学反应速率，不影响平衡移动，D错误。
课时跟踪练
[基础巩固]
1．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　C　)
A．用排饱和食盐水的方法收集氯气
B．打开啤酒瓶盖时会从瓶口逸出气体
C．对2HI(g) H2(g)＋I2(g)，减小容器容积，气体颜色变深
D．久置的氯水pH逐渐减小
解析：A.氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，存在平衡：Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO，饱和食盐水中含有氯化钠电离出来的氯离子，抑制了氯气的溶解，故可以用排饱和食盐水的方法收集氯气，能用勒夏特列原理解释；B.啤酒中存在二氧化碳的溶解平衡，打开啤酒瓶盖后，瓶内压强减小，二氧化碳气体逸出，能用勒夏特列原理解释；C.对2HI(g) H2(g)＋I2(g)，减小容器容积，平衡不移动，气体颜色变深是减小容积使I2浓度增大所致，不能用勒夏特列原理解释；D.氯水中存在平衡：Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO，次氯酸见光分解使平衡正向移动，pH逐渐减小，能用勒夏特列原理解释。
2．在恒温恒容密闭容器中进行反应：CO(g)＋N2O(g) N2(g)＋CO2(g)。下列能作为反应已达到平衡状态的依据的是(　A　)
A．不再变化
B．反应速率：v正(CO)＝v正(N2)
C．容器内气体的压强不再变化
D．容器内气体的密度不再变化
解析：A.反应CO(g)＋N2O(g) N2(g)＋CO2(g)的平衡常数K＝，当不再变化时，说明反应达到平衡，故A选；B.反应速率：v正(CO)＝v正(N2)，不能说明正、逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡，故B不选；C.该反应是气体体积不变的反应，反应过程中容器内气体的压强始终不变，当容器内气体的压强不再变化时，不能说明反应达到平衡，故C不选；D.反应过程中气体总质量和总体积不变，气体的密度是定值，当容器内气体的密度不再变化时，不能说明反应达到平衡，故D不选。
3．对于反应NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ·mol-1，下列有关说法正确的是(　B　)
A．达到平衡后，升高温度，c(SO3)增大
B．使用催化剂能缩短该反应达到平衡的时间
C．1 mol NO2(g)与1 mol SO2(g)混合后，充分反应会放出41.8 kJ热量
D.在恒温恒容条件下，当反应容器内总压强不变时，说明该反应已达到平衡
解析：A.该反应为放热反应，达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，c(SO3)减小，故A错误；B.催化剂能增大反应速率，所以使用催化剂能缩短该反应达到平衡的时间，故B正确；C.该反应是可逆反应，故1 mol NO2(g)与1 mol SO2(g) 混合后，反应物不能完全反应，放出的热量小于41.8 kJ，故C错误；D.在恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数相等的可逆反应，总压强一直不变，所以压强不变，不能说明该反应达到平衡状态，故D错误。
4．温度为T ℃时，向某密闭容器中加入足量活性炭，并充入1 mol NO2，发生反应：2C(s)＋2NO2(g) N2(g)＋2CO2(g)　ΔH，反应达到平衡。下列说法正确的是(　D　)
A．使用催化剂，可以改变该反应的ΔH和活化能
B．粉碎活性炭固体，正反应速率增大，平衡正向移动
C．降低压强，平衡正向移动，平衡常数K增大
D．恒压下，充入稀有气体，利于提高NO2的转化率
解析：A.使用催化剂，可以改变反应的活化能，但不改变反应的ΔH，故A错误； B．粉碎活性炭固体，可增大反应物间的接触面积，从而增大反应速率，但对平衡无影响，故B错误；C.平衡常数K只受温度影响，不受压强影响，故C错误；D.恒压下，充入稀有气体，容器容积增大，相当于减压，平衡向气体分子数增大的方向移动，即正向移动，有利于提高二氧化氮的转化率，故D正确。
5．室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含 1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBr C2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为 38.4 ℃ 和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是(　C　)
A．增大C2H5OH浓度，有利于生成C2H5Br
B．加入的反应物的物质的量均增大至3 mol时，两种反应物平衡转化率之比不变
C．为缩短反应达到平衡的时间，将起始温度提高至50 ℃
D．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量
解析：A.增大C2H5OH浓度，平衡正向移动，有利于生成C2H5Br，A正确；B.当投料比与化学计量数之比相等时，各物质的转化率相等，投料比不变，转化率之比不变，B正确；C.温度升高至50 ℃，C2H5Br汽化，难以在短时间内达到平衡，C错误；D.加入NaOH，与HBr反应，平衡逆向移动，乙醇的物质的量增大，D正确。
6．(2025·广东三校联考)有起始容积相同的三个容器，甲为固定容积，乙带有可移动的活塞，丙是固定容积的绝热容器。在起始温度相同时向其中分别充入1 mol A2和3 mol B2，发生反应A2(g)＋3B2(g) 2X2(g)　ΔH<0，一段时间后都达到平衡，三个容器中的A2的转化率大小为(　B　)
A．甲＞乙＞丙 B．乙＞甲＞丙
C．丙＞甲＞乙 D．甲＞丙＞乙
解析：反应A2(g)＋3B2(g) 2X2(g)的正反应是气体的物质的量减小的反应，甲为固定容积，而乙带有可移动的活塞，所以乙平衡时容积小于甲，则乙平衡相当于在甲平衡的基础上加压，增大压强，化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，则A2的转化率：乙＞甲；反应A2(g)＋3B2(g) 2X2(g)的正反应是放热反应，所以丙平衡状态相当于在甲平衡的基础上升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，最终达到平衡时，A2的转化率：甲＞丙，故A2的转化率：乙＞甲＞丙。
7．(2025·佛山模拟)在容积为1 L的恒容密闭容器中发生反应2M(g)＋2N(g) E(g)＋F(g)　ΔH<0。向容器中通入0.2 mol M和n mol N发生上述反应，测得M的平衡转化率与投料比γ以及温度的关系如上图所示。下列说法正确的是(　B　)
INCLUDEPICTURE "HXFY1-13.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\HXFY1-13.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．T1>T2
B．T2时，C点的平衡常数为2 500
C．当2v正(N)＝v逆(F)时，反应达到平衡
D．其他条件不变，增大压强，可使B点移向C点
解析：该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，M的平衡转化率减小，故T1　　　　 2M(g)＋2N(g) E(g)＋F(g)
0.2 0.2 0 0
0.16 0.16 0.08 0.08
0.04 0.04 0.08 0.08
A点的平衡常数K＝＝2 500，A点和C点温度相等，平衡常数也相等，B正确；当2v正(N)＝v逆(F)时，正、逆反应速率不相等，反应未达到平衡，C错误；该反应是气体体积减小的反应，其他条件不变，增大压强，平衡正向移动，M的平衡转化率增大，D错误。
8．聚丙烯腈纤维俗名人造羊毛，由丙烯腈聚合而得。用丙烯合成丙烯腈的反应如下： 2C3H6(g)＋2NH3(g)＋3O2(g) 2C3H3N(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 030 kJ·mol-1。
INCLUDEPICTURE "25HXL11.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL11.TIF" \* MERGEFORMATINET
(1)某密闭容器中发生上述反应，生成丙烯腈的反应速率与反应时间的关系如图甲所示。
t1时刻表示体系改变的反应条件为____________； t2时刻表示体系改变了另一反应条件，此时平衡________　(填“正向”“逆向”或“不”)移动。
(2)丙烯的转化率与反应温度的关系如图乙所示：
INCLUDEPICTURE "25HXL12.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL12.TIF" \* MERGEFORMATINET
①有利于提高丙烯平衡转化率的反应条件有________________。
②最大转化率所对应的温度为460 ℃。当温度低于460 ℃时，丙烯的转化率____　(填“是”或“不是”)所对应温度下的平衡转化率，理由是_________________________________________________
_________________________________________________。
(3)一定条件下，在2 L恒容密闭容器中，通入 84 g C3H6、34 g NH3、96 g O2，若该反应5 min到达a点，则0～5 min内丙烯的平均反应速率为________mol·L-1·min-1。
解析：(1)t1时刻正、逆反应速率都增大，且增大程度相等，故改变的反应条件为使用催化剂；由于生成丙烯腈的反应是气体体积增大的放热反应，t2时刻改变反应条件，正、逆反应速率都降低，可能为降低温度，也可能是减小压强，无论是降低温度还是减小压强，平衡都正向移动。(2)①该反应是气体体积增大的放热反应，故有利于提高丙烯平衡转化率的反应条件有降低温度、减小压强。②该反应的正反应为放热反应，平衡状态下，若升高温度，平衡逆向移动，则平衡转化率降低，而当温度低于460 ℃时，丙烯的转化率随温度升高而逐渐升高，因此温度低于460 ℃时，丙烯的转化率不是所对应温度下的平衡转化率。(3)一定条件下，在2 L恒容密闭容器中，通入84 g(2 mol)C3H6、34 g(2 mol) NH3、96 g(3 mol) O2，若该反应5 min到达a点，则0～5 min内丙烯的平均反应速率为v(丙烯)＝＝0.12 mol·L-1·min-1。
答案：(1)使用催化剂　正向
(2)①降低温度、减小压强　②不是　该反应的正反应为放热反应，平衡状态下，若升高温度，平衡逆向移动，则平衡转化率将降低　(3)0.12
9．CS2是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S8)与CH4为原料制备CS2，S8受热分解成气态S2，发生反应2S2(g)＋CH4(g) CS2(g)＋2H2S(g)。回答下列问题：
(1)某温度下，若S8完全分解成气态S2。在恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1时开始反应。
①当CS2的体积分数为10%时，CH4的转化率为____________。
②当以下数值不变时，能说明该反应达到平衡的是________(填标号)。
a．气体密度　　　　　　 b．气体总压
c．CH4与S2体积比 d．CS2的体积分数
(2)一定条件下，CH4与S2反应中CH4的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化曲线如下图所示。据图分析，生成CS2的反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。工业上通常采用在600～650 ℃ 的条件下进行此反应，不采用低于600 ℃的原因是____________________________
_________________________________________________。
INCLUDEPICTURE "23CL16.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\23CL16.TIF" \* MERGEFORMATINET
解析：(1)①在恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1 时开始反应，列“三段式”：
　　　　　 　2S2(g)＋CH4(g) CS2(g)＋2H2S(g)
起始量/mol 2a a 0 0
转化量/mol 2x x x 2x
平衡量/mol 2a－2x a－x x 2x
当CS2的体积分数为10%时，即×100%＝10%，解得x＝0.3a，CH4的转化率为×100%＝30%。②a.恒温密闭容器中，反应前后气体体积不变，气体质量不变，故密度一直不变，故密度不变不一定平衡，不选；b.反应前后气体的物质的量不变，故压强也一直不变，故压强不变不一定平衡，不选；c.CH4与S2体积比一直为1∶2，故CH4与S2体积比不变不一定平衡，不选；d.CS2的体积分数不变，说明反应已经达到平衡，选。(2)由题图可知，随温度升高，甲烷的平衡转化率降低，故生成CS2的反应为放热反应。工业上通常采用在600～650 ℃的条件下进行此反应，不采用低于600 ℃的原因是600 ℃时甲烷平衡转化率高达99%，低于600 ℃时，S2浓度明显偏小，且反应速率小。
答案：(1)①30%　②d　(2)放热　600 ℃时甲烷平衡转化率高达99%，低于600 ℃时，S2浓度明显偏小，且反应速率小
[素养提升]
10．某实验小组探究温度对化学反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)的影响，在其他条件相同时，将1 mol H2(g)和1 mol I2(g)充入容积为2 L的恒容密闭容器中，测得不同温度下HI(g)的物质的量分数随时间变化的实验数据见下表：
时间/min 0 20 40 60 80 100
HI(g)的物质的量分数 T1 0 0.50 0.68 0.76 0.80 0.80
T2 0 0.60 0.72 0.75 0.75 0.75
下列说法正确的是(　A　)
A.T1温度下，0～20 min内，H2的平均反应速率为 0.012 5 mol·L-1·min-1
B.在T1温度下，该反应有可能在70 min时已达到平衡状态
C.由表中数据推测，T1>T2
D.由表中数据可知，温度越高，H2(g)与I2(g)的反应限度越大
解析：T1温度下，0～20 min内，HI的物质的量分数为0.50，反应前后气体的物质的量不变，说明生成1 mol HI，消耗了0.5 mol H2，H2的平均反应速率为＝0.012 5 mol·L-1·min-1，选项A正确；在T1温度下，每间隔20 min，HI物质的量分数增加值逐渐减小，反应从 40～60 min，HI(g)的物质的量分数的变化量为0.08，故50～60 min、60～70 min HI(g)的物质的量分数的变化量应小于0.04，故该反应70 min时没有达到平衡状态，选项B错误；T2温度下，反应更快达到平衡，据此可推断T2>T1，选项C错误；T2>T1，温度越高，H2(g)与I2(g)的反应限度越小，选项D错误。
11．(2025·深圳联考)在2 L恒容密闭容器中，充入2 mol NO和2 mol SO2，在一定条件下发生反应2NO(g)＋2SO2(g) N2(g)＋2SO3(g)，测得平衡体系中NO、SO3的物质的量分数(x)与温度的关系如下图所示。下列说法正确的是(　C　)
INCLUDEPICTURE "26GDB40.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\26GDB40.TIF" \* MERGEFORMATINET
A.该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能
B.T1时，当2v正(SO2)＝v逆(N2)时反应达到平衡状态
C.T2时，若反应经t s达到平衡，则v(N2)＝ mol/(L·s)
D.b点时，向容器中再充入NO、SO2各1 mol，再次平衡时x(N2)减小
解析：升高温度，NO的物质的量分数增大，说明升高温度平衡逆向移动，正反应放热，该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能，故A错误；T1时，当2v正(SO2)＝v逆(N2)时正、逆反应速率之比不等于化学计量数之比，故反应未达到平衡状态，故B错误；T2时，反应达到平衡，SO3的物质的量分数为40%，设生成N2的物质的量为x，列“三段式”：
2NO(g)＋2SO2(g) N2(g)＋2SO3(g)
初始量/mol 2 2 0 0
转化量/mol 2x 2x x 2x
平衡量/mol 2－2x 2－2x x 2x
＝0.4，解得x＝ mol，若反应经t s达到平衡，则v(N2)＝＝ mol/(L·s)，故C正确；b点时，x(NO)＝x(SO3)，设生成N2的物质的量为y，则
2NO(g)＋2SO2(g) N2(g)＋2SO3(g)
初始量/mol 2 2 0 0
转化量/mol 2y 2y y 2y
平衡量/mol 2－2y 2－2y y 2y
2－2y＝2y，解得y＝0.5 mol，平衡常数K＝＝1，向容器中再充入NO、SO2各1 mol，Q＝＝0.062 512．一种制备蓝氢的原理是 CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)。向一容积为1 L的恒容密闭容器中充入1 mol CH4(g)和2 mol CO2(g)，在一定条件下发生上述反应，测得H2的物质的量与时间的关系见下表。下列叙述错误的是(　A　)
t/min 0 5 10 15 20 25
n(H2)/mol 0 0.5 0.75 0.85 0.9 0.9
A.0～10 min，v(CO2)＝0.15 mol·L-1·min-1
B.CO的体积分数不变时，反应达到平衡状态
C.上述反应中，CH4的转化率大于 CO2的转化率
D.若其他条件不变，加入高效催化剂，则CH4的转化率达到45%时所用时间小于20 min
解析：A.0～10 min，v(H2)＝＝0.075 mol·L-1·min-1，由题给化学方程式可知，v(CO2)＝v(H2)＝×0.075 mol·L-1·min-1＝0.037 5 mol·L-1·min-1，故A错误；B.CO的体积分数不变时，说明CO的物质的量不变，反应达到平衡状态，故B正确；C.达到平衡时，n(H2)＝0.9 mol，由化学方程式的化学计量数关系可知，CH4的转化率为×100%＝45%，CO2的转化率为×100%＝22.5%，CH4的转化率大于CO2的转化率，故C正确；D.若其他条件不变，加入高效催化剂，反应速率增大，但不影响最终平衡时CH4的转化率，则CH4的转化率达到45%时所用时间小于20 min，故D正确。
13．在600 K下，按初始投料比 n(CO)∶n(H2)分别为1∶1、1∶2、1∶3投料，发生反应CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH<0。测得不同压强下，CO平衡转化率如下图所示。下列叙述正确的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "25HXL13.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL13.TIF" \* MERGEFORMATINET
A.曲线X代表起始投料比为1∶1
B.当2v正(H2)＝v逆(CH3OH)时，该反应达到平衡状态
C.若其他条件不变，升高温度会使对应的曲线上移
D.m点对应的H2的平衡转化率为60%
解析：A.相同温度下，氢气投料增多，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，故曲线X代表起始投料比为1∶3，A项错误；B.该反应达到平衡时，v正(H2)＝2v逆(CH3OH)，B项错误；C.该反应是放热反应，其他条件不变，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率降低，平衡曲线均下移，C项错误；D.曲线Y代表起始投料比为1∶2，即起始按化学计量数之比投料，CO、H2的平衡转化率相等，即m点对应的CO、H2的平衡转化率均为60%，D项正确。
14．CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造具有更高价值的化学品是目前的研究目标。请回答下列问题：
Ⅰ.工业上可以利用CO2和H2合成CH3OH：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH＜0。该反应在起始温度和容积均相同(T ℃、1 L)的两个密闭容器中分别进行，反应物起始物质的量见下表：
项目 n(CO2)/mol n(H2)/mol n(CH3OH)/mol n(H2O)/mol
反应a(恒温恒容) 1 3 0 0
反应b(绝热恒容) 0 0 1 1
(1)达到平衡时，反应a、b对比：CO2的体积分数φ(a)________(填“>”“＜”或“＝”)φ(b)。
(2)下列能说明反应a达到平衡状态的是________。
A.v正(CO2)＝3v逆(H2)
B.混合气体的平均摩尔质量不再改变
C.c(CH3OH)＝c(H2O)
D.容器内压强不再改变
Ⅱ.我国科学家研究了不同反应温度对含碳产物组成的影响。已知：
反应①　CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＜0；
反应②　CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH>0。
在密闭容器中通入3 mol H2和1 mol CO2，分别在1 MPa和10 MPa下进行反应。实验中对组成平衡体系的三种物质(CO2、CO、CH4)进行分析，其中温度对CO和CH4的影响如图甲所示。
INCLUDEPICTURE "B24-270.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\B24-270.TIF" \* MERGEFORMATINET
(3)10 MPa时，表示CH4和CO的平衡组成随温度变化关系的曲线分别是________和________。M点平衡组成含量高于N点的原因是______________________________________
_________________________________________________。
(4)当CH4和CO的平衡组成均为40%时，若容器的容积为1 L，该温度下反应①的平衡常数K的值为________。
INCLUDEPICTURE "B24-271.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\B24-271.TIF" \* MERGEFORMATINET
Ⅲ.在T1时，向容积为 2 L 的恒容密闭容器中充入物质的量之和为3 mol的CO和H2，发生反应CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，反应达到平衡时CH3OH(g)的体积分数(φ)与的关系如图乙所示。
(5)当＝3.5时，达到平衡后，CH3OH的体积分数可能是图像中的________(填“D”“E”或“F”)点。
(6)＝____　时，CH3OH的体积分数最大。
解析：Ⅰ.(1)反应a为恒温恒容，反应b为绝热恒容，反应a、b的初始量等效，正反应为放热反应，逆反应为吸热反应，反应b相当于反应a平衡后再降低温度，即平衡向正反应方向移动，CO2的体积分数：φ(a)>φ(b)。
(2)A.当3v正(CO2)＝v逆(H2)时，说明正、逆反应速率相等，反应a达到平衡状态，故A不选；B.该反应是气体体积减小的反应，反应过程中气体总质量不变，总物质的量减小，混合气体的平均摩尔质量增大，当混合气体的平均摩尔质量不再改变时，说明反应a达到平衡状态，故B选；C.c(CH3OH)＝c(H2O)时，不能说明正、逆反应速率相等，不能说明反应a达到平衡状态，故C不选；D.该反应是气体体积减小的反应，反应过程中压强减小，当容器内压强不再改变时，说明反应a达到平衡状态，故D选。
Ⅱ.(3)对于反应①来说，升高温度，平衡逆向移动，CH4的含量减小，对于反应②来说，升高温度，平衡正向移动，CO的含量增大；增大压强，反应①的平衡正向移动，H2O的含量增大，使反应②的平衡逆向移动，导致CO含量减小。综上所述，温度相同时，压强越大，CH4的含量越大、CO的含量越小，故压强为10 MPa时，表示CH4和CO平衡组成随温度变化关系的曲线分别是a、d。
(4)起始时n(CO2)＝1 mol，n(H2)＝3 mol，根据题图甲可知，当CH4和CO的平衡组成均为40%时，CO2的平衡组成为20%，根据C原子守恒有n(CO)＝n(CH4)＝1 mol×40%＝0.4 mol，n(CO2)＝1 mol×20%＝0.2 mol，对于反应①：
　　　　　 　CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)
变化量/mol　 0.4 1.6 0.4 0.8
对于反应②：
　　　 　CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
变化量/mol 0.4 0.4 0.4 0.4
平衡时：n(CO2)＝1 mol－0.4 mol－0.4 mol＝0.2 mol，n(H2O)＝0.4 mol＋0.8 mol＝1.2 mol，n(H2)＝3 mol－1.6 mol－0.4 mol＝1 mol，n(CH4)＝0.4 mol，已知该容器的容积为1 L，故反应①的平衡常数K＝＝＝2.88。
Ⅲ.(5)当投料比等于化学计量数之比时，平衡时生成物的体积分数最大，故当＝3.5时，达到平衡状态后，甲醇的体积分数小于C点，F点符合题意。
(6)当投料比等于化学计量数之比时，平衡时生成物的体积分数最大，故＝2时，达到平衡状态后，甲醇的体积分数最大。
答案：Ⅰ.(1)>　(2)BD
Ⅱ.(3)a　d　温度相同时，增大压强使反应①平衡正向移动，CH4的含量增大，H2O的含量增大，使反应②平衡逆向移动，CO的含量减小
(4)2.88
Ⅲ.(5)F　(6)2
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