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第九章　化学反应速率与化学平衡
第5讲　化学平衡移动　化学反应方向
1．知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。
2．通过实验探究，了解浓度、压强、温度对化学平衡状态的影响。
3．能从化学反应限度的角度解释生产、生活中简单的化学现象。能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。
4．能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律，判断平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的变化。
关联教材·夯基固本
考点1　化学平衡移动
1．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
①v正>v逆：平衡向__反应方向移动。
②v正＝v逆：反应____平衡状态，平衡__________。
③v正＜v逆：平衡向__反应方向移动。
正
达到
不发生移动
逆
[图解教材]苏教选择性必修1
Q和K的相对大小与平衡移动的关系
对于化学反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商Q＝。
QQ＝K，反应处于平衡状态；
Q>K，反应向逆反应方向进行。
所以，在可逆反应中，若已知反应的平衡常数，可运用K与Q的关系判断反应是否达到化学平衡状态。
2．外界条件对化学平衡的影响
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__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
正
逆
改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向
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____的方向移动
减小压强 向气体分子总数____的方向移动
反应前后气体体积不变 改变压强 化学平衡______
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 同等程度改变v正、v逆，化学平衡______
减小
增大
不移动
吸热
放热
不移动
探究　(1)对于可逆反应C(s)＋CO2(g) 2CO(g)　ΔH>0达到化学平衡时，增加少量C(s)、升高温度、缩小容器容积，平衡如何移动？
(2)对于可逆反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)达到化学平衡时，缩小容器容积，混合气体的颜色如何变化？平衡如何移动？保持容器容积不变，充入一定量N2使容器内压强增大，混合气体的颜色如何变化？平衡如何移动？
提示：(1)增加少量C(s)，平衡不移动；升高温度，平衡正向移动；缩小容器容积，平衡逆向移动。
(2)缩小容器容积，混合气体的颜色加深，平衡不移动；保持容器容积不变，充入一定量N2，混合气体的颜色不变，平衡不移动。
[备考提醒]化学平衡移动的几种特殊情况
(1)当反应物或生成物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对化学平衡没影响。
(2)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。
(3)“惰性气体(不参加反应的气体)”对化学平衡的影响
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―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)
3．影响化学平衡移动的因素
4．勒夏特列原理
(1)内容：对于一个已经达到平衡的体系，如果改变影响化学平衡的一个条件(如____、____、____)，平衡将向着能够____这种改变的方向移动。
(2)理解勒夏特列原理的注意问题
①勒夏特列原理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。
浓度
温度
压强
减弱
②勒夏特列原理可判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。
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。
探究　下列过程能用勒夏特列原理解释的是________________。
①合成氨工业采用高温条件下反应而不是常温
②硫酸工业生产中SO2的催化氧化采用常压进行而不是高压
③打开啤酒瓶时，啤酒中有气泡逸出
④反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)平衡时，缩小容器容积，气体颜色加深
提示：③
[备考提醒]能用勒夏特列原理解释的是：①化学平衡问题，②化学平衡发生移动。改变外界条件只改变化学反应速率，化学平衡不移动，则不能用勒夏特列原理解释，如平衡时加入催化剂、气体体积不变的反应改变压强；工业生产中实际采用的条件与勒夏特列原理不符合，则不能用勒夏特列原理解释，如合成氨工业采用高温而不是常温、SO2催化氧化采用常压而不是高压等。
外界条件对化学平衡的影响
1．(人教选择性必修1习题改编)研究表明，二氧化碳与氢气反应可以合成甲醇，反应如下：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.0 kJmol-1，下列有关说法正确的是(　　)
A．1 mol CO2和3 mol H2充分反应时放出的热量为49.0 kJ
B．升高温度能提高CO2的反应速率和转化率
C．达平衡时缩小容器体积，v(正)增大，v(逆)减小，平衡正向移动
D．增大二氧化碳与氢气的投料比，可以提高H2的转化率
√
D　[该反应为可逆反应，反应物不能全部转化为生成物，所以1 mol CO2和3 mol H2充分反应时放出的热量小于49.0 kJ，A错误；该反应的ΔH<0，则该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，CO2的转化率减小，B错误；缩小容器容积，各物质的浓度均增大，v(正)、v(逆)均增大，该反应为气体体积减小的反应，因此平衡正向移动，C错误；增加CO2与H2的投料比，可以使平衡正向移动，H2的转化率增大，D正确。]
√
2．(人教选择性必修1习题改编)在某温度下，将H2和I2各1 mol的气态混合物充入1 L的密闭容器中，发生反应：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)　ΔH＜0；5 min后达到平衡状态，测得c(H2)＝0.9 molL-1，则下列结论中，不能成立的是(　　)
A．平衡时H2、I2的转化率相等
B．若将容器温度提高，其平衡常数K一定增大
C．其他条件不变再向容器中充入少量H2，I2的转化率提高
D．其他条件不变再向容器中充入少量I2，放出的热量增多
B　[H2和I2的起始物质的量之比等于化学计量数之比，二者转化率相等，A能成立；正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数K减小，B不能成立；其他条件不变再向容器中充入少量H2，平衡向正反应方向移动，I2的转化率提高，C能成立；其他条件不变再向容器中充入少量I2，平衡向正反应方向移动，放出的热量增多，D能成立。]
[误区警示]分析压强变化对化学平衡移动影响的易错点
(1)压强对化学平衡的影响主要看改变压强能否引起反应物和生成物的浓度变化，只有引起物质的浓度变化才会造成平衡移动，否则压强对平衡无影响。
如反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)达到化学平衡时，保持容器容积不变充入惰性气体，平衡不移动。
(2)改变压强平衡时气体浓度的变化应分两步考虑：①改变压强，引起气体体积的改变，则气体浓度改变；②然后平衡发生移动，气体浓度是在改变后的浓度基础上发生改变。如反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)达到化学平衡时，扩大容器容积，则各气体浓度均减小，平衡左移，N2、H2浓度增大，但仍小于原平衡浓度。
√
通过图像理解化学平衡移动
3．(人教选择性必修1习题改编)在容积不变的密闭容器中，一定量的SO2和O2发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，温度分别为T1和T2时，SO3的体积分数随时间的变化如图所示，平衡时体系的压强分别为p1、p2，下列说法正确的是(　　)
A．T1>T2
B．该反应的ΔH<0
C．p1>p2
D．若T1、T2时该反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1B　[由图可知，T2条件下反应先达到平衡，说明温度T2大于T1，T2条件下反应达到平衡时的SO3体积分数小于T1，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，ΔH<0，故A错误，B正确；升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡时体系的压强p1小于p2，故C错误；升高温度，平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，则平衡常数K1大于K2，故D错误。]
4．(鲁科选择性必修1习题改编)已知：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)。一定压力下，CO2、H2按一定投料比(物质的量之比)投料到密闭容器中，T1、T2不同温度时，CO2的物质的量分数随时间变化关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．CO2、H2的投料比为1∶1
B．该反应的ΔH>0
C．曲线L可能是T1温度下增大压强的结果
D．T2温度下，CO2的平衡转化率为40%
√
D　[由图可知，起始时二氧化碳的物质的量分数为0.5，则CO2、H2的投料比为1∶1，A正确；T1比T2先到达平衡状态，则T1＞T2，T1温度下达到平衡时二氧化碳的物质的量分数低于T2，说明升温时平衡右移，则正反应吸热，ΔH>0，B正确；该反应为反应前后气体体积不变的反应，增大压强该平衡不发生移动，但能增大反应速率，则曲线L可能是T1温度下增大压强的结果，C正确；T2时二氧化碳的物质的量分数为0.2，设投料时二氧化碳和氢气各0.5 mol，混合气体共1 mol，则平衡时二氧化碳为0.2 mol，反应消耗二氧化碳0.3 mol，CO2的平衡转化率为60%，D错误。]
[思维模型]在不同温度或压强下，反应物的转化率(或物质的量分数、浓度等)与时间关系的曲线，如上面两题。解题方法是“先拐先平数值大”。即曲线先出现拐点，先达到平衡，则该曲线中温度高或压强大。
考点2　化学反应的方向
1．自发反应
在一定条件下____________就能自发进行的反应称为自发反应。
无须外界帮助
探究　下列反应在一定条件下属于自发反应的是________(填序号)。
①高温条件下石灰石分解
②电解水生成H2和O2
③稀硫酸与NaOH溶液混合
④氯气与石灰乳反应制取漂白粉
提示：①③④
2．熵和熵变的含义
(1)熵的含义
熵是衡量一个体系______的物理量。用符号__表示。同一条件下，不同物质有不同的熵值，同种物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。
(2)熵变的含义
熵变是反应前后体系________，用____表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应________。
混乱度
S
熵的变化
ΔS
自发进行
探究　下列过程属于熵增加过程的是__________(填序号)。
①液态水凝结成冰
②Br2溶于苯
③高温下，石灰石分解
④碳与CO2反应生成CO
⑤NH3与HCl反应生成NH4Cl
提示：②③④
[备考提醒]熵变的判断方法
(1)熵增加过程
①状态变化：固体液化、固体或液体气化均为熵增加过程；
②混合过程：气体混合、物质溶解均为熵增加过程。
(2)熵增加反应
通常情况下，化学反应中气体分子数增加的反应为熵增加反应。
1．(鲁科选择性必修1习题改编)工业上制备金属钾的反应为KCl＋Na NaCl＋K，该反应为吸热反应，反应温度通常为850 ℃。相关数据如表所示，下列说法错误的是(　　)
化学反应进行的方向
物质 熔点/℃ 沸点/℃
Na 97.8 883
A．Na比K活泼　　　 B．该反应的ΔH＞0
C．该反应的ΔS＞0 D．该条件下ΔH－TΔS＜0
√
物质 熔点/℃ 沸点/℃
K 63.7 774
NaCl 801.0 1 413
KCl 770 1 500
A　[金属性K＞Na，故K比Na活泼，A错误；该反应为吸热反应，因此，该反应的ΔH＞0，B正确；反应温度为850 ℃时，根据表格数据，Na、NaCl、KCl均为液态，而K为气态，随着反应的进行，气体分子数增多，熵增大，因此该反应的ΔS＞0，C正确；该反应在高温下可以自发进行，因此ΔH－TΔS＜0，D正确。]
2．(鲁科选择性必修1习题改编)现有下列反应：已知298 K下反应4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)　ΔH＝－444.3 kJmol-1，ΔS＝－280.1 Jmol-1K-1。则下列说法错误的是(　　)
A．由题给ΔH可知，该反应是一个放热反应
B．ΔS<0表明该反应是一个熵增加的反应
C．该反应低温时能自发进行
D．一定温度下该反应可自发进行
B　[由ΔH<0可知，该反应为放热反应，A正确；由ΔS<0可知，该反应为熵减的反应，B错误；根据ΔH－TΔS<0，该反应在低温时能自发进行，C、D正确。]
√
[思维模型]
焓变、熵变与化学反应方向记忆方法
放热和熵增有利于反应自发进行，则ΔH<0、ΔS>0，反应任何温度均自发；
吸热和熵减不利于反应自发进行，则ΔH>0、ΔS<0，反应任何温度均不自发；
放热和熵减：ΔH<0、ΔS<0，需放出热量使反应进行，故低温自发；
吸热和熵增：ΔH>0、ΔS>0，需提供热量使反应进行，故高温自发。
考点3　合成氨与反应条件的控制
1．工业合成氨反应及其分析
(1)反应原理：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
在298 K时：ΔH＝－92.4 kJmol-1，ΔS＝－198.4 JK-1mol-1。
(2)反应特点
可逆
减小
<
<
<
自发
[备考提醒]在一定温度、压强下，合成氨反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)中，若开始按照N2、H2的物质的量之比为1∶3时投入两种反应物，则平衡混合物中氨的百分含量最高。据此可得，在一定温度、压强下，对于一般反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，若开始按照A、B的物质的量之比a∶b投入两种反应物，则平衡混合物中生成物的百分含量比同条件下其他投料比更大。
2．工业合成氨的条件调控
(1)理论分析
升高
增大
催化剂
增大
降低
(2)合成氨条件的调控
序号 影响因素 选择条件
1 温度 反应温度控制在______________ ℃
2 浓度 N2、H2投料比为__________。氨及时从混合气体中分离出去，剩余气体________
3 压强 10 MPa～30 MPa
4 催化剂 选择______作催化剂
根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强
400～500
1∶2.8
循环利用
铁触媒
探究　合成氨工业为什么选择反应温度在400～500 ℃？
提示：温度太低，反应速率太慢，达平衡所需时间太长，不利于NH3的合成；温度太高，合成氨反应平衡逆向移动，不利于氨的生成，因此选择400～500 ℃，并且在该温度下催化剂的反应活性最高。
[备考提醒]对于某一特定的实际反应，选取适宜的反应条件的基本思路如下：
(1)分析化学反应的特点：从可逆性、反应前后气体化学计量数的变化、焓变三个角度分析。
(2)对于可逆反应，根据反应特点具体分析反应条件对速率和平衡的影响。
以合成氨工业为例，分析工业生产适宜条件的选择思路：
合成氨适宜条件选择
√
1．(人教选择性必修1改编)有关合成氨工业的说法中，正确的是(　　)
A．增大H2的浓度，可提高H2的转化率
B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中是循环使用，所以总体来说氨的产率很高
C．合成氨工业的反应温度控制在500 ℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D．合成氨厂采用的压强是10 MPa～30 MPa，因为该压强下铁触媒的活性最大
B　[增大H2的浓度，H2的转化率减小，A错误；温度控制在500 ℃的目的是加快反应速率，并且该温度下催化剂活性最大，C错误；压强采用10 MPa～30 MPa是综合考虑对设备、材料、动力等要求，D错误。]
其他工业生产的适宜条件综合分析
2．(人教选择性必修1习题改编)在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJmol-1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2∶1，且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表，下列说法不正确的是(　　)
温度/℃ 平衡时SO2的转化率/%
0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa
450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
A．一定压强下降低温度，SO2的转化率增大
B．在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等
C．使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D．工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高
√
B　[由表中数据及勒夏特列原理知，针对放热反应，一定压强下降低温度，平衡正向移动，反应物SO2的转化率增大，A正确；由于在不同温度、压强下，化学反应速率不一定相等，故转化相同物质的量的SO2所需要的时间不一定相等，B不正确；催化剂对化学平衡移动无影响，但可以缩短反应达到平衡所需的时间，C正确；由表中数据可知，450 ℃时，0.1 MPa(常压)下SO2的转化率已经为97.5%，已经相当高了，且加压后转化率升高并不明显，所以没有必要通过加压提高转化率，D正确。]
[误区警示]工业生产中可逆反应的适宜条件选择依据
(1)反应温度：首先考虑催化剂的反应活性，一般应使该温度下催化剂的反应活性最高。
(2)催化剂：多数工业生产考虑使用合适催化剂加快反应速率。
(3)浓度：增大廉价原料浓度，提高另一原料的转化率；或者原料循环利用。
关联高考·探究考向
×
1．判断正误：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)升高温度，平衡向吸热反应的方向移动，此时放热反应的速率减小，吸热反应的速率增大。 (　　)
(2)C(s)＋CO2(g) 2CO(g)　ΔH>0，其他条件不变时，升高温度，CO2的反应速率和平衡转化率均增大。 (　　)
(3)平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，正反应速率减小。 (　　)
√
×
(4)恒容密闭容器中充入He，可使N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)平衡向正反应方向移动。 (　　)
(5)对于反应：2HI(g) H2(g)＋I2(g)，其他条件不变时，增大压强(缩小容器容积)，体系的颜色加深，但平衡不发生移动。 (　　)
(6)使用催化剂能提高合成氨反应物的平衡转化率。 (　　)
(7)使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去，可提高原料的利用率。 (　　)
×
√
×
√
(8)合成氨反应中，压强越大越利于增大反应速率和平衡正向移动。 (　　)
(9)(2025河北卷)向盛有NO2与N2O4的恒压密闭容器中通入一定体积的N2，最终气体颜色变浅；由此可知化学平衡向NO2减少的方向移动。 (　　)
(10)(2025湖南卷)反应C4H8(g)＋H2(g) C4H10(g)　
ΔH＝－126 kJmol-1，低温下能自发进行。 (　　)
×
√
√
2．(2024浙江卷)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯，主要发生如下两个反应：
Ⅰ．C2H6(g)＋CO2(g) C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g)　ΔH1>0
Ⅱ．C2H6(g)＋2CO2(g) 4CO(g)＋3H2(g)　ΔH2>0
向容积为10 L的密闭容器中投入2 mol C2H6和3 mol CO2，不同温度下，测得5 min时(反应均未平衡)的相关数据见下表，下列说法不正确的是(　　)
注：乙烯选择性＝×100%
温度(℃) 400 500 600
乙烷转化率(%) 2.2 9.0 17.8
乙烯选择性(%) 92.6 80.0 61.8
A．反应活化能：Ⅰ<Ⅱ
B．500 ℃时，0～5 min反应Ⅰ的平均速率为v(C2H4)＝2.88×10-3 molL-1min-1
C．其他条件不变，平衡后及时移除H2O(g)，可提高乙烯的产率
D．其他条件不变，增大投料比投料，平衡后可提高乙烷转化率
√
D　[由表可知，相同温度下，乙烷在发生转化时，反应Ⅰ更易发生，则反应活化能：Ⅰ<Ⅱ，A正确；由表可知，500 ℃时，乙烷的转化率为9.0%，可得转化的乙烷的总物质的量为2 mol×9.0%＝0.18 mol，而此温度下乙烯的选择性为80%，则转化为乙烯的乙烷的物质的量为0.18 mol×80%＝0.144 mol，根据化学方程式可得，生成乙烯的物质的量为0.144 mol，则0～5 min反应Ⅰ的平均速率v(C2H4)＝＝2.88×10-3 molL-1min-1，B正确；其他条件不变，平衡后及时移除H2O(g)，反应Ⅰ正向进行，可提高乙烯的产率，C正确；其他条件不变，增大投料比[n(C2H6)/n(CO2)]投料，平衡后CO2转化率提高，C2H6转化率降低，D不正确。]
乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g)　ΔH＝＋173.3 kJmol-1，CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJmol-1，在1.0×105 Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性＝×100%，下列说法正确的是(　　)
A．图中曲线①表示平衡时H2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CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2产率
√
B　[根据选择性的含义，CO的选择性和CO2的选择性之和等于1，因此CO的选择性和CO2的选择性变化曲线呈对称结构，则曲线②代表H2的产率，随着温度的升高CO的选择性增大，所以图中曲线③代表CO的选择性，曲线①代表CO2的选择性，故A错误；升高温度，平衡时CO的选择性增大，故B正确；一定温度下，增大，可以认为开始时水蒸气物质的量不变，增大乙醇的物质的量，乙醇的平衡转化率降低，故C错误；加入CaO(s)或者选用高效催化剂，不会影响平衡时H2产率，故D错误。]
√
3．(2025甘肃卷)CO2加氢转化成甲烷，是综合利用CO2实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525 ℃，101 kPa下，CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－185 kJmol-1。反应达到平衡时，能使平衡向正反应方向移动的是(　　)
A．减小体系压强　　　　
B．升高温度
C．增大H2浓度
D．恒容下充入惰性气体
C　[该反应为气体分子数减小的反应，减小体系压强，平衡向气体分子数增大的方向移动，即平衡向逆反应方向移动，A不符合题意；该反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即平衡向逆反应方向移动，B不符合题意；增大H2浓度，反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动，C符合题意；恒容下充入惰性气体，各物质浓度不变，平衡不移动，D不符合题意。]
√
(2025西安三模)下列事实不能用平衡移动原理解释的是(　　)
A．工业合成氨时，选择在500 ℃条件下进行
B．密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深
C．用饱和食盐水除去氯气中混有的少量氯化氢
D．乙醇和乙酸在浓硫酸作用下加热制取乙酸乙酯
A　[合成氨反应为放热反应，高温不利于平衡正向移动，工业采用500 ℃是因为此温度下催化剂活性好，反应速率快，不能用平衡移动原理解释，故A符合题意；反应2NO2 N2O4为放热反应，升温，平衡逆向移动，颜色加深，能用平衡移动原理解释，故B不符合题意；用饱和食盐水除去氯气中混有的少量氯化氢，利用了饱和食盐水中氯离子会使Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO平衡逆向移动，能用平衡移动原理解释，故C不符合题意；浓硫酸能吸收酯化反应生成的水，有利于酯化反应的平衡正向移动，能用平衡移动原理解释，故D符合题意。]
课时数智作业(三十八)　化学平衡移动　化学反应方向
题号
1
3
5
2
4
6
(建议用时：30分钟　分值：30分)
说明：选择题每小题3分
『夯基补弱』
1．(2025杭州二模)阅读文字，完成问题，下列说法正确的是(　　)
在等温、等压条件下的封闭体系中(不考虑体积变化做功以外的其他功)，自由能(符号为G，单位为kJmol-1)的变化综合反映体系的焓变和熵变对自发过程的影响：ΔG＝ΔH－TΔS。这时，化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。即：当ΔG<0时，反应能自发进行；当ΔG＝0时，反应处于平衡状态；当ΔG>0时，反应不能自发进行。
A．室温下，H2与O2混合无明显现象，说明该温度下反应不自发
B．电解质溶解于水，其ΔS均大于0
C．能设计成原电池的自发氧化还原反应，其反应的电动势(E)一定大于0
D．能够自发进行的反应一定是熵增的过程
√
题号
1
3
5
2
4
6
C　[反应的自发进行是趋势，能自发进行但反应的速率很慢，也会没有明显现象，室温下，H2与O2混合无明显现象，是因为氢气和氧气反应速率很慢，并不是反应不自发，A错误；电解质溶于水电离产生离子，ΔS增大，离子结合水形成水合离子，ΔS减小，整个过程的ΔS不一定大于0，B错误；能自发的氧化还原反应，可以设计成原电池一定是释放能量的，其反应的电动势(E)一定大于0，C正确；ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应可以自发进行，当ΔH<0，ΔS<0时，低温可以自发，能够自发进行的反应不一定是熵增的过程，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
√
2．(2026黄山模拟)980 ℃时，在恒容密闭容器中发生反应：FeO(s)＋C(s) Fe(s)＋CO(g)　ΔH>0。下列叙述正确的是(　　)
A．正反应在任何温度下都能自发进行
B．升高温度，正反应速率大于逆反应速率，平衡常数增大
C．当气体摩尔质量或气体压强不变时一定达到平衡
D．达到平衡时再充入CO，重新达到平衡时CO浓度增大
题号
1
3
5
2
4
6
B　[该反应是熵增、焓增的反应，ΔG＝ΔH－TΔS<0，高温下能自发进行，A错误；升高温度，平衡向吸热方向移动，正反应速率大于逆反应速率，平衡常数增大，B正确；反应物为固体，产物只有一种气体CO，因此气体摩尔质量恒定不能作为判断化学平衡状态的依据，C错误；达到平衡时，再充入CO，平衡逆向移动，达到新平衡时，温度不变，K＝c(CO)不变，故CO浓度不变，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
√
3．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　)
A．溴水中存在平衡：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．对于反应2NO2 N2O4，增加NO2的浓度，NO2的转化率增大
题号
1
3
5
2
4
6
B　[缩小容器的容积，浓度增大，但反应2HI(g) H2(g)＋I2(g)的平衡不移动，与勒夏特列原理无关，B符合题意。]
题号
1
3
5
2
4
6
4．(2025广州模拟)CO2氧化C2H6制备C2H4发生的主要反应为C2H6(g)＋CO2(g) C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g)　ΔH>0。向容积为2 L的恒容密闭容器中投入2 mol C2H6(g)和2 mol CO2(g)。不同温度下，测得5 min时(反应均未达到平衡，其他副反应均不消耗和生成乙烯)的相关数据见下表，下列说法正确的是
(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
温度/℃ T1 T2 T3
乙烷转化率/% 2 9 18
乙烯选择性/% 93 80 62
√
注：乙烯选择性＝×100%。
A．T1 ℃，5 min时，容器内C2H4的物质的量为0.04 mol
B．T2 ℃，0～5 min内，平均速率v(C2H4)＝
C．反应达到平衡后，其他条件不变，仅升高温度，平衡向逆反应方向移动
D．该反应仅在低温条件下能正向自发进行
题号
1
3
5
2
4
6
B　[由表格的数据可知，T1 ℃，5 min时，n(C2H4)＝2 mol×2%×93%＝0.037 2 mol，故A错误；T2 ℃时，乙烷的转化率为9.0%，可得转化的乙烷的总物质的量为2 mol×9.0%＝0.18 mol，而此温度下乙烯的选择性为80%，则转化为乙烯的乙烷的物质的量为0.18 mol×80%＝0.144 mol，则生成的乙烯的物质的量也为0.144 mol，则0～5 min内的平均反应速率v(C2H4)＝＝ 0.014 4 molL-1min-1，故B正确；该反应为吸热反应，仅升高温度，平衡向正反应方向移动，故C错误；因ΔH>0，ΔS>0，ΔG＝ΔH－TΔS<0时能自发进行，此时需要高温条件，故D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
『培优提能』
5．(2025潍坊一模)工业上多采用CH3OH(g)和CO(g)反应制备CH3COOH(g)。恒压下，向密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g)，体系中同时存在如下反应：
反应Ⅰ：CH3OH(g)＋CO(g) CH3COOH(g)　ΔH＜0
反应Ⅱ：CH3OH(g)＋CH3COOH(g) CH3COOCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＜0
在503 K和583 K下，反应达到平衡时，测得含碳产物的分布分数δ[δ(CH3COOH)＝]随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
A．b线代表乙酸的分布分数
B．CO平衡转化率：α(M)<α(N)
C．CH3OH的转化率：α(L)<α(M)
D．M、N两点对应反应Ⅱ的平衡常数：K(M)√
题号
1
3
5
2
4
6
A　[反应Ⅰ为主反应，反应Ⅱ为副反应，随着投料比x的不断增大，反应Ⅰ的平衡不断正向移动，CH3COOH的物质的量不断增大，δ(CH3COOH)不断增大，所以a、b为CH3COOH的分布曲线，c、d为CH3COOCH3的分布曲线，A正确；对于反应Ⅱ，升高温度，平衡逆向移动，CH3COOCH3的物质的量减小，δ(CH3COOCH3)应减小，所以曲线中实线为583 K时的曲线，虚线为503 K时的曲线，M、N两点投料比x相同，温度不同，M点温度低于N点，降低温度，平衡正向移动，则CO平衡转化率：α(M)>α(N)，B不正确；L、M点的温度相同，L点CO的含量大，从M点到L点，相当于增大CO的浓度，平衡正向移动，CH3OH的转化率增大，则CH3OH的转化率：α(L)＞α(M)，C不正确；M点的温度低于N点，降低温度，平衡正向移动，平衡常数增大，则M、N两点对应反应Ⅱ的平衡常数：K(M)＞K(N)，D不正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
题号
1
3
5
2
4
6
6．(15分)(2024安徽卷)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料。由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列问题：
【乙烷制乙烯】
(1)C2H6氧化脱氢反应：
2C2H6(g)＋O2(g)===2C2H4(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－209.8 kJmol-1
C2H6(g)＋CO2(g)===C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g)　ΔH2＝178.1 kJmol-1
计算：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3＝_______ kJmol-1。(2分)
－566
题号
1
3
5
2
4
6
(2)C2H6直接脱氢反应为C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH4。C2H6的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示，则ΔH4______(填“>”“<”或“＝”)0。结合下图，下列条件中，达到平衡时转化率最接近40%的是_______(填字母)。(4分)
a．600 ℃，0.6 MPa　　　 b．700 ℃，0.7 MPa　　
c．800 ℃，0.8 MPa
>
b
题号
1
3
5
2
4
6
(3)一定温度和压强下，反应ⅰ　C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)　Kx1
反应ⅱ　C2H6(g)＋H2(g) 2CH4(g)　Kx2(Kx2远大于Kx1)
(Kx是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)
①仅发生反应ⅰ时，C2H6的平衡转化率为25.0%，计算Kx1＝________。(3分)
②同时发生反应ⅰ和ⅱ时，与仅发生反应ⅰ相比，C2H4的平衡产率________(填“增大”“减小”或“不变”)。(1分)
增大
题号
1
3
5
2
4
6
【乙烷和乙烯混合气的分离】
(4)通过Cu＋修饰的Y分子筛的吸附-脱附。可实现C2H4和C2H6混合气的分离。Cu＋的________________与C2H4分子的π键电子形成配位键，这种配位键强弱介于范德华力和共价键之间。用该分子筛分离C2H4和C2H6的优点是______________________________________
____________________________________________________。(3分)
4s空轨道
识别度高，能有效将C2H4和C2H6分离，分
离出的产物中杂质少，纯度较高
题号
1
3
5
2
4
6
(5)常温常压下，将C2H4和C2H6等体积混合，以一定流速通过某吸附剂，测得两种气体出口浓度(c)与进口浓度(c0)之比随时间变化关系如下图所示。下列推断合理的是________(填字母)。(2分)
A．前30 min，两种气体均未被吸附
B．p点对应的时刻，出口气体的主要成分是C2H6
C．a～b对应的时间段内，吸附的C2H6逐渐被C2H4替代
BC
[解析]　(1)将两个反应依次标号为反应①和反应②，反应①－反应②×2可得目标反应，则ΔH3＝ΔH1－2ΔH2＝(－209.8－178.1×2)kJmol-1＝
－566 kJmol-1。
(2)从图中可知，压强相同的情况下，随着温度升高，C2H6的平衡转化率增大，因此该反应为吸热反应，ΔH4>0。a．600 ℃，0.6 MPa时，C2H6的平衡转化率约为20%，a错误；b．700 ℃，0.7 MPa时，C2H6的平衡转化率约为50%，最接近40%，b正确；c．700 ℃，0.8 MPa时，C2H6的平衡转化率接近50%，升高温度，该反应的化学平衡正向移动，C2H6转化率增大，因此800 ℃，0.8 MPa时，C2H6的平衡转化率大于50%，c错误。
题号
1
3
5
2
4
6
(3)①仅发生反应ⅰ，设初始时C2H6物质的量为1 mol，平衡时C2H6转化率为25%，则消耗n(C2H6)＝0.25 mol，生成n(C2H4)＝0.25 mol，生成n(H2)＝0.25 mol，Kx1＝＝。②只发生反应ⅰ时，随着反应进行，气体总物质的量增大，压强增大促使化学平衡逆向移动，同时发生反应ⅰ和反应ⅱ，且从题干可知Kx2远大于Kx1，反应ⅱ为等体积反应，因为反应ⅱ的发生相当于在单独发生反应ⅰ的基础上减小了压强，则反应ⅰ化学平衡正向移动，C2H4平衡产率增大。
题号
1
3
5
2
4
6
(4)配合物中，金属离子通常提供空轨道，配体提供孤电子对，则Cu＋的4s空轨道与C2H4分子的π键电子形成配位键。C2H4能与Cu＋形成配合物而吸附在Y分子筛上，C2H6中无孤电子对不能与Cu＋形成配合物而无法吸附，通过这种分子筛分离C2H4和C2H6，优点是识别度高，能有效将C2H4和C2H6分离，分离出的产物中杂质少，纯度较高。
题号
1
3
5
2
4
6
(5)前30 min，等于0，出口浓度c为0，说明两种气体均被吸附，A错误；p点时，C2H6对应的约为1.75，出口处C2H6浓度较大，而C2H4对应的较小，出口处C2H4浓度较小，说明此时出口处气体的主要成分为C2H6，B正确；a点处C2H6的＝1，说明此时C2H6不再吸附在吸附剂上，而a点后C2H6的>1，说明原来吸附在吸附剂上的C2H6也开始脱落，同时从图中可知，a点后一段时间，C2H4的仍为0，说明是吸附的C2H6逐渐被C2H4替代，p点到b点之间，吸附的C2H6仍在被C2H4替代，但是速率相对之前有所减小，同时吸附剂可能因吸附量有限等原因无法一直吸附C2H4，因此p点后C2H4的也逐步增大，直至等于1，此时吸附剂不能再吸附两种物质，C正确。
题号
1
3
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2
4
6
谢 谢 ！

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