2.2 化学反应的限度 讲义-2026-2027学年高二上学期化学鲁科版版选择性必修第一册【精讲精练】

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2.2 化学反应的限度 讲义-2026-2027学年高二上学期化学鲁科版版选择性必修第一册【精讲精练】

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教学目标 1.通过“H2(g)+I2(g)2HI(g)”体会化学平衡常数模型构建过程,能书写化学平衡常数表达式;能进行平衡常数、转化率的简单计算 2.能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡状态及平衡移动的方向 3.通过实验探究,了解浓度、压强、温度对化学平衡状态的影响 4.能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律,推测平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的变化 5.能用勒·夏特列原理解释常见现象
重点和难点 重点:平衡常数与转化率的理解;浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律 难点:平衡常数与转化率的简单计算;根据反应条件,推断平衡移动方向
知识点1 化学平衡常数
1、平衡常数表达式
以化学反应aA+bBcC+dD为例:平衡常数K=,单位:(mol·L-1)(c+d)-(a+b)。
纯固体或纯液体不列入平衡常数表达式中。
意义
(1)判断反应可能进行的程度
K值 <10-5(或<10-6) 10-5~105(或10-6~106) >105(或>106)
反应程度 很难进行 反应可逆 进行较完全
(2)判断反应反应方向以及是否达到平衡状态
对化学反应aA+bBcC+dD的任意状态有浓度商:Q=。
(3)判断反应的热效应
若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应。
对于同类型反应,平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应限度)。平衡常数的数值越大,说明反应可以进行得越完全。
3、影响因素
(1)内因:反应物的本身性质。
(2)外因:反应体系的温度。
【易错提醒】
1.化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关,对于同一个化学反应,由于书写方式不同,各反应物、生成物的化学计量数不同,平衡常数的表达式不同。K与化学计量数等倍扩大或缩小成幂指数关系。
2.对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数,即K正=。
3.若两反应的平衡常数分别为K1、K2,则:
①若两反应相加,则总反应的平衡常数K=K1·K2。
②若两反应相减,则总反应的平衡常数K=。
4.由于一个化学反应的某一平衡常数表达式与该反应化学方程式的一种表示形式相对应,因此不能笼统地说某一反应的平衡常数是多少。
对于下列反应,其反应过程的能量变化如图所示:
编号 反应 平衡常数 反应热
反应① A(g)??B(g)+C(g) K1 ΔH1
反应② B(g)+C(g)??D(g) K2 ΔH2
反应③ A(g)??D(g) K3 ΔH3
下列说法正确的是( )
A.K3=K1+K2
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.加催化剂,反应①的反应热降低,反应速率加快
D.增大压强,K1减小,K2增大,K3不变
【答案】B
【解析】K3=,K1=,K2=,则K3=K1·K2,A错误;根据盖斯定律可知,ΔH3=ΔH1+ΔH2,B正确;加催化剂,反应①的活化能降低,反应速率加快,C错误;增大压强,对化学平衡常数无影响,则K1、K2、K3不变,D错误。
一定温度下,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的反应热和化学平衡常数分别为ΔH和K,则相同温度时反应4NH3(g)??2N2(g)+6H2(g)的反应热和化学平衡常数为( )
A.2ΔH和2K B.-2ΔH和K2
C.2ΔH和-2K D.-2ΔH和
【答案】D
【解析】N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的反应热为ΔH,相同温度时反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的反应热为-ΔH,而4NH3(g)2N2(g)+6H2(g)的反应热为-2ΔH;N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的化学平衡常数为K,相同温度时反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数为,则相同温度时反应4NH3(g)2N2(g)+6H2(g)的化学平衡常数为。
某温度下密闭容器中反应H2(g)+I2(g)===2HI(g) ΔH<0的平衡常数K的值为59,下列说法正确的是( )
A.加压,K>59
B.降温,K<59
C.使用催化剂,K=59
D.HI分解反应的平衡常数的表达式为
【答案】C
【解析】A.K值只与温度有关,加压K不变,故A错误;B.反应为放热反应,降温,平衡正向移动,K增大,K>59,故B错误;C.使用催化剂,平衡不移动,K不变,K=59,故C正确;D.HI分解反应方程式为2HI(g)===H2(g)+I2(g),平衡常数表达式为,故D错误。
已知下列3个热化学方程式(K为平衡常数):
①Cu2S(s)+O2(g)Cu2O(s)+SO2(g) ΔH1 K1
②2Cu2O(s)+Cu2S(s)6Cu(s)+SO2(g) ΔH2 K2
③Cu2S(s)+O2(g)2Cu(s)+SO2(g) ΔH3 K3
则ΔH3和K3的表达式分别为( )
A., B.,
C., D.,
【答案】C
【解析】根据盖斯定律可得反应×(2×①+②)得到③,则ΔH3=,由K1=、K2=c(SO2),则K3===,故选C。
在一定体积的密闭容器中,进行如下反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示:
t ℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
(1)该反应化学平衡常数的表达式:K=___________。
(2)该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O),试判此时的温度为________ ℃。
【答案】(1) (2)吸热 (3)830
【解析】化学平衡常数的大小只与温度有关,升高温度,平衡向吸热的方向移动,由表可知:升高温度,化学平衡常数增大,说明化学平衡正向移动,因此正反应方向吸热;某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O),说明K=1,对应的温度是830 ℃。
命题点2 平衡常数的计算
1、模式——三段式
          mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
初始浓度/(mol·L-1) a b 0 0
转化浓度/(mol·L-1) mx nx px qx
平衡浓度/(mol·L-1) a-mx b-nx px qx
2、物质浓度的变化关系
(1)反应物:平衡浓度=初始浓度-转化浓度;
(2)反应产物:平衡浓度=初始浓度+转化浓度;
(3)转化浓度之比等于化学方程式中各物质系数之比。
3、化学平衡常数和平衡转化率的区别与联系
(1)对某一个具体反应,在温度一定时,只有一个化学平衡常数;但不同反应物的平衡转化率可能不同。故必须指明是哪一反应物的平衡转化率。
(2)平衡常数和平衡转化率都能定量表示化学反应的限度。平衡常数只与温度有关,而平衡转化率的影响因素有温度、浓度、压强等。
(3)温度一定,平衡常数越大,平衡转化率不一定越大。
4、平衡转化率
(1)表达式
对于化学反应aA+bBcC+dD,反应物A的平衡转化率可以表示为
α(A)=×100%=×100%=×100%。
(2)规律
①同一反应的不同反应物,其转化率可能不同;当按照反应系数之比投入反应物时,反应物转化率相同。
②多种反应物参加反应时,提高一种反应物的物质的量,可以提高其他反应物的转化率,而该反应物本身的转化率会降低。
【易错提醒】
若求某一时刻的转化率,只要把平衡时的反应物物质的量改为某一时刻的反应物物质的量即可。
将4 mol SO2(g)与2 mol O2(g)放入4 L的密闭容器中,在一定条件下反应达到平衡:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol·L-1。则此条件下的平衡常数K为(  )
A.4     B.0.25 C.0.4 D.0.2
【答案】A
【解析】 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
初始/mol 4 2 0
转化/mol 2 1 2
平衡/mol 2 1 2
平衡时各物质的浓度:c(SO2)=0.5 mol·L-1,c(O2)=0.25 mol·L-1,c(SO3)=0.5 mol·L-1,K===4。
将固体NH4I置于某体积不变的密闭容器中,在某温度下发生下列反应:
①NH4I(s)NH3(g)+HI(g)
②2HI(g)H2(g)+I2(g)
平衡时,c(HI)=6 mol·L-1,c(H2)=1 mol·L-1,则此温度下反应①的平衡常数为(  )
A.36    B.49 C.48 D.64
【答案】C
【解析】平衡时c(HI)=6 mol·L-1,HI分解生成的H2的浓度为1 mol·L-1,则NH4I分解生成的HI的浓度为6 mol·L-1+2×1 mol·L-1=8 mol·L-1,所以NH4I分解生成的NH3的浓度为8 mol·L-1,故反应①的平衡常数K=c(NH3)·c(HI)=8×6=48。
反应X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH<0,在密闭容器中充入0.1 mol X和0.1 mol Y,达到平衡时,下列说法不正确的是(  )
A.减小容器体积,平衡不移动,X的转化率不变
B.增大c(X),X的转化率减小
C.保持容器体积不变,同时充入0.1 mol X和0.2 mol Y,X的转化率增大
D.加入催化剂,正反应速率增大,Z的产率增大
【答案】D
【解析】该反应为反应前后气体物质的量不变的反应,平衡不受压强影响,A正确;增大c(X),平衡正向移动,Y的转化率增大,X的转化率减小,B正确;相当于只增加Y的浓度,X的转化率增大,C正确;催化剂不能使平衡移动,不改变产物的产率,D错误。
羰基硫(COS)是具有臭鸡蛋气味的气体,在工业生产中常用作粮食熏蒸剂,能够防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。羰基硫可由一氧化碳与硫化氢在一定温度、常压下催化反应制得。在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) K=0.1,反应前CO的物质的量为10 mol,平衡后CO的物质的量为 8 mol。
(1)该反应的平衡常数表达式K= 。
(2)反应前H2S的物质的量 mol。
(3)CO的平衡转化率为 %。
【答案】(1) (2)7 (3)20
【解析】(1)根据平衡常数的定义,表达式K=。
(2)设反应前H2S的物质的量为a mol,容器的容积为1 L,列“三段式”:
化学平衡常数K==0.1,解得a=7,则反应前H2S的物质的量为7 mol。
(3)CO的平衡转化率为×100%=20%。
5. H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610 K时,将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
(1)平衡时CO2的浓度为__________。
(2)H2S的平衡转化率α1=________%,反应平衡常数K=__________ 。
【答案】(1)0.036 mol·L-1 (2)2.5 0.002 85
【解析】对于反应
反应平衡后水的物质的量分数为0.02,则=0.02,x=0.01。
H2S的平衡转化率α1=×100%=2.5%。
钢瓶的体积为2.5 L,则平衡时各物质的浓度分别为c(H2S)=0.156 mol·L-1,c(CO2)=0.036 mol·L-1,c(COS)=c(H2O)=0.004 mol·L-1,则K=≈0.002 85。
命题点3 化学平衡的移动
1、化学平衡的移动
(1)内容:受温度、压强或浓度变化的影响,化学反应由一种平衡状态变为另一种平衡状态的过程。
(2)图示表示
2、平衡移动方向的判断
(1)根据速率判断
①若v(正)>v(逆),则平衡正向移动。
②若v(正)=v(逆),则平衡不移动。
③若v(正)<v(逆),则平衡逆向移动。
(2)根据结果判断
对于一个已达到化学平衡状态的反应,如平衡移动的结果使反应产物浓度更大,则称平衡正向移动或向右移动;反之,称平衡逆向移动或向左移动。
【易错提醒】
反应速率改变时平衡不一定移动,但平衡移动时反应速率一定改变。
下列叙述中一定能判断某化学平衡发生移动的是( )
A.混合物中各组分的浓度改变 B.正、逆反应速率改变
C.混合物中各组分的含量改变 D.混合体系的压强发生改变
【答案】C
【解析】对于反应前后气体总物质的量不变的反应,缩小容器的容积,混合物中各组分浓度改变,但平衡不发生移动,A项不符合题意;使用合适的催化剂,正、逆反应速率都改变,但平衡不移动,B项不符合题意;如果反应前后气体总物质的量不变,则压强的变化对平衡无影响,D项不符合题意。
对于可逆反应:FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl的理解不正确的是( )
A.增大FeCl3的浓度,平衡向正反应方向移动
B.增大KSCN的浓度,平衡向正反应方向移动
C.增大Fe(SCN)3的浓度,平衡向逆反应方向移动
D.增大KCl的浓度,平衡向逆反应方向移动
【答案】D
【解析】该可逆反应的本质为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,增大KCl的浓度,对该反应无影响,故平衡不移动。
在新制的氯水中存在平衡:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,若向氯水中投入少量碳酸钙粉末,溶液中发生的变化是( )
A.H+浓度减小,HClO浓度减小 B.H+浓度增大,HClO浓度增大
C.H+浓度减小,HClO浓度增大 D.H+浓度增大,HClO浓度减小
【答案】C
【解析】碳酸的酸性弱于盐酸而强于次氯酸,向氯水中投入少量碳酸钙粉末后,与盐酸反应,而不与次氯酸反应。又由于H+浓度减小,平衡Cl2+H2OH++Cl-+HClO向正反应方向移动,故HClO浓度增大。
在一恒容密闭容器中,反应:A(g)+B(g)C(g)达到平衡,若增大A的浓度,使平衡右移,并达到新的平衡,下列说法正确的是( )
A.A的浓度一定比原平衡小 B.A的转化率增大
C.C的体积分数一定大于原平衡C的体积分数 D.B的转化率一定增大
【答案】D
【解析】在一恒容密闭容器中,重新达到平衡A的浓度比原平衡大,A的浓度一定比原平衡大,故A错误;若增大A的浓度,A的转化率减小,故B错误;增大A的浓度,达到平衡状态,C的体积分数可能增大,若加入A的浓度较大,则C的体积分数也可能减小,故C错误;两种反应物,增大一种物质A的量,会提高另一种物质B的转化率,故D正确。
压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是( )
A.H2(g)+Br2(g)2HBr(g) B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
C.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) D.C(s)+CO2(g)2CO(g)
【答案】A
【解析】对于反应前后气体分子数目不变的反应,改变压强对平衡无影响。
命题点4 外界条件对化学平衡的影响
1、温度对化学平衡的影响
(1)实验探究
①实验原理:NO2反应生成N2O4的体系中存在如下平衡:
2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-56.9 kJ·mol-1
(红棕色)  (无色)
②实验装置、现象与结论
实验 装置
实验 现象 浸泡在热水中 浸泡在冰水中
烧瓶内红棕色加深 烧瓶内红棕色变浅
解释及 结论 浸泡在热水中的烧瓶内红棕色加深,说明升高温度,NO2的浓度增大;浸泡在冰水中的烧瓶内红棕色变浅,说明降低温度,NO2的浓度减小
(2)温度对化学平衡的影响规律
在其他条件不变的情况下,升高温度,会使化学平衡向吸热反应的方向移动;降低温度,会使化学平衡向放热反应的方向移动。
(3)温度对化学平衡影响的v-t图像分析
aA+bBcC+dD ΔH<0 aA+bBcC+dD ΔH>0
2、浓度对化学平衡的影响
(1)实验探究
①实验原理
FeCl3溶液与KSCN溶液的反应体系中存在如下平衡:
Fe3+ + 3SCN-Fe(SCN)3
(浅黄色) (无色)  (红色)
②实验步骤、现象和结论
实验 步骤
实验 现象 a试管 b试管 c试管
溶液呈红色,起对照作用 溶液颜色变浅 溶液颜色加深
解释及 结论 b试管中加入铁粉后,发生反应的离子方程式为Fe+2Fe3+===3Fe2+,c(Fe3+)减小,Fe(SCN)3的浓度减小,溶液颜色变浅,即化学平衡向逆反应方向移动; c试管中加入KSCN溶液后,c(SCN-)增大,Fe(SCN)3的浓度增大,溶液颜色加深,即化学平衡向正反应方向移动
(2)化学平衡的移动
在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态后,如果改变反应条件,平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随着改变,直至达到新的平衡状态。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。
(3)浓度对化学平衡的影响
①影响规律:当可逆反应达到平衡时,在其他条件不变的情况下,如果增大反应物浓度(或减小生成物浓度),平衡向正反应方向移动;同理,如果减小反应物浓度(或增大生成物浓度),平衡向逆反应方向移动。
②图示分析
平衡向正反应方向移动 平衡向逆反应方向移动
3、压强对化学平衡的影响
(1)实验探究
①实验原理
NO2反应生成N2O4的体系中存在如下平衡:
(红棕色)  (无色)
②实验装置、操作、现象及结论
实验 装置
实验操作 及现象 体系压强减小 体系压强增大
活塞由Ⅰ处拉到Ⅱ处 活塞由Ⅱ处推到Ⅰ处
气体颜色先变浅又逐渐变深 气体颜色先变深又逐渐变浅
解释及 结论 把注射器的活塞往外拉,管内容积增大,气体的压强减小,浓度减小,混合气体的颜色先变浅又逐渐变深。颜色逐渐变深是因为生成了更多的NO2。把注射器的活塞往里推,管内容积减小,气体的压强增大,浓度增大,混合气体的颜色先变深又逐渐变浅。颜色逐渐变浅是因为消耗了更多的NO2
(2)压强对化学平衡的影响规律(其他条件不变)
①有气体参与
a.增大压强(减小容器的容积),会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动;
b.减小压强(增大容器的容积),会使化学平衡向气体体积增大的方向移动;
c.反应后气体的总体积没有变化的可逆反应,增大或减小压强都不能使化学平衡发生移动。
②无气体参与:当平衡混合物中都是固态或液态物质时,改变压强后化学平衡一般不发生移动。
(3)“惰性”气体对化学平衡的影响
①对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0;
a.若体系内的压强保持恒定(容器体积是可变的)时,充入氦气,由于体系内压强恒定,体积必增大,使c(N2)、c(H2)、c(NH3)减小,平衡向左移动(相当于减压)。
b.在恒温、恒容下,充入氦气时,平衡不发生移动。这种条件下充入“惰性”气体,虽平衡体系内的总压强增加,但因容器的体积不变,c(N2)、c(H2)、c(NH3)不变,所以平衡不发生移动。
②对于反应H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0;充入“惰性”气体,虽然压强或浓度发生变化,但平衡不移动。
(4)压强对化学平衡影响的v-t图像分析[以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例]
①若m+n>p+q ②若m+n<p+q ③若m+n=p+q
4、催化剂与化学平衡
催化剂能够同等程度地改变正反应速率和逆反应速率,因此,它对化学平衡的移动没有影响。
5、外界条件对化学平衡的影响规律总结
(1)升高温度,有利于平衡向吸热方向移动
(2)改变浓度,若Q>K,平衡逆向移动;若Q<K,平衡正向移动
(3)改变压强,若Q>K,平衡逆向移动;若Q<K,平衡正向移动(对有气体参与的反应)
6、解答化学平衡图像题的步骤与原则
(1)化学平衡图像题的解题“三步骤”
①看图像
一看面(即纵坐标与横坐标的意义),二看线(即线的走向和变化趋势),三看点(即起点、折点、交点、终点),四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等),五看量的变化(如浓度变化、温度变化等)。
②想规律
联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
③作判断
根据图像中表现的关系与所学规律相对比,作出符合题目要求的判断。
(2)化学平衡图像题的解答“两原则”
①“定一议二”原则
在化学平衡图像中,了解纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量的意义。在确定横坐标所表示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系,或在确定纵坐标所表示的量后,讨论横坐标与曲线的关系。
例如,反应2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡,A的平衡转化率与压强和温度的关系如图。
定压看温度变化,升温,曲线走势降低,说明A的转化率降低,平衡向左移动,正反应是放热反应。
定温看压强变化,因为此反应是反应前后气体体积减小的反应,压强增大,平衡向右移动,A的转化率增大,故p2>p1。
②“先拐先平,数值大”原则
对于同一化学反应在化学平衡图像中,先出现拐点的反应先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高(如下图甲所示,表示反应物的转化率)或表示的压强较大[如下图乙所示,φ(A)表示反应物的体积分数]。
甲         乙
甲表示:T2>T1;正反应放热。
乙表示:p1<p2;正反应为气体总体积缩小的反应。
角度1 温度对化学平衡的影响
1.反应:A(g)+3B(g)2C(g) ΔH<0达平衡后,将气体混合物的温度降低,下列叙述正确的是( )
A.正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
B.正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动
C.正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向正反应方向移动
D.正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动
【答案】C
【解析】降低温度,正、逆反应速率都减小;又因该反应的正反应为放热反应,则降低温度,有利于平衡向正反应方向移动,故选C。
2.已知反应:2NO2(g)N2O4(g),把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里,然后用弹簧夹夹住橡皮管,把烧瓶A放入热水中,把烧瓶B放入冰水中,如图所示。与常温时烧瓶C内气体的颜色进行对比发现,烧瓶A内气体颜色变深,烧瓶B内气体颜色变浅。下列说法错误的是(A、B、C中初始充入NO2、N2O4的量相等)( )
A.上述过程中,烧瓶A内正、逆反应速率均增大
B.上述过程中,烧瓶B内c(NO2)减小,c(N2O4)增大
C.上述过程中,烧瓶A、B内气体密度均保持不变
D.反应2NO2(g)N2O4(g)的逆反应为放热反应
【答案】D
【解析】升高温度,正、逆反应速率均增大,A正确;烧瓶B放入冰水中,温度降低,烧瓶B内气体颜色变浅,说明降低温度,平衡向生成N2O4的方向移动,烧瓶B内c(NO2)减小,c(N2O4)增大,B正确;容器的容积不变,混合气体的质量不变,则烧瓶A、B内气体的密度都不变,C正确;放在热水中的烧瓶A内气体颜色变深,放在冰水中的烧瓶B内气体颜色变浅,说明升高温度平衡向生成NO2的方向移动,降低温度平衡向生成N2O4的方向移动,故2NO2(g)N2O4(g)的正反应为放热反应,则其逆反应为吸热反应,D错误。
角度2 浓度对化学平衡的影响
1.对于可逆反应:FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl的理解不正确的是( )
A.增大FeCl3的浓度,平衡向正反应方向移动
B.增大KSCN的浓度,平衡向正反应方向移动
C.增大Fe(SCN)3的浓度,平衡向逆反应方向移动
D.增大KCl的浓度,平衡向逆反应方向移动
【答案】D
【解析】该可逆反应的本质为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,增大KCl的浓度,对该反应无影响,故平衡不移动。
2.在恒温恒容条件下,2A(g)+B(g)2C(g)的反应速率随反应时间的变化示意图如下,下列叙述与示意图不相符的是( )
A.反应达到平衡时,正反应速率和逆反应速率相等
B.平衡状态Ⅰ后,可能是增大A的浓度,平衡发生移动,达到平衡状态Ⅱ
C.平衡状态Ⅰ后,可能是减小C的浓度,平衡发生移动,达到平衡状态Ⅱ
D.B在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等
【答案】C
【解析】反应达到平衡时,正反应速率和逆反应速率相等,A项正确;由题图可知,平衡状态Ⅰ改变的瞬间,逆反应速率未改变,正反应速率突然增大,可知改变的条件为增大反应物的浓度,B项正确,C项不正确;由于平衡发生移动,则两平衡状态时同一种反应物的浓度不相等,D项正确。
角度3 压强对化学平衡的影响
1.对已经达到化学平衡的下列反应2X(g)+Y(g)Z(g)减小压强时,对反应产生的影响是( )
A.逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动
B.逆反应速率减小,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
C.正、逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动
D.正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动
【答案】C
【解析】减小压强,正、逆反应速率都减小,正反应是气体分子总数减小的反应,减压则使平衡向逆反应方向移动,C正确。
2.在一密闭容器中,反应aX(g)bY(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增大一倍,当达到新的平衡时,Y的浓度是原来的60%,下列说法正确的是( )
A.平衡向正反应方向移动 B.物质X的转化率减小
C.物质Y的质量分数降低 D.a>b
【答案】A
【解析】在一密闭容器中,反应aX(g)bY(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,若平衡不移动,则Y的浓度是原来的50%,现达到新的平衡时,Y的浓度是原来的60%,说明平衡向正反应方向移动,a<b,物质X的转化率增大,物质Y的质量分数增大。
角度4 化学平衡图像题
1.已知可逆反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025 kJ·mol-1。若反应物初始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( )
【答案】D 
【解析】升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡时NO的含量小,且达到平衡时需要的时间短,故A项正确,D项错误;增大压强,平衡向逆反应方向移动,平衡时NO的含量小,且达到平衡时需要的时间短,故B正确;有无催化剂只影响到达平衡状态的时间,不影响平衡移动,故C正确。
2.对于反应:2A(g)+B(g)2C(g) ΔH<0,下列图像正确的是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【答案】D 
【解析】该反应的特点是气体物质分子数目减小的放热反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,A的转化率增大,B的含量减小,C的物质的量分数增大;升高温度,平衡向逆反应方向移动,A的转化率减小,B的物质的量分数增大,C的物质的量分数减小,达到平衡的时间短,故①④正确。
命题点5 勒夏特列原理(也称为化学平衡移动原理)
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。
2、注意事项
(1)适用范围:适用于任何动态平衡体系(如在第三章将学到的难溶电解质的沉淀溶解平衡、电离平衡等),非平衡状态不能用此来分析;
(2)平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变,但不能完全“消除”这种改变。可概括为“外变大于内变”。
3、应用
在化学工业和环境保护等领域有十分重要的应用。根据化学平衡移动原理,可以更加科学、有效地调控和利用化学反应,尽可能地让化学反应按照人们的需要进行。
1.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.溴水中存在如下平衡:Br2+H2OHBr+HBrO,当加入NaOH溶液后颜色变浅
B.对反应2H2O22H2O+O2↑,使用MnO2可加快制取O2的反应速率
C.反应:CO+NO2CO2+NO ΔH<0,升高温度,平衡向逆反应方向移动
D.用钠与氯化钾共融的方法制备气态钾:Na(l)+KCl(l)K(g)+NaCl(l)
【答案】B
【解析】催化剂只能改变反应速率,对化学平衡的移动无影响。
2.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.反应CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g) ΔH<0,达到化学平衡后,升高温度体系的颜色加深
B.在配制硫酸亚铁溶液时往往要加入一定量的铁粉
C.氨水应密闭保存于低温处
D.实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
【答案】B
【解析】配制FeSO4溶液时,加入铁粉是为了防止Fe2+被氧化。
下列说法正确的是( )
A.可逆反应的特征是正反应速率和逆反应速率相等
B.在其他条件不变时,使用催化剂只能改变反应速率,而不能改变化学平衡状态
C.在其他条件不变时,升高温度可以使平衡向放热反应方向移动
D.在其他条件不变时,增大压强一定会破坏气体反应的平衡状态
【答案】B
【解析】可逆反应的特征是反应过程中,任何物质都不能完全转化,A错;催化剂改变反应的途径,降低反应所需的活化能,从而改变(主要是增大)反应速率,缩短达到平衡的时间,但不能影响化学平衡,B正确;在其他条件不变时,升高温度可以使平衡向吸热反应方向移动,C错;增大压强对于非等体积可逆反应来说,一定会破坏气体反应的平衡状态,但对于无气体参与的反应或等体积的可逆反应,均无影响,D错。
4.在体积一定的恒温密闭容器中加入等物质的量的X、Y,进行如下可逆反应:X(g)+Y(g)Z(g)+W(s) ΔH>0。下列叙述正确的是( )
A.若继续充入X,平衡向正反应方向移动,Y的转化率增大
B.若继续充入Z,平衡逆向移动,Z的体积分数减小
C.若移走部分W,平衡正向移动
D.平衡后移走X,上述反应的ΔH减小
【答案】A
【解析】通入Z,平衡逆向移动,Z的体积分数增大,B项错;W为固体,改变其用量,平衡不移动,C项错误;ΔH只与化学方程式中的化学计量数及状态有关,与实际参加反应的反应物的量无关,D项错误。
5.在注射器中充入NO2,平衡后在恒温下进行压缩,若体积减小,则( )
A.体系颜色比原来深 B.体系颜色比原来浅
C.体系颜色不变 D.注射器内压强不变
【答案】A
【解析】对于可逆反应2NO2(g,红棕色)N2O4(g,无色),增大压强,平衡右移,NO2的量减小,但NO2的浓度比原来大,故体系颜色变深。
1.(25-26高二上·山东烟台·阶段检测)在不同温度、压强和相同催化剂条件下,初始时分别为,发生反应:,平衡后混合气体中的体积分数如图所示。下列说法正确的是
A.该反应中反应物的总能量低于产物的总能量 B.时化学平衡常数关系:
C.压强大小关系: D.时升温,逆反应速率增大,正反应速率减小
【答案】C
【分析】由图可知,相同温度不同压强下甲醇对应的体积分数为p1>p2>p3。根据压强增大,平衡向气体分子数减小的方向即正向移动,可知压强为:p1>p2>p3。温度越高,甲醇的体积分数越小,说明反应放热。据此回答。
【详解】A.根据分析可知,正反应放热,反应物总能量大于产物总能量,A错误;
B.化学平衡常数大小只与温度有关,温度不变则化学平衡常数不变,因此300℃时:,B错误;
C.根据分析可知,p1>p2>p3,C正确;
D.升高温度,正逆反应速率均增大,D错误;
故答案为C。
2.(25-26高二上·山东·期中)甲烷分子键能较大,无催化剂作用下甲烷在温度达到1200 ℃以上才裂解。在催化剂及一定条件下,CH4可在较低温度下发生裂解反应,甲烷在镍基催化剂上转化过程中的能量变化如图所示。
下列说法正确的是
A.甲烷催化裂解化学反应为放热反应
B.步骤①、②、③反应均为放热反应
C.催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积
D.使用该催化剂能够有效提高CH4的平衡转化率
【答案】C
【详解】A.判断反应吸热或放热需比较反应物和产物总能量。甲烷裂解最终产物为,由能量图可知,反应物的相对能量低于最终产物,反应吸热,A错误;
B.步骤①中,CH4断裂键生成,断裂化学键需吸收能量,产物能量高于反应物,为吸热反应,并非所有步骤均放热,B错误;
C.甲烷裂解生成(吸附在催化剂表面),碳若在催化剂表面沉积会覆盖活性位点,导致催化剂失活,C正确;
D.催化剂仅降低活化能、加快反应速率,不影响平衡移动,无法提高CH4的平衡转化率,D错误;
故选C。
3.(25-26高二上·山东潍坊·阶段检测)反应 ,若在恒压绝热的容器中发生,下列选项表明一定已达平衡状态的是
A.容器内气体的浓度
B.容器内的压强不再变化
C.相同时间内,断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等
D.容器内的温度不再变化
【答案】D
【详解】A.容器内气体的浓度比为1:3:2,可能出现在反应过程中的某一时刻,不能说明达到平衡,A不符合题意;
B.恒压条件下,压强始终不变,无法作为平衡判断依据,B错误;
C.断开H-H键和生成N-H键均属于正反应方向,未体现逆反应速率,无法判断平衡,C错误;
D.绝热条件下,温度变化由反应热决定,温度不变说明反应停止放热,即达平衡,D正确;
故答案选D。
4.(25-26高二上·山东淄博·期中)化学与生产、生活和科技密切相关。下列说法正确的是
A.将铁门上的铁钉替换为铜钉,可以延缓铁门的锈蚀
B.打开可乐瓶立即冒出大量气泡,是由于气体的溶解平衡发生了移动
C.CO中毒者用高压氧舱进行治疗,是因为与血红蛋白结合能力比CO强
D.明矾水解形成的胶体能吸附水中悬浮物,可用于水的净化和杀菌消毒
【答案】B
【详解】A.铁和铜在潮湿环境中形成原电池,铁作为活泼金属被加速腐蚀,A不符合题意;
B.减压使CO2溶解平衡()逆向移动, B符合题意;
C.CO结合血红蛋白能力远强于O2,高压氧舱通过高浓度O2竞争性置换CO,C不符合题意;
D.Al(OH)3胶体仅吸附悬浮物,杀菌需强氧化性物质(如ClO ),明矾无此功能,D不符合题意;
故选B。
5.(25-26高二上·山东日照·阶段检测)某温度下,在一个的密闭容器中,加入和进行反应。反应一段时间后达到平衡,测得生成,且反应前后的压强之比为(相同的温度下测量),则下列说法正确的是
A.该反应的化学平衡常数表达式是
B.此时B的平衡转化率是40%
C.增大该体系的压强,平衡向右移动,化学平衡常数增大
D.增大的质量,的体积分数增大
【答案】B
【详解】A.化学平衡常数表达式中固体C的浓度不应出现,正确表达式为,A错误;
B.生成1.6 mol C时,消耗B的物质的量为0.8 mol,转化率为,B正确;
C.增大压强使平衡右移,但温度不变,平衡常数K不变,C错误;
D.C为固体,增加其质量,浓度不变,不影响平衡,A的体积分数不变,D错误;
故选B。
6.(25-26高二上·山东德州·期中)工业上用和制备的原理为:


其他条件相同时,测得不同压强下,的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。
下列说法错误的是
A.压强的大小关系:
B.反应②:
C.后增大压强,的平衡转化率减小
D.由图可知,低温高压有利于的生成
【答案】C
【分析】反应①是气体体积减小的反应,温度一定时,增大压强,平衡向正反应方向移动,二氧化碳的转化率增大,反应②是气体体积不变的反应,增大压强,平衡不移动,二氧化碳的转化率不变,由图可知,温度一定时,P1、P2、P3对应二氧化碳的转化率依次减小,则压强的大小关系为:P1>P2>P3;压强一定时,升高温度,二氧化碳的转化率先减小后增大,T1时三条曲线几乎交于一点,说明改变压强对平衡几乎没有影响,则此时反应以反应②为主;T1后增大压强,二氧化碳的转化率增大,说明平衡向正反应方向移动,则依据二氧化碳转化率的变化规律可知,反应①是焓变小于0的放热反应、反应②是焓变大于0的吸热反应。
【详解】A.由分析可知,压强的大小关系为:P1>P2>P3,A正确;
B.由分析可知,反应①是焓变小于0的放热反应、反应②是焓变大于0的吸热反应,B正确;
C.由图可知,T1后增大压强,二氧化碳的转化率增大,C错误;
D.由图可知,压强一定时,升高温度,二氧化碳的转化率先减小后增大,T1时三条曲线几乎交于一点,说明低温条件有利于甲醇的生成;由分析可知,温度一定时,增大压强,二氧化碳的转化率增大,说明高压条件有利于甲醇的生成,所以生成甲醇的条件是低温高压,D正确;
故选C。
7.(25-26高二上·山东德州·期中)在某一温度下,向2 L密闭容器中充入一定量,发生如下反应:

已知:测得的物质的量随时间的变化如下表:
0 1 2 3 4 5
0.160 0.113 0.080 0.056 0.040 0.028
下列说法正确的是
A.时的转化率为
B.向体系中再充入一定量的平衡转化率增大
C.向体系中充入一定量,反应②平衡向生成的方向移动
D.向体系中充入一定量,平衡时的百分含量不变
【答案】B
【详解】A.时的转化率为 ,故A错误;
B.向体系中再充入一定量,生成的X的浓度增加,对反应来说相当于增大压强,平衡正向移动,X的平衡转化率增大,故B正确;
C.不是可逆反应,向体系中充入一定量,反应②平衡不移动,故C错误;
D.向体系中充入一定量,反应②平衡不移动,Z的物质的量不变,气体总物质的量增多,所以平衡时的百分含量减小,故D错误;
选B。
8.(25-26高二上·山东潍坊·阶段检测)油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢,需要回收处理并利用。已知下列反应的热化学方程式: (平衡常数),下列叙述一定能说明反应达到平衡状态的是
A.断裂键的同时生成键
B.恒容绝热,不再变化
C.恒温恒容,混合气体的密度不再变化
D.恒温恒容,和浓度之比不再变化
【答案】B
【详解】A.断裂键的同时生成键描述的均为正反应,无法说明达到平衡状态,A不符合题意;
B.恒容绝热,不再变化,说明稳定了,只受到温度的影响,绝热体系,不变说明温度不再改变,一定达到平衡状态,B符合题意;
C.恒温恒容,气体总质量和总体积不变,故混合气体的密度为定值,所以混合气体的密度不再改变无法说明反应达到平衡状态,C不符合题意;
D.恒温恒容条件下,和的生成速率之比为1:4。若起始时只加入反应物,则二者的浓度之比在反应过程中始终为1:4,该比值恒定不变,故不能作为平衡的标志,D不符合题意;
故选B。
9.(24-25高二上·湖南·阶段检测)已知制备光气的反应为,将等物质的量的和充入密闭容器中,平衡体系中,平衡混合物的平均摩尔质量在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.温度:
B.平衡常数:
C.的平衡转化率:
D.点时,若,则CO的平衡转化率为
【答案】C
【详解】A. ,升高温度,平衡左移,增大,减小,,A错误;
B.两点温度相同,平衡常数相同,,升高温度,平衡左移,平衡常数减小,则Kb<Kc,B错误;
C.越大,混合气体中的含量越高,反应物的转化率越大,的平衡转化率:,C正确;
D.CO与等物质的量混合,设起始时,设CO转化了,则,解得,即CO的转化率为,D错误;
故选:C。
10.(25-26高二·全国·暑假作业)现有反应:mA(g)+nB(g) pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数也减小。
(1)该反应的逆反应为_______热反应,且m+n_______p(填“>”、“<”或“=”)。
(2)若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)若B是有色物质,A、C均无色,平衡后维持容器容积不变(体积不变)加入C时混合物颜色_______(填“变深”“变浅”或“不变”,下同);而维持容器内压强不变,充入氖气时,混合物颜色_______。
(4)反应达到平衡后,压缩容器的体积,平衡移动的方向为_______(填“向左”“向右”或“不移动”),容器内气体的密度_______(填“增大”“减小”或“不变”,下同),容器内气体的相对分子质量_______。
【答案】(1) 放 >
(2)不变
(3) 变深 变浅
(4) 向右 增大 增大
【详解】(1)升高温度,B的转化率增大,平衡正向移动,说明正反应为吸热反应,逆反应为放热反应;减小压强,C的质量分数减小,说明逆反应为气体体积增大的反应,m+n>p;
(2)加入催化剂,平衡不移动,混合物的总物质的量不变;
(3)恒容条件下,向平衡体系中加入C,增大生成物浓度,平衡向逆反应方向移动,B的浓度增大,混合物颜色变深;恒压向容器中通入Ne,容器的体积增大,相当于减小压强,因为m+n>p,所以平衡向逆反应方向移动,B的浓度仍较未充入氖时小,混合气体的颜色变浅;
(4)因为m+n>p,增大压强,平衡向正反应方向移动;因为混合气体的总质量不变,容器的体积减小,混合气体的密度增大;压缩容器的体积,压强增大,平衡正向移动,混合气体的物质的量减少,混合气体的总质量不变,混合气体的平均相对分子质量增大;
11.(25-26高二上·山东潍坊·阶段检测).时,在体积为的密闭容器中,发生反应:和C物质的量随时间t的变化如图1所示。已知达到平衡后,降低温度,A的转化率增大。
(1)从反应开始到第一次平衡时的平均速率为___________。
图2表示此反应的反应速率v和时间t的关系图及各阶段的平衡常数(每个时刻只改变一个外界条件):
(2)根据上图判断,在时刻改变的外界条件是___________。
(3)之间的关系为___________(用“>”、“<”或“=”连接)。
(4)以上各段时间中,C的百分含量最高的时间段是___________。
.对于以下两个反应,只加入反应物建立平衡后,保持温度、体积不变,按要求回答下列问题。
(5)再充入,平衡向___________方向移动(选填“正反应”、“逆反应”或“不移动”),达到平衡后,的转化率___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(6):再充入,达到平衡后,的分解率___________(选填“变大”、“变小”或“不变”,下同),HI的百分含量___________。
【答案】(1)
(2)升高温度
(3)K1>K2 =K3 =K4
(4)t2~t3
(5) 正反应 变小
(6) 不变 不变
【详解】(1)根据图像,在3 min时,反应达到平衡。该时刻,A的物质的量还有0.7 mol,反应了0.3 mol,根据反应速率的表达式,则有;
(2)由题干信息,达到平衡后,降低温度,A的转化率增大,则平衡正移,说明该反应正反应方向放热;由图,t3时刻,v(正)与v(逆)都增大,从速率角度分析,要么增大压强,要么升高温度,且v(逆)>v(正),平衡逆移,从平衡角度分析,增大压强平衡正移,升高温度平衡逆移,则改变的外界条件为,升高温度;
(3)由(2)分析可知,t3时刻升高温度,平衡逆移,平衡常数减小,则K1>K2;由图2,t5时刻后,v(正)与v(逆)同等程度增大,平衡不移动,则改变的外界条件为加入催化剂,平衡常数不变,则有K3=K2;t6时刻,v(正)与v(逆)都减小,且平衡逆移,则改变的条件为减小压强,温度不变,则平衡常数不变,有K4=K3,综上,则有K1>K2 =K3 =K4;
(4)由图2可知,t3时刻,平衡逆移;t5时刻,平衡不移动;t6时刻,平衡逆移;则A的转化率一直下降,C的含量一直下降;故C的含量最高的时间段为初始达到平衡时,即为:t2~t3;
(5)加入,反应物浓度增大,平衡向正反应方向移动;容器为恒容容器,反应物只有,则平衡后再充入相当于增大压强,平衡向气体体积分子总数小的方向移动,即逆向移动,则的平衡转化率变小;故答案为:正反应,变小;
(6)因为该反应前后气体体积分子总数不变,再充入唯一的反应物,相当于增大压强,速率增大,但平衡不移动,故HI的分解率不变,各物质的含量等比例增大,故含量也不变;故答案为:不变,不变。
12.(25-26高二上·山东烟台·阶段检测)探索氮氧化合物反应的特征及机理,对处理该类化合物的污染问题具有重要意义。
(1)工业上利用Na2CO3溶液吸收NO、NO2混合气制备NaNO2,该反应可实现NO和NO2的完全转化,反应的化学方程式为______。
(2)NO2可发生二聚反应生成N2O4,化学方程式为。上述反应达到平衡后,升高温度可使体系颜色加深,则该反应的ΔH______0(填>或<)。
(3)已知该反应的正反应速率方程为v正=k正·c2(NO2),逆反应速率方程为v逆=k逆·c(N2O4),其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数。则下图(1gk表示速率常数的对数;表示温度的倒数)所示①、②、③、④四条斜线中,能表示1gk正随变化关系的是斜线______,能表示1gk逆随变化关系的是斜线______。
图中A、B、C、D点的纵坐标分别为a+1.5、a+0.5、a-0.5、a-1.5,则温度T1时化学平衡常数K=______mol-1 L。
(4)已知温度T1时,某时刻恒容密闭容器中NO2、N2O4浓度均为0.2mol L-1,此时v正______v逆(填>或<);上述反应达到平衡后,继续通入一定量的NO2,则NO2的平衡转化率将______,NO2的平衡浓度将______(填增大、减小或不变)。
【答案】(1)NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2
(2)<
(3) ③ ④ 10
(4) > 增大 增大
【详解】(1)Na2CO3溶液和NO、NO2反应生成NaNO2,根据元素守恒化学方程式为:NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2。
(2)升高温度体系颜色加深,平衡逆移,则正反应为放热反应,ΔH<0。
(3)随着温度下降,增大,正逆反应速率下降,则lgk正和lgk逆均减小,由于温度下降平衡正移,v正>v逆,则下降相同温度时lgk逆减小更快,则③表示lgk正随变化关系的斜线,④表示lgk逆随变化关系的斜线,化学平衡常数为。
(4)NO2、N2O4浓度均为0.2mol·L-1,则浓度商为,则平衡正向移动,v正>v逆,上述反应达到平衡后,继续通入一定量的NO2,等效于两个容器内分别达到平衡后混合加压,平衡正移,NO2的平衡转化率将增大,根据勒夏特列原理,达到平衡时NO2的浓度比起始时大。
13.(25-26高二上·山东泰安·阶段检测)回答下列问题:
(1)已知在一定温度下,下列各反应的焓变和平衡常数如下:
①C(s)+CO2(g)2CO(g) H1 K1
②CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) H2 K2
③C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) H3 K3
则K1、K2、K3三者关系为K3=___________。
(2)2021年1月,中国按照国际标准研制的拥有自主知识产权的大型客机C919完成了高寒试验试飞任务,科学家在实验室中研究的利用催化技术将飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2的反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H<0.假设在密闭容器中发生上述反应,下列措施既能提高化学反应速率,又能提高NO平衡转化率的是___________(填序号)。
A.选用更有效的催化剂
B.升高反应体系的温度
C.降低反应体系的温度
D.缩小容器的容积
(3)某密闭容器中存在反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H<0,起始时容器中只有a mol/L CO和b mol/L H2,平衡时测得混合气体中CH3OH的物质的量分数[φ(CH3OH)]与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。
①温度T1___________(填“>”“<”或“=”)T2,理由是___________;若恒温(T1)恒容条件下,起始时a=1,b=2,测得平衡时混合气体的压强为p1,则T1时该反应的压强平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,用含p1的代数式表示)。
②若恒温恒容条件下,起始时充入 1mol CO和2 mol H2,达平衡后,CO的转化率为α1,此时,若再充入1 mol CO和2 mol H2,再次达平衡后,CO的转化率为α2,则α1___________(填“>”“<”或“=”)α2.
【答案】(1)K1×K2
(2)D
(3) < 该反应为放热反应,压强一定时,升高温度,平衡逆向移动,CH3OH的物质的量分数减小 <
【详解】(1)根据盖斯定律,反应③=反应①+反应②,则K3= K1×K2。
(2)A.使用催化剂能加快反应速率,但不能改变平衡状态,不影响反应物的转化率,故A不符合题意;B.该反应放热,升高反应体系的温度,反应速率加快,但平衡逆向移动,NO 的转化率降低,故B不符合题意;C.降低反应体系的温度,平衡正向移动,NO的转化率提高,但降温反应速率减慢,故C不符合题意;D.该反应中正反应是气体总物质的量减小的反应,缩小容器的容积,相当于加压,反应速率变快,平衡正向移动,NO 的转化率提高,故D符合题意。
(3)①该反应为放热反应,压强一定时,升高温度,平衡逆向移动,CH3OH的物质的量分数减小,故T1则,解得x=mol/L,气体总浓度为mol/L,则Kp==;③容器固定,若再充入1 mol CO和2 mol H2,相当于在原来基础上加压,平衡正向移动,CO转化率增大,则α1<α2。
14.(25-26高二上·山东·期中)恒温恒压密闭容器中,时加入A(g),各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率,k为反应速率常数)。下列说法错误的是
A.该条件下,体系达到平衡后,(平衡)
B.该条件下,反应用物质的量分数表示的平衡常数
C.时刻,
D.若加入催化剂,增大,不变,则和(平衡)均变大
【答案】BD
【详解】A.因M、N均由A生成,则xN(平衡)+ xM(平衡)+xA(平衡)=1,结合图像xN(平衡)> xM(平衡)> xA(平衡),则实际xA(平衡),故A正确;
B.①的,②的,②-①得到,则K=,B错误;
C.由M(g)A(g)N(g)可知,M、N均由A生成,则t1时刻,,C正确;
D.若加入催化剂,k1增大,k2不变,更有利于生成M,则x1变大,但催化剂不影响平衡移动,xM(平衡)不变,D错误;
故答案选BD。
15.(25-26高二上·山东·期末)我国力争在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,将二氧化碳资源化尤为重要。回答下列问题:
(1)CO可用于合成甲醇,反应方程式为。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH _______0(填“>”或“<”)。实际生产条件控制在250℃、1.3×104 kPa左右,选择此压强的理由是_______。
(2)CO2可与H2制甲醇,在催化剂作用下,发生以下反应:
反应I:
反应II:
反应Ⅲ:
已知述反应中相关化学键键能数据如下:
化学键 H-H C≡O C-H O-H
键能/ 436 1075 413 463
①C-O键能为_______.
②若将等物质的量和充入恒温恒容密闭容器中,进行上述反应,下列事实说明此反应已经达到化学平衡状态的是_______(填标号)。
A.的体积分数保持不变。
B.混合气体的密度保持不变。
C.和的物质的量之比为定值。
D.生成的速率与生成的速率相等。
③的转化率和、的产率随反应温度的变化如图所示。
由图判断合成的最适宜温度为_______;反应过程中的产率随温度升高先增大后减小,减小的主要原因是_______。
(3)可与在铁催化剂作用下发生化学反应:


在1 L的密闭容器中充入1 mol和3 mol,的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图所示。图中M(350,70)对应乙烯的选择性为4/7(乙烯的选择性为转化的中生成C2H4的百分比。)则该温度下反应的平衡常数KP=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1) < 此条件下,再增大压强,的转化率提高不大,而导致生产成本增加
(2) 335 AC 250℃左右 生成CH3OH的反应为放热反应,生成CO的反应为吸热反应,超过一定温度生成CO的反应占主要地位,反应I和Ⅲ左移,反应Ⅱ右移,导致甲醇产率下降
(3)11/15
【详解】(1)
平行于纵坐标画等压线分析,,在相同压强不同温度下,随着温度升高,一氧化碳的转化率下降,说明平衡逆向移动,则正反应为放热,;实际生产条件控制在250℃、左右的理由是,再继续加压,一氧化碳的转化率并没有明显增大,相反,会导致生产成本的增加。答案为:<;此条件下,再增大压强,的转化率提高不大,而导致生产成本增加。
(2)①根据盖斯定律,反应Ⅰ-反应Ⅱ=反应Ⅲ,则反应Ⅲ的,而反应等于反应物总键能减去生成物总键能:,则C-O键能为: ,答案为:335。

A.的体积分数保持不变,说明所有气体的量均不发生改变,反应达到平衡,A符合题意;
B.由于体系中全部是气体,气体总质量不发生变化,且反应体系为恒温恒容密闭容器,体积也不变,故密度从始至终均不变,反应不一定平衡,B不符合题意;
C.在反应过程中,的物质的量不断消耗,的物质的量不断生成(或消耗),二者的物质的量之比是变化的,和的物质的量之比为定值,说明气体的量不再改变,反应达到平衡,C符合题意;
D.与的化学反应计量数之比为1:2,生成的速率与生成的速率相等,则正逆反应速率不相等,反应没有达到平衡,D不符合题意;
故选AC。
③根据图像可知,在250℃时,二氧化碳的转化率最高,甲醇的产率也是最大,而副产物一氧化碳的产率最小,所以应该选择250℃。根据反应I可知,生成甲醇为放热反应,根据反应Ⅱ可知,生成一氧化碳是吸热反应,当反应超过一定温度,反应Ⅱ占主导地位,而反应I和Ⅲ逆向移动,反应Ⅱ正向移动。答案为:250℃左右;生成CH3OH的反应为放热反应,生成CO的反应为吸热反应,超过一定温度生成CO的反应占主要地位,反应I和Ⅲ左移,反应Ⅱ右移,导致甲醇产率下降。
(3)在1 L密闭容器中充入1 mol和3 mol,由题图中点可知,350℃时二氧化碳的平衡转化率为70%,则转化的二氧化碳的物质的量为,由于M点对应的乙烯的选择性为,则转化为 的的物质的量为,转化为的的物质的量为,列出三段式:,,平衡时二氧化碳的物质的量为0.3 mol,氢气物质的量为1.5 mol,一氧化碳物质的量为0.3 mol,乙烯物质的量为0.2 mol,水的物质的量为1.1 mol,气体的总物质的量为:,则该温度下反应的平衡常数,答案为:。
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第1页,共2页教学目标 1.通过“H2(g)+I2(g)2HI(g)”体会化学平衡常数模型构建过程,能书写化学平衡常数表达式;能进行平衡常数、转化率的简单计算 2.能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡状态及平衡移动的方向 3.通过实验探究,了解浓度、压强、温度对化学平衡状态的影响 4.能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律,推测平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的变化 5.能用勒·夏特列原理解释常见现象
重点和难点 重点:平衡常数与转化率的理解;浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律 难点:平衡常数与转化率的简单计算;根据反应条件,推断平衡移动方向
知识点1 化学平衡常数
1、平衡常数表达式
以化学反应aA+bBcC+dD为例:平衡常数K=,单位:(mol·L-1)(c+d)-(a+b)。
纯固体或纯液体不列入平衡常数表达式中。
意义
(1)判断反应可能进行的程度
K值 <10-5(或<10-6) 10-5~105(或10-6~106) >105(或>106)
反应程度 很难进行 反应可逆 进行较完全
(2)判断反应反应方向以及是否达到平衡状态
对化学反应aA+bBcC+dD的任意状态有浓度商:Q=。
(3)判断反应的热效应
若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应。
对于同类型反应,平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应限度)。平衡常数的数值越大,说明反应可以进行得越完全。
3、影响因素
(1)内因:反应物的本身性质。
(2)外因:反应体系的温度。
【易错提醒】
1.化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关,对于同一个化学反应,由于书写方式不同,各反应物、生成物的化学计量数不同,平衡常数的表达式不同。K与化学计量数等倍扩大或缩小成幂指数关系。
2.对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数,即K正=。
3.若两反应的平衡常数分别为K1、K2,则:
①若两反应相加,则总反应的平衡常数K=K1·K2。
②若两反应相减,则总反应的平衡常数K=。
4.由于一个化学反应的某一平衡常数表达式与该反应化学方程式的一种表示形式相对应,因此不能笼统地说某一反应的平衡常数是多少。
对于下列反应,其反应过程的能量变化如图所示:
编号 反应 平衡常数 反应热
反应① A(g)??B(g)+C(g) K1 ΔH1
反应② B(g)+C(g)??D(g) K2 ΔH2
反应③ A(g)??D(g) K3 ΔH3
下列说法正确的是( )
A.K3=K1+K2
B.ΔH3=ΔH1+ΔH2
C.加催化剂,反应①的反应热降低,反应速率加快
D.增大压强,K1减小,K2增大,K3不变
一定温度下,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的反应热和化学平衡常数分别为ΔH和K,则相同温度时反应4NH3(g)??2N2(g)+6H2(g)的反应热和化学平衡常数为( )
A.2ΔH和2K B.-2ΔH和K2
C.2ΔH和-2K D.-2ΔH和
某温度下密闭容器中反应H2(g)+I2(g)===2HI(g) ΔH<0的平衡常数K的值为59,下列说法正确的是( )
A.加压,K>59 B.降温,K<59
C.使用催化剂,K=59 D.HI分解反应的平衡常数的表达式为
已知下列3个热化学方程式(K为平衡常数):
①Cu2S(s)+O2(g)Cu2O(s)+SO2(g) ΔH1 K1
②2Cu2O(s)+Cu2S(s)6Cu(s)+SO2(g) ΔH2 K2
③Cu2S(s)+O2(g)2Cu(s)+SO2(g) ΔH3 K3
则ΔH3和K3的表达式分别为( )
A., B.,
C., D.,
在一定体积的密闭容器中,进行如下反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示:
t ℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
(1)该反应化学平衡常数的表达式:K=___________。
(2)该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O),试判此时的温度为________ ℃。
命题点2 平衡常数的计算
1、模式——三段式
          mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
初始浓度/(mol·L-1) a b 0 0
转化浓度/(mol·L-1) mx nx px qx
平衡浓度/(mol·L-1) a-mx b-nx px qx
2、物质浓度的变化关系
(1)反应物:平衡浓度=初始浓度-转化浓度;
(2)反应产物:平衡浓度=初始浓度+转化浓度;
(3)转化浓度之比等于化学方程式中各物质系数之比。
3、化学平衡常数和平衡转化率的区别与联系
(1)对某一个具体反应,在温度一定时,只有一个化学平衡常数;但不同反应物的平衡转化率可能不同。故必须指明是哪一反应物的平衡转化率。
(2)平衡常数和平衡转化率都能定量表示化学反应的限度。平衡常数只与温度有关,而平衡转化率的影响因素有温度、浓度、压强等。
(3)温度一定,平衡常数越大,平衡转化率不一定越大。
4、平衡转化率
(1)表达式
对于化学反应aA+bBcC+dD,反应物A的平衡转化率可以表示为
α(A)=×100%=×100%=×100%。
(2)规律
①同一反应的不同反应物,其转化率可能不同;当按照反应系数之比投入反应物时,反应物转化率相同。
②多种反应物参加反应时,提高一种反应物的物质的量,可以提高其他反应物的转化率,而该反应物本身的转化率会降低。
【易错提醒】
若求某一时刻的转化率,只要把平衡时的反应物物质的量改为某一时刻的反应物物质的量即可。
将4 mol SO2(g)与2 mol O2(g)放入4 L的密闭容器中,在一定条件下反应达到平衡:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol·L-1。则此条件下的平衡常数K为(  )
A.4     B.0.25 C.0.4 D.0.2
将固体NH4I置于某体积不变的密闭容器中,在某温度下发生下列反应:
①NH4I(s)NH3(g)+HI(g)
②2HI(g)H2(g)+I2(g)
平衡时,c(HI)=6 mol·L-1,c(H2)=1 mol·L-1,则此温度下反应①的平衡常数为(  )
A.36    B.49 C.48 D.64
反应X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH<0,在密闭容器中充入0.1 mol X和0.1 mol Y,达到平衡时,下列说法不正确的是(  )
A.减小容器体积,平衡不移动,X的转化率不变
B.增大c(X),X的转化率减小
C.保持容器体积不变,同时充入0.1 mol X和0.2 mol Y,X的转化率增大
D.加入催化剂,正反应速率增大,Z的产率增大
羰基硫(COS)是具有臭鸡蛋气味的气体,在工业生产中常用作粮食熏蒸剂,能够防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。羰基硫可由一氧化碳与硫化氢在一定温度、常压下催化反应制得。在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) K=0.1,反应前CO的物质的量为10 mol,平衡后CO的物质的量为 8 mol。
(1)该反应的平衡常数表达式K= 。
(2)反应前H2S的物质的量 mol。
(3)CO的平衡转化率为 %。
5. H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610 K时,将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
(1)平衡时CO2的浓度为__________。
(2)H2S的平衡转化率α1=________%,反应平衡常数K=__________ 。
命题点3 化学平衡的移动
1、化学平衡的移动
(1)内容:受温度、压强或浓度变化的影响,化学反应由一种平衡状态变为另一种平衡状态的过程。
(2)图示表示
2、平衡移动方向的判断
(1)根据速率判断
①若v(正)>v(逆),则平衡正向移动。
②若v(正)=v(逆),则平衡不移动。
③若v(正)<v(逆),则平衡逆向移动。
(2)根据结果判断
对于一个已达到化学平衡状态的反应,如平衡移动的结果使反应产物浓度更大,则称平衡正向移动或向右移动;反之,称平衡逆向移动或向左移动。
【易错提醒】
反应速率改变时平衡不一定移动,但平衡移动时反应速率一定改变。
下列叙述中一定能判断某化学平衡发生移动的是( )
A.混合物中各组分的浓度改变 B.正、逆反应速率改变
C.混合物中各组分的含量改变 D.混合体系的压强发生改变
对于可逆反应:FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl的理解不正确的是( )
A.增大FeCl3的浓度,平衡向正反应方向移动
B.增大KSCN的浓度,平衡向正反应方向移动
C.增大Fe(SCN)3的浓度,平衡向逆反应方向移动
D.增大KCl的浓度,平衡向逆反应方向移动
在新制的氯水中存在平衡:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,若向氯水中投入少量碳酸钙粉末,溶液中发生的变化是( )
A.H+浓度减小,HClO浓度减小 B.H+浓度增大,HClO浓度增大
C.H+浓度减小,HClO浓度增大 D.H+浓度增大,HClO浓度减小
在一恒容密闭容器中,反应:A(g)+B(g)C(g)达到平衡,若增大A的浓度,使平衡右移,并达到新的平衡,下列说法正确的是( )
A.A的浓度一定比原平衡小 B.A的转化率增大
C.C的体积分数一定大于原平衡C的体积分数 D.B的转化率一定增大
压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是( )
A.H2(g)+Br2(g)2HBr(g) B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
C.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) D.C(s)+CO2(g)2CO(g)
命题点4 外界条件对化学平衡的影响
1、温度对化学平衡的影响
(1)实验探究
①实验原理:NO2反应生成N2O4的体系中存在如下平衡:
2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-56.9 kJ·mol-1
(红棕色)  (无色)
②实验装置、现象与结论
实验 装置
实验 现象 浸泡在热水中 浸泡在冰水中
烧瓶内红棕色加深 烧瓶内红棕色变浅
解释及 结论 浸泡在热水中的烧瓶内红棕色加深,说明升高温度,NO2的浓度增大;浸泡在冰水中的烧瓶内红棕色变浅,说明降低温度,NO2的浓度减小
(2)温度对化学平衡的影响规律
在其他条件不变的情况下,升高温度,会使化学平衡向吸热反应的方向移动;降低温度,会使化学平衡向放热反应的方向移动。
(3)温度对化学平衡影响的v-t图像分析
aA+bBcC+dD ΔH<0 aA+bBcC+dD ΔH>0
2、浓度对化学平衡的影响
(1)实验探究
①实验原理
FeCl3溶液与KSCN溶液的反应体系中存在如下平衡:
Fe3+ + 3SCN-Fe(SCN)3
(浅黄色) (无色)  (红色)
②实验步骤、现象和结论
实验 步骤
实验 现象 a试管 b试管 c试管
溶液呈红色,起对照作用 溶液颜色变浅 溶液颜色加深
解释及 结论 b试管中加入铁粉后,发生反应的离子方程式为Fe+2Fe3+===3Fe2+,c(Fe3+)减小,Fe(SCN)3的浓度减小,溶液颜色变浅,即化学平衡向逆反应方向移动; c试管中加入KSCN溶液后,c(SCN-)增大,Fe(SCN)3的浓度增大,溶液颜色加深,即化学平衡向正反应方向移动
(2)化学平衡的移动
在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态后,如果改变反应条件,平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随着改变,直至达到新的平衡状态。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。
(3)浓度对化学平衡的影响
①影响规律:当可逆反应达到平衡时,在其他条件不变的情况下,如果增大反应物浓度(或减小生成物浓度),平衡向正反应方向移动;同理,如果减小反应物浓度(或增大生成物浓度),平衡向逆反应方向移动。
②图示分析
平衡向正反应方向移动 平衡向逆反应方向移动
3、压强对化学平衡的影响
(1)实验探究
①实验原理
NO2反应生成N2O4的体系中存在如下平衡:
(红棕色)  (无色)
②实验装置、操作、现象及结论
实验 装置
实验操作 及现象 体系压强减小 体系压强增大
活塞由Ⅰ处拉到Ⅱ处 活塞由Ⅱ处推到Ⅰ处
气体颜色先变浅又逐渐变深 气体颜色先变深又逐渐变浅
解释及 结论 把注射器的活塞往外拉,管内容积增大,气体的压强减小,浓度减小,混合气体的颜色先变浅又逐渐变深。颜色逐渐变深是因为生成了更多的NO2。把注射器的活塞往里推,管内容积减小,气体的压强增大,浓度增大,混合气体的颜色先变深又逐渐变浅。颜色逐渐变浅是因为消耗了更多的NO2
(2)压强对化学平衡的影响规律(其他条件不变)
①有气体参与
a.增大压强(减小容器的容积),会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动;
b.减小压强(增大容器的容积),会使化学平衡向气体体积增大的方向移动;
c.反应后气体的总体积没有变化的可逆反应,增大或减小压强都不能使化学平衡发生移动。
②无气体参与:当平衡混合物中都是固态或液态物质时,改变压强后化学平衡一般不发生移动。
(3)“惰性”气体对化学平衡的影响
①对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0;
a.若体系内的压强保持恒定(容器体积是可变的)时,充入氦气,由于体系内压强恒定,体积必增大,使c(N2)、c(H2)、c(NH3)减小,平衡向左移动(相当于减压)。
b.在恒温、恒容下,充入氦气时,平衡不发生移动。这种条件下充入“惰性”气体,虽平衡体系内的总压强增加,但因容器的体积不变,c(N2)、c(H2)、c(NH3)不变,所以平衡不发生移动。
②对于反应H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH<0;充入“惰性”气体,虽然压强或浓度发生变化,但平衡不移动。
(4)压强对化学平衡影响的v-t图像分析[以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例]
①若m+n>p+q ②若m+n<p+q ③若m+n=p+q
4、催化剂与化学平衡
催化剂能够同等程度地改变正反应速率和逆反应速率,因此,它对化学平衡的移动没有影响。
5、外界条件对化学平衡的影响规律总结
(1)升高温度,有利于平衡向吸热方向移动
(2)改变浓度,若Q>K,平衡逆向移动;若Q<K,平衡正向移动
(3)改变压强,若Q>K,平衡逆向移动;若Q<K,平衡正向移动(对有气体参与的反应)
6、解答化学平衡图像题的步骤与原则
(1)化学平衡图像题的解题“三步骤”
①看图像
一看面(即纵坐标与横坐标的意义),二看线(即线的走向和变化趋势),三看点(即起点、折点、交点、终点),四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等),五看量的变化(如浓度变化、温度变化等)。
②想规律
联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
③作判断
根据图像中表现的关系与所学规律相对比,作出符合题目要求的判断。
(2)化学平衡图像题的解答“两原则”
①“定一议二”原则
在化学平衡图像中,了解纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量的意义。在确定横坐标所表示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系,或在确定纵坐标所表示的量后,讨论横坐标与曲线的关系。
例如,反应2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡,A的平衡转化率与压强和温度的关系如图。
定压看温度变化,升温,曲线走势降低,说明A的转化率降低,平衡向左移动,正反应是放热反应。
定温看压强变化,因为此反应是反应前后气体体积减小的反应,压强增大,平衡向右移动,A的转化率增大,故p2>p1。
②“先拐先平,数值大”原则
对于同一化学反应在化学平衡图像中,先出现拐点的反应先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高(如下图甲所示,表示反应物的转化率)或表示的压强较大[如下图乙所示,φ(A)表示反应物的体积分数]。
甲         乙
甲表示:T2>T1;正反应放热。
乙表示:p1<p2;正反应为气体总体积缩小的反应。
角度1 温度对化学平衡的影响
1.反应:A(g)+3B(g)2C(g) ΔH<0达平衡后,将气体混合物的温度降低,下列叙述正确的是( )
A.正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
B.正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动
C.正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向正反应方向移动
D.正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动
2.已知反应:2NO2(g)N2O4(g),把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里,然后用弹簧夹夹住橡皮管,把烧瓶A放入热水中,把烧瓶B放入冰水中,如图所示。与常温时烧瓶C内气体的颜色进行对比发现,烧瓶A内气体颜色变深,烧瓶B内气体颜色变浅。下列说法错误的是(A、B、C中初始充入NO2、N2O4的量相等)( )
A.上述过程中,烧瓶A内正、逆反应速率均增大
B.上述过程中,烧瓶B内c(NO2)减小,c(N2O4)增大
C.上述过程中,烧瓶A、B内气体密度均保持不变
D.反应2NO2(g)N2O4(g)的逆反应为放热反应
角度2 浓度对化学平衡的影响
1.对于可逆反应:FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl的理解不正确的是( )
A.增大FeCl3的浓度,平衡向正反应方向移动
B.增大KSCN的浓度,平衡向正反应方向移动
C.增大Fe(SCN)3的浓度,平衡向逆反应方向移动
D.增大KCl的浓度,平衡向逆反应方向移动
在恒温恒容条件下,2A(g)+B(g)2C(g)的反应速率随反应时间的变化示意图如下,下列叙述与示意图不相符的是( )
A.反应达到平衡时,正反应速率和逆反应速率相等
B.平衡状态Ⅰ后,可能是增大A的浓度,平衡发生移动,达到平衡状态Ⅱ
C.平衡状态Ⅰ后,可能是减小C的浓度,平衡发生移动,达到平衡状态Ⅱ
D.B在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等
角度3 压强对化学平衡的影响
1.对已经达到化学平衡的下列反应2X(g)+Y(g)Z(g)减小压强时,对反应产生的影响是( )
A.逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动
B.逆反应速率减小,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
C.正、逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动
D.正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动
2.在一密闭容器中,反应aX(g)bY(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增大一倍,当达到新的平衡时,Y的浓度是原来的60%,下列说法正确的是( )
A.平衡向正反应方向移动 B.物质X的转化率减小
C.物质Y的质量分数降低 D.a>b
角度4 化学平衡图像题
1.已知可逆反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025 kJ·mol-1。若反应物初始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( )
2.对于反应:2A(g)+B(g)2C(g) ΔH<0,下列图像正确的是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
命题点5 勒夏特列原理(也称为化学平衡移动原理)
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。
2、注意事项
(1)适用范围:适用于任何动态平衡体系(如在第三章将学到的难溶电解质的沉淀溶解平衡、电离平衡等),非平衡状态不能用此来分析;
(2)平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变,但不能完全“消除”这种改变。可概括为“外变大于内变”。
3、应用
在化学工业和环境保护等领域有十分重要的应用。根据化学平衡移动原理,可以更加科学、有效地调控和利用化学反应,尽可能地让化学反应按照人们的需要进行。
1.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.溴水中存在如下平衡:Br2+H2OHBr+HBrO,当加入NaOH溶液后颜色变浅
B.对反应2H2O22H2O+O2↑,使用MnO2可加快制取O2的反应速率
C.反应:CO+NO2CO2+NO ΔH<0,升高温度,平衡向逆反应方向移动
D.用钠与氯化钾共融的方法制备气态钾:Na(l)+KCl(l)K(g)+NaCl(l)
2.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.反应CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g) ΔH<0,达到化学平衡后,升高温度体系的颜色加深
B.在配制硫酸亚铁溶液时往往要加入一定量的铁粉
C.氨水应密闭保存于低温处
D.实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
下列说法正确的是( )
A.可逆反应的特征是正反应速率和逆反应速率相等
B.在其他条件不变时,使用催化剂只能改变反应速率,而不能改变化学平衡状态
C.在其他条件不变时,升高温度可以使平衡向放热反应方向移动
D.在其他条件不变时,增大压强一定会破坏气体反应的平衡状态
在体积一定的恒温密闭容器中加入等物质的量的X、Y,进行如下可逆反应:X(g)+Y(g)Z(g)+W(s) ΔH>0。下列叙述正确的是( )
A.若继续充入X,平衡向正反应方向移动,Y的转化率增大
B.若继续充入Z,平衡逆向移动,Z的体积分数减小
C.若移走部分W,平衡正向移动
D.平衡后移走X,上述反应的ΔH减小
在注射器中充入NO2,平衡后在恒温下进行压缩,若体积减小,则( )
A.体系颜色比原来深 B.体系颜色比原来浅
C.体系颜色不变 D.注射器内压强不变
1.(25-26高二上·山东烟台·阶段检测)在不同温度、压强和相同催化剂条件下,初始时分别为,发生反应:,平衡后混合气体中的体积分数如图所示。下列说法正确的是( )
该反应中反应物的总能量低于产物的总能量
时化学平衡常数关系:
压强大小关系:
时升温,逆反应速率增大,正反应速率减小
2.(25-26高二上·山东·期中)甲烷分子键能较大,无催化剂作用下甲烷在温度达到1200 ℃以上才裂解。在催化剂及一定条件下,CH4可在较低温度下发生裂解反应,甲烷在镍基催化剂上转化过程中的能量变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.甲烷催化裂解化学反应为放热反应
B.步骤①、②、③反应均为放热反应
C.催化剂使用一段时间后失活的原因可能是碳在催化剂表面沉积
D.使用该催化剂能够有效提高CH4的平衡转化率
3.(25-26高二上·山东潍坊·阶段检测)反应 ,若在恒压绝热的容器中发生,下列选项表明一定已达平衡状态的是( )
A.容器内气体的浓度
B.容器内的压强不再变化
C.相同时间内,断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等
D.容器内的温度不再变化
4.(25-26高二上·山东淄博·期中)化学与生产、生活和科技密切相关。下列说法正确的是( )
A.将铁门上的铁钉替换为铜钉,可以延缓铁门的锈蚀
B.打开可乐瓶立即冒出大量气泡,是由于气体的溶解平衡发生了移动
C.CO中毒者用高压氧舱进行治疗,是因为与血红蛋白结合能力比CO强
D.明矾水解形成的胶体能吸附水中悬浮物,可用于水的净化和杀菌消毒
5.(25-26高二上·山东日照·阶段检测)某温度下,在一个的密闭容器中,加入和进行反应。反应一段时间后达到平衡,测得生成,且反应前后的压强之比为(相同的温度下测量),则下列说法正确的是( )
A.该反应的化学平衡常数表达式是
B.此时B的平衡转化率是40%
C.增大该体系的压强,平衡向右移动,化学平衡常数增大
D.增大的质量,的体积分数增大
6.(25-26高二上·山东德州·期中)工业上用和制备的原理为:


其他条件相同时,测得不同压强下,的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。
下列说法错误的是( )
A.压强的大小关系:
B.反应②:
C.后增大压强,的平衡转化率减小
D.由图可知,低温高压有利于的生成
7.(25-26高二上·山东德州·期中)在某一温度下,向2 L密闭容器中充入一定量,发生如下反应:

已知:测得的物质的量随时间的变化如下表:
0 1 2 3 4 5
0.160 0.113 0.080 0.056 0.040 0.028
下列说法正确的是( )
A.时的转化率为
B.向体系中再充入一定量的平衡转化率增大
C.向体系中充入一定量,反应②平衡向生成的方向移动
D.向体系中充入一定量,平衡时的百分含量不变
8.(25-26高二上·山东潍坊·阶段检测)油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢,需要回收处理并利用。已知下列反应的热化学方程式: (平衡常数),下列叙述一定能说明反应达到平衡状态的是( )
A.断裂键的同时生成键
B.恒容绝热,不再变化
C.恒温恒容,混合气体的密度不再变化
D.恒温恒容,和浓度之比不再变化
9.(24-25高二上·湖南·阶段检测)已知制备光气的反应为,将等物质的量的和充入密闭容器中,平衡体系中,平衡混合物的平均摩尔质量在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.温度:
B.平衡常数:
C.的平衡转化率:
D.点时,若,则CO的平衡转化率为
10.(25-26高二·全国·暑假作业)现有反应:mA(g)+nB(g) pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数也减小。
(1)该反应的逆反应为_______热反应,且m+n_______p(填“>”、“<”或“=”)。
(2)若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)若B是有色物质,A、C均无色,平衡后维持容器容积不变(体积不变)加入C时混合物颜色_______(填“变深”“变浅”或“不变”,下同);而维持容器内压强不变,充入氖气时,混合物颜色_______。
(4)反应达到平衡后,压缩容器的体积,平衡移动的方向为_______(填“向左”“向右”或“不移动”),容器内气体的密度_______(填“增大”“减小”或“不变”,下同),容器内气体的相对分子质量_______。
11.(25-26高二上·山东潍坊·阶段检测).时,在体积为的密闭容器中,发生反应:和C物质的量随时间t的变化如图1所示。已知达到平衡后,降低温度,A的转化率增大。
(1)从反应开始到第一次平衡时的平均速率为_____________。
图2表示此反应的反应速率v和时间t的关系图及各阶段的平衡常数(每个时刻只改变一个外界条件):
(2)根据上图判断,在时刻改变的外界条件是_____________。
(3)之间的关系为_______________________(用“>”、“<”或“=”连接)。
(4)以上各段时间中,C的百分含量最高的时间段是___________。
.对于以下两个反应,只加入反应物建立平衡后,保持温度、体积不变,按要求回答下列问题。
(5)再充入,平衡向___________方向移动(选填“正反应”、“逆反应”或“不移动”),达到平衡后,的转化率___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(6):再充入,达到平衡后,的分解率___________(选填“变大”、“变小”或“不变”,下同),HI的百分含量___________。
12.(25-26高二上·山东烟台·阶段检测)探索氮氧化合物反应的特征及机理,对处理该类化合物的污染问题具有重要意义。
(1)工业上利用Na2CO3溶液吸收NO、NO2混合气制备NaNO2,该反应可实现NO和NO2的完全转化,反应的化学方程式为________________________________________________。
(2)NO2可发生二聚反应生成N2O4,化学方程式为。上述反应达到平衡后,升高温度可使体系颜色加深,则该反应的ΔH______0(填>或<)。
(3)已知该反应的正反应速率方程为v正=k正·c2(NO2),逆反应速率方程为v逆=k逆·c(N2O4),其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数。则下图(1gk表示速率常数的对数;表示温度的倒数)所示①、②、③、④四条斜线中,能表示1gk正随变化关系的是斜线______,能表示1gk逆随变化关系的是斜线______。
图中A、B、C、D点的纵坐标分别为a+1.5、a+0.5、a-0.5、a-1.5,则温度T1时化学平衡常数K=______mol-1 L。
(4)已知温度T1时,某时刻恒容密闭容器中NO2、N2O4浓度均为0.2mol L-1,此时v正______v逆(填>或<);上述反应达到平衡后,继续通入一定量的NO2,则NO2的平衡转化率将______,NO2的平衡浓度将______(填增大、减小或不变)。
13.(25-26高二上·山东泰安·阶段检测)回答下列问题:
(1)已知在一定温度下,下列各反应的焓变和平衡常数如下:
①C(s)+CO2(g)2CO(g) H1 K1
②CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) H2 K2
③C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) H3 K3
则K1、K2、K3三者关系为K3=___________。
(2)2021年1月,中国按照国际标准研制的拥有自主知识产权的大型客机C919完成了高寒试验试飞任务,科学家在实验室中研究的利用催化技术将飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2的反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H<0.假设在密闭容器中发生上述反应,下列措施既能提高化学反应速率,又能提高NO平衡转化率的是___________(填序号)。
A.选用更有效的催化剂 B.升高反应体系的温度
C.降低反应体系的温度 D.缩小容器的容积
(3)某密闭容器中存在反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H<0,起始时容器中只有a mol/L CO和b mol/L H2,平衡时测得混合气体中CH3OH的物质的量分数[φ(CH3OH)]与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。
①温度T1___________(填“>”“<”或“=”)T2,理由是_______________________________________________________;若恒温(T1)恒容条件下,起始时a=1,b=2,测得平衡时混合气体的压强为p1,则T1时该反应的压强平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,用含p1的代数式表示)。
②若恒温恒容条件下,起始时充入 1mol CO和2 mol H2,达平衡后,CO的转化率为α1,此时,若再充入1 mol CO和2 mol H2,再次达平衡后,CO的转化率为α2,则α1___________(填“>”“<”或“=”)α2.
14.(25-26高二上·山东·期中)恒温恒压密闭容器中,时加入A(g),各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率,k为反应速率常数)。下列说法错误的是( )
A.该条件下,体系达到平衡后,(平衡)
B.该条件下,反应用物质的量分数表示的平衡常数
C.时刻,
D.若加入催化剂,增大,不变,则和(平衡)均变大
15.(25-26高二上·山东·期末)我国力争在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,将二氧化碳资源化尤为重要。回答下列问题:
(1)CO可用于合成甲醇,反应方程式为。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH _______0(填“>”或“<”)。实际生产条件控制在250℃、1.3×104 kPa左右,选择此压强的理由是_____________________________________________________________________。
(2)CO2可与H2制甲醇,在催化剂作用下,发生以下反应:
反应I:
反应II:
反应Ⅲ:
已知述反应中相关化学键键能数据如下:
化学键 H-H C≡O C-H O-H
键能/ 436 1075 413 463
①C-O键能为_______.
②若将等物质的量和充入恒温恒容密闭容器中,进行上述反应,下列事实说明此反应已经达到化学平衡状态的是_______(填标号)。
A.的体积分数保持不变。
B.混合气体的密度保持不变。
C.和的物质的量之比为定值。
D.生成的速率与生成的速率相等。
③的转化率和、的产率随反应温度的变化如图所示。
由图判断合成的最适宜温度为___________;反应过程中的产率随温度升高先增大后减小,减小的主要原因是_________________________________________________________________________________________________。
(3)可与在铁催化剂作用下发生化学反应:


在1 L的密闭容器中充入1 mol和3 mol,的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图所示。图中M(350,70)对应乙烯的选择性为4/7(乙烯的选择性为转化的中生成C2H4的百分比。)则该温度下反应的平衡常数KP=_________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
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