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2020版化学新增分大一轮人教版（全国）讲义：第七章化学反应速率和化学平衡第24讲
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第24讲 化学平衡状态 化学平衡的移动
考纲要求 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。
考点一 可逆反应与化学平衡建立
1.可逆反应
(1)定义
在同一条件下，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
①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。
②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。
(3)表示
在方程式中用“”表示。
2.化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。
(2)建立
(3)平衡特点
3.判断化学平衡状态的两种方法
(1)动态标志：v正＝v逆≠0
①同种物质：同一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＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。
(2)静态标志：各种“量”不变
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。
总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。
(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(×)
1.向含有2 mol SO2的容器中通入过量O2发生2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1 (Q＞0)，充分反应后生成SO3的物质的量______(填“＜”“>”或“＝”，下同)2 mol，SO2的物质的量______0 mol，转化率______100%，反应放出的热量________ Q kJ。
答案 ＜ > ＜ ＜
2.总压强不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？
答案 恒温恒容条件下，对于反应前后气体化学计量数相等的反应，总压强不变不能作为判断平衡的标志；恒温恒压条件下，对于一切反应，总压强不变均不能作为判断平衡的标志。
3.混合气体的密度不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？
答案 恒温恒容条件下，反应物、生成物都是气体的化学反应，混合气体的密度不变不能作为判断反应达到平衡的标志。
题组一 “极端转化”确定各物质的量
1.在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是( )
A.Z为0.3 mol·L－1 B.Y2为0.4 mol·L－1
C.X2为0.2 mol·L－1 D.Z为0.4 mol·L－1
答案 A
2.(2018·长沙一中月考)一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，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，则下列判断正确的是( )
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＜c1＜0.14 mol·L－1
答案 D
解析 平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0＜c1＜0.14 mol·L－1。
极端假设法确定各物质浓度范围
上述题目1可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)
起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2
终态浓度(mol·L－1) 0 0.2 0.4
假设反应逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)
起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2
终态浓度(mol·L－1) 0.2 0.4 0
平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(0，0.2)，Y2∈(0.2，0.4)，Z∈(0，0.4)。
题组二 化学平衡状态的判断
3.(2017·石家庄高三模拟)对于CO2＋3H2CH3OH＋H2O，下列说法能判断该反应达到平衡状态的是( )
A.v(CO2)＝v(H2) B.3v逆(H2)＝v正(H2O)
C.v正(H2)＝3v逆(CO2) D.断裂3 mol H—H键的同时，形成2 mol O—H键
答案 C
4.一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是( )
A.①② B.②④ C.③④ D.①④
答案 D
解析 ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；该反应是充入1 mol N2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，③曲线趋势不正确。
5.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
6.若上述题目中的(1)～(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？
答案 (1)②③④⑦ (2)⑤⑦ (3)②③④⑤⑦ (4)②③④⑦
规避“2”个易失分点
(1)化学平衡状态判断“三关注”
关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。
(2)不能作为“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。
考点二 化学平衡移动
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：平衡向正反应方向移动。
(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。
(3)v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动。
3.影响化学平衡的因素
(1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：
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
向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度
向逆反应方向移动
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
向气体分子总数减小的方向移动
减小压强
向气体分子总数增大的方向移动
反应前后气体体积不变
改变压强
平衡不移动
温度
升高温度
向吸热反应方向移动
降低温度
向放热反应方向移动
催化剂
同等程度改变v正、v逆，平衡不移动
(2)勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
(3)“惰性气体”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，各反应气体的分压减小―→
(1)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变，化学平衡也一定发生移动(×)
(2)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大(×)
(3)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(√)
(4)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大(√)
(5)向平衡体系FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl中加入适量KCl固体，平衡逆向移动，溶液的颜色变浅(×)
(6)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(×)
在一个密闭容器中充入a mol A和b mol B，发生反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH＞0，一段时间后达到平衡，测得各物质的浓度。
(1)若体积不变，仅增加c(A)，A的转化率将减小(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B的转化率将增大，达到新平衡时，c(A)将增大，c(B)将减小，c(C)将增大，c(D)将增大。
(2)体积不变，再充入a mol A和b mol B，则平衡正向移动，达到新平衡时，c(A)将增大，c(B)将增大，c(C)将增大，c(D)将增大。
①若a＋b＝c＋d，则A的转化率将不变；
②若a＋b＞c＋d，则A的转化率将增大；
③若a＋b＜c＋d，则A的转化率将减小。
(3)升高温度，平衡正向移动，达到新平衡时，c(A)将减小，c(B)将减小，c(C)将增大，c(D)将增大，A的转化率将增大。
题组一 选取措施使化学平衡定向移动
1.(2019·桂林高三质检)COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g) ΔH>0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是( )
A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥
答案 B
解析 该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。
2.工业上利用Ga与NH3高温条件下合成半导体材料氮化稼(GaN)固体同时有氢气生成。反应中，每生成3 mol H2时放出30.8 kJ的热量。恒温恒容密闭体系内进行上述反应，下列有关表达正确的是( )
A.Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温或加压
B.Ⅱ图像中纵坐标可以为镓的转化率
C.Ⅲ图像中纵坐标可以为化学反应速率
D.Ⅳ图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量
答案 A
解析 A项，Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，升高温度或增大压强，反应速率增大，图像符合题意，正确；B项，Ga是固体，没有浓度可言，不能计算其转化率，错误；C项，Ga是固体，其质量不影响反应速率，错误；D项，反应方程式为2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g) ΔH＜0，相同压强下，升高温度，平衡逆向移动，平均相对分子质量增大；相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，平均相对分子质量增大，错误。
3.在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下，a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＜0。
(1)平衡后将容器的容积压缩到原来的一半，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是____(填字母)。
A.c(H2)减小
B.正反应速率加快，逆反应速率减慢
C.反应物转化率增大
D.重新平衡减小
(2)若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是________(填字母)。
A.升高温度
B.将CH3OH从体系中分离
C.充入He，使体系总压强增大
答案 (1)CD (2)B
解析 (1)该反应为正向气体分子数减小的可逆反应，缩小体积，平衡正向移动，c(H2)增大，正、逆反应速率均增大，因而A、B均不正确。(2)由于该反应正向是放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH3OH的产率降低，体积不变，充入He，平衡不移动。
题组二 新旧平衡的比较
4.在一密闭容器中，反应aA(g)＋bB(s)cC(g)＋dD(g)达到平衡后，保持温度不变，将容器缩小为原来的一半，当达到新的平衡时，A的浓度是原来的1.6倍，则下列说法正确的是( )
A.平衡向逆反应方向移动
B.a＜c＋d
C.物质A的转化率增大
D.物质D的浓度减小
答案 C
解析 容器缩小为原来的一半，若平衡不移动，则A的浓度应变为原来的2倍，说明平衡正向移动，A的转化率增大。
5.将等物质的量的N2、H2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：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0。当改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡时，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
增大压强
N2的浓度一定减小
B
升高温度
N2的转化率减小
C
充入一定量H2
H2的转化率不变，N2的转化率增大
D
使用适当催化剂
NH3的体积分数增大
答案 B
解析 A项，正反应是气体体积减小的反应，依据勒夏特列原理可知增大压强平衡向正反应方向移动，但氮气的浓度仍然比原平衡大，不正确；B项，正反应是放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，氮气的转化率减小，正确；C项，充入一定量的氢气，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，而氢气的转化率减小，不正确；D项，催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态，不正确。
6.(2019·武汉质检)一定温度下，密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0。测得v正(SO2)随反应时间(t)的变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.t2时改变的条件：只加入一定量的SO2
B.在t1时平衡常数K1大于t3时平衡常数K3
C.t1时平衡混合气的大于t3时平衡混合气的
D.t1时平衡混合气中SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数
答案 D
解析 t2时，v正(SO2)突然增大，且达到平衡后速率恢复至原来的速率，如果只加入一定量的SO2，达到新的平衡后，速率大于原来的速率，A错误；平衡常数只与温度有关，一定温度下，K值不变，B错误；平衡状态相同，各物质的百分含量相同，平均摩尔质量相同，故C错误、D正确。
7.(2018·长沙质检)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。
(1)实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl～T曲线如下图：
则总反应的ΔH________(填“＞”“＝”或“＜”)0。
(2)在上述实验中若压缩体积使压强增大，请在上图画出相应αHCl～T曲线的示意图，并简要说明理由：________________________________________________________________。
(3)下列措施中，有利于提高αHCl的有______(填字母)。
A.增大n(HCl) B.增大n(O2)
C.使用更好的催化剂 D.移去H2O
答案 (1)＜ (2)见下图
温度相同的条件下，增大压强，平衡右移，αHCl增大，因此曲线应在原曲线上方 (3)BD
解析 (1)结合题中αHCl～T图像可知，随着温度升高，αHCl降低，说明升高温度平衡逆向移动，得出正反应方向为放热反应，即ΔH＜0。(2)结合可逆反应2HCl(g)＋O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)的特点，增大压强平衡向右移动，αHCl增大，则相同温度下，HCl的平衡转化率比增压前的大，曲线如答案中图示所示。(3)有利于提高αHCl，则采取措施应使平衡2HCl(g)＋O2(g) H2O(g)＋Cl2(g)正向移动。A项，增大n(HCl)，则c(HCl)增大，虽平衡正向移动，但αHCl减小，错误；B项，增大n(O2)即增大反应物的浓度，D项，移去H2O即减小生成物的浓度，均能使平衡正向移动，两项都正确；C项，使用更好的催化剂，只能加快反应速率，不能使平衡移动，错误。
1.分析化学平衡移动问题的注意事项
(1)平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化，而不能消除外界条件的变化。
(2)不要把v正增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有v正＞v逆时，才使平衡向正反应方向移动。
(3)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
(4)对于缩小体积增大压强，不管是否移动，各成分的浓度均增大，但增大的倍数可能不同也可能相同。
2.解答化学平衡移动类判断题的思维过程
关注特点—
―→分析条件(浓度、温度、压强等)
―→想原理(平衡移动原理)―→综合判断得结论。
考点三 应用“等效平衡”判断平衡移动的结果
1.等效平衡的含义
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。
2.等效平衡的判断方法
(1)恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：极值等量即等效。
例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
① 2 mol 1 mol 0
② 0 0 2 mol
③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol
④ a mol b mol c mol
上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则SO2均为2 mol，O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。
④中a、b、c三者的关系满足：c＋a＝2，＋b＝1，即与上述平衡等效。
(2)恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：极值等比即等效。
例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
① 2 mol 3 mol 0
② 1 mol 3.5 mol 2 mol
③ a mol b mol c mol
按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则①②中＝，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系满足：＝，即与①②平衡等效。
(3)恒温条件下反应前后体积不变的反应
判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。
例如：H2(g)＋I2(g)2HI(g)
① 1 mol 1 mol 0
② 2 mol 2 mol 1 mol
③ a mol b mol c mol
①②两种情况下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系满足∶＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。
3.虚拟“中间态”法构建等效平衡
(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的叠加并压缩而成，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，见图示)
新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。
对于以下三个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持温度、体积不变，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______。
答案 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________。
答案 正反应 不变 不变
(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 正反应 增大 减小
1.向一固定体积的密闭容器中通入a mol N2O4气体，在密闭容器内发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，达到平衡时再通入a mol N2O4气体，再次达到平衡时，与第一次达平衡时相比，N2O4的转化率( )
A.不变 B.增大 C.减小 D.无法判断
答案 C
解析 恒温恒容条件下，投料等比增加同增压，判断平衡(指的是新建立的与原平衡等效的过渡态平衡，而不是原平衡)，增大压强平衡向左移，转化率降低。
2.已知H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＜0，有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，在相同温度下分别达到平衡。现欲使甲中HI平衡时的百分含量大于乙中HI平衡时的百分含量，则应采取的措施是( )
A.甲、乙提高相同温度
B.甲中加入0.1 mol He，乙中不变
C.甲降低温度，乙增大压强
D.甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2
答案 C
解析 相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，此时甲和乙建立的平衡是等效的。A项，甲、乙提高相同温度，平衡均逆向移动，HI的平衡浓度均减小，错误；B项，甲中加入0.1 mol He，在定容密闭容器中，平衡不会移动，错误；C项，甲降低温度，平衡正向移动，甲中HI的平衡浓度增大，乙增大压强平衡不移动，HI平衡时的百分含量不变，正确；D项，甲中增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2，结果还是等效的，错误。
3.一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)，现有三个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1 mol CO和1 mol H2O，在Ⅱ中充入1 mol CO2和1 mol H2，在Ⅲ中充入2 mol CO和2 mol H2O，均在700 ℃条件下开始反应。达到平衡时，上述三个过程对应的能量变化值分别为Q1、Q2、Q3，下列说法正确的是( )
A.2Q1＝2Q2＜Q3
B.容器Ⅰ中CO的百分含量比容器Ⅲ中CO的百分含量高
C.容器Ⅰ中反应的平衡常数比容器Ⅱ中反应的平衡常数小
D.容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和等于1
答案 C
解析 A项，容器中平衡建立的途径不相同，无法比较Q1、Q2的大小；C项，容器Ⅱ中所到达的平衡状态，相当于在容器Ⅰ中平衡的基础上降低温度，平衡向正反应移动，平衡常数增大；D项，温度相同时，容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和等于1，容器Ⅱ中所达到的平衡状态，相当于在容器Ⅰ中平衡的基础上降低温度，平衡向正反应方向移动，所以容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1。
4.一定温度下，在3个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)达到平衡，下列说法正确的是( )
容器
温度/K
物质的起始浓度/mol·L－1
物质的平衡浓度/mol·L－1
c(H2)
c(CO)
c(CH3OH)
c(CH3OH)
Ⅰ
400
0.20
0.10
0
0.080
Ⅱ
400
0.40
0.20
0
Ⅲ
500
0
0
0.10
0.025
A.该反应的正反应吸热
B.达到平衡时，容器Ⅰ中反应物的转化率比容器Ⅱ中的大
C.达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍
D.达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大
答案 D
解析 对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终建立等效平衡，但Ⅲ温度高，平衡时c(CH3OH)小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A错误；Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以Ⅱ中转化率高，B错误；不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的两倍，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，若温度相同，两者建立等效平衡，两容器中速率相等，但Ⅲ温度高，速率更快，D正确。
1.(2017·海南，11，改编)已知反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0。在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是( )
A.升高温度，K增大
B.减小压强，n(CO2)增加
C.更换高效催化剂，α(CO)增大
D.充入一定量的氮气，n(H2)不变
答案 D
解析 A项，ΔH＜0，正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，错误；B项，比较方程式气体的计量数关系，反应前气体的化学计量数之和等于反应后气体的计量数之和，则减小压强，平衡不移动，n(CO2)不变，错误；C项，催化剂能改变反应速率，但不会引起化学平衡的移动，所以α(CO)不变，错误；D项，充入一定量的氮气，相当于混合气体压强减小，平衡向气体体积增大的方向移动，但该反应前后气体体积不变，平衡不移动，n(H2)不变，正确。
2.(2016·四川理综，6)一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。设起始＝Z，在恒压下，平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的焓变ΔH>0
B.图中Z的大小为a>3>b
C.图中X点对应的平衡混合物中＝3
D.温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小
答案 A
解析 A项，由图可知，随温度的升高，CH4的体积分数减小，说明平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，正确；B项，Z越大，说明大，相当于增加H2O的量，平衡正向移动，CH4的体积分数减小，所以b>3>a，错误；C项，起始时n(H2O)＝3x mol，n(CH4)＝x mol，随平衡的建立，消耗的n(CH4)＝n(H2O)＝a mol，平衡时＝≠3，错误；D项，加压，平衡向逆反应方向移动，CH4体积分数增大，错误。
3.[2016·天津理综，10(3)]在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)＋yH2(g)MHx＋2y(s) ΔH＜0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是________。
a.容器内气体压强保持不变
b.吸收y mol H2只需1 mol MHx
c.若降温，该反应的平衡常数增大
d.若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)
答案 ac
解析 MHx(s)＋yH2(g)MHx＋2y(s) ΔH＜0，该反应是气体的物质的量减小的反应。a项，平衡时气体的物质的量不变，压强不变，正确；b项，该反应为可逆反应，吸收y mol H2需要大于1 mol MHx，错误；c项，因为该反应的正反应方向为放热反应，降温时该反应将向正反应方向移动，反应的平衡常数将增大，正确；d项，向容器内通入少量氢气，相当于增大压强，平衡正向移动，v(放氢)＜v(吸氢)，错误。
4.[2017·全国卷Ⅲ，28(4)]298 K时，将20 mL 3x mol·L－1Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。
①下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。
a.溶液的pH不再变化
b.v(I－)＝2v(AsO)
c.c(AsO)/c(AsO)不再变化
d.c(I－)＝y mol·L－1
②tm时，v正________(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。
③tm时v逆________(填“大于”“小于”或“等于”)tn时v逆，理由是____________。
④若平衡时溶液的pH＝14，则该反应的平衡常数K为________。
答案 ①ac ②大于 ③小于 tm时生成物浓度较低 ④
5.(2017·全国卷Ⅱ，27)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：
(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：
①C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g) ΔH1
已知：②C4H10(g)＋O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g) ΔH2＝－119 kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH3＝－242 kJ·mol－1
反应①的ΔH1为________ kJ·mol－1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x___(填“大于”或“小于”)0.1；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是___(填标号)。
A.升高温度 B.降低温度
C.增大压强 D.降低压强
(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是________________________。
(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 ℃ 之前随温度升高而增大的原因可能是_________________________、_________________________________；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是__________________________________________________________________________。
答案 (1)＋123 小于 AD
(2)氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大
(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高，反应速率加快 丁烯高温裂解生成短碳链烃类
解析 (1)根据盖斯定律，用②式－③式可得①式，因此ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119 kJ·mol－1－(－242) kJ·mol－1＝＋123 kJ·mol－1。由(a)图可以看出，温度相同时，由0.1 MPa变化到x MPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以x<0.1。由于反应①为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确、B错误；反应①正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误、D正确。(2)反应初期，H2可以活化催化剂，进料气中n(氢气)/n(丁烷)较小，丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯产率升高；随着进料气中n(氢气)/n(丁烷)增大，原料中过量的H2会使反应①平衡逆向移动，所以丁烯产率下降。(3)590 ℃之前，温度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应①是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过590 ℃时，丁烯高温会裂解生成短碳链烃类，使产率降低。
1.下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是( )
A.在强碱存在的条件下，酯的水解反应进行较完全
B.加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C.可用浓氨水和NaOH固体快速制取氨气
D.加压条件下有利于SO2与O2反应生成SO3
答案 B
解析 应注意区别化学平衡移动原理和化学反应速率理论的应用范围，加催化剂只能提高反应速率，故B项不能用化学平衡移动原理解释。
2.可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，在容积固定的密闭容器中达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦ C.①③④⑤ D.全部
答案 A
解析 ②单位时间内生成n mol O2必生成2n mol NO，不能说明反应达到平衡状态；③无论是否达到平衡状态，用各物质表示的化学反应速率之比都等于化学计量数之比；④有色气体的颜色不变，则表示物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡状态；⑤气体体积固定、反应前后质量守恒，则密度始终不变；⑥反应前后气体的物质的量发生改变，压强不变，意味着各物质的含量不再变化，反应达到平衡状态；⑦由于气体的质量不变，且该反应为气体物质的量增大的反应，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态。
3.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.缩小容器体积，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
答案 B
解析 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。
4.一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO2(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋S(l) ΔH<0。若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是( )
A.平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变
B.平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快
C.平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率
D.其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变
答案 D
解析 S为液体，正反应是气体分子数目减小的反应，随着反应进行，气体物质的量减小，压强减小，A项错误；硫为液体，分离出硫后正反应速率不变，B项错误；此反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率降低，C项错误；化学平衡常数只受温度的影响，温度不变，化学平衡常数不变，D项正确。
5.(2018·北京朝阳区一模)探究浓度对化学平衡的影响，实验如下：
Ⅰ.向5 mL 0.05 mol·L－1 FeCl3溶液中加入5 mL 0.05 mol·L－1KI溶液(反应a)，反应达到平衡后将溶液分为两等份
Ⅱ.向其中一份中加入饱和KSCN溶液，变红(反应b)；加入CCl4，振荡、静置，下层显极浅的紫色
Ⅲ.向另一份中加入CCl4，振荡、静置，下层显紫红色
结合实验，下列说法不正确的是( )
A.反应a为2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2
B.实验Ⅱ中，反应a进行的程度大于反应b进行的程度
C.实验Ⅱ中变红的原理是Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3
D.比较水溶液中c(Fe2＋)：实验Ⅱ<实验Ⅲ
答案 B
解析 由药品用量看，Fe3＋与I－能恰好反应，再依据实验Ⅱ、Ⅲ现象，可知，反应混合物中存在Fe3＋和I2，因而Fe3＋与I－的反应为可逆反应，A正确；结合实验Ⅱ、Ⅲ现象可知，a反应后I2浓度较大，b反应后I2浓度较小，说明SCN－结合Fe3＋的能力比I－还原Fe3＋的能力强，使2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2的平衡逆向逆动，B错。
6.某温度时，发生反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)，向三个体积相等的恒容密闭容器A、B、C中，分别加入①2 mol HI；②3 mol HI；③1 mol H2与1 mol I2，分别达到平衡时，以下关系正确的是( )
A.平衡时，各容器的压强：②＝①＝③
B.平衡时，I2的浓度：②＞①＞③
C.平衡时，I2的体积分数：②＝①＝③
D.从反应开始到达平衡的时间：①＞②＝③
答案 C
解析 根据等效平衡原理：若1 mol H2与1 mol I2完全转化为HI，则HI为2 mol，所以①和③是完全相同的等效平衡，所以二者的浓度、百分含量、压强、转化率等都一样；②与①相比增大了HI的量，该反应为反应前后气体体积不变的反应，增大HI的量，达到平衡时新平衡与原平衡相同，所以各物质的百分含量不变，但是浓度增大。
7.CO2经催化加氢可合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)。0.1 MPa时，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图，下列叙述不正确的是( )
A.该反应的ΔH＜0
B.曲线b代表H2O的浓度变化
C.N点和M点所处的状态c(H2)不一样
D.其他条件不变，T1 ℃、0.2 MPa下反应达平衡时c(H2)比M点大
答案 C
解析 温度升高，H2的浓度增大，平衡左移，故逆向吸热，正向放热，ΔH＜0，则曲线a为CO2的浓度变化，根据方程式的比例关系，可知曲线b为H2O的浓度变化，曲线c为C2H4的浓度变化，故A、B正确；C项，N点和M点均处于同一T1 ℃下，所处的状态的c(H2)是一样的；D项，其他条件不变，T1 ℃、0.2 MPa相对0.1 MPa，增大了压强，体积减小，c(H2)增大，反应达平衡时c(H2)比M点大，D项正确。
8.(2018·大连调研)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
答案 A
解析 根据图像，随着温度的升高，H2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，正反应为放热反应，ΔH<0，A项正确；N点压强大于M点的，M点温度高于N点的，因此无法确定两点的反应速率快慢，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。
9.工业上以CH4为原料制备H2的原理为CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。在一定条件下a、b两个恒温恒容的密闭容器中均通入1.1 mol CH4(g)和1.1 mol H2O(g)，测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为a和b。已知容器a的体积为10 L，温度为Ta，下列说法不正确的是( )
A.容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0.025 mol·L－1·min－1
B.a、b两容器的温度可能相同
C.在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大
D.该反应在Ta温度下的平衡常数为27
答案 B
解析 观察两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线a和b可知，当CO的物质的量保持不变时便达到平衡状态，a容器用了4 min，b容器用了6.5 min，两个容器中反应快慢不同，因此温度肯定不同。用三段式分析a容器中各物质的相关量：
CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
起始量(mol) 1.1 1.1 0 0
转化量(mol) 1 1 1 3
平衡量(mol) 0.1 0.1 1 3
A项，容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为＝＝0.025 mol·L－1·min－1，正确；B项，根据以上分析a、b两容器的温度不可能相同，错误；C项，因为该反应条件为恒温恒容，反应后气体的物质的量增大，所以在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大，正确；D项，该反应在Ta温度下的平衡常数为＝＝27，正确。
10.(2019·西安模拟)甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，可能发生的反应如下：
ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1
ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2
ⅲ.CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g) ΔH3
回答下列问题：
(1)已知反应ⅱ中相关化学键键能数据如下：
化学键
H—H
C==O
C≡O
H—O
E/kJ·mol－1
436
803
1 076
465
由此计算ΔH2＝______kJ·mol－1。已知ΔH3＝＋99 kJ·mol－1，则ΔH1＝______ kJ·mol－1。
(2)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如下图所示。
①温度为470 K时，图中P点_______(填“是”或“不是”)处于平衡状态。在490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原因是____________________________________________；490 K之后，甲醇产率下降的原因是__________________________________________。
②一定能提高甲醇产率的措施是________(填字母)。
A.增大压强
B.升高温度
C.选择合适催化剂
D.加入大量催化剂
答案 (1)＋36 －63
(2)①不是 温度越高化学反应速率越快 升高温度，反应ⅰ逆向移动，催化剂活性降低 ②AC
解析 (1)反应热＝反应物总键能－生成物总键能，故ΔH2＝(2×803＋436) kJ·mol－1－(1 076 kJ·mol－1＋2×465 kJ·mol－1)＝＋36 kJ·mol－1；根据盖斯定律：反应ⅱ－反应ⅲ＝反应ⅰ，故ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝＋36 kJ·mol－1－99 kJ·mol－1＝－63 kJ·mol－1。
(2)①温度为470 K时，图中P点不是处于平衡状态。在490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原因是温度越高，化学反应速率越快；490 K之后，甲醇产率下降的原因是升高温度，反应ⅰ逆向移动，催化剂活性降低。
②增大压强，反应ⅰ平衡正向移动，A项正确；升高温度，反应ⅰ平衡逆向移动，B项错误；选择合适催化剂，可提高甲醇产率，C项正确；加入大量催化剂，不影响平衡，D项错误。
11.(2019·厦门质检)工业废气、汽车尾气排放出的NOx、SO2等是形成酸雨的主要物质，其综合治理是当前重要的研究课题。
Ⅰ.NOx的消除。汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂条件下可发生如下反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH。
(1)已知：CO的燃烧热ΔH1＝－283.0 kJ·mol－1，
N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH2＝＋180.5 kJ·mol－1，则ΔH＝________________。
(2)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率)，结果如下图所示。
①以下说法中正确的是________(填字母)。
A.两种催化剂均能降低活化能，但ΔH不变
B.相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响
C.曲线Ⅱ中的催化剂适用于450 ℃左右脱氮
D.曲线Ⅱ中催化剂脱氮率比曲线Ⅰ中的高
②若低于200 ℃，图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为__________。
Ⅱ.SO2的综合利用
(3)某研究小组对反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g) ΔH＜0进行相关实验探究。在固定体积的密闭容器中，使用某种催化剂，改变原料气配比[n0(NO2)∶n0(SO2)]进行多组实验(各组实验的温度可能相同，也可能不同)，测定NO2的平衡转化率[α(NO2)]。部分实验结果如图所示。
①如果将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是___________。
②图中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD，通过计算判断：TC______(填“＞”“＝”或“＜”)TD。
答案 (1)－746.5 kJ·mol－1
(2)①AC ②温度较低时，催化剂的活性偏低
(3)①降低温度 ②＝
解析 (1)CO的燃烧热ΔH1＝－283.0 kJ·mol－1，则
①CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－283.0 kJ·mol－1，
②N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH2＝＋180.5 kJ·mol－1。根据盖斯定律，①式×2－②式得，2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝(－283.0 kJ·mol－1)×2－(＋180.5 kJ·mol－1)＝－746.5 kJ·mol－1。
(2)①两种催化剂均能降低活化能，加快反应速率，但ΔH不变，A项正确；该反应的正反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，脱氮率增大，B项错误；根据图像，曲线Ⅱ中催化剂在450 ℃左右脱氮率最高，曲线Ⅱ中的催化剂适用于450 ℃左右脱氮，C项正确；催化剂只影响化学反应速率，不影响转化率，不影响脱氮率，D项错误。
②低于200 ℃，曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为温度较低时(低于200 ℃)，催化剂的活性偏低，对化学反应速率的影响小。
(3)①C点和B点原料气配比相同，B点NO2的平衡转化率大于C点，说明将C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，平衡向正反应方向移动，该反应的正反应为气体分子数不变的放热反应，故应采取的措施是降低温度。
②C点，原料气配比为1，NO2的平衡转化率为50%，则
NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)
c(起始)(mol·L－1) 1 1 0 0
c(转化)(mol·L－1) 1×50% 0.5 0.5 0.5
c(平衡)(mol·L－1) 0.5 0.5 0.5 0.5
C点，化学平衡常数KC＝＝＝1。
D点，原料气配比为1.5，NO2的平衡转化率为40%，则
NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)
c(起始)(mol·L－1) 1.5 1 0 0
c(转化)(mol·L－1) 1.5×40% 0.6 0.6 0.6
c(平衡)(mol·L－1) 0.9 0.4 0.6 0.6
D点，化学平衡常数KD＝＝＝1。
C点和D点的化学平衡常数相等，则TC＝TD。
12.(2018·淮安检测)汽车尾气中CO、NO2在一定条件下可以发生反应：4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋N2(g) ΔH＝－1 200 kJ·mol－1。在一定温度下，向容积固定为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和NO2，NO2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
(1)0～10 min内该反应的平均速率v(CO)＝________，从11 min起其他条件不变，压缩容器的容积变为1 L，则n(NO2)的变化曲线可能为图中的________(填字母)。
(2)恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。
A.容器内混合气体颜色不再变化
B.容器内的压强保持不变
C.2v逆(NO2)＝v正(N2)
D.容器内混合气体密度保持不变
(3)对于该反应，温度不同(T2>T1)、其他条件相同时，下列图像表示正确的是____(填序号)。
答案 (1)0.03 mol·L－1·min－1 d (2)CD (3)乙
解析 (1)0～10 min内v(CO)＝2v(NO2)＝×2＝0.03 mol·L－1·min－1。从11 min起压缩容器容积，压强增大，平衡正向移动，n(NO2)应逐渐减小直至达到新的平衡。(2)混合气体颜色不再变化，说明各物质的浓度不变，可以说明达到平衡，A对；反应前后气体分子总数不相等，因此压强保持不变，可以说明达到平衡，B对；v逆(NO2)＝2v正(N2)才能说明达到平衡，C错；反应体系中物质全部为气体，密度始终保持不变，不能说明达到平衡，D错。(3)甲，温度升高，v正、v逆应该均出现突增，错误；乙，温度升高，平衡逆向移动，NO2的转化率降低，正确；丙，温度不变时，增大压强，平衡正向移动，平衡时CO的体积分数应该减小，错误。
13.(2018·南昌县莲塘一中月考)T ℃下，向一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO，用气体传感器测得不同时间NO和CO浓度如下表：
时间/s
0
1
2
3
4
5
c(NO)/×10－4mol·L－1
10.0
4.50
c1
1.50
1.00
1.00
c(CO)/×10－3mol·L－1
3.60
3.05
c2
2.75
2.70
2.70
(1)则c2合理的数值为________(填字母)。
A.4.20 B.4.00 C.2.95 D.2.80
(2)将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应：H2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三组数据：
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/ mol
达到平衡所需时间/min
H2O
CO
CO
H2
Ⅰ
650
2
4
2.4
1.6
5
Ⅱ
900
1
2
1.6
0.4
3
Ⅲ
900
a
b
c
d
t
若a＝2，b＝1，则c＝______，达到平衡时实验组Ⅱ中H2O(g)和实验组Ⅲ中CO的转化率的关系为αⅡ(H2O)________(填“＜”“＞”或“＝”)αⅢ(CO)。
(3)二甲醚是清洁能源，用CO在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如图所示。
①a、b、c按从大到小的顺序排序为__________________________________________。
②根据图像可以判断该反应为放热反应，理由是_______________________________。
答案 (1)D (2)0.6 ＝ (3)①a＞b＞c ②投料比相同，温度越高，α(CO)越小，平衡左移，该反应为放热反应
解析 (1)由于CO为反应物，逐渐被消耗，故c2应介于2.75～3.05之间，又浓度越大，反应速率越快，即3.05－c2＞c2－2.75，故应选D。(2)由H2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋H2(g)可知Ⅱ中平衡时n(H2O)＝0.6 mol，Ⅱ可看作向容器中加入1 mol CO、1 mol H2O建立平衡后又加1 mol CO重新建立的平衡，Ⅲ可看作向容器中加入1 mol CO、1 mol H2O，建立平衡后又加1 mol H2O重新建立的平衡，故对平衡右移的促进作用完全相同。故c(CO)＝0.6 mol，αⅡ(H2O)＝αⅢ(CO)。(3)①α(CO)越大，越大，故a＞b＞c，②由图像知温度越高，α(CO)越小，平衡左移，故正反应为放热反应。
考纲要求 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。
考点一 可逆反应与化学平衡建立
1.可逆反应
(1)定义
在同一条件下，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
①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。
②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。
(3)表示
在方程式中用“”表示。
2.化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。
(2)建立
(3)平衡特点
3.判断化学平衡状态的两种方法
(1)动态标志：v正＝v逆≠0
①同种物质：同一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＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。
(2)静态标志：各种“量”不变
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。
总之，若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。
(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(×)
1.向含有2 mol SO2的容器中通入过量O2发生2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－Q kJ·mol－1 (Q＞0)，充分反应后生成SO3的物质的量______(填“＜”“>”或“＝”，下同)2 mol，SO2的物质的量______0 mol，转化率______100%，反应放出的热量________ Q kJ。
答案 ＜ > ＜ ＜
2.总压强不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？
答案 恒温恒容条件下，对于反应前后气体化学计量数相等的反应，总压强不变不能作为判断平衡的标志；恒温恒压条件下，对于一切反应，总压强不变均不能作为判断平衡的标志。
3.混合气体的密度不变在什么情况下不能作为反应达到平衡的标志？
答案 恒温恒容条件下，反应物、生成物都是气体的化学反应，混合气体的密度不变不能作为判断反应达到平衡的标志。
题组一 “极端转化”确定各物质的量
1.在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是( )
A.Z为0.3 mol·L－1 B.Y2为0.4 mol·L－1
C.X2为0.2 mol·L－1 D.Z为0.4 mol·L－1
答案 A
2.(2018·长沙一中月考)一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，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，则下列判断正确的是( )
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＜c1＜0.14 mol·L－1
答案 D
解析 平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0＜c1＜0.14 mol·L－1。
极端假设法确定各物质浓度范围
上述题目1可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)
起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2
终态浓度(mol·L－1) 0 0.2 0.4
假设反应逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)
起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2
终态浓度(mol·L－1) 0.2 0.4 0
平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(0，0.2)，Y2∈(0.2，0.4)，Z∈(0，0.4)。
题组二 化学平衡状态的判断
3.(2017·石家庄高三模拟)对于CO2＋3H2CH3OH＋H2O，下列说法能判断该反应达到平衡状态的是( )
A.v(CO2)＝v(H2) B.3v逆(H2)＝v正(H2O)
C.v正(H2)＝3v逆(CO2) D.断裂3 mol H—H键的同时，形成2 mol O—H键
答案 C
4.一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是( )
A.①② B.②④ C.③④ D.①④
答案 D
解析 ΔH是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；该反应是充入1 mol N2O4，正反应速率应是逐渐减小直至不变，③曲线趋势不正确。
5.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
6.若上述题目中的(1)～(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？
答案 (1)②③④⑦ (2)⑤⑦ (3)②③④⑤⑦ (4)②③④⑦
规避“2”个易失分点
(1)化学平衡状态判断“三关注”
关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。
(2)不能作为“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。
考点二 化学平衡移动
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：平衡向正反应方向移动。
(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。
(3)v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动。
3.影响化学平衡的因素
(1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：
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
向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度
向逆反应方向移动
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
向气体分子总数减小的方向移动
减小压强
向气体分子总数增大的方向移动
反应前后气体体积不变
改变压强
平衡不移动
温度
升高温度
向吸热反应方向移动
降低温度
向放热反应方向移动
催化剂
同等程度改变v正、v逆，平衡不移动
(2)勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
(3)“惰性气体”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，各反应气体的分压减小―→
(1)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变，化学平衡也一定发生移动(×)
(2)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大(×)
(3)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(√)
(4)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大(√)
(5)向平衡体系FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl中加入适量KCl固体，平衡逆向移动，溶液的颜色变浅(×)
(6)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(×)
在一个密闭容器中充入a mol A和b mol B，发生反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH＞0，一段时间后达到平衡，测得各物质的浓度。
(1)若体积不变，仅增加c(A)，A的转化率将减小(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B的转化率将增大，达到新平衡时，c(A)将增大，c(B)将减小，c(C)将增大，c(D)将增大。
(2)体积不变，再充入a mol A和b mol B，则平衡正向移动，达到新平衡时，c(A)将增大，c(B)将增大，c(C)将增大，c(D)将增大。
①若a＋b＝c＋d，则A的转化率将不变；
②若a＋b＞c＋d，则A的转化率将增大；
③若a＋b＜c＋d，则A的转化率将减小。
(3)升高温度，平衡正向移动，达到新平衡时，c(A)将减小，c(B)将减小，c(C)将增大，c(D)将增大，A的转化率将增大。
题组一 选取措施使化学平衡定向移动
1.(2019·桂林高三质检)COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g) ΔH>0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是( )
A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥
答案 B
解析 该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。
2.工业上利用Ga与NH3高温条件下合成半导体材料氮化稼(GaN)固体同时有氢气生成。反应中，每生成3 mol H2时放出30.8 kJ的热量。恒温恒容密闭体系内进行上述反应，下列有关表达正确的是( )
A.Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温或加压
B.Ⅱ图像中纵坐标可以为镓的转化率
C.Ⅲ图像中纵坐标可以为化学反应速率
D.Ⅳ图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量
答案 A
解析 A项，Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，升高温度或增大压强，反应速率增大，图像符合题意，正确；B项，Ga是固体，没有浓度可言，不能计算其转化率，错误；C项，Ga是固体，其质量不影响反应速率，错误；D项，反应方程式为2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g) ΔH＜0，相同压强下，升高温度，平衡逆向移动，平均相对分子质量增大；相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，平均相对分子质量增大，错误。
3.在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下，a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＜0。
(1)平衡后将容器的容积压缩到原来的一半，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是____(填字母)。
A.c(H2)减小
B.正反应速率加快，逆反应速率减慢
C.反应物转化率增大
D.重新平衡减小
(2)若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是________(填字母)。
A.升高温度
B.将CH3OH从体系中分离
C.充入He，使体系总压强增大
答案 (1)CD (2)B
解析 (1)该反应为正向气体分子数减小的可逆反应，缩小体积，平衡正向移动，c(H2)增大，正、逆反应速率均增大，因而A、B均不正确。(2)由于该反应正向是放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH3OH的产率降低，体积不变，充入He，平衡不移动。
题组二 新旧平衡的比较
4.在一密闭容器中，反应aA(g)＋bB(s)cC(g)＋dD(g)达到平衡后，保持温度不变，将容器缩小为原来的一半，当达到新的平衡时，A的浓度是原来的1.6倍，则下列说法正确的是( )
A.平衡向逆反应方向移动
B.a＜c＋d
C.物质A的转化率增大
D.物质D的浓度减小
答案 C
解析 容器缩小为原来的一半，若平衡不移动，则A的浓度应变为原来的2倍，说明平衡正向移动，A的转化率增大。
5.将等物质的量的N2、H2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：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0。当改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡时，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
增大压强
N2的浓度一定减小
B
升高温度
N2的转化率减小
C
充入一定量H2
H2的转化率不变，N2的转化率增大
D
使用适当催化剂
NH3的体积分数增大
答案 B
解析 A项，正反应是气体体积减小的反应，依据勒夏特列原理可知增大压强平衡向正反应方向移动，但氮气的浓度仍然比原平衡大，不正确；B项，正反应是放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，氮气的转化率减小，正确；C项，充入一定量的氢气，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，而氢气的转化率减小，不正确；D项，催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态，不正确。
6.(2019·武汉质检)一定温度下，密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0。测得v正(SO2)随反应时间(t)的变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.t2时改变的条件：只加入一定量的SO2
B.在t1时平衡常数K1大于t3时平衡常数K3
C.t1时平衡混合气的大于t3时平衡混合气的
D.t1时平衡混合气中SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数
答案 D
解析 t2时，v正(SO2)突然增大，且达到平衡后速率恢复至原来的速率，如果只加入一定量的SO2，达到新的平衡后，速率大于原来的速率，A错误；平衡常数只与温度有关，一定温度下，K值不变，B错误；平衡状态相同，各物质的百分含量相同，平均摩尔质量相同，故C错误、D正确。
7.(2018·长沙质检)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。
(1)实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl～T曲线如下图：
则总反应的ΔH________(填“＞”“＝”或“＜”)0。
(2)在上述实验中若压缩体积使压强增大，请在上图画出相应αHCl～T曲线的示意图，并简要说明理由：________________________________________________________________。
(3)下列措施中，有利于提高αHCl的有______(填字母)。
A.增大n(HCl) B.增大n(O2)
C.使用更好的催化剂 D.移去H2O
答案 (1)＜ (2)见下图
温度相同的条件下，增大压强，平衡右移，αHCl增大，因此曲线应在原曲线上方 (3)BD
解析 (1)结合题中αHCl～T图像可知，随着温度升高，αHCl降低，说明升高温度平衡逆向移动，得出正反应方向为放热反应，即ΔH＜0。(2)结合可逆反应2HCl(g)＋O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)的特点，增大压强平衡向右移动，αHCl增大，则相同温度下，HCl的平衡转化率比增压前的大，曲线如答案中图示所示。(3)有利于提高αHCl，则采取措施应使平衡2HCl(g)＋O2(g) H2O(g)＋Cl2(g)正向移动。A项，增大n(HCl)，则c(HCl)增大，虽平衡正向移动，但αHCl减小，错误；B项，增大n(O2)即增大反应物的浓度，D项，移去H2O即减小生成物的浓度，均能使平衡正向移动，两项都正确；C项，使用更好的催化剂，只能加快反应速率，不能使平衡移动，错误。
1.分析化学平衡移动问题的注意事项
(1)平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化，而不能消除外界条件的变化。
(2)不要把v正增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有v正＞v逆时，才使平衡向正反应方向移动。
(3)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
(4)对于缩小体积增大压强，不管是否移动，各成分的浓度均增大，但增大的倍数可能不同也可能相同。
2.解答化学平衡移动类判断题的思维过程
关注特点—
―→分析条件(浓度、温度、压强等)
―→想原理(平衡移动原理)―→综合判断得结论。
考点三 应用“等效平衡”判断平衡移动的结果
1.等效平衡的含义
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。
2.等效平衡的判断方法
(1)恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：极值等量即等效。
例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
① 2 mol 1 mol 0
② 0 0 2 mol
③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol
④ a mol b mol c mol
上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则SO2均为2 mol，O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。
④中a、b、c三者的关系满足：c＋a＝2，＋b＝1，即与上述平衡等效。
(2)恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：极值等比即等效。
例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
① 2 mol 3 mol 0
② 1 mol 3.5 mol 2 mol
③ a mol b mol c mol
按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则①②中＝，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系满足：＝，即与①②平衡等效。
(3)恒温条件下反应前后体积不变的反应
判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。
例如：H2(g)＋I2(g)2HI(g)
① 1 mol 1 mol 0
② 2 mol 2 mol 1 mol
③ a mol b mol c mol
①②两种情况下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系满足∶＝1∶1或a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。
3.虚拟“中间态”法构建等效平衡
(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的叠加并压缩而成，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，见图示)
新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。
对于以下三个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持温度、体积不变，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______。
答案 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________。
答案 正反应 不变 不变
(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 正反应 增大 减小
1.向一固定体积的密闭容器中通入a mol N2O4气体，在密闭容器内发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，达到平衡时再通入a mol N2O4气体，再次达到平衡时，与第一次达平衡时相比，N2O4的转化率( )
A.不变 B.增大 C.减小 D.无法判断
答案 C
解析 恒温恒容条件下，投料等比增加同增压，判断平衡(指的是新建立的与原平衡等效的过渡态平衡，而不是原平衡)，增大压强平衡向左移，转化率降低。
2.已知H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＜0，有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，在相同温度下分别达到平衡。现欲使甲中HI平衡时的百分含量大于乙中HI平衡时的百分含量，则应采取的措施是( )
A.甲、乙提高相同温度
B.甲中加入0.1 mol He，乙中不变
C.甲降低温度，乙增大压强
D.甲增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2
答案 C
解析 相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1 mol，乙中加入HI 0.2 mol，此时甲和乙建立的平衡是等效的。A项，甲、乙提高相同温度，平衡均逆向移动，HI的平衡浓度均减小，错误；B项，甲中加入0.1 mol He，在定容密闭容器中，平衡不会移动，错误；C项，甲降低温度，平衡正向移动，甲中HI的平衡浓度增大，乙增大压强平衡不移动，HI平衡时的百分含量不变，正确；D项，甲中增加0.1 mol H2，乙增加0.1 mol I2，结果还是等效的，错误。
3.一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)，现有三个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1 mol CO和1 mol H2O，在Ⅱ中充入1 mol CO2和1 mol H2，在Ⅲ中充入2 mol CO和2 mol H2O，均在700 ℃条件下开始反应。达到平衡时，上述三个过程对应的能量变化值分别为Q1、Q2、Q3，下列说法正确的是( )
A.2Q1＝2Q2＜Q3
B.容器Ⅰ中CO的百分含量比容器Ⅲ中CO的百分含量高
C.容器Ⅰ中反应的平衡常数比容器Ⅱ中反应的平衡常数小
D.容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和等于1
答案 C
解析 A项，容器中平衡建立的途径不相同，无法比较Q1、Q2的大小；C项，容器Ⅱ中所到达的平衡状态，相当于在容器Ⅰ中平衡的基础上降低温度，平衡向正反应移动，平衡常数增大；D项，温度相同时，容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和等于1，容器Ⅱ中所达到的平衡状态，相当于在容器Ⅰ中平衡的基础上降低温度，平衡向正反应方向移动，所以容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1。
4.一定温度下，在3个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)达到平衡，下列说法正确的是( )
容器
温度/K
物质的起始浓度/mol·L－1
物质的平衡浓度/mol·L－1
c(H2)
c(CO)
c(CH3OH)
c(CH3OH)
Ⅰ
400
0.20
0.10
0
0.080
Ⅱ
400
0.40
0.20
0
Ⅲ
500
0
0
0.10
0.025
A.该反应的正反应吸热
B.达到平衡时，容器Ⅰ中反应物的转化率比容器Ⅱ中的大
C.达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍
D.达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大
答案 D
解析 对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终建立等效平衡，但Ⅲ温度高，平衡时c(CH3OH)小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A错误；Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以Ⅱ中转化率高，B错误；不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的两倍，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，若温度相同，两者建立等效平衡，两容器中速率相等，但Ⅲ温度高，速率更快，D正确。
1.(2017·海南，11，改编)已知反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0。在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是( )
A.升高温度，K增大
B.减小压强，n(CO2)增加
C.更换高效催化剂，α(CO)增大
D.充入一定量的氮气，n(H2)不变
答案 D
解析 A项，ΔH＜0，正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，错误；B项，比较方程式气体的计量数关系，反应前气体的化学计量数之和等于反应后气体的计量数之和，则减小压强，平衡不移动，n(CO2)不变，错误；C项，催化剂能改变反应速率，但不会引起化学平衡的移动，所以α(CO)不变，错误；D项，充入一定量的氮气，相当于混合气体压强减小，平衡向气体体积增大的方向移动，但该反应前后气体体积不变，平衡不移动，n(H2)不变，正确。
2.(2016·四川理综，6)一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。设起始＝Z，在恒压下，平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的焓变ΔH>0
B.图中Z的大小为a>3>b
C.图中X点对应的平衡混合物中＝3
D.温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小
答案 A
解析 A项，由图可知，随温度的升高，CH4的体积分数减小，说明平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，正确；B项，Z越大，说明大，相当于增加H2O的量，平衡正向移动，CH4的体积分数减小，所以b>3>a，错误；C项，起始时n(H2O)＝3x mol，n(CH4)＝x mol，随平衡的建立，消耗的n(CH4)＝n(H2O)＝a mol，平衡时＝≠3，错误；D项，加压，平衡向逆反应方向移动，CH4体积分数增大，错误。
3.[2016·天津理综，10(3)]在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)＋yH2(g)MHx＋2y(s) ΔH＜0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是________。
a.容器内气体压强保持不变
b.吸收y mol H2只需1 mol MHx
c.若降温，该反应的平衡常数增大
d.若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)
答案 ac
解析 MHx(s)＋yH2(g)MHx＋2y(s) ΔH＜0，该反应是气体的物质的量减小的反应。a项，平衡时气体的物质的量不变，压强不变，正确；b项，该反应为可逆反应，吸收y mol H2需要大于1 mol MHx，错误；c项，因为该反应的正反应方向为放热反应，降温时该反应将向正反应方向移动，反应的平衡常数将增大，正确；d项，向容器内通入少量氢气，相当于增大压强，平衡正向移动，v(放氢)＜v(吸氢)，错误。
4.[2017·全国卷Ⅲ，28(4)]298 K时，将20 mL 3x mol·L－1Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。
①下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。
a.溶液的pH不再变化
b.v(I－)＝2v(AsO)
c.c(AsO)/c(AsO)不再变化
d.c(I－)＝y mol·L－1
②tm时，v正________(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。
③tm时v逆________(填“大于”“小于”或“等于”)tn时v逆，理由是____________。
④若平衡时溶液的pH＝14，则该反应的平衡常数K为________。
答案 ①ac ②大于 ③小于 tm时生成物浓度较低 ④
5.(2017·全国卷Ⅱ，27)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：
(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：
①C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g) ΔH1
已知：②C4H10(g)＋O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g) ΔH2＝－119 kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH3＝－242 kJ·mol－1
反应①的ΔH1为________ kJ·mol－1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x___(填“大于”或“小于”)0.1；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是___(填标号)。
A.升高温度 B.降低温度
C.增大压强 D.降低压强
(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是________________________。
(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 ℃ 之前随温度升高而增大的原因可能是_________________________、_________________________________；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是__________________________________________________________________________。
答案 (1)＋123 小于 AD
(2)氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大
(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高，反应速率加快 丁烯高温裂解生成短碳链烃类
解析 (1)根据盖斯定律，用②式－③式可得①式，因此ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119 kJ·mol－1－(－242) kJ·mol－1＝＋123 kJ·mol－1。由(a)图可以看出，温度相同时，由0.1 MPa变化到x MPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以x<0.1。由于反应①为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确、B错误；反应①正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误、D正确。(2)反应初期，H2可以活化催化剂，进料气中n(氢气)/n(丁烷)较小，丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯产率升高；随着进料气中n(氢气)/n(丁烷)增大，原料中过量的H2会使反应①平衡逆向移动，所以丁烯产率下降。(3)590 ℃之前，温度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应①是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过590 ℃时，丁烯高温会裂解生成短碳链烃类，使产率降低。
1.下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是( )
A.在强碱存在的条件下，酯的水解反应进行较完全
B.加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C.可用浓氨水和NaOH固体快速制取氨气
D.加压条件下有利于SO2与O2反应生成SO3
答案 B
解析 应注意区别化学平衡移动原理和化学反应速率理论的应用范围，加催化剂只能提高反应速率，故B项不能用化学平衡移动原理解释。
2.可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，在容积固定的密闭容器中达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦ C.①③④⑤ D.全部
答案 A
解析 ②单位时间内生成n mol O2必生成2n mol NO，不能说明反应达到平衡状态；③无论是否达到平衡状态，用各物质表示的化学反应速率之比都等于化学计量数之比；④有色气体的颜色不变，则表示物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡状态；⑤气体体积固定、反应前后质量守恒，则密度始终不变；⑥反应前后气体的物质的量发生改变，压强不变，意味着各物质的含量不再变化，反应达到平衡状态；⑦由于气体的质量不变，且该反应为气体物质的量增大的反应，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态。
3.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.缩小容器体积，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
答案 B
解析 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。
4.一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO2(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋S(l) ΔH<0。若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是( )
A.平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变
B.平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快
C.平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率
D.其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变
答案 D
解析 S为液体，正反应是气体分子数目减小的反应，随着反应进行，气体物质的量减小，压强减小，A项错误；硫为液体，分离出硫后正反应速率不变，B项错误；此反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率降低，C项错误；化学平衡常数只受温度的影响，温度不变，化学平衡常数不变，D项正确。
5.(2018·北京朝阳区一模)探究浓度对化学平衡的影响，实验如下：
Ⅰ.向5 mL 0.05 mol·L－1 FeCl3溶液中加入5 mL 0.05 mol·L－1KI溶液(反应a)，反应达到平衡后将溶液分为两等份
Ⅱ.向其中一份中加入饱和KSCN溶液，变红(反应b)；加入CCl4，振荡、静置，下层显极浅的紫色
Ⅲ.向另一份中加入CCl4，振荡、静置，下层显紫红色
结合实验，下列说法不正确的是( )
A.反应a为2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2
B.实验Ⅱ中，反应a进行的程度大于反应b进行的程度
C.实验Ⅱ中变红的原理是Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3
D.比较水溶液中c(Fe2＋)：实验Ⅱ<实验Ⅲ
答案 B
解析 由药品用量看，Fe3＋与I－能恰好反应，再依据实验Ⅱ、Ⅲ现象，可知，反应混合物中存在Fe3＋和I2，因而Fe3＋与I－的反应为可逆反应，A正确；结合实验Ⅱ、Ⅲ现象可知，a反应后I2浓度较大，b反应后I2浓度较小，说明SCN－结合Fe3＋的能力比I－还原Fe3＋的能力强，使2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2的平衡逆向逆动，B错。
6.某温度时，发生反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)，向三个体积相等的恒容密闭容器A、B、C中，分别加入①2 mol HI；②3 mol HI；③1 mol H2与1 mol I2，分别达到平衡时，以下关系正确的是( )
A.平衡时，各容器的压强：②＝①＝③
B.平衡时，I2的浓度：②＞①＞③
C.平衡时，I2的体积分数：②＝①＝③
D.从反应开始到达平衡的时间：①＞②＝③
答案 C
解析 根据等效平衡原理：若1 mol H2与1 mol I2完全转化为HI，则HI为2 mol，所以①和③是完全相同的等效平衡，所以二者的浓度、百分含量、压强、转化率等都一样；②与①相比增大了HI的量，该反应为反应前后气体体积不变的反应，增大HI的量，达到平衡时新平衡与原平衡相同，所以各物质的百分含量不变，但是浓度增大。
7.CO2经催化加氢可合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)。0.1 MPa时，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图，下列叙述不正确的是( )
A.该反应的ΔH＜0
B.曲线b代表H2O的浓度变化
C.N点和M点所处的状态c(H2)不一样
D.其他条件不变，T1 ℃、0.2 MPa下反应达平衡时c(H2)比M点大
答案 C
解析 温度升高，H2的浓度增大，平衡左移，故逆向吸热，正向放热，ΔH＜0，则曲线a为CO2的浓度变化，根据方程式的比例关系，可知曲线b为H2O的浓度变化，曲线c为C2H4的浓度变化，故A、B正确；C项，N点和M点均处于同一T1 ℃下，所处的状态的c(H2)是一样的；D项，其他条件不变，T1 ℃、0.2 MPa相对0.1 MPa，增大了压强，体积减小，c(H2)增大，反应达平衡时c(H2)比M点大，D项正确。
8.(2018·大连调研)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
答案 A
解析 根据图像，随着温度的升高，H2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，正反应为放热反应，ΔH<0，A项正确；N点压强大于M点的，M点温度高于N点的，因此无法确定两点的反应速率快慢，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。
9.工业上以CH4为原料制备H2的原理为CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。在一定条件下a、b两个恒温恒容的密闭容器中均通入1.1 mol CH4(g)和1.1 mol H2O(g)，测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为a和b。已知容器a的体积为10 L，温度为Ta，下列说法不正确的是( )
A.容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0.025 mol·L－1·min－1
B.a、b两容器的温度可能相同
C.在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大
D.该反应在Ta温度下的平衡常数为27
答案 B
解析 观察两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线a和b可知，当CO的物质的量保持不变时便达到平衡状态，a容器用了4 min，b容器用了6.5 min，两个容器中反应快慢不同，因此温度肯定不同。用三段式分析a容器中各物质的相关量：
CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
起始量(mol) 1.1 1.1 0 0
转化量(mol) 1 1 1 3
平衡量(mol) 0.1 0.1 1 3
A项，容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为＝＝0.025 mol·L－1·min－1，正确；B项，根据以上分析a、b两容器的温度不可能相同，错误；C项，因为该反应条件为恒温恒容，反应后气体的物质的量增大，所以在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大，正确；D项，该反应在Ta温度下的平衡常数为＝＝27，正确。
10.(2019·西安模拟)甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，可能发生的反应如下：
ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1
ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2
ⅲ.CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g) ΔH3
回答下列问题：
(1)已知反应ⅱ中相关化学键键能数据如下：
化学键
H—H
C==O
C≡O
H—O
E/kJ·mol－1
436
803
1 076
465
由此计算ΔH2＝______kJ·mol－1。已知ΔH3＝＋99 kJ·mol－1，则ΔH1＝______ kJ·mol－1。
(2)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如下图所示。
①温度为470 K时，图中P点_______(填“是”或“不是”)处于平衡状态。在490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原因是____________________________________________；490 K之后，甲醇产率下降的原因是__________________________________________。
②一定能提高甲醇产率的措施是________(填字母)。
A.增大压强
B.升高温度
C.选择合适催化剂
D.加入大量催化剂
答案 (1)＋36 －63
(2)①不是 温度越高化学反应速率越快 升高温度，反应ⅰ逆向移动，催化剂活性降低 ②AC
解析 (1)反应热＝反应物总键能－生成物总键能，故ΔH2＝(2×803＋436) kJ·mol－1－(1 076 kJ·mol－1＋2×465 kJ·mol－1)＝＋36 kJ·mol－1；根据盖斯定律：反应ⅱ－反应ⅲ＝反应ⅰ，故ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝＋36 kJ·mol－1－99 kJ·mol－1＝－63 kJ·mol－1。
(2)①温度为470 K时，图中P点不是处于平衡状态。在490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原因是温度越高，化学反应速率越快；490 K之后，甲醇产率下降的原因是升高温度，反应ⅰ逆向移动，催化剂活性降低。
②增大压强，反应ⅰ平衡正向移动，A项正确；升高温度，反应ⅰ平衡逆向移动，B项错误；选择合适催化剂，可提高甲醇产率，C项正确；加入大量催化剂，不影响平衡，D项错误。
11.(2019·厦门质检)工业废气、汽车尾气排放出的NOx、SO2等是形成酸雨的主要物质，其综合治理是当前重要的研究课题。
Ⅰ.NOx的消除。汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂条件下可发生如下反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH。
(1)已知：CO的燃烧热ΔH1＝－283.0 kJ·mol－1，
N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH2＝＋180.5 kJ·mol－1，则ΔH＝________________。
(2)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率)，结果如下图所示。
①以下说法中正确的是________(填字母)。
A.两种催化剂均能降低活化能，但ΔH不变
B.相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响
C.曲线Ⅱ中的催化剂适用于450 ℃左右脱氮
D.曲线Ⅱ中催化剂脱氮率比曲线Ⅰ中的高
②若低于200 ℃，图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为__________。
Ⅱ.SO2的综合利用
(3)某研究小组对反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g) ΔH＜0进行相关实验探究。在固定体积的密闭容器中，使用某种催化剂，改变原料气配比[n0(NO2)∶n0(SO2)]进行多组实验(各组实验的温度可能相同，也可能不同)，测定NO2的平衡转化率[α(NO2)]。部分实验结果如图所示。
①如果将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是___________。
②图中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD，通过计算判断：TC______(填“＞”“＝”或“＜”)TD。
答案 (1)－746.5 kJ·mol－1
(2)①AC ②温度较低时，催化剂的活性偏低
(3)①降低温度 ②＝
解析 (1)CO的燃烧热ΔH1＝－283.0 kJ·mol－1，则
①CO(g)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－283.0 kJ·mol－1，
②N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH2＝＋180.5 kJ·mol－1。根据盖斯定律，①式×2－②式得，2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝(－283.0 kJ·mol－1)×2－(＋180.5 kJ·mol－1)＝－746.5 kJ·mol－1。
(2)①两种催化剂均能降低活化能，加快反应速率，但ΔH不变，A项正确；该反应的正反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，脱氮率增大，B项错误；根据图像，曲线Ⅱ中催化剂在450 ℃左右脱氮率最高，曲线Ⅱ中的催化剂适用于450 ℃左右脱氮，C项正确；催化剂只影响化学反应速率，不影响转化率，不影响脱氮率，D项错误。
②低于200 ℃，曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为温度较低时(低于200 ℃)，催化剂的活性偏低，对化学反应速率的影响小。
(3)①C点和B点原料气配比相同，B点NO2的平衡转化率大于C点，说明将C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，平衡向正反应方向移动，该反应的正反应为气体分子数不变的放热反应，故应采取的措施是降低温度。
②C点，原料气配比为1，NO2的平衡转化率为50%，则
NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)
c(起始)(mol·L－1) 1 1 0 0
c(转化)(mol·L－1) 1×50% 0.5 0.5 0.5
c(平衡)(mol·L－1) 0.5 0.5 0.5 0.5
C点，化学平衡常数KC＝＝＝1。
D点，原料气配比为1.5，NO2的平衡转化率为40%，则
NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)
c(起始)(mol·L－1) 1.5 1 0 0
c(转化)(mol·L－1) 1.5×40% 0.6 0.6 0.6
c(平衡)(mol·L－1) 0.9 0.4 0.6 0.6
D点，化学平衡常数KD＝＝＝1。
C点和D点的化学平衡常数相等，则TC＝TD。
12.(2018·淮安检测)汽车尾气中CO、NO2在一定条件下可以发生反应：4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋N2(g) ΔH＝－1 200 kJ·mol－1。在一定温度下，向容积固定为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和NO2，NO2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
(1)0～10 min内该反应的平均速率v(CO)＝________，从11 min起其他条件不变，压缩容器的容积变为1 L，则n(NO2)的变化曲线可能为图中的________(填字母)。
(2)恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。
A.容器内混合气体颜色不再变化
B.容器内的压强保持不变
C.2v逆(NO2)＝v正(N2)
D.容器内混合气体密度保持不变
(3)对于该反应，温度不同(T2>T1)、其他条件相同时，下列图像表示正确的是____(填序号)。
答案 (1)0.03 mol·L－1·min－1 d (2)CD (3)乙
解析 (1)0～10 min内v(CO)＝2v(NO2)＝×2＝0.03 mol·L－1·min－1。从11 min起压缩容器容积，压强增大，平衡正向移动，n(NO2)应逐渐减小直至达到新的平衡。(2)混合气体颜色不再变化，说明各物质的浓度不变，可以说明达到平衡，A对；反应前后气体分子总数不相等，因此压强保持不变，可以说明达到平衡，B对；v逆(NO2)＝2v正(N2)才能说明达到平衡，C错；反应体系中物质全部为气体，密度始终保持不变，不能说明达到平衡，D错。(3)甲，温度升高，v正、v逆应该均出现突增，错误；乙，温度升高，平衡逆向移动，NO2的转化率降低，正确；丙，温度不变时，增大压强，平衡正向移动，平衡时CO的体积分数应该减小，错误。
13.(2018·南昌县莲塘一中月考)T ℃下，向一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO，用气体传感器测得不同时间NO和CO浓度如下表：
时间/s
0
1
2
3
4
5
c(NO)/×10－4mol·L－1
10.0
4.50
c1
1.50
1.00
1.00
c(CO)/×10－3mol·L－1
3.60
3.05
c2
2.75
2.70
2.70
(1)则c2合理的数值为________(填字母)。
A.4.20 B.4.00 C.2.95 D.2.80
(2)将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应：H2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三组数据：
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/ mol
达到平衡所需时间/min
H2O
CO
CO
H2
Ⅰ
650
2
4
2.4
1.6
5
Ⅱ
900
1
2
1.6
0.4
3
Ⅲ
900
a
b
c
d
t
若a＝2，b＝1，则c＝______，达到平衡时实验组Ⅱ中H2O(g)和实验组Ⅲ中CO的转化率的关系为αⅡ(H2O)________(填“＜”“＞”或“＝”)αⅢ(CO)。
(3)二甲醚是清洁能源，用CO在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如图所示。
①a、b、c按从大到小的顺序排序为__________________________________________。
②根据图像可以判断该反应为放热反应，理由是_______________________________。
答案 (1)D (2)0.6 ＝ (3)①a＞b＞c ②投料比相同，温度越高，α(CO)越小，平衡左移，该反应为放热反应
解析 (1)由于CO为反应物，逐渐被消耗，故c2应介于2.75～3.05之间，又浓度越大，反应速率越快，即3.05－c2＞c2－2.75，故应选D。(2)由H2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋H2(g)可知Ⅱ中平衡时n(H2O)＝0.6 mol，Ⅱ可看作向容器中加入1 mol CO、1 mol H2O建立平衡后又加1 mol CO重新建立的平衡，Ⅲ可看作向容器中加入1 mol CO、1 mol H2O，建立平衡后又加1 mol H2O重新建立的平衡，故对平衡右移的促进作用完全相同。故c(CO)＝0.6 mol，αⅡ(H2O)＝αⅢ(CO)。(3)①α(CO)越大，越大，故a＞b＞c，②由图像知温度越高，α(CO)越小，平衡左移，故正反应为放热反应。
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