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专题23 化学平衡的移动和化学反应进行的方向 常考点归纳与变式演练 学案 高中化学 二轮复习 人教版（2022年）
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这是一份专题23 化学平衡的移动和化学反应进行的方向 常考点归纳与变式演练 学案 高中化学 二轮复习 人教版（2022年），共20页。学案主要包含了过程虚拟等内容，欢迎下载使用。
1.通过对近几年高考试题的分析，题目难度一般中档偏上，多侧重于各知识点的综合考查，在填空题中的情境多侧重于与生产实际的联系，尤其是控制合适的反应条件使平衡向着希望的方向移动，是近几年高频考点，充分体现了学以致用的原则。
2.本部分题目每年必考，常常借助热化学方程式考查外界条件改变对化学反应速率和化学平衡移动方向和结果的判断。伴随着平衡常数的计算以及转化率的计算等。
热点题型一：外界因素对化学平衡移动的影响
热点题型二：化学平衡移动图像分析
热点题型三：化学平衡移动原理在化工生产中的应用
热点题型四：化学平衡中的构建“虚拟过程”模型
热点题型五：化学反应进行的方向
热点题型一：外界因素对化学平衡移动的影响
1.外界因素对化学平衡移动的影响
(1)一般影响因素分析
(2)“惰性气体”对化学平衡的影响
①恒温、恒容条件
原平衡体系eq \(――→,\s\up7(充入惰性气体))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eq \(――→,\s\up7(充入惰性气体))容器容积增大，各反应气体的分压减小―→体系中各组分的浓度同倍数减小
3.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化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
注意：
（1）化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“抵消”外界条件的改变，改变是不可逆转的。建立新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。
（2）改变固体或纯液体的量时，对化学平衡基本无影响。
（3）反应混合物中不存在气体物质时，改变压强对化学平衡无影响。
（4）不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的增大等同，当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他反应物的转化率提高，而该反应物的转化率降低。
【例1】工业制硫酸的接触室中发生反应：。该反应在500℃和催化剂存在下进行，下列有关说法正确的是
A．如果使氧气过量，并给足够时间让反应充分进行，SO2可以全部转化为SO3
B．该反应的平衡常数(K)随体系压强的增加而增大
C．该反应选择在500℃和催化剂存在下进行，因此该反应是吸热反应
D．反应达到化学平衡后，只改变温度，化学平衡一定会被破坏
【答案】D
【解析】A．该反应为可逆反应，无论延长反应物在接触室内的时间，还是使氧气过量，都无法使SO2全部转化为SO3，A错误；B．平衡常数只有温度有关，温度不变，平衡常数不会发生变化，B错误；C．该反应为放热反应，反应需要在500°C和催化剂存在下进行，是因为500°C反应速率快，催化剂活性高，C错误；D．反应达到化学平衡后，改变温度，化学平衡常数改变，因为Q≠K，所以化学平衡会被破坏，D正确；故选D。
【例2】下列有关实验现象和解释或结论都正确的组合是
A．①③B．③④C．①②D．全部都错
【答案】D
【解析】①探究反应速率与温度的关系时，应先加入淀粉溶液，最后加入稀硫酸，否则无法判断出现蓝色的时间，故错误；②混合溶液中存在如下平衡Fe3++3SCN—=Fe（SCN）3，加入氯化钾固体，铁离子和硫氰酸根离子的浓度不变，化学平衡不移动，溶液颜色无明显变化，故错误；③草酸与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnO＋6H+＝2Mn2＋＋ 10CO2↑＋8H2O，0.1ml/L4mL酸性高锰酸钾溶液完全反应需要草酸的物质的量为0.1ml/L×0.004L×=0.001ml，则加入的0.1ml/L2mL草酸溶液和0.2ml/L2mL草酸溶液均不足量，高锰酸钾溶液不能褪色，故错误；④红棕色的二氧化氮转化为无色的四氧化二氮的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，气体的颜色会变深，则热水中颜色更深，故错误；①②③④全部都错，故选D。
【变式1】某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是
A．升高温度，若增大，则
B．加入一定量Z，达新平衡后减小
C．加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后增大
D．加入一定量氩气，平衡不移动
【答案】C
【解析】A．根据勒夏特列原理可知，升高温度，化学平衡向着吸热反应方向移动，而增大，说明平衡正向移动，故则，A正确；B．加入一定量Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，故达新平衡后减小，B正确；C．加入等物质的量的Y和Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，由于X、Y均为固体，故K=c(Z)，达新平衡后不变，C错误；D．加入一定量氩气，加入瞬间，X、Z的浓度保持不变，故正、逆反应速率不变，故平衡不移动，D正确；故答案为：C。
【变式2】NO2与N2O4能相互转化，热化学方程式为 ，下列有关说法正确的是
A．降低体系温度逆反应速率减小，正反应速率增大
B．若容器体积不变，气体颜色不变时说明该反应未建立化学平衡
C．其他条件不变，向平衡后的容器中再加入少量N2O4，新平衡的值不变
D．减小体系的压强能降低N2O4的反应速率和转化率
【答案】C
【解析】A．降低体系温度，逆反应速率减小，正反应速率也减小，A错误；B．若容器体积不变，气体颜色不变时说明NO2的浓度不变，同时N2O4的浓度也不变，因此该反应建立了化学平衡状态，B正确；C．温度不变，化学平衡常数就不变，所以其他条件不变，向平衡后的容器中再加入少量N2O4，新平衡的值不变，C正确；D．减小体系的压强，化学平衡正向移动，能提高N2O4的转化率，但反应速率却下降，D错误；故合理选项是C。
平衡移动就是由一个“平衡状态→不平衡状态→新平衡状态”的过程。
热点题型二：化学平衡移动图像分析
化学反应速率、化学平衡图像的三种类型
对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0。
(1)速率—时间图
t1时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大；t2时升高温度，对任何反应，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的正反应速率增大较快；t3时减小压强，正反应速率和逆反应速率均减小；t4时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大。
(2)转化率(或含量)—时间图
甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大；乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大；丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变平衡时反应物的转化率。
(3)恒压(温)线
分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响。
(4)特殊类型图像
A.对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点(如下图)；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH<0。
B.对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点(如图)。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以E点v正>v逆；则L线的右下方(F点)，v正【例1】已知CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)∆H>0，工业上可利用此反应生产合成氨原料气H2，下列有关该反应的图象正确的是
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】A．增大水碳比，甲烷的转化率应增大，A错误；B．温度越高反应速率越快，所以T2＞T1，该反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，H2的含量增加，B正确；C．该反应为吸热反应，升高温度平衡常数增大，C错误；D．当正逆反应速率相等时反应达到平衡，该反应为气体系数之和增大的反应，继续增大压强平衡逆向移动，v逆应该大于v正，D错误；综上所述答案为B。
【例2】下列图示与对应的叙述相符的是
A．图一表示反应：mA(s)+nB(g)pC(g) △H>0，在一定温度下，平衡时B的转化率(B%)随压强变化的关系如图所示，X点的正反应速率小于逆反应速率
B．图二是可逆反应：A(g)+B(s)C(s)+D(g) △H>0的速率时间图像，在t1时刻改变条件一定是加入催化剂
C．图三表示对于化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，A的百分含量与温度(T)的变化情况，则该反应的△H<0
D．图四所示图中的阴影部分面积的含义是(v正-v逆)
【答案】C
【解析】A．由图可知，x点尚未平衡，此压强下平衡转化率比X点时的转化率要小，则体系处于从正反应建立平衡的过程中，则X点的正反应速率大于逆反应速率，故A错误；B．该反应是气体体积不变的反应，由图可知，t1时刻条件改变时，正、逆反应速率增大，但依然相等，说明平衡不移动，则改变的条件可能是催化剂，也可能是增大压强，故B错误；C．由图可知，M点时A的百分含量最低，说明M点反应达到平衡，M点前为平衡的形成过程，M点后为平衡移动过程，由M点后，温度升高，A的百分含量增大可知，平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，ΔH＜0，故C正确；D．图中的阴影部分面积表示反应物浓度和生成物浓度的改变值的差值，即是(v正-v逆)t，故D错误；故选C。
【变式1】恒压时，和在起始物质的量时发生反应：，测得不同温度下的平衡转化率见图。有关说法正确的是
A．若a点使用了催化剂，则b点未使用催化剂
B．该反应的逆反应吸热
C．若将起始和变为原来的一半，图象发生改变
D．时，平衡常数
【答案】B
【解析】A．使用催化剂，能改变化学反应速率，但不影响化学平衡，若使用催化剂，a点二氧化硫转化率和b点应相同，故A错误；B．升高温度，平衡向吸热反应方向移动，由图可知，升高温度，二氧化硫的转化率减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为逆反应为吸热反应，故B正确；C．恒压时，将起始n(SO2)和n(O2)变为原来的一半，与原平衡为恒压等效平衡，二氧化硫的转化率不变，图像不变，故C错误；D．容器的体积未知，不能确定各物质的平衡浓度，无法计算K，故D错误；故选：B。
【变式2】可逆反应在绝热恒容密闭容器下达到平衡，正反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点大于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．时，的转化率：段一定大于段
【答案】B
【解析】A．化学平衡状态的实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率还在改变，未达平衡，A项错误；B．a到b时正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，即反应物浓度：a点大于b点，B项正确；C．从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，C项错误；D．随着反应的进行，正反应速率增大，△t1＝△t2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段，D项错误；答案选B。
热点题型三：化学平衡移动原理在化工生产中的应用
1.总体原则
(1)化工生产适宜条件选择的一般原则
(2)平衡类问题需考虑的几个方面
①原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。
②原料的循环利用。
③产物的污染处理。
④产物的酸碱性对反应的影响。
⑤气体产物的压强对平衡造成的影响。
⑥改变外界条件对多平衡体系的影响。
2.典型实例——工业合成氨
(1)反应原理
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1
(2)反应特点：①反应为可逆反应；②正反应为放热反应；③反应物、生成物均为气体，且正反应为气体物质的量减小的反应。
(3)反应条件的选择
(4)原料气的充分利用
合成氨反应的转化率较低，从原料充分利用的角度分析，工业生产中可采用循环操作的方法以提高原料的利用率。
【例1】下列事实能用勒夏特列原理来解释的是
A．SO2氧化为SO3，往往需要使用催化剂2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
B．500℃左右的温度比室温更有利于合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0
C．H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色加深H2(g)+I2(g)2HI(g)
D．实验室采用排饱和食盐水的方法收集氯气Cl2+H2OH++Cl-+HClO
【答案】D
【解析】A．使用催化剂可以加快SO2催化氧化反应的速率，但不能使化学平衡发生移动，不能用勒夏特列原理解释，故A不符合题意；B．合成氨的反应为放热反应，根据勒夏特列原理，采用低温可提高反应物的平衡转化率，但温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡所需的时间变长，在工业生产中很不经济，工业上采用500℃左右的温度主要是从化学反应速率和催化剂的活性两方面考虑的，故不能用勒夏特列原理解释，故B不符合题意；C．加压平衡H2(g)+I2(g) ⇌ 2HI(g)不移动，但由于I2(g)的浓度增大，所以平衡混合气体的颜色加深，不能用勒夏特列原理解释，故C不符合题意；D．在饱和食盐水中含大量Cl-，Cl-的浓度增大，使平衡Cl2+H2O ⇌ H++Cl-+HClO逆向移动，降低Cl2的溶解度，故实验室采用排饱和食盐水的方法收集氯气，能用勒夏特列原理解释，故D符合题意；故答案：D。
【例2】乙烯气相直接水合反应制备乙醇：C2H4(g)＋H2O(g) C2H5OH(g)。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下[起始时，n(H2O)=n(C2H4)=1 ml，容器体积为1 L]。
下列分析不正确的是
A．乙烯气相直接水合反应的ΔH＜0
B．图中压强的大小关系为p1>p2>p3
C．图中a点对应的平衡常数K=
D．达到平衡状态a、b所需要的时间：a>b
【答案】B
【解析】A．依据图像分析，在同一压强下，随着温度的升高，乙烯的平衡转化率降低，说明该反应正方向为放热反应，即ΔH＜0，A项正确；B．由方程式C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)可知，该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，乙烯的平衡转化率提高，因此压强的大小关系是p1该温度下的平衡常数，C项正确；D．由于b点温度比a点高，且压强比a点大，所以反应速率快，达到平衡所需时间短，D项正确；答案选B。
【变式1】工业上利用对烟道气进行脱硝(除氮氧化物)的技术具有效率高、性能可靠的优势。技术的原理为和在催化剂()表面转化为和，反应进程中的相对能量变化如图所示。下列说法正确的是
A．总反应方程式为
B．是脱硝反应的催化剂
C．升高温度，脱硝反应的正反应速率的增大程度大于其逆反应速率的增大程度
D．决定反应速率的步骤是“的转化”
【答案】A
【解析】A．由已知SCR技术的原理为NH3和NO在催化剂(MnO2)表面转化为N2和H2O，可知总反应的方程式为6NO+4NH35N2+6H2O，A正确；B．观察相对能量-反应进程曲线知，NH3吸附在催化剂表面后，经过一定的反应形成了NH2NO，NH2NO又经过反应得到N2和H2O，所以NH2NO是脱硝反应的活性中间体，B错误；C．起始相对能量高于终态，说明这是一个放热反应，升高温度平衡会逆向移动，所以升高温度后，脱硝反应的正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度，C错误；D．相对能量-反应进程曲线表明，全过程只有H的移除过程势能升高，这是一个需要吸收能量越过能垒的反应，其速率是全过程几个反应中最慢的，决定了反应的速率，是总反应的速控步骤，D错误；故答案为：A。
【变式2】合成氨工业是人工固氮的重要途径，氨气是工农业生产中的重要物质。请回答以下问题：
(1)下列说法不正确的是___________
A．实验室制备氨气时，可以用CaCl2固体干燥氨气
B．在浓氨水中加入生石灰可制备少量氨气
C．合成氨塔中，需要有热交换装置，便于能量的有效利用
D．合成氨工业中，可将氨气液化，并不断将液氨移去，利于提高NH3的产率
(2)氨是制取硝酸的重要原料。氨的催化氧化过程主要有以下两个反应：
I．4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔHI
II．4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔHII
不同温度下氨氧化的平衡常数如下(p=0.1013Mpa)：
①下列说法正确的是___________
A．ΔHI＞0，ΔHII＞0
B．如果对反应不加控制，氨和氧气反应的最终产物主要是N2
C．为使反应有利于朝生成更多的NO方向进行，不必关注热力学问题(平衡移动问题)，需要关注动力学问题(反应速率问题)
D．在实际生产中，需采用高压氧化，以利于提高NO的产率
E．反应中需控制氨氧比、选择性催化剂的形状、气固相接触时间等
②在实际工业生产中，温度一般需要在750℃～850℃左右，其主要原因是___________
(3)已知可通过下列方法合成尿素：
第一步：2NH3(1)+CO2(g)H2NCOONH4(1) ΔH=-159.5kJ/ml
第二步：H2NCOONH4(1)CO(NH2)2(1)+H2O(1) ΔH=+28.5kJ/ml
在体积为5L的密闭容器中加入1mlCO2和4mlNH3，在一定条件下反应进行到10min时，测得CO2和尿素的物质的量均为0.25ml，如图所示。
①若用单位时间内物质的量的变化来表示固体或纯液体的反应速率，则10min内第一步反应中生成H2NCOONH4(1)[氨基甲酸铵]的平均反应速率为___________
②反应进行15分钟后，随着时间的变化，尿素和氨基甲酸铵的物质的量变化比较明显，但氨气和二氧化碳的变化很小，其主要原因是___________。
【答案】（1）A
（2）BE 确保反应I中的选择性催化剂的活性温度，提高反应I的催化氧化速率
（3） 第一步反应速率快，已基本达到平衡；H2NCOONH4和CO(NH2)2均为纯液体状态，其物质的量的变化，对第一步反应无明显影响
【解析】(1) A．实验室制备氨气时，不可以用CaCl2固体干燥氨气，因为氨气会CaCl2和生成 ，故A错误；B．在浓氨水中加入生石灰，生石灰吸水，放出大量热，促进的分解及NH3的挥发逸出， 可制备少量氨气，故B正确；C．合成氨塔中发生化学反应，都有能量的变化，需要有热交换装置，便于能量的有效利用，故 C正确；D．合成氨工业中，可将氨气液化，并不断将液氨移去，利于反应正向进行，提高NH3的产率，故D正确；故答案为：A；(2)①A．反应Ⅰ随温度升高，KⅠ减小，即ΔHI<0；反应随温度升高，KⅡ减小，ΔHII<0；故A错误；B．由题可知，KⅡ>KⅠ（相同温度下），若不加控制，最终产物主要是N2，故B正确；C．若要生成更多的NO，涉及到平衡移动问题，应考虑热力学问题，故C错误；D．压强增大，平衡逆向移动，不利于NO生成，故D错误；E．为了提高产物转化率，使平衡正向移动，反应中需控制氨氧比、选择性催化剂的形状、气固相接触时间等，故E正确；故答案为：BE；②温度在750℃以上，是为了加快反应速率，而850℃以上，K减小，故要控制温度在750℃-850℃；故答案为：确保反应I中的选择性催化剂的活性温度，提高反应I的催化氧化速率；(3)①v(H2NCOONH4)生=v(NH3)反= == ，故答案为：；②第一步反应速率比第二步快，第一步反应已达平衡，且H2NCOONH4和CO(NH2)2均为纯液体状态，其物质的量的变化，对第一步反应无明显；故答案为：第一步反应速率快，已基本达到平衡；H2NCOONH4和CO(NH2)2均为纯液体状态，其物质的量的变化，对第一步反应无明显影响。
热点题型四：化学平衡中的构建“虚拟过程”模型
对于某些化学平衡问题，在解答过程中若建立“虚拟过程”模型，然后进行参照对比，可以使看似复杂的问题简单化。
一、过程虚拟法
就是在分析或解决问题时，根据需要和可能，虚拟出能方便解题的对象，并以此为中介，实现由条件向结论转化的思维方法。
二、构造“等效平衡”
1.定义：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.等效平衡分类及规律
3.解题模板：等效平衡判断“四步曲”
eq \x(第一步，看)：观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前后气体体积不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应；eq \x(第二步，挖)：挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器；eq \x(第三步，倒)：采用一边倒法，将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一边的物质；eq \x(第四步，联)：联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。
【例1】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①2mlHI；②3mlHI；③1mlH2与1mlI2，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】A．由分析可知，平衡时，各容器的压强大小关系为②>①=③，故A错误；B．由分析可知，平衡时，碘的浓度大小关系为②>①=③，故B错误；C．由分析可知，平衡时，碘的的体积分数为②=①=③，故C正确；D．由分析可知，从反应开始到达平衡的时间的大小关系为①=③>②，故D错误；故选C。
【例2】 把晶体N2O4放入一固定容积的密闭容器中气化并建立N2O4(g)2NO2(g)平衡后，保持温度不变，再通入与起始时等量的N2O4气体，反应再次达到平衡，则新平衡N2O4的转化率与原平衡比( )
A.变大 B.变小
C.不变 D.无法确定
【答案】 B
【解析】【过程虚拟】
第①步两容器平衡后状态一模一样。
第②步撤去隔板没有任何变化。
第③步压缩时平衡逆向移动，故N2O4的转化率变小，选B。
注意：加入N2O4，该平衡正向移动，这是真实存在的。运用过程假设法，推导平衡逆向移动，逆向移动是虚拟的，不是真实存在的，这一点要特别注意。
【变式1】 一定温度下，在3个体积均为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( )
A.该反应的正反应吸热
B.达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器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中反应物转化率大，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，且Ⅲ的温度比Ⅱ高，相对于Ⅱ，平衡向逆反应方向移动，c(H2)增大，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，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，速率加快，达到平衡后，正反应速率大，D正确。
【变式2】 在相同温度和压强下，对反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表
上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是( )
A.乙＝丁＞甲＝丙 B.甲＞乙＞丙＞丁
C.乙＝甲＞丁＝丙 D.丁＞丙＞乙＞甲
【答案】A
【解析】四种情况的反应物起始量可折合成下表情况
所以乙和丁相当于提高了反应物(CO2)的初始量，平衡向正反应方向移动，n(CO)相对于甲和丙提高，故有乙＝丁＞甲＝丙。
热点题型五：化学反应进行的方向
1.自发过程：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。
特点：①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。
②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
2.化学反应方向
(1)判据
(2)一般规律：
①ΔH<0，ΔS＞0的反应任何温度下都能自发进行；②ΔH＞0，ΔS<0的反应任何温度下都不能自发进行；③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。当ΔH<0，ΔS<0时低温下反应能自发进行；当ΔH＞0，ΔS＞0时，高温下反应能自发进行。
注意：
(1)熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为S，单位为J·ml－1·K－1。
(2)对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。
(3)复合判据计算时要注意单位换算。
【例】在工业生产中，对能够发生的化学反应，研究和选择合适的反应条件才有实际意义。恒温恒压下，下列过程一定不能自发进行的是
A．4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)△H<0
B．CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)△H<0
C．2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H>0
D．2H2O(1)+O2(g)=2H2O2(aq)△H>0
【答案】D
【解析】A．随着反应的进行，气体的物质的量减少，△S＜0，又△H<0，故低温可自发进行，A不符合题意；B．随着反应的进行，气体的物质的量减少，△S＜0，又△H<0，故低温可自发进行，B不符合题意；C．随着反应的进行，气体的物质的量增多，△S＞0，又△H<0，故可自发进行，C不符合题意；D．随着反应的进行，气体的物质的量减少，△S＜0，又△H＞0，故不能自发进行，D符合题意；故选D。
【变式】氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法I：氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
一定温度下，利用催化剂将分解为和。回答下列问题：
(1)反应_______；(2)已知该反应的，在下列哪些温度下反应能自发进行？_______(填标号)
A．25℃ B．125℃ C．225℃ D．325℃
【答案】（1）+90.8
（2）CD
【解析】(1) 根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能，2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，H=390.8kJml-1-(946 kJml-1+436.0kJml-1)= +90.8kJml-1，故答案为：+90.8；(2)若反应自发进行，则需H-TS<0，T>==456.5K，即温度应高于(456.5-273)℃=183.5℃，CD符合，故答案为：CD。选项
实验操作
现象
解释或结论
①
分别在20℃、30℃下，取0.1ml·L-1KI溶液，向其中先加入0.1ml·L-1的硫酸，再加入淀粉溶液，发生反应4H++O2+4I-=2I2+2H2O
30℃下出现蓝色的时间短
探究反应速率与温度的关系
②
向FeCl3和KSCN的混合溶液中，加入KCl固体
血红色溶液变浅
增大KCl的浓度，使得平衡逆向移动
③
两支试管各盛0.1ml/L4mL酸性高锰酸钾溶液，分别加入0.1ml/L2mL草酸溶液和0.2ml/L2mL草酸溶液
加入0.2ml/L草酸溶液试管中，高锰酸钾溶液褪色更快
反应物浓度越大，反应速率越快
④
把充有NO2和N2O4的平衡球装置分别放入热水和冷水装置中
冷水中颜色更深
其他条件不变时，温度升高，平衡向吸热反应方向移动
条件
原则
从化学反应速率分析
既不能过快，又不能太慢
从化学平衡移动分析
既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性
从原料的利用率分析
增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本
从实际生产能力分析
如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析
注意催化剂的活性对温度的限制
反应
条件
对化学反应
速率的影响
对平衡混合物中
氨含量的影响
合成氨条件的选择
增大
压强
增大反
应速率
平衡正向移动，提高平衡混合物中氨的含量
压强增大，有利于氨的合成，但需要动力大，对材料、设备的要求高。故采用10～30 MPa的高压
升高
温度
增大反
应速率
平衡逆向移动，降低平衡混合物中氨的含量
温度要适宜，既要保证反应有较快的速率，又要使反应物的转化率不能太低。故采用400～500 ℃左右的温度，并且在该温度下催化剂的活性最大
使用
催化剂
增大反
应速率
没有影响
工业上一般选用铁触媒作催化剂
温度(℃)
300
500
700
900
1100
反应I(KI)
6.3×1041
1.1×1026
2.1×1019
3.8×1015
3.4×1011
反应II(KII)
7.3×1056
7.1×1034
2.6×1025
1.5×1020
6.7×1016
等效类型
①
②
③
条件
恒温、恒容
恒温、恒容
恒温、恒压
反应的特点
任何可逆反应
反应前后气体分子数相等
任何可逆反应
起始投料
换算为化学方程式同一边物质，其“量”相同
换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例
换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例
平衡特点
质量分
数(w%)
相同
相同
相同
浓度(c)
相同
成比例
相同(气体)
物质的
量(n)
相同
成比例
成比例
容器
温度/K
物质的起始浓度/(ml·L－1)
物质的平衡浓度/
(ml·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
CO2
H2
CO
H2O
甲
a ml
a ml
0 ml
0 ml
乙
2a ml
a ml
0 ml
0 ml
丙
0 ml
0 ml
a ml
a ml
丁
a ml
0 ml
a ml
a ml
CO2
H2
CO
H2O
甲
a ml
a ml
0 ml
0 ml
乙
2a ml
a ml
0 ml
0 ml
丙
a ml
a ml
0 ml
0 ml
丁
2a ml
a ml
0 ml
0 ml
化学键
键能
946
436.0
390.8
1.通过对近几年高考试题的分析，题目难度一般中档偏上，多侧重于各知识点的综合考查，在填空题中的情境多侧重于与生产实际的联系，尤其是控制合适的反应条件使平衡向着希望的方向移动，是近几年高频考点，充分体现了学以致用的原则。
2.本部分题目每年必考，常常借助热化学方程式考查外界条件改变对化学反应速率和化学平衡移动方向和结果的判断。伴随着平衡常数的计算以及转化率的计算等。
热点题型一：外界因素对化学平衡移动的影响
热点题型二：化学平衡移动图像分析
热点题型三：化学平衡移动原理在化工生产中的应用
热点题型四：化学平衡中的构建“虚拟过程”模型
热点题型五：化学反应进行的方向
热点题型一：外界因素对化学平衡移动的影响
1.外界因素对化学平衡移动的影响
(1)一般影响因素分析
(2)“惰性气体”对化学平衡的影响
①恒温、恒容条件
原平衡体系eq \(――→,\s\up7(充入惰性气体))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eq \(――→,\s\up7(充入惰性气体))容器容积增大，各反应气体的分压减小―→体系中各组分的浓度同倍数减小
3.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化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
注意：
（1）化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“抵消”外界条件的改变，改变是不可逆转的。建立新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。
（2）改变固体或纯液体的量时，对化学平衡基本无影响。
（3）反应混合物中不存在气体物质时，改变压强对化学平衡无影响。
（4）不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的增大等同，当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他反应物的转化率提高，而该反应物的转化率降低。
【例1】工业制硫酸的接触室中发生反应：。该反应在500℃和催化剂存在下进行，下列有关说法正确的是
A．如果使氧气过量，并给足够时间让反应充分进行，SO2可以全部转化为SO3
B．该反应的平衡常数(K)随体系压强的增加而增大
C．该反应选择在500℃和催化剂存在下进行，因此该反应是吸热反应
D．反应达到化学平衡后，只改变温度，化学平衡一定会被破坏
【答案】D
【解析】A．该反应为可逆反应，无论延长反应物在接触室内的时间，还是使氧气过量，都无法使SO2全部转化为SO3，A错误；B．平衡常数只有温度有关，温度不变，平衡常数不会发生变化，B错误；C．该反应为放热反应，反应需要在500°C和催化剂存在下进行，是因为500°C反应速率快，催化剂活性高，C错误；D．反应达到化学平衡后，改变温度，化学平衡常数改变，因为Q≠K，所以化学平衡会被破坏，D正确；故选D。
【例2】下列有关实验现象和解释或结论都正确的组合是
A．①③B．③④C．①②D．全部都错
【答案】D
【解析】①探究反应速率与温度的关系时，应先加入淀粉溶液，最后加入稀硫酸，否则无法判断出现蓝色的时间，故错误；②混合溶液中存在如下平衡Fe3++3SCN—=Fe（SCN）3，加入氯化钾固体，铁离子和硫氰酸根离子的浓度不变，化学平衡不移动，溶液颜色无明显变化，故错误；③草酸与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnO＋6H+＝2Mn2＋＋ 10CO2↑＋8H2O，0.1ml/L4mL酸性高锰酸钾溶液完全反应需要草酸的物质的量为0.1ml/L×0.004L×=0.001ml，则加入的0.1ml/L2mL草酸溶液和0.2ml/L2mL草酸溶液均不足量，高锰酸钾溶液不能褪色，故错误；④红棕色的二氧化氮转化为无色的四氧化二氮的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，气体的颜色会变深，则热水中颜色更深，故错误；①②③④全部都错，故选D。
【变式1】某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是
A．升高温度，若增大，则
B．加入一定量Z，达新平衡后减小
C．加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后增大
D．加入一定量氩气，平衡不移动
【答案】C
【解析】A．根据勒夏特列原理可知，升高温度，化学平衡向着吸热反应方向移动，而增大，说明平衡正向移动，故则，A正确；B．加入一定量Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，故达新平衡后减小，B正确；C．加入等物质的量的Y和Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，由于X、Y均为固体，故K=c(Z)，达新平衡后不变，C错误；D．加入一定量氩气，加入瞬间，X、Z的浓度保持不变，故正、逆反应速率不变，故平衡不移动，D正确；故答案为：C。
【变式2】NO2与N2O4能相互转化，热化学方程式为 ，下列有关说法正确的是
A．降低体系温度逆反应速率减小，正反应速率增大
B．若容器体积不变，气体颜色不变时说明该反应未建立化学平衡
C．其他条件不变，向平衡后的容器中再加入少量N2O4，新平衡的值不变
D．减小体系的压强能降低N2O4的反应速率和转化率
【答案】C
【解析】A．降低体系温度，逆反应速率减小，正反应速率也减小，A错误；B．若容器体积不变，气体颜色不变时说明NO2的浓度不变，同时N2O4的浓度也不变，因此该反应建立了化学平衡状态，B正确；C．温度不变，化学平衡常数就不变，所以其他条件不变，向平衡后的容器中再加入少量N2O4，新平衡的值不变，C正确；D．减小体系的压强，化学平衡正向移动，能提高N2O4的转化率，但反应速率却下降，D错误；故合理选项是C。
平衡移动就是由一个“平衡状态→不平衡状态→新平衡状态”的过程。
热点题型二：化学平衡移动图像分析
化学反应速率、化学平衡图像的三种类型
对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0。
(1)速率—时间图
t1时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大；t2时升高温度，对任何反应，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的正反应速率增大较快；t3时减小压强，正反应速率和逆反应速率均减小；t4时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大。
(2)转化率(或含量)—时间图
甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大；乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大；丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变平衡时反应物的转化率。
(3)恒压(温)线
分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响。
(4)特殊类型图像
A.对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点(如下图)；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH<0。
B.对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点(如图)。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以E点v正>v逆；则L线的右下方(F点)，v正
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】A．增大水碳比，甲烷的转化率应增大，A错误；B．温度越高反应速率越快，所以T2＞T1，该反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，H2的含量增加，B正确；C．该反应为吸热反应，升高温度平衡常数增大，C错误；D．当正逆反应速率相等时反应达到平衡，该反应为气体系数之和增大的反应，继续增大压强平衡逆向移动，v逆应该大于v正，D错误；综上所述答案为B。
【例2】下列图示与对应的叙述相符的是
A．图一表示反应：mA(s)+nB(g)pC(g) △H>0，在一定温度下，平衡时B的转化率(B%)随压强变化的关系如图所示，X点的正反应速率小于逆反应速率
B．图二是可逆反应：A(g)+B(s)C(s)+D(g) △H>0的速率时间图像，在t1时刻改变条件一定是加入催化剂
C．图三表示对于化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，A的百分含量与温度(T)的变化情况，则该反应的△H<0
D．图四所示图中的阴影部分面积的含义是(v正-v逆)
【答案】C
【解析】A．由图可知，x点尚未平衡，此压强下平衡转化率比X点时的转化率要小，则体系处于从正反应建立平衡的过程中，则X点的正反应速率大于逆反应速率，故A错误；B．该反应是气体体积不变的反应，由图可知，t1时刻条件改变时，正、逆反应速率增大，但依然相等，说明平衡不移动，则改变的条件可能是催化剂，也可能是增大压强，故B错误；C．由图可知，M点时A的百分含量最低，说明M点反应达到平衡，M点前为平衡的形成过程，M点后为平衡移动过程，由M点后，温度升高，A的百分含量增大可知，平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，ΔH＜0，故C正确；D．图中的阴影部分面积表示反应物浓度和生成物浓度的改变值的差值，即是(v正-v逆)t，故D错误；故选C。
【变式1】恒压时，和在起始物质的量时发生反应：，测得不同温度下的平衡转化率见图。有关说法正确的是
A．若a点使用了催化剂，则b点未使用催化剂
B．该反应的逆反应吸热
C．若将起始和变为原来的一半，图象发生改变
D．时，平衡常数
【答案】B
【解析】A．使用催化剂，能改变化学反应速率，但不影响化学平衡，若使用催化剂，a点二氧化硫转化率和b点应相同，故A错误；B．升高温度，平衡向吸热反应方向移动，由图可知，升高温度，二氧化硫的转化率减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为逆反应为吸热反应，故B正确；C．恒压时，将起始n(SO2)和n(O2)变为原来的一半，与原平衡为恒压等效平衡，二氧化硫的转化率不变，图像不变，故C错误；D．容器的体积未知，不能确定各物质的平衡浓度，无法计算K，故D错误；故选：B。
【变式2】可逆反应在绝热恒容密闭容器下达到平衡，正反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点大于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．时，的转化率：段一定大于段
【答案】B
【解析】A．化学平衡状态的实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率还在改变，未达平衡，A项错误；B．a到b时正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，即反应物浓度：a点大于b点，B项正确；C．从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，C项错误；D．随着反应的进行，正反应速率增大，△t1＝△t2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段，D项错误；答案选B。
热点题型三：化学平衡移动原理在化工生产中的应用
1.总体原则
(1)化工生产适宜条件选择的一般原则
(2)平衡类问题需考虑的几个方面
①原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。
②原料的循环利用。
③产物的污染处理。
④产物的酸碱性对反应的影响。
⑤气体产物的压强对平衡造成的影响。
⑥改变外界条件对多平衡体系的影响。
2.典型实例——工业合成氨
(1)反应原理
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1
(2)反应特点：①反应为可逆反应；②正反应为放热反应；③反应物、生成物均为气体，且正反应为气体物质的量减小的反应。
(3)反应条件的选择
(4)原料气的充分利用
合成氨反应的转化率较低，从原料充分利用的角度分析，工业生产中可采用循环操作的方法以提高原料的利用率。
【例1】下列事实能用勒夏特列原理来解释的是
A．SO2氧化为SO3，往往需要使用催化剂2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
B．500℃左右的温度比室温更有利于合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0
C．H2、I2、HI平衡混合气体加压后颜色加深H2(g)+I2(g)2HI(g)
D．实验室采用排饱和食盐水的方法收集氯气Cl2+H2OH++Cl-+HClO
【答案】D
【解析】A．使用催化剂可以加快SO2催化氧化反应的速率，但不能使化学平衡发生移动，不能用勒夏特列原理解释，故A不符合题意；B．合成氨的反应为放热反应，根据勒夏特列原理，采用低温可提高反应物的平衡转化率，但温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡所需的时间变长，在工业生产中很不经济，工业上采用500℃左右的温度主要是从化学反应速率和催化剂的活性两方面考虑的，故不能用勒夏特列原理解释，故B不符合题意；C．加压平衡H2(g)+I2(g) ⇌ 2HI(g)不移动，但由于I2(g)的浓度增大，所以平衡混合气体的颜色加深，不能用勒夏特列原理解释，故C不符合题意；D．在饱和食盐水中含大量Cl-，Cl-的浓度增大，使平衡Cl2+H2O ⇌ H++Cl-+HClO逆向移动，降低Cl2的溶解度，故实验室采用排饱和食盐水的方法收集氯气，能用勒夏特列原理解释，故D符合题意；故答案：D。
【例2】乙烯气相直接水合反应制备乙醇：C2H4(g)＋H2O(g) C2H5OH(g)。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下[起始时，n(H2O)=n(C2H4)=1 ml，容器体积为1 L]。
下列分析不正确的是
A．乙烯气相直接水合反应的ΔH＜0
B．图中压强的大小关系为p1>p2>p3
C．图中a点对应的平衡常数K=
D．达到平衡状态a、b所需要的时间：a>b
【答案】B
【解析】A．依据图像分析，在同一压强下，随着温度的升高，乙烯的平衡转化率降低，说明该反应正方向为放热反应，即ΔH＜0，A项正确；B．由方程式C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)可知，该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，乙烯的平衡转化率提高，因此压强的大小关系是p1
【变式1】工业上利用对烟道气进行脱硝(除氮氧化物)的技术具有效率高、性能可靠的优势。技术的原理为和在催化剂()表面转化为和，反应进程中的相对能量变化如图所示。下列说法正确的是
A．总反应方程式为
B．是脱硝反应的催化剂
C．升高温度，脱硝反应的正反应速率的增大程度大于其逆反应速率的增大程度
D．决定反应速率的步骤是“的转化”
【答案】A
【解析】A．由已知SCR技术的原理为NH3和NO在催化剂(MnO2)表面转化为N2和H2O，可知总反应的方程式为6NO+4NH35N2+6H2O，A正确；B．观察相对能量-反应进程曲线知，NH3吸附在催化剂表面后，经过一定的反应形成了NH2NO，NH2NO又经过反应得到N2和H2O，所以NH2NO是脱硝反应的活性中间体，B错误；C．起始相对能量高于终态，说明这是一个放热反应，升高温度平衡会逆向移动，所以升高温度后，脱硝反应的正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度，C错误；D．相对能量-反应进程曲线表明，全过程只有H的移除过程势能升高，这是一个需要吸收能量越过能垒的反应，其速率是全过程几个反应中最慢的，决定了反应的速率，是总反应的速控步骤，D错误；故答案为：A。
【变式2】合成氨工业是人工固氮的重要途径，氨气是工农业生产中的重要物质。请回答以下问题：
(1)下列说法不正确的是___________
A．实验室制备氨气时，可以用CaCl2固体干燥氨气
B．在浓氨水中加入生石灰可制备少量氨气
C．合成氨塔中，需要有热交换装置，便于能量的有效利用
D．合成氨工业中，可将氨气液化，并不断将液氨移去，利于提高NH3的产率
(2)氨是制取硝酸的重要原料。氨的催化氧化过程主要有以下两个反应：
I．4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔHI
II．4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔHII
不同温度下氨氧化的平衡常数如下(p=0.1013Mpa)：
①下列说法正确的是___________
A．ΔHI＞0，ΔHII＞0
B．如果对反应不加控制，氨和氧气反应的最终产物主要是N2
C．为使反应有利于朝生成更多的NO方向进行，不必关注热力学问题(平衡移动问题)，需要关注动力学问题(反应速率问题)
D．在实际生产中，需采用高压氧化，以利于提高NO的产率
E．反应中需控制氨氧比、选择性催化剂的形状、气固相接触时间等
②在实际工业生产中，温度一般需要在750℃～850℃左右，其主要原因是___________
(3)已知可通过下列方法合成尿素：
第一步：2NH3(1)+CO2(g)H2NCOONH4(1) ΔH=-159.5kJ/ml
第二步：H2NCOONH4(1)CO(NH2)2(1)+H2O(1) ΔH=+28.5kJ/ml
在体积为5L的密闭容器中加入1mlCO2和4mlNH3，在一定条件下反应进行到10min时，测得CO2和尿素的物质的量均为0.25ml，如图所示。
①若用单位时间内物质的量的变化来表示固体或纯液体的反应速率，则10min内第一步反应中生成H2NCOONH4(1)[氨基甲酸铵]的平均反应速率为___________
②反应进行15分钟后，随着时间的变化，尿素和氨基甲酸铵的物质的量变化比较明显，但氨气和二氧化碳的变化很小，其主要原因是___________。
【答案】（1）A
（2）BE 确保反应I中的选择性催化剂的活性温度，提高反应I的催化氧化速率
（3） 第一步反应速率快，已基本达到平衡；H2NCOONH4和CO(NH2)2均为纯液体状态，其物质的量的变化，对第一步反应无明显影响
【解析】(1) A．实验室制备氨气时，不可以用CaCl2固体干燥氨气，因为氨气会CaCl2和生成 ，故A错误；B．在浓氨水中加入生石灰，生石灰吸水，放出大量热，促进的分解及NH3的挥发逸出， 可制备少量氨气，故B正确；C．合成氨塔中发生化学反应，都有能量的变化，需要有热交换装置，便于能量的有效利用，故 C正确；D．合成氨工业中，可将氨气液化，并不断将液氨移去，利于反应正向进行，提高NH3的产率，故D正确；故答案为：A；(2)①A．反应Ⅰ随温度升高，KⅠ减小，即ΔHI<0；反应随温度升高，KⅡ减小，ΔHII<0；故A错误；B．由题可知，KⅡ>KⅠ（相同温度下），若不加控制，最终产物主要是N2，故B正确；C．若要生成更多的NO，涉及到平衡移动问题，应考虑热力学问题，故C错误；D．压强增大，平衡逆向移动，不利于NO生成，故D错误；E．为了提高产物转化率，使平衡正向移动，反应中需控制氨氧比、选择性催化剂的形状、气固相接触时间等，故E正确；故答案为：BE；②温度在750℃以上，是为了加快反应速率，而850℃以上，K减小，故要控制温度在750℃-850℃；故答案为：确保反应I中的选择性催化剂的活性温度，提高反应I的催化氧化速率；(3)①v(H2NCOONH4)生=v(NH3)反= == ，故答案为：；②第一步反应速率比第二步快，第一步反应已达平衡，且H2NCOONH4和CO(NH2)2均为纯液体状态，其物质的量的变化，对第一步反应无明显；故答案为：第一步反应速率快，已基本达到平衡；H2NCOONH4和CO(NH2)2均为纯液体状态，其物质的量的变化，对第一步反应无明显影响。
热点题型四：化学平衡中的构建“虚拟过程”模型
对于某些化学平衡问题，在解答过程中若建立“虚拟过程”模型，然后进行参照对比，可以使看似复杂的问题简单化。
一、过程虚拟法
就是在分析或解决问题时，根据需要和可能，虚拟出能方便解题的对象，并以此为中介，实现由条件向结论转化的思维方法。
二、构造“等效平衡”
1.定义：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.等效平衡分类及规律
3.解题模板：等效平衡判断“四步曲”
eq \x(第一步，看)：观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前后气体体积不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应；eq \x(第二步，挖)：挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器；eq \x(第三步，倒)：采用一边倒法，将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一边的物质；eq \x(第四步，联)：联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。
【例1】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①2mlHI；②3mlHI；③1mlH2与1mlI2，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】A．由分析可知，平衡时，各容器的压强大小关系为②>①=③，故A错误；B．由分析可知，平衡时，碘的浓度大小关系为②>①=③，故B错误；C．由分析可知，平衡时，碘的的体积分数为②=①=③，故C正确；D．由分析可知，从反应开始到达平衡的时间的大小关系为①=③>②，故D错误；故选C。
【例2】 把晶体N2O4放入一固定容积的密闭容器中气化并建立N2O4(g)2NO2(g)平衡后，保持温度不变，再通入与起始时等量的N2O4气体，反应再次达到平衡，则新平衡N2O4的转化率与原平衡比( )
A.变大 B.变小
C.不变 D.无法确定
【答案】 B
【解析】【过程虚拟】
第①步两容器平衡后状态一模一样。
第②步撤去隔板没有任何变化。
第③步压缩时平衡逆向移动，故N2O4的转化率变小，选B。
注意：加入N2O4，该平衡正向移动，这是真实存在的。运用过程假设法，推导平衡逆向移动，逆向移动是虚拟的，不是真实存在的，这一点要特别注意。
【变式1】 一定温度下，在3个体积均为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( )
A.该反应的正反应吸热
B.达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器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中反应物转化率大，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，且Ⅲ的温度比Ⅱ高，相对于Ⅱ，平衡向逆反应方向移动，c(H2)增大，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，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，速率加快，达到平衡后，正反应速率大，D正确。
【变式2】 在相同温度和压强下，对反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表
上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是( )
A.乙＝丁＞甲＝丙 B.甲＞乙＞丙＞丁
C.乙＝甲＞丁＝丙 D.丁＞丙＞乙＞甲
【答案】A
【解析】四种情况的反应物起始量可折合成下表情况
所以乙和丁相当于提高了反应物(CO2)的初始量，平衡向正反应方向移动，n(CO)相对于甲和丙提高，故有乙＝丁＞甲＝丙。
热点题型五：化学反应进行的方向
1.自发过程：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。
特点：①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。
②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
2.化学反应方向
(1)判据
(2)一般规律：
①ΔH<0，ΔS＞0的反应任何温度下都能自发进行；②ΔH＞0，ΔS<0的反应任何温度下都不能自发进行；③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。当ΔH<0，ΔS<0时低温下反应能自发进行；当ΔH＞0，ΔS＞0时，高温下反应能自发进行。
注意：
(1)熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为S，单位为J·ml－1·K－1。
(2)对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。
(3)复合判据计算时要注意单位换算。
【例】在工业生产中，对能够发生的化学反应，研究和选择合适的反应条件才有实际意义。恒温恒压下，下列过程一定不能自发进行的是
A．4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)△H<0
B．CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)△H<0
C．2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H>0
D．2H2O(1)+O2(g)=2H2O2(aq)△H>0
【答案】D
【解析】A．随着反应的进行，气体的物质的量减少，△S＜0，又△H<0，故低温可自发进行，A不符合题意；B．随着反应的进行，气体的物质的量减少，△S＜0，又△H<0，故低温可自发进行，B不符合题意；C．随着反应的进行，气体的物质的量增多，△S＞0，又△H<0，故可自发进行，C不符合题意；D．随着反应的进行，气体的物质的量减少，△S＜0，又△H＞0，故不能自发进行，D符合题意；故选D。
【变式】氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法I：氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
一定温度下，利用催化剂将分解为和。回答下列问题：
(1)反应_______；(2)已知该反应的，在下列哪些温度下反应能自发进行？_______(填标号)
A．25℃ B．125℃ C．225℃ D．325℃
【答案】（1）+90.8
（2）CD
【解析】(1) 根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能，2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，H=390.8kJml-1-(946 kJml-1+436.0kJml-1)= +90.8kJml-1，故答案为：+90.8；(2)若反应自发进行，则需H-TS<0，T>==456.5K，即温度应高于(456.5-273)℃=183.5℃，CD符合，故答案为：CD。选项
实验操作
现象
解释或结论
①
分别在20℃、30℃下，取0.1ml·L-1KI溶液，向其中先加入0.1ml·L-1的硫酸，再加入淀粉溶液，发生反应4H++O2+4I-=2I2+2H2O
30℃下出现蓝色的时间短
探究反应速率与温度的关系
②
向FeCl3和KSCN的混合溶液中，加入KCl固体
血红色溶液变浅
增大KCl的浓度，使得平衡逆向移动
③
两支试管各盛0.1ml/L4mL酸性高锰酸钾溶液，分别加入0.1ml/L2mL草酸溶液和0.2ml/L2mL草酸溶液
加入0.2ml/L草酸溶液试管中，高锰酸钾溶液褪色更快
反应物浓度越大，反应速率越快
④
把充有NO2和N2O4的平衡球装置分别放入热水和冷水装置中
冷水中颜色更深
其他条件不变时，温度升高，平衡向吸热反应方向移动
条件
原则
从化学反应速率分析
既不能过快，又不能太慢
从化学平衡移动分析
既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性
从原料的利用率分析
增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本
从实际生产能力分析
如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析
注意催化剂的活性对温度的限制
反应
条件
对化学反应
速率的影响
对平衡混合物中
氨含量的影响
合成氨条件的选择
增大
压强
增大反
应速率
平衡正向移动，提高平衡混合物中氨的含量
压强增大，有利于氨的合成，但需要动力大，对材料、设备的要求高。故采用10～30 MPa的高压
升高
温度
增大反
应速率
平衡逆向移动，降低平衡混合物中氨的含量
温度要适宜，既要保证反应有较快的速率，又要使反应物的转化率不能太低。故采用400～500 ℃左右的温度，并且在该温度下催化剂的活性最大
使用
催化剂
增大反
应速率
没有影响
工业上一般选用铁触媒作催化剂
温度(℃)
300
500
700
900
1100
反应I(KI)
6.3×1041
1.1×1026
2.1×1019
3.8×1015
3.4×1011
反应II(KII)
7.3×1056
7.1×1034
2.6×1025
1.5×1020
6.7×1016
等效类型
①
②
③
条件
恒温、恒容
恒温、恒容
恒温、恒压
反应的特点
任何可逆反应
反应前后气体分子数相等
任何可逆反应
起始投料
换算为化学方程式同一边物质，其“量”相同
换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例
换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例
平衡特点
质量分
数(w%)
相同
相同
相同
浓度(c)
相同
成比例
相同(气体)
物质的
量(n)
相同
成比例
成比例
容器
温度/K
物质的起始浓度/(ml·L－1)
物质的平衡浓度/
(ml·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
CO2
H2
CO
H2O
甲
a ml
a ml
0 ml
0 ml
乙
2a ml
a ml
0 ml
0 ml
丙
0 ml
0 ml
a ml
a ml
丁
a ml
0 ml
a ml
a ml
CO2
H2
CO
H2O
甲
a ml
a ml
0 ml
0 ml
乙
2a ml
a ml
0 ml
0 ml
丙
a ml
a ml
0 ml
0 ml
丁
2a ml
a ml
0 ml
0 ml
化学键
键能
946
436.0
390.8
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