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2021高三全国统考化学（经典版）一轮学案：第7章第2节化学平衡状态 化学平衡的移动
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第2节 化学平衡状态 化学平衡的移动
[考试说明] 1.了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程；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。
[命题规律] 本节内容是高考的重点与热点，主要考点有两个：一是化学平衡状态的判断；二是化学平衡移动原理，它往往以化学图像为载体，结合化学反应速率的变化、化学平衡常数一起进行考查，同时考查图表分析、数据处理能力。
考点1 可逆反应和化学平衡状态
知识梳理
1.化学平衡研究的对象——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
①三同：a.相同条件下；b.正逆反应同时进行；c.反应物与生成物同时存在。
②一小：任一组分的转化率都小于100%。
(3)表示方法：在化学方程式中用“”表示。
2．化学平衡状态
(1)概念：在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的浓度或质量保持不变的状态。
(2)建立过程
在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：
以上过程可用如图表示：
(3)化学平衡状态特征
(1)可逆反应不等同于可逆过程，可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化。
(2)可逆反应体系中，生成物不能全部转化为反应物，反应物也不能完全转化为生成物。
(3)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立，或者同时从正、逆方向建立。
(4)化学反应达到化学平衡状态的正逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。
(5)化学反应达平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等。
1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)2H2O2H2↑＋O2↑为可逆反应。(×)
错因：可逆反应是在同一条件下，既可以正向进行又可以逆向进行的反应。
(2)对于反应2A(g)＋B(g)3C(g)，在恒温恒容密闭容器中反应，当混合气体的密度保持不变时说明反应已达平衡状态。(×)
错因：反应前后质量不变、体积不变，故密度始终不变。
(3)由2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1知，2 mol SO2与1 mol O2在恒压密闭容器中充分反应，可放出196.6 kJ的热量。(×)
错因：热化学方程式表示2 mol SO2气体与1 mol O2完全反应生成2 mol SO3气体时，放出热量为196.6 kJ，故2 mol SO2与1 mol O2在容器中反应达到平衡，放热小于196.6 kJ。
(4)对NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)反应，当每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2时，说明反应达平衡状态。(×)
错因：消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2均表示逆反应方向，故无法判断反应是否达到平衡状态。
(5)对反应A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，在恒温恒容密闭容器中反应，当压强不随时间而改变，说明反应已达平衡。(×)
错因：此反应为反应前后气体体积不变的反应，故压强始终不发生改变，因此压强不变时，无法说明反应已达平衡。
2．用Cl2生产某些含氯有机物时会生成副产物HCl，利用下列反应可实现氯的循环利用：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－115.6 kJ·mol－1。恒温恒容的密闭容器中，充入一定量的反应物发生上述反应，能充分说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A．气体的质量不再改变
B．氯化氢的转化率不再改变
C．断开4 mol H—Cl键的同时生成4 mol H—O键
D．n(HCl)∶n(O2)∶n(Cl2)∶n(H2O)＝4∶1∶2∶2
答案 B
解析 反应物和生成物均为气体，气体的总质量始终不变，A错误；反应正向进行时，HCl的转化率升高；反应逆向进行时，HCl的转化率降低，当HCl的转化率不再改变时，可以说明可逆反应达到平衡状态，B正确；断开4 mol H—Cl键和生成4 mol H—O键均表示正反应方向的反应速率，不能据此判断反应是否达到平衡状态，C错误；反应达到平衡状态时，各反应物和生成物的物质的量保持不变，但各物质的物质的量之比等于对应的化学计量数之比不能判断反应是否达到平衡状态，D错误。
题组训练
题组一 可逆反应及其特点
1．硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前的重要生产方法是“接触法”，有关接触氧化反应2SO2＋O22SO3的说法不正确的是( )
A．该反应为可逆反应，故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫
B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为零
C．一定条件下，向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2，则从反应开始到达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等
D．在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
答案 B
解析 可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应仍在进行，即v正＝v逆≠0，故B错误。
2．在一个密闭容器中发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.2 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能出现的数据是( )
A．c(SO3)＝0.4 mol·L－1
B．c(SO2)＝c(SO3)＝0.15 mol·L－1
C．c(SO2)＝0.25 mol·L－1
D．c(SO2)＋c(SO3)＝0.5 mol·L－1
答案 C
解析 2SO2(g) ＋ O2(g) 2SO3(g)
c(某时刻) 0.2 mol·L－1 0.2 mol·L－1 0.2 mol·L－1
向右进行完全 0 0.1 mol·L－1 0.4 mol·L－1
向左进行完全 0.4 mol·L－1 0.3 mol·L－1 0
由于反应为可逆反应，SO3的浓度一定小于0.4 mol·L－1，故A错误；SO2与SO3浓度不会均为0.15 mol·L－1，只能一种物质的浓度增大，另一种物质的浓度减小，故B错误；由于反应为可逆反应，SO2的浓度一定小于0.4 mol·L－1，大于0，则可能为0.25 mol·L－1，故C正确；根据元素守恒，c(SO2)＋c(SO3)＝0.4 mol·L－1，故D错误。
题组二 化学平衡状态的标志
3．恒温恒容条件下，某密闭容器中发生如下反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，说明该反应已达到平衡状态的是( )
A．容器内总压强不随时间改变
B．气体的密度不随时间改变
C．单位时间内生成2 mol HI的同时消耗1 mol H2
D．H2的体积分数不随时间改变
答案 D
解析 该反应前后气体总分子数不变，则恒温恒容条件下，容器内气体总压强始终不变，故不能根据总压强的不变判断反应达到平衡状态，A错误；反应物和生成物均为气体，则气体总质量不变，又知该反应在恒温恒容条件下进行，则气体的密度始终不变，故不能根据密度不变判断反应达到平衡状态，B错误；生成2 mol HI和消耗1 mol H2均表示正反应方向，故不能判断反应达到平衡状态，C错误；该反应正向进行时，H2的体积分数减小，而逆向进行时，H2的体积分数增大，当H2的体积分数不随时间改变，即v正(H2)＝v逆(H2)，则该反应达到平衡状态，D正确。
4．(1)在一定条件下，可逆反应达到平衡状态的本质特征是__________________________。下列关系中能说明反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已经达到平衡状态的是________。
A．3v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3)
C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2)
(2)在一定温度下的恒容密闭容器中，可逆反应达到平衡状态时，一些宏观物理量恒定不变：a.反应容器中生成物的浓度不变；b.反应物的生成速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比；c.混合气体的压强不变；d.混合气体的密度不变；e.混合气体的平均相对分子质量不变；f.混合气体的总物质的量不变；g.混合气体的颜色不变；h.各反应物和生成物的浓度之比等于化学计量数之比；i.某种气体的质量分数不变。
①能说明反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态的有________；
②能说明反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的有________。
答案 (1)正反应速率与逆反应速率相等 C
(2)①acefi ②acefgi
可逆反应达平衡状态的判断方法
准确地判断题目提供的物理量，反应过程中是变量还是定量，若变量不变，则可逆反应达到平衡状态。
以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例：
类型
判断依据
平衡状态
混合物体系
中各成分的
含量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
平衡
②各物质的质量或各物质的质量分数一定
平衡
③各气体的体积或体积分数一定
平衡
正、逆反应
速率的关系
①在单位时间内消耗了m mol A，同时生成m mol A
平衡
②在单位时间内消耗了n mol B，同时生成p mol C
不一定
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q
不一定
④在单位时间内生成n mol B，同时消耗q mol D
不一定
恒温恒容时，
压强不再变化
①m＋n≠p＋q
平衡
②m＋n＝p＋q
不一定
平均相对分子质量(r)
①m＋n≠p＋q时
平衡
②m＋n＝p＋q时
不一定
气体密度
不再变化
恒温恒压
m＋n＝p＋q
不一定
m＋n≠p＋q
平衡
恒温恒容
m＋n＝p＋q
不一定
m＋n≠p＋q
温度不再变化
绝热容器
平衡
颜色不再变化
说明有色物质的浓度一定
平衡
考点2 化学平衡的移动
知识梳理
1.化学平衡移动的过程
2．化学平衡移动方向与化学反应速率的关系
(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。
(3)v正
(1)若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：
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
缩小体积增大压强
向体积减小的方向移动
扩大体积减小压强
向体积增大的方向移动
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(浓度、压强、温度等)之一，平衡将向着减弱这种改变的方向移动。
(1)化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“消除”外界条件的改变，即“减弱而不抵消”。
(2)固体或纯液体用量的改变，对平衡没有影响。
(3)当反应混合物中不存在气态物质时，压强的变化对平衡没有影响。
(4)对于反应前后气体体积无变化的反应，如H2(g)＋I2(g)2HI(g)等，压强的变化对其平衡也无影响。但通过改变体积增大(或减小)压强，会使各物质浓度增大(或减小)，混合气体的颜色变深(或浅)。
(5)恒容时，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，增大(减小)浓度相当于增大(减小)压强。
(6)“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―→但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(等效于减压)―→体系中各组分的浓度同倍数减小
1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)增大反应物的量，化学反应速率加快，化学平衡正向移动。(×)
错因：若反应物为固体或纯液体，其浓度看做是常数，则增大反应物的量，其浓度不变，化学反应速率不变，平衡不移动。
(2)化学平衡发生移动，速率一定改变。速率改变，化学平衡一定发生移动。(×)
错因：加入催化剂，正逆反应速率同等程度增大，但平衡不移动。
(3)2NO2N2O4的平衡体系，加压(压缩体积)，平衡右移，气体颜色变浅。(×)
错因：虽平衡右移，但气体颜色仍比移动前要深。
(4)对于以下反应：2NO2(g)N2O4(g)，在恒温恒容条件下充入稀有气体，平衡向右移动。(×)
错因：在恒容条件下充入稀有气体，各组分的浓度不变，平衡不移动。
(5)对于以下反应：2NO2(g)N2O4(g)，在恒温恒压条件下充入稀有气体，平衡不移动。(×)
错因：在恒温恒压条件下充入稀有气体，容器体积膨胀(相当于减压)，各组分的浓度变小，平衡向左移动。
(6)恒温恒容条件下，反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，再向容器中通入一定量的N2O4(g)重新达到平衡后，NO2的体积分数增大。(×)
错因：恒温恒容条件下，再通入一定量N2O4气体，相当于增大压强，N2O4的转化率减小，NO2的体积分数减小。
2．在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：NO(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g) ΔH＝－373.2 kJ·mol－1。达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施是( )
A．加催化剂同时升高温度
B．加催化剂同时增大压强
C．升高温度同时充入N2
D．降低温度同时减小压强
答案 B
解析 结合该反应的特点，提高反应速率的措施有升高温度、增大压强、使用催化剂；提高NO的转化率(平衡正向移动)的措施有降低温度、增大压强。
题组训练
1.反应2A(g)2B(g)＋E(g) ΔH＝Q kJ·mol－1(Q>0)，达到平衡时，要使正反应速率降低，A的浓度增大，应采取的措施是( )
A．缩小体积加压 B．扩大体积减压
C．增加E的浓度 D．降温
答案 D
解析 缩小体积加压，平衡逆向移动，A的浓度增大，但正反应速率也增大，A错误；扩大体积减压，平衡正向移动，正反应速率减小，但A的浓度也减小，B错误；增加E的浓度，平衡逆向移动，A的浓度增大，正反应速率也增大，C错误；降温，正反应速率降低，且平衡逆向移动，A的浓度增大，D正确。
2．一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)达到平衡时，维持温度不变，将气体体积缩小到原来的，当达到新的平衡时，气体C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则下列说法正确的是( )
A．m＋n>p B．m＋n
答案 B
解析 当气体体积缩小到原来的，假设平衡未发生移动，则C的浓度应为原平衡时的2倍，但结果是C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则说明平衡向逆反应方向发生了移动，说明m＋n
A．x＋y＞z B．平衡向逆反应方向移动
C．B的转化率降低 D．A的体积分数减小
答案 D
解析 新平衡时C的浓度大于原来的0.5倍，说明平衡向正反应方向移动，所以x＋y＜z，A和B的转化率增大，A的体积分数减小，故D正确。
解析化学平衡移动题目的一般思路
改变条件
考点3 等效平衡
知识梳理
1.含义
在一定条件下(等温等容或等温等压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同。
2．原理
同一可逆反应，当外界条件一定时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，最后都能达到平衡状态。其中平衡混合物中各物质的含量相同。
由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。
3．等效平衡规律
对于可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)
反应特点
a＋b≠c＋d
a＋b＝c＋d
条件
等温等容
等温等压
等温等容
等温等压
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”成比例
换算为化学方程式同一边物质，其“量”成比例
平衡特点
物质的量(n)
相同
成比例
成比例
成比例
百分含量(w%)
相同
相同
相同
相同
浓度
相同
相同
成比例
相同
等效平衡与等同平衡的异同
条件
判断方法
结果
恒温恒容：反应前后气体体积不相等的可逆反应，aA(g)＋bB(g)cC(g)[Δn(g)≠0]
投料换算成相同物质表示的物质的量相同―→同归定值
两次平衡时各组分百分含量、n、c均相同―→完全相同―→等同平衡
恒温恒容：反应前后气体体积相等的可逆反应，aA(g)＋bB(g)cC(g)[Δn(g)＝0]
投料换算成相同物质表示的物质的量等比例―→同归定比
两次平衡时各组分百分含量相同，n、c同比例变化―→等效平衡
恒温恒压：所有有气体参加的可逆反应
投料换算成相同物质表示的物质的量等比例―→同归定比
两次平衡时各组分百分含量相同、c相同，n同比例变化―→等效平衡
1.在初始温度为500 ℃、容积恒定为10 L的三个密闭容器中，按图所示投入原料，发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－25 kJ·mol－1。已知乙达到平衡时气体的压强为开始时的0.55倍；乙、丙中初始反应方向不同，平衡后对应各组分的体积分数相等。下列分析正确的是( )
A．刚开始反应时速率：甲＞乙
B．平衡后反应放热：甲＞乙
C．500 ℃时乙容器中反应的平衡常数K＝3×102
D．若a≠0，则0.9＜b＜1
答案 D
解析 刚开始反应时甲和乙各组分的浓度相等，所以开始时反应速率相等，故A错误；甲是绝热体系，随着反应的进行，反应放出热量，使得体系的温度升高，所以平衡逆向移动，但乙为恒温体系，所以甲相当于在乙的基础上逆向移动了，故平衡后反应放热：甲＜乙，B错误；设二氧化碳转化的物质的量为x mol，则：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
起始量/mol 1 3 0 0
转化量/mol x 3x x x
平衡量/mol 1－x 3－3x x x
则＝0.55，解得x＝0.9，所以平衡常数K＝＝3×104，故C错误；乙和丙中初始反应方向不同，平衡后对应各组分的体积分数相等，此时二者建立的平衡为等效平衡，根据C项的计算分析，平衡时甲醇的物质的量为0.9 mol，则0.9＜b＜1，故D正确。
2．对反应2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)，若恒温恒压条件下按下表进行投料。
序号
A
B
C
D
①
2 mol
1 mol
0
0
②
4 mol
2 mol
0
0
③
1 mol
0.5 mol
1.5 mol
0.5 mol
④
0
1 mol
3 mol
1 mol
⑤
0
0
3 mol
1 mol
上述反应达到平衡后，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？
答案 ①②③⑤互为等效平衡。达到平衡后物质的量浓度、组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。
题组训练
1.已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.3 kJ·mol－1，在一定温度和催化剂的条件下，向一密闭容器中，通入1 mol N2和3 mol H2，达到平衡状态Ⅰ；相同条件下，向另一体积相同的密闭容器中通入0.9 mol N2、2.7 mol H2和0.2 mol NH3，达到平衡状态Ⅱ，则下列说法正确的是( )
A．两个平衡状态的平衡常数的关系：KⅠ
C．N2的转化率：平衡Ⅰ<平衡Ⅱ
D．反应放出的热量：QⅠ＝QⅡ<92.3 kJ
答案 B
解析 两平衡的温度相同，故平衡常数KⅠ＝KⅡ，两容器中的反应物都可以转化为1 mol N2和3 mol H2，故两个平衡是等效平衡，且两平衡中H2的百分含量相同，但反应是可逆反应不能进行彻底，平衡Ⅱ中已经有一部分NH3，反应放出的热量：QⅠ>QⅡ，且都小于92.3 kJ，二者起始时N2量不同，平衡时N2量相同，所以N2的转化率：平衡Ⅰ>平衡Ⅱ。
2．在一个固定体积的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B，发生反应2A(g)＋B(g)2C(g)，达到平衡时，C的物质的量浓度为k mol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列配比作为起始物质：
①4 mol A＋2 mol B ②2 mol A＋1 mol B＋2 mol C
③2 mol C＋1 mol B ④2 mol C
⑤1 mol A ＋0.5 mol B＋1 mol C
(1)达到平衡后，C的物质的量浓度仍是k mol/L的是________。
(2)若令a、b、c分别代表初始加入的A、B、C的物质的量，如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同，填写：
Ⅰ.若a＝0，b＝0，则c＝________。
Ⅱ.若a＝0.5，则b＝________，c＝________。
Ⅲ.a、b、c的取值必须满足的一般条件是________；________。(用两个方程式表示，一个只含a、c，另一个只含b、c)
答案 (1)④⑤
(2)Ⅰ.2 Ⅱ.0.25 1.5 Ⅲ.a＋c＝2 b＋＝1
解析 (1)该反应m＋n≠p＋q且条件为恒温、恒容，所以要满足“同归定值”。将②③④⑤的加料方式全部进行“一边倒”转化为反应物A和B的量后，只有④⑤的加料方式与2 mol A和1 mol B的加料方式完全一致。
(2)根据“一边倒”的方式进行转化，即a mol A＋b mol B＋c mol C等价转化为a mol A＋b mol B＋。
3．在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行反应A(g)＋2B(g)3C(g)，已知加入1 mol A和3 mol B，且达到平衡后，生成a mol C。
(1)达到平衡时，C在混合气体中的体积分数是________(用字母a表示)。
(2)在相同的实验条件下，若加入2 mol A和6 mol B，达到平衡后，C的物质的量为________mol(用字母a表示)，此时C在反应混合气体中的质量分数________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)在相同实验条件下，若改为加入2 mol A和8 mol B，若要求平衡后C在反应混合气体中的质量分数不变，则还应加入C________mol。
答案 (1) (2)2a 不变 (3)6
解析 (1)由于该反应是等体积反应，n总＝n平＝4 mol，＝＝。
(2)物质按比例增多，相当于对体系加压，平衡不移动，故质量分数不变。
(3)根据等效平衡原理，设还应加入C x mol，则∶＝1∶3，解得x＝6。
等效平衡判断“四步曲”
高考真题实战
1．(2016·四川高考)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 根据图像可知，温度升高，φ(CH4)减小，说明平衡右移，则正反应是吸热反应，该反应的焓变ΔH>0，A正确；温度一定时，Z增大，φ(CH4)减小，则a<33，C错误；加压后X点对应的平衡左移，φ(CH4) 增大，D错误。
2．(2016·江苏高考)(双选)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( )
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．该反应的正反应放热
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 AD
解析 若反应Ⅲ的温度为400 ℃，则反应Ⅰ和反应Ⅲ达到的平衡为等效平衡，而反应Ⅲ的实际温度为500 ℃，500 ℃时CH3OH的平衡浓度比400 ℃时的小，说明升高温度后，平衡逆向移动，故正反应为放热反应，A正确；反应Ⅱ相当于给反应Ⅰ加压，加压时，平衡正向移动，故容器Ⅱ中反应物的转化率大于容器Ⅰ中的，B错误；由表中数据知，达到平衡时，可求得容器Ⅰ中c(H2)＝0.04 mol·L－1，可推知容器Ⅱ中c(H2)<0.08 mol·L－1，容器Ⅲ中c(H2)＝0.15 mol·L－1，平衡时，Ⅱ中c(H2)小于容器Ⅲ中c(H2)的两倍，C错误；浓度相同，容器Ⅲ中的温度高，所以容器Ⅲ中正反应速率大于容器Ⅰ中的，D正确。
3．(2019·全国卷Ⅱ节选)某温度下，在刚性容器内发生反应：
ΔH3＝89.3 kJ·mol－1
达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有________(填标号)。
A．通入惰性气体 B．提高温度
C．增加环戊烯浓度 D．增加碘浓度
答案 BD
解析 欲增加环戊烯的平衡转化率，则平衡正向移动，由于该反应是吸热反应，因此升温可使平衡正向移动；增加碘的浓度，平衡正向移动，环戊烯的转化率提高。
4．(2017·全国卷Ⅱ)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________0.1(填“大于”或“小于”)；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，逆反应速率增大平衡逆向移动
(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链烃类
解析 (1)由盖斯定律可知，①式＝②式－③式，即ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119 kJ/mol－(－242 kJ/mol)＝＋123 kJ/mol。由图a可知，同温下，x MPa时反应的平衡转化率高于0.1 MPa时的，根据压强减小平衡向右移动可知，x小于0.1。欲提高丁烯的平衡产率，应使平衡向右移动，该反应的正反应为吸热反应，因此可以通过升高温度的方法使平衡向右移动；该反应为气体体积增大的反应，因此可以通过降低压强的方法使平衡向右移动，所以A、D正确。
(3)该反应的正反应为吸热反应，因此升高温度可以使平衡向右移动，使丁烯的产率增大，另外，反应速率也随温度的升高而增大。由题意知，丁烯在高温条件下能够发生裂解，因此当温度超过590 ℃时，参与裂解反应的丁烯增多，而使产率降低。
5．(2017·天津高考节选)SO2的除去
方法1(双碱法)：用NaOH吸收SO2，并用CaO使NaOH再生
NaOH溶液Na2SO3溶液
写出过程①的离子方程式：____________________________________________________________________；
CaO在水中存在如下转化：
CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)
从平衡移动的角度，简述过程②NaOH再生的原理：_____________________________________________________________________
________________________________________________________________。
答案 2OH－＋SO2===SO＋H2O SO与Ca2＋生成CaSO3沉淀，平衡向正向移动，OH－浓度增大，有NaOH生成
第2节 化学平衡状态 化学平衡的移动
[考试说明] 1.了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程；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。
[命题规律] 本节内容是高考的重点与热点，主要考点有两个：一是化学平衡状态的判断；二是化学平衡移动原理，它往往以化学图像为载体，结合化学反应速率的变化、化学平衡常数一起进行考查，同时考查图表分析、数据处理能力。
考点1 可逆反应和化学平衡状态
知识梳理
1.化学平衡研究的对象——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
①三同：a.相同条件下；b.正逆反应同时进行；c.反应物与生成物同时存在。
②一小：任一组分的转化率都小于100%。
(3)表示方法：在化学方程式中用“”表示。
2．化学平衡状态
(1)概念：在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的浓度或质量保持不变的状态。
(2)建立过程
在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：
以上过程可用如图表示：
(3)化学平衡状态特征
(1)可逆反应不等同于可逆过程，可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化。
(2)可逆反应体系中，生成物不能全部转化为反应物，反应物也不能完全转化为生成物。
(3)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立，或者同时从正、逆方向建立。
(4)化学反应达到化学平衡状态的正逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。
(5)化学反应达平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等。
1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)2H2O2H2↑＋O2↑为可逆反应。(×)
错因：可逆反应是在同一条件下，既可以正向进行又可以逆向进行的反应。
(2)对于反应2A(g)＋B(g)3C(g)，在恒温恒容密闭容器中反应，当混合气体的密度保持不变时说明反应已达平衡状态。(×)
错因：反应前后质量不变、体积不变，故密度始终不变。
(3)由2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1知，2 mol SO2与1 mol O2在恒压密闭容器中充分反应，可放出196.6 kJ的热量。(×)
错因：热化学方程式表示2 mol SO2气体与1 mol O2完全反应生成2 mol SO3气体时，放出热量为196.6 kJ，故2 mol SO2与1 mol O2在容器中反应达到平衡，放热小于196.6 kJ。
(4)对NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)反应，当每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2时，说明反应达平衡状态。(×)
错因：消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2均表示逆反应方向，故无法判断反应是否达到平衡状态。
(5)对反应A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，在恒温恒容密闭容器中反应，当压强不随时间而改变，说明反应已达平衡。(×)
错因：此反应为反应前后气体体积不变的反应，故压强始终不发生改变，因此压强不变时，无法说明反应已达平衡。
2．用Cl2生产某些含氯有机物时会生成副产物HCl，利用下列反应可实现氯的循环利用：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－115.6 kJ·mol－1。恒温恒容的密闭容器中，充入一定量的反应物发生上述反应，能充分说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A．气体的质量不再改变
B．氯化氢的转化率不再改变
C．断开4 mol H—Cl键的同时生成4 mol H—O键
D．n(HCl)∶n(O2)∶n(Cl2)∶n(H2O)＝4∶1∶2∶2
答案 B
解析 反应物和生成物均为气体，气体的总质量始终不变，A错误；反应正向进行时，HCl的转化率升高；反应逆向进行时，HCl的转化率降低，当HCl的转化率不再改变时，可以说明可逆反应达到平衡状态，B正确；断开4 mol H—Cl键和生成4 mol H—O键均表示正反应方向的反应速率，不能据此判断反应是否达到平衡状态，C错误；反应达到平衡状态时，各反应物和生成物的物质的量保持不变，但各物质的物质的量之比等于对应的化学计量数之比不能判断反应是否达到平衡状态，D错误。
题组训练
题组一 可逆反应及其特点
1．硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前的重要生产方法是“接触法”，有关接触氧化反应2SO2＋O22SO3的说法不正确的是( )
A．该反应为可逆反应，故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫
B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为零
C．一定条件下，向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2，则从反应开始到达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等
D．在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
答案 B
解析 可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应仍在进行，即v正＝v逆≠0，故B错误。
2．在一个密闭容器中发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.2 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能出现的数据是( )
A．c(SO3)＝0.4 mol·L－1
B．c(SO2)＝c(SO3)＝0.15 mol·L－1
C．c(SO2)＝0.25 mol·L－1
D．c(SO2)＋c(SO3)＝0.5 mol·L－1
答案 C
解析 2SO2(g) ＋ O2(g) 2SO3(g)
c(某时刻) 0.2 mol·L－1 0.2 mol·L－1 0.2 mol·L－1
向右进行完全 0 0.1 mol·L－1 0.4 mol·L－1
向左进行完全 0.4 mol·L－1 0.3 mol·L－1 0
由于反应为可逆反应，SO3的浓度一定小于0.4 mol·L－1，故A错误；SO2与SO3浓度不会均为0.15 mol·L－1，只能一种物质的浓度增大，另一种物质的浓度减小，故B错误；由于反应为可逆反应，SO2的浓度一定小于0.4 mol·L－1，大于0，则可能为0.25 mol·L－1，故C正确；根据元素守恒，c(SO2)＋c(SO3)＝0.4 mol·L－1，故D错误。
题组二 化学平衡状态的标志
3．恒温恒容条件下，某密闭容器中发生如下反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，说明该反应已达到平衡状态的是( )
A．容器内总压强不随时间改变
B．气体的密度不随时间改变
C．单位时间内生成2 mol HI的同时消耗1 mol H2
D．H2的体积分数不随时间改变
答案 D
解析 该反应前后气体总分子数不变，则恒温恒容条件下，容器内气体总压强始终不变，故不能根据总压强的不变判断反应达到平衡状态，A错误；反应物和生成物均为气体，则气体总质量不变，又知该反应在恒温恒容条件下进行，则气体的密度始终不变，故不能根据密度不变判断反应达到平衡状态，B错误；生成2 mol HI和消耗1 mol H2均表示正反应方向，故不能判断反应达到平衡状态，C错误；该反应正向进行时，H2的体积分数减小，而逆向进行时，H2的体积分数增大，当H2的体积分数不随时间改变，即v正(H2)＝v逆(H2)，则该反应达到平衡状态，D正确。
4．(1)在一定条件下，可逆反应达到平衡状态的本质特征是__________________________。下列关系中能说明反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已经达到平衡状态的是________。
A．3v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3)
C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2)
(2)在一定温度下的恒容密闭容器中，可逆反应达到平衡状态时，一些宏观物理量恒定不变：a.反应容器中生成物的浓度不变；b.反应物的生成速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比；c.混合气体的压强不变；d.混合气体的密度不变；e.混合气体的平均相对分子质量不变；f.混合气体的总物质的量不变；g.混合气体的颜色不变；h.各反应物和生成物的浓度之比等于化学计量数之比；i.某种气体的质量分数不变。
①能说明反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态的有________；
②能说明反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的有________。
答案 (1)正反应速率与逆反应速率相等 C
(2)①acefi ②acefgi
可逆反应达平衡状态的判断方法
准确地判断题目提供的物理量，反应过程中是变量还是定量，若变量不变，则可逆反应达到平衡状态。
以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例：
类型
判断依据
平衡状态
混合物体系
中各成分的
含量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
平衡
②各物质的质量或各物质的质量分数一定
平衡
③各气体的体积或体积分数一定
平衡
正、逆反应
速率的关系
①在单位时间内消耗了m mol A，同时生成m mol A
平衡
②在单位时间内消耗了n mol B，同时生成p mol C
不一定
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q
不一定
④在单位时间内生成n mol B，同时消耗q mol D
不一定
恒温恒容时，
压强不再变化
①m＋n≠p＋q
平衡
②m＋n＝p＋q
不一定
平均相对分子质量(r)
①m＋n≠p＋q时
平衡
②m＋n＝p＋q时
不一定
气体密度
不再变化
恒温恒压
m＋n＝p＋q
不一定
m＋n≠p＋q
平衡
恒温恒容
m＋n＝p＋q
不一定
m＋n≠p＋q
温度不再变化
绝热容器
平衡
颜色不再变化
说明有色物质的浓度一定
平衡
考点2 化学平衡的移动
知识梳理
1.化学平衡移动的过程
2．化学平衡移动方向与化学反应速率的关系
(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。
(3)v正
(1)若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：
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
缩小体积增大压强
向体积减小的方向移动
扩大体积减小压强
向体积增大的方向移动
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(浓度、压强、温度等)之一，平衡将向着减弱这种改变的方向移动。
(1)化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“消除”外界条件的改变，即“减弱而不抵消”。
(2)固体或纯液体用量的改变，对平衡没有影响。
(3)当反应混合物中不存在气态物质时，压强的变化对平衡没有影响。
(4)对于反应前后气体体积无变化的反应，如H2(g)＋I2(g)2HI(g)等，压强的变化对其平衡也无影响。但通过改变体积增大(或减小)压强，会使各物质浓度增大(或减小)，混合气体的颜色变深(或浅)。
(5)恒容时，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，增大(减小)浓度相当于增大(减小)压强。
(6)“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―→但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(等效于减压)―→体系中各组分的浓度同倍数减小
1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)增大反应物的量，化学反应速率加快，化学平衡正向移动。(×)
错因：若反应物为固体或纯液体，其浓度看做是常数，则增大反应物的量，其浓度不变，化学反应速率不变，平衡不移动。
(2)化学平衡发生移动，速率一定改变。速率改变，化学平衡一定发生移动。(×)
错因：加入催化剂，正逆反应速率同等程度增大，但平衡不移动。
(3)2NO2N2O4的平衡体系，加压(压缩体积)，平衡右移，气体颜色变浅。(×)
错因：虽平衡右移，但气体颜色仍比移动前要深。
(4)对于以下反应：2NO2(g)N2O4(g)，在恒温恒容条件下充入稀有气体，平衡向右移动。(×)
错因：在恒容条件下充入稀有气体，各组分的浓度不变，平衡不移动。
(5)对于以下反应：2NO2(g)N2O4(g)，在恒温恒压条件下充入稀有气体，平衡不移动。(×)
错因：在恒温恒压条件下充入稀有气体，容器体积膨胀(相当于减压)，各组分的浓度变小，平衡向左移动。
(6)恒温恒容条件下，反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，再向容器中通入一定量的N2O4(g)重新达到平衡后，NO2的体积分数增大。(×)
错因：恒温恒容条件下，再通入一定量N2O4气体，相当于增大压强，N2O4的转化率减小，NO2的体积分数减小。
2．在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：NO(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g) ΔH＝－373.2 kJ·mol－1。达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施是( )
A．加催化剂同时升高温度
B．加催化剂同时增大压强
C．升高温度同时充入N2
D．降低温度同时减小压强
答案 B
解析 结合该反应的特点，提高反应速率的措施有升高温度、增大压强、使用催化剂；提高NO的转化率(平衡正向移动)的措施有降低温度、增大压强。
题组训练
1.反应2A(g)2B(g)＋E(g) ΔH＝Q kJ·mol－1(Q>0)，达到平衡时，要使正反应速率降低，A的浓度增大，应采取的措施是( )
A．缩小体积加压 B．扩大体积减压
C．增加E的浓度 D．降温
答案 D
解析 缩小体积加压，平衡逆向移动，A的浓度增大，但正反应速率也增大，A错误；扩大体积减压，平衡正向移动，正反应速率减小，但A的浓度也减小，B错误；增加E的浓度，平衡逆向移动，A的浓度增大，正反应速率也增大，C错误；降温，正反应速率降低，且平衡逆向移动，A的浓度增大，D正确。
2．一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)达到平衡时，维持温度不变，将气体体积缩小到原来的，当达到新的平衡时，气体C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则下列说法正确的是( )
A．m＋n>p B．m＋n
答案 B
解析 当气体体积缩小到原来的，假设平衡未发生移动，则C的浓度应为原平衡时的2倍，但结果是C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则说明平衡向逆反应方向发生了移动，说明m＋n
A．x＋y＞z B．平衡向逆反应方向移动
C．B的转化率降低 D．A的体积分数减小
答案 D
解析 新平衡时C的浓度大于原来的0.5倍，说明平衡向正反应方向移动，所以x＋y＜z，A和B的转化率增大，A的体积分数减小，故D正确。
解析化学平衡移动题目的一般思路
改变条件
考点3 等效平衡
知识梳理
1.含义
在一定条件下(等温等容或等温等压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同。
2．原理
同一可逆反应，当外界条件一定时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，最后都能达到平衡状态。其中平衡混合物中各物质的含量相同。
由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。
3．等效平衡规律
对于可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)
反应特点
a＋b≠c＋d
a＋b＝c＋d
条件
等温等容
等温等压
等温等容
等温等压
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”成比例
换算为化学方程式同一边物质，其“量”成比例
平衡特点
物质的量(n)
相同
成比例
成比例
成比例
百分含量(w%)
相同
相同
相同
相同
浓度
相同
相同
成比例
相同
等效平衡与等同平衡的异同
条件
判断方法
结果
恒温恒容：反应前后气体体积不相等的可逆反应，aA(g)＋bB(g)cC(g)[Δn(g)≠0]
投料换算成相同物质表示的物质的量相同―→同归定值
两次平衡时各组分百分含量、n、c均相同―→完全相同―→等同平衡
恒温恒容：反应前后气体体积相等的可逆反应，aA(g)＋bB(g)cC(g)[Δn(g)＝0]
投料换算成相同物质表示的物质的量等比例―→同归定比
两次平衡时各组分百分含量相同，n、c同比例变化―→等效平衡
恒温恒压：所有有气体参加的可逆反应
投料换算成相同物质表示的物质的量等比例―→同归定比
两次平衡时各组分百分含量相同、c相同，n同比例变化―→等效平衡
1.在初始温度为500 ℃、容积恒定为10 L的三个密闭容器中，按图所示投入原料，发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－25 kJ·mol－1。已知乙达到平衡时气体的压强为开始时的0.55倍；乙、丙中初始反应方向不同，平衡后对应各组分的体积分数相等。下列分析正确的是( )
A．刚开始反应时速率：甲＞乙
B．平衡后反应放热：甲＞乙
C．500 ℃时乙容器中反应的平衡常数K＝3×102
D．若a≠0，则0.9＜b＜1
答案 D
解析 刚开始反应时甲和乙各组分的浓度相等，所以开始时反应速率相等，故A错误；甲是绝热体系，随着反应的进行，反应放出热量，使得体系的温度升高，所以平衡逆向移动，但乙为恒温体系，所以甲相当于在乙的基础上逆向移动了，故平衡后反应放热：甲＜乙，B错误；设二氧化碳转化的物质的量为x mol，则：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
起始量/mol 1 3 0 0
转化量/mol x 3x x x
平衡量/mol 1－x 3－3x x x
则＝0.55，解得x＝0.9，所以平衡常数K＝＝3×104，故C错误；乙和丙中初始反应方向不同，平衡后对应各组分的体积分数相等，此时二者建立的平衡为等效平衡，根据C项的计算分析，平衡时甲醇的物质的量为0.9 mol，则0.9＜b＜1，故D正确。
2．对反应2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)，若恒温恒压条件下按下表进行投料。
序号
A
B
C
D
①
2 mol
1 mol
0
0
②
4 mol
2 mol
0
0
③
1 mol
0.5 mol
1.5 mol
0.5 mol
④
0
1 mol
3 mol
1 mol
⑤
0
0
3 mol
1 mol
上述反应达到平衡后，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？
答案 ①②③⑤互为等效平衡。达到平衡后物质的量浓度、组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。
题组训练
1.已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.3 kJ·mol－1，在一定温度和催化剂的条件下，向一密闭容器中，通入1 mol N2和3 mol H2，达到平衡状态Ⅰ；相同条件下，向另一体积相同的密闭容器中通入0.9 mol N2、2.7 mol H2和0.2 mol NH3，达到平衡状态Ⅱ，则下列说法正确的是( )
A．两个平衡状态的平衡常数的关系：KⅠ
C．N2的转化率：平衡Ⅰ<平衡Ⅱ
D．反应放出的热量：QⅠ＝QⅡ<92.3 kJ
答案 B
解析 两平衡的温度相同，故平衡常数KⅠ＝KⅡ，两容器中的反应物都可以转化为1 mol N2和3 mol H2，故两个平衡是等效平衡，且两平衡中H2的百分含量相同，但反应是可逆反应不能进行彻底，平衡Ⅱ中已经有一部分NH3，反应放出的热量：QⅠ>QⅡ，且都小于92.3 kJ，二者起始时N2量不同，平衡时N2量相同，所以N2的转化率：平衡Ⅰ>平衡Ⅱ。
2．在一个固定体积的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B，发生反应2A(g)＋B(g)2C(g)，达到平衡时，C的物质的量浓度为k mol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列配比作为起始物质：
①4 mol A＋2 mol B ②2 mol A＋1 mol B＋2 mol C
③2 mol C＋1 mol B ④2 mol C
⑤1 mol A ＋0.5 mol B＋1 mol C
(1)达到平衡后，C的物质的量浓度仍是k mol/L的是________。
(2)若令a、b、c分别代表初始加入的A、B、C的物质的量，如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同，填写：
Ⅰ.若a＝0，b＝0，则c＝________。
Ⅱ.若a＝0.5，则b＝________，c＝________。
Ⅲ.a、b、c的取值必须满足的一般条件是________；________。(用两个方程式表示，一个只含a、c，另一个只含b、c)
答案 (1)④⑤
(2)Ⅰ.2 Ⅱ.0.25 1.5 Ⅲ.a＋c＝2 b＋＝1
解析 (1)该反应m＋n≠p＋q且条件为恒温、恒容，所以要满足“同归定值”。将②③④⑤的加料方式全部进行“一边倒”转化为反应物A和B的量后，只有④⑤的加料方式与2 mol A和1 mol B的加料方式完全一致。
(2)根据“一边倒”的方式进行转化，即a mol A＋b mol B＋c mol C等价转化为a mol A＋b mol B＋。
3．在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行反应A(g)＋2B(g)3C(g)，已知加入1 mol A和3 mol B，且达到平衡后，生成a mol C。
(1)达到平衡时，C在混合气体中的体积分数是________(用字母a表示)。
(2)在相同的实验条件下，若加入2 mol A和6 mol B，达到平衡后，C的物质的量为________mol(用字母a表示)，此时C在反应混合气体中的质量分数________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)在相同实验条件下，若改为加入2 mol A和8 mol B，若要求平衡后C在反应混合气体中的质量分数不变，则还应加入C________mol。
答案 (1) (2)2a 不变 (3)6
解析 (1)由于该反应是等体积反应，n总＝n平＝4 mol，＝＝。
(2)物质按比例增多，相当于对体系加压，平衡不移动，故质量分数不变。
(3)根据等效平衡原理，设还应加入C x mol，则∶＝1∶3，解得x＝6。
等效平衡判断“四步曲”
高考真题实战
1．(2016·四川高考)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 根据图像可知，温度升高，φ(CH4)减小，说明平衡右移，则正反应是吸热反应，该反应的焓变ΔH>0，A正确；温度一定时，Z增大，φ(CH4)减小，则a<3
2．(2016·江苏高考)(双选)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( )
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．该反应的正反应放热
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 AD
解析 若反应Ⅲ的温度为400 ℃，则反应Ⅰ和反应Ⅲ达到的平衡为等效平衡，而反应Ⅲ的实际温度为500 ℃，500 ℃时CH3OH的平衡浓度比400 ℃时的小，说明升高温度后，平衡逆向移动，故正反应为放热反应，A正确；反应Ⅱ相当于给反应Ⅰ加压，加压时，平衡正向移动，故容器Ⅱ中反应物的转化率大于容器Ⅰ中的，B错误；由表中数据知，达到平衡时，可求得容器Ⅰ中c(H2)＝0.04 mol·L－1，可推知容器Ⅱ中c(H2)<0.08 mol·L－1，容器Ⅲ中c(H2)＝0.15 mol·L－1，平衡时，Ⅱ中c(H2)小于容器Ⅲ中c(H2)的两倍，C错误；浓度相同，容器Ⅲ中的温度高，所以容器Ⅲ中正反应速率大于容器Ⅰ中的，D正确。
3．(2019·全国卷Ⅱ节选)某温度下，在刚性容器内发生反应：
ΔH3＝89.3 kJ·mol－1
达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有________(填标号)。
A．通入惰性气体 B．提高温度
C．增加环戊烯浓度 D．增加碘浓度
答案 BD
解析 欲增加环戊烯的平衡转化率，则平衡正向移动，由于该反应是吸热反应，因此升温可使平衡正向移动；增加碘的浓度，平衡正向移动，环戊烯的转化率提高。
4．(2017·全国卷Ⅱ)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________0.1(填“大于”或“小于”)；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，逆反应速率增大平衡逆向移动
(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链烃类
解析 (1)由盖斯定律可知，①式＝②式－③式，即ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119 kJ/mol－(－242 kJ/mol)＝＋123 kJ/mol。由图a可知，同温下，x MPa时反应的平衡转化率高于0.1 MPa时的，根据压强减小平衡向右移动可知，x小于0.1。欲提高丁烯的平衡产率，应使平衡向右移动，该反应的正反应为吸热反应，因此可以通过升高温度的方法使平衡向右移动；该反应为气体体积增大的反应，因此可以通过降低压强的方法使平衡向右移动，所以A、D正确。
(3)该反应的正反应为吸热反应，因此升高温度可以使平衡向右移动，使丁烯的产率增大，另外，反应速率也随温度的升高而增大。由题意知，丁烯在高温条件下能够发生裂解，因此当温度超过590 ℃时，参与裂解反应的丁烯增多，而使产率降低。
5．(2017·天津高考节选)SO2的除去
方法1(双碱法)：用NaOH吸收SO2，并用CaO使NaOH再生
NaOH溶液Na2SO3溶液
写出过程①的离子方程式：____________________________________________________________________；
CaO在水中存在如下转化：
CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)
从平衡移动的角度，简述过程②NaOH再生的原理：_____________________________________________________________________
________________________________________________________________。
答案 2OH－＋SO2===SO＋H2O SO与Ca2＋生成CaSO3沉淀，平衡向正向移动，OH－浓度增大，有NaOH生成
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