还剩22页未读，
继续阅读
所属成套资源：2020高考化学一轮复习教师用书学案（）
成套系列资料，整套一键下载
2020版高考化学（经典版）一轮复习教师用书：第七章第2节化学平衡状态 化学平衡的移动
展开
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，同时考查观察图表、数据处理、分析问题的能力。
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——“三同一小”。
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。
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(s)3C(g)，在恒温恒容密闭容器中反应，当混合气体的密度或压强保持不变时，都说明反应已达平衡状态。(√)
错因：__________________________________________________
(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。
(6)在2 L密闭容器内，800 ℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，当该容器内颜色保持不变时能说明该反应已达到平衡状态。(√)
错因：____________________________________________
题组训练
题组一 可逆反应及其特点
1．(2018·济宁模拟)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如下反应：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
解析 (1)化学平衡状态的本质特征是v(正)＝v(逆)，A项均为正反应速率，错误；B项，2v正(N2)＝v逆(NH3)，才达到平衡，错误；D项，3v正(N2)＝v逆(H2)，才达到平衡，错误。
(2)依据化学平衡状态的特征进行判断。
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：
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，不发生平衡移动。
(3)v正
3．影响化学平衡的因素
(1)若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：
(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―→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―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)
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)二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系，加压(压缩体积)后颜色加深。(√)
错因：______________________________________________________
(4)对“H2(g)＋I2(g)2HI(g)”无论恒温恒容，还是恒温恒压，充入稀有气体，平衡均不移动。(√)
错因：_________________________________________________________
(5)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0，在其他条件不变的情况下改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变。(√)
错因：___________________________________________________
(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，平衡最终正向移动，NO2的体积分数减小。
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1/2，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1/2，假设平衡未发生移动(虚拟出一种中间状态)，则C的浓度为原平衡时的2倍，而事实上平衡发生了移动，平衡移动的结果是C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则可认为由虚拟中间状态向逆反应方向发生了移动。
3．在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应mX(g)nY(g) ΔH＝Q kJ·mol－1。反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示：
下列说法正确的是( )
A．m>n
B．Q<0
C．温度不变，压强增大，Y的质量分数减小
D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动
答案 C
解析 温度不变时，当体积扩大到原来的两倍时，Y的浓度大于原来的，所以可确定增大体积，平衡正向移动，则有m0，B、D两项错误。
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)
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
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？
提示 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.在一个1 L的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B，发生反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(s)，达到平衡时，C的浓度为1.2 mol/L，维持容器的体积和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度还是1.2 mol/L的是( )
A．1 mol A＋0.5 mol B＋1.5 mol C＋0.1 mol D
B．3 mol C＋0.5 mol D
C．2 mol A＋1 mol B＋1 mol D
D．0.5 mol A ＋0.25 mol B＋2.25 mol C
答案 C
解析 反应2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(s)，D为固体，D的量不影响平衡移动；在恒温恒容下，不同途径达到平衡后，C的浓度仍为1.2 mol/L，说明与原平衡互为等效平衡，按化学计量数转化到方程式的左边，只要满足n(A)＝2 mol，n(B)＝1 mol即可。由于D的物质的量为0.1 mol，按方程式的化学计量数转化到左边，可得1.2 mol A、0.6 mol B和1.2 mol C，与原平衡不互为等效平衡，A错误；若开始加入3 mol C＋0.5 mol D，将3 mol C、0.5 mol D按化学计量数转化到左边可得1 mol A、0.5 mol B，剩余1.5 mol C，与原平衡不是等效平衡，B错误；由于D为固体，不影响化学平衡，所以反应后与原平衡互为等效平衡，C正确；没有加入D物质，无法建立等效平衡，D错误。
2．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，N2的转化率：平衡Ⅰ>平衡Ⅱ。
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( )
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，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．(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，有NaOH生成
解析 SO2和NaOH反应的产物是Na2SO3，反应的离子方程式为SO2＋2OH－===SO＋H2O。该NaOH再生过程是可逆过程，Ca2＋与SO生成的CaSO3难溶于水，Ca2＋浓度减小会使平衡向右移动，增大OH－浓度。
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
(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。
(2)由于氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大，所以丁烯产率降低。
(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．(2016·全国卷Ⅱ)丙烯腈(CH2===CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：
(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：
①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g) ΔH＝－515 kJ·mol－1
②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g) ΔH＝－353 kJ·mol－1
两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是__________________；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是__________________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是__________________。
(2)图a为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 ℃。低于460 ℃时，丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是__________________________________________________；高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选，填标号)。
A．催化剂活性降低 B．平衡常数变大
C．副反应增多 D．反应活化能增大
(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图b所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为________，理由是________________________________。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________。
答案 (1)两个反应均为放热量大的反应 降低温度、降低压强 催化剂
(2)不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC
(3)1 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低 1∶7.5∶1
解析 (1)判断反应自发进行的趋势可从熵变和焓变两方面考虑，反应①和②的熵变不大，但焓变均较大，这是导致两个反应在热力学上趋势均很大的主要原因。根据影响平衡移动的因素可知，提高丙烯腈平衡产率(即使反应①的平衡右移)的条件可以是降低温度、降低压强。在影响反应速率的外界因素中，催化剂的影响最大，且不同的反应一般使用的催化剂也不同，因此催化剂是提高丙烯腈反应选择性的关键因素。
(2)温度升高，反应①的平衡常数变小，反应的活化能不变，高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的原因可能是催化剂的活性降低、副反应增多，A、C正确。
(3)由反应①可知n(NH3)∶n(O2)∶n(C3H6)＝1∶1.5∶1，由于O2在空气中所占体积分数约为，所以理论上进料气氨、空气、丙烯的体积比V(NH3)∶V(空气)∶V(C3H6)＝1∶(1.5×5)∶1＝1∶7.5∶1。
6．(2015·北京高考节选)反应Ⅱ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋550 kJ·mol－1。
它由两步反应组成：
ⅰ.H2SO4(l)===SO3(g)＋H2O(g)ΔH＝＋177 kJ·mol－1；
ⅱ.SO3(g)分解。
L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。如图表示L一定时，ⅱ中SO3(g)的平衡转化率随X的变化关系。
①X代表的物理量是________。
②判断L1、L2的大小关系，并简述理由：_____________________________。
答案 ①压强 ②L1
[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，同时考查观察图表、数据处理、分析问题的能力。
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——“三同一小”。
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。
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(s)3C(g)，在恒温恒容密闭容器中反应，当混合气体的密度或压强保持不变时，都说明反应已达平衡状态。(√)
错因：__________________________________________________
(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。
(6)在2 L密闭容器内，800 ℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，当该容器内颜色保持不变时能说明该反应已达到平衡状态。(√)
错因：____________________________________________
题组训练
题组一 可逆反应及其特点
1．(2018·济宁模拟)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如下反应：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
解析 (1)化学平衡状态的本质特征是v(正)＝v(逆)，A项均为正反应速率，错误；B项，2v正(N2)＝v逆(NH3)，才达到平衡，错误；D项，3v正(N2)＝v逆(H2)，才达到平衡，错误。
(2)依据化学平衡状态的特征进行判断。
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：
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，不发生平衡移动。
(3)v正
3．影响化学平衡的因素
(1)若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：
(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―→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―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)
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)二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系，加压(压缩体积)后颜色加深。(√)
错因：______________________________________________________
(4)对“H2(g)＋I2(g)2HI(g)”无论恒温恒容，还是恒温恒压，充入稀有气体，平衡均不移动。(√)
错因：_________________________________________________________
(5)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0，在其他条件不变的情况下改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变。(√)
错因：___________________________________________________
(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，平衡最终正向移动，NO2的体积分数减小。
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1/2，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1/2，假设平衡未发生移动(虚拟出一种中间状态)，则C的浓度为原平衡时的2倍，而事实上平衡发生了移动，平衡移动的结果是C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则可认为由虚拟中间状态向逆反应方向发生了移动。
3．在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应mX(g)nY(g) ΔH＝Q kJ·mol－1。反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示：
下列说法正确的是( )
A．m>n
B．Q<0
C．温度不变，压强增大，Y的质量分数减小
D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动
答案 C
解析 温度不变时，当体积扩大到原来的两倍时，Y的浓度大于原来的，所以可确定增大体积，平衡正向移动，则有m
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)
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
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？
提示 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.在一个1 L的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B，发生反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(s)，达到平衡时，C的浓度为1.2 mol/L，维持容器的体积和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度还是1.2 mol/L的是( )
A．1 mol A＋0.5 mol B＋1.5 mol C＋0.1 mol D
B．3 mol C＋0.5 mol D
C．2 mol A＋1 mol B＋1 mol D
D．0.5 mol A ＋0.25 mol B＋2.25 mol C
答案 C
解析 反应2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(s)，D为固体，D的量不影响平衡移动；在恒温恒容下，不同途径达到平衡后，C的浓度仍为1.2 mol/L，说明与原平衡互为等效平衡，按化学计量数转化到方程式的左边，只要满足n(A)＝2 mol，n(B)＝1 mol即可。由于D的物质的量为0.1 mol，按方程式的化学计量数转化到左边，可得1.2 mol A、0.6 mol B和1.2 mol C，与原平衡不互为等效平衡，A错误；若开始加入3 mol C＋0.5 mol D，将3 mol C、0.5 mol D按化学计量数转化到左边可得1 mol A、0.5 mol B，剩余1.5 mol C，与原平衡不是等效平衡，B错误；由于D为固体，不影响化学平衡，所以反应后与原平衡互为等效平衡，C正确；没有加入D物质，无法建立等效平衡，D错误。
2．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，N2的转化率：平衡Ⅰ>平衡Ⅱ。
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( )
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，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．(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，有NaOH生成
解析 SO2和NaOH反应的产物是Na2SO3，反应的离子方程式为SO2＋2OH－===SO＋H2O。该NaOH再生过程是可逆过程，Ca2＋与SO生成的CaSO3难溶于水，Ca2＋浓度减小会使平衡向右移动，增大OH－浓度。
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
(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。
(2)由于氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大，所以丁烯产率降低。
(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．(2016·全国卷Ⅱ)丙烯腈(CH2===CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：
(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：
①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g) ΔH＝－515 kJ·mol－1
②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g) ΔH＝－353 kJ·mol－1
两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是__________________；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是__________________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是__________________。
(2)图a为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 ℃。低于460 ℃时，丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是__________________________________________________；高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选，填标号)。
A．催化剂活性降低 B．平衡常数变大
C．副反应增多 D．反应活化能增大
(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图b所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为________，理由是________________________________。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________。
答案 (1)两个反应均为放热量大的反应 降低温度、降低压强 催化剂
(2)不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC
(3)1 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低 1∶7.5∶1
解析 (1)判断反应自发进行的趋势可从熵变和焓变两方面考虑，反应①和②的熵变不大，但焓变均较大，这是导致两个反应在热力学上趋势均很大的主要原因。根据影响平衡移动的因素可知，提高丙烯腈平衡产率(即使反应①的平衡右移)的条件可以是降低温度、降低压强。在影响反应速率的外界因素中，催化剂的影响最大，且不同的反应一般使用的催化剂也不同，因此催化剂是提高丙烯腈反应选择性的关键因素。
(2)温度升高，反应①的平衡常数变小，反应的活化能不变，高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的原因可能是催化剂的活性降低、副反应增多，A、C正确。
(3)由反应①可知n(NH3)∶n(O2)∶n(C3H6)＝1∶1.5∶1，由于O2在空气中所占体积分数约为，所以理论上进料气氨、空气、丙烯的体积比V(NH3)∶V(空气)∶V(C3H6)＝1∶(1.5×5)∶1＝1∶7.5∶1。
6．(2015·北京高考节选)反应Ⅱ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋550 kJ·mol－1。
它由两步反应组成：
ⅰ.H2SO4(l)===SO3(g)＋H2O(g)ΔH＝＋177 kJ·mol－1；
ⅱ.SO3(g)分解。
L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。如图表示L一定时，ⅱ中SO3(g)的平衡转化率随X的变化关系。
①X代表的物理量是________。
②判断L1、L2的大小关系，并简述理由：_____________________________。
答案 ①压强 ②L1
相关资料
更多
