高2021届高2018级高中化学第一轮复习配套学案第七章第23讲

第23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。

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。

理解应用
向含有2 mol SO2的容器中通入过量O2发生2SO2(g)＋O2(g)催化剂
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.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,反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变,达到一种表面静止的状态。

(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a A ＋b B c C ＋d D,v 正(A )v 逆(B )＝a
b
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。

理解应用
1.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2SO 2(g)＋O 2(g)2SO 3(g)达到平衡状态的是________。

(2)能说明I 2(g)＋H 2(g)2HI(g)达到平衡状态的是________。

(3)能说明2NO 2(g)
N 2O 4(g)达到平衡状态的是________________________。

(4)能说明C(s)＋CO 2(g)2CO(g)达到平衡状态的是________。

(5)能说明NH 2COONH 4(s)2NH 3(g)＋CO 2(g)达到平衡状态的是________。

(6)能说明5CO(g)＋I 2O 5(s)
5CO 2(g)＋I 2(s)达到平衡状态的是________。

答案 (1)①③④⑦ (2)⑤⑦ (3)①③④⑤⑦ (4)①②③④⑦ (5)①②③ (6)②④⑦
2.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？ (1)____________。

(2)____________。

(3)____________。

(4)____________。

答案 (1)②③④⑦ (2)⑤⑦ (3)②③④⑤⑦ (4)②③④⑦
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.(2019·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,转化浓度之比亦为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
3.一定条件下,在密闭恒容的容器中,发生反应：3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)Si3N4(s)＋12HCl(g)ΔH<0,能表示该反应达到平衡状态的是()
A.v逆(N2)＝v正(H2)
B.v正(HCl)＝4v正(SiCl4)
C.混合气体密度保持不变
D.c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶3∶6
答案 C
【解析】利用化学反应速率之比等于化学方程式的计量系数之比可知A项错误；B项均表示正反应,无论反应是否处于平衡状态都成立；D项表示的浓度关系与是否平衡无关；混合气体密度不变说明容器中气体质量不变,而平衡移动则气体质量改变,所以C项表示达到平衡状态。

4.(2020·衡阳高三调研)反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,若在恒压绝热容器中发生,下列选项表明反应一定已达平衡状态的是()
A.容器内的温度不再变化
B.容器内的压强不再变化
C.相同时间内,断开H—H键的数目和生成N—H键的数目相等
D.容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2
答案 A
【解析】已知反应为放热反应,当容器内的温度不变时,平衡不再移动,达到平衡状态,A项符合题意；反应在恒压条件下进行,反应前后压强均不变,不能判断是否达到平衡状态,B项不符合题意；断开H—H键和生成N—H键均指正反应方向,不能判断是否达到平衡状态,C项不符合题意；当浓度为1∶3∶2时,无法证明正逆反应速率相等,即无法判定是否达到平衡状态,D 项不符合题意。

5.一定温度下,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。

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――――――→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――――――→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(等效于减压)
应用体验
根据化学平衡原理解答下列问题：
在体积不变的密闭容器中发生N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g) ΔH ＝－92.4 kJ·mol －
1，只改变一
种外界条件，完成下表：
改变条件
平衡移动方向
氢气的转化率(增大、减小或不变)
氨气的体积分数(增大、减小或不变)
增大氮气的浓度 增大氨气的浓度
升温 充入适量氩气
答案 (从左到右，从上到下)正向 增大 逆向 减小 增大 逆向 减小 减小 不移动 不变 不变
(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)＋CO 2(g)
2CO(g) ΔH ＞0，其他条件不变时，升高温度，反应速率v (CO 2)和CO 2
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FeCl 3＋3KSCN Fe(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2NO 2(g)N 2O 4(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(×)
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．①②④B．①④⑥C．②③⑤D．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．(2018·天津，5)室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBr C2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。

已知常压下，C2H5Br 和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。

下列有关叙述错误的是()
A．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量
B．增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br
C．若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变
D．若起始温度提高至60 ℃，可缩短反应达到平衡的时间
答案 D
解析D错：温度提高至60 ℃，化学反应速率虽然加快，但溴乙烷的沸点较低，会挥发出大量的溴乙烷，导致逆反应速率减小，故无法判断达到平衡的时间；A对：加入NaOH，消耗HBr，平衡左移，乙醇的物质的量增大；B对：增大HBr浓度，平衡右移，有利于生成溴乙烷；C对：原反应物按物质的量之比1∶1加入，又因二者反应的化学计量数之比为1∶1，两者的平衡转化率之比为1∶1，若将反应物均增大至2 mol，其平衡转化率之比仍为1∶1。

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c(H2)
c(CH3OH)
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．(2020·抚州高三模拟)在一密闭容器中，反应a A(g)＋b B(s)c C(g)＋d D(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H2H2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。

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—⎣⎢⎡⎦
⎥⎤容器特点(恒温恒容，恒温恒压)反应特点(物质状态，ΔV g 是否为0，ΔH 的正负)
―→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。

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：2SO 2(g)＋O 2(g)
2SO 3(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SO 2均为2 mol ，O 2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，c
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：2SO 2(g)＋O 2(g)
2SO 3(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数关系均转化为反应物，则①②中n (SO 2)n (O 2)＝2
3，故互为等效平衡。

③中a 、b 、c 三者关系满足：
c ＋a c 2
＋b ＝2
3，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：H 2(g)＋I 2(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 (H 2)∶n (I 2)＝1∶1，故互为等效平衡。

③中a 、b 、c 三者关系满足⎝⎛⎭⎫c 2＋a ∶⎝⎛⎭⎫c
2＋b ＝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。

问题思考
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)PCl 5(g)
PCl 3(g)＋Cl 2(g)
再充入PCl 5(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，PCl 5(g)的转化率________，PCl 5(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，平衡向正反应方向移动，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)
Ⅰ400 0.20 0.10 0 0.080
Ⅱ400 0.40 0.20 0
Ⅲ500 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．(2019·海南，3)反应C 2H 6(g)C 2H 4(g)＋H 2(g) ΔH >0，在一定条件下于密闭容器中达到平衡。

下列各项措施中，不能提高乙烷平衡转化率的是( )
A ．增大容器容积
B ．升高反应温度
C ．分离出部分氢气
D ．等容下通入惰性气体 答案 D
2．(2019·浙江4月选考，17)下列说法正确的是( )
A ．H 2(g)＋I 2(g)
2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变 B ．C(s)＋H 2O(g)H 2(g)＋CO(g)，碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C ．若压强不再随时间变化能说明反应2A(？)＋B(g)
2C(？)已达平衡，则A 、C 不能同时是气体
D ．1 mol N 2和3 mol H 2反应达到平衡时H 2转化率为10%，放出的热量为Q 1；在相同温度和压强下，当2 mol NH 3分解为N 2和H 2的转化率为10%时，吸收的热量为Q 2，Q 2不等于Q 1 答案 B
解析 A 项，该可逆反应的反应前后气体的化学计量数不发生变化，当缩小反应容器体积，相当于加压，正逆反应速率同等程度增加，错误；B 项，在建立平衡前，碳的质量不断改变，达到平衡时，质量不变，因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡，正确；C 项，若压强不再改变说明反应达到平衡，表明反应前后气体的化学计量数不等，故A 、C 可能均为气体，错误；D 项，易知N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g) ΔH ，合成氨气实际参与反应n (H 2)＝3 mol ×10%
＝0.3 mol ，因而Q 1＝0.33
×|ΔH |＝0.1|ΔH |，分解氨气时实际消耗的n (NH 3)＝2 mol ×10%＝0.2 mol ，Q 2＝0.22×|ΔH |＝0.1|ΔH |，则Q 1＝Q 2，错误。

3．[2017·全国卷Ⅲ，28(4)]298 K 时，将20 mL 3x mol·L －1Na 3AsO 3、20 mL 3x mol·L －1 I 2和20 mL NaOH 溶液混合，发生反应：AsO 3－3(aq)＋I 2(aq)＋2OH －(aq)
AsO 3－4(aq)＋2I －
(aq)＋H 2O(l)。

溶液中c (AsO 3－4)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 3－
3)
c ．c (AsO 3－4)/c (AsO 3－3)不再变化
d ．c (I －)＝y mol·L －
1
②t m 时，v 正________(填“大于”“小于”或“等于”)v 逆。

③t m 时v 逆________(填“大于”“小于”或“等于”)t n 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 t m 时生成物浓度较低 ④4y 3
(x －y )2
4．(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(C 4H 10)脱氢制1-丁烯(C 4H 8)的热化学方程式如下：
①C 4H 10(g)===C 4H 8(g)＋H 2(g) ΔH 1
已知：②C 4H 10(g)＋12
O 2(g)===C 4H 8(g)＋H 2O(g) ΔH 2＝－119 kJ·mol －1 ③H 2(g)＋ 12
O 2(g)===H 2O(g) ΔH 3＝－242 kJ·mol －1 反应①的ΔH 1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．(2020·云南省砚山县第二中学月考)如图是可逆反应X2＋3Y22Z在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述正确的是()
A．t1时，只有正方向反应
B．0～t1，c(Z)在减小
C．t2～t3，反应不再进行
D．t2～t3，各物质的浓度不再发生变化
答案 D
解析t1时，正、逆反应同时进行，故A错误；0～t1时，反应未达平衡状态，反应正向进行，c(Z)增大，故B错误；化学平衡状态是动态平衡，t2～t3时，v正＝v逆＞0，反应仍在进行，故C错误；t2～t3，达平衡状态，各物质的浓度不再发生变化，故D正确。

3．(2017·海南，11，改编)已知反应CO(g)＋H2O(g)催化剂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，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。

4．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。