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考点3 温度对化学平衡的影响
1．温度对化学平衡移动的影响
(1)实验探究温度对化学平衡移动的影响
按表中实验步骤要求完成实验，观察实验现象，填写下表：
实验原理 ΔH＝－56.9 kJ·mol－1
实验步骤
实验现象 热水中混合气体颜色加深；冰水中混合气体颜色变浅
实验结论 混合气体受热颜色加深，说明NO2浓度增大，即平衡向逆反应方向移动；混合气体被冷却时颜色变浅，说明NO2浓度减小，即平衡向正反应方向移动
应用 在工业生产中采用适当的温度，使反应有比较理想的反应速率和平衡转化率。
(2)温度对化学平衡移动的影响规律
①任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。
②当其他条件不变时：
温度升高，平衡向吸热反应方向移动；
温度降低，平衡向放热反应方向移动。
(3)用v—t图像分析温度对化学平衡移动的影响
已知反应：mA(g)＋nB(g) pC(g) ΔH＜0，当反应达平衡后，若温度改变，其反应速率的变化曲线分别如下图所示。
t1时刻，升高温度，v′正、v′逆均增大，但吸热反应方向的v′逆增大幅度大，则v′逆＞v′正，平衡逆向移动。
t1时刻，降低温度，v′正、v′逆均减小，但吸热反应方向的v′逆减小幅度大。则v′正＞v′逆，平衡正向移动。
2．催化剂对化学平衡的影响
(1)催化剂对化学平衡的影响规律
当其他条件不变时：
催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。
(2)用v—t图像分析催化剂对化学平衡的影响
t1时刻，加入催化剂，v′正、v′逆同等倍数增大，则v′正＝v′逆，平衡不移动。
提醒 ①一般说的催化剂都是指的正催化剂，即可以加快反应速率。特殊情况下，也使用负催化剂，减慢反应速率。
②用速率分析化学平衡移动的一般思路
1．(2022·金华模拟)2 L恒容密闭容器中发生反应：2A(g)＋B2(g) 2AB(g) ΔH<0，在不同温度T下测得A的物质的量与时间t的关系如表所示。下列说法正确的是( )
t/min n/mol T/K 0 5 8 13
T1 2.0 1.5 1.3 1.0
T2 2.0 1.15 1.0 1.0
A.与T2 K相比，T1K时分子动能大，活化分子百分数增大
B．T2 K,5～8 min内，v(A)＝0.05 mol·L－1·min－1
C．T1 K，到13 min时，反应已达到平衡状态
D．反应达到平衡后，升高温度，平衡左移
2．(2021·辽宁1月适应性测试，7)某温度下，在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡：
①2X(g)＋Y(g) Z(s)＋2Q(g) ΔH1<0
②M(g)＋N(g) R(g)＋Q(g) ΔH2>0
下列叙述错误的是( )
A．加入适量Z，①和②平衡均不移动
B．通入稀有气体Ar，①平衡正向移动
C．降温时无法判断Q浓度的增减
D．通入Y，则N的浓度增大
3．(2021·湖南，11改编)已知：A(g)＋2B(g) 3C(g) ΔH<0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应，t1时达到平衡状态Ⅰ，在t2时改变某一条件，t3时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．容器内压强不变，表明反应达到平衡
B．t2时改变的条件：向容器中加入C
C．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)<φ(Ⅰ)
D．平衡常数K：K(Ⅱ)4．(2020·海南，6)NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体，常温常压下它们之间的反应：CO(g)＋NO(g) CO2(g)＋N2(g) ΔH＝－374.3 kJ·mol－1 K＝2.5×1060，反应速率较小。有关该反应的说法正确的是( )
A．K很大，NO与CO在排入大气之前就已反应完全
B．增大压强，平衡将向右移动，K＞2.5×1060
C．升高温度，既增大反应速率又增大K
D．选用适宜催化剂可达到尾气排放标准
5．(2020·山东卷)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
ΔH3＝＋40.9 kJ·mol－1
为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为________(填标号)。
A．低温、高压 B．高温、低压
C．低温、低压 D．高温、高压
6．(2020·浙江1月选考)NO氧化反应：2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH1＜0，分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图。
Ⅰ.2NO(g) N2O2(g) ΔH1
Ⅱ.N2O2(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH2
在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其它条件不变，控制反应温度分别为T3和T4(T4＞T3)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图2所示。
转化相同量的NO，在温度________(填“T3”或“T4”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图(图1)分析其原因_________________。
7．一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：MgSO4(s)＋CO(g) MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g) ΔH＞0，该反应在某密闭容器中达到平衡。下列分析正确的是( )
A．恒温恒容时，充入CO气体，达到新平衡时增大
B．容积不变时，升高温度，混合气体的平均相对分子质量减小
C．恒温恒容时，分离出部分SO2气体可提高MgSO4的转化率
D．恒温时，增大压强，平衡逆向移动，平衡常数减小
8．在某一温度下，某一密闭容器中，M、N、R三种气体浓度的变化如图a所示，若其他条件不变，当温度分别为T1和T2时，N的体积分数与时间关系如图b所示。则下列结论正确的是( )
A．该反应的热化学方程式M(g)＋3N(g) 2R(g) ΔH＞0
B．达到平衡后，若其他条件不变，减小容器体积，平衡向逆反应方向移动
C．达到平衡后，若其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，M的转化率减小
D．达到平衡后，若其他条件不变，通入稀有气体，平衡一定向正反应方向移动
9．(2020·7月浙江选考，29)研究CO2氧化C2H6制C2H4对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有：
Ⅰ C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g) ΔH1＝136 kJ·mol－1
Ⅱ C2H6(g)＋CO2(g) C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g) ΔH2＝177 kJ·mol－1
Ⅲ C2H6(g)＋2CO2(g) 4CO(g)＋3H2(g) ΔH3
Ⅳ CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH4＝41 kJ·mol－1
请回答：
(1)下列描述正确的是________(填字母)。
A．升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大
B．加压有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动
C．反应Ⅲ有助于乙烷脱氢，有利于乙烯生成
D．恒温恒压下通水蒸气，反应Ⅳ的平衡逆向移动
(2)①CO2和C2H6按物质的量1∶1投料，在923 K和保持总压恒定的条件下，研究催化剂X对“CO2氧化C2H6制C2H4”的影响，所得实验数据如表：
催化剂 转化率C2H6/% 转化率CO2/% 产率C2H4/%
催化剂X 19.0 37.6 3.3
结合具体反应分析，在催化剂X作用下，CO2氧化C2H6的主要产物是________，判断依据是_________________________。
②采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开体系)可提高C2H4的选择性(生成C2H4的物质的量与消耗C2H6的物质的量之比)。在773 K，乙烷平衡转化率为9.1%，保持温度和其他实验条件不变，采用选择性膜技术，乙烷转化率可提高到11.0%。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因___________________________________________________。
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考点3 温度对化学平衡的影响
1．温度对化学平衡移动的影响
(1)实验探究温度对化学平衡移动的影响
按表中实验步骤要求完成实验，观察实验现象，填写下表：
实验原理 ΔH＝－56.9 kJ·mol－1
实验步骤
实验现象 热水中混合气体颜色加深；冰水中混合气体颜色变浅
实验结论 混合气体受热颜色加深，说明NO2浓度增大，即平衡向逆反应方向移动；混合气体被冷却时颜色变浅，说明NO2浓度减小，即平衡向正反应方向移动
应用 在工业生产中采用适当的温度，使反应有比较理想的反应速率和平衡转化率。
(2)温度对化学平衡移动的影响规律
①任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。
②当其他条件不变时：
温度升高，平衡向吸热反应方向移动；
温度降低，平衡向放热反应方向移动。
(3)用v—t图像分析温度对化学平衡移动的影响
已知反应：mA(g)＋nB(g) pC(g) ΔH＜0，当反应达平衡后，若温度改变，其反应速率的变化曲线分别如下图所示。
t1时刻，升高温度，v′正、v′逆均增大，但吸热反应方向的v′逆增大幅度大，则v′逆＞v′正，平衡逆向移动。
t1时刻，降低温度，v′正、v′逆均减小，但吸热反应方向的v′逆减小幅度大。则v′正＞v′逆，平衡正向移动。
2．催化剂对化学平衡的影响
(1)催化剂对化学平衡的影响规律
当其他条件不变时：
催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。
(2)用v—t图像分析催化剂对化学平衡的影响
t1时刻，加入催化剂，v′正、v′逆同等倍数增大，则v′正＝v′逆，平衡不移动。
提醒 ①一般说的催化剂都是指的正催化剂，即可以加快反应速率。特殊情况下，也使用负催化剂，减慢反应速率。
②用速率分析化学平衡移动的一般思路
1．(2022·金华模拟)2 L恒容密闭容器中发生反应：2A(g)＋B2(g) 2AB(g) ΔH<0，在不同温度T下测得A的物质的量与时间t的关系如表所示。下列说法正确的是( )
t/min n/mol T/K 0 5 8 13
T1 2.0 1.5 1.3 1.0
T2 2.0 1.15 1.0 1.0
A.与T2 K相比，T1K时分子动能大，活化分子百分数增大
B．T2 K,5～8 min内，v(A)＝0.05 mol·L－1·min－1
C．T1 K，到13 min时，反应已达到平衡状态
D．反应达到平衡后，升高温度，平衡左移
答案 D
解析 与T2 K相比，T1 K时分子动能小，活化分子百分数小，故A不符合题意；T2 K,5～8 min内，v(A)＝＝0.025 mol·L－1·min－1，故B不符合题意；反应是放热反应，反应达到平衡后，升高温度，平衡左移，故D符合题意。
2．(2021·辽宁1月适应性测试，7)某温度下，在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡：
①2X(g)＋Y(g) Z(s)＋2Q(g) ΔH1<0
②M(g)＋N(g) R(g)＋Q(g) ΔH2>0
下列叙述错误的是( )
A．加入适量Z，①和②平衡均不移动
B．通入稀有气体Ar，①平衡正向移动
C．降温时无法判断Q浓度的增减
D．通入Y，则N的浓度增大
答案 B
解析：Z为固体，加入适量Z不影响反应①的平衡移动，而反应②与Z无关，故加入Z也不影响反应②的平衡移动，A正确；通入稀有气体Ar，由于容器体积不变，故气体浓度不发生改变，反应①的平衡不移动，B错误；温度降低，反应①正向进行，反应②逆向进行，但两个反应中反应物的起始浓度未知，故无法判断Q浓度的增减，C正确；通入气体Y，反应①平衡正向移动，Q的浓度增大，导致反应②平衡逆向移动，则N的浓度增大，D正确。
3．(2021·湖南，11改编)已知：A(g)＋2B(g) 3C(g) ΔH<0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应，t1时达到平衡状态Ⅰ，在t2时改变某一条件，t3时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．容器内压强不变，表明反应达到平衡
B．t2时改变的条件：向容器中加入C
C．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)<φ(Ⅰ)
D．平衡常数K：K(Ⅱ)答案 B
解析：容器内发生的反应为A(g)＋2B(g) 3C(g)，该反应是气体分子数不变的可逆反应，所以在恒温恒容条件下，气体的压强始终保持不变，则容器内压强不变，不能说明反应达到平衡状态，A错误；根据图像变化曲线可知，t2～t3过程中，t2时v正′瞬间不变，平衡过程中不断增大，则说明反应向逆反应方向移动，且不是“突变”图像，属于“渐变”过程，所以排除温度与催化剂等影响的因素，改变的条件为向容器中加入C，B正确；最初加入体系中的A和B的物质的量的比值为1∶3，当向体系中加入C时，平衡逆向移动，最终A和B各自物质的量增加的比例为1∶2，因此平衡时A的体积分数：φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)，C错误；平衡常数K与温度有关，因该反应在恒温条件下进行，所以K保持不变，D错误。
4．(2020·海南，6)NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体，常温常压下它们之间的反应：CO(g)＋NO(g) CO2(g)＋N2(g) ΔH＝－374.3 kJ·mol－1 K＝2.5×1060，反应速率较小。有关该反应的说法正确的是( )
A．K很大，NO与CO在排入大气之前就已反应完全
B．增大压强，平衡将向右移动，K＞2.5×1060
C．升高温度，既增大反应速率又增大K
D．选用适宜催化剂可达到尾气排放标准
答案 D
解析 平衡常数很大，表示该反应所能进行的程度大，由于NO与CO反应速率较小，在排入大气之前没有反应完全，故A错误；平衡常数只与温度有关，增大压强，K不变，故B错误；正反应放热，升高温度，速率加快，平衡逆向移动，K减小，故C错误；选用适宜催化剂可加快反应速率，使尾气的排放值达到尾气排放标准，故D正确。
5．(2020·山东卷)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
ΔH3＝＋40.9 kJ·mol－1
为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为________(填标号)。
A．低温、高压 B．高温、低压
C．低温、低压 D．高温、高压
答案 A
解析 目的是探究有利于提高CH3OH的产率的影响因素，则反应Ⅰ为主反应，反应Ⅱ、Ⅲ为副反应，反应Ⅰ正向是气体体积减小的放热反应，高压、低温均有利于主反应Ⅰ平衡的正向移动，反应Ⅲ受到抑制、反应Ⅲ的抑制导致反应Ⅱ也受到抑制，所以同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率的反应条件为高压、低温，故A正确。
6．(2020·浙江1月选考)NO氧化反应：2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH1＜0，分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图。
Ⅰ.2NO(g) N2O2(g) ΔH1
Ⅱ.N2O2(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH2
在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其它条件不变，控制反应温度分别为T3和T4(T4＞T3)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图2所示。
转化相同量的NO，在温度________(填“T3”或“T4”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图(图1)分析其原因_________________。
答案 T4 ΔH1＜0，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)减小，浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响
解析 根据图像T4没有T3陡，则转化相同量的NO，T4下耗时更长，该反应的ΔH1＜0，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)减小，浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响。
7．一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：MgSO4(s)＋CO(g) MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g) ΔH＞0，该反应在某密闭容器中达到平衡。下列分析正确的是( )
A．恒温恒容时，充入CO气体，达到新平衡时增大
B．容积不变时，升高温度，混合气体的平均相对分子质量减小
C．恒温恒容时，分离出部分SO2气体可提高MgSO4的转化率
D．恒温时，增大压强，平衡逆向移动，平衡常数减小
答案 C
解析 恒温恒容时，充入CO气体，由于反应物中只有CO为气体，相当于加压，平衡向逆反应方向移动，达到新平衡时减小，故A错误；正反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向进行，CO2和SO2的相对分子质量均比CO大，因此混合气体的平均相对分子质量增大，故B错误；分离出SO2，减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，MgSO4消耗量增大，即转化率增大，故C正确；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，故D错误。
8．在某一温度下，某一密闭容器中，M、N、R三种气体浓度的变化如图a所示，若其他条件不变，当温度分别为T1和T2时，N的体积分数与时间关系如图b所示。则下列结论正确的是( )
A．该反应的热化学方程式M(g)＋3N(g) 2R(g) ΔH＞0
B．达到平衡后，若其他条件不变，减小容器体积，平衡向逆反应方向移动
C．达到平衡后，若其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，M的转化率减小
D．达到平衡后，若其他条件不变，通入稀有气体，平衡一定向正反应方向移动
答案 C
解析 从图a可得出该反应为M(g)＋3N(g)??2R(g)，从图b中可看出T1＞T2，升高温度，N的体积分数变大，即平衡逆向移动，该反应为放热反应，A项错误；缩小容器的体积，即增大压强，平衡正向移动，B项错误；升高温度，v正、v逆均增大，平衡逆向移动，M的转化率减小，C项正确；若是在恒温恒容的容器中通入稀有气体，则平衡不移动，D项错误。
9．(2020·7月浙江选考，29)研究CO2氧化C2H6制C2H4对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有：
Ⅰ C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g) ΔH1＝136 kJ·mol－1
Ⅱ C2H6(g)＋CO2(g) C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g) ΔH2＝177 kJ·mol－1
Ⅲ C2H6(g)＋2CO2(g) 4CO(g)＋3H2(g) ΔH3
Ⅳ CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH4＝41 kJ·mol－1
请回答：
(1)下列描述正确的是________(填字母)。
A．升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大
B．加压有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动
C．反应Ⅲ有助于乙烷脱氢，有利于乙烯生成
D．恒温恒压下通水蒸气，反应Ⅳ的平衡逆向移动
(2)①CO2和C2H6按物质的量1∶1投料，在923 K和保持总压恒定的条件下，研究催化剂X对“CO2氧化C2H6制C2H4”的影响，所得实验数据如表：
催化剂 转化率C2H6/% 转化率CO2/% 产率C2H4/%
催化剂X 19.0 37.6 3.3
结合具体反应分析，在催化剂X作用下，CO2氧化C2H6的主要产物是________，判断依据是_________________________。
②采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开体系)可提高C2H4的选择性(生成C2H4的物质的量与消耗C2H6的物质的量之比)。在773 K，乙烷平衡转化率为9.1%，保持温度和其他实验条件不变，采用选择性膜技术，乙烷转化率可提高到11.0%。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因___________________________________________________。
答案 (1)AD
(2)①CO C2H4的产率低，说明催化剂X有利于提高反应Ⅲ速率
②选择性膜吸附C2H4，促进反应Ⅱ平衡正向移动
解析 (1)反应Ⅰ的焓变大于0，则正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，A项正确；反应Ⅰ、Ⅱ均为气体分子数增多的反应，因此加压，平衡向逆反应方向移动，B项错误；反应Ⅲ的生成物中有CO，而由反应Ⅱ可知，生成乙烯的同时还有CO生成，故反应Ⅲ抑制了反应Ⅱ的进行，即抑制了乙烯的生成，C项错误；水蒸气是反应Ⅳ的生成物，因此通水蒸气时，反应Ⅳ的平衡逆向移动，D项正确。(2)①由反应Ⅰ、反应Ⅱ和反应Ⅲ可知，乙烷的氧化产物有乙烯和CO，结合题表数据可知，CO2的转化率较高，但因乙烯的产率较低，故乙烷的主要氧化产物是CO。催化剂X有利于提高反应Ⅲ速率。②选择性膜可吸附乙烯，使反应体系中的乙烯浓度降低，从而促使反应Ⅱ的平衡向正反应方向移动。
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