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第二章 第二节 影响化学平衡的因素
A组·基础达标
1．能使反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是( )
A．及时分离出NO2气体
B．增大O2的浓度
C．适当降低温度
D．选择高效催化剂
2．在高温下发生反应2HBr(g) H2(g)＋Br2(g) ΔH>0。要使混合气体颜色加深，可采取的方法是 ( )
A．保持容积不变，加入HBr(g)
B．降低温度
C．将容器容积扩大1倍
D．保持容积不变，加入H2(g)
3．（2023·北京顺义期中）将1 mol N2和3 mol H2充入某固定体积的密闭容器中，在一定条件下，发生反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＜0并达到平衡，改变条件，下列关于平衡移动的说法中正确的是( )
选项 改变条件 平衡移动方向
A 使用适当催化剂 平衡向正反应方向移动
B 升高温度 平衡向逆反应方向移动
C 再向容器中充入1 mol N2和3 mol H2 平衡不移动
D 向容器中充入氦气 平衡向正反应方向移动
4．（2022·广东卷）恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g) BaS(s)＋4H2O(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH<0
B．a为n(H2O)随温度的变化曲线
C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D．向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
5．在容积不变的密闭容器中存在如下反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0。某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是( )
A．图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B．图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C．图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化剂效率比乙高
D．图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高
6．某工业流程中，进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06，发生化学反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)，在其他条件相同时，测得实验数据如下表：
温度/℃ NO达到所列转 化率需要时间/s
50% 90% 98%
1.0 30 12 250 2 830
90 25 510 5 760
8.0 30 0.2 3.9 36
90 0.6 7.9 74
根据表中数据，下列说法正确的是( )
A．升高温度，反应速率加快
B．增大压强，反应速率变慢
C．在1.0×105 Pa、90 ℃条件下，当转化率为98%时反应已达平衡
D．若进入反应塔的混合气体为a mol，反应速率以v＝表示，则在8.0×105 Pa、30 ℃条件下，转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为 mol·s-1
7．（2023·广东深圳罗湖外国语学校期中）在2 L恒容密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH<0，其他条件相同，混合体系中SO2的体积分数(x)随温度变化的关系如图所示。下列推断正确的是( )
A．Q点时，SO2的转化率最大
B．W点与M点SO2的反应速率相等
C．Q点时，充入：2 mol SO2和1 mol O2，重新平衡后SO2的平衡转化率与原平衡相等
D．M点时，充入SO3气体，重新平衡后SO2的体积分数x(SO2)比原平衡大
8．已知在一恒容密闭容器中进行反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－196.0 kJ·mol-1。SO2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：
根据图示回答下列问题：
(1)压强：p1____（填“>”“＝”或“<”）p2。
(2)升高温度，平衡向____（填“左”或“右”）移动。
(3)200 ℃时，将一定量的SO2和O2充入体积为2 L的密闭容器中，经10 min后测得容器中各物质的物质的量如下表所示：
气体 SO2 O2 SO3
物质的量/mol 1.6 1.8 0.4
①10 min内该反应的反应速率v(O2)＝________________________，该反应达到化学平衡状态的标志是__________（填字母）。
a．SO2和O2的体积比保持不变
b．混合气体的密度保持不变
c．体系的压强保持不变
d．SO2和SO3物质的量之和保持不变
②当反应放出98.0 kJ热量时，测得该反应达平衡状态，该温度下SO2的转化率为____________。
(4)400 ℃时，将等量的SO2和O2分别在两个容积相等的容器中反应，并达到平衡。在这个过程中，甲容器保持容积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的百分含量为p%，则乙容器中SO2的百分含量________（填字母）。
a．等于p% b．大于p%
c．小于p% d．无法判断
B组·能力提升
9．已知可逆反应A2(？)＋B2(？) 2AB(？)，当温度和压强改变时，n(AB)的变化如下图，下列叙述正确的是( )
A．A2、B2及AB均为气体，ΔH<0
B．AB为气体，A2、B2至少有一种为非气体，ΔH<0
C．AB为气体，A2、B2有一种为非气体，ΔH>0
D．AB为固体，A2、B2有一种为非气体，ΔH>0
10．在一个体积为2 L的密闭容器中，高温下发生反应Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)。其中CO2、CO的物质的量(mol)随时间(min)的变化关系如图所示。
(1)反应在1 min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2 g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2)＝________________________。
(2)反应进行至2 min时，若只改变温度，曲线发生的变化如图所示，3 min时再次达到平衡，则ΔH______0（填“>”“<”或“＝”）。
(3)5 min时再充入一定量的CO(g)，平衡发生移动。下列说法正确的是________（填字母）。
A．v（正）先增大后减小
B．v（正）先减小后增大
C．v（逆）先增大后减小
D．v（逆）先减小后增大
表示n(CO2)变化的曲线是________（填写图中曲线的字母编号）。
(4)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态：_______________ ___________________。
11．（2024·重庆期末）以二氧化碳和氢气合成清洁燃料甲醇(CH3OH)的反应是碳中和研究热点之一，该反应为：
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH<0。回答下列问题：
(1)该反应的部分反应历程如图所示。则该反应历程的决速步骤活化能为________kJ·mol-1；由中间产物T2到产物的ΔH＝________kJ·mol-1；有利于该反应自发进行的条件是________（填“高温”或“低温”）。
(2)关于该反应，下列说法错误的是______（填字母）。
A．混合气体的平均相对分子质量保持不变时，反应达到平衡状态
B．2 mol CO2与足量氢气反应，产生2 mol CH3OH
C．断裂2 mol C＝O的同时，形成3 mol H—H，则说明反应已达平衡
D．恒温恒压条件下充入氨气，反应速率减慢，平衡逆向移动
(3)一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2，发生上述反应，经10 min达到平衡，测得平衡时压强与反应前压强之比为4∶5。开始反应至10 min时CH3OH的平均反应速率为________。该温度下反应的平衡常数K＝________mol-1·L2（保留两位有效数字）。
(4)在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中以不同的氢碳比充入H2(g)和CO2(g)，发生上述反应，在一定条件下CO2(g)的平衡转化率与温度的关系如图所示。
①氢碳比由大到小的顺序是________（填序号）。
②已知Ⅲ中氢碳比＝2，若向处于P点状态的容器中，按1∶1∶1∶1的比例再充入CO2、H2、CH3OH、H2O，再次平衡后CO2的转化率将______（填“增大”或“减小”）。
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第二章 第二节 影响化学平衡的因素
A组·基础达标
1．能使反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是( )
A．及时分离出NO2气体
B．增大O2的浓度
C．适当降低温度
D．选择高效催化剂
【答案】B 【解析】及时分离出NO2气体，生成物浓度减少，平衡正向移动，但是反应速率减慢，A错误；增大O2的浓度，反应物浓度增大，平衡正向移动，反应速率加快，B正确；适当降低温度，正逆反应速率都减慢，C错误；选择高效催化剂，正逆反应速率都加快，但是平衡不移动，D错误。
2．在高温下发生反应2HBr(g) H2(g)＋Br2(g) ΔH>0。要使混合气体颜色加深，可采取的方法是 ( )
A．保持容积不变，加入HBr(g)
B．降低温度
C．将容器容积扩大1倍
D．保持容积不变，加入H2(g)
【答案】A
3．（2023·北京顺义期中）将1 mol N2和3 mol H2充入某固定体积的密闭容器中，在一定条件下，发生反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＜0并达到平衡，改变条件，下列关于平衡移动的说法中正确的是( )
选项 改变条件 平衡移动方向
A 使用适当催化剂 平衡向正反应方向移动
B 升高温度 平衡向逆反应方向移动
C 再向容器中充入1 mol N2和3 mol H2 平衡不移动
D 向容器中充入氦气 平衡向正反应方向移动
【答案】B 【解析】使用适当催化剂，平衡不移动，A错误；正反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热的方向移动，则平衡向逆反应方向移动，B正确；再向容器中充入1 mol N2和3 mol H2相当于增大压强，平衡正向移动，C错误；向容器中充入氦气，由于容器的体积不变，N2、H2和NH3的浓度均不变，平衡不移动，D错误。
4．（2022·广东卷）恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g) BaS(s)＋4H2O(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH<0
B．a为n(H2O)随温度的变化曲线
C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D．向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
【答案】C 【解析】从图示可以看出，平衡时升高温度，氢气的物质的量减少，则平衡正向移动，说明该反应的正反应是吸热反应，即ΔH＞0，A错误；从图示可以看出，在恒容密闭容器中，随着温度升高，平衡时氢气的物质的量减少，则平衡随着温度升高正向移动，水蒸气的物质的量增加，而a曲线表示的是物质的量不随温度变化而变化，B错误；容器体积固定，向容器中充入惰性气体，没有改变各物质的浓度，平衡不移动，C正确；BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，不能改变其浓度，因此平衡不移动，氢气的转化率不变，D错误。
5．在容积不变的密闭容器中存在如下反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0。某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是( )
A．图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B．图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C．图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化剂效率比乙高
D．图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高
【答案】B 【解析】A项，图Ⅰ改变的条件应是缩小容器体积；B项，由于同等程度地增大正、逆反应速率，所以图Ⅱ应是加入了催化剂；C项、D项，由于图Ⅲ中平衡发生了移动，所以表示的不是催化剂对化学平衡的影响，而是温度，且乙的温度高于甲的。
6．某工业流程中，进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06，发生化学反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)，在其他条件相同时，测得实验数据如下表：
温度/℃ NO达到所列转 化率需要时间/s
50% 90% 98%
1.0 30 12 250 2 830
90 25 510 5 760
8.0 30 0.2 3.9 36
90 0.6 7.9 74
根据表中数据，下列说法正确的是( )
A．升高温度，反应速率加快
B．增大压强，反应速率变慢
C．在1.0×105 Pa、90 ℃条件下，当转化率为98%时反应已达平衡
D．若进入反应塔的混合气体为a mol，反应速率以v＝表示，则在8.0×105 Pa、30 ℃条件下，转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为 mol·s-1
【答案】D 【解析】两组压强相同的实验中，当NO转化率相同时，温度高时需要时间长，因此由表中数据无法推出升高温度，反应速率加快的结论，A错误；当温度均为30 ℃（或90 ℃）且NO转化率相同时，压强大时需要时间短，因此增大压强，反应速率变快，B错误；从题给数据无法判断在1.0×105 Pa、90 ℃条件下，当转化率为98%时，反应是否已达到平衡状态，C错误；起始时NO的物质的量为 mol，NO的转化率从50%增至90%时，NO转化的物质的量为 mol×(90%－50%)＝ mol，需要时间为3.7 s，因此反应速率为 mol·s-1，D正确。
7．（2023·广东深圳罗湖外国语学校期中）在2 L恒容密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH<0，其他条件相同，混合体系中SO2的体积分数(x)随温度变化的关系如图所示。下列推断正确的是( )
A．Q点时，SO2的转化率最大
B．W点与M点SO2的反应速率相等
C．Q点时，充入：2 mol SO2和1 mol O2，重新平衡后SO2的平衡转化率与原平衡相等
D．M点时，充入SO3气体，重新平衡后SO2的体积分数x(SO2)比原平衡大
【答案】A 【解析】温度不同，其余条件相同，未平衡之前，温度越高，反应速率越快，二氧化硫体积分数越小，达到平衡，温度越高，平衡正向移动程度越小，二氧化硫体积分数越大，故Q点和右边的点是平衡的点，Q点左边为未平衡的点。Q点以后都是平衡态，Q点以前都还未达到平衡态，因此Q点时，二氧化硫的转化率最大，A正确；温度越高反应速率越大，M点时，二氧化硫的反应速率大于W点，B错误；在恒容容器中，再充入2 mol SO2和1 mol O2，相当于增大压强，平衡正向移动，则重新平衡后二氧化硫的转化率相对于原平衡增大，C错误；充入三氧化硫后，相当于增大压强，平衡正向移动，二氧化硫的体积分数减小，D错误。
8．已知在一恒容密闭容器中进行反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－196.0 kJ·mol-1。SO2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：
根据图示回答下列问题：
(1)压强：p1____（填“>”“＝”或“<”）p2。
(2)升高温度，平衡向____（填“左”或“右”）移动。
(3)200 ℃时，将一定量的SO2和O2充入体积为2 L的密闭容器中，经10 min后测得容器中各物质的物质的量如下表所示：
气体 SO2 O2 SO3
物质的量/mol 1.6 1.8 0.4
①10 min内该反应的反应速率v(O2)＝________________________，该反应达到化学平衡状态的标志是__________（填字母）。
a．SO2和O2的体积比保持不变
b．混合气体的密度保持不变
c．体系的压强保持不变
d．SO2和SO3物质的量之和保持不变
②当反应放出98.0 kJ热量时，测得该反应达平衡状态，该温度下SO2的转化率为____________。
(4)400 ℃时，将等量的SO2和O2分别在两个容积相等的容器中反应，并达到平衡。在这个过程中，甲容器保持容积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的百分含量为p%，则乙容器中SO2的百分含量________（填字母）。
a．等于p% b．大于p%
c．小于p% d．无法判断
【答案】(1)> (2)左 (3)①0.01 mol·L-1·min-1 ac
②50% (4)c
【解析】(3)①v(O2)＝v(SO3)＝×＝0.01 mol·L-1·min-1。SO2、O2起始物质的量分别为n(SO2)＝1.6 mol＋0.4 mol＝2.0 mol，n(O2)＝1.8 mol＋0.2 mol＝2.0 mol。因温度和容器体积不变，开始加入的SO2和O2的物质的量相等，而Δn(SO2)与Δn(O2)不相等，故a项能说明反应达到平衡状态；b项，容器体积不变，混合气体质量不变，故反应前后气体密度不变，故b项不能说明反应达到平衡；c项，因反应后气体的总物质的量减小，故c项压强不变能说明反应达平衡状态；d项，根据硫原子质量守恒，反应前后n(SO2)＋n(SO3)不变，故d项不能说明反应达到平衡状态。②反应放出98 kJ热量时，消耗的SO2的物质的量为×2 mol＝1 mol，则SO2的转化率α(SO2)＝×100%＝50%。(4)反应过程中，乙容器体积小于甲容器，压强大于甲容器，所以平衡时乙容器中SO2的百分含量小于p%。
B组·能力提升
9．已知可逆反应A2(？)＋B2(？) 2AB(？)，当温度和压强改变时，n(AB)的变化如下图，下列叙述正确的是( )
A．A2、B2及AB均为气体，ΔH<0
B．AB为气体，A2、B2至少有一种为非气体，ΔH<0
C．AB为气体，A2、B2有一种为非气体，ΔH>0
D．AB为固体，A2、B2有一种为非气体，ΔH>0
【答案】B 【解析】由图可知，压强相等时，升高温度，AB的物质的量减少，故温度升高平衡向逆反应方向移动，逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，ΔH<0；t3时，温度不变，压强增大，AB的物质的量减小，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应是气体体积减小的方向，说明AB为气体，A2、B2至少有一种为非气体，不能同时为气体。
10．在一个体积为2 L的密闭容器中，高温下发生反应Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)。其中CO2、CO的物质的量(mol)随时间(min)的变化关系如图所示。
(1)反应在1 min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2 g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2)＝________________________。
(2)反应进行至2 min时，若只改变温度，曲线发生的变化如图所示，3 min时再次达到平衡，则ΔH______0（填“>”“<”或“＝”）。
(3)5 min时再充入一定量的CO(g)，平衡发生移动。下列说法正确的是________（填字母）。
A．v（正）先增大后减小
B．v（正）先减小后增大
C．v（逆）先增大后减小
D．v（逆）先减小后增大
表示n(CO2)变化的曲线是________（填写图中曲线的字母编号）。
(4)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态：_______________ ___________________。
【答案】(1)0.1 mol·L-1·min-1
(2)> (3)C b
(4)Fe（或FeO）的质量（或物质的量）保持不变（或固体总质量保持不变）
【解析】(1)由Fe生成FeO，固体质量增加3.2 g可知，生成FeO 0.2 mol，则v(CO2)＝＝0.1 mol·L-1·min-1。(2)由于建立新平衡的过程中反应速率增大，且CO2的物质的量减小，CO的物质的量增大，则可知升高温度，平衡正向移动，说明正反应吸热。(3)充入CO，CO浓度增大，逆反应速率增大，之后逐渐减小；5 min时CO2的浓度不变，正反应速率不变，因平衡逆向移动，CO2的浓度逐渐增大，正反应速率逐渐增大。
11．（2024·重庆期末）以二氧化碳和氢气合成清洁燃料甲醇(CH3OH)的反应是碳中和研究热点之一，该反应为：
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH<0。回答下列问题：
(1)该反应的部分反应历程如图所示。则该反应历程的决速步骤活化能为________kJ·mol-1；由中间产物T2到产物的ΔH＝________kJ·mol-1；有利于该反应自发进行的条件是________（填“高温”或“低温”）。
(2)关于该反应，下列说法错误的是______（填字母）。
A．混合气体的平均相对分子质量保持不变时，反应达到平衡状态
B．2 mol CO2与足量氢气反应，产生2 mol CH3OH
C．断裂2 mol C＝O的同时，形成3 mol H—H，则说明反应已达平衡
D．恒温恒压条件下充入氨气，反应速率减慢，平衡逆向移动
(3)一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2，发生上述反应，经10 min达到平衡，测得平衡时压强与反应前压强之比为4∶5。开始反应至10 min时CH3OH的平均反应速率为________。该温度下反应的平衡常数K＝________mol-1·L2（保留两位有效数字）。
(4)在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中以不同的氢碳比充入H2(g)和CO2(g)，发生上述反应，在一定条件下CO2(g)的平衡转化率与温度的关系如图所示。
①氢碳比由大到小的顺序是________（填序号）。
②已知Ⅲ中氢碳比＝2，若向处于P点状态的容器中，按1∶1∶1∶1的比例再充入CO2、H2、CH3OH、H2O，再次平衡后CO2的转化率将______（填“增大”或“减小”）。
【答案】(1)18.86 －7.69 低温 (2)B
(3)0.04 mol·L-1·min-1 0.046
(4)① Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ ②增大
【解析】(1)活化能越大，化学反应速率越慢，所以该反应历程的决速步骤的活化能为16.87－(－1.99)＝18.86 kJ·mol-1，由中间产物T2到产物的ΔH＝(15－5.3)－(11.3＋2.38)＝－7.69 kJ·mol-1，该反应为熵减的放热反应，在低温条件下可以自发进行。(2)反应前后都是气体，反应后气体物质的量减小，所以混合气体的平均相对分子质量保持不变时，反应达到平衡状态，A正确；2 mol CO2与足量氢气反应，产生的CH3OH小于2 mol，因为该反应为可逆反应，B错误；断裂2 mol C===O的同时，形成3 mol H—H，说明正逆反应速率相等，反应已达平衡，C正确；恒温恒压条件下充入氨气，反应速率减慢，平衡向气体体积增大的方向移动，即平衡逆向移动，D正确。(3)假设转化的CO2为x mol，转化的H2为3x mol, 生成的CH2OH为x mol，生成的H2O为x mol，则平衡时CO2为(2－x) mol，H2为(6－3x) mol，CH3OH为x mol，H2O为x mol，平衡时压强与反应前压强之比为4∶5，则＝，x＝0.8 mol，则开始反应至10 min 时CH3OH的平均反应速率为＝0.04 mol·L-1·min-1，该温度下反应的平衡常数K＝＝0.046 mol-1·L2。(4)①根据增大H2的量，可以提高CO2的转化率，所以氢碳比越高，CO2的转化率越高，所以氢碳比由大到小的顺序是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ；②Ⅲ中氢碳比＝2，CO2的平衡转化率为50%，假设CO2为I mol，H2为2 mol，转化的CO2为0.5 mol，转化的H2为1.5 mol，平衡时CO2为0.5 mol，H2为0.5 mol，CH3OH为0.5 mol，H2O为0.5 mol，平衡常数为＝4，按1∶1∶1∶1的比例再充入CO2、H2、CH3OH、H2O各1 mol，Qc＝21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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