(共182张PPT)
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第30讲
化学平衡及影响因素
1.通过实验探究，了解浓度、压强、温度对化学平衡状态的影响。
2.能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律，推测平衡移动方
向及浓度、转化率等相关物理量的变化，能讨论化学反应条件的选择
和优化。
01
考点一 可逆反应与化学平衡状态
02
考点二 化学平衡常数
03
考点三 化学平衡移动
04
经典真题·明考向
05
作业手册
答案速查【听】
答案速查【作】
考点一
可逆反应与化学平衡状态
1.可逆反应
正反应
逆反应
同时
小于
2.化学平衡状态
（1）概念：在一定条件下的______反应中,当正、逆反应速率______
时,反应物和生成物的浓度均保持不变,即体系的组成不随时间而改变,
表明该反应达到了“限度”,这时的状态称之为化学平衡状态。
可逆
相等
（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：
最大
逐渐减小
逐渐增大
保持不变
以上过程的 图像如图所示：
（3）化学平衡特点
正反应速率
逆反应速率
浓度
3.判断化学平衡状态的两种方法
（1）动态标志
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，
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（绝热容器）、压强（化学反应前后气体分子数不相等）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；若物理量恒为不变量，则不能作为平衡标志。
【对点自测】
判断正误（正确的打“√”,错误的打“×”）
（1）反应 、
互为可逆反应( )
×
[解析] 两反应条件不同，不属于可逆反应，错误。
（2）若压强不再随时间变化能说明反应（ ） （ ）已
达平衡，则A、C不能同时是气体( )
×
[解析] 若A、C物质均为气体，反应前后气体分子数会发生变化，恒
温恒容时，当压强不随时间变化时，能说明反应达到平衡，错误。
（3） ，碳的质量不再改变说明反应已
达平衡( )
√
（4）对于，当 的物质的量分数不再改
变，表明该反应已达平衡( )
√
（5）在恒温恒压条件下,对于反应 ,当密度
保持不变时,反应达到化学平衡状态( )
√
（6）由反应 知，
与在恒压密闭容器中充分反应，可放出 的
热量( )
×
[解析] 与并不能完全反应,放出的热量小于 。
题组一 可逆反应
1.在一密闭容器中进行反应： 。已知反应过程中
某一时刻、、的浓度分别为、 、
，当反应达到平衡时，不可能存在的是( )
A.
B.
C.
D.
√
[解析] 不确定下一时刻反应进行的方向，因此需要考虑反应进行的方
向并结合极限思想解答。若该时刻后反应正向进行且全部转化为 ，
则
若反应逆向进行，且全部转化为和 ，则
平衡时，可能等于 ，
A可能存在；
平衡时 ，可能等于
，B可能存在；
平衡时，不可能等于
，C不可能存在；
平衡时，
介于和 之间，D可能存在。
2.一定条件下，对于可逆反应，若、、 的起
始浓度分别为、、（均不为零），达到平衡时，、、 的浓度
分别为、、 ，则下列判断正确
的是( )
A.
B.平衡时，和的生成速率之比为
C.、 的转化率不相等
D.的取值范围为
√
[解析] 、平衡浓度之比为 ，与化学计量数之比相等，浓度转化
量之比亦为，故，、 的转化率相等，A、C错误；
平衡时表示逆反应速率， 表示正反应速率，
应为，B错误；
利用“极值”思想，当 的完全转化为时，生成 的物质的
量浓度为，又、、均不为零，则 的
起始浓度小于，故 ，D正确。
【方法点拨】
“一边倒”法判断可逆反应中物质的浓度取值
（1）完全转化到“ ”的右侧,求出生成物的最大值,反应物的最小值,
此时反应物可能为0,也可能不为0。
（2）完全转化到“ ”的左侧,求出反应物的最大值,生成物的最小值。
（3）据（1）（2）得出各物质的浓度的取值范围进行讨论。
题组二 化学平衡状态的判断
3.[2025·湖北六校联盟联考] 在恒温恒容密闭容器中进行反应
，下列事实能说明反应达到
平衡状态的是( )
A.相同时间内形成和的数目之比为
B.相同时间内消耗一氧化碳和生成的二氧化碳的分子数目之比为
C.
D.体系内气体的密度保持不变
√
[解析] 根据反应方程式可知：反应消耗与产生 的个数比为
，若反应达到平衡，单位时间每反应消耗（生成）3分子 ，就会
同时消耗（生成）1分子，相同时间内形成和 的
数目之比为 ，则反应体系中任何物质的浓度不变，反应达到平衡
状态，A正确；
反应消耗与生成 都表示反应正向进行，不能据此判断反应是否
达到平衡状态，B错误；
未指明反应速率的正、逆，不能判断反应是否达到平衡状态，C错误；
反应在恒温恒容密闭容器中进行，体系的体积不变，反应混合物都是
气体，气体的质量不变，则无论反应是否达到平衡状态，体系内气体
的密度始终保持不变，不能据此判断反应达到平衡状态，D错误。
4.汽车尾气净化的主要原理为
。若该反应在绝热、
恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到 时
刻达到平衡状态的是________（填序号）。
②④⑤
[解析] ①达到平衡时， 应保持不变；
②由于是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，平衡左移，减
小，当 不变时，温度不变，达到平衡状态；
③任意时间段内，、 物质的量的改变量应是，示意图错误；
逐渐减小，达到平衡时保持不变；
⑤因正反应放热，容器绝热，故反应开始后体系温度升高，达到平衡
状态时，体系温度不再发生变化；
是一个定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。
【方法技巧】
判断化学平衡状态的两方法和两标志
1.两方法——逆向相等、变量不变
（1）逆向相等：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应
的速率，且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。
（2）变量不变：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平
衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为达到平衡状态的
判断依据。
2.两标志——本质标志、等价标志
（1）本质标志： 。对于某一可逆反应来说，正反应消耗
掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
（2）等价标志
①全部是气体参加的非等气体分子数反应，体系的压强、平均相对分
子质量不再随时间变化。例如， 。
②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量（或质量）分
数保持不变。
③对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质
的量相等。
④对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间变化。
例如， 。
⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时
间变化。
⑥绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。
考点二
化学平衡常数
1.化学平衡常数
（1）概念
在一定______下，一个可逆反应达到化学平衡时，生成物__________
___与反应物____________的比值是一个常数，用符号 表示。
温度
浓度幂之积
浓度幂之积
（2）表达式
对于一般的可逆反应 ，在一定温度下
达到平衡时：
浓度平衡常数_ _________；压强平衡常数 __________。
（固体和纯液体的浓度视为常数,不出现在平衡常数表达式中）
（3）意义及影响因素
意义 正反应进行的程度越____
反应物的转化率越____
影响因素 内因 反应物本身的性质
外因 温度升高
大
大
减小
增大
［微点拨］ 只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
值的大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限度,不能预示
反应达到平衡所需要的时间。
2.平衡常数的三大应用
（1）判断化学反应进行的方向
（2）判断可逆反应的热效应
吸
放
放
吸
（3）判断反应程度： 越大，转化率越____，反应程度越____，反之
也成立。
大
大
【对点自测】
判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）对于反应，升高温度， 值减小，则
( )
√
[解析] 升高温度,值减小,说明正反应为放热反应,则 ,正确。
（2）对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大( )
×
[解析] 对于放热反应,温度升高平衡逆向移动,平衡常数减小,错误。
（3）可逆反应若有水反应或生成，平衡常数表达式中均不写水的浓
度( )
×
[解析] 如果水为气态则必须写,错误。
（4）平衡常数发生变化，化学平衡必定发生移动( )
√
[解析] 平衡常数改变,一定改变了温度,所以平衡一定移动,正确。
（5）化学平衡发生移动，其平衡常数一定随之改变( )
×
[解析] 只有温度改变才能影响平衡常数 ,错误。
（6）改变条件，使反应物的平衡转化率都增大，该可逆反应的平衡
常数一定增大( )
×
[解析] 改变条件,使反应物的平衡转化率都增大,可能是压强造成的,平
衡常数不一定增大,错误。
（7）一个可逆反应的正反应平衡常数与逆反应平衡常数 互为倒
数( )
√
[解析] 二者互为倒数,正确。
题组一 化学平衡常数的简单计算
1.化学平衡常数 的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，在常
温下，下列反应的平衡常数的数值如下：
;
;
。
请回答下列问题：
（1）反应①的平衡常数表达式 _ _________。
（2）常温下，反应②的逆反应平衡常数 __________。
[解析] 。
（3）常温下，的平衡常数 __________。
[解析] 。
（4）常温下，的平衡常数
_________。
[解析] 该反应可以通过反应①-反应 得到，故
。
2.[2024·河北卷节选] 氯气是一种重要的基础化工原料，广泛应用于含
氯化工产品的生产。硫酰氯及1， 二（氯甲基）苯等可通过氯化反
应制备。硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，工业上制备原理如下：
。
恒容密闭容器中按不同进料比充入
和，测定、、 温度
下体系达平衡时的,
为体系初始压强，， 为
体系平衡压强 ，结果如图。
点的转化率为_____， 温度下用
分压表示的平衡常数_____ 。
0.03
[解析] 由题图中点可知，进料比 ，体系初始压强
为，则 ，
，
平衡时 ，已知恒温恒容
情况下，容器内气体物质的量之比
等于压强之比，可据此列出“三段
式”。
可计算得，
利用点数据, 温度下用分压表示的平
衡常数
。
【归纳总结】
平衡常数与化学方程式的关系
（1）在相同温度下,对于给定的可逆反应,正逆反应的平衡常数互为倒
数,即。
（2）化学方程式乘以某个化学计量数,则平衡常数变为原来的次方。
（3）两方程式相加得总方程式,则总方程式的平衡常数等于两个方程
式平衡常数的乘积,即。
题组二 化学平衡常数的应用
3.[2024·河北衡水中学调研] 时，三个反应及平衡常数如下：
。
下列说法正确的是( )
A.反应①的平衡常数表达式为
B.反应①②和③的平衡常数关系：
C.反应③：恒容时，升高温度，浓度减小，则该反应的
D.反应③：恒温恒容下，充入稀有气体， 浓度将减小
√
[解析] 在书写平衡常数表达式时，纯固体物质不能出现在平衡常数表
达式中，A错误；
由于反应 ，故三者的平衡常数关系为，B正确；
对于反应③，温度升高， 浓度减小，则反应逆向进行，即逆反应为
吸热反应，则正反应为放热反应， ，C错误；
对于反应③，在恒温恒容下，充入稀有气体，则平衡不移动， 的浓
度不变，D错误。
4.在一恒容的密闭容器中，进行如下化学反应：
，其化学平衡常数和温度 的
关系如表：
700 800 830 1000 1200
0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为 _ __________。
[解析] 根据化学方程式 可知，该反
应的平衡常数表达式为 。
（2）该反应为______（填“吸热”或“放热”）反应。
吸热
[解析] 根据题干中的表格可知，随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，
说明正反应为吸热反应。
（3）某温度下，各物质的平衡浓度符合关系式：
，试判断此时的温度为_______。
[解析] 某温度下，各物质的平衡浓度有如下关系：
，根据平衡常数表达式
可知， ，平衡常数只与温度有关，温度一
定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为 。
（4）若时，向容器中充入、 ，反应达到平
衡后，其化学平衡常数 ______1.0。（填“大于”“小于”或“等于”）
等于
[解析] 化学平衡常数只与温度有关，与反应物和生成物的浓度无关，
所以只要在 条件下，该反应平衡常数的数值都为1.0。
（5） 时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，
扩大容器的容积，平衡____（填“向正反应方向”“向逆反应方向”或
“不”）移动。
不
[解析] 其他条件不变，扩大容器容积的瞬间，反应物和生成物的浓度
都同等程度地减小，根据可知， ，平衡不移动。
（6）若时，在某时刻反应体系中、、、 的浓度
分别为、、、 ，则此时反应
__________________（填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或
“处于平衡状态”）。
向逆反应方向进行
[解析] 时，在某时刻反应体系中
，所以此时该反应向逆反应方向
进行。
题组三 化学平衡相关计算
5.[2024·北京东城区一模] 时，在恒温、恒容的密闭容器中发生反
应： 。
实验数据如下表所示：
容器 编号
① 1 4 0 0
② 1 1 2 2
下列说法不正确的是( )
A.①中的平衡转化率为
B. 时，该反应的平衡常数为1
C.当②中和 浓度相等时，反应达到平衡
D.达到平衡时②中能量变化：
√
[解析] 由热化学方程式
可知，
消耗时释放能量，①中平衡时释放 能量，则消耗
的物质的量为，故 的平衡转化率为
，A正确；
①中平衡时释放 能量，则消耗的物质的量为 ，列出
“三段式”：
设容器容积为，时，该反应的平衡常数为 ，B正确；
②中初始，反应逆向进行，设当②中和 浓度相
等时，消耗的物质的量为 ，列出“三段式”：
则有，解得 ，此时容器中各物质的量均为
， ，即反应达到平衡状态，C正确；
达到平衡时②中一氧化碳的物质的量的变化量为 ，当一氧化碳
的物质的量的变化量为时，能量变化为 ，故达到平衡时②中
能量变化为 ，D错误。
6.已知在密闭容器中发生可逆反应：
。某温度下，反应物的起始浓度分
别为， 。
（1）若达到平衡后，的转化率为，则此时 的平衡浓度为____
_________，平衡常数 为_ __________。
（或）
[解析]
由三段式得的平衡浓度为， 。
（2）若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为
， ；达到平衡后，
，则的转化率为_____， 的起始浓度为_________
__。
[解析]
达平衡后，， 的转化率
。， 。
【归纳总结】
应用“三段式”思维模型解答化学平衡相关计算
（1）平衡常数：。
（2）A的平衡转化率：。
（3）。
（4）A的体积分数 。
考点三
化学平衡移动
1.化学平衡移动的过程
2.平衡移动方向与反应速率的关系
（1）若___ ，则平衡向正反应方向移动。
（2）若___ ，则平衡不移动。
（3）若___ ，则平衡向逆反应方向移动。
3.影响化学平衡的因素
条件的改变（其他条件不变） 化学平衡的移动 浓度 增大反应物浓度 或减小生成物浓度 向________方向移动 减小反应物浓度 或增大生成物浓度 向________方向移动 压强 （对有气 体参加的 反应） 反应前后气体分 子数目改变 增大压 强 向__________________
的方向移动
减小压 强 向__________________
的方向移动
正反应
逆反应
气体分子数目减小
气体分子数目增大
条件的改变（其他条件不变） 化学平衡的移动
压强 （对有气 体参加的 反应） 反应前后气体分 子数目不变 改变压 强 ____________
温度 升高温度 向______反应方向移动
降低温度 向______反应方向移动
催化剂 使用催化剂 ____________
平衡不移动
吸热
放热
平衡不移动
续表
4.勒夏特列原理
（1）含义：如果改变影响平衡的一个因素（如浓度、压强或温度）,
平衡将向能够______这种改变的方向移动,也称化学平衡移动原理。
减弱
（2）注意：①勒夏特列原理的适用对象是可逆过程。②化学平衡移
动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“抵消”外界条件的改变，
改变是不可逆转的。
5.“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等程度减小（等效于减压）
（3）同等程度地改变反应混合气体中各物质的浓度时，应视为压强
的影响。
【对点自测】
判断正误（正确的打“√”,错误的打“×”）
（1）[2024·河北卷] 溶液中滴加 溶液，溶液由橙色变为
黄色，说明增大生成物的浓度，平衡向逆反应方向移动( )
×
[解析] 溶液中存在平衡（橙色）
（黄色），加入溶液后，与 反应，生成物浓度减小，
使平衡正向移动，导致溶液由橙色变为黄色，错误。
（2）[2024·山东卷] 为基元反应，将盛有 的密闭烧
瓶浸入冷水，红棕色变浅，说明正反应活化能大于逆反应活化能( )
×
[解析] 将盛有 的密闭烧瓶浸入冷水，红棕色变浅，说明降低温度平
衡向正反应方向移动，正反应为放热反应，根据 正反应的活化能-
逆反应的活化能 知，正反应的活化能小于逆反应的活化能，错误。
（3）[2024·北京卷] 依据相同温度下可逆反应的与 大小的比较，可
推断反应进行的方向( )
√
[解析] 相同温度下，可逆反应的与 的大小可判断平衡移动的方
向，，逆向移动，，平衡状态， ，正向移动，正确。
（4）[2023·广东卷] 装有的密闭烧瓶冷却后颜色变浅，则 转
化为 的反应吸热( )
×
[解析] 装有 的密闭烧瓶冷却后颜色变浅，说明降低温度，平衡向
生成的方向移动，则转化为 的反应放热，错误。
（5）向平衡体系 中加入
适量 固体,平衡逆向移动,溶液的颜色变浅( )
×
[解析] 向平衡体系 中加入
适量固体,、 在反应前后并未参与反应，实际参加反应的
离子浓度不变,平衡不移动,错误。
（6）对于 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( )
×
[解析] 对于 的平衡体系,压缩体积,增大压强,平衡
正向移动,但混合气体的颜色加深,错误。
题组一 化学平衡的影响因素
1.[2025·湖南长沙雅礼中学检测] 某温度下，反应
在密闭容器中达到平衡，下
列说法正确的是( )
A.增大压强， ，平衡常数增大
B.加入催化剂，平衡时 的浓度增大
C.恒容下，充入一定量的 ，平衡向正反应方向移动
D.恒容下，充入一定量的， 的平衡转化
率增大
√
[解析] 增大压强，平衡正向移动，则有 ，由于温度不变，则
平衡常数不变，A错误；
加入催化剂，平衡不移动， 的浓度不变，B错误；
恒容下，充入一定量的 ，其浓度增大，平衡向正反应方向移动，
C正确；
恒容下，充入一定量的 ，平衡正向移动，的平
衡转化率增大，但 的平衡转化率反而减小，D错误。
2.[2024·北京东城区一模] 某小组同学利用如下实验探究平衡移动原理。
实验1：
实验2：
已知： ；
溶液为无色。
下列说法正确的是( )
A.结合实验1和2，推测 中反应是放热反应
B.①中滴加浓盐酸，增大了 ，导致， 中平衡正向移动
C.②中加水，溶液变红，说明平衡逆向移动， 的浓度增大
D.③中加入，溶液变红，推测 与 形成了配合物
√
实验1
实验2
[解析] 由实验2可知，加入浓盐酸，增大， 中平衡正向移动，
溶液由红色变为蓝色，为红色， 为蓝色，结合
实验1中，降温溶液由蓝色变为红色， 中平衡逆向移动，逆向为放
热方向，正向为吸热反应，A错误；
①中滴加浓盐酸，增大了 ，导致， 中平衡正向移动，
B错误；
实验1
实验2
②中加水，溶液变红，说明平衡逆向移动，但加水稀释对
浓度的影响大于平衡移动的影响，的浓度减小，C错误；
③中加入 ，溶液变红，推测与形成了配合物，使 浓度
减小，平衡逆向移动，溶液变红，D正确。
实验1
实验2
【归纳总结】
平衡移动就是由一个“平衡状态 不平衡状态 新平衡状态”的
过程。
题组二 化学平衡移动与相关参量的变化分析
3.[2025·湖南衡阳三校联考] 在恒容密闭容器中，进行反应
，下列说法不正确的是
( )
A.若起始投料比，则和 的平衡转化率相等
B.平衡时，充入少量，、 的转化率均增大
C.平衡时，再充入一定量的，平衡常数 不变
D.使用高效催化剂，、 均增大，但反应物的平衡转化率不变
√
[解析] 起始投料比，与和 的化学计量数之比相等，反
应过程按比例消耗、，故和 的平衡转化率相等，A正确；
平衡时，充入少量，平衡正向移动， 的转化率增大，但的
转化率减小，B错误；
平衡时，再充入一定量的 ，平衡逆向移动，由于温度不变，则平衡
常数 不变，C正确；
使用高效催化剂，降低活化能，、 均增大，由于平衡不移动，故
反应物的平衡转化率不变，D正确。
4.[2025·湖北黄石期初调研] 工业合成二甲醚的反应如下： ，现将
混合发生反应，下列说法正确的是( )
A.恒温恒容下，及时分离出 可以加快反应速率
B.当 的比值不变时，该反应达到平衡状态
C.温度越高，该反应平衡常数 越大
D.采用合适的催化剂，平衡转化率不变
√
[解析] 及时分离出，则 浓度降低，反应速率减慢，
A错误；
起始投料 ，且化学方程式中两者的化学计量数之
比也是，其比值恒定不变，则当 的比值不变时，不能证明反
应达到平衡状态，B错误；
该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，故温度越高，该反应
平衡常数 越小，C错误；
催化剂只能改变反应速率，但是平衡不移动，平衡转化率不变，D正确。
【归纳总结】
平衡转化率的分析与判断方法
（1）反应的转化率分析
①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它
们的转化率相等。
②若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率提高，A的转化率降低。
③若按原比例同等程度地增加（或降低）A、B的浓度，等效于压缩
（或扩大）容器容积，气体反应物的转化率与化学计量数有关。
同倍增大
（2）反应 的转化率分析
在、 不变时，增加A的量，等效于压缩容器容积，A的转化率与化
学计量数有关。
经典真题·明考向
1.[2023·北京卷] 下列事实能用平衡移动原理解释的是( )
A.溶液中加入少量固体，促进 分解
B.密闭烧瓶内的和 的混合气体，受热后颜色加深
C.铁钉放入浓 中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体
D.锌片与稀反应过程中，加入少量固体，促进 的产生
√
[解析] 会催化 分解，加快反应速率，与平衡移动无关，A
错误；
是放热反应，升温平衡逆向移动， 浓度增大，
混合气体颜色加深，B正确；
常温下，铁在浓硝酸中发生钝化，加热会使表面的氧化膜溶解，且在
加热条件下铁与浓硝酸反应生成大量， 呈红棕色，与平衡移动
无关，C错误；
加入硫酸铜，锌置换出铜，构成锌铜原电池，从而使反应速率加快，
与平衡移动无关，D错误。
2.[2024·浙江卷] 为探究化学平衡移动的影响因素，设计方案并进行实
验，观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是( )
选 项 影响 因素 方案设计 现象 结论
A 浓度 黄色 溶液变 橙色 增大反应物浓
度，平衡向正反应
方向移动
选 项 影响 因素 方案设计 现象 结论
B 压强 气体 颜色不 变 对于反应前后气
体总体积不变的可
逆反应，改变压强
平衡不移动
C 温度 气体 颜色变 深 升高温度，平衡
向吸热反应方向移
动
续表
√
选 项 影响 因素 方案设计 现象 结论
D 催化 剂 上层 液体逐 渐减少 使用合适的催化
剂可使平衡向正反
应方向移动
续表
[解析] （黄色）（橙色） ，向
溶液中加入 溶液，发
生氧化还原反应，生成 ，溴水为橙色，不能验证平衡移动，A错误；
反应 为反应前后气体总体积不变的可逆反应，
向恒温恒容密闭玻璃容器中充入 气体，分解达到平衡后再
充入 ，相当于恒温恒容通入“惰性”气体，反应体系中各物质
的浓度不变，平衡不发生移动，与总压强变化无关，B错误；
反应 为放热反应，升高温度，气体颜色变深，说明平衡
逆向移动，即向吸热反应方向移动，C正确；
催化剂只会改变化学反应速率，不影响平衡移动，D错误。
3.[2024· 黑吉辽卷] 异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学
品，时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示，
后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是( )
A. 时，反应②正、逆反应速率相等
B.该温度下的平衡常数：
C.平均速率（异山梨醇）
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
√
[解析] 由图可知，后异山梨醇浓度继续增大，1, 失水山梨醇浓度
继续减小，后异山梨醇浓度才不再变化，所以 时，反应②未达
到平衡状态，即正、逆反应速率不相等，故A错误；
图像显示该温度下， 后所有物质浓度都不再变化，且此时山梨醇
转化完全，即反应充分，而1, 失水山梨醇仍有剩余，说明反应①为
彻底反应，反应②为可逆反应，所以该温度下的平衡常数： ，
故B正确；
由图可知，在内异山梨醇的浓度变化量为 ，所
以平均速率（异山梨醇） ，故
C正确；
催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应限度，所以反应②加入
催化剂不改变其平衡转化率，故D正确。
4.[2023·浙江卷] 一定条件下， 苯基丙炔
可与 发生催化加成，
反应如下：
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间
的变化如图（已知：反应 Ⅰ 、 Ⅲ 为放热
反应），下列说法不正确的是( )
A.反应焓变：反应 Ⅰ 反应 Ⅱ
B.反应活化能：反应 Ⅰ 反应 Ⅱ
C.增加 浓度可增加平衡时产物 Ⅱ 和产物 Ⅰ 的比例
D.选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物 Ⅰ
√
[解析] 设反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的焓变分别为、、 ，由盖斯定律可
知，，因，，则 ，故A正
确；
由图可知，反应开始短时间内反应Ⅰ得到的
产物比反应Ⅱ得到的产物多，说明反应Ⅰ的
速率比反应Ⅱ的速率快，速率越快，其活化
能越小，则反应活化能：反应Ⅰ 反应Ⅱ，
故B正确；
增加 浓度，平衡正向移动，但平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例不变，
故C错误；
根据图中信息，选择相对较短的反应时间，
及时分离可获得高产率的产物Ⅰ，故D正确。
1.[2024·北京房山一模] 下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是
( )
A.的醋酸溶液加水稀释100倍，
B.升高温度，合成氨反应速率加快，但产率下降
C.水垢中含有，可先用 溶液浸泡处理，再用盐酸溶解
D.加热分解固体时加入 ，产生氧气的速率加快
√
[解析] 醋酸是弱酸，在水溶液中不完全电离，加水稀释会促进其电离，
醋酸溶液原来的，即 ，加水稀释100倍
后，，即 ，A能用化学平衡移动原
理解释；
升高温度，合成氨反应速率加快，由于合成氨反应是放热反应，平衡
逆向移动， 产率下降，B能用化学平衡移动原理解释；
的溶解度小于，水垢中含有，可先用 溶液浸
泡处理，溶解平衡正向移动转化为 ，再用盐酸溶解，C能
用化学平衡移动原理解释；
加热分解固体时加入， 起催化剂作用，与平衡移动
无关，D不能用平衡移动原理解释。
2.时，向恒容密闭容器中充入 气体，发生反应：
。测定的部分数据如下表：
0 50 150 250 350
0 0.16 0.19 0.20 0.20
下列说法正确的是 ( )
A.反应在前的平均速率
B.平衡后向容器中充入 ，平衡正向移动，平衡常数不变
C.相同温度下，起始时向容器中充入、 和
，反应达到平衡前
D.相同温度下，若起始时向容器中充入和 ，达
到平衡时，的转化率等于
√
[解析] 反应在前 的平均速率
，故A错误；
恒容充入惰性气体，反应体系中各物质浓度不变，平衡不移动，温度
不变，平衡常数不变，故B错误；
由表格数据可知， 时，反应已达到平衡，此时为，则
为，为 ，平衡常数 ，相
同温度下，起始时向容器中充入、和
，此时 ，则平衡逆向移动，反
应达到平衡前，故C正确；
由表格数据可知，反应达到平衡时 物质的量为，相同温度
下，若起始时向容器中充入 和，与充入
为等效平衡，则平衡时 物质的量为，的转化
率为 ，相同温度下，若起始时向容器中充入
和 ，相当于增大压强，平衡向生成的方向移
动，转化率增大，则达平衡时， 的转化率大于 ，故D错误。
3.[2025·广东潮州饶平质检] 为了探究温度、浓度两种因素对化学平衡
的影响，利用的水解即“（橙色）
（黄色） ”进行如图所示实验。下列关于试管中溶液的说法正确
的是 ( )
A.微热试管中溶液，黄色加深，故
B.试管 加水后，所有离子浓度均减小
C.试管比试管黄色更深，平衡正向移动，平衡常数 增大
D.试管比试管橙色更深，原因是增大，抑制了 水解，
使 增大，平衡逆向移动
√
[解析] 微热试管中溶液，黄色加深，说明 （橙色）
（黄色）平衡正向移动，故 ，A错误；
温度不变，溶液中不变，则试管加水后， 浓度减小，
则浓度增大，即不是所有离子浓度均减小，B错误；
平衡常数 仅仅是温度的函数，即试管比试管 黄色更深，平衡正向
移动，但温度未改变，则平衡常数不变，C错误；
电离出导致溶液中 浓度增大，加入 溶液
后平衡逆向移动，抑制了水解，使 浓度增大，D正确。
Exercise
作业手册
考点一 可逆反应与化学平衡状态
1.[2025·河北沧州示范高中联考] 用 生产某些含氯有机物时会生成
副产物 ，利用下列反应可实现氯的循环利用：
。恒温恒容条件下，在
某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.断开的同时形成
D.
√
[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，的转化率升高，当 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 和形成 均表示正反应方向，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。
2.某小组利用实验验证“ ”为可
逆反应。
实验 Ⅰ ：将溶液与 溶
液 等体积混合，发生反应，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。
实验 Ⅱ ：向少量粉中加入一定量的 溶
液 ，固体完全溶解。
则下列说法一定错误的是( )
A.Ⅰ 中加入 固体，平衡逆向移动
B.Ⅱ 中不能用溶液代替 溶液
C.该反应平衡常数
D.Ⅱ 中加入 溶液，溶液呈红色，表明该化学反应为可逆反应
√
[解析] Ⅰ中加入固体，与反应生成 ，使
平衡逆向移动，A正确；
酸性溶液中可氧化，则Ⅱ中不能用溶液代替
溶液，B正确；
为平衡时生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，纯固体不能
代入的表达式中，则该反应平衡常数 ，C正确；
Ⅱ中溶液可能过量，则加入 溶液，溶液呈红色，不能表
明该化学反应为可逆反应，D错误。
3.一定温度下，在恒定容积的密闭容器中进行的可逆反应
达到化学平衡的标志是( )
A.容器内的总压强不随时间而变化
B.反应速率
C.单位时间内有生成的同时就有 生成
D.容器内混合气体的密度不随时间而变化
√
[解析] 该反应前后气体的化学计量数之和相等，故恒温恒容密闭容器
中，压强是不变量，压强不变不能判断是否达到平衡状态，A不符合
题意；
化学反应中各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，故
， ，与反应是否
平衡无关，B不符合题意；
单位时间内生成 同时生成，说明 ，可以判
定反应达到平衡状态，C符合题意；
反应前后气体质量守恒，因此不变，容积恒定，因此 不变，根据
， 为定值，不能判定反应是否平衡，D不符合题意。
4.[2025·湖南岳阳名校联考] 为减轻汽车尾气中的和 对环境的污
染，可在汽车排气管上安装催化转化器，主要发生反应
。在恒温、恒容条件下，通
入等物质的量的和 发生上述反应，下列能说明该反应达到
化学平衡状态的是( )
A. 的体积分数保持不变
B.与的物质的量浓度之比为
C.断裂的同时断裂
D.体系中混合气体的密度保持不变
√
[解析] 的体积分数保持不变，反应达到平衡状态，A正确；
投料时和物质的量相等，两者化学计量数也相同，则与 的
物质的量浓度之比一直为 ，不能说明达到平衡状态，B错误；
断裂的同时断裂 ，都表示逆反应，不能说明
达到平衡状态，C错误；
反应前后都是气体，质量不变，气体体积不变，所以体系中混合气体
的密度保持不变，不能说明达到平衡状态，D错误。
考点二 化学平衡常数
5.[2025·重庆七校联盟联考] 将固体放入容积为 的真空密闭
容器中，保持温度不变，发生反应： 。
达到平衡时的物质的量为 。下列说法正确的是( )
A.保持容器容积不变，向平衡体系中通入 ，平衡正向移动
B.该温度条件下化学平衡常数
C.压缩容器容积为原来的一半，达到新平衡后容器中固体质量增加
D.向平衡体系再通入 ，达到新平衡：
√
[解析] 保持容器容积不变，向平衡体系中通入 ，氧气浓度不变，平
衡不移动，A错误；
该温度条件下的化学平衡常数为 ，B正确；
压缩容器容积为原来的一半，新平衡时氧气浓度不变，氧气的物质的
量减少 ，达到新平衡后容器中固体质量
增加 ，C错误；
该温度条件下，向平衡体系再通入 ，平衡常数不变，达到新
平衡时 ，D错误。
6.[2024·湖南长沙三模] 已知： 的
正反应速率可表示为（ 为正反应速率常
数），该反应平衡常数的对数与温度的倒数的关系如图所示，下列说
法正确的是( )
A.增大 浓度可提高活化分子百分比
B.使用催化剂不会影响正反应速率常数
C.建立平衡后，压缩容积平衡正向移动但
平衡常数 不变
D.升高温度可提高 的平衡转化率
√
[解析] 增大反应物浓度可提高单位体积内活化分子数，但不能改变活
化分子百分比，A错误；
使用催化剂会加快反应速率，从速率方程上看是通过对速率常数 的影
响来实现的，B错误；
该正反应为气体分子数减小的反应，建立平衡后，压缩容积平衡正向
移动但平衡常数 不变，因为仅与温度有关，C正确；
根据图像分析， 随温度升高而减小，说明正反应放热，故升高温
度， 的平衡转化率减小，D错误。
7.[2024·北京西城区一模] 一定温度下，在 的恒容密闭容器中发生
反应： ，反应过程中的部分数据如下表所示：
0 2.0 2.4 0
5 0.8
10 1.6
15 1.6
下列说法不正确的是( )
A.用A表示的平均反应速率为
B.此温度下，反应的平衡常数 为1.6
C.物质B的平衡转化率约为
D.后，再加入A、B、C各 ，平衡不移动
√
[解析] 内C的物质的量增加了，容器的容积是 ，
则用A物质浓度变化表示的反应速率
，A正确；
反应进行到时，A物质的物质的量减少 ，根据物质反应
转化关系可知B物质的物质的量减少 ，此时B的物质的量为
，时B的物质的量等于 时B的
物质的量，则反应在时已达到平衡，此时C物质的量为 ，
可得，B正确；
反应在进行到 时，A物质的物质的量减少 ，根据物质反
应转化关系可知B物质的物质的量减少，B的平衡转化率为
，C正确；
后，再加入A、B、C各 ，相当于压缩体积，该反应为气
体分子数增大的反应，压强增大，反应逆向移动，D错误。
考点三 化学平衡移动
8.[2025·湖北部分示范高中联考] 下列说法正确但不能用勒夏特列原理
解释的是( )
A.对 平衡体系加压，气体颜色变深
B.合成氨工业使用高压以提高氨的产量
C.用饱和食盐水除去中的，可减少 的损失
D.硫酸工业将催化氧化成 的反应，往往需要使用过量空气
√
[解析] 对 平衡体系加压，平衡不移
动，体积缩小， 浓度增大，颜色变深，不能用勒夏特列原理解
释，A符合题意。
9.[2025·河北保定重点高中联考] 将 装入带活塞的密闭容器中，当
反应 达到平衡后，改变下列一个条件，其中叙述
正确的是( )
A.升高温度，气体颜色加深，则此反应为吸热反应
B.慢慢压缩气体体积，平衡逆向移动，混合气体颜色变浅
C.慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，压强增大，但小于原来的两倍
D.恒温恒容时，充入惰性气体，压强增大，平衡向右移动，混合气体
的颜色变浅
√
[解析] 升高温度，气体颜色加深，则平衡向左移动，该反应为放热反
应，A错误；
根据勒夏特列原理，加压，混合气体的颜色比原平衡深，体积减小一
半时压强小于原平衡的两倍，B错误，C正确；
恒温恒容，充入惰性气体，和 均不变，平衡不移动，
气体的颜色不变，D错误。
10.时，某一气态平衡体系中含有、、、 四种物
质，此温度下发生反应的平衡常数表达式为 ，有关该平
衡体系的说法正确的是( )
A.升高温度，平衡常数 增大
B.升高温度，若混合气体的平均相对分子质量变小，则正反应是放热
反应
C.增大压强， 体积分数增加
D.增大 浓度，平衡向正反应方向移动
√
[解析] 由平衡常数表达式可知该反应的化学方程式为
。
温度改变，平衡常数 的变化与反应的热效应有关，题中条件不能确定
反应是放热还是吸热，故温度升高时 的变化不能确定,A项错误;
混合气体的质量不变，平均相对分子质量变小,则混合气体的物质的量
增大,即升高温度，反应逆向进行，故逆反应是吸热反应,正反应是放热
反应，B项正确;
增大压强,平衡正向移动,体积分数减小,C项错误;
增大 浓度,平衡逆向移动,D项错误。
11.[2025·湖南长沙雅礼中学检测] 在恒温恒压的密闭容器中发生如下
反应：，时刻达到平衡后，在 时刻改
变条件，其反应过程如图所示。下列说法正确的是( )
A.～时，
B. 时刻改变的条件可能只是加催化剂
C. 时刻改变的条件可能只是升高了温度
D.Ⅰ 、 Ⅱ 两过程达到反应限度时，平衡常数
Ⅰ Ⅱ
√
[解析] ～时间段的正反应速率大于逆反应速率， 时间段的正、
逆反应速率相同，A错误；
时刻加催化剂，正逆反应速率仍相等，B错误；
该正反应为放热反应，在 时刻若升高温度，平衡会逆向移动，不会
达到与原平衡相同的平衡状态，C错误；
Ⅰ、Ⅱ两过程达到反应限度时，温度不变，
平衡常数：Ⅰ Ⅱ，D正确。
12.在3个容积均为 的恒容密闭容器中发生反应：
。改变容器 Ⅰ
的反应温度，平衡时 与温度的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
容器编 号
Ⅰ 0.5 0.6 0 0
Ⅱ 0.5 1 0.5 1
Ⅲ 0.5 0.2 1 1
A.该反应的
B.时，该反应的平衡常数为
C.容器 Ⅰ 与容器 Ⅱ 均在 时达到平衡，
总压强之比小于
D.若，达到平衡时，容器 Ⅲ 中
的体积分数小于
√
[解析] 由图可知，升高温度，二氧化氮的平衡
浓度减小，平衡向逆反应方向移动，则该正反
应为放热反应， ，故A错误；
由图可知，反应达到平衡时二氧化氮浓度
为 ，由题意可建立如下三段式：
则由三段式数据可知， 时，该反应的平衡常数
，一氧化氮的体积分
数为，由表格数据可知，与容器
Ⅰ相比， 时容器Ⅲ相当于起始加入二氧化硫
和 一氧化氮，则容器Ⅲ相当于容器Ⅰ增大压强，该正反应为气体
分子数减小的放热反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，一氧化氮
的体积分数小于，若 ，降低温度，平衡向正反应方向移动，
一氧化氮的体积分数还会减小，则容器Ⅲ中平衡
时一氧化氮的体积分数一定小于 ，故B错误，
D正确；
容器Ⅰ中平衡时气体的总物质的量为 ，容器
Ⅱ中气体的物质的量为，浓度商 ，反应向正反
应方向进行，平衡时气体的物质的量小于，则容器Ⅰ与容器Ⅱ的总
压强之比大于 ，故C错误。
考点四 化学平衡综合考查
13.[2024·河北唐山一模] 时，向容积为 的恒容密闭容器中充入一
定量的和，发生反应 。
反应过程中的部分数据如下表，下列说法错误的是( )
0 4.0 2.0
5 2.0 1.0
10 2.0 1.0
A.其他条件不变，温度变为时，平衡时测得C的浓度为 ，
则
B.时，该反应的
C.平衡时，D的体积分数约为
D.时，向该容器中再充入和 ，达新平衡后，B
的百分含量变大
√
[解析] 该反应的，升高温度平衡逆向移动，根据表格数据，
时达到平衡，消耗，则生成，C的浓度为 ，
其他条件不变，温度变为时，平衡时测得C的浓度为 ，
说明平衡正向移动，则，A错误；
根据表格数据， 后气体物质的量不再改变，说明时反应已
达到平衡状态，则 时，该反应的 ，B正确；
列出“三段式”如下：
平衡时，D的体积分数为，C正确；
时，向该容器中再充入和 ，则相当于增大容器
的压强，相较于原平衡，新平衡逆向移动，故达新平衡后，B的百分含
量变大，D正确。
14.（1）已知与的燃烧热分别为 、
，，写出
与反应生成和 的热化学方程式：______________
____________________________________________。
[解析] 已知与的燃烧热分别为、 ，
故有热化学方程式：
，
，
，根据盖斯定律知，由
得热化学方程式 。
（2）一定温度下，在恒容密闭容器中与反应生成
和 。
①能说明该反应达到平衡状态的是______（填字母）。
A. B.容器内压强一定
C.气体平均相对分子质量一定 D.气体密度一定
E. 的体积分数一定
√
√
√
[解析] 由反应 知，
中没有说明反应的方向，不能确定是否达到平衡，
A错误；
该反应前后气体的总物质的量不相等，故容器内压强一定时说明反应
达到平衡，B正确；
该反应前后气体总物质的量不相等，气体平均相对分子质量一定时能
说明反应达到平衡，C正确；
该反应体系全是气体，且容器的容积不变，气体密度始终不变，故气
体密度一定时不能说明反应达到平衡，D错误；
的体积分数一定时能说明反应达到平衡， 正确。
②已知容器的容积为，初始加入和 ，反应平
衡后测得的转化率为 ，则该反应的平衡常数为_____。温度不
变，再加入、、、各，则 ___
（填“ ”“ ”或“”） 。
625
[解析]
则该反应的平衡常数为。温度不变，再加入 、
、、各，则 ，说
明反应正向进行，则 。
（3）工业上在一定条件下利用与 可
直接合成有机中间体二甲醚：
。
当时，实验测得 的平衡转
化率随温度及压强变化如图所示。
①该反应的___（填“ ”或“ ”）0。
[解析] 由图可知，随着温度升高，二氧化碳的平衡转化率减小，说明
升温平衡逆向移动，该正反应为放热反应， 。
②图中压强 由大到小的顺序是_____________。
[解析] 在相同温度下，结合方程式，压强增
大，平衡正向移动，二氧化碳的平衡转化率
增大，故图中压强 由大到小的顺序是
。
15.[2024·辽宁葫芦岛一模] 利用催化加氢制二甲醚 过程
中发生的化学反应为：
反应 Ⅰ
反应 Ⅱ
反应 Ⅲ
回答下列问题：
（1）反应 Ⅱ 的速率方程为 ，
，其中、为正、逆反应速率， 、
为速率常数，为各组分的分压。在密闭容器中按一定比例充入
和 ，体系中各反应均达到化学平衡。向平衡体系中加入高效催化
剂， 将______（填“增大”“减小”或“不变”，下同）；增大体系压强
的值将______。
不变
不变
[解析] 达到平衡时，正、逆反应速率相等，加入催化剂同倍数改变正、
逆速率，故将不变；、 为速率常数，只与温度有关，则增大
体系压强， 的值将不变。
（2）在一定条件下，保持容积恒定，向同一密闭容
器中按投料进行上述反应， 的平衡转
化率及、、 的平衡体积分数随温
度变化如图所示。
图中表示的平衡体积分数随温度变化的曲线为___（填“”或“ ”），
温度从上升至， 的平衡转化率变化的原因是_________
____________________________________________________________
_______，能同时提高的平衡体积分数和 的平衡转化率的
措施是___________________________。
到，主要发生反应Ⅰ，反应Ⅰ正反应吸热，温度升高的平衡转化率升高
增大压强或在以下降温
[解析] 随着温度的升高，反应Ⅰ平衡正向移动，故 平衡体积分数增
大，对应曲线，反应Ⅱ、Ⅲ平衡逆向移动， 平衡体积分数减
小，对应曲线。
到 ，主要发生反应Ⅰ，反应Ⅰ正反应吸热，温度升高 的平
衡转化率升高。
反应Ⅱ为气体分子数减小的反应，再结合反应Ⅲ可知提高二甲醚的体积
分数和 平衡转化率，可采用增大压强的措施，因为增大压强，反
应Ⅱ平衡正向移动， 增大，使反应Ⅲ平衡也正向移动；
反应Ⅱ和Ⅲ均为放热反应，根据图像可知在以下降温可提高
平衡转化率，同时增大二甲醚的体积分数。
（3）一定温度下，向容积为的恒容密闭容器中通入 和
进行上述反应，反应经达平衡， 的平衡转化率为
，容器中为，为 。前
的反应速率为_____ 。继续向容器
中加入和 ，若此时反应 Ⅲ 逆向进行，
则 应大于____。
0.01
1.2
[解析] 由题意知，转化的 物质的量
，平衡时物质的量为 ，说
明通过反应Ⅰ转化的为，则通过反应Ⅱ转化的 为
，故反应Ⅱ生成为，又平衡时 为
，说明有通过反应Ⅲ转化为 ，平衡时
，
，前
的反应速率为 ；
反应Ⅲ的平衡常数，再加入
、 后，反应Ⅲ逆向进行，则浓度商
，求得 。
（4）催化加氢制二甲醚的副产物和 均可作为燃料电池
的燃料，则两种燃料电池比能量的大小之比为______（比能量：单位
质量所能输出电能的多少）。
[解析] 和作为燃料电池的燃料均被氧化生成，设 和
各 ，计算转移电子的量：
可知和比能量的大小之比为 。
快速核答案
第30讲 化学平衡及影响因素
考点一 可逆反应与化学平衡状态
夯实必备知识
1.正反应 逆反应 同时 小于
2.（1）可逆 相等 （2）最大 逐渐减小 逐渐增大 保持不变
（3）正反应速率 逆反应速率 浓度
【对点自测】
（1）× （2）× （3）√ （4）√ （5）√ （6）×
提升关键能力
题组一 可逆反应
1.C 2.D
题组二 化学平衡状态的判断
3.A 4.②④⑤
考点二 化学平衡常数
夯实必备知识
1.（1）温度 浓度幂之积 浓度幂之积 （2）,
（3）大 大 减小 增大
2.（1） （2）吸 放 放 吸 （3）大 大
【对点自测】
（1）√ （2）× （3）× （4）√ （5）× （6）× （7）√
提升关键能力
题组一 化学平衡常数的简单计算
1.（1） （2） （3）
（4） 2. 0.03
题组二 化学平衡常数的应用
3.B
4.（1） （2）吸热 （3） （4）等于 （5）不
（6）向逆反应方向进行
题组三 化学平衡相关计算
5.D
6.（1） （或） （2）
考点三 化学平衡移动
夯实必备知识
2.（1） （2） （3）
3.正反应 逆反应 气体分子数目减小 气体分子数目增大
平衡不移动 吸热 放热 平衡不移动
4.（1）减弱
【对点自测】
（1）× （2）× （3）√ （4）× （5）× （6）×
提升关键能力
题组一 化学平衡的影响因素
1.C 2.D
题组二 化学平衡移动与相关参量的变化分析
3.B 4.D
经典真题·明考向
1.B 2.C 3.A 4.C
教师备用习题
1.D 2.C 3.D
作业手册
考点一 可逆反应与化学平衡状态
1.B 2.D 3.C 4.A
考点二 化学平衡常数
5.B 6.C 7.D
考点三 化学平衡移动
8.A 9.C 10.B 11.D 12.D
考点四 化学平衡综合考查
13.A
14.（1）
（2）①BCE ②625 （3）① ②
15.（1）不变 不变 （2） 到，主要发生反应Ⅰ，
反应Ⅰ正反应吸热，温度升高的平衡转化率升高 增大压强或在
以下降温
（3）0.01 1.2 （4）第30讲 化学平衡及影响因素
考点一
● 夯实必备知识
1.正反应 逆反应 同时 小于
2.(1)可逆 相等
(2)最大 逐渐减小 逐渐增大 = 保持不变
(3)正反应速率 逆反应速率 浓度
【对点自测】
(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)×
[解析] (1)两反应条件不同,不属于可逆反应,错误。
(2)若A、C物质均为气体,反应前后气体分子数会发生变化,恒温恒容时,当压强不随时间变化时,能说明反应达到平衡,错误。
(6)2 mol SO2与1 mol O2并不能完全反应,放出的热量小于196.6 kJ。
● 提升关键能力
题组一
1.C [解析] 不确定下一时刻反应进行的方向,因此需要考虑反应进行的方向并结合极限思想解答。若该时刻后反应正向进行且Y全部转化为Z,则
2X(g)+Y(g)2Z(g)
某时刻/(mol·L-1) 0.3 0.1 0.4
转化/(mol·L-1) 0.2 0.1 0.2
极限/(mol·L-1) 0.1 0 0.6
若反应逆向进行,且Z全部转化为X和Y,则
2X(g)+Y(g)2Z(g)
某时刻/(mol·L-1) 0.3 0.1 0.4
转化/(mol·L-1) 0.4 0.2 0.4
极限/(mol·L-1) 0.7 0.3 0
平衡时0.1 mol·L-12.D [解析] X、Y平衡浓度之比为1∶3,与化学计量数之比相等,浓度转化量之比亦为1∶3,故c1∶c2=1∶3,X、Y的转化率相等,A、C错误;平衡时v生成(Y)表示逆反应速率,v生成(Z)表示正反应速率,v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2,B错误;利用“极值”思想,当0.08 mol·L-1的Z完全转化为X时,生成X的物质的量浓度为=0.04 mol·L-1,又c1、c2、c3均不为零,则X的起始浓度小于0.14 mol·L-1,故0题组二
3.A [解析] 根据反应方程式可知:反应消耗H2与产生CH3OCH3的个数比为3∶1,若反应达到平衡,单位时间每反应消耗(生成)3分子H2,就会同时消耗(生成)1分子CH3OCH3,相同时间内形成C—H和H—H的数目之比为2∶1,则反应体系中任何物质的浓度不变,反应达到平衡状态,A正确;反应消耗CO与生成CO2都表示反应正向进行,不能据此判断反应是否达到平衡状态,B错误;未指明反应速率的正、逆,不能判断反应是否达到平衡状态,C错误;反应在恒温恒容密闭容器中进行,体系的体积不变,反应混合物都是气体,气体的质量不变,则无论反应是否达到平衡状态,体系内气体的密度始终保持不变,不能据此判断反应达到平衡状态,D错误。
4.②④⑤
[解析] ①达到平衡时,v正应保持不变;②由于是放热反应,又是绝热容器,体系温度升高,平衡左移,K减小,当K不变时,温度不变,达到平衡状态;③任意时间段内,CO、CO2物质的量的改变量应是1∶1,示意图错误;④w(NO)逐渐减小,达到平衡时保持不变;⑤因正反应放热,容器绝热,故反应开始后体系温度升高,达到平衡状态时,体系温度不再发生变化;⑥ΔH是一个定值,不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。
考点二
● 夯实必备知识
1.(1)温度 浓度幂之积 浓度幂之积
(2)
(3)大 大 减小 增大
2.(1)> = <
(2)吸 放 放 吸
(3)大 大
【对点自测】
(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)√
[解析] (1)升高温度,K值减小,说明正反应为放热反应,则ΔH<0,正确。
(2)对于放热反应,温度升高平衡逆向移动,平衡常数减小,错误。
(3)如果水为气态则必须写,错误。
(4)平衡常数改变,一定改变了温度,所以平衡一定移动,正确。
(5)只有温度改变才能影响平衡常数K,错误。
(6)改变条件,使反应物的平衡转化率都增大,可能是压强造成的,平衡常数不一定增大,错误。
(7)二者互为倒数,正确。
● 提升关键能力
题组一
1.(1) (2)5×10-82
(3)2×10-46 (4)5×1060
[解析] (2)K'2==5×10-82。
(3)K'3==2×10-46。
(4)该反应可以通过(反应①-反应③)×得到,故K4==×1061=5×1060。
2.75% 0.03
[解析] 由题图中M点可知,进料比n(SO2)∶n(Cl2)=2,体系初始压强为240 kPa,则p(SO2)=×240 kPa=160 kPa,p(Cl2)=(240-160) kPa=80 kPa,平衡时Δp=60 kPa,已知恒温恒容情况下,容器内气体物质的量之比等于压强之比,可据此列出“三段式”。
SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g) Δp
起始压强/kPa 160 80 0
转化压强/kPa 60 60 60 60
平衡压强/kPa 100 20 60
可计算得α(Cl2)=×100%=75%,利用M点数据,T1温度下用分压表示的平衡常数Kp===0.03 kPa-1。
题组二
3.B [解析] 在书写平衡常数表达式时,纯固体物质不能出现在平衡常数表达式中,A错误;由于反应③=①-②,故三者的平衡常数关系为K=,B正确;对于反应③,温度升高,H2浓度减小,则反应逆向进行,即逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,ΔH<0,C错误;对于反应③,在恒温恒容下,充入稀有气体,则平衡不移动,H2的浓度不变,D错误。
4.(1)
(2)吸热 (3)700 ℃ (4)等于
(5)不 (6)向逆反应方向进行
[解析] (1)根据化学方程式CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)可知,该反应的平衡常数表达式为K=。(2)根据题干中的表格可知,随着温度的升高,平衡常数逐渐增大,说明正反应为吸热反应。(3)某温度下,各物质的平衡浓度有如下关系:3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),根据平衡常数表达式K=可知,K==0.6,平衡常数只与温度有关,温度一定,平衡常数为定值,所以此时对应的温度为700 ℃。(4)化学平衡常数只与温度有关,与反应物和生成物的浓度无关,所以只要在830 ℃条件下,该反应平衡常数的数值都为1.0。(5)其他条件不变,扩大容器容积的瞬间,反应物和生成物的浓度都同等程度地减小,根据Q=可知,Q=K,平衡不移动。(6)1200 ℃时,在某时刻反应体系中Q===4>K=2.6,所以此时该反应向逆反应方向进行。
题组三
5.D [解析] 由热化学方程式CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)可知,消耗1 mol H2O时释放a kJ能量,①中平衡时释放0.8a kJ能量,则消耗H2O的物质的量为0.8 mol,故H2O的平衡转化率为×100%=20%,A正确;①中平衡时释放0.8a kJ能量,则消耗H2O的物质的量为0.8 mol,列出“三段式”:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始/mol 1 4 0 0
转化/mol 0.8 0.8 0.8 0.8
平衡/mol 0.2 3.2 0.8 0.8
设容器容积为1 L,t ℃时,该反应的平衡常数为=1,B正确;②中初始Q==4>1,反应逆向进行,设当②中CO和CO2浓度相等时,消耗CO2的物质的量为x mol,列出“三段式”:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始/mol 1 1 2 2
转化/mol x x x x
某时刻/mol 1+x 1+x 2-x 2-x
则有1+x=2-x,解得x=0.5,此时容器中各物质的量均为1.5 mol,Q==1=K,即反应达到平衡状态,C正确;达到平衡时②中一氧化碳的物质的量的变化量为0.5 mol,当一氧化碳的物质的量的变化量为1 mol时,能量变化为a kJ,故达到平衡时②中能量变化为b=0.5a,D错误。
6.(1)1.8 mol·L-1 (或0.5)
(2)50% 6 mol·L-1
[解析] (1) M(g) + N(g)P(g) + Q(g)
起始/(mol·L-1) 1 2.4 0 0
转化/(mol·L-1) 1×60% 1×60% 1×60% 1×60%
平衡/(mol·L-1) 0.4 1.8 0.6 0.6
由三段式得N的平衡浓度为1.8 mol·L-1,K==。
(2) M(g) + N(g)P(g) + Q(g)
起始/(mol·L-1) 4 a 0 0
转化/(mol·L-1) x x x x
平衡/(mol·L-1) 4-x a-x x x
达平衡后,c(P)=2 mol·L-1=x mol·L-1,M的转化率α=×100%=50%。K==,a=6。
考点三
● 夯实必备知识
2.(1)> (2)= (3)<
3.正反应 逆反应 气体分子数目减小 气体分子数目增大 平衡不移动 吸热 放热 平衡不移动
4.(1)减弱
【对点自测】
(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×
[解析] (1)K2Cr2O7溶液中存在平衡Cr2(橙色)+H2O2Cr(黄色)+2H+,加入NaOH溶液后,OH-与H+反应,生成物浓度减小,使平衡正向移动,导致溶液由橙色变为黄色,错误。
(2)将盛有NO2的密闭烧瓶浸入冷水,红棕色变浅,说明降低温度平衡向正反应方向移动,正反应为放热反应,根据ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能<0知,正反应的活化能小于逆反应的活化能,错误。
(3)相同温度下,可逆反应的Q与K的大小可判断平衡移动的方向,Q>K,逆向移动,Q=K,平衡状态,Q(4)装有NO2的密闭烧瓶冷却后颜色变浅,说明降低温度,平衡向生成N2O4的方向移动,则NO2转化为N2O4的反应放热,错误。
(5)向平衡体系Fe2(SO4)3+6KSCN2Fe(SCN)3+3K2SO4中加入适量K2SO4固体,K+、S在反应前后并未参与反应,实际参加反应的离子浓度不变,平衡不移动,错误。
(6)对于2NO2(g)N2O4(g)的平衡体系,压缩体积,增大压强,平衡正向移动,但混合气体的颜色加深,错误。
● 提升关键能力
题组一
1.C [解析] 增大压强,平衡正向移动,则有v正>v逆,由于温度不变,则平衡常数不变,A错误;加入催化剂,平衡不移动,CH3CH2OH(g)的浓度不变,B错误;恒容下,充入一定量的H2O(g),其浓度增大,平衡向正反应方向移动,C正确;恒容下,充入一定量的CH2CH2(g),平衡正向移动,H2O(g)的平衡转化率增大,但CH2CH2(g)的平衡转化率反而减小,D错误。
2.D [解析] 由实验2可知,加入浓盐酸,c(Cl-)增大,ⅰ中平衡正向移动,溶液由红色变为蓝色,[Co(H2O)6]2+为红色,[CoCl4]2-为蓝色,结合实验1中,降温溶液由蓝色变为红色,ⅰ中平衡逆向移动,逆向为放热方向,正向为吸热反应,A错误;①中滴加浓盐酸,增大了c(Cl-),导致Q题组二
3.B [解析] 起始投料比=2,与CO和SO2的化学计量数之比相等,反应过程按2∶1比例消耗CO、SO2,故CO和SO2的平衡转化率相等,A正确;平衡时,充入少量CO(g),平衡正向移动,SO2的转化率增大,但CO的转化率减小,B错误;平衡时,再充入一定量的CO2,平衡逆向移动,由于温度不变,则平衡常数K不变,C正确;使用高效催化剂,降低活化能,v正、v逆均增大,由于平衡不移动,故反应物的平衡转化率不变,D正确。
4.D [解析] 及时分离出CH3OCH3,则CH3OCH3浓度降低,反应速率减慢,A错误;起始投料n(CO2)∶n(H2)=1∶3,且化学方程式中两者的化学计量数之比也是1∶3,其比值恒定不变,则当的比值不变时,不能证明反应达到平衡状态,B错误;该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,故温度越高,该反应平衡常数K越小,C错误;催化剂只能改变反应速率,但是平衡不移动,平衡转化率不变,D正确。
经典真题·明考向
1.B [解析] MnO2会催化H2O2分解,加快反应速率,与平衡移动无关,A错误;2NO2(g)N2O4(g)是放热反应,升温平衡逆向移动,NO2浓度增大,混合气体颜色加深,B正确;常温下,铁在浓硝酸中发生钝化,加热会使表面的氧化膜溶解,且在加热条件下铁与浓硝酸反应生成大量NO2,NO2呈红棕色,与平衡移动无关,C错误;加入硫酸铜,锌置换出铜,构成锌铜原电池,从而使反应速率加快,与平衡移动无关,D错误。
2.C [解析] 2Cr(黄色)+2H+Cr2(橙色)+H2O,向1 mL 0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液中加入1 mL 1.0 mol·L-1 HBr溶液,发生氧化还原反应,生成Br2,溴水为橙色,不能验证平衡移动,A错误;反应2HI(g)H2(g)+I2(g)为反应前后气体总体积不变的可逆反应,向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体,分解达到平衡后再充入100 mL Ar,相当于恒温恒容通入“惰性”气体,反应体系中各物质的浓度不变,平衡不发生移动,与总压强变化无关,B错误;反应2NO2N2O4为放热反应,升高温度,气体颜色变深,说明平衡逆向移动,即向吸热反应方向移动,C正确;催化剂只会改变化学反应速率,不影响平衡移动,D错误。
3.A [解析] 由图可知,3 h后异山梨醇浓度继续增大,1,4-失水山梨醇浓度继续减小,15 h后异山梨醇浓度才不再变化,所以3 h时,反应②未达到平衡状态,即正、逆反应速率不相等,故A错误;图像显示该温度下,15 h后所有物质浓度都不再变化,且此时山梨醇转化完全,即反应充分,而1,4-失水山梨醇仍有剩余,说明反应①为彻底反应,反应②为可逆反应,所以该温度下的平衡常数:①>②,故B正确;由图可知,在0~3 h内异山梨醇的浓度变化量为0.042 mol·kg-1,所以平均速率v(异山梨醇)==0.014 mol·kg-1·h-1,故C正确;催化剂只能改变化学反应速率,不能改变反应限度,所以反应②加入催化剂不改变其平衡转化率,故D正确。
4.C [解析] 设反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的焓变分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,由盖斯定律可知,ΔH2=ΔH1+ΔH3,因ΔH1<0,ΔH3<0,则ΔH1>ΔH2,故A正确;由图可知,反应开始短时间内反应Ⅰ得到的产物比反应Ⅱ得到的产物多,说明反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的速率快,速率越快,其活化能越小,则反应活化能:反应Ⅰ<反应Ⅱ,故B正确;增加HCl浓度,平衡正向移动,但平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例不变,故C错误;根据图中信息,选择相对较短的反应时间,及时分离可获得高产率的产物Ⅰ,故D正确。第30讲 化学平衡及影响因素
1.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,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和形成4 mol H—O均表示正反应方向,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。
2.D [解析] Ⅰ中加入NaCl固体,与Ag+反应生成AgCl,使Ag+(aq)+Fe2+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)平衡逆向移动,A正确;酸性溶液中N可氧化Ag,则Ⅱ中不能用Fe(NO3)3溶液代替Fe2(SO4)3溶液,B正确;K为平衡时生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,纯固体不能代入K的表达式中,则该反应平衡常数K=,C正确;Ⅱ中Fe2(SO4)3溶液可能过量,则加入KSCN溶液,溶液呈红色,不能表明该化学反应为可逆反应,D错误。
3.C [解析] 该反应前后气体的化学计量数之和相等,故恒温恒容密闭容器中,压强是不变量,压强不变不能判断是否达到平衡状态,A不符合题意;化学反应中各物质的反应速率之比等于化学计量数之比,故v(A2)∶v(B2)∶v(AB)=1∶1∶2,v(A2)=v(B2)=v(AB),与反应是否平衡无关,B不符合题意;单位时间内生成n mol A2同时生成2n mol AB,说明v正=v逆,可以判定反应达到平衡状态,C符合题意;反应前后气体质量守恒,因此m不变,容积恒定,因此V不变,根据ρ=,ρ为定值,不能判定反应是否平衡,D不符合题意。
4.A [解析] N2的体积分数保持不变,反应达到平衡状态,A正确;投料时NO和CO物质的量相等,两者化学计量数也相同,则NO与CO的物质的量浓度之比一直为1∶1,不能说明达到平衡状态,B错误;断裂1 mol N≡N的同时断裂4 mol CO,都表示逆反应,不能说明达到平衡状态,C错误;反应前后都是气体,质量不变,气体体积不变,所以体系中混合气体的密度保持不变,不能说明达到平衡状态,D错误。
5.B [解析] 保持容器容积不变,向平衡体系中通入Ar,氧气浓度不变,平衡不移动,A错误;该温度条件下的化学平衡常数为K=c(O2)=0.05,B正确;压缩容器容积为原来的一半,新平衡时氧气浓度不变,氧气的物质的量减少0.05 mol·L-1×1 L=0.05 mol,达到新平衡后容器中固体质量增加0.05 mol×32 g·mol-1=1.6 g,C错误;该温度条件下,向平衡体系再通入0.1 mol O2,平衡常数不变,达到新平衡时c(O2)=0.05 mol·L-1,D错误。
6.C [解析] 增大反应物浓度可提高单位体积内活化分子数,但不能改变活化分子百分比,A错误;使用催化剂会加快反应速率,从速率方程上看是通过对速率常数k的影响来实现的,B错误;该正反应为气体分子数减小的反应,建立平衡后,压缩容积平衡正向移动但平衡常数K不变,因为K仅与温度有关,C正确;根据图像分析,lg K随温度升高而减小,说明正反应放热,故升高温度,NO的平衡转化率减小,D错误。
7.D [解析] 0~5 min内C的物质的量增加了0.8 mol,容器的容积是1 L,则用A物质浓度变化表示的反应速率v(A)=v(C)=×=0.04 mol·L-1·min-1,A正确;反应进行到10 min时,A物质的物质的量减少0.4 mol,根据物质反应转化关系可知B物质的物质的量减少0.8 mol,此时B的物质的量为2.4 mol-0.8 mol=1.6 mol,10 min时B的物质的量等于15 min时B的物质的量,则反应在10 min时已达到平衡,此时C物质的量为1.6 mol,可得K==1.6,B正确;反应在进行到10 min时,A物质的物质的量减少0.4 mol,根据物质反应转化关系可知B物质的物质的量减少0.8 mol,B的平衡转化率为×100%≈33%,C正确;15 min后,再加入A、B、C各1.6 mol,相当于压缩体积,该反应为气体分子数增大的反应,压强增大,反应逆向移动,D错误。
8.A [解析] 对NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)平衡体系加压,平衡不移动,体积缩小,NO2(g)浓度增大,颜色变深,不能用勒夏特列原理解释,A符合题意。
9.C [解析] 升高温度,气体颜色加深,则平衡向左移动,该反应为放热反应,A错误;根据勒夏特列原理,加压,混合气体的颜色比原平衡深,体积减小一半时压强小于原平衡的两倍,B错误,C正确;恒温恒容,充入惰性气体,c(NO2)和c(N2O4)均不变,平衡不移动,气体的颜色不变,D错误。
10.B [解析] 由平衡常数表达式可知该反应的化学方程式为2Z(g)+2W(g)X(g)+2Y(g)。温度改变,平衡常数K的变化与反应的热效应有关,题中条件不能确定反应是放热还是吸热,故温度升高时K的变化不能确定,A项错误;混合气体的质量不变,平均相对分子质量变小,则混合气体的物质的量增大,即升高温度,反应逆向进行,故逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,B项正确;增大压强,平衡正向移动,W(g)体积分数减小,C项错误;增大X(g)浓度,平衡逆向移动,D项错误。
11.D [解析] O~t1时间段的正反应速率大于逆反应速率,t1~t2时间段的正、逆反应速率相同,A错误;t2时刻加催化剂,正逆反应速率仍相等,B错误;该正反应为放热反应,在t2时刻若升高温度,平衡会逆向移动,不会达到与原平衡相同的平衡状态,C错误;Ⅰ、Ⅱ两过程达到反应限度时,温度不变,平衡常数:Ⅰ=Ⅱ,D正确。
12.D [解析] 由图可知,升高温度,二氧化氮的平衡浓度减小,平衡向逆反应方向移动,则该正反应为放热反应,ΔH<0,故A错误;由图可知,T1 K反应达到平衡时二氧化氮浓度为0.2 mol·L-1,由题意可建立如下三段式:
SO2(g)+2NO(g)2NO2(g)+S(s)
起/(mol·L-1) 0.5 0.6 0
变/(mol·L-1) 0.1 0.2 0.2
平/(mol·L-1) 0.4 0.4 0.2
则由三段式数据可知,T1 K时,该反应的平衡常数K===,一氧化氮的体积分数为×100%=40%,由表格数据可知,与容器Ⅰ相比,T1 K时容器Ⅲ相当于起始加入1 mol二氧化硫和1.2 mol一氧化氮,则容器Ⅲ相当于容器Ⅰ增大压强,该正反应为气体分子数减小的放热反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,一氧化氮的体积分数小于40%,若T213.A [解析] 该反应的ΔH<0,升高温度平衡逆向移动,根据表格数据,T0时达到平衡,消耗1 mol B,则生成3 mol C,C的浓度为0.6 mol·L-1,其他条件不变,温度变为T1时,平衡时测得C的浓度为0.8 mol·L-1,说明平衡正向移动,则T1 2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)
开始/mol 4 2 0 0
变化/mol 2 1 3 1
平衡/mol 2 1 3 1
平衡时,D的体积分数为×100%≈14.3%,C正确;5 min时,向该容器中再充入4.0 mol A和2.0 mol B,则相当于增大容器的压强,相较于原平衡,新平衡逆向移动,故达新平衡后,B的百分含量变大,D正确。
14.(1)CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-166 kJ·mol-1
(2)①BCE ②625 >
(3)①< ②p1>p2>p3
[解析] (1)已知CH4与H2的燃烧热分别为890 kJ·mol-1、286 kJ·mol-1,故有热化学方程式:①CH4(g)+
2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1,
②H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-286 kJ·mol-1,③H2O(l)H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1,根据盖斯定律知,由②×4-①+③×2得热化学方程式CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH=(-286 kJ·mol-1)×4+
890 kJ·mol-1+44 kJ·mol-1×2=-166 kJ·mol-1。
(2)由反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) 知,
①v(CO2)=v(CH4)中没有说明反应的方向,不能确定是否达到平衡,A错误;该反应前后气体的总物质的量不相等,故容器内压强一定时说明反应达到平衡,B正确;该反应前后气体总物质的量不相等,气体平均相对分子质量一定时能说明反应达到平衡,C正确;该反应体系全是气体,且容器的容积不变,气体密度始终不变,故气体密度一定时不能说明反应达到平衡,D错误;CH4的体积分数一定时能说明反应达到平衡,E正确。
② CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
起始物质的量/mol 0.2 0.6 0 0
改变物质的量/mol 0.1 0.4 0.1 0.2
平衡物质的量/mol 0.1 0.2 0.1 0.2
则该反应的平衡常数为=625。温度不变,再加入CO2(g)、H2(g)、CH4(g)、H2O(g)各0.2 mol,则Q==<625,说明反应正向进行,则v正>v逆。(3)①由图可知,随着温度升高,二氧化碳的平衡转化率减小,说明升温平衡逆向移动,该正反应为放热反应,ΔH<0。②在相同温度下,结合方程式,压强增大,平衡正向移动,二氧化碳的平衡转化率增大,故图中压强(p)由大到小的顺序是p1>p2>p3。
15.(1)不变 不变
(2)Y 553 K到573 K,主要发生反应Ⅰ,反应Ⅰ正反应吸热,温度升高CO2的平衡转化率升高 增大压强或在553 K以下降温
(3)0.01 1.2
(4)8∶21
[解析] (1)达到平衡时,正、逆反应速率相等,加入催化剂同倍数改变正、逆速率,故将不变;k正、k逆为速率常数,只与温度有关,则增大体系压强,的值将不变。(2)随着温度的升高,反应Ⅰ平衡正向移动,故CO平衡体积分数增大,对应曲线Y,反应Ⅱ、Ⅲ平衡逆向移动,CH3OCH3平衡体积分数减小,对应曲线X。553 K到573 K,主要发生反应Ⅰ,反应Ⅰ正反应吸热,温度升高CO2的平衡转化率升高。反应Ⅱ为气体分子数减小的反应,再结合反应Ⅲ可知提高二甲醚的体积分数和CO2平衡转化率,可采用增大压强的措施,因为增大压强,反应Ⅱ平衡正向移动,c(CH3OH)增大,使反应Ⅲ平衡也正向移动;反应Ⅱ和Ⅲ均为放热反应,根据图像可知在553 K以下降温可提高CO2平衡转化率,同时增大二甲醚的体积分数。(3)由题意知,转化的CO2物质的量n(CO2)=1 mol×30%=0.3 mol,平衡时CO物质的量为0.05 mol,说明通过反应Ⅰ转化的CO2为0.05 mol, 则通过反应Ⅱ转化的CO2为0.25 mol,故反应Ⅱ生成CH3OH为0.25 mol,又平衡时CH3OH为0.05 mol,说明有0.2 mol CH3OH通过反应Ⅲ转化为CH3OCH3,平衡时n(CH3OCH3)=0.1 mol,n(H2O)=0.05 mol+0.25 mol+0.1 mol=0.4 mol,前10 min CH3OCH3(g)的反应速率为0.01 mol·L-1·min-1;反应Ⅲ的平衡常数K===16,再加入0.05 mol CH3OH、x mol H2O后,反应Ⅲ逆向进行,则浓度商Q==>K=16,求得x>1.2。(4)CO和CH3OH作为燃料电池的燃料均被氧化生成CO2,设CO和CH3OH各1 g,计算转移电子的量:
CO ~ 2e- CH3OH ~ 6e-
mol mol mol mol
可知CO和CH3OH比能量的大小之比为8∶21。第30讲 化学平衡及影响因素
1.通过实验探究,了解浓度、压强、温度对化学平衡状态的影响。
2.能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律,推测平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的变化,能讨论化学反应条件的选择和优化。
考点一 可逆反应与化学平衡状态
1.可逆反应
2.化学平衡状态
(1)概念:在一定条件下的 反应中,当正、逆反应速率 时,反应物和生成物的浓度均保持不变,即体系的组成不随时间而改变,表明该反应达到了“限度”,这时的状态称之为化学平衡状态。
(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:
以上过程的v-t图像如图所示:
(3)化学平衡特点
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aA+bBcC+dD,=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(绝热容器)、压强(化学反应前后气体分子数不相等)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;若物理量恒为不变量,则不能作为平衡标志。
【对点自测】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)反应2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O、Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3互为可逆反应 ( )
(2)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 ( )
(3)C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡 ( )
(4)对于X(g)+3Y(g)2W(g)+M (g),当X的物质的量分数不再改变,表明该反应已达平衡 ( )
(5)在恒温恒压条件下,对于反应A(g)+B(g)2C(g)+D(g),当密度保持不变时,反应达到化学平衡状态 ( )
(6)由反应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 ( )
题组一 可逆反应
1.在一密闭容器中进行反应:2X(g)+Y(g)2Z(g)。已知反应过程中某一时刻X、Y、Z的浓度分别为0.3 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.4 mol·L-1,当反应达到平衡时,不可能存在的是 ( )
A.c(X)=0.5 mol·L-1
B.c(Y)+c(X)=0.5 mol·L-1
C.c(Y)+c(Z)=1.05 mol·L-1
D.c(X)+c(Y)+c(Z)=0.75 mol·L-1
2.一定条件下,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方法点拨
“一边倒”法判断可逆反应中物质的浓度取值
(1)完全转化到“”的右侧,求出生成物的最大值,反应物的最小值,此时反应物可能为0,也可能不为0。
(2)完全转化到“”的左侧,求出反应物的最大值,生成物的最小值。
(3)据(1)(2)得出各物质的浓度的取值范围进行讨论。
题组二 化学平衡状态的判断
3.[2025·湖北六校联盟联考] 在恒温恒容密闭容器中进行反应3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),下列事实能说明反应达到平衡状态的是 ( )
A.相同时间内形成C—H和H—H的数目之比为2∶1
B.相同时间内消耗一氧化碳和生成的二氧化碳的分子数目之比为3∶1
C.v(CO)∶v(H2)=1∶1
D.体系内气体的密度保持不变
4.汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH<0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 (填序号)。
方法技巧
判断化学平衡状态的两方法和两标志
1.两方法——逆向相等、变量不变
(1)逆向相等:反应速率必须一个是正反应的速率,一个是逆反应的速率,且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。
(2)变量不变:如果一个量是随反应进行而改变的,当不变时为平衡状态;一个随反应的进行保持不变的量,不能作为达到平衡状态的判断依据。
2.两标志——本质标志、等价标志
(1)本质标志:v正=v逆≠0。对于某一可逆反应来说,正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
(2)等价标志
①全部是气体参加的非等气体分子数反应,体系的压强、平均相对分子质量不再随时间变化。例如,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。
②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质量)分数保持不变。
③对同一物质而言,断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。
④对于有色物质参加或生成的可逆反应,体系的颜色不再随时间变化。例如,2NO2(g)N2O4(g)。
⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间变化。
⑥绝热体系的温度不变,说明反应处于平衡状态。
考点二 化学平衡常数
1.化学平衡常数
(1)概念
在一定 下,一个可逆反应达到化学平衡时,生成物 与反应物 的比值是一个常数,用符号K表示。
(2)表达式
对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下达到平衡时:
浓度平衡常数K= ;压强平衡常数Kp= 。(固体和纯液体的浓度视为常数,不出现在平衡常数表达式中)
(3)意义及影响因素
意义 K值越大 正反应进行的程度越
反应物的转化率越
影响 因素 内因 反应物本身的性质
外因 温度 升高 ΔH<0,K值
ΔH>0,K值
[微点拨] ①K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
②K值的大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限度,不能预示反应达到平衡所需要的时间。
2.平衡常数的三大应用
(1)判断化学反应进行的方向
QQ=K 反应处于化学平衡状态,v正 v逆
Q>K 反应向逆反应方向进行,v正 v逆
(2)判断可逆反应的热效应
(3)判断反应程度:K越大,转化率越 ,反应程度越 ,反之也成立。
【对点自测】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),升高温度,K值减小,则ΔH<0 ( )
(2)对某一可逆反应,升高温度则化学平衡常数一定变大 ( )
(3)可逆反应若有水反应或生成,平衡常数表达式中均不写水的浓度 ( )
(4)平衡常数发生变化,化学平衡必定发生移动 ( )
(5)化学平衡发生移动,其平衡常数一定随之改变 ( )
(6)改变条件,使反应物的平衡转化率都增大,该可逆反应的平衡常数一定增大 ( )
(7)一个可逆反应的正反应平衡常数K正与逆反应平衡常数K逆互为倒数 ( )
题组一 化学平衡常数的简单计算
1.化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志,在常温下,下列反应的平衡常数的数值如下:
①2NO(g)N2(g)+O2(g) K1=1×1030;
②2H2(g)+O2(g)2H2O(g) K2=2×1081;
③2CO2(g)2CO(g)+O2(g) K3=4×10-92。
请回答下列问题:
(1)反应①的平衡常数表达式K1= 。
(2)常温下,反应②的逆反应平衡常数K'2= 。
(3)常温下,CO2(g)CO(g)+O2(g)的平衡常数K'3= 。
(4)常温下,NO(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)的平衡常数K4= 。
2.[2024·河北卷节选] 氯气是一种重要的基础化工原料,广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g) ΔH=-67.59 kJ·mol-1。
恒容密闭容器中按不同进料比充入SO2(g)和Cl2(g),测定T1 、T2 、T3温度下体系达平衡时的Δp(Δp=p0-p,p0为体系初始压强,p0=240 kPa,p为体系平衡压强),结果如图。
M点Cl2的转化率为 ,T1温度下用分压表示的平衡常数Kp= kPa-1。
归纳总结
平衡常数与化学方程式的关系
(1)在相同温度下,对于给定的可逆反应,正逆反应的平衡常数互为倒数,即K正=。
(2)化学方程式乘以某个化学计量数x,则平衡常数变为原来的x次方。
(3)两方程式相加得总方程式,则总方程式的平衡常数等于两个方程式平衡常数的乘积,即K总=K1·K2。
题组二 化学平衡常数的应用
3.[2024·河北衡水中学调研] T ℃时,三个反应及平衡常数如下:
①CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s) K1
②H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g) K2
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) K。
下列说法正确的是 ( )
A.反应①的平衡常数表达式为K1=
B.反应①②和③的平衡常数关系:K=
C.反应③:恒容时,升高温度,H2浓度减小,则该反应的ΔH>0
D.反应③:恒温恒容下,充入稀有气体,H2浓度将减小
4.在一恒容的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如表:
t/℃ 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K= 。
(2)该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(3)某温度下,各物质的平衡浓度符合关系式:3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 。
(4)若830 ℃时,向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O,反应达到平衡后,其化学平衡常数K
1.0。(填“大于”“小于”或“等于”)
(5)830 ℃时,容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下,扩大容器的容积,平衡 (填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。
(6)若1200 ℃时,在某时刻反应体系中CO2、H2、CO、H2O 的浓度分别为2 mol·L-1、2 mol·L-1、4 mol·L-1、4 mol·L-1,则此时反应 (填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”)。
题组三 化学平衡相关计算
5.[2024·北京东城区一模] t ℃时,在恒温、恒容的密闭容器中发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)。实验数据如下表所示:
容器 编号 起始时各物质的物质的量/mol 达到平衡时体系 的能量变化/kJ
CO H2O CO2 H2
① 1 4 0 0 0.8a
② 1 1 2 2 b
下列说法不正确的是 ( )
A.①中H2O的平衡转化率为20%
B.t ℃时,该反应的平衡常数为1
C.当②中CO和CO2浓度相等时,反应达到平衡
D.达到平衡时②中能量变化:b=1.5a
6.已知在密闭容器中发生可逆反应:M(g)+N(g)P(g)+Q(g) ΔH>0。某温度下,反应物的起始浓度分别为c(M)=1 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-1。
(1)若达到平衡后,M的转化率为60%,则此时N的平衡浓度为 ,平衡常数K为 。
(2)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c(M)=4 mol·L-1,c(N)=a mol·L-1;达到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,则M的转化率为 ,N的起始浓度为 。
归纳总结
应用“三段式”思维模型解答化学平衡相关计算
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始/(mol·L-1) a b 0 0
转化/(mol·L-1) mx nx px qx
平衡/(mol·L-1) a-mx b-nx px qx
(1)平衡常数:K=。
(2)A的平衡转化率:α平(A)=×100%。
(3)v(A)=。
(4)A的体积分数φ(A)=×100%。
考点三 化学平衡移动
1.化学平衡移动的过程
2.平衡移动方向与反应速率的关系
(1)若v正 v逆,则平衡向正反应方向移动。
(2)若v正 v逆,则平衡不移动。
(3)若v正 v逆,则平衡向逆反应方向移动。
3.影响化学平衡的因素
条件的改变(其他条件不变) 化学平衡的移动
浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向 方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度 向 方向移动
压强 (对有气体参加的反 应) 反应前后气体分子数目改变 增大 压强 向 的方向移动
减小 压强 向 的方向移动
反应前后气体分子数目不变 改变 压强
温度 升高温度 向 反应方向移动
降低温度 向 反应方向移动
催化剂 使用催化剂
4.勒夏特列原理
(1)含义:如果改变影响平衡的一个因素(如浓度、压强或温度),平衡将向能够 这种改变的方向移动,也称化学平衡移动原理。
(2)注意:①勒夏特列原理的适用对象是可逆过程。②化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变,而不是“抵消”外界条件的改变,改变是不可逆转的。
5.“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等程度减小(等效于减压)
(3)同等程度地改变反应混合气体中各物质的浓度时,应视为压强的影响。
【对点自测】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)[2024·河北卷] K2Cr2O7溶液中滴加NaOH溶液,溶液由橙色变为黄色,说明增大生成物的浓度,平衡向逆反应方向移动 ( )
(2)[2024·山东卷] 2NO2N2O4为基元反应,将盛有NO2的密闭烧瓶浸入冷水,红棕色变浅,说明正反应活化能大于逆反应活化能 ( )
(3)[2024·北京卷] 依据相同温度下可逆反应的Q与K大小的比较,可推断反应进行的方向 ( )
(4)[2023·广东卷] 装有NO2的密闭烧瓶冷却后颜色变浅,则NO2转化为N2O4的反应吸热 ( )
(5)向平衡体系Fe2(SO4)3+6KSCN2Fe(SCN)3+3K2SO4中加入适量K2SO4固体,平衡逆向移动,溶液的颜色变浅 ( )
(6)对于2NO2(g)N2O4(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 化学平衡的影响因素
1.[2025·湖南长沙雅礼中学检测] 某温度下,反应CH2CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡,下列说法正确的是 ( )
A.增大压强,v正>v逆,平衡常数增大
B.加入催化剂,平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大
C.恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向正反应方向移动
D.恒容下,充入一定量的CH2CH2(g),CH2CH2(g)的平衡转化率增大
2.[2024·北京东城区一模] 某小组同学利用如下实验探究平衡移动原理。
实验1:
实验2:
已知:ⅰ.[Co(H2O)6]2++4Cl-[CoCl4]2-+6H2O;
ⅱ.ZnCl2溶液为无色。
下列说法正确的是 ( )
A.结合实验1和2,推测ⅰ中反应是放热反应
B.①中滴加浓盐酸,增大了c(Cl-),导致Q>K,ⅰ中平衡正向移动
C.②中加水,溶液变红,说明平衡逆向移动,[Co(H2O)6]2+的浓度增大
D.③中加入ZnCl2,溶液变红,推测Zn2+与Cl-形成了配合物
归纳总结
平衡移动就是由一个“平衡状态→不平衡状态→新平
衡状态”的过程。
题组二 化学平衡移动与相关参量的变化分析
3.[2025·湖南衡阳三校联考] 在恒容密闭容器中,进行反应2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(s) ΔH<0,下列说法不正确的是 ( )
A.若起始投料比=2,则CO和SO2的平衡转化率相等
B.平衡时,充入少量CO(g),CO、SO2的转化率均增大
C.平衡时,再充入一定量的CO2,平衡常数K不变
D.使用高效催化剂,v正、v逆均增大,但反应物的平衡转化率不变
4.[2025·湖北黄石期初调研] 工业合成二甲醚的反应如下:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH=-122.5 kJ·mol-1,现将n(CO2)∶n(H2)=1∶3混合发生反应,下列说法正确的是( )
A.恒温恒容下,及时分离出CH3OCH3可以加快反应速率
B.当的比值不变时,该反应达到平衡状态
C.温度越高,该反应平衡常数K越大
D.采用合适的催化剂,平衡转化率不变
归纳总结
平衡转化率的分析与判断方法
(1)反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的转化率分析
①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比,达到平衡后,它们的转化率相等。
②若只增加A的量,平衡正向移动,B的转化率提高,A的转化率降低。
③若按原比例同等程度地增加(或降低)A、B的浓度,等效于压缩(或扩大)容器容积,气体反应物的转化率与化学计量数有关。
同倍增大
c(A)和c(B)
(2)反应mA(g)nB(g)+qC(g)的转化率分析
在T、V不变时,增加A的量,等效于压缩容器容积,A的转化率与化学计量数有关。
增大c(A)
经典真题·明考向
1.[2023·北京卷] 下列事实能用平衡移动原理解释的是 ( )
A.H2O2溶液中加入少量MnO2固体,促进H2O2分解
B.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深
C.铁钉放入浓HNO3中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体
D.锌片与稀H2SO4反应过程中,加入少量CuSO4固体,促进H2的产生
2.[2024·浙江卷] 为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是 ( )
选项 影响 因素 方案设计 现象 结论
A 浓度 向1 mL 0.1 mol·L-1 K2CrO4溶液中加入1 mL 1.0 mol·L-1 HBr溶液 黄色溶液变橙色 增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体,分解达到平衡后再充入100 mL Ar 气体颜色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强平衡不移动
C 温度 将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜色变深 升高温度,平衡向吸热反应方向移动
D 催化 剂 向1 mL乙酸乙酯中加入1 mL 0.3 mol·L-1 H2SO4溶液,水浴加热 上层液体逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向 移动
3.[2024·黑吉辽卷] 异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,150 ℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,15 h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是 ( )
A.3 h时,反应②正、逆反应速率相等
B.该温度下的平衡常数:①>②
C.0~3 h平均速率v(异山梨醇)=0.014 mol·kg-1·h-1
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
4.[2023·浙江卷] 一定条件下,1-苯基丙炔 (Ph—C≡C—CH3)可与HCl发生催化加成,反应如下:
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知:反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应),下列说法不正确的是 ( )
A.反应焓变:反应Ⅰ>反应Ⅱ
B.反应活化能:反应Ⅰ<反应Ⅱ
C.增加HCl浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例
D.选择相对较短的反应时间,及时分离可获得高产率的产物Ⅰ第30讲 化学平衡及影响因素
考点一 可逆反应与化学平衡状态
1.[2025·河北沧州示范高中联考] 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<0。恒温恒容条件下,在某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的同时形成4 mol H—O
D.n(HCl)∶n(O2)∶n(Cl2)∶n(H2O)=4∶1∶2∶2
2.某小组利用实验验证“Ag+(aq)+Fe2+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)”为可逆反应。
实验Ⅰ:将0.010 0 mol·L-1 Ag2SO4溶液与0.040 0 mol·L-1 FeSO4溶液(pH=1)等体积混合,发生反应,产生灰黑色沉淀,溶液呈黄色。
实验Ⅱ:向少量Ag粉中加入一定量的0.010 0 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液(pH=1),固体完全溶解。
则下列说法一定错误的是 ( )
A.Ⅰ中加入NaCl固体,平衡逆向移动
B.Ⅱ中不能用Fe(NO3)3溶液代替Fe2(SO4)3溶液
C.该反应平衡常数K=
D.Ⅱ中加入KSCN溶液,溶液呈红色,表明该化学反应为可逆反应
3.一定温度下,在恒定容积的密闭容器中进行的可逆反应A2(g)+B2(g)2AB(g)达到化学平衡的标志是 ( )
A.容器内的总压强不随时间而变化
B.反应速率v(A2)=v(B2)=v(AB)
C.单位时间内有n mol A2生成的同时就有2n mol AB生成
D.容器内混合气体的密度不随时间而变化
4.[2025·湖南岳阳名校联考] 为减轻汽车尾气中的NO和CO对环境的污染,可在汽车排气管上安装催化转化器,主要发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。在恒温、恒容条件下,通入等物质的量的NO(g)和CO(g)发生上述反应,下列能说明该反应达到化学平衡状态的是 ( )
A.N2的体积分数保持不变 B.NO与CO的物质的量浓度之比为1∶1
C.断裂1 mol N≡N的同时断裂4 mol CO D.体系中混合气体的密度保持不变
考点二 化学平衡常数
5.[2025·重庆七校联盟联考] 将m g CuO固体放入容积为2 L的真空密闭容器中,保持温度不变,发生反应:4CuO(s)2Cu2O(s)+O2(g)。达到平衡时O2的物质的量为0.1 mol。下列说法正确的是 ( )
A.保持容器容积不变,向平衡体系中通入Ar,平衡正向移动
B.该温度条件下化学平衡常数K=0.05
C.压缩容器容积为原来的一半,达到新平衡后容器中固体质量增加3.2 g
D.向平衡体系再通入0.1 mol O2,达到新平衡:0.05 mol·L-16.[2024·湖南长沙三模] 已知:2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)的正反应速率可表示为v正=k正c2(NO)·c2(H2)(k正为正反应速率常数),该反应平衡常数的对数与温度的倒数的关系如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.增大NO浓度可提高活化分子百分比
B.使用催化剂不会影响正反应速率常数k正
C.建立平衡后,压缩容积平衡正向移动但平衡常数K不变
D.升高温度可提高NO的平衡转化率
7.[2024·北京西城区一模] 一定温度下,在1 L的恒容密闭容器中发生反应:A(g)+2B(g)4C(g),反应过程中的部分数据如下表所示:
时间(t/min) 物质的量(n/mol)
n(A) n(B) n(C)
0 2.0 2.4 0
5 0.8
10 1.6
15 1.6
下列说法不正确的是 ( )
A.0~5 min用A表示的平均反应速率为0.04 mol·L-1·min-1
B.此温度下,反应的平衡常数K为1.6
C.物质B的平衡转化率约为33%
D.15 min后,再加入A、B、C各1.6 mol,平衡不移动
考点三 化学平衡移动
8.[2025·湖北部分示范高中联考] 下列说法正确但不能用勒夏特列原理解释的是 ( )
A.对NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)平衡体系加压,气体颜色变深
B.合成氨工业使用高压以提高氨的产量
C.用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,可减少Cl2的损失
D.硫酸工业将SO2催化氧化成SO3的反应,往往需要使用过量空气
9.[2025·河北保定重点高中联考] 将NO2装入带活塞的密闭容器中,当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后,改变下列一个条件,其中叙述正确的是 ( )
A.升高温度,气体颜色加深,则此反应为吸热反应
B.慢慢压缩气体体积,平衡逆向移动,混合气体颜色变浅
C.慢慢压缩气体体积,若体积减小一半,压强增大,但小于原来的两倍
D.恒温恒容时,充入惰性气体,压强增大,平衡向右移动,混合气体的颜色变浅
10.T ℃时,某一气态平衡体系中含有X(g)、Y(g)、Z(g)、W(g)四种物质,此温度下发生反应的平衡常数表达式为K=,有关该平衡体系的说法正确的是 ( )
A.升高温度,平衡常数K增大
B.升高温度,若混合气体的平均相对分子质量变小,则正反应是放热反应
C.增大压强,W(g)体积分数增加
D.增大X(g)浓度,平衡向正反应方向移动
11.[2025·湖南长沙雅礼中学检测] 在恒温恒压的密闭容器中发生如下反应:A(g)+B(g)2C(g) ΔH<0,t1时刻达到平衡后,在t2时刻改变条件,其反应过程如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.O~t2时,v正B.t2时刻改变的条件可能只是加催化剂
C.t2时刻改变的条件可能只是升高了温度
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到反应限度时,平衡常数Ⅰ=Ⅱ
12.在3个容积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应:SO2(g)+2NO(g)2NO2(g)+S(s)。改变容器Ⅰ的反应温度,平衡时c(NO2)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
容器 编号 温度/K 起始物质的量/mol
SO2 NO NO2 S
Ⅰ 0.5 0.6 0 0
Ⅱ T1 0.5 1 0.5 1
Ⅲ T2 0.5 0.2 1 1
A.该反应的ΔH>0
B.T1 K时,该反应的平衡常数为
C.容器Ⅰ与容器Ⅱ均在T1 K时达到平衡,总压强之比小于1∶2
D.若T2考点四 化学平衡综合考查
13.[2024·河北唐山一模] T0时,向容积为5 L的恒容密闭容器中充入一定量的A(g)和B(g),发生反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(g) ΔH<0。反应过程中的部分数据如下表,下列说法错误的是 ( )
t/min n(A)/mol n(B)/mol
0 4.0 2.0
5 2.0 1.0
10 2.0 1.0
A.其他条件不变,温度变为T1时,平衡时测得C的浓度为0.8 mol·L-1,则T1>T0
B.8 min时,该反应的v正=v逆
C.平衡时,D的体积分数约为14.3%
D.5 min时,向该容器中再充入4.0 mol A和2.0 mol B,达新平衡后,B的百分含量变大
14.(1)已知CH4与H2的燃烧热分别为890 kJ·mol-1、286 kJ·mol-1,H2O(l)H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1,写出H2(g)与CO2(g)反应生成CH4(g)和H2O(g)的热化学方程式: 。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中H2(g)与CO2(g)反应生成CH4(g)和H2O(g)。
①能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.v(CO2)=v(CH4) B.容器内压强一定
C.气体平均相对分子质量一定 D.气体密度一定
E.CH4的体积分数一定
②已知容器的容积为5 L,初始加入0.2 mol CO2和0.6 mol H2,反应平衡后测得CO2的转化率为50%,则该反应的平衡常数为 。温度不变,再加入CO2(g)、H2(g)、CH4(g)、H2O(g)各0.2 mol,则v正 (填“>”“<”或“=”)v逆。
(3)工业上在一定条件下利用CO2与H2可直接合成有机中间体二甲醚:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)。当=3时,实验测得CO2的平衡转化率随温度及压强变化如图所示。
①该反应的ΔH (填“>”或“<”)0。
②图中压强(p)由大到小的顺序是 。
15.[2024·辽宁葫芦岛一模] 利用CO2催化加氢制二甲醚(CH3OCH3)过程中发生的化学反应为:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1>0
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2<0
反应Ⅲ:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3<0
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的速率方程为v正=k正p(CO2)p3(H2),v逆=k逆p(CH3OH)p(H2O),其中v正、v逆为正、逆反应速率,k正、k逆为速率常数,p为各组分的分压。在密闭容器中按一定比例充入H2和CO2,体系中各反应均达到化学平衡。向平衡体系中加入高效催化剂,将 (填“增大”“减小”或“不变”,下同);增大体系压强的值将 。
(2)在一定条件下,保持容积恒定,向同一密闭容器中按=3投料进行上述反应,CO2的平衡转化率及CO、CH3OCH3、CH3OH的平衡体积分数随温度变化如图所示。
图中表示CO的平衡体积分数随温度变化的曲线为 (填“X”或“Y”),温度从553 K上升至573 K,CO2的平衡转化率变化的原因是 ,能同时提高CH3OCH3的平衡体积分数和CO2的平衡转化率的措施是 。
(3)一定温度下,向容积为1 L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应,反应经10 min 达平衡,CO2的平衡转化率为30%,容器中CO(g)为0.05 mol,CH3OH(g)为0.05 mol。前10 min CH3OCH3(g)的反应速率为 mol·L-1·min-1。继续向容器中加入0.05 mol CH3OH(g)和x mol H2O(g),若此时反应Ⅲ逆向进行,则x应大于 。
(4)CO2催化加氢制二甲醚的副产物CO和CH3OH均可作为燃料电池的燃料,则两种燃料电池比能量的大小之比为 (比能量:单位质量所能输出电能的多少)。
