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考向 23 化学平衡及其移动
【2022江苏】．乙醇-水催化重整可获得 。其主要反应为
，
，在 、 时，若仅考
虑上述反应，平衡时 和CO的选择性及 的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性 ，下列说法正确的是
A．图中曲线①表示平衡时 产率随温度的变化
B．升高温度，平衡时CO的选择性增大
C．一定温度下，增大 可提高乙醇平衡转化率
D．一定温度下，加入 或选用高效催化剂，均能提高平衡时 产率
【答案】D【分析】
根据已知反应① ，反应②
，且反应①的热效应更大，温度升高的时候对反应①影响
更大一些，即CO 选择性增大，同时CO的选择性减小，根据CO的选择性的定义可知③代表CO 的选择
2 2
性，①代表CO的选择性，②代表H 的产率，以此解题。
2
【详解】
A．由分析可知②代表H 的产率，故A错误；
2
B．由分析可知升高温度，平衡时CO的选择性减小，故B错误；
C．一定温度下，增大 ，可以认为开始时水蒸气物质的量不变，增大乙醇物质的量，乙醇的平
衡转化率降低，故C错误；
D．加入 与水反应放热，且CaO吸收CO，促进反应①向正反应方向进行，反应②向逆反应方向进
2
行，对反应①影响较大，可以增大 产率，或者选用对反应①影响较大的高效催化剂，增加反应①的反应，
减少反应②的发生，也可以增大 产率，故D正确；
故选D。知识点一 可逆反应与化学平衡状态
1．可逆反应
(1)概念
在相同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(填“大于”或“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
一定条件下的可逆反应，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应混合物中各组分浓度或质量分数保
持不变的状态，称为化学平衡状态。
(2)化学平衡的建立在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中发生反应，化学平衡的建立过程
可用下图表示：
平衡建立过程 正、逆反应速率 反应物、生成物的浓度
反应物浓度最大，生成物浓度为
反应开始阶段 v(正)>v(逆)
零
反应物浓度逐渐减小，生成物浓
反应过程中 v(正)逐渐减小，v(逆)逐渐增大
度逐渐增大
各组分浓度不再随时间的变化而
平衡状态时 v(正)＝v(逆)
变化
(3)化学平衡状态的特征
[名师点拨] (1)化学平衡状态既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、
逆两方向建立。
(2)可逆反应达平衡状态时的正、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，应与化学计量数成正比。
(3)可逆反应达平衡状态时，各组分的浓度，百分含量保持不变，但不一定相等。
3．化学平衡状态的判断方法
(1)判断化学平衡状态的方法——“正、逆相等，变量不变”
(2)常见的“变量”
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。
[名师点拨] 不能作为“平衡标志”的四种情况
(1)反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
(2)恒温恒容下的气体体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如
2HI(g)H (g)＋I(g)。
2 2
(3)全是气体参加的气体体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如
2HI(g)H (g)＋I(g)。
2 2
(4)全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
知识点二 化学平衡移动和化学反应进行的方向
一、化学平衡移动
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 >v ：平衡向正反应方向移动。
正 逆
(2)v ＝v ：反应达到平衡状态，平衡不发生移动。
正 逆
(3)v ＜v ：平衡向逆反应方向移动。
正 逆
3．影响化学平衡的条件
(1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：
(2)外界条件对化学平衡影响的图示分析①浓度对化学平衡的影响
②压强对化学平衡的影响
对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，若m＋n>p＋q，则图像对应图1、图2；若m＋n＝p＋
q，则图像对应图3、图4，
说明：a.改变压强，相当于改变体积，也就相当于改变浓度。
b．若反应前后气体体积无变化，改变压强，能同时改变正、逆反应速率，v(正)＝v(逆)，平衡不移动。
如H(g)＋I(g)2HI(g)。
2 2
c．压强变化是指平衡混合物体积变化而引起的总压强变化。若平衡混合物的体积不变，而加入“惰
性气体”，虽然总压强变化了，但平衡混合物的浓度仍不变，反应速率不变，平衡不移动；若保持总压强
不变加入“惰性气体”，此时增大了体系体积，这就相当于降低了平衡体系的压强，平衡向气体体积增大
的方向移动。
③温度对化学平衡的影响在其他条件不变的情况下，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反
应方向移动。
注意：a.升高温度，不管是吸热还是放热方向，反应速率均增大，但吸热方向速率增大的倍数大于放
热方向速率增大的倍数，使v(吸热)>v(放热)，故平衡向吸热方向移动。
b．只要是升高温度，新平衡状态的速率值一定大于原平衡状态的速率值；反之则小。vt图像[以N(g)
2
＋3H(g)2NH (g) ΔH<0为例]
2 3
④催化剂对化学平衡的影响
催化剂对化学平衡移动无影响。vt图像(以N＋3H2NH 为例)
2 2 3
4．勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强或参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减
弱这种改变的方向移动。
[名师点拨] (1)改变固体或纯液体的量时，对化学平衡基本无影响。
(2)反应混合物中不存在气体物质时，改变压强对化学平衡无影响。
(3)不要把v(正)增大与平衡向正反应方向移动等同，只有当v(正)>v(逆)时，平衡才向正反应方向移动。
(4)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的增大等同，当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反
应方向移动时，只会使其他反应物的转化率提高，而该反应物的转化率降低。1．将1 mol N 和3 mol H 充入某固定容积的密闭容器中，在一定条件下，发生反应N(g)＋
2 2 2
3H(g)2NH (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( )
2 3
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 N 和3 mol H 平衡不移动
2 2
D 向容器中充入氦气 平衡向正反应方向移动
2．为探究浓度对化学平衡的影响，某同学进行如下实验。下列说法不正确的是( )
A．该实验通过观察颜色变化来判断生成物浓度的变化
B．观察到现象a比现象b中红色更深，即可证明增加反应物浓度，平衡正向移动
C．进行Ⅱ、Ⅲ对比实验的主要目的是防止由于溶液体积变化引起各离子浓度变化而干扰实验结论得
出
D．若Ⅰ中加入KSCN溶液的体积改为2 mL也可以达到实验目的
3．如图是关于反应A(g)＋3B (g)2C(g)(正反应为放热反应)的平衡移动图像，影响平衡移动的
2 2
原因可能是( )
A．升高温度，同时加压
B．降低温度，同时减压
C．增大反应物浓度，同时减小生成物浓度
D．增大反应物浓度，同时使用催化剂4．丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。
已知：①C H (g)＋O(g)===C H(g)＋HO(g)
4 10 2 4 8 2
ΔH＝－119 kJ·mol－1
1
②H(g)＋O(g)===H O(g)
2 2 2
ΔH＝－242 kJ·mol－1
2
丁烷(C H )脱氢制丁烯(C H)的热化学方程式为C H (g)C H(g)＋H(g) ΔH。
4 10 4 8 4 10 4 8 2 3
下列措施一定能提高该反应中丁烯产率的是( )
A．增大压强，升高温度 B．升高温度，减小压强
C．降低温度，增大压强 D．减小压强，降低温度
5．纳米钴(Co)常用于CO加氢反应的催化剂：CO(g)＋3H(g)CH(g)＋HO(g) ΔH<0。下列有
2 4 2
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．缩小容器容积，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HO(g)能加快正反应速率
2
1．（2022·浙江·马寅初中学高三阶段练习）在一定温度和催化剂的条件下，将0.1molNH 通入3L的密闭
3
容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa，已知：分压=总压×该组分物质的量分数)，各物质的分压随时
间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A．若保持容器体积不变，氨气分压不变可说明反应已达平衡状态
B．若保持容器体积不变，用H 浓度变化表示0～t 时间内的反应速率v(H )= mol·L-1·min-1
2 1 2C．t 时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持变，图中能正确表示压缩后N 分压变化趋势的曲线是d
2 2
D．若保持容器体积不变，t 时充入He，反应仍处于平衡状态，氨气的分压保持不变
2
2．（2019·河南·许昌高中高三阶段练习）某密闭容器中充入等物质的量的A和B，一定温度下发生反应
，达到平衡后，在不同的时间段，分别改变反应的一个条件，测得容器中各物质的
物质的量浓度、反应速率分别随时间的变化如图所示：
下列说法中正确的是
A． 间该应使用了催化剂 B．反应方程式中的 ，正反应为吸热反应
C． 时降低温度， 时升高温度 D． 时减小压强， 时升高温度
3．（2022·广东·高三阶段练习）一定温度下，向密闭容器中分别加入足量活性炭和 ，发生反应：
，在相同时间内测得各容器中 的转化率与容器体积的关系如图所
示 ( )。下列说法正确的是
A．bc曲线上反应均达到平衡状态
B．容器内的压强：
C．a、c两点时气体的颜色相同D．该温度下，a、b、c三点时反应的平衡常数：
4．（2022·内蒙古包头·高三开学考试）2022年全球首套千吨级二氧化碳加氢制汽油装置在中国山东开车成
功，生产出符合国V1标准的清洁汽油产品，对助力实现“碳中和”及缓解石油短缺具有重大意义。其合
成过程如图，下列有关说法正确的是
A． 转变成烯烃反应只有碳氢键的形成
B．催化剂 可以提高汽油中芳香烃的平衡产率
C．由图可知合成过程中 转化为汽油的转化率为
D．若生成 及以上的烷烃和水，则起始时 和 的物质的量之比不低于
5．（2022·山东·汶上县第一中学高三开学考试）我国科学家研发了一种有机物M脱氢和有机物N加氢耦
合反应工艺，实现了加氢-脱氢一体化。该工艺可同时联产两个重要的有机中间体 丁内酯(P)和 甲基呋
喃(Q)。下列说法正确的是
A．M的化学名称为1， 丁醇
B．N、Q与足量 加成后产物中所含手性碳原子个数不同
C．反应耦合使反应(Ⅰ)和(Ⅱ)的M、N转化率都增大
D．反应(Ⅱ)属于加成反应，没有电子转移1．（2022·北京·高考真题）某 多孔材料孔径大小和形状恰好将 “固定”，能高选择性吸附
。废气中的 被吸附后，经处理能全部转化为 。原理示意图如下。
已知：
下列说法不正确的是
A．温度升高时不利于 吸附
B．多孔材料“固定” ，促进 平衡正向移动
C．转化为 的反应是
D．每获得 时，转移电子的数目为
2. （2022山东）在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是
A. 含N分子参与的反应一定有电子转移
B. 由NO生成 的反应历程有2种C. 增大NO的量， 的平衡转化率不变
D. 当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减少
3. (2020·浙江7月选考)一定条件下：2NO (g) NO(g)ΔH＜0。在测定NO 的相对分子质量时，下列
2 2 4 2
条件中，测定结果误差最小的是( )
A．温度0 ℃、压强50 kPa
B．温度130 ℃、压强300 kPa
C．温度25 ℃、压强100 kPa
D．温度130 ℃、压强50 kPa
4. （2019上海高考）已知反应式：mX(g)＋nY(？) pQ(s)＋2mZ(g)，已知反应已达平衡，此时c(X)
＝0.3 mol·L－1，其他条件不变，若容器容积缩小到原来的，c(X)＝0.5 mol·L－1，下列说法正确的是( )
A．反应向逆方向移动 B．Y可能是固体或液体
C．n＞m D．Z的体积分数减小
5. （2020江苏，双选）CH 与CO 重整生成H 和CO的过程中主要发生下列反应
4 2 2
在恒压、反应物起始物质的量比 条件下，CH 和CO 的平衡转化率随温度变化的
4 2
曲线如图所示。下列有关说法正确的是
A．升高温度、增大压强均有利于提高CH 的平衡转化率
4
B．曲线B表示CH 的平衡转化率随温度的变化
4
C．相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠D．恒压、800K、n(CH)：n(CO)=1:1条件下，反应至CH 转化率达到X点的值，改变除温度外的特
4 2 4
定条件继续反应，CH 转化率能达到Y点的值
4
1．【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，即平衡向逆反应方向移动，B正确；再向容器中充入1 mol N 和3 mol H 相当于增大压强，平衡正
2 2
向移动，C错误；向容器中充入氦气，由于容器的容积不变，N、H 和NH 的浓度均不变，平衡不移动，
2 2 3
D错误。
2．【答案】D
【解析】若Ⅰ中加入KSCN溶液的体积改为2 mL，氯化铁溶液过量，不仅有浓度问题，还有反应物的
用量问题，故D错误。
3．【答案】C
【解析】图中t时刻改变条件，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡正向移动。升高温度，同时
加压，v(正)、v(逆)均增大，A错误；降低温度，同时减压，v(正)、v(逆)均减小，B错误；增大反应物浓度，
同时减小生成物浓度，v(正)瞬间增大而v(逆)瞬间减小，平衡正向移动，C正确；增大反应物浓度，同时使
用催化剂，v(正)、v(逆)均增大，D错误。
4．【答案】B
【解析】根据盖斯定律，由①－②可得：C H (g)C H(g)＋H(g)，得ΔH＝ΔH－ΔH＝(－119
4 10 4 8 2 3 1 2
kJ·mol－1)－(－242 kJ·mol－1)＝＋123 kJ·mol－1。提高该反应中丁烯的产率，应使平衡正向移动，该反应的正
反应为气体分子数增加的吸热反应，可采取的措施是减小压强、升高温度。
5．【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。1．C
【详解】A．发生反应 ，随反应的进行氨气的分压减小，故氨气分压不变可说明
反应已达平衡状态，故A正确；
B．设t时达到平衡，转化的NH 的物质的量为2x，列出三段式：
3
根据同温同压下，混合气体的物质的量等于体积之比， ，解得x=0.02mol，v(H )=
2
，故B正确；
C．t 时将容器体积压缩到原来的一半，开始N 分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N 分
2 2 2
压比原来2倍要小，故b曲线符合，故C错误；
D．恒容充入He，增大的为He的分压，故氨气等其它物质的分压不变，因此反应仍处于平衡状态，故D
正确；
故选C。
2．D
【分析】根据第一幅图可知0~30min内，A、B的浓度由2.0mol/L变为1.0mol/L，变化量为1.0mol/L，C的
浓度由0变为2.0mol/L，变化量为2.0mol/L，变化量之比等于计量数之比可计算出x，根据第二幅图中
v(正)和v(逆)的位置关系分析出改变平衡的外界条件，据此进行分析。
【详解】A．根据第一幅图可知30~40min内，反应速率降低，平衡没有发生移动，反应物与生成物的浓度
瞬间降低，催化剂不能改变浓度，A错误；
B．0~30min内，A、B的浓度由2.0mol/L变为1.0mol/L，变化量为1.0mol/L，C的浓度由0变为
2.0mol/L，变化量为2.0mol/L，变化量之比等于计量数之比，x=1，该反应为等体积反应，改变压强平衡不
移动，40min时，正、逆反应速率都增大，但v(逆)> v(正)，平衡逆向移动，升高温度，平衡向吸热方向移
动，即该反应为放热反应，B错误；C．30min时正逆反应速率减小，反应物和生成物的浓度降低，但平衡不移动，因而不是温度的影响，而是
减小压强造成的，40min时正逆反应速率都增大，且v(逆)> v(正)，平衡逆向移动，是升高温度造成的，C
错误；
D．根据C项分析，D正确；
故选D。
3．B
【分析】图中b点NO 的转化率最高，则温度为T℃时，b点恰好达到平衡状态，由于ab曲线上对应容器
2
的体积逐渐增大，NO 的起始浓度逐渐减小，但浓度均大于b点，NO 的浓度越大，反应速率越大，达到
2 2
平衡的时间越短，所以ab曲线上反应均达到平衡状态；反应正向是气体体积增大的反应，随着容器体积的
增大，NO 的转化率逐渐增大，b点达到最大；b点以后，随着容器体积的增大，NO 的起始浓度减小，反
2 2
应速率减慢，达到平衡的时间延长，所以bc曲线上反应均未达到平衡状态，由于NO 的起始浓度低，则反
2
应正向进行。
【详解】A． 通过以上分析知，c点没有达到平衡状态，故A错误；
B． a点时反应达到平衡，NO 的转化率为40%，则
2
b点时反应达到平衡，NO 的转化率为80%，则
2
由以上三段式可知，a点时容器内气体的物质的量为2.4mol，b点时容器内气体的物质的量为2.8mol，又
V＜V，则P:P ＞2.4:28=6:7，故B正确；
1 2 a b
C． a、c两点时体积不同，气体的颜色不相同，故C错误；
D． 温度相同，平衡常数不变，该温度下，a、b、c三点时反应的平衡常数： ，故D错误；
故选B。
4．D
【详解】A．碳原子之间存在碳碳双键的烃为烯烃，即烯烃中除了C-H键、碳碳单键外，还有碳碳双键，
故CO转变成烯烃反应不止有碳氢键的形成，还有碳碳单键、碳碳双键的形成，故A错误；B．催化剂只能改变反应速率，不能使平衡移动，催化剂HZMS-5不可以提高汽油中芳香烃的平衡产率，
故B错误；
C．由图可知合成过程中CO 除了转化为汽油外，还有其他的产物生成，其中生成汽油的选择性是78%，
2
故C错误；
D．生成的烷烃分子中C原子数越少，耗氢量越低，当生成C 的烷烃和水时，起始时CO 和H 的物质的量
5 2 2
之比为5：16，故当生成C 及以上的烷烃和水，则起始时CO 和H 的物质的量之比不低于5：16，故D正
5 2 2
确；
故选：D。
5．C
【详解】A． M的化学名称为1，4—丁二醇，故A错误；
B．手性碳原子是指连接4个不一样原子或原子团的碳原子，N、Q与足量 加成后产物中所含手性碳原
子个数相同，均为一个，均为连接侧链的碳原子，故B错误；
C． 从图中看出，耦合可以使反应(Ⅰ)的产物(氢气)作为反应(Ⅱ)的反应物，反应(Ⅱ)放热，有利于反应
(Ⅰ)的进行，所以可以提高反应(Ⅰ)和(Ⅱ)的M、N转化率都增大，故C正确；
D．反应(Ⅱ)中醛基变为甲基，加氢去氧，属于还原反应，有电子转移，故D错误；
故选C。
1．D
【分析】废气经过MOFs材料之后，NO 转化成NO 被吸附，进而与氧气和水反应生成硝酸，从该过程中
2 2 4
我们知道，NO 转化为NO 的程度，决定了整个废气处理的效率。
2 2 4
【详解】A．从 可以看出，这个是一个放热反应，升高温度之后，平衡逆向移动，
导致生成的NO 减少，不利于NO 的吸附，A正确；
2 4 2
B．多孔材料“固定” ，从而促进 平衡正向移动，B正确；
C．NO 和氧气、水反应生成硝酸，其方程式为 ，C正确；
2 4D．在方程式 中，转移的电子数为4e-，则每获得 ，转移的电子数为
0.4mol，即个数为 ，D错误；
故选D。
2. 【答案】D
【解析】
【详解】A．根据反应机理的图示知，含N分子发生的反应有NO+∙OOH=NO+∙OH、
2
NO+NO +H O=2HONO、NO +∙C H=C H+HONO、HONO=NO+∙OH，含N分子NO、NO 、HONO中N元
2 2 2 3 7 3 6 2
素的化合价依次为+2价、+4价、+3价，上述反应中均有元素化合价的升降，都为氧化还原反应，一定有
电子转移，A项正确；
B．根据图示，由NO生成HONO的反应历程有2种，B项正确；
C．NO是催化剂，增大NO的量，C H 的平衡转化率不变，C项正确；
3 8
D．无论反应历程如何，在NO催化下丙烷与O 反应制备丙烯的总反应都为2C H+O
2 3 8 2
2C H+2H O，当主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，D项错误；
3 6 2
答案选D。
3. 【答案】D
【解析】测定NO 的相对分子质量时，NO 越少越好，即使平衡逆向移动。正反应是气体分子数减小的放
2 2 4
热反应，要使平衡逆向移动，需减小压强、升高温度，故选D项。
4. 【答案】C
【解析】A项，根据c(X)＝0.3 mol·L－1，其他条件不变，若容器容积缩小到原来的，若平衡不移动，则
c(X)＝0.6 mol·L－1＞0.5 mol·L－1，说明平衡正向移动，错误；B项，缩小体积，即增大压强，平衡正向移动，
说明正反应方向气体体积减小，Y必为气体，错误；C项，平衡正向移动，说明正反应方向气体体积减小，
m＋n＞2m，即n＞m，正确；D项，平衡正向移动，生成了Z，Z的体积分数增大，错误。
5. 【答案】BD
【解析】A．甲烷和二氧化碳反应是吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应即正向移动，甲烷转化率增大，
甲烷和二氧化碳反应是体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，甲烷转化率减小，错误；B．根
据两个反应得到总反应为CH(g)＋2CO(g) H(g)＋3CO(g) ＋HO (g)，加入的CH 与CO 物质的
4 2 2 2 4 2
量相等，CO 消耗量大于CH，因此CO 的转化率大于CH，因此曲线B表示CH 的平衡转化率随温
2 4 2 4 4
度变化，正确；C．使用高效催化剂，只能提高反应速率，但不能改变平衡转化率，错误；D．800K时甲烷的转化率为X点，可以通过改变二氧化碳的量来提高甲烷的转化率达到Y点的值，正确。综上
所述，答案为BD。
