文档内容
考点 2 化学平衡
1.3年真题考点分布
考点分布
年份 卷区
化学平衡状态 化学平衡移动 化学平衡图像 综合应用
海南 √ √ √
北京 √ √ √
2023 山东 √ √
浙江 √ √ √
北京 √ √
辽宁 √ √
2022
湖北 √ √
浙江 √ √ √
北京 √ √
2021 辽宁 √
浙江 √ √
2.命题规律及备考策略
【命题规律】近3年新高考卷对于该专题主要考查:
(1)化学平衡的特征和判断
(2)化学平衡移动的影响因素
(3)化学平衡图像分析
【备考策略】在复习中一是要注意对化学平衡的理解;二是要注意平衡图像的考查,提高分析生产、生活和科
学研究领域中具体问题的能力。
【命题预测】查化学化学平衡移动在社会生产、生活、科学等领域的应用,通过实验、判断、图表、图像等形
式综合考查化学反应速率、化学平衡移动的影响因素等。
考法 1 化学平衡状态
1.化学平衡研究的对象——可逆反应2.化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应,当反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物的浓度和生成物的
浓度不再改变,我们称为“化学平衡状态”,简称化学平衡。
(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:
以上过程可用如图表示:
(3)平衡特点
3.化学平衡状态的判断
化学反应 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 是否平衡
①各物质的物质的量或物质的量分数一定 平衡
混合物体系 ②各物质的质量或质量分数一定 平衡
中各成分的
含量 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡
④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡
正、逆反 ①单位时间内消耗了m mol A,同时也生成了m mol A 平衡②单位时间内消耗了n mol B,同时也消耗了p mol C 平衡
应速率之
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q 不一定平衡
间的关系
④单位时间内生成了n mol B,同时也消耗了q mol D 不一定平衡
①其他条件一定、总压强一定,且m+n≠p+q 平衡
压强
②其他条件一定、总压强一定,且m+n=p+q 不一定平衡
①平均相对分子质量一定,且m+n≠p+q 平衡
混合气体的
平均相对分
子质量 ②平均相对分子质量一定,且m+n=p+q 不一定平衡
温度 任何化学反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时 平衡
①只有气体参加的反应,密度保持不变(恒容密闭容器中) 不一定平衡
气体密度(ρ) ②m+n≠p+q时,密度保持不变(恒压容器中) 平衡
③m+n=p+q时,密度保持不变(恒压容器中) 不一定平衡
颜色 反应体系内有色物质的颜色稳定不变(其他条件不变) 平衡
【典例1】(重庆市万州第二高级中学2022-2023学年高三质量检测)在恒温恒容密闭容器中进行反应:
,下列能作为反应已达到平衡状态的依据是
A. 不再变化 B.反应速率:
C.容器内气体的压强不再变化 D.容器内气体的密度不再变化
1.(河北省衡水中学2022-2023学年高三调研)对于可逆反应 ,下列说法错误的是
A.当 时,该反应达到平衡状态
B.该反应在一定条件下能自发进行,则
C.恒温恒容条件下,若混合气体的颜色保持不变,则该反应达到平衡状态
D.恒温恒容条件下,达平衡状态后,再充入一定量的 , 转化率将减小
考法 2 化学平衡移动
1.化学平衡移动的过程
原化学平衡状态由上图可推知:
(1)化学反应条件改变,使正、逆反应速率不再相等,化学平衡才会发生移动。
(2)化学平衡发生移动,化学反应速率一定改变。
2.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
改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向
增大反应物浓度或减小生成
向正反应方向移动,如图甲
物浓度
浓度
减小反应物浓度或增大生成
向逆反应方向移动,如图乙
物浓度
增大压强 向气体分子总数减小的方向移动,如图丙
反应前后气
压强(对有
体体积改变
减小压强 向气体分子总数增大的方向移动,如图丁
气体参加
的反应) 反应前后气
改变压强 平衡不移动,如图戊
体体积不变
温度 升高温度 向吸热反应方向移动,如图己
降低温度 向放热反应方向移动,如图庚
催化剂 同等程度改变v 、v ,平衡不移动,如图辛
正 逆
【特别提醒】
压强对化学平衡的影响主要看改变压强能否引起反应物和生成物的浓度变化,只有引起物质的浓度变化才会造
成平衡移动,否则压强对平衡无影响。
(2)浓度的“决定性”作用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
3.化学平衡移动与化学反应速率的关系
v >v 平衡向正反应方向移动
正 逆
v =v 反应达到平衡状态,不发生平衡移动
正 逆
v <v 平衡向逆反应方向移动
正 逆
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、以及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。
【特别提醒】
①由“化学平衡”可知:勒夏特列原理的适用对象是可逆过程。
②由“减弱”可知:只能减弱改变,而不能消除改变。
【典例2】 (辽宁省实验中学2023届高三第四次模拟)中国积极推动技术创新,力争2060年达到碳中和。CO 催
2
化还原的主要反应有:
(Ⅰ)
(Ⅱ)
反应(Ⅰ)和反应(Ⅱ)的 、 满足题图:
在恒温恒压条件下通入1molCO 和3molH 进行反应.下列说法错误的是
2 2A.若反应体系密度不再变化,说明反应(Ⅰ)和(Ⅱ)都达到了平衡状态
B.使用催化剂可能在反应体系未达平衡前使甲醇产率提高
C.反应Ⅱ在高温条件下易自发进行
D.升高温度,CO 的转化率可能下降
2
1.(湖南省长沙市雅礼中学2023届高三模拟)CO-H 催化重整可获得CHOH。其主要反应为
2 2 3
反应I: CO(g) + 3H(g) = CH OH(g) + H O(g) △H=-53.7kJ·mol-1
2 2 3 2 1
反应II:CO(g) + H(g)= CO(g) + H O(g) △H=+41kJ·mol-1
2 2 2 2
若仅考虑上述反应,在5.0 MPa、n (CO): n (H )=1:3时,原料按一定流速通过反应器,CO 的转化率和
始 2 始 2 2
CHOH的选择性随温度变化如图所示。CHOH的选择性=
3 3
下列说法正确的是
A.其他条件不变,升高温度,CO 的平衡转化率增大
2
B.其他条件不变,T>236℃时,曲线下降的可能原因是反应1正反应程度减弱
C.一定温度下,增大n (CO):n (H )可提高CO 平衡转化率
始 2 始 2 2
D.研发高温高效催化剂可提高平衡时CHOH的选择性
3
考法 3 化学平衡图像分析
1.含量—时间—温度(压强)图像
常见图像形式有如下几种。其中C%指生成物的百分含量,B%指反应物的百分含量。
①②
③
④
⑤
表示不同条件下,反应达到平衡的时间快慢、反应速率的快慢以及平衡混合物中某物质的百分含量的关系。解
题方法是“先拐先平,数值大”。即曲线先出现拐点的首先达到平衡,反应速率快,以此判断温度或压强的高
低。再依据外界条件对平衡的影响分析判断反应的热效应及反应前后气体体积的变化。
2.转化率(或质量分数)与压强—温度图像
(1)恒压线图像
表示两个外界条件同时变化时,反应物A的转化率变化情况,解决这类图像一般采用“定一议二”的方法,即
把自变量(温度、压强)之一设为恒量,讨论另外两个变量的关系。如:图 1中,当压强相等(任意一条等压线)
时,升高温度,A的转化率增大,说明升高温度平衡正向移动,即正反应为吸热反应。当温度相等时,在图 1
中作直线,与三条等压线交于三点,这三点自下而上为增大压强,A的转化率增大,说明增大压强平衡正向移
动,即正反应为气体体积减小的反应。
(2)恒温线图像图3中,当温度相等(任意一条等温线)时,增大压强,A的转化率增大,说明增大压强平衡正向移动,即正反应
是气体体积减小的反应。当压强相等时,在图3中作直线,与两条等温线交于两点,这两点自下而上为降低温
度,A的转化率增大,说明降低温度平衡正向移动,即正反应为放热反应。
3.化学平衡中的特殊图像
(1)对于化学反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),M点前,表示从反应开始,v(正) >v(逆);M点为刚达到平
衡点;M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A的百分含量增加或C的百分含量减少,平衡左移,故
ΔH<0。
(2)对于化学反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),L线上所有的点都是平衡点。L线的上方(E点),A的百分
含量大于此压强时平衡体系中 A 的百分含量,所以 E 点满足 v(正)>v(逆);同理 L 线的下方(F 点)满足
v(正)0。温度T时,部分实验数据如表所示:
2 5 2 2
t/s 0 50 100 150
c(NO)/mol·L-1 4.00 2.5 2.00 2.00
2 5
下列有关说法错误的是
A.温度T时,该反应平衡常数K=64
B.150s后再充入一定量NO,再次达到平衡NO 的转化率将增大
2 5 2 5
C.达平衡后升高温度,该容器内混合气体的密度不会改变
D.其他条件不变,若将恒容改为恒压,则平衡时NO 的转化率增大
2 5
7.(辽宁省大连市2023届高三二模)在 恒温恒容密闭容器中投入 和 在一定条件下充分反
应,该反应是工业制硫酸的反应之一、 和 的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.达到平衡时, 的平均反应速率为
B.10分钟时反应达到平衡,且此时 的平衡转化率为50%
C.容器内气体原子总数不再发生变化,能判断该反应达到平衡状态
D.在实际工业生产中,上述反应的反应条件是合适催化剂,加热,不需要加压
8.(湖南省岳阳市2023届高三下学期教学质量监测) 时,含等浓度的 与 的混合溶液中发
生反应: , 时刻,改变某一外界条件继续反应至 时刻,
溶液中 和 随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是
已知: 时,该反应的化学平衡常数A.若 时刻未改变外界条件,则此时该反应:
B.若 时刻反应达到平衡,则 时刻改变的条件可能为及时移除Ag
C.若始终保持温度不变,则逆反应速率:
D. 内 的平均反应速率为
【能力提升】
1.(湖北省黄冈中学2023届高三第三次模拟)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入等物质的量的M和N,发
生反应: ,已知该反应的正反应速率 ,其中速率常数满足关系
(R、A为常数,T为温度, 为反应的活化能)。上述反应在催化剂Cat1、Cat2作用下的关系如图。
下列说法错误的是
A.使用催化剂Cat1时反应的活化能较高
B.平衡时M和N的转化率相等
C.增大N的浓度不影响正反应速率和平衡状态
D.若改为恒容绝热容器,平衡时M的转化率一定降低
2(湖南省邵阳市2023届高三下学期第二次联考)T ℃时,在体积为2 L的恒温恒容密闭容器中充入4 mol CO
和4 mol ,发生反应 ,测得 和 的物质的量随时间的变化如图所示。该反应的正、逆反应速率分别可表示为 , , 、
分别为正、逆反应速率常数,只受温度影响。下列说法正确的是
A.从反应开始至达到平衡时,以 表示的平均反应速率为
B.该反应在A、B两点的正反应速率之比为
C.当容器中混合气体的密度不随时间变化时,该反应达到平衡状态
D.T ℃时,该反应的平衡常数为
3.(广东省大湾区2023届普通高中毕业班下学期联合模拟)乙酸甲酯催化醇解反应方程式为:
,已知
, ,其中 、 为速率常数,
为物质的量分数。己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1投料,测得348K、338K两个温度下乙酸甲酯转化率
随时间 的变化关系如图所示,下列说法中错误的是
A.曲线①②中,曲线①对应的 更大
B.升高温度,该醇解平衡向正反应方向移动
C.a、b、c、d四点中, 与 差值最大的是b点D.338K时,该反应的化学平衡常数为1
4.(河北省秦皇岛市青龙满族自治县2023届高三三模联考) 溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需
考虑如下平衡:
(i)
(ii)
时, 溶液中 随 的变化关系如图。
下列有关 溶液的说法正确的是
A.加入少量 溶液,反应(i)的平衡逆向移动
B.溶液中
C.加入少量 固体,则平衡时 的比值减小
D.当pH=9.0时,溶液中 的平衡浓度约为
5.(浙江省乐清市知临中学2023届高三下学期第二次仿真考试)在3个容积均为2.0L的恒容密闭容器中,反
应HO(g) + C(s) CO(g) +H(g) ΔH>0 ,分别在一定温度下达到平衡,下列说法正确的是
2 2
起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol
温度
容器 n(C) n(CO) n(H )
(T >T) 2
1 2 n(H O) n(CO)
2
I T 0.6 1.2 0 0 0.2
1
II T 1.2 1.2 0 0 x
1III T 0 0 0.6 0.6 y
2
A.当温度为T 时,该反应的化学平衡常数值为0.1
1
B.达到平衡时,容器II中HO的转化率比容器I中的小
2
C.若5min后容器I中达到平衡,则HO的平衡浓度为1.0 mol/L
2
D.达到平衡时,容器III中 CO的转化率小于66.6%
6.(江苏省扬州中学2023届高三下学期模拟预测)在一定的温度和压强下,将按一定比例混合的 和 通
过装有催化剂的反应器可得到甲烷。已知:
催化剂的选择是 甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂作用下反应相同时间,测得温度对 转化率和生
成 选择性的影响如图所示。
选择性= ×100%
下列有关说法正确的是
A.在260℃~320℃间,以 为催化剂,升高温度 的产率增大
B.延长W点的反应时间,一定能提高 的转化率
C.选择合适的催化剂,有利于提高 的平衡转化率
D.高于320℃后,以Ni为催化剂,随温度的升高 转化率上升的原因是平衡正向移动
7.(北京市丰台区2023届高三下学期二模)工业上可以利用水煤气( 、 )合成二甲醚( ),同时生成 。合成过程中,主要发生三个反应, ℃时,有关反应及相关数据如下。
保持原料气组成、压强、反应时间等因素不变,进行实验,测得 转化率随温度变化曲线如下图。下列说法
不正确的是
A. ℃时,水煤气合成二甲醚的热化学方程式:
B. ℃时,增大压强、加入催化剂均可提高 的平衡转化率
C.220℃~240℃时,温度升高反应速率加快, 转化率升高
D.温度高于240℃时,温度升高 转化率降低的原因可能是平衡逆向移动
8.(广东省广州市2023届高三一模)恒容密闭容器中,以硫( )与 为原料制备 , 受热分解成气态
,发生反应 。 的平衡转化率、 的体积分数随温度的变化曲
线如图所示。下列说法正确的是A.
B.温度升高, 分解率增大, 体积分数增大
C.向平衡体系中充入惰性气体,平衡向右移动
D.其他条件相同, 体积分数越大, 平衡转化率越小
【真题感知】
1. (2023·海南卷)工业上苯乙烯的生产主要采用乙苯脱氢工艺:
。某条件下无催化剂存在时,该反应的正、逆反应速率v随
时间t的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A. 曲线①表示的是逆反应的 关系
B. 时刻体系处于平衡状态
C. 反应进行到 时, ( 为浓度商)
D. 催化剂存在时, 、 都增大
2.(2023·浙江卷6月)一定条件下,1-苯基丙炔( )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1
3.(2023·北京卷)下列事实能用平衡移动原理解释的是
A. H O 溶液中加入少量MnO 固体,促进HO 分解
2 2 2 2 2
B. 密闭烧瓶内的NO 和NO 的混合气体,受热后颜色加深
2 2 4
C. 铁钢放入浓HNO 中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体
3
D. 锌片与稀HSO 反应过程中,加入少量CuSO 固体,促进H 的产生
2 4 4 2
4. (2022·辽宁卷)某温度下,在 恒容密闭容器中 发生反应 ,有关数据
如下:
时间段/ 产物Z的平均生成速率/
0~2 0.20
0~4 0.15
0~6 0.10
下列说法错误的是
A. 时,Z的浓度大于
B. 时,加入 ,此时
C. 时,Y的体积分数约为33.3%
D. 时,X的物质的量为
5.(2022·北京卷)某 的多孔材料刚好可将 “固定”,实现了 与 分离并制备 ,如图
所示:己知:
下列说法不正确的是
A. 气体温度升高后,不利于 的固定
B. 被固定后,平衡正移,有利于 的去除
C. 制备 的原理为:
D. 每制备 ,转移电子数约为
6.(2022·浙江卷)关于反应 ,达到平衡后,下列说法不
正确的是
A.升高温度,氯水中的 减小
B.氯水中加入少量醋酸钠固体,上述平衡正向移动, 增大
C.取氯水稀释, 增大
D.取两份氯水,分别滴加 溶液和淀粉KI溶液,若前者有白色沉淀,后者溶液变蓝色,可以证明上述反
在
应存 限度
7.(2022·浙江卷)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:
,测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示,下列
说法不正确的是A.实验①, ,
B.实验②, 时处于平衡状态,
C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
8. (2021·浙江卷)一定温度下:在NO 的四氯化碳溶液(100mL)中发生分解反应: 。在
2 5
不同时刻测量放出的O 体积,换算成NO 浓度如下表:
2 2 5
171 282
0 600 1200 2220 x
0 0
1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12
下列说法正确的是
A. ,生成NO 的平均速率为
2
B. 反应2220s时,放出的O 体积为 (标准状况)
2
C. 反应达到平衡时,
D. 推测上表中的x为3930
9.(2021·北京卷)NO
2
和N
2
O
4
存在平衡:2NO
2
(g)⇌N
2
O
4
(g) △H<0。下列分析正确的是
A.1 mol平衡混合气体中含1 mol N原子
B.断裂2 mol NO 中的共价键所需能量小于断裂1 mol N O 中的共价键所需能量
2 2 4
C.恒温时,缩小容积,气体颜色变深,是平衡正向移动导致的
D.恒容时,水浴加热,由于平衡正向移动导致气体颜色变浅
10.(2021·辽宁卷)某温度下,在恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应 ,一段时间后
达到平衡。下列说法错误的是
A.升高温度,若 增大,则 B.加入一定量Z,达新平衡后 减小C.加入等物质的量的Y和Z,达新平衡后 增大 D.加入一定量氩气,平衡不移动