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第02 讲 化学平衡状态、化学平衡的移动
目录
01
考情解码·命题预警
02 体系构建·思维可视...........................................................................................................................
03 核心突破·靶向攻坚...........................................................................................................................
考点一 化学平衡状态.......................................................................................................................
知识点1 可逆反应..........................................................................................................................................
知识点2 化学平衡..........................................................................................................................................
考向1 可逆反应的特点..................................................................................................................................
考向2 化学平衡状态的判断........................................................................................................................
【思维建模】判断平衡状态的方法
考点二 化学平衡移动.......................................................................................................................
知识点1 化学平衡的移动..............................................................................................................................
知识点2 影响化学平衡的因素......................................................................................................................
知识点3 勒夏特列原理..................................................................................................................................
知识点4 等效平衡..........................................................................................................................................
考向1 分析外界条件对化学平衡的影响.....................................................................................................
【思维建模】判断化学平衡移动方向的思维模型
考向2 等效平衡的应用.................................................................................................................................
【思维建模】判断物质变化的基本思路
考向3 勒夏特列原理的应用........................................................................................................................
【思维建模】各反应类型间的关系
04 真题溯源·考向感知............................................................................................................................
1
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考点要求
考查形式
2025 年
2024 年
2023 年
化学平衡状态
选择题
非选择题
安徽卷T17)(2)
云南卷T17(2)
吉林卷T10,3 分
湖南卷T13,3 分
化学平衡移动
选择题
非选择题
甘肃卷T4,3 分
陕晋宁青卷T17(2)
浙江1 月卷T18(1)
云南卷T17(3)
甘肃卷T17(2)
陕晋宁青卷T17(4)
浙江1 月卷T14,2 分
浙江6 月卷T11,2 分
浙江6 月卷T16,2 分
广东卷T15,4 分
重庆卷T14,3 分
江苏卷T13,3 分
广东卷T15,4 分
北京卷T4,3 分
考情分析:
1.从命题题型和内容上看,近年来高考命题在选择题和非选择题均有呈现,主要涉及:(1)化学平衡的建
立及化学平衡状态的特征及判断;(2)结合化学反应速率或反应热,考查平衡移动的影响因素,及平衡移动
引起的浓度、转化率等的判断等。
2.从命题思路上看,试题往往以“碳”综合利用、新能源开发、污染的治理或废物利用等载体,考查平衡
建立、平衡移动、转化率等内容。其中选择题中,结合化学反应机理、化学平衡图像或图表考查外界条件
对化学平衡的影响;非选择题中,通过反应机理或浓度、转化率图像提供信息进行命题,主要考查化学平
衡移动原理的综合分析等。
复习目标:
1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。
2.掌握化学平衡的特征。
3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,能用相关理论解释其一般规律。
2
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考点一 化学平衡状态
知识点1 可逆反应
1.概念:在同一条件下,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.可逆反应的特点
(1)同步性:正逆反应同时进行
(2)等同性:反应条件完全相同
(3)共存性:①反应不可能进行到底,即反应体系中反应物与生成物共存;②各组分的浓度都大于零。
3.证明某反应为可逆反应
(1)检验出某种生成物
(2)检验量少的反应物是否有剩余
4.表示:在方程式中用“
”表示,而不用“
”表示。
知识点2 化学平衡
3
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1.概念:在一定条件下的可逆反应中,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保持不变的状态。
2.建立:
(1)对于只加入反应物从正向建立的平衡:
过程
正、逆反应速率
反应物、生成物的浓度
反应开始
v(正)最大,v(逆)=0
反应物浓度最大,生成物浓度为零
反应过程中
v(正)逐渐减小,v(逆)逐渐增大
反应物浓度逐渐减小,生成物浓度逐渐增大
平衡状态时
v(正)=v(逆)
各组分的浓度不再随时间的变化而变化
(2)对于只加入生成物从逆向建立的平衡:
过程
正、逆反应速率
反应物、生成物的浓度
反应开始
v(逆)最大,v(正)=0
生成物浓度最大,反应物浓度为零
反应过程中
v(逆)逐渐减小,v(正)逐渐增大
生成物浓度逐渐减小,反应物浓度逐渐增大
平衡状态时
v(正)=v(逆)
各组分的浓度不再随时间的变化而变化
3.化学平衡的特征
(1)逆:可逆反应;
(2)动:化学平衡是一种动态平衡,v(正)= v (逆)≠0;
(3)等:正反应速率=逆反应速率;
(4)定:反应物和生成物的质量或浓度保持不变;
(5)变:条件改变,平衡状态可能改变,新条件下建立新的化学平衡。
4.化学平衡状态的判断
(1)判断方法分析
化学反应
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
是否平衡
混合物体系
中各成分的
含量
①各物质的物质的量或物质的量分数一定
平衡
②各物质的质量或质量分数一定
平衡
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
应速率之
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
4
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间的关系
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q
不一定平衡
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
压强
①其他条件一定、总压强一定,且m+n≠p+q
平衡
②其他条件一定、总压强一定,且m+n=p+q
不一定平衡
混合气体的
①平均相对分子质量一定,且m+n≠p+q
平衡
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
气体密度(ρ)
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
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
(2)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+bB
cC+dD,=时,反应达到平衡状
态。
(3)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。
④绝热容器中温度不变。
⑤密度不变(注意容器中的气体质量或体积变化)。
⑥平均相对分子质量不变(注意气体质量或气体物质的量变化)。
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;若物理量为“不变量”,则
不能作为平衡标志。
得分速记
(1)化学平衡状态判断“三关注”
关注反应条件,是恒温恒容、恒温恒压,还是绝热恒容容器;关注反应特点,是等体积反应,还是非
等体积反应;关注特殊情况,是否有固体参加或生成,或固体的分解反应。
(2)不能作为“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)
H2(g)+
I2(g)。
③全是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不再随时间而变化,如2HI(g)
H2(g)
+I2(g)。
④全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。
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考向1 可逆反应的特点
例1(2025·浙江杭州高一期中)在一定温度下的恒容密闭容器中发生可逆反应:4A(g)+5B(g)
4C(g)+6D(g),已知A(g)、B(g)、C(g)、D(g)的初始浓度分别为0.4mol/L、0.8mol/L、0.4mol/L、0.8mol/L。
当反应达到平衡时,各物质的浓度不可能为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】假设反应正向进行到底,A 完全消耗,B 减少0.5 mol/L(剩余0.3mol/L),C 增加0.4mol/L(达
0.8mol/L),D 增加0.6mol/L(达1.4mol/L);逆向进行到底时,C 完全消耗,D 减少0.6mol/L(剩余0.2mol/
L),A 增加0.4mol/L(达0.8mol/L),B 增加0.5mol/L(达1.3mol/L)。实际为可逆反应,各物质浓度应在两极
限之间但无法取到极值。A 项,A 的浓度在0~0.8mol/L 之间,A 不符合;B 项,B 的浓度在0.3~1.3mol/L
之间,B 不符合;C 项,C 的浓度在0~0.8mol/L 之间,C 不符合;D 项,D 的浓度在0.2~1.4mol/L 之间,不
可能等于1.4mol/L,D 符合;故选D。
思维建模 极端假设法确定各物质浓度范围
可逆反应的平衡物理量一定在最大值和最小值之间,但起始物理量可以为最大值或最小值。
【变式训练1·变考法】(2025·安徽A10 联盟高一期中联考)下列过程与可逆反应无关的是( )
A.高炉炼铁排放的尾气,随高炉的高度增加,CO 的比例不变
B.氯气溶于水,溶液中既存在
也存在Cl2
C.铜和浓硫酸在加热条件下能反应,不加热不能反应
D.SO2和O2在接触室中反应生成SO3
【答案】C
【解析】A 项,高炉炼铁中CO 比例不变说明反应达到化学平衡,属于可逆反应,A 不符合题意;B
项,Cl2溶于水存在可逆反应:
,溶液中既存在
也存在
,B 不符合题意;
C 项,铜与浓硫酸在加热时反应生成SO2等产物,常温下不反应,不是可逆反应,C 符合题意;D 项,SO2
与O2生成SO3是典型的可逆反应:2SO2 + O2
2SO3,D 不符合题意;故选C。
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【变式训练2·变载体】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 mol·L-1<c1<0.14 mol·L-1
【答案】D
【解析】A 项,根据物质反应消耗的浓度比等于化学方程式中化学计量数的比,反应消耗X 的浓度
是x mol/L,则会消耗Y 浓度为3x mol/L,故c1、c2=(0.1+x) mol/L:(0.3+3x) mol/L=1:3,A 错误;B 项,
平衡时,正、逆反应速率相等,则Y 和Z 的生成速率之比为3:2,B 错误;C 项,反应前后X、Y 气体的
浓度比相同符合反应系数之比,所以达到平衡状态时,转化率相同,C 错误;D 项,若反应向正反应进行
到达平衡,X、Y 的浓度最大,Z 的浓度最小,假定完全反应,Z 浓度为0,则反应开始时c1(X)=(0.1+0.04)
mol/L=0.14 mol/L;若反应从逆反应方向开始,Z 的浓度最大,X、Y 浓度最小,由于X、Y 反应消耗关系
是1:3,剩余浓度比是1:3,则X 的起始浓度为0 mol/L。但由于X、Y、Z 的起始浓度分别为c1、c2、
c3(均不为零),所以c1的取值范围为0 mol·L-1<c1<0.14 mol·L-1,D 正确;故选D。
【变式训练3·变考法】(2025·黑龙江黑河高一期末)一定条件下,在某一恒容密闭容器中,能发生反应
,下列说法正确的是( )
A.此条件下,向容器中初始时只通入O2和SO3是不会发生反应的
B.保持其他条件不变,通入少量稀有气体,则正、逆反应速率均加快
C.适当地升高温度,既可加快化学反应速率,也可实现SO2的完全转化
D.若向容器中充入0.2molSO2、0.1molO2、0.2mol SO3,无论反应进行到何种程度,该混合气体中氧
原子与硫原子的总个数比一定为3:1
【答案】D
【解析】A 项,若初始只通入O2和SO3,反应会逆向进行生成SO2,因此会发生反应,A 错误;B 项,
恒容下通入稀有气体,反应物浓度不变,正、逆反应速率均不变,B 错误;C 项,升高温度虽加快反应速
率,但可逆反应无法完全转化,且升温可能使平衡逆向移动,C 错误;D 项,根据原子守恒,S 总物质的
量为0.4mol,O 总为1.2mol,比例恒为3:1,D 正确;
考向2 化学平衡状态的判断
例2(2025·山东枣庄高一期末)恒温恒压密闭装置中投入一定量的反应物进行反应:
,下列情况不能确定该反应达到化学平衡状态的是( )
A.SO3的浓度不再发生变化 B.容器内混合气体密度不再发生变化
C.SO2与2的物质的量之比不再发生变化 D.混合气体平均相对分子质量不再发生变化
【答案】C
【解析】A 项,SO3的浓度不再变化,说明正逆反应速率相等,达到平衡状态,A 正确;B 项,恒温
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恒压下,总质量不变,但体积随反应变化,密度=
,当密度不变时表明体积不再变化,即反应达平
衡,B 正确;C 项,若初始投料中SO2与O2的物质的量之比为2:1,反应中该比值始终为2:1,无法判断
是否达平衡;若初始比例不等于2:1,比值变化到平衡时固定,因题目未明确初始投料比例,C 错误;D
项,总质量固定,平均相对分子质量=
,总物质的量变化时平均相对分子质量变化,当其不变
时表明达平衡,D 正确;故选C。
思维建模 判断平衡状态的方法——“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
的正反应速率和逆反应速率相等。
特别注意:同一反应方向的反应速率不能判断反应是否达到平衡状态。
(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,不能作为是否是平衡状态的判断依据。
【变式训练1·变考法】与外界隔热、容积不变的密闭容器中,发生反应2X(g)+Y(g)
3Z(g)+M(s)
ΔH=-a kJ·mol-1,下列说法不正确的是( )
A.容器的温度不再升高,表明反应达到平衡状态 B.容器压强不变,表明反应达到平衡状态
C.达到化学平衡时,反应放出的总热量可能为a kJ D.反应过程中,气体的密度始终保持不变
【答案】D
【解析】因为此容器是隔热容器,且此反应是放热反应,随着反应进行,温度升高,压强增大,因此
当温度、压强不再改变时,说明反应达到平衡;当生成3 mol Z(g) 和1 mol M(s)时,放出的热量为a
kJ·mol-1;因为M 为固体,反应正向进行时,气体质量减少,容器为恒容状态,密度减小。
【变式训练2·变载体】下列描述的化学反应状态,不一定是平衡状态的是( )
A.H2(g)+Br2(g)
2HBr(g),恒温、恒容下,反应体系中气体的颜色保持不变
B.2NO2(g)
N2O4(g),恒温、恒容下,反应体系中气体的压强保持不变
C.CaCO3(s)
CO2(g)+ CaO(s),恒温、恒容下,反应体系中气体的密度保持不变
D.N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3:1
【答案】D
【解析】A 项,H2(g)+Br2(g)
2HBr(g) 恒温、恒容下,反应体系中气体的颜色保持不变,说明溴
单质的浓度不再变化,达到了平衡,选项A 不符合题意;B 项,2NO2(g)
N2O4(g)是前后气体系数和
变化的反应,当恒温、恒容下,反应体系中气体的压强保持不变,达到了平衡,选项B 不符合题意;C 项,
CaCO3(s)
CO2(g)+CaO(s) 恒温、恒容下,反应体系中气体的密度等于气体质量和体积的比值,质量变
化,体积不变,所以密度变化,当气体密度保持不变的状态是平衡状态,选项C 不符合题意;D 项,
3H2(g)+N2(g)
2NH3(g) 反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3:1,不能证明正逆反应速率相等,
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不一定是平衡状态,选项D 符合题意。
【变式训练3·变题型】一定温度下,反应N2O4(g)
2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入
一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是( )
A.①② B.②④ C.③④ D.①④
【答案】D
【解析】ΔH 是恒量,不能作为判断平衡状态的标志;该反应是充入1 mol N2O4,正反应速率应是逐
渐减小直至不变,③曲线趋势不正确。
考点二 化学平衡移动
知识点1 化学平衡的移动
1.概念:一个可逆反应,达到化学平衡状态以后,若改变反应条件(如温度、压强、浓度等),使正、
逆反应的速率不相等,化学平衡发生移动。最终在新的条件下,会建立新的化学平衡,这个过程叫作化学
平衡的移动。
2.化学平衡移动的过程
3.化学平衡移动方向与化学反应速率的关系
(1)v 正>v 逆:平衡向正反应方向移动。
(2)v 正=v 逆:反应达到平衡状态,平衡不发生移动。
(3)v 正<v 逆:平衡向逆反应方向移动。
知识点2 影响化学平衡的因素
1.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
浓度
增大反应物浓度或减小生成物浓度
向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度
向逆反应方向移动
压强(对有气体
反应前后气
体体积改变
增大压强
向气体分子总数减小的方向移
动
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参加的反应)
减小压强
向气体分子总数增大的方向移
动
反应前后气
体体积不变
改变压强
平衡不移动
温度
升高温度
向吸热反应方向移动
降低温度
向放热反应方向移动
催化剂
同等程度改变v 正、v 逆,平衡不移动
2.化学平衡中的特殊情况
(1)当反应物或生成物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时,由于其“浓度”是恒定的,不
随其量的增减而变化,故改变这些固体或液体的量,对化学平衡没影响。
(2)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响。
(3)温度不变时浓度因素的“决定性作用”——分析“惰性气体(不参加反应的气体)”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―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)
得分速记
特殊情况下的平衡移动
(1)向容器中通入无关气体
①恒容容器:压强增大,浓度不变,速率不变,平衡不移动
②恒压容器:体积增大,浓度减小,速率减慢,平衡向气体体积增大的方向移动
(2)同倍数改变反应物和生成物浓度
①恒温恒容:相当于改变压强
②恒温恒压:瞬间各组分的浓度不变,平衡不移动
(3)不同倍数改变反应物和生成物浓度
①Q<K:平衡正向移动,v 正>v 逆
②Q=K:平衡不移动,v 正=v 逆
③Q>K:平衡逆向移动,v 正<v 逆
知识点3 勒夏特列原理
1.内容:对于一个已经达到平衡的体系,如果改变影响化学平衡的一个条件 (如浓度、温度、压强),
平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
2.理解勒夏特列原理的注意问题
(1)勒夏特列原理适用于任何动态平衡(如溶解平衡、电离平衡等),非平衡状态不能用此来分析。
(2)勒夏特列原理可判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的
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几个条件,则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向,只有在改变的条件对平衡移动的方向
影响一致时,才能根据勒夏特列原理进行判断。
(3)平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响,而不是“消除”外界条件的影响,更不是“扭转”外
界条件的影响。
3.应用:可以更加科学有效地调控和利用化学反应,尽可能让化学反应按照人们的需要进行。
(1)原理:改变影响平衡移动的一个条件,平衡向减弱该条件方向移动
(2)前提:必须存在可逆过程(存在平衡)
①化学平衡:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
②电离平衡:CH3COOH
CH3COO-+H+
③水解平衡:Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+
④沉淀溶解平衡:AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq)
⑤气体溶解平衡:O2(g)
O2(aq)
⑥结晶溶解平衡:KNO3(s)
K+(aq)+NO3
-(aq)
(3)必须有平衡移动,且实际移动方向符合理论移动方向
①催化剂不能使平衡移动,无法用勒夏特列原理解释。
②等体反应改变压强,平衡不移动,无法用勒夏特列原理解释。
(3)“加的多,剩的多”原理
①增大X 的浓度,新平衡时c(X)一定比原平衡时的大
②增大压强,新平衡时P 一定比原平衡时的大
③升高温度,新平衡时T 一定比原平衡时的大
(4)“单一气体型”反应的特殊性
①反应形式:A(s)
xB(s)+yC(g)
②改变压强、浓度,平衡移动,新平衡时P、c 不变
(5)“单侧气体型”反应的特殊性
①反应形式:A(s)
xB(g)+yC(g)
②改变压强、同倍数改变浓度,平衡移动,新平衡时P、c 不变
③改变一种气体浓度,平衡移动,新平衡时c 变大
知识点4 等效平衡
1.等效平衡的含义
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下,同一可逆反应体系,不管是从正反应开始,还是从逆反应开
始,还是正、逆反应同时投料,达到化学平衡状态时,任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、
体积分数等)均相同。
2.等效平衡的判断方法
(1)恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应的判断方法:极值等量即等效。
例如:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
① 2 mol 1 mol 0
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② 0 0 2 mol
③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol
④ a mol b mol c mol
上述①②③三种配比,按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物,则SO2均为2 mol,O2均为1
mol,三者建立的平衡状态完全相同。④中a、b、c 三者的关系满足:c+a=2,+b=1,即与上述平衡等
效。
(2)恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应判断方法:极值等比即等效。
例如:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
① 2 mol 3 mol 0
② 1 mol 3.5 mol 2 mol
③ a mol b mol c mol
按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物,则①②中=,故互为等效平衡。
③中a、b、c 三者关系满足:=,即与①②平衡等效。
(3)恒温条件下反应前后体积不变的反应的判断方法:无论是恒温恒容,还是恒温恒压,只要极值等比
即等效,因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。
例如:H2(g)+I2(g)
2HI(g)
① 1 mol 1 mol 0
② 2 mol 2 mol 1 mol
③ a mol b mol c mol
①②两种情况下,n(H2)∶n(I2)=1∶1,故互为等效平衡。
③中a、b、c 三者关系满足∶=1∶1 或a∶b=1∶1,c≥0,即与①②平衡等效。
3.虚拟“中间态”法构建等效平衡
(1)构建恒温恒容平衡思维模式
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成,相当于增大压强。
(2)构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例,见图示)
新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加,压强不变,平衡不移动。
得分速记
两平衡状态间要互为等效应满足四点:①同一条件;②同一可逆反应;③仅仅由于初始投料不同(即建
立平衡的方向可以不同);④平衡时相应物质在各自平衡体系中的体积分数(或物质的量分数)相同。
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考向1 分析外界条件对化学平衡的影响
例1(2025·重庆市高三第五次质量检测)将mgCu2(OH)2CO3固体置入体积为500 mL 的真空密闭容器中,
保持温度不变,发生反应:Cu2(OH)2CO3(s)
2CuO(s)+H2O(g)+CO2(g)。达到平衡时,测得CO2的物质
的量为0.2mol。下列说法正确的是( )
A.保持容器体积不变,向平衡体系中通入适量N2,c(CO2)减小
B.压缩容器体积为250 mL,达到新的平衡后容器中固体的质量增加3.0g
C.扩大容器体积为2L,一段时间后容器中c(H2O)=0.25mol·L-1且维持不变,则m=111
D.保持容器体积不变,向平衡体系中通入H2O(g)和CO2(g)各0.2mol,达到新的平衡后,0.4mol·L-1<
c(H2O)<0.8mol·L-1
【答案】C
【解析】A 项,保持容器体积不变,向平衡体系中通入的N2,不影响反应中各物质浓度,则平衡不移
动,c(CO2)不变,故A 错误;B 项,压缩容器体积为250 mL,达到新的平衡时平衡常数不变,则c(CO2)不
变,压缩容器体积为原来的一半,逆向移动,此时CO2的物质的量为原来的一半,即0.1mol;消耗0.1mol
二氧化碳时,固体质量增加
,B 错误;C 项,扩大容器体积为2L,体
积扩大四倍,平衡正向移动,一段时间后容器中
,浓度维持不变,可知
mgCu2(OH)2CO3完全反应,则
,C 正确;D
项,保持容器体积不变,向平衡体系中通入H2O(g)和CO2(g)各0.2mol,温度不变,
不
变,达到新的平衡后,c(H2O)==c(CO2)=0.4mol·L-1,D 错误;故选C。
思维建模 判断化学平衡移动方向的思维模型
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【变式训练1·变载体】(2025·海南省高三期末)二氧化碳的原料化是“碳达峰”“碳中和”的重要措施。
以CO2为原料合成甲醇的反应:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.2kJ·mol-1。温度为T℃
时,在密闭容器中通入1molCO2(g)、3molH2(g),一段时间后反应达到化学平衡。下列说法正确的是( )
A.v 正(H2)=3v 正(CO2)时反应达到平衡状态 B.增大压强,平衡常数增大
C.使用合适催化剂,CO2平衡转化率增大 D.恒压下,通入一定量He,CO2平衡转化率减小
【答案】D
【解析】A 项,v 正(H2)=3v 正(CO2)均表示正反应速率,不一定达到平衡状态,应该是v 逆(H2)=3v 正(CO2)
说明反应已达到平衡状态,A 错误;B 项,平衡常数只受温度影响,增大压强平衡常数不变,B 错误;C
项,催化剂不影响平衡移动,CO2平衡转化率不变,C 错误;D 项,恒压下,通入一定量He,容器体积变
大,反应物的分压减小,平衡逆向移动,CO2平衡转化率减小,D 正确;故选D。
【逻辑思维与科学建模】【变式训练2】(2025·重庆市育才中学校高三月考)一定温度下,
分别将以下两种物质加热分解,达平衡时的压强分别为p1、p2。
Ⅰ.NH4HSO3(s)
NH3(g)+SO2(g)+H2O(g) p1= aPa
Ⅱ.2NaHSO3(s)
Na2SO3(s)+SO2(g)+H2O(g) p2=bPa
在此温度下,现将一定量的两物质加入同一密闭容器中加热分解。已知平衡时三种固体始终存在,则
下列说法不正确的是( )
A.达到平衡后,总压为
B.恒温、恒压下,若向平衡体系中再通入一定量氮气,容器内固体总质量将减小
C.恒温、恒容下,若再通入一定量的NH3,平衡时NH3的物质的量比原平衡大
D.保持恒温将容器体积压缩,再次达平衡后各气体的分压均保持不变
【答案】C
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【解析】A 项,反应Ⅰ的化学平衡常数为:
,反应Ⅱ的化学
平衡常数为:
,在该温度下,将一定质量两物质加入某一密闭容器中
达平衡,三种固体均存在。由于平衡Ⅰ和Ⅱ反应生成的SO2和H2O 的量均为1:1,平衡体系中SO2和H2O
的量始终保持1:1,设两者的分压为
,NH3的分压为
,则
,解得
,
,故达平衡时总压为:
,A 正确;B 项,通入无关气体氮气,容器体积增大,体
系压强减小,平衡向气体增多方向移动,则平衡Ⅰ、Ⅱ均正向移动,固体质量减小,B 正确;C 项,保持
恒温、恒容,再通入一定量的氨气,由于温度不变,
、
不变,再次达平衡时,反应Ⅱ中SO2和H2O
的分压仍为
,由此可知反应Ⅰ中氨气的分压仍为
,即平衡时体系总压强不变,氨气的物质的量也
不变,C 错误;D 项,保持恒温将容器体积压缩,温度不变,平衡常数不变,由
可知,
重新达平衡时SO2和H2O 的浓度保持不变,同理,由
可知,氨气的浓度也保持
不变,D 正确;故选C。
【变式训练3·变题型】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 mL0.1mol·L-1 K2CrO4 溶液
中加入1 mL1mol·L-1HBr 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
气体,分解达到平
衡后再充入
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
乙酸乙酯中加入
0.1mol·L-1H2SO4 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
【答案】C
【解析】在K2CrO4溶液中存在平衡
,且该溶液具有氧化性,
HBr 具有还原性,向1 mL0.1mol·L-1 K2CrO4溶液中加入1mL1.0mol·L-1HBr 溶液,可发生氧化还原反应生成
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Br2使溶液变为橙色,干扰探究浓度对化学平衡的影响,A 错误;反应2HI
H2+I2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
,
平衡不发生移动,气体颜色不变,应得到的结论是:对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,恒温恒容
时,改变压强平衡不移动,B 错误;反应2NO2(g)
N2O4(g)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;故选C。
考向2 等效平衡的应用
例2(2025·江西省十校协作体高三第一次联考)一定温度下,在
的密闭容器中加入2molX 和3molY,
发生如下反应:2X(g)+3Y(g)
4Z(g)+W(g) ΔH<0,反应10min 后达到平衡,此时W 的浓度为
0.25mol·L-1。下列说法正确的是( )
A.前5min 内,反应的平均速率v(Z)=0.1 mol·L-1·min-1
B.其他条件不变时,将反应容器的体积缩小一半,平衡不移动,W 的平衡浓度仍为0.25mol·L-1
C.保持温度不变,10min 后向容器中再加入1molX 和1.5molY,重新达到平衡时,X 的转化率大于
50%
D.若反应在绝热容器中进行,其他条件不变,反应达到平衡时Y 的浓度大于0.75mol·L-1
【答案】D
【解析】在一定温度下,在2L 的密闭容器中加入2molX 和3molY,发生如下反应:2X(g)+3Y(g)
4Z(g)+W(g),反应10min 后达到平衡,此时W 的物质的量浓度为0.25mol·L-1, 列三段式有:
。
A 项,反应前10min 时,反应的平均速率v(Z)=
=0.1 mol·L-1·min-1,但无法计算前5min 时反
应的平均速率v(Z),故A 错误;B 项,其他条件不变时,将反应容器的体积缩小一半,W 的浓度瞬间变为
0.5 mol·L-1,因平衡不移动,则W 的平衡浓度仍为0.5 mol·L-1,故B 错误;C 项,保持温度不变,由于该
反应前后气体物质的量不变,10 min 后向容器中再加入1 mol X 和1.5 mol Y,与起始时2molX 和3molY 相
比,互为等效平衡,则平衡不移动,则重新达到平衡时,X 的转化率不变,仍为50%,故C 错误;D 项,
反应正方向为放热反应,若反应在绝热容器中进行,达到平衡时容器内温度会升高,则平衡会逆向移动,
平衡时Y 的浓度大于0.75 mol·L-1,故D 正确;故选D。
【逻辑思维与科学建模】【变式训练1】(2025·辽宁省大连育明高级中学高三期中)已知
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) △H=-197kJ/mol。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体:(甲)2molSO2
和1molO2;(乙)1molSO2和0.5molO2;(丙)2molSO3.恒温、恒容条件下反应达平衡时,下列关系一定正确的
是( )
A.容器内压强p:p 甲=p 丙>2p 乙 B.反应放出或吸收热量的数值Q:Q 甲=Q 丙>2Q 乙
C.反应物的转化率α:α 乙+α 丙>1 D.SO3的质量m:m 甲=m 丙>2m 乙
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【答案】D
【解析】A 项,甲与丙为等效平衡,平衡时对应各组分的物质的量相等,故压强p 甲=p 丙,甲等效为在
乙的基础上增大一倍压强,平衡向正反应移动,故p 乙<p 甲<2p 乙,故P 甲=P 丙<2P 乙,故A 错误;B 项,
甲等效为在乙的基础上增大一倍压强,平衡向正反应移动,SO2转化率增大,因此Q 甲>2Q 乙,但反应放出
或吸收的热量的数值Q 甲≠Q 丙,故B 错误;C 项,甲与丙为等效平衡,α 甲+α 丙=1,甲等效为在乙到达平衡
的基础上,再加入1molSO2和0.5molO2,增大压强,平衡向正反应移动,反应物转化率增大,α 乙<α 甲,则
α 乙+α 丙<1,故C 错误;D 项,甲与丙为等效平衡,平衡时对应各组分的物质的量相等,故质量m 甲=m 丙,
甲等效为在乙到达平衡的基础上,再加入1molSO2和0.5molO2,增大压强,平衡向正反应移动,SO2转化
率增大,m 甲>2m 乙,故m 甲=m 丙>2m 乙,故D 正确;故选D。
【变式训练2·变考法】(2025•北京模拟)800℃时,三个相同的恒容密闭容器中发生反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) K=1.0,一段时间后,分别达到化学平衡状态。
容器编号
起始浓度/(mol·L-1)
c(CO)
c(H2O)
c(CO2)
c(H2)
I
0.01
0.01
0
0
Ⅱ
0
0
0.01
0.01
Ⅲ
0.008
0.008
0.002
0.002
下列说法不正确的是( )
A.Ⅱ中达平衡时,c(H2)=x=0.005 mol·L−1
B.Ⅲ中达平衡时,CO 的体积分数大于25%
C.Ⅲ中达到平衡状态所需的时间比Ⅰ中的短
D.若Ⅲ中起始浓度均增加一倍,平衡时c(H2)亦增加一倍
【答案】B
【解析】利用反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),采用一边倒的方法将生成物全部转化为反应
物,各反应物的浓度分别相等(都为0.01mol/L),则表明相同温度下、三个相同的恒容密闭容器中的平衡为
等效平衡,达到平衡时各组分的浓度分别对应相等;容器Ⅰ中,可利用已知数据,并假设CO 的浓度变化
量为x,建立以下三段式:
K=
,解得x=0.005mol/L。A 项,Ⅱ与Ⅰ为恒温恒容下的等效平衡,所以达平衡
时,c(H2)=x=0.005 mol·L−1,A 正确;B 项,Ⅲ中达平衡时,CO 物质的量浓度为0.005mol/L,CO 的体积
分数为
=25%,B 不正确;C 项,Ⅲ可以看成是Ⅰ中反应进行的某个阶段,所以达到平衡
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状态所需的时间比Ⅰ中的短,C 正确;D 项,若Ⅲ中起始浓度均增加一倍,即相当于加压(气体体积变为原
来的一半),由于反应前后气体分子数相等,所以平衡不移动,平衡时c(H2)亦增加一倍,D 正确;故选
B。
【变式训练3·变题型】已知2A(g)+B(g)
2C(g) △H=-a kJ/mol(a>0),在一个有催化剂的固
定容积的容器中加入2molA 和1molB,在500℃时充分反应达平衡后C 的浓度为ω mol/L,放出热量为b
kJ。
(1)比较a b(填“>”“=”或“<”)。
(2)下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中T1 T2(填“>”、“=”或“<”)。
T/K
T1
T2
T3
K
1.00×107
2.45×105
1.88×103
若在原来的容器中,只加入2molC,500℃时充分反应达平衡后,吸收热量为c kJ,C 的浓度
(填“>”“=”或“<”)ωmol/L,a、b、c 之间满足何种关系 (用代数式表示)。
(3)在相同条件下要想得到2a kJ 热量,加入各物质的物质的量可能是 。
A.4molA 和2molB B.4molA、2molB 和2molC
C.4molA 和4molB D.6molA 和4molB
(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是 。
A. 及时分离出C 气体
B. 适当升高温度
C. 增大B 的浓度
D. 选择高效催化剂
(5)若将上述容器改为恒压容器(反应前体积相同),起始时加入2molA 和1molB,500℃时充分反应达
平衡后,放出热量为d kJ ,则d b( 填“ >” 、“ =” 或“ <” ) ,理由是
。
(6)在一定温度下,向一个容积可变的容器中,通入3molA 和2molB 及固体催化剂,使之反应,平衡时
容器内气体物质的量为起始时的90%。保持同一反应温度,在相同容器中,将起始物质的量改为4molA、
3molB 和2molC,则平衡时A 的百分含量 (填“不变”、“变大”、“变小”或“无法确定”)。
【答案】(1) a>b (2) < = a=b+c (3) D (4) C
(5) > 由于反应过程中恒压容器中压强大于恒容容器,所以转化率更大,放热更多
(6)不变
【解析】(1)由于反应为可逆反应不可能进行完全,故放出的热量应a>b;(2)由于该反应为放热反应,
故温度升高,平衡逆向移动,化学平衡常数K 减小,根据表中不同温度下该反应的平衡常数,说明温度T1
<T2;若在原来的容器中,只加入2molC,500℃时充分反应达平衡后,与原平衡为等效平衡,故C 的浓
度相等;依据等效平衡知识得出a、b、c 之间满足何种关系为a=b+c。(3)在相同条件下要想得到2a kJ 热
量,加入各物质的物质的量至少比原来物质的量大两倍以上,故只可能是可能是6molA 和4molB,即选
D。(4)A 项,及时分离出C 气体,平衡向正反应方向移动,但速率减小;B 项,适当升高温度,反应速率
加快,但平衡逆向移动;C 项,增大B 的浓度,相当于增加反应物浓度,化学反应速率加快,平衡正向移
动,正确;D 项,使用催化剂,只能改变反应速率,但平衡不移动,故符合题意为C。(5)若把容器改为恒
压容器,由于该反应为体积减小的反应,故相对恒容,压强增大,平衡正向移动,放热更多,即d>b。(6)
采用“一边倒”的方法分析得出两种情况为等效平衡,故A 的百分含量不变。
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考向3 勒夏特列原理的应用
例3(2025·安徽省六安第一中学高三检测)下列事实中,能用勒夏特列原理解释的是( )
①工业上合成氨气选择高温条件②夏天打开冰镇啤酒,把啤酒倒入玻璃杯中,杯中立即泛起大量泡沫
③氯水中加入小苏打可增强漂白性④向含有[ Fe(SCN)]2+的红色溶液中加铁粉,振荡,溶液颜色变浅或褪去
⑤使用新型催化剂可使氮气与氢气在常温常压下合成氨气⑥对
中毒病人给予高压氧舱治疗
A.①③⑤⑥ B.②③④⑥ C.②③④⑤ D.②⑤⑥
【答案】B
【解析】①合成氨反应是放热反应,升温会使平衡逆向移动,降低转化率,工业上合成氨气选择高温
条件是为了加快反应速率,不能用勒夏特列原理解释,不符合题意;②因溶液中存在二氧化碳的溶解平衡,
开启啤酒瓶后,压强减小,二氧化碳的溶解平衡逆向移动,二氧化碳逸出,能用勒夏特列原理解释,符合
题意;③氯水中存在可逆反应:Cl2+H2O
H++Cl-+ HClO,氯水中加入小苏打,会消耗H+,使反应正
向移动,次氯酸浓度增大,漂白性增强,能用勒夏特列原理解释,符合题意;④该溶液中存在平衡Fe3+
+SCN-
[ Fe(SCN)]2+,向含有[ Fe(SCN)]2+的红色溶液中加铁粉,振荡,铁与Fe3+反应生成Fe2+,Fe3+浓
度降低,则平衡向逆方向进行,溶液颜色变浅或褪去,能用勒夏特列原理解释,符合题意;⑤催化剂不能
使平衡移动,使用新型催化剂可使氮气与氢气在常温常压下合成氨气,是降低了反应的活化能,加快了反
应速率,不能用勒夏特列原理解释,不符合题意;⑥对CO 中毒病人给予高压氧舱治疗,增加氧气浓度,
使得反应向氧气与血红蛋白结合的方向移动,能用勒夏特列原理解释,符合题意;综上所述,②③④⑥符
合题意,故选B。
【变式训练1·变载体】(2025·陕西三模)下列事实不能用平衡移动原理解释的是( )
A.工业合成氨时,选择在500℃条件下进行
B.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深
C.用饱和食盐水除去氯气中混有的少量氯化氢
D.乙醇和乙酸在浓硫酸作用下加热制取乙酸乙酯
【答案】A
【解析】A 项,合成氨反应为放热反应,高温不利于平衡正向移动,工业采用500℃是因为此温度下
催化剂活性好,反应速率快,不能用平衡移动原理解释,故A 错误;
B 项,2NO2(g)
N2O4(g)的反应为放热反应,升温平衡逆向移动,颜色加深,能用平衡移动原理解释,
故B 正确;C 项,实验室用排饱和食盐水法收集氯气,利用饱和食盐水中氯离子浓度混使平衡逆向进行,
Cl2+H2O
H++Cl-+ HClO,能用平衡移动原理解释,故C 正确;D 项,浓硫酸能吸收酯化反应生成的
水,有利于酯化反应正向移动,能用平衡移动原理解释,故D 正确;故选A。
【变式训练2·变载体】(2025·四川绵阳高二月考)下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.向FeCl3溶液中加入适量KSCN 溶液后溶液呈红色,再加入少量Fe 粉后红色变浅
B.对于2HI(g)
H2(g)+I2(g),达平衡后,缩小容器体积可使体系颜色变深
C.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气(Cl2+H2O
HCl+HClO)
D.工业上生产硫酸的过程中使用适当过量的空气以提高二氧化硫的利用率
【答案】B
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【解析】A 项,加入铁粉时,Fe 与Fe3+反应:2Fe3+ + Fe =3Fe2+,降低Fe3+浓度,使反应Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3平衡逆向移动(颜色变浅),符合勒夏特列原理,A 不符合题意;B 项,对于反应2HI(g)
H2(g)+I2(g)达平衡后,缩小容器体积,平衡不移动,I2(g)浓度增大,体系颜色变深,不能用勒夏特
列原理解释,B 符合题意;C 项,氯气溶于水发生可逆反应生成盐酸和次氯酸:Cl2+H2O
HCl+
HClO,饱和食盐水中的氯离子浓度较大,导致平衡逆向移动,减弱了氯气和水反应的程度,符合勒夏特
列原理,所以可以用排饱和食盐水的方法收集氯气,C 不符合题意;D 项,工业生产硫酸的过程中,通入
过量空气,增大了氧气的浓度,使反应
平衡正向移动,提高SO2的利用率,能用勒夏
特列原理解释,D 不符合题意;故选B。
【变式训练3·变载体】(2025·北京朝阳二模)下列事实可以用平衡移动原理解释的是( )
A.合成氨工业中使用铁触媒,提高生产效率
B.铝片放入浓HNO3中,待不再变化后,加热产生红棕色气体
C.在钢铁表面镀上一层锌,钢铁不易被腐蚀
D.盐碱地(含较多的NaCl、Na2CO3)施加适量石膏(CaSO4·2H2O),土壤的碱性降低
【答案】D
【解析】A 项,合成氨工业中使用铁触媒做催化剂,可以加快反应速率、但不能使平衡发生移动,不
能用平衡移动原理解释,A 项不符合题意;B 项,常温下Al 放入浓硝酸中发生钝化,加热后Al 与浓硝酸
反应生成Al(NO3)3、红棕色的NO2气体和H2O,不能用平衡移动原理解释,B 项不符合题意;C 项,在钢
铁表面镀上一层锌,隔绝钢铁与空气、水分的接触,使钢铁不易被腐蚀,不能用平衡移动原理解释,C 项
不符合题意;D 项,在盐碱地(含较多的NaCl、Na2CO3)中存在水解平衡CO3
2-+H2O
HCO3
-+OH-、HCO3
-
+H2O
H2CO3+OH-,使盐碱地土壤呈碱性,施加适量石膏,Ca2+与CO3
2-结合成CaCO3,CO3
2-的浓度减小,
上述水解平衡逆向移动,或者:硫酸钙是微溶物、碳酸钙是难溶物,加入的硫酸钙能转化为碳酸钙沉淀,
使碳酸根浓度减小、土壤的碱性降低,能用平衡移动原理解释,D 项符合题意;故选D。
1.(2025·甘肃卷,4,3 分)CO2加氢转化成甲烷,是综合利用CO2实现“碳中和”和“碳达峰”的重
要方式。525℃,101kPa 下,CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔH= -185kJ·mol−1。反应达到平衡时,能
使平衡向正反应方向移动的是( )
A.减小体系压强 B.升高温度
C.增大H2浓度 D.恒容下充入惰性气体
【答案】C
【解析】A 项,反应物气体总物质的量为5mol,生成物为3mol,减小压强会使平衡向气体体积增大
的方向(逆反应)移动,A 不符合题意;B 项,该反应为放热反应,升高温度会使平衡向吸热的逆反应方向
移动,B 不符合题意;C 项,增大H2浓度会提高反应物浓度,根据勒夏特列原理,平衡向正反应方向移动
以消耗增加的H2,C 符合题意;D 项,恒容充入惰性气体不改变各物质浓度,对平衡无影响,D 不符合题
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意;故选C。
2.(2025·安徽卷,17)(2)一定温度下,向恒容密闭容器中通入一定量的HCOOH(g),发生上述两个分
解反应下列说法中能表明反应达到平衡状态的是 (填标号)。
a.气体密度不变 b.气体总压强不变
c.H2O(g)的浓度不变 d.CO 和CO2的物质的量相等
【答案】(2)bc
【解析】(2)a 项,气体质量是定值,体积是固定的,密度始终不变,气体密度不变,不能说明达到平
衡状态;b 项,两个反应均为气体体积增大的反应,则随着反应进行,压强变大,压强不变是平衡状态;c
项,气体浓度不变是平衡状态的标志,则H2O(g)浓度不变,是平衡状态;d 项,CO 和CO2物质的量相等,
不能说明其浓度不变,不能判断达到平衡状态;故选bc;
3.(2025•陕晋宁青卷,17)MgCO3/MgO 循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了
利用MgCO3与H2反应生成CH4的路线,主要反应如下:
I.MgCO3(s)= MgO(s)+CO2(g) ΔH1=+101kJ·mol−1
II.CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔH2= -166kJ·mol−1
III.CO2(g)+H2(g)= CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41kJ·mol−1
回答下列问题,
(1)计算MgCO3(s)+4H2(g)=MgO(s)+ CH4(g)+2H2O(g) ΔH4= kJ·mol−1
(2)提高CH4平衡产率的条件是_______。
A.高温高压 B.低温高压 C.高温低压 D.低温低压
【答案】(1)-65 (2)B
【解析】(1)已知:
I.MgCO3(s)= MgO(s)+CO2(g) ΔH1=+101kJ·mol−1
II.CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔH2= -166kJ·mol−1
将I+ Ⅱ可得MgCO3(s)+4H2(g)=MgO(s)+ CH4(g)+2H2O(g)
=
;
(2)已知反应Ⅱ.CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔH2= -166kJ·mol−1为放热反应,要提高CH4平衡产
率,要使平衡正向移动。A 项,高温会使平衡逆向移动,不利于提高CH4平衡产率,A 错误;B 项,低温
使平衡正向移动,高压也使平衡正向移动,可提高CH4平衡产率,B 正确;C 项,高温会使平衡逆向移动,
低压会使平衡逆向移动,不利于提高CH4平衡产率,C 错误;D 项,低压会使平衡逆向移动,不利于提高
CH4平衡产率,D 错误;故选B。
4.(2025•浙江1 月卷,18)二甲胺[(CH3)2NH]、N,N-二甲基甲酰胺[HCON(CH3)2]均是用途广泛的化工
原料。请回答:
(1)用氨和甲醇在闭容器中合成二甲胺,反应方程式如下:
Ⅰ.NH3(g)+CH3OH(g)
CH3NH2(g)+H2O(g)
Ⅱ.CH3NH2(g)+CH3OH(g)
(CH3)2NH(g)+H2O(g)
Ⅲ.(CH3)2NH(g)+CH3OH(g)
(CH3)3N(g)+H2O(g)
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可改变甲醇平衡转化率的因素是_______。
A.温度 B.投料比[n(NH3):n(CH3OH)] C.压强 D.催化剂
【答案】(1)AB
【解析】(1)A 项,已知化学反应必然有热效应,故改变温度化学平衡一定能够发生改变,即改变温度
一定能够改变甲醇的平衡转化率,A 符合题意;B 项,增大投料比[n(NH3):n(CH3OH)] 将增大CH3OH 的
转化率,相反减小投料比[n(NH3):n(CH3OH)],将减小CH3OH 的平衡转化率,B 符合题意;C 项,由题干
方程式可知,反应前后气体的体积不变,故改变压强不能使上述化学平衡发生移动,即不能改变CH3OH
的平衡转化率,C 不合题意;D 项,催化剂只能同等幅度的改变正逆化学反应速率,故不能使平衡发生移
动,即不能改变CH3OH 的平衡转化率,D 不合题意;故选AB;
5.(2025•云南卷,17)我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5℃)绿色制氢新途径,并实现高附加值乙酸
(沸点118℃)的生产,主要反应为:
Ⅰ.CH3OH(g)+H2O(g)= CH3COOH(g)+2H2(g) ΔH1 Kp1
Ⅱ.CH3CH2OH(g)=CH3CHO(g)+H2(g) ΔH2=+68.7kJ·mol−1
回答下列问题:
(1)乙醇可由秸秆生产,主要过程为
秸秆
纤维素
乙醇
(2)对于反应Ⅰ:
①已知CH3CHO(g)+H2O(g)= CH3COOH(g)+H2(g) ΔH=-24.3kJ·mol−1,则ΔH1= kJ·mol−1。
②一定温度下,下列叙述能说明恒容密闭容器中反应达到平衡状态的是 (填标号)。
A.容器内的压强不再变化
B.混合气体的密度不再变化
C.CH3COOH 的体积分数不再变化
D.单位时间内生成1molH2O,同时消耗2molH2
③反应后从混合气体分离得到H2,最适宜的方法为 。
【答案】(1)葡萄糖
(2) +44.4 AC 降温冷凝后收集气体
【解析】(1)纤维素水解得到葡萄糖,葡萄糖发酵产生二氧化碳和乙醇;
(2)①反应Ⅰ-反应Ⅱ得到“已知反应”,根据盖斯定律ΔH1=ΔH+ΔH2=-24.3kJ·mol-1+68.7 kJ·mol-1=+44.4
kJ·mol-1;②恒温恒容下发生C2H5OH(g)+H2O(g)=CH3COOH(g)+2H2(g):A 项,该反应是气体总物质的量
增大的反应,容器内的压强不再变化,说明气体总物质的量不再改变,说明反应达到平衡状态,A 符合题
意;B 项,体积自始至终不变,气体总质量自始至终不变,则气体密度不是变量,混合气体的密度不再变
化,不能说明反应是否达到平衡状态,B 不符合题意;C 项,CH3COOH 的体积分数不再变化,说明其物
质的量不再改变,反应已达平衡,C 符合题意;D 项,单位时间内生成1molH2O,同时消耗2molH2均是逆
反应速率,不能说明反应是否达到平衡状态,D 不符合题意;故选AC;③可利用混合体系中各物质的沸
点差异分离出氢气,最适宜的方法为降温冷凝后收集气体;
6.(2025•云南卷,17) (3)恒压100kPa 下,向密闭容器中按n(H2O):n(C2H5OH)=9:1 投料,产氢速率
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和产物的选择性随温度变化关系如图1,关键步骤中间体的能量变化如图2。[比如:乙酸选择性
]
①由图1 可知,反应Ⅰ最适宜的温度为270℃,原因为 。
②由图中信息可知,乙酸可能是 (填“产物1”“产物2”或“产物3”)。
③270℃时,若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡时乙醇的转化率为90%,乙酸的选择性为
80%,则
,平衡常数Kp1= kPa(列出计算式即可;用平衡分压
代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(3)乙酸选择性最大且反应速率较快 产物1 36:5
【解析】(3)①由图1 可知,反应Ⅰ最适宜的温度为270℃,原因为乙酸选择性最大且反应速率较快;
②由图2 可知关键步骤中生成产物1 的最大能垒为0.58eV,生成产物2 的最大能垒为0.66eV,生成产物3
的最大能垒为0.81eV,图1 中乙酸的选择性最大,说明相同条件下生成乙酸的反应速率最大,则乙酸可能
是产物1;③设投料n(H2O)=9mol,n(乙醇)=1mol,密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡时乙醇的转化率为
90%,乙酸的选择性为80%,则平衡时生成的乙酸的物质的量=90%×80%×1=0.72mol,n 平(乙
醇)=1mol×10%=0.1mol,恒温恒压下,压强比=物质的量之比,故
0.72:
0.1=36:5;列三段式:
则平衡时乙醇、H2O(g)、氢气、乙酸、乙醛的物质的量分别为0.1mol、8.28mol、1.62mol、0.72mol、
0.18mol,气体总物质的量为0.1mol+8.28mol+1.62mol+0.72mol+0.18mol=10.9mol,则
kPa。
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