文档文本内容
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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 可逆反应与化学平衡状态...................................................................................................
知识点1 可逆反应...............................................................................................................................................................
知识点2 化学平衡状态......................................................................................................................................................
考向1 考查化学平衡状态的判断...................................................................................................................................
【思维建模】 判断化学平衡状态思维建模
考向2 极端假设法的应用.................................................................................................................................................
【思维建模】 极端假设法确定各物质浓度范围
考点二 化学平衡的移动及其影响因素...........................................................................................
知识点1 化学平衡移动......................................................................................................................................................
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 影响化学平衡移动的因素...................................................................................................................................
考向2 化学平衡移动图像.................................................................................................................................................
考向3 考查等效平衡...........................................................................................................................................................
考向4 考查勒夏特列原理应用........................................................................................................................................
04 真题溯源·考向感知............................................................................................................................
1
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考点要求
考察形式
2025 年
2024 年
2023 年
2022 年
2021 年
化学平衡状态
选择题
非选择题
黑吉辽卷
T10,3 分
化学平衡移动
及其应用
选择题
非选择题
辽宁卷
T16,4 分
辽宁卷T3,
4 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)综合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,以真实情境为载体,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,以反应原理、反应机
理或浓度、转化率图像为载体进行命题,主要考查化学平衡移动原理、化学计算等。
复习目标:
1.了解化学反
的可逆性及化学平衡的建立。
应
2.掌握化学平衡的特征。
3.理解外界条件(
度、温度、
、催化
等
浓
压强
剂
)
化学平衡的影响,能用相关理
解
其一般
律。
对
论
释
规
4.了解化学平衡的
控在生活、生
和科学研究
域中的重要作用。
调
产
领
2
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考点一 可逆反应与化学平衡状态
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,同时又能向逆反应方向进行的化学反应。
2.特点
双向性
可逆反应分为方向相反的两个反应:正反应和逆反应
双同性
正、逆反应是在同一条件下,同时进行
3
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共存性
反应物的转化率小于100%,反应物与生成物共存
知识点2 化学平衡状态
1.化学平衡的概念
在一定条件下的可逆反应体系中,当正、逆反应速率相等时,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,表明该反应中物质的转化达到了“限度”,这时的状态称之为化学平衡状态,简
称化学平衡。
2.化学平衡的建立
从正反应开始建立化学平衡状态的“反应速率-时间”图像如图
3.化学平衡的特征
逆:可逆反应;
动:化学平衡是一种动态平衡,v(正)= v (逆)≠0;
等:正反应速率等于逆反应速率;
定:反应物和生成物的质量或浓度保持不变;
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
间的关系
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
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
4
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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)。
考向1 考查化学平衡状态的判断
例1 (24-25·吉林省通化市第一中学·期中)在一定温度下,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
【答案】C
【解析】A 项,该反应反应前后气体的化学计量数之和相等,因此压强不是变量,根据分析,压强不变不
能判断是否达到平衡状态,A 不符合题意;B 项,化学反应中,各物质的反应速率之比等于化学计量数之
比,因此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;C 项,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;D
项,反应前后质量守恒,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。
思维建模 判断化学平衡状态思维建模
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。
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。
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【变式训练1】(24-25·黑龙江大庆市第四中学·期末)在1 L 恒温恒容的密闭容器中投入一定量N2O5,
发生反应:
反应1:N2O5(g) ===N2O4(g)+1
2O2(g) ΔH=+28.4 kJ·mol-1
反应2:N2O4(g)
2NO2(g) ΔH=-56.9 kJ·mol-1
现有下列情况:①混合气体的密度保持不变;②气体压强保持不变;③气体的平均摩尔质量保持不变;
④
c( N O2)
c( N 2O4)保持不变;⑤O2的物质的量保持不变;⑥v 正(N2O4)∶v 逆(NO2)=1∶2。能表明反应2 一定
达到平衡状态的是( )
A.①②③⑤
B.②③④⑥
C.①③⑤⑥
D.②③④⑤
【答案】B
【解析】①反应中各物质均为气体,混合气体的总质量不变,且反应在恒容条件下进行,则混合气体的密
度始终不变,故不能据此判断反应2 是否达到平衡,错误;②反应2 的平衡建立过程中,气体总物质的量
不断变化,则气体压强不断变化,当气体压强保持不变时,反应2 达到平衡状态,正确;③平衡建立过程
中,混合气体的总质量不变,但其总物质的量不断变化,故当气体的平均摩尔质量保持不变时,反应2 达
到平衡状态,正确;④
c( N O2)
c( N 2O4)保持不变,则c(NO2)、c(N2O4)均保持不变,反应2 达到平衡状态,正确;
⑤反应1 是不可逆反应,O2的物质的量始终保持不变,不能据此判断反应2 是否达到平衡,错误;⑥v 正
(N2O4)∶v 逆(NO2)=1 2∶,正、逆反应速率相等,反应2 达到平衡状态,正确。
【变式训练2】(2025·黑龙江·一模)在1 L 恒温恒容的密闭容器中投入一定量N2O5,发生反应:
反应1:N2O5(g)===N2O4(g)+1
2O2(g) ΔH=+28.4 kJ· mol-1
反应2:N2O4(g)
2NO2(g) ΔH=-56.9 kJ· mol-1
现有下列情况:①混合气体的密度保持不变;②气体压强保持不变;③气体的平均摩尔质量保持不变;④
c( N O2)
c( N 2O4)保持不变;⑤O2的物质的量保持不变;⑥v 正(N2O4)∶v 逆(NO2)=1 2∶。能表明反应2 一定达到平衡
状态的是( )
A.①②③⑤
B.②③④⑥
C.①③⑤⑥
D.②③④⑤
【答案】B
【解析】①反应中各物质均为气体,混合气体的总质量不变,且反应在恒容条件下进行,则混合气体的密
度始终不变,故不能据此判断反应2 是否达到平衡,错误;②反应2 的平衡建立过程中,气体总物质的量
不断变化,则气体压强不断变化,当气体压强保持不变时,反应2 达到平衡状态,正确;③平衡建立过程
中,混合气体的总质量不变,但其总物质的量不断变化,故当气体的平均摩尔质量保持不变时,反应2 达
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到平衡状态,正确;④
c( N O2)
c( N 2O4)保持不变,则c(NO2)、c(N2O4)均保持不变,反应2 达到平衡状态,正确;
⑤反应1 是不可逆反应,O2的物质的量始终保持不变,不能据此判断反应2 是否达到平衡,错误;⑥v 正
(N2O4)∶v 逆(NO2)=1 2∶,正、逆反应速率相等,反应2 达到平衡状态,正确。
考向2 极端假设法
例2 (2025·辽宁·一模)在密闭容器中进行反应:X2(g)+Y2(g)
2Z(g),已知X2、Y2、Z 的起始浓度
分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.2 mol·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度可能
是( )
A.Z 为0.3 mol·L-1
B.Y2为0.4 mol·L-1
C.X2为0.2 mol·L-1
D.Z 为0.4 mol·L-1
【答案】A
【解析】若X2完全转化为Z,则X2、Y2、Z 的浓度分别是0 mol·L-1、0.2 mol·L-1、0.4 mol·L-1;若Z 完全转
化为X2、Y2,则X2、Y2、Z 的浓度分别是0.2 mol·L-1、0.4 mol·L-1、0 mol·L-1;反应为可逆反应,反应物不
能完全转化,所以0<c(X2)<0.2 mol·L-1,0.2 mol·L-1<c(Y2)<0.4 mol·L-1,0<c(Z)<0.4 mol·L-1。
思维建模 极端假设法确定各物质浓度范围
可根据极端假设法判断,假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它
们的浓度范围。
假设反应正向进行到底:
假设反应逆向进行到底:
平衡体系中各物质的浓度范围为0<X2<0.2,0.2<Y<0.4,0<Z<0.4。
【变式训练1】(2025·内蒙古·一模)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( )
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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。
考点二 化学平衡的移动及其影响因素
知识点1 化学平衡移动
1.化学平衡的移动
(1)过程
(2)图示
2.化学平衡移动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,不发生平衡移动。
(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.平衡移动的影响因素
若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下(填写空格):
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
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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体参加的反
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.判断平衡移动的两种特殊情况
(1)惰性气体(不参与反应气体)对化学平衡的影响
①恒温、恒容条件
②恒温、恒压条件
(2)同等程度地改变平衡反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响。
知识点3 勒夏特列原理
1.含义: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。
2.应用: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。
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
② 0 0 2 mol
③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol
④ a mol b mol c mol
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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
等效平衡。
为
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。
考向1 影响化学平衡移动的因素
例1 (2025·辽宁·一模)某温度下,反应CH2===CH2(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
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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CH2===CH2(g),CH2===CH2(g)的平衡转化率增大
【答案】C
【解析】该反应是一个气体分子数减小的反应,增大压强可以加快化学反应速率,正反应速率增大的幅度
大于逆反应,故v 正>v 逆,平衡向正反应方向移动,但是因为温度不变,故平衡常数不变,A 不正确;催化
剂不影响化学平衡状态,因此,加入催化剂不影响平衡时CH3CH2OH(g)的浓度,B 不正确;恒容下,充入
一定量的H2O(g),H2O(g)的浓度增大,平衡向正反应方向移动,C 正确;恒容下,充入一定量的
CH2===CH2 (g),平衡向正反应方向移动,但是CH2===CH2 (g)的平衡转化率减小,D 不正确。
【变式训练1】(2025·黑龙江·二模)某温度下,反应2A(g)
B(g) ΔH>0,在密闭容器中达到平衡,平
衡时=a,若改变某一条件,足够长时间后反应再次达到平衡状态,此时=b,下列叙述正确的是( )
A.在该温度下,保持容积固定不变,向容器内补充了B 气体,则a<b
B.在该温度恒压条件下再充入少量B 气体,则a=b
C.若其他条件不变,升高温度,则a<b
D.若保持温度、压强不变,充入惰性气体,则a>b
【答案】B
【解析】充入B 气体后平衡时压强变大,正向反应程度变大,变小,即a>b,A 错误;在该温度恒压条件
下,再充入B 气体,新平衡状态与原平衡等效,不变,即a=b,B 正确;升温,平衡右移,变小,即a>
b,C 错误;相当于减压,平衡左移,变大,即a<b,D 错误。
【变式训练2】(2025·吉林·二模)某温度下,在恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应2X(s)
Y(s)+
Z(g),一段时间后达到平衡。下列说法错误的是( )
A.升高温度,若c(Z)增大,则ΔH>0
B.加入一定量Z,达新平衡后m(Y)减小
C.加入等物质的量的Y 和Z,达新平衡后c(Z)增大
D.加入一定量氩气,平衡不移动
【答案】C
【解析】升高温度,若c(Z)增大,说明平衡正向移动,则正反应为吸热反应,该反应的ΔH>0,A 正确;
加入一定量Z,平衡逆向移动,达到新平衡后m(Y)减小,B 正确;该反应的平衡常数K=c(Z),加入等物
质的量的Y 和Z,温度不变,平衡常数不变,则达新平衡后c(Z)不变,C 错误;加入一定量氩气,各物质
浓度不变,平衡不移动,D 正确。
考向2 化学平衡移动图像
例2(2025·黑龙江省实验中学·一模)在t ℃时,向a L 密闭容器中加入1.6 mol HI(g),发生反应2HI(g)
H2(g)+I2(g) ΔH>0,H2的物质的量随时间的变化如图所示,下列有关说法中正确的是( )
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A.平衡时,I2蒸气的体积分数为25%
B.若在1.5 min 时降低温度,则反应将向左进行
C.平衡后若升高温度,v 正增大,v 逆减小
D.平衡后向容器中加入一定量的H2后,平衡向左移动,H2的体积分数减小
【答案】A
【解析】该反应反应前后气体体积不变,由图可知,平衡时n(H2)=0.4 mol,则有n(I2)=0.4 mol,故I2蒸气
的体积分数为×100%=25%,故A 正确;1.5 min 时反应未达到平衡状态,降低温度,反应速率减慢,只是
延长反应达到平衡的时间,但v 正仍大于v 逆,反应仍向右进行,直至平衡,故B 错误;平衡后若升高温度,
v 正、v 逆均增大,但v 正增大的程度大于v 逆,平衡向右移动,故C 错误;平衡后加入H2,平衡向左移动,
根据勒夏特列原理可知,达到新平衡后,c(H2)仍比原来大,则新平衡后H2的体积分数增大,故D 错误。
【变式训练1】(2025·内蒙古·二模)CO2经催化加氢可合成乙烯:2CO2(g)+6H2(g)
C2H4(g)+4H2O(g)。
0.1 MPa 时,按n(CO2)∶n(H2)=1 3∶投料,测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图,下列叙述
不正确的是( )
A.该反应的ΔH<0
B.曲线b 代表H2O 的浓度变化
C.N 点和M 点所处的状态c(H2)不一样
D.其他条件不变,T1 ℃、0.2 MPa 下反应达平衡时c(H2)比M 点大
【答案】C
【解析】温度升高,H2的浓度增大,平衡左移,故逆向吸热,正向放热,ΔH<0,则曲线a 为CO2的浓度
变化,根据方程式的比例关系,可知曲线b 为H2O 的浓度变化,曲线c 为C2H4的浓度变化,故A、B 正确;
N 点和M 点均处于同一温度下,所处的状态的c(H2)是一样的,C 项错误;其他条件不变,T1 ℃、0.2 MPa
相对0.1 MPa,增大了压强,体积减小,c(H2)增大,反应达平衡时c(H2)比M 点大,故D 项正确。
【变式训练2】(2025·黑龙江·一模)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( )
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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,故A 错误;由A 项分析知随着温度升高平衡正向移动,水蒸气的物质的量增加,
而a 曲线表示的物质的物质的量几乎不随温度变化而变化,故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,故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,氢气的平衡转化率不变,故D 错误。
考向3 等效平衡
例3(2025·吉林·二模)甲、乙、丙三个容器中起始物质及其物质的量如图所示,三个容器最初的容积、
温度相同,反应中甲、丙的容积不变,乙中的压强不变,在一定温度下反应达到平衡。下列说法正确的是(
)
A.平衡时各容器内c(NO2)的大小顺序为乙>甲>丙
B.平衡时N2O4的百分含量:乙>甲=丙
C.平衡时甲与丙中放出的热量相同
D.其他条件不变,向平衡后的丙容器中再加入少量N2O4,新平衡后的值不变
【答案】BD
【解析】甲、乙存在平衡2NO2(g)
N2O4(g),该反应为气体分子数减少的反应,故甲中压强减小,乙中压
强不变,乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强,丙中存在平衡N2O4(g)
2NO2(g),相当于开
始加入0.2 mol NO2,与甲为完全相同的等效平衡,据此分析。甲与丙为完全等效平衡,平衡时NO2的浓度
相等,乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大压强,增大压强尽管平衡向正反应移动,根据勒夏特
列原理平衡移动的结果是NO2浓度还是增大了,故平衡时容器内c(NO2)的大小顺序为乙>甲=丙,故A 错
误;甲与丙为完全等效平衡,平衡时N2O4的百分含量相等,乙中到达的平衡相当于在甲平衡的基础上增大
压强,增大压强平衡向正反应移动,平衡时N2O4的百分含量增大,故平衡时N2O4的百分含量:乙>甲=
丙,故B 正确;甲与丙为完全等效平衡,平衡时甲、丙中N2O4的物质的量相等,但甲从正反应方向开始,
丙从逆反应方向开始,一个吸热一个放热,故C 错误;即平衡常数K,K 只与温度有关,温度不变,K 值
不变,故D 正确。
【变式训练1】(2025·辽宁·一模)常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)4(g),230 ℃时,
该反应的平衡常数K=2×10-5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃,固体杂质不参与反应。第一阶段:将粗镍
与CO 反应转化成气态Ni(CO)4;第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230 ℃制得高纯镍。
下列说法错误的是( )
A.第一阶段,增加c[Ni(CO)4],平衡正向移动,Ni(CO)4体积分数增大
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B.第一阶段,若在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度,应选50 ℃
C.第一阶段,Ni(CO)4体积分数不变时,反应达到平衡
D.第二阶段,Ni(CO)4分解率较高
【答案】A
【解析】第一阶段,增加c[Ni(CO)4],平衡逆向移动,反应物和生成物均只有一种,为等效平衡,Ni(CO)4
体积分数不变,选项A 错误;50 ℃时,Ni(CO)4以气态存在,有利于分离,从而促使平衡正向移动,选项
B 正确;第一阶段,Ni(CO)4体积分数不变时,各组分浓度保持不变,反应达到平衡,选项C 正确;230 ℃
时,Ni(CO)4分解Ni(CO)4 (g)
Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为K'= 1
K =
1
2×10
−5 =5×104,可知分解率较高,
选项D 正确。
【变式训练2】(2025·内蒙古·二模)一定温度下,在3 个容积均为1.0 L 的恒容密闭容器中反应
2H2(g)+CO(g)
CH3OH(g)达到平衡,下列说法正确的是( )
容器
温度/K
起始浓度/(mol·L-1)
平衡浓度/(mol·L-1)
c(H2)
c(CO)
c(CH3OH)
c(CH3OH)
Ⅰ
400
0.20
0.10
0
0.080
Ⅱ
400
0.40
0.20
0
Ⅲ
500
0
0
0.10
0.025
A.该反应的正反应吸热
B.达到平衡时,容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大
C.达到平衡时,容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍
D.达到平衡时,容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大
【答案】D
【解析】对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当,若温度相同,最终两者等效,但容器Ⅲ温度高,平衡时
c(CH3OH)小,说明平衡向逆反应方向移动,即逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,A 错误;容器Ⅱ相
对于容器Ⅰ成比例增加投料量,相当于加压,平衡正向移动,转化率增大,所以容器Ⅱ中转化率大,B 错
误;若不考虑温度,Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍,相当于加压,平衡正向移动,所以达到平衡时容器Ⅱ中c(H2)
小于容器Ⅲ中c(H2)的两倍,而容器Ⅱ中温度低于容器Ⅲ,平衡正向移动,故Ⅱ中c(H2)仍小于Ⅲ中c(H2)的
两倍,C 错误;对比容器Ⅰ和Ⅲ,若温度相同,两者等效,两容器中速率相等,但容器Ⅲ温度高,速率更
快,D 正确。
考向4 勒夏特列原理解释
例4(24-25·辽宁省沈阳市翔宇中学·期中)下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.夏天,打开啤酒瓶时会从瓶口逸出气体
B.浓氨水中加入氢氧化钠固体时产生较多的刺激性气味的气体
C.实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气
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D.使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率
【答案】D
【解析】夏天,打开啤酒瓶时,压强减小,平衡向生成气体的方向移动,会从瓶口逸出气体,能用勒夏特
列原理解释,故A 正确;浓氨水中加入氢氧化钠固体时,溶液中氢氧根离子浓度变大,氨水电离平衡逆向
移动,产生较多的刺激性气味的气体,能用勒夏特列原理解释,故B 正确;饱和食盐水中氯离子浓度较大,
抑制了氯气在水中的溶解,实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气,能用勒夏特列原理解释,故C 正确;
使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率,催化剂改变反应速率,不改变平衡移动,不能用勒夏特列原理
解释,故D 错误。
【变式训练1】(24-25·吉林省德惠市实验中学·期末)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
【答案】B
【解析】MnO2会催化 H2O2分解,与平衡移动无关,A 项错误;NO2转化为N2O4 的反应是放热反应,升
温平衡逆向移动,NO2浓度增大,混合气体颜色加深,B 项正确;铁在浓硝酸中钝化,加热会使表面的氧
化膜溶解,铁与浓硝酸反应生成大量红棕色气体,与平衡移动无关,C 项错误;加入硫酸铜以后,锌置换
出铜,构成原电池,从而使反应速率加快,与平衡移动无关,D 项错误。
【变式训练2】(24-25·内蒙古师范大学附属中学·期中)下列事实不能用平衡移动原理解释的是( )
A.FeS 可用于除去废水中的Hg2+
B.25~100 ℃,随温度升高,纯水的pH 减小
C.加热FeCl3溶液,液体由黄色变为红褐色
D.2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0,采用高温提高单位时间内SO3的产率
【答案】D
【解析】存在FeS(s)
Fe2+(aq)+S2-(aq),S2-与Hg2+生成硫化汞沉淀,平衡正向移动,A 不符合题意;H2O
H++OH-吸热,升高温度,平衡正移,氢离子浓度增大,pH 减小,B 不符合题意;Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+吸热,升高温度,平衡正移,氢氧化铁浓度增大,液体由黄色变为红褐色,C 不符合题意;
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH<0,采用高温,可以加快化学反应速率,提高单位时间内SO3的产率,与平
衡移动无关,D 符合题意。
1.(2025·新课标卷)乙酸乙酯是一种应用广泛的有机化学品,可由乙酸和乙醇通过酯化反应制备。回答下
列问题:
(4)研究发现,难以通过改变反应温度或压强来提高乙酸乙酯平衡产率,原因是_______。若要提高乙酸
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乙酯的产率,可以采用的方法是_______(举1 例)。
【答案】
很小,温度对平衡影响小,液相反应,压强对平衡影响小 及时移出产物
【解析】液相反应,压强对平衡影响小,
很小,温度对平衡影响小,所以难以通过改变反应温度或压
强来提高乙酸乙酯平衡产率。及时移出产物,平衡正向移动,可以提高乙酸乙酯的产率。
2.(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:①>②
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
【答案】A
【解析】由图可知,3 小时后异山梨醇浓度继续增大,
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1,4-失水山梨醇仍有剩余,即反应②正向进行程度小于
反应①、反应限度小于反应①,所以该温度下的平衡常数:①>②,故B 正确;由图可知,在
内异
山梨醇的浓度变化量为0.042mol/kg,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,不能改变物质平衡转化率,所以反应②加入催化剂不改变其平衡转
化率,故D 正确;故选A。
3.(2024·新课标卷)
(四羰合镍,沸点43℃)可用于制备高纯镍,也是有机化合物羰基化反应的
催化剂。回答下列问题:
(3)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0MPa 下,Ni(s)和CO(g)反应达平衡时,
体积分数x 与温
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度的关系如图乙所示。反应
的
。从热力学角度考虑,_______有利
于
的生成(写出两点)。
【答案】 降低温度、增大压强
【解析】该反应的正反应是气体总分子数减小的放热反应,因此降低温度和增大压强均有利于
的生成。
4.(2023·新课标卷)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题:
(4)在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。
其中一种进料组成为
,另一种为
。(物质i 的
摩尔分数:
)
①图中压强由小到大的顺序为_______,判断的依据是_______。
②进料组成中含有情性气体Ar 的图是_______。
【答案】
合成氨的反应为气体分子数减少的反应,压强越大平衡时氨的摩尔分数越大 图4
【解析】①合成氨的反应中,压强越大越有利于氨的合成,因此,压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。由
图中信息可知,在相同温度下,反应达平衡时氨的摩尔分数
,因此,图中压强由小到大的顺序
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为
,判断的依据是:合成氨的反应为气体分子数减少的反应,压强越大平衡时氨的摩尔分数越
大。
②对比图3 和图4 中的信息可知,在相同温度和相同压强下,图4 中平衡时氨的摩尔分数较小。在恒压下
充入情性气体Ar,反应混合物中各组分的浓度减小,各组分的分压也减小,化学平衡要朝气体分子数增大
的方向移动,因此,充入情性气体Ar 不利于合成氨,进料组成中含有情性气体Ar 的图是图4。
5. (2022·辽宁卷)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖,
其反应为:
回答下列问题:
(2)___________温(填“高”或“低”,下同)有利于提高反应速率,___________温有利于提高平衡转化
率,综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素,工业常采用
。
针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了两种解决方案。
(3)方案二:
复合催化剂。
下列说法正确的是___________。
a.300℃时。复合催化剂比单一催化剂效率更高
b.同温同压下,复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c.温度越高,复合催化剂活性一定越高
(4)某合成氨速率方程为:
,根据表中数据,
___________;
实验
1
m
n
p
q
2
n
p
3
m
n
4
m
p
在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为___________。
a.有利于平衡正向移动 b.防止催化剂中毒 c.提高正反应速率
【答案】 (2) 高 低 (3)a (4) -1 a
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【解析】
(2)其他条件一定时,升高温度,可以提供更高的能量,使活化分子百分数增大,反应速率加快;合成
氨反应是放热反应,要提高平衡转化率,即使反应平衡正向移动,应降低温度;故答案为:高、低;
(3)由题图可知,300℃时,复合催化剂催化时合成氨反应的反应速率比单-催化剂催化时大很多,说明
300℃时复合催化剂比单-催化剂效率更高,a 正确;同温同压下,复合催化剂能提高反应速率,但不能使
平衡发生移动,故不能提高氨的平衡产率,b 错误;温度过高,复合催化剂可能会失去活性,催化效率反
而降低,c 错误;故选a;
(4)将实验1、3 中数据分别代入合成氨的速率方程可得:①
,③
,可得
。合成氨过程中,不断分离出氨,即降低体系中
,生成
物浓度下降,平衡向正反应方向移动,但不会提高正反应速率,a 正确,c 错误;反应主产物即氨不能使
6.(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
【答案】C
【解析】根据勒夏特列原理可知,升高温度,化学平衡向着吸热反应方向移动,而
增大,说明平衡正
向移动,故则
,A 正确;加入一定量Z,Z 的浓度增大,平衡逆向移动,故达新平衡后
减小,
B 正确;加入等物质的量的Y 和Z,Z 的浓度增大,平衡逆向移动,由于X、Y 均为固体,故K=c(Z),达
新平衡后
不变,C 错误;加入一定量氩气,加入瞬间,X、Z 的浓度保持不变,故正、逆反应速率不
变,故平衡不移动,D 正确;故选C。
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