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备战2024 年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练
第35 讲 化学平衡状态及其移动
本讲复习目标
1．掌握化学平衡状态的特征；
2．能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律，推测平衡移动的方向及浓度、转化率等相关物理量
的变化，能进行化学反应条件的选择和优化。
夯基·知识精讲
一．可逆反应与化学平衡状态的建立
1．化学平衡研究的对象——可逆反应
（1）定义：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）特点
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：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于100%。
（3）表示：在方程式中用“
”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，这时的状态称为化学平衡状态，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：
1
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以上过程可用如图表示：
（3）特征
3．化学平衡状态的判断
（1）动态标志：v 正＝v 逆≠0
①同一物质(两种表述)：v 正＝v 逆、断键数＝成键数。
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。
（2）“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的(即变量)，当其“不变”时反应就达到平衡状态。
A. 混合体系中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度、百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等
会随时间变化而变化，为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。
2
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B. 绝热体系中温度为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。
C. M、ρ、p 总等，不一定为变量，要根据不同情况进行判断：
注：若有非气体物质参与反应，无论Δn(g)是否等于0，M、ρ 均为变量，若其恒定不变，则化学反应
达到平衡状态。
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
3
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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
混合气体的平均
相对分子质量
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
气体的密度
密度一定
不一定平衡
颜色
反应体系内有色物质的颜色稳定不变
平衡
【例题1】反应：N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0，若在恒压绝热容器中发生，下列选项表明反应一定
已达平衡状态的是( )
A．容器内的温度不再变化
B．容器内的压强不再变化
C．相同时间内，断开H—H 的数目和断开N—H 的数目比为2 1∶
D．容器内气体的浓度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1 3 2
∶∶
【答案】A
【解析】
已知反应为放热反应，当容器内的温度不变时，平衡不再移动，反应达到平衡状态，A 项符合题意；反应
在恒压条件下进行，反应前后压强均不变，当压强不再变化时，不能判断是否达到平衡状态，B 项不符合
题意；相同时间内，断开H—H 的数目和断开N—H 的数目比为1 2∶时，正、逆反应速率相等，反应达到平
衡状态，C 项不符合题意；当浓度为1 3 2
∶∶时，无法证明正、逆反应速率相等，即无法判定是否达到平衡状
态，D 项不符合题意。
【例题2】在一个密闭容器中发生反应2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g)，反应过程中某一时刻测得SO2、O2、
SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.2 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能出现的数据是( )
A．c(SO3)＝0.4 mol·L－1
B．c(SO2)＝c(SO3)＝0.15 mol·L－1
C．c(SO2)＝0.25 mol·L－1
D．c(SO2)＋c(SO3)＝0.5 mol·L－1
【答案】C
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【例题3】一定温度下，向一体积不变的密闭容器中加入一定量的SO2和O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
下列有关该反应的叙述正确的是( )
A．达到平衡状态时，正、逆反应速率相等
B．达到平衡状态时，SO2和O2的浓度都为0
C．若起始时加入2 mol SO2和1 mol O2，则达平衡时放出的热量为196.6 kJ
D．若反应达到平衡状态后，2 min 时生成a mol SO3，则4 min 时生成2a mol SO3
【答案】A
【解析】
可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，A 正确；该反应为可逆反应，达到平衡状态时，反应物
不能完全转化为生成物，所以SO2和O2的浓度不等于0，B 错误；因为是可逆反应，所以消耗的SO2的物
质的量小于2 mol、消耗O2的物质的量小于1 mol，放出的热量小于196.6 kJ，C 错误；反应达到平衡状态
时，各物质的物质的量不变，2～4 min 三氧化硫的物质的量不变，为a mol，D 错误。
【例题4】T℃，在恒容密闭容器中发生可逆反应
，下列情况能说明该反应
已达到化学平衡的是( )
①
的转化率达到100%
②反应速率
③混合气体的平均相对分子质量不再改变
④生成
，同时有
生成
⑤
的物质的量浓度不再改变
⑥气体的密度保持不变
⑦
键断裂的同时，有
键断裂
A．①③⑤⑥
B．②③④⑤
C．①②⑥⑦
D．③④⑤⑦
【答案】D
【详解】
①可逆反应的转化率不能达到100%，故不选①；
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②反应速率未指明反应方向，不能判断是否平衡，故不选②；
③该反应为气体总物质的量减小的反应，气体总质量不变，则混合气体平均相对分子质量为变量，当混合
气体平均相对分子质量不再改变时，说明该反应达到平衡状态，故选③；
④生成
，同时有
生成，说明正逆反应速率相当，该反应达到平衡状态，故选④；
N
⑤
2的物质的量浓度不再改变，则正逆反应速率相当，说明该反应达到平衡状态，故选⑤；
⑥恒温恒容时，气体总质量不变，体积不变，混合气体的密度一直保持不变，因此不能根据混合气体的密
度判断平衡状态，故不选⑥；
1molN≡N
⑦
键断裂的同时，有6molN−H 键断裂，表示的是正逆反应速率相等，且满足计量数关系，说明
该反应达到平衡状态，故选⑦；
综上所述，③④⑤⑦符合题意；
故选D。
【例题5】在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体
的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或
生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量。
(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g)达到平衡状态的是________(填序号，下同)。
(2)能说明I2(g)＋H2(g)
2HI(g)达到平衡状态的是________。
(3)能说明2NO2(g)
N2O4(g)达到平衡状态的是____________。
(4)能说明C(s)＋CO2(g)
2CO(g)达到平衡状态的是__________。
(5)能说明NH2COONH4(s)
2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________。
(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)
5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________。
【答案】(1)①③④⑦ (2)⑤⑦ (3)①③④⑤⑦ (4)①②③④⑦ (5)①②③ (6)②④⑦
二．化学平衡的移动
1．化学平衡移动的过程
一定条件下，可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化，平衡混
合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新
的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。
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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。
3．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，结果如下：
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
(对有气体参加的反应)
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
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）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
a．当反应体系中存在固体或纯液体物质时，可认为其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，
故改变这些固体或纯液体的量，对化学平衡没影响。
b．同等程度地改变反应气体混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
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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H2(g)＋I2(g)
2HI(g)。
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
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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。
v-t 图像[以N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0 为例]如下。
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。V-t 图像(以N2＋3H2
2NH3为例)如下。
（3）勒夏特列原理
①内容：如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够减
弱这种改变的方向移动。本原理也称为化学平衡移动原理。
②适用范围：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。
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。
4．“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
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5．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若按原比例同倍数地增加(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。
（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)
【例题1】下列说法正确的是( )
A．升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v 放减小，v 吸增大
B．化学平衡正向移动，反应物的转化率一定增大
C．向平衡体系FeCl3＋3KSCN
Fe(SCN)3＋3KCl 中加入适量KCl 固体，平衡不移动，溶液的颜色几乎
不变
D．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
【答案】C
【解析】
升高温度，v 放、v 吸均增大，A 错误；化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大，如A(g)＋
B(g)2C(g)，增大A 的浓度平衡右移，但A 的转化率减小，B 错误；KCl 没有参与反应，加入KCl 固
体，平衡不移动，溶液颜色几乎不变，C 正确；因为压缩体积，平衡右移，但c(NO2)仍大于原来的浓度，
所以混合气体的颜色变深，D 错误。
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【例题2】将等物质的量的X、Y 气体充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：X(g)
＋3Y(g)
2Z(g) ΔH＜0。改变某个条件并维持新条件直至达到平衡状态，下表中关于新平衡与原平衡
的比较正确的是( )
选项
改变的条件
新平衡与原平衡比较
A
升高温度
X 的转化率变小
B
增大压强
X 的浓度变小
C
充入一定量Y
Y 的转化率增大
D
使用适当催化剂
X 的体积分数变小
【答案】A
【解析】
升高温度，平衡逆向移动，X 的转化率变小，A 正确；增大压强，平衡正向移动，消耗反应物X，增大压
强的实质是增大浓度，根据勒夏特列原理可知，平衡移动只是减弱了改变的程度，故达到新的平衡状态
时，X 的浓度仍比原平衡大，B 错误；充入一定量Y，平衡正向移动，X 的转化率增大，但Y 的转化率减
小，C 错误；使用催化剂，能改变反应速率，但平衡不移动，X 的体积分数不变，D 错误。
【例题3】可逆反应A(g)＋3B(g)
2C(g) ΔH<0。该反应的速率与时间的关系如图所示：
如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件，则对应t2、t4、t6、t8时改变的条件正确的是( )
A．增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度
B．升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂
C．使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度
D.升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂
【答案】B
【例题4】在300 mL 的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO 气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋
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4CO(g)
Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如下表所示。下列说法不正确的是( )
温度/℃
25
80
230
平衡常数
5×104
2
1.9×10－5
A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应
B．25 ℃时，反应Ni(CO)4(g)
Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10－5
C．80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO 的浓度均为0.5 mol·L－1，则此时v 正>v 逆
D．80 ℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L－1
【答案】C
【解析】
温度升高，平衡常数减小，故正反应为放热反应，A 项正确；25 ℃时，逆反应的平衡常数K′＝＝＝2×10－
5，B 项正确；80 ℃时，若Ni(CO)4、CO 的浓度均为0.5 mol·L－1，则Q＝＝＝8>K，v 正＜v 逆，C 项错误；80
℃达到平衡时，若n(CO)＝0.3 mol，c(CO)＝1 mol·L－1，故c[Ni(CO)4]＝K·c4(CO)＝2×14 mol·L－1＝2 mol·L－
1，D 项正确。
【例题5】对于以下三个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持容器温度、容积不变，按要求回答下
列问题：
(1)PCl5(g)
PCl3(g)＋Cl2(g)，再充入PCl5(g)，平衡向______方向移动，达到平衡后，PCl5(g)的转化率
______，PCl5(g)的百分含量______。
(2)2HI(g)
I2(g) ＋H2(g) ，再充入HI(g) ，平衡向________ 方向移动，达到平衡后，HI 的分解率
________，HI 的百分含量________。
(3)2NO2(g)
N2O4(g)，再充入NO2(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，NO2(g)的转化率
________，NO2(g)的百分含量________。
【答案】
(1)正反应 减小 增大
(2)正反应 不变 不变
(3)正反应 增大 减小
提能·课后精练
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1．（2023·广东广州·校考一模）研究发现，在牙膏中添加氟化物能起到预防龋齿的作用，这是因为氟离子
能与牙齿表面的釉质层{主要成分是羟基磷灰石[
]}发生反应生成氟磷灰石：
，下列说法正确的是
A．该反应的平衡常数表达式为
B．常温下，氟磷灰石的
比羟基磷灰石的大
C．羟基磷灰石和氟磷灰石相比，羟基磷灰石更能够抵抗有机酸对牙齿的侵蚀
D．羟基磷灰石的溶解速率等于氟磷灰石的生成速率时，反应达到平衡
【答案】A
【详解】
A．羟基磷灰石和氟磷灰石状态均为固体，浓度视为常数1，不写出平衡常数表达式，K=
，故A 正
确；
B．沉淀自发转化一般是由较难溶转化为更难溶，所以氟磷灰石的溶度积应更小，故B 错误；
C．根据题意，生成的氟磷灰石是最终起到抗龋齿的物质，故C 错误；
D．羟基磷灰石的溶解速率、氟磷灰石的生成速率均是向正反应方向进行，因此羟基磷灰石的溶解速率等
于氟磷灰石的生成速率时，不能说明反应达到平衡，故D 错误；
答案为A。
2．（2023·全国·高三专题练习）在600K 下，按初始投料比
分别为1：1、1：2、1：3 投
料，发生反应为
。测得不同压强下，CO 平衡转化率如图所示。下
列叙述正确的是
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A．曲线X 代表起始投料比为1：1
B．
，该反应达到平衡状态
C．若其他条件不变，升高温度会使对应的曲线上移
D．m 点对应的
的平衡转化率为60%
【答案】D
【详解】
A．相同温度下，氢气投料越多，平衡向右移动，CO 的平衡转化率越大，故曲线X 代表1 : 3 投料，A 项
错误；
B．该反应达到平衡状态时，v 正(H2)=2v 逆(CH3OH)，B 项错误；
C．生成甲醇是放热反应，其他条件不变，升高温度，CO 的平衡转化率降低，平衡曲线均下移，C 项错
误；
D．曲线Y 代表1 : 2 投料，即起始按化学计量数投料，则CO、H2的平衡转化率相等，D 项正确；
故选D。
3．（2023·全国·高三专题练习）下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是
A．
，恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变
B．
，恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变
C．
，恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变
D．
，反应体系中
与
的物质的量之比保持3：1
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【答案】D
【详解】
A．该反应为等体积反应，随着反应进行，溴蒸气的物质的量不断变化，体系中气体的颜色不断变化，故
恒温恒容下，体系内气体颜色保持不变说明反应达到平衡状态，A 正确；
B．该反应正反应为气体体积减小的反应，恒温恒容条件下随着反应进行，体系内气体的压强不断变化，
现体系压强保持不变，说明反应达到平衡，B 正确；
C．该反应中只有二氧化碳是气体，随着反应进行，二氧化碳的物质的量不断变化，恒温恒容条件下体系
气体的密度保持不变，说明反应达到平衡，C 正确；
D．若N2和H2的初始投料比为1：3，则不管反应是否达到平衡，反应体系中H2和N2的物质的量之比保持
为3：1，D 错误；
故答案选D。
4．（2023·全国·高三专题练习）温度为T1时，在三个容积均为1 L 的恒容密闭容器中仅发生反应：
2NO2(g)
2NO(g)+O
⇌
2(g)(正反应吸热)。实验测得：v 正=v(NO2)消耗=k 正·c2(NO2)，v 逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k
逆·c2(NO)·c(O2)，k 正、k 逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是
容器编号
物质的起始浓度(mol·L-1)
物质的平衡浓度(mol·L-1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
A．设K 为该反应的化学平衡常数，则有K=
B．达平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比为20 17
∶
C．容器Ⅱ中起始时平衡正向移动，达到平衡时，容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小
D．若改变温度为T2，且T2＞T1，则k 正∶k 逆＜0.8
【答案】C
【详解】
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A．当可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，则有k 正·c2(NO2)=k 逆·c2(NO)·c(O2)，所以可知化学
平衡常数K=
=
，A 错误；
B．容器Ⅰ中反应达到平衡时O2的浓度c(O2)=0.2 mol/L 根据物质反应转化关系可知：平衡时，c(NO)=0.4
mol·L-1，c(NO2)=0.2 mol·L-1，则在T1温度下，该反应的平衡常数K=
=
=0.8；容器Ⅱ
中浓度商Qc=
≈0.56＜0.8，此时反应正向进行，使气体的总物质的量大于1 mol，而容器Ⅲ中反应
向左进行，气体的总物质的量小于0.85 mol，气体物质的量越多，则体系的压强就越大，所以反应达到平
衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比大于20 17
∶
，B 错误；
C．对于容器Ⅰ中，NO2的起始浓度是c(NO2)=0.6 mol·L-1，平衡浓度c(NO2)=0.2 mol·L-1，所以NO2的平衡
转化率为
=
；假设容器Ⅱ中NO2的转化率也为
，反应正向进行，起始时c(NO2)=0.3
mol·L-1，c(NO)=0.5 mol·L-1，c(O2)=0.2 mol·L-1，则反应消耗NO2的浓度是0.2 mol/L，根据物质反应转化关
系可知平衡时：c(NO2)=0.1 mol·L-1，c(NO)=0.7 mol·L-1，c(O2)=0.3 mol·L-1，则化学平衡常数K=
=
＞0.8，可知容器Ⅱ中反应达到平衡时NO2的转化率小于
，即容器Ⅱ中起始平
衡正向移动，达到平衡时，容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小，C 正确；
D．因为该反应的正反应是吸热反应，升高温度，化学平衡向吸热的正反应方向移动，导致化学平衡常数
增大，反应温度：T2＞T1，所以T2时平衡常数增大，则k 正∶k 逆＞0.8，D 错误；
故合理选项是C。
5．（2023·江西·江西师大附中校联考模拟预测）络合平衡是广泛存在于自然界中的平衡之一，
、
、
之间存在络合平衡：
①
，平衡常数为
；
②
，平衡常数为
，且
大于
。
298K 时，在水溶液中，
，
之间关系如图所示，其中，X 代表
、
，下列叙述错误的是
16
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A．L2直线代表
与
关系
B．c 点条件下，能生成
，不能生成
C．在含相同浓度的
和
溶液中滴加稀
溶液，先生成
D．
的平衡常数K 为
【答案】B
【详解】
由图可知，L1表示反应的平衡常数为(10—1)3×10—16.8=10—19.8，L2表示反应的平衡常数为(10—3)3×101.5=10—7.5，
由K2大于K1可知，L1代表—lg
与
关系，L2直线代表
与
关系。
A．由分析可知，L2直线代表
与
关系，故A 正确；
B．由图可知，c 点浓度熵Qc=(10—1)3×10—10=10—13，则c 点条件下，不能生成
，能生成
，故B 错误；
C．由K2大于K1可知，在含相同浓度的亚铁离子和镍离子的溶液中滴加稀草酸钾溶液时，先生成
，故C 正确；
D．由方程式可知，反应
的平衡常数K=
17
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=
=
=1012.3，故D 正确；
故选B。
6．（2023·浙江·高三统考专题练习）下列说法正确的是
A．同温同压下，
在光照和点燃的条件下
不同
B．298K 下，反应
不能自发进行，则该反应的
C．当温度、压强一定时，在原料气(
和
的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高反应气的
平衡转化率
D．合成氨(
)在高温条件下进行符合勒夏特列原理
【答案】B
【详解】
A．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃的条件下ΔH 是相同的，焓变=生成物总能量-反应物
总能量，与反应条件无关，A 错误；
B．298K 下，熵增反应CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)不能自发进行，由复合判据ΔG=ΔH-TΔS 知该反应的
ΔH>0，B 正确；
C．当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，等效于对原平衡减压，平
衡逆向移动，平衡转化率下降，C 错误；
D．合成氨(ΔH<0)在高温条件下进行不符合勒夏特列原理，高温是为了加快反应速率，D 错误；
故选B。
7．（2023·全国·高三专题练习）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
【答案】B
18
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【详解】
A．MnO2会催化 H2O2分解，与平衡移动无关，A 项错误；
B．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；
C．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；
D．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；
故选B。
8．（2023·山东聊城·统考三模）实验是探究物质性质的重要方法，下列实验中，操作及现象与得出的结论
相一致的是
选项
实验目的
操作及现象
结论
A
探究不同催化剂的
催化效率
两支试管中分别盛相同温
度、相同浓度、相同体积的
溶液，分别滴加相同浓
度、相同体积的
溶液与
溶液，滴加
溶
液的试管中产生气体更快
对
分解的催
化效率更高
B
验证反应
是可逆反应
向
溶液中
加入
溶
液，充分反应。取反应后试
样，滴加
溶液，溶液
变为红色；另取反应后试
样，加入
溶
液，产生蓝色沉淀
反应
是可逆反应
C
检验
固体中
是否含有单质Cu
取样，加入足量稀盐酸，观
察现象
若有红色固体剩余，则
说明样品中有单质Cu
D
证明苯酚与溴水发
向苯酚饱和溶液中滴加少量
出现白色沉淀，说明苯
19
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生反应
溴水，充分振荡
酚与溴发生了反应
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】B
【详解】
A．实验中有金属离子、酸根离子不同的两个变量，不能说明Fe3+催化效果好，A 错误
B．反应物中铁离子少量碘离子过量，滴加
溶液，溶液变为红色，说明溶液中存在铁离子；另取反
应后试样，加入
溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中存在亚铁离子，可说明该反应为可逆反
应，B 正确；
C．Cu2O 在酸性条件会歧化生成Cu 和Cu2+，不能确定是否混有单质Cu，C 错误；
D．苯酚和溴生成的三溴苯酚溶于苯酚，所以得不到白色沉淀，D 错误。
故选B。
9．（2023·全国·高三专题练习）
时，将足量某碳酸氢盐
固体置于真空恒容密闭容器中发生
反应：
，该反应达到平衡时体系中气体的总浓度为
。下列说法正确的是
A．当混合气体中
的体积分数不变时，说明该反应达到平衡
B．向平衡体系中加入适量
增大
C．向平衡体系中充入适量
，逆反应速率增大
D．
时，该反应的化学平衡常数为
【答案】C
【详解】
A．反应中H2O 和CO2按照1：1 产生，则反应中CO2的体积分数一直为50%，CO2体积分数不变无法判断
化学平衡，A 项不符合题意；
B．加入固体不改变物质的浓度平衡不移动，CO 的浓度不发生变化，B 项不符合题意；
C．充入CO2增加了产物浓度，v 逆速率增大，平衡逆向，C 项符合题意；
20
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D．平衡时气体总浓度为c0mol/L，则c(CO2)=c(H2O)=
mol/L，计算K=
×
=0.25
，D 项不符合题
意；
故选C。
10．（2023 春·河北保定·高三河北安国中学校联考阶段练习）在密闭容器中充入一定量R，发生反应
。R(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图。下列说法正确的
是
A．X 表示温度
B．
C．
D．
时，反应达到平衡状态
【答案】B
【详解】
A．该反应是气体体积增大的吸热反应，压强不变升高温度时平衡正向移动，R(g)的平衡转化率增大；温
度不变增大压强时平衡逆向移动，R(g)的平衡转化率降低，则X 表示压强，L1、L2、L3表示温度，故A 错
误；
B．该反应是吸热反应，压强一定时升高温度时平衡正向移动，温度越高，R(g)的平衡转化率越大，则图
中温度：L1＜L2＜L3，故B 正确；
C．平衡常数K 只与温度有关，温度：a＜b,且该反应是吸热反应，则Ka＜Kb，故C 错误；
D．v 正(M)=2v 逆(N)时，反应达到平衡状态，则2v 正(M)=v 逆(N)时，反应没有达到平衡状态，故D 错误；
21
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故选：B。
11．（2023·全国·高三专题练习）
既是大气主要污染物之一，又在生产生活中具有广泛应用，如可生产
并进而制得硫酸等，其反应原理为：
。对于反应
，下列说法正确的是
A．该反应在任何条件下都能自发进行
B．
和
所含键能总和比
所含键能小
C．反应达平衡后再通入
的体积分数一定增加
D．反应在高压、催化剂条件下进行可提高
的平衡转化率
【答案】B
【详解】
A．该反应的熵减小，故不一定在任何条件均能自发，A 错误；
B．反应的ΔH=∑[2mol SO2(g)＋1mol O2(g)]－∑[2mol SO3(g)]=－196.6 kJ·mol－1＜0，则有∑[2mol SO2(g)＋
1mol O2(g)]＜∑[2mol SO3(g)]，B 正确；
C．当通入无穷大的O2时，参与反应的O2较少，生成的SO3略有增多，但是由于没有反应的O2的量更
多，则SO3的体积分数反而减小，C 错误；
D．催化剂不可以改变SO2的平衡转化率，D 错误；
故答案选B。
12．（2023·全国·高三专题练习）温度为T℃时，向某密闭容器中分别加入足量活性炭和1 mol
，发
生反应：
，并达到平衡。下列说法正确的是
A．使用催化剂，可以改变该反应的
和活化能
B．粉碎活性炭固体，正反应速率增大，平衡正向移动
C．降低压强，平衡正向移动，平衡常数K 增大
D．恒压下，充入稀有气体，利于提高
的转化率
【答案】D
【详解】
22
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A．使用催化剂，可降低反应的活化能，但不改变该反应的
，故A 错误；
B．粉碎活性炭固体，可增大反应物间的接触面积，从而加快反应速率，但对平衡无影响，故B 错误；
C．平衡常数K 为温度函数，不受压强影响，故C 错误；
D．恒压下，充入稀有气体，容器体积增大，平衡相气体分子数增大的正向进行，从而利于提高二氧化氮
的转化率，故D 正确；
故选：D，
13．（2023·江苏·高三统考专题练习）能量、速率与限度是认识和研究化学反应的重要视角。下列说法正
确的是
A．天然气燃烧时，反应物总能量小于生成物总能量
B．化学平衡状态指的是反应物与生成物浓度相等的状态
C．通过调控反应条件，可以提高合成氨反应进行的程度
D．锌锰干电池工作时，电子由石墨棒通过外电路流向锌筒
【答案】C
【详解】
A．天然气燃烧是放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，故A 错误；
B．平衡状态时浓度不变，不是相等，浓度是否相等取决于起始浓度和转化率，故B 错误；
C．通过增大压强或者降低温度等都可以使该反应正向移动，因此通过调控反应条件，可以提高该反应进
行的程度，故C 正确；
D．锌失电子作负极，石墨作正极，电子从负极锌经外电路流向正极石墨，故D 错误；
故选：C。
14．（2023·高三校考阶段练习）对可逆反应
，下列叙述正确的是
A．达到化学平衡时，
B．单位时间内生成
的同时，消耗
，则反应达到平衡状态
C．达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大
D．化学反应速率关系是：
23
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【答案】A
【详解】
A．由化学反应速率之比等于化学计量数之比可知，
说明正逆反应速率相等，反应已
达到平衡，故A 正确；
B．单位时间内生成x mol 一氧化氮的同时，消耗x mol 氨气都表示正反应速率不能说明正逆反应速率相
等，无法判断反应是否达到平衡，故B 错误；
C．达到化学平衡时，若增加容器体积，气体压强减小，正、逆反应速率均减小，故C 错误；
D．由化学反应速率之比等于化学计量数之比可知，则
，故D 错误；
故选A。
15．（2022 秋·广东·高三校联考阶段练习）向体积均为1L 的两恒容密闭容器中分别充入
和
发生反应：
，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系
的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A．
B．气体总物质的量：
C．p 点对应的平衡常数：K>12
D．反应速率：
【答案】C
【详解】
A．观察图像可知，开始反应时甲中气体压强增大，乙中压强减小，故甲为绝热过程，乙为恒温过程。又
因正反应是气体分子数减小的反应，故正反应是放热反应，A 项正确；
B．p、m 点总压强相等，甲中温度高于乙，故m 点气体总物质的量大于p 点，B 项正确；
24
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C．p 点对应较高温度，根据压强关系可确定平衡时各物质的物质的量：
，假设甲在恒温条件下达到平衡，恒容密闭容器中气体
压强与气体物质的量成正比，
，解得
，平衡时各物质浓度依次为
，
，
，实际上绝
热容器平衡条件时温度高于起始温度，相当于升高温度，平衡向左移动，平衡常数减小，p 点对应的平衡
常数：K<12，C 项错误；
D．根据图像可知，平衡后升温，无论平衡向左或向右移动，达到新平衡时速率增大，且平衡时正、逆反
应速率相等，p 点温度较高，速率大于n 点，D 项正确；
故选：C。
16．（2023·山东济南·山东师范大学附中校考模拟预测）
催化加氢合成二甲醚是
资源化利用的有
效途径之一，合成二甲醚的总反应可表示为：总反应：
(表示平衡常数，下同)
该反应可通过如下步骤来实现：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
请回答：
(1)
(用
表示)，
(用
表示)。
(2)
、
的条件下，平衡时
转化率和
的选择性随温度变化如图1 所示。
其中：
的选择性
25
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①下列说法正确的是 。
A．
B．若反应在恒容密闭容器中进行，当体系压强不再变化，则反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡状态
C．提高氢碳比
，平衡时
的转化率增大，
的选择性减小
②
时，不考虑其他副反应，反应Ⅰ的平衡常数
为 。
③
、
的条件下，
催化加氢反应一段时间，不同温度下
实际转化率和
实际选择性数据如表：
温度/
220
240
260
280
300
实际转化率%
7.6
12.4
14.8
18.6
22.9
二甲醚实际选择性%
68.7
77.2
61.0
41.5
27.5
该体系合成二甲醚的最佳反应温度为 。
④由上表数据可知，
二甲醚的实际选择性逐渐减小，从化学反应速率角度分析原因
。
(3)
、
、
，平衡时
转化率和
的收率与进料气中
体积分数
26
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有关，其变化如图2 所示，其中：
的收率
的收率
请在图2 中选出
在
之间
平衡收率的变化趋势 (填“a”或“b”或“c”)
【答案】
(1)
(2)AB 0.052
，在催化剂作用下，随着温度升高，反应Ⅰ速率加快的程度
比反应Ⅱ大，故二甲醚的实际选择性逐渐减小
(3)a
【详解】
（1）反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
根据盖斯定律分析，有Ⅰ×2+Ⅱ得热化学方程
式
，则平衡常数有K=
。
（2）①从图分析，随着温度升高，甲醚的平衡选择性降低，说明生成甲醚的反应为放热反应，二氧化碳
的平衡转化率先降低后升高，说明反应Ⅰ为放热反应，而反应Ⅱ为吸热反应，但总反应为放热反应，故A
正确；若反应在恒容密闭容器中进行，当体系压强不再变化，因为反应Ⅱ为前后气体总物质的量不同的反
27
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应，故反应Ⅱ达到平衡，进而推知反应Ⅰ、Ⅱ也达到平衡状态，故B 正确；若提高氢碳比
，从
反应Ⅰ分析，二氧化碳的转化率应该降低，但平衡时
的转化率增大，说明反应Ⅱ进行的程度较大，故
的选择性增大。故选AB。
②从图中（360,35）点分析，二氧化碳的转化率为35%，此时没有生成甲醚，故有
，则平衡常数K=
。
③从表中数据分析，在
二甲醚的实际选择性最大，故最佳反应温度为
。
④
，在催化剂作用下，随着温度升高，反应Ⅰ速率加快的程度比反应Ⅱ大，故二甲醚的实际选
择性逐渐减小。
（3）从图分析，二氧化碳的转化率降低，而二甲醚的平衡收率增大，故一氧化碳的平衡收率应逐渐降低
且降低程度比二氧化碳大，故选择a 曲线。
17．（2023·全国·高三专题练习）CO2的资源化利用和转化技术的研究对实现碳达峰和碳中和有重要意
义。
(1)在席夫碱(含“−RC=N−”有机物)修饰的纳米金催化剂上，CO2直接催化加氢生成甲酸。其反应历程如图
所示，其中吸附在催化剂表面上的物质用*标注，TS 为过渡态。
该历程中起决速步骤的化学方程式是 。
(2)我国科学家以Si/Bi 材料作光电阴极。CO2饱和的0.5 mol ·L-1的KHCO3溶液作电解液(pH =7.4) ，将CO2
转化为HCOO－，原理如图所示。根据图示，写出光电阴极的电极反应式： 。
28
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(3)CO2与H2在催化剂作用下可转化为CH3OH，主要反应如下：
反应1：CO2(g) +3H2(g)
CH3OH(g) +H2O(g) ΔH1
反应2：CO2(g) +H2(g)
CO(g) +H2O(g) ΔH2
①已知：在一定温度下，由稳定态单质生成1mol 化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成
焓。下表为几种物质在298 K 的标准摩尔生成焓：
物质
CO2(g)
CH3OH(g)
H2O(g)
H2(g)
标准摩尔生成焓/(kJ ·mol
-1)
−393.51
−201.17
−241. 82
0
则ΔH1 = 。
②若起始按
=3 投料，测得CO2的平衡转化率(X - CO2)和CH3OH 的选择性(S – CH3OH)随温度、压
强的变化如图所示
[已知：S –CH3OH =
i．p1 (填 “>”或“<”)p2。
29
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ii．温度高于350°C 后，在压强p1和p2下，CO2的平衡转化率几乎交于一点的原因是 。
iii．250 °C 时反应2 的压强平衡常数Kp= ( 结果保留2 位有效数字)。
(4)一定条件下，CO2可形成干冰，干冰的晶胞模型如图所示。在干冰中，与一个CO2分子紧邻的分子共有
个。若晶胞参数是a nm，干冰的密度为ρg· cm-3，则阿伏加德罗常数为 (用含a 、ρ 的代数式表
示)。
【答案】
(1)
+H*=
(2)CO2 +
+2e－=HCOO－+
(3)49.48 kJ /mol > 此时发生的反应以反应2 为主，压强改变对平衡几乎没有影响 0.009 6
(4)12
mol-1
【详解】
（1）由图中信息可知，纵坐标是反应时的相对能量，横坐标是反应历程，随着反应的变化，CO2催化加氢
的过程中会出现3 个过渡态，但是TS-2 是相对能量最高的，是起决速的一步，所以起决速步骤的方程式为
；
（2）由该电解池的示意图中可知，H2O 转变为O2这一极为阳极，则图中左侧为阴极，CO2转变为HCOO
—，但在左侧电解质溶液是CO2饱和的0.5 mol ·L-1的KHCO3溶液，中间放的是离子交换膜，所以左侧阴极
反应式为
；
（3）△H1= —393.51kJ /mol—（—241.82kJ /mol—201.17kJ /mol）= 49.48kJ /mol
i
②由反应方程式CO2(g) +3H2(g)
CH
⇌
3OH(g) +H2O(g)可知，该反应是一个气体体积减小的反应，增大压强
该反应向正反应方向移动，压强越大，平衡转化率越高，故P1＞P2；
ii 温度高于350°C 后，在压强p1和p2下，CO2的平衡转化率几乎交于一点的原因是此时发生的反应以反应
2 为主，压强改变对平衡几乎没有影响；iii 在250℃压强P1下，CO2的平衡转化率为20%，CH3OH 的平衡
转化率为50%，设H2、CO2的起始量分别为3mol 和1mol，则CO2反应0.2mol，反应1 消耗CO20.1mol，则
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平衡时，CO2、H2、CH3OH、H2O、CO 的物质的量分别是0.8mol、2.6mol、0.1mol、0.2mol、0.1mol，混合
气体总物质的量为3.8mol，则反应2 的平衡常数为Kp=
，故答案为0.0096；
（4）在干冰中，与一个CO2分子紧邻的分子个数为
，该晶胞中CO2分子个数为
=4，
晶体密度ρ=
，则NA=
=
；
18．（2023·上海·模拟预测）
Ⅰ.H2S 与CH4重整，不但可以消除污染，还可以制氢。主要反应如下：
CH
①
4(g)＋2H2S(g)
CS2(g)＋4H2(g)＋Q(Q<0)
(1)在恒温恒容条件下，可作为反应①达到平衡状态的判断依据是______(选填编号)。
A．混合气体密度不变
B．容器内压强不变
C．2v 正(H2S)=v 逆(CS2)
D．CH4与H2的物质的量分数之比保持不变
Ⅱ.在恒压条件下，以n(CH4) n(H
∶
2S)=1 2∶的组成的混合气体发生反应①，达到平衡状态时，四种组分物质的
量分数随温度的变化如图所示。
31
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(2)如图中表示CH4、CS2变化的曲线分别是 、 (选填编号)。
(3)M 点对应温度下，H2S 的转化率是 。
Ⅲ.在研究反应发生的适宜条件时发现：过多的CH4会导致Al2O3催化剂失活；Co 助剂有稳定催化剂的作
用。如图表示800℃，Al2O3催化剂条件下投入等量H2S，投料比[n(CH4) n(H
∶
2S)]分别为1 1∶、1 3∶、12 1∶，达
平衡时H2S 转化率、平均反应速率。
(4)投料比n(CH4) n(H
∶
2S)=1 1∶为对应图中 组图像(选填“A”“B”或“C”)；在三组图像中，C 组图
像中平均反应速率最低的可能原因是 。
(5)未添加Co 助剂时，无积碳，随着Co 添加量的变化，积碳量变化如图所示，Co 助剂可能催化原料气发
生反应的化学方程式为 。
32
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【答案】
(1)BD
(2)d b
(3)20%
(4)B C 组中n(CH4) n(H
∶
2S)=12 1∶，CH4比例过高使催化剂Al2O3失活，反应速率小
(5)CH4
C＋H2
【详解】
（1）A．恒温恒容下，容积不变，容器内的气体质量也不变，则无论反应是否平衡，密度都不变，故混合
气体密度不变不能作为反应①达到平衡的判断依据，故A 不符合题意；
B．反应①中可逆符号前后的气体化学计量数之和不相等，则容器内的压强不变时，说明容器内气体不在
增加减少，反应达到最大限度，即达到平衡状态，故B 符合题意；
C．根据反应①的化学计算数，2v 正(H2S)=4v 正(CS2)=v 逆(CS2)，即同一物质的正逆反应速率不相等，说明反
应没有达到平衡状态，故C 不符合题意；
D．CH4与H2的物质的量分数之比保持不变，说明CH4与H2的物质的量分数不在发生变化，说明体系反应
达到最大限度，说明达到平衡状态，故D 符合题意；
答案BD。
（2）根据平衡状态时，四种组分物质的量分数随温度的变化图所示，c、d 的物质的量分数随温度升高是
逐渐减小的，a、b 是逐渐增大的，由于反应①是吸热反应(Q<0)，根据平衡移动原理，升高温度，平衡向
吸热反应方向移动，则生成物增加，反应物减少，可知a、b 表示的是生成物， c、d 表示的是反应物，根
据反应①的化学计量数，生成物中CS2的物质的量比H2小，则a 表示H2，b 表示CS2，同理，c 表示的是
H2S，d 表示的是CH4，故答案为表示CH4、CS2变化的曲线分别是d、b。
（3）M 点对应温度下，起始时n(CH4) n(H
∶
2S)=1 2∶，设起始时n(CH4) =1mol, n(H2S)= 2mol，转化的CH4为x
mol，则可得
M 点对应温度下，平衡时，a 表示的H2和d 表示的CH4的物质的量分数相等，则可得关系式1-x=4x，
x=0.2mol，则H2S 的转化率=
。
（4）在反应①中，适当提高n(CH4) n(H
∶
2S)的比值可提高H2S 转化率，当投料比[n(CH4) n(H
∶
2S)]分别为1 1∶、
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1 3∶、12 1∶时，即n(CH4) n(H
∶
2S)分别为1 1∶、
∶1、12 1∶时，n(CH4) n(H
∶
2S)=1 1∶为三种组合中，n(CH4) n(H
∶
2S)
的比值处于中间，则 H2S 转化率也处于中间，则对应的图像是B 组；根据题干可知，过多的CH4会导致
Al2O3催化剂失活，反应速率变慢，C 组图像中H2S 转化率最高，即n(CH4) n(H
∶
2S)比值最高，即
n(CH4) n(H
∶
2S)=12 1∶，故C 组图像中平均反应速率最低的可能原因是C 组中n(CH4) n(H
∶
2S)=12 1∶，CH4比例过
高使催化剂Al2O3失活，反应速率小。
（5）根据积碳量变化图所示，Co 添加量越大，C 的含量越高，原料气中只有CH4含有碳元素，则Co 助剂
可能催化原料气发生反应的化学方程式为CH4
C＋H2。
19．（2023·西藏日喀则·统考一模）氮及其化合物在人们的日常生活、生产工业中和环保事中属于“明星
物质”，目前最成功的应用就是“人工固氮”，在某特殊催化剂和光照条件下，N2与水反应可生成NH3 。
(1)已知：
4NH
①
3(g) + 3O2 (g)
2N2 (g) + 6H2O(g) ΔH1 =-1260 kJ/mol；
H
②
2O(l)= H2O(g) ΔH2=+44.0 kJ/mol。
则 2N2(g) + 6H2O(1)
4NH3(g)+ 3O2(g) ΔH3 = kJ / mol
(2)N2(g) + 3H2 (g)
2NH3 (g) ΔH=-92.4 kJ/mol。将1. 00 mol N2和3. 00 mol H2充入容积为3 L 的恒容密
闭容器中，发生上述反应。
①图甲是测得X、Y 的浓度随时间变化的曲线，反应达到平衡时的平均反应速率v(H2)= 。
②在不同温度和压强下，平衡体系中NH3的体积分数与温度、压强关系如图乙，则压强P2 P1
(填“大于”“小于”或“不确定”，下同)，B、D 两点的平衡常数K(D) K(B)，B 点N2的转化
率= (保留4 位有效数字)。
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(3)在恒容密闭容器中充入NH3和NO2，在一定温度下发生反应：8NH3(g) + 6NO2(g)
7N2(g) +
12H2O(g)。下列表明该反应能达到平衡状态的是 (填字母)
a． 混合气体压强保持不变
b． 混合气体密度保持不变
c． NO2和NH3的消耗速率之比为3：4
d． 混合气体颜色不变
(4)“绿水青山就是金山银山”，利用原电池原理(6NO2 + 8NH3 =7N2 + 12H2O)，可以处理氮的氧化物和
NH3尾气，装置原理图如图丙，正极反应式为 ，当有标准状况下44.8 L NO2被处理时，转移电
子的物质的量为 mol。
【答案】
(1)+1524
(2)0.075 mol/(L·min) 大于 小于 82.35%
(3)ad
(4)2NO2+8e-+4H2O=N2+8OH- 8
【详解】
（1）已知：
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4NH
①
3(g) + 3O2 (g)
2N2 (g) + 6H2O(g) ΔH1 =-1260 kJ/mol；
H
②
2O(l)= H2O(g) ΔH2=+44.0 kJ/mol。
由盖斯定律可知，6×
-
②①得2N2(g) + 6H2O(1)
4NH3(g)+ 3O2(g) ΔH3 =6ΔH2-ΔH1 =+1524kJ / mo
（2）①由图结合反应化学方程式可知，XY 分别为氨气、氢气，反应达到平衡时的平均反应速率v(H2)
；
②反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，氨气含量增大，结合图可知，压强P2大于P1
；反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，故B、D 两点的平衡常数K(D)小于K(B)；
由图可知，此时氨的含量为70%，则
，a=82.35mol，B 点N2的转化率=
；
（3）a．反应是气体分子数改变的的化学反应，物质的量与压强成正比，则混合气体的压强不随时间的变
化而变化，达到平衡状态，a 符合题意；
b．容器体积和气体总质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，因此不能说明反应已达平衡，b 不符合
题意；
c．反应速率比等于反应的系数比，NO2和NH3的消耗速率之比为3:4 ，描述的都是正反应，不能说明反应
达到平衡状态，c 不符合题意；
d． 混合气体颜色不变，说明平衡不再移动，达到平衡状态，d 符合题意；
故选ad；
（4）由总反应可知，二氧化氮得到电子发生还原反应生成氮气和氢氧根离子，为原电池正极反应，反应
为2NO2+8e-+4H2O=N2+8OH-；由电极反应式可知，标准状况下44.8 L NO2（为2mol）被处理时，转移电子
的物质的量为8mol。
20．（2023·浙江嘉兴·统考一模）甲烷水蒸气重整反应是工业制备氢气的重要方式，在催化剂(如镍)表面发
生的主要反应有：
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①
kJ mol
⋅
-1
②
副反应：
，
，
Ⅰ.已知：
为标准摩尔生成焓，其定义为标准状态下，由稳定相态的单质生成1 mol 该物质的焓变。对
于稳定相态单质，其
为零。
例如C(石墨)
kJ·mol-1，则
的标准生成焓为-393.5 kJ mol
⋅
-1。
物质
CO
/kJ mol
⋅
-1
-285.8
-393.5
-110.5
(1)
kJ mol
⋅
-1，结合表中数据计算反应
。
(2)在镍催化剂表面甲烷和水蒸气发生反应，最后生成CO、
和
，反应机理如下，请补充其中的两个
反应方程式(Z 表示催化剂的活性中心)。
a．
；
b． ；
c．
；
d． ；
e．
Ⅱ．在一体积可变的密闭容器中，投入一定量的
和
发生甲烷水蒸气重整反应。
(3)下列有关说法正确的是___________。
A．
浓度不变，说明体系已达平衡状态
B．反应②前后气体物质的量不变，所以此反应熵变为0
C．在催化剂表面，
、
分子中的化学键被削弱
D．在体系中通入适量的
，有利于减少积碳，从而有利于反应进行
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(4)维持压强100 kPa，平衡时
、
、CO、
的体积分数分别为a、b、c、d，反应①的平衡常数
(用含字母的式子表示。
是以分压表示的平衡常数，分压=总压×体积分数)。
(5)500℃时，反应相同时间后测得
的转化率随压强的变化如图所示。则图中E 点和G 点CH4的浓度大
小关系为c(E) c(G)(填“>”“<”或“=”)。
(6)通过甲烷水蒸气重整反应的平衡含量计算，以及析碳条件的判断，该转化需适当增大水碳比[
]，请分析可能的原因： 。
【答案】
(1)-41.2 kJ·mol-1
(2)
(3)ACD
(4)
(5)<
(6)增大水碳比，有利于反应①②正向进行，促使氢气生成；同时甲烷、一氧化碳含量降低，氢气、二氧化
碳含量升高，使析碳反应不易发生
【详解】
（1）①C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-393.5kJ•mol-1，②H2(g)+
O2(g)=H2O(l)
H=-285.8kJ/mol
△
，③C(石墨)+
O2(g)=CO(g)
=-110.5kJ/mol
H
△
④
2O(l)=H2O(g)ΔH=+44.0kJ•mol-1，将方程式①-
-
-
②③④得方程式CO(g)
+H2O(g)
CO
⇌
2(g)+H2(g)ΔH2=(-393.5+285.8+110.5-44.0)kJ/mol=-41.2kJ/mol,故答案为：-41.2kJ/mol；
（2）根据c 的方程式知，b 中反应物是ZCH2、生成物是CO，根据元素守恒知，需要反应物H2O，同时生
成H2；根据方程式c、e 知，d 中反应物是Z、生成物是ZO，根据元素守恒知，需要H2O，生成物还有
H2，所以b 的反应方程式为ZCH2+H2O(g)
ZCO+2H
⇌
2、d 的方程式为Z+H2O(g)
ZO+H
⇌
2，故答案为：
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ZCH2+H2O(g)
ZCO+2H
⇌
2；Z+H2O(g)
ZO+H
⇌
2；
（3）A．反应达到平衡状态时，各物质的物质的量浓度不变，所以CO2浓度不变时，反应达到平衡状态，
故A 正确；
B．反应向混乱度增大、放热的方向进行，反应②前后气体物质的量不变，熵变不一定为0，故B 错误；
C．在催化剂表面，CH4、H2O(g)分子中的化学键被削弱，导致CH4、H2O(g)和催化剂发生反应，故C 正
确；
D．在体系中通入适量的CO2，2CO(g)
C(s)+CO
⇌
2(g)平衡逆向移动，导致C 的含量减少，所以能减少积
碳，故D 正确；
故答案为：ACD；
（4）维持压强100kPa,平衡时CH4、H2O(g)、CO、H2的体积分数分别为a、b、c、d,相同条件下，各物质
的体积分数等于物质的量分数，所以p(CH4)=100aPa、p(H2O)=100bkPa、p(CO)=100ckPa、p(H2)=100dkPa,
反应①的平衡常数
，故答案为：
；
（5）500℃时，E 点没有达到平衡点，F 点为平衡点，继续增大压强，平衡逆向移动，G 点为平衡点，E、
G 点转化率相同，但E 点容器体积大于G 点，则图中E 点和G 点CH4的浓度大小关系为c(E)＜c(G)，故答
案为：＜；
（6）增大水碳比[
]，有利于反应①②正向进行，促使氢气生成，导致氢气含量较高；CH4、CO 含
量越少，越不易析碳，增大水碳比，反应①②正向进行导致CH4、CO 含量较低，H2、CO2含量升高，使析
碳反应不易发生。
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