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考点22 化学平衡状态与化学平衡
【基础过关】
1．在一容积不变，绝热的密闭容器中发生可逆反应：2X(s)
Y(g)+Z(g)，以下不能说明该反应达
到化学平衡状态的是( )
A．混合气体的密度不再变化
B．反应容器中Y 的质量分数不变
C．该反应的化学平衡常数不变
D．容器中混合气体的平均相对分子量不变
2．某温度下，反应2A(g)
B(g) ΔH>0，在密闭容器中达到平衡，平衡后＝a，若改变某一条件，
足够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．若a＝b，则容器中一定使用了催化剂
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
3．下列有关可逆反应：m A(g)+n B(？)
p C(g)+q D(s)
分析中，一定正确的是( )
A．增大压强，平衡不移动，则 m＝p
B．升高温度，A 的转化率减小，则正反应是吸热反应
C．保持容器体积不变，移走 C，平衡向右移动，正反应速率增大
D．保持容器体积不变，加入 B，容器中D 的质量增加，则 B 是气体
4．NH3、NH4Cl、NO、NO2、HNO3等是氮重要的化合物，NO2与N2O4能相互转化，热化学方程式为
N2O4(g)
2NO2(g) △H=+57kJ•mol-1。对于反应N2O4(g)
2NO2(g) △H=+57kJ•mol-1，下列
有关说法正确的是( )
A．升高体系温度正反应速率增大，逆反应速率减小
B．若容器体积不变，密度不变时说明该反应建立化学平衡
C．其它条件不变，向平衡后的容器中再加入少量N2O4，新平衡后
的值不变
D．增大体系的压强能提高N2O4的反应速率和平衡转化率
5．(2023·江西省九江市十校高三联考)某温度下，反应2CH2=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，
，平衡常数增大
B．加入催化剂，平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大
C．恒压下，充入一定量的N2，平衡向逆反应方向移动
D．恒容下，充入一定量的CH2=CH2(g)，CH2=CH2(g)的平衡转化率增大
6．一定条件下，向一带活塞、有钒触媒的密闭容器中充入2molSO2和1molO2，发生反应：2SO2(g)＋
1
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O2(g)
2SO3(g) ΔH＝-198.0kJ·mol−1，则下列说法正确的是( )
A．该反应的逆方向低温自发
B．若容器绝热，则化学反应速率会越来越快
C．保持温度不变，达到平衡后，充入2molN2，SO2的转化率将减小
D．n(SO2)/n(O2)不变，则该可逆反应已达到平衡状态
7．我国科技工作者研究利用
(氢型
分子筛)为载体，以CO2和氢气为原料合
成绿色燃料甲醚。一定条件下发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)
CH3OCH3(g)＋3H2O(g)
△H1=-123.8kJ·mol-1。下列叙述正确的是( )
A．恒容时，升高温度，CO2的平衡转化率增大
B．恒容恒温时，及时分离出甲醚，平衡右移，反应速率增大
C．恒容恒温时，增大c(CO2)，反应物转化率均增大
D．
是该反应的催化剂，可加快反应速率
8．(2023·河北省沧州市高三联考)
下，在恒压密闭容器中发生反应S2Cl2 (l，浅黄色) Cl2(g)
2S2Cl2 (l，红棕色) ΔH＜0。已知S2Cl2分子中各原子均满足8 电子稳定结构，下列说法正确的是
A．当单位时间内断裂n mol S-S 键，同时有n molCl2被还原时，说明反应达到平衡状态
B．平衡后，升高温度，容器体积减小
C．平衡后，压缩容器体积，容器中黄绿色先变深后变浅，最终气体颜色和原来一样
D．平衡后，增加S2Cl2 (l)的物质的量，平衡向正反应方向移动
9．(2023·山东省聊城市齐鲁名校大联盟高三第三次联考)
时，将足量某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于
真空恒容密闭容器中发生反应：2MHCO3(s)
M2CO3(s)+ H2O(g)+ CO2(g)，该反应达到平衡时体系中气
体的总浓度为c0 mol/L。下列说法正确的是
A．当混合气体中CO2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MHCO3(s)， c(CO2)增大
C．向平衡体系中充入适量CO2，逆反应速率增大
D．
时，该反应的化学平衡常数为c0
2
10．(2023·江苏省南通市高三调研)SO2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SO3并进而制得硫酸等，其反应原理为：2SO2 (g)+ O2(g)
2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1。
对于反应2SO2 (g)+ O2(g)
2SO3(g)，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．2mol SO2(g)和1mol O2(g)所含键能总和比2mol SO3(g)所含键能小
C．反应达平衡后再通入O2，SO3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SO2的平衡转化率
11．体积恒定的2 L 密闭容器中加入CO(g)和H2O(g)各1 mol，发生反应：CO(g)＋H2O(g)
2
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CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0，反应分别在不同的温度和催化剂下进行，保持其他初始实验条件不变，经 10 min
测得 CO 气体转化率如图所示，T2温度下两曲线相交，下列说法正确的是( )
A.相同条件下，催化剂2 比催化剂1 的效率高
B.在 A 点时，反应一定未达到平衡
C.C 点时，两种催化剂下反应速率相同，用水蒸气表示速率为v(H2O)＝0.02 mol·L－1·min－1
D.增大压强对该反应的速率无影响
12．温度为T 时，在容积为2 L 的3 个恒容密闭容器中发生反应：3A(g)＋B(g)
xC(g)，按不同
方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下：
容器
甲
乙
丙
反应物的投入量
3 mol A、2 mol B
6 mol A、4 mol B
2 mol C
达到平衡的时间/min
5
8
A 的浓度/mol·L－1
c1
c2
C 的体积分数/%
w1
w3
混合气体的密度/g·L－1
ρ1
ρ2
下列说法正确的是( )
A．若x＜4，则2c1＜c2
B．若x＝4，则w1＝w3
C．无论x 的值是多少，均有2ρ1＝ρ2
D．甲容器达到平衡所需的时间比乙容器达到平衡所需的时间短
13．(2023·重庆市南开中学高三模拟)将0.8 mol
放入一个装满O2的恒压密闭容器中，在
、
的条件下使之充分反应至t1时刻，此时容器中无S 剩余，剩余0.2 mol O2。再向该体系中迅速投入
无水FeSO4固体，此过程容器与外界未发生气体交换，充分反应至t2时刻。已知此条件下可以发生如
下反应：
S(s)＋O2(g)
SO2(g)
2FeSO4(s)
Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g) KP2=8.1×107Pa2
2SO3(g)
2SO2(g)＋O2(g) KP2=7.2×103Pa
下列说法不正确的是( )
3
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A．t1时刻，容器中气体总物质的量为1.0mol
B．t1时刻，容器中S(s)＋O2(g)
SO2(g)的分压为
C．起始时，容器中n(O2)=1.25mol
D．t2时刻，容器中的固体为FeSO4与Fe2O3的混合物
14．一定温度下，在3 个体积均为1.0L 的恒容密闭容器中反应：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)，达到
平衡，下列说法不正确的是( )
容
器
温度/K
物质的起始浓度
物质的平衡浓度
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．该反应的正反应为放热反应
B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的小
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中的反应速率比容器Ⅰ中的大
15．(2023·辽宁省抚顺市普通高中高三模拟)化学热泵技术作为一种高效环保的节能新技术一直以来广
受关注，氨基甲酸铵可应用于化学热泵循环。将一定量纯净的氨基甲酸铵(NH2COONH4)粉末置于特制的密
闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：
NH2COONH4(s)
2NH3(g)＋CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度(℃)
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强(
)
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度(
)
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
下列说法正确的是( )
A．该反应的△H＜0，该反应在较低温度下能自发进行
B．25℃时平衡常数的值K≈1.6×10-8
C．当密闭容器中二氧化碳的体积分数不变时说明该反应达到化学平衡状态
D．再加入少量NH2COONH4平衡正向移动
16．CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程发生下列反应：
反应I：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=-58.6kJ·mol-1
反应II：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=41.2kJ·mol-1
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0.5MPa 下，将n(H2)：n(CO2)=3 的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器，测得CO2的转化
率、CH3OH 或CO 的选择性[
×100%]以及CH3OH 的收率(CO2的转化率×CH3OH 的选
择性)随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=99.8kJ·mol-1
B．曲线a 表示CH3OH 的选择性随温度的变化
C．图中所示270℃时，对应CO2的转化率为21%
D．在210℃~250℃之间，CH3OH 的收率增大是由于CH3OH 的选择性增大导致
17．一定温度下，在容积为1 L 的恒容密闭容器中发生反应X(g)+2Y(g)
Z(g) ΔH，各物质的物质
的量随时间变化如表。
时间/ min
0
t
2t
3t
4t
n(X)/mol
2
0.4
n(Y)/mol
4
0.8
n(Z)/mol
0
1.4
下列说法正确的是( )
A．若升高温度，X(g)的转化率减小，则该反应的ΔH >0
B．0~3t min 内，v(Z)=
mol· L-1·min-1
C．单位时间内消耗X(g)和生成Z(g)的物质的量相等，说明该反应达到平衡
D．其他条件不变，增大Y(g)的浓度，平衡正向移动，该反应的平衡常数增大
18．为探究合成气制甲醇过程中催化剂中毒的原因，将模拟合成气(
、CO2和H2按一定比例混合)以
一定流速分别通过三份铜基催化剂，其中一份做空白实验，两份强制中毒(分别预先吸附H2S 和SO2，吸附
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反应后催化剂中碱元素的质量分数相等)。在一定温度下，总碳(
、CO2)转化率、生成CH3OH 的选择性
与反应时间的关系如题图所示。
生成
的选择性
。合成气制甲醇的主要反应为：
反应Ⅰ：CO(g)+ 2H2O(g)
CH3OH (g) ΔH1＝－90.8 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO2(g)+ 3H2
CH3OH (g)+ H2O(g) ΔH2＝－49.5 kJ·mol－1
副反应有：CO2(g)+ H2(g)
CO(g)+ H2O(g)，CO(g)+ 3H2(g)
CH4(g)+ H2O(g)，CO(g)+
4H2(g)
CH3OCH3(g)+ H2O(g)。
下列说法正确的是( )
A．实验条件下，三个副反应的
均小于0
B．空白实验时，若其他条件不变，升高温度，总碳转化率一定减小
C．相同条件下，SO2对催化剂的毒害作用大于H2S
D．为提高生成CH3OH 的选择性，可研发不与含硫物反应的催化剂
19．(2023·浙江省四校联盟选考模拟)下甲酸常用于橡胶、医药等工业。在一定条件下可分解生成CO
和H2O，在无、有催化剂条件下的能量与反应历程的关系如图所示，下列说法不正确的是( )
A．可以通过E1和E2计算HCOOH 的总键能
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B．E1- E3 =E4- E10
C．途径Ⅱ中H+参与反应，通过改变反应途径加快反应速率
D．途径Ⅰ未使用催化剂，但途径Ⅱ与途径Ⅰ甲酸平衡转化率相同
【能力提升】
20．(2023·辽宁省抚顺市普通高中高三模拟)化学热泵技术作为一种高效环保的节能新技术一直以来广
受关注，氨基甲酸铵可应用于化学热泵循环。将一定量纯净的氨基甲酸铵(NH2COONH4)粉末置于特制的密
闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：
NH2COONH4(s)
2NH3(g)＋CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度(℃)
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强(
)
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度(
)
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
下列说法正确的是( )
A．该反应的△H＜0，该反应在较低温度下能自发进行
B．25℃时平衡常数的值K≈1.6×10-8
C．当密闭容器中二氧化碳的体积分数不变时说明该反应达到化学平衡状态
D．再加入少量NH2COONH4平衡正向移动
21．(2023·浙江省绍兴市高三二模)为了研究温度对苯催化加氢的影响，以检验新型镍催化剂的性能，
该反应
。采用相同的微型反应装置，压强为
，氢气与苯的物质的量之比为6.5∶1。反应相
同时间后取样分离出氢气后，分析成分得到的结果如下表：
温度/
85
95
100
110～240
280
300
340
质量分数/％
苯
96.05
91.55
80.85
1
23.35
36.90
72.37
环己烷
3.95
8.45
19.15
99
76.65
63.10
27.63
下列说法不正确的是( )
A．该催化剂反应最佳反应温度范围是110~240℃，因为催化剂的选择性和活性都比较高
B．280℃以上苯的转化率下降，可能因为温度上升，平衡逆向移动
C．在280~340℃范围内，适当延长反应时间可以提高苯的转化率
D．在85~100℃范围内，温度上升反应速率加快，因此苯的转化率上升
22．(2023· 浙江省义乌市高三高考适应性考试)利用传感技术可以探究压强对反应2NO2(g)
N2O4(g)的平衡移动的影响。在25℃、100kPa 条件下，向针筒中充入一定体积的NO2气体后密封，保持活
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塞位置不变。分别在t1、t2时刻迅速移动活塞，保持活塞位置不变、测定针筒内气体压强变化如图所示。下
列说法不正确的是( )
A．该反应的△H＜0
B．B 点NO2的转化率为6%
C．反应速率：v(B)＜v(E)
D．t2～t3过程压强变化的原因是：t2时压缩活塞，体积迅速减小，压强增大，平衡右移，使压强减小
至达到平衡
23．图表示生成几种氯化物反应的自由能变化
随温度T 变化情况。若在图示温度范围内焓变
和熵变
不变，已知
，其中R 为常数，T 为温度，下列说法不正确的是( )
A．反应①△S<0
B．反应②的平衡常数随温度升高而减小
C．
时用H2还原SiCl4制备Si 的平衡常数
D．
时C 能置换出SiCl4中的Si
24．(2023·黑龙江省齐齐哈尔市普高十校高三联考)合成氨技术的发展开辟了人工固氮的重要途径，解
决了亿万人口的生存问题。
(1)可用作合成氨的催化剂有很多，如Os、Fe、Pt、Mn、Co 等金属及相应的合金或化合物。该反应在
LaCoSi 催化作用的化学吸附及初步表面反应历程如下：
8
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注：方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字单位：eV)，TS 表示过渡态，*表
示吸附态。
①写出N2参与化学吸附的反应方程式：_______。
②以上历程须克服的最大能垒为_______eV。
(2)某合成氨速率方程为v=kcα(N2) cβ(H2) cγ(NH3)。
实
验
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1p
10q
4
m
2n
p
2.828q
①根据表中数据，
_______。
②在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______(填字母)。
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
(3)在一定条件下，向某反应容器中投入5 molN2，15 molH2在不同温度下反应，平衡体系中氨的质量
分数随压强变化曲线如图所示。
①
温度T1、T2、T3中，由低到高为_______，M 点N2的转化率为_______。
②1939 年捷姆金和佩热夫推出氨合成反应在接近平衡时净速率方程式为
，
、
分别为正反应和逆反应的速率常数；
、
、
代表各组分的分压(分压=总压×物质的量分数)；a 为常数，工业上以铁触媒为催化剂时，
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a=0.5。温度为
时，由M 点计算
_______
(计算结果保留一位小数)。
25．(2023·山东省泰安市高三统考期末)丙烯是重要的有机化工原料，工业上丙烷脱氢可制丙烯：
C3H8(g)
C3H6(g)+H2(g)。回答下列问题：
(1)已知部分共价键键能见下表：
共价键
H-H
C-C
C=C
C-H
键能(kJ•mol-1)
436
347
614
413
请写出丙烷脱氢制丙烯的热化学方程式_______，该反应自发进行的条件是_______(填“高温”“低
温”或“任意温度”)。
(2)T1K 时，总压恒定为0.1MPa，起始时向恒温密闭容器中充入0.75 mol C3H8(g)发生反应。
①下列情况能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填字母)。
A．n(C3H8)= n(H2) B．体系温度不变
C．体系压强不变 D．气体密度不变
②达到平衡时，混合气体中C3H8的物质的量分数为50％，则对应温度下该反应的压强平衡常数
KP=_______MPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，某气体分压=总压×某气体物质的量分数)。
(3)温度为T1时，总压恒定为100kPa，在密闭容器中充入C3H8和稀有气体(稀有气体不参与反应)的混
合气体，C3H8的平衡转化率与充入气体中C3H8的物质的量分数的关系如图a 虚线所示。
①请分析稀有气体的作用并解释曲线变化的原因：_______。
②催化剂可提高生产效率，通入气体中C3H8的物质的量分数为0.4 并加入固体催化剂时，对应C3H8的
平衡转化率应为_______(填“X”“Y”或“Z”)点。
(4)已知丙烷脱氢制丙烯工艺生产中常将稀有气体改为CO2气体。600℃，将一定浓度的CO2与固定浓
度的C3H8通过含催化剂的恒容反应器，经相同时间，流出的CO、C3H6和H2浓度随初始CO2浓度的变化关
系如图b，改为CO2气体的好处是_______。
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26．国家主席习近平指出，为推动实现碳达峰碳中和目标，我国将陆续发布重点领域和行业碳达峰实
施方案和一系列支撑保障措施，构建起碳达峰、碳中和“
”政策体系。二氧化碳加氢可转化为二甲醚，
既可以降低二氧化碳排放量，也可以得到性能优良的汽车燃料。
回答下列问题：
(1)制取二甲醚的热化学方程式为：2CO2(g)＋6H2(g)
CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ∆H，则
∆H=___________。
已知：①CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) ∆H1=-49.0kJ∙mol-1
②2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)＋H2O(g) ∆H2=-23.5kJ∙mol-1
(2)往一容积为
的恒容密闭容器中通入2molCO 和6molH2，一定温度下发生反应：：2CO2(g)＋
6H2(g)
CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，起始总压为p0，20 min 时达到化学平衡状态，测得CH3OCH3的物质
的量分数为12.5%。
①达到化学平衡状态时，下列有关叙述正确的是___________(填字母序号)。
a．容器内气体压强不再发生改变
b．正、逆反应速率相等且均为零
c．向容器内再通入1molCO 和3molH2，重新达平衡后CH3OCH3体积分数增大
d．向容器内通入少量氦气，则平衡向正反应方向移动
②0-20 min 内，用H2表示的平均反应速率v(H2) =___________，CO2的平衡转化率
α(CO2)=___________；该温度下，反应的平衡常数KP=___________(用含p0的式子表达，用平衡分压代替
平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
③升高温度，二甲醚的平衡产率___________(填“增大”、“减小”或“不变”)，简述理由：
___________。
④工业上，CO2与H2混合气体以一定的比例和一定流速分别通过填充有催化剂I、II 的反应器，CO2转
化率与温度的关系如下图。在催化剂II 作用下，温度高于T1时，CO2转化率下降的原因可能是_______。
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