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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
【答案】D
【解析】A 项，由2X(s)
Y(g)+Z(g)可知，反应前后气体的质量是变量，容器的体积不变，反应
过程中混合气体的密度是变量，当混合气体的密度不再变化时，各气体的质量不再改变，反应达到平衡状
态，所以混合气体的密度不再变化，能判断反应达到平衡状态，故A 不符合题意；B 项，当反应容器中Y
的质量分数不变时，体积不变，说明Y 的浓度不再改变，反应达到平衡，所以反应容器中Y 的质量分数不
变，能说明该反应达到化学平衡状态，故B 不符合题意；C 项，由2X(s)
Y(g)+Z(g)反应是在绝热的
密闭容器中进行可知，温度是变量，而平衡常数只是温度的函数，当反应的化学平衡常数不变时，说明温
度不再改变，反应达到平衡状态，所以该反应的化学平衡常数不变，能说明该反应达到化学平衡状态，故
C 不符合题意；D 项，由2X(s)
Y(g)+Z(g)可知，反应前反应物是固体，反应后产物是气体，且产生
的气体比例不会改变，总是1:1，则混合气体的平均相对分子量M=
是定值，所以当容器内气体的
平均相对分子量不变时，不能判断反应达到平衡状态，故D 符合题意；故选D。
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
【答案】B
【解析】A 项，充入B 气体相当于增大压强，B 的体积分数增大，故a>b；B 项，只有使用催化剂，平
衡不移动，a＝b；C 项，升高温度，平衡正向移动，a>b；D 项，相当于扩大容器容积，减小压强，平衡逆
向移动，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
1
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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
【答案】D
【解析】A 项，增大压强，平衡不移动，说明左右两边气体的体积相等，若B 为气体，则m+n＝p，
故A 错误；B 项，升高温度，A 的转化率减小，则平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则正反应方向为放
热反应，故B 错误；C 项，移走 C，生成物的浓度减小，平衡向右移动，逆反应速率减小，正反应速率瞬
间不变，故C 错误；D 项，加入 B，容器中D 的质量增加，说明平衡正向移动，说明B 为气体；若B 为
固体，增加固体的量，浓度不改变，不影响速率，故不影响平衡，故D 正确。故选D。
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
【答案】C
【解析】A 项，升高体系温度不仅能使正反应速率增大，还会使逆反应速率增大，故A 错误；B 项，
该反应气体总质量不变，容器体积不变，根据
可知该反应的密度始终不变，不能说明该反应达到平
衡状态，故B 错误；C 项，平衡常数K=
，K 只与温度有关，温度不变，K 不变，故C 正确；D 项，
增大体系的压强，平衡向气体体积减小的方向进行，即逆反应方向进行，因此增大体系的压强会使N2O4的
转化率降低，故D 错误；故选C
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
【答案】C
【解析】A 项，压强增大，平衡正向进行，但平衡常数不变，平衡常数只受温度影响，A 错误；B 项，
2
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加入催化剂只能影响反应速率，不能改变浓度，B 错误；C 项，恒压下，加入不反应的气体，增大体积，
相当于降低压强，所以平衡逆向进行，C 正确；D 项，加入反应物，平衡虽然正向进行，但加入的
CH2=CH2量多于转化的量，CH2=CH2的转化率降低，D 错误；故选C。
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)＋
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
【答案】C
【解析】A 项，该反应逆反应为吸热、气体体积增大的反应，ΔH〉0，ΔS〉0，高温时自发进行，故A
错误；B 项，该反应为放热反应，若容器绝热，则化学反应速率会先减小后增大，故B 错误；C 项，保持
温度不变，达到平衡后，充入2molN2，密闭容器带有活塞，则容器体积变大，容器内各气体浓度变小，平
衡逆向移动，SO2的转化率变小，故C 正确；D 项，起始加入n(SO2)/n(O2) =2：1，反应中SO2=2：1，故
SO2始终等于2：1，不能判定可逆反应达到平衡，故D 错误；故选C。
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
【答案】D
【解析】A 项，该反应放热，升温时平衡逆向移动，CO2的平衡转化率降低，A 项错误；B 项，分离
出生成物，其浓度降低，反应速率减小，B 项错误；C 项，增大一种反应物的浓度，另外一种反应物的转
化率增大，但增加的这种反应物的转化率减小，故增大c(CO2)，氢气转化率增大，通常二氧化碳的转化率
减小，C 项错误；D 项，由题目信息提示可知，
是该合成甲醚反应的催化剂，催化
剂能加快反应速率，D 项正确；故选D。
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
3
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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
【答案】C
【解析】A 项，S2Cl2分子中各原子均满足8 电子稳定结构，则S2Cl2分子的结构式为Cl-S-S-Cl，单位时
间内断裂S-S 键和Cl2被还原都在描述正反应速率，不能作为平衡判据，A 项错误；B 项，因该反应在恒压
密闭容器中进行且ΔH＜0，平衡后，升高温度，平衡逆向移动，生成Cl2，容器体积增大，B 项错误；C 项，
平衡常数
，温度不变，平衡常数不变，即c(Cl2)不变，增大压强后c(Cl2)先增大后减小，最终与
原来一样，即黄绿色先变深后变浅，最终与原来一样，C 项正确；D 项，增加S2Cl2 (l)的物质的量，平衡
不移动，D 项错误。故选C。
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
【答案】C
【解析】A 项，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 项，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 项，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；
D 项，平衡时气体总浓度为c0mol/L，则c(CO2)=c(H2O)=
mol/L，计算K=
×
=0.25 c0
2，D 项不符合
题意；故选C。
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
4
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D．反应在高压、催化剂条件下进行可提高SO2的平衡转化率
【答案】B
【解析】A 项，该反应的熵减小，故不一定在任何条件均能自发，A 错误；B 项，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 项，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 项，催化剂不可以改变SO2的平衡转化率，
D 错误；故选B。
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)
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
【答案】B
【解析】A 项，温度不同，不能比较催化剂的效率，故A 错误；B 项，因催化剂不影响平衡移动，则
A 点时，反应一定未达到平衡，因B 点CO 的转化率较大，故B 正确；C 项，C 点时用水蒸气表示速率为
v(H2O)＝＝0.01 mol·L－1·min－1，故C 错误；D 项，增大压强，可增大反应速率，故D 错误。故选B。
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
5
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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
【答案】C
【解析】若x＜4，则正反应为气体分子数减小的反应，乙容器对于甲容器而言，相当于加压，平衡正
向移动，所以2c1＞c2，A 项错误；若x＝4，则反应前后气体分子数相等，由于起始时甲容器中A、B 的投
入量之比与化学方程式中对应化学计量数之比不相等，故w3不可能等于w1，B 项错误；起始时乙容器中
A、B 的投入量是甲容器的2 倍，两容器的容积相等，故恒有2ρ1＝ρ2，C 项正确；起始时乙容器中A、B 的
浓度是甲容器中的2 倍，故乙容器达到平衡所需的时间比甲容器达到平衡所需的时间短，D 项错误。
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( )
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
【答案】D
【解析】A 项，0.8 mol S 完全反应生成0.8mol 二氧化硫，二氧化硫与氧气继续反应生成三氧化硫，结
合反应及S 元素守恒可知，二氧化硫和三氧化硫的总物质的量为0.8mol，剩余氧气为0.2mol，容器内气体
的总物质的量为1.0mol，故A 正确；B 项，在反应2SO3(g)
2SO2(g)＋O2(g)，设消耗的氧气的为
xmol，列三段式得：
恒压容器内总压强保持恒定，为
；
6
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，解得：x=0.25，
=
=
，故B 正确；C 项，由反应可知0.8molS 消耗0.8mol 氧气，二氧化硫消耗的氧气为0.25mol，剩余
氧气为0.2mol，则起始时，容器中n(O2)=(0.8+0.25+0.2)mol=1.25mol，故C 正确；D 项，加入FeSO4后发生
分解反应生成氧化铁，同时部分硫酸亚铁被氧气氧化成硫酸铁，因此t2时刻容器中有三种固体存在，故D
错误；故选D。
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
【答案】C
【解析】A 项，Ⅰ、Ⅲ数据知反应开始时，Ⅰ中加入的H2、CO 与Ⅲ中加入甲醇的物质的量相当，平
衡时甲醇的浓度：Ⅰ＞Ⅲ，温度：Ⅰ＜Ⅲ，即升高温度平衡逆向移动，该反应正向为放热反应，A 正确；
B 项，Ⅱ相当于将容器Ⅰ的体积缩小二分之一，该反应正向为气体的物质的量减小的反应，增大压强平衡
正向移动，达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的小，B 正确；C 项，Ⅰ和Ⅱ相比，Ⅱ相当于
将容器Ⅰ的体积缩小二分之一，该反应正向为气体的物质的量减小的反应，增大压强平衡正向移动，则Ⅱ
中氢气的浓度小于Ⅰ中氢气浓度的2 倍，Ⅲ和Ⅰ相比，平衡逆向移动，氢气浓度增大，故达到平衡时，容
器Ⅱ中c(H2)小于容器Ⅲ中c(H2)的两倍，C 错误；D 项，温度：Ⅲ＞Ⅰ，其他条件不变时，升高温度反应速
率加快，故达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大，D 正确。故选C。
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：
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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
【答案】B
【解析】A 项，在容积不变的密闭容器中，根据表中平衡数据可知，平衡气体总浓度随温度的升高而
增大，该反应物是固体，生成物是气体，所以升高温度，平衡正向移动，故该反应的△H＞0，△S＞0，能
自发进行需△G=△H-T•△S＜0，故该反应在较高温度下能自发进行，A 错误；B 项，根据表中数据25℃时
平衡气体总浓度为4.8×10-3mol/L，又根据反应可知，平衡气体中NH3和CO2的物质的量浓度之比永远为
2 ：1 ，故平衡时：c(NH3)=3.2×10-3mol/L ，c(CO2)=1.6×10-3mol/L ，故平衡常数的值K=c2(NH3)
c(CO2)=(3.2×10-3)2×1.6×10-3≈1.6×10-8，B 正确；C 项，由反应方程式可知，NH2COONH4(s)
2NH3(g)＋
CO2(g)容器中NH3和CO2的物质的量之比永远保持2：1，即容器中CO2的体积分数一直不变，就当密闭容
器中二氧化碳的体积分数不变时不能说明该反应达到化学平衡状态，C 错误；D 项，由于NH2COONH4为
固体，再加入少量NH2COONH4平衡不移动，D 错误； 故选B。
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
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( )
8
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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
【答案】C
【解析】题中反应I 为放热反应，升高温度，未达平衡之前，甲醇的收率增加，达平衡后随温度的升
高，甲醇的收率降低；反应II 为吸热反应随着温度的升高，CO 的收率和选择性升高，故曲线a 代表CO 的
选择性随温度的变化。A 项，CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) 反应的反应热：(-58.6-41.2)kJ/mol=-99.8kJ/mol，A
错误；B 项，根据分析，曲线a 代表CO 的选择性随温度的变化，B 错误；C 项，图中所示270℃时，CO
的选择性为70%，则甲醇的选择性为30%，故CO2的转化率为：
，C 正确；D 项，在
210℃~250℃之间，反应I 未达平衡，CH3OH 的收率增大是由于温度升高，生成CH3OH 的反应速率增大导
致，D 错误；故选C。
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
9
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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
【答案】B
【解析】A 项，若升高温度，X(g)的转化率减小，说明平衡逆向移动，则该反应的ΔH<0，故A 错误；
B 项，0~3t min 内，X 物质的量减少1.6mol，则Z 的物质的量增加1.6mol，v(Z)=
mol·
L-1·min-1，故B 正确；C 项，单位时间内消耗X(g)和生成Z(g)的物质的量相等，表示的都是正反应速率，
不能判断正逆反应速率是否相等，所以该反应不一定达到平衡，故C 错误；D 项，平衡常数只与温度有关，
温度不变平衡常数不变，故D 错误；故选B。
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
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)+
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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
【答案】D
【解析】A 项，反应CO2(g)+ H2(g)
CO(g)+ H2O(g)，根据盖斯定律可由反应Ⅱ-Ⅰ得到，则
△H=-49.5kJ/mol-(-90.8kJ/mol)=+41.3kJ/mol，故A 错误；B 项，因副反应中有吸热反应，故升高温度，碳
转化率不一定减小，故B 错误；C 项，由图像可知，吸附H2S 的催化剂条件下，总碳转化率和甲醇选择性
都降低，故H2S 对催化剂的毒害作用大于SO2，故C 错误；D 项，由图像可知，空白实验时，总碳转化率
和甲醇选择性都比含硫催化剂高，故为提高生成CH3OH 的选择性，可研发不与含硫物反应的催化剂，故D
正确；故选D。
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
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
【答案】A
【解析】A 项，由图可知，可以通过E1和E2计算甲酸转化为一氧化碳和水的正反应活化能，但不能计
算甲酸的总键能，故A 错误；B 项，催化剂能改变反应途径，但不能改变反应的焓变，则甲酸转化为一氧
化碳和水的焓变△H= E1- E3 =E4- E10，故B 正确；C 项，由图可知，途径Ⅱ中氢离子先做反应物，后做生
成物，是改变反应途径的催化剂，能加快反应速率，故C 正确；D 项，催化剂能改变反应途径，但不能改
变平衡的移动方向，则途径Ⅱ与途径Ⅰ甲酸平衡转化率相同，故D 正确；故选A。
【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
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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
【答案】B
【解析】A 项，在容积不变的密闭容器中，根据表中平衡数据可知，平衡气体总浓度随温度的升高而
增大，该反应物是固体，生成物是气体，所以升高温度，平衡正向移动，故该反应的△H＞0，△S＞0，能
自发进行需△G=△H-T•△S＜0，故该反应在较高温度下能自发进行，A 错误；B 项，根据表中数据25℃时
平衡气体总浓度为4.8×10-3mol/L，又根据反应可知，平衡气体中NH3和CO2的物质的量浓度之比永远为
2：1，故平衡时：c(NH3)=3.2×10-3mol/L，c(CO2)=1.6×10-3mol/L，故平衡常数的值K=c2(NH3)
c(CO2)=(3.2×10-3)2×1.6×10-3≈1.6×10-8，B 正确；C 项，由反应方程式可知，NH2COONH4(s)
2NH3(g)＋
CO2(g)容器中NH3和CO2的物质的量之比永远保持2：1，即容器中CO2的体积分数一直不变，就当密闭容
器中二氧化碳的体积分数不变时不能说明该反应达到化学平衡状态，C 错误；D 项，由于NH2COONH4为
固体，再加入少量NH2COONH4平衡不移动，D 错误； 故选B。
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
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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
【答案】B
【解析】A 项，根据表中数据可以看出，温度范围在110~240℃时，苯的转化率最高，高于280 以后
转化率降低，说明该催化剂反应最佳反应温度范围是110~240℃，故A 正确；B 项，该反应为吸热反应，
且对于吸热反应而言，升高温度平衡正向移动，从表中数据可知，280℃以上苯的转化率下降，可能因为
温度上升，催化剂活性降低，故B 错误；C 项，根据110~240℃时可知，苯的转化率较高，在280~340℃范
围内，催化剂活性降低，反应速率慢，适当延长时间，可以提高苯的转化率，故C 正确；D 项，从表中数
据可知，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，故D 正确；故选B。
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
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
【答案】C
【解析】A 项，反应2NO2(g)
N2O4(g)为放热反应；△H＜0；故A 正确；B 项，B 点处NO2的转
化率为
；故B 正确；C 项，压强可影响化学反应速率，压强增大，化学反应加快，B
点压强大于E 点压强；所以v(B)>v(E)；故C 错误；D 项，t2～t3过程压强先增大后降低；所以t2时压缩活
塞，体积迅速减小，压强增大，增大压强平衡正向移动，使压强减小至达到平衡；故D 正确；故选C。
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
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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
【答案】D
【解析】A 项，反应①为
，该反应△S<0，A 项正确；B 项，反应②是熵减反应，
△G =△H-T△S<0，故△H < 0，反应②的平衡常数随温度升高而减小，B 项正确；C 项，H2还原SiCl4制备
Si 的反应方程式为2H2+SiCl4=Si+4HCl 为反应2 ④-2 ②，在该温度下，反应④的△G 等于反应②，故该反
应的△G=0，
，故
时用
还原SiCl4制备Si 的平衡常数
，C 项正确；D 项，
反应
为反应④-②，温度1773K 时，反应④的△G 小于反应②的，上述反应的
△G<O，反应可自发进行，H2能还原SiCl4制备Si；温度低于1273K 时，情况相反，上述反应的△G>0，，
H2不能还原SiCl4制备Si，D 项错误；故选D。
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：
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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)。
【答案】(1) N2(g)→2N*(g)[或N2(g)+H2(g)→2N*(g)+H2(g)] 1.47
(2) -1 a
(3) T1＜T2＜T3 40% 136.7
【解析】(1)由图可知氮气参与化学吸附的反应方程式为N2(g)→2N*(g)[或N2(g)+H2(g)→2N*(g)
+H2(g)]；由图可知N2(g)+H2(g)→2N*(g)+H2(g)时相对总能量降低1.46eV，2N*(g)+H2(g)→TSl 时相对总能量
升高0.01eV-(-1.46eV)=1.47eV，TS1→2N*(g)+2H*(g) 时相对总能量降低3.46eV，因此以上历程须克服的最
大势垒为1.47eV；(2)将实验1、3 中数据分别代入合成氨的速率方程v=kcα(N2) cβ(H2) cγ(NH3)可得：①
q=kmα nβ pγ，③ 10q=kmα nβ (0.1p)γ，可得γ=-1。a 项，合成氨过程中，不断分离出氨，即降低体系中
c(NH3)，生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，a 正确；b 项，反应主产物即氨不能使催化剂中毒，b
错误；c 项，减小c(NH3)，正、逆反应速率均减小，c 错误；故选a；(3)① 由(1)中图示可知，合成氨反应
的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)
2NH3 ΔH=-92kJ/mol，升高温度，合成氨反应向逆反应方向移动，
氨气的质量分数减小，由图可知，温度为T3时，氨气的质量分数最小，则温度T1、T2、T3中，由低到高为
T1＜T2＜T3；设M 点时氮气的转化率为x，由题意可建立如下三段式：
由平衡体系中氨气的质量分数为40%可得：
×100%=40%，解得x=40%；② 由三段式数
据可知，M 点时氮气、氢气和氨气的平衡分压为
×16Mpa=3Mpa、
×16Mpa=9Mpa、
×16Mpa=4Mpa，分压平衡常数Kp=
，由题意可知，反应达到平衡时，
=0，则
。
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：
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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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【答案】(1) C3H8(g)
C3H6(g)+H2(g) △H=+123kJ•mol-1 高温
(2) D 0.0125
(3) 该反应为气体分子数增大的反应，充入稀有气体能够减小反应体系的分压，使该平衡正向移动，提
高C3H8的转化率，且稀有气体越多，反应体系分压越小，C3H8转化率越高 X
(4)氢气和二氧化碳反应，消耗氢气使脱氢反应正向进行，提高丙烷的转化率
【解析】(1)焓变=反应物总键能-生成物总键能，丙烷脱氢制丙烯的热化学方程式C3H8(g)
C3H6(g)+H2(g) △H=(347×3+413×8)-(436+347×2+614+413×6)= +123kJ•mol-1，该反应△H>0、△S>0，自发
进行的条件是高温。(2)①A 项，根据反应方程式，丙烯和氢气的物质的量始终相等，n(C3H8)= n(H2)反应
不一定平衡，故不选A；B 项，反应容器为恒温容器，温度是恒量，体系温度不变，反应不一定平衡，故
不选B；C 项，反应保持总压恒定为0.1MPa，压强是恒量，体系压强不变，反应不一定平衡，故不选C；
D 项，反应前后气体系数和不同，恒压条件下，气体体积是变量，所以气体的密度是变量，气体密度不变，
反应一定达到平衡状态，故选D。②
达到平衡时，混合气体中C3H8的物质的量分数为50％，则
，x=0.25mol，则对应温度下
该反应的压强平衡常数
MPa。(3)①该反应为气体分子数增
大的反应，充入稀有气体能够减小反应体系的分压，使该平衡正向移动，提高C3H8的转化率，且稀有气体
越多，反应体系分压越小，C3H8转化率越高。②催化剂不能使平衡移动，通入气体中C3H8的物质的量分数
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为0.4 并加入固体催化剂时，平衡转化率不变，对应C3H8的平衡转化率应为X 点。(4)丙烷脱氢制丙烯工艺
生产中常将稀有气体改为CO2气体，氢气和二氧化碳反应，消耗氢气使脱氢反应正向进行，提高丙烷的转
化率。
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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【答案】(1)-121.5kJ∙mol-1
(2)ac 0.1 mol·L－1·min－1 66.7%
减小 二甲醚的合成反应为放热反应，升高温
度，平衡逆向移动，二甲醚产率降低 催化剂的活性降低
【解析】(1)①CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) ∆H1=-49.0kJ∙mol-1
②2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)＋H2O(g) ∆H2=-23.5kJ∙mol-1
利用盖斯定律，将反应①+反应②，即得2CO2(g)＋6H2(g)
CH3OCH3(g)＋
3H2O(g)∆H=2×∆H1+∆H2=2×(-49.0kJ∙mol-1)+( -23.5kJ∙mol-1)= -121.5kJ∙mol-1；(2)①对于反应2CO2(g)＋6H2(g)
CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，达到化学平衡状态时：a 项，容器内各气体的物质的量不变，容器的体积不
变，压强不变，a 正确；b 项，达平衡时，各物质的量不变，正、逆反应速率相等但都大于零，b 不正确；
c 项，向容器内再通入1molCO 和3molH2，相当于加压，平衡正向移动，重新达平衡后CH3OCH3体积分数
增大，c 正确；d 项，向容器内通入少量氦气，反应混合气体的浓度不变，平衡不发生移动，d 不正确；故
选ac；②往一容积为2L 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%。设参加反应的CO2的物质的量为x，则可建立如下三段式：
则
，x=
mol。0-20 min 内，用H2表示的平均反应速率v(H2) =
=
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，CO2的平衡转化率
≈66.7%；达平衡时，总压强为
=
，该
温度下，反应的平衡常数KP=
=
。③依据平衡移动原理，对于放热反应，升高温
度，平衡逆向移动，二甲醚的平衡产率减小，理由：二甲醚的合成反应为放热反应，升高温度，平衡逆向
移动，二甲醚产率降低。④从图中可以看出，在催化剂II 作用下，温度高于T1时，CO2转化率下降，可能
是催化剂对此反应的催化效率降低，或有其它副反应发生，即原因可能是催化剂的活性降低。
21
