第5 讲 化学平衡移动
考点一 化学平衡移动
1.化学平衡的移动
(1)过程
(2)图示
(3)化学平衡移动与化学反应速率的关系
①v 正>v 逆:平衡向正反应方向移动。
②v 正=v 逆:反应达到平衡状态,不发生平衡移动。
③v 正<v 逆:平衡向逆反应方向移动。
2.影响化学平衡的因素
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
3.几种特殊情况说明
(1)改变固体或纯液体的量,对化学平衡没影响。
(2)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
(3)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。
小题对点过
(1)下列说法错误的是 。
①化学平衡发生移动,化学反应速率一定改变;化学反应速率改变,化学平衡也一定发生移动
②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
③化学平衡正向移动,反应物的转化率不一定增大
④向平衡体系FeCl3+3KSCN
Fe(SCN)3+3KCl 中加入适量KCl 固体,平衡逆向移动,溶液的颜色变
浅
⑤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
(2)根据化学平衡原理解答下列问题。
在体积不变的密闭容器中发生N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,只改变一种外界条件,完
成下表:
改变条件
平衡移
动方向
氢气的转化率
(增大、减小或不变)
氨气的体积分数
(增大、减小或不变)
增大氮气
的浓度
增大氨气
的浓度
升温
充入适
量氩气
答案 (1)①②④⑤
(2)(从左到右,从上到下)正向 增大 逆向 减小 增大 逆向 减小 减小 不移动 不变 不
变
4.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)注意: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。
小题对点过
下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是 (填字母)。
A.溴水中存在如下平衡:Br2+H2O
HBr+HBrO,当加入NaOH 溶液后颜色变浅
B.对2H2O2
2H2O+O2的反应,使用MnO2可加快制备O2的反应速率
C.反应:CO(g)+NO2(g)
CO2(g)+NO(g) ΔH<0,升高温度,平衡向逆反应方向移动
D.合成氨反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0,为使氨的产率提高,理论上应采取低温高压的措施
E.H2(g)+I2(g)
2HI(g),缩小体积加压颜色加深
答案 BE
解析 催化剂只能改变反应速率,对化学平衡的移动无影响。
1.对可逆反应:2A(s)+3B(g)
2C(g)+2D(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡,下列有关叙述正确的是(
)
①增加A 的量,平衡向正反应方向移动
②升高温度,平衡向逆反应方向移动,v 正减小
③压强增大一倍,平衡不移动,v 正、v 逆不变
④增大B 的浓度,v 正>v 逆
⑤加入催化剂,平衡向正反应方向移动
A.①②
B.④
C.③
D.④⑤
答案 B
解析 ①A 是固体,增大A 的量对平衡无影响,错误;②升高温度,v 正、v 逆均增大,v 逆增大的程度大,平
衡向逆反应方向移动,错误;③压强增大平衡逆向移动,且v 正、v 逆都增大,错误;④增大B 的浓度,平衡
向正反应方向移动,v 正>v 逆,正确;⑤加入催化剂,平衡不移动,错误。
2.某温度下,在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡:
①2X(g)+Y(g)
Z(s)+2Q(g) ΔH1<0
②M(g)+N(g)
R(g)+Q(g) ΔH2>0
下列叙述错误的是( )
A.加入适量Z,①和②平衡均不移动
B.通入稀有气体Ar,①平衡正向移动
C.降温时无法判断Q 浓度的增减
D.通入Y,则N 的浓度增大
答案 B
解析 A.Z 为固体,加入适量Z 不影响反应①的平衡移动,而反应②与Z 无关,故加入Z 也不影响反应
②的平衡移动,A 正确;B.通入稀有气体Ar,由于容器体积不变,故气体浓度不发生改变,反应①的平衡
不移动,B 错误;C.温度降低,反应①正向进行,反应②逆向进行,但两个反应中反应物的起始浓度未知,
故无法判断Q 浓度的增减,C 正确;D.通入气体Y,反应①平衡正向移动,Q 的浓度增大,导致反应②平
衡逆向进行,则N 的浓度增大,D 正确。
3. 在一定温度下的密闭容器中发生反应:xA(g)+yB(g)
zC(g), 平衡时测得A 的浓度为0.50
mol·L-1。保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的两倍,再达平衡时,测得A 的浓度为0.30
mol·L-1。下列有关判断正确的是( )
A.x+y<z
B.平衡向正反应方向移动
C.B 的转化率增大
D.C 的体积分数减小
答案 D
解析 容积扩大2 倍,若不移动时c(A)=0.25 mol·L-1,但达平衡时为0.30 mol·L-1>0.25 mol·L-1,说明减
小压强,平衡向逆反应方向移动,故x+y>z,B 转化率减小,C 的体积分数减小,D 项正确。
4.已知N2 与H2 合成NH3 的反应是一个可逆反应,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
ΔH=-92.4 kJ·mol-1。在工业生产中,可以通过以下途径来提高合成氨的产率,请利用有关知识分析采
取这些措施的原因。
(1)向反应器中注入过量N2: 。
(2)采用适当的催化剂: 。
(3)在高压下进行反应: 。
(4)在较高温度下进行反应: 。
(5)不断将氨液化,并移去液氨: 。
答案 (1)增大反应物浓度,平衡正向移动,提高氢气的利用率
(2)加快反应速率,提高单位时间内的产量,提高生产效率
(3)增大压强使平衡正向移动,增大化学反应速率,提高单位时间内的产量和原料的转化率
(4)加快化学反应速率
(5)减小生成物浓度,平衡正向移动,提高氨气的产率
5.在一密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0,在某一时刻达到平衡,测得c(N2)=1
mol·L-1,容器内压强为p,温度为T。
(1)再向容器中通入N2,使其浓度变为2 mol·L-1,并保持容积不变,再次达到平衡时c(N2)的范围是
。
(2)将容器体积缩小至平衡时的一半,并保持温度不变,再次达到平衡时压强p'的范围是 。
(3)迅速升温至T1,并保持容积不变,且不与外界进行热交换,再次达到平衡时,温度T'的范围是
。
答案 (1)1 mol·L-1<c(N2)<2 mol·L-1
(2)p<p'<2p (3)T<T'<T1
考点二 平衡移动对转化率的影响
在恒容密闭容器中
以反应aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)为例:
(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 的转化率增大,A 的转化率减小。
(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)容器体积,气体反应物的转化
率与化学计量数有关。
同倍数增大
c(A)和c(B){
a+b=c +d A 、B 的转化率不变
a+b>c +d A 、B 的转化率增大
a+b<c +d A 、B 的转化率减小
小题对点过
对于以下反应,从反应开始进行到达到平衡后,保持温度、体积不变,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(g)的分解率 ,HI(g)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
。
(4)mA(g)+nB(g)
pC(g)
同等倍数的加入A(g)和B(g),平衡 移动,达到平衡后,①m+n>p,A、B 的转化率都 ,
体积分数都 ;②m+n=p,A、B 的转化率、体积分数都 ;③m+n<p,A、B 的转化率都
,体积分数都 。
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
(4)正向 增大 减小 不变 减小 增大
1.将等物质的量的N2、H2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:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时,下表中关于新平衡与原平衡
的比较正确的是( )
选项
改变条件
新平衡与原平衡比较
A
增大压强
N2的浓度一定变小
B
升高温度
N2的转化率变小
C
充入一定量H2
H2的转化率不变,N2的转化率变大
D
使用适当催化剂
NH3的体积分数增大
答案 B
解析 A 项,正反应是气体体积减小的反应,依据勒夏特列原理可知增大压强平衡向正反应方向移动,
但氮气的浓度仍然比原平衡大,不正确;B 项,正反应是放热反应,则升高温度平衡向逆反应方向移动,
氮气的转化率变小,正确;C 项,充入一定量的氢气,平衡向正反应方向移动,氮气的转化率增大,而氢气
的转化率变小,不正确;D 项,催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态,不正确。
2.一定条件下存在反应:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),其正反应放热。图1、图2 表示起始时容器甲、
丙体积都是V,容器乙、丁体积都是V
2 ;向甲、丙内都充入2a mol SO2和a mol O2并保持恒温;向乙、
丁内都充入a mol SO2和0.5a mol O2并保持绝热(即与外界无热量交换),在一定温度时开始反应。
下列说法正确的是( )
A.图1 达平衡时,c(SO2):甲=乙
B.图1 达平衡时,平衡常数K:甲<乙
C.图2 达平衡时,所需时间t:丙<丁
D.图2 达平衡时,体积分数φ(SO3):丙>丁
答案 D
解析 甲和乙若都是恒温恒压,则两者等效,但乙为绝热恒压,又该反应正反应为放热反应,则温度:甲
<乙,温度升高平衡向逆反应方向移动,c(SO2):甲<乙,平衡常数K:甲>乙,A、B 项错误;丙和丁若都是恒
温恒容,则两者等效,但丁为绝热恒容,则温度:丙<丁,温度越高,反应速率越快,达到平衡所需时间越短,
所用的时间:丙>丁,C 项错误;温度升高平衡向逆反应方向移动,体积分数φ(SO3):丙>丁,D 项正确。
3.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
6 mol A
2 mol C
2 mol B
4 mol B
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
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;若x=4,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。
4.工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应。
Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
下列操作中,能提高CH4(g)平衡转化率的是 (填标号)。
A.增加CH4(g)用量
B.恒温恒压下通入惰性气体
C.移除CO(g)
D.加入催化剂
答案 BC
解析 A.增加CH4 (g)用量可以提高H2O(g)的转化率,但是CH4(g)平衡转化率减小,A 不符合题意;B.
恒温恒压下通入惰性气体,相当于减小体系压强,反应混合物中各组分的浓度减小,反应Ⅰ的化学平
衡正向移动,能提高CH4(g)平衡转化率,B 符合题意;C.移除CO(g),减小了反应混合物中CO(g)的浓度,
反应Ⅰ的化学平衡正向移动,能提高CH4(g)平衡转化率,C 符合题意;D.加入催化剂不能改变平衡状态,
故不能提高CH4(g)平衡转化率,D 不符合题意。
本讲感悟
1.(2025·八省联考河南卷)庚醛(N)与亚硫酸氢钠(P)可发生加成反应生成α-羟基磺酸钠(Q),正、逆反
应速率可以表示为v1=k1c(N)·c(P)和v-1=k-1c(Q),k1和k-1分别为正、逆反应的速率常数,E1和E-1分别为
正、逆反应的活化能。ln k 与1
T 关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.E1>E-1
B.升高温度,平衡逆向移动
C.达到平衡时
k1
k−1
= c( N )·c( P)
c(Q)
D.加入催化剂可以提高N 的平衡转化率
答案 B
解析 从ln k 与1
T 关系图所示,随着温度升高,ln k 逐渐增大,且ln k-1增大更多,说明升高温度,逆反应
速率增加更多,平衡应逆向移动,则该反应正向应为放热反应。A.该反应为放热反应,所以正反应活
化能更小,即E1<E-1,A 错误;B.该反应正向为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,B 正确;C.达到平衡时
正逆反应速率相等,则有v1=v-1,所以k1
k−1
=
c(Q)
c( N )·c( P),C 错误;D.加入催化剂可加快反应速率,但不影
响平衡移动,不会提高N 的平衡转化率,D 错误。
2.(2024·江西卷)温度T 下,向1 L 真空刚性容器中加入1 mol (CH3)2CHOH,反应达到平衡时,c(Y)=0.4
mol·L-1。下列说法正确的是( )
(C H 3)2CHOH (g )
X
(C H 3)2CO(g )
Y
+ H 2(g )
Z
A.再充入1 mol X 和1 mol Y,此时v 正<v 逆
B.再充入1 mol X,平衡时,c(Y)=0.8 mol·L-1
C.再充入1 mol N2,平衡向右移动
D.若温度升高,X 的转化率增加,则上述反应ΔH<0
答案 A
解析 由题可知,达到平衡时c(X)=0.6 mol·L-1,c(Y)=c(Z)=0.4 mol·L-1,反应的平衡常数K=0.4×0.4
0.6
≈0.27,再充入1 mol X 和1 mol Y,此时Qc=1.4×0.4
1.6
=0.35>K,反应逆向进行,v 正<v 逆,A 项正确;再充入
1 mol X,相当于将两个该容器叠加后体积压缩一半,若平衡不移动,则c(Y)=0.8 mol·L-1,而加压时平衡
逆向移动,则c(Y)<0.8 mol·L-1,B 项错误;再充入1 mol N2,平衡体系中各物质浓度不变,平衡不移动,C
项错误;若温度升高,X 的转化率增加,说明平衡正向移动,根据升温时平衡向吸热反应方向移动,知正
反应为吸热反应,ΔH>0,D 项错误。
3.(2023·北京卷)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 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。
4.(2022·湖南卷)在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g),起始压强
为0.2 MPa 时,发生下列反应生成水煤气:
Ⅰ.C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)
ΔH1=+131.4 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.1 kJ·mol-1
下列说法正确的是 。
A.平衡时向容器中充入惰性气体,反应Ⅰ的平衡逆向移动
B.混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡
C.平衡时H2的体积分数可能大于2
3
D.将炭块粉碎,可加快反应速率
答案 BD
解析 在恒温恒容条件下,平衡时向容器中充入惰性气体不能改变反应物的浓度,因此反应Ⅰ的平衡
不移动,A 说法不正确;在反应中有固体C 转化为气体,气体的质量增加,而容器的体积不变,因此气体
的密度在反应过程中不断增大,当混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡,B 说法正确;
若C(s)和H2O(g)完全反应全部转化为CO2(g)和H2(g),由C(s)+2H2O(g)===CO2(g)+2H2(g)可知,H2的体
积分数的极值为2
3,由于可逆反应有一定的限度,反应物不可能全部转化为生成物,因此,平衡时H2的
体积分数不可能大于2
3,C 说法不正确;将炭块粉碎可以增大其与H2O(g)的接触面积,因此可加快反应
速率,D 说法正确。
基础落实
选择题只有1 个选项符合题意
1.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
D.使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率
答案 D
解析 A.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;B.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;C.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;D.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。
2.某工业生产中发生反应:2A(g)+B(g)
M(g) ΔH<0。下列有关该工业生产的说法正确的是( )
A.工业生产中常采用催化剂,因为生产中使用催化剂可提高A、B 的转化率
B.若物质B 廉价易得,工业上一般采用加入过量的B 以提高A 的转化率
C.工业上一般采用较高温度合成M,因温度越高,反应物的转化率越高
D.工业上合成M 时,一定采用高压条件,因为高压有利于M 的生成
答案 B
解析 A.催化剂只能影响化学反应速率,不能使平衡发生移动,工业生产中常采用催化剂,不是因为
生产中使用催化剂可提高A、B 的转化率,而是加快反应速率以提高M 的日产量,A 错误;B.加入B,
平衡正向移动,A 的转化率增大,但B 的转化率减小,若物质B 廉价易得,工业上一般采用加入过量的
B 以提高A 的转化率,B 正确;C.正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,转化率减小,C 错误;D.如
常压下转化率较大,则不采用高压,且考虑对设备的承压要求,则不一定采用高压,D 错误。
3.下列说法错误的是( )
A.某温度下CaCO3(s)
CaO(s)+CO2(g),达平衡后,再压缩容器体积,则平衡逆向移动,再次达平衡后
c(CO2)变小
B.某一可逆反应加入催化剂后反应速率加快,ΔH 不改变,达平衡前相同时间内转化率会增大
C.已知[Cu(H2O)4]2+(蓝色)+4Cl-
[CuCl4]2-(黄色)+4H2O,加水,溶液颜色变蓝
D.分别向甲容器(恒温恒容)中充入1 mol PCl5,乙容器(绝热恒容)充入PCl3和Cl2各1 mol,发生反应
PCl5(g)
PCl3(g)+Cl2(g) ΔH>0,平衡时K(甲)<K(乙)
答案 A
解析 A.该反应平衡常数为K=c(CO2),温度不变,平衡常数不变,再次到达平衡时,c(CO2)不变,故A 错
误;B.催化剂可以加快反应速率,无法影响ΔH,由于反应速率加快,因此达平衡前相同时间内转化率会
增大,但催化剂不能使平衡移动,故B 正确;C.加水,平衡逆向移动,[Cu(H2O)4]2+离子的浓度增大,溶液颜
色变蓝,故C 正确;D.乙容器充入PCl3和Cl2即为PCl3(g)+Cl2(g)
PCl5(g) ΔH<0,该反应是放热反
应,在绝热恒容条件下进行,升温使平衡逆向移动,则平衡时乙容器中PCl3 和Cl2 浓度大于甲容器,
K(甲)<K(乙),故D 正确。
4.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c( A)
c(B)=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c( A )
c(B)=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 A 项,充入B 气体后平衡时压强变大,正向反应程度变大,c( A)
c(B)变小,即a>b,错误;B 项,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,c( A )
c(B)不变,即a=b,正确;C 项,升温,平衡右移,
c( A)
c(B)变小,即a>b,错误;D 项,相当于减压,平衡左移,c( A)
c(B)变大,即a<b,错误。
5.反应NH4HS(s)
NH3(g)+H2S(g)在某温度下达到平衡,下列各种情况不会使平衡发生移动的是(
)
A.温度、容积不变时,通入SO2气体
B.移走一部分NH4HS 固体
C.容器体积不变,充入HCl 气体
D.保持压强不变,充入氮气
答案 B
解析 A 项,2H2S+SO2===3S+2H2O,通入SO2气体使平衡正向移动;C 项,NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s),
充入HCl 气体使平衡正向移动;D 项,保持压强不变,充入氮气,容器体积变大,相当于压强减小,平衡向
正反应方向移动。
6.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。
下列判断正确的是( )
A.升高温度,该反应的平衡常数减小
B.该反应达到平衡时,v 生成[Ni(CO)4]=4v 生成(CO)
C.第一阶段,在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度应选30 ℃
D.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低
答案 A
解析 反应Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)4(g)正反应是一个熵减的自发反应,故可判断该反应是放热反应,
所以升高温度,该反应的平衡常数减小,A 正确;该反应达到平衡时,正、逆反应速率相等,4v 生成
[Ni(CO)4]=v 生成(CO),B 错误;Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃,将粗镍与CO 反应转化成气态Ni(CO)4,反应温
度应选50 ℃,C 错误;Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)4(g)的平衡常数K=
c[∋(CO)4]
c
4(CO)
=2×10-5,第二阶段反应为
Ni(CO)4(g)
Ni(s)+4CO(g),平衡常数K=
c
4(CO)
c[∋(CO)4] =
1
2×10
−5=5×104,故Ni(CO)4分解率较高,D 错误。
7.一种燃煤脱硫技术的原理是CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)
CaS(s)+3CO2(g) ΔH=-394.0 kJ·mol-1。保
持其余条件不变,不同温度下,起始CO 物质的量与平衡时体系中CO2的体积分数的关系如图所示(T
表示温度)。下列有关说法正确的是( )
A.T1>T2
B.b 点SO2的转化率最高
C.b 点后曲线下降是因为CO 体积分数升高
D.减小压强可提高CO、SO2的转化率
答案 C
解析 由热化学方程式知,该反应的ΔH<0,起始n(CO)相同时,温度越高,反应正向进行的程度越小,达
到平衡时,CO2的体积分数越小,则温度T1<T2,A 错误;n(CO)增大,平衡正向移动,SO2的转化率增大,c 点
对应的n(CO)比b 点大,c 点SO2的转化率比b 点高,故b 点SO2的转化率不是最高的,B 错误;b 点以后,
n(CO)增大,导致CO 的体积分数增大,CO2的体积分数减小,C 正确;该反应是气体分子总数减小的反
应,减小压强,平衡逆向移动,则CO、SO2的转化率降低,D 错误。
8.在恒温恒压下,某一体积可变的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g)
2C(g) ΔH<0,t1时达到平衡后,
在t2时改变某一条件,其反应过程如图所示。下列说法正确的是( )
A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,A 的体积分数:Ⅰ>Ⅱ
B.t2时改变的条件是向密闭容器中加入物质C
C.0~t2时,v 正>v 逆
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数:K(Ⅰ)<K(Ⅱ)
答案 B
解析 反应速率与其物质的量浓度成正比,Ⅰ、Ⅱ达到平衡状态时逆反应速率相等,说明Ⅰ、Ⅱ达到
平衡状态时各物质的物质的量浓度不变,则A 的体积分数:Ⅰ=Ⅱ,故A 错误;向密闭容器中加物质C,
逆反应速率瞬间增大,再次建立的平衡和原平衡相同,符合图像,故B 正确;由题图可知,0~t1时,逆反应
速率增大,说明平衡正向移动,即v 正>v 逆,t1~t2时,逆反应速率不变,说明处于平衡状态,即v 正=v 逆,故C
错误;化学平衡常数只与温度有关,Ⅰ、Ⅱ温度相同,则其平衡常数相同,故D 错误。
9.用CO2制备CH3OH 可实现CO2的能源化利用,反应如下:CO2+3H2
CH3OH+H2O。
工业上用CO2 制备CH3OH 的过程中存在以下副反应:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2
kJ·mol-1。将反应物混合气按进料比n(CO2)∶n(H2)=1∶3 通入反应装置,选择合适的催化剂,发生反
应。
(1)不同温度和压强下,CH3OH 平衡产率和CO2平衡转化率分别如图1、图2。
i.图1 中,压强p1 p2(填“>”“=”或“<”)。
ii.图2 中,压强为p2,温度高于503 K 后,CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是
。
(2)实际生产中,测得压强为p3时,相同时间内不同温度下的CH3OH 产率如图3。
图3 中523 K 时的CH3OH 产率最大,可能的原因是 (填字母序号)。
a.此条件下主反应限度最大
b.此条件下主反应速率最快
c.523 K 时催化剂的活性最强
答案 (1)> CO2平衡转化率为正反应和副反应的CO2平衡转化率之和。副反应为吸热反应,随温
度升高CO2平衡转化率升高,主反应为放热反应,随温度升高CO2平衡转化率降低,温度较高时,CO2
平衡转化率主要取决于副反应 (2)bc
解析 (1)i.反应CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)为气体分子总数减小的反应,压强增大,平衡向
正反应方向移动,有利于甲醇的生成;由图1 可知p1时的甲醇平衡产率高于p2时的,因此,p1>p2;ii.图2
中,压强为p2时,CO2平衡转化率为正反应和副反应的CO2平衡转化率之和,副反应为吸热反应,随温
度升高CO2平衡转化率升高,主反应为放热反应,温度高于503 K 后,CO2平衡转化率降低,因温度较
高时,CO2平衡转化率主要取决于副反应,所以CO2平衡转化率随温度升高而增大;(2)图3 中523 K 时
的CH3OH 产率最大,a.主反应为放热反应,升高温度,平衡向吸热方向移动,故a 错误;b.温度越高,速率
越快,所以此条件下主反应速率最快,造成产率增大,故b 正确;c.催化剂能成千上万倍的加快反应速率,
说明523 K 时催化剂的活性最强,故c 正确。
能力提升
10.T ℃下,在恒压密闭容器中发生反应:S2Cl2(l,浅黄色)+Cl2(g)
2SCl2(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,同时有n mol Cl2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
答案 C
解析 单位时间内断裂n mol S—S 和n mol 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;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;平衡常数K=
1
c(C l2),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,C 项正确;增加S2Cl2 (l)的物质的量,平衡不移动,D 项错误。
11.如图所示,左室容积为右室的两倍,温度相同,现分别按照如图所示的量充入气体,同时加入少量固
体催化剂使两室内气体充分反应达到平衡,打开活塞,继续反应再次达到平衡。下列说法不正确的是
( )
A.第一次平衡时,SO2的物质的量右室更多
B.气体未反应前,左室压强和右室一样大
C.第一次平衡时,左室内压强一定小于右室
D.第二次平衡时,SO2的总物质的量比第一次平衡时左室SO2的物质的量的2 倍少
答案 A
解析 两室中发生反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),若右室的容积与左室相等,左室和右室在相同
条件下达到的平衡状态相同,含有的SO2物质的量相等,右室在此平衡状态时将体积缩小为原来的1
2,
压强增大,平衡向生成SO3的方向移动,SO2物质的量减少,则第一次平衡时,SO2的物质的量左室更多,
A 项错误;通入气体未反应前,左室气体总物质的量为4 mol,右室气体总物质的量为2 mol,左室容积
为右室的两倍,温度相同,则左室压强和右室一样大,B 项正确;左室从正反应开始建立平衡,左室平衡
时压强小于左室起始压强,右室从逆反应开始建立平衡,右室平衡时压强大于右室起始压强,左室与
右室起始压强相等,则第一次平衡时左室内压强一定小于右室,C 项正确;若在容积为2 倍左室容积的
容器中起始充4 mol SO2、2 mol O2,相同条件下达到平衡时SO2的物质的量为左室SO2物质的量
的2 倍,打开活塞相当于在容积为1.5 倍左室容积的容器中起始充入2 mol SO2、1 mol O2、2 mol
SO3(g)、1 mol Ar,相当于在容积为1.5 倍左室容积的容器中起始充入4 mol SO2、2 mol O2、1 mol
Ar,相对于2 倍左室容积的容器缩小了体积,压强增大,平衡向正反应方向移动,SO2物质的量减小,即
第二次平衡时,SO2的总物质的量比第一次平衡时左室SO2物质的量的2 倍要少,D 项正确。
12.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。
13.氨是一种重要的化工原料,在工农业生产中有广泛的应用。
(1)在一定温度下,在固定体积的密闭容器中进行可逆反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)。该可逆反应达
到平衡的标志是 (填字母)。
A.3v 正(H2)=2v 逆(NH3)
B.单位时间生成m mol N2的同时生成3m mol H2
C.容器内的总压强不再随时间而变化
D.混合气体的密度不再随时间变化
(2)工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。某研究性学习小组的同学模拟工业制取
氢气的原理,在一定温度下,体积为2 L 的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。请回答下列问题:
时间/min
CH4/mol
H2O/mol
CO/mol
H2/mol
0
0.40
1.00
0
0
5
a
0.80
c
0.60
7
0.20
b
0.20
d
10
0.21
0.81
0.19
0.64
①分析表中数据,判断5 min 时反应是否处于平衡状态? (填“是”或“否”),前5 min 反应
的平均反应速率v(CH4)= 。
②反应在7~10 min 内,CO 的物质的量减少的原因可能是 (填字母)。
A.减少CH4的物质的量
B.降低温度
C.升高温度
D.充入H2
(3)氨的催化氧化:4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)是工业制硝酸的重要反应。在1 L 密闭容器中
充入4 mol NH3(g)和5 mol O2(g),保持其他条件不变,相同时间内测得c(NO)与温度的关系如图所示。
该反应的ΔH (填“>”“<”或“=”)0;T0 ℃下,NH3的转化率为 。
答案 (1)C (2)①是 0.02 mol·L-1·min-1 ②D (3)< 75%
解析 (1)3v 逆(NH3)=2v 正(H2)时反应达到平衡,A 项错误;生成m mol N2,必生成3m mol H2,但反应不
一定达到平衡,B 项错误;此反应为反应前后气体分子数不相等的反应,压强不变可以说明反应达到平
衡状态,C 项正确;混合气体总质量不变,容器体积不变,所以混合气体的密度始终不变,故混合气体的
密度不变不能说明反应达到平衡状态,D 项错误。(2)①根据反应CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g),结
合表中数据5 min 时H2为0.60 mol,可知CO 为0.20 mol,即c=0.20,则a=0.20,7 min 时,各物质的物
质的量与5 min 时相同,所以5 min 时反应达到平衡;v(CH4)=(0.40−0.20)mol
2 L×5min
=0.02 mol·L-1·min-1。②
10 min 时,只有CO 的物质的量减少,其他物质的物质的量都增加,所以原因只能是充入氢气,使平衡
逆向移动,选D。(3)由图像可知,当温度升高到T0时,反应达平衡状态,NO 的浓度达到最大值,随温度
升高,NO 的浓度又逐渐减小,所以该反应的ΔH<0;T0 ℃时,c(NO)=3.0 mol·L-1,则反应消耗的
n(NH3)=3.0 mol,NH3的转化率为3.0mol
4 mol ×100%=75%。
14.(1)丙烷氧化脱氢制备丙烯的反应为C3H8(g)+1
2O2(g)
C3H6(g)+H2O(g) ΔH<0。一定条件下,恒
压密闭容器中C3H8与O2起始物质的量比分别为2∶1、1∶1、1∶2、1∶3,平衡时C3H8的体积分数
[φ(C3H8)]随温度、n(C3 H 8)
n(O2) 的变化关系如图所示。
①表示
n(C3 H 8)
n(O2) =1∶2 的曲线是 (填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)。
②T3 (填“>”或“<”)T4,原因是
。
③M 点时,O2的转化率是 (保留三位有效数字)。
(2)在HZSM-5 催化下用甲醇可制取丙烯,反应为3CH3OH(g)
C3H6(g)+3H2O(g) ΔH,一定温度下,
向2 L 恒容密闭容器中通入3 mol CH3OH(g),平衡时,n(C3H6)=0.6 mol,下列说法正确的是 (填
字母)。
A.HZSM-5 能提高该反应的平衡转化率
B.达到平衡时,再向容器中通入1.5 mol CH3OH(g),重新达到平衡时C3H6的浓度增大
C.达到平衡后,再通入物质的量均为0.6 mol 的CH3OH(g)、C3H6(g)、H2O(g),此时平衡逆向移动
D.若起始时向2 L 绝热恒容密闭容器中通入3 mol CH3OH(g),平衡时,n(H2O)=1.6 mol,则ΔH<0
答案 (1)①Ⅱ ②> 该反应是放热反应,
n(C3 H 8)
n(O2) 一定时,升高温度, 1
T 减小,平衡逆向移动,平衡时
C3H8的体积分数增大,故横坐标1
T 从右到左逐渐减小,即T3>T4 ③27.3% (2)BC
解析 (1)①
n(C3 H 8)
n(O2) 减小相当于增大氧气的浓度,平衡向正反应方向移动,丙烷的转化率增大,体积
分数减小,则表示
n(C3 H 8)
n(O2) =1∶2 的曲线是Ⅱ。③由图可知,M 点时,起始
n(C3 H 8)
n(O2) =1∶1,平衡时丙烷
的体积分数为20%,设丙烷和氧气的起始物质的量都为1 mol,平衡时生成a mol 丙烯,由题意可建立
如下三段式:
1−a
2+0.5a×100%=20%,解得a= 6
11,则氧气的转化率为
6
11 mol×0.5
1mol
×100%≈27.3%。
