高考化學一輪復習第8章化學反應速率與化學平衡第39講化學平衡狀態(tài)化學平衡的移動學案

第39講化學平衡狀態(tài)化學平衡的移動1．掌握化學平衡狀態(tài)的特征及判定方法。2．理解外界條件對化學平衡的影響規(guī)律，能動態(tài)分析平衡的移動方向及相關(guān)物理量的變化?？键c一可逆反應與化學平衡狀態(tài)1．化學平衡研究的對象——可逆反應2．化學平衡狀態(tài)(1)概念：一定條件下的可逆反應，當正反應速率和逆反應速率eq\o(□,\s\up1(6))________時，反應物和生成物的濃度不再改變的狀態(tài)。(2)建立過程。(3)特征。3．判斷化學平衡狀態(tài)的兩種標志(1)動態(tài)標志：v正＝v逆≠0。①同種物質(zhì)：同種物質(zhì)的生成速率等于消耗速率。②不同物質(zhì)：必須標明是“異向”的反應速率關(guān)系。如aA＋bB?cC＋dD，eq\f(v正(A),v逆(B))＝eq\f(a,b)時，反應達到平衡狀態(tài)。(2)靜態(tài)標志：“變量”不變。在未達到平衡時不斷變化、在達到平衡時不再發(fā)生變化的各種物理量(如各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量或濃度、百分含量、壓強、密度或顏色等)，如果不再發(fā)生變化，即達到平衡狀態(tài)。可簡單總結(jié)為“正、逆相等，變量不變”。[答案自填]eq\o(□,\s\up1(1))正反應eq\o(□,\s\up1(2))逆反應eq\o(□,\s\up1(3))同時eq\o(□,\s\up1(4))小于eq\o(□,\s\up1(5))?eq\o(□,\s\up1(6))相等eq\o(□,\s\up1(7))最大eq\o(□,\s\up1(8))逐漸減小eq\o(□,\s\up1(9))逐漸增大eq\o(□,\s\up1(10))＝eq\o(□,\s\up1(11))保持不變eq\o(□,\s\up1(12))可逆eq\o(□,\s\up1(13))＝eq\o(□,\s\up1(14))濃度或百分含量1．在兩個恒容密閉容器中進行下列兩個可逆反應：(甲)C(s)＋H2O(g)?CO(g)＋H2(g)；(乙)CO(g)＋H2O(g)?CO2(g)＋H2(g)?，F(xiàn)有下列狀態(tài)：①混合氣體平均相對分子質(zhì)量不再改變②恒溫時，氣體壓強不再改變③各氣體組分濃度相等④斷裂氫氧鍵的速率為斷裂氫氫鍵速率的2倍⑤混合氣體的密度不變⑥單位時間內(nèi)，消耗水蒸氣的質(zhì)量與生成氫氣的質(zhì)量比為9∶1⑦同一時間內(nèi)，水蒸氣消耗的物質(zhì)的量等于氫氣消耗的物質(zhì)的量其中能表明(甲)、(乙)容器中反應都達到平衡狀態(tài)的是__________。答案：④⑦2．汽車尾氣凈化的主要原理為2NO(g)＋2CO(g)?2CO2(g)＋N2(g)ΔH＜0。若該反應在絕熱、恒容的密閉容器中進行，下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是________(填序號)。解析：①達到平衡時，v正應保持不變；②由于該反應是放熱反應，又是絕熱容器，體系溫度升高，K減小，達到平衡時，溫度不變，K不變；③圖中達到平衡時，CO、CO2的物質(zhì)的量的變化量之比不是1∶1；④w(NO)逐漸減小，達到平衡時保持不變；⑤因正反應放熱，容器絕熱，故反應開始后體系溫度升高，達到平衡狀態(tài)時，體系溫度不再發(fā)生變化；⑥ΔH是一個定值，不能用于判斷可逆反應是否達到平衡狀態(tài)。答案：②④⑤3．一定條件下，對于可逆反應X(g)＋3Y(g)?2Z(g)，已知X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零，單位為mol·L－1)，達到平衡時，X、Y、Z的濃度分別為0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.08mol·L－1。下列判斷正確的是()A．c1∶c2＝3∶1B．平衡時，Y和Z的生成速率之比為2∶3C．X、Y的轉(zhuǎn)化率不相等D．c1的取值范圍為0<c1<0.14mol·L－1解析：選D。X、Y的平衡濃度之比為1∶3，轉(zhuǎn)化濃度之比亦為1∶3，故c1∶c2＝1∶3，X、Y的轉(zhuǎn)化率相等，A、C不正確；v生成(Y)表示逆反應速率，v生成(Z)表示正反應速率，平衡時v生成(Y)∶v生成(Z)＝3∶2，B不正確；利用“極值”思想，當0.08mol·L－1的Z完全轉(zhuǎn)化為X時，生成X的物質(zhì)的量濃度為eq\f(0.08mol·L－1,2)＝0.04mol·L－1，又c1、c2、c3均不為零，故X的起始濃度小于0.14mol·L－1，故0<c1<0.14mol·L－1，D正確?？键c二化學平衡的移動1．化學平衡移動的過程2．化學平衡移動與化學反應速率的關(guān)系(1)v正＞v逆：平衡向eq\o(□,\s\up1(1))____________方向移動。(2)v正＝v逆：反應達到平衡狀態(tài)。(3)v正<v逆：平衡向eq\o(□,\s\up1(2))____________方向移動。3．影響化學平衡的因素若其他條件不變，改變下列條件時，化學平衡移動的方向見下表：條件的改變(其他條件不變)化學平衡移動的方向濃度增大反應物濃度或減小生成物濃度向eq\o(□,\s\up1(3))____反應方向移動減小反應物濃度或增大生成物濃度向eq\o(□,\s\up1(4))____反應方向移動壓強(對有氣體參與的反應)反應前后氣體分子數(shù)改變增大壓強(減小容器的容積)向氣體體積eq\o(□,\s\up1(5))______的方向移動減小壓強(增大容器的容積)向氣體體積eq\o(□,\s\up1(6))______的方向移動反應前后氣體分子數(shù)不變改變壓強(改變?nèi)萜鞯娜莘e)eq\o(□,\s\up1(7))____移動溫度升高溫度向eq\o(□,\s\up1(8))________反應方向移動降低溫度向eq\o(□,\s\up1(9))________反應方向移動催化劑使用催化劑eq\o(□,\s\up1(10))____移動4.充入無關(guān)氣體與平衡移動的關(guān)系(1)恒溫、恒容條件。原平衡體系eq\o(→,\s\up7(充入惰性氣體))體系總壓強增大→體系中各組分的濃度不變→平衡不移動(2)恒溫、恒壓條件。5．勒夏特列原理(1)含義：如果改變影響平衡的一個因素(如溫度、壓強及參加反應的物質(zhì)的濃度)，平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動。(2)注意：①勒夏特列原理的適用對象是可逆過程；②化學平衡移動的目的是“減弱”外界條件的改變，而不是“抵消”外界條件的改變，改變是不可逆轉(zhuǎn)的。[答案自填]eq\o(□,\s\up1(1))正反應eq\o(□,\s\up1(2))逆反應eq\o(□,\s\up1(3))正eq\o(□,\s\up1(4))逆eq\o(□,\s\up1(5))減小eq\o(□,\s\up1(6))增大eq\o(□,\s\up1(7))不eq\o(□,\s\up1(8))吸熱eq\o(□,\s\up1(9))放熱eq\o(□,\s\up1(10))不一、平衡移動的判斷以及相關(guān)量的變化分析1．一定量混合氣體在一容積可變的密閉容器中發(fā)生反應：xA(g)＋yB(g)?zC(g)。該反應達到平衡后，測得A氣體的濃度為0.5mol·L－1。(1)若保持容積不變，通入氦氣，則平衡______移動。(2)在恒溫下將密閉容器的容積擴大到原來的2倍，再次達到平衡后，測得A的濃度為0.3mol·L－1，則x＋y________z(填“>”“＝”或“<”)，C的體積分數(shù)______(填“增大”“不變”或“減小”，下同)，B的轉(zhuǎn)化率_________________。解析：(1)保持容積不變，通入氦氣，各物質(zhì)的濃度不發(fā)生變化，平衡不移動。(2)假設容器的容積擴大到原來的2倍時，平衡不移動，則A的濃度為0.25mol·L－1，但平衡時A的濃度為0.3mol·L－1，說明平衡逆向移動，則x＋y>z，C的體積分數(shù)減小，B的轉(zhuǎn)化率減小。答案：(1)不(2)＞減小減小2．對于以下三個反應，從反應開始進行至達到平衡后，保持溫度、容積不變，按要求回答下列問題。(1)PCl5(g)?PCl3(g)＋Cl2(g)：再充入PCl5(g)，平衡向________方向移動，達到平衡后，PCl5(g)的轉(zhuǎn)化率________，PCl5(g)的百分含量________。(2)2HI(g)?I2(g)＋H2(g)：再充入HI(g)，平衡向________方向移動，達到平衡后，HI的分解率________，HI的百分含量________。(3)2NO2(g)?N2O4(g)：再充入NO2(g)，平衡向________方向移動，達到平衡后，NO2(g)的轉(zhuǎn)化率________，NO2(g)的百分含量________。答案：(1)正反應減小增大(2)正反應不變不變(3)正反應增大減小[反思歸納]轉(zhuǎn)化率的變化分析方法反應類型條件的改變反應物轉(zhuǎn)化率[α(A或B)]的變化反應物多種：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)恒容時增加A的用量α(A)減小，α(B)增大同等倍數(shù)地增大A、B的量恒溫恒壓反應物轉(zhuǎn)化率不變恒溫恒容m＋n＞p＋qα(A)、α(B)均增大m＋n＜p＋qα(A)、α(B)均減小m＋n＝p＋qα(A)、α(B)均不變反應物僅有一種：mA(g)?nB(g)＋pC(g)增加A的用量恒溫恒壓反應物轉(zhuǎn)化率不變恒溫恒容m＞n＋pα(A)增大m＜n＋pα(A)減小m＝n＋pα(A)不變二、虛擬法判斷平衡移動的結(jié)果3．(2024·惠州階段測試)一定條件下存在反應：2SO2(g)＋O2(g)?2SO3(g)，其正反應放熱。圖1、2表示起始時容器甲、丙的體積都是V，容器乙、丁的體積都是eq\f(V,2)；向容器甲、丙內(nèi)都充入2amolSO2和amolO2并保持恒溫；向容器乙、丁內(nèi)都充入amolSO2和0.5amolO2并保持絕熱(即與外界無熱量交換)，在一定溫度時開始反應。下列說法正確的是()A．圖1達平衡時，c(SO2)：甲＝乙B．圖1達平衡時，平衡常數(shù)K：甲<乙C．圖2達平衡時，所需時間t：丙>丁D．圖2達平衡時，體積分數(shù)φ(SO3)：丙<丁解析：選C。甲和乙若都是恒溫恒壓，則二者等效，但乙為絕熱恒壓，又因為該反應的正反應為放熱反應，則體系溫度：甲<乙，溫度升高平衡向逆反應方向移動，c(SO2)：甲<乙，平衡常數(shù)K：甲>乙，A、B項錯誤；丙和丁若都是恒溫恒容，則二者等效，但丁為絕熱恒容，則體系溫度：丙<丁，溫度越高，反應速率越大，到達平衡的時間越短，則達平衡時所需時間：丙>丁，C項正確；溫度升高，平衡向逆反應方向移動，體積分數(shù)φ(SO3)：丙>丁，D項錯誤。[思維建模](1)構(gòu)建恒溫恒容平衡思維模式。新平衡狀態(tài)可認為是兩個原平衡狀態(tài)簡單地疊加并壓縮而成，相當于增大壓強。(2)構(gòu)建恒溫恒壓平衡思維模式(以氣體物質(zhì)的量增加的反應為例，見圖示)。新平衡狀態(tài)可以認為是兩個原平衡狀態(tài)簡單地疊加，壓強不變，平衡不移動。1．(2023·新高考北京卷)下列事實能用平衡移動原理解釋的是()A．H2O2溶液中加入少量MnO2固體，促進H2O2分解B．密閉燒瓶內(nèi)的NO2和N2O4的混合氣體，受熱后顏色加深C．鐵釘放入濃硝酸中，待不再變化后，加熱能產(chǎn)生大量紅棕色氣體D．鋅片與稀硫酸反應過程中，加入少量CuSO4固體，促進H2的產(chǎn)生答案：B2．(2022·新高考海南卷)某溫度下，反應CH2=CH2(g)＋H2O(g)?CH3CH2OH(g)在密閉容器中達到平衡，下列說法正確的是()A．增大壓強，v正>v逆，平衡常數(shù)增大B．加入催化劑，平衡時CH3CH2OH(g)的濃度增大C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，平衡向正反應方向移動D．恒容下，充入一定量的CH2=CH2(g)，CH2=CH2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率增大解析：選C。A．該反應前后氣體分子數(shù)減少，增大壓強平衡向正反應方向移動，v正>v逆，由于溫度不變，故平衡常數(shù)不變，A不正確；B．催化劑不影響化學平衡狀態(tài)，因此，加入催化劑不影響平衡時CH3CH2OH(g)的濃度，B不正確；C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，反應物濃度增大，平衡向正反應方向移動，C正確；D．恒容下，充入一定量的CH2=CH2(g)，平衡向正反應方向移動，但CH2=CH2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率減小，D不正確。3．(2022·新高考廣東卷)恒容密閉容器中，BaSO4(s)＋4H2(g)?BaS(s)＋4H2O(g)在不同溫度下達平衡時，各組分的物質(zhì)的量(n)如圖所示。下列說法正確的是()A．該反應的ΔH<0B．a(chǎn)為n(H2O)隨溫度的變化曲線C．向平衡體系中充入惰性氣體，平衡不移動D．向平衡體系中加入BaSO4，H2的平衡轉(zhuǎn)化率增大解析：選C。溫度越高，達到平衡時，H2的物質(zhì)的量越小，說明升高溫度，平衡正向移動，該反應的ΔH＞0，A項錯誤；結(jié)合起始組成及化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)，由圖像曲線變化趨勢可知，a上面的曲線為n(H2O)隨溫度的變化曲線，B項錯誤；恒容密閉容器中，向平衡體系中充入惰性氣體，各組分濃度不變，平衡不移動，C項正確；BaSO4為固體，向平衡體系中加入BaSO4，平衡不移動，H2的平衡轉(zhuǎn)化率不變，D項錯誤。4.(2021·新高考湖南卷改編)已知：A(g)＋2B(g)?3C(g)ΔH<0，向一恒溫恒容的密閉容器中充入1molA和3molB發(fā)生反應，t1時達到平衡狀態(tài)Ⅰ，在t2時改變某一條件，t3時重新達到平衡狀態(tài)Ⅱ，正反應速率隨時間的變化如圖所示。下列說法正確的是()A．容器內(nèi)壓強不變，表明反應達到平衡B．t2時改變的條件：向容器中加入CC．平衡時A的體積分數(shù)φ：φ(Ⅱ)<φ(Ⅰ)D．平衡常數(shù)K：K(Ⅱ)<K(Ⅰ)解析：選B。該反應是反應前后氣體分子數(shù)不變的反應，隨著反應的進行，氣體的總物質(zhì)的量始終不變，總壓強始終不變，A錯誤；t2時，條件改變瞬間正反應速率不變，后逐漸增大，說明平衡逆向移動，改變的條件為向容器中加入C，B正確；t2時，設向容器中加入3molC，相當于加入1molA和2molB，則狀態(tài)Ⅱ相當于起始投料為2molA和5molB，若是投料為2molA和6molB，則與狀態(tài)Ⅰ等效，即狀態(tài)Ⅱ相當于減少了B的投料，平衡逆向移動，A的體積分數(shù)變大，即φ(Ⅱ)＞φ(Ⅰ)，C錯誤；化學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，即K(Ⅱ)＝K(Ⅰ)，D錯誤。課時跟蹤練[基礎鞏固]1．下列事實不能用勒夏特列原理解釋的是()A．用排飽和食鹽水的方法收集氯氣B．打開啤酒瓶蓋時會從瓶口逸出氣體C．對2HI(g)?H2(g)＋I2(g)，減小容器容積，氣體顏色變深D．久置的氯水pH逐漸減小解析：選C。A．氯氣和水反應生成鹽酸和次氯酸，存在平衡：Cl2＋H2O?H＋＋Cl－＋HClO，飽和食鹽水中含有氯化鈉電離出來的氯離子，抑制了氯氣的溶解，故可以用排飽和食鹽水的方法收集氯氣，能用勒夏特列原理解釋；B．啤酒中存在二氧化碳的溶解平衡，打開啤酒瓶蓋后，瓶內(nèi)壓強減小，二氧化碳氣體逸出，能用勒夏特列原理解釋；C．對2HI(g)?H2(g)＋I2(g)，減小容器容積，平衡不移動，氣體顏色變深是減小容積使I2濃度增大所致，不能用勒夏特列原理解釋；D．氯水中存在平衡：Cl2＋H2O?H＋＋Cl－＋HClO，次氯酸見光分解使平衡正向移動，pH逐漸減小，能用勒夏特列原理解釋。2．(2024·江門階段測試模擬)在恒溫恒容密閉容器中進行反應：CO(g)＋N2O(g)?N2(g)＋CO2(g)。下列能作為反應已達到平衡狀態(tài)的依據(jù)的是()A．eq\f(c(N2)·c(CO2),c(CO)·c(N2O))不再變化B．反應速率：v正(CO)＝v正(N2)C．容器內(nèi)氣體的壓強不再變化D．容器內(nèi)氣體的密度不再變化解析：選A。A．反應CO(g)＋N2O(g)?N2(g)＋CO2(g)的平衡常數(shù)K＝eq\f(c(N2)·c(CO2),c(CO)·c(N2O))，當eq\f(c(N2)·c(CO2),c(CO)·c(N2O))不再變化時，說明反應達到平衡，故A選；B．反應速率：v正(CO)＝v正(N2)，不能說明正、逆反應速率相等，不能說明反應達到平衡，故B不選；C．該反應是氣體體積不變的反應，反應過程中容器內(nèi)氣體的壓強始終不變，當容器內(nèi)氣體的壓強不再變化時，不能說明反應達到平衡，故C不選；D．反應過程中氣體總質(zhì)量和總體積不變，氣體的密度是定值，當容器內(nèi)氣體的密度不再變化時，不能說明反應達到平衡，故D不選。3．(2024·廣東聯(lián)考)對于反應NO2(g)＋SO2(g)?SO3(g)＋NO(g)ΔH＝－41.8kJ·mol－1，下列有關(guān)說法正確的是()A．達到平衡后，升高溫度，c(SO3)增大B．使用催化劑能縮短該反應達到平衡的時間C．1molNO2(g)與1molSO2(g)混合后，充分反應會放出41.8kJ熱量D．在恒溫恒容條件下，當反應容器內(nèi)總壓強不變時，說明該反應已達到平衡解析：選B。A．該反應為放熱反應，達到平衡后，升高溫度，平衡逆向移動，c(SO3)減小，故A錯誤；B．催化劑能增大反應速率，所以使用催化劑能縮短該反應達到平衡的時間，故B正確；C．該反應是可逆反應，故1molNO2(g)與1molSO2(g)混合后，反應物不能完全反應，放出的熱量小于41.8kJ，故C錯誤；D．在恒溫恒容條件下，對于反應前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應，總壓強一直不變，所以壓強不變，不能說明該反應達到平衡狀態(tài)，故D錯誤。4．溫度為T℃時，向某密閉容器中加入足量活性炭，并充入1molNO2，發(fā)生反應：2C(s)＋2NO2(g)?N2(g)＋2CO2(g)ΔH，反應達到平衡。下列說法正確的是()A．使用催化劑，可以改變該反應的ΔH和活化能B．粉碎活性炭固體，正反應速率增大，平衡正向移動C．降低壓強，平衡正向移動，平衡常數(shù)K增大D．恒壓下，充入稀有氣體，利于提高NO2的轉(zhuǎn)化率解析：選D。A．使用催化劑，可以改變反應的活化能，但不改變反應的ΔH，故A錯誤；B．粉碎活性炭固體，可增大反應物間的接觸面積，從而增大反應速率，但對平衡無影響，故B錯誤；C．平衡常數(shù)K只受溫度影響，不受壓強影響，故C錯誤；D．恒壓下，充入稀有氣體，容器容積增大，相當于減壓，平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動，即正向移動，有利于提高二氧化氮的轉(zhuǎn)化率，故D正確。5．室溫下，向圓底燒瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氫溴酸，溶液中發(fā)生反應：C2H5OH＋HBr?C2H5Br＋H2O，充分反應后達到平衡。已知常壓下，C2H5Br和C2H5OH的沸點分別為38.4℃和78.5℃。下列有關(guān)敘述錯誤的是()A．增大C2H5OH濃度，有利于生成C2H5BrB．加入的反應物的物質(zhì)的量均增大至3mol時，兩種反應物平衡轉(zhuǎn)化率之比不變C．為縮短反應達到平衡的時間，將起始溫度提高至50℃D．加入NaOH，可增大乙醇的物質(zhì)的量解析：選C。A．增大C2H5OH濃度，平衡正向移動，有利于生成C2H5Br，A正確；B．當投料比與化學計量數(shù)之比相等時，各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相等，投料比不變，轉(zhuǎn)化率之比不變，B正確；C．溫度升高至50℃，C2H5Br汽化，難以在短時間內(nèi)達到平衡，C錯誤；D．加入NaOH，與HBr反應，平衡逆向移動，乙醇的物質(zhì)的量增大，D正確。6．用活性炭還原處理氮氧化物的有關(guān)反應為C(s)＋2NO(g)?CO2(g)＋N2(g)ΔH<0。向容積可變的密閉容器中加入(足量的)活性炭，并充入NO，在t2時刻改變某一條件，反應速率-時間圖像如下圖所示。下列說法正確的是()A．給該反應升溫，v正減小，v逆增大B．t2時刻改變的條件是向密閉容器中充入NOC．t1時刻的v逆大于t2時刻的v正D．若氣體的密度不變，則不能說明該反應達到平衡解析：選B。A．升高溫度，v正、v逆均增大，A錯誤；B．由題圖可知，t2時刻改變條件后，逆反應速率瞬間減小，達到新平衡時，與原平衡反應速率相同，故改變的條件是向密閉容器中充入NO，B正確；C．t2時刻改變的條件是向密閉容器中充入NO，正反應速率增大，逆反應速率減小，故t1時刻的v逆小于t2時刻的v正，C錯誤；D．該反應前后氣體的物質(zhì)的量不變，即恒溫下容器的容積保持不變，反應正向氣體質(zhì)量增加，若氣體的密度不變，則氣體質(zhì)量不變，說明該反應達到平衡，D錯誤。7．(2024·云浮調(diào)研)一定溫度下，向1L密閉容器中充入2molX和1molY，發(fā)生反應2X(g)＋Y(g)?3Z(？)。達到平衡時，容器的壓強從原來的p0變?yōu)?.4p0。下列說法錯誤的是()A．Z不可能為氣體B．達到平衡時容器內(nèi)有1.8molZC．壓縮容器容積，再次達到平衡時，X的濃度不變D．Y的體積分數(shù)不變說明反應達到平衡狀態(tài)解析：選D。A．若Z為氣體，則反應前后氣體的壓強不變，根據(jù)壓強從原來的p0變?yōu)?.4p0可知，Z不可能為氣體，故A正確；B．設Y的物質(zhì)的量的變化量為xmol，列“三段式”：eq\f(3,3－3x)＝eq\f(p0,0.4p0)，解得x＝0.6，達到平衡時容器內(nèi)有1.8molZ，故B正確；C．平衡常數(shù)K＝eq\f(1,c2(X)·c(Y))，壓縮容器容積，平衡正向移動，但K不變，故再次達到平衡時，X的濃度不變，故C正確；D．反應起始時X、Y的投料量之比為化學計量數(shù)之比，容器內(nèi)只有X和Y為氣體，Y的體積分數(shù)始終為eq\f(1,3)，故Y的體積分數(shù)不變不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故D錯誤。8．聚丙烯腈纖維俗名人造羊毛，由丙烯腈聚合而得。用丙烯合成丙烯腈的反應如下：2C3H6(g)＋2NH3(g)＋3O2(g)?2C3H3N(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1030kJ·mol－1。(1)某密閉容器中發(fā)生上述反應，生成丙烯腈的反應速率與反應時間的關(guān)系如圖甲所示。t1時刻表示體系改變的反應條件為____________；t2時刻表示體系改變了另一反應條件，此時平衡__________移動(填“正向”“逆向”或“不”)。(2)丙烯的轉(zhuǎn)化率與反應溫度的關(guān)系如圖乙所示：①有利于提高丙烯平衡轉(zhuǎn)化率的反應條件有___________________。②最大轉(zhuǎn)化率所對應的溫度為460℃。當溫度低于460℃時，丙烯的轉(zhuǎn)化率______(填“是”或“不是”)所對應溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)一定條件下，在2L恒容密閉容器中，通入84gC3H6、34gNH3、96gO2，若該反應5min到達a點，則0～5min內(nèi)丙烯的平均反應速率為________mol·L－1·min－1。解析：(1)t1時刻正、逆反應速率都增大，且增大程度相等，故改變的反應條件為使用催化劑；由于生成丙烯腈的反應是氣體體積增大的放熱反應，t2時刻改變反應條件，正、逆反應速率都降低，可能為降低溫度，也可能是減小壓強，無論是降低溫度還是減小壓強，平衡都正向移動。(2)①該反應是氣體體積增大的放熱反應，故有利于提高丙烯平衡轉(zhuǎn)化率的反應條件有降低溫度、減小壓強。②該反應的正反應為放熱反應，平衡狀態(tài)下，若升高溫度，平衡逆向移動，則平衡轉(zhuǎn)化率降低，而當溫度低于460℃時，丙烯的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而逐漸升高，因此溫度低于460℃時，丙烯的轉(zhuǎn)化率不是所對應溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率。(3)一定條件下，在2L恒容密閉容器中，通入84g(2mol)C3H6、34g(2mol)NH3、96g(3mol)O2，若該反應5min到達a點，則0～5min內(nèi)丙烯的平均反應速率為v(丙烯)＝eq\f(2mol×0.6,2L×5min)＝0.12mol·L－1·min－1。答案：(1)使用催化劑正向(2)①降低溫度、減小壓強②不是該反應的正反應為放熱反應，平衡狀態(tài)下，若升高溫度，平衡逆向移動，則平衡轉(zhuǎn)化率將降低(3)0.129．(2021·新高考天津卷)CS2是一種重要的化工原料。工業(yè)上可以利用硫(S8)與CH4為原料制備CS2，S8受熱分解成氣態(tài)S2，發(fā)生反應2S2(g)＋CH4(g)?CS2(g)＋2H2S(g)。回答下列問題：(1)某溫度下，若S8完全分解成氣態(tài)S2。在恒溫密閉容器中，S2與CH4物質(zhì)的量比為2∶1時開始反應。①當CS2的體積分數(shù)為10%時，CH4的轉(zhuǎn)化率為____________。②當以下數(shù)值不變時，能說明該反應達到平衡的是________(填標號)。a．氣體密度b．氣體總壓c．CH4與S2體積比d．CS2的體積分數(shù)(2)一定條件下，CH4與S2反應中CH4的平衡轉(zhuǎn)化率、S8分解產(chǎn)生S2的體積分數(shù)隨溫度的變化曲線如下圖所示。據(jù)圖分析，生成CS2的反應為________(填“放熱”或“吸熱”)反應。工業(yè)上通常采用在600～650℃的條件下進行此反應，不采用低于600℃的原因是_____________________________________。解析：(1)①在恒溫密閉容器中，S2與CH4物質(zhì)的量比為2∶1時開始反應，列“三段式”：當CS2的體積分數(shù)為10%時，即eq\f(xmol,3amol)×100%＝10%，解得x＝0.3a，CH4的轉(zhuǎn)化率為eq\f(xmol,amol)×100%＝30%。②a.恒溫密閉容器中，反應前后氣體體積不變，氣體質(zhì)量不變，故密度一直不變，故密度不變不一定平衡，不選；b.反應前后氣體的物質(zhì)的量不變，故壓強也一直不變，故壓強不變不一定平衡，不選；c.CH4與S2體積比一直為1∶2，故CH4與S2體積比不變不一定平衡，不選；d.CS2的體積分數(shù)不變，說明反應已經(jīng)達到平衡，選。(2)由題圖可知，隨溫度升高，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率降低，故生成CS2的反應為放熱反應。工業(yè)上通常采用在600～650℃的條件下進行此反應，不采用低于600℃的原因是600℃時甲烷平衡轉(zhuǎn)化率高達99%，低于600℃時，S2濃度明顯偏小，且反應速率小。答案：(1)①30%②d(2)放熱600℃時甲烷平衡轉(zhuǎn)化率高達99%，低于600℃時，S2濃度明顯偏小，且反應速率小[素養(yǎng)提升]10．某實驗小組探究溫度對化學反應H2(g)＋I2(g)?2HI(g)的影響，在其他條件相同時，將1molH2(g)和1molI2(g)充入容積為2L的恒容密閉容器中，測得不同溫度下HI(g)的物質(zhì)的量分數(shù)隨時間變化的實驗數(shù)據(jù)見下表：時間/min020406080100HI(g)的物質(zhì)的量分數(shù)T100.500.680.760.800.80T200.600.720.750.750.75下列說法正確的是()A．T1溫度下，0～20min內(nèi)，H2的平均反應速率為0.0125mol·L－1·min－1B．在T1溫度下，該反應有可能在70min時已達到平衡狀態(tài)C．由表中數(shù)據(jù)推測，T1>T2D．由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高，H2(g)與I2(g)的反應限度越大解析：選A。T1溫度下，0～20min內(nèi)，HI的物質(zhì)的量分數(shù)為0.50，反應前后氣體的物質(zhì)的量不變，說明生成1molHI，消耗了0.5molH2，H2的平均反應速率為eq\f(0.5mol,2L×20min)＝0.0125mol·L－1·min－1，選項A正確；在T1溫度下，每間隔20min，HI物質(zhì)的量分數(shù)增加值逐漸減小，反應從40～60min，HI(g)的物質(zhì)的量分數(shù)的變化量為0.08，故50～60min、60～70minHI(g)的物質(zhì)的量分數(shù)的變化量應小于0.04，故該反應70min時沒有達到平衡狀態(tài)，選項B錯誤；T2溫度下，反應更快達到平衡，據(jù)此可推斷T2>T1，選項C錯誤；T2>T1，溫度越高，H2(g)與I2(g)的反應限度越小，選項D錯誤。11．有兩個相同帶活塞的容器a、b，向容器a中充入NO2(g)待顏色不再變化，再向容器b中充入Br2(g)，使兩容器的顏色相同、體積相等[注：同濃度的NO2(g)和Br2(g)顏色相同，2NO2(g)?N2O4(g)(無色)]，迅速將兩容器同時壓縮(假設氣體不液化)。下列說法正確的是()A．a(chǎn)→a′過程中，顏色突然加深，然后逐漸變淺，最終顏色比原來的淺B．若對a和b以極慢的速度緩緩壓縮，則a和b的顏色均慢慢加深，但在每一個相同的時間點，b的顏色總比a的深C．假設容器和活塞均為無色，從容器左側(cè)觀察a和a′，a′的顏色比a的淺D．氣體的物質(zhì)的量：n(a′)一定大于n(b′)解析：選B。A項，a→a′過程中，開始時容器的容積瞬間減小，NO2的濃度瞬間增大，顏色突然加深，2NO2(g)?N2O4(g)平衡正向移動，NO2的濃度逐漸減小，顏色又逐漸變淺，但新平衡時各氣體物質(zhì)的濃度均比舊平衡時大，最終顏色比原來的深，故A錯誤；B項，在以極慢的速度緩緩壓縮的過程中，a中2NO2(g)?N2O4(g)平衡正向移動，有一定量的NO2轉(zhuǎn)化成N2O4，而b→b′過程中，Br2(g)的物質(zhì)的量不變，故在每一個相同的時間點，Br2(g)的濃度總是比NO2的濃度大，即b的顏色總比a的深，故B正確；C項，由A項分析可知，從容器左側(cè)觀察a和a′，a′的顏色更深，故C錯誤；D項，由于a′中存在平衡移動，且是向著氣體物質(zhì)的量減小的方向移動，所以氣體的物質(zhì)的量：n(a′)小于n(b′)，故D錯誤。12．(2024·珠海月考)一種制備藍氫的原理是CH4(g)＋CO2(g)?2CO(g)＋2H2(g)。向一容積為1L的恒容密閉容器中充入1molCH4(g)和2molCO2(g)，在一定條件下發(fā)生上述反應，測得H2的物質(zhì)的量與時間的關(guān)系見下表。下列敘述錯誤的是()t/min0510152025n(H2)/mol00.50.750.850.90.9A．0～10min，v(CO2)＝0.15mol·L－1·min－1B．CO的體積分數(shù)不變時，反應達到平衡狀態(tài)C．上述反應中，CH4的轉(zhuǎn)化率大于CO2的轉(zhuǎn)化率D．若其他條件不變，加入高效催化劑，則CH4的轉(zhuǎn)化率達到45%時所用時間小于20min解析：選A。A．0～10min，v(H2)＝eq\f(0.75mol,1L×10min)＝0.075mol·L－1·min－1，由題給化學方程式可知，v(CO2)＝eq\f(1,2)v(H2)＝eq\f(1,2)×0.075mol·L－1·min－1＝0.0375mol·L－1·min－1，故A錯誤；B．CO的體積分數(shù)不變時，說明CO的物質(zhì)的量不變，反應達到平衡狀態(tài)，故B正確；C．達到平衡時，n(H2)＝0.9mol，由化學方程式的化學計量數(shù)關(guān)系可知，CH4的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.9mol×\f(1,2),1mol)×100%＝45%，CO2的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.9mol×\f(1,2),2mol)×100%＝22.5%，CH4的轉(zhuǎn)化率大于CO2的轉(zhuǎn)化率，故C正確；D．若其他條件不變，加入高效催化劑，反應速率增大，但不影響最終平衡時CH4的轉(zhuǎn)化率，則CH4的轉(zhuǎn)化率達到45%時所用時間小于20min，故D正確。13．在600K下，按初始投料比n(CO)∶n(H2)分別為1∶1、1∶2、1∶3投料，發(fā)生反應CO(g)＋2H2(g)?CH3OH(g)ΔH<0。測得不同壓強下，CO平衡轉(zhuǎn)化率如下圖所示。下列敘述正確的是()A．曲線X代表起始投料比為1∶1B．當2v正(H2)＝v逆(CH3OH)時，該反應達到平衡狀態(tài)C．若其他條件不變，升高溫度會使對應的曲線上移D．m點對應的H2的平衡轉(zhuǎn)化率為60%解析：選D。A．相同溫度下，氫氣投料增多，平衡正向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故曲線X代表起始投料比為1∶3，A項錯誤；B．該反應達到平衡時，v正(H2)＝2v逆(CH3OH)，B項錯誤；C．該反應是放熱反應，其他條件不變，升高溫度，平衡逆向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，平衡曲線均下移，C項錯誤；D．曲線Y代表起始投料比為1∶2，即起始按化學計量數(shù)之比投料，CO、H2的平衡轉(zhuǎn)化率相等，即m點對應的CO、H2的平衡轉(zhuǎn)化率均為60%，D項正確。14．CO2和CH4是兩種重要的溫室氣體，通過CH4和CO2反應制造具有更高價值的化學品是目前的研究目標。請回答下列問題：Ⅰ.工業(yè)上可以利用CO2和H2合成CH3OH：CO2(g)＋3H2(g)?CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＜0。該反應在起始溫度和容積均相同(T℃、1L)的兩個密閉容器中分別進行，反應物起始物質(zhì)的量見下表：項目n(CO2)/moln(H2)/moln(CH3OH)/moln(H2O)/mol反應a(恒溫恒容)1300反應b(絕熱恒容)0011(1)達到平衡時，反應a、b對比：CO2的體積分數(shù)φ(a)________(填“>”“＜”或“＝”)φ(b)。(2)下列能說明反應a達到平衡狀態(tài)的是________。A．v正(CO2)＝3v逆(H2)B．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變C．c(CH3OH)＝c(H2O)D．容器內(nèi)壓強不再改變Ⅱ.我國科學家研究了不同反應溫度對含碳產(chǎn)物組成的影響。已知：反應①CO2(g)＋4H2(g)?CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＜0；反應②CO2(g)＋H2(g)?CO(g)＋H2O(g)ΔH>0。在密閉容器中通入3molH2和1molCO2，分別在1MPa和10MPa下進行反應。實驗中對組成平衡體系的三種物質(zhì)(CO2、CO、CH