2025年高考化學全國一輪復習：化學平衡的移動

第23講化學平衡的移動

備考導航

1.能運用濃度、壓強、溫度對化學平衡的影響規(guī)律，推測平衡移

復習目標動方向及濃度、轉(zhuǎn)化率等相關(guān)物理量的變化。

2.了解化學反應條件的選擇和優(yōu)化。

濃度

壓強-------------T勒夏特列原理〕

熟記網(wǎng)絡影響化學平衡______

移動的因素溫度

------------」無影響|

—催化劑

問題1在7VC時，向容積為2L的一個剛性容器中加入一定量的

C⑸和amolH2O(g),只發(fā)生下列反應：C(s)+H2O(g)CO(g)+

H2(g)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),達平衡時測得"(H2)=

Z)mol,?(CO)=cmol,則平衡時，〃(CC>2)=_______mol(用含a、b、

c的代數(shù)式表示)。

【答案】〈

課前思考

問題2化工實際生產(chǎn)中是如何運用化學反應速率和化學平衡理論

來選擇合成氨的適宜條件的？

【答案】合成氨反應特點：可逆反應，正反應為放熱、氣體分子

數(shù)減小的反應，則從化學反應速率和化學平衡兩個角度分析，合成

氨的適宜條件：500°C、lOMPa?30MPa條件下，使用催化劑(鐵觸

媒)，并將氨氣及時液化分離、循環(huán)使用。

諜前8min

1.(2023?江門一模)一定量的CO2與足量的碳在容積可變的恒壓密閉容器中反

應：C(s)+CO2(g)2CO(g),平衡時，體系中氣體體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖

所示：

已知：氣體分壓①分)=氣體總壓g總)x體積分數(shù)。下列說法錯誤的是①)

A.該反應AH>0

B.550℃時，充入惰性氣體將使，正〉/逆

C.650℃時，反應達平衡后C02的轉(zhuǎn)化率為25.0%

D.925℃時，用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數(shù)&=24.0夕總

【解析】隨著溫度的升高，CO2的體積分數(shù)降低，即升溫該平衡正向移動，

所以該反應為吸熱反應，AH>0,A正確；恒壓充入惰性氣體，容器容積變大，相

當于減壓，平衡向氣體增大的方向移動，即平衡正向移動，，正〉，逆，B正確；設

初始CO2為Imol,該條件下轉(zhuǎn)化率為x,根據(jù)已知信息建立三段式：

C(s)+CO2(g)2C0(g)

起始/mol10

變化/molX2x

平衡/mol1—X2x

650℃時CO2和CO的體積分數(shù)分別為60%和40%,即匕襄號，得到x=

2x40%

0.25,則轉(zhuǎn)化率為25%,C正確；925℃時，CO的體積分數(shù)為96%,故=

e(CO2)

_(96%*?總)2_

——23.。42總，D黜1天0

4%)<夕總

2.(2023?佛山二檢)在催化劑作用下，向容積為1L的容器中加入ImolX和

3molY,發(fā)生反應:X(g)+2Y(s)2Z(s),平衡時和反應lOmin時X的轉(zhuǎn)化率a(X)

隨溫度的變化分別如曲線I、II所示。下列說法錯誤的是(C)

100

A.該反應AH>0

B.200℃時，前l(fā)Omin的平均反應速率KX)=0.02mol/(L-min)

C.400C時，反應的平衡常數(shù)K=2

D.be段變化可能是催化劑在溫度高于400C時活性降低導致

【解析】曲線I為平衡時x的平衡轉(zhuǎn)化率，曲線n是不同溫度下x反應

lOmin時X的轉(zhuǎn)化率。升高溫度，平衡轉(zhuǎn)化率增大，平衡正反應方向移動，則正

向是吸熱反應，即該反應AH>0,A正確；200℃時，前10minX的轉(zhuǎn)化率為20%,

前l(fā)Omin的平均反應速率k(X)=lmolX20%=o.O2mol/(L-min),B正確；400℃

1LXlOmin

1

時，X平衡轉(zhuǎn)化率為60%,反應的平衡常數(shù)犬=1mo儀C錯誤；ab階

1L

段隨溫度升高，轉(zhuǎn)化率增大，be階段隨溫度升高，轉(zhuǎn)化率減小，該變化可能是催

化劑在溫度高于400℃時，催化劑活性降低導致，D正確。

3.(2023?深圳一調(diào))恒容密閉容器中，mnolCCh與3〃molH2在不同溫度下發(fā)生

反應：2co2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g),達到平衡時，各組分物質(zhì)的量濃

度(c)隨溫度(7)變化如圖所示。

下列說法正確的是(C)

A.該反應的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大

B.曲線Y表示c(C2H4)隨溫度的變化關(guān)系

C.提高投料比[〃(C02)：〃(H2)],可提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率

D.其他條件不變，2〃molCO2與6〃molH2在Ti℃下反應，達到平衡時

c(H2)<cimol/L

【解析】由圖可知，溫度升高，H2的平衡濃度增大，說明平衡逆向移動，

則該反應為放熱反應，平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，A錯誤；結(jié)合化學方程式

2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)可知，c(C2H4)的變化量為。32。)變化量的

則曲線Y表示c(H20)隨溫度的變化關(guān)系，B錯誤；提高投料比[〃(C02)：?(H2)],

相當于增大CO2濃度，平衡正向移動，壓的平衡轉(zhuǎn)化率增大，C正確；其他條件

不變，2〃molCO2與6〃molH2在下反應，等效于增大壓強，該反應是氣體體

積減小的反應，增大壓強，平衡正向移動，氏的濃度有所減小，但仍然大于原平

衡濃度ci,D錯誤。

4.(2023?深圳外國語學校)某溫度時兩個恒容密閉容器中僅發(fā)生反應

2NO2(g)2NO(g)+O2(g)AH>0o實驗測得：，正=左正一(NCh),，逆=左

2

ffi-c(NO)-c(O2),k正、左逆為速率常數(shù)，只受溫度影響。

起始濃度/(mol/L)平衡濃度/(mol/L)

容器編號

C(NO2)c(NO)。(。2)。(。2)

I0.6000.2

II0.60.10

下列說法正確的是(D)

A.升高溫度，該反應的化學平衡常數(shù)減小

B.I中的NO2平衡轉(zhuǎn)化率約為33.3%

C.II中達到平衡狀態(tài)時，c(O2)>0.2mol/L

D.該反應的化學平衡常數(shù)可表示為K="

k逆

【解析】該反應是的吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，該反應的化學平

衡常數(shù)增大,A錯誤；I中平衡時氧氣濃度為0.2mol/L,則NO2濃度減小0.4mol/L,

則NO2平衡轉(zhuǎn)化率100%Q66.7%,B錯誤；II在I平衡時的基礎(chǔ)上

0.6mol/L

充入一氧化氮01mol/L,平衡逆向移動，因此n中達到平衡狀態(tài)時，C(O2)<0.2

mol/L,C錯誤；達到平衡時，正=左正七2網(wǎng)02)=，逆=左逆-C2(NO).C(O2),則K=

c2(NO>c(O2)=左正

2D正確。

C(NO2)—左逆'

彎點研析

考點1影響化學平衡移動的因素

知識梳理

知識11化學平衡移動的概念

一個可逆反應，達到化學平衡狀態(tài)以后，若改變反應條件（如溫度、壓強、濃

度等），使正、逆反應的速率不相等.化學平衡發(fā)生移動。最終在新的條件下,

會建立新的化學平衡，

這個過程叫作化學平衡的移動。

知識?影響化學平衡移動的條件

1.濃度對化學平衡的影響

在其他條件不變時，增大反應物濃廢或減小生成物濃唐都可使化學

平衡向正反應方向移動:反之化學平衡向逆反應方向移動。

2.壓強對化學平衡的影響

（1）對于反應前后氣體分子數(shù)發(fā)生變化的可逆反應，在其他條件不變時，增

大壓強，化學平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動;反之，化學平衡向氣體分

子數(shù)增大的方向移動。

（2）若反應前后氣體分子數(shù)無變化，改變壓強，能同等程度地改變正、逆反

應速率，即K正）=耳逆），則平衡不移動。

3.溫度對化學平衡的影響

在其他條件不變的情況下，升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動;

降低溫度，化學平衡向放熱反應方向移動。

［注意］

①升高溫度，不管是吸熱方向還是放熱方向，反應速率均增大，但吸熱方向

速率增大的倍數(shù)大于放熱方向速率增大的倍數(shù)，耳吸熱）＞火放熱），故平衡向吸熱

方向移動。

②一般只要是升高溫度，新平衡狀態(tài)的速率大于原平衡狀態(tài)的速率；反之則

小。

知識回崔化劑對化學平衡的影響

催化劑對化學平衡移動無影響,它的使用能同等程博地改變正、逆

反應速率(即反應速率改變但仍然相等)，可以縮短化學反應達到平衡所需要

的時間。

知識目勒夏特列原理(化學平衡移動原理)

若改變影響平衡的一個條件(濃度、壓強、溫度等)，平衡就向能夠減弱這

種改變的方向移動。

解疑釋惑41

化學平衡移動與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系

(恒溫恒容，A、B、C均為氣體)

可逆反應改變條件平衡移動方向反應物轉(zhuǎn)化率

A+BC增大A的濃度正向移動a(A)減小,a(B)增大

AB+C增大A的濃度正向移動a(A)減小

2AB+C增大A的濃度正向移動a(A)不變

3AB+C增大A的濃度正向移動a(A)增大

［及時鞏固］

顫11(2022?廣東卷)恒容密閉容器中，BaSCU⑸+4H2(g)BaS⑸+4玨0@

在不同溫度下達平衡時，各組分的物質(zhì)的量(〃)如圖所示。下列說法正確的是(C)

3■

-起始組成：4molH2

g21molBaSO4

200400600800

T/℃

A.該反應的MV0

B.a為〃(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BaSCU,H2的平衡轉(zhuǎn)化率增大

【解析】達到平衡后升高溫度，氫氣的物質(zhì)的量減少，則平衡正向移動，說

明該反應的正反應是吸熱反應，即A錯誤；平衡隨著溫度升高正向移動,

水蒸氣的物質(zhì)的量增加，而a曲線表示的是物質(zhì)的量基本不隨溫度變化而變化，

B錯誤；在恒容密閉容器中，容器容積固定，向容器中充入惰性氣體，沒有改變

各物質(zhì)的濃度，平衡不移動，C正確；BaSCU是固體，向平衡體系中加入BaSCU,

平衡不移動，所以氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率不變，D錯誤。

圉豳(2023?安徽皖南八校大聯(lián)考)向一個1L的絕熱剛性容器中通入

ImolSCh和ImolNCh,在一定條件下發(fā)生反應：SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+

NO(g),正反應速率隨時間變化如圖所示。下列結(jié)論正確的是(C)

A.升高溫度，該反應的平衡常數(shù)將增大

B.從反應開始到達到平衡，逆反應速率先增大后減小

C.體系壓強不再變化，說明反應達到平衡

D.從容器中分離出少量SO3后，/正增加，/逆減小，平衡正向移動

【解析】該容器為絕熱剛性容器，因此和外界沒有熱交換，隨著反應進行,

容器的溫度會發(fā)生改變。從圖像可以看出，隨反應進行，反應物濃度減小，但是

正反應速率增大，說明反應剛開始時溫度升高對正反應速率的影響大于濃度減小

對正反應速率的影響，該反應為放熱反應，升高溫度，平衡常數(shù)減小，A錯誤；

在達到平衡之前，逆反應速率始終增大，B錯誤；該反應是氣體分子數(shù)不變的反

應，反應過程中氣體總物質(zhì)的量不變，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程產(chǎn)「=〃氏7,壓強與

溫度成正比，只要反應還在向右進行，容器的溫度就會持續(xù)升高，壓強就會一直

增大，故壓強不變可以說明達到了平衡狀態(tài)，C正確；從容器中分離出少量SO3(g)

后，平衡正向移動，，正、，逆都減小，D錯誤。

隰駟二氧化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用CCh的熱點研究領(lǐng)域。已知反

應：6H2(g)+282(g)催化劑CH2=CH2(g)+4H2O(g),溫度對CO2的平衡轉(zhuǎn)化

率和催化劑催化效率的影響如圖所示。下列說法不正確的是(C)

A.正反應為放熱反應

B.化學平衡常數(shù)：KM>KN

C.當溫度高于250℃時，催化劑的催化效率降低是因為平衡逆向移動引起的

D.若初始投料比"(H2)：〃(CO2)=3：1,則圖中M點的乙烯體積分數(shù)約為

7.7%

【解析】由圖可知，隨著溫度升高，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動,

則該反應為放熱反應，A正確；該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，

K值減小，由圖可知M點溫度低于N點溫度，則KM>KN,B正確；催化劑與化

學平衡的移動沒有關(guān)系，所以催化劑的催化效率降低不是因為平衡逆向移動引起

的，C錯誤；設起始〃(H2)=3amol,?(CO2)=amol,反應達到平衡時CO2的平衡

轉(zhuǎn)化率為50%,A/?(CO2)=0.5amol,列三段式(單位：mol)：

催化劑

6H2(g)+2CO2(g)由J"CH2=CH2(g)+4H2O(g)

起3aa00

轉(zhuǎn)1.5a0.5。0.25。a

平1.5ci0.5。0.25。a

心

圖中M點的乙烯體積分數(shù)為-----70.25amolX100%7.7%,D

（1.5。十0.5。十0.25。十Q）mol

正確。

囪曲已知關(guān)熱化學方程式為N2CU(g)2NO2(g)M=+57kJ/mol。下列

有關(guān)該反應的說法正確的是(A)

A.升高體系溫度，正反應速率增大，逆反應速率也增大

B.若容器容積不變，氣體密度不變時說明該反應已經(jīng)達到化學平衡狀態(tài)

C.溫度不變，向平衡后的容器中再加入少量N2O4,平衡常數(shù)K值變大

D.增大體系的壓強，平衡右移，同時提高N2O4的反應速率和轉(zhuǎn)化率

【解析】升高溫度，正、逆反應速率均增大，且正反應速率大于逆反應速率,

平衡正向移動，A正確；若容器容積不變，氣體的質(zhì)量不變，氣體密度始終不變,

不能判定平衡狀態(tài)，B錯誤；K僅與溫度有關(guān)，溫度不變，向平衡后的容器中再

加入少量N2O4,平衡常數(shù)K值不變，C錯誤；N2O4（g）2NO2（g）為氣體分子數(shù)

增大的反應，增大壓強，平衡逆向移動，則N2O4的轉(zhuǎn)化率減小，D錯誤。

考點2化學平衡圖像分析

知識梳理

知識U轉(zhuǎn)化率-時間圖

知識?轉(zhuǎn)化率一溫度一壓強圖

圖像（1）：九點時，c的含量的增加量為狀態(tài)I大于狀態(tài)n；條件改變時，平

衡不發(fā)生移動。條件I有兩種可能：①使用催化劑；②增大壓強，且滿足加+〃

=x+q。

圖像（2）：乃為平衡點；為點以前，K正）>K逆），沒有達到化學平衡狀態(tài)，乃

點以后，隨著溫度的升高，c的含量減小，表示化學平衡向逆反應方向移動，正

反應為放熱反應，AH<Oo

圖像（3）：pi為平衡點；pi點以前，“正）〉K逆），反應沒有達到化學平衡狀態(tài);

P1點以后，隨著壓強的增大，C的含量減小，表示化學平衡向逆反應方向移動,

逆反應為氣體分子數(shù)減小的反應，即機+〃<x+q。

解疑釋惑42

化學平衡與圖像

1.濃度對化學平衡的影響

內(nèi)逆）"（正尸"（逆）

otxt2

減小反應物濃度

2.壓強對化學平衡的影響

對于反應加A(g)+〃B(g)2C(g)+qD(g),若掰+心p+q,則圖像對應圖1、

圖2；若〃z+〃=p+q,則圖像對應圖3、圖4。

vV

“(正)=v(逆)

"（正）=磯逆）

龍）孤正）一（逆）V(正)=0(逆)

0^---------------------

^~t—t2

增大壓強減小壓強增大壓強減小壓強

圖1圖2圖3圖4

說明：

①改變壓強，相當于改變體積，也就相當于改變濃度。

②若反應前后氣體分子數(shù)無變化，改變壓強，能同等程度改變正、逆反應速

率，改正）=”逆），平衡不移動。如H2（g）+L（g）2HI（g）o

③壓強變化是指平衡混合物體積變化而引起的總壓變化。若平衡混合物的體

積不變，而加入“惰性氣體”，雖然總壓強變化了，但平衡混合物的濃度仍不變,

反應速率不變，平衡不移動；若保持總壓強不變加入“惰性氣體”，此時增大了

體系容積，這就相當于降低了平衡體系的壓強，平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移

動。

3.溫度對化學平衡的影響

在其他條件不變的情況下，升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動；降低

溫度，化學平衡向放熱反應方向移動，/一/圖像以N2（g）+3H2（g）2NH3（g）AH

V0為例，對應圖5、圖6。

說明：

①升高溫度，不管是吸熱還是放熱方向，反應速率均增大，但吸熱方向速率

增大的倍數(shù)大于放熱方向速率增大的倍數(shù)，使K吸熱戶”放熱），故平衡向吸熱方

向移動。

②只要是升高溫度，新平衡狀態(tài)的速率值一定大于原平衡狀態(tài)的速率值；反

之則小。

"<正）=z/（逆）

隧O。（正）=M逆）

降低溫度

4.催化劑對化學平衡的影響

催化劑對化學平衡移動無影響，/圖像以N2（g）+3H2（g）2NH3（g）AH

<0為例對應圖7、圖8o

［及時鞏固］

圜雕在恒壓、NO和02的起始濃度一定的條件下，催化反應相同時間，測

得不同溫度下NO轉(zhuǎn)化為NO2的轉(zhuǎn)化率如圖中實線所示（圖中虛線表示相同條件

下NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化）。下列說法正確的是（B）

01——'——'——'——'-----1-------1

100200300400500600

溫度/℃

A.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的AH>0

B.圖中X點所示條件下，延長反應時間能提高NO轉(zhuǎn)化率

C.圖中Y點所示條件下，增加02的濃度不能提高NO轉(zhuǎn)化率

D.380℃下，c起始(O2)=5.0Xl()-4moi/L,NO平衡轉(zhuǎn)化率為50%,則平衡常

數(shù)K=2000

【解析】溫度越高，NO平衡轉(zhuǎn)化率越低，說明溫度升高，平衡向逆反應方

向移動，AH<0,A錯誤；X點的轉(zhuǎn)化率尚未達到平衡所能達到的轉(zhuǎn)化率，故延

長反應時間能使NO轉(zhuǎn)化率提高，B正確；Y點處于平衡狀態(tài)，增加02濃度，平

衡正向移動，NO轉(zhuǎn)化率提高，C錯誤；380℃下，設起始時c(NO)=amol/L,可

列三段式：

2NO+O22NO2

起始/,(mol/L))a5X10-40

反應反mol/L))0.5a0.25。0.5a

平衡/,(mol/L))0.5a(5X10-4—025°)0.5a

平衡常數(shù)K=/；m)=(05心晨;0,5『版1=2000,D錯

誤。

圉豳在密閉容器中進行反應：X(g)+2Y(g)2Z(g)AH>0o下圖能正確

表示該反應有關(guān)物理量變化規(guī)律的是(C)

X平

7

轉(zhuǎn).01X10P:

衡

化有催化劑

常

率

數(shù)

K

1.01X105Pa2無催化劑

。溫度°時間

CD

【解析】正反應吸熱，升高溫度，平衡向正反應方向移動，正反應速率應大

于逆反應速率，Z的含量應升高，A、B錯誤；升高溫度或增大壓強，平衡均向正

反應方向移動，X的轉(zhuǎn)化率升高，C正確；溫度不變，平衡常數(shù)不變，D錯誤。

圜毗(2023?馬鞍山一模)氮氧化物(NOQ是大氣污染物的主要成分，對人體

健康和環(huán)境危害極大。利用H2催化消除NO,生成N2及副產(chǎn)物N20的熱化學方

程式如下：

I：2NO(g)+4H2(g)+O2(g)N2(g)+4H2O(g)AHi=-574kJ/mol

II：2NO(g)+3H2(g)+O2(g)N2O(g)+3H2O(g)AH2=-412kJ/mol

回答下列問題：

⑴寫出H2與NzO反應生成兩種無毒物質(zhì)的熱化學方程式：

(2)催化劑a(Pt/TiO2)和催化劑b(Pt/TiO2—M)在不同溫度下催化效果如圖所

示，選用催化劑(填“a”或"b”)的效果更好，理由是

10o-

-

%8o-

/

榔-

76o-

)-

理-

O4o

N-

2O-

0

50100150200250300350

溫度7TC

(3)在7L恒容密閉容器中充入ImolNO、2molH2xlmolO2,此時起始壓強為

P。,反應達到平衡時，測得容器內(nèi)N2O、H2O的物質(zhì)的量分別為O.lmol、1.5mol(N2

由、牛癢岫_轉(zhuǎn)化為N2的NO的物質(zhì)的量

tU庭住I壬一,,rrT..r;,_..X100%)o則NO的平衡轉(zhuǎn)化率=

轉(zhuǎn)化的NO的物質(zhì)的量

;N2的選擇性=;反應II的平衡常數(shù)&=。

【答案】(l)N2O(g)+H2(g)=N2(g)+H2O(g)AH=-162kJ/mol(2)bb

在相對較低的溫度下，催化效果較好；且在一定溫度范圍內(nèi)，可達到較高的催化

效率，便于控制溫度(3)80%75%—

【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律I一II得熱化學方程式：N2O(g)+H2(g)=N2(g)

+H2O(g)\H=(-574+412)kJ/mol=-162kJ/molo(3)在%L恒容密閉容器中

充入ImolNO、2moiH2、ImolCh,此時起始壓強為po,反應達到平衡時，測得

容器內(nèi)N2O\H2O的物質(zhì)的量分別為O.lmol、1.5mol,列三段式：

I:2NO(g)+4H2(g)+O2(g)N2(g)+4H2O(g)

開始,/mol)12100

轉(zhuǎn)化,/mol)0.61.20.30.31.2

平衡,/mol)0.20.50.60.31.5

II：2NO(g)+3H2(g)+O2(g)N2O(g)+3H2O(g)

開始,/mol)12100

轉(zhuǎn)化,/mol)0.20.30.10.10.3

平衡,/mol)0.20.50.60.11.5

則NO的平衡轉(zhuǎn)化率為"0121±100%=80%,

1mol

N2的選擇性=0-3mol><2*i00%=75%,

0.2mol+0.6mol

反應后容器中含有0.2molNO、0.5molH2\0.6molO2\O.lmolNzO、1.5molH2。、

0.3molN2,則反應后體系的總壓強為學?0=0.8夕0,反應H的平衡常數(shù)Kp=

*X。.對x%xo對年

管、。對義償X0.對3義償X0.8司一伙0

顫國(2023?常德一中)乙烯是制造塑料、橡膠和纖維的基本原料，可利用

CO?和H2合成：2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)AH?；卮鹣铝袉?/p>

題：

〃32)_

(1)在恒容密閉容器中，起始壓強相同，反應溫度、投料比［〃(CO2)」對?。2

平衡轉(zhuǎn)化率的影響如圖甲所示。貝卜

?

3

理

遂

T

t

d

。

100200300400溫度/4

圖甲

(

M

.

O

U

I

M

S

'

U

運

圖乙

①AH0(填“>””或“<"，下同)。

②a3O

③M、N兩點化學平衡常數(shù)：KMKN。

(2)上述反應的Arrhenius經(jīng)驗公式實驗數(shù)據(jù)如圖乙中曲線a所示，已知

Arrhenius經(jīng)驗公式Rin2一章+C(Ea為活化能，左為速率常數(shù)，R和C為常數(shù))。

反應的活化能Ea=kJ/molo

【答案】⑴①<②>③〉⑵30

【解析】(1)①結(jié)合圖像，隨著溫度升高，CO2平衡轉(zhuǎn)化率降低，說明溫度

升高，平衡逆向移動，則AH<0。②根據(jù)2co2(g)+6H2(g)=CH2(g)+4H2O(g),

的數(shù)值越大，CO2平衡轉(zhuǎn)化越大，則A3。③該反應的MV0,溫度越

〃(CC)2)

高，平衡常數(shù)越小，N點溫度高于M,則M、N兩點的化學平衡常數(shù)：KM>KN。

(2)把(3.2,9.0)和(3.4,3.0)代入公式Rin仁一號+C,可得9.0=—3.2瓦+。、3.0=-

3.4Ea+C,解得Ea=30kJ/mol。

顫回(2023?合肥5月模擬)甲烷催化裂解是工業(yè)上制備乙煥的方法之一?；?/p>

答下列問題：

(1)已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)AHi=-885kJ/mol

2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(1)AH2=-2600kJ/mol

2H2(g)+O2(g)=2H2(3(l)AZ/3=-572kJ/mol

則2cH4(g)=C2H2(g)+3H2(g)AH=kJ/mol

(2)①若用?兀、O?二?<0、co和分別表示CH4、C2H2、H2和固體催化

劑，在固體催化劑表面CH4的裂解過程如圖1所示，從吸附到解吸的過程中，能

量狀態(tài)最高的是(填字母)。

ABC

圖1

②在恒容密閉容器中充入?mol甲烷,測得單位時間內(nèi)在固體催化劑表面CH4

的轉(zhuǎn)化率［a(CH4)］與溫度”℃)的關(guān)系如圖2所示。

包℃后CH4的轉(zhuǎn)化率突減的原因可能是

(3)甲烷除裂解反應外還能發(fā)生水蒸氣重整反應，涉及以下反應：

I.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)AH,=+206kJ/mol

II.CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g)AH2=-41kJ/mol

在一容積可變的密閉容器中，加入一定量的CH4和H20(g)發(fā)生水蒸氣重整反

應。

①壓強為pokPa時，分別在加CaO和不加CaO時，平衡體系H2的物質(zhì)的量

隨溫度變化如圖3所示。溫度低于700℃時，加入CaO可明顯提高混合氣中H2

的量，原因是__________________________________________________________

P。壓強/kPa

圖4

②500℃時，反應相同時間后測得CH4的轉(zhuǎn)化率隨壓強的變化如圖4所示。

則圖中E點和G點CH4的濃度大小關(guān)系為c(G)(填“>”“V"或“=")c(E)o

【答案】(1)+388(2)①B②溫度過高，催化劑活性降低⑶①加入CaO

的體系中，CaO二氧化碳反應，使反應I、II的化學平衡正向移動，氫氣含量增

大②〉

_1a

【解析】⑴根據(jù)蓋斯定律，①X2一②X；—③X；得反應2cH4(g)=C2H2(g)

i3

+3H2(g)AH=(-885kJ/mol)X2-(-2600kJ/mol)x1-(-572kJ/mol)x|=+

388kJ/moL(2)①因為A-B吸收能量，B-C放出能量，所以B的能量最高。

②加七后CH4的轉(zhuǎn)化率突減的原因可能是溫度過高，催化劑活性降低。⑶①CaO

為堿性氧化物，加入CaO的體系中，CaO與二氧化碳反應，使反應II的化學平衡

正向移動，CO濃度降低，反應I的平衡也正向移動，使氫氣含量增大。②500℃

時，E點壓強低于G點壓強，G點甲烷濃度大。

(2022?廣東卷)銘及其化合物在催化、金屬防腐等方面具有重要應用。

(1)催化劑可由(NH4)2Cr2O7加熱分解制備，反應同時生成無污染氣體。

①完成化學方程式：(NH4)2Cr2O7===Cr2O3++。

②CnCh催化丙烷脫氫過程中，部分反應歷程如圖1所示，X(g)-Y(g)過程的

燃變?yōu)?列式表示)。

③CnCh可用于NH3的催化氧化。設計從NH3出發(fā)經(jīng)過3步反應制備HNO3

的路線：(用“一”表示含氮物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化)；

其中一個有顏色變化的反應的化學方程式為。

(2)RCnCh溶液中存在多個平衡。本題條件下僅需考慮如下平衡：

2

(i)Cr2Or(aq)+H2O(l)2HCrO；(aq)^i=3.0X10-(25℃)

(ii)HCrOi(aq)CrOF(aq)+H+(aq)氏=3.3X10^7(25℃)

①下列有關(guān)KzCnCh溶液的說法正確的有(填字母)。

A,加入少量硫酸，溶液的pH不變

B,加入少量水稀釋，溶液中離子總數(shù)增加

C.加入少量NaOH溶液，反應(i)的平衡逆向移動

D.加入少量KzCrzCh固體，平衡時c2(HCrO[)與0(50乃的比值保持不變

②25℃時，0.10mol/LK2Cr2O7溶液中1g隨pH的變化關(guān)系如圖2。

當pH=9.00時,設50歹、HCrO]與CrO。的平衡濃度分別為x、八zmol/L,

則X、y、2之間的關(guān)系式為;

計算溶液中HCrOi的平衡濃度(寫出計算過程，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)：

圖2圖3

③在稀溶液中，一種物質(zhì)對光的吸收程度(⑷與其所吸收光的波長Q)有關(guān)；在

一定波長范圍內(nèi)，最大/對應的波長Umax)取決于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征；濃度越高，A

越大?；旌先芤涸谀骋徊ㄩL的A是各組分吸收程度之和。為研究pH對反應(i)

和(ii)平衡的影響，配制濃度相同'pH不同的K2Cr2O7稀溶液，測得其N隨入的

變化曲線如圖3。波長九1、九2和M中，與CrOF的九max最接近的是；溶液

pH從。變到b的過程中，空j2H3的值(填“增大”“減小”或“不

c(Cr2OD---------

變”)。

【答案】⑴①N2t4H2O②?—及+AH+及一3

③NH3O2,NO—Q-NO2H2O,HNO32NO+O2=2NO2(答案合理即可)(2)①BD

②x+g+七當溶液pH=9時，)>[04,因此可忽略溶液中50廠，即

22c(Cr207)

c(HCrO；)+c(CrOF)=0.20mol/L,反應(ii)的平衡常數(shù)K2=以:；寓；)

10-9Xc(CrOM)

=3,3X10-7,聯(lián)立兩個方程可得c(HCrO1)Q6.0Xl(T4moi/L③九3

c(HCrO；)

增大

【解析】(2)①向溶液中加入少量硫酸，溶液中c(H+)增大，(ii)平衡逆向移

動，根據(jù)勒夏特列原理可知，平衡后溶液中c(H+)依然增大，因此溶液的pH將減

小，A錯誤；加水稀釋過程中，根據(jù)“越稀越水解”“越稀越電離”可知，(i)

和(ii)的平衡都正向移動，溶液中離子總數(shù)將增大，B正確；加入少量NaOH溶

液，(ii)正向移動，溶液中c(HCrOI)將減小，(i)將正向移動，C錯誤；平衡(i)

的平衡常數(shù)K==(HCrO4)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，因此加入少量冷。2。7固體,

c(Cr2O?)

°2(HCrO4)不變口正確。②O.lOmol/LLCnO?溶液中含銘微粒的總濃度為0.20

c(Cr2O?)

mol/L,當溶液pH=9.00時，溶液中含銘微粒濃度有2c(CnO歹)+c(HCrO[)+

c(CrOF)=0.20mol/L,Ct2OFvHCrOI與CrO彳一的平衡濃度分別為xmol/L、ymol/L、

zmol/L,因此x+5，+$=0.10。③根據(jù)反應(i)、(ii)是離子濃度增大的平衡可知,

溶液pH越大，溶液中c(Cr2O歹)+c(HCrO[)+c(CrCT)越大，混合溶液在某一波

長的A越大，溶液的pH越大，溶液中c(CrOF)越大，因此與CrO“的九max最接

近的是左；反應(i)的平衡常數(shù)吧?反應(ii)的平衡常數(shù)&=

c(Cr2cH)

c(H+>c(CrOf)工，,2(H+).c2(CrCT)°230~0了)_..

,(K2)K1,l^lIt匕

2

c(HCrOi)c(HCrO；)c(Cr2ODc(Cr2OD

+2

c(H)-c(CrOi)=即溶液pH從。變到b的過程中，溶液中c(H+)減小，

c(Cr2O？)c(H)

.c(H+)/(CrOZ-)A話、力向?

故箕一八十——2的111值將增大。

c(Cr2Or)

深度指津

平衡轉(zhuǎn)化率與溫度圖像

(1)如果是放熱反應，平衡轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而下降。

(2)如果是吸熱反應，平衡轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高而升高。

(3)如果是多重平衡，平衡轉(zhuǎn)化率隨著溫度的升高受主要反應決定：

例如：二氧化碳加氫制甲烷過程中的主要反應為

①CO2(g)+4H2(g)==CH4(g)+2H2O(g)AH=-164.7kJ/mol

②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AH=+41.2kJ/mol

密閉容器中，1.01X105Pax〃起始(CO2):〃起始舊2)=1：4時，C02平衡轉(zhuǎn)化率、

在催化劑作用下反應相同時間所測得的C02實際轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示。

100

'、、、co?平衡

*

/

7>cK實際xT-

y轉(zhuǎn)化率、

群

203O56

00400000

用該催化劑催化二氧化碳反應的最佳溫度為400℃；平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高

開始一直下降，說明反應主要由反應①決定。當溫度繼續(xù)升高，反應由反應②決

定。

課堂評價

1.(2023?廣州二模)汽車尾氣中NO產(chǎn)生的反應為N2(g)+O2(g)2NO(g)

AHo一定條件下，等物質(zhì)的量N2和02在恒容密閉容器中反應，曲線a表示該反

應在溫度T下c(N2)隨時間⑺的變化，曲線b表示該反應在某一起始條件改變時

。網(wǎng)2)隨時間⑺的變化。下列敘述不正確的是(B)

040t/s

￡2￡1

A,溫度T下、0?40s內(nèi)KN2)=^mol/(L-s)

B.M點，正網(wǎng)2)小于N點/逆網(wǎng)2)

C.曲線b對應的條件改變可能是充入氧氣

D.若曲線b對應的條件改變是升高溫度，貝必〃>0

【解析】溫度T下、0?40s內(nèi)氮氣的濃度從comol/L減少到cimol/L,故

?N2)=北廣-ol/(L-s),A正確；M點反應正向進行,故正反應速率大于逆反應

速率，B錯誤；曲線b若是充入氧氣，反應速率加快，更快到平衡，且平衡時氮

氣的濃度比a少，C正確；若曲線b為升溫，則說明升溫平衡正向移動，則正反

應為吸熱反應，AH>0,D正確。

2.(2023?廣州一模)恒容密閉容器中，以硫⑸)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)CH4的平

衡轉(zhuǎn)化率、S2的體積分數(shù)隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是(B)

A.AH>0

B.溫度升高，S8分解率增大，S2體積分數(shù)增大

C.向平衡體系中充入惰性氣體，平衡向右移動

D.其他條件相同，S2體積分數(shù)越大，CH4平衡轉(zhuǎn)化率越小

【解析】溫度升高，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率降低，S2的體積分數(shù)升高，說明升溫

時，平衡2s2(g)+CH4(g)CS2(g)+2H2s(g)向左移動，所以正反應方向是放熱

的，即AH<0,A錯誤；因為S8分解成S2需要吸收熱量，S8(g)4s2(g)AH>0,

所以升溫時，平衡右移，S8分解率增大，S2體積分數(shù)增大，B正確；向恒溫恒容

的平衡體系中，通入惰性氣體，由于與反應有關(guān)的氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均未

變化，平衡不移動，C錯誤；其他條件不變時，S2體積分數(shù)增大，即C(S2)越大，

則平衡向右進行的程度越大，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率越大，D錯誤。

3.(2023?安徽合肥一模)一定條件下，CO2和H2可發(fā)生如下可逆反應：

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)AH2=-49.5kJ/mol

(1)為了提高CH30H的產(chǎn)率，理論上應采用的措施是(填字母)。

A.低溫低壓B.高溫低壓

「*:曰*H

1.向/unnsjJJLD.低溫高壓

（2）保持溫度533K、壓強3MPa,按投料比這必）=:向密閉容器中充入CO2

”（H2）3

和H2,反應相同時間測得不同催化劑下C02轉(zhuǎn)化率和CH30H選擇性的相關(guān)實驗

數(shù)據(jù)如下表所示（已知CH30H選擇性：轉(zhuǎn)化的C02中生成CH30H的百分比）。

催化劑CO2轉(zhuǎn)化率CH30H選擇性

cat.l21.9%67.3%

cat.236.1%100.0%

上述條件下，使用cat.2作催化劑，下列說法能判斷反應達到平衡狀態(tài)的是

（填字母）。

A.氣體壓強不再變化

B.氣體平均相對分子質(zhì)量不再變化

C.CH30H和H20物質(zhì)的量之比為1：1

D.C02和H2的物質(zhì)的量之比不再變化

⑶一定條件下，向0.5L恒容密閉容器中充入ImolCCh和3molH2,上述反應

達平衡時，比的轉(zhuǎn)化率為80%,則該溫度下的平衡常數(shù)犬=（保留兩位

小數(shù)）。

【答案】（1）D（2）B（3）3.70

【解析】（1）制備甲醇的反應為放熱、氣體分子數(shù)減小的反應，則低溫高壓

利于平衡正向移動，提高甲醇產(chǎn)率，選D。（2）上述反應在恒壓體系中進行，所以

氣體壓強始終保持不變，則氣體壓強不再變化，不能說明反應達到平衡，A不符

合題意；物質(zhì)的總質(zhì)量不變，反應的氣體分子數(shù)減小，則氣體平均相對分子質(zhì)量

不再變化，說明反應達到平衡，B符合題意；CH30H和H2O是生成物且CH30H

選擇性為100%,則CH3OH和H2O的物質(zhì)的量之比始終為1：1,不能說明反應

達到平衡，C不符合題意；CO?和H2的投料比等于反應的系數(shù)比，故物質(zhì)的量之

比為定值，不說明反應達到平衡，D不符合題意。（3）一定條件下，向0.5L恒容密

閉容器中充入ImolCCh和3m0舊2,上述反應達平衡時，Hz的轉(zhuǎn)化率為80%,則

反應氫氣2.4mol,生成甲醇、水均為0.8mol,平衡時二氧化碳、氫氣分別為0.2mol、

—0.8x^0—.8

_0,50.5

0.6mol,則該溫度下的平衡常數(shù)犬=106]心3.70。

—X[OJJ3

-及時課后小結(jié)，學清吃透-

:in日n盲蓼

提示請老師布置同學們及時完成《配套精練》中的練習。

第23講化學