2024年高三化学第七章第二节化学平衡状态化学平衡移动学案新人教版

PAGEPAGE25化学平衡状态化学平衡移动[知能学通]1．可逆反应2．化学平衡状态(1)概念在肯定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中全部参与反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。(2)化学平衡的建立反应过程正、逆反应速率反应物、生成物的浓度①反应起先v正>v逆反应物浓度最大，生成物浓度为零②反应过程中v正渐渐减小，v逆渐渐增大反应物浓度渐渐减小，生成物浓度渐渐增大③平衡状态时v正＝v逆≠0各组分的浓度不再随时间的变更而变更(3)化学平衡状态的特点[题点练通]可逆反应的特征1.(2024·武汉质检)对于可逆反应2SO2＋O22SO3ΔH<0，在混合气体中充入肯定量的18O2，经足够长的时间后，下列有关说法中正确的是()A．18O只存在于O2中B．18O只存在于O2和SO3中C．某个二氧化硫分子的相对分子质量可能为66D．三氧化硫的相对分子质量均为82解析：选C由于2SO2＋O22SO3为可逆反应，故18O存在于O2、SO3、SO2中，故A、B项错误；SO2的相对分子质量可能为64或66或68，C项正确；SO3的相对分子质量可能为80或82或84，D项错误。2．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在肯定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是()A．Z为0.3mol·L－1 B．Y2为0.4mol·L－1C．X2为0.2mol·L－1 D．Z为0.4mol·L－1解析：选A若X2完全转化为Z，则X2、Y2、Z的浓度分别是0mol·L－1、0.2mol·L－1、0.4mol·L－1；若Z完全转化为X2、Y2，则X2、Y2、Z的浓度分别是0.2mol·L－1、0.4mol·L－1、0mol·L－1；反应为可逆反应，反应物不能完全转化，所以0<c(X2)<0.2mol·L－1,0.2mol·L－1<c(Y2)<0.4mol·L－1,0<c(Z)<0.4mol·L－1。eq\a\vs4\al([归纳拓展])极端假设法确定各物质浓度范围假设反应正向或逆向进行究竟，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围(以第2题为例)。(1)假设反应正向进行究竟：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L－1)0.10.30.2转化浓度/(mol·L－1)0.10.10.2终态浓度/(mol·L－1)00.20.4(2)假设反应逆向进行究竟：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L－1)0.10.30.2转化浓度/(mol·L－1)0.10.10.2终态浓度/(mol·L－1)0.20.40故：平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(0,0.2)，Y2∈(0.2，0.4)，Z∈(0,0.4)。化学平衡状态的推断3.肯定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是()A．①② B．②④C．③④ D．①④解析：选D因反应容器保持恒压，所以容器容积随反应进行而不断变更，结合ρ气＝eq\f(m,V)可知，气体密度不再变更，说明容器容积不再变更，即气体的物质的量不再变更，反应达到平衡状态，①符合题意；无论是否平衡，反应的ΔH都不变，②不符合题意；反应起先时，加入1molN2O4，随着反应的进行，N2O4的浓度渐渐变小，故v正(N2O4)渐渐变小，直至达到平衡，③不符合题意；N2O4的转化率不再变更，说明N2O4的浓度不再变更，反应达到平衡状态，④符合题意。4．将0.2mol·L－1的KI溶液和0.1mol·L－1Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，取混合液分别完成下列试验，能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2”的是()试验编号试验操作试验现象①滴入KSCN溶液溶液变红色②滴入AgNO3溶液有黄色沉淀生成③滴入K3[Fe(CN)6]溶液有蓝色沉淀生成④滴入淀粉溶液溶液变蓝色A.①和② B．②和④C．③和④ D．①和③解析：选A设混合后溶液体积为VL，则起始时n(I－)＝0.2mol·L－1×VL＝0.2Vmol，n(Fe3＋)＝2×0.1mol·L－1×VL＝0.2Vmol，若此反应不行逆，则I－和Fe3＋能恰好完全反应，则溶液中无Fe3＋和I－，故只需证明溶液中含Fe3＋和I－，即能证明此反应为可逆反应，能建立化学平衡。①现象说明存在Fe3＋，②现象说明有I－，③现象说明有Fe2＋生成，④现象说明有I2生成。但是③④不能说明反应为可逆反应。5．可逆反应N2＋3H22NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变更来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是()A．3v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3)C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2)解析：选C因化学反应达到平衡时，正逆反应速率相等(同种物质)或正逆反应速率之比等于化学计量数之比(不同物质)。无论该反应是否达到平衡状态，都有3v正(N2)＝v正(H2)，A错误；反应达到平衡状态时，2v正(N2)＝v逆(NH3)，B错误；反应达到平衡状态时，v正(H2)∶v逆(NH3)＝3∶2，C正确；反应达到平衡状态时，v正(N2)∶v逆(H2)＝1∶3，D错误。6．(2024·全国卷Ⅲ节选)298K时，将20mL3xmol·L－1Na3AsO3、20mL3xmol·L－1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应：AsOeq\o\al(3－,3)(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsOeq\o\al(3－,4)(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsOeq\o\al(3－,4))与反应时间(t)的关系如图所示。下列可推断反应达到平衡的是________(填标号)。a．溶液的pH不再变更b．v(I－)＝2v(AsOeq\o\al(3－,3))c．c(AsOeq\o\al(3－,4))/c(AsOeq\o\al(3－,3))不再变更d．c(I－)＝ymol·L－1解析：溶液的pH不再变更，即OH－的浓度不再变更，所以平衡体系中各组分的浓度均不再变更，说明反应达到平衡状态，a项正确；当v正(I－)＝2v逆(AsOeq\o\al(3－,3))或v逆(I－)＝2v正(AsOeq\o\al(3－,3))时反应达到平衡状态，由于选项中的速率未指明是正反应速率还是逆反应速率，不能确定是否达到平衡状态，b项错误；反应达到平衡之前，c(AsOeq\o\al(3－,3))渐渐减小而c(AsOeq\o\al(3－,4))渐渐增大，故c(AsOeq\o\al(3－,4))/c(AsOeq\o\al(3－,3))渐渐增大，当c(AsOeq\o\al(3－,4))/c(AsOeq\o\al(3－,3))不变时反应达到平衡状态，c项正确；依据离子方程式可知反应体系中恒有c(I－)＝2c(AsOeq\o\al(3－,4))，视察图像可知反应达到平衡时c(AsOeq\o\al(3－,4))＝ymol·L－1，此时c(I－)＝2ymol·L－1，d项错误。答案：ac7．在肯定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变更时：①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比，⑦某种气体的百分含量。(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是____________。(2)能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是____________。(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是____________。(4)能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是____________。(5)能说明A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)达到平衡状态的是____________。(6)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是____________。答案：(1)①③④⑦(2)⑤⑦(3)①③④⑤⑦(4)①②③④⑦(5)②④⑦(6)①②③[方法规律]化学平衡状态的推断方法——“两审”“两标记”(1)“两审”一审题干条件恒温恒容或恒温恒压二审反应特点全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应有固体或液体参与的等体积反应还是非等体积反应(2)“两标记”正向、逆向相等一个表示正反应速率，一个表示逆反应速率表示正向反应和逆向反应的不同物质表示的速率(或变更的物质的量、浓度)之比等于化学计量数之比变量不变题目供应的量[如某物质的质量、浓度、百分含量，n总(气体)、压强、气体密度、气体平均分子质量]假如是随着反应的进行而变更的量，该量为“变量”，否则为“定量”。当“变量”不再变更时，证明可逆反应达到平衡，但“定量”无法证明考点(二)化学平衡移动【点多面广精细研】1．化学平衡移动的过程图示表示为：2．化学平衡移动的方向与化学反应速率之间的关系(1)v正>v逆：平衡向正反应方向移动。(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，平衡不移动。(3)v正<v逆：平衡向逆反应方向移动。3．外界因素对化学平衡移动的影响条件的变更(其他条件不变)化学平衡的移动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(对有气体存在的反应)反应前后气体分子数变更增大压强向气体体积减小的方向移动减小压强向气体体积增大的方向移动反应前后气体分子数不变变更压强平衡不移动温度上升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运用催化剂平衡不移动4.勒夏特列原理假如变更影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参与反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种变更的方向移动。[留意]外界条件变更时，化学平衡发生移动，最终结果只能“减弱”条件的变更，但不能“消退”条件的变更。[小题练微点]1．推断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)化学平衡正向移动，说明正反应速率肯定增大()(2)增大反应物的量平衡肯定会正向移动()(3)增大某一反应物A的浓度，平衡正向移动时，反应物的浓度肯定小于原来的浓度，生成物的浓度肯定大于原来的浓度()(4)增大压强平衡正向移动，反应物的浓度会减小，生成物的浓度会增大()(5)恒容条件下，增加气体反应物的量，平衡正向移动，反应物的转化率肯定增大()(6)上升温度，化学平衡肯定发生移动()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√2．某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，变更条件对反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<0的正、逆反应速率的影响如图所示：(1)加催化剂对反应速率影响的图像是________(填标号)，平衡________移动。(2)上升温度对反应速率影响的图像是________(填标号)，平衡向________方向移动。(3)增大反应容器体积对反应速率影响的图像是________(填标号)，平衡向________方向移动。(4)增大O2的浓度对反应速率影响的图像是________(填标号)，平衡向________方向移动。答案：(1)C不(2)A逆反应(3)D逆反应(4)B正反应外界条件对化学平衡的影响1.(2024·全国卷Ⅱ节选)CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH>0，有利于提高CH4平衡转化率的条件是________(填标号)。A．高温低压 B．低温高压C．高温高压 D．低温低压解析：该反应正向是一个气体体积增大的吸热反应，故高温低压有利于平衡正向移动。答案：A2．(2024·天津高考)室温下，向圆底烧瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。下列有关叙述错误的是()A．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量B．增大HBr浓度，有利于生成C2H5BrC．若反应物均增大至2mol，则两种反应物平衡转化率之比不变D．若起始温度提高至60℃，可缩短反应达到平衡的时间解析：选D加入NaOH，消耗HBr，平衡左移，乙醇的物质的量增大，A项正确；增大HBr浓度，平衡右移，有利于生成溴乙烷，B项正确；原反应物按物质的量之比1∶1加入，又按物质的量之比1∶1反应，两者的平衡转化率之比为1∶1，若将反应物均增大至2mol，其平衡转化率之比仍为1∶1，C项正确；温度提高至60℃，化学反应速率虽然加快，但溴乙烷的沸点较低，会挥发出大量的溴乙烷，导致逆反应速率减小，故无法推断达到平衡的时间，D项错误。方法规律1．解答化学平衡移动类题目的一般思路2．化学平衡移动的推断平衡移动就是由一个“平衡状态→不平衡状态→新平衡状态”的过程。3．“惰性气体”对化学平衡的影响(1)恒温、恒容条件：原平衡体系eq\o(→,\s\up7(充入惰性气体),\s\do5())体系总压强增大→体系中各组分的浓度不变→平衡不移动。(2)恒温、恒压条件：原平衡体系eq\o(→,\s\up7(充入惰性气体),\s\do5())eq\a\vs4\al(容器容积增大，各反,应气体的分压减小)→等效平衡的应用3.(双选)(2024·江苏高考)温度为T1时，在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)(正反应吸热)。试验测得：v正＝v(NO2)消耗＝k正c2(NO2)，v逆＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是()容器编号物质的起始浓度(mol·L－1)物质的平衡浓度(mol·L－1)c(NO2)c(NO)c(O2)c(O2)Ⅰ0.6000.2Ⅱ0.30.50.2Ⅲ00.50.35A.达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5B．达平衡时，容器Ⅱ中eq\f(cO2,cNO2)比容器Ⅰ中的大C．达平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%D．当温度变更为T2时，若k正＝k逆，则T2>T1解析：选CD容器Ⅰ中平衡时，c(NO2)＝0.2mol·L－1，c(NO)＝0.4mol·L－1，c(O2)＝0.2mol·L－1，容器容积为1L，气体总物质的量为(0.2＋0.4＋0.2)mol＝0.8mol，容器Ⅱ中投入量为(0.3＋0.5＋0.2)mol＝1mol，若容器Ⅱ中投入量与平衡量相等，则两容器内压强之比为0.8∶1＝4∶5，依据容器Ⅰ中的相关数据知该反应的平衡常数K＝eq\f(0.2×0.42,0.22)＝0.8，容器Ⅱ中Qc＝eq\f(0.2×0.52,0.32)≈0.56<K，说明容器Ⅱ中反应未达到平衡，反应向右进行，则达到平衡时两容器中压强之比小于4∶5，A项错误；容器Ⅱ中反应相当于起始加入0.7mol·L－1NO2和0.1mol·L－1NO，达到平衡时，相对容器Ⅰ，平衡逆向移动，则容器Ⅱ中eq\f(cO2,cNO2)的值小，B项错误；容器Ⅰ中达到平衡时NO的体积分数为eq\f(0.4,0.2＋0.4＋0.2)×100%＝50%，容器Ⅲ中相当于起始加入0.5mol·L－1NO2和0.1mol·L－1O2，达到平衡时，相对容器Ⅰ，平衡逆向移动，则容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%，C项正确；容器Ⅰ中，T1时，平衡常数K＝0.8，T2时，k正＝k逆，反应达平衡时，v正＝v逆，即k正c2(NO2)＝k逆c2(NO)·c(O2)，得c2(NO2)＝c2(NO)·c(O2)，K＝eq\f(c2NO·cO2,c2NO2)＝1，平衡常数增大，反应正向移动，该反应为吸热反应，则应上升温度，即T2>T1，D项正确。4.(2024·武汉调研)如图所示，隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动，M、N两个容器中均发生反应：X(g)＋2Y(g)xZ(g)，向M、N中通入1molX和2molY的混合气体，初始时M、N的容积相同，保持温度不变。下列说法正确的是()A．若x＝3，达到平衡后X的体积分数关系：φ(M)>φ(N)B．若x<3，Z的平衡浓度关系：c(M)<c(N)C．若x>3，达到平衡后Y的转化率：α(M)>α(N)D．x不论何值，平衡时M、N中的平均相对分子质量都相等解析：选BM容器是恒温恒容条件下建立的平衡状态，N容器是恒温恒压条件下建立的平衡状态。若x＝3，该反应前后气体总分子数不变，N容器建立的平衡与恒温恒容下建立的平衡是等效平衡，故达到平衡后X的体积分数关系为φ(M)＝φ(N)，A错误；若x<3，该反应前后气体总分子数削减，N容器建立的平衡相当于恒温恒容下建立平衡后，缩小容器的容积，增大压强，平衡正向移动，Z的平衡浓度增大，故Z的平衡浓度关系为c(M)<c(N)，B正确；若x>3，反应前后气体总分子数增加，N容器建立的平衡相当于恒温恒容下建立平衡后，扩大容器的容积，减小压强，平衡正向移动，Y的转化率增大，故达到平衡后Y的转化率关系为α(M)<α(N)，C错误；若x＝3，M、N中平衡状态相同，平衡时M、N的平均相对分子质量相等；若x>3或x<3，二者的平衡状态不同，平衡时M、N的平均相对分子质量不相等，D错误。归纳拓展1．等效平衡的含义和原理(1)含义在肯定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同。(2)原理同一可逆反应，当外界条件肯定时，反应无论从正反应起先，还是从逆反应起先，最终都能达到平衡状态。其中平衡混合物中各物质的含量相同。由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。因而，同一可逆反应，从不同的状态起先，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。2．等效平衡的分类与规律等效类型①②③条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压反应的特点任何可逆反应反应前后气体分子数相等任何可逆反应起始投料换算为化学方程式同一边物质，其“量”相同换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例平衡特点质量分数(w%)相同相同相同浓度(c)相同成比例相同(气体)物质的量(n)相同成比例成比例3.解答等效平衡类题目的步骤1.COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)ΔH>0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温②恒容通入惰性气体③增加CO浓度④减压⑤加催化剂⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是()A．①②④ B．①④⑥C．②③⑤ D．③⑤⑥eq\a\vs4\al([做一当十])点拨：气体体积增大的反应，减小压强，平衡向正反应方向移动，COCl2的转化率增大。解析：选B由化学方程式推断，该反应的正反应是气体分子数增多的吸热反应。故升温、减压及恒压通入惰性气体可提高COCl2的转化率。2．对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是()A．上升温度，对正反应的反应速率影响更大B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大解析：选B合成氨反应为放热反应，上升温度，正、逆反应速率都增大，但平衡逆向移动，所以对逆反应速率影响更大，A项错误；合成氨反应为气体分子数减小的反应，增大压强，正、逆反应速率都增大，但平衡正向移动，所以对正反应速率影响更大，B项正确；减小反应物浓度，正反应速率瞬时减小，逆反应速率瞬时不变，所以对正反应速率影响更大，C项错误；加入催化剂，同等程度地影响正、逆反应速率，D项错误。3．随着汽车数量的逐年增多，汽车尾气污染已成为突出的环境问题之一。反应2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)可用于净化汽车尾气，已知该反应速率极慢，570K时平衡常数为1×10－59。下列说法正确的是()A．提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂B．提高尾气净化效率的常用方法是上升温度C．装有尾气净扮装置的汽车排出的气体中不再含有NO或COD.eq\a\vs4\al(570K时刚好抽走CO2、N2，平衡常数将会增大)，尾气净化效率更佳eq\a\vs4\al([做一当十])点拨：刚好抽走CO2、N2，生成物浓度减小，平衡向正反应方向移动，NO和CO的转化率增大，尾气净化效率更佳，但温度不变，平衡常数不变。解析：选A提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂，加快反应速率，A正确，B错误；该反应为可逆反应，排出的气体中仍旧含有NO或CO，C错误；570K时刚好抽走CO2、N2，尾气净化效率更佳，但平衡常数不变，D错误。4．肯定温度下，在eq\a\vs4\al(3个体积均为1.0L的恒容密闭容器)中反应2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)分别达到平衡。下列说法正确的是()容器温度/K起始浓度/(mol·L－1)CH3OH平衡浓度/(mol·L－1)H2COCH3OHⅠ4000.200.1000.08Ⅱ4000.400.200xⅢ500000.100.025A.该反应的正反应是吸热反应B．x＝0.16C．平衡时，容器Ⅱ中H2的体积分数比容器①的大D．400K时若再向容器Ⅰ中充入0.10molH2、0.10molCO和0.10molCH3OH，则平衡将向正反应方向移动eq\a\vs4\al([做一当十])点拨：Ⅰ、Ⅱ对比，温度相同，浓度2倍关系，相当于Ⅱ中加压，平衡正移；Ⅰ、Ⅲ对比，一边倒后浓度相同，温度不同。解析：选D对比Ⅰ、Ⅲ，若温度相同，0.1mol·L－1的CH3OH相当于0.20mol·L－1的H2和0.1mol·L－1的CO，为等效平衡，但Ⅲ的温度较高，平衡时CH3OH较低，说明上升温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，故A错误；对比Ⅰ、Ⅱ，在相同温度下反应，Ⅱ中反应物浓度是Ⅰ中反应物浓度的2倍，若平衡不移动时x＝2×0.08mol·L－1＝0.16mol·L－1，由方程式2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)可知，增大反应物浓度，平衡正向移动，故容器Ⅱ中CH3OH的平衡浓度大于0.16mol·L－1，故B错误；由B项分析可知，Ⅱ与Ⅰ相比，平衡正向移动，H2的转化率增大，容器Ⅱ中H2的体积分数比容器Ⅰ中的小，故C错误；由Ⅰ可知平衡常数K＝eq\f(0.08,0.042×0.02)＝2500，若向容器Ⅰ中再充入0.10molH2、0.10molCO和0.10molCH3OH，则Qc＝eq\f(0.18,0.142×0.12)≈76.53<K，则此时平衡应正向进行，故D正确。考点(三)化学平衡图像【多角探明无盲点】化学平衡图像是展示化学平衡动态变更过程的直观手法。虽然图示不困难，但却有肯定的抽象性和综合性，因此分析化学平衡图像，应从以下四步入手：(1)看图像：一看轴，即纵、横坐标的意义；二看点：即起点、拐点、交点、终点；三看线，即线的走向和变更趋势；四看协助线，即等温线、等压线、平衡线等；五看量的变更，如浓度变更、温度变更、转化率变更、物质的量变更等。(2)依据图像信息，利用平衡移动原理，分析可逆反应的特征：吸热还是放热，气体的化学计量数增大、减小还是不变，有无固体或纯液体物质参与或生成等。(3)先拐先平：在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，可能是该反应的温度高、浓度大、压强大或运用了催化剂。(4)定一议二：勒夏特列原理只适用于一个条件的变更，所以图像中有三个变量，先固定一个量，再探讨另外两个量的关系。以反应mA(g)＋nB(g)xC(g)＋qD(g)为例，突破外界因素对化学平衡的影响的图像问题：转化率—时间图1.分析四种图像由图知：p肯定时，ΔH<0由图知：T肯定时，m＋n>x＋q由图知：T肯定时，m＋n<x＋q由图知：T肯定时，m＋n＝x＋q2.解答这类图像题时应留意以下两点：(1)“先拐先平，数值大”原则分析反应由起先(起始物质相同时)至达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变更。①若为温度变更引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如甲图500℃先达平衡。②若为压强变更引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如乙、丙、丁图1.01×10－7Pa先达平衡。(2)驾驭图像中反应规律的推断方法①图甲中，上升温度，A的转化率降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。②图乙中，增大压强，A的转化率上升，平衡正向移动，则正反应为气体体积减小的反应。③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。[对点练]1．(2024·郴州质量检测)肯定条件下，CO2(g)＋3H2(g)H2O(g)＋CH3OH(g)ΔH＝－53.7kJ·mol－1，向2L恒温密闭容器中充入1molCO2和2.8molH2反应，图中过程Ⅰ、Ⅱ是在两种不同催化剂作用下建立平衡的过程中CO2的转化率[α(CO2)]随时间(t)的变更曲线。下列说法中不正确的是()A．m点：v正>v逆B．活化能：过程Ⅱ>过程ⅠC．n点时该反应的平衡常数K＝50D．过程Ⅰ，t2时刻变更的反应条件可能是上升温度解析：选Cm点CO2的转化率不是最大，反应向正反应方向进行，因此v正>v逆，A项正确；过程Ⅰ首先达到平衡状态，说明反应速率快，因此活化能：过程Ⅱ>过程Ⅰ，B项正确；n点时CO2的转化率是80%，则依据方程式可知CO2(g)＋3H2(g)H2O(g)＋CH3OH(g)起始浓度/(mol·L－1)0.51.400转化浓度/(mol·L－1)0.41.20.40.4平衡浓度/(mol·L－1)0.10.20.40.4所以该反应的平衡常数K＝eq\f(0.4×0.4,0.1×0.23)＝200，C项错误；过程Ⅰ，t2时刻CO2的转化率降低，说明反应向逆反应方向进行，由于正反应放热，因此变更的反应条件可能是上升温度，D项正确。含量—时间—温度(压强)图这类图像反映了反应物或生成物的量在不同温度(压强)下与时间的关系，解题时要留意，肯定条件下物质含量不再变更时，即为化学反应达到平衡的时刻，分析方法同类型一。由图知：p肯定时，ΔH>0由图知：T肯定时，m＋n>x＋q[对点练]2．已知：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1025kJ·mol－1，若反应起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是()解析：选C由于该反应的正反应为放热反应，温度上升平衡逆向移动，NO的含量降低，故A项正确，C项错误；该反应的正反应是气体体积增大的反应，压强减小平衡正向移动，NO的含量增大，故B项正确；催化剂的运用只能变更反应速率，不能使平衡发生移动，NO的含量不变，故D项正确。转化率—温度—压强图1.分析四种图像由图知：m＋n>x＋q，ΔH>0由图知：m＋n<x＋q，ΔH<0由图知：m＋n>x＋q，ΔH<0由图知：m＋n<x＋q，ΔH>02.解答这类图像时应留意以下两点(“定一议二”原则)：(1)通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来推断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如图甲中任取一条温度曲线探讨，压强增大，A的转化率增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，图丙中任取横坐标一点作横坐标垂直线，也能得出相同结论。(2)通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来推断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如图丙中任取一条压强曲线探讨，温度上升，A的转化率减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，图乙中任取横坐标一点作横坐标垂直线，也能得出相同结论。[对点练]3．可逆反应mX(g)＋nY(g)xZ(g)在不同温度及压强(p1和p2)条件下反应物X的转化率的变更状况如图所示。下列推断正确的是()A．正反应吸热，m＋n<x B．正反应吸热，m＋n>xC．正反应放热，m＋n<x D．正反应放热，m＋n>x解析：选D依据其次个图像，随着温度的上升，X的转化率减小，说明升温平衡逆向移动，正反应为放热反应；从第一个图像看出，在p1下先达到平衡，可知p1>p2，则增大压强时，X的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，m＋n>x。含量—温度—压强图这类图像的纵坐标为反应物或生成物的含量，横坐标为温度或压强，分析方法同类型三。由图知：m＋n>x＋q，ΔH>0由图知：m＋n<x＋q，ΔH<0由图知：m＋n>x＋q，ΔH<0由图知：m＋n<x＋q，ΔH>0[对点练]4.如图是温度和压强对反应X＋Y2Z影响的示意图。图中纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是()A．X、Y、Z均为气态B．恒容时，混合气体的密度可作为此反应是否达到化学平衡状态的推断依据C．上升温度时v正增大，v逆减小，平衡向右移动D．运用催化剂Z的产率提高解析：选B由图可知，在温度不变时增大压强，Z的体积分数减小，即平衡逆向移动，所以X、Y中至多有一种是气体，A错误；因反应物中有非气体物质存在，所以恒容时只要平衡发生移动，混合气体的质量就会发生变更，则密度必定变更，所以混合气体的密度可作为此反应是否达到化学平衡状态的推断依据，B正确；上升温度，v正、v逆都增大，C错误；催化剂对平衡移动无影响，不能提高Z的产率，D错误。其他图像图像(1)：t1点时，C的含量的增加量为状态Ⅰ大于状态Ⅱ；条件变更时，平衡不发生移动。所以，条件Ⅰ有两种可能：①运用催化剂；②增大压强，且满意m＋n＝x＋q。图像(2)：T1为平衡点；T1点以前，v正>v逆，没有达到化学平衡状态，T1点以后，随着温度的上升，C的含量减小，表示化学平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，ΔH<0。图像(3)：p1为平衡点；p1点以前，v正>v逆，反应没有达到化学平衡状态；p1点以后，随着压强的增大，C的含量减小，表示化学平衡向逆反应方向移动，逆反应为气体分子数减小的反应，即m＋n<x＋q。[对点练]5.在2L恒容密闭容器中充入2molX和1molY发生反应：2X(g)＋Y(g)3Z(g)，反应过程中持续上升温度，测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是()A．Q点时，Y的转化率最大B．W点的正反应速率等于M点的正反应速率C．上升温度，平衡常数增大D．温度肯定，平衡时充入Z，达到新平衡时Z的体积分数比原平衡时大解析：选A由图可知，Q点X的体积分数φ(X)最小，则最低点Q为平衡点，Q点后上升温度，φ(X)增大，平衡逆向移动，Y的转化率降低，故Q点时Y的转化率最大，A正确；M点的温度高于W点的温度，故M点的正反应速率较大，B错误；上升温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，C错误；该反应前后气体分子数不变，温度肯定，平衡时充入Z，达到新平衡时与原平衡是等效平衡，故达到平衡时Z的体积分数不变，D错误。eq\a\vs4\al([课时跟踪检测])1．在1L定容的密闭容器中，可以证明可逆反应N2＋3H22NH3已达到平衡状态的是()A．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2B．1个N≡N断裂的同时，有3个H—H生成C．其他条件不变时，混合气体的密度不再变更D．v正(N2)＝2v逆(NH3)解析：选Bc(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2，等于化学方程式中各物质的计量数之比，但不能说明各物质的浓度不变，不肯定为平衡状态，A错误；1个N≡N断裂的同时，有3个H—H生成，说明正、逆反应速率相等，反应达到了平衡，B正确；混合气体的密度ρ＝eq\f(m,V)，质量在反应前后是守恒的，体积不变，密度始终不变，所以密度不变的状态不肯定是平衡状态，C错误；v正(N2)＝2v逆(NH3)时，正、逆反应速率不相等，未达到平衡状态，D错误。2．反应X(g)＋Y(g)2Z(g)ΔH<0，达到平衡时，下列说法正确的是()A．减小容器体积，平衡向右移动B．加入催化剂，Z的产率增大C．增大c(X)，X的转化率增大D．降低温度，Y的转化率增大解析：选D该反应前后气体分子数相等，减小容器体积(加压)平衡不发生移动，A项错误；加入催化剂可同时同倍数地变更正、逆反应速率，故平衡不会发生移动，Z的产率不变，B项错误；增大c(X)，平衡正向移动，但X的转化率减小，C项错误；此反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，Y的转化率增大，D项正确。3．反应2X(g)2Y(g)＋Z(g)ΔH＝QkJ·mol－1(Q>0)，达到平衡时，要使正反应速率降低，X的浓度增大，应实行的措施是()A．缩小体积加压 B．扩大体积减压C．增加Z的浓度 D．降温解析：选D缩小体积加压，平衡逆向移动，X的浓度增大，但正反应速率也增大，A错误；扩大体积减压，平衡正向移动，正反应速率减小，但X的浓度也减小，B错误；增加Z的浓度，平衡逆向移动，X的浓度增大，但正反应速率也增大，C错误；降温，正反应速率降低，平衡逆向移动，X的浓度增大，D正确。4.对可逆反应：A(g)＋B(s)C(s)＋D(g)ΔH>0。如图所示为正、逆反应速率(v)与时间(t)关系的示意图，假如在t1时刻变更条件：①加入A；②加入催化剂；③加压；④升温；⑤削减C，符合图示条件的是()A．②③ B．①②C．③④ D．④⑤解析：选A加入A，因为A为气体，因此加入A平衡向正反应方向移动，v正>v逆，故①错误；催化剂对化学平衡无影响，只加快反应速率，故②正确；反应前后气体分子数相等，因此加压平衡不移动，化学反应速率增大，故③正确；上升温度，反应速率加快，平衡向正反应方向移动，故④错误；C为固体，浓度视为常数，对化学平衡移动无影响，对化学反应速率无影响，故⑤错误。5．(双选)(2024·海南高考)已知反应CO(g)＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5())CO2(g)＋H2(g)ΔH<0。在肯定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是()A．上升温度，K减小B．减小压强，n(CO2)增加C．更换高效催化剂，α(CO)增大D．充入肯定量的氮气，n(H2)不变解析：选AD此反应的正反应是放热反应，上升温度平衡向逆反应方向移动，即上升温度，K值减小，故A正确；此反应为反应前后体积不变的反应，因此减小压强，平衡不移动，即n(CO2)不变，故B错误；催化剂对化学平衡移动无影响，因此CO的转化率不变，故C错误；N2为惰性气体不参与反应，对平衡无影响，n(H2)不变，故D正确。6．肯定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：MgSO4(s)＋CO(g)MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)ΔH>0，该反应在某密闭容器中达到平衡。下列分析正确的是()A．恒温恒容时，充入CO气体，达到新平衡时eq\f(cCO2,cCO)增大B．容积不变时，上升温度，混合气体的平均相对分子质量减小C．恒温恒容时，分别出部分SO2气体可提高MgSO4的转化率D．恒温时，增大压强，平衡逆向移动，平衡常数减小解析：选C恒温恒容时，充入CO气体，由于反应物中只有CO为气体，相当于加压，平衡向逆反应方向移动，达到新平衡时eq\f(cCO2,cCO)减小，故A错误；正反应是吸热反应，上升温度，平衡向正反应方向进行，CO2和SO2的相对分子质量均比CO大，因此混合气体的平均相对分子质量增大，故B错误；分别出SO2，减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，MgSO4消耗量增大，即转化率增大，故C正确；化学平衡常数只受温度的影响，温度不变，化学平衡常数不变，故D错误。7.在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，T1、T2温度下X的物质的量浓度c(X)随时间t的变更如图所示，下列叙述正确的是()A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量B．T2温度下，在0～t1时间内，v(Y)＝eq\f(a－b,t1)mol·L－1·min－1C．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆D．M点时再加入肯定量的X，平衡后X的转化率减小解析：选C由图可知，T1时反应先达到平衡状态，则有T1>T2，而温度越高，平衡时c(X)的值越大，说明温度上升，平衡逆向移动，则有ΔH<0；M、W两点对应的反应均达到了相应温度下的平衡状态，且T1温度下的Δc(X)小于T2温度下的Δc(X)，故M点放出的热量小于W点，A错误；由图可知，T2温度下，在0～t1时间内，v(X)＝eq\f(a－b,t1)mol·L－1·min－1，则有v(Y)＝eq\f(1,2)v(X)＝eq\f(a－b,2t1)mol·L－1·min－1，B错误；M点温度高于N点温度，故M点的正反应速率v正大于N点的正反应速率v正，又因为N点时的v正>v逆，所以M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆，C正确；M点时再加入肯定量的X，与缩小容器的体积达到的平衡等效，则平衡后X的转化率增大，D错误。8.已知：(HF)2(g)2HF(g)ΔH>0，平衡体系的总质量m(总)与总物质的量n(总)之比在不同温度下随压强的变更曲线如图所示。下列说法正确的是()A．温度：T1<T2B．平衡常数：K(a)＝K(b)<K(c)C．反应速率：v(b)>v(a)D．当eq\f(m总,n总)＝30g·mol－1时，n(HF)∶n[(HF)2]＝2∶1解析：选C平衡体系的总质量m(总)与总物质的量n(总)之比即为混合气体的平均摩尔质量，压强肯定时，上升温度，(HF)2(g)2HF(g)正向移动，n(总)增大，由于m(总)不变，则eq\f(m总,n总)减小，由图可知，温度：T1>T2，A错误；平衡常数K随温度变更而发生变更，与压强大小无关，上升温度，平衡正向移动，平衡常数K增大，故平衡常数关系为K(a)＝K(c)<K(b)，B错误；由A项分析可知T1>T2，温度上升，反应速率加快，故反应速率：v(b)>v(a)，C正确；n(HF)∶n[(HF)2]＝2∶1时，混合气体中eq\f(m总,n总)＝eq\f(2mol×20g·mol－1＋1mol×40g·mol－1,3mol)≈26.7g·mol－1，D错误。9．某化学科研小组探讨在其他条件不变时，变更某一条件对化学平衡的影响，得到如图所示变更规律(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量)。依据图示规律推断，下列结论正确的是()A．反应Ⅰ：ΔH＞0，p2＞p1B．反应Ⅱ：ΔH＜0，T1＜T2C．反应Ⅲ：ΔH＞0，T2＞T1或ΔH＜0，T2＜T1D．反应Ⅳ：ΔH＜0，T2＞T1解析：选C反应Ⅰ中温度上升，X的平衡转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，故正反应是放热反应，ΔH＜0，压强增大平衡向正反应方向移动，X的转化率上升，故p2＞p1，A错误；反应Ⅱ中T1温度下反应先达到平衡，说明T1＞T2，温度降低，n(Z)增大，说明平衡向正反应方向移动，故正反应是放热反应，ΔH＜0，B错误；反应Ⅳ中，若T2＞T1，则温度上升，X的平衡转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应，ΔH＞0，D错误。10．反应aM(g)＋bN(g)cP(g)＋dQ(g)达到平衡时，M的体积分数y(M)与反应条件的关系如图所示。其中z表示反应起先时N的物质的量与M的物质的量之比。下列说法正确的是()A．同温同压同z时，加入催化剂，平衡时Q的体积分数增加B．同压同z时，上升温度，平衡时Q的体积分数增加C．同温同z时，增加压强，平衡时Q的体积分数增加D．同温同压时，增加z，平衡时Q的体积分数增加解析：选B可逆反应中，催化剂只能改变更学反应速率，A错误；由题给图像可知，M的体积分数随着温度上升而降低，即温度上升，平衡右移，故平衡时生成物Q的体积分数增加，B正确；由题给图像可知，同为650℃、z＝2.0，压强为1.4MPa时，y(M)＝30%，而压强为2.1MPa时，y(M)＝35%，即增大压强，平衡左移，故平衡时Q的体积分数减小，C错误；由题给图像可知，同温同压时，若N的物质的量增加，而M的物质的量不变，则尽管z越大，y(M)减小，平衡右移，但Q增加的物质的量远小于加入的N的物质的量，此时Q的体积分数减小，D错误。11．肯定条件下，向一容积固定的密闭容器中通入2molSO2和1molO2，发生2SO2＋O22SO3ΔH<0，一段时间后达到平衡，SO2、O2、SO3的物质的量分别为amol、bmol、cmol，按要求回答下列问题。(1)平衡后，通入2molSO2，则SO2的转化率________，O2的转化率________。(填“增大”“减小”或“不变”，下同)(2)平衡后，通入2molSO2、1molO2，则SO2的转化率________，O2的转化率_______，SO2的百分含量_______，O2的百分含量________，SO3的百分含量________。(3)平衡后，通入amolSO2、bmolO2、cmolSO3，则SO2的转化率________，O2的转化率________，SO2的百分含量________，O2的百分含量_______，SO3的百分含量________。(4)平衡后，通入2molSO3，则平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，SO2的百分含量________，O2的百分含量________，SO3的百分含量________。(5)平衡后，升温，则SO2转化率________，O2的转化率_______，SO2的百分含量_______，O2的百分含量______，SO3的百分含量________。答案：(1)减小增大(2)增大增大减小减小增大(3)增大增大减小减小增大(4)逆反应减小减小增大(5)减小减小增大增大减小12．(2024·全国卷Ⅱ)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1­丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：①C4H10(g)=C4H8(g)＋H2(g)ΔH1已知：②C4H10(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=C4H8(g)＋H2O(g)ΔH2＝－119kJ·mol－1③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH3＝－242kJ·mol－1反应①的ΔH1为________kJ·mol－1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x________0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应实行的措施是________(填标号)。A．上升温度 B．降低温度C．增大压强 D．降低压强(2)丁烷和氢气的混合气体以肯定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先上升后降低的变更趋势，其降低的缘由是____________________。(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590℃之前随温度上升而增大的缘由可能是________________________、________________________；590℃之后，丁烯产率快速降低的主要缘由可能是_____________________________________________。解析：(1)依据盖斯定律，可得①＝②－③，则ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119kJ·mol－1＋242kJ·mol－1＝123kJ·mol－1。反应①为气体总体积增大的反应，在温度相同时降低压强有利于提高平衡转化率，故x<0.1。反应①为吸热反应，上升温度有利于平衡正向移动，A项正确；降低压强平衡向气体总体积增大的方向移动，D项正确。(2)结合图(b)可看出随着n(氢气)/n(丁烷)增大，丁烯产领先上升后降低，这是