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第35講　化學平衡移動原理
[課程標準]　1.理解外界條件(濃度、溫度、壓強)對化學平衡的影響，能用相關理論解釋其一般規律。2.了解化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中的重要作用。
考點一　化學平衡移動
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1．化學平衡移動
(1)原因：反應條件改變引起v正≠v逆。
(2)化學平衡移動方向與化學反應速率的關系
①v正>v逆時，平衡向正反應方向移動；
②v正＜v逆時，平衡向逆反應方向移動。
2．影響因素
在一定條件下，aA(g)＋bB(g)mC(g)　ΔH<0達到了平衡狀態，若其他條件不變，改變下列條件對化學平衡影響如下：
條件的改變(其他條件不變) 化學平衡的移動
濃度 增大反應物濃度或減小生成物濃度 向正反應方向移動
減小反應物濃度或增大生成物濃度 向逆反應方向移動
壓強(對有氣體存在的反應) 反應前后氣體分子數改變 增大壓強 向氣體體積減小的方向移動
減小壓強 向氣體體積增大的方向移動
反應前后氣體分子數不變 改變壓強 平衡不移動
溫度 升高溫度 向吸熱反應方向移動
　降低溫度 向放熱反應方向移動
催化劑 同等程度地改變v正、v逆，平衡不移動
3.幾種特殊情況說明
(1)改變固體或純液體的量，對化學平衡沒影響。
(2)“惰性氣體”對化學平衡的影響。
①恒溫、恒容條件：
原平衡體系體系總壓強增大―→體系中各組分的濃度不變―→平衡不移動。
②恒溫、恒壓條件：
原平衡體系―→
(3)同等程度地改變反應混合物中各物質的濃度時，應視為壓強的影響。
4．勒夏特列原理
如果改變影響平衡的一個條件(如溫度、濃度、壓強)，平衡將向減弱這種改變的方向移動。
[正誤辨析]
(1)化學平衡發生移動，化學反應速率一定改變；化學反應速率改變，化學平衡也一定發生移動(　　)
(2)升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，此時v放減小，v吸增大(　　)
(3)化學平衡正向移動，反應物的轉化率不一定增大(　　)
(4)向平衡體系FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl中加入適量KCl固體，平衡逆向移動，溶液的顏色變淺(　　)
(5)對于2NO2(g)N2O4(g)的平衡體系，壓縮體積，增大壓強，平衡正向移動，混合氣體的顏色變淺(　　)
答案：　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
學生用書?第174頁
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1．對于一定條件下的可逆反應
甲：A(g)＋B(g)C(g)　ΔH<0
乙：A(s)＋B(g)C(g)　ΔH<0
丙：A(g)＋B(g)2C(g)　ΔH>0
達到化學平衡后加壓，使體系體積縮小為原來的
(1)平衡移動的方向：甲________ (填“向左”“向右”或“不移動”，下同)；乙________；丙________。
(2)設壓縮之前壓強分別為p甲 、p乙、p丙 ，壓縮后壓強分別為p′甲、p′乙、p′丙 ，則p甲與p′甲 、p乙與p′乙、p丙與p′丙 的關系分別為甲__________；乙__________；丙____________。
(3)混合氣體的平均相對分子質量變化分別為甲__________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)；乙____________；丙____________。
答案：　(1)向右　不移動　不移動　(2)p甲＜p′甲 ＜2p甲　p′乙＝2p乙　p′丙＝2p丙　(3)增大　不變　不變
2．在密閉容器中，反應：xA(g)＋yB(g)zC(g)，在一定條件下達到平衡狀態，試回答下列問題：
(1)若保持體積不變，通入氦氣，則平衡________移動。
(2)若保持壓強不變，通入氦氣，平衡向正反應方向移動，則x、y、z的關系為__________。
答案：　(1)不　(2)x＋y＜z
3．用O2將HCl轉化為Cl2，可提高效益，減少污染，其反應為2HCl(g)＋O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)。新型RuO2催化劑對上述HCl轉化為Cl2的總反應具有更好的催化活性。
(1)實驗測得在一定壓強下，總反應的HCl平衡轉化率隨溫度變化的αHCl～T曲線如下圖：
則總反應的ΔH________0(填“>”“＝”或“<”)。
(2)在上述實驗中若壓縮體積使壓強增大，請在上圖畫出相應αHCl～T曲線的示意圖，并簡要說明理由：____________________________。
答案：　(1)<　(2)如圖所示
溫度相同的條件下，增大壓強，平衡右移，αHCl增大，因此曲線應在原曲線上方
4．甲醇是重要的化工原料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑的作用下合成甲醇，可能發生的反應如下：
ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＜0
ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH＞0
ⅲ.CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)　ΔH＞0
一定比例的合成氣在裝有催化劑的反應器中反應12小時。體系中甲醇的產率和催化劑的催化活性與溫度的關系如圖所示。
(1)溫度為470 K時，圖中P點________(填“是”或“不是”)處于平衡狀態。在490 K之前，甲醇產率隨著溫度升高而增大的原因是__________________________________；
490 K之后，甲醇產率下降的原因是_____________________________________
________________________________________________________________________。
(2)一定能提高甲醇產率的措施是________(填字母)。
A．增大壓強 B．升高溫度
C．選擇合適催化劑 D．加入大量催化劑
解析：　(1)溫度為470 K時，圖中P點不是處于平衡狀態。在490 K之前，甲醇產率隨著溫度升高而增大的原因是溫度越高，化學反應速率越快；490 K之后，甲醇產率下降的原因是升高溫度，反應ⅰ逆向移動，催化劑活性降低。(2)增大壓強，反應ⅰ平衡正向移動，A項正確；升高溫度，反應ⅰ平衡逆向移動，B項錯誤；選擇合適催化劑，可提高甲醇產率，C項正確；加入大量催化劑，不影響產率，D項錯誤。
答案：　(1)不是　溫度越高化學反應速率越快　升高溫度，反應ⅰ逆向移動，催化劑活性降低　(2)AC
學生用書?第175頁
考點二　工業合成氨
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如圖是工業合成氨的工藝，根據流程解答下列問題。
(1)工業合成氨是人類科學技術的一項重大突破，其熱化學方程式如下：
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ· mol－1，結合反應的化學方程式分析：
①可以提高合成氨的反應速率的措施有哪些？
②可以提高氮氣或氫氣轉化率的措施有哪些？
答案：　①升高溫度、增大壓強、增大反應物的濃度、使用催化劑等　 ②降低溫度、增大壓強、增大反應物濃度或減小生成物濃度等。
(2)工業合成氨中，使用鐵觸媒作催化劑。
①鐵觸媒能提高氫氣的平衡轉化率嗎？簡述理由。
②鐵觸媒能提高反應混合物中氨的體積分數嗎？
答案：　①不能。因為催化劑對化學平衡無影響　②能。因為實際合成氨過程為非平衡狀態下進行，反應速率大，單位時間里生成氨氣的量多。
(3)合成氨時選擇500 ℃而不采用常溫主要考慮什么因素？
答案：　考慮速率因素，500 ℃時催化劑的催化活性最好。
(4)合成氨時一般采用的壓強為10～30 MPa的原因是什么？
答案：　合成氨時增大壓強盡管可以同時提高反應速率和反應物的轉化率，但壓強越大，對材料的強度和設備的要求也越高，增加生產投資成本將降低綜合經濟效益。故一般采用的壓強為10～30 MPa。
(5)合成氨工業中，為提高反應物的轉化率，還采取哪些措施？
答案：　使氨氣變成液氨并及時分離，分離后的原料氣循環使用。
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1．合成氨工業中，原料氣(N2、H2及少量CO、NH3的混合氣)在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液來吸收原料氣中的CO，其反應是[Cu(NH3)2]Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO　ΔH<0。
(1)必須除去原料氣中CO的原因是 。
(2)醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液吸收CO的適宜生產條件應是 。
(3)吸收CO后的醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液經過適當處理又可再生，恢復其吸收CO的能力以供循環使用。醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液再生的適宜生產條件應是 。
解析：　合成氨的流程中的除雜，是為了除去能使催化劑中毒的物質。題中指出：在合成氨的過程中必須除去CO，因此CO是屬于使催化劑中毒的物質。從吸收CO的化學方程式可得：吸收CO的反應是正反應氣體體積縮小的放熱反應，因此為了使CO盡最大可能地被吸收，應采取高壓、低溫的辦法使平衡正向移動，要使醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液再生，即使平衡逆向移動，故必須采取低壓、高溫的辦法。
答案：　(1)防止CO使催化劑中毒　(2)低溫、高壓　(3)高溫、低壓
2．化學反應原理在科研和生產中有廣泛應用。
(1)利用“化學蒸氣轉移法”制備TaS2晶體，發生反應：TaS2(s)＋2I2(g)TaI4(g)＋S2(g)　ΔH>0(Ⅰ)。如圖所示，反應(Ⅰ)在石英真空管中進行，先在溫度為T2的一端放入未提純的TaS2粉末和少量I2(g)，一段時間后，在溫度為T1的一端得到了純凈TaS2晶體，則溫度T1 T2(填“>”“<”或“＝”)。上述反應體系中循環使用的物質是 。
(2)CO可用于合成甲醇，反應方程式為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖所示。該反應ΔH 0(填“>”或“<”)。實際生產條件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，選擇此壓強的理由是 。
答案：　(1)<　I2
(2)<　在1.3×104 kPa下，CO的轉化率已較高，再增大壓強CO轉化率提高不大，同時生產成本增加，得不償失
學生用書?第176頁
3．“丁烯裂解法”是另一種重要的丙烯生產法，在生產過程中會有生成乙烯的副反應發生。反應如下：
主反應：3C4H8(g) 4C3H6(g)；
副反應：C4H8(g) 2C2H4(g)。
測得上述兩反應的平衡體系中，各組分的質量分數(w)隨溫度(T)和壓強(p)變化的趨勢分別如圖甲和圖乙所示：
(1)平衡體系中的C3H6(g)和C2H4(g)的質量比是工業生產C3H6(g)時選擇反應條件的重要依據之一，從產物的純度考慮，該數值越高越好，據圖甲和圖乙判斷，反應條件應選擇 (填字母)。
A．300 ℃、0.1 MPa B．700 ℃、0.1 MPa　
C．300 ℃、0.5 MPa D．700 ℃、0.5 MPa
(2)有研究者結合圖甲數據并綜合考慮各種因素，認為450 ℃的反應溫度比300 ℃或700 ℃更合適，從反應原理角度分析其理由可能是 。
解析：　(1)由圖甲可知，300 ℃時C2H4(g)的質量分數接近于0，而溫度升高，C2H4(g)的質量分數增大，故選擇300 ℃；由圖乙可知，壓強增大，C2H4(g)的質量分數減小，C3H6(g)的質量分數增大，故選0.5 MPa，因此控制反應條件為300 ℃、0.5 MPa。
(2)溫度越低，反應速率越慢，由圖甲可知，300 ℃時反應速率慢；溫度升高，C2H4(g)的質量分數增大，700 ℃的副反應的轉化率大于丁烯轉化成丙烯的轉化率。而450 ℃時，C3H6(g)的質量分數達到最大值，且C2H4(g)的質量分數在10%左右，產物中C3H6(g)的含量較高，故450 ℃更合適。
答案：　(1)C　(2)300 ℃反應速率慢，700 ℃副反應的轉化率大于丁烯轉化成丙烯的轉化率
真題演練　明確考向
1．(2022·海南選擇考，8)某溫度下，反應CH2ＦCH2(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CH2ＦCH2(g)，CH2ＦCH2(g)的平衡轉化率增大
C　[A.該反應是一個氣體分子數減少的反應，增大壓強可以加快化學反應速率，正反應速率增大的幅度大于逆反應的，故v正> v逆，平衡向正反應方向移動，但是因為溫度不變，故平衡常數不變，A不正確；B.催化劑不影響化學平衡狀態，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)，H2O(g)的濃度增大，平衡向正反應方向移動，C正確；D.恒容下，充入一定量的CH2ＦCH2 (g)，平衡向正反應方向移動，但是CH2ＦCH2 (g)的平衡轉化率減小，D不正確。]
2．(2022·6浙江選擇考，19)關于反應Cl2(g)＋H2O(l)HClO(aq)＋H＋(aq)＋Cl－(aq)　ΔH＜0，達到平衡后，下列說法不正確的是(　　)
A．升高溫度，氯水中的c(HClO)減小
B．氯水中加入少量醋酸鈉固體，上述平衡正向移動，c(HClO)增大
C．取氯水稀釋，c(Cl－)/c(HClO)增大
D．取兩份氯水，分別滴加AgNO3溶液和淀粉KI溶液，若前者有白色沉淀，后者溶液變藍色，可以證明上述反應存在限度
D　[A.HClO受熱易分解，升高溫度，HClO分解，平衡正向移動，c(HClO)減小，A正確；B.氯水中加入少量醋酸鈉固體，醋酸根離子和氫離子結合生成醋酸分子，氫離子濃度減小，平衡正向移動，c(HClO)增大，B正確；C.氯水稀釋，平衡正向移動，而c(HClO)和c(Cl－)均減小，但HClO本身也存在電離平衡HClOH＋＋ClO－，稀釋促進了HClO的電離，使c(HClO)減少更多，因此增大，C正確；D.氯水中加硝酸銀產生白色沉淀，證明溶液中有氯離子，氯水中加淀粉碘化鉀溶液，溶液變藍，證明生成了碘單質，溶液中有強氧化性的物質，而氯氣和次氯酸都有強氧化性，不能證明反應物和生成物共存，即不能證明上述反應存在限度，D錯誤。]
3．(2022·廣東選擇考，13)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，各組分的物質的量(n)如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．該反應的ΔH＜0
B．a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的平衡轉化率增大
C　[A.從圖示可以看出，平衡時升高溫度，氫氣的物質的量減少，則平衡正向移動，說明該反應的正反應是吸熱反應，即ΔH＞0，故A錯誤；B.從圖示可以看出，在恒容密閉容器中，隨著溫度升高氫氣平衡時的物質的量減少，則平衡隨著溫度升高正向移動，水蒸氣的物質的量增加，而a曲線表示的是物質的量不隨溫度變化而變化，故B錯誤；C.容器體積固定，向容器中充入惰性氣體，沒有改變各物質的濃度，平衡不移動，故C正確；D.BaSO4是固體，向平衡體系中加入BaSO4，不能改變其濃度，因此平衡不移動，氫氣的轉化率不變，故D錯誤。]
4．[2022·廣東選擇考，19(2)]K2Cr2O7溶液中存在多個平衡。本題條件下僅需考慮如下平衡：
(ⅰ)Cr2O(aq)＋H2O(l)2HCrO(aq)　K1＝3.0×10－2 (25 ℃)
(ⅱ)HCrO(aq)CrO(aq)＋H＋(aq)　K2＝3.3×10－7(25 ℃)
①下列有關K2Cr2O7溶液的說法正確的有________。
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K2Cr2O7固體，平衡時c2(HCrO)與c(Cr2O)的比值保持不變
學生用書?第177頁
②25 ℃時，0.10 mol·L－1 K2Cr2O7溶液中lg eq \f(c（CrO）,c（Cr2O）) 隨pH的變化關系如圖。計算溶液中HCrO的平衡濃度________________________(寫出計算過程，結果保留兩位有效數字)。
③在稀溶液中，一種物質對光的吸收程度(A)與其所吸收光的波長(λ)有關；在一定波長范圍內，最大A對應的波長(λmax)取決于物質的結構特征；濃度越高，A越大。混合溶液在某一波長的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A隨λ的變化曲線如圖，波長λ1、λ2和λ3中，與CrO的λmax最接近的是________；溶液pH從a變到b的過程中， eq \f(c（H＋）·c2（CrO）,c（Cr2O）) 的值________(填“增大”“減小”或“不變”)。
解析：　①K2Cr2O7溶液中存在平衡：(ⅰ)Cr2O(aq)＋H2O(l)2HCrO(aq)、(ⅱ)HCrO(aq)CrO(aq)＋H＋(aq)。
A.向溶液中加入少量硫酸，溶液中c(H＋)增大，(ⅱ)平衡逆向移動，根據勒夏特列原理可知，平衡移動只是減弱改變量，平衡后，溶液中c(H＋)依然增大，因此溶液的pH將減小，故A錯誤；B.加水稀釋過程中，根據“越稀越水解”、“越稀越電離”可知，(ⅰ)和(ⅱ)的平衡都正向移動，兩個平衡正向都是離子數增大的反應，因此稀釋后，溶液中離子總數將增大，故B正確；C.加入少量NaOH溶液，(ⅱ)正向移動，溶液中c(HCrO)將減小，(ⅰ)將正向移動，故C錯誤；D.平衡(ⅰ)的平衡常數K1＝ eq \f(c2（HCrO）,c（Cr2O）) ，平衡常數只與溫度和反應本身有關，因此加入少量K2Cr2O7溶液， eq \f(c2（HCrO）,c（Cr2O）) 不變，故D正確。
②由題圖可知，當溶液pH＝9時， eq \f(c（CrO）,c（Cr2O）) ＞104，因此可忽略溶液中Cr2O，即c(HCrO)＋c(CrO)＝0.20 mol·L－1，反應(ⅱ)的平衡常數K2＝ eq \f(c（H＋）·c（CrO）,c（HCrO）) ＝ eq \f(10－9×c（CrO）,c（HCrO）) ＝3.3×10－7，聯立兩個方程式可得c(HCrO)≈6.0×10－4mol/L。
③根據反應(ⅰ)、(ⅱ)是離子濃度增大的平衡可知，溶液pH越大，溶液中c(Cr2O)＋c(HCrO)＋c(CrO)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(CrO)越大，因此與CrO的λmax最接近的是λ3；反應(ⅰ)的平衡常數K1＝ eq \f(c2（HCrO）,c（Cr2O）) ，反應(ⅱ)的平衡常數K2＝ eq \f(c（H＋）·c（CrO）,c（HCrO）) ，(K2)2×K1＝ eq \f(c2（H＋）·c2（CrO）,c2（HCrO）) × eq \f(c2（HCrO）,c（Cr2O）) ＝ eq \f(c2（H＋）·c2（CrO）,c（Cr2O）) ，因此 eq \f(c（H＋）·c2（CrO）,c（Cr2O）) ＝，由上述分析逆推可知，b>a，即溶液pH從a變到b的過程中，溶液中c(H＋)減小，所以 eq \f(c（H＋）·c2（CrO）,c（Cr2O）) 的值將增大。
答案：　①BD　
②當溶液pH＝9時， eq \f(c（CrO）,c（Cr2O）) ＞104，因此可忽略溶液中Cr2O，即c(HCrO)＋c(CrO)＝0.20 mol·L－1，反應(ⅱ)的平衡常數K2＝ eq \f(c（H＋）·c（CrO）,c（HCrO）) ＝ eq \f(10－9×c（CrO）,c（HCrO）) ＝3.3×10－7，聯立兩個方程式可得c(HCrO)≈6.0×10－4 mol/L
③λ3　增大
課時精練(三十五)　化學平衡移動原理
(本欄目內容，在學生用書中以獨立形式分冊裝訂！)
1．一定條件下：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＜0。在測定NO2的相對分子質量時，下列條件中，測定結果誤差最小的是(　　)
A．溫度0 ℃、壓強50 kPa
B．溫度130 ℃、壓強300 kPa
C．溫度25 ℃、壓強100 kPa
D．溫度130 ℃、壓強50 kPa
D　[測定二氧化氮的相對分子質量，要使測定結果誤差最小，應該使混合氣體中NO2的含量越多越好，為了實現該目的，應該改變條件使平衡盡可以地逆向移動。該反應是一個反應前后氣體分子數減小的放熱反應，可以通過減小壓強、升高溫度使平衡逆向移動，則選項中，溫度高的為130 ℃，壓強低的為50 kPa，結合二者選D。]
2．已知反應式：mX(g)＋nY(？)pQ (g)＋2mZ(g)，達到平衡時c(X)＝0.3 mol·L－1。其他條件不變，將容器體積縮小到原來的，重新平衡后c(X)＝0.5 mol·L－1。下列說法正確的是(　　)
A.平衡向逆方向移動 B．Y 可能是固體
C．系數n>m D．Z 的體積分數減小
C　[平衡時c(X)＝0.3 mol·L－1，將容器體積縮小到原來的的瞬間，X的濃度變為原來的2倍，即為0.6 mol·L－1，重新平衡后c(X)＝0.5 mol·L－1，說明平衡在增大壓強時向正向移動。A項，從以上分析可知，平衡向正方向移動，故A錯誤；B項，增大壓強，平衡正向移動，說明反應物的系數之和大于生成物的系數之和，若Y 是固體，反應物的系數之和小于生成物的系數之和，所以Y是氣體，故B錯誤；C項，根據B的分析，系數m＋n＞p＋2m，即n＞p＋m，所以n＞m，故C正確；D項，平衡正向移動，所以Z 的體積分數增大，故D錯誤；故選C。]
3．有兩個相同帶活塞的容器，向容器a中充入NO2(g)，待顏色不再變化，再向容器b中充入溴蒸氣，使兩容器的顏色相同和體積相等[注意：同濃度的NO2和Br2蒸氣顏色相同，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→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，從容器左側觀察a和a′，a′的顏色比a淺
D．氣體的物質的量：na′一定大于nb′
B　[a→a′過程中，增大壓強，2NO2N2O4平衡正向移動，有一定量的NO2轉化成N2O4，但是新平衡時各氣體物質的物質的量濃度均比舊平衡時大；b→b′過程中，溴蒸氣的物質的量不變，濃度增大。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，則顏色突然加深，2NO2N2O4平衡正向移動，NO2的濃度逐漸減小，則顏色又逐漸變淺，但是新平衡時各氣體物質的濃度均比舊平衡時大，則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2NO2N2O4平衡正向移動，有一定量的NO2轉化成N2O4，而b→b′過程中，溴蒸氣的物質的量不變，但在每一個相同的時間點，溴蒸氣的濃度總是比NO2的濃度大，故b的顏色總比a的深，故B正確；C項， 由A項分析知，從容器左側觀察a和a′，a′的顏色更深，故C錯誤；D項，a′中反應為氣體分子數減小的反應，而b′中氣體分子數不變，故na′一定小于nb′，故D錯誤；故選B。]
4．對密閉容器中進行的反應：X(g)＋3Y(g)2Z(g)繪制如下圖像，下列說法錯誤的是(　　)
A．依據圖甲可判斷正反應為放熱反應
B.在圖乙中，虛線可表示使用了催化劑后X的轉化率
C．圖丙可表示減小壓強，平衡向逆反應方向移動
D．依據圖丁中混合氣體的平均相對分子質量隨溫度的變化情況，可推知正反應的ΔH<0
C　[圖甲中v正、v逆曲線的交點是平衡點，升高溫度，v正增大的程度小于v逆，平衡逆向移動，則該反應的正反應是放熱反應，A正確；使用催化劑，可加快反應速率，縮短達到平衡的時間，但平衡不移動，X的轉化率不變，故圖乙中虛線可表示使用催化劑后X的轉化率，B正確；減小壓強，v正、v逆均減小，v正減小的程度大于v逆，平衡逆向移動，與圖丙不相符，C錯誤；X、Y、Z均為氣體，混合氣體的總質量不變，圖丁中隨溫度升高而逐漸減小，說明升高溫度，平衡逆向移動，則正反應的ΔH<0，D正確。]
5．將5 mL 0.005 mol·L－1 FeCl3溶液和5 mL 0.015 mol·L－1 KSCN溶液混合，達到平衡后溶液呈紅色。再將混合液等分為5份，分別進行如下實驗：
實驗①：滴加4滴水，振蕩
實驗②：滴加4滴飽和FeCl3溶液，振蕩
實驗③：滴加4滴1 mol·L－1KCl溶液，振蕩
實驗④：滴加4滴1 mol·L－1KSCN溶液，振蕩
實驗⑤：滴加4滴6 mol·L－1NaOH溶液，振蕩
下列說法不正確的是(　　)
A．對比實驗①和②，為了證明增加反應物濃度，平衡發生正向移動
B．對比實驗①和③，為了證明增加生成物濃度，平衡發生逆向移動
C．對比實驗①和④，為了證明增加反應物濃度，平衡發生正向移動
D．對比實驗①和⑤，為了證明減少反應物濃度，平衡發生逆向移動
B　[A.實驗②與實驗①對比，只改變了Fe3＋濃度，故A說法正確；B.FeCl3溶液和KSCN溶液反應的實質是Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，改變鉀離子或氯離子的濃度對平衡無影響，故B說法錯誤；C.實驗④與實驗①對比，只改變了SCN－濃度，故C說法正確；D.在原平衡體系中加入NaOH溶液，Fe3＋與OH－反應生成氫氧化鐵沉淀，溶液中Fe3＋的濃度減小，故D說法正確。故答案選B。]
6．下列事實不能用勒夏特列原理解釋的是(　　)
A．溴水中有下列平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，當加入少量AgNO3溶液后，溶液的顏色變淺
B．對2HI(g)H2(g)＋I2(g)，縮小容器的容積可使平衡體系的顏色變深
C．反應CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)　ΔH<0，升高溫度可使平衡向逆反應方向移動
D．對于合成NH3反應，為提高NH3的產率，理論上應采取低溫措施
B　[溴水中存在平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，加入少量AgNO3溶液，HBr與AgNO3反應生成AgBr沉淀，c(HBr)減小，平衡正向移動，溶液的顏色變淺，A可以用勒夏特列原理解釋；2HI(g)H2(g)＋I2(g)的正反應是反應前后氣體總分子數不變的反應，縮小容器的容積，壓強增大，平衡不移動，但c(I2)增大，導致平衡體系的顏色變深，由于平衡不移動，故B不能用勒夏特列原理解釋；反應CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)的ΔH<0，升高溫度，為了減弱溫度的改變，平衡逆向移動，C可以用勒夏特列原理解釋；合成氨的反應是放熱反應，降低溫度，平衡正向移動，有利于生成NH3，D可以用勒夏特列原理解釋。]
7．某溫度下，在一容積可變的恒壓容器中，反應2A(g)＋B(g)2C(g)達到平衡時，A、B和C的物質的量分別為4 mol、2 mol和4 mol。保持溫度和壓強不變，對平衡混合物中三者的物質的量做如下調整，可使平衡右移的是(　　)
A．均減半 B．均加倍
C．均增加1 mol D．均減少1 mol
C　[容積可變，說明是恒溫、恒壓條件，滿足“等比等效”。A項，“均減半”后A、B、C的物質的量分別為2 mol、1 mol和2 mol，滿足“等比等效”，平衡不會移動；B項，“均加倍”后A、B、C的物質的量分別為8 mol、4 mol和8 mol，滿足“等比等效”，平衡不會移動；C項，“均增加1 mol”后A、B、C的物質的量分別為5 mol、3 mol和5 mol，相當于在5 mol、2.5 mol和5 mol的基礎上又增加了0.5 mol B，平衡向右移動；D項，“均減小1 mol”后A、B、C的物質的量分別為3 mol、1 mol和3 mol，相當于在3 mol、1.5 mol和3 mol的基礎上減少了0.5 mol B，平衡向左移動。]
8．在一個固定容積的密閉容器中充入2 mol NO2，一定溫度下建立平衡：2NO2N2O4，此時NO2的轉化率為x%，若再充入1 mol N2O4，在溫度不變的情況下，達到新的平衡時，測得NO2的轉化率為y%，則x和y的大小關系正確的是(　　)
A．x>y B．xC．x＝y D．不能確定
B　[先建立等效平衡模型，即假設原容器的體積可變，當再充入1 mol N2O4后重新建立起的平衡和原平衡等效，此時NO2的轉化率依然為x%。當體積不發生變化時，在原平衡的基礎上要縮小容器的體積，即增大了壓強，該反應正反應方向為氣體體積縮小的方向，平衡向正反應方向移動，NO2的轉化率增大，即x9．如圖所示，A是由導熱材料制成的密閉容器，B是一耐化學腐蝕且易于傳熱的透明氣囊。關閉K2，將各1 mol NO2通過K1、K3分別充入A、B中，反應起始時A、B的體積相同均為a L。若打開K2，平衡后B容器的體積縮至0.4a L，則打開K2之前，氣體B體積為(　　)
A．0.1a L B．0.3a L C．0.5a L D．0.7a L
D　[將NO2充入兩個容器中發生2NO2N2O4的反應，打開K2，相當于是在等溫等壓條件下建立平衡，此時建立起的平衡與未打開K2時B容器建立起的平衡等效。由于此時反應物的物質的量是B中的2倍，所以打開K2之前，氣球B的體積為(a L＋0.4a L)÷2＝0.7a L。]
10．在密閉容器中充入足量的FeO(s)和適量O2(g)，在一定條件下發生反應6FeO(s)＋O2(g)2Fe3O4(s)　ΔH＜0，達到平衡時，測得O2濃度為a mol·L－1；保持溫度不變，縮小體積至原來的四分之一，重新達到平衡時，測得O2濃度為c mol·L－1，下列有關說法正確的是(　　)
A．上述反應為熵減反應，在較高溫度下能自發進行
B．恒溫恒容條件下平衡后，再充入O2，O2的平衡轉化率減小
C．當FeO(s)或Fe3O4(s)的物質的量保持不變時達到平衡狀態
D．溫度不變，達到新平衡時，c＝4a
C　[A項，根據題給反應式可知：反應物只有O2是氣體，產物是固體，它是熵減反應，正反應是放熱反應，由復合判據知，它在較低溫度下能自發進行，A錯誤；B項，恒溫條件下，化學平衡常數不變，再充入氧氣，化學平衡向正反應方向移動，最終平衡時O2濃度不變，氧氣的平衡轉化率增大，B錯誤；C項，當固體質量或物質的量保持不變時，說明正反應速率等于逆反應速率，C正確；D項，假設化學平衡不移動，當縮小體積至原容器體積的時，則氧氣濃度增至原來的4倍。實際上，縮小體積時化學平衡向氣體體積減小的正反應方向移動，導致氧氣濃度減小。當第二次達到平衡時，因溫度不變，平衡常數K不變，則根據平衡常數表達式可知：K＝，所以平衡時氧氣濃度不變，故a＝c，D錯誤；故選C。]
11.在一定條件下，取一定量的A和B在恒容密閉容器中發生反應：aA(g)＋bB(g)mM(g)＋nN(s)　ΔH＝Q kJ·mol－1。達到平衡時，M的濃度與溫度和容器容積的關系如圖所示。下列有關判斷正確的是(　　)
A．a＋b>m
B．E點的平衡常數小于F點的平衡常數
C．達到平衡后，增大A的濃度將會提高B的轉化率
D．Q＜0
C　[A項，由題圖可知，體積越大時M的濃度越小，比較E、F兩點可知，體積增大3倍，M濃度減小不到3倍，說明減小壓強平衡正向移動，N為固體，則a＋b0，故D錯誤；故選AC。]
12．工業上用C6H5Cl和H2S的高溫氣相反應制備苯硫酚(C6H5SH)，同時有副產物苯(C6H6)生成：
Ⅰ.C6H5Cl(g)＋H2S(g)C6H5SH(g)＋HCl(g)　ΔH1
Ⅱ.C6H5Cl(g)＋H2S(g)C6H6(g)＋HCl(g)＋S8(g)　ΔH2
使C6H5Cl和H2S按物質的量1∶1進入反應器，定時測定反應器尾端出來的混合氣體中各產物的量，得到單程收率(×100%)與溫度的關系如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A.ΔH1＜0，ΔH2＞0
B．反應Ⅱ的活化能較大
C．590 ℃以上，隨溫度升高，反應Ⅰ消耗H2S增多
D．645 ℃時，反應Ⅰ的化學平衡常數K＝
C　[A項，溫度大于590 ℃時，隨溫度升高，苯硫酚的單程收率降低，說明ΔH1＜0，隨溫度升高，苯的單程收率增大，說明ΔH2＞0，故A正確；B項，溫度較低時，苯的單程收率小，說明Ⅱ反應速率小，Ⅱ的活化能較大，故B正確；C項，590 ℃以上，隨溫度升高，苯硫酚的單程收率降低，反應Ⅰ消耗H2S 減少，故C錯誤；D項，設通入氯苯、H2S的物質的量各為1 mol，645 ℃時，苯硫酚的單程收率為20%、苯的單程收率為20%，則反應Ⅰ消耗0.2 mol氯苯、0.2 mol H2S，生成苯硫酚0.2 mol、氯化氫0.2 mol，反應Ⅱ消耗0.2 mol氯苯、0.2 mol H2S，生成苯0.2 mol、氯化氫0.2 mol、S8 0.025 mol，容器中含有0.6 mol氯苯、0.6 mol H2S、苯硫酚0.2 mol、氯化氫0.4 mol，反應Ⅰ的化學平衡常數K＝＝，故D正確。]
13．(1)某興趣小組對該反應2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)進行了實驗探究。在一定溫度和催化劑的條件下，將0.1 mol NH3通入3 L的密閉容器中進行反應(此時容器內總壓為200 kPa)，各物質的分壓隨時間的變化曲線如圖所示。
t2時將容器體積迅速縮小至原來的一半并保持不變，圖中能正確表示壓縮后N2分壓變化趨勢的曲線是________(用圖中a、b、c、d表示)，理由是________________________________。
(2)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃時水煤氣變換[CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0]中，CO和H2分壓隨時間變化關系(如圖所示)，催化劑為氧化鐵，實驗初始時體系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。
467 ℃時pH2和pCO隨時間變化關系的曲線分別是________、________。489 ℃時pH2和pCO隨時間變化關系的曲線分別是________、________。
解析：　(1)t2時將容器體積壓縮到原來的一半，開始N2分壓變為原來的2倍，隨后由于加壓平衡逆向移動，N2分壓比原來2倍要小，故b曲線符合。
(2)水煤氣變換中CO是反應物，H2是產物，又因為該反應是放熱反應，升高溫度，平衡向左移動，重新達到平衡時，H2的壓強減小，CO的壓強增大。故a曲線代表489 ℃時pH2隨時間變化關系的曲線，d曲線代表489 ℃時pCO隨時間變化關系的曲線，b曲線代表467 ℃時pH2隨時間變化關系的曲線，c曲線代表467 ℃時pCO隨時間變化關系的曲線。
答案：　(1)b　開始體積減半，N2分壓變為原來的2倍，隨后由于加壓平衡逆向移動，N2分壓比原來2倍要小　(2)b　c　a　d
14．丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備。回答下列問題：
(1)正丁烷(C4H10)脫氫制1 丁烯(C4H8)的熱化學方程式如下：
C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)　ΔH＝＋123 kJ·mol－1
圖(a)是平衡轉化率與反應溫度及壓強的關系圖，x________0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡產率提高，應采取的措施是________(填字母)。
A．升高溫度 B．降低溫度
C．增大壓強 D．降低壓強
(2)丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應器(氫氣的作用是活化催化劑)，出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖(b)為丁烯產率與進料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關系。圖中曲線呈現先升高后降低的變化趨勢，其降低的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)圖(c)為反應產率和反應溫度的關系曲線，副產物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產率在590 ℃之前隨溫度升高而增大的原因可能是____________________、________________；590 ℃之后，丁烯產率快速降低的主要原因可能是________________________________________________________________________。
答案：　(1)小于　AD　(2)氫氣是產物之一，隨著n(氫氣)/n(丁烷)增大，逆反應速率增大
(3)升高溫度有利于反應向吸熱方向進行　溫度升高反應速率加快　丁烯高溫裂解生成短鏈烴類化合物
15．我國力爭2060年前實現碳中和。CH4與CO2催化重整是實現碳中和的熱點研究課題。該催化重整反應體系主要涉及以下反應：
反應Ⅰ：主反應CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1　Kp1
反應Ⅱ：副反應CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2　Kp2
反應Ⅲ：積碳反應2CO(g)CO2(g)＋C(s)　ΔH3　Kp3
反應Ⅳ：積碳反應CH4(g)C(s)＋2H2(g)　ΔH4　Kp4
(1)設Kp為分壓平衡常數(用分壓代替濃度，氣體分壓＝總壓×該組分的物質的量分數)，反應Ⅲ、Ⅳ的lg Kp隨(T表示溫度)的變化如圖所示。據圖判斷，反應Ⅰ的ΔH1________0(選填“大于”“小于”或“等于”)，說明判斷的理由___________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)下列關于該重整反應體系的說法正確的是____。
A．在投料時適當增大的值，有利于減少積碳
B．在一定條件下建立平衡后，移去部分積碳，反應Ⅲ和反應Ⅳ平衡均向右移
C．隨著投料比的增大，達到平衡時CH4的轉化率增大
D．降低反應溫度，反應Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ的正反應速率減小，逆反應速率增大；反應Ⅲ的正反應速率增大，逆反應速率減小
(3)在一定條件下的密閉容器中，按照＝1加入反應物，發生反應Ⅰ(反應Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ可忽略)。在不同條件下達到平衡，設體系中平衡狀態下甲烷的物質的量分數為x(CH4)，在T＝800 ℃下的x(CH4)隨壓強p的變化曲線、在p＝100 kPa下的x(CH4)隨溫度T的變化曲線如圖所示。
①圖中對應T＝800 ℃下，x(CH4)隨壓強p的變化曲線是________，判斷的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②若x(CH4)＝0.1，則CO2的平衡轉化率為________。
解析：　(1)由蓋斯定律可知，反應Ⅳ—反應Ⅲ得到反應Ⅰ，則ΔH1＝ΔH4—ΔH3，由題圖可知，溫度升高，反應Ⅲ分壓平衡常數減小，該反應為放熱反應，反應ΔH3<0，反應Ⅳ分壓平衡常數增大，該反應為吸熱反應，反應ΔH4>0，則ΔH1＝ΔH4－ΔH3>0(或由蓋斯定律可知，反應Ⅳ—反應Ⅲ得到反應Ⅰ，則反應Ⅰ分壓平衡常數為Kp1＝，由圖可知，溫度升高，反應Ⅲ分壓平衡常數減小，反應Ⅳ分壓平衡常數增大，Kp1增大，則該反應為吸熱反應)。
(2)A項，在投料時適當增大相當于增大二氧化碳的濃度，反應Ⅰ平衡向正反應方向移動，一氧化碳和氫氣的濃度增大，反應Ⅲ、Ⅳ的平衡向逆反應方向移動，碳的物質的量減小，所以在投料時適當增大的值，有利于減少積碳，故正確；B項，在一定條件下建立平衡后，移去濃度為定值的碳固體，化學反應速率不變，反應Ⅲ和反應Ⅳ的平衡均不移動，故錯誤；C項，投料比增大相當于增大二氧化碳的濃度，反應Ⅰ平衡向正反應方向移動，甲烷的轉化率增大，故正確；D項，降低反應溫度，反應Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的正、逆反應速率均減小，故錯誤。
(3)①反應Ⅰ正反應方向氣體分子數增大，其他條件不變時，增大壓強，平衡逆移，x(CH4)增大，故選b；②設起始甲烷和二氧化碳的物質的量都為1 mol，二氧化碳的轉化率為a，由題意可建立如下三段式：
　　　　　　CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)
起始/mol 1 1 0 0
變化/mol a a 2a 2a
平衡/mol 1－a 1－a 2a 2a
由甲烷的物質的量分數為0.1可得：＝0.1，解得a＝。
答案：　(1)大于　溫度T升高，Kp3減小，Kp4增大，Kp1＝，則Kp1增大，故反應Ⅰ正反應吸熱(或溫度T升高，Kp3減小，Kp4增大，說明反應ΔH3<0，反應ΔH4>0，則ΔH1＝ΔH4－ΔH3>0)
(2)AC
(3)① b　反應Ⅰ正反應方向氣體分子數增大，其他條件不變時，增大壓強，平衡逆移，x(CH4)增大　②

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