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【高分攻略】2025年高考化學大一輪復習學案--第25講 化學平衡狀態 (講義)

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【高分攻略】2025年高考化學大一輪復習學案--第25講 化學平衡狀態 (講義)

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1.可逆反應
(1)定義
在同一條件下既可以向正反應方向進行,同時又可以向逆反應方向進行的化學反應。
(2)特點
①二同:a.相同條件下;b.正、逆反應同時進行。
②一小:反應物與生成物同時存在;任一組分的轉化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。
(3)表示
在方程式中用“??”表示。
2.化學平衡狀態
(1)概念
一定條件下的可逆反應中,正反應速率與逆反應速率相等,反應體系中所有參加反應的物質的質量或濃度保持不變的狀態。
(2)化學平衡的建立
 
(3)平衡特點
1.規避“2”個易失分點
(1)化學平衡狀態判斷“三關注”
①關注反應條件,是恒溫恒容,恒溫恒壓,還是絕熱恒容容器;
②關注反應特點,是等體積反應,還是非等體積反應;
③關注特殊情況,是否有固體參加或生成,或固體的分解反應。
(2)不能作為“標志”的四種情況
①反應組分的物質的量之比等于化學方程式中相應物質的化學計量數之比。
②恒溫恒容下的體積不變的反應,體系的壓強或總物質的量不再隨時間而變化,如2HI(g)??H2(g)+I2(g)。
③全是氣體參加的體積不變的反應,體系的平均相對分子質量不再隨時間而變化,如2HI(g)??H2(g)+I2(g)。
④全是氣體參加的反應,恒容條件下體系的密度保持不變。
2.判斷化學平衡狀態的兩方法和兩標志
(1)兩方法——逆向相等、變量不變。
①“逆向相等”:反應速率必須一個是正反應的速率,一個是逆反應的速率,且經過換算后同一種物質的正反應速率和逆反應速率相等。
②“變量不變”:如果一個量是隨反應進行而改變,當這個量不變時為平衡狀態;一個隨反應的進行保持不變的量,不能作為平衡狀態的判斷依據。
(2)兩標志——本質標志、等價標志。
①本質標志:v(正)=v(逆)≠0。對于某一可逆反應來說,正反應消耗掉某物質的速率等于逆反應生成該物質的速率。
②等價標志:
a.對于全部是氣體參加的反應,并且反應后氣體物質的量發生改變,體系的壓強(恒溫恒容)、平均相對分子質量不隨時間而變化。例如N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。
b.體系中各組分的物質的量濃度、體積分數、物質的量(或質量)分數保持不變。
c.對同一物質而言,斷裂化學鍵的物質的量與形成化學鍵的物質的量相等。
d.對于有有色物質參加或生成的可逆反應,體系的顏色不再隨時間而變化。例如2NO2(g)N2O4(g)。
e.體系中某反應物的轉化率或某生成物的產率達到最大值且不再隨時間而變化。
f.絕熱體系的溫度不變。
考向1 “極端轉化”確定各物質的“量”
【典例1】(2024·廣東·高三階段練習)工業制硝酸涉及、和等物質。設NA為阿伏加德羅常數的值,下列說法正確的是
A.1 mol 中含有的離子鍵數目為NA
B.體積為1 L的1 mol/L氨水中,的數目為NA
C.和的混合物中含l mol N,則混合物中原子總數為3NA
D.1 mol 和3 mol 一定條件下充分反應,生成的分子數目為2NA
【變式練1】(2024·遼寧·高三期中)NA表示阿伏加德羅常數的值,下列敘述正確的是
A.69 g NO2和N2O4的混合氣體中所含原子數小于4.5NA
B.100 g38%的過氧乙酸的水溶液中氧原子數目為1.5NA
C.等物質的量的Na3N和NaN3中含有陰離子數為NA
D.1mol SO2與0.5mol O2在密閉容器中充分反應后的分子數大于NA
【變式練2】(2024·廣東·高三階段練習)工業制硝酸涉及、和等物質。設NA為阿伏加德羅常數的值,下列說法正確的是
A.1 mol 中含有的離子鍵數目為NA
B.體積為1 L的1 mol/L氨水中,的數目為NA
C.和的混合物中含l mol N,則混合物中原子總數為3NA
D.1 mol 和3 mol 一定條件下充分反應,生成的分子數目為2NA
考向2 化學平衡狀態的判斷
【典例2】7.(2024·全國·高三專題練習)下列描述的化學反應狀態,不一定是平衡狀態的是
A.,恒溫、恒容下,反應體系中氣體的顏色保持不變
B.,恒溫、恒容下,反應體系中氣體的壓強保持不變
C.,恒溫、恒容下,反應體系中氣體的密度保持不變
D.,反應體系中與的物質的量之比保持3:1
【變式練3】(2024·廣東·校聯考模擬預測)對于反應NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) △H=-41.8kJ mol-1,下列有關說法正確的是
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,當反應容器內總壓強不變時,說明該反應已達到平衡
【變式練4】(2024·浙江·高三統考專題練習)下列說法不正確的是
A.恒溫恒容下,對于反應A(g)+B(g) C(s)+D(g),壓強不再變化,說明反應已達到平衡狀態
B.恒溫恒容下,對于反應:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),當3v逆(H2)=v正(H2O),反應達到平衡狀態
C.在恒容容器中,發生反應H2(g)+I2(g) 2HI(g),若混合氣體的顏色不再變化,說明反應達到平衡狀態
D.絕熱體系中,對于反應4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g),正反應為放熱反應,若反應體系的溫度不變,說明反應已達到平衡狀態
1.(2024·吉林·高考真題)異山梨醇是一種由生物質制備的高附加值化學品,時其制備過程及相關物質濃度隨時間變化如圖所示,后異山梨醇濃度不再變化。下列說法錯誤的是
A.時,反應②正、逆反應速率相等
B.該溫度下的平衡常數:①>②
C.平均速率(異山梨醇)
D.反應②加入催化劑不改變其平衡轉化率
2.(2023·浙江·統考高考真題)探究鹵族元素單質及其化合物的性質,下列方案設計、現象和結論都正確的是
實驗方案 現象 結論
A 往碘的溶液中加入等體積濃溶液,振蕩 分層,下層由紫紅色變為淺粉紅色,上層呈棕黃色 碘在濃溶液中的溶解能力大于在中的溶解能力
B 用玻璃棒蘸取次氯酸鈉溶液點在試紙上 試紙變白 次氯酸鈉溶液呈中性
C 向溶液中先滴加4滴溶液,再滴加4滴溶液 先產生白色沉淀,再產生黃色沉淀 轉化為,溶解度小于溶解度
D 取兩份新制氯水,分別滴加溶液和淀粉溶液 前者有白色沉淀,后者溶液變藍色 氯氣與水的反應存在限度
A.A B.B C.C D.D
3.(2023·湖南·統考高考真題)向一恒容密閉容器中加入和一定量的,發生反應:。的平衡轉化率按不同投料比隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是

A.
B.反應速率:
C.點a、b、c對應的平衡常數:
D.反應溫度為,當容器內壓強不變時,反應達到平衡狀態
4.(2024·江蘇·聯考一模)下列說法正確的是
A.1 mol N2與4 mol H2混合充分反應,則反應中轉移的電子數目小于6 mol
B.反應2Mg(s)+CO2(g)=C(s)+2MgO(s) 能自發進行,則該反應的ΔH>0
C.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol 1,若將含0.5 mol H2SO4的濃硫酸與1 L 1.0 mol·L 1 的NaOH溶液混合,放出的熱量小于57.3 kJ
D.汽車尾氣中的NO,主要來源于汽油、柴油的燃燒
5.(2024·山東·統考一模)在容積一定的密閉容器中,置入一定量的NO(g)和足量C(s),發生反應C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡狀態時NO(g)的物質的量濃度與溫度T的關系如圖所示。則下列說法正確的是
A.該反應的ΔH>0
B.若該反應在T1、T2時的平衡常數分別為K1、K2,則K1C.在T2時,若反應體系處于狀態D,則此時一定有v(正)D.在T3時,若混合氣體的密度不再變化,則可以判斷反應達到平衡狀態
6.(2024·江蘇·校考模擬預測)含氮物質可發生如下反應:①


下列說法正確的是
A.常溫下,NO與混合能立即看到紅棕色氣體,說明該反應已達平衡
B.反應②的
C.反應③消耗,理論上會生成標準狀況下約
D.利用反應①、②、③可以同時處理含量較高的廢氣和含的廢水
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系
(1)v正>v逆:平衡向正反應方向移動。
(2)v正=v逆:反應達到平衡狀態,不發生平衡移動。
(3)v正<v逆:平衡向逆反應方向移動。
3.影響化學平衡的因素
(1)若其他條件不變,改變下列條件對化學平衡的影響如下:
改變的條件(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 氣體參加的反應) 反應前后氣體體積改變 增大壓強 向氣體分子總數減小的方向移動
減小壓強 向氣體分子總數增大的方向移動
反應前后氣體體積不變 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 同等程度改變v正、v逆,平衡不移動
(2)勒夏特列原理
如果改變影響化學平衡的條件之一(如溫度、壓強、以及參加反應的化學物質的濃度),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。
(3)“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
原平衡體系容器容積增大,各反應氣體的分壓減小―→
1.解答化學平衡移動類試題的一般思路
第一步:弄清化學平衡移動的實質 —
第二步:確定反應是否達到平衡狀態—
第三步:運用反應速率原理分析速率的變化—
第四步:判斷平衡移動的方向—
2.平衡轉化率的分析與判斷方法
(1)反應aA(g)+bB(g)??cC(g)+dD(g)的轉化率分析
①若反應物起始物質的量之比等于化學計量數之比,達到平衡后,它們的轉化率相等。
②若只增加A的量,平衡正向移動,B的轉化率提高,A的轉化率降低。
③若按原比例同倍數地增加(或降低)A、B的濃度,等效于壓縮(或擴大)容器體積,氣體反應物的轉化率與化學計量數有關。
同倍增大c(A)和c(B)
(2)反應mA(g)??nB(g)+qC(g)的轉化率分析
在T、V不變時,增加A的量,等效于壓縮容器體積,A的轉化率與化學計量數有關。
增大c(A)
3.分析化學平衡移動的一般思路
4.化學平衡圖像題的解題思路
看圖像 一看面,即縱坐標與橫坐標的意義
二看線,即線的走向和變化趨勢
三看點,即起點、折點、交點、終點
四看輔助線,如等溫線、等壓線等
五看變化,如濃度變化、溫度變化等
想規律 聯想外界條件的改變對化學反應速率和化學平衡的影響規律
作判斷 根據圖像中呈現的關系與所學規律相對比,從而得出正確的判斷
考向1 外界條件對化學平衡的影響
【典例1】(2024·河北·高三統考開學考試)在某剛性容器中發生 ,下列說法正確的是
A.恒溫恒容條件下,增大,則的平衡轉化率增大
B.恒溫恒壓條件下達到平衡狀態,再通入適量氮氣,平衡逆向移動,平衡常數減小
C.恒溫恒容條件下達到平衡狀態,升高溫度,增大,增大,平衡向逆反應方向移動
D.加入催化劑,能縮短達到平衡時間,并提高的平衡產率
【變式練1】(2024·四川·高三校聯考開學考試)三氯氫硅是制備硅烷、多晶硅的重要原料。對于在恒容容器中進行的反應,下列操作既能提高反應速率又能增大轉化率的是
A.增加的濃度 B.升高溫度
C.及時分離出產物 D.充入稀有氣體
【變式練2】(2024·河南·高三聯考階段練習)在恒容高壓氫氣氛圍中,CO在銠基催化劑表面主要發生反應為,該反應的速率方程為,其中k為速率常數,下列說法中錯誤的是
A.充入CO的量越多,平衡體系中的濃度越大
B.在該體系中繼續充入可提高反應速率
C.在該體系中加入適量生石灰可提高的平衡產率
D.對銠基催化劑進行修飾可能會進一步提高催化效率
考向2 化學平衡移動圖像分析
【典例2】(2024·全國·高三專題練習)汽車尾氣中NO產生的反應為 。一定條件下,等物質的量和在恒容密閉容器中反應,曲線a表示該反應在溫度T下隨時間(t)的變化,曲線b表示該反應在某一起始條件改變時隨時間(t)的變化。下列敘述不正確的是
A.溫度T下、0-40s內
B.M點小于N點
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,則
【變式練3】(2024·江蘇·高三統考開學考試)催化加氫可合成二甲醚,發生的主要反應有:
反應Ⅰ:
反應Ⅱ:
在恒壓、時,若僅考慮上述反應,平衡時和的選擇性及的轉化率隨溫度的變化如圖中實線所示。

的選擇性。下列說法正確的是
A.
B.圖中曲線①表示平衡時轉化率隨溫度的變化
C.平衡時轉化率隨溫度的變化可能如圖中虛線所示
D.200~280℃,溫度越高,平衡時的物質的量越小
【變式練4】(2023·重慶·統考高考真題)逆水煤氣變換體系中存在以下兩個反應:
反應Ⅰ:
反應Ⅱ:
在恒容條件下,按投料比進行反應,平衡時含碳物質體積分數隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是

A.反應Ⅰ的,反應Ⅱ的
B.點反應Ⅰ的平衡常數
C.點的壓強是的3倍
D.若按投料,則曲線之間交點位置不變
1.(2024·江西·高考真題)溫度T下,向1L真空剛性容器中加入,反應達到平衡時,,

下列說法正確的是
A.再充入1mol X和1mol Y,此時
B.再充入1mol X,平衡時
C.再充入,平衡向右移動
D.若溫度升高,X的轉化率增加,則上述反應
2.(2023·廣東·統考高考真題)催化劑Ⅰ和Ⅱ均能催化反應。反應歷程(下圖)中,M為中間產物。其它條件相同時,下列說法不正確的是

A.使用Ⅰ和Ⅱ,反應歷程都分4步進行 B.反應達平衡時,升高溫度,R的濃度增大
C.使用Ⅱ時,反應體系更快達到平衡 D.使用Ⅰ時,反應過程中M所能達到的最高濃度更大
3.(2023·廣東·統考高考真題)下列陳述Ⅰ與陳述Ⅱ均正確,且具有因果關系的是
選項 陳述Ⅰ 陳述Ⅱ
A 將濃硫酸加入蔗糖中形成多孔炭 濃硫酸具有氧化性和脫水性
B 裝有的密閉燒瓶冷卻后顏色變淺 轉化為的反應吸熱
C 久置空氣中的漂白粉遇鹽酸產生 漂白粉的有效成分是
D 溶液導電性比同濃度醋酸強 溶液的比醋酸的高
A.A B.B C.C D.D
4.(2023·浙江·統考高考真題)一定條件下,苯基丙炔()可與發生催化加成,反應如下:

反應過程中該炔烴及反應產物的占比隨時間的變化如圖(已知:反應I、Ⅲ為放熱反應),下列說法不正確的是
A.反應焓變:反應I>反應Ⅱ
B.反應活化能:反應I<反應Ⅱ
C.增加濃度可增加平衡時產物Ⅱ和產物I的比例
D.選擇相對較短的反應時間,及時分離可獲得高產率的產物Ⅰ
5.(2023·湖南·統考高考真題)向一恒容密閉容器中加入和一定量的,發生反應:。的平衡轉化率按不同投料比隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是

A.
B.反應速率:
C.點a、b、c對應的平衡常數:
D.反應溫度為,當容器內壓強不變時,反應達到平衡狀態
6.(2022·廣東·高考真題)恒容密閉容器中,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
B.a為隨溫度的變化曲線
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,H2的平衡轉化率增大
1.等效平衡的含義
在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)下,同一可逆反應體系,不管是從正反應開始,還是從逆反應開始,還是正、逆反應同時投料,達到化學平衡狀態時,任何相同組分的百分含量(質量分數、物質的量分數、體積分數等)均相同。
2.等效平衡的判斷方法
(1)恒溫、恒容條件下反應前后體積改變的反應
判斷方法:極值等量即等效。
例如:2SO2(g)+O2(g)??2SO3(g)
① 2 mol 1 mol 0
② 0 0 2 mol
③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol
④ a mol b mol c mol
上述①②③三種配比,按化學方程式的化學計量關系均轉化為反應物,則SO2均為2 mol,O2均為1 mol,三者建立的平衡狀態完全相同。
④中a、b、c三者的關系滿足:c+a=2,+b=1,即與上述平衡等效。
(2)恒溫、恒壓條件下反應前后體積改變的反應
判斷方法:極值等比即等效。
例如:2SO2(g)+O2(g)??2SO3(g)
① 2 mol 3 mol 0
② 1 mol 3.5 mol 2 mol
③ a mol b mol c mol
按化學方程式的化學計量關系均轉化為反應物,則①②中=,故互為等效平衡。
③中a、b、c三者關系滿足:=,即與①②平衡等效。
(3)恒溫條件下反應前后體積不變的反應
判斷方法:無論是恒溫、恒容,還是恒溫、恒壓,只要極值等比即等效,因為壓強改變對該類反應的化學平衡無影響。
例如:H2(g)+I2(g)??2HI(g)
① 1 mol 1 mol 0
② 2 mol 2 mol 1 mol
③ a mol b mol c mol
①②兩種情況下,n(H2)∶n(I2)=1∶1,故互為等效平衡。
③中a、b、c三者關系滿足∶=1∶1或a∶b=1∶1,c≥0,即與①②平衡等效。
3.虛擬“中間態”法構建等效平衡
(1)構建恒溫恒容平衡思維模式
新平衡狀態可認為是兩個原平衡狀態簡單的疊加并壓縮而成,相當于增大壓強。
(2)構建恒溫恒壓平衡思維模式(以氣體物質的量增加的反應為例,見圖示)
新平衡狀態可以認為是兩個原平衡狀態簡單的疊加,壓強不變,平衡不移動。
分析等效平衡問題的關系有:
①看清楚條件是恒溫恒容還是恒溫恒壓;
②分析要形成等效平衡,是必須各物質的量與原平衡完全相同還是只要成比例即可;
③分析對于不能構成等效平衡的情況,平衡是向正反應方向移動了,還是向逆反應方向移動了。
在分析中,將生成物(或反應物)按“一邊倒”的原則全部轉化為反應物(或生成物)是非常必要、有效的。
考向1 恒溫恒容條件下的等效平衡
【典例1】(2024·全國·高三專題練習)在1L的密閉容器中通入2mol NH3,在一定溫度下發生下列反應:2NH3N2+3H2,達到平衡時,容器內N2的百分含量為a%。若維持容器的體積和溫度都不變,分別通入下列初始物質,達到平衡時,容器內的百分含量也為a%的是( )
A.3mol H2+2mol N2 B.2mol NH3+1mol N2
C.3mol N2+1mol H2 D.0.lmol NH3+0.95mol N2+2.85mol H2
【變式練1】)在一固定容積的密閉容器中充入3mol A和1mol B,發生反應:3A(g)+B(g)xC(g),達到平衡后,C的體積分數為W%。若維持容器體積和溫度不變,按0.9mol A、0.3mol B和2.1mol C為起始物質,達到平衡后,C的體積分數仍為W%,則x值可能為
A.1 B.2 C.3 D.任意值
【變式練2】在溫度、容積相同的3個密閉容器中,按不同方式投入反應物,保持恒溫、恒容,測得反應達到平衡時的有關數據如下:
[已知 ]。
容器 甲 乙 丙
反應物投入量 1mol 、3mol 2 mol 4 mol
的濃度(mol/L) c1 c2 c3
反應的能量變化 放出akJ 吸收bkJ 吸收ckJ
體系壓強(Pa) p1 p2 p3
反應物轉化率
下列說法正確的是
A.2c1>c3 B.a+b>92.4 C.2 p2< p3 D.+<1
考向2 恒溫恒壓條件下的等效平衡
【典例2】(2024·廣東·高三統考階段練習)在容積為1 L的密閉容器中,投入1 mol N2和3 mol H2分別在以下不同實驗條件下進行反應。下列分析正確的是
容器編號 實驗條件 平衡時反應中的能量變化
I 恒溫恒容 放熱Q1kJ
II 恒溫恒壓 放熱Q2kJ
III 恒容絕熱 放熱Q3kJ
A.放出熱量:Q1>Q2 B.N2的轉化率:I>III
C.平衡常數:II>I D.平衡時氨氣的體積分數:I>II
【變式練3】(2024·黑龍江·高三階段練習)在恒溫恒壓下,某一體積可變的密閉容器中發生反應,時達到平衡后,在時改變某一條件,達到新平衡,反應過程v—t如圖所示。有關敘述中,錯誤的是
A.時,v正>v逆
B.時向密閉容器中加入物質C
C.、兩平衡狀態中c(C)不相等
D.時v正先瞬時減小后逐漸增大直至與原平衡相等后保持不變
【變式練4】(2024·遼寧·高三校聯考階段練習)下列關于化學平衡的說法不正確的是
A.,達到平衡時,
B.恒溫恒容條件下,,容器中含足量和固體,達到平衡后再充入,達到新平衡時容器內的壓強不變
C.恒溫恒壓下,在一容積可變的容器中,達到平衡時,、、各,若此時再充入,則平衡正向移動
D.一定條件下,在密閉容器中充入等物質的量的CO和NO,發生反應 測得NO的平衡轉化率與溫度及壓強的關系如上圖所示。NO的物質的量濃度:b點<a點
1.(2024·北京·高三統考專題練習)已知甲、乙中進行的反應是:;丙、丁中進行的反應是: 。實驗條件和起始投料如下表所示,下列說法正確的是
甲 外界條件 實驗組別 起始投料(mol) 乙 外界條件 實驗組別 起始投料(mol)
恒溫恒容 Ⅰ 1 3 0 恒溫恒壓 Ⅰ 1 3 0
Ⅱ 0 0 4 Ⅱ 2 6 0
丙 外界條件 實驗組別 起始投料(mol) 丁 外界條件 實驗組別 起始投料(mol)
HI HI
恒溫恒容 Ⅰ 1 1 0 恒溫恒壓 Ⅰ 1 2 0
Ⅱ 0 0 2 Ⅱ 2 4 0
A.甲組中,若平衡時和的轉化率分別為和,則
B.乙組中,平衡Ⅱ中的濃度是平衡Ⅰ的二倍。
C.丙組中,若平衡時Ⅰ中放熱,Ⅱ中吸熱,則
D.丁組中,建立平衡的時間:
2.(2024·山東·統考二模)在恒溫恒容密閉容器中發生反應2H2(g)+2NO(g)2H2O(g) +N2(g),N2的瞬時生成速率v=k·cm(H2)c2 (NO)。控制NO起始濃度為0.5 mol/L,N2的瞬時生成速率和H2起始濃度的關系如圖所示,下列說法正確的是
A.由題可知,該反應的速率常數k為15
B.隨著H2起始濃度增大,該反應平衡常數增大
C.達平衡后,H2和NO的濃度均增加一倍,則NO轉化率減小
D.H2起始濃度0.2 mol/L,某時刻NO的濃度為0.4 mol/L,則N2的瞬時生成速率為0.24 mol/L
3.(2024·北京·校考三模)在一定溫度下,將1molCO2和3molH2充入體積為1L的恒容密閉容器中發生反應并達到平衡:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0,測得平衡混合氣體中CH3OH的物質的量分數為25%。下列說法不正確的是
A.平衡混合氣體中C原子的物質的量是1mol
B.該反應的反應物的總能量高于生成物的總能量
C.該反應的化學平衡常數K=
D.其他條件相同時,若起始充入2molCO2和6molH2,達到平衡時CH3OH的物質的量分數大于25%
4.(2024·遼寧·校考三模)—定溫度下,在三個體積均為2.0L的恒容密閉容器中發生反應:。
容器編號 溫度/℃ 起始物質的量/mol 平衡物質的量/mol
Ⅰ 0.20 0.080 0.080
Ⅱ 0.40
Ⅲ 0.20 0.090 0.090
已知:,則下列敘述中正確的是
A.該反應的
B.起始時,
C.達到平衡時,
D.達到平衡時,容器I、Ⅱ中的體積分數:
5.(2024·天津·校考二模)一定溫度下,在一體積為2L的恒容密閉容器中充入2molSO2、1molO2,發生反應:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H= - 196 kJ·mol-1,達到平衡后放出熱量156.8kJ,下列說法不正確的是
A.相同條件下初始若向容器中只充入2molSO3,達到平衡時吸收熱量156.8kJ
B.若升高溫度,該反應的平衡常數將減小
C.反應過程中轉移3.2mole-
D.平衡時SO2的轉化率為80%
6.(2024·遼寧·校考二模)初始溫度為t℃,向三個密閉的容器中按不同方式投入反應物,發生如下反應:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-116kJ·mol-1,測得反應的相關數據如下:
容器 容器類型 初始體積 初始壓強/Pa 反應物投入量/mol 平衡轉化率 平衡時Cl2的物質的量/mol
HCl O2 Cl2 H2O
I 恒溫恒容 1L 4 1 0 0 α1(HCl) 1
II 絕熱恒容 1L p2 0 0 2 2 α2(Cl2) a
III 恒溫恒壓 2L p3 8 2 0 0 α3(HCl) b
下列說法正確的是
A.反應4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(l)的ΔH>-116kJ·mol-1
B.a>1,b>2
C.p2=1.6×105Pa,p3=4×105Pa
D.α1(HCl)+α2(Cl2)>1
7.(2024·河北·校聯考二模)相同溫度下,分別在起始體積均為1L的兩個密閉容器中發生反應:X2(g)+3Y2(g)2XY3(g)△H=-akJ/mol。實驗測得反應的有關數據如表。下列敘述正確的是
容器 反應條件 起始物質的量/mol 達到平衡所用時間/min 達平衡過程中的能量變化
X2 Y2 XY3
① 恒容 1 3 0 10 放熱0.1akJ
② 恒壓 1 3 0 t 放熱bkJ
A.對于上述反應,①、②中反應的平衡常數K的值不同
B.①中:從開始至10min內的平均反應速率v(X2)=0.1mol/(L min)
C.②中:X2的平衡轉化率小于10%
D.b>0.1a
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1.可逆反應
(1)定義
在同一條件下既可以向正反應方向進行,同時又可以向逆反應方向進行的化學反應。
(2)特點
①二同:a.相同條件下;b.正、逆反應同時進行。
②一小:反應物與生成物同時存在;任一組分的轉化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。
(3)表示
在方程式中用“??”表示。
2.化學平衡狀態
(1)概念
一定條件下的可逆反應中,正反應速率與逆反應速率相等,反應體系中所有參加反應的物質的質量或濃度保持不變的狀態。
(2)化學平衡的建立
 
(3)平衡特點
1.規避“2”個易失分點
(1)化學平衡狀態判斷“三關注”
①關注反應條件,是恒溫恒容,恒溫恒壓,還是絕熱恒容容器;
②關注反應特點,是等體積反應,還是非等體積反應;
③關注特殊情況,是否有固體參加或生成,或固體的分解反應。
(2)不能作為“標志”的四種情況
①反應組分的物質的量之比等于化學方程式中相應物質的化學計量數之比。
②恒溫恒容下的體積不變的反應,體系的壓強或總物質的量不再隨時間而變化,如2HI(g)??H2(g)+I2(g)。
③全是氣體參加的體積不變的反應,體系的平均相對分子質量不再隨時間而變化,如2HI(g)??H2(g)+I2(g)。
④全是氣體參加的反應,恒容條件下體系的密度保持不變。
2.判斷化學平衡狀態的兩方法和兩標志
(1)兩方法——逆向相等、變量不變。
①“逆向相等”:反應速率必須一個是正反應的速率,一個是逆反應的速率,且經過換算后同一種物質的正反應速率和逆反應速率相等。
②“變量不變”:如果一個量是隨反應進行而改變,當這個量不變時為平衡狀態;一個隨反應的進行保持不變的量,不能作為平衡狀態的判斷依據。
(2)兩標志——本質標志、等價標志。
①本質標志:v(正)=v(逆)≠0。對于某一可逆反應來說,正反應消耗掉某物質的速率等于逆反應生成該物質的速率。
②等價標志:
a.對于全部是氣體參加的反應,并且反應后氣體物質的量發生改變,體系的壓強(恒溫恒容)、平均相對分子質量不隨時間而變化。例如N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。
b.體系中各組分的物質的量濃度、體積分數、物質的量(或質量)分數保持不變。
c.對同一物質而言,斷裂化學鍵的物質的量與形成化學鍵的物質的量相等。
d.對于有有色物質參加或生成的可逆反應,體系的顏色不再隨時間而變化。例如2NO2(g)N2O4(g)。
e.體系中某反應物的轉化率或某生成物的產率達到最大值且不再隨時間而變化。
f.絕熱體系的溫度不變。
考向1 “極端轉化”確定各物質的“量”
【典例1】(2024·廣東·高三階段練習)工業制硝酸涉及、和等物質。設NA為阿伏加德羅常數的值,下列說法正確的是
A.1 mol 中含有的離子鍵數目為NA
B.體積為1 L的1 mol/L氨水中,的數目為NA
C.和的混合物中含l mol N,則混合物中原子總數為3NA
D.1 mol 和3 mol 一定條件下充分反應,生成的分子數目為2NA
【答案】C
【解析】A.硝酸是只含有共價鍵的共價化合物,不含有離子鍵,故A錯誤;
B.氨水是弱堿,在溶液中部分電離出銨根離子和氫氧根離子,則1L1mol/L氨水中一水合氨的數目小于1mol/L×1L×NAmol—1=NA,故B錯誤;
C.二氧化氮和四氧化二氮的最簡式相同,都為NO2,則含1mol氮原子的二氧化氮和四氧化二氮的混合氣體中子總數為1mol×3×NAmol—1=3NA,故C正確;
D.合成氨反應是可逆反應,可逆反應不可能完全反應,則1mol氮氣和3mol氫氣一定條件下充分反應,生成氨氣的分子數目小于1mol×2×NAmol—1=2NA,故D錯誤;
故選C。
【變式練1】(2024·遼寧·高三期中)NA表示阿伏加德羅常數的值,下列敘述正確的是
A.69 g NO2和N2O4的混合氣體中所含原子數小于4.5NA
B.100 g38%的過氧乙酸的水溶液中氧原子數目為1.5NA
C.等物質的量的Na3N和NaN3中含有陰離子數為NA
D.1mol SO2與0.5mol O2在密閉容器中充分反應后的分子數大于NA
【答案】D
【解析】A.NO2和N2O4的最簡式都是NO2,69g兩者的混合物含有NO21.5mol,則含有原子數4.5mol,A錯誤;
B.100g38%的過氧乙酸溶液中,除了過氧乙酸,水中也含有氧原子,其含有的氧原子數目大于1.5NA,B錯誤;
C.一個Na3N和NaN3中都只含有一個陰離子,等物質的量的Na3N和NaN3含有的陰離子數目相同,但是并未說明兩者具體的物質的量,無法確定陰離子數目,C錯誤;
D.2SO2+O22SO3,假設1molSO2和0.5molO2完全反應,可生成1molSO3,但是該反應是可逆反應,二氧化硫不能與氧氣完全反應,因此充分反應后分子總數大于NA,D正確;
故答案選D。
【變式練2】(2024·廣東·高三階段練習)工業制硝酸涉及、和等物質。設NA為阿伏加德羅常數的值,下列說法正確的是
A.1 mol 中含有的離子鍵數目為NA
B.體積為1 L的1 mol/L氨水中,的數目為NA
C.和的混合物中含l mol N,則混合物中原子總數為3NA
D.1 mol 和3 mol 一定條件下充分反應,生成的分子數目為2NA
【答案】C
【解析】A.硝酸是只含有共價鍵的共價化合物,不含有離子鍵,故A錯誤;
B.氨水是弱堿,在溶液中部分電離出銨根離子和氫氧根離子,則1L1mol/L氨水中一水合氨的數目小于1mol/L×1L×NAmol—1=NA,故B錯誤;
C.二氧化氮和四氧化二氮的最簡式相同,都為NO2,則含1mol氮原子的二氧化氮和四氧化二氮的混合氣體中子總數為1mol×3×NAmol—1=3NA,故C正確;
D.合成氨反應是可逆反應,可逆反應不可能完全反應,則1mol氮氣和3mol氫氣一定條件下充分反應,生成氨氣的分子數目小于1mol×2×NAmol—1=2NA,故D錯誤;
故選C。
考向2 化學平衡狀態的判斷
【典例2】7.(2024·全國·高三專題練習)下列描述的化學反應狀態,不一定是平衡狀態的是
A.,恒溫、恒容下,反應體系中氣體的顏色保持不變
B.,恒溫、恒容下,反應體系中氣體的壓強保持不變
C.,恒溫、恒容下,反應體系中氣體的密度保持不變
D.,反應體系中與的物質的量之比保持3:1
【答案】D
【解析】A.該反應為等體積反應,隨著反應進行,溴蒸氣的物質的量不斷變化,體系中氣體的顏色不斷變化,故恒溫恒容下,體系內氣體顏色保持不變說明反應達到平衡狀態,A正確;
B.該反應正反應為氣體體積減小的反應,恒溫恒容條件下隨著反應進行,體系內氣體的壓強不斷變化,現體系壓強保持不變,說明反應達到平衡,B正確;
C.該反應中只有二氧化碳是氣體,隨著反應進行,二氧化碳的物質的量不斷變化,恒溫恒容條件下體系氣體的密度保持不變,說明反應達到平衡,C正確;
D.若N2和H2的初始投料比為1:3,則不管反應是否達到平衡,反應體系中H2和N2的物質的量之比保持為3:1,D錯誤;
故答案選D。
【變式練3】(2024·廣東·校聯考模擬預測)對于反應NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) △H=-41.8kJ mol-1,下列有關說法正確的是
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,當反應容器內總壓強不變時,說明該反應已達到平衡
【答案】B
【解析】A.該反應正向為放熱反應,達到平衡后,升高溫度,平衡逆向移動,減小,故A錯誤;
B.催化劑能加快反應速率,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,故與混合后,反應物不能完全反應,所以放出的熱量小于,故C錯誤;
D.在恒溫、恒容條件下,對于反應前后氣體分子數相等的可逆反應,總壓強一直不變,所以壓強不變,反應不一定達到平衡狀態,故D錯誤;
選B。
【變式練4】(2024·浙江·高三統考專題練習)下列說法不正確的是
A.恒溫恒容下,對于反應A(g)+B(g) C(s)+D(g),壓強不再變化,說明反應已達到平衡狀態
B.恒溫恒容下,對于反應:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),當3v逆(H2)=v正(H2O),反應達到平衡狀態
C.在恒容容器中,發生反應H2(g)+I2(g) 2HI(g),若混合氣體的顏色不再變化,說明反應達到平衡狀態
D.絕熱體系中,對于反應4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g),正反應為放熱反應,若反應體系的溫度不變,說明反應已達到平衡狀態
【答案】B
【解析】A.恒溫恒容下,對于反應A(g)+B(g) C(s)+D(g),正反應為體積減小的反應,壓強不再變化,說明反應已達到平衡狀態,A正確;
B.恒溫恒容下,對于反應:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),正、逆反應速率用不同物質表示,當反應速率之比等于化學計量數之比時,速率相等,當3v逆(H2)=v正(H2O),此時正逆反應速率不相等,說明未達到平衡狀態反應達到平衡狀態,B錯誤;
C.在恒容容器中,發生反應H2(g)+I2(g) 2HI(g),若混合氣體的顏色不再變化,說明I2的濃度不再變化,說明反應達到平衡狀態,C正確;
D.對于反應4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g),正反應為放熱反應,絕熱體系中,體系的溫度為變量,當體系的溫度保持不變時,表明正逆反應速率相等,該反應達到平衡狀態,D正確;
故答案選B。
1.(2024·吉林·高考真題)異山梨醇是一種由生物質制備的高附加值化學品,時其制備過程及相關物質濃度隨時間變化如圖所示,后異山梨醇濃度不再變化。下列說法錯誤的是
A.時,反應②正、逆反應速率相等
B.該溫度下的平衡常數:①>②
C.平均速率(異山梨醇)
D.反應②加入催化劑不改變其平衡轉化率
【答案】A
【解析】A.由圖可知,3小時后異山梨醇濃度繼續增大,后異山梨醇濃度才不再變化,所以時,反應②未達到平衡狀態,即正、逆反應速率不相等,故A錯誤;
B.圖像顯示該溫度下,后所有物質濃度都不再變化,且此時山梨醇轉化完全,即反應充分,而1,4-失水山梨醇仍有剩余,即反應②正向進行程度小于反應①、反應限度小于反應①,所以該溫度下的平衡常數:①>②,故B正確;
C.由圖可知,在內異山梨醇的濃度變化量為0.042mol/kg,所以平均速率(異山梨醇)=,故C正確;
D.催化劑只能改變化學反應速率,不能改變物質平衡轉化率,所以反應②加入催化劑不改變其平衡轉化率,故D正確;
故答案為:A。
2.(2023·浙江·統考高考真題)探究鹵族元素單質及其化合物的性質,下列方案設計、現象和結論都正確的是
實驗方案 現象 結論
A 往碘的溶液中加入等體積濃溶液,振蕩 分層,下層由紫紅色變為淺粉紅色,上層呈棕黃色 碘在濃溶液中的溶解能力大于在中的溶解能力
B 用玻璃棒蘸取次氯酸鈉溶液點在試紙上 試紙變白 次氯酸鈉溶液呈中性
C 向溶液中先滴加4滴溶液,再滴加4滴溶液 先產生白色沉淀,再產生黃色沉淀 轉化為,溶解度小于溶解度
D 取兩份新制氯水,分別滴加溶液和淀粉溶液 前者有白色沉淀,后者溶液變藍色 氯氣與水的反應存在限度
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【解析】A.向碘的四氯化碳溶液中加入等體積濃碘化鉀溶液,振蕩,靜置,溶液分層,下層由紫紅色變為淺粉紅色,上層呈棕黃色說明碘的四氯化碳溶液中的碘與碘化鉀溶液中碘離子反應生成碘三離子使上層溶液呈棕黃色,證明碘在濃碘化鉀溶液中的溶解能力大于在四氯化碳中的溶解能力,故A正確;
B.次氯酸鈉溶液具有強氧化性,會能使有機色質漂白褪色,無法用pH試紙測定次氯酸鈉溶液的pH,故B錯誤;
C.由題意可知,向硝酸銀溶液中加入氯化鉀溶液時,硝酸銀溶液過量,再加入碘化鉀溶液時,只存在沉淀的生成,不存在沉淀的轉化,無法比較氯化銀和碘化銀的溶度積大小,故C錯誤;
D.新制氯水中的氯氣和次氯酸都能與碘化鉀溶液反應生成使淀粉變藍色的碘,則溶液變藍色不能說明溶液中存在氯氣分子,無法證明氯氣與水的反應存在限度,故D錯誤;
故選A。
3.(2023·湖南·統考高考真題)向一恒容密閉容器中加入和一定量的,發生反應:。的平衡轉化率按不同投料比隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是

A.
B.反應速率:
C.點a、b、c對應的平衡常數:
D.反應溫度為,當容器內壓強不變時,反應達到平衡狀態
【答案】B
【解析】A.一定條件下,增大水的濃度,能提高CH4的轉化率,即x值越小,CH4的轉化率越大,則,故A正確;
B.b點和c點溫度相同,CH4的起始物質的量都為1mol,b點x值小于c點,則b點加水多,反應物濃度大,則反應速率:,故B錯誤;
C.由圖像可知,x一定時,溫度升高CH4的平衡轉化率增大,說明正反應為吸熱反應,溫度升高平衡正向移動,K增大;溫度相同,K不變,則點a、b、c對應的平衡常數:,故C正確;
D.該反應為氣體分子數增大的反應,反應進行時壓強發生改變,所以溫度一定時,當容器內壓強不變時,反應達到平衡狀態,故D正確;
答案選B。
4.(2024·江蘇·聯考一模)下列說法正確的是
A.1 mol N2與4 mol H2混合充分反應,則反應中轉移的電子數目小于6 mol
B.反應2Mg(s)+CO2(g)=C(s)+2MgO(s) 能自發進行,則該反應的ΔH>0
C.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol 1,若將含0.5 mol H2SO4的濃硫酸與1 L 1.0 mol·L 1 的NaOH溶液混合,放出的熱量小于57.3 kJ
D.汽車尾氣中的NO,主要來源于汽油、柴油的燃燒
【答案】A
【解析】A.1 mol N2與4 mol H2混合充分反應,因該反應是可逆反應不能實現1mol氮氣的完全轉化,則反應中轉移的電子數目小于6 mol,A正確;
B.反應2Mg(s)+CO2(g)=C(s)+2MgO(s) 是熵減的反應,若能自發進行,則該反應的ΔH<0,B錯誤;
C.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol 1,若將含0.5 mol H2SO4的濃硫酸與1 L 1.0 mol·L 1的NaOH溶液混合,除了酸堿中和反應還伴隨濃硫酸的稀釋放熱,放出的熱量大于57.3 kJ,C錯誤;
D.汽車尾氣中的NO,主要來源于氮氣和氧氣在高溫下反應生成的,D錯誤;
故選A。
5.(2024·山東·統考一模)在容積一定的密閉容器中,置入一定量的NO(g)和足量C(s),發生反應C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡狀態時NO(g)的物質的量濃度與溫度T的關系如圖所示。則下列說法正確的是
A.該反應的ΔH>0
B.若該反應在T1、T2時的平衡常數分別為K1、K2,則K1C.在T2時,若反應體系處于狀態D,則此時一定有v(正)D.在T3時,若混合氣體的密度不再變化,則可以判斷反應達到平衡狀態
【答案】D
【解析】A.由圖像可知,T1K2,A錯誤;
B.由圖像可知,T1K2,B錯誤;
C.T2時由D→B點需降低c平(NO),即平衡向右移動,所以D點對應體系中,v(正)>v(逆),C錯誤;
D.由于反應物C為固體,故容積不變時,反應后氣體質量增大,混合氣體的密度增大,當密度不再變化時,可以判斷反應達到平衡狀態,D正確。
故選D。
6.(2024·江蘇·校考模擬預測)含氮物質可發生如下反應:①


下列說法正確的是
A.常溫下,NO與混合能立即看到紅棕色氣體,說明該反應已達平衡
B.反應②的
C.反應③消耗,理論上會生成標準狀況下約
D.利用反應①、②、③可以同時處理含量較高的廢氣和含的廢水
【答案】C
【解析】A.常溫下,NO與混合能立即看到紅棕色氣體,說明該反應生成了二氧化氮氣體,但是不確定是否平衡,故A錯誤;
B.反應②為氣體分子數減小的反應,為熵減反應,故B錯誤;
C.由方程式可知,反應③消耗,理論上會生成1mol氮氣,在標準狀況下約,故C正確;
D.反應中涉及氫氧化鈉和氯化銨兩種物質,兩者會反應生成氨氣和氯化鈉,故不能利用反應①、②、③可以同時處理含量較高的廢氣和含的廢水,故D錯誤。
故選C。
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系
(1)v正>v逆:平衡向正反應方向移動。
(2)v正=v逆:反應達到平衡狀態,不發生平衡移動。
(3)v正<v逆:平衡向逆反應方向移動。
3.影響化學平衡的因素
(1)若其他條件不變,改變下列條件對化學平衡的影響如下:
改變的條件(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 氣體參加的反應) 反應前后氣體體積改變 增大壓強 向氣體分子總數減小的方向移動
減小壓強 向氣體分子總數增大的方向移動
反應前后氣體體積不變 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 同等程度改變v正、v逆,平衡不移動
(2)勒夏特列原理
如果改變影響化學平衡的條件之一(如溫度、壓強、以及參加反應的化學物質的濃度),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。
(3)“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
原平衡體系容器容積增大,各反應氣體的分壓減小―→
1.解答化學平衡移動類試題的一般思路
第一步:弄清化學平衡移動的實質 —
第二步:確定反應是否達到平衡狀態—
第三步:運用反應速率原理分析速率的變化—
第四步:判斷平衡移動的方向—
2.平衡轉化率的分析與判斷方法
(1)反應aA(g)+bB(g)??cC(g)+dD(g)的轉化率分析
①若反應物起始物質的量之比等于化學計量數之比,達到平衡后,它們的轉化率相等。
②若只增加A的量,平衡正向移動,B的轉化率提高,A的轉化率降低。
③若按原比例同倍數地增加(或降低)A、B的濃度,等效于壓縮(或擴大)容器體積,氣體反應物的轉化率與化學計量數有關。
同倍增大c(A)和c(B)
(2)反應mA(g)??nB(g)+qC(g)的轉化率分析
在T、V不變時,增加A的量,等效于壓縮容器體積,A的轉化率與化學計量數有關。
增大c(A)
3.分析化學平衡移動的一般思路
4.化學平衡圖像題的解題思路
看圖像 一看面,即縱坐標與橫坐標的意義
二看線,即線的走向和變化趨勢
三看點,即起點、折點、交點、終點
四看輔助線,如等溫線、等壓線等
五看變化,如濃度變化、溫度變化等
想規律 聯想外界條件的改變對化學反應速率和化學平衡的影響規律
作判斷 根據圖像中呈現的關系與所學規律相對比,從而得出正確的判斷
考向1 外界條件對化學平衡的影響
【典例1】(2024·河北·高三統考開學考試)在某剛性容器中發生 ,下列說法正確的是
A.恒溫恒容條件下,增大,則的平衡轉化率增大
B.恒溫恒壓條件下達到平衡狀態,再通入適量氮氣,平衡逆向移動,平衡常數減小
C.恒溫恒容條件下達到平衡狀態,升高溫度,增大,增大,平衡向逆反應方向移動
D.加入催化劑,能縮短達到平衡時間,并提高的平衡產率
【答案】C
【解析】A.恒溫恒容條件下,增大,則的平衡轉化率減小,A錯誤;
B.該恒溫恒壓條件下達到平衡狀態,再通入適量氮氣,平衡逆向移動,平衡常數不變,B錯誤;
C.該反應為放熱反應,恒溫恒容條件下達到平衡狀態,升高溫度,V正和V逆均增大,平衡向逆反應方向移動,C正確;
D.加入催化劑,能縮短達到平衡的時間,但不能提高的平衡產率,D錯誤;
故選C。
【變式練1】(2024·四川·高三校聯考開學考試)三氯氫硅是制備硅烷、多晶硅的重要原料。對于在恒容容器中進行的反應,下列操作既能提高反應速率又能增大轉化率的是
A.增加的濃度 B.升高溫度
C.及時分離出產物 D.充入稀有氣體
【答案】B
【解析】A.該反應反應前后氣體分子數不變,增加SiHCl3的濃度,能提高反應速率,由于反應物只有1種,增加SiHCl3的濃度相當于增大壓強,平衡不移動,SiHCl3的轉化率不變,A項不符合題意;
B.升高溫度能提高反應速率,該反應的正反應為吸熱反應,升高溫度平衡正向移動,能增大SiHCl3的轉化率,B項符合題意;
C.及時分離出產物會使反應速率降低,C項不符合題意;
D.充入稀有氣體,在恒容容器中對反應速率和SiHCl3的轉化率均無影響,D項不符合題意;
故選B。
【變式練2】(2024·河南·高三聯考階段練習)在恒容高壓氫氣氛圍中,CO在銠基催化劑表面主要發生反應為,該反應的速率方程為,其中k為速率常數,下列說法中錯誤的是
A.充入CO的量越多,平衡體系中的濃度越大
B.在該體系中繼續充入可提高反應速率
C.在該體系中加入適量生石灰可提高的平衡產率
D.對銠基催化劑進行修飾可能會進一步提高催化效率
【答案】B
【解析】A.在恒容容器中,充入CO的量越多,生成的的量越多,則平衡時的濃度越大,選項A正確;
B.根據速率方程的表達式可知,該反應的速率與氫氣的濃度無關,因此繼續充入,反應速率基本不變,選項B錯誤;
C.在該體系中加入適量生石灰,可吸收生成的水蒸氣從而提高的平衡產率,選項C正確;
D.對銠基催化劑進行修飾可能會進一步提高催化效率,選項D正確;
答案選B。
考向2 化學平衡移動圖像分析
【典例2】(2024·全國·高三專題練習)汽車尾氣中NO產生的反應為 。一定條件下,等物質的量和在恒容密閉容器中反應,曲線a表示該反應在溫度T下隨時間(t)的變化,曲線b表示該反應在某一起始條件改變時隨時間(t)的變化。下列敘述不正確的是
A.溫度T下、0-40s內
B.M點小于N點
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,則
【答案】B
【解析】A.溫度T下、0-40s內氮氣的濃度從c0mol/L減少到c1mol/L,故,A正確;
B.M點還在向正向進行,故正反應速率大于逆反應速率,B錯誤;
C.曲線b能是充入氧氣,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;
D.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,D正確;
故選B。
【變式練3】(2024·江蘇·高三統考開學考試)催化加氫可合成二甲醚,發生的主要反應有:
反應Ⅰ:
反應Ⅱ:
在恒壓、時,若僅考慮上述反應,平衡時和的選擇性及的轉化率隨溫度的變化如圖中實線所示。

的選擇性。下列說法正確的是
A.
B.圖中曲線①表示平衡時轉化率隨溫度的變化
C.平衡時轉化率隨溫度的變化可能如圖中虛線所示
D.200~280℃,溫度越高,平衡時的物質的量越小
【答案】D
【解析】根據選擇性的含義,CH3OCH3與CO的選擇性之和為1;反應Ⅰ的正反應為放熱反應,升高溫度,反應Ⅰ平衡逆向移動,平衡時CH3OCH3的選擇性隨溫度的升高而減小,結合曲線的特點,則曲線②表示平衡時CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化、曲線①表示平衡時CO的選擇性隨溫度的變化,曲線③表示CO2的平衡轉化率隨溫度的變化。
A.根據分析,曲線①表示平衡時CO的選擇性隨溫度的變化,即平衡時CO的選擇性隨溫度升高而增大,說明溫度升高反應Ⅱ正向移動,反應Ⅱ的正反應為吸熱反應,即a>0,A項錯誤;
B.根據分析,曲線①表示平衡時CO的選擇性隨溫度的變化,曲線③表示CO2的平衡轉化率隨溫度的變化,B項錯誤;
C.n始(CO2) ∶n始(H2)=1∶3與反應Ⅰ的化學計量數之比相同,若只發生反應Ⅰ,CO2與H2的平衡轉化率相等,反應Ⅱ中CO2與H2的化學計量數之比為1∶1,若只發生反應Ⅱ,CO2的平衡轉化率與H2的平衡轉化率之比等于3∶1,兩個反應都發生,H2的平衡轉化率小于CO2的平衡轉化率,但由圖可知,溫度高于280℃,CO2的平衡轉化率隨溫度升高而增大,說明溫度高于280℃,以反應Ⅱ為主,則H2的平衡轉化率與CO2的平衡轉化率隨溫度升高相差越來越大,不是越來越接近,平衡時H2的轉化率不可能是圖中虛線,C項錯誤;
D.由圖可知,200~280℃,溫度越高,CO2的平衡轉化率和CH3OCH3的選擇性都越小,則平衡時CH3OCH3的物質的量越小,D項正確;
答案選D。
【變式練4】(2023·重慶·統考高考真題)逆水煤氣變換體系中存在以下兩個反應:
反應Ⅰ:
反應Ⅱ:
在恒容條件下,按投料比進行反應,平衡時含碳物質體積分數隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是

A.反應Ⅰ的,反應Ⅱ的
B.點反應Ⅰ的平衡常數
C.點的壓強是的3倍
D.若按投料,則曲線之間交點位置不變
【答案】C
【解析】A.隨著溫度的升高,甲烷含量減小、一氧化碳含量增大,則說明隨著溫度升高,反應Ⅱ逆向移動、反應Ⅰ正向移動,則反應Ⅱ為放熱反應焓變小于零、反應Ⅰ為吸熱反應焓變大于零,A錯誤;
B.點沒有甲烷產物,且二氧化碳、一氧化碳含量相等,投料,則此時反應Ⅰ平衡時二氧化碳、氫氣、一氧化碳、水的物質的量相等,反應Ⅰ的平衡常數,B錯誤;
C.點一氧化碳、甲烷物質的量相等,結合反應方程式的系數可知,生成水得總的物質的量為甲烷的3倍,結合阿伏伽德羅定律可知,的壓強是的3倍,C正確;
D.反應Ⅰ為氣體分子數不變的反應、反應Ⅱ為氣體分子數減小的反應;若按投料,相當于增加氫氣的投料,會使得甲烷含量增大,導致甲烷、一氧化碳曲線之間交點位置發生改變,D錯誤;
故選C。
1.(2024·江西·高考真題)溫度T下,向1L真空剛性容器中加入,反應達到平衡時,,

下列說法正確的是
A.再充入1mol X和1mol Y,此時
B.再充入1mol X,平衡時
C.再充入,平衡向右移動
D.若溫度升高,X的轉化率增加,則上述反應
【答案】A
【分析】由題意可知,平衡時Y的濃度為0.4mol/L,由方程式可知,X的濃度為1mol/L—0.4mol/L=0.6 mol/L,Z的濃度為0.4mol/L,則反應的平衡常數K=≈0.27。
【解析】A.向真空剛性容器中再充入1mol X和1mol Y時,反應的濃度熵Qc==0.35>K,則反應向逆反應方向進行,正反應速率小于逆反應速率,故A正確;
B.向真空剛性容器中再充入1mol X相當于增大壓強,該反應是氣體體積增大的反應,增大壓強,平衡向逆反應方向移動,則平衡時,Y的濃度小于0.8mol/L,故B錯誤;
C.向真空剛性容器中再充入不參與反應的1mol氮氣,反應體系中各物質濃度不變,平衡不移動,故C錯誤;
D.溫度升高,X的轉化率增加,說明平衡向正反應方向移動,該反應為焓變大于0的吸熱反應,故D錯誤;
故選A。

2.(2023·廣東·統考高考真題)催化劑Ⅰ和Ⅱ均能催化反應。反應歷程(下圖)中,M為中間產物。其它條件相同時,下列說法不正確的是

A.使用Ⅰ和Ⅱ,反應歷程都分4步進行 B.反應達平衡時,升高溫度,R的濃度增大
C.使用Ⅱ時,反應體系更快達到平衡 D.使用Ⅰ時,反應過程中M所能達到的最高濃度更大
【答案】C
【解析】A.由圖可知兩種催化劑均出現四個波峰,所以使用Ⅰ和Ⅱ,反應歷程都分4步進行,A正確;
B.由圖可知該反應是放熱反應,所以達平衡時,升高溫度平衡向左移動,R的濃度增大,B正確;
C.由圖可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能,所以使用Ⅰ時反應速率更快,反應體系更快達到平衡,C錯誤;
D.由圖可知在前兩個歷程中使用Ⅰ活化能較低反應速率較快,后兩個歷程中使用Ⅰ活化能較高反應速率較慢,所以使用Ⅰ時,反應過程中M所能達到的最高濃度更大,D正確;
故選C。
3.(2023·廣東·統考高考真題)下列陳述Ⅰ與陳述Ⅱ均正確,且具有因果關系的是
選項 陳述Ⅰ 陳述Ⅱ
A 將濃硫酸加入蔗糖中形成多孔炭 濃硫酸具有氧化性和脫水性
B 裝有的密閉燒瓶冷卻后顏色變淺 轉化為的反應吸熱
C 久置空氣中的漂白粉遇鹽酸產生 漂白粉的有效成分是
D 溶液導電性比同濃度醋酸強 溶液的比醋酸的高
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【解析】A.蔗糖在濃硫酸作用下形成多孔炭主要是蔗糖在濃硫酸作用下脫水,得到碳和濃硫酸反應生成二氧化碳、二氧化硫和水,體現濃硫酸具有氧化性和脫水性,故A符合題意;
B.裝有的密閉燒瓶冷卻后顏色變淺,降低溫度,平衡向生成方向移動,則轉化為的反應為放熱,故B不符合題意;
C.久置空氣中的漂白粉遇鹽酸產生是由于次氯酸鈣變質,次氯酸鈣和空氣中二氧化碳、水反應生成碳酸鈣,碳酸鈣和鹽酸反應生成二氧化碳,故C不符合題意;
D.溶液導電性比同濃度醋酸強,氯化鈉是強電解質,醋酸是弱電解質,導電性強弱與溶液的比醋酸的高無關系,故D不符合題意。
綜上所述,答案為A。
4.(2023·浙江·統考高考真題)一定條件下,苯基丙炔()可與發生催化加成,反應如下:

反應過程中該炔烴及反應產物的占比隨時間的變化如圖(已知:反應I、Ⅲ為放熱反應),下列說法不正確的是
A.反應焓變:反應I>反應Ⅱ
B.反應活化能:反應I<反應Ⅱ
C.增加濃度可增加平衡時產物Ⅱ和產物I的比例
D.選擇相對較短的反應時間,及時分離可獲得高產率的產物Ⅰ
【答案】C
【解析】A.反應I、Ⅲ為放熱反應,相同物質的量的反應物,反應I放出的熱量小于反應Ⅱ放出的熱量,反應放出的熱量越多,其焓變越小,因此反應焓變:反應I>反應Ⅱ,故A正確;
B.短時間里反應I得到的產物比反應Ⅱ得到的產物多,說明反應I的速率比反應Ⅱ的速率快,速率越快,其活化能越小,則反應活化能:反應I<反應Ⅱ,故B正確;
C.產物I和產物II存在可逆反應,則產物II和產物I的比值即該可逆反應的平衡常數K,由于平衡常數只與溫度有關,所以增加HCl濃度平衡時產物II和產物I的比例不變,故C錯誤;
D.根據圖中信息,選擇相對較短的反應時間,及時分離可獲得高產率的產物Ⅰ,故D正確。
綜上所述,答案為C。
5.(2023·湖南·統考高考真題)向一恒容密閉容器中加入和一定量的,發生反應:。的平衡轉化率按不同投料比隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是

A.
B.反應速率:
C.點a、b、c對應的平衡常數:
D.反應溫度為,當容器內壓強不變時,反應達到平衡狀態
【答案】B
【解析】A.一定條件下,增大水的濃度,能提高CH4的轉化率,即x值越小,CH4的轉化率越大,則,故A正確;
B.b點和c點溫度相同,CH4的起始物質的量都為1mol,b點x值小于c點,則b點加水多,反應物濃度大,則反應速率:,故B錯誤;
C.由圖像可知,x一定時,溫度升高CH4的平衡轉化率增大,說明正反應為吸熱反應,溫度升高平衡正向移動,K增大;溫度相同,K不變,則點a、b、c對應的平衡常數:,故C正確;
D.該反應為氣體分子數增大的反應,反應進行時壓強發生改變,所以溫度一定時,當容器內壓強不變時,反應達到平衡狀態,故D正確;
答案選B。
6.(2022·廣東·高考真題)恒容密閉容器中,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
B.a為隨溫度的變化曲線
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,H2的平衡轉化率增大
【答案】C
【解析】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,隨著溫度升高氫氣的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;
故選C。
1.等效平衡的含義
在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)下,同一可逆反應體系,不管是從正反應開始,還是從逆反應開始,還是正、逆反應同時投料,達到化學平衡狀態時,任何相同組分的百分含量(質量分數、物質的量分數、體積分數等)均相同。
2.等效平衡的判斷方法
(1)恒溫、恒容條件下反應前后體積改變的反應
判斷方法:極值等量即等效。
例如:2SO2(g)+O2(g)??2SO3(g)
① 2 mol 1 mol 0
② 0 0 2 mol
③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol
④ a mol b mol c mol
上述①②③三種配比,按化學方程式的化學計量關系均轉化為反應物,則SO2均為2 mol,O2均為1 mol,三者建立的平衡狀態完全相同。
④中a、b、c三者的關系滿足:c+a=2,+b=1,即與上述平衡等效。
(2)恒溫、恒壓條件下反應前后體積改變的反應
判斷方法:極值等比即等效。
例如:2SO2(g)+O2(g)??2SO3(g)
① 2 mol 3 mol 0
② 1 mol 3.5 mol 2 mol
③ a mol b mol c mol
按化學方程式的化學計量關系均轉化為反應物,則①②中=,故互為等效平衡。
③中a、b、c三者關系滿足:=,即與①②平衡等效。
(3)恒溫條件下反應前后體積不變的反應
判斷方法:無論是恒溫、恒容,還是恒溫、恒壓,只要極值等比即等效,因為壓強改變對該類反應的化學平衡無影響。
例如:H2(g)+I2(g)??2HI(g)
① 1 mol 1 mol 0
② 2 mol 2 mol 1 mol
③ a mol b mol c mol
①②兩種情況下,n(H2)∶n(I2)=1∶1,故互為等效平衡。
③中a、b、c三者關系滿足∶=1∶1或a∶b=1∶1,c≥0,即與①②平衡等效。
3.虛擬“中間態”法構建等效平衡
(1)構建恒溫恒容平衡思維模式
新平衡狀態可認為是兩個原平衡狀態簡單的疊加并壓縮而成,相當于增大壓強。
(2)構建恒溫恒壓平衡思維模式(以氣體物質的量增加的反應為例,見圖示)
新平衡狀態可以認為是兩個原平衡狀態簡單的疊加,壓強不變,平衡不移動。
分析等效平衡問題的關系有:
①看清楚條件是恒溫恒容還是恒溫恒壓;
②分析要形成等效平衡,是必須各物質的量與原平衡完全相同還是只要成比例即可;
③分析對于不能構成等效平衡的情況,平衡是向正反應方向移動了,還是向逆反應方向移動了。
在分析中,將生成物(或反應物)按“一邊倒”的原則全部轉化為反應物(或生成物)是非常必要、有效的。
考向1 恒溫恒容條件下的等效平衡
【典例1】(2024·全國·高三專題練習)在1L的密閉容器中通入2mol NH3,在一定溫度下發生下列反應:2NH3N2+3H2,達到平衡時,容器內N2的百分含量為a%。若維持容器的體積和溫度都不變,分別通入下列初始物質,達到平衡時,容器內的百分含量也為a%的是( )
A.3mol H2+2mol N2 B.2mol NH3+1mol N2
C.3mol N2+1mol H2 D.0.lmol NH3+0.95mol N2+2.85mol H2
【答案】D
【解析】據等效平衡,按化學計量數轉化到方程式的左邊,滿足n(NH3)=2mol,則達到平衡時,容器內N2的百分含量為a%;
A.3mol H2+2mol N2按化學計量數轉化到方程式的左邊可得:n(NH3)=2mol、n(N2)=1mol,不屬于等效平衡,故A錯誤;
B.2mol NH3+1mol N2與初始量2mol NH3不相同,則不屬于等效平衡,達到平衡時,容器內N2的百分含量不是a%,故B錯誤;
C.3mol N2+1mol H2按化學計量數轉化到方程式的左邊,不滿足n(NH3)=2mol,與初始初始加入物質不同,不是等效平衡,故C錯誤;
D.0.1mol NH3+0.95mol N2+2.85mol H2,按化學計量數轉化到方程式的左邊,滿足n(NH3)=2mol,屬于等效平衡,故D正確;
故答案為D。
【變式練1】)在一固定容積的密閉容器中充入3mol A和1mol B,發生反應:3A(g)+B(g)xC(g),達到平衡后,C的體積分數為W%。若維持容器體積和溫度不變,按0.9mol A、0.3mol B和2.1mol C為起始物質,達到平衡后,C的體積分數仍為W%,則x值可能為
A.1 B.2 C.3 D.任意值
【答案】C
【解析】恒溫恒容下,開始充入3molA和1molB與開始充入0.9molA、0.3molB和2.1molC達到平衡后,C的體積分數為W%,說明為完全等效平衡,按化學計量數轉化到左邊,滿足n(A)=3mol、n(B)=1mol,故0.9mol+×3=3mol,解得x=3,但是對于反應前后氣體系數和相等的反應,物質的投料等比即等效,所以x=4也是正確的,因此C滿足題意;
故答案為C。
【變式練2】在溫度、容積相同的3個密閉容器中,按不同方式投入反應物,保持恒溫、恒容,測得反應達到平衡時的有關數據如下:
[已知 ]。
容器 甲 乙 丙
反應物投入量 1mol 、3mol 2 mol 4 mol
的濃度(mol/L) c1 c2 c3
反應的能量變化 放出akJ 吸收bkJ 吸收ckJ
體系壓強(Pa) p1 p2 p3
反應物轉化率
下列說法正確的是
A.2c1>c3 B.a+b>92.4 C.2 p2< p3 D.+<1
【答案】D
【解析】A.甲投入1molN2、3molH2,丙容器投入量4molNH3,恒溫恒容條件下,丙容器相對于甲容器平衡正向移動,則平衡時2c1B.甲投入1molN2、3molH2,乙中投入2molNH3,則甲與乙是完全等效的,正逆反應相加正好是一個完整的反應,根據蓋斯定律可知,甲與乙的反應的能量變化之和為92.4kJ,故a+b=92.4,故B錯誤;
C.丙容器反應物投入量4molNH3,是乙的二倍,若平衡不移動,丙中壓強為乙的二倍,由于丙中相當于增大壓強,平衡向著向著正向移動,所以丙中壓強減小,小于乙的2倍,即2p2>p3,故C錯誤;
D.丙相當于2個甲的平衡右移,若丙不移動,則α1+α3=1,但是丙相對甲來說向右移動了,丙的反應物轉化率降低了,所以a1+a3<1,故D正確;
故選D。
考向2 恒溫恒壓條件下的等效平衡
【典例2】(2024·廣東·高三統考階段練習)在容積為1 L的密閉容器中,投入1 mol N2和3 mol H2分別在以下不同實驗條件下進行反應。下列分析正確的是
容器編號 實驗條件 平衡時反應中的能量變化
I 恒溫恒容 放熱Q1kJ
II 恒溫恒壓 放熱Q2kJ
III 恒容絕熱 放熱Q3kJ
A.放出熱量:Q1>Q2 B.N2的轉化率:I>III
C.平衡常數:II>I D.平衡時氨氣的體積分數:I>II
【答案】B
【解析】I和II對比,I是恒容,隨著反應的進行壓強減小,I的壓強比II的小,壓強減小,平衡向左移動,反應進行的程度小,放熱少,Q1A.放出熱量Q1B.III反應進行程度小,N2轉化率小,N2的轉化率:I>III,故B正確;
C.II和I溫度相同,平衡常數相同,故C錯誤;
D.I的壓強比II的小,壓強減小,平衡向左移動,反應進行的程度小,生成的氨氣少,氨氣體積分數I小,故D錯誤;
答案選B。
【變式練3】(2024·黑龍江·高三階段練習)在恒溫恒壓下,某一體積可變的密閉容器中發生反應,時達到平衡后,在時改變某一條件,達到新平衡,反應過程v—t如圖所示。有關敘述中,錯誤的是
A.時,v正>v逆
B.時向密閉容器中加入物質C
C.、兩平衡狀態中c(C)不相等
D.時v正先瞬時減小后逐漸增大直至與原平衡相等后保持不變
【答案】C
【解析】由圖像可知,反應條件是恒溫恒壓,而反應特點是反應前后氣體分子數相同,兩次達到平衡時反應速率相等,則兩平衡應為等效平衡,由時逆反應速率瞬間增大可知,改變的條件是向密閉容器中加入物質C,此時容器體積增大,反應物濃度減小,v正先瞬時減小后逐漸增大直至與原平衡相等后保持不變。
A.由題中圖示可知,時,逆反應速率增大,說明可逆反應從正向建立平衡,正反應速率大于逆反應速率,即v正>v逆,故A正確;
B.向密閉容器中加入物質C,逆反應速率瞬間增大,再次建立的平衡與原平衡等效,說明和原平衡相同,符合圖像,故B正確;
C.反應速率與反應物濃度成正比,、兩平衡狀態時逆反應速率相等,說明達到平衡狀態時,各物質的濃度不變,則c(C)相等,故C錯誤;
D.根據分析,時改變的條件是向密閉容器中加入物質C,容器的容積變大,反應物濃度減小,則v正先瞬時減小后逐漸增大直至與原平衡相等后保持不變,故D正確;
答案選C。
【變式練4】(2024·遼寧·高三校聯考階段練習)下列關于化學平衡的說法不正確的是
A.,達到平衡時,
B.恒溫恒容條件下,,容器中含足量和固體,達到平衡后再充入,達到新平衡時容器內的壓強不變
C.恒溫恒壓下,在一容積可變的容器中,達到平衡時,、、各,若此時再充入,則平衡正向移動
D.一定條件下,在密閉容器中充入等物質的量的CO和NO,發生反應 測得NO的平衡轉化率與溫度及壓強的關系如上圖所示。NO的物質的量濃度:b點<a點
【答案】C
【解析】A.,達到平衡時,,故A正確;
B.恒溫恒容條件下,,容器中含足量和固體,達到平衡后再充入,根據平衡常數可知,溫度不變K不變,所以達到新平衡時容器內的壓強又恢復原平衡壓強,故B正確;
C.容積可變,再充入體積增大,相當于減壓,根據勒夏特列原理平衡向使壓強增大的逆反應方向移動,故C錯誤;
D.根據可知,加壓平衡向正向進行,則有p1>p3,壓強越大代表容器體積越小,根據勒夏特列原理可知平衡移動只能減弱這種改變,最終平衡時體積小的NO的物質的量濃度仍然大,所以NO的物質的量濃度:b點<a點,故D正確;
故選C。
1.(2024·北京·高三統考專題練習)已知甲、乙中進行的反應是:;丙、丁中進行的反應是: 。實驗條件和起始投料如下表所示,下列說法正確的是
甲 外界條件 實驗組別 起始投料(mol) 乙 外界條件 實驗組別 起始投料(mol)
恒溫恒容 Ⅰ 1 3 0 恒溫恒壓 Ⅰ 1 3 0
Ⅱ 0 0 4 Ⅱ 2 6 0
丙 外界條件 實驗組別 起始投料(mol) 丁 外界條件 實驗組別 起始投料(mol)
HI HI
恒溫恒容 Ⅰ 1 1 0 恒溫恒壓 Ⅰ 1 2 0
Ⅱ 0 0 2 Ⅱ 2 4 0
A.甲組中,若平衡時和的轉化率分別為和,則
B.乙組中,平衡Ⅱ中的濃度是平衡Ⅰ的二倍。
C.丙組中,若平衡時Ⅰ中放熱,Ⅱ中吸熱,則
D.丁組中,建立平衡的時間:
【答案】C
【解析】A.恒溫恒容下,平衡Ⅱ中按化學計量數轉化到左邊可得2molN2、6molH2,等效為在平衡Ⅰ基礎上壓強增大一倍,平衡時氮氣轉化率增大,平衡時平衡Ⅱ中氨氣的物質的量大于平衡Ⅰ中氨氣的2倍;平衡Ⅰ中平衡時n(NH3)=2α1mol,平衡Ⅱ中平衡時n′(NH3)=4(1 α2)mol,所以2×2α1mol<4(1 α2)mol,整理得α1+α2<1,故A錯誤;
B.乙組中,恒溫恒壓,平衡Ⅱ與平衡Ⅰ中n(N2):n(H2)=1:3,為等效平衡,平衡時對應各組分的濃度相同,平衡Ⅱ中NH3的濃度與平衡Ⅰ中NH3的濃度相等,故B錯誤;
C.丙組中,恒溫恒容下,平衡Ⅱ按化學計量數轉化到左邊可得1molH2、1molI2,對應各組分的物質的量相同,二者為等效平衡,平衡時對應各組分的物質的量相等,令平衡時H2的物質的量為xmol,則平衡I中參加反應的氫氣為(1 x)mol,平衡Ⅱ中參加反應的碘為2xmol,所以平衡I中放出的熱量為Q1=(1 x)mol×akJ mol 1=(1 x)akJ,平衡Ⅱ吸收的熱量為Q2=,所以Q1+Q2=(1 x)akJ+xakJ=akJ,故C正確;
D.丁組中,恒溫恒壓,平衡Ⅱ中物質的量變為平衡I的2倍,平衡Ⅱ的體積變為2倍,各物質的量濃度相同,反應速率相同,到達平衡的時間相等,故D錯誤;
故答案選C。
2.(2024·山東·統考二模)在恒溫恒容密閉容器中發生反應2H2(g)+2NO(g)2H2O(g) +N2(g),N2的瞬時生成速率v=k·cm(H2)c2 (NO)。控制NO起始濃度為0.5 mol/L,N2的瞬時生成速率和H2起始濃度的關系如圖所示,下列說法正確的是
A.由題可知,該反應的速率常數k為15
B.隨著H2起始濃度增大,該反應平衡常數增大
C.達平衡后,H2和NO的濃度均增加一倍,則NO轉化率減小
D.H2起始濃度0.2 mol/L,某時刻NO的濃度為0.4 mol/L,則N2的瞬時生成速率為0.24 mol/L
【答案】A
【解析】A. NO起始濃度為0.5 mol/L,由圖象可知,N2的瞬時生成速率與H2起始濃度呈直線關系,則m=1,將數據(0.2,0.75)代入v=k·c(H2)c2 (NO),該反應的速率常數,A項正確;
B.反應一定,平衡常數只與溫度有關,溫度不變,平衡常數不變,B項錯誤;
C. 達平衡后,H2和NO的濃度均增加一倍,新平衡與原平衡相比,相當于加壓,平衡正向移動,則NO轉化率增大,C項錯誤;
D.由2H2(g)+2NO(g)2H2O(g) +N2(g)可知,NO起始濃度為0.5 mol/L,某時刻NO的濃度為0.4 mol/L,變化量為0.1 mol/L,則時刻H2的濃度為0.2mol/L-0.1mol/L =0.1mol/L,N2的瞬時生成速率為,單位錯誤,D項錯誤;
答案選A。
3.(2024·北京·校考三模)在一定溫度下,將1molCO2和3molH2充入體積為1L的恒容密閉容器中發生反應并達到平衡:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0,測得平衡混合氣體中CH3OH的物質的量分數為25%。下列說法不正確的是
A.平衡混合氣體中C原子的物質的量是1mol
B.該反應的反應物的總能量高于生成物的總能量
C.該反應的化學平衡常數K=
D.其他條件相同時,若起始充入2molCO2和6molH2,達到平衡時CH3OH的物質的量分數大于25%
【答案】C
【解析】A.初始二氧化碳的物質的量為1mol,依據碳原子守恒,平衡混合氣體中C原子的物質的量是1mol,A正確;
B.該反應焓變小于0,為放熱反應,則反應物的總能量高于生成物的總能量,B正確;
C.平衡混合氣體中CH3OH的物質的量分數為25%,設平衡時消耗二氧化碳xmol/L,則平衡時二氧化碳的物質的量濃度為(1-x)mol/L,氫氣的物質的量濃度為(3-3x)mol/L,CH3OH的物質的量濃度為xmol/L,水蒸氣的物質的量濃度為xmol/L,=25%,解得x=,則平衡時c(CO2)=mol/L,c(H2)=1mol/L,c(CH3OH)=c(H2O)=mol/L,化學平衡常數K===,C錯誤;
D.其他條件相同時,若起始充入2molCO2和6molH2,與原來相比,開始反應物濃度是原來的2倍,則壓強是原來的2倍,增大壓強平衡正向移動,導致二氧化碳和氫氣的轉化率增大,則平衡時CH3OH的物質的量分數大于25%,D正確;
答案選C。
4.(2024·遼寧·校考三模)—定溫度下,在三個體積均為2.0L的恒容密閉容器中發生反應:。
容器編號 溫度/℃ 起始物質的量/mol 平衡物質的量/mol
Ⅰ 0.20 0.080 0.080
Ⅱ 0.40
Ⅲ 0.20 0.090 0.090
已知:,則下列敘述中正確的是
A.該反應的
B.起始時,
C.達到平衡時,
D.達到平衡時,容器I、Ⅱ中的體積分數:
【答案】B
【解析】A.對比Ⅰ、Ⅲ可知,的起始量相等,降低溫度,、的物質的量均增多,平衡向正反應方向移動,則正反應為放熱反應,,A項錯誤;
B.恒溫恒容下,Ⅱ中甲醇的物質的量是Ⅰ的兩倍,等同于給Ⅰ加壓,則起始時,、,即,B項正確;
C.等同于給Ⅰ加壓,但平衡不發生移動,則為的2倍()大于,C項錯誤;
D.Ⅱ等同于給Ⅰ加壓,平衡不發生移動,各氣體組分的體積分數均不變,即,D項錯誤;
故選:B。
5.(2024·天津·校考二模)一定溫度下,在一體積為2L的恒容密閉容器中充入2molSO2、1molO2,發生反應:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H= - 196 kJ·mol-1,達到平衡后放出熱量156.8kJ,下列說法不正確的是
A.相同條件下初始若向容器中只充入2molSO3,達到平衡時吸收熱量156.8kJ
B.若升高溫度,該反應的平衡常數將減小
C.反應過程中轉移3.2mole-
D.平衡時SO2的轉化率為80%
【答案】A
【解析】在一體積為2L的恒容密閉容器中充入2molSO2、1molO2,發生反應:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H= - 196 kJ·mol-1,若消耗2molSO2,放出的熱量是196kJ,達到平衡后放出熱量156.8kJ,所以消耗的SO2的物質的量為1.6mol,平衡時SO3的物質的量為1.6mol。
A.相同條件下初始若向容器中只充入2molSO3,則和初始時充入2molSO2、1molO2,達到相同的平衡狀態,所以平衡時SO3的物質的量為1.6mol,則消耗的SO3為0.4mol,所以吸收的熱量為=39.2kJ,故A錯誤;
B.該反應的正反應是放熱的,所以升高溫度,平衡逆向移動,平衡常數減小,故B正確;
C.該反應中,若消耗2molSO2,則轉移4mol電子,由以上分析可知,反應消耗了1.6molSO2,所以轉移了3.2mol電子,故C正確;
D.由以上分析可知,反應消耗了1.6molSO2,所以平衡時SO2的轉化率為×100%=80%,故D正確;
故選A。
6.(2024·遼寧·校考二模)初始溫度為t℃,向三個密閉的容器中按不同方式投入反應物,發生如下反應:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-116kJ·mol-1,測得反應的相關數據如下:
容器 容器類型 初始體積 初始壓強/Pa 反應物投入量/mol 平衡轉化率 平衡時Cl2的物質的量/mol
HCl O2 Cl2 H2O
I 恒溫恒容 1L 4 1 0 0 α1(HCl) 1
II 絕熱恒容 1L p2 0 0 2 2 α2(Cl2) a
III 恒溫恒壓 2L p3 8 2 0 0 α3(HCl) b
下列說法正確的是
A.反應4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(l)的ΔH>-116kJ·mol-1
B.a>1,b>2
C.p2=1.6×105Pa,p3=4×105Pa
D.α1(HCl)+α2(Cl2)>1
【答案】B
【解析】三個容器中,Ⅰ與Ⅱ均為恒容容器,差別在于前者恒溫,后者絕熱;不妨設想容器Ⅳ,其與容器Ⅰ其余的條件相同,僅投料方式按照容器Ⅱ中的投料方式進行,那么容器Ⅳ中的平衡與Ⅰ中的等效,容器Ⅳ中的反應達到平衡時,Cl2的物質的量為1mol。容器Ⅲ相比于容器Ⅰ,體積擴大了一倍,初始投料也增加了一倍,但容器Ⅲ是在恒溫恒壓的條件下反應的;不妨設想容器Ⅴ,其與容器Ⅲ的其他的條件相同,僅容器類型更改為恒溫恒容的容器,那么容器Ⅴ中的平衡狀態與Ⅰ中的等效,容器Ⅴ中的反應達到平衡時,Cl2的物質的量為2mol。
A.4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-116kJ·mol-1,反應4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(l),生成液態水,氣態水變液態水放出熱量,因此ΔH<-116 kJ·mol-1,故A錯誤;
B.構造的容器Ⅳ的類型是恒溫恒容,容器Ⅱ的類型是絕熱恒容,二者都是逆向反應建立的平衡狀態,容器Ⅱ由于是絕熱的,所以容器Ⅱ中的溫度會越來越低,不利于反應逆向進行,相比于容器Ⅳ達到平衡時消耗的Cl2更少,所以a>1;構造的容器Ⅴ的類型為恒溫恒容,容器Ⅲ的類型為恒溫恒壓,二者都是正向反應建立的平衡,由于容器Ⅴ為恒容容器,所以反應開始后容器Ⅴ中的壓強逐漸小于容器Ⅲ中的壓強,壓強越小越不利于反應正向進行,因此平衡時,容器Ⅴ中的Cl2的量小于容器Ⅲ中的,所以b>2,故B正確;
C.根據阿伏加德羅定律PV=nRT可知,溫度相同,體積相同,則壓強之比等于物質的量之比,解得p2=1.6×105 Pa,III容器體積和加入的物質的量都是I容器的2倍,因此壓強相同p3=2×105 Pa,故C錯誤;
D.構造的容器Ⅳ的類型是恒溫恒容,容器Ⅱ的類型是絕熱恒容,二者都是逆向反應建立的平衡狀態,容器Ⅱ由于是絕熱的,所以容器Ⅱ中的溫度會越來越低,不利于反應逆向進行,故α1(HCl)+α2(Cl2)<1,故D錯誤;
故選B。
7.(2024·河北·校聯考二模)相同溫度下,分別在起始體積均為1L的兩個密閉容器中發生反應:X2(g)+3Y2(g)2XY3(g)△H=-akJ/mol。實驗測得反應的有關數據如表。下列敘述正確的是
容器 反應條件 起始物質的量/mol 達到平衡所用時間/min 達平衡過程中的能量變化
X2 Y2 XY3
① 恒容 1 3 0 10 放熱0.1akJ
② 恒壓 1 3 0 t 放熱bkJ
A.對于上述反應,①、②中反應的平衡常數K的值不同
B.①中:從開始至10min內的平均反應速率v(X2)=0.1mol/(L min)
C.②中:X2的平衡轉化率小于10%
D.b>0.1a
【答案】D
【解析】A.平衡常數是溫度函數,只與溫度有關,溫度不變,平衡常數不變,故A錯誤;
B.由題給數據可知,容器①達到平衡時反應放出熱量0.1akJ,則反應消耗X2的物質的量為,從開始至10min內的平均反應速率υ(X2)==0.01mol/(L min),故B錯誤;
C.由題給數據可知,恒容容器①達到平衡時反應放出熱量0.1akJ,則反應消耗X2的物質的量為,X2的平衡轉化率為×100%=10%,該反應為氣體體積減小的反應,恒壓容器相比于恒容容器,相當于是增大壓強,增大壓強,平衡向正反應方向移動,X2的平衡轉化率會增大,恒壓容器②中X2的平衡轉化率應大于10%,故C錯誤;
D.由題給數據可知,恒容容器①達到平衡時反應放出熱量0.1akJ,該反應為氣體體積減小的反應,恒壓容器相比于恒容容器,相當于是增大壓強,增大壓強,平衡向正反應方向移動,X2的平衡轉化率會增大,恒壓容器②中放出的熱量大于0.1akJ,即b>0.1a,故D正確;
故選D。
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