高考化学大一轮复习第七章化学反应速率和化学平衡第2讲化学

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第2讲 化学平衡状态及其移动

【2019·备考】

最新考纲：1.了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程，掌握化学平衡的概念。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识并能用相关理论解释其一般规律。4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

考点一 可逆反应与化学平衡状态

(频数：★★☆ 难度：★★☆)

1．可逆反应 (1)定义

在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。 (2)特点

①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。

②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。 (3)表示

在化学方程式中用“2．化学平衡状态 (1)概念

一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度不变，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。 (2)建立过程

在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：

”表示。

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以上过程可用下图表示：

(3)平衡特点

1．教材基础判断 (1)2H2O

2H2↑＋O2↑为可逆反应( )

(2)可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化( )

(3)化学反应达到化学平衡状态时，正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等( )

(4)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度( ) 答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)√

2．(RJ选修4·P325改编)一定温度下，对可逆反应A(g)＋2B(g)说明反应已达到平衡的是( )

A．单位时间内消耗a mol A，同时生成3a mol C B．容器内B的浓度不再变化 C．混合气体的物质的量不再变化

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2

3C(g)的下列叙述中，能

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1

D．A的消耗速率等于C的生成速率的倍

2答案 B

3．(溯源题)(海南高考)可逆反应A(g)＋B(g)到平衡的是________。 (1)压强不随时间改变 (2)气体的密度不随时间改变 (3)c(A)不随时间改变

(4)单位时间内生成C和D的物质的量相等 答案 (3)

探源：本考题源于教材RJ选修4 P26“化学平衡状态”，对化学平衡状态的特征及其判断依据进行了考查。

题组一 可逆反应进行程度的理解

1．(2017·济宁模拟)硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前的重要生产方法是“接触法”，有关接触氧化反应2SO2＋

C(g)＋D(g)。下列依据能判断该反应已达

O22SO3的说法不正确的是( )

A．该反应为可逆反应，故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫 B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为零

C．一定条件下，向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2，则从反应开始到达到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等 D．在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题

解析 A项，可逆反应则反应物不可能完全转化为生成物；B项，达平衡时，v(正)、v(逆)相等但不为零；C项，从正向开始的反应，正反应速率随反应物浓度降低而减小，逆反应速率随生成物浓度升高而增大，达平衡时，v(正)＝v(逆)；D项，工业生产上既要提高原料的转化率，又要提高生产效率，应同时考虑反应的限度和化学反应速率两方面的问题。 答案 B

2．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)

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2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1

3

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mol·L、0.3 mol·L、0.2 mol·L，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是( ) A．Z为0.3 mol·L C．X2为0.2 mol·L

－1－1

－1－1－1

B．Y2为0.4 mol·L D．Z为0.4 mol·L

－1

－1

－1

－1

解析 若X2完全转化为Z，则X2、Y2、Z的浓度分别是0 mol·L、0.2 mol·L、0.4 mol·L

－1

；若Z完全转化为X2、Y2，则X2、Y2、Z的浓度分别是0.2 mol·L、0.4 mol·L、0 mol·L；反应为可逆反应，反应物不能完全转化，所以，0＜c(X2)＜0.2 mol·L，0.2 mol·L

－1

－1

－1

－1

－1－1

－1

＜c(Y2)＜0.4 mol·L，0＜c(Z)＜0.4 mol·L。 答案 A 【练后归纳】

极端假设法确定各物质浓度范围

上述题目2可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，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。

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)。 题组二 平衡状态的判断

3．在一定温度下的恒容密闭容器中，投入一定量CuO(s)和CO(g)发生可逆反应2CuO(s)＋CO(g)

Cu2O(s)＋CO2(g)，下列情况能说明反应达到平衡状态的是( )

A．生成CO的物质的量等于生成CO2的物质的量 B．容器内混合气体密度保持不变 C．容器内混合气体总压强保持不变 D．容器内的CuO浓度保持不变

解析 生成CO的物质的量等于生成CO2的物质的量，但是时间不一定相等，故CO正、逆反应

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速率不一定相等，A项错误；气体总质量由小到大，当保持不变时达到平衡，B项正确；气体总物质的量始终不变，故气体压强始终不变，C项错误；氧化铜为固态，其浓度始终不变，D项错误。 答案 B

4．(2018·湖北宜昌模拟)苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一。在工业上，苯乙烯可由乙苯和CO2催化脱氢制得：

在温度为T1时，此反应的平衡常数K＝0.5。在2 L密闭容器中加入乙苯(g)与CO2，反应到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为1.0 mol，请回答下列问题： (1)该时刻的化学反应________(填“已达到”或“未达到”)平衡状态。

(2)下列能说明乙苯与CO2在该条件下反应已达到平衡状态的是________(填字母)。 a．v正(CO2)＝v逆(CO2) b．c(CO2)＝c(CO)＝0.5 mol/L c．混合气体的密度不变 d．CO2的体积分数保持不变

(3)若将反应改为恒压绝热条件下进行，达到平衡状态时，则乙苯的物质的量浓度________(填字母)。

a．大于0.5 mol/L c．等于0.5 mol/L 解析 (1)各组分的浓度均为

B．小于0.5 mol/L D．无法确定

1.0 mol0.5×0.5×0.5

＝0.5 mol/L，Q＝＝0.5＝K，则该时刻反2 L0.5×0.5

应达到平衡状态。(2)a项，对同一物质来说，正、逆反应速率相等，说明反应已达到平衡状态；b项，c(CO2)与c(CO)的浓度是否相等，与反应的起始量和转化率有关，所以当c(CO2)＝

c(CO)时不能说明已达平衡状态；c项，在恒容容器中，混合气体的总质量在反应过程中始终

没有变化，即密度始终没有变化，与是否达到平衡状态无关；d项，随着反应进行，CO2的体积分数逐渐减小，当CO2的体积分数保持不变时，即达到平衡状态。(3)该反应为正向吸热、气体分子数增大的反应，若维持恒压绝热，相当于在原平衡的基础上降温，同时增大容器的容积，二者对乙苯浓度的影响无法确定。

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答案 (1)已达到 (2)ad (3)d 【方法总结】

判断化学平衡状态的两方法和两标志 1．两方法——逆向相等、变量不变

(1)“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。

(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。 2．两标志——本质标志、等价标志

(1)本质标志：v(正)＝v(逆)≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。 (2)等价标志

①全部是气体参加的非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如，N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)。

②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质量)分数保持不变。 ③对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。

④对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。例如，2NO2(g)

N2O4(g)。

⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。 ⑥绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。

考点二 化学平衡移动与等效平衡

(频数：★★★ 难度：★★☆)

1．化学平衡的移动

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。一定条件下的平衡体系，条件改变后，平衡可能发生移动，如下所示：

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2．化学平衡移动与化学反应速率的关系

v正>v逆，平衡向正反应方向移动；

v正＝v逆，反应达到平衡状态，不发生平衡移动 ； v正

3．外界因素对化学平衡移动的影响

4．勒夏特列原理

如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强、以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“抵消”外界条件的改变，改变是不可逆转的。新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。 5．等效平衡

定义：在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。

等效平衡分类及规律

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等效类型 条件 反应的特点 ① 恒温、恒容 任何可逆反应 数相等 换算为化学方程式同一边物② 恒温、恒容 反应前后气体分子③ 恒温、恒压 任何可逆反应 换算为化学方程式一边物质，其“量”符合同一比例 相同 成比例 成比例 换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例 相同 相同(气体) 成比例 起始投料 质，其“量”相同 质量分 相同 平衡特点 数(w%) 浓度(c) 物质的量(n)

1．教材基础知识判断

(1)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变，化学平衡也一定发生移动( )

(2)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大( )

(3)合成氨反应需要使用催化剂，说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动，所以也可以用勒夏特列原理解释使用催化剂的原因( )

(4)平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，v正减慢( ) (5)C(s)＋CO2(g)

2CO(g) ΔH＞0，其他条件不变时，升高温度，反应速率v(CO2)和CO2

相同 相同 的平衡转化率均增大( )

答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√

2．(RJ选修4·P326改编)在一密闭容器中，反应aA(g)

bB(g)＋cC(g)达到平衡后，保持

温度不变，将容器体积增加一倍，最终测得A的物质的量的浓度为原来的50%，则( ) A．平衡向正反应方向移动 B．a>b＋c

C．物质B的质量分数增大

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D．以上判断都错误

解析 反应达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，最终测得A的物质的量的浓度变为原来的一半，说明减小压强，平衡没有发生移动，即a＝b＋c，由于平衡不发生移动，故物质B的质量分数不变，D项符合题意。 答案 D

3．[教材实验探究与考题印证]

(RJ选修4·P26实验2－5)已知在K2Cr2O7的溶液中存在着如下平衡：

Cr2O7＋H2O

K2Cr2O7为橙色，K2CrO4为黄色。

取两支试管各加入5 mL 0.1 mol/L K2Cr2O7溶液，观察并记录溶液颜色的变化。

(1)一只试管加入浓H2SO4溶液呈________色，另一支试管加入NaOH溶液呈________色，说明__________________________________________________

_______________________________________________________________。

(2)[2016·全国卷Ⅰ，27(2)]CrO4和Cr2O7在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0 mol·L的Na2CrO4溶液中c(Cr2O7)随c(H)的变化如图所示。

－1

2－

＋

2－

2－

2－

2CrO4＋2H

2－＋

①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应：___________________ _______________________________________________________________。

②由图可知，溶液酸性增大，CrO4的平衡转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为________。

③升高温度，溶液中CrO4的平衡转化率减小，则该反应的ΔH________0(填“大于”“小于”或“等于”)。

解析 (2)①由图可知，随着溶液酸性增大，溶液中c(Cr2O7)逐渐增大，说明CrO4逐渐转化为Cr2O7，则CrO4的平衡转化率逐渐增大，其反应的离子方程式为2CrO4＋2H

2－

－1

＋

2－

2－

2－

＋

2－

2－

2－

2－

Cr2O7＋

－1

2－

H2O；②由图中A点数据，可知：c(Cr2O7)＝0.25 mol·L、c(H)＝1.0×10 mol·L，则进一步可知c(CrO4)＝1.0 mol·L－2×0.25 mol·L＝0.5 mol·L，根据平衡常数的定

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2－

－1

－1

－1

－7

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义可计算出该转化反应的平衡常数为1.0×10；③升高温度，溶液中CrO4的平衡转化率减小，说明化学平衡逆向移动，则正反应为放热反应，即该反应的ΔH小于0。 答案 (1)橙 黄 增大生成物浓度平衡左移，减少生成物的浓度平衡右移 (2)①2CrO4＋2H

2－

＋

142－

Cr2O7＋H2O ②增大 1.0×10 ③小于

2－14

题组一 外界条件对化学平衡的影响

1．将NO2装入带有活塞的密闭容器中，当反应2NO2(g)个条件，下列叙述正确的是( )

A．升高温度，气体颜色加深，则此反应为吸热反应

B．慢慢压缩气体体积，平衡向正反应方向移动，混合气体的颜色变浅 C．慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，压强增大，但小于原来的两倍

D．恒温恒容时，充入稀有气体，压强增大，平衡向正反应方向移动，混合气体的颜色变浅 解析 升高温度，气体颜色加深，则平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，A错误；首先假设平衡不移动，增大压强，气体颜色加深，但平衡向正反应方向移动，使混合气体的颜色在加深后的基础上变浅，但一定比原平衡的颜色深，B错误；同理C项，首先假设平衡不移动，若体积减小一半，则压强变为原来的两倍，但平衡向正反应方向移动，使压强在原平衡两倍的基础上减小，正确；体积不变，反应物及生成物浓度不变，正、逆反应速率均不变，平衡不移动，颜色不变化，D错误。 答案 C

2．将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中，一定条件下，发生如下反应并达到平衡：X(g)＋3Y(g)

2Z(g) ΔH<0。改变某个条件并维持新条件直至达到新的平衡，下表中关于

N2O4(g)达到平衡后，改变下列一

新平衡与原平衡的比较正确的是( )

选项 A B C D 改变的条件 升高温度 增大压强 充入一定量Y 使用适当催化剂 新平衡与原平衡比较 X的转化率变小 X的浓度变小 Y的转化率增大 X的体积分数变小 解析 升温，平衡向吸热反应的方向移动，即逆向移动，X的转化率变小，A项正确；增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，即正向移动，X的物质的量减小，但由于容器体积减

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小，各组分的浓度均比原平衡的大，故B项错误；增大一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，而其本身的转化率降低，故C项错误；催化剂只能改变反应速率，不影响平衡状态，故各物质的体积分数不变，D项错误。 答案 A

3．用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。

实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的α

HCl

～T曲线如下图：

(1)则总反应的ΔH________0(填“＞”、“＝”或“＜”)；A、B两点的平衡常数K(A)与K(B)中较大的是________。

(2)在上述实验中若压缩体积使压强增大，请在上图画出相应α说明理由：____________________________________________

______________________________________________________________。 (3)下列措施中，有利于提高αA．增大n(HCl) C．使用更好的催化剂 答案 (1)＜ K(A) (2)见下图

HCl

HCl

～T曲线的示意图，并简要

的有________。

B．增大n(O2) D．移去H2O

温度相同的条件下，增大压强，平衡右移，α

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HCl

增大，因此曲线应在原曲线上方 (3)BD

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【方法总结】

解答化学平衡移动类试题的一般思路

题组二 应用“等效平衡”判断平衡移动 4．在相同温度和压强下，对反应CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组

实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表

上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是( ) A．乙＝丁>甲＝丙 C．乙＝甲>丁＝丙

B．甲>乙>丙>丁 D．丁>丙>乙>甲

解析 四种情况的反应物起始量可折合成下表情况

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所以乙和丁相当于提高了反应物(CO2)的初始量，平衡向正反应方向移动，n(CO)相对于甲和丙提高，故有乙＝丁>甲＝丙。 答案 A

5．已知N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g) ΔH＝－92.3 kJ·mol，在一定温度和催化剂的条件下，

－1

向一密闭容器中，通入1 mol N2和3 mol H2，达到平衡状态Ⅰ；相同条件下，向另一体积相同的密闭容器中通入0.9 mol N2、2.7 mol H2和0.2 mol NH3，达到平衡状态Ⅱ，则下列说法正确的是( )

A．两个平衡状态的平衡常数的关系：KⅠ＜KⅡ B．H2的百分含量相同

C．N2的转化率：平衡Ⅰ＜平衡Ⅱ D．反应放出的热量：QⅠ＝QⅡ＜92.3 kJ

解析 两平衡的温度相同，故平衡常数KⅠ＝KⅡ，两容器中的反应物都可以转化为1 mol N2和3 mol H2，故两个平衡是等效平衡，且两平衡中H2的百分含量相同，但反应是可逆反应不能进行彻底，平衡Ⅱ中已经有一部分NH3，反应放出的热量：QⅠ＞QⅡ，且都小于92.3 kJ，N2的转化率：平衡Ⅰ＞平衡Ⅱ。 答案 B 【归纳总结】

等效平衡判断“四步曲”

第一步，看：观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前后气体体积不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应；

第二步，挖：挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器； 第三步，倒：采用一边倒法，将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一边的物质； 第四步，联：联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。

[试题分析]

(2016·全国卷Ⅱ，27)丙烯腈(CH2==CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2==CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：

(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热

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化学方程式如下：

3－1

①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g) ΔH＝－515 kJ·mol

2②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g) ΔH＝－353 kJ·mol

两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是____________________________ _______________________________________________________________； 有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是___________________________； 提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________________________________。

(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 ℃，低于460 ℃时，丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是_______________________________________________；

高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选，填标号)。 A．催化剂活性降低 C．副反应增多

B．平衡常数变大 D．反应活化能增大

－1

(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为________，理由是_______________________________， 进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________。

解题思路： 我的答案：

考查意图：本题以“丙烯氨氧化法”生产一种重要的有机化工原料——丙烯腈为背景，综合考查了化学反应方向的判断、反应条件的控制、影响化学平衡的因素、平衡常数K与温度T的关系、活化能与温度的关系、简单物质的量的计算等知识点。题目应用物质的性质、反应原理和规律，从“物质变化是有条件的”角度来分析化学反应条件的控制以及物质之间的转化；通过对图像的观察，从“模型”、“分类与比较”、“定性与定量”、“化学与社会和谐发展”的角度考查考生结合已有知识进行图文转换、加工信息和正确表达思维历程及结论的能力。试题以实际生产为背景，体现了新课程标准化学与生产、生活密切联系的要求，体现

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了化学的学科价值和社会价值，考查了“绿色应用”的化学核心素养。试题以多种方式呈现信息，有利于不同思维习惯的考生快速摄取关键信息；试题设问灵活，有利于考生多元化思维的发挥。题目要求考生具有思维的深刻性、敏捷性、批判性和独创性，具有接受、吸收和整合化学信息的能力以及分析和解答(解决)化学问题的能力。本题抽样统计难度为0.34。 解题思路：化学反应的方向的判断也就是化学反应能否自发进行的问题，可以通过焓判据做出判断。因为两个反应均为放热量大的反应，故两个反应在热力学上趋势均很大。因为该反应为气体体积增大的放热反应，所以降低温度、降低压强有利于提高丙烯腈的平衡产率，由图(a)可知，提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂；由于反应①的ΔH＜0，升高温度，

K减小，而图(a)中的产率增大，因此图(a)中低于460 ℃的产率，不是对应温度下的平衡产

率；温度升高，K减少，活化能不变，故高于460 ℃时，丙烯腈的产率降低可能是催化剂的活性降低和副反应增多造成的；根据图像(b)可知，当n(氨)/n(丙烯)约为1时，该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；根据化学反应C3H6(g)＋NH3(g)＋3/2O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)，氨气、氧气、丙烯按1∶1.5∶1的体积比加入反应达到最佳状态，而空气中氧气约占20%，所以进料氨、空气、丙烯的理论体积约为1∶7.5∶1。教学中一定建构解题模型，积累解题方法，用化工生产的实际问题设计问题线索，进而组织教学。学生对“热力学”这一概念未必都能理解。

正确答案：(1) 两个反应均为放热量大的反应 降低温度、降低压强 催化剂 (2)不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC (3)1 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低 1∶7.5∶1

[真题演练]

1．(2013·大纲全国卷，7)反应X(g)＋Y(g)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 根据该反应的特点结合平衡移动原理逐项分析。A项该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，平衡不受压强影响，减小容器体积，平衡不移动；B项催化剂不能使平衡移动，不改变产物的产率；C项增大c(X)，平衡正向移动，Y的转化率增大，X本身的转化率反而减小；D项该反应的正反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，Y的转化率增大。

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2Z(g) ΔH<0，达到平衡时，下列说法正确

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答案 D

2．[2016·天津理综，10(3)改编]在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)＋

yH2(g)MHx＋2y(s) ΔH＜0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是( )

A．容器内气体压强增大 B．吸收y mol H2只需1 mol MHx C．若降温，该反应的平衡常数增大

D．若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)＞v(吸氢) 解析 MHx(s)＋yH2(g)

MHx＋2y(s) ΔH＜0，该反应属于气体的物质的量减小的反应。A项，

平衡时气体的物质的量不变，压强不变，错误；B项，该反应为可逆反应，吸收y mol H2需要大于1 mol MHx，错误；C项，因为该反应正反应方向为放热反应，降温时该反应将向正反应方向移动，反应的平衡常数将增大，正确；D项，向容器内通入少量氢气，相当于增大压强，平衡正向移动，v(放氢)＜v(吸氢)，错误。 答案 C

3．(2017·课标全国Ⅱ，27)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

1－1

已知：②C4H10(g)＋O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g) ΔH2＝－119 kJ·mol

21－1

③H2(g)＋ O2(g)===H2O(g) ΔH3＝－242 kJ·mol

2

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，应采取的措施是________(填标号)。 A．升高温度 C．增大压强

B．降低温度 D．降低压强

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(2)丁烷和氢气的混合气体以一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。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是________________________________________________________________ _________________________________________________________________。

(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 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是

___________________________________________________________________ _________________________________________________________________、 _________________________________________________________________； 590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是______________________ ______________________________________________________________。

解析 (1)由a图可以看出，温度相同时，由0.1 MPa变化到x MPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以x的压强更小，x<0.1。由于反应①为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确、B错误。反应①正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误，D正确。(2)反应初期，H2可以活化催化剂，进料气中n(氢气)/n(丁烷)较小，丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯转化率升高；然后进料气中n(氢气)/n(丁烷)增大，原料中过量的H2会使反应①平衡逆向移动，所以丁烯产率下降。(3)590 ℃之前，温度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应①是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过

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590 ℃时，由于丁烷高温会裂解生成短链烃类，所以参加反应①的丁烷也就相应减少。 答案 (1)小于 AD

(2)原料中过量H2会使反应①平衡逆向移动，所以丁烯产率下降

(3)590 ℃前升高温度，反应①平衡正向移动 升高温度时，反应速率加快，单位时间产生丁烯更多 温度高于590 ℃时有更多的C4H10裂解导致产率降低

一、选择题

1．(2018·陕西模拟)在密闭容器中，一定条件下进行反应：NO(g)＋CO(g)

－1

1/2N2(g)＋CO2(g)

ΔH＝－373.2 kJ·mol，达到平衡后，为提高NO的转化率和反应速率，可采取的措施是( ) A．加催化剂同时升高温度 B．加催化剂同时增大压强 C．升高温度同时充入N2 D．降低温度同时增大压强

解析 催化剂不能改变平衡状态，正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，NO转化率降低，A项错误；催化剂不能改变平衡状态，增大压强平衡向正反应方向移动，NO转化率增大，B项正确；正反应放热，升高温度同时充入N2，平衡向逆反应方向移动，NO转化率降低，C项错误；降低温度同时增大压强平衡向正反应方向移动，但反应速率不一定增大，D项错误。 答案 B

2．下列可逆反应达到平衡后，增大压强同时升高温度，平衡一定向右移动的是( ) A．2AB(g)

A2(g)＋B2(g) ΔH＞0

2AB3(g) ΔH＜0 C(g)＋D(g) ΔH＞0 3C(g)＋D(s) ΔH＜0

B．A2(g)＋3B2(g)C．A(s)＋B(g)D．2A(g)＋B(g)

解析 A项加压平衡不移动，升温平衡向右移动，正确；B项加压平衡向右移动，升温平衡向左移动，错误；C项加压平衡向左移动，升温平衡向右移动，错误；D项加压平衡不移动，升温平衡向左移动，错误。 答案 A

3．在密闭容器中发生下列反应aA(g)

cC(g)＋dD(g)，反应达到平衡后，将气体体积压缩

到原来的一半，当再次达到平衡时，D的浓度为原平衡的1.5倍，下列叙述正确的是( )

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A．A的转化率变大 B．平衡向正反应方向移动 C．D的体积分数变大 D．a＜c＋d

解析 气体体积刚压缩平衡还未移动时D的浓度应是原来的2倍，当再次达到平衡时，D的浓度为原平衡的1.5倍，D的浓度减小，所以压缩体积使平衡向逆反应方向移动，B错误；A的转化率变小，A错误；D的体积分数减小，C错误；增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，所以a＜c＋d，D正确。 答案 D

4．(2018·温州十校联考)等物质的量的X、Y气体充入一个密闭容器中，在一定条件下发生如下反应并达平衡：X(g)＋Y(g)叙述正确的是( )

A．升高温度，X的体积分数减小 B．增大压强，Z的浓度不变

C．保持容器体积不变，充入一定量的惰性气体，Y的浓度不变 D．保持容器体积不变，充入一定量的Z，X的体积分数增大

解析 A项，升高温度平衡向逆反应方向移动，X的体积分数增大；B项，增大压强平衡不移动，但是体积缩小，Z的浓度增大；C项，不改变参加反应的物质的浓度，平衡不移动，则Y的浓度不变；D项为等效平衡，X的体积分数不变。 答案 C

5．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)

2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、

2Z(g) ΔH＜0。当改变某个条件并达到新平衡后，下列

－1－1

c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L、0.3 mol·L、0.08 mol·L－1

，则下列判断正确的是( )

A．c1∶c2＝3∶1

B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3 C．X、Y的转化率不相等

D．c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L

解析 平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0＜c1＜0.14 mol·L。

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－1－1

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答案 D

6．在某恒温、恒容的密闭容器内发生反应：2NO2(g)入2 mol NO2并达到平衡，下列说法正确的是( ) A．再充入2 mol NO2，平衡正向移动，O2的体积分数增大 B．升高温度，O2的体积分数减小

C．增大压强，化学平衡逆向移动，NO2的体积分数增大 D．再充入1 mol O2，NO2的体积分数增大

解析 A项，再充入2 mol NO2，相当于增大压强，平衡逆向移动，O2的体积分数减小，A错；B项，升高温度，平衡正向移动，O2的体积分数增大，B错；D项，再充入1 mol O2，虽然平衡逆向移动，NO2的物质的量增大，但NO2的体积分数减小，D错。 答案 C

7．相同温度下，有相同容积的甲、乙两容器，甲容器中充入1 g N2和1 g H2，乙容器中充入2 g N2和2 g H2。下列叙述中不正确的是( ) A．化学反应速率：乙＞甲 B．平衡后N2的浓度：乙＞甲 C．H2的转化率：乙＞甲

D．平衡混合气中H2的体积分数：乙＞甲 解析 容器中发生的反应为N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)。相同容积的容器中充入不同量的反应

2NO(g)＋O2(g) ΔH＞0，开始时充

物，乙容器中压强大，化学反应速率：乙＞甲，A正确；根据勒夏特列原理可知，平衡时乙容器中N2的浓度应大于甲容器，但会小于甲容器中N2浓度的2倍，B正确；乙容器中压强较大，平衡向正反应方向移动，所以H2的转化率：乙＞甲，C正确；平衡混合气中H2的体积分数：乙＜甲，D错误。 答案 D

8．在一定温度下的固定容积的密闭容器中，发生反应：CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝－a kJ·mol(a＞0)，能说明该反应已达平衡状态的是( ) A．CO2的体积分数在混合气体中保持不变 B．混合气体的密度不随时间的变化而变化

C．单位时间内每消耗1.2 mol H2，同时生成0.4 mol H2O D．反应中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1，且保持不变

解析 未平衡时CO2的体积分数是个变化的量，现在混合气体中CO2的体积分数保持不变，说

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－1

CH3OH(g)＋H2O(g)

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明已经达到平衡状态，A正确；恒容条件下，该混合气体的密度是个不变的量，密度不变不能说明达到平衡状态，B错误；单位时间内每消耗1.2 mol H2，同时生成0.4 mol H2O，都表示正反应，不能说明正、逆反应速率相等，C错误；反应中H2O与CH3OH的物质的量浓度之比在反应过程中可能为变量，也可能为1∶1(定值)，D错误。 答案 A

9．(2017·合肥一检)在一定温度下的定容密闭容器中，发生反应：2NO2(g)下列所给有关量不再变化时，不能表明该反应已达平衡状态的是( ) A．混合气体的压强 B．混合气体的密度

C．混合气体的平均相对分子质量 D.

N2O4(g)。当

c（N2O4）

c2（NO2）

解析 该反应在恒温、恒容条件下进行，气体物质的质量不变，密度始终保持不变，与反应是否达到平衡状态无关，B项符合题意；该反应为气体分子数减小的反应，反应过程中气体总物质的量减小，压强减小，当压强不变时，说明反应达到平衡状态，A项不符合题意；反应过程中气体总质量不变，气体总物质的量减小，混合气体的平均相对分子质量增大，当混合气体的平均相对分子质量不变时，说明反应达到平衡状态，C项不符合题意；c（N2O4）

＝Qc，Qc

c2（NO2）

表示浓度商，当浓度商保持不变时，说明反应达到平衡状态，D项不符合题意。 答案 B

10．汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)

2CO2(g)＋N2(g) ΔH<0。若该反应在

绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是( )

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解析 由于是绝热、恒容密闭体系，随着反应的进行，体系的温度升高，K不断减小，当K不变时，即温度保持不变，该反应达到平衡状态。 答案 B

11．(2017·益阳市三模)已知：CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol。相

－1

同温度下，在体积相同的两个恒温密闭容器中，加入一定量的反应物发生反应。 相关数据如下：

容器 编号 ① ② 起始时各物质的物质的量/mol CO 1 0 H2O 4 0 CO2 0 1 H2 0 4 达平衡过程体 系的能量变化 放出热量：32.8 kJ 热量变化：Q 下列说法中，不正确的是( )

A．容器①中反应达平衡时，CO的转化率为80% B．容器①中CO的转化率等于容器②中CO2的转化率 C．容器①中CO反应速率等于H2O的反应速率 D．平衡时，两容器中CO2的浓度相等

解析 由反应方程式知，当消耗1 mol CO时放出的热量为41 kJ，当放出的热量为32.8 kJ时，消耗0.8 mol CO，其转化率为80%，A正确；容器①中，该反应的平衡常数K1＝0.8×0.8÷(0.2×3.2)＝1，设容器②中反应达到平衡时消耗x mol CO2，则K2＝x/(1－x)(4－x)＝1/K1，解得x＝0.8，此时CO2的转化率为80%，B正确；由化学反应速率之比等于其化学计量数之比知C正确；因平衡时容器①中CO2为0.8 mol，容器②中为0.2 mol，D错误。 答案 D

12．(2018·深圳模拟)某温度下，密闭容器中，发生如下可逆反应：2E(g)

－1

2

F(g)＋xG(g)

ΔH＜0。若起始时E的浓度为a mol·L，F、G的浓度均为0，达到平衡时E的浓度为0.5a mol·L

－1

；若E的起始浓度改为2a mol·L，F、G的浓度仍为0，当达到新的平衡时，下列说法正

－1

确的是( )

A．若x＝1，容器体积保持不变，新平衡下E的体积分数为50% B．升高温度时，正反应速率加快，逆反应速率减慢

C．若x＝2，容器体积保持不变，新平衡下F的平衡浓度为0.5a mol·L D．若x＝2，容器压强保持不变，新平衡下E的物质的量为a mol

解析 若x＝1，达到平衡时E的体积分数为50%，E的起始浓度改为2a mol·L，相当于两

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－1

－1

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个相同的容器中E的浓度均为a mol·L，然后压缩使气体的体积与一个容器的容积相等，平衡不移动，E的体积分数仍为50%，故A正确；升高温度正逆反应速率都增大，与反应是吸热还是放热无关，故B错误；达到原平衡时E的浓度为0.5a mol·L，F的平衡浓度为0.25a mol·L，若x＝2，压缩气体使体积为原体积的一半，F的浓度为0.5a mol·L，但压缩气体体积相当于增大压强，平衡逆向移动，新平衡下F的平衡浓度小于0.5a mol·L，故C错误；若x＝2，容器压强保持不变，则随反应的进行容器的体积大小会发生相应的变化，而物质的量的多少与容器的大小有关，故D错误。 答案 A 二、填空题

13．(2018·大连双基测试)在密闭容器中发生反应CO(g)＋H2O(g)该反应达到平衡后，测得如下数据。

实验 序号 1 2 3 温度 (℃) 110 100 110 初始CO浓 度(mol·L) 1 1 0.8 －1－1

－1

－1

－1

－1

CO2(g)＋H2(g) ΔH<0，

初始H2O浓 度(mol·L) 1 1 －1CO的平衡 转化率 50% x 60% －1

－1

y (1)实验1中，10 h后达到平衡，H2的平均反应速率为________mol·L·h。在此实验的平衡体系中，再加入0.5 mol CO和0.5 mol H2，平衡将________移动(“向左”、“向右”、“不”或“无法确定”)。

(2)实验2中，x的值________(填序号)。 A．等于50% C．小于50%

(3)实验3中的y值为________。

(4)在100 ℃条件下，能说明该反应达到平衡状态的是________。 A．压强不再变化

B．生成H2O的速率和消耗H2速率相等时 C．混合气体的密度不变 D．H2的质量不再变化

解析 (1)根据反应速率的公式可得v(CO)＝1 mol·L×50%/10 h＝0.05 mol·L·h，再根据速率比等于系数比，v(H2)＝v(CO)＝0.05 mol·L·h。在该平衡体系中同时改变了反

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－1

－1

－1

－1

－1

B．大于50% D．无法确定

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应物和生成物浓度，并且变化量一致，则Qc＝K，故平衡不移动。(2)从题给信息可知，该反应的正反应为放热反应，温度降低，平衡正向移动，故CO的平衡转化率增大，所以选B。(3)通过反应1可知在110 ℃时，该反应的K＝

c（CO2）·c（H2）

＝1，温度一定，K一定，在反

c（CO）·c（H2O）

0.48×0.48

应3中，K＝＝1，求得y＝1.2。(4)反应前后压强始终不变，A错误；生

0.32×（y－0.48）成H2O的速率和消耗H2的速率为同一反应方向，B错误；混合气体的密度始终不变，C错误；H2的质量不再变化，说明反应达到平衡，D正确。 答案 (1)0.05 不 (2)B (3)1.2 (4)D

14．二甲醚具有优良的燃烧性能，被称为21世纪的“清洁能源”，以下为其中一种合成二甲醚的方法。在一定温度、压强和催化剂作用下，在同一反应器中进行如下反应： ①CO2(g)＋3H2(g)

CH3OH(g)＋H2O(g)

－1

ΔH1＝－49.1 kJ·mol ②2CH3OH(g)

CH3OCH3(g)＋H2O(g)

－1

ΔH2＝－24.5 kJ·mol ③CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)

－1

ΔH3＝＋41.2 kJ·mol (1)写出

CO2(g)加

H2(g)转化为

CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式是

________________________________________________________________ _______________________________________________________________。

(2)一定条件下，原料气中n(H2)/n(CO2)比值和温度对CO2转化率影响的实验数据如图。

①温度为T1 K时，在1 L反应容器中投入2 mol CO2和8 mol H2进行反应，试计算达到平衡时CO2的浓度为_____________________________________。 ②结合数据图，归纳CO2平衡转化率受外界条件影响的变化规律： a．____________________________________________________________。 b．_____________________________________________________________。

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小中高 精品 教案 试卷

(3)为研究初始投料比与二甲醚产率关系，在一定温度和压强下，投入一定物质的量的H2、CO、CO2进行实验，发现二甲醚的平衡产率随原料气中n(CO)/[n(CO)＋n(CO2)]比值增大而增大，试分析其原因__________________________

_______________________________________________________________。 解析 (1)由2×①＋②可得待求热化学方程式2CO2(g)＋6H2(g)

－1

CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，利

用盖斯定律计算ΔH＝2ΔH1＋ΔH2＝－122.7 kJ·mol。(2)①由图知转化率为50%，则剩余1 mol的CO2，浓度为1 mol·L；②相同温度时比较原料气中同一原料气中

－1

n（H2）

比值对转化率的影响，

n（CO2）

n（H2）

比值和温度的曲线，判断对转化率的影响。得到：a：其他条件不变，

n（CO2）

n（H2）

比值增大而增大。b：其他条件不变，CO2平衡转化率随反应温

n（CO2）

CO2平衡转化率随原料

度升高而减小。(3)CO的含量增大，反应③平衡将向逆反应方向移动，既消耗更多的水，又增大了CO2和H2的含量，从而促使反应①和②的平衡向正反应方向移动，二甲醚产率增大(合理即可)。

答案 (1)2CO2(g)＋6H2(g)

－1

CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝－122.7 kJ·mol

－1

(2)①1 mol·L ②其他条件不变，CO2平衡转化率随原料件不变，CO2平衡转化率随反应温度升高而减小

n（H2）

比值增大而增大 其他条

c（CO2）

(3)CO的含量增大，反应③平衡将向逆反应方向移动，既消耗更多的水，又增大了CO2和H2的含量，从而促使反应①和②的平衡向正反应方向移动，二甲醚产率增大(合理即可) 15．(2018·河北保定一模)雾霾天气严重影响人们的生活和健康。其中首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此改善能源结构、机动车限号等措施能有效减少PM2.5、SO2、NOx等污染。 请回答下列问题：

(1)汽车尾气中NOx和CO的生成：已知汽缸中生成NO的反应为：N2(g)＋O2(g)

2NO(g) ΔH＞0。恒温、恒容密闭容器中，下列说法中，能说明该反应达到化学平衡状态的是________。 A．混合气体的密度不再变化 B．混合气体的压强不再变化

C．N2、O2、NO的物质的量之比为1∶1∶2 D．氧气的转化率不再变化

(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。

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小中高 精品 教案 试卷

某研究性小组在实验室以Ag—ZSM—5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为____________________________________，

在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，为更好的除去NOx，应控制的最佳温度在________K左右。

(3)车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5 L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质)，一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T1 ℃和T2 ℃时，测得各物质平衡时物质的量(n/mol)如下表：

物质 活性炭 温度(℃) 初始 3.000 2.960 2.975 0.10 0.020 0.050 0 0.040 0.025 0 0.040 0.025 NO E F T1 T2 ①写出NO与活性炭反应的化学方程式：___________________________。 ②若T1＜T2，则该反应的ΔH________0(填“＞”“＜”或“＝”)。

③上述反应T1 ℃时达到化学平衡后再通入0.1 mol NO气体，则达到新化学平衡时NO的转化率为________。

解析 (1)A项，由于体系中各组分都为气体，且体积不变，故密度恒定，不能说明反应达到平衡状态；B项，该反应为等体积反应，在恒温下，压强不变，不能说明反应达到平衡状态；C项，平衡时各物质的浓度之比与化学计量数之比无必然联系，故错误；D项，组分浓度不变可判断为平衡状态。(3)①根据表中的数据变化量之比及原子守恒可确定方程式中的生成物及各物质的化学计量数；②由T1变至T2，温度升高，NO的物质的量增大，平衡逆向移动，故该反应为放热反应，则该反应的ΔH＜0；③由于该反应为等体积反应，且反应物只有NO为气态，因此通入NO后，可建立等效平衡，NO的转化率不变，可用表中数据直接求得。

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小中高 精品 教案 试卷

答案 (1)D

(2)NO分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行(只写升高温度不利于反应进行也可，其他合理说法也可) 870(数值接近即可) (3)①C＋2NO

CO2＋N2 ②＜ ③80%

热点说明：化学平衡在化工生产中有非常重要的应用，尤其是控制合适的反应条件使平衡向着理想的方向移动，近几年来涉及面非常广，如2017·全国Ⅱ卷T27、2016·全国Ⅱ卷T27、2016·四川卷T11、2016·海南卷T16、2016·天津卷T10、2015·全国卷ⅡT27、2015·浙江卷T28、2015·北京卷T26、2014·天津卷T10、2014·全国卷ⅠT28等均对化学反应速率、化学平衡理论进行了考查。 1．总体原则

(1)化工生产适宜条件选择的一般原则

条件 从化学反应速率分析 从化学平衡移动分析 又要注意二者影响的矛盾性 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从原料的利用率分析 从而降低生产成本 从实际生产能力分析 从催化剂的使用活性分析 (2)平衡类问题需考虑的几个方面

①原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。 ②原料的循环利用。 ③产物的污染处理。

④产物的酸碱性对反应的影响。 ⑤气体产物的压强对平衡造成的影响。 ⑥改变外界条件对多平衡体系的影响。 2．典型实例——工业合成氨 (1)反应原理

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原则 既不能过快，又不能太慢 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，如设备承受高温、高压能力等 注意催化剂的活性对温度的限制 小中高 精品 教案 试卷

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol

－1

(2)反应特点：①反应为可逆反应；②正反应为放热反应；③反应物、生成物均为气体，且正反应为气体物质的量减小的反应。 (3)反应条件的选择

对化学反 反应 应速率的 条件 影响 平衡正向移动，提增大 压强 增大反应 高平衡混合物中氨速率 的含量 平衡逆向移动，降升高 温度 增大反应 低平衡混合物中氨速率 的含量 并且在该温度下催化剂的活性最大 使用 催化剂 增大反 没有影响 应速率 (4)原料气的充分利用

合成氨反应的转化率较低，从原料充分利用的角度分析，工业生产中可采用循环操作的方法可提高原料的利用率。

[模型解题]

物质制备适宜条件的选择

1．某工业生产中发生反应：2A(g)＋B(g)正确的是( )

A．这是一个放热的熵减反应，在低温条件下该反应一定可自发进行 B．若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B，以提高A的转化率 C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高 D．工业生产中常采用催化剂，因为使用催化剂可提高反应物的转化率

解析 这是一个放热的熵减反应，只有当ΔH－TΔS＜0时，该反应才能自发进行，A错误；加入过量的B，可以提高A的转化率，B正确；升高温度，平衡逆向移动，反应物的转化率降

2M(g) ΔH＜0。下列有关该工业生产的说法中

工业上一般选用铁触媒作催化剂 低。故采用400～500 ℃左右的温度，速率，又要使反应物的转化率不能太采用10～30 MPa的高压 温度要适宜，既要保证反应有较快的动力大，对材料、设备的要求高。故压强增大，有利于氨的合成，但需要氨含量的影响 对平衡混合物中 合成氨条件的选择 制作不易 推荐下载 28

小中高 精品 教案 试卷

低，C错误；使用催化剂只能改变反应速率，不能使平衡发生移动，不能提高反应物的转化率，D错误。 答案 B

2．工业上利用焦炭与水蒸气生产H2的反应原理为：C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g) ΔH>0；

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0；第二步生产的原料CO来源于第一步的产物。

为提高原料的利用率及H2的日产量，下列措施中不可取的是( ) ①第一步产生的混合气直接作为第二步的反应物 ②第二步生产应采用适当的温度和催化剂 ③第一、二步生产中均充入足量水蒸气 ④第二步应在低温下进行 ⑤第二步生产采用高压 ⑥第二步生产中增大CO的浓度 A．①③⑤ C．②③⑤

B．②④⑥ D．①④⑤⑥

解析 第一步产生的H2使第二步的平衡逆移，故应先进行分离；第二步反应为放热反应，温度过低，反应速率太小而影响产量，温度过高则对平衡不利，且要考虑催化剂的活性，故应选择适当的温度和催化剂，故②正确④错；增大廉价易得的水蒸气浓度可提高转化率，③正确；压强对第二步反应无影响，不必采取高压，⑤错；增大CO浓度并未提高主要原材料C的利用率，⑥错。 答案 D

平衡原理对工农业生产的理论指导

3．化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。

(1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应： TaS2(s)＋2I2(g)

TaI4(g)＋S2(g) ΔH>0 (Ⅰ)

如图所示，反应(Ⅰ)在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g)，一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体，则温度T1________T2(填“>”、“<”或“＝”)。上述反应体系中循环使用的物质是________。

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小中高 精品 教案 试卷

(2)CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g)

CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡

转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH________0(填“＞”或“＜”)。实际生产条件控制在

250 ℃、1.3×10 kPa

4

左右，选择此压强的理由是

_______________________________________________________________。

解析 (1)由题意可知，未提纯的TaS2粉末变成纯净TaS2晶体，要经过两步转化：①TaS2＋2I2===TaI4＋S2，②TaI4＋S2===TaS2＋2I2，即反应(Ⅰ)先在温度T2端正向进行，后在温度T1端逆向进行，反应(Ⅰ)的ΔH大于0，因此温度T1小于T2，该过程中循环使用的物质是I2。(2)从图像来看，随着温度的升高，CO的转化率变小，故ΔH＜0，综合温度、压强对CO转化率的影响来看，在题给压强下，CO的转化率已经很大，不必再增大压强。 答案 (1)< I2

(2)< 在1.3×104 kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，同时生产成本增加，得不偿失

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