PAGEPAGE25化學平衡狀態化學平衡移動[知能學通]1．可逆反應2．化學平衡狀態(1)概念在肯定條件下的可逆反應中，正反應速率與逆反應速率相等，反應體系中全部參與反應的物質的質量或濃度保持不變的狀態。(2)化學平衡的建立反應過程正、逆反應速率反應物、生成物的濃度①反應起先v正>v逆反應物濃度最大，生成物濃度為零②反應過程中v正漸漸減小，v逆漸漸增大反應物濃度漸漸減小，生成物濃度漸漸增大③平衡狀態時v正＝v逆≠0各組分的濃度不再隨時間的變更而變更(3)化學平衡狀態的特點[題點練通]可逆反應的特征1.(2024·武漢質檢)對于可逆反應2SO2＋O22SO3ΔH<0，在混合氣體中充入肯定量的18O2，經足夠長的時間后，下列有關說法中正確的是()A．18O只存在于O2中B．18O只存在于O2和SO3中C．某個二氧化硫分子的相對分子質量可能為66D．三氧化硫的相對分子質量均為82解析：選C由于2SO2＋O22SO3為可逆反應，故18O存在于O2、SO3、SO2中，故A、B項錯誤；SO2的相對分子質量可能為64或66或68，C項正確；SO3的相對分子質量可能為80或82或84，D項錯誤。2．在密閉容器中進行反應：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在肯定條件下，當反應達到平衡時，各物質的濃度可能是()A．Z為0.3mol·L－1 B．Y2為0.4mol·L－1C．X2為0.2mol·L－1 D．Z為0.4mol·L－1解析：選A若X2完全轉化為Z，則X2、Y2、Z的濃度分別是0mol·L－1、0.2mol·L－1、0.4mol·L－1；若Z完全轉化為X2、Y2，則X2、Y2、Z的濃度分別是0.2mol·L－1、0.4mol·L－1、0mol·L－1；反應為可逆反應，反應物不能完全轉化，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([歸納拓展])極端假設法確定各物質濃度范圍假設反應正向或逆向進行究竟，求出各物質濃度的最大值和最小值，從而確定它們的濃度范圍(以第2題為例)。(1)假設反應正向進行究竟：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)起始濃度/(mol·L－1)0.10.30.2轉化濃度/(mol·L－1)0.10.10.2終態濃度/(mol·L－1)00.20.4(2)假設反應逆向進行究竟：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)起始濃度/(mol·L－1)0.10.30.2轉化濃度/(mol·L－1)0.10.10.2終態濃度/(mol·L－1)0.20.40故：平衡體系中各物質的濃度范圍為X2∈(0,0.2)，Y2∈(0.2，0.4)，Z∈(0,0.4)。化學平衡狀態的推斷3.肯定溫度下，反應N2O4(g)2NO2(g)的焓變為ΔH。現將1molN2O4充入一恒壓密閉容器中，下列示意圖正確且能說明反應達到平衡狀態的是()A．①② B．②④C．③④ D．①④解析：選D因反應容器保持恒壓，所以容器容積隨反應進行而不斷變更，結合ρ氣＝eq\f(m,V)可知，氣體密度不再變更，說明容器容積不再變更，即氣體的物質的量不再變更，反應達到平衡狀態，①符合題意；無論是否平衡，反應的ΔH都不變，②不符合題意；反應起先時，加入1molN2O4，隨著反應的進行，N2O4的濃度漸漸變小，故v正(N2O4)漸漸變小，直至達到平衡，③不符合題意；N2O4的轉化率不再變更，說明N2O4的濃度不再變更，反應達到平衡狀態，④符合題意。4．將0.2mol·L－1的KI溶液和0.1mol·L－1Fe2(SO4)3溶液等體積混合后，取混合液分別完成下列試驗，能說明溶液中存在化學平衡“2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2”的是()試驗編號試驗操作試驗現象①滴入KSCN溶液溶液變紅色②滴入AgNO3溶液有黃色沉淀生成③滴入K3[Fe(CN)6]溶液有藍色沉淀生成④滴入淀粉溶液溶液變藍色A.①和② B．②和④C．③和④ D．①和③解析：選A設混合后溶液體積為VL，則起始時n(I－)＝0.2mol·L－1×VL＝0.2Vmol，n(Fe3＋)＝2×0.1mol·L－1×VL＝0.2Vmol，若此反應不行逆，則I－和Fe3＋能恰好完全反應，則溶液中無Fe3＋和I－，故只需證明溶液中含Fe3＋和I－，即能證明此反應為可逆反應，能建立化學平衡。①現象說明存在Fe3＋，②現象說明有I－，③現象說明有Fe2＋生成，④現象說明有I2生成。但是③④不能說明反應為可逆反應。5．可逆反應N2＋3H22NH3的正、逆反應速率可用各反應物或生成物濃度的變更來表示。下列各關系中能說明反應已達到平衡狀態的是()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：選C因化學反應達到平衡時，正逆反應速率相等(同種物質)或正逆反應速率之比等于化學計量數之比(不同物質)。無論該反應是否達到平衡狀態，都有3v正(N2)＝v正(H2)，A錯誤；反應達到平衡狀態時，2v正(N2)＝v逆(NH3)，B錯誤；反應達到平衡狀態時，v正(H2)∶v逆(NH3)＝3∶2，C正確；反應達到平衡狀態時，v正(N2)∶v逆(H2)＝1∶3，D錯誤。6．(2024·全國卷Ⅲ節選)298K時，將20mL3xmol·L－1Na3AsO3、20mL3xmol·L－1I2和20mLNaOH溶液混合，發生反應：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))與反應時間(t)的關系如圖所示。下列可推斷反應達到平衡的是________(填標號)。a．溶液的pH不再變更b．v(I－)＝2v(AsOeq\o\al(3－,3))c．c(AsOeq\o\al(3－,4))/c(AsOeq\o\al(3－,3))不再變更d．c(I－)＝ymol·L－1解析：溶液的pH不再變更，即OH－的濃度不再變更，所以平衡體系中各組分的濃度均不再變更，說明反應達到平衡狀態，a項正確；當v正(I－)＝2v逆(AsOeq\o\al(3－,3))或v逆(I－)＝2v正(AsOeq\o\al(3－,3))時反應達到平衡狀態，由于選項中的速率未指明是正反應速率還是逆反應速率，不能確定是否達到平衡狀態，b項錯誤；反應達到平衡之前，c(AsOeq\o\al(3－,3))漸漸減小而c(AsOeq\o\al(3－,4))漸漸增大，故c(AsOeq\o\al(3－,4))/c(AsOeq\o\al(3－,3))漸漸增大，當c(AsOeq\o\al(3－,4))/c(AsOeq\o\al(3－,3))不變時反應達到平衡狀態，c項正確；依據離子方程式可知反應體系中恒有c(I－)＝2c(AsOeq\o\al(3－,4))，視察圖像可知反應達到平衡時c(AsOeq\o\al(3－,4))＝ymol·L－1，此時c(I－)＝2ymol·L－1，d項錯誤。答案：ac7．在肯定溫度下的恒容容器中，當下列物理量不再發生變更時：①混合氣體的壓強，②混合氣體的密度，③混合氣體的總物質的量，④混合氣體的平均相對分子質量，⑤混合氣體的顏色，⑥各反應物或生成物的濃度之比等于化學計量數之比，⑦某種氣體的百分含量。(1)能說明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)達到平衡狀態的是____________。(2)能說明I2(g)＋H2(g)2HI(g)達到平衡狀態的是____________。(3)能說明2NO2(g)N2O4(g)達到平衡狀態的是____________。(4)能說明C(s)＋CO2(g)2CO(g)達到平衡狀態的是____________。(5)能說明A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)達到平衡狀態的是____________。(6)能說明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)達到平衡狀態的是____________。答案：(1)①③④⑦(2)⑤⑦(3)①③④⑤⑦(4)①②③④⑦(5)②④⑦(6)①②③[方法規律]化學平衡狀態的推斷方法——“兩審”“兩標記”(1)“兩審”一審題干條件恒溫恒容或恒溫恒壓二審反應特點全部是氣體參與的等體積反應還是非等體積反應有固體或液體參與的等體積反應還是非等體積反應(2)“兩標記”正向、逆向相等一個表示正反應速率，一個表示逆反應速率表示正向反應和逆向反應的不同物質表示的速率(或變更的物質的量、濃度)之比等于化學計量數之比變量不變題目供應的量[如某物質的質量、濃度、百分含量，n總(氣體)、壓強、氣體密度、氣體平均分子質量]假如是隨著反應的進行而變更的量，該量為“變量”，否則為“定量”。當“變量”不再變更時，證明可逆反應達到平衡，但“定量”無法證明考點(二)化學平衡移動【點多面廣精細研】1．化學平衡移動的過程圖示表示為：2．化學平衡移動的方向與化學反應速率之間的關系(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，平衡不移動。(3)v正<v逆：平衡向逆反應方向移動。3．外界因素對化學平衡移動的影響條件的變更(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變更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變更壓強平衡不移動溫度上升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運用催化劑平衡不移動4.勒夏特列原理假如變更影響化學平衡的條件之一(如溫度、壓強以及參與反應的化學物質的濃度)，平衡將向著能夠減弱這種變更的方向移動。[留意]外界條件變更時，化學平衡發生移動，最終結果只能“減弱”條件的變更，但不能“消退”條件的變更。[小題練微點]1．推斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)化學平衡正向移動，說明正反應速率肯定增大()(2)增大反應物的量平衡肯定會正向移動()(3)增大某一反應物A的濃度，平衡正向移動時，反應物的濃度肯定小于原來的濃度，生成物的濃度肯定大于原來的濃度()(4)增大壓強平衡正向移動，反應物的濃度會減小，生成物的濃度會增大()(5)恒容條件下，增加氣體反應物的量，平衡正向移動，反應物的轉化率肯定增大()(6)上升溫度，化學平衡肯定發生移動()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√2．某溫度下，在密閉容器中SO2、O2、SO3三種氣態物質建立化學平衡后，變更條件對反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<0的正、逆反應速率的影響如圖所示：(1)加催化劑對反應速率影響的圖像是________(填標號)，平衡________移動。(2)上升溫度對反應速率影響的圖像是________(填標號)，平衡向________方向移動。(3)增大反應容器體積對反應速率影響的圖像是________(填標號)，平衡向________方向移動。(4)增大O2的濃度對反應速率影響的圖像是________(填標號)，平衡向________方向移動。答案：(1)C不(2)A逆反應(3)D逆反應(4)B正反應外界條件對化學平衡的影響1.(2024·全國卷Ⅱ節選)CH4—CO2催化重整反應為CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH>0，有利于提高CH4平衡轉化率的條件是________(填標號)。A．高溫低壓 B．低溫高壓C．高溫高壓 D．低溫低壓解析：該反應正向是一個氣體體積增大的吸熱反應，故高溫低壓有利于平衡正向移動。答案：A2．(2024·天津高考)室溫下，向圓底燒瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氫溴酸，溶液中發生反應：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O，充分反應后達到平衡。已知常壓下，C2H5Br和C2H5OH的沸點分別為38.4℃和78.5℃。下列有關敘述錯誤的是()A．加入NaOH，可增大乙醇的物質的量B．增大HBr濃度，有利于生成C2H5BrC．若反應物均增大至2mol，則兩種反應物平衡轉化率之比不變D．若起始溫度提高至60℃，可縮短反應達到平衡的時間解析：選D加入NaOH，消耗HBr，平衡左移，乙醇的物質的量增大，A項正確；增大HBr濃度，平衡右移，有利于生成溴乙烷，B項正確；原反應物按物質的量之比1∶1加入，又按物質的量之比1∶1反應，兩者的平衡轉化率之比為1∶1，若將反應物均增大至2mol，其平衡轉化率之比仍為1∶1，C項正確；溫度提高至60℃，化學反應速率雖然加快，但溴乙烷的沸點較低，會揮發出大量的溴乙烷，導致逆反應速率減小，故無法推斷達到平衡的時間，D項錯誤。方法規律1．解答化學平衡移動類題目的一般思路2．化學平衡移動的推斷平衡移動就是由一個“平衡狀態→不平衡狀態→新平衡狀態”的過程。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eq\o(→,\s\up7(充入惰性氣體),\s\do5())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eq\o(→,\s\up7(充入惰性氣體),\s\do5())eq\a\vs4\al(容器容積增大，各反,應氣體的分壓減小)→等效平衡的應用3.(雙選)(2024·江蘇高考)溫度為T1時，在三個容積均為1L的恒容密閉容器中僅發生反應：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)(正反應吸熱)。試驗測得：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逆為速率常數，受溫度影響。下列說法正確的是()容器編號物質的起始濃度(mol·L－1)物質的平衡濃度(mol·L－1)c(NO2)c(NO)c(O2)c(O2)Ⅰ0.6000.2Ⅱ0.30.50.2Ⅲ00.50.35A.達平衡時，容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強之比為4∶5B．達平衡時，容器Ⅱ中eq\f(cO2,cNO2)比容器Ⅰ中的大C．達平衡時，容器Ⅲ中NO的體積分數小于50%D．當溫度變更為T2時，若k正＝k逆，則T2>T1解析：選CD容器Ⅰ中平衡時，c(NO2)＝0.2mol·L－1，c(NO)＝0.4mol·L－1，c(O2)＝0.2mol·L－1，容器容積為1L，氣體總物質的量為(0.2＋0.4＋0.2)mol＝0.8mol，容器Ⅱ中投入量為(0.3＋0.5＋0.2)mol＝1mol，若容器Ⅱ中投入量與平衡量相等，則兩容器內壓強之比為0.8∶1＝4∶5，依據容器Ⅰ中的相關數據知該反應的平衡常數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，說明容器Ⅱ中反應未達到平衡，反應向右進行，則達到平衡時兩容器中壓強之比小于4∶5，A項錯誤；容器Ⅱ中反應相當于起始加入0.7mol·L－1NO2和0.1mol·L－1NO，達到平衡時，相對容器Ⅰ，平衡逆向移動，則容器Ⅱ中eq\f(cO2,cNO2)的值小，B項錯誤；容器Ⅰ中達到平衡時NO的體積分數為eq\f(0.4,0.2＋0.4＋0.2)×100%＝50%，容器Ⅲ中相當于起始加入0.5mol·L－1NO2和0.1mol·L－1O2，達到平衡時，相對容器Ⅰ，平衡逆向移動，則容器Ⅲ中NO的體積分數小于50%，C項正確；容器Ⅰ中，T1時，平衡常數K＝0.8，T2時，k正＝k逆，反應達平衡時，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，平衡常數增大，反應正向移動，該反應為吸熱反應，則應上升溫度，即T2>T1，D項正確。4.(2024·武漢調研)如圖所示，隔板Ⅰ固定不動，活塞Ⅱ可自由移動，M、N兩個容器中均發生反應：X(g)＋2Y(g)xZ(g)，向M、N中通入1molX和2molY的混合氣體，初始時M、N的容積相同，保持溫度不變。下列說法正確的是()A．若x＝3，達到平衡后X的體積分數關系：φ(M)>φ(N)B．若x<3，Z的平衡濃度關系：c(M)<c(N)C．若x>3，達到平衡后Y的轉化率：α(M)>α(N)D．x不論何值，平衡時M、N中的平均相對分子質量都相等解析：選BM容器是恒溫恒容條件下建立的平衡狀態，N容器是恒溫恒壓條件下建立的平衡狀態。若x＝3，該反應前后氣體總分子數不變，N容器建立的平衡與恒溫恒容下建立的平衡是等效平衡，故達到平衡后X的體積分數關系為φ(M)＝φ(N)，A錯誤；若x<3，該反應前后氣體總分子數削減，N容器建立的平衡相當于恒溫恒容下建立平衡后，縮小容器的容積，增大壓強，平衡正向移動，Z的平衡濃度增大，故Z的平衡濃度關系為c(M)<c(N)，B正確；若x>3，反應前后氣體總分子數增加，N容器建立的平衡相當于恒溫恒容下建立平衡后，擴大容器的容積，減小壓強，平衡正向移動，Y的轉化率增大，故達到平衡后Y的轉化率關系為α(M)<α(N)，C錯誤；若x＝3，M、N中平衡狀態相同，平衡時M、N的平均相對分子質量相等；若x>3或x<3，二者的平衡狀態不同，平衡時M、N的平均相對分子質量不相等，D錯誤。歸納拓展1．等效平衡的含義和原理(1)含義在肯定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)，對同一可逆反應體系，起始時加入物質的物質的量不同，而達到化學平衡時，同種物質的百分含量相同。(2)原理同一可逆反應，當外界條件肯定時，反應無論從正反應起先，還是從逆反應起先，最終都能達到平衡狀態。其中平衡混合物中各物質的含量相同。由于化學平衡狀態與條件有關，而與建立平衡的途徑無關。因而，同一可逆反應，從不同的狀態起先，只要達到平衡時條件(溫度、濃度、壓強等)完全相同，則可形成等效平衡。2．等效平衡的分類與規律等效類型①②③條件恒溫、恒容恒溫、恒容恒溫、恒壓反應的特點任何可逆反應反應前后氣體分子數相等任何可逆反應起始投料換算為化學方程式同一邊物質，其“量”相同換算為化學方程式同一邊物質，其“量”符合同一比例換算為化學方程式同一邊物質，其“量”符合同一比例平衡特點質量分數(w%)相同相同相同濃度(c)相同成比例相同(氣體)物質的量(n)相同成比例成比例3.解答等效平衡類題目的步驟1.COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)ΔH>0，當反應達到平衡時，下列措施：①升溫②恒容通入惰性氣體③增加CO濃度④減壓⑤加催化劑⑥恒壓通入惰性氣體，能提高COCl2轉化率的是()A．①②④ B．①④⑥C．②③⑤ D．③⑤⑥eq\a\vs4\al([做一當十])點撥：氣體體積增大的反應，減小壓強，平衡向正反應方向移動，COCl2的轉化率增大。解析：選B由化學方程式推斷，該反應的正反應是氣體分子數增多的吸熱反應。故升溫、減壓及恒壓通入惰性氣體可提高COCl2的轉化率。2．對于合成氨反應，達到平衡后，以下分析正確的是()A．上升溫度，對正反應的反應速率影響更大B．增大壓強，對正反應的反應速率影響更大C．減小反應物濃度，對逆反應的反應速率影響更大D．加入催化劑，對逆反應的反應速率影響更大解析：選B合成氨反應為放熱反應，上升溫度，正、逆反應速率都增大，但平衡逆向移動，所以對逆反應速率影響更大，A項錯誤；合成氨反應為氣體分子數減小的反應，增大壓強，正、逆反應速率都增大，但平衡正向移動，所以對正反應速率影響更大，B項正確；減小反應物濃度，正反應速率瞬時減小，逆反應速率瞬時不變，所以對正反應速率影響更大，C項錯誤；加入催化劑，同等程度地影響正、逆反應速率，D項錯誤。3．隨著汽車數量的逐年增多，汽車尾氣污染已成為突出的環境問題之一。反應2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)可用于凈化汽車尾氣，已知該反應速率極慢，570K時平衡常數為1×10－59。下列說法正確的是()A．提高尾氣凈化效率的最佳途徑是研制高效催化劑B．提高尾氣凈化效率的常用方法是上升溫度C．裝有尾氣凈扮裝置的汽車排出的氣體中不再含有NO或COD.eq\a\vs4\al(570K時剛好抽走CO2、N2，平衡常數將會增大)，尾氣凈化效率更佳eq\a\vs4\al([做一當十])點撥：剛好抽走CO2、N2，生成物濃度減小，平衡向正反應方向移動，NO和CO的轉化率增大，尾氣凈化效率更佳，但溫度不變，平衡常數不變。解析：選A提高尾氣凈化效率的最佳途徑是研制高效催化劑，加快反應速率，A正確，B錯誤；該反應為可逆反應，排出的氣體中仍舊含有NO或CO，C錯誤；570K時剛好抽走CO2、N2，尾氣凈化效率更佳，但平衡常數不變，D錯誤。4．肯定溫度下，在eq\a\vs4\al(3個體積均為1.0L的恒容密閉容器)中反應2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)分別達到平衡。下列說法正確的是()容器溫度/K起始濃度/(mol·L－1)CH3OH平衡濃度/(mol·L－1)H2COCH3OHⅠ4000.200.1000.08Ⅱ4000.400.200xⅢ500000.100.025A.該反應的正反應是吸熱反應B．x＝0.16C．平衡時，容器Ⅱ中H2的體積分數比容器①的大D．400K時若再向容器Ⅰ中充入0.10molH2、0.10molCO和0.10molCH3OH，則平衡將向正反應方向移動eq\a\vs4\al([做一當十])點撥：Ⅰ、Ⅱ對比，溫度相同，濃度2倍關系，相當于Ⅱ中加壓，平衡正移；Ⅰ、Ⅲ對比，一邊倒后濃度相同，溫度不同。解析：選D對比Ⅰ、Ⅲ，若溫度相同，0.1mol·L－1的CH3OH相當于0.20mol·L－1的H2和0.1mol·L－1的CO，為等效平衡，但Ⅲ的溫度較高，平衡時CH3OH較低，說明上升溫度平衡逆向移動，正反應為放熱反應，故A錯誤；對比Ⅰ、Ⅱ，在相同溫度下反應，Ⅱ中反應物濃度是Ⅰ中反應物濃度的2倍，若平衡不移動時x＝2×0.08mol·L－1＝0.16mol·L－1，由方程式2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)可知，增大反應物濃度，平衡正向移動，故容器Ⅱ中CH3OH的平衡濃度大于0.16mol·L－1，故B錯誤；由B項分析可知，Ⅱ與Ⅰ相比，平衡正向移動，H2的轉化率增大，容器Ⅱ中H2的體積分數比容器Ⅰ中的小，故C錯誤；由Ⅰ可知平衡常數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，則Qc＝eq\f(0.18,0.142×0.12)≈76.53<K，則此時平衡應正向進行，故D正確。考點(三)化學平衡圖像【多角探明無盲點】化學平衡圖像是展示化學平衡動態變更過程的直觀手法。雖然圖示不困難，但卻有肯定的抽象性和綜合性，因此分析化學平衡圖像，應從以下四步入手：(1)看圖像：一看軸，即縱、橫坐標的意義；二看點：即起點、拐點、交點、終點；三看線，即線的走向和變更趨勢；四看協助線，即等溫線、等壓線、平衡線等；五看量的變更，如濃度變更、溫度變更、轉化率變更、物質的量變更等。(2)依據圖像信息，利用平衡移動原理，分析可逆反應的特征：吸熱還是放熱，氣體的化學計量數增大、減小還是不變，有無固體或純液體物質參與或生成等。(3)先拐先平：在化學平衡圖像中，先出現拐點的反應先達到平衡，可能是該反應的溫度高、濃度大、壓強大或運用了催化劑。(4)定一議二：勒夏特列原理只適用于一個條件的變更，所以圖像中有三個變量，先固定一個量，再探討另外兩個量的關系。以反應mA(g)＋nB(g)xC(g)＋qD(g)為例，突破外界因素對化學平衡的影響的圖像問題：轉化率—時間圖1.分析四種圖像由圖知：p肯定時，ΔH<0由圖知：T肯定時，m＋n>x＋q由圖知：T肯定時，m＋n<x＋q由圖知：T肯定時，m＋n＝x＋q2.解答這類圖像題時應留意以下兩點：(1)“先拐先平，數值大”原則分析反應由起先(起始物質相同時)至達到平衡所用時間的長短可推知反應條件的變更。①若為溫度變更引起，溫度較高時，反應達平衡所需時間短。如甲圖500℃先達平衡。②若為壓強變更引起，壓強較大時，反應達平衡所需時間短。如乙、丙、丁圖1.01×10－7Pa先達平衡。(2)駕馭圖像中反應規律的推斷方法①圖甲中，上升溫度，A的轉化率降低，平衡逆向移動，正反應為放熱反應。②圖乙中，增大壓強，A的轉化率上升，平衡正向移動，則正反應為氣體體積減小的反應。③若縱坐標表示A的百分含量，則甲中正反應為吸熱反應，乙中正反應為氣體體積增大的反應。[對點練]1．(2024·郴州質量檢測)肯定條件下，CO2(g)＋3H2(g)H2O(g)＋CH3OH(g)ΔH＝－53.7kJ·mol－1，向2L恒溫密閉容器中充入1molCO2和2.8molH2反應，圖中過程Ⅰ、Ⅱ是在兩種不同催化劑作用下建立平衡的過程中CO2的轉化率[α(CO2)]隨時間(t)的變更曲線。下列說法中不正確的是()A．m點：v正>v逆B．活化能：過程Ⅱ>過程ⅠC．n點時該反應的平衡常數K＝50D．過程Ⅰ，t2時刻變更的反應條件可能是上升溫度解析：選Cm點CO2的轉化率不是最大，反應向正反應方向進行，因此v正>v逆，A項正確；過程Ⅰ首先達到平衡狀態，說明反應速率快，因此活化能：過程Ⅱ>過程Ⅰ，B項正確；n點時CO2的轉化率是80%，則依據方程式可知CO2(g)＋3H2(g)H2O(g)＋CH3OH(g)起始濃度/(mol·L－1)0.51.400轉化濃度/(mol·L－1)0.41.20.40.4平衡濃度/(mol·L－1)0.10.20.40.4所以該反應的平衡常數K＝eq\f(0.4×0.4,0.1×0.23)＝200，C項錯誤；過程Ⅰ，t2時刻CO2的轉化率降低，說明反應向逆反應方向進行，由于正反應放熱，因此變更的反應條件可能是上升溫度，D項正確。含量—時間—溫度(壓強)圖這類圖像反映了反應物或生成物的量在不同溫度(壓強)下與時間的關系，解題時要留意，肯定條件下物質含量不再變更時，即為化學反應達到平衡的時刻，分析方法同類型一。由圖知：p肯定時，ΔH>0由圖知：T肯定時，m＋n>x＋q[對點練]2．已知：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1025kJ·mol－1，若反應起始物質的量相同，下列關于該反應的示意圖不正確的是()解析：選C由于該反應的正反應為放熱反應，溫度上升平衡逆向移動，NO的含量降低，故A項正確，C項錯誤；該反應的正反應是氣體體積增大的反應，壓強減小平衡正向移動，NO的含量增大，故B項正確；催化劑的運用只能變更反應速率，不能使平衡發生移動，NO的含量不變，故D項正確。轉化率—溫度—壓強圖1.分析四種圖像由圖知：m＋n>x＋q，ΔH>0由圖知：m＋n<x＋q，ΔH<0由圖知：m＋n>x＋q，ΔH<0由圖知：m＋n<x＋q，ΔH>02.解答這類圖像時應留意以下兩點(“定一議二”原則)：(1)通過分析相同溫度下不同壓強時反應物A的轉化率大小來推斷平衡移動的方向，從而確定反應方程式中反應物與產物氣體物質間的化學計量數的大小關系。如圖甲中任取一條溫度曲線探討，壓強增大，A的轉化率增大，平衡正向移動，正反應為氣體體積減小的反應，圖丙中任取橫坐標一點作橫坐標垂直線，也能得出相同結論。(2)通過分析相同壓強下不同溫度時反應物A的轉化率的大小來推斷平衡移動的方向，從而確定反應的熱效應。如圖丙中任取一條壓強曲線探討，溫度上升，A的轉化率減小，平衡逆向移動，正反應為放熱反應，圖乙中任取橫坐標一點作橫坐標垂直線，也能得出相同結論。[對點練]3．可逆反應mX(g)＋nY(g)xZ(g)在不同溫度及壓強(p1和p2)條件下反應物X的轉化率的變更狀況如圖所示。下列推斷正確的是()A．正反應吸熱，m＋n<x B．正反應吸熱，m＋n>xC．正反應放熱，m＋n<x D．正反應放熱，m＋n>x解析：選D依據其次個圖像，隨著溫度的上升，X的轉化率減小，說明升溫平衡逆向移動，正反應為放熱反應；從第一個圖像看出，在p1下先達到平衡，可知p1>p2，則增大壓強時，X的轉化率增大，說明增大壓強平衡正向移動，m＋n>x。含量—溫度—壓強圖這類圖像的縱坐標為反應物或生成物的含量，橫坐標為溫度或壓強，分析方法同類型三。由圖知：m＋n>x＋q，ΔH>0由圖知：m＋n<x＋q，ΔH<0由圖知：m＋n>x＋q，ΔH<0由圖知：m＋n<x＋q，ΔH>0[對點練]4.如圖是溫度和壓強對反應X＋Y2Z影響的示意圖。圖中縱坐標表示平衡混合氣體中Z的體積分數。下列敘述正確的是()A．X、Y、Z均為氣態B．恒容時，混合氣體的密度可作為此反應是否達到化學平衡狀態的推斷依據C．上升溫度時v正增大，v逆減小，平衡向右移動D．運用催化劑Z的產率提高解析：選B由圖可知，在溫度不變時增大壓強，Z的體積分數減小，即平衡逆向移動，所以X、Y中至多有一種是氣體，A錯誤；因反應物中有非氣體物質存在，所以恒容時只要平衡發生移動，混合氣體的質量就會發生變更，則密度必定變更，所以混合氣體的密度可作為此反應是否達到化學平衡狀態的推斷依據，B正確；上升溫度，v正、v逆都增大，C錯誤；催化劑對平衡移動無影響，不能提高Z的產率，D錯誤。其他圖像圖像(1)：t1點時，C的含量的增加量為狀態Ⅰ大于狀態Ⅱ；條件變更時，平衡不發生移動。所以，條件Ⅰ有兩種可能：①運用催化劑；②增大壓強，且滿意m＋n＝x＋q。圖像(2)：T1為平衡點；T1點以前，v正>v逆，沒有達到化學平衡狀態，T1點以后，隨著溫度的上升，C的含量減小，表示化學平衡向逆反應方向移動，正反應為放熱反應，ΔH<0。圖像(3)：p1為平衡點；p1點以前，v正>v逆，反應沒有達到化學平衡狀態；p1點以后，隨著壓強的增大，C的含量減小，表示化學平衡向逆反應方向移動，逆反應為氣體分子數減小的反應，即m＋n<x＋q。[對點練]5.在2L恒容密閉容器中充入2molX和1molY發生反應：2X(g)＋Y(g)3Z(g)，反應過程中持續上升溫度，測得混合體系中X的體積分數與溫度的關系如圖所示。下列推斷正確的是()A．Q點時，Y的轉化率最大B．W點的正反應速率等于M點的正反應速率C．上升溫度，平衡常數增大D．溫度肯定，平衡時充入Z，達到新平衡時Z的體積分數比原平衡時大解析：選A由圖可知，Q點X的體積分數φ(X)最小，則最低點Q為平衡點，Q點后上升溫度，φ(X)增大，平衡逆向移動，Y的轉化率降低，故Q點時Y的轉化率最大，A正確；M點的溫度高于W點的溫度，故M點的正反應速率較大，B錯誤；上升溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小，C錯誤；該反應前后氣體分子數不變，溫度肯定，平衡時充入Z，達到新平衡時與原平衡是等效平衡，故達到平衡時Z的體積分數不變，D錯誤。eq\a\vs4\al([課時跟蹤檢測])1．在1L定容的密閉容器中，可以證明可逆反應N2＋3H22NH3已達到平衡狀態的是()A．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2B．1個N≡N斷裂的同時，有3個H—H生成C．其他條件不變時，混合氣體的密度不再變更D．v正(N2)＝2v逆(NH3)解析：選Bc(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2，等于化學方程式中各物質的計量數之比，但不能說明各物質的濃度不變，不肯定為平衡狀態，A錯誤；1個N≡N斷裂的同時，有3個H—H生成，說明正、逆反應速率相等，反應達到了平衡，B正確；混合氣體的密度ρ＝eq\f(m,V)，質量在反應前后是守恒的，體積不變，密度始終不變，所以密度不變的狀態不肯定是平衡狀態，C錯誤；v正(N2)＝2v逆(NH3)時，正、逆反應速率不相等，未達到平衡狀態，D錯誤。2．反應X(g)＋Y(g)2Z(g)ΔH<0，達到平衡時，下列說法正確的是()A．減小容器體積，平衡向右移動B．加入催化劑，Z的產率增大C．增大c(X)，X的轉化率增大D．降低溫度，Y的轉化率增大解析：選D該反應前后氣體分子數相等，減小容器體積(加壓)平衡不發生移動，A項錯誤；加入催化劑可同時同倍數地變更正、逆反應速率，故平衡不會發生移動，Z的產率不變，B項錯誤；增大c(X)，平衡正向移動，但X的轉化率減小，C項錯誤；此反應是放熱反應，降低溫度，平衡正向移動，Y的轉化率增大，D項正確。3．反應2X(g)2Y(g)＋Z(g)ΔH＝QkJ·mol－1(Q>0)，達到平衡時，要使正反應速率降低，X的濃度增大，應實行的措施是()A．縮小體積加壓 B．擴大體積減壓C．增加Z的濃度 D．降溫解析：選D縮小體積加壓，平衡逆向移動，X的濃度增大，但正反應速率也增大，A錯誤；擴大體積減壓，平衡正向移動，正反應速率減小，但X的濃度也減小，B錯誤；增加Z的濃度，平衡逆向移動，X的濃度增大，但正反應速率也增大，C錯誤；降溫，正反應速率降低，平衡逆向移動，X的濃度增大，D正確。4.對可逆反應：A(g)＋B(s)C(s)＋D(g)ΔH>0。如圖所示為正、逆反應速率(v)與時間(t)關系的示意圖，假如在t1時刻變更條件：①加入A；②加入催化劑；③加壓；④升溫；⑤削減C，符合圖示條件的是()A．②③ B．①②C．③④ D．④⑤解析：選A加入A，因為A為氣體，因此加入A平衡向正反應方向移動，v正>v逆，故①錯誤；催化劑對化學平衡無影響，只加快反應速率，故②正確；反應前后氣體分子數相等，因此加壓平衡不移動，化學反應速率增大，故③正確；上升溫度，反應速率加快，平衡向正反應方向移動，故④錯誤；C為固體，濃度視為常數，對化學平衡移動無影響，對化學反應速率無影響，故⑤錯誤。5．(雙選)(2024·海南高考)已知反應CO(g)＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5())CO2(g)＋H2(g)ΔH<0。在肯定溫度和壓強下于密閉容器中，反應達到平衡。下列敘述正確的是()A．上升溫度，K減小B．減小壓強，n(CO2)增加C．更換高效催化劑，α(CO)增大D．充入肯定量的氮氣，n(H2)不變解析：選AD此反應的正反應是放熱反應，上升溫度平衡向逆反應方向移動，即上升溫度，K值減小，故A正確；此反應為反應前后體積不變的反應，因此減小壓強，平衡不移動，即n(CO2)不變，故B錯誤；催化劑對化學平衡移動無影響，因此CO的轉化率不變，故C錯誤；N2為惰性氣體不參與反應，對平衡無影響，n(H2)不變，故D正確。6．肯定條件下，通過下列反應可以制備特種陶瓷的原料MgO：MgSO4(s)＋CO(g)MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g)ΔH>0，該反應在某密閉容器中達到平衡。下列分析正確的是()A．恒溫恒容時，充入CO氣體，達到新平衡時eq\f(cCO2,cCO)增大B．容積不變時，上升溫度，混合氣體的平均相對分子質量減小C．恒溫恒容時，分別出部分SO2氣體可提高MgSO4的轉化率D．恒溫時，增大壓強，平衡逆向移動，平衡常數減小解析：選C恒溫恒容時，充入CO氣體，由于反應物中只有CO為氣體，相當于加壓，平衡向逆反應方向移動，達到新平衡時eq\f(cCO2,cCO)減小，故A錯誤；正反應是吸熱反應，上升溫度，平衡向正反應方向進行，CO2和SO2的相對分子質量均比CO大，因此混合氣體的平均相對分子質量增大，故B錯誤；分別出SO2，減小生成物的濃度，平衡向正反應方向移動，MgSO4消耗量增大，即轉化率增大，故C正確；化學平衡常數只受溫度的影響，溫度不變，化學平衡常數不變，故D錯誤。7.在恒容密閉容器中通入X并發生反應：2X(g)Y(g)，T1、T2溫度下X的物質的量濃度c(X)隨時間t的變更如圖所示，下列敘述正確的是()A．該反應進行到M點放出的熱量大于進行到W點放出的熱量B．T2溫度下，在0～t1時間內，v(Y)＝eq\f(a－b,t1)mol·L－1·min－1C．M點的正反應速率v正大于N點的逆反應速率v逆D．M點時再加入肯定量的X，平衡后X的轉化率減小解析：選C由圖可知，T1時反應先達到平衡狀態，則有T1>T2，而溫度越高，平衡時c(X)的值越大，說明溫度上升，平衡逆向移動，則有ΔH<0；M、W兩點對應的反應均達到了相應溫度下的平衡狀態，且T1溫度下的Δc(X)小于T2溫度下的Δc(X)，故M點放出的熱量小于W點，A錯誤；由圖可知，T2溫度下，在0～t1時間內，v(X)＝eq\f(a－b,t1)mol·L－1·min－1，則有v(Y)＝eq\f(1,2)v(X)＝eq\f(a－b,2t1)mol·L－1·min－1，B錯誤；M點溫度高于N點溫度，故M點的正反應速率v正大于N點的正反應速率v正，又因為N點時的v正>v逆，所以M點的正反應速率v正大于N點的逆反應速率v逆，C正確；M點時再加入肯定量的X，與縮小容器的體積達到的平衡等效，則平衡后X的轉化率增大，D錯誤。8.已知：(HF)2(g)2HF(g)ΔH>0，平衡體系的總質量m(總)與總物質的量n(總)之比在不同溫度下隨壓強的變更曲線如圖所示。下列說法正確的是()A．溫度：T1<T2B．平衡常數：K(a)＝K(b)<K(c)C．反應速率：v(b)>v(a)D．當eq\f(m總,n總)＝30g·mol－1時，n(HF)∶n[(HF)2]＝2∶1解析：選C平衡體系的總質量m(總)與總物質的量n(總)之比即為混合氣體的平均摩爾質量，壓強肯定時，上升溫度，(HF)2(g)2HF(g)正向移動，n(總)增大，由于m(總)不變，則eq\f(m總,n總)減小，由圖可知，溫度：T1>T2，A錯誤；平衡常數K隨溫度變更而發生變更，與壓強大小無關，上升溫度，平衡正向移動，平衡常數K增大，故平衡常數關系為K(a)＝K(c)<K(b)，B錯誤；由A項分析可知T1>T2，溫度上升，反應速率加快，故反應速率：v(b)>v(a)，C正確；n(HF)∶n[(HF)2]＝2∶1時，混合氣體中eq\f(m總,n總)＝eq\f(2mol×20g·mol－1＋1mol×40g·mol－1,3mol)≈26.7g·mol－1，D錯誤。9．某化學科研小組探討在其他條件不變時，變更某一條件對化學平衡的影響，得到如圖所示變更規律(圖中p表示壓強，T表示溫度，n表示物質的量)。依據圖示規律推斷，下列結論正確的是()A．反應Ⅰ：ΔH＞0，p2＞p1B．反應Ⅱ：ΔH＜0，T1＜T2C．反應Ⅲ：ΔH＞0，T2＞T1或ΔH＜0，T2＜T1D．反應Ⅳ：ΔH＜0，T2＞T1解析：選C反應Ⅰ中溫度上升，X的平衡轉化率降低，說明平衡向逆反應方向移動，故正反應是放熱反應，ΔH＜0，壓強增大平衡向正反應方向移動，X的轉化率上升，故p2＞p1，A錯誤；反應Ⅱ中T1溫度下反應先達到平衡，說明T1＞T2，溫度降低，n(Z)增大，說明平衡向正反應方向移動，故正反應是放熱反應，ΔH＜0，B錯誤；反應Ⅳ中，若T2＞T1，則溫度上升，X的平衡轉化率增大，說明平衡向正反應方向移動，正反應是吸熱反應，ΔH＞0，D錯誤。10．反應aM(g)＋bN(g)cP(g)＋dQ(g)達到平衡時，M的體積分數y(M)與反應條件的關系如圖所示。其中z表示反應起先時N的物質的量與M的物質的量之比。下列說法正確的是()A．同溫同壓同z時，加入催化劑，平衡時Q的體積分數增加B．同壓同z時，上升溫度，平衡時Q的體積分數增加C．同溫同z時，增加壓強，平衡時Q的體積分數增加D．同溫同壓時，增加z，平衡時Q的體積分數增加解析：選B可逆反應中，催化劑只能改變更學反應速率，A錯誤；由題給圖像可知，M的體積分數隨著溫度上升而降低，即溫度上升，平衡右移，故平衡時生成物Q的體積分數增加，B正確；由題給圖像可知，同為650℃、z＝2.0，壓強為1.4MPa時，y(M)＝30%，而壓強為2.1MPa時，y(M)＝35%，即增大壓強，平衡左移，故平衡時Q的體積分數減小，C錯誤；由題給圖像可知，同溫同壓時，若N的物質的量增加，而M的物質的量不變，則盡管z越大，y(M)減小，平衡右移，但Q增加的物質的量遠小于加入的N的物質的量，此時Q的體積分數減小，D錯誤。11．肯定條件下，向一容積固定的密閉容器中通入2molSO2和1molO2，發生2SO2＋O22SO3ΔH<0，一段時間后達到平衡，SO2、O2、SO3的物質的量分別為amol、bmol、cmol，按要求回答下列問題。(1)平衡后，通入2molSO2，則SO2的轉化率________，O2的轉化率________。(填“增大”“減小”或“不變”，下同)(2)平衡后，通入2molSO2、1molO2，則SO2的轉化率________，O2的轉化率_______，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，則SO2的轉化率________，O2的轉化率________，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，則平衡向________(填“正反應”或“逆反應”)方向移動，SO2的百分含量________，O2的百分含量________，SO3的百分含量________。(5)平衡后，升溫，則SO2轉化率________，O2的轉化率_______，SO2的百分含量_______，O2的百分含量______，SO3的百分含量________。答案：(1)減小增大(2)增大增大減小減小增大(3)增大增大減小減小增大(4)逆反應減小減小增大(5)減小減小增大增大減小12．(2024·全國卷Ⅱ)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：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反應①的ΔH1為________kJ·mol－1。圖(a)是反應①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，應實行的措施是________(填標號)。A．上升溫度 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肯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。圖中曲線呈現先上升后降低的變更趨勢，其降低的緣由是____________________。(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℃之前隨溫度上升而增大的緣由可能是________________________、________________________；590℃之后，丁烯產率快速降低的主要緣由可能是_____________________________________________。解析：(1)依據蓋斯定律，可得①＝②－③，則ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119kJ·mol－1＋242kJ·mol－1＝123kJ·mol－1。反應①為氣體總體積增大的反應，在溫度相同時降低壓強有利于提高平衡轉化率，故x<0.1。反應①為吸熱反應，上升溫度有利于平衡正向移動，A項正確；降低壓強平衡向氣體總體積增大的方向移動，D項正確。(2)結合圖(b)可看出隨著n(氫氣)/n(丁烷)增大，丁烯產領先上升后降低，這是