专题72 化学平衡状态 化学平衡的移动高考化学热点题型和提分秘籍Word格式.docx
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【举一反三】
可逆反应：
2NO2（g）
2NO（g）＋O2（g）在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是（ ）
①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2
②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦
C．①③④⑤D．全部
【解析】 ①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2，能说明反应达到平衡状态；
②描述的都是正反应方向的速率，无法判断反应是否达到平衡状态；
③无论达到平衡与否，同向用各物质表示的反应速率之比总是等于化学方程式中各物质的化学计量数之比；
④混合气体的颜色不变能够说明反应达到了化学平衡；
因容器体积固定，混合气体质量一定，密度是一个常数，所以⑤不能说明反应达到平衡状态；
该反应是一个反应前后气体体积不相等的反应，而容器的体积又固定，所以⑥、⑦均能说明反应达到平衡状态。
【答案】 A
热点题型二外界条件对化学平衡的影响
例2、【2017海南】已知反应CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g）ΔH＜0。
在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。
下列叙述正确的是
A.升高温度，K减小B.减小压强，n（CO2）增加
C.更换高效催化剂，α（CO）增大D.充入一定量的氮气，n（H2）不变
【答案】AD
【解析】此反应的正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向进行，化学平衡常数只受温度
n（H2）不变，D正确。
【变式探究】在三种不同条件下，分别向容积为2L的恒容密闭容器中加入2molA和1molB，发生如下反应：
2A（g）＋B（g）
2D（g） ΔH＝QkJ·
mol－1，相关条件和数据见下表。
下列说法正确的是（ ）
实验Ⅰ
实验Ⅱ
实验Ⅲ
反应温度/℃
800
850
达到平衡所需时间/min
40
a
30
D物质平衡浓度/（mol·
L－1）
0.5
b
0.6
反应的能量变化/kJ
Q1
Q2
Q3
A.当容器中气体的平均相对分子质量不再发生变化时，说明该反应达到平衡状态
B．如果实验Ⅱ相比实验Ⅰ使用了催化剂，则a>
40，b＝0.5
C．实验Ⅲ达到平衡时，向其中通入少量惰性气体，容器压强增大，平衡向右移动
D．由表中信息可知Q＜0，并且有Q1＝Q2＜Q3
【解析】 A选项，根据M＝
，该反应在反应前后气体质量不变，但是物质的量在变，
平衡正向移动，即正反应吸热，所以Q>
0，故D错误。
【提分秘籍】外界条件对化学平衡的具体影响
改变影响平衡的一个条件
化学平衡移动方向
化学平衡移动结果
浓
度
增大反应物浓度
向正反应方向移动
反应物浓度减小，但比原来大
减小反应物浓度
向逆反应方向移动
反应物浓度增大，但比原来小
增大生成物浓度
生成物浓度减小，但比原来大
减小生成物浓度
生成物浓度增大，但比原来小
压
强
增大体系压强
向气体体积减小的反应方向移动
体系压强减小，但比原来大
减小体系压强
向气体体积增大的反应方向移动
体系压强增大，但比原来小
温
升高温度
向吸热反应方向移动
体系温度降低，但比原来高
降低温度
向放热反应方向移动
体系温度升高，但比原来低
对已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确的是（ ）
①生成物的百分含量一定增加 ②生成物的产量一定增加 ③反应物的转化率一定增大 ④反应物的浓度一定降低 ⑤正反应速率一定大于逆反应速率 ⑥使用了适宜的催化剂
A．②⑤B．①②C．③⑤D．④⑥
解析 以合成氨反应“N2＋3H2
2NH3”为例，若加入大量N2使平衡右移，NH3产量一定增加，但NH3的百分含量不一定增大，H2的转化率会增大，但N2的转化率减小；
H2的浓度降低，但N2浓度增加，故①③④错误，②⑤正确；
使用催化剂不能使化学平衡移动，⑥错误。
答案 A
热点题型三化学平衡的图像分析
例3．某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA（g）＋nB（g）
pC（g）的速率和平衡的影响图像如下，下列判断正确的是（ ）
A．由图1可知，T1<
T2，该反应正反应为吸热反应
B．由图2可知，该反应m＋n<
p
C．图3中，表示反应速率v正>
v逆的是点3
D．图4中，若m＋n＝p，则a曲线一定使用了催化剂
【解析】 根据“先拐先平，数值大”知，T1<
T2，升高温度，平衡向逆反应方向移动，即正反应是
大压强，正、逆反应速率同等程度增大，所以a曲线也可能是增大压强，故D错误。
【答案】 C
以可逆反应aA（g）＋bB（g）
cC（g）为例：
（1）“定一议二”原则。
在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义三个量，确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系。
如图：
这类图像的分析方法是“定一议二”，当有多条曲线及两个以上条件时，要固定其中一个条件，分析其他条件之间的关系，必要时，作一辅助线分析。
【方法归纳】
（1）在图像题中一定要注意看清横、纵坐标表示的意义及图像中曲线的变化趋势。
（2）不要忽视图像中的比例关系，比例关系一般涉及计算问题。
（3）有些图像中曲线的斜率可以反映出变化的程度，不要忽视。
如图所示外界条件（温度、压强）的变化对反应：
L（s）＋G（g）
2R（g） ΔH>
0的影响。
在图中y轴是指（ ）
A．平衡混合气中R的质量分数
B．G的转化率
C．平衡混合气中G的体积分数
D．L的转化率
解析 A项，升温，平衡正向移动，R的质量分数增大，与图像不符，故A错误。
B项，升温，平衡
正向移动，L的转化率增大，与图像不符，故D错误。
1．【2017天津卷】常压下羰基化法精炼镍的原理为：
Ni（s）+4CO（g）
Ni（CO）4（g）。
230℃时，该反应的平衡常数K=2×
10−5。
已知：
Ni（CO）4的沸点为42.2℃，固体杂质不参与反应。
第一阶段：
将粗镍与CO反应转化成气态Ni（CO）4；
第二阶段：
将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230℃制得高纯镍。
下列判断正确的是
A．增加c（CO），平衡向正向移动，反应的平衡常数增大
B．第一阶段，在30℃和50℃两者之间选择反应温度，选50℃
C．第二阶段，Ni（CO）4分解率较低
D．该反应达到平衡时，v生成[Ni（CO）4]=4v生成（CO）
【答案】B
【解析】平衡常数只与温度有关，与浓度无关，A错误；
230时，Ni（CO）4分解的平衡常数为5×
106，可知分解率较高，B错误；
50时，Ni（CO）4以气态存在，有利于分离，从而促使平衡正向移动，C正确；
平衡时，4v生成[Ni（CO）4]=v生成（CO），D错误。
2．【2017海南】已知反应CO（g）+H2O（g）
1．【2016年高考上海卷】
（本题共12分）
随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO2的捕集利用技术成为研究的重点。
完成下列填空：
（1）目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方程式为：
CO2（g）+4H2（g）
CH4（g）+2H2O（g）
已知H2的体积分数随温度的升高而增加。
若温度从300℃升至400℃，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化。
（选填“增大”、“减小”或“不变”）
v正
v逆
平衡常数K
转化率α
（2）相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表：
[CO2]/mol·
L-1
[H2]/mol·
[CH4]/mol·
[H2O]/mol·
平衡Ⅰ
c
d
平衡Ⅱ
m
n
x
y
a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为_________。
（3）碳酸：
H2CO3，Ki1=4.3×
10-7，Ki2=5.6×
10-11
草酸：
H2C2O4，Ki1=5.9×
10-2，Ki2=6.4×
10-5
0.1mol/LNa2CO3溶液的pH____________0.1mol/LNa2C2O4溶液的pH。
（选填“大于”“小于”或“等于”）
等浓度广东草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是___________。
若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合，溶液中各种离子浓度大小的顺序正确的是_____。
（选填编号）
A．[H+]>
[HC2O4-]>
[HCO3-]>
[CO32-]b．[HCO3-]>
[C2O42-]>
[CO32-]
c．[H+]>
[CO32-]d．[H2CO3]>
（4）人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡：
H++HCO3-
H2CO3，当有少量酸性或碱性物质进入血液中时，血液的pH变化不大，用平衡移动原理解释上述现象。
________________________________
【答案】
（1）
增大
减小
（2）
（3）大于；
草酸；
ac
（4）当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H+浓度变化较小，血液中的pH基本不变；
当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使H+浓度变化较小，血液的pH基本不变。
（合
理即给分）
【解析】
（1）H2的体积分数随温度的升高而增加，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，即正反应是放热反应。
升高温度正逆反应速率均增大，平衡向逆反应方向进行，平衡常数减小，反应物的转化率减小。
（2）相同温度时平衡常数不变，则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为
。
（3）根据电离常数可知草酸的酸性强于碳酸，则碳酸钠的水解程度大于草酸钠，所以0.1mol/LNa2CO3
分析可知c正确；
d．根据a中分析可知d错误，答案选ac。
（4）根据平衡可知当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H+浓度变化较小，血液中的pH基本不变；
2．【2016年高考新课标Ⅰ卷】（15分）
元素铬（Cr）在溶液中主要以Cr3+（蓝紫色）、Cr（OH）4−（绿色）、Cr2O72−（橙红色）、CrO42−（黄色）等形式存在，Cr（OH）3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：
（2）CrO42−和Cr2O72−在溶液中可相互转化。
室温下，初始浓度为1.0mol·
L−1的Na2CrO4溶液中c（Cr2O72−）随c（H+）的变化如图所示。
①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，CrO42−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CrO42−的平衡转化率减小，则该反应的ΔH_________（填“大于”“小于”或“等于”）。
（2）①2CrO42-+2H＋
Cr2O72-+H2O；
②增大；
1.0×
1014；
③小于；
（2）①随着H+浓度的增大，CrO42-与溶液中的H+发生反应，反应转化为Cr2O72-的离子反应式为：
2CrO42-+2H＋
Cr2O72-+H2O。
②根据化学平衡移动原理，溶液酸性增大，c（H+）增大，化学平衡2CrO42-+2H＋
Cr2O72-+H2O向正反应方向进行，导致CrO42−的平衡转化率增大；
根据图像可知，在A点时，c（Cr2O72-）=0.25mol/L，由于开始时c（CrO42−）=1.0mol/L，根据Cr元素守恒可知A点的溶液中CrO42-的浓度c（CrO42−）=0.5mol/L；
H+浓度为1.0×
10-7mol/L；
此时该转化反应的平衡常数为
；
③由于升高温度，溶液中CrO42−的平衡转化率减小，说明升高温度，化学平衡逆向移动，导致溶液中CrO42−的平衡转化率减小，根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，逆反应方向是吸热反应，所以该反应的正反应是放热反应，故该反应的ΔH＜0；
3．【2016年高考浙江卷】
（15分）催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。
研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。
反应的热化学方程式如下：
CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1=-53.7kJ·
mol-1
CO2（g）+H2（g）
CO（g）+H2O（g）ΔH2
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:
2.2，经过相同反应时间测得如下实验数据：
【备注】Cat.1:
Cu/ZnO纳米棒；
Cat.2:
Cu/ZnO纳米片；
甲醇选择性：
转化的CO2中生成甲醛的百分比
CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·
mol-1和-285.8kJ·
mol-1
H2O（l）
H2O（g）ΔH3=44.0kJ·
请回答（不考虑温度对ΔH的影响）：
（1）反应
的平衡常数表达式K=；
反应
的ΔH2=kJ·
mol-1。
（2）有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有。
A．使用催化剂Cat.1B．使用催化剂Cat.2C．降低反应温度
D．投料比不变，增加反应物的浓度E．增大CO2和H2的初始投料比
（3）表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是。
+41.2
（2）CD
（3）表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，
因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。
【解析】
（1）根据平衡常数的公式，生成物的浓度幂之积与反应物浓度的幂之积的比值，书写平衡常数为
已知热化学方程式：
a:
CO（g）+
O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ·
mol-1b：
H2（g）+
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ·
mol-1c:
H2O（l）=H2O（g）ΔH3=44.0kJ·
mol-1根据盖斯
温度下，不同的催化剂，相同的反应时间内，其二氧化碳的转化率也不同，说明不同的催化剂的催化能力不同；
相同催化剂不同的温度，二氧化碳的转化率不同，且温度高的转化率大，因为正反应为放热反应，说明表中数据是未到平衡数据。
所以答案为：
表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。
4．【2016年高考江苏卷】一定温度下，在3个体积均为1.0L的恒容密闭容器中反应2H2（g）+CO（g）
CH3OH（g）达到平衡。
下列说法正确的是（）
A．该反应的正反应放热
B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大
C．达到平衡时，容器Ⅱ中c（H2）大于容器Ⅲ中c（H2）的两倍
D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大
【解析】分析Ⅰ、Ⅲ中数据知反应开始时Ⅰ中加入的H2、CO与Ⅲ中加入甲醇的物质的量相当，平衡时甲醇的浓度：
Ⅰ＞Ⅲ，温度：
Ⅰ＜Ⅲ，即升高温度平衡逆向移动，该反应正向为放热反应，A正确；
Ⅱ相当于将容器Ⅰ的体积缩小二分之一，该反应正向为气体物质的量减小的反应，增大压强平衡正向移动，达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的小，B错误；
Ⅰ和Ⅱ对比，Ⅱ相当于将容器Ⅰ的体积缩小二分之一，该反应正向为气体物质的量减小的反应，增大压强平衡正向移动，则Ⅱ中氢气的浓度小于Ⅰ中氢气浓度的2倍，Ⅲ和Ⅰ对比，平衡逆向移动，氢气浓度增大，故达到平衡时，容器Ⅱ中c（H2）小于容器Ⅲ中c（H2）的两倍，C错误；
温度：
Ⅲ＞Ⅰ，当其他条件不变时，升高温度反应速率加快，故达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大，D正确。
1．（2015·
四川理综，7）一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：
C（s）＋CO2（g）
2CO（g），平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：
气体分压（p分）＝气体总压（p总）×
体积分数。
A．550℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动
B．650℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
C．T℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动
D．925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝24.0p总
答案 B
解析 A项，C（s）＋CO2（g）
2CO（g）的正反应是气体物质的量增加的反应，由于反应容器为体积可
2CO（g）
V始10
V变x2x
V平1－x2x
×
100%＝40.0%，x＝0.25L，CO2的转化率为25%，正确；
C项，由图可知，T℃时平衡体系中CO和CO2的体积分数均为50%，故若恒压时充入等体积的CO2和CO两种气体，平衡不发生移动，错误；
D项，925℃时，CO的平衡分压p（CO）＝p总×
96.0%，CO2的平衡分压p（CO2）＝p总×
4%，根据化学平衡常数的定义可知Kp＝
＝
＝23.04p总，错误。
2．（2015·
安徽理综，11）汽车尾气中，NO产生的反应为N2（g）＋O2（g）
2NO（g），一定条件下，等物质的量的N2（g）和O2（g）在恒容密闭容器中反应，下图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始条件改变时N2的浓度随时间的变化。
下列叙述正确的是（ ）
A．温度T下，该反应的平衡常数K＝
B．温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小
C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH<
解析 A项，在温度T下，由曲线a可知，达到平衡后N2、O2、NO的浓度分别为c1mol·
L－1、c1mol·
L
小，说明平衡向正向移动，该反应为吸热反应，ΔH>
0，错误。
3．（2015·
天津理综，6）某温度下，在2L的密闭容器中，加入1molX（g）和2molY（g）发生反应：
X（g）＋mY（g）
3Z（g），平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。
在此平衡体系中加入1molZ（g），再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。
下列叙述不正确的是（ ）
A．m＝2
B．两次平衡的平衡常数相同
C．X与Y的平衡转化率之比为1∶1
D．第二次平衡时，Z的浓度为0.4mol·
L－1
答案 D
解析 A项，由题意可知两种条件下X、Y、Z的初始物质的量不同，而最终平衡状态相同，则两种条件下建立的平衡为温度、容积不变时的等效平衡，故满足反应前后气态物质计量数之和相等，则1＋m＝3，m＝2，正确；
B项，温度不变，平衡常数不变，正确；
C项，X、Y的初始物质的量之比为1∶2，根据方程式可知参加反应的X、Y的物质的量之比也为1∶2，故X与Y的平衡转化率之比为1∶1，正确；
D项，由方程式可知该反应中反应前后气体的物质的量不变，所以第二次平衡时气体的总物质的量为4mol，则Z的物质的量为4mol×
10%＝0.4mol，Z的浓度为0.4mol÷
2L＝0.2mol·
L－1，错误。
4．（2015·
江苏，15改编）在体积均为1.0L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1molCO2和0.2molCO2，在不同温度下反应CO2（g）＋C（s）
2CO（g）达到平衡，平衡时CO2的物质的量浓度c（CO2）随温度的变化如图所示（图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上）。
下列说法不正确的是（ ）
A．反应CO2（g）＋C（s）===2CO（g）的ΔS＞0、ΔH>
B．体系的总压强p总：
p总（状态Ⅱ）＞2p总（状态Ⅰ）
C．体系中c（CO）：
c（CO，状态Ⅱ）＜2c（CO，状态Ⅲ）
D．逆反应速率v逆：
v逆（状
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