高考化學(xué)第一輪復(fù)習(xí)：專題7　第46講　化學(xué)平衡移動原理

第46講化學(xué)平衡移動原理[復(fù)習(xí)目標(biāo)]1.掌握外界條件改變對化學(xué)平衡的影響和勒夏特列原理。2.掌握新舊平衡狀態(tài)比較的一般方法和思路。3.了解化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要應(yīng)用。考點一化學(xué)平衡的移動1．含義在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后，如果改變影響平衡的條件(如濃度、溫度、壓強(qiáng)等)，化學(xué)平衡狀態(tài)被破壞(正、逆反應(yīng)速率不再相等)，平衡體系的物質(zhì)組成也會隨著改變，直至正、逆反應(yīng)速率再次相等，在新的條件下達(dá)到新的化學(xué)平衡狀態(tài)。這種由原有的平衡狀態(tài)達(dá)到新的平衡狀態(tài)的過程叫做化學(xué)平衡的移動，簡稱平衡移動。2．平衡移動方向的判斷(1)根據(jù)速率判斷①若v正>v逆，則平衡向正反應(yīng)方向移動。②若v正＝v逆，則平衡不移動。③若v正<v逆，則平衡向逆反應(yīng)方向移動。(2)根據(jù)體系中各組分含量的變化判斷平衡移動的結(jié)果，如果是使體系中產(chǎn)物含量(如物質(zhì)的量、濃度或百分含量等)增大，則平衡正向移動；反之則逆向移動。3．外界條件對化學(xué)平衡的影響條件的改變(其他條件不變)化學(xué)平衡的移動濃度增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度向正反應(yīng)方向移動減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度向逆反應(yīng)方向移動壓強(qiáng)(對有氣體參加的反應(yīng))反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變增大壓強(qiáng)向氣體分子數(shù)減小的方向移動減小壓強(qiáng)向氣體分子數(shù)增加的方向移動反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變改變壓強(qiáng)不移動溫度升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動降低溫度向放熱反應(yīng)方向移動催化劑使用催化劑不移動4.充入與反應(yīng)無關(guān)的氣體與平衡移動的關(guān)系5．勒夏特列原理如果改變影響平衡的一個因素(如濃度、壓強(qiáng)或溫度)，平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動，這就是勒夏特列原理，也稱化學(xué)平衡移動原理。1．升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，此時v放減小，v吸增大()2．化學(xué)平衡正向移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定增大()3．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()4．對于2NO2(g)N2O4(g)的平衡體系，壓縮體積，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，混合氣體的顏色變淺()5．C(s)＋CO2(g)2CO(g)ΔH>0，其他條件不變時，升高溫度，反應(yīng)速率v(CO2)和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率均增大()6．只要v正增大，平衡一定正向移動()答案1.×2.×3.×4.×5.√6.×1．COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)ΔH>0，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，下列措施：①升溫、②恒容通入惰性氣體、③增加CO的濃度、④減壓、⑤加催化劑、⑥恒壓通入惰性氣體，能提高COCl2轉(zhuǎn)化率的是()A．①②④B．①④⑥C．②③⑤D．③⑤⑥答案B解析該反應(yīng)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，所以升溫和減壓均可以促使平衡正向移動。恒壓通入惰性氣體，相當(dāng)于減壓；恒容通入惰性氣體與加催化劑均對平衡無影響；增加CO的濃度，將導(dǎo)致平衡逆向移動。2．(2022·蘇州高三模擬)可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(？)pC(g)＋qD(？)中A和C都是無色氣體，當(dāng)達(dá)到平衡后，下列敘述正確的是()A．若改變條件后，平衡正向移動，D的百分含量一定增大B．若升高溫度，A的濃度增大，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)C．若增大壓強(qiáng)，平衡不移動，說明m＋n一定等于p＋qD．若增加B的量，平衡移動后體系顏色加深，說明B必是氣體答案D解析若改變條件后，平衡正向移動，D的百分含量不一定增大，因為B的狀態(tài)不確定，故A錯誤；若升高溫度，A的濃度增大，說明逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故B錯誤；若增大壓強(qiáng)，平衡不移動，如果B、D均為氣體，則說明m＋n一定等于p＋q，如果B、D均不為氣體，則m＝p，故C錯誤；固體和液體的用量不影響平衡，若增加B的量，平衡移動后體系顏色加深，說明B必是氣體，故D正確。3．(2023·無錫月考)在壓強(qiáng)為0.1MPa、溫度為300℃條件下，amolCO與3amolH2的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＜0。(1)平衡后將容器的容積壓縮到原來的一半，其他條件不變，對平衡體系產(chǎn)生的影響是________(填字母，下同)。A．c(H2)減小B．正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率減慢C．反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大D．重新達(dá)到平衡時eq\f(cH2,cCH3OH)減小(2)若容器容積不變，下列措施可增大甲醇產(chǎn)率的是________。A．升高溫度B．將CH3OH從體系中分離C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大答案(1)CD(2)B解析(1)該反應(yīng)為正向氣體分子數(shù)減小的可逆反應(yīng)，縮小容器體積，平衡正向移動，c(H2)增大，正、逆反應(yīng)速率均增大，因而A、B均不正確。(2)由于該反應(yīng)正向是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，CH3OH的產(chǎn)率降低；容器容積不變，充入He，平衡不移動?？键c二平衡移動方向與轉(zhuǎn)化率的判斷反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的轉(zhuǎn)化率分析(1)若反應(yīng)物起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，達(dá)到平衡后，它們的轉(zhuǎn)化率相等。(2)若只增加A的量，平衡正向移動，B的轉(zhuǎn)化率增大，A的轉(zhuǎn)化率減小。(3)若按原比例同倍數(shù)地增加(或降低)A、B的濃度，等效于壓縮(或擴(kuò)大)容器體積，氣體反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與化學(xué)計量數(shù)有關(guān)。同倍數(shù)增大c(A)和c(B)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a＋b＝c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率不變,a＋b＞c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率增大,a＋b＜c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率減小))應(yīng)用舉例對于以下三個反應(yīng)，從反應(yīng)開始進(jìn)行到達(dá)到平衡后，保持溫度、體積不變，按要求回答下列問題。(1)PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)再充入PCl5(g)，平衡向________方向移動，達(dá)到平衡后，PCl5(g)的轉(zhuǎn)化率________，PCl5(g)的百分含量______。(2)2HI(g)I2(g)＋H2(g)再充入HI(g)，平衡向________方向移動，達(dá)到平衡后，HI(g)的分解率__________，HI(g)的百分含量________。(3)2NO2(g)N2O4(g)再充入NO2(g)，平衡向________方向移動，達(dá)到平衡后，NO2(g)的轉(zhuǎn)化率________，NO2(g)的百分含量________。(4)mA(g)＋nB(g)pC(g)同等倍數(shù)的加入A(g)和B(g)，平衡________移動，達(dá)到平衡后，①m＋n>p，A、B的轉(zhuǎn)化率都________，體積分?jǐn)?shù)都________；②m＋n＝p，A、B的轉(zhuǎn)化率、體積分?jǐn)?shù)都________；③m＋n<p，A、B的轉(zhuǎn)化率都________，體積分?jǐn)?shù)都________。答案(1)正反應(yīng)減小增大(2)正反應(yīng)不變不變(3)正反應(yīng)增大減小(4)正向增大減小不變減小增大1．在密閉容器中的一定量混合氣體發(fā)生反應(yīng)：xA(g)＋yB(g)zC(g)，平衡時測得C的濃度為0.50mol·L－1。保持溫度不變，將容器的容積壓縮到原來的一半，再達(dá)到平衡時，測得C的濃度變?yōu)?.90mol·L－1。下列有關(guān)判斷不正確的是()A．C的體積分?jǐn)?shù)增大了B．A的轉(zhuǎn)化率降低了C．平衡向逆反應(yīng)方向移動D．x＋y<z答案A解析平衡時測得C的濃度為0.5mol·L－1，保持溫度不變，將容器的容積壓縮到原來的一半，C的濃度為1.00mol·L－1，而再達(dá)到平衡時，測得C的濃度變?yōu)?.90mol·L－1，C的濃度減小，反應(yīng)逆向進(jìn)行。2．一定溫度下，在3個容積均為1.0L的恒容密閉容器中反應(yīng)2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)達(dá)到平衡，下列說法正確的是()容器溫度/K起始濃度/(mol·L－1)平衡濃度/(mol·L－1)c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)Ⅰ4000.200.1000.080Ⅱ4000.400.200Ⅲ500000.100.025A.該反應(yīng)的正反應(yīng)吸熱B．達(dá)到平衡時，容器Ⅰ中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率比容器Ⅱ中的大C．達(dá)到平衡時，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的兩倍D．達(dá)到平衡時，容器Ⅲ中的正反應(yīng)速率比容器Ⅰ中的大答案D解析對比容器Ⅰ和Ⅲ可知兩者投料量相當(dāng)，若溫度相同，最終兩者等效，但Ⅲ溫度高，平衡時c(CH3OH)小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，即逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A錯誤；Ⅱ相對于Ⅰ成比例增加投料量，相當(dāng)于加壓，平衡正向移動，轉(zhuǎn)化率提高，所以Ⅱ中轉(zhuǎn)化率高，B錯誤；不考慮溫度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的兩倍，相當(dāng)于加壓，平衡正向移動，所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的兩倍，C錯誤；對比Ⅰ和Ⅲ，若溫度相同，兩者等效，兩容器中速率相等，但Ⅲ溫度高，速率更快，D正確。3．一定條件下存在反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，其正反應(yīng)放熱。圖1、圖2表示起始時容器甲、丙體積都是V，容器乙、丁體積都是eq\f(V,2)；向甲、丙內(nèi)都充入2amolSO2和amolO2并保持恒溫；向乙、丁內(nèi)都充入amolSO2和0.5amolO2并保持絕熱(即與外界無熱量交換)，在一定溫度時開始反應(yīng)。下列說法正確的是()A．圖1達(dá)平衡時，c(SO2)：甲＝乙B．圖1達(dá)平衡時，平衡常數(shù)K：甲<乙C．圖2達(dá)平衡時，所需時間t：丙<丁D．圖2達(dá)平衡時，體積分?jǐn)?shù)φ(SO3)：丙>丁答案D解析甲和乙若都是恒溫恒壓，則兩者等效，但乙為絕熱恒壓，又該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則溫度：甲<乙，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，c(SO2)：甲<乙，平衡常數(shù)K：甲>乙，A、B項錯誤；丙和丁若都是恒溫恒容，則兩者等效，但丁為絕熱恒容，則溫度：丙<丁，溫度越高，反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡的時間越短，所用的時間：丙>丁，C項錯誤；溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，體積分?jǐn)?shù)φ(SO3)：丙>丁，D項正確。4．T℃時，在容積為2L的3個恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：3A(g)＋B(g)xC(g)，按不同方式投入反應(yīng)物，測得反應(yīng)達(dá)到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：容器甲乙丙反應(yīng)物的投入量3molA、2molB6molA、4molB2molC達(dá)到平衡的時間/min58A的濃度/(mol·L－1)c1c2C的體積分?jǐn)?shù)/%w1w3混合氣體的密度/(g·L－1)ρ1ρ2下列說法正確的是()A．若x＜4，則2c1＜c2B．若x＝4，則w1＝w3C．無論x的值是多少，均有2ρ1＝ρ2D．甲容器達(dá)到平衡所需的時間比乙容器達(dá)到平衡所需的時間短答案C解析若x＜4，則正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，乙容器對于甲容器而言，相當(dāng)于加壓，平衡正向移動，所以2c1＞c2，A項錯誤；若x＝4，則反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等，由于起始時甲容器中A、B的投入量之比與化學(xué)方程式中對應(yīng)化學(xué)計量數(shù)之比不相等，故w3不可能等于w1，B項錯誤；起始時乙容器中A、B的投入量是甲容器的2倍，兩容器的容積相等，故恒有2ρ1＝ρ2，C項正確，起始時乙容器中A、B的濃度是甲容器中的2倍，故乙容器達(dá)到平衡所需的時間比甲容器達(dá)到平衡所需的時間短，D項錯誤。(1)構(gòu)建恒溫恒容平衡思維模式新平衡狀態(tài)可認(rèn)為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加并壓縮而成，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)。(2)構(gòu)建恒溫恒壓平衡思維模式(以氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)為例，見圖示)新平衡狀態(tài)可認(rèn)為是兩個原平衡狀態(tài)簡單的疊加，壓強(qiáng)不變，平衡不移動?？键c三化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控——工業(yè)合成氨1．工業(yè)合成氨反應(yīng)的適宜條件選擇的理論分析增大合成氨的反應(yīng)速率和提高平衡混合物中氨的含量對反應(yīng)條件的要求不盡相同：對合成氨反應(yīng)的影響影響因素濃度溫度壓強(qiáng)催化劑增大合成氨的反應(yīng)速率增大反應(yīng)物濃度高溫高壓使用提高平衡混合物中氨的含量增大反應(yīng)物濃度、減小生成物濃度低溫高壓無影響2.實際工業(yè)合成氨反應(yīng)的適宜條件①壓強(qiáng)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(低壓1×107Pa,中壓2×107～3×107Pa,高壓8.5×107～1×108Pa))②溫度：700K左右。③催化劑：以鐵為主體的多成分催化劑。④濃度：N2與H2的投料比(物質(zhì)的量之比)為1∶2.8。1．合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡時，NH3的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。根據(jù)此圖分析合成氨工業(yè)最有前途的研究方向是()A．提高分離技術(shù)B．研制耐高壓的合成塔C．研制低溫催化劑D．探索不用N2和H2合成氨的新途徑答案C解析由題圖可知，NH3的體積分?jǐn)?shù)隨著溫度的升高而顯著下降，故要提高NH3的體積分?jǐn)?shù)，必須降低溫度，但目前所用催化劑鐵觸媒的活性最高時的溫度為500℃，故最有前途的研究方向為研制低溫催化劑。2．N2和H2生成NH3的反應(yīng)為eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)ΔH(298K)＝－46.2kJ·mol－1在Fe催化劑作用下的反應(yīng)歷程如下(*表示吸附態(tài))：化學(xué)吸附：N2(g)→2N*；H2(g)2H*表面反應(yīng)：N*＋H*NH*；NH*＋H*NHeq\o\al(*,2)；NHeq\o\al(*,2)＋H*NHeq\o\al(*,3)脫附：NHeq\o\al(*,3)NH3(g)其中，N2的吸附分解反應(yīng)活化能高、速率慢，決定了合成氨的整體反應(yīng)速率。請回答：(1)有利于提高合成氨平衡產(chǎn)率的條件有______(填字母)。A．低溫B．高溫C．低壓D．高壓E．催化劑(2)、、為各組分的平衡分壓，如p為平衡總壓，為平衡系統(tǒng)中氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，N2、H2起始物質(zhì)的量之比是1∶3，反應(yīng)在恒定溫度和總壓強(qiáng)p(單位是Pa)下進(jìn)行，NH3的平衡產(chǎn)率是w，用分壓代替物質(zhì)的量濃度計算平衡常數(shù)為Kp，Kp＝________。答案(1)AD(2)eq\f(4w2－w,3\r(3)p1－w2)解析、、為各組分的平衡分壓，如p為平衡總壓，為平衡系統(tǒng)中氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，N2、H2起始物質(zhì)的量之比是1∶3，反應(yīng)在恒定溫度和總壓強(qiáng)p(單位是Pa)下進(jìn)行，NH3的平衡產(chǎn)率是w，eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)起始/moleq\f(1,2)eq\f(3,2)轉(zhuǎn)化/moleq\f(w,2)eq\f(3,2)ww平衡/moleq\f(1,2)－eq\f(w,2)eq\f(3,2)－eq\f(3,2)wwKp＝＝eq\f(4w2－w,3\r(3)p1－w2)。1．(2022·海南，8)某溫度下，反應(yīng)CH2=CH2(g)＋H2O(g)CH3CH2OH(g)在密閉容器中達(dá)到平衡，下列說法正確的是()A．增大壓強(qiáng)，v正>v逆，平衡常數(shù)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(yīng)方向移動D．恒容下，充入一定量的CH2=CH2(g)，CH2=CH2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率增大答案C解析該反應(yīng)是一個氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)可以加快化學(xué)反應(yīng)速率，正反應(yīng)速率增大的幅度大于逆反應(yīng)，故v正>v逆，平衡向正反應(yīng)方向移動，但是因為溫度不變，故平衡常數(shù)不變，A不正確；催化劑不影響化學(xué)平衡狀態(tài)，因此，加入催化劑不影響平衡時CH3CH2OH(g)的濃度，B不正確；恒容下，充入一定量的H2O(g)，H2O(g)的濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，C正確；恒容下，充入一定量的CH2=CH2(g)，平衡向正反應(yīng)方向移動，但是CH2=CH2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率減小，D不正確。2．(2020·浙江7月選考，20)一定條件下：2NO2(g)N2O4(g)ΔH＜0。在測定NO2的相對分子質(zhì)量時，下列條件中，測定結(jié)果誤差最小的是()A．溫度0℃、壓強(qiáng)50kPaB．溫度130℃、壓強(qiáng)300kPaC．溫度25℃、壓強(qiáng)100kPaD．溫度130℃、壓強(qiáng)50kPa答案D解析測定NO2的相對分子質(zhì)量時，要使平衡逆向移動，且逆向移動的程度越大，測定結(jié)果的誤差越小。該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減少的放熱反應(yīng)，因此溫度越高、壓強(qiáng)越小時，平衡逆向移動的程度越大，故選D。3．[2022·河北，16(2)①]工業(yè)上常用甲烷、水蒸氣重整制備氫氣，體系中發(fā)生如下反應(yīng)。Ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)下列操作中，能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率的是__________(填字母)。A．增加CH4(g)用量B．恒溫恒壓下通入惰性氣體C．移除CO(g)D．加入催化劑答案BC解析增加CH4(g)用量可以提高H2O(g)的轉(zhuǎn)化率，但是CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率減小，A不符合題意；恒溫恒壓下通入惰性氣體，相當(dāng)于減小體系壓強(qiáng)，反應(yīng)混合物中各組分的濃度減小，反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡正向移動，能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率，B符合題意；移除CO(g)，減小了反應(yīng)混合物中CO(g)的濃度，反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡正向移動，能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率，C符合題意；加入催化劑不能改變平衡狀態(tài)，故不能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率，D不符合題意。4．[2022·遼寧，18(1)(2)(4)(5)]工業(yè)合成氨是人類科學(xué)技術(shù)的一項重大突破，目前已有三位科學(xué)家因其獲得諾貝爾獎，其反應(yīng)為：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1ΔS＝－200J·K－1·mol－1?；卮鹣铝袉栴}：(1)合成氨反應(yīng)在常溫下__________(填“能”或“不能”)自發(fā)。(2)__________溫(填“高”或“低”，下同)有利于提高反應(yīng)速率，__________溫有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，綜合考慮催化劑(鐵觸媒)活性等因素，工業(yè)常采用400～500℃。針對反應(yīng)速率與平衡產(chǎn)率的矛盾，我國科學(xué)家提出了兩種解決方案。(4)方案二：M-LiH復(fù)合催化劑。下列說法正確的是__________(填字母)。a．300℃時，復(fù)合催化劑比單一催化劑效率更高b．同溫同壓下，復(fù)合催化劑有利于提高氨的平衡產(chǎn)率c．溫度越高，復(fù)合催化劑活性一定越高(5)某合成氨速率方程為：v＝kcα(N2)·cβ(H2)·cγ(NH3)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，γ＝__________；實驗eq\f(cN2,mol·L－1)eq\f(cH2,mol·L－1)eq\f(cNH3,mol·L－1)eq\f(v,mol·L－1·s－1)1mnpq22mnp2q3mn0.1p10q4m2np2.828q在合成氨過程中，需要不斷分離出氨的原因為__________(填字母)。a．有利于平衡正向移動b．防止催化劑中毒c．提高正反應(yīng)速率答案(1)能(2)高低(4)a(5)－1a解析(1)對于合成氨反應(yīng)，常溫下，ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.4kJ·mol－1－298K×(－0.2kJ·K－1·mol－1)＝－32.8kJ·mol－1<0，故合成氨反應(yīng)在常溫下能自發(fā)。(2)其他條件一定時，升高溫度，可以提供更高的能量，使活化分子百分?jǐn)?shù)增多，反應(yīng)速率加快；合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，要提高平衡轉(zhuǎn)化率，即使反應(yīng)平衡正向移動，應(yīng)降低溫度。(4)由題圖可知，300℃時，復(fù)合催化劑催化時合成氨反應(yīng)的反應(yīng)速率比單一催化劑催化時大很多，說明300℃時復(fù)合催化劑比單一催化劑效率更高，a正確；同溫同壓下，復(fù)合催化劑能提高反應(yīng)速率，但不能使平衡發(fā)生移動，故不能提高氨的平衡產(chǎn)率，b錯誤；溫度過高，復(fù)合催化劑可能會失去活性，催化效率反而降低，c錯誤。(5)將實驗1、3中數(shù)據(jù)分別代入合成氨的速率方程可得：①q＝k·mα·nβ·pγ，③10q＝k·mα·nβ·(0.1p)γ，兩式聯(lián)立可得γ＝－1。合成氨過程中，不斷分離出氨，即降低體系中c(NH3)，生成物濃度下降，平衡向正反應(yīng)方向移動，但不會提高正反應(yīng)速率，a正確、c錯誤；反應(yīng)主產(chǎn)物即氨不能使催化劑中毒，b錯誤。課時精練1．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(dāng)加入少量AgNO3溶液后，溶液的顏色變淺B．對于反應(yīng)：2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)，縮小容器的容積可使平衡體系的顏色變深C．反應(yīng)：CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)ΔH<0，升高溫度可使平衡向逆反應(yīng)方向移動D．對于合成NH3的反應(yīng)，為提高NH3的產(chǎn)率，理論上應(yīng)采取低溫措施答案B解析加入少量AgNO3溶液，HBr與AgNO3反應(yīng)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)＋I(xiàn)2(g)是反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)不變的反應(yīng)，縮小容器的容積，壓強(qiáng)增大，平衡不移動，但c(I2)增大，導(dǎo)致平衡體系的顏色變深，故B不能用勒夏特列原理解釋；反應(yīng)CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)的ΔH<0，升高溫度，平衡逆向移動，C可以用勒夏特列原理解釋；合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，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。2．(2023·南京模擬)反應(yīng)NH4HS(s)NH3(g)＋H2S(g)在某溫度下達(dá)到平衡，下列各種情況不會使平衡發(fā)生移動的是()A．溫度、容積不變時，通入SO2氣體B．移走一部分NH4HS固體C．容器體積不變，充入HCl氣體D．保持壓強(qiáng)不變，充入氮?dú)獯鸢窧解析A項，2H2S＋SO2=3S＋2H2O，通入SO2氣體使平衡正向移動；B項，增減固體的量，平衡不移動；C項，NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)，充入HCl氣體使平衡正向移動；D項，保持壓強(qiáng)不變，充入氮?dú)?，平衡向正反?yīng)方向移動。3．一定量混合氣體在一體積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：xA(g)＋yB(g)zC(g)。該反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得A氣體的濃度為0.5mol·L－1。在恒溫下將密閉容器的體積擴(kuò)大到原來的2倍，再次達(dá)到平衡后，測得A的濃度為0.3mol·L－1，則下列敘述正確的是()A．平衡向正反應(yīng)方向移動B．x＋y<zC．C的體積分?jǐn)?shù)降低D．B的轉(zhuǎn)化率升高答案C解析假設(shè)容器的容積擴(kuò)大到原來的2倍時，平衡不移動，則A的濃度為0.25mol·L－1，但平衡時A的濃度為0.3mol·L－1，說明平衡向生成A的方向移動，即壓強(qiáng)減小，平衡逆向移動，則x＋y>z，C的體積分?jǐn)?shù)降低，B的轉(zhuǎn)化率降低。4．(2023·無錫模擬)化學(xué)反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ在不同溫度時達(dá)到平衡，其平衡常數(shù)如下表：編號化學(xué)方程式溫度979K1173KⅠFe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)1.472.15ⅡCO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)1.62bⅢFe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)a1.68根據(jù)以上信息判斷，下列結(jié)論正確的是()A．將鐵粉磨細(xì)可以使平衡Ⅰ向右移動B．反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ均為放熱反應(yīng)C．升高溫度，反應(yīng)Ⅲ平衡向正反應(yīng)方向移動D．a(chǎn)<b答案B解析Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)的K1＝eq\f(cCO,cCO2)，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的K2＝eq\f(cCO2·cH2,cCO·cH2O)，F(xiàn)e(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)的K3＝eq\f(cH2,cH2O)，同溫度下，K2＝eq\f(K3,K1)，K3＝K1·K2,979K時平衡常數(shù)a＝1.47×1.62≈2.38,1173K時平衡常數(shù)b＝eq\f(1.68,2.15)≈0.78，故D錯誤；鐵是固體，將鐵粉磨細(xì)可以加快反應(yīng)速率，但平衡不移動，A項錯誤；根據(jù)以上分析可知反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ的平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，說明正反應(yīng)都為放熱反應(yīng)，B項正確；反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，升高溫度平衡逆向移動，C項錯誤。5．某溫度下，0.05mol乙醇和氫溴酸的混合液共20mL，發(fā)生反應(yīng)：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O,30min時測得生成溴乙烷的產(chǎn)量為0.015mol(溶液體積變化忽略不計)，下列說法正確的是()A．若將反應(yīng)物乙醇的量加倍，平衡正移，乙醇的平衡轉(zhuǎn)化率增大B．加入適量水，有利于生成溴乙烷C．第30min時的反應(yīng)速率：v(C2H5OH)＝0.025mol·L－1·min－1D．若用NaBr(s)與濃硫酸替換氫溴酸，溴乙烷的產(chǎn)量可能會上升答案D解析若將反應(yīng)物乙醇的量加倍，有利于平衡正向移動，HBr的平衡轉(zhuǎn)化率增大，而C2H5OH的平衡轉(zhuǎn)化率減小，A項錯誤；加入適量水，平衡逆向移動，不利于生成溴乙烷，B項錯誤；30min時測得生成溴乙烷的產(chǎn)量為0.015mol，只能算出0～30min的平均反應(yīng)速率：v(C2H5OH)＝0.025mol·L－1·min－1，無法計算出第30min時的反應(yīng)速率，C項錯誤；若將氫溴酸改用NaBr(s)與濃硫酸，則由于濃硫酸會吸收反應(yīng)生成的水，從而促進(jìn)平衡正向移動，溴乙烷的產(chǎn)量可能會上升，D項正確。6．在容積為2L的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：2CuCl2(s)2CuCl(s)＋Cl2(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度的關(guān)系如表：T/℃800900100011001200K1.11.51.751.902.08根據(jù)信息作出的下列判斷正確的是()A．此反應(yīng)為放熱反應(yīng)B．此反應(yīng)在1050℃達(dá)平衡時，1.75<K＝eq\f(c2CuCl·cCl2,c2CuCl2)<1.90C．1000℃條件下容器容積由2L變?yōu)?L，平衡逆向移動，達(dá)平衡時Cl2的濃度保持不變D．降溫和加入CuCl固體都能使平衡發(fā)生移動答案C解析由表中數(shù)據(jù)可知，升高溫度，K不斷增大，則平衡正向移動，所以此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，A不正確；反應(yīng)中，CuCl2、CuCl都呈固態(tài)，不能出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達(dá)式中，所以此反應(yīng)在1050℃達(dá)平衡時，1.75<K＝c(Cl2)<1.90，B不正確；1000℃條件下容器容積由2L變?yōu)?L，相當(dāng)于加壓，平衡逆向移動，但由于平衡常數(shù)K不變，所以達(dá)平衡時Cl2的濃度保持不變，C正確；加入CuCl固體時，并不影響平衡體系中Cl2的濃度，所以不能使平衡發(fā)生移動，D不正確。7．相同溫度下，容積相同的甲、乙、丙3個恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－197kJ·mol－1。實驗測得起始、平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：容器起始各物質(zhì)的物質(zhì)的量/mol達(dá)到平衡時體系能量的變化SO2O2SO3Ar甲2100放出熱量：Q1乙1.80.90.20放出熱量：Q2丙1.80.90.20.1放出熱量：Q3下列敘述正確的是()A．Q1＝Q2＝Q3＝197kJB．達(dá)到平衡時，丙容器中SO2的體積分?jǐn)?shù)最大C．甲、乙、丙3個容器中反應(yīng)的平衡常數(shù)相等D．若在上述條件下反應(yīng)生成2molSO3(s)的反應(yīng)熱為ΔH1，則ΔH1>－197kJ·mol－1答案C解析A項，Q1>Q2＝Q3，錯誤；B項，甲、乙、丙為等效平衡，SO2的體積分?jǐn)?shù)相等，錯誤；C項，由于溫度一樣，甲、乙、丙3個容器中反應(yīng)的平衡常數(shù)相等，正確；D項，SO3(g)→SO3(s)放出熱量，所以ΔH1<－197kJ·mol－1，錯誤。8．如圖所示，向A中充入1molX和1molY，向B中充入2molX和2molY，起始VA＝VB＝aL，在相同溫度和有催化劑的條件下，兩容器中各自發(fā)生下列反應(yīng)：X(g)＋Y(g)2Z(g)＋W(g)ΔH>0；達(dá)到平衡時，VA＝1.2aL，則下列說法不正確的是()A．反應(yīng)開始時，B容器中化學(xué)反應(yīng)速率快B．A容器比B容器中X的轉(zhuǎn)化率大C．打開K一段時間達(dá)平衡時，A的體積為2.4aL(連通管中氣體體積不計)D．打開K達(dá)新平衡后，升高B容器溫度，A容器體積會增大答案C解析起始VA＝VB＝aL，B中反應(yīng)物的物質(zhì)的量大于A中反應(yīng)物的物質(zhì)的量，則B容器中反應(yīng)物的濃度大于A容器中反應(yīng)物的濃度，所以反應(yīng)開始時，B容器中的反應(yīng)速率大于A容器中的反應(yīng)速率，A項正確；A容器為恒溫恒壓條件，氣體的體積之比等于氣體的物質(zhì)的量之比，達(dá)到平衡時，混合氣體總物質(zhì)的量為2mol×1.2＝2.4mol，由方程式可知1molX反應(yīng)時混合氣體總物質(zhì)的量增大1mol，即平衡時混合氣體增大的物質(zhì)的量等于消耗的X的物質(zhì)的量，故反應(yīng)的X的物質(zhì)的量為2.4mol－2mol＝0.4mol，則X的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.4mol,1mol)×100%＝40%，B容器為恒溫恒容條件，正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，故平衡時B容器中壓強(qiáng)比A容器中壓強(qiáng)大，等效在A平衡的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，與A的平衡相比，平衡逆向移動，B中X的轉(zhuǎn)化率小于A中X的轉(zhuǎn)化率，B項正確；打開K，保持溫度不變，再達(dá)平衡時，等效為開始加入3molX、3molY時達(dá)到的平衡，恒溫恒壓下與A中平衡為等效平衡，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變，平衡時混合氣體總物質(zhì)的量為A中的3倍，恒溫恒壓下壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，則開始加入3molX、3molY達(dá)到平衡時總體積為1.2aL×3＝3.6aL，B容器為aL，A容器體積為3.6aL－aL＝2.6aL，C項錯誤；該反應(yīng)的正反應(yīng)是一個氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，混合氣體的物質(zhì)的量增大，導(dǎo)致A容器的體積增大，D項正確。9．研究CO2的綜合利用對促進(jìn)“低碳經(jīng)濟(jì)”的發(fā)展有重要意義。CO2與H2合成二甲醚(CH3OCH3)是一種CO2轉(zhuǎn)化的方法，其過程中主要發(fā)生下列反應(yīng)：反應(yīng)ⅠCO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.0kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH2＝－24.5kJ·mol－1反應(yīng)ⅢCO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3＝41.2kJ·mol－1(1)寫出CO2與H2一步合成二甲醚(反應(yīng)Ⅳ)的熱化學(xué)方程式：__________________________。(2)有利于提高反應(yīng)Ⅳ平衡轉(zhuǎn)化率的條件是________(填字母)。A．高溫高壓 B．低溫低壓C．高溫低壓 D．低溫高壓(3)在恒壓、CO2和H2起始物質(zhì)的量之比為1∶3的條件下，CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時二甲醚的選擇性隨溫度的變化如圖所示。CH3OCH3的選擇性＝eq\f(2×CH3OCH3的物質(zhì)的量,反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量)×100%。①溫度低于300℃，CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而下降的原因是________________________。②關(guān)于合成二甲醚工藝的理解，下列說法正確的是________(填字母)。A．反應(yīng)Ⅳ在A點和B點時的化學(xué)平衡常數(shù)：K(A)小于K(B)B．當(dāng)溫度、壓強(qiáng)一定時，在原料氣(CO2和H2的比例不變)中添加少量惰性氣體，有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率C．其他條件不變，在恒容條件下的二甲醚平衡選擇性比恒壓條件下的平衡選擇性低D．提高催化劑的活性和選擇性，減少CO等副產(chǎn)物是工藝的關(guān)鍵答案(1)2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH＝－122.5kJ·mol－1(2)D(3)①反應(yīng)Ⅲ的ΔH>0，溫度升高，二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率增大，而反應(yīng)Ⅰ(或反應(yīng)Ⅳ)的ΔH<0，溫度升高，二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率下降，且上升幅度小于下降幅度②CD解析(1)根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅰ×2＋反應(yīng)Ⅱ得反應(yīng)Ⅳ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH＝ΔH1×2＋ΔH2＝－49.0×2kJ·mol－1＋(－24.5kJ·mol－1)＝－122.5kJ·mol－1。(2)反應(yīng)Ⅳ為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，故低溫高壓有利于平衡正向移動，有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，故選D。(3)②由圖像分析可知，隨著溫度升高，二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率A點小于B點，但二甲醚的選擇性降低，說明反應(yīng)Ⅳ進(jìn)行程度減小，所以K(A)>K(B)，故A錯誤；當(dāng)溫度、壓強(qiáng)一定時，在原料氣中添加少量惰性氣體，容器的體積增大，相當(dāng)于減壓，平衡逆向移動，不利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，故B錯誤；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體分子數(shù)減少，相當(dāng)于壓強(qiáng)減小，同一個反應(yīng)分別放在恒容和恒壓裝置中進(jìn)行，恒壓裝置相當(dāng)于一直在加壓，促使反應(yīng)正向進(jìn)行，所以其他條件不變，在恒容條件下的二甲醚平衡選擇性比恒壓條件下的平衡選擇性低，故C正確；提高催化劑的活性能縮短達(dá)到平衡所需時間，同時提高選擇性，有利于轉(zhuǎn)化為更多的二甲醚，所以提高催化劑的活性和選擇性，減少CO等副產(chǎn)物是工藝的關(guān)鍵，故D正確。10．甲烷和水蒸氣催化制氫主要有如下兩個反應(yīng)：①CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH＝206kJ·mol－1②CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41kJ·mol－1恒定壓強(qiáng)為100kPa時，將n(CH4)∶n(H2O)＝1∶3的混合氣體投入反應(yīng)器中，平衡時，各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如下圖所示。回答下列問題：(1)寫出CH4與CO2生成H2和CO的熱化學(xué)方程式：________________________________。(2)關(guān)于甲烷和水蒸氣催化制氫反應(yīng)，下列敘述正確的是________(填字母)。A．恒溫、恒容條件下，加入惰性氣體，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快B．恒溫、恒容條件下，加入水蒸氣，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，反應(yīng)速率加快C．升高溫度，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，有效碰撞頻率增大，反應(yīng)速率加快D．加入合適的催化劑，降低反應(yīng)溫度也能實現(xiàn)單位時間轉(zhuǎn)化率不變(3)系統(tǒng)中H2的含量在700℃左右出現(xiàn)峰值，試從化學(xué)平衡的角度解釋出現(xiàn)峰值的原因：①低于700℃，_______________________________________________________________；②高于700℃，__________________________________________________________。(4)已知投料比為n(CH4)∶n(H2O)＝1∶3的混合氣體，p＝100kPa。600℃時，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為________(保留4位有效數(shù)字)，反應(yīng)①的平衡常數(shù)的計算式為Kp＝________(Kp是以分壓表示的平衡常數(shù)，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。答案(1)CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝247kJ·mol－1(2)C(3)①由于反應(yīng)①正反應(yīng)吸熱，隨溫度升高，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行的程度較大，同時發(fā)生反應(yīng)②，使氫氣的物質(zhì)的量逐漸增大②隨著反應(yīng)的進(jìn)行，升高溫度，反應(yīng)②正反應(yīng)放熱，平衡向逆反應(yīng)方向移動，使氫氣的物質(zhì)的量減小(4)77.78%eq\f(100×0.06×100×0.53,100×0.04×100×0.32)解析()=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝247kJ·mol－1。(2)恒溫、恒容條件下，加入惰性氣體，盡管壓強(qiáng)增大，但各氣體的濃度未變，化學(xué)反應(yīng)速率不變，A錯誤；恒溫、恒容條件下，加入水蒸氣，單位體積活化分子數(shù)增加，但活化分子百分?jǐn)?shù)不變，反應(yīng)速率加快，B錯誤；升高溫度，增大了活化分子百分?jǐn)?shù)，有效碰撞次數(shù)增大，反應(yīng)速率加快，C正確；催化劑不影響平衡轉(zhuǎn)化率，降低反應(yīng)溫度，平衡逆向移動，平衡轉(zhuǎn)化率減小，“單位時間轉(zhuǎn)化率”變與不變，還要看在單位時間內(nèi)是否達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，D錯誤。(3)①溫度低于700℃時，反應(yīng)①正反應(yīng)吸熱，隨溫度升高，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行的程度大；隨反應(yīng)①中CO的生成，反應(yīng)②也會生成H2，因此在低于700℃時，系統(tǒng)中H2的含量會隨溫度升高而增大。②溫度高于700℃時，由于反應(yīng)②正反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，會使系統(tǒng)中H2的含量在出現(xiàn)峰值后減小。(4)已知投料比n(CH4)∶n(H2O)＝1∶3，可設(shè)甲烷初始物質(zhì)的量為1mol，水蒸氣物質(zhì)的量為3mol，設(shè)轉(zhuǎn)化的甲烷為xmol，轉(zhuǎn)化的CO為ymol，則CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)初始/mol1300變化/molxxx3x平衡/mol1－x3－xx3xCO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)初始/molx3－x03x變化/molyyyy平衡/molx－y3－x－yy3x＋y由于600℃時，CH4物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.04，各氣體的總物質(zhì)的量為(4＋2x)mol，則eq\f(1－x,4＋2x)＝0.04，x＝eq\f(7,9)，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(\f(7,9)mol,1mol)×100%≈77.78%。由圖可知，600℃時，CH4、H2O、H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為0.04、0.32、0.50，它們的物質(zhì)的量分別為eq\f(2,9)mol、eq\f(16,9)mol、eq\f(25,9)mol，可求得CO的物質(zhì)的量為eq\f(3,9)mol，物質(zhì)的量