高考化学大一轮复习鲁科版学案讲义 第7章化学反应的方向限度与速率第2讲 化学平衡状态及其移动

第2讲化学平衡状态及其移动

【2019•备考】

最新考纲性。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：★★☆）

知n梳理I夯基固本屋“

1.可逆反应

⑴定义

在国二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。

⑵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王（填“大于”或“小

于”）100%。

（3）表示

在化学方程式中用”表示。

2.化学平衡状态

⑴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根

笠，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：

反应:反应物浓度最大m正）最大,生成物浓度

开始Ay为。网逆）为零

「反应乐'派诙襁示-二遂簸丕一

居应，」生成物浓度由零逐渐增大一二≡5X（零

⅛i∏逐渐增大

I''ʌʌʌʌʌθw^/

⅛⅛U-r（⅛）=L（⅛）"S⅛⅛⅞⅛ψ⅛⅛⅛⅛J⅛⅛'

平衡时一：用■寺不变

以上过程可用下图表示：

7^正）”（正）=，（逆）

温）化学平衡

Ot

（3）平衡特点

图）一化学平衡研究的对象是酶反应

@—化学平衡是一种动态平衡,（正）=M逆）≠0

（⅛）—M正AN逆）

反应物和生成物的浓度或百分含量保持不变

/is条件改变,平衡状态可能改变.新条件下建立

烤厂新的平衡状态

∖'

教材占高考

1.教材基础判断

电解

（1）2H2O点燃2H2↑+O2t为可逆反应（）

⑵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（）

⑶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（）

⑷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.（LK选修4∙P41“联想・质疑”改编）向含有2mol的SO2的容器中通入过量氧气

催化剂

发生2SO2+O2'川热2SO3,充分反应后生成SO3的物质的量________2

mol(填“<”、">”或“="，下同)，SO2的物质的量________Omol,转化率

________100%o

答案<><

3.(溯源题)(海南高考)可逆反应A(g)+B(g)-'c(g)+D(g)o下列依据能判断

该反应已达到平衡的是0

(1)压强不随时间改变

(2)气体的密度不随时间改变

(3)[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LK选修4P44“化学平衡”，对化学平衡状态的特征及其

判断依据进行了考查。

题组怜断通法悟道

题组一可逆反应进行程度的理解

l.(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

催化剂、

应2SCh+θ2500℃2SO3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2molSO2和1molO2,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,。(正)、

。(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，0(正)=0(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)κ^2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓

度分别为0.1mol∙L∕I0.3mol∙Ll>0.2mol∙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0.3mol∙LIB.Y2为0.4moLL1

C.X2为0.2mol∙L-∣D.Z为0.4mol∙LT

解析若X2完全转化为Z,则X2、Y2、Z的浓度分别是OmolL-I、0.2mol∙L^Λ

-1j

0.4mol∙L;若Z完全转化为X2、Y2,则X2、Y2、Z的浓度分别是0.2mol∙L^、

0.4mol∙L'ʌOmol-L'；反应为可逆反应，反应物不能完全转化，所以，O<[X2]

lll

<0.2mol∙L^,0.2mol∙L^<[Y2]<0.4mol∙L"',0<[Z]<0.4mol∙L-o

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。

假设反应正向进行到底：X2(g)+Y2(g)=^2Z(g)

起始浓度(mol∙L'

改变浓度(mol∙L∕i

终态浓度(mo卜Lr

假设反应逆向进行到底：X2(g)+Y2(g)i2Z(g)

起始浓度(molL」

改变浓度(mol∙L-∣

终态浓度(mol∙I∕i)0.20.40

平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(O,0.2),Y2∈(0.2,0.4),Z∈(0,0.4)o

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C02的物质的量，但是时间不一定相等，故

Co正、逆反应速率不一定相等，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•湖北宜昌模拟棒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CCh催化脱氢制得：

CHXHsCH=CH2

f(g)+CO2(g)(g)+CO(g)+H2O(g)

ΔH>0o

在温度为T1时,此反应的平衡常数K=O.5。在2L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LOmol,请回答下列问题：

⑴该时刻的化学反应_______(填“已达到”或“未达到")平衡状态。

⑵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,E(CO2)=Ua(CO2)

b.[CO2]=[CO]=0.5mol/L

c∙混合气体的密度不变

d.CO2的体积分数保持不变

⑶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0.5mol/LB.小于0.5mol/L

c.等于0.5mol/LD.无法确定

解析（1）各组分的浓度均为L⅞普=0.5mol/L,Q==0.5=K,则该时刻反应达

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，［COH与［CO］的浓度是否相等，与反应的起始量和转化率有关,

所以当［CO2］=［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CCh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。

答案（1）已达到⑵ad（3）d

【方法总结】

判断化学平衡状态的两方法和两标志

L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

⑴本质标志：W正）=。（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)o

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)N2θ4(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：★★☆)

知识梳理夯基固本

1.化学平衡的移动

平衡移动就是由一个“平衡状态一不平衡状态一新平衡状态”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:

一

T化学反应速率不变(如恒容时充入惰性气而^~I—平

衡

不

一

-「I使用催化剂1移

动

改

化

气体体积不一

学

件

反L变的反应改—

一

应变压强

速

一

率

T浓度变化I—平

改

衡

变

一一温度变化移

_II--动

一

T压强变化I—

2.化学平衡移动与化学反应速率的关系

V,E>V逆，平衡向正反应方向移动；

。正=0逆，反应达到平衡状态，不发生平衡移动;

VΛ-<V逆，平衡向逆反应方向移动。

3.外界因素对化学平衡移动的影响

「增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向

[i⅜⅞J—正反应方向移动:减小反应物浓度或增大生

-成物浓度,平衡向逆反应方向移动

「对于反应前后气体分子数不等的反应.增大压

强,平衡向气体分子数减小的方向移动:减小

Ii

⅛J压强.平衡向气体分子数填乂的方向移动若

-反应前后气体分子数相等,改变压强平衡丕幽

矗[■升高温度.平衡向吸热反应方向移动;降低温

ljl2η

∣b^L度,平衡向放热反应方向移动

阴匕——加入催化剂,不能使平衡发生移动

5QI-----

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。

»名师助学

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。

»名师助学

等效平衡分类及规律

等效类型①②③

条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压

反应前后气体分子

反应的特点任何可逆反应任何可逆反应

数相等

换算为化学方换算为化学方程式换算为化学方程式

程式同一边物一边物质，其同一边物质，其

起始投料

质，其“量”相“量”符合同一比“量”符合同一比

同例例

质量分数

相同相同相同

平衡(w%)

特点浓度(C)相同成比例相同(气体)

物质的量(〃)相同成比例成比例

教材工高考

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。放减小，o畋增大()

⑶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()

⑷平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，。正减慢()

(5)C(s)+CO2(g)=^2C0(g)Δ∕7>0,其他条件不变时，升高温度，反应速率

O(CO2)和CO2的平衡转化率均增大()

答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√

2.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：

+

Cr2O?+H2O2Crθi+2H

K2Cr2O7为橙色，LCrCU为黄色。

取两支试管各加入5mL0.1mol/LK2Cr2O7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____________________________________________

⑵[2016•全国卷I,27⑵]CrO，和CnO厂在溶液中可相互转化。室温下，初始

浓度为1.0molL-1的Na2CrO4溶液中C(Cr2θΓ)随c(H')的变化如图所示。

1.02.03.()4.05.()6.()

C(H*)/(1(Lmol∙Ll)

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，Crcr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o

③升高温度，溶液中CrOr的平衡转化率减小，则该反应的0(填"大

于”“小于”或“等于”)。

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)φ2CrθΓ+2H""^^Cr2θΓ+H2O②X10小③小于

题组诊断通法悟道

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2NCh(g)N2O4(g)达到平衡

后，改变下列一个条件，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<0o改变某个条件并维持新条件直至

达到新的平衡，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是()

选项改变的条件新平衡与原平衡比较

A升高温度X的转化率变小

B增大压强X的浓度变小

C充入一定量YY的转化率增大

D使用适当催化剂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02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αHα〜T曲线如

下图：

(1)则总反应的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OHCLT曲线的示意

图，并简要说明理由：___________________________________________

(3)下列措施中，有利于提∣⅛OtHCl的有O

A.增大〃(HCl)B.增大∏(O2)

C.使用更好的催化剂D.移去H2O

答案(I)VK(A)

(2)见下图

温度相同的条件下，增大压强，平衡右移,QHQ增大，因此曲线应在原曲线上方

(3)BD

【方法总结】

解答化学平衡移动类试题的一般思路

①2,工＞Vity平衡向正反应方向移动

②”L收，平衡不移动

③〃工V%,平衡向逆反应方向移动

根据化学平衡状态的判断方法确定

反应是否达到平衡状态，因为只有达

到平衡状态才能运用勒夏特列原理

运用勒瓦特列原理分析外界条件对

忆、VW的影响

根据心、气的相对大小，判断平衡

是否移动、平衡移动的方向或对转

化率的影响

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

\物

(,O2H2COH2O

实

∣l'amolamolOrnolOmol

乙2amolamolOmolOmol

丙OmolOnioɪarnolarnol

TamolOmolarnolarnol

上述四种情况达到平衡后，”(CO)的大小顺序是()

A.乙=丁＞甲=丙B.甲＞乙＞丙＞丁

C.乙=甲＞丁=丙D.T＞丙＞乙＞甲

解析四种情况的反应物起始量可折合成下表情况

物H∖物

COHCOHO

实百∖∖222

甲arnolamolOmoɪOmol

乙2arnolamolOmolOmol

丙amolamolOmolOrnol

T2amolamolOmolOmol

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，〃(Co)

相对于甲和丙提高，故有乙=丁＞甲=丙。

答案A

l

5.已知N2(g)+3Eh(g)'2NH3(g)ΔH=-92.3kJ∙moΓ,在一定温度和催化

剂的条件下，向一密闭容器中，通入ImOlN2和3molH2,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0.9molN2、2.7molH2和0.2mol

NH3,达到平衡状态∏,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<Kn

B.H2的百分含量相同

C.N2的转化率：平衡IV平衡π

D∙反应放出的热量：ρ∣=ρll<92.3kJ

解析两平衡的温度相同，故平衡常数Kl=KU,两容器中的反应物都可以转化

为ImolN2和3molH2,故两个平衡是等效平衡，且两平衡中Hz的百分含量相

同，但反应是可逆反应不能进行彻底，平衡∏中已经有一部分NH3,反应放出的

热量：β∣>2∣ι,且都小于92.3kJ,N2的转化率：平衡1>平衡∏°

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系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。

题组三化学平衡移动原理对工农业生产的理论指导

6.化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。

⑴利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应：

TaS2(S)+2I2(g)Tal4(g)+S2(g)ΔH>O(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Tl的一端得到了纯净TaS2晶体，

则温度TlTX填或"=”)。上述反应体系中循环使用的物质是

温度3端温度八端

Il.

U,%差LMg)

TaS2晶体加热炉TaS2粉末

(2)Co可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)+2H2(g)3θH(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ΔH0(填

“>”或实际生产条件控制在250CXIO,kPa左右，选择此压强的理

由是O

1

()()

%8()

∕60

44)

⅜fτ-20

撵

S

Or

U

O0.51.01.5

p/iækPa

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:

①TaSz+如=Tah+S2,②Tab+Sz=TaSz+2L,即反应(I)先在温度72端正

向进行，后在温度A端逆向进行，反应(I)的△〃大于0,因此温度TI小于72,

该过程中循环使用的物质是L。(2)从图像来看，随着温度的升高，CO的转化率

变小，故△”<(),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

XlO,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

热点模型9“图像、表格类”的审读

【审读说明】

题目类型：

类型一：从表格信息总结规律

类型二：从图中信息总结规律

类型三：从题中信息总结规律并作图

类型四：从题中信息总结规律并分析原因

分析方法：

1.提取什么？

审清题，明确目标，并做好标注。

2.怎么提取？

分析变化趋势和斜率变化。

3.答题模板：其他条件不变，随着自变量(横坐标)变化(增大或减少)，XX因变量

(纵坐标)逐渐(增大/减少)。或者就横坐标、自变量分区作答(非单调曲线)。

写规律时的原则：先整体后局部。

分析原因型分析方法：

答题模板：什么因素的改变使什么平衡向什么方向移动，结果是什么。

作图策略：

分析图表信息，确定横竖坐标，做好“三点一变化”：起点、终点、转折点和变

化趋势。

［模型解题］

【案例11用CaSo4代替。2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到

高纯C02,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②

和③为副反应。

①l∕4CaSO4(s)+CO(g)l∕4CaS(s)+CO2(g)

ΔH∣=-47.3kJ∙moΓ'

1

②CaSo4(s)+C0(g)'CaO(S)+CO2(g)+SO2(g)

1

ΔH2=+210.5kJ∙moΓ

③CO(g)1/2C⑸+1/2Co2(g)

△“3=-86.2kJmol1

反应①〜③的平衡常数的对数IgK随反应温度T的变化曲线见下图，结合各反应

的归纳IgK〜T曲线变化规律：

a);

b)o

审读指导

1.审题(图)时目标是什么？

2.K的含义？IgK的含义？哪些量与K变化趋势一致？(以反应①为例)

3.该反应的自变量？因变量？

4.变化趋势和斜率变化如何？受什么因素影响？

答案a)放热反应的IgK随温度升高而下降

b)放出或吸收热量越大的反应，其IgK受温度影响越大

【案例2】研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化

学反应速率。

⑴为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学根

催化剂

据反应8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(g)AHVO设计了如下

表所示三组实验，请完善表格中的数据。

[NH3]ej始[NO2]w⅛催化剂的比表面

实验编号温度/℃

/(mol∙L1)/(mol∙L^1)积/(r∏2.g-i)

I350X1(Γ3XW3120

H80

III15080

(2)请在给出的坐标图中，画出上表H、In实验中NO2浓度随时间变化的趋势曲

线图，并标明实验编号。

l

[NO2]/(mol-L)

审读指导

(1)探究温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响时，根据控制单一变量原

则，三组实验中NH3、No2的初始浓度应相同，结合I、ΠI中温度不同，I、∏

中催化剂比表面积不同，则I、∏应温度相同。

(2)∏中的催化剂比表面积比I中的小，达到平衡的时间比I长，II、In中的催

化剂比表面积相同，IU的反应温度较低，则达到平衡用时最长，又由题意知，该

反应为放热反应，降低温度会使平衡正向移动，故平衡时III中的［N02］要比I、

II中的［NCh］小。

答案⑴①

[NH][NO2Qj⅛催化剂的比表面

实验编号温度/℃3ate

/(mol∙L')/(mol∙L^1)积/(r∏2∙gl)

I

π350×IO、×10^^3

IIIXI。、XIO-3

高考研究考能提升

［试题分析］

(2016•全国卷∏,27)丙烯瞰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)和乙晴(CH3CN)

等。回答下列问题：

⑴以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯月青(C3H3N)和副产物丙烯

醛(C3H4O)的热化学方程式如下：

_3

①C3H6(g)+NH3(g)+Eθ2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)ΔH=-515kJ∙moΓ1

②C3H6(g)+θ2(g)=C3H4O(g)+H2O(g)∖H=-353kJ∙mol^1

两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是

有利于提高丙烯睛平衡产率的反应条件是

________________________________________________»

提高丙烯庸反应选择性的关键因素是

(2)图(a)为丙烯庸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°C时，丙烯懵的产率(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡

产率，判断理由是；

高于460C时，丙烯睛产率降低的可能原因是(双选，填标号)。

A.催化剂活性降低B.平衡常数变大

C.副反应增多D.反应活化能增大

图(a)图(b)

(3)丙烯睛和丙烯醛的产率与〃(氨)/”(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳

〃(氨)/〃(丙烯)约为，理由是,

进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为O

解题思路：................................................................

我的答案：........

考查意图：本题以“丙烯氮氧化法”生产一种重要的有机化工原料——丙烯月青为

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

过焰判据做出判断。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

有利于提高丙烯膈的平衡产率，由图(a)可知，提高丙烯聘反应选择性的关键因

素是催化剂；由于反应①的AHVO,升高温度，K减小，而图(a)中的产率增大,

因此图(a)中低于460C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，丙烯晴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〃(氨)/〃(丙烯)约为1时，该比例下丙烯庸

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∕2θ2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g),氨气、氧气、丙烯按1：：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：：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该比例下丙烯庸产率最高，而副产物丙烯醛产率最低1：：1

［真题演练］

L(2013∙大纲全国卷，7)反应X(g)+Y(g)`2Z(g)Δ∕7<0,达到平衡时，下

列说法正确的是()

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[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[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。

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：MHv(S)

+>'H2(g)MHΛ,2y(S)Δ∕7<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ymolH2只需1molMHv

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，则讥放氢)>"(吸氢)

解析MHv(S)+.yH2(g)MHrt23(S)△”<(),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ymolH2需要大于ImoIMHX,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，板放氢)

<0(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：

⑴正丁烷(C4H⑹脱氢制I-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：

①C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g)ΔW∣

l

已知：(2)C4H10(g)+^O2(g)=C4H8(g)+H2O(g)ΔH2=-119kJ∙moΓ

l

③H2(g)+∣O2(g)=H2O(g)ΔH3=-242kJ∙moΓ

图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，X0.1(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B.降低温度

C.增大压强D.降低压强

/%

W

2

H蝮

n(氢气)/"(丁烷)

图(b)

反应温度Ct

图(C)

(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

〃(氢气)/〃(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

链妙类化合物。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0.1MPa变化到XMPa,丁烷的转化

率增大，即平衡正向移动，所以X的压强更小，x<0.1o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〃（氢气）历（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〃（氢气）/〃（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°C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590C时，由于丁烷高温会裂解生成短链煌类，所以参加反应

①的丁烷也就相应减少。

答案⑴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）590C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°C时有更多的C4H∣0裂解导致产率降低

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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）+

1

CO（g）l∕2N2（g）+CO2（g）Δ∕7=-373.2kJ∙moΓ,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>O

B.A2(g)+3B2(g)2AB3(g)ΔH<O

C.A(s)+B(g)C(