2025版高考化学一轮总复习真题演练第7章化学反应速率和化学平衡第24讲化学平衡状态及平衡移动

第24讲化学平衡状态及平衡移动命题分析近几年高考对化学反应平衡的考查，以工业生产为背景，结合化学反应机理、化学平衡图像或图表考查化学平衡状态的推断、外界条件对化学平衡的影响及与化学反应速率结合的综合应用。真题演练1．(2024·北京，4,3分)下列事实能用平衡移动原理说明的是(B)A．H2O2溶液中加入少量MnO2固体，促进H2O2分解B．密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深C．铁钉放入浓HNO3中，待不再变更后，加热能产生大量红棕色气体D．锌片与稀H2SO4反应过程中，加入少量CuSO4固体，促进H2的产生[解析]MnO2催化H2O2分解，使反应速率加快，与平衡移动无关；烧瓶内存在反应2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0，上升温度，平衡逆向移动，NO2的量增多，颜色加深；铁钉放入浓硝酸中，发生钝化现象，铁钉表面产生了致密的氧化膜，阻挡反应接着进行，加热时氧化膜被破坏，铁钉接着与浓硝酸反应，产生红棕色气体NO2，与平衡移动无关；锌片与稀硫酸反应过程中，加入少量CuSO4固体，发生反应Zn＋CuSO4=Cu＋ZnSO4，可形成Cu-Zn原电池，使反应速率加快，与平衡移动无关；综上所述可知选B。2．(2024·江苏，13,3分)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－164.7kJ·mol－1CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ·mol－1在密闭容器中，1.01×105Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶4时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变更如图所示。CH4的选择性可表示为eq\f(n生成CH4,n反应CO2)×100%。下列说法正确的是(D)A．反应2CO(g)＋2H2(g)=CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－205.9kJ·mol－1B．CH4的平衡选择性随着温度的上升而增加C．用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480～530℃D．450℃时，提高eq\f(n起始H2,n起始CO2)的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达到X点的值[解析]已知反应①：CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－164.7kJ·mol－1，反应②：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ·mol－1。依据盖斯定律，反应①－2×反应②得2CO(g)＋2H2(g)=CO2(g)＋CH4(g)ΔH＝－164.7kJ·mol－1－2×41.2kJ·mol－1＝－247.1kJ·mol－1，A项错误；反应①的ΔH<0，上升温度，反应①平衡逆向移动，CH4的平衡选择性减小，B项错误；依据题图，CO2实际转化率在350～400℃范围内最高，最佳温度范围约为350～400℃，C项错误；450℃时，提高eq\f(n起始H2,n起始CO2)的值或增大压强，均能使反应①平衡正向移动，CO2平衡转化率增大，能达到X点，D项正确。3．(2024·辽宁卷，18节选)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1ΔS＝－200J·K－1·mol－1。回答下列问题：(1)合成氨反应在常温下能(填“能”或“不能”)自发进行。(2)高(填“高”或“低”，下同)温有利于提高反应速率，低温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常接受400～500℃。针对反应速率与平衡产率的冲突，我国科学家提出了两种解决方案。(3)方案二：M-LiH复合催化剂。下列说法正确的是a(填字母)。a．300℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率c．温度越高，复合催化剂活性确定越高(4)某合成氨速率方程为：v＝kcα(N2)cβ(H2)·cγ(NH3)，依据表中数据，γ＝－1。实验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在合成氨过程中，须要不断分别出氨的缘由为a(填字母)。a．有利于平衡正向移动b．防止催化剂中毒c．提高正反应速率[解析](1)合成氨反应，常温下，ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.4kJ·mol－1－298K×(－0.2kJ·K－1·mol－1)＝－32.8kJ·mol－1<0，故合成氨反应在常温下能自发进行。(2)其他条件不变，上升温度，活化分子百分数增大，反应速率加快；合成氨反应是放热反应，要提高平衡转化率，即使反应平衡正向移动，应降低温度。(3)300℃时，复合催化剂催化时反应速率比单一催化剂催化时大很多，说明复合催化剂比单一催化剂效率更高，a正确；同温同压下，复合催化剂能提高反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高氨的平衡产率，b错误；温度过高，复合催化剂可能会失去活性，催化效率反而降低，c错误。(4)将试验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得：①q＝k·mα·nβ·pγ，③10q＝k·mα·nβ·(0.1p)γ，联立可得γ＝－1。合成氨过程中，不断分别出氨，降低体系中c(NH3)，生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，但不会提高正反应速率，a正确，c错误；反应主产物(即氨)不能使催化剂中毒，b错误。本讲要点速记：1．化学平衡状态推断的两个根本依据(1)v正＝v逆(实质)。(2)各组分浓度或质量保持不变(现象)。2．化学平衡状态的五个特征逆、等、动、定、变。3．影响化学平衡移动的三个外界因素(1)浓度；(2)压强；