易错专题05 平衡状态和平衡图像（原卷版）-2024-2025学年高二化学易错题典例精讲与习题精练（人教版2019选择性必修1）

易错专题05平衡状态和平衡图像聚焦易错点：►易错点一化学平衡的移动►易错点二平衡图像典例精讲易错点一化学平衡的移动【易错典例】例1（2023上·重庆渝中·高二重庆巴蜀中学校考阶段练习）下列事实不能用勒夏特列原理解释的是A．Fe(SCN)3溶液中加入少量固体KSCN后颜色变深B．把食品存放在冰箱里可延长保质期C．合成氨反应，为提高原料的转化率，理论上应采取降低温度的措施D．工业上生产硫酸的过程中，使用过量的空气以提高SO2的利用率【解题必备】化学平衡的移动1．定义：可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程，叫做化学平衡的移动。2.化学平衡移动实质：化学平衡移动是由于浓度、温度、压强的变化使可逆反应从一种平衡状态变为另一平衡状态的过程。平衡移动的实质因为条件的变化打破了正反应、逆反应速率相等的关系。υ(正)＞υ(逆)，正向移动；υ(正)<υ(逆)，平衡逆向移动。3．勒夏特列原理（化学平衡移动原理）：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。对可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)4．勒夏特列原理（化学平衡移动原理）的应用：（1）调控反应：根据影响化学反应速率和平衡的条件以及化学平衡移动原理，可调控工业反应使之效益最大化。如合成氨工业中加入催化剂提高反应速率，温度控制在500℃左右，既考虑了反应速率又兼顾了催化剂的活性的最佳温度，充入过量N2以提高H2的转化率等。（2）判物质状态：由压强的改变，根据平衡移动的方向，可以判断反应物或生成物的状态。（3）判化学计量数：由压强的改变，根据平衡移动的方向，可以判断方程式中某气体物质的计量数或反应物和生成物之间的计量数的大小关系。（4）判ΔH符号：由温度的改变，根据化学平衡移动的方向，可以判断正反应或逆反应是吸热反应还是放热反应。5.合成氨适宜条件的选择（1）选择依据：从提高反应速率的角度分析，提高反应温度、使用催化剂、适当提高氮氢比；从平衡移动的角度分析，降低温度、提高压强和适时分离反应产物氨；从实际生产的角度分析，温度和压强要与生产实际相适应。（2）选择原则：能加快反应速率；提高原料的利用率；提高单位时间内的产量；对设备条件要求不能太高。（3）合成氨的适宜条件：使用催化剂；适宜的压强：2×107～5×107Pa；适宜的温度：500℃左右；及时分离出氨和及时补充氮气和氢气。【变式突破】1．（2023上·甘肃武威·高二天祝藏族自治县第一中学校联考期中）在密闭容器中进行反应：，有关下列图像的说法错误的是A．依据图a可判断正反应为放热反应B．在图b中，虚线可表示使用了催化剂C．若正反应的△H<0，图c可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动D．由图d中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况，可推知正反应的△H>0易错点二平衡图像【易错典例】例2（2023上·江西景德镇·高二统考期中）向一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反应：。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是A．反应速率：B．C．点a、b、c对应的平衡常数：D．反应温度为，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态【解题必备】化学平衡图像1．图像类型：(1)速率—时间图：此类图象定性揭示了v正、v逆随时间(含条件改变对速率的影响)变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向等。（2）含量­时间­温度(压强)图：图象能说明平衡体系中各组分(或某一成分)在反应过程中的变化情况。C%指产物的质量分数；B%指某反应物的质量分数，此类图象要注意各物质曲线的折点(达平衡)时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及其比例符合化学方程式中的计量数关系。(3)恒压(温)图：该类图的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型有：(4)速率—温度(压强)图：（5）其他图：如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示v(正)＞v(逆)的点是3，表示v(正)＜v(逆)的点是1，而2、4点表示v(正)＝v(逆)。2.解题方法:(1)看图像：一看轴，即纵、横坐标的意义；二看点：即起点、拐点、交点、终点；三看线，即线的走向和变化趋势；四看辅助线，即等温线、等压线、平衡线等；五看量的变化，如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的量的变化等。(2)依据图像信息，利用平衡移动原理，分析可逆反应的特征：吸热还是放热，气体的化学计量数增大、减小还是不变，有无固体或纯液体参加或生成等。(3)先拐先平：在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，可能是该反应的温度高、浓度大、压强大或使用了催化剂。(4)定一议二：勒夏特列原理只适用于一个条件的改变，所以图像中有三个变量，先固定一个量，再讨论另外两个量的关系。【变式突破】2．（2023上·辽宁鞍山·高二鞍山一中校考期中）已知合成氨反应：，反应速率方程为(k为常数，随温度的升高而增大)。下图表示在恒压密闭容器中，不同温度下，达到平衡时的体积百分数与投料比的关系。有关说法错误的是A．该反应低温可自发B．其他条件不变，减小可使合成氨速率加快C．的大小关系为D．C点时的平衡转化率为习题精练1．（2023上·福建福州·高二福州高新区第一中学（闽侯县第三中学）校联考期中）用催化还原法消除氮氧化物，发生反应：，相同条件下，在3L恒容密闭容器中，选用不同催化剂，产生的量随时间变化如图所示。下列说法正确的是A．该反应的活化能大小顺序是：B．增加反应物的量，使活化分子百分数增加，有效碰撞增多，反应速率加快C．当时，说明反应已达到平衡D．若反应在恒容绝热的密闭容器中进行，当K值不变时，说明已达到平衡2．（2022上·湖南·高二校联考期中）已知反应：

，温度不同(T2>T1)。下列图像正确的是A． B．C． D．3．（2023上·陕西西安·高二西安中学校考期中）对于可逆反应：，下列图象中正确的是A． B．C． D．4．（2023上·上海长宁·高二上海市延安中学校考期中）恒容密闭容器中，与在不同温度下发生反应：，达到平衡时，各组分的物质的量浓度(c)随温度(T)变化如图所示。下列说法正确的是A．该反应的平衡常数随温度升高而增大B．曲线Y表示随温度的变化关系C．其他条件不变，与在℃下反应，达到平衡D．其他条件不变，提高的浓度，可提高的平衡转化率5．（2023上·江西宜春·高二上高二中校考阶段练习）在一定条件下，向某恒容密闭容器中充入、，发生反应，测得反应时，不同温度下氢气的转化率如图所示。［已知：该反应的速率方程、，、只与温度有关]下列说法错误的是A．图中a、b、c三点对应的由大到小的顺序为B．该反应的ΔH<0C．温度下，起始时容器内的压强为，，则该温度下D．升高温度或增大压强，都可以提高反应物的平衡转化率6．（2023上·江西宜春·高二上高二中校考阶段练习）向绝热恒容密闭容器(绝热容器指该容器可阻止热量的传递，散失，对流)中通入和，在一定条件下发生反应，正反应速率随时间变化的示意图如图所示，下列结论中正确的个数为①反应在c点达到反应进行的限度②浓度：a点小于c点③反应物的总能量高于生成物的总能量④，ab段的消耗量小于bc段的消耗量⑤混合物颜色不再变化，说明反应达到平衡⑥体系压强不再变化，说明反应达到平衡A．2个 B．3个 C．4个 D．5个7．（2023上·辽宁沈阳·高二辽宁实验中学校考期中）有关下列图像的分析正确的是A．图1所示图中的阴影部分面积的含义是某物质的物质的量的变化量B．图2表示在N2+3H22NH3达到平衡后，减少NH3浓度时速率的变化C．图3表示铝片与稀硫酸反应的速率随反应时间变化的曲线，说明t1时刻溶液的温度最高D．图4表示反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

ΔH<0，若O2的物质的量一定，则a、b、c三点中，a点SO2的转化率最高8．（2023上·福建厦门·高二厦门一中校考期中）恒压条件下，密闭容器中将、按照体积比为1∶3合成，其中涉及的主要反应：Ⅰ．

Ⅱ．

在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，在相同的时间段内的选择性和产率随温度的变化如图所示：已知：的选择性下列说法正确的是：A．保持恒温恒压下充入氮气，不影响CO的产率B．合成甲醇的适宜工业条件是约230℃，催化剂选择CZTC．使用CZ(Zr-1)T，230℃以上，升高温度甲醇的产率降低，原因可能是催化剂的活性降低D．使用CZT，230℃以上，升高温度甲醇的产率降低，可能是因为反应Ⅱ平衡正向移动9．（2023上·重庆南岸·高二重庆市第十一中学校校考期中）以下对图像的描述错误的是A．若图甲容器的体积为2L，发生反应，则0~2s内的平均反应速率B．图乙：某温度下发生反应，时刻改变的条件可以是加入催化剂或者增大体系压强(缩小容器体积)C．图丙：对图中反应升高温度，该反应平衡常数增大，正反应为吸热反应D．图丁：对于反应，，10．（2022上·安徽黄山·高二屯溪一中校考期中）根据相应的图像，下列相关说法正确的是甲：乙：丙：丁：aA(g)+bB(g)cC(g)L(s)+aG(g)bR(g)aA+bBcCA+2B2C+3DA．由图甲可知反应aA(g)+bB(g)cC(g)：a+b>c且正反应为吸热反应B．反应达到平衡时外界条件对平衡影响关系如图乙所示，则正反应为吸热反应，且a>bC．物质的含量和压强关系如图丙所示，可知E点v(逆)<v(正)D．反应速率和反应条件变化关系如图丁所示，则该反应的正反应为放热反应，且A、B、C、D均为气体11．（2023上·河南新乡·高二统考期中）化工原料异丁烯()可由异丁烷()直接催化脱氢制得，反应方程式为一定条件下，温度、压强对异丁烷平衡转化率的影响如图所示(假设起始时异丁烯的物质的量为xmol且)，下列说法正确的是A．压强： B．反应速率：C．平衡常数： D．异丁烯()的质量分数：a>b>c12．（2023上·湖北武汉·高二华中师大一附中校考阶段练习）下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图象，其中图象和实验结论表达均正确的是图①图②图③图④A．图①若，则a曲线一定使用了催化剂B．图②是在一定条件下，随时间t的变化，正反应，M点正反应速率<N点逆反应速率C．图③是在恒温恒容的密闭容器中，按不同投料比充入和进行反应，若平衡时和的转化率相等，则D．图④中曲线表示一定压强下NO平衡转化率随温度的变化，A、B、C三点表示不同温度、压强下NO的平衡转化率，压强最小的是B点，化学平衡常数最小的是A点13．（2023上·河南郑州·高二郑州市第四十七高级中学校联考期中）三氯氢硅()是制备硅烷、多晶硅的重要原料。对于反应，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时的转化率随时间变化的结果如图所示。下列有关说法正确的是A．在323K下，该反应的平衡转化率为22%B．在343K下，该反应的平衡常数约为0.02C．，D．14．（2023上·吉林长春·高二东北师大附中校考期中）某研究小组以为催化剂，在容积为的容器中，相同时间下测得化为的转化率随温度变化如图所示[无CO时反应为；有CO应为。下列说法正确的是A．Y点再通入CO、各，此时B．X点可以通过更换高效催化剂提高NO转化率C．达平衡后，其他条件不变，使，CO转化率降低D．CO氧化NO是绿色低能耗的脱硝技术15．（2023上·宁夏石嘴山·高二石嘴山市第三中学校考期中）CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有两个竞争反应：反应I：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g)在1L密闭容器中冲入1molCO2和4molH2，测得平衡时有关物质的物质的量随温度变化如图所示：下列说法不正确的是A．T1℃时，CO2的转化率为60%B．T1℃时，反应I的平衡常数K=0.045C．T2℃时，有利于生成C2H4D．由图像可知，两个竞争反应均为放热反应16．（2023上·广东肇庆·高二四会市四会中学校联考阶段练习）对含氮物质的研究和利用有着极为重要的意义。(1)N2、O2和H2相互之间可以发生化合反应，已知反应的热化学方程式如下：N2(g)+O2(g)=2NO(g)H=+180kJ·mol-1；2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H=-483kJ·mol-1；N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)H=-93kJ·mol-1。则氨的催化氧化反应的热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)H=。(2)汽车尾气净化的一个反应原理为：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H<0.一定温度下，将2.8molNO、2.4molCO通入固定容积为2L的密闭容器中，反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示。

①NO的平衡转化率为，0~20min平均反应速率v(NO)为mol/(Lmin)；该温度下的化学平衡常数数值是。25min时，若保持反应温度不变，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，则化学平衡将移动(填“向左”、“向右”或“不”)。②下列可说明该反应已经达到平衡的是。a．生成(CO2)=消耗(CO)b．混合气体的密度不再改变c．混合气体的平均相对分子质量不再改变d．单位时间内消耗2nmolCO2的同时生成nmolN≡Ne．NO、CO、N2、CO2的浓度相等③反应达到平衡后，改变某一个条件，下列示意图曲线①〜⑧中正确的是17．（2023上·辽宁鞍山·高二鞍山一中校考期中）杭州亚运会主火炬燃料是“零碳甲醇”，这是一种利用焦炉气中的和工业废气捕获的生产的绿色燃料。两者在适宜的过渡金属及其氧化物催化下发生反应：

(1)已知：

①则(用含和的代数式表示)；②实验测得(记作)与温度(T)的关系如下图所示，则该反应0(填“>”“<”或“=”)。(2)从焦炉气中提取氢气，需净化原料气，尤其要脱除其中的含硫杂质。除了从环保角度考虑外，其主要目的是；(3)250℃，在甲（容积为）、乙（容积为）两刚性容器中分别充入和，在适宜的催化剂作用下发生合成甲醇的反应，容器内总压强随时间变化如图所示：①其中B曲线对应容器中压强的变化情况(填“甲”或“乙”)：②利用图中数据计算250℃该反应的分压平衡常数(结果用分数表示)。(4)研究合成甲醇的催化剂时，在其他条件不变仅改变催化剂种类的情况下，对反应器出口产品进行成分分析，结果如下图所示：在以上催化剂中，该反应选择的最佳催化剂为；(5)在研究该反应历程时发现：反应气中水蒸气含量会影响的产率。为了研究水分子对该反应机制的内在影响，我国学者利用计算机模拟，研究添加适量水蒸气前后对能垒较大的反应历程能量变化的影响，如图所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)：①写出有水参与时的化学方程式。②资料显示：水也可以使催化剂活化点位减少。结合资料、上图及学过的知识