1、课题24化学平衡状态化学平衡的移动学习任务1可逆反应化学平衡状态一、可逆反应二、化学平衡状态1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相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。2建立在一定条件下，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：建立过程可用下图表示：3特点三、判断化学平衡状态的两种方法1动态标志：v正v逆0。(1)同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。(2)不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如反应aAbBcCdD，时，反应达到平衡状态。2静态标志：各种“量”不变。(
2、1)各物质的质量、物质的量或浓度不变。(2)各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数等)不变。(3)温度、压强(化学方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。总之，若物理量由“变量”变成了“不变量”，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量始终为“不变量”，则不能作为平衡标志。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)二次电池的充、放电为可逆反应。()(2)在化学平衡建立过程中，v正一定大于 v逆。()(3)恒温恒容下进行的可逆反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时，反应达到平衡状态。()(4)在一定条件下，向密闭容器
3、中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应，生成2 mol NH3。()(5)对于反应A(g)B(g)2C(g)D(g)，当密度保持不变，在恒温恒容或恒温恒压条件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志。()(6)在一定条件下的绝热恒容的密闭容器中发生某一可逆反应，若容器内温度不再改变，则该反应已达平衡。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2向含有2 mol SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g)O2(g)2SO3(g)HQ kJmol1(Q0)，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_0 mol，SO2的转化率_100%，反应放出
4、的热量_Q kJ。答案：极端假设法在可逆反应中的应用变化观念与平衡思想1在密闭容器中进行反应：X2(g)Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()AZ为0.3 molL1BY2为0.4 molL1CX2为0.2 molL1 DZ为0.4 molL1解析：选A。假设0.1 molL1 X2(g)和Y2(g)反应全部转化为Z(g)，生成的c(Z)最大值为0.2 molL1，因该反应是可逆反应，所以达到平衡时c(Z)最大值小于0.4 molL1，同理可求出，0c(X2)0
5、.2 molL1，0.2 molL1c(Y2)0.4 molL1。2(双选)(2020长沙一中月考改编)一定条件下，对于可逆反应X(g)3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 molL1、0.3 molL1、0.08 molL1，则下列判断正确的是()Ac1c213B平衡时，Y和Z的生成速率之比为23CX、Y的转化率不相等Dc1的取值范围为0c10.14 molL1解析：选AD。X、Y平衡浓度之比为13，转化浓度之比亦为13，故c1c213，X、Y的转化率相等，A正确，C不正确；v生成(Y)表示逆反应，v生成(Z
6、)表示正反应，平衡时v生成(Y)v生成(Z)应为32，B不正确；由可逆反应的特点可知，0c1v逆：平衡向正反应方向移动。2v正v逆：反应达到平衡状态，平衡不移动。3v正v逆：平衡向逆反应方向移动。三、影响化学平衡的外界因素1影响化学平衡的外界因素条件的改变(其他条件不变)化学平衡移动的方向浓度增大反应物浓度或减小生成物浓度向正反应方向移动减小反应物浓度或增大生成物浓度向逆反应方向移动压强(对有气体参与的反应)反应前后气体分子数改变增大压强向气体体积减小的方向移动减小压强向气体体积增大的方向移动反应前后气体分子数不变改变压强平衡不移动温度升高温度向吸热反应方向移动降低温度向放热反应方向移动催化剂
7、使用催化剂同等程度改变v正、v逆，但平衡不移动2.几种特殊情况说明(1)改变固体或纯液体的量，对化学平衡没有影响。(2)“惰性气体”对化学平衡的影响恒温、恒容条件恒温、恒压条件(3)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。四、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。深入解读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，如增大反应物A的浓度，平衡右移，A的浓度在增大的基础上减小，但达到新平衡时，A的浓度一定比原
8、平衡大；若将体系温度从50 升高到80 ，则化学平衡向吸热反应方向移动，达到新平衡时50 T80 ；若对体系N2(g)3H2(g)2NH3(g)加压，如从30 MPa加压到60 MPa，化学平衡向气体分子数减小的方向移动，达到新平衡时30 MPap0，其他条件不变时，升高温度，反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大。()(6)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大。()(7)往平衡体系FeCl33KSCNFe(SCN)33KCl中加入适量KCl固体，平衡逆向移动，溶液的颜色变浅。()(8)对于2NO2(g)N2O4(g)的平衡体系，压缩体积，增大压强，平衡正向移动，混合气体的颜色变
9、浅。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2(教材改编题)在体积不变的密闭容器中发生反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，只改变一种外界条件，完成下表：改变条件平衡移动方向氢气的转化率(填“增大” “减小”或“不变”)氨的体积分数(填“增大” “减小”或“不变”)增大氮气的浓度_增大氨的浓度_升高温度_充入适量氩气_答案：(从左到右，从上到下)正向增大逆向减小增大逆向减小减小不移动不变不变(1)化学平衡发生移动的实质是正、逆反应速率不相等。但正、逆反应速率发生变化，平衡不一定移动。例如：使用催化剂，正、逆反应速率均增大，但是增大后的正、逆反应速
10、率仍然相等，所以平衡不发生移动。(2)不要把v(正)增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有v(正)v(逆)时，平衡才向正反应方向移动。(3)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来，当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物的转化率提高；当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他反应物的转化率提高。 化学平衡的移动变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知1工业上利用Ga与NH3在高温条件下合成半导体材料氮化镓(GaN)固体，同时有氢气生成2Ga(s)2NH3(g)2GaN(s)3H2(g)。反应中，每生成3 mol H2时放出30.8 kJ的热量。恒温恒容密
11、闭体系内进行上述反应，下列有关表达正确的是()A图像中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温或加压B图像中纵坐标可以为镓的转化率C图像中纵坐标可以为化学反应速率D图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量解析：选A。A项， 图像中如果纵坐标为正反应速率，升高温度或增大压强，正反应速率会突然增大，且平衡逆向移动，图像符合题意，正确；B项，根据题意知，该反应前后气体分子数增大，增大压强，平衡逆向移动，镓的转化率降低，错误；C项，Ga是固体，其质量不影响反应速率，错误；D项，反应方程式为2Ga(s)2NH3(g)2GaN(s)3H2(g)H0，相同压强下，升高温度，平衡逆向移动，
12、混合气体平均相对分子质量增大；相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，混合气体平均相对分子质量增大，错误。2在压强为0.1 MPa、温度为300 条件下，a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)HcdC物质A的转化率增大D物质D的浓度减小解析：选BC。容器体积缩小为原来的一半，若平衡不移动，则A的浓度应变为原来的2倍，实际A的浓度是原来的1.6倍，说明平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，acd，D的浓度增大。故B、C正确。42017高考全国卷，28(3)H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)CO2(g) COS(g
13、)H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02，此时H2S的转化率为1。(1)在620 K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率2_1，该反应的H_0。(填“”“(2)B1恒容状态下的化学平衡分析在恒容容器中，当改变其中一种气态物质的浓度时，必然会引起压强的改变，但判断平衡移动的方向时，仍以浓度的影响来考虑。如反应2NO2N2O4，达到平衡后，若向容器中再通入反应物NO2，则c(NO2)增大，平衡向正反应方向移动；若向容器中通入生成物N2O4，则c(N2O4)增大，平衡向逆反
14、应方向移动。但由于两种情况下，容器内的压强都增大，故对最终平衡状态的影响是一致的，则两种情况下，达到新的平衡时，NO2的百分含量都比原平衡时要小。2平衡转化率的分析与判断方法(1)反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)的转化率分析若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率提高，A的转化率降低。若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器体积，气体反应物的转化率与化学计量数有关。(2)反应mA(g)nB(g)qC(g)的转化率分析在温度、体积不变时，增加A的量，等效于压缩容器体积，A的转化率与
15、化学计量数有关。增大c(A) 学习任务3等效平衡一、等效平衡的含义在一定条件(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。二、等效平衡的判断方法1恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应判断方法：极值等量即等效。例如：2SO2(g)O2(g)2SO3(g) 2 mol 1 mol 0 0 0 2 mol 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol a mol b mol c mol上述三种配比，按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物，则SO2
16、均为2 mol，O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。中a、b、c三者的关系满足ca2，b1时，即与上述平衡等效。2恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应判断方法：极值等比即等效。例如：2SO2(g)O2(g)2SO3(g) 2 mol 1 mol 0 1 mol 0.5 mol 2 mol a mol b mol c mol按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物，则中，故互为等效平衡。中a、b、c三者关系满足或，c0时，即与平衡等效。3恒温条件下反应前后体积不变的反应判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。例如：H2(g
17、)I2(g)2HI(g) 1 mol 1 mol 0 2 mol 2 mol 1 mol a mol b mol c mol两种情况下，1，故互为等效平衡。中a、b、c三者关系满足1或1，c0时，即与平衡等效。三、虚拟“中间态”法构建等效平衡1构建恒温恒容平衡思维模式新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。2构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。1(恒温恒容下的等效平衡)向一固定体积的密闭容器中通入a mol N2O4气体，在密闭容器内发生反应：N2O4(g)2NO2(g
18、)，达到平衡时再通入a mol N2O4气体，再次达到平衡时，与第一次达平衡时相比，N2O4的转化率()A不变B增大C减小 D无法判断解析：选C。恒温恒容条件下，投料等比增加相当于增大压强，增大压强平衡逆向移动，N2O4的转化率减小。2(恒温恒容下的等效平衡)在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：已知N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1容器甲乙丙反应物投入量1 mol N2、3 mol H22 mol NH34 mol NH3NH3的浓度/(molL1)c1c2c3反应的能量变化放出a kJ吸收b kJ
19、吸收c kJ体系压强/Pap1p2p3反应物转化率123下列说法正确的是()A2c1c3 Bab92.4C2p21解析：选B。根据“一边倒”的方法可知甲、乙两容器中的反应为等效平衡，且甲中生成的NH3与乙中分解的NH3的和为2 mol，此时121，ab92.4。而丙中加入的NH3是乙中的2倍，丙中压强亦是乙中的2倍，增大压强，平衡正向移动，则平衡时2c1p3，A、C项错误，B项正确；增大压强，不利于NH3的分解，则23，故131，D项错误。3(双选)(恒温恒压下的等效平衡)恒温恒压下，在一个容积可变的密闭容器中发生反应：A(g)B(g)C(g)，若开始时通入1 mol A和1 mol B，达到
20、平衡时生成a mol C。则下列说法错误的是()A若开始时通入3 mol A和3 mol B，达到平衡时，生成的C的物质的量为3a molB若开始时通入4 mol A、4 mol B和2 mol C，达到平衡时，B的物质的量一定大于4 molC若开始时通入2 mol A、2 mol B和1 mol C，达到平衡时，再通入3 mol C，则再次达到平衡后，C的物质的量分数为D若在原平衡体系中，再通入1 mol A和1 mol B，混合气体的平均相对分子质量增大解析：选BD。A项，开始时通入3 mol A和3 mol B，由于容器保持恒压，故容积增大，相当于将三个原容器叠加，各物质的含量与原平衡中
21、的相同，C的物质的量为3a mol；B项，无法确定平衡移动的方向，不能确定平衡时B的物质的量一定大于4 mol；C项，再次达到的平衡与题干所给平衡互为等效平衡，根据题给数据可算出达到平衡时C的物质的量分数为；D项，与原平衡互为等数平衡，平衡时各组分的含量不变，混合气体的平均相对分子质量不变。综上，B、D错误。4(恒温恒容与恒温恒压条件下等效平衡的比较)有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。一定温度下，在甲中加入2 mol N2、3 mol H2，反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)达到平衡时生成NH3的物质的量为m mol。(1)在相同温度下，在乙中加入4 mol N2、6 mo
22、l H2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量_(填选项字母，下同)；若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量_。A小于m mol B等于m molC在m2m mol之间 D等于2m molE大于2m mol(2)相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入1 mol NH3，要使乙中反应达到平衡时，各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入_mol N2和_mol H2。解析：(1)由于甲容器恒容，而乙容器恒压，若它们的压强相等，达到平衡时，乙的容积应该为甲的两倍，生成的NH3的物质的量应该等于2m mol。若甲
23、、乙两容器的容积始终相等，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中NH3的物质的量大于 2m mol。(2)乙的容积为甲的一半时，要建立与甲一样的平衡，只有乙中的投料量是甲的一半才行，故乙中应该投入N2为0.5 mol, H2为0 mol。答案：(1)DE(2)0.50 1(2018高考天津卷)室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OHHBrC2H5BrH2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 和78.5 。下列有关叙述错误的是()A加入NaOH，可增大乙醇的物质的量B增大HBr浓
24、度，有利于生成C2H5BrC若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变D若起始温度提高至60 ，可缩短反应达到平衡的时间解析：选D。加入NaOH，c(HBr)减小，平衡向逆反应方向移动，乙醇的物质的量增大，A项正确；增大HBr浓度，平衡向正反应方向移动，有利于生成C2H5Br，B项正确；若反应物按照化学计量数之比加入溶液中，则各物质的平衡转化率相等，故反应物均增大至2 mol，两种反应物平衡转化率之比不变，C项正确；若起始温度提高至60 ，生成物C2H5Br为气态，能够从反应体系中逸出，导致反应不断向正反应方向进行，因此不能缩短反应达到平衡的时间，D项错误。22017高考全国卷
25、，28(4)298 K时，将20 mL 3x molL1 Na3AsO3、20 mL 3x molL1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)I2(aq)2OH(aq)AsO(aq)2I(aq)H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。(1)下列可判断反应达到平衡的是_(填标号)。a溶液的pH不再变化bv(I)2v(AsO)cc(AsO)/c(AsO)不再变化dc(I)y molL1(2)tm时，v正_v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)tm时v逆_tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是_。解析：(1)溶液的pH不再变化，即OH的
26、浓度不再变化，所以平衡体系中各组分的浓度均不再变化，说明反应达到平衡状态，a项正确；当v正(I)2v逆(AsO)或v逆(I)2v正(AsO)时反应达到平衡状态，选项中的速率未指明是正反应速率还是逆反应速率，b项错误；反应达到平衡之前，c(AsO)逐渐减小而c(AsO)逐渐增大，故c(AsO)/c(AsO)逐渐增大，当c(AsO)/c(AsO)不变时反应达到平衡状态，c项正确；根据离子方程式可知反应体系中恒有c(I)2c(AsO)，观察图像可知，反应达到平衡时c(AsO)y molL1，此时c(I)2y molL1，d项错误。(2)tm时反应未达到平衡状态，所以v正大于v逆。(3)从tm到tn，
27、反应逐渐趋于平衡状态，反应物浓度逐渐减小而生成物浓度逐渐增大，所以正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，故tm时v逆小于tn时v逆。答案：(1)ac(2)大于(3)小于tm时生成物浓度较低一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1在1 L定容的密闭容器中，可以证明可逆反应N23H22NH3已达到平衡状态的是()Ac(N2)c(H2)c(NH3)132B1个NN键断裂的同时，有3个HH键生成C其他条件不变时，混合气体的密度不再改变Dv正(N2)2v逆(NH3)解析：选B。c(N2)c(H2)c(NH3)132不能说明各物质的浓度不变，不一定为平衡状态，A错误；1个NN键断裂的同时，有3个HH键
28、生成，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，B正确；混合气体的密度，气体质量在反应前后守恒，容器体积不变，故密度始终不变，所以密度不变的状态不一定是平衡状态，C错误；v正(N2)2v逆(NH3)时，正、逆反应速率不相等，未达到平衡状态，D错误。2反应X(g)Y(g)2Z(g)H0，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c(X)，X的转化率增大D降低温度，Y的转化率增大解析：选D。该反应前后气体分子数相等，减小容器体积(加压)，平衡不发生移动，A项错误；加入催化剂可同时同倍数地改变正、逆反应速率，故平衡不发生移动，Z的产率不变，B项错误；
29、增大c(X)，平衡正向移动，但X的转化率减小，C项错误；此反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，Y的转化率增大，D项正确。3下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是()A在强碱存在的条件下，酯的水解反应进行较完全B加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3C可用浓氨水和NaOH固体快速制取氨D加压条件下有利于SO2与O2反应生成SO3解析：选B。应注意区别化学平衡移动原理和化学反应速率理论的应用范围，加催化剂只能提高化学反应速率，故B项不能用化学平衡移动原理解释。4可逆反应：2NO2(g)2NO(g)O2(g)在容积固定的密闭容器中达到平衡状态的标志是()单位时间内生成n mol O2的同
30、时生成2n mol NO2单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为221的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态ABC D全部解析：选A。中单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，说明反应已达到平衡状态。单位时间内生成n mol O2必生成2n mol NO，不能说明反应达到平衡状态。中无论达到平衡与否，用各物质表示的化学反应速率之比都等于化学计量数之比。有色气体的颜色不变，则表示物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡状态。气
31、体体积固定、反应前后质量守恒，密度始终不变。反应前后V(g)0，压强不变，意味着各物质的含量不再变化，说明已达到平衡状态。由于气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，说明反应已达到平衡状态。5(2020龙岩高三模拟)利用下列反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。反应一：Ni(粗，s)4CO(g)Ni(CO)4(g)H0下列说法错误的是()A对于反应一，适当增大压强，有利于Ni(CO)4的生成B提纯过程中，CO气体可循环使用C升高温度，反应一的反应速率减小，反应二的反应速率增大D对于反应二，在180200 ，温度越高，Ni(CO)4(g)的转化率越高
32、解析：选C。反应一的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡右移，有利于Ni(CO)4的生成，A正确；反应一以CO为原料，反应二产生CO，故CO可以循环使用，B正确；升高温度，反应一和反应二的反应速率都增大，C不正确；反应二的正反应是吸热反应，在180200 ，温度越高，反应进行的程度越大，Ni(CO)4(g)的转化率越高，D正确。6某温度时，发生反应2HI(g)H2(g)I2(g)，向三个体积相等的恒容密闭容器A、B、C中，分别加入2 mol HI；3 mol HI；1 mol H2与1 mol I2，分别达到平衡时，以下关系正确的是()A平衡时，各容器的压强：B平衡时，I2的浓度：C平衡
33、时，I2的体积分数：D从反应开始到达平衡的时间：解析：选C。根据等效平衡原理，若1 mol H2与1 mol I2完全转化为HI，则HI为2 mol，所以和是完全相同的等效平衡，所以二者的浓度、百分含量、压强、转化率等都一样；与相比增大了HI的量，该反应为反应前后气体体积不变的反应，增大HI的量，达到平衡时，新平衡与原平衡相同，所以各物质的百分含量不变，但是浓度增大。7已知反应：CO(g)3H2(g)CH4(g)H2O(g)。起始以物质的量之比为11充入反应物，不同压强条件下，H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为)。下列有关说法正确的是()A上述反应的H0BN点时的反应速率
34、一定比M点的快C降低温度，H2的转化率可达到100%D工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强解析：选A。根据题图，随着温度的升高，H2的平衡转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，H0，A项正确；N点压强大于 M点的，M点温度高于N点的，因此无法确定两点的反应速率快慢，B项错误；此反应是可逆反应，不能完全进行到底，C项错误；控制合适的温度和压强，既能保证反应速率较快，也能保证H2有较高的转化率，采用更高的压强对设备的要求更高，增加经济成本，D项错误。二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。8.在某2 L恒容密闭容器中充入2 mol X(g)和1 mol Y(g)发生反应：2X
35、(g)Y(g)3Z(g)H，反应过程中持续升高温度，测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是()AM点时Y的转化率最大B升高温度，平衡向逆反应方向移动C平衡后充入Z，达到新平衡时Z的体积分数增大DW、M两点Y的正反应速率相等解析：选B。温度在a 之前，升高温度，X的体积分数减小，温度在a 之后，升高温度，X的体积分数增大，曲线上最低点为平衡点，最低点之前未达到平衡，反应向正反应方向进行，最低点之后，升高温度，X的体积分数增大，平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应。A项，曲线上最低点Q为平衡点，升高温度，平衡向逆反应方向移动，Y的转化率减小，所以Q点时Y的转化率最大，
36、错误；B项，根据上述分析可知，升高温度，平衡向逆反应方向移动，正确；C项，反应前后气体的物质的量不变，平衡后充入Z，达到的新平衡与原平衡是等效平衡，所以达到新平衡时Z的体积分数不变，错误；D项，W点对应的温度低于M点对应的温度，温度越高，反应速率越大，所以W点Y的正反应速率小于M点Y的正反应速率，错误。9(新题预测)在恒温恒压下，向密闭容器中充入4 mol SO2和2 mol O2，发生如下反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0。2 min后，反应达到平衡，生成SO3为1.4 mol，同时放出热量Q kJ。则下列分析正确的是()A在该条件下，反应前后的压强之比为65.3B若反应开始时
37、容器体积为2 L，则v(SO3)0.35 mol/(Lmin)C若把“恒温恒压下”改为“恒压绝热条件下”，平衡后n(SO3)1.4 molD若把“恒温恒压下”改为“恒温恒容下”，达平衡时放出热量大于Q kJ解析：选C。由平衡时n(SO3)1.4 mol可知，此时n(SO2)2.6 mol，n(O2)1.3 mol。因是恒温恒压条件，所以反应前后压强不变，A错误；因该反应是气体分子数减小的反应，所以随着反应的进行，体积逐渐减小，小于2 L，所以v(SO3)大于0.35 mol/(Lmin)，B错误；该反应为放热反应，在绝热条件下随着反应的进行要放热，达到平衡时与恒温恒压条件下的平衡比较，平衡要逆
38、向移动，所以n(SO3)1.4 mol，C正确；恒温恒容下的平衡与原平衡比较，平衡逆向移动，所以放出的热量小于Q kJ，D错误。10(2020济宁高三一模)某密闭容器中充入等物质的量的A和B，一定温度下发生反应A(g)xB(g)2C(g)，达到平衡后，在不同的时间段，分别改变影响反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率分别随时间的变化如图所示：下列说法中正确的是()A3040 min 内该反应使用了催化剂B化学方程式中的x1，正反应为吸热反应C30 min时减小压强，40 min时升高温度D8 min前A的平均反应速率为0.08 molL1min1解析：选CD。若使用催化剂，则化学反应速
39、率增大，A错误；由浓度时间图像可知，A、B的浓度变化相同，故A、B的化学计量数相同，都为1；由反应速率时间图像可知，30 min时改变的条件为减小压强，40 min时改变的条件为升高温度，且升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，B错误、C正确；前8 min内A的平均反应速率为0.08 molL1min1，D正确。三、非选择题11(2020南昌一模)(1)一定条件下，将2 mol SO2与1 mol O2 置于恒容密闭容器中发生反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，下列状态能说明该反应达到化学平衡的是_(填字母)。A混合气体的密度保持不变BSO2的转化率保持不变CSO2和O2的
40、物质的量之比保持不变DO2的消耗速率和SO3的消耗速率相等(2)已知反应2NO(g)N2(g)O2(g)H0，在不同条件时N2的体积分数随时间(t)的变化如图所示。根据图像可以判断曲线R1、R2对应的下列反应条件中不同的是_(填字母)。A压强B温度C催化剂(3)CO和H2在一定条件下可以合成甲醇：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H”“”或“”)T2，理由是_。已知T2时，第20 min时容器内压强不再改变，此时H2的转化率为_。若将1 mol CO和2 mol H2通入原体积为1 L的恒压密闭容器(如图乙所示)中达到平衡，若再向容器中通入1 mol CH3OH(g)，重新达到平衡后，CH
41、3OH(g)在体系中的百分含量_(填“变大”“变小”或“不变”)。解析：(1)SO2、O2和SO3都是气体，恒容反应时混合气体的密度始终不变，A错误。反应正向进行，SO2的转化率增大，反应逆向进行，SO2的转化率减小，故SO2的转化率保持不变，该反应达到平衡状态，B正确。起始加入SO2和O2的物质的量之比为21，与其化学计量数之比相等，则二者的物质的量之比始终等于21，C错误。O2的消耗速率与SO3的消耗速率之比为12，该反应达到平衡状态，D错误。(2)由题图可知，曲线R2代表的反应比曲线R1代表的反应先达到平衡状态，且R1平衡时N2的体积分数更大。A项，若R表示压强，改变压强，平衡不移动，N
42、2的体积分数不变，与图像不符合。B项，若R表示温度，该反应的H0，升高温度，平衡逆向移动，N2的体积分数减小，与图像符合。C项，若R表示催化剂，使用催化剂，只能改变反应速率，平衡不移动，N2的体积分数不变，与图像不符合。(3)由题表中数据可知，未达到平衡之前，相同时间内，T2时CO的变化量大于T1时，则T2时化学反应速率快，又温度越高，反应速率越快，故有T1T2。T2时，第20 min时容器内压强不再改变，则反应达到平衡状态，此时n(CO)0.5 mol，则有CO(g)2H2(g)CH3OH(g)起始浓度/(molL1) 1 2 0转化浓度/(molL1) 0.5 1 0.5平衡浓度/(mol
43、L1) 0.5 1 0.5故20 min 时H2的转化率为100%50%。若再向容器中通入1 mol CH3OH(g)，由于是恒压条件，该平衡与之前的平衡等效，重新达到平衡后，CH3OH(g)在体系中的百分含量不变。答案：(1)B(2)B(3)”“”或“”)v逆。(2)课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法：N2(g)3H2(g)2NH3(g)Hv逆。(2)该反应是一个气体分子数减少的放热反应，升高温度，平衡逆向移动；使用更高效的催化剂，反应速率增大，但平衡不移动；分离出氨，平衡虽然正向移动，但反应速率减小；充入氮气，平衡正向移动且反应速率增大。010 min时，N2从0.6 mol减少到0.2 mol，变化量为0.4 mol，则H2的变化量为1.2 mol，v(H2)1.2 mol2 L10 min0.06 molL1min1。平衡时压缩容器的体积，气体的压强增大，平衡正向移动，N2的物质的量在原有基础上减小，曲线d符合题意。答案：(1)向左(2)D0.06 molL1min1d
