2025届高考化学一轮总复习课时跟踪练39化学平衡状态化学平衡的移动

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1．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A．用排饱和食盐水的方法收集氯气
B．打开啤酒瓶盖时会从瓶口逸出气体
C．对2HI(g)⇌H2(g)＋I2(g)，减小容器容积，气体颜色变深
D．久置的氯水pH逐渐减小
解析：选C。A．氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，存在平衡：Cl2＋H2O⇌H＋＋Cl－＋HClO，饱和食盐水中含有氯化钠电离出来的氯离子，抑制了氯气的溶解，故可以用排饱和食盐水的方法收集氯气，能用勒夏特列原理解释；B．啤酒中存在二氧化碳的溶解平衡，打开啤酒瓶盖后，瓶内压强减小，二氧化碳气体逸出，能用勒夏特列原理解释；C．对2HI(g)⇌H2(g)＋I2(g)，减小容器容积，平衡不移动，气体颜色变深是减小容积使I2浓度增大所致，不能用勒夏特列原理解释；D．氯水中存在平衡：Cl2＋H2O⇌H＋＋Cl－＋HClO，次氯酸见光分解使平衡正向移动，pH逐渐减小，能用勒夏特列原理解释。
2．(2024·江门阶段测试模拟)在恒温恒容密闭容器中进行反应：CO(g)＋N2O(g)⇌N2(g)＋CO2(g)。下列能作为反应已达到平衡状态的依据的是( )
A． eq \f(c(N2)·c(CO2),c(CO)·c(N2O)) 不再变化
B．反应速率：v正(CO)＝v正(N2)
C．容器内气体的压强不再变化
D．容器内气体的密度不再变化
解析：选A。A．反应CO(g)＋N2O(g)⇌N2(g)＋CO2(g)的平衡常数K＝ eq \f(c(N2)·c(CO2),c(CO)·c(N2O)) ，当 eq \f(c(N2)·c(CO2),c(CO)·c(N2O)) 不再变化时，说明反应达到平衡，故A选；B．反应速率：v正(CO)＝v正(N2)，不能说明正、逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡，故B不选；C．该反应是气体体积不变的反应，反应过程中容器内气体的压强始终不变，当容器内气体的压强不再变化时，不能说明反应达到平衡，故C不选；D．反应过程中气体总质量和总体积不变，气体的密度是定值，当容器内气体的密度不再变化时，不能说明反应达到平衡，故D不选。
3．(2024·广东联考)对于反应NO2(g)＋SO2(g)⇌SO3(g)＋NO(g) ΔH＝－41.8 kJ·ml－1，下列有关说法正确的是( )
A．达到平衡后，升高温度，c(SO3)增大
B．使用催化剂能缩短该反应达到平衡的时间
C．1 ml NO2(g)与1 ml SO2(g)混合后，充分反应会放出41.8 kJ热量
D．在恒温恒容条件下，当反应容器内总压强不变时，说明该反应已达到平衡
解析：选B。A．该反应为放热反应，达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，c(SO3)减小，故A错误；B．催化剂能增大反应速率，所以使用催化剂能缩短该反应达到平衡的时间，故B正确；C．该反应是可逆反应，故1 ml NO2(g)与1 ml SO2(g) 混合后，反应物不能完全反应，放出的热量小于41.8 kJ，故C错误；D．在恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数相等的可逆反应，总压强一直不变，所以压强不变，不能说明该反应达到平衡状态，故D错误。
4．温度为T ℃时，向某密闭容器中加入足量活性炭，并充入1 ml NO2，发生反应：2C(s)＋2NO2(g)⇌N2(g)＋2CO2(g) ΔH，反应达到平衡。下列说法正确的是( )
A．使用催化剂，可以改变该反应的ΔH和活化能
B．粉碎活性炭固体，正反应速率增大，平衡正向移动
C．降低压强，平衡正向移动，平衡常数K增大
D．恒压下，充入稀有气体，利于提高NO2的转化率
解析：选D。A．使用催化剂，可以改变反应的活化能，但不改变反应的ΔH，故A错误；B．粉碎活性炭固体，可增大反应物间的接触面积，从而增大反应速率，但对平衡无影响，故B错误；C．平衡常数K只受温度影响，不受压强影响，故C错误；D．恒压下，充入稀有气体，容器容积增大，相当于减压，平衡向气体分子数增大的方向移动，即正向移动，有利于提高二氧化氮的转化率，故D正确。
5．室温下，向圆底烧瓶中加入1 ml C2H5OH和含 1 ml HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBr⇌C2H5Br＋H2O，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．增大C2H5OH浓度，有利于生成C2H5Br
B．加入的反应物的物质的量均增大至3 ml时，两种反应物平衡转化率之比不变
C．为缩短反应达到平衡的时间，将起始温度提高至50 ℃
D．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量
解析：选C。A．增大C2H5OH浓度，平衡正向移动，有利于生成C2H5Br，A正确；B．当投料比与化学计量数之比相等时，各物质的转化率相等，投料比不变，转化率之比不变，B正确；C．温度升高至50 ℃，C2H5Br汽化，难以在短时间内达到平衡，C错误；D．加入NaOH，与HBr反应，平衡逆向移动，乙醇的物质的量增大，D正确。
6．用活性炭还原处理氮氧化物的有关反应为C(s)＋2NO(g)⇌CO2(g)＋N2(g) ΔH<0。向容积可变的密闭容器中加入(足量的)活性炭，并充入NO，在t2时刻改变某一条件，反应速率-时间图像如下图所示。下列说法正确的是( )
A．给该反应升温，v正减小，v逆增大
B．t2时刻改变的条件是向密闭容器中充入NO
C．t1时刻的v逆大于t2时刻的v正
D．若气体的密度不变，则不能说明该反应达到平衡
解析：选B。A．升高温度，v正、v逆均增大，A错误；B．由题图可知，t2时刻改变条件后，逆反应速率瞬间减小，达到新平衡时，与原平衡反应速率相同，故改变的条件是向密闭容器中充入NO，B正确；C．t2时刻改变的条件是向密闭容器中充入NO，正反应速率增大，逆反应速率减小，故t1时刻的v逆小于t2时刻的v正，C错误；D．该反应前后气体的物质的量不变，即恒温下容器的容积保持不变，反应正向气体质量增加，若气体的密度不变，则气体质量不变，说明该反应达到平衡，D错误。
7．(2024·云浮调研)一定温度下，向1 L密闭容器中充入2 ml X和1 ml Y，发生反应2X(g)＋Y(g)⇌3Z(？)。达到平衡时，容器的压强从原来的p0变为0.4p0。下列说法错误的是( )
A．Z不可能为气体
B．达到平衡时容器内有1.8 ml Z
C．压缩容器容积，再次达到平衡时，X的浓度不变
D．Y的体积分数不变说明反应达到平衡状态
解析：选D。A．若Z为气体，则反应前后气体的压强不变，根据压强从原来的p0变为0.4p0可知，Z不可能为气体，故A正确；B．设Y的物质的量的变化量为x ml，列“三段式”：
eq \f(3,3－3x) ＝ eq \f(p0,0.4p0) ，解得x＝0.6，达到平衡时容器内有1.8 ml Z，故B正确；C．平衡常数K＝ eq \f(1,c2(X)·c(Y)) ，压缩容器容积，平衡正向移动，但K不变，故再次达到平衡时，X的浓度不变，故C正确；D．反应起始时X、Y的投料量之比为化学计量数之比，容器内只有X和Y为气体，Y的体积分数始终为 eq \f(1,3) ，故Y的体积分数不变不能说明反应达到平衡状态，故D错误。
8．聚丙烯腈纤维俗名人造羊毛，由丙烯腈聚合而得。用丙烯合成丙烯腈的反应如下： 2C3H6(g)＋2NH3(g)＋3O2(g) ⇌2C3H3N(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 030 kJ·ml－1。
(1)某密闭容器中发生上述反应，生成丙烯腈的反应速率与反应时间的关系如图甲所示。
t1时刻表示体系改变的反应条件为____________； t2时刻表示体系改变了另一反应条件，此时平衡__________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。
(2)丙烯的转化率与反应温度的关系如图乙所示：
①有利于提高丙烯平衡转化率的反应条件有___________________。
②最大转化率所对应的温度为460 ℃。当温度低于460 ℃时，丙烯的转化率______(填“是”或“不是”)所对应温度下的平衡转化率，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)一定条件下，在2 L恒容密闭容器中，通入 84 g C3H6、34 g NH3、96 g O2，若该反应5 min到达a点，则0～5 min内丙烯的平均反应速率为________ml·L－1·min－1。
解析：(1)t1时刻正、逆反应速率都增大，且增大程度相等，故改变的反应条件为使用催化剂；由于生成丙烯腈的反应是气体体积增大的放热反应，t2时刻改变反应条件，正、逆反应速率都降低，可能为降低温度，也可能是减小压强，无论是降低温度还是减小压强，平衡都正向移动。(2)①该反应是气体体积增大的放热反应，故有利于提高丙烯平衡转化率的反应条件有降低温度、减小压强。②该反应的正反应为放热反应，平衡状态下，若升高温度，平衡逆向移动，则平衡转化率降低，而当温度低于460 ℃时，丙烯的转化率随温度升高而逐渐升高，因此温度低于460 ℃时，丙烯的转化率不是所对应温度下的平衡转化率。(3)一定条件下，在2 L恒容密闭容器中，通入84 g(2 ml)C3H6、34 g(2 ml) NH3、96 g(3 ml) O2，若该反应5 min到达a点，则0～5 min内丙烯的平均反应速率为v(丙烯)＝ eq \f(2 ml×0.6,2 L×5 min) ＝0.12 ml·L－1·min－1。
答案：(1)使用催化剂 正向
(2)①降低温度、减小压强 ②不是 该反应的正反应为放热反应，平衡状态下，若升高温度，平衡逆向移动，则平衡转化率将降低 (3)0.12
9．(2021·新高考天津卷)CS2是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S8)与CH4为原料制备CS2，S8受热分解成气态S2，发生反应2S2(g)＋CH4(g)⇌CS2(g)＋2H2S(g)。回答下列问题：
(1)某温度下，若S8完全分解成气态S2。在恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1时开始反应。
①当CS2的体积分数为10%时，CH4的转化率为____________。
②当以下数值不变时，能说明该反应达到平衡的是________(填标号)。
a．气体密度 b．气体总压 c．CH4与S2体积比 d．CS2的体积分数
(2)一定条件下，CH4与S2反应中CH4的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化曲线如下图所示。据图分析，生成CS2的反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。工业上通常采用在600～650 ℃ 的条件下进行此反应，不采用低于600 ℃的原因是_____________________________________。
解析：(1)①在恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1 时开始反应，列“三段式”：
当CS2的体积分数为10%时，即 eq \f(x ml,3a ml) ×100%＝10%，解得x＝0.3a，CH4的转化率为 eq \f(x ml,a ml) ×100%＝30%。②a.恒温密闭容器中，反应前后气体体积不变，气体质量不变，故密度一直不变，故密度不变不一定平衡，不选；b.反应前后气体的物质的量不变，故压强也一直不变，故压强不变不一定平衡，不选；c.CH4与S2体积比一直为1∶2，故CH4与S2体积比不变不一定平衡，不选；d.CS2的体积分数不变，说明反应已经达到平衡，选。(2)由题图可知，随温度升高，甲烷的平衡转化率降低，故生成CS2的反应为放热反应。工业上通常采用在600～650 ℃的条件下进行此反应，不采用低于600 ℃的原因是600 ℃时甲烷平衡转化率高达99%，低于600 ℃时，S2浓度明显偏小，且反应速率小。
答案：(1)①30% ②d (2)放热 600 ℃时甲烷平衡转化率高达99%，低于600 ℃时，S2浓度明显偏小，且反应速率小
[素养提升]
10．某实验小组探究温度对化学反应H2(g)＋I2(g)⇌2HI(g)的影响，在其他条件相同时，将1 ml H2(g)和1 ml I2(g)充入容积为2 L的恒容密闭容器中，测得不同温度下HI(g)的物质的量分数随时间变化的实验数据见下表：
下列说法正确的是( )
A．T1温度下，0～20 min内，H2的平均反应速率为 0.012 5 ml·L－1·min－1
B．在T1温度下，该反应有可能在70 min时已达到平衡状态
C．由表中数据推测，T1>T2
D．由表中数据可知，温度越高，H2(g)与I2(g)的反应限度越大
解析：选A。T1温度下，0～20 min内，HI的物质的量分数为0.50，反应前后气体的物质的量不变，说明生成1 ml HI，消耗了0.5 ml H2，H2的平均反应速率为 eq \f(0.5 ml,2 L×20 min) ＝0.012 5 ml·L－1·min－1，选项A正确；在T1温度下，每间隔20 min，HI物质的量分数增加值逐渐减小，反应从 40～60 min，HI(g)的物质的量分数的变化量为0.08，故50～60 min、60～70 min HI(g)的物质的量分数的变化量应小于0.04，故该反应70 min时没有达到平衡状态，选项B错误；T2温度下，反应更快达到平衡，据此可推断T2>T1，选项C错误；T2>T1，温度越高，H2(g)与I2(g)的反应限度越小，选项D错误。
11．有两个相同带活塞的容器a、b，向容器a中充入NO2(g)待颜色不再变化，再向容器b中充入Br2(g)，使两容器的颜色相同、体积相等[注：同浓度的NO2(g)和Br2(g)颜色相同，2NO2(g)⇌N2O4(g)(无色)]，迅速将两容器同时压缩(假设气体不液化)。下列说法正确的是( )
A．a→a′过程中，颜色突然加深，然后逐渐变浅，最终颜色比原来的浅
B．若对a和b以极慢的速度缓缓压缩，则a和b的颜色均慢慢加深，但在每一个相同的时间点，b的颜色总比a的深
C．假设容器和活塞均为无色，从容器左侧观察a和a′，a′的颜色比a的浅
D．气体的物质的量：n(a′)一定大于n(b′)
解析：选B。A项，a→a′过程中，开始时容器的容积瞬间减小，NO2的浓度瞬间增大，颜色突然加深，2NO2(g)⇌N2O4(g)平衡正向移动，NO2的浓度逐渐减小，颜色又逐渐变浅，但新平衡时各气体物质的浓度均比旧平衡时大，最终颜色比原来的深，故A错误；B项，在以极慢的速度缓缓压缩的过程中，a中2NO2(g)⇌N2O4(g)平衡正向移动，有一定量的NO2转化成N2O4，而b→b′过程中，Br2(g)的物质的量不变，故在每一个相同的时间点，Br2(g)的浓度总是比NO2的浓度大，即b的颜色总比a的深，故B正确；C项，由A项分析可知，从容器左侧观察a和a′，a′的颜色更深，故C错误；D项，由于a′中存在平衡移动，且是向着气体物质的量减小的方向移动，所以气体的物质的量：n(a′)小于n(b′)，故D错误。
12．(2024·珠海月考)一种制备蓝氢的原理是 CH4(g)＋CO2(g)⇌2CO(g)＋2H2(g)。向一容积为1 L的恒容密闭容器中充入1 mlCH4(g)和2 mlCO2(g)，在一定条件下发生上述反应，测得H2的物质的量与时间的关系见下表。下列叙述错误的是( )
A．0～10 min，v(CO2)＝0.15 ml·L－1·min－1
B．CO的体积分数不变时，反应达到平衡状态
C．上述反应中，CH4的转化率大于 CO2的转化率
D．若其他条件不变，加入高效催化剂，则CH4的转化率达到45%时所用时间小于20 min
解析：选A。A．0～10 min，v(H2)＝ eq \f(0.75 ml,1 L×10 min) ＝0.075 ml·L－1·min－1，由题给化学方程式可知，v(CO2)＝ eq \f(1,2) v(H2)＝ eq \f(1,2) ×0.075 ml·L－1·min－1＝0.037 5 ml·L－1·min－1，故A错误；B．CO的体积分数不变时，说明CO的物质的量不变，反应达到平衡状态，故B正确；C．达到平衡时，n(H2)＝0.9 ml，由化学方程式的化学计量数关系可知，CH4的转化率为 eq \f(0.9 ml×\f(1,2),1 ml) ×100%＝45%，CO2的转化率为 eq \f(0.9 ml×\f(1,2),2 ml) ×100%＝22.5%，CH4的转化率大于CO2的转化率，故C正确；D．若其他条件不变，加入高效催化剂，反应速率增大，但不影响最终平衡时CH4的转化率，则CH4的转化率达到45%时所用时间小于20 min，故D正确。
13．在600 K下，按初始投料比 n(CO)∶n(H2)分别为1∶1、1∶2、1∶3投料，发生反应CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH<0。测得不同压强下，CO平衡转化率如下图所示。下列叙述正确的是( )
A．曲线X代表起始投料比为1∶1
B．当2v正(H2)＝v逆(CH3OH)时，该反应达到平衡状态
C．若其他条件不变，升高温度会使对应的曲线上移
D．m点对应的H2的平衡转化率为60%
解析：选D。A．相同温度下，氢气投料增多，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，故曲线X代表起始投料比为1∶3，A项错误；B．该反应达到平衡时，v正(H2)＝2v逆(CH3OH)，B项错误；C．该反应是放热反应，其他条件不变，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率降低，平衡曲线均下移，C项错误；D．曲线Y代表起始投料比为1∶2，即起始按化学计量数之比投料，CO、H2的平衡转化率相等，即m点对应的CO、H2的平衡转化率均为60%，D项正确。
14．CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造具有更高价值的化学品是目前的研究目标。请回答下列问题：
Ⅰ.工业上可以利用CO2和H2合成CH3OH：CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH＜0。该反应在起始温度和容积均相同(T ℃、1 L)的两个密闭容器中分别进行，反应物起始物质的量见下表：
(1)达到平衡时，反应a、b对比：CO2的体积分数φ(a)________(填“>”“＜”或“＝”)φ(b)。
(2)下列能说明反应a达到平衡状态的是________。
A．v正(CO2)＝3v逆(H2)
B．混合气体的平均摩尔质量不再改变
C．c(CH3OH)＝c(H2O)
D．容器内压强不再改变
Ⅱ.我国科学家研究了不同反应温度对含碳产物组成的影响。已知：
反应① CO2(g)＋4H2(g)⇌CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＜0；
反应② CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g) ΔH>0。
在密闭容器中通入3 ml H2和1 ml CO2，分别在1 MPa和10 MPa下进行反应。实验中对组成平衡体系的三种物质(CO2、CO、CH4)进行分析，其中温度对CO和CH4的影响如图甲所示。
(3)10 MPa时，表示CH4和CO的平衡组成随温度变化关系的曲线分别是________和________。M点平衡组成含量高于N点的原因是______________。
(4)当CH4和CO的平衡组成均为40%时，若容器的容积为1 L，该温度下反应①的平衡常数K的值为________。
Ⅲ.在T1时，向容积为 2 L 的恒容密闭容器中充入物质的量之和为3 ml的CO和H2，发生反应CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)，反应达到平衡时CH3OH(g)的体积分数(φ)与 eq \f(n(H2),n(CO)) 的关系如图乙所示。
(5)当 eq \f(n(H2),n(CO)) ＝3.5时，达到平衡后，CH3OH的体积分数可能是图像中的________(填“D”“E”或“F”)点。
(6) eq \f(n(H2),n(CO)) ＝______时，CH3OH的体积分数最大。
解析：Ⅰ.(1)反应a为恒温恒容，反应b为绝热恒容，反应a、b的初始量等效，正反应为放热反应，逆反应为吸热反应，反应b相当于反应a平衡后再降低温度，即平衡向正反应方向移动，CO2的体积分数：φ(a)>φ(b)。
(2)A．当3v正(CO2)＝v逆(H2)时，说明正、逆反应速率相等，反应a达到平衡状态，故A不选；B．该反应是气体体积减小的反应，反应过程中气体总质量不变，总物质的量减小，混合气体的平均摩尔质量增大，当混合气体的平均摩尔质量不再改变时，说明反应a达到平衡状态，故B选；C．c(CH3OH)＝c(H2O)时，不能说明正、逆反应速率相等，不能说明反应a达到平衡状态，故C不选；D．该反应是气体体积减小的反应，反应过程中压强减小，当容器内压强不再改变时，说明反应a达到平衡状态，故D选。
Ⅱ.(3)对于反应①来说，升高温度，平衡逆向移动，CH4的含量减小，对于反应②来说，升高温度，平衡正向移动，CO的含量增大；增大压强，反应①的平衡正向移动，H2O的含量增大，使反应②的平衡逆向移动，导致CO含量减小。综上所述，温度相同时，压强越大，CH4的含量越大、CO的含量越小，故压强为10 MPa时，表示CH4和CO平衡组成随温度变化关系的曲线分别是a、d。
(4)起始时n(CO2)＝1 ml，n(H2)＝3 ml，根据题图甲可知，当CH4和CO的平衡组成均为40%时，CO2的平衡组成为20%，根据C原子守恒有n(CO)＝n(CH4)＝1 ml×40%＝0.4 ml，n(CO2)＝1 ml×20%＝0.2 ml，对于反应①：
平衡时：n(CO2)＝1 ml－0.4 ml－0.4 ml＝0.2 ml，n(H2O)＝0.4 ml＋0.8 ml＝1.2 ml，n(H2)＝3 ml－1.6 ml－0.4 ml＝1 ml，n(CH4)＝0.4 ml，已知该容器的容积为1 L，故反应①的平衡常数K＝ eq \f(c(CH4)·c2(H2O),c(CO2)·c4(H2)) ＝ eq \f(0.4×1.22,0.2×14) ＝2.88。
Ⅲ.(5)当投料比等于化学计量数之比时，平衡时生成物的体积分数最大，故当 eq \f(n(H2),n(CO)) ＝3.5时，达到平衡状态后，甲醇的体积分数小于C点，F点符合题意。
(6)当投料比等于化学计量数之比时，平衡时生成物的体
积分数最大，故 eq \f(n(H2),n(CO)) ＝2时，达到平衡状态后，甲醇的体积分数最大。
答案：Ⅰ.(1)> (2)BD
Ⅱ.(3)a d 温度相同时，增大压强使反应①平衡正向移动，CH4的含量增大，H2O的含量增大，使反应②平衡逆向移动，CO的含量减小 (4)2.88
Ⅲ.(5)F (6)2 时间/min
0
20
40
60
80
100
HI(g)的物质的量分数
T1
0
0.50
0.68
0.76
0.80
0.80
T2
0
0.60
0.72
0.75
0.75
0.75
t/min
0
5
10
15
20
25
n(H2)/ml
0
0.5
0.75
0.85
0.9
0.9
项目
n(CO2)
/ml
n(H2)
/ml
n(CH3OH)
/ml
n(H2O)
/ml
反应a
(恒温恒容)
1
3
0
0
反应b
(绝热恒容)
0
0
1
1