苏教版高考化学一轮复习专题7化学反应速率与化学平衡第22讲化学平衡的移动学案

这是一份苏教版高考化学一轮复习专题7化学反应速率与化学平衡第22讲化学平衡的移动学案，共22页。学案主要包含了课标要求等内容，欢迎下载使用。

第22讲　化学平衡的移动
【课标要求】　1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2.掌握化学平衡的特征。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，能用相关理论解释其一般规律。

考点1　可逆反应与化学平衡建立

授课提示：对应学生用书第152页


1．可逆反应
(1)概念：在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。
(2)特点：
①相同条件下，正、逆反应同时进行；
②任何时刻，反应物、生成物必定共存；
③任意组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。
(3)表示方法：在化学方程式中必须用⇌表示。
2．化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的浓度保持不变的状态。
(2)化学平衡的建立

　从正反应开始建立　从逆反应开始建立
(3)平衡特征
化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即：
①逆：研究的对象是可逆反应。
②等：化学平衡的实质是正反应速率＝逆反应速率。
③动：化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止。
④定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一定值。
⑤变：若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡。

　(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，向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应，生成2 mol NH3。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×

1．向含有2 mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)，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，转化率____100%，反应放出的热量____Q kJ。
答案：<　>　<　<
2．(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 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，Y2浓度的取值范围为_______________。
(2)一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)⇌2Z(g)，若达到平衡时X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则物质Z的起始浓度取值范围为__________________。
答案：(1)0.2 mol·L－1 (2)0≤c(Z)≤0.28 mol·L－1

题组一　化学平衡状态的判定
1．(双选)可逆反应：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是(　　)
A．3v正(N2)＝v正(H2)　　　B．2v正(N2)＝v逆(NH3)
C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2)
解析：A项，无逆反应速率；B项，＝时，反应达到平衡状态；C项，＝，即2v正(H2)＝3v逆(NH3)时反应达到平衡状态；D项，＝，即3v正(N2)＝v逆(H2)时反应达到平衡状态。
答案：BC
2．一定温度下，反应：N2O4(g)⇌2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　)


A．①② B．②④
C．③④ D．①④
解析：因反应容器保持恒压，所以容器体积随反应进行而不断变化，结合ρ气＝可知，气体密度不再变化，说明容器体积不再变化，即气体的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，①符合题意；无论是否平衡，反应的ΔH都不变，②不符合题意；反应开始时，加入1 mol N2O4，随着反应的进行，N2O4的浓度逐渐变小，故v正逐渐变小，直至达到平衡，③不符合题意；N2O4的转化率不再变化，说明N2O4的浓度不再变化，反应达到平衡状态，④符合题意，故选D。
答案：D
3．在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比，⑦某种气体的百分含量。
(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)达到平衡状态的是________________。
(2)能说明I2(g)＋H2(g)⇌2HI(g)达到平衡状态的是________________。
(3)能说明2NO2(g)⇌N2O4(g)达到平衡状态的是________________。
(4)能说明C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)达到平衡状态的是________________。
(5)能说明NH2COONH4(s)⇌2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________________。
(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)⇌5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________________。
答案：(1)①③④⑦　(2)⑤⑦　(3)①③④⑤⑦　(4)①②③④⑦　(5)①②③　(6)②④⑦
4．若3题中的(1)～(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？
(1)________________________________________________________________________；
(2)________________________________________________________________________；
(3)________________________________________________________________________；
(4)________________________________________________________________________。
答案：(1)②③④⑦　(2)⑤⑦　(3)②③④⑤⑦　(4)②③④⑦
[归纳提升]
判断化学平衡状态的方法——“正逆相等，变量不变”

题组二　v正与v逆相对大小与化学反应进行方向的关系
5．298K时，将20 mL 3x mol·L－1Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1I2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)tm时，v正 ________(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。
(2)tm时v逆________(填“大于”“小于”或“等于”)tn时v逆，理由是________________________________________________________________________。
解析：(1)tm时，反应尚未达到平衡，且反应正向进行，故v正>v逆。
(2)随着反应正向进行，生成物浓度逐渐增大，故v逆逐渐增大，则tm时v逆小于tn时v逆。
答案：(1)大于　(2)小于　tm时生成物浓度更小，逆反应速率更小

考点2　化学平衡移动


1．化学平衡移动的过程

化学平衡移动
2．化学平衡移动与化学反应速率的关系
v正>v逆，平衡正向移动；
v正＝v逆，反应达到平衡状态，不发生平衡移动；
v正 3．影响化学平衡的因素
(1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：
改变的条件(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
参加
的反
应)
反应前后气
体体积改变
增大
压强
向气体分子总数减小的方向移动
减小
压强
向气体分子总数增大的方向移动
反应前后气
体体积不变
改变
压强
平衡不移动续表
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
同等程度地改变v正、v逆，平衡不移动
(2)浓度的“决定性”作用
①恒温、恒容条件
原平衡体系体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。
②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。
4．勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件(浓度、压强、温度等)之一，平衡将向着减弱这种改变的方向移动。
[提醒]　①由“化学平衡”可知：勒夏特列原理的适用对象是可逆过程。②由“减弱”可知：只能减弱改变，而不能消除改变。

　(1)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大。(　　)
(2)正逆反应速率发生变化，平衡一定发生移动。(　　)
(3)在FeCl3＋3KSCN⇌3KCl＋Fe(SCN)3平衡体系内加入KCl固体，平衡逆向移动。(　　)
(4)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大。(　　)
(5)当NH4HS(s)⇌NH3(g)＋H2S(g)达到平衡后，移走一部分NH4HS固体，平衡向右移动。(　　)
(6)COCl2(g)⇌CO(g)＋Cl2(g)，当反应达到平衡时恒压通入惰性气体，提高了COCl2转化率。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√

　对于一定条件下的可逆反应
甲：A(g)＋B(g)⇌C(g)　ΔH<0
乙：A(s)＋B(g)⇌C(g)　ΔH<0
丙：A(g)＋B(g)⇌2C(g)　ΔH>0
达平衡后加压，使体系体积缩小为原来的，达到新平衡。
设压缩之前压强分别为p甲、p乙、p丙，压缩平衡后压强分别为p′甲、p′乙、p′丙，则p甲与p′甲，p乙与p′乙，p丙与p′丙的关系分别为甲_________________；乙__________________；丙____________。
答案：p甲
题组一　改变外界条件控制化学平衡定向移动
1．(2021·桂林高三质检)COCl2(g)⇌CO(g)＋Cl2(g)　ΔH>0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温　②恒容通入惰性气体　③增加CO浓度　④减压　⑤加催化剂
⑥恒压通入惰性气体
能提高COCl2转化率的是(　　)
A．①②④　　　　　 　　B．①④⑥
C．②③⑤ D．③⑤⑥
解析：该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。
答案：B
2．合成氨工业中，原料气中的杂质CO在进入合成塔之前需经过铜氨液处理，其反应为[Cu(NH3)2]＋＋CO＋NH3⇌[Cu(NH3)3CO]＋　ΔH<0，吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生，再生的适宜条件是(　　)
A．高温低压 B．高温高压
C．低温低压 D．低温高压
解析：A.高温低压，平衡逆向移动，故A正确；B.高温使平衡逆向移动，高压平衡正向移动，故B错误；C.低温平衡正向移动，低压平衡逆向移动，故C错误；D.低温平衡正向移动，高压平衡正向移动，故D错误。
答案：A
3．在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下，a mol CO与3 a 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)　ΔH＜0。
(1)平衡后将容器的容积压缩到原来的一半，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是________(填字母)。
A．c(H2)减小
B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．反应物转化率增大
D．重新平衡减小
(2)若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是__________________(填字母)
A．升高温度
B．将CH3OH从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大
解析：(1)该反应为正向气体分子数减小的可逆反应，缩小体积，平衡正向移动，c(H2)增大，正、逆反应速率均增大，因而A、B均不正确。(2)由于该反应正向是放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH3OH的产率降低，体积不变，充入He，平衡不移动。
答案：(1)CD　(2)B
题组二　新、旧平衡的比较
4．将等物质的量的N2、H2气体充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)　ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是(　　)

改变条件
新平衡与原平衡比较
A
增大压强
N2的浓度一定变小
B
升高温度
N2的转化率变小
C
充入一定量H2
H2的转化率不变，N2的转化率变大
D
使用适当催化剂
NH3的体积分数增大
解析：正反应是气体体积减小的反应，依据勒夏特列原理可知增大压强平衡向正反应方向移动，但氮气的浓度仍然比原平衡大，A不正确；正反应是放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，氮气的转化率降低，B正确；充入一定量的氢气，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，而氢气的转化率降低，C不正确；催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态，D不正确，答案选B。
答案：B

5．(双选)在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2，通入Br2(g)发生反应：H2(g)＋Br2(g)⇌2HBr(g)　ΔH＜0。当温度分别为T1、T2平衡时，H2的体积分数与Br2(g)的物质的量的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．由图可知：T2 B．a、b两点的反应速率：b＞a
C．为了提高Br2(g)的转化率，可采取增加Br2(g)通入量的方法
D．a点比b点体系的颜色深
解析：根据反应：H2(g)＋Br2(g)⇌2HBr(g)　ΔH＜0，升温，平衡向逆反应方向移动，H2的体积分数增大，根据图示变化，可知T1＞T2，A正确；b点Br2的浓度比a点Br2的浓度大，反应速率也大，B正确；增加Br2(g)的通入量，Br2(g)的转化率减小，C错误；b点对a点来说，是向a点体系中加入Br2使平衡向正反应方向移动，尽管Br2的量在新基础上会减小，但是Br2的浓度比原来会增加，导致Br2的浓度增加，颜色变深，即b点比a点体系的颜色深，D错误。
答案：AB
6．甲胺(CH3NH2)是合成太阳能敏化剂的原料。工业合成甲胺原理：
CH3OH(g)＋NH3(g)⇌CH3NH2(g)＋H2O(g)　ΔH＝－12 kJ·mol－1
一定条件下，在体积相同的甲、乙、丙、丁四个容器中，起始投入物质如下：

NH3(g)/mol
CH3OH(g)/mol
反应条件
甲
1
1
498 K，恒容
乙
1
1
598 K，恒容
丙
1
1
598 K，恒压
丁
2
3
598 K，恒容
达到平衡时，甲、乙、丙、丁容器中的CH3OH转化率由大到小的顺序为______________。
解析：以甲为参照，乙升高温度，反应逆向移动，CH3OH转化率减小；再以乙为参照，丙恒压时，由于反应前后气体体积不变，平衡不移动，CH3OH转化率丙与乙相等；以乙为参照，丁中CH3OH增加的倍数大于氨气，故转化率降低，因此转化率大小关系为甲>乙＝丙>丁。
答案：甲>乙＝丙>丁
题组三　化学平衡移动原理在化工生产中的应用
7．正丁烷(C4H10)脱氢制1­丁烯(C4H8)为吸热反应。
(1)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(a)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)图(b)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链烃类化合物。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________________________________________。


答案：(1)氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大
(2)升高温度有利于反应向吸热方向进行　温度升高反应速率加快　丁烷高温裂解生成短链烃类
　等效平衡的应用
授课提示：对应学生用书第155页

一、等效平衡原理
　对于同一个可逆反应，在相同的条件下(恒温恒容或恒温恒压)，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，或从正反应和逆反应同时开始，达到平衡时，反应混合物中同种物质的百分含量相同，这样的平衡称为等效平衡。
二、等效平衡的分类及判断方法

对于反应mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)
条件
m＋n≠p＋q时
m＋n＝p＋q时
恒温、
恒容
一边倒后数值完全相同才建立等效(等同)平衡，即“等量等效”
一边倒后数值成比例就建立等效平衡，即“等比等效”
恒温、
恒压
一边倒后数值成比例就建立等效平衡，即“等比等效”
说明：
1．“一边倒”(完全转化)指的是把一边“归零”，通过可逆反应的化学计量数比换算成另一半边物质的物质的量(浓度)。
2．等效指的是达到平衡后同种组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。也有可能同种组分的物质的量、质量、体积、物质的量浓度也相同。
三、等效平衡的应用
1．解答加料问题
[典例1]　在一个固定体积的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B，发生反应2A(g)＋B(g)⇌2C(g)，达到平衡时，C的物质的量浓度为k mol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列配比作为起始物质：
①4 mol A＋2 mol B　②2 mol A＋1 mol B＋2 mol C
③2 mol C＋1 mol B　④2 mol C
⑤1 mol A＋0.5 mol B＋1 mol C
(1)达到平衡后，C的物质的量浓度仍是k mol/L的是________(填序号)。
(2)若令a、b、c分别代表初始加入的A、B、C的物质的量，如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同，填写：
Ⅰ.若a＝0，b＝0，则c＝________。
Ⅱ.若a＝0.5，则b＝________，c＝________。
Ⅲ.a、b、c的取值必须满足的一般条件是________；________。(用两个方程式表示，一个只含a、c，另一个只含b、c)
[解析]　(1)该反应m＋n≠p＋q且条件为恒温、恒容，所以要满足“等量等效”。将②③④⑤的加料方式全部进行“一边倒”转化为反应物A和B的量后，只有④⑤的加料方式与2 mol A和1 mol B的加料方式完全一致。(2)根据“一边倒”的方式进行转化，即a mol A＋b mol B＋c mol C等价转化为a mol A＋b mol B＋(c mol A＋c/2 mol B)。
[答案]　(1)④⑤
(2)Ⅰ.2　Ⅱ.0.25　1.5　Ⅲ.a＋c＝2　b＋c/2＝1
2．解答平衡移动方向问题
[典例2]　某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)＋B(g)⇌2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是(　　)
A．均减半　　　　　　　　 B．均加倍
C．均增加1 mol D．均减少1 mol
[解析]　容积可变，说明是恒温、恒压条件，满足“等比等效”。“均减半”后A、B、C的物质的量分别为2 mol、1 mol和2 mol，满足“等比等效”，平衡不会移动，A不符合题意；“均加倍”后A、B、C的物质的量分别为8 mol、4 mol和8 mol，满足“等比等效”，平衡不会移动，B不符合题意；“均增加1 mol”后A、B、C的物质的量分别为5 mol、3 mol和5 mol，相当于在5 mol、2.5 mol和5 mol的基础上又增加了0.5 mol B，平衡向右移动，C符合题意；“均减小1 mol”后A、B、C的物质的量分别为3 mol、1 mol和3 mol，相当于在3 mol、1.5 mol和3 mol的基础上减少了0.5 mol B，平衡向左移动，D不符合题意。
[答案]　C
3．解答方程式计量系数问题
[典例3]　在一固定容积的密闭容器中充入3 mol A和1 mol B，发生反应：3A(g)＋B(g)⇌xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为w%。若维持容器体积和温度不变，将0.9 mol A、0.3 mol B和2.1 mol C作为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为w%，则x值可能为(　　)
A．1 B．2
C．3 D．任意值
[解析]　分两种情况分析：
(1)当反应前后气体体积不相等，则两种投料方式换算到同一边后各组分应完全相同(即恒温恒容时“等量等效”)：
　　　　　　 3A(g)　＋　B(g)　⇌　xC(g)
起始量/mol 0.9 0.3 2.1
等效于/mol 0.9＋6.3/x 0.3＋2.1/x 0
即0.9＋6.3/x＝3 　0.3＋2.1/x＝1
解得x＝3
(2)当反应前后气体体积相等，则两种投料方式换算到同一边后各组分应完全相同(即恒温恒压时“等比等效”)：
　　　　　　3A(g)　 ＋ 　B(g) 　⇌ 　4C(g)
起始量/mol 0.9 0.3 2.1
等效于/mol 0.9＋6.3/4 0.3＋2.1/4 0
即0.9＋6.3/4＝2.475　0.3＋2.1/4＝0.825
2．475∶0.825＝3∶1，与起始量的投料比相同，故x＝4成立。
[答案]　C
4．解答反应物转化率问题
[典例4]　在一个固定容积的密闭容器中充入2 mol NO2，一定温度下建立如下平衡：2NO2⇌N2O4，此时NO2的转化率为x%，若再充入1 mol N2O4，在温度不变的情况下，达到新的平衡时，测得NO2的转化率为y%，则x和y的大小关系正确的是(　　)
A．x>y　　　　　　　　 B．x C．x＝y D．不能确定
[解析]　先建立等效平衡模型，即假设原容器的体积可变，当再充入1 mol N2O4后重新建立起的平衡和原平衡等效，此时NO2的转化率依然为x%。当体积不发生变化时，在原平衡的基础上要缩小容器的体积，即增大了压强，该反应正反应方向为气体体积减小的方向，平衡向正反应方向移动，NO2的转化率增大，即x [答案]　B
5．解答反应热的问题
[典例5]　在恒压密闭容器中发生：A(g)＋3B(g)⇌2C(g)，若起始投料为0.2 mol A、0.6 mol B时反应放出Q 1 kJ的热量；若起始投料为2 mol C时反应吸收Q 2 kJ的热量。则该反应的热化学方程式为_____________________________________。
[解析]　该题的条件为恒温恒压，满足“等比等效”。当按照反应物的系数投料时，建立平衡后放出的热量为5Q1 kJ。按照“一边倒”可得当起始投料为2 mol C时吸收的热量(Q 2＋5 Q 1)就是该条件下1 mol A和3 mol B全部转化为2 mol C时放出的热量。即热化学方程式为A(g)＋3B(g)⇌2C(g)　ΔH＝－(5Q1＋Q 2)kJ·mol－1。
[答案]　A(g)＋3B(g)⇌2C(g)　ΔH＝－(5 Q 1＋Q 2)kJ·mol－1
6．解答容器体积大小问题
[典例6]　如图所示，A是由导热材料制成的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的透明气囊。关闭K2，将各1 mol NO2通过K1、K3分别充入A、B中，反应起始时A、B的体积相同均为a L。若打开K2，平衡后B容器的体积缩至0.4a L，则打开K2之前，气球B体积为________ L。

[解析]　将NO2充入两个容器中发生2NO2⇌N2O4的反应，打开K2，相当于是在等温等压条件下建立平衡，此时建立起的平衡与未打开K2时B容器建立起的平衡等效。由于此时反应物的物质的量是B中的2倍，所以打开K2之前，气球B的体积为(a L＋0.4a L)÷2＝0.7a L。
[答案]　0.7a
[考能突破练]
1．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

上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是(　　)
A．乙＝丁>甲＝丙
B．甲>乙>丙>丁
C．乙＝甲>丁＝丙
D．丁>丙>乙>甲
答案：A
2．(双选)一定温度下，在3个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g)⇌CH3OH(g)达到平衡，下列说法正确的是(　　)

该反应的正反应吸热
B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物的转化率比容器Ⅱ中的小
C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍
D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大
解析：对比容器Ⅰ和Ⅲ可知两者投料量相当，若温度相同，最终建立等效平衡，但Ⅲ温度高，平衡时c(CH3OH)小，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A错误；Ⅱ相对于Ⅰ成比例增加投料量，相当于加压，平衡正向移动，转化率提高，所以Ⅱ中转化率高，B正确；不考虑温度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的两倍，相当于加压，平衡正向移动，所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的两倍，C错误；对比Ⅰ和Ⅲ，若温度相同，两者建立等效平衡，两容器中速率相等，但Ⅲ温度高，速率更快，D正确。
答案：BD
3．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)相同温度下，在乙中加入4 mol N2、6 mol 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________(从下列各项中选择，只填字母，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 mol
C．在m～2m mol之间
D．等于2m mol
E．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)由于甲容器定容，而乙容器定压，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。当甲、乙两容器的容积相等时，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，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中应该投入N2为(1－0.5)mol＝0.5 mol，H2为(1.5－1.5)mol＝0 mol。
答案：(1)D　E　(2)0.5　0

1．(2020·高考全国卷Ⅲ节选)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：
(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n(C2H4)∶n(H2O)＝________。当反应达到平衡时，若增大压强，则n(C2H4)______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)理论计算表明，原料初始组成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，在体系压强为0.1 MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。

图中，表示C2H4、CO2变化的曲线分别是____________、______________。CO2催化加氢合成C2H4反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。
(3)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当__________________________________________________________________。
解析：(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应方程式为2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)，产物的物质的量之比n(C2H4)∶n(H2O)＝1∶4，该反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡右移，则n(C2H4)变大。
(2)由平衡图像知，390 K时四种组分的物质的量分数之比满足1∶3的是c曲线和a曲线，物质的量分数之比满足1∶4的是d曲线和b曲线，结合反应方程式2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)和原始投料n(CO2)∶n(H2)＝1∶3可得，曲线c表示CO2，曲线a表示H2，曲线d表示C2H4，曲线b表示H2O；由图像的变化趋势可知，升高温度，曲线a、c增大，曲线b、d减小，说明平衡左移，所以正反应放热，ΔH<0。
(3)在一定温度和压强下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，减少副反应的发生，应当选择合适催化剂等。
答案：(1)1∶4　变大　(2)d　c　小于　(3)选择合适催化剂等
2．(2019·高考全国卷Ⅰ)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。[水煤气变换反应：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0]

467 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是__________、__________。489 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是__________、__________。
解析：水煤气变换中CO是反应物，H2是产物，又该反应为放热反应，故升高温度，平衡逆向移动，CO分压增加，H2分压降低，故467 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是b、c，489 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是a、d。
答案：b　c　a　d
3．(2018·高考全国卷Ⅱ)CH4­CO2催化重整反应为
CH4(g)＋CO2(g)⇌2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247 kJ·mol－1。
(1)有利于提高CH4平衡转化率的条件是______(填标号)。
A．高温低压　　　　　　 B．低温高压
C．高温高压 D．低温低压
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：


积碳反应CH4(g)=== C(s)＋2H2(g)
消碳反应CO2(g)＋C(s) ===2CO(g)
ΔH/(kJ·mol－1)
75
172
活化能/(kJ·mol－1)
催化剂X
33
91
催化剂Y
43
72
由上表判断，催化剂X________(填“优于”或“劣于”)Y，理由是________________________________________________________________________。
在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是__________(填标号)。

A．K积、K消均增加
B．v积减小、v消增加
C．K积减小、K消增加
D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大
解析：(1)根据平衡移动的影响因素，该反应的正反应是一个吸热、气体体积增大的反应，所以高温低压有利于反应正向移动。
(2)积碳反应中，由于催化剂X的活化能比催化剂Y的活化能要小，所以催化剂X更有利于积碳反应的进行；而消碳反应中，催化剂X的活化能大于催化剂Y，所以催化剂Y更有利于消碳反应的进行；综合分析，催化剂X劣于催化剂Y。
由表格可知积碳反应、消碳反应都是吸热反应，温度升高，平衡右移，K积、K消均增加，温度升高，反应速率均增大，从图像上可知，随着温度的升高，催化剂表面的积碳量是减小的，所以v消增加的倍数要比v积增加的倍数大。
答案：(1)A　(2)劣于　相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大　AD