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2022年高考总复习 化学 模块1 第五单元 第3节 化学平衡移动 化学反应进行的方向课件PPT
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这是一份2022年高考总复习 化学 模块1 第五单元 第3节 化学平衡移动 化学反应进行的方向课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了ΔH0，ΔS0，一定条件，8＋x等内容，欢迎下载使用。
化学平衡移动及影响因素
1.化学平衡移动的过程
2.化学平衡移动方向与化学反应速率的关系化学平衡发生移动的根本原因是外界条件的改变造成了
≠v逆，其具体情况如下：
(1)v正______v逆，平衡向正反应方向移动。(2)v正______v逆，平衡不移动。(3)v正______v逆，平衡向逆反应方向移动。
3.影响化学平衡的因素
4.化学平衡移动原理——勒夏特列原理的理解如果改变影响化学平衡的条件之一(如______、______以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够______这种改变
[ 自主测评 ]1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)增大反应物的量，化学反应速率加快，化学平衡正向移
)(2)化学平衡发生移动，速率一定改变；速率改变，化学平
(3)二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系，加压(压缩体积)后
(4)对于“H2(g)＋I2(g)
2HI(g)”的平衡状态，无论恒温
恒容，还是恒温恒压，充入稀有气体，平衡均不移动(
(5)CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)
不变的情况下改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不
(6)恒温恒容条件下，反应2NO2(g)
N2O4(g)达到平衡后，
再向容器中通入一定量的N2O4(g)重新达到平衡后，NO2 的体积
内物质均为气态)，测得 n(H2C2O4)随时间变化的数据如下表：(1)温度：T1________(填“>”“<”或“＝”)T2。
2.【深度思考】草酸(H2C2O4)在工业上可作漂白剂、鞣革剂，也是实验室常用试剂。现将 0.50 ml 无水草酸放入 10 L 的密闭容器中，分别在
T1、T2 时进行反应 H2C2O4(g)
H2O(g)＋CO(g)＋CO2(g)(体系
(2)T2 时 0～20 min 平均反应速率 v(CO)＝________。(3)该反应达到平衡的标志为________(填序号)。a.消耗 H2C2O4 和生成 H2O 的物质的量相等b.气体密度不变c.混合气体的平均摩尔质量不变
n(CO)n(H2C2O4)
(4)T2 时，反应至 20 min 时再加入 0.5 ml H2C2O4，反应达到平衡时 H2C2O4 的物质的量________(填“>”“<”或“＝”)0.36ml。
解析：(1)温度越高，化学反应速率越快，根据表格数据可知，相同时间内，n(H2C2O4)在 T2 时变化大，反应速率快，因此温 度 ： T1 ＜ T2 。 (2)T2 时 0 ～ 20 min内 v(CO) ＝ v(H2C2O4) ＝
H2O(g)＋CO(g)＋CO2(g)，消耗 H2C2O4 和生成 H2O 的物质的量始终相等，不能说明反应达到平衡状态，a 错误；气体的质量不变时，气体的体积不变，因此气体密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，b 错误；气体的质量不变，气体的物质的量是一个变量，当混合气体的平均摩尔质量不变时，说明气体
的物质的量不变，说明反应达到了平衡状态，c 正确；随着反应的进行，H2C2O4 的物质的量减小，CO 的物质的量增大，当
不变，说明正、逆反应速率相等，达到了平衡
状态，d 正确。(4)根据表格数据，T2 时，反应至 20 min 时反应达到平衡，再加入 0.5 ml H2C2O4，相当于增大压强，平衡逆向移动，反应达到平衡时 H2C2O4 的物质的量>0.36 ml。
(2)0.0016 ml·L－1·min－1
(3)cd (4)>
化学平衡移动的三点理解
(1)平衡移动：化学平衡移动包含旧平衡的破坏(瞬间物理过程)和新平衡的建立(化学过程)，只有平衡破坏或平衡建立不属于平衡移动。
(2)移动方向：“减弱这种改变”——升温平衡向着吸热反应方向移动；增加反应物浓度平衡向反应物浓度减少的方向移动；增大压强平衡向气体物质的量减少的方向移动。(3)移动结果：化学平衡移动的结果只是减弱了外界条件的改变，而不能完全抵消外界条件的改变，更不能超过外界条件的变化。
依据外界条件变化讨论化学平衡移动方向
1.(2020 年四川期末)用活性炭还原氮氧化物可防止空气污染。向 1 L 密闭容器加入一定量的活性炭和 NO，某温度下发生
N2(g)＋CO2(g)
反应：①C(s)＋2NO(g)已知：
②C(s)＋O2(g)③N2(g)＋O2(g)
CO2(g)2NO(g)
ΔH1＝－393.5 kJ·ml－1ΔH2＝＋180.5 kJ·ml－1
下列说法错误的是( )
A.ΔH＝－574.0 kJ·ml－1
B.当容器内气体密度不变时，反应①达到平衡状态C.反应③正反应的活化能大于 180.5 kJ·ml－1D.反应①达到平衡后，增大压强平衡向正反应方向移动
C(s)＋2NO(g)
N2(g)＋CO2(g)是气体质量逐渐增大的反应，
当容器内气体密度不变时，说明气体的质量不变，说明反应达到了平衡状态，B 正确；反应的焓变＝正反应的活化能－逆反
应的活化能，反应③N2(g)＋O2(g)
ΔH2 ＝＋180.5
kJ·ml－1，则正反应的活化能大于 180.5 kJ·ml－1，C 正确；反
应①C(s)＋2NO(g)
N2(g)＋CO2(g)为气体的物质的量不变的
反应，容器中的气体的压强始终不变，反应达到平衡后，增大压强平衡不移动，D 错误。答案：D
2.(2019 年山东师大附中模拟)某温度下，在一容积可变的
密闭容器里，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 ml、2 ml、4 ml。在保持温度和压强
不变的条件下，下列说法正确的是(
A.充入 1 ml 稀有气体氦(He)，平衡将不发生移动B.充入 A、B、C 各 1 ml，平衡将向正反应方向移动C.将 A、B、C 各物质的物质的量都减半，C 的百分含量不变D.加入正催化剂，正、逆反应速率均加快，平衡向逆反应方向移动
解析：保持温度和压强不变的条件下，充入 1 ml 稀有气体氦(He)，容器的容积变大，平衡正向移动，A 错误；充入 A、B、C 各 1 ml，相当于先充入 A、B、C 分别为 1 ml、0.5 ml、1 ml，根据等效平衡，此时平衡不移动，后又充入 0.5 ml B，平衡逆向移动，B 错误；将 A、B、C 各物质的物质的量都减半，根据等效平衡，平衡不移动，C 的百分含量不变，C 正确；加入正催化剂，正、逆反应速率均加快，且增加程度相同，平衡不发生移动，D 错误。
依据外界条件变化讨论化学平衡移动结果
3.(2020年济南二模)在3个容积均为10 L的密闭容器中分别放入 0.2 ml PCl3 和 0.2 ml Cl2 ，在不同条件下发生反应
PCl5(g)。各容器内气体总压强随时间的变化
PCl3(g)＋Cl2(g)如图所示。
解析：实验a气体压强由 160 kPa 变化为 120 kPa,60 min 达到平衡状态，设反应的 Cl2 物质的量为 x ml，由气体压强之比等于气体物质的量之比得，0.4∶(0.4－x)＝160∶120，解得 x＝0.1，则实验 a 从反应开始至达到平衡时的反应速率为 v(Cl2)＝
衡状态的时间不同，时间越短反应速率越快，从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(PCl3)由大到小的次序：b＞c＞a，实验 b与实验 a 相比，达到相同平衡状态，但时间不同，实验 b 改变的实验条件是加入了催化剂改变了反应速率，实验 c 是在较高
温度下进行的，B 正确；实验 c 气体压强由 175 kPa 变化为 140kPa,45 min 达到平衡状态，气体压强之比等于气体物质的量之比，0.4∶(0.4 －x) ＝175∶140 ，解得 x ＝0.08 ，平衡常数 K ＝
，C 错误；实验 b 与实验 a 相比，实验 b 用
了催化剂加快反应速率，实验 a 与实验 b 的转化率相同，根据选项 A 的计算，实验 a 的转化率α＝50%，根据选项 C 的计算，实验 c 的转化率α＝40%，所以三组实验中反应的平衡转化率：a＝b＞c，D 正确。答案：C
当向 A 中加入50 g NH4NO3 晶体使之溶解，向 B 中加入 2 g苛性钠时：
(1)C 中的气体颜色________(填“变浅”或“变深”)。(2)若温度为 25 ℃，起始时仅有 NO2 气体，达到平衡时，c(NO2)＝0.0125 ml·L－1，c(N2O4)＝0.0321 ml·L－1，则 NO2 的起始浓度为________________，NO2 的转化率为____________。Ⅱ.在三支容积均为 30 cm3 的针筒中分别抽入 10 cm3 NO2气体，将针筒前端封闭。将第二支针筒活塞迅速推至 5 cm3 处，此时气体的颜色变深，一段时间后气体颜色又变浅了，但仍比第一支针筒气体的颜色深。
(3) 推进针筒后颜色变深的原因是____________________
__________________________。
(4)一段时间后气体颜色又变浅的原因是_______________
________________。
(5)在此过程中，该反应的化学平衡常数将________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，NO2 的转化率将________。
解析：Ⅰ.(1)NH4NO3 晶体溶解是吸热过程，所以平衡会向正反应方向移动，颜色变浅。(2)把 N2O4 转换为 NO2 进行计算，所以开始时 c(NO2) ＝ 0.0125 ml·L －1 ＋ 0.0321 ml·L－1×2 ＝
×100%≈83.7%。Ⅱ.(3)推动活塞，气体的体积减小，NO2 浓度增大，气体的颜色加深。(4)推动活塞，减小气体的体积，增大压强，平衡向正反应方向移动，颜色会变浅。(5)此过程中温度无变化，平衡常数不变，但平衡向正反应方向移动，所以 NO2 的转化率增大。
(2)0.0767 ml·L
Ⅱ.(3)气体的体积减小，NO2 浓度增大，气体的颜色加深(4)压强增大，平衡向正反应方向移动
解答化学平衡移动问题的步骤
注意：“惰性气体”对化学平衡的影响(1)恒温恒容条件
体系总压强增大―→体系中各组
分的浓度(或分压)不变―→平衡不移动(2)恒温恒压条件
容器容积增大，各反应气体的分压
减小―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)
A.5 s 时 NO2 的转化率为 75%
B.0～3 s 内 v(NO2)增大是因为体系温度升高C.3 s 时化学反应处于平衡状态
D.9 s 时再充入 N2O4，平衡后 K 较第一次平衡时大
绝热恒容容器中，随着反应进行不断放出热量，体系温度升高，反应速率增大，故 0～3 s 内 v(NO2)增大是因为体系温度升高，B 正确；3 s 时二氧化氮反应速率最大，3～7 s 时 v(NO2)不断减小，7 s 后 v(NO2)不变，反应才处于平衡状态，C 错误；9 s 时反应处于平衡状态，再充入 N2O4，压强增大，平衡正向移动，平衡常数增大，D 正确。答案：C
6.向绝热恒容密闭容器中通入 SO2 和 NO2，一定条件下使
反应 SO2(g)＋NO2(g)
SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率
随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是
)A.反应在 c 点达到平衡状态B.反应物浓度：a 点小于 b 点C.升高温度该平衡正向移动D.Δt1＝Δt2 时，SO2 的转化率：a～b 段小于 b～c 段
解析：只有正反应速率等于逆反应速率且为定值时，可逆反应才达到平衡状态，图中曲线在 c 点处没有出现水平线，A错误；随着正反应的进行，未达到平衡状态时反应物的浓度随时间的延长而减小，因此反应物浓度 a 点大于 b 点，B 错误；分析曲线 a～c 段，从浓度方面考虑 v正应减小，而 v正是增大的，说明该反应是放热的，升高温度该平衡逆向移动，C 错误；若Δt1＝Δt2，分析图中曲线可知：a～b 段的正反应速率的平均值小于 b～c 段，所以 b～c 段转化的 SO2 的量比 a～b 段转化的SO2 的量多，且 a 点浓度比 b 点大，所以 SO2 的转化率 b～c 段大于 a～b 段，D 正确。
1.自发过程(1)含义：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自发进
(2)特点：①体系趋向于从______状态转变为______状态(体系对外部做功或放出热量)。②在密闭条件下，体系有从______转变为______的倾向性(无序体系更加稳定)。
(1)熵是量度体系____________程度的物理量，符号为___。(2)影响熵大小的因素：①相同条件下，物质不同，熵不同。②同一物质：S(g)____S(l)____S(s)。(3)熵变(ΔS)＝生成物的总熵－反应物的总熵。
3.化学反应方向的判据
[ 自主测评 ]1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应(
(2)放热过程有自发进行的倾向性，但不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进
)(3)2NO(g) ＋2CO(g)===N2(g) ＋2CO2(g) 在常温下能自发进
行，则该反应的ΔH＞0(
(4)ΔH<0，ΔS>0 的反应在温度低时不能自发进行(
(5)NH4HCO3(g)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)
kJ·ml－1 能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方
(6)一定温度下，反应 MgCl2(l)
Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、
(7)反应 NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，
(5)√ (6)√
(1)某些自发反应需在一定条件下才能自动进行，非自发反
应具备了一定条件也能发生。
(2)对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后
的气体物质的化学计量数大小。
(3)反应放热有利于自发反应的自发，反应熵增也有利于自发反应的自发；但是放热反应和熵增加的反应不一定是自发进行的反应。
对化学反应自发进行方向判据的理解
1.(2020年开封模拟)下列有关化学反应方向及其判据的说
A.非自发反应就是不可能发生的反应，自发反应就是能较快进行的反应B.高温高压下石墨转化为金刚石是自发的化学反应C.由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程
D.反应 NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在低温下能自发进行，
解析：非自发反应在一定条件下也能发生，自发反应不一定进行较快，A 错误；石墨转化为金刚石，ΔH>0，该反应是非自发进行的化学反应，B 错误；能量判据和熵判据组合而成的复合判据，只要ΔG＝ΔH－TΔS<0，反应就可以自发进行，若ΔG>0 ， 反 应 就 不 能 自 发 进 行 ， C 正 确 ； 反 应 NH3(g) ＋HCl(g)===NH4Cl(s)在低温下能自发进行，ΔG＝ΔH－TΔS<0，由方程式知 TΔS<0，说明ΔH<0，D 错误。
A.若ΔH<0、ΔS>0，则任何温度下都能自发进行B.若ΔH>0、ΔS<0，则任何温度下都不能自发进行C.需要加热才能够进行的反应肯定不是自发反应D.非自发反应在一定条件下可能变成自发反应
解析：若ΔH<0、ΔS>0，则有ΔG＝ΔH－TΔS<0,故反应在任何温度下都能自发进行，A 正确；若ΔH>0、ΔS<0，则有ΔG＝ΔH－TΔS>0，故反应在任何温度下都不能自发进行，B 正确；化学反应能否自发进行与是否需要加热无关，有些自发反应需要加热来引发反应，C 错误；有些非自发反应，改变反应条件可变成自发反应，如 CaCO3 分解在常温下是非自发反应，但在高温下是自发反应，D 正确。
[归纳提升] 数学象限法判断化学反应的自发性
化学反应进行的方向在工农业生产中的应用
3.(2020 年邯郸模拟)(1)汽车燃油不完全燃烧时产生 CO，有人设想按下列反应除去 CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH>0，判断该设想能否实现并写出依据：__________________________________________________________________。(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的 NO 会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的 NO 和 CO 转变
成 CO2 和 N2，化学方程式为 2NO＋2CO
应能够自发进行，则反应的ΔH______(填“>”“<”或“＝”)0。
解析：(1)2CO(g)===2C(s)＋O2(g)，该反应是焓增、熵减的反应。根据ΔG＝ΔH－TΔS>0，该设想不能实现。(2)该反应为熵减反应，能自发进行，说明ΔH<0。答案：(1)该设想不能实现，因为该反应是焓增、熵减的反
应，任何温度下均不能自发进行
4.(2019 年天津卷节选)将 SiCl4 氢化为 SiHCl3 有三种方法，对应的反应依次为
①SiCl4(g)＋H2(g)
SiHCl3(g)＋HCl(g)
②3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)
4SiHCl3(g) ΔH2<0
③2SiCl4(g)＋H2(g)＋Si(s)＋HCl(g)
3SiHCl3(g) ΔH3
已知体系自由能变ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG<0 时反应自发进行。三个氢化反应的ΔG 与温度的关系如图所示，可知：反应①能自
发进行的最低温度是________；相同温度下，反应②比反应①的ΔG 小，主要原因是___________________________________。
致反应②的ΔG 小(两个反应对应的ΔH，一个为正值，一个为负值，大小比较很明显)。
ΔH2<ΔH1 导致反应②的ΔG 小
解析：将反应①的纵、横坐标对应起来看，即可顺利找到最低温度。影响自由能变的因素主要是焓变和熵变，分析发现熵变对反应②反而不利，说明焓变影响大，为主要影响因素；反应①当ΔG＝0 时，对应的横坐标温度是 1000 ℃；从反应前后气体分子数的变化来看，反应①的熵变化不大，而反应②中熵是减小的，可见熵变对反应②的自发更不利，而结果反应②的ΔG 更小，说明显然是焓变产生了较大的影响，即ΔH2<ΔH1 导
1.反应特点合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)
ΔS____0 的可逆反应。
4.原料气的充分利用合成氨反应的转化率较低，从原料充分利用的角度分析，工业生产中采用循环操作的方法可提高原料的利用率。
1.(2020 年南京模拟)N2(g)＋3H2(g)
工业上制造氮肥的重要反应。下列关于该反应的说法正确的是
)A.增加 N2 的浓度能加快反应速率B.降低体系温度能加快反应速率C.使用催化剂不影响反应速率D.N2 足量时，H2 能 100%转化为 NH3答案：A
2.【深度思考】以 CO2与 NH3为原料可以合成尿素[CO(NH2)2]。
合成尿素的反应为 2NH3(g)＋CO2(g)
CO(NH2)2(s)＋H2O(g)
ΔH。(1)其他条件相同，在不同温度及不同 y 值下合成尿素，达到平衡时，氨气转化率的变化情况如图所示，则ΔH______(填“>”“<”或“＝”，下同)0；若 y 表示压强，则 y1______y2；若 y
n(H2O)n(CO2)
的值，则 y1______y2。
答案：(1)< >
化学平衡移动原理在化工生产中的应用
1.(2019年安庆模拟)铁的氧化物可用于脱除煤气中的 H2S，反应原理如下：
Fe3O4(s)＋3H2S(g)＋H2(g)Fe2O3(s)＋2H2S(g)＋H2(g)
3FeS(s)＋4H2O(g)①2FeS(s)＋3H2O(g)②
FeO(s)＋H2S(g)
FeS(s)＋H2O(g)③
温度与平衡常数的关系如图所示，下列有关说法正确的是
A.上述反应均为吸热反应
B.压强越大，H2S 脱除率越高C.温度越高，H2S 脱除率越高
D.相同温度、相同物质的量的三种铁的氧化物中，Fe3O4
脱除 H2S 的效果最好
解析：温度越高，平衡常数越小，说明正反应为放热反应，则温度越高，H2S 的脱除率越低，A、C 错误；题中三个反应均是气体体积不变的可逆反应，增大压强，平衡不移动，H2S 脱除率不变，B 错误。
ΔH＝－92.4 kJ·ml
2.(2019 年龙岩模拟)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理如下：
N2(g)＋3H2(g)
一种工业合成氨的简易流程图如下：(1)天然气中的 H2S 杂质常用氨水吸收，产物为 NH4HS。一定条件下向 NH4HS 溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：_______________________________________________。
(2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下：
CO(g) ＋ 3H2(g)
ΔH ＝ ＋ 206.4
①CH4(g) ＋ H2O(g)kJ·ml－1
②CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·ml－1
对于反应①，既可以提高平衡体系中 H2 的百分含量，又能加快反应速率的措施是________。
A.升高温度C.加入催化剂
B.增大水蒸气浓度D.降低压强
利用反应②，将CO进一步转化，可提高 H2 产量。若1 mlCO 和 H2 的混合气体(CO 的体积分数为 20%)与 H2O 反应，得到 1.18 ml CO、CO2 和H2 的混合气体，则CO的转化率为_____。(3)图1表示 500 ℃、60.0 MPa 条件下，原料气投料比与平衡时 NH3 体积分数的关系。根据图中 a 点数据计算 N2 的平衡体积分数：________。
(4)依据温度对合成氨反应的影响，在图 2 坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3 物质的量变化的曲线示意图。
(5)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是________(填序号)。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：_______________________________________。
＋O2=========2NH3·H2O＋2S↓。(2)结合反应特点，正反应方
解析：(1)依据题意，NH4HS 被空气中氧气氧化，将－2 价S 元素氧化成 S，同时生成一水合氨，其反应方程式为 2NH4HS
向是气体物质的量增大的吸热反应，若要加快反应速率又增加H2 的百分含量，可升高温度，A 正确；增加水蒸气浓度，能加快反应速率，使平衡正向移动，但 H2 增加的量没有水蒸气增加的量多，H2 的百分含量减少，B 错误；加入催化剂平衡不移动，H2 的百分含量不变，C 错误；降低压强，反应速率减慢，D 错误。设参与反应的 CO 的物质的量为 x ml，根据“三段式”法有
CO(g)＋H2O(g)
开始(ml)转化(ml)
一定时间(ml) 0.2－x
则 0.2－x＋x＋0.8＋x＝1.18，解得 x＝0.18，故 CO 的转化
0.18 ml0.2 ml
(4)由于 N2(g)＋3H2(g)
ΔH<0，反应开始时，
温度大于零，随着反应进行，达到平衡前 NH3 的物质的量增加，达到平衡后，温度升高，平衡逆向移动，NH3 的物质的量将减少，图示见答案。(5)根据流程图可知，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是Ⅳ(热交换)，用合成氨放出热量对 N2和 H2 进行预热。合成氨的正反应是气体物质的量减少的放热反应，为提高合成氨原料总转化率，又不降低反应速率，可采取对原料气加压、分离液氨，使化学平衡正向移动，同时对未反应的 N2、H2 循环利用，提高原料转化率。
(2)A 90% (3)14.5%(4)
对原料气加压；分离液氨；未反应的 N2、H2 循环
(1)化工生产适宜条件选择的一般原则
(2)平衡类问题需考虑的几个方面
①原料的来源、除杂，尤其要考虑杂质对平衡的影响。②原料的循环利用。③产物的污染处理。
④产物的酸碱性对反应的影响。
⑤气体产物的压强对平衡造成的影响。⑥改变外界条件对多平衡体系的影响。
速率、平衡图象题识图策略
化学平衡的图象是高考命题的热点，以非选择题为主。图象中蕴含着丰富的信息，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点明确反应条件，认真分析图象，充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。
常规速率、平衡图象分析
[ 热点精讲 ]1.“渐变”类速率—时间图象
2.“断点”类速率—时间图象
3.“平台”类速率—时间图象
[解题思路](1)先拐先平
在含量(转化率)—时间曲线中，先出现拐点的先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。
当图象中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两
个量的关系，有时还需要作辅助线。
一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；
三看化学平衡移动的方向。
[解析]分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。增加O2的浓度，v正增大，v逆瞬间不变，A正确；增大压强，v正、v逆都增大，v正增大的倍数大于v逆，B正确；升高温度，v正、v逆都瞬间增大，C错误；加入催化剂，v正、v逆同时同倍数增大，D正确。 [答案]C
[ 热点精练 ]1.(2020 年青岛模拟)在容积不变的密闭容器中进行反应：
2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g) ΔH<0。下列各图表示当其他条件
不变时，改变某一条件对上述反应的影响，其中分析正确的是
A.图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响，且甲的温度较高B.图Ⅱ表示 t0 时刻使用催化剂对反应速率的影响C.图Ⅲ表示 t0 时刻增大 O2 的浓度对反应速率的影响
D.图Ⅳ中 a、b、c 三点中只有 b 点已经达到化学平衡状态
解析：图Ⅰ中乙到达平衡时间较短，乙的温度较高，正反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，SO2 的百分含量增大，A 错误；图Ⅱ在 t0 时刻正逆反应速率都增大，但仍相等，平衡不发生移动，应是加入催化剂的原因，B 正确；增大反应物的浓度瞬间，正反应速率增大，逆反应速率不变，之后逐渐增大，图Ⅲ改变条件瞬间，正、逆反应速率都增大，正反应速率增大较大，平衡向正反应方向移动，应是增大压强的原因，C 错误；图Ⅳ曲线表示平衡常数与温度的关系，曲线上各点都是平衡状态，D 错误。
陌生速率、平衡图象突破
[ 热点精讲 ]陌生图象常与生产生活中的实际问题相结合，从反应时间、投料比值、催化剂的选择、转化率、产率、成本等角度考查。此类题目信息量较大，能充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力，已然成为高考及平时模拟考试的“新宠”，分析时抓住图象中的关键点(常为最高点、最低点、转折点)、看清横坐标和纵坐标代表的条件、弄清曲线的变化趋势，即可将复杂图象转化为常规图象，进而运用化学平衡知识结合常规图象处理方法进行解答即可。
“平衡图象”认知模型构建
[ 案例分析 ][典例2](2020 年北京东城区模拟)一定条件下，用 Fe2O3、NiO 或 Cr2O3 作催化剂对燃煤烟气回收 。 反 应 为 2CO(g) ＋
2CO2(g)＋S(l) ΔH＝－270 kJ·ml－1。
(1)其他条件相同、催化剂不同，SO2 的转化率随反应温度的变化如图 1，Fe2O3 和 NiO 作催化剂均能使 SO2 的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择 Fe2O3 的主要优点是______________________________________________________________________________________。
(2)某科研小组用 Fe2O3 作催化剂。在 380 ℃时，分别研究了[n(CO)∶n(SO2)]为 1∶1、3∶1 时 SO2 转化率的变化情况(图2)。则图 2 中表示 n(CO)∶n(SO2)＝3∶1 的变化曲线为_______。
[答案](1)Fe2O3 作催化剂时，在相对较低温度下可获得较高的 SO2 转化率，从而节约能源 (2)a
则 T1____(填“>”或“<”)T2；若 X1＝0.8、a＝2，反应开始至达到平衡(对应 A 点)所用的时间是 2 min，则反应发生的 2 min内 N2 的平均反应速率 v(N2)＝________________，A 点对应的平衡常数 K＝________(保留 3 位有效数字)。
(2)在固定体积的密闭容器中发生反应：
①如果要将图乙中 C 点的平衡状态改变为 B 点的平衡状
态，应采取的措施是______________。
②若 A 点对应实验中，SO2 的起始浓度为 c0 ml·L－1，经过t min 达到平衡状态，该时段 NO2 的平均反应速率 v(NO2) 是________ml·L－1·min－1。
③若图乙中 C、D 两点对应的实验温度分别为 TC 和 TD，通
过计算判断 TC______(填“>”“＝”或“<”)TD。
X1＝0.8、a＝2，根据 X＝— ，得 b＝2.5。
解析：(1)正反应是放热反应，其他条件不变，温度升高平衡逆向移动，NO 的平衡转化率降低，结合题图甲可知 T1>T2。
(2) 将组成 ( 物质的量分数 ) 为2m%SO2(g) 、 m%O2(g) 和q%N2(g)的气体通入反应器，在温度 t、压强 p 条件下进行反应。平衡时，若 SO2 转化率为α，则 SO3 压强为_________，平衡常数 Kp＝____________________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
曲线上 v 最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度 tm。ttm 后，v 逐渐下降。原因是_____
______________________________________________________
_____________________________________________________。
解析：(1)SO2(g)＋—O2(g)
SO3(g)，该反应是一个气体分
子数减少的放热反应，故增大压强可以使化学平衡向正反应方向移动。因此，在相同温度下，压强越大，SO2 的平衡转化率越大，所以，该反应在 550 ℃、压强为 5.0 MPa 条件下，SO2的平衡转化率一定高于相同温度下、压强为2.5 MPa 的，因此，p1＝5.0 MPa，由图中数据可知，α＝0.975。影响α的因素就是影响化学平衡移动的因素，主要有反应物(N2 和O2)的起始浓度、温度、压强等。(2)假设原气体的物质的量为 100 ml，则 SO2、O2和 N2 的物质的量分别为 2m ml、m ml 和 q ml,2m＋m＋q＝3m＋q＝100，SO2 的平衡转化率为α，则有下列关系：
化学平衡移动及影响因素
1.化学平衡移动的过程
2.化学平衡移动方向与化学反应速率的关系化学平衡发生移动的根本原因是外界条件的改变造成了
≠v逆，其具体情况如下：
(1)v正______v逆，平衡向正反应方向移动。(2)v正______v逆，平衡不移动。(3)v正______v逆，平衡向逆反应方向移动。
3.影响化学平衡的因素
4.化学平衡移动原理——勒夏特列原理的理解如果改变影响化学平衡的条件之一(如______、______以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够______这种改变
[ 自主测评 ]1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)增大反应物的量，化学反应速率加快，化学平衡正向移
)(2)化学平衡发生移动，速率一定改变；速率改变，化学平
(3)二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系，加压(压缩体积)后
(4)对于“H2(g)＋I2(g)
2HI(g)”的平衡状态，无论恒温
恒容，还是恒温恒压，充入稀有气体，平衡均不移动(
(5)CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)
不变的情况下改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不
(6)恒温恒容条件下，反应2NO2(g)
N2O4(g)达到平衡后，
再向容器中通入一定量的N2O4(g)重新达到平衡后，NO2 的体积
内物质均为气态)，测得 n(H2C2O4)随时间变化的数据如下表：(1)温度：T1________(填“>”“<”或“＝”)T2。
2.【深度思考】草酸(H2C2O4)在工业上可作漂白剂、鞣革剂，也是实验室常用试剂。现将 0.50 ml 无水草酸放入 10 L 的密闭容器中，分别在
T1、T2 时进行反应 H2C2O4(g)
H2O(g)＋CO(g)＋CO2(g)(体系
(2)T2 时 0～20 min 平均反应速率 v(CO)＝________。(3)该反应达到平衡的标志为________(填序号)。a.消耗 H2C2O4 和生成 H2O 的物质的量相等b.气体密度不变c.混合气体的平均摩尔质量不变
n(CO)n(H2C2O4)
(4)T2 时，反应至 20 min 时再加入 0.5 ml H2C2O4，反应达到平衡时 H2C2O4 的物质的量________(填“>”“<”或“＝”)0.36ml。
解析：(1)温度越高，化学反应速率越快，根据表格数据可知，相同时间内，n(H2C2O4)在 T2 时变化大，反应速率快，因此温 度 ： T1 ＜ T2 。 (2)T2 时 0 ～ 20 min内 v(CO) ＝ v(H2C2O4) ＝
H2O(g)＋CO(g)＋CO2(g)，消耗 H2C2O4 和生成 H2O 的物质的量始终相等，不能说明反应达到平衡状态，a 错误；气体的质量不变时，气体的体积不变，因此气体密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，b 错误；气体的质量不变，气体的物质的量是一个变量，当混合气体的平均摩尔质量不变时，说明气体
的物质的量不变，说明反应达到了平衡状态，c 正确；随着反应的进行，H2C2O4 的物质的量减小，CO 的物质的量增大，当
不变，说明正、逆反应速率相等，达到了平衡
状态，d 正确。(4)根据表格数据，T2 时，反应至 20 min 时反应达到平衡，再加入 0.5 ml H2C2O4，相当于增大压强，平衡逆向移动，反应达到平衡时 H2C2O4 的物质的量>0.36 ml。
(2)0.0016 ml·L－1·min－1
(3)cd (4)>
化学平衡移动的三点理解
(1)平衡移动：化学平衡移动包含旧平衡的破坏(瞬间物理过程)和新平衡的建立(化学过程)，只有平衡破坏或平衡建立不属于平衡移动。
(2)移动方向：“减弱这种改变”——升温平衡向着吸热反应方向移动；增加反应物浓度平衡向反应物浓度减少的方向移动；增大压强平衡向气体物质的量减少的方向移动。(3)移动结果：化学平衡移动的结果只是减弱了外界条件的改变，而不能完全抵消外界条件的改变，更不能超过外界条件的变化。
依据外界条件变化讨论化学平衡移动方向
1.(2020 年四川期末)用活性炭还原氮氧化物可防止空气污染。向 1 L 密闭容器加入一定量的活性炭和 NO，某温度下发生
N2(g)＋CO2(g)
反应：①C(s)＋2NO(g)已知：
②C(s)＋O2(g)③N2(g)＋O2(g)
CO2(g)2NO(g)
ΔH1＝－393.5 kJ·ml－1ΔH2＝＋180.5 kJ·ml－1
下列说法错误的是( )
A.ΔH＝－574.0 kJ·ml－1
B.当容器内气体密度不变时，反应①达到平衡状态C.反应③正反应的活化能大于 180.5 kJ·ml－1D.反应①达到平衡后，增大压强平衡向正反应方向移动
C(s)＋2NO(g)
N2(g)＋CO2(g)是气体质量逐渐增大的反应，
当容器内气体密度不变时，说明气体的质量不变，说明反应达到了平衡状态，B 正确；反应的焓变＝正反应的活化能－逆反
应的活化能，反应③N2(g)＋O2(g)
ΔH2 ＝＋180.5
kJ·ml－1，则正反应的活化能大于 180.5 kJ·ml－1，C 正确；反
应①C(s)＋2NO(g)
N2(g)＋CO2(g)为气体的物质的量不变的
反应，容器中的气体的压强始终不变，反应达到平衡后，增大压强平衡不移动，D 错误。答案：D
2.(2019 年山东师大附中模拟)某温度下，在一容积可变的
密闭容器里，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 ml、2 ml、4 ml。在保持温度和压强
不变的条件下，下列说法正确的是(
A.充入 1 ml 稀有气体氦(He)，平衡将不发生移动B.充入 A、B、C 各 1 ml，平衡将向正反应方向移动C.将 A、B、C 各物质的物质的量都减半，C 的百分含量不变D.加入正催化剂，正、逆反应速率均加快，平衡向逆反应方向移动
解析：保持温度和压强不变的条件下，充入 1 ml 稀有气体氦(He)，容器的容积变大，平衡正向移动，A 错误；充入 A、B、C 各 1 ml，相当于先充入 A、B、C 分别为 1 ml、0.5 ml、1 ml，根据等效平衡，此时平衡不移动，后又充入 0.5 ml B，平衡逆向移动，B 错误；将 A、B、C 各物质的物质的量都减半，根据等效平衡，平衡不移动，C 的百分含量不变，C 正确；加入正催化剂，正、逆反应速率均加快，且增加程度相同，平衡不发生移动，D 错误。
依据外界条件变化讨论化学平衡移动结果
3.(2020年济南二模)在3个容积均为10 L的密闭容器中分别放入 0.2 ml PCl3 和 0.2 ml Cl2 ，在不同条件下发生反应
PCl5(g)。各容器内气体总压强随时间的变化
PCl3(g)＋Cl2(g)如图所示。
解析：实验a气体压强由 160 kPa 变化为 120 kPa,60 min 达到平衡状态，设反应的 Cl2 物质的量为 x ml，由气体压强之比等于气体物质的量之比得，0.4∶(0.4－x)＝160∶120，解得 x＝0.1，则实验 a 从反应开始至达到平衡时的反应速率为 v(Cl2)＝
衡状态的时间不同，时间越短反应速率越快，从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(PCl3)由大到小的次序：b＞c＞a，实验 b与实验 a 相比，达到相同平衡状态，但时间不同，实验 b 改变的实验条件是加入了催化剂改变了反应速率，实验 c 是在较高
温度下进行的，B 正确；实验 c 气体压强由 175 kPa 变化为 140kPa,45 min 达到平衡状态，气体压强之比等于气体物质的量之比，0.4∶(0.4 －x) ＝175∶140 ，解得 x ＝0.08 ，平衡常数 K ＝
，C 错误；实验 b 与实验 a 相比，实验 b 用
了催化剂加快反应速率，实验 a 与实验 b 的转化率相同，根据选项 A 的计算，实验 a 的转化率α＝50%，根据选项 C 的计算，实验 c 的转化率α＝40%，所以三组实验中反应的平衡转化率：a＝b＞c，D 正确。答案：C
当向 A 中加入50 g NH4NO3 晶体使之溶解，向 B 中加入 2 g苛性钠时：
(1)C 中的气体颜色________(填“变浅”或“变深”)。(2)若温度为 25 ℃，起始时仅有 NO2 气体，达到平衡时，c(NO2)＝0.0125 ml·L－1，c(N2O4)＝0.0321 ml·L－1，则 NO2 的起始浓度为________________，NO2 的转化率为____________。Ⅱ.在三支容积均为 30 cm3 的针筒中分别抽入 10 cm3 NO2气体，将针筒前端封闭。将第二支针筒活塞迅速推至 5 cm3 处，此时气体的颜色变深，一段时间后气体颜色又变浅了，但仍比第一支针筒气体的颜色深。
(3) 推进针筒后颜色变深的原因是____________________
__________________________。
(4)一段时间后气体颜色又变浅的原因是_______________
________________。
(5)在此过程中，该反应的化学平衡常数将________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，NO2 的转化率将________。
解析：Ⅰ.(1)NH4NO3 晶体溶解是吸热过程，所以平衡会向正反应方向移动，颜色变浅。(2)把 N2O4 转换为 NO2 进行计算，所以开始时 c(NO2) ＝ 0.0125 ml·L －1 ＋ 0.0321 ml·L－1×2 ＝
×100%≈83.7%。Ⅱ.(3)推动活塞，气体的体积减小，NO2 浓度增大，气体的颜色加深。(4)推动活塞，减小气体的体积，增大压强，平衡向正反应方向移动，颜色会变浅。(5)此过程中温度无变化，平衡常数不变，但平衡向正反应方向移动，所以 NO2 的转化率增大。
(2)0.0767 ml·L
Ⅱ.(3)气体的体积减小，NO2 浓度增大，气体的颜色加深(4)压强增大，平衡向正反应方向移动
解答化学平衡移动问题的步骤
注意：“惰性气体”对化学平衡的影响(1)恒温恒容条件
体系总压强增大―→体系中各组
分的浓度(或分压)不变―→平衡不移动(2)恒温恒压条件
容器容积增大，各反应气体的分压
减小―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)
A.5 s 时 NO2 的转化率为 75%
B.0～3 s 内 v(NO2)增大是因为体系温度升高C.3 s 时化学反应处于平衡状态
D.9 s 时再充入 N2O4，平衡后 K 较第一次平衡时大
绝热恒容容器中，随着反应进行不断放出热量，体系温度升高，反应速率增大，故 0～3 s 内 v(NO2)增大是因为体系温度升高，B 正确；3 s 时二氧化氮反应速率最大，3～7 s 时 v(NO2)不断减小，7 s 后 v(NO2)不变，反应才处于平衡状态，C 错误；9 s 时反应处于平衡状态，再充入 N2O4，压强增大，平衡正向移动，平衡常数增大，D 正确。答案：C
6.向绝热恒容密闭容器中通入 SO2 和 NO2，一定条件下使
反应 SO2(g)＋NO2(g)
SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率
随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是
)A.反应在 c 点达到平衡状态B.反应物浓度：a 点小于 b 点C.升高温度该平衡正向移动D.Δt1＝Δt2 时，SO2 的转化率：a～b 段小于 b～c 段
解析：只有正反应速率等于逆反应速率且为定值时，可逆反应才达到平衡状态，图中曲线在 c 点处没有出现水平线，A错误；随着正反应的进行，未达到平衡状态时反应物的浓度随时间的延长而减小，因此反应物浓度 a 点大于 b 点，B 错误；分析曲线 a～c 段，从浓度方面考虑 v正应减小，而 v正是增大的，说明该反应是放热的，升高温度该平衡逆向移动，C 错误；若Δt1＝Δt2，分析图中曲线可知：a～b 段的正反应速率的平均值小于 b～c 段，所以 b～c 段转化的 SO2 的量比 a～b 段转化的SO2 的量多，且 a 点浓度比 b 点大，所以 SO2 的转化率 b～c 段大于 a～b 段，D 正确。
1.自发过程(1)含义：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自发进
(2)特点：①体系趋向于从______状态转变为______状态(体系对外部做功或放出热量)。②在密闭条件下，体系有从______转变为______的倾向性(无序体系更加稳定)。
(1)熵是量度体系____________程度的物理量，符号为___。(2)影响熵大小的因素：①相同条件下，物质不同，熵不同。②同一物质：S(g)____S(l)____S(s)。(3)熵变(ΔS)＝生成物的总熵－反应物的总熵。
3.化学反应方向的判据
[ 自主测评 ]1.易错易混辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应(
(2)放热过程有自发进行的倾向性，但不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进
)(3)2NO(g) ＋2CO(g)===N2(g) ＋2CO2(g) 在常温下能自发进
行，则该反应的ΔH＞0(
(4)ΔH<0，ΔS>0 的反应在温度低时不能自发进行(
(5)NH4HCO3(g)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)
kJ·ml－1 能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方
(6)一定温度下，反应 MgCl2(l)
Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、
(7)反应 NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，
(5)√ (6)√
(1)某些自发反应需在一定条件下才能自动进行，非自发反
应具备了一定条件也能发生。
(2)对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后
的气体物质的化学计量数大小。
(3)反应放热有利于自发反应的自发，反应熵增也有利于自发反应的自发；但是放热反应和熵增加的反应不一定是自发进行的反应。
对化学反应自发进行方向判据的理解
1.(2020年开封模拟)下列有关化学反应方向及其判据的说
A.非自发反应就是不可能发生的反应，自发反应就是能较快进行的反应B.高温高压下石墨转化为金刚石是自发的化学反应C.由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程
D.反应 NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在低温下能自发进行，
解析：非自发反应在一定条件下也能发生，自发反应不一定进行较快，A 错误；石墨转化为金刚石，ΔH>0，该反应是非自发进行的化学反应，B 错误；能量判据和熵判据组合而成的复合判据，只要ΔG＝ΔH－TΔS<0，反应就可以自发进行，若ΔG>0 ， 反 应 就 不 能 自 发 进 行 ， C 正 确 ； 反 应 NH3(g) ＋HCl(g)===NH4Cl(s)在低温下能自发进行，ΔG＝ΔH－TΔS<0，由方程式知 TΔS<0，说明ΔH<0，D 错误。
A.若ΔH<0、ΔS>0，则任何温度下都能自发进行B.若ΔH>0、ΔS<0，则任何温度下都不能自发进行C.需要加热才能够进行的反应肯定不是自发反应D.非自发反应在一定条件下可能变成自发反应
解析：若ΔH<0、ΔS>0，则有ΔG＝ΔH－TΔS<0,故反应在任何温度下都能自发进行，A 正确；若ΔH>0、ΔS<0，则有ΔG＝ΔH－TΔS>0，故反应在任何温度下都不能自发进行，B 正确；化学反应能否自发进行与是否需要加热无关，有些自发反应需要加热来引发反应，C 错误；有些非自发反应，改变反应条件可变成自发反应，如 CaCO3 分解在常温下是非自发反应，但在高温下是自发反应，D 正确。
[归纳提升] 数学象限法判断化学反应的自发性
化学反应进行的方向在工农业生产中的应用
3.(2020 年邯郸模拟)(1)汽车燃油不完全燃烧时产生 CO，有人设想按下列反应除去 CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH>0，判断该设想能否实现并写出依据：__________________________________________________________________。(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的 NO 会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的 NO 和 CO 转变
成 CO2 和 N2，化学方程式为 2NO＋2CO
应能够自发进行，则反应的ΔH______(填“>”“<”或“＝”)0。
解析：(1)2CO(g)===2C(s)＋O2(g)，该反应是焓增、熵减的反应。根据ΔG＝ΔH－TΔS>0，该设想不能实现。(2)该反应为熵减反应，能自发进行，说明ΔH<0。答案：(1)该设想不能实现，因为该反应是焓增、熵减的反
应，任何温度下均不能自发进行
4.(2019 年天津卷节选)将 SiCl4 氢化为 SiHCl3 有三种方法，对应的反应依次为
①SiCl4(g)＋H2(g)
SiHCl3(g)＋HCl(g)
②3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)
4SiHCl3(g) ΔH2<0
③2SiCl4(g)＋H2(g)＋Si(s)＋HCl(g)
3SiHCl3(g) ΔH3
已知体系自由能变ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG<0 时反应自发进行。三个氢化反应的ΔG 与温度的关系如图所示，可知：反应①能自
发进行的最低温度是________；相同温度下，反应②比反应①的ΔG 小，主要原因是___________________________________。
致反应②的ΔG 小(两个反应对应的ΔH，一个为正值，一个为负值，大小比较很明显)。
ΔH2<ΔH1 导致反应②的ΔG 小
解析：将反应①的纵、横坐标对应起来看，即可顺利找到最低温度。影响自由能变的因素主要是焓变和熵变，分析发现熵变对反应②反而不利，说明焓变影响大，为主要影响因素；反应①当ΔG＝0 时，对应的横坐标温度是 1000 ℃；从反应前后气体分子数的变化来看，反应①的熵变化不大，而反应②中熵是减小的，可见熵变对反应②的自发更不利，而结果反应②的ΔG 更小，说明显然是焓变产生了较大的影响，即ΔH2<ΔH1 导
1.反应特点合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)
ΔS____0 的可逆反应。
4.原料气的充分利用合成氨反应的转化率较低，从原料充分利用的角度分析，工业生产中采用循环操作的方法可提高原料的利用率。
1.(2020 年南京模拟)N2(g)＋3H2(g)
工业上制造氮肥的重要反应。下列关于该反应的说法正确的是
)A.增加 N2 的浓度能加快反应速率B.降低体系温度能加快反应速率C.使用催化剂不影响反应速率D.N2 足量时，H2 能 100%转化为 NH3答案：A
2.【深度思考】以 CO2与 NH3为原料可以合成尿素[CO(NH2)2]。
合成尿素的反应为 2NH3(g)＋CO2(g)
CO(NH2)2(s)＋H2O(g)
ΔH。(1)其他条件相同，在不同温度及不同 y 值下合成尿素，达到平衡时，氨气转化率的变化情况如图所示，则ΔH______(填“>”“<”或“＝”，下同)0；若 y 表示压强，则 y1______y2；若 y
n(H2O)n(CO2)
的值，则 y1______y2。
答案：(1)< >
化学平衡移动原理在化工生产中的应用
1.(2019年安庆模拟)铁的氧化物可用于脱除煤气中的 H2S，反应原理如下：
Fe3O4(s)＋3H2S(g)＋H2(g)Fe2O3(s)＋2H2S(g)＋H2(g)
3FeS(s)＋4H2O(g)①2FeS(s)＋3H2O(g)②
FeO(s)＋H2S(g)
FeS(s)＋H2O(g)③
温度与平衡常数的关系如图所示，下列有关说法正确的是
A.上述反应均为吸热反应
B.压强越大，H2S 脱除率越高C.温度越高，H2S 脱除率越高
D.相同温度、相同物质的量的三种铁的氧化物中，Fe3O4
脱除 H2S 的效果最好
解析：温度越高，平衡常数越小，说明正反应为放热反应，则温度越高，H2S 的脱除率越低，A、C 错误；题中三个反应均是气体体积不变的可逆反应，增大压强，平衡不移动，H2S 脱除率不变，B 错误。
ΔH＝－92.4 kJ·ml
2.(2019 年龙岩模拟)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理如下：
N2(g)＋3H2(g)
一种工业合成氨的简易流程图如下：(1)天然气中的 H2S 杂质常用氨水吸收，产物为 NH4HS。一定条件下向 NH4HS 溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：_______________________________________________。
(2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下：
CO(g) ＋ 3H2(g)
ΔH ＝ ＋ 206.4
①CH4(g) ＋ H2O(g)kJ·ml－1
②CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·ml－1
对于反应①，既可以提高平衡体系中 H2 的百分含量，又能加快反应速率的措施是________。
A.升高温度C.加入催化剂
B.增大水蒸气浓度D.降低压强
利用反应②，将CO进一步转化，可提高 H2 产量。若1 mlCO 和 H2 的混合气体(CO 的体积分数为 20%)与 H2O 反应，得到 1.18 ml CO、CO2 和H2 的混合气体，则CO的转化率为_____。(3)图1表示 500 ℃、60.0 MPa 条件下，原料气投料比与平衡时 NH3 体积分数的关系。根据图中 a 点数据计算 N2 的平衡体积分数：________。
(4)依据温度对合成氨反应的影响，在图 2 坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3 物质的量变化的曲线示意图。
(5)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是________(填序号)。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：_______________________________________。
＋O2=========2NH3·H2O＋2S↓。(2)结合反应特点，正反应方
解析：(1)依据题意，NH4HS 被空气中氧气氧化，将－2 价S 元素氧化成 S，同时生成一水合氨，其反应方程式为 2NH4HS
向是气体物质的量增大的吸热反应，若要加快反应速率又增加H2 的百分含量，可升高温度，A 正确；增加水蒸气浓度，能加快反应速率，使平衡正向移动，但 H2 增加的量没有水蒸气增加的量多，H2 的百分含量减少，B 错误；加入催化剂平衡不移动，H2 的百分含量不变，C 错误；降低压强，反应速率减慢，D 错误。设参与反应的 CO 的物质的量为 x ml，根据“三段式”法有
CO(g)＋H2O(g)
开始(ml)转化(ml)
一定时间(ml) 0.2－x
则 0.2－x＋x＋0.8＋x＝1.18，解得 x＝0.18，故 CO 的转化
0.18 ml0.2 ml
(4)由于 N2(g)＋3H2(g)
ΔH<0，反应开始时，
温度大于零，随着反应进行，达到平衡前 NH3 的物质的量增加，达到平衡后，温度升高，平衡逆向移动，NH3 的物质的量将减少，图示见答案。(5)根据流程图可知，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是Ⅳ(热交换)，用合成氨放出热量对 N2和 H2 进行预热。合成氨的正反应是气体物质的量减少的放热反应，为提高合成氨原料总转化率，又不降低反应速率，可采取对原料气加压、分离液氨，使化学平衡正向移动，同时对未反应的 N2、H2 循环利用，提高原料转化率。
(2)A 90% (3)14.5%(4)
对原料气加压；分离液氨；未反应的 N2、H2 循环
(1)化工生产适宜条件选择的一般原则
(2)平衡类问题需考虑的几个方面
①原料的来源、除杂，尤其要考虑杂质对平衡的影响。②原料的循环利用。③产物的污染处理。
④产物的酸碱性对反应的影响。
⑤气体产物的压强对平衡造成的影响。⑥改变外界条件对多平衡体系的影响。
速率、平衡图象题识图策略
化学平衡的图象是高考命题的热点，以非选择题为主。图象中蕴含着丰富的信息，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点明确反应条件，认真分析图象，充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。
常规速率、平衡图象分析
[ 热点精讲 ]1.“渐变”类速率—时间图象
2.“断点”类速率—时间图象
3.“平台”类速率—时间图象
[解题思路](1)先拐先平
在含量(转化率)—时间曲线中，先出现拐点的先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。
当图象中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两
个量的关系，有时还需要作辅助线。
一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；
三看化学平衡移动的方向。
[解析]分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。增加O2的浓度，v正增大，v逆瞬间不变，A正确；增大压强，v正、v逆都增大，v正增大的倍数大于v逆，B正确；升高温度，v正、v逆都瞬间增大，C错误；加入催化剂，v正、v逆同时同倍数增大，D正确。 [答案]C
[ 热点精练 ]1.(2020 年青岛模拟)在容积不变的密闭容器中进行反应：
2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g) ΔH<0。下列各图表示当其他条件
不变时，改变某一条件对上述反应的影响，其中分析正确的是
A.图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响，且甲的温度较高B.图Ⅱ表示 t0 时刻使用催化剂对反应速率的影响C.图Ⅲ表示 t0 时刻增大 O2 的浓度对反应速率的影响
D.图Ⅳ中 a、b、c 三点中只有 b 点已经达到化学平衡状态
解析：图Ⅰ中乙到达平衡时间较短，乙的温度较高，正反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，SO2 的百分含量增大，A 错误；图Ⅱ在 t0 时刻正逆反应速率都增大，但仍相等，平衡不发生移动，应是加入催化剂的原因，B 正确；增大反应物的浓度瞬间，正反应速率增大，逆反应速率不变，之后逐渐增大，图Ⅲ改变条件瞬间，正、逆反应速率都增大，正反应速率增大较大，平衡向正反应方向移动，应是增大压强的原因，C 错误；图Ⅳ曲线表示平衡常数与温度的关系，曲线上各点都是平衡状态，D 错误。
陌生速率、平衡图象突破
[ 热点精讲 ]陌生图象常与生产生活中的实际问题相结合，从反应时间、投料比值、催化剂的选择、转化率、产率、成本等角度考查。此类题目信息量较大，能充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力，已然成为高考及平时模拟考试的“新宠”，分析时抓住图象中的关键点(常为最高点、最低点、转折点)、看清横坐标和纵坐标代表的条件、弄清曲线的变化趋势，即可将复杂图象转化为常规图象，进而运用化学平衡知识结合常规图象处理方法进行解答即可。
“平衡图象”认知模型构建
[ 案例分析 ][典例2](2020 年北京东城区模拟)一定条件下，用 Fe2O3、NiO 或 Cr2O3 作催化剂对燃煤烟气回收 。 反 应 为 2CO(g) ＋
2CO2(g)＋S(l) ΔH＝－270 kJ·ml－1。
(1)其他条件相同、催化剂不同，SO2 的转化率随反应温度的变化如图 1，Fe2O3 和 NiO 作催化剂均能使 SO2 的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择 Fe2O3 的主要优点是______________________________________________________________________________________。
(2)某科研小组用 Fe2O3 作催化剂。在 380 ℃时，分别研究了[n(CO)∶n(SO2)]为 1∶1、3∶1 时 SO2 转化率的变化情况(图2)。则图 2 中表示 n(CO)∶n(SO2)＝3∶1 的变化曲线为_______。
[答案](1)Fe2O3 作催化剂时，在相对较低温度下可获得较高的 SO2 转化率，从而节约能源 (2)a
则 T1____(填“>”或“<”)T2；若 X1＝0.8、a＝2，反应开始至达到平衡(对应 A 点)所用的时间是 2 min，则反应发生的 2 min内 N2 的平均反应速率 v(N2)＝________________，A 点对应的平衡常数 K＝________(保留 3 位有效数字)。
(2)在固定体积的密闭容器中发生反应：
①如果要将图乙中 C 点的平衡状态改变为 B 点的平衡状
态，应采取的措施是______________。
②若 A 点对应实验中，SO2 的起始浓度为 c0 ml·L－1，经过t min 达到平衡状态，该时段 NO2 的平均反应速率 v(NO2) 是________ml·L－1·min－1。
③若图乙中 C、D 两点对应的实验温度分别为 TC 和 TD，通
过计算判断 TC______(填“>”“＝”或“<”)TD。
X1＝0.8、a＝2，根据 X＝— ，得 b＝2.5。
解析：(1)正反应是放热反应，其他条件不变，温度升高平衡逆向移动，NO 的平衡转化率降低，结合题图甲可知 T1>T2。
(2) 将组成 ( 物质的量分数 ) 为2m%SO2(g) 、 m%O2(g) 和q%N2(g)的气体通入反应器，在温度 t、压强 p 条件下进行反应。平衡时，若 SO2 转化率为α，则 SO3 压强为_________，平衡常数 Kp＝____________________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
曲线上 v 最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度 tm。t
______________________________________________________
_____________________________________________________。
解析：(1)SO2(g)＋—O2(g)
SO3(g)，该反应是一个气体分
子数减少的放热反应，故增大压强可以使化学平衡向正反应方向移动。因此，在相同温度下，压强越大，SO2 的平衡转化率越大，所以，该反应在 550 ℃、压强为 5.0 MPa 条件下，SO2的平衡转化率一定高于相同温度下、压强为2.5 MPa 的，因此，p1＝5.0 MPa，由图中数据可知，α＝0.975。影响α的因素就是影响化学平衡移动的因素，主要有反应物(N2 和O2)的起始浓度、温度、压强等。(2)假设原气体的物质的量为 100 ml，则 SO2、O2和 N2 的物质的量分别为 2m ml、m ml 和 q ml,2m＋m＋q＝3m＋q＝100，SO2 的平衡转化率为α，则有下列关系：
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