2021届高考化学人教版一轮创新教学案：第7章第22讲　化学平衡状态　化学平衡的移动

第22讲　化学平衡状态　化学平衡的移动

一、化学平衡状态

1．可逆反应

(1)概念：在相同条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应，叫做可逆反应。

(2)符号：可逆反应用“”符号，而不用“===”表示。

(3)特点：在相同条件下，正、逆反应同时进行，平衡时反应物的转化率小于100%。

2．化学平衡的建立

(1)概念：在一定条件下的可逆反应里，当正反应速率等于逆反应速率，反应混合物中各组分的浓度或质量分数保持不变的状态，称为化学平衡状态。

(2)化学平衡的建立

(3)化学平衡的特点

二、化学平衡的移动

1．化学平衡移动的过程

2．化学平衡移动

(1)化学平衡发生移动的根本原因：外界条件的改变造成了v正≠v逆，其具体情况如下：

①v正＞v逆，平衡向正反应方向移动。

②v正＝v逆，平衡不移动。

③v正＜v逆，平衡向逆反应方向移动。

(2)平衡移动原理——勒夏特列原理

①内容：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。

②具体应用

若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：

1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。

(1)2H2O2H2↑＋O2↑为可逆反应。(×)

错因：相同条件下，同时向正、逆两个方向进行的反应，才是可逆反应。

(2)恒温恒容下，反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)体系压强不随时间而变，说明反应已达平衡状态。(×)

错因：该反应反应前后气体的总体积为定值，恒温、恒容时，无论反应是否达平衡，其压强均不变。

(3)达到化学平衡状态指的是反应停止了，不再反应了。(×)

错因：化学平衡是一种动态平衡，反应并没有停止。

(4)对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，若每消耗1 mol O2，同时生成2 mol SO2，则平衡正向移动。(×)

错因：对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，每消耗1 mol O2，同时生成2 mol SO2时，说明v正＝v逆，该反应达平衡状态。

(5)对于反应I2(g)＋H2(g)2HI(g)，若使体系颜色变浅，则平衡一定正向移动。(×)

错因：对于反应I2(g)＋H2(g)2HI(g)增大体系体积，体系颜色变浅，但平衡不移动。

(6)对于反应2A(g)＋B(g)2C(g)，当v正(A)＝v逆(B)时，平衡不移动。(×)

错因：当v正(A)＝2v逆(B)时，平衡不移动。

(7)合成氨反应需使用催化剂，说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动。(×)

错因：催化剂不能改变平衡移动的方向，使用催化剂可改变反应速率。

2．教材改编题

(据人教选修四P32T5)一定温度下，对可逆反应A(g)＋2B(g)3C(g)的下列叙述中，能说明反应已达到平衡的是(　　)

A．单位时间内消耗a mol A，同时生成3a mol C

B．容器内B的浓度不再变化

C．混合气体的物质的量不再变化

D．A的消耗速率等于C的生成速率的倍

答案　B

解析　每消耗a mol A必然生成3a mol C；该反应前后气体的总物质的量是不变的；当A的消耗速率等于C的消耗速率的倍时，反应达到平衡状态。

3．(2019·四川成都高三一诊)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 mol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________T2(填“>”“<”或“＝”)；

(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

d．体系中不变

(4)T2时，反应至20 min时再加入0.5 mol H2C2O4，反应达到平衡时H2C2O4的物质的量________0.36 mol(填“>”“<”或“＝”)。

答案　(1)＜　(2)0.0016 mol/(L·min)　(3)cd　(4)>

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。

(3)H2C2O4(g)H2O(g)＋CO(g)＋CO2(g)，消耗H2C2O4和生成H2O的物质的量始终相等，不能说明达到平衡状态，a错误；气体的质量不变，气体的体积不变，因此气体密度始终不变，不能说明达到平衡状态，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，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，当体系中不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，d正确。故选c、d。

(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 mol 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 mol。

考点一　可逆反应的特点

[解析]　

　　　　　2SO2(g)　 ＋　O2(g)　　　 2SO3(g)

c(某时刻)  0.2 mol·L－1  0.2 mol·L－1  0.2 mol·L－1

向右进行完全  0  0.1 mol·L－1  0.4 mol·L－1

向左进行完全  0.4 mol·L－1  0.3 mol·L－1  0

A项，由于反应为可逆反应，SO3的浓度一定小于0.4 mol·L－1，故A错误；B项，SO2与SO3浓度不会均为0.15 mol·L－1，只能一种物质的浓度增大，另一种物质的浓度减小，故B错误；C项，由于反应为可逆反应，SO2的浓度一定小于0.4 mol·L－1，大于0，则可能为0.25 mol·L－1，故C正确；D项，根据原子守恒，c(SO2)＋c(SO3)＝0.4 mol·L－1，故D错误。

[答案]　C

极端假设法确定物质的浓度范围

1．原理：可逆反应不可能进行完全，反应体系各物质同时存在。

2．假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。如可逆反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)的起初浓度：c(X2)＝0.1 mol/L，c(Y2)＝0.3 mol/L，c(Z)＝0.2 mol/L，一定条件下达到平衡时，各物质的浓度范围的判断方法：

假设反应正向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)

起始浓度(mol·L－1)　0.1　　　0.3　 　0.2

改变浓度(mol·L－1)  0.1  0.1  0.2

终态浓度(mol·L－1)  0  0.2  0.4

假设反应逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)

起始浓度(mol·L－1)　0.1　　　0.3　 　0.2

改变浓度(mol·L－1)  0.1  0.1  0.2

终态浓度(mol·L－1)  0.2  0.4  0

平衡体系中各物质的浓度范围为：

0<c(X2)<0.2 mol·L－1；

0．2 mol·L－1<c(Y2)<0.4 mol·L－1；0<c(Z)<0.4 mol·L－1。

1．(2019·安徽宣城高三期末调研)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)

A．5.6 g铁与稀硝酸反应，转移电子数一定为0.3NA

B．密闭容器中，1 mol N2和3 mol H2催化反应后分子总数大于2NA

C．3.2 g N2H4中含有共用电子对的总数为0.6NA

D．室温下，pH＝1的H3PO4溶液中，含有0.1NA个H＋

答案　B

解析　5.6 g铁与稀硝酸反应生成硝酸铁或硝酸亚铁，A错误；N2与H2生成氨气的反应为可逆反应，B正确；N2H4分子中含有5个共价键，3.2 g N2H4的物质的量是0.1 mol，所以含有共用电子对的总数为0.5NA，C错误；根据n＝cV，没有溶液体积，不能计算溶质物质的量，D错误。

2．一定条件下，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 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是(　　)

A．c1∶c2＝3∶1

B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3

C．X、Y的转化率不相等

D．c1的取值范围为0<c1<0.14 mol·L－1

答案　D

解析　平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0<c1<0.14 mol·L－1。

考点二　化学平衡及其特点

[解析]　单位时间内生成n mol O2必然生成2n mol NO，同时消耗2n mol的NO2，而①同时生成2n mol NO2，故v正(NO2)＝v逆(NO2)，故①正确，②不正确；用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比等于化学计量数之比，恒为2∶2∶1，不一定是平衡态，③错误；三种气体中仅NO2有颜色，颜色不改变，说明c(NO2)不再发生变化，故④能说明；混合气体的m、V都是定值，所以无论什么状态ρ＝都为定值，⑤不正确；混合气体的m为定值，但n(混)是变量，因此正向进行时n增大，减小，逆向进行时n减小增大，当不变时，说明反应正向、逆向进行的程度相同，即反应达平衡。

[答案]　A

判断化学平衡状态的方法

如果一个量是随反应进行而改变的，当该量不变时为平衡状态；一个随反应的进行始终保持不变的量，不能作为反应是否达到平衡状态的判断依据。

以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例：

3．在恒温、容积为2 L的密闭容器中加入1 mol CO2和3 mol H2，发生如下反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0。可认定该可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是(　　)

A．容器中CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1∶3∶1∶1

B．v正(CO2)＝3v逆(H2)

C．容器内混合气体平均相对分子质量保持不变

D．容器中CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量浓度都相等

答案　C

解析　因为反应前后气体的物质的量不等，所以平均相对分子质量随着反应进行而改变，当平均相对分子质量不变时，反应达到平衡。

4．在一个恒容绝热的密闭容器中，发生可逆反应：M(？)＋2N(g)P(g)＋Q(g)　ΔH＞0，已知M的状态未知，则反应达到平衡的标志是(　　)

①当物质M、N、P的体积分数比为1∶1∶1时　②混合气体的密度不变时　③体系的温度不变时　④反应速率2v正(N)＝v逆(Q)时　⑤体系的压强不变时　⑥气体的平均相对分子质量不变时

A．①③④  B．③⑥

C．②③⑥  D．③④⑤

答案　B

解析　若M是气体，当物质M、N、P的体积分数比不变时达到平衡状态，①错误；若M是气体，反应前后密度恒定，此时混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，②错误；因为是恒容绝热容器，反应过程中伴随着热效应，因而体系温度会发生变化，当温度不变时，说明反应达到平衡状态，③正确；v正(N)＝2v逆(Q)时才达到平衡状态，④错误；当M不是气体时，反应前后气体体积不变，此时压强不变不能说明达到平衡状态，⑤错误；若M是气体，反应正向进行，气体物质的量减小，气体质量不变，则气体的平均相对分子质量增大，若M不是气体，反应正向进行，气体质量增大，气体物质的量不变，气体的平均相对分子质量增大，因而无论M是什么状态，当气体的平均相对分子质量不变时均可说明反应达到平衡状态，⑥正确。

考点三　化学平衡移动及影响因素

[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

1．正确地理解和应用勒夏特列原理

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①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的浓度一定比原平衡大；②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，达到新的平衡状态时50 ℃<T<80 ℃；③若对体系N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)加压，例如从30 MPa加压到60 MPa，化学平衡向气体分子数减小的方向移动，达到新的平衡时30 MPa<p<60 MPa。

2．平衡移动的几种特殊情况

(1)改变固体或纯液体的量，对化学平衡没影响。

(2)“惰性气体”对化学平衡的影响。

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：

原平衡体系容器容积增大―→

3．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

①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。

②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。

③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。

同倍增大c(A)和c(B)

(2)反应mA(g)nB(g)＋qC(g)的转化率分析

在T、V不变时，增加A的量，等效于压缩容器体积，A的转化率与化学计量数有关。

增大c(A)

5．对可逆反应：2A(s)＋3B(g)C(g)＋2D(g)　ΔH<0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是(　　)

①增加A的量，平衡向正反应方向移动　②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v(正)减小　③压强增大一倍，平衡不移动，v(正)、v(逆)均增大　④增大B的浓度，v(正)>v(逆)　⑤加入催化剂，B的转化率提高

A．①②  B．只有④

C．只有③  D．③④

答案　D

解析　因A是固体，其浓度可视为常数，增加A的量，平衡不移动，①错；升高温度，平衡向吸热反应方向(即逆向)移动，但v(正)也增大，只是增大的程度小于v(逆)增大的程度，使v(正)<v(逆)，②错；因反应前后气体体积不变，增大压强平衡不移动，但v(正)、v(逆)同等程度增大，③正确；增大B的浓度，平衡正向移动，v(正)>v(逆)，④对；加入催化剂，平衡不移动，B的转化率不变，⑤错。

6．在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应mX(g)nY(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1。反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示：

下列说法正确的是(　　)

A．m>n

B．Q<0

C．温度不变，压强增大，Y的质量分数减少

D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动

答案　C

解析　温度不变时(假设100 ℃条件下)，体积是1 L时，Y的物质的量为1 mol，体积为2 L时，Y的物质的量为0.75 mol·L－1×2 L＝1.5 mol，体积为4 L时，Y的物质的量为0.53 mol·L－1×4 L＝2.12 mol，说明体积越小，压强越大，Y的物质的量越小，Y的质量分数越小，平衡向生成X的方向进行，m<n，A错误，C正确；体积不变时，温度越高，Y的物质的量浓度越大，说明升高温度，平衡向生成Y的方向移动，则Q>0，B、D错误。

　　建议用时：40分钟　　　满分：100分

一、选择题(每题7分，共70分)

1．在一恒温、恒容的密闭容器中发生反应A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)，当下列物理量不再变化时，能够表明该反应已达平衡状态的是(　　)

A．混合气体的压强

B．混合气体的平均相对分子质量

C．A的物质的量浓度

D．气体的总物质的量

答案　B

解析　因反应前后气体分子总数不变，故无论反应是否达到平衡状态，混合气体的压强和气体的总物质的量都不改变，A、D错误；物质A为固体，其浓度可视为常数，不能用来判断反应是否达到平衡状态，C错误；因反应物A为固体，反应前后气体质量改变，反应未达平衡时混合气体的平均相对分子质量一直在变，当混合气体的平均相对分子质量不变时说明反应达到平衡状态，B正确。

2．下列能用勒夏特列原理解释的是(　　)

A．溴水中存在下列平衡Br2＋H2OHBr＋HBrO，加入AgNO3溶液后，溶液颜色变浅

B．工业上由氢气和氮气合成氨是在较高温度下进行的

C．SO2催化氧化成SO3的反应，需要使用催化剂 

D．H2、I2、HI平衡混合气加压后颜色变深

答案　A

解析　A项，溴水中加入AgNO3溶液后生成溴化银沉淀，促使平衡Br2＋H2OHBr＋HBrO正向移动，溶液颜色变浅，与平衡移动有关，正确；B项，合成氨反应是放热反应，从平衡移动角度分析，较高温度不利于提高产率，错误；C项，加入催化剂，平衡不移动，不能用勒夏特列原理分析，错误；D项，H2与I2生成HI的反应是反应前后气体物质的量不变的反应，改变压强，平衡不发生移动，颜色变深是因为加压后体积缩小使碘蒸气浓度变大，不能用勒夏特列原理解释，错误。

3．一定温度下，向某容器中加入足量的碳酸钙，发生反应CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)，达到平衡，下列说法正确的是(　　)

A．将体积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，CO2的浓度为原来的2倍

B．CaCO3(s)高温分解生成CaO(s)和CO2(g)，ΔH＜0

C．升高温度，再次达平衡时，CO2的浓度增大

D．保持容器体积不变，充入He，平衡向逆反应方向移动

答案　C

解析　将体积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，若平衡不移动，CO2的浓度为原来的2倍，由于压强增大，平衡逆向移动，则平衡时二氧化碳的浓度不会是原来的2倍，A错误；CaCO3 分解反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO2的浓度增大，B错误、C正确；保持容器体积不变，充入He，由于CO2气体的浓度不变，则平衡不会移动，D错误。

4．可逆反应N2＋3H22NH3，在容积为10 L的密闭容器中进行，开始时加入2 mol N2和3 mol H2，达平衡时，NH3的浓度不可能达到(　　)

A．0.1 mol·L－1  B．0.2 mol·L－1

C．0.05 mol·L－1  D．0.15 mol·L－1

答案　B

解析　2 mol N2和3 mol H2反应，假设反应能够进行到底，则3 mol H2完全反应，生成2 mol NH3，此时NH3的浓度为0.2 mol·L－1，但由于是可逆反应，不能完全反应，所以NH3的浓度达不到0.2 mol·L－1。

5．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是(　　)

A．2v(NH3)＝v(CO2)

B．密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)＝2∶1

C．密闭容器中混合气体的密度不变

D．密闭容器中氨气的体积分数不变

答案　C

解析　该反应为气体物质的量增加的反应，反应物为固体，且容器体积不变，所以压强、密度均可作标志，该题应特别注意D项，因为该反应为固体的分解反应，所以NH3、CO2的体积分数始终为定值。

6．(2019·北京师大附中高三期中)实验：①0.005 mol·L－1 FeCl3溶液和0.015 mol·L－1 KSCN溶液各1 mL 混合得到红色溶液a，均分溶液a置于b、c两支试管中；②向b中滴加3滴饱和FeCl3溶液，溶液颜色加深；③再向上述b溶液中滴加3滴1 mol·L－1 NaOH溶液，溶液颜色变浅且出现浑浊；④向c中逐渐滴加1 mol·L－1 KSCN溶液2 mL，溶液颜色先变深后变浅。下列分析不正确的是(　　)

A．实验②中增大Fe3＋浓度使平衡Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3正向移动

B．实验③中发生反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓

C．实验③和④中溶液颜色变浅的原因相同

D．实验②、③、④均可说明浓度改变对平衡移动的影响

答案　C

解析　实验③中向题述b溶液中滴加3滴1 mol·L－1 NaOH溶液，发生反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，铁离子浓度减小，反应Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3逆向移动，溶液颜色变浅，B正确。实验④最后颜色变浅是因为加入的硫氰化钾溶液过多，对体系进行了稀释，颜色变浅，C错误。实验②、③、④都是改变平衡体系中某种物质的浓度，溶液的颜色变化都说明了平衡的移动，D正确。

7．一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，达到平衡时，维持温度不变，将气体体积缩小到原来的，当达到新的平衡时，气体C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则下列说法正确的是(　　)

A．m＋n>p  B．m＋n<p

C．平衡向正反应方向移动  D．C的质量分数增加

答案　B

解析　当气体体积缩小到原来的，假设平衡未发生移动(虚拟出一种中间状态)，则C的浓度为原平衡时的2倍，而事实上平衡发生了移动，平衡移动的结果是C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则可认为由虚拟中间状态向逆反应方向发生了移动。

8．常温常压下向一2 L的恒温密闭容器中投入2 mol A和1 mol B，发生可逆反应3A(g)＋2B(s)2C(g)＋D(g)　ΔH＝－a kJ/mol(a>0)。5 min 后达平衡，测得容器中n(C)＝0.8 mol。则下列说法正确的是(　　)

A．使用催化剂或缩小容器体积，该平衡均不会移动

B．3v(A)＝2v(C)＝0.16 mol/(L·min)

C．升高温度，该平衡正向速率减小，故平衡逆向移动

D．该可逆反应达平衡后，放出a kJ的热能(假设化学能全转化为热能)

答案　A

解析　由于该反应反应前后体积不变，缩小容器体积平衡不移动，使用催化剂平衡也不会移动，A正确；升高温度，正、逆反应速率都增大，正反应为放热反应，故平衡逆向移动，C错误；该反应为可逆反应，2 mol A和1 mol B不可能完全反应，放出的热能小于a kJ，D错误。

9．在恒温、恒压下，a mol X和b mol Y在一个容积可变的容器中发生反应：X(g)＋2Y(g)2Z(g)，一段时间后达到平衡，生成n mol Z。则下列说法中正确的是(　　)

A．物质X、Y的转化率之比为1∶2

B．起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为(a＋b)∶

C．当2v正(X)＝v逆(Y)时，反应一定达到平衡状态

D．充入惰性气体(如Ar)，平衡向正反应方向移动

答案　C

解析　根据化学方程式，X、Y转化的物质的量分别为0.5n mol、n mol，故X、Y的转化率之比为∶＝b∶2a，A错误；由于该反应在恒温、恒压下进行，因此起始时和平衡时容器中的压强之比为1∶1，B错误；当2v正(X)＝v逆(Y)时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，C正确；充入惰性气体(如Ar)，由于保持恒压，则容器体积增大，平衡向气体分子数增多的方向(逆反应方向)移动，D错误。

10．(2019·北京海淀高三期末)某电路板生产企业的水质情况及国家允许排放的污水标准如下表所示。为研究废水中Cu2＋处理的最佳pH，取5份等量的废水，分别用30%的NaOH溶液调节pH至8.5、9、9.5、10、11，静置后，分析上层清液中铜元素的含量，实验结果如下图所示。

查阅资料，平衡 Ⅰ：Cu(OH)2＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－；

平衡Ⅱ：Cu(OH)2＋2OH－[Cu(OH)4]2－

下列说法不正确的是(　　)

A．废水中Cu2＋处理的最佳pH约为9

B．b～c段：随pH升高，Cu(OH)2的量增加，平衡Ⅰ正向移动，铜元素含量上升

C．c～d段：随pH升高，c(OH－)增加，平衡Ⅰ逆向移动，铜元素含量下降

D．d点以后，随c(OH－)增加，铜元素含量可能上升

答案　B

解析　根据图像，在pH≈9时，Cu元素的含量最小，即废水中Cu2＋处理的最佳pH约为9，故A正确；由图可知，b～c段清液中铜元素的含量上升，则Cu(OH)2的量应减少，故B错误；c～d段：pH增大，c(OH－)增大，平衡Ⅰ向逆反应方向进行，铜元素含量下降，故C正确；d点以后，c(OH－)增大，平衡Ⅱ向正反应方向进行，生成[Cu(OH)4]2－，铜元素含量增大，故D正确。

二、非选择题(共30分)

11．(2019·北京朝阳高三期末)(14分)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，CH4－H2O催化重整是目前大规模制取氢气的重要方法。

(1)CH4－H2O催化重整：

反应Ⅰ：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH1＝＋210 kJ/mol

反应Ⅱ： CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41 kJ/mol

①提高CH4平衡转化率的条件是________。

a．增大压强  b．加入催化剂

c．增大水蒸气浓度

②CH4、H2O催化重整生成CO2、H2的热化学方程式是____________________________________。

③在密闭容器中，将2.0 mol CO与8.0 mol H2O混合加热到800 ℃发生反应Ⅱ，达到平衡时CO的转化率是80%，其平衡常数为 ________。

(2)实验发现，其他条件不变，相同时间内，向催化重整体系中投入一定量的CaO可以明显提高H2的百分含量。做对比实验，结果如下图所示：

①投入CaO时，H2百分含量增大的原因是：__________________________________________。

②投入纳米CaO时，H2百分含量增大的原因是：____________________________________。

答案　(1)①c　②CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)　ΔH＝＋169 kJ/mol　③1

(2)①CaO可吸收CO2，c(CO2)减小，使生成H2的反应正向移动，H2百分含量增大　②纳米CaO颗粒小，表面积大，使反应速率加快

解析　(1)③在密闭容器中，加热到800 ℃发生反应Ⅱ：

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

n(开始)/mol  2.0  8.0  0  0

n(改变)/mol  1.6  1.6  1.6  1.6

n(平衡)/mol  0.4  6.4  1.6  1.6

由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，所以浓度比等于物质的量的比，故K＝＝＝1。

(2)①催化重整的化学方程式为CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)，向其中投入CaO时，CaO可吸收CO2，使c(CO2)减小，平衡正向移动，使生成的H2更多，H2百分含量增大。

12．(2019·南昌县莲塘一中月考)(16分)T ℃下，向一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO，用气体传感器测得不同时间NO和CO浓度如下表：

(1)则c2合理的数值为________(填字母标号)。

A．4.20  B．4.00

C．2.95  D．2.80

(2)将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应：H2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下三组数据：

若a＝2，b＝1，则c＝________，达平衡时实验组Ⅱ中H2O(g)和实验组Ⅲ中CO的转化率的关系为αⅡ(H2O)________αⅢ(CO)(填“<”“>”或“＝”)。

(3)二甲醚是清洁能源，用CO在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如图所示。

①a、b、c按从大到小的顺序排序为________。

②根据图像可以判断该反应为放热反应，理由是_______________________________________。

答案　(1)D　(2)0.6　 ＝　 (3)①a>b>c　②投料比相同时，温度越高，α(CO)越小，平衡左移，故该反应为放热反应

解析　(1)由于CO为反应物，逐渐被消耗，故c2应介于2.75～3.05之间，又浓度越大，反应速率越快，即3.05－c2>c2－2.75，故应选D。

(2)由H2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋H2(g)可知Ⅱ中平衡时n(H2O)＝0.6 mol，Ⅱ可看作向容器中加入1 mol CO、1 mol H2O建立平衡后又加1 mol CO重新建立的平衡，Ⅲ可看作向容器中加入1 mol CO、1 mol H2O建立平衡后又加1 mol H2O重新建立的平衡，故对平衡右移的促进作用完全相同。故c＝0.6，αⅡ(H2O)＝αⅢ(CO)。

(3)①越大，α(CO)越大，故a>b>c，②由图像知，当投料比一定时，温度越高，α(CO)越小，平衡左移，故正反应为放热反应。