化學反應的限度與平衡的移動

題組一：可逆反應與化學平衡的建立

(建議用時：20分鐘)

催化劑.

1.合成氨是工業上的重要反應：N2(g)+3H2(g),高溫高壓、2NH3(g),下列說法不正

確的是()

A.反應達平衡狀態后，各物質濃度不變，反應停止

B.反應達平衡狀態后，單位時間內生成1molN2的同時消耗3molH2

C.在上述條件下，N?不可能100%轉化為NH3

D.使用催化劑是為了加快反應速率，提高生產效率

【解析】選Ao反應達到平衡狀態，是一個動態平衡，正、逆反應速率相等，

各物質濃度不變，反應仍在進行，故A錯誤。

2.在體積固定的密閉容器中發生反應：2C0(g)+4H2(g)-CH3cH20H(g)+

H2O(g)e下列敘述不能說明上述反應已達到化學平衡狀態的是()

A.體系的壓強不變

B.反應體系中乙醇的物質的量濃度不再變化

C.混合氣體的密度不變

D.混合氣體的平均相對分子質量不變

【解析】選C。該反應為氣體體積縮小的可逆反應，壓強為變量，當體系的壓強

不變時，表明正逆反應速率相等，達到平衡狀態，故A不符合題意；反應體系

中乙醇的物質的量濃度不再變化時，表明正逆反應速率相等，該反應達到平衡

狀態，故B不符合題意；該反應中混合氣體總質量、容器容積為定值，則混合

氣體的密度始終不變，不能根據混合氣體的密度判斷平衡狀態，故C符合題意；

混合氣體總質量為定值，混合氣體的物質的量為變量，則混合氣體的平均相對

分子質量為變量，當混合氣體的平均相對分子質量不變時，表明達到平衡狀態,

故D不符合題意。

3.在一個恒容密閉容器中發生反應：2so2(g)+02(g)-2so3(g),反應過程中

某一時刻測得S02、。2、SO3的濃度分別為LOmolL-i、LOmoLL-i、0.5mol-L

-1,當反應達到最大限度時，可能出現的數據是()

1

A.c(SO3)=1.5mol-L-

1

B.c(02)=c(SO3)=0.75mol-L-

1

C.c(O2)=1.25mol-L-

1

D.c(SO2)+c(SO3)=1.5mol-L-

【解析】選Do為可逆反應，不能完全轉化，則c(SO3)<1.5mol-L」，故A錯

1

誤；某一時刻測得SO2、。2、SO3的濃度分別為1.0mol-L-\1.0mol-L.0.5mol-L

-1,SO3的濃度增大0.25molL-i變為0.75mol-L-1,此時轉化的氧氣為0.125

11

mol-L-,此時c(O2)=1.0mol-L--0.125mol-L-1=0.875mol-L-，故B錯誤；

為可逆反應，不能完全轉化，結合上述分析可知，c(O2)<1.25mol-L-，故C錯

誤；由S原子守恒可知，c(SO2)+c(SO3)=1.5mol-L-，故D正確。

硒得【點睛筆】極端假設法確定各物質濃度范圍

上述題目可根據極端假設法判斷，假設反應正向或逆向進行到底，求出各物質

濃度的最大值和最小值，從而確定它們的濃度范圍。

假設反應正向進行到底：

X2(g)+Y2(g)-2Z(g)

起始濃度(moll-)0.10.30.2

改變濃度(moll「)0.10.10.2

終態濃度(moll-1)00.20.4

假設反應逆向進行到底：

X2(g)+Y2(g)-2Z(g)

起始濃度(moll「)0.10.30.2

改變濃度(moll-1)0.10.10.2

終態濃度(moll」)0.20.40

平衡體系中各物質的濃度范圍為c(X2)e(0,0.2),C(Y2)e(0.2,0.4),c(Z)e(0,

0.4)o

4.一定條件下，對于可逆反應X(g)+3Y(g)-2Z(g)，若X、Y、Z的起始濃度

分別為口、C2、C3(均不為零)，達到平衡時，X、Y、Z的濃度分別為0.1mol-L

0.3mol-L-\0.08moLL-1,則下列判斷正確的是()

A.ci：C2=3：1

B.平衡時，丫和Z的生成速率之比為2：3

C.X、Y的轉化率不相等

D.ci的取值范圍為0<a<0.14mol-L-1

【解析】選Do平衡濃度之比為1：3,轉化濃度之比亦為1：3,故3：C2=1：

3,A、C不正確；平衡時Y生成表示逆反應速率，Z生成表示正反應速率且v

生成(Y)：v生成(Z)應為3：2,B不正確；由可逆反應的特點可知0<ci<0.14mol-L

1,D正確。

5.在5mL0.1mol-L-】KI溶液中滴加0.1mol-L-】FeCl3溶液1mL，充分振蕩后,

再進行下列實驗，其中可證明該反應有一定限度的實驗是()

A.再滴加AgNCh溶液，觀察是否有Agl沉淀產生

B.加入CCL振蕩后，觀察下層液體顏色

C.加入CC14振蕩后，取上層清液，滴加KSCN溶液，觀察是否出現紅色

D.加入CCL振蕩后，取上層清液，滴加入AgNCh溶液，觀察是否有AgCl沉

X|-l——，1

證產生

【解析】選co加入FeCb溶液1mL，物質的量較少，由于有剩余的KI,滴加

AgNCh溶液，肯定會有黃色沉淀生成，不能判斷2Fe3++21--卜+2Fe?+是否存

在限度，故A錯誤；由于加入FeCb溶液，X型典離子氧化為碘單質，加入CC14

振蕩后，生成的碘單質溶于CCL而顯紫紅色，只能說明生成了碘單質，而不能

判斷是否存在限度，故B錯誤；滴加KSCN溶液，觀察溶液是否變紅色，由于

加入FeCb溶液較少，若不存在限度，加入KSCN溶液后，溶液不變紅色，若溶

液變紅色，說明存在Fe3+,即該反應存在限度，故C正確；加入AgNCh溶液,

有白色沉淀生成,說明存在ci-,由于氯離子不參與離子反應，即氯離子始終存

在于溶液中，所以不能判斷是否存在限度，故D錯誤。

6.在恒溫恒容的密閉容器中發生反應4NH3(g)+5O2(g)^4N0(g)+6H2O(g)

△H<0,下列能說明該反應達到平衡狀態的是()

①反應速率5V(NH3)=4V(O2)②體系的壓強不再發生變化③混合氣體的密度

不再發生變化④氣體的平均摩爾質量不再發生變化

⑤單位時間內生成5mol02,同時斷裂12molO—H鍵⑥NO的濃度不變

A.②④⑥B.①②④⑥

C.②⑤⑥D.①②③④⑤

【解析】選Ao無論反應是否達到平衡，用不同物質表示的反應速率之比等于

其化學計量數之比，V(NH3)：貝。2)=4：5,則有5V(NH3)=4V(O2),①錯誤；該

反應的正向是氣體總分子數增加的反應，恒溫恒容時，體系的壓強不變，則氣

體總物質的量不變，達到平衡狀態，②正確；恒容時，反應中各物質均為氣體,

則混合氣體的密度始終不變，③錯誤；氣體的總質量一定，平均摩爾質量不變,

則氣體總物質的量不變，該反應達到平衡狀態，④正確；單位時間內生成5moi

必然消耗6molH20，斷裂12molH-0鍵,不能判斷是否平衡，⑤錯誤；

NO的濃度不變，則其消耗速率等于生成速率，該反應達到平衡，⑥正確。

教師

專用

一定條件下,0.3molX(g)與0.3molY(g)在容積固定的密閉容器中發生反應X(g)

+3Y(g)-2Z(g)AH=-akJ-mol-1,下列說法正確的是()

A.反應一段時間后，X與Y的物質的量之比仍為1：1

B.達到平衡時，反應放出0.1akJ的熱量

C.達到平衡后，若向平衡體系中充入稀有氣體，Z的正反應速率將不發生變化

D.X的體積分數保持不變，說明反應已達到平衡

【解析】選co反應過程中X與Y的變化量是1：3,則反應一段時間后，X與

Y的物質的量之比不可能仍為1：1,故A錯誤；達到平衡時，因不知道變化的

X的物質的量，無法確定反應放出O.UkJ的熱量，故B錯誤；恒容條件下，達

到平衡后，若向平衡體系中充入稀有氣體，不影響反應物和生成物的濃度，反

應速率也不變，故C正確；

x(g)+3Y(g)-2Z(g)

噩穗0-3。.30

需管鬻％3%2%

jlOB7MF2%

0.3-x

X的體積分數=■------xl00%=50%,始終保持不變，不能說明反應已達到平

0.6-2x

衡，故D錯誤。

7.將一定量純凈的氨基甲酸鍍置于密閉真空恒容容器中(固體試樣體積忽略不

計),在恒定溫度下使其達到分解平衡：NH2coONHMs)-2NE(g)+CO2(g)o判

斷該分解反應已經達到化學平衡的是()

A.2V(NH3)=v(CO2)

B.密閉容器中C(NH3)：c(CO2)=2：1

C.密閉容器中混合氣體的密度不變

D.密閉容器中氨氣的體積分數不變

【解析】選Co該反應為有固體參與的非等體積反應，且容器體積不變，所以壓

強、密度均可作化學反應是否達到平衡狀態的標志，該題應特別注意D項，因

為該反應為固體的分解反應，所以NH3、C02的體積分數始終為定值網出為|,

9為；)o

8.一定溫度下，反應NzOKg)-2NC)2(g)的焰變為AH0現將1molN2O4充入一

恒壓密閉容器中，下列示意圖正確且能說明反應達到平衡狀態的是()

A②

C.③④D.①④

【解析】選Do因反應容器保持恒壓，所以容器體積隨反應進行而不斷變化，

結合"氣二十可知，氣體密度不再變化，說明容器體積不再變化，即氣體的物質

的量不再變化，反應達到平衡狀態，①符合題意；無論是否平衡，反應的都

不變,②不符合題意；反應開始時，加入1molN2O4，隨著反應的進行，N2O4

的濃度逐漸變小，故V正(N2O4)逐漸變小，直至達到平衡，③不符合題意；N2O4

的轉化率不再變化，說明N2O4的濃度不再變化，反應達到平衡狀態，④符合題

題組二：化學平衡的移動

(建議用時：20分鐘)

1.大氣中的污染物氮氧化物主要來源于機動車尾氣，低溫脫硝技術可用于處理

廢氣中的氮氧化物，發生的化學反應為2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)^2N2(g)+

3H2O(g)AH<0o在恒容的密閉容器中，下列有關說法正確的是()

A.單位時間內消耗NO和N2的物質的量之比為1：2時，反應達到平衡

B.平衡時，其他條件不變，升高溫度可使該反應的平衡常數增大

C.平衡時，其他條件不變，增加NH3的濃度，廢氣中氮氧化物的轉化率減小

D.其他條件不變，使用高效催化劑，廢氣中氮氧化物的轉化率增大

【解析】選Ao單位時間內消耗NO和N2的物質的量之比為1：2時，正逆反應

速率相等，反應達到平衡，故A正確；該反應是放熱可逆反應，升高溫度，平

衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，故B錯誤；增加NH3的濃度，平衡向正

反應方向移動，新平衡時，NH3的轉化率減小，氮氧化物的轉化率增大，故C

錯誤；使用高效催化劑，反應速率加快，化學平衡不移動，廢氣中氮氧化物的

轉化率不變，故D錯誤。

教師

專用【加固訓練】

反應2so2(g)+02(g)02s03(g)AH<0已達平衡，恒容條件下，如果其他條

件不變時，分別改變下列條件，對化學反應速率和化學平衡產生影響，下列條

件與圖像不相符的是(。~:v正=v逆"1時改變條件"2時重新建立平衡)(

A.增加氧氣的濃度

C.升高溫度D.加入催化劑

【解析】選C。分析時要注意改變條件瞬間V正、y逆的變化。增加。2的濃度一

正增大，V逆瞬間不變,A正確；增大壓強，v正、v逆瞬間都增大，V正增大的倍

數大于v逆，B正確；升高溫度，v正、v逆瞬間都增大，C錯誤；加入催化劑，v

正、v逆同時同倍數增大，D正確。

1

2.反應N2O4(g)=2NO2(g)AH=+57kJ-mol-,在溫度為T℃時，平衡體系

中NO2的體積分數隨壓強變化曲線如圖所示。下列說法正確的是()

A.A、C兩點的反應速率：v(A)〉v(C)

B.A、C兩點氣體的顏色：A深，C淺

C.B點正、逆反應速率：v(正)〉v(逆)

D.A、C兩點氣體的平均相對分子質量：A>C

【解析】選C。壓強越大反應速率越快,C點的壓強大所以速率快，即v(A)<v(C),

故A錯誤；增大壓強平衡向氣體體積縮小的方向移動，二氧化氮的濃度變大，

所以顏色A淺、C深，故B錯誤；B點不是平衡狀態，由B點向平衡狀態進行

時，二氧化氮的體積分數變大，平衡正向移動，所以式正)>僅逆),故C正確；

由A到C點二氧化氮的體積分數減小，所以混合氣體的物質的量減小，氣體質

量不變，所以平均相對分子質量：A<C,故D錯誤。

3.某溫度下，將6molCO2和8mol4充入2L密閉容器中，發生反應CO2(g)+

3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)AH<0容器中叢的物質的量隨時間的變化關

系如圖中的實線所示。圖中虛線表示僅改變某一反應條件時，H2的物質的量隨

時間的變化關系。下列說法正確的是()

1

A.從反應開始至a點，v(CO2)=0.9mol-L-「min-

B.曲線I對應的條件改變可能是減小壓強

C.曲線II對應的條件改變可能是充入氯氣

D.該溫度下，此反應的化學平衡常數的數值為0.5

【解析】選D。由題圖可知，a點氫氣的物質的量為4.4mol,參加反應的氫氣

的物質的量為8mol-4.4mol=3.6mol,氫氣的濃度變化量為智平口=1.8

l.Smol-L-1.,

=0-9molL1,min1

moLL-1,故V(H2)=―Yrrdn—---，速率比等于化學計量數之

1

比，則v(CO2)=|V(H2)=0.3mol-L-^min-,A項錯誤；由題圖可知，曲線I到

達平衡的時間縮短，反應速率加快，平衡時氫氣的物質的量增大，平衡向逆反

應方向移動，正反應為放熱反應，說明是升高溫度，B項錯誤；恒溫恒容下充入

氨氣，反應混合物各組分濃度不變，平衡不移動，而曲線H速率加快，氫氣的

物質的量變少，平衡正向移動，C項錯誤；由題圖可知，該溫度平衡時氫氣的物

質的量為2mol,參加反應的氫氣的物質的量為8mol-2mol=6mol,氫氣的濃

度變化量為3mol.L-i,則：

CO2(g)+3H2(g)=-CH3OH(g)+H2O(g)

,開始

(mol-L'1)3400

‘變化/1

(mol-L'1)1311

平衡/n1

(mol-L-1)2111

1x]

故該溫度下平衡常數K—"3=0.5,D項正確。

4.PC13和PC15都是重要的化工原料。將PCb(g)和CMg)充入體積不變的2L密

閉容器中，在一定條件下發生下述反應，并于10min時達到平衡：PCl3(g)+Cl2(g)

=PCb(g)AH<0o有關數據如下：

項目PCl3(g)Cl2(g)PCl5(g)

初始濃度/

2.01.00

(mol-L-1)

平衡濃度/

ClC20.4

(mol-L-1)

下列判斷不正確的是()

A.10min內，v(C12)=0.04mol-L-^min_1

B.當容器中Cb為1.2mol時，反應達到平衡

C.升高溫度，反應的平衡常數減小，則平衡時PC13的轉化率升高

D平衡后移走2.0molPC13和1.0molCl2，在相同條件下再達平衡時,c(PCk)<0.2

mol-L-1

【解析】選Co由題意可知ci=1.6,c2=0.60A項，v(Cl2)=

1.0mol-L-1-0.6mol-L-1

=0.04mol-L-^min-1；B項，反應達到平衡時Ch的

10min

物質的量為0.6mol-L-xx2L=1.2mol；C項，正反應是放熱反應，所以升高溫

度，平衡常數減小，平衡向逆反應方向移動，PC13的轉化率降低；D項，平衡

后移走2.0molPCI3和1.0molCL相當于壓強減小一半，平衡向逆反應方向移動,

C(PC15)<0.2mol-L-

教師

專用【加固訓練】

用02將HC1轉化為Cb,可提高效益，減少污染。新型Ruth催化劑對上述HC1

轉化為CL的總反應具有更好的催化活性。

(1)實驗測得在一定壓強下，總反應的HC1平衡轉化率隨溫度變化的aHci-T曲

線如下圖：

(2)在上述實驗中若壓縮體積使壓強增大，請在上圖畫出相應如°~7曲線的示意

圖,并簡要說明理由：____________

(3)下列措施中，有利于提高GHCI的有.(填字母)。

A.增大zi(HCl)B.增大?(02)

C.使用更好的催化劑D.移去H2O

【解析】⑴結合題中如0~T圖像可知，隨著溫度升高，GHCI降低，說明升高溫

度平衡逆向移動彳導出正反應方向為放熱反應，即AH<00(2)結合可逆反應2HCl(g)

+；02(g)―一H2(3(g)+02(g)的特點，增大壓強平衡向右移動，CIHC1增大，則相

同溫度下，HC1的平衡轉化率比增壓前的大，曲線如答案中圖像所示。⑶有利

于提高CIHC1,則采取措施應使平衡2HCl(g)+；02(g)=H2()(g)+C12(g)正向移

動。A項，增大“(HC1),則c(HCl)增大，雖平衡正向移動，但gel減小，錯誤；

B項，增大”(。2)即增大反應物的濃度，D項，移去H20即減小生成物的濃度，

均能使平衡正向移動，兩項都正確；C項，使用更好的催化劑，只能加快反應速

率，不能使平衡移動，錯誤。

答案：(1)<⑵見下圖

溫度相同的條件下，增大壓強，平衡右移，3C1增大，因此曲線應在原曲線上方

(3)BD

5.(能力拔高題)含氮化合物的用途廣泛，氮氣是制備含氮化合物的重要原料。

已知：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)AH<0,不同溫度下，向三個相同的容器中

投入等量的反應物進行反應，測得平衡混合物中NH3的物質的量分數與壓強的

關系如圖所示:

fit

T21t

Tst

00.110203060100壓強/MPa

(1)M點的V正_______(填“或"二")Q點的V正,原因是

(2)圖中三條曲線對應的溫度4、“、八由高到低的順序為o

⑶恒溫恒容條件下,能說明反應N2(g)+3H2(g)02NH3(g)達到平衡狀態的是

_______________(填字母)。

c2(NH3)

保持不變

3

c(H2)-c(H2)

B.3molH—H鍵斷裂的同時，有2moiN—H鍵斷裂

C.2V(N2)=V(NH3)

D.反應器中的壓強不再發生變化

(4)合成氨工業中原料氣所含的少量CO對合成塔中的催化劑有害，可由“銅洗”

工序實現對原料氣精制。有關反應的化學方程式如下：

[Cu(NH3)2]Ac(aq)+CO(g)+NH3(g)=[Cu(NH3)3]Ac-CO(aq)AH=-35

kJ-mol-1

用化學平衡移動原理分析該工序生產的適宜條件為

(5)氨氣是工業制硝酸的主要原料。7℃時，NE和可能