考法2 利用vt图推导影响平衡的条件
3．（2019·合肥模拟）在一恒温恒压的密闭容器中发生反应：
M（g）＋N（g）
2R（g） ΔH<0，t1时刻达到平衡，在t2时刻改变某一条件，其反应过程如图所示。
下列说法不正确的是（ ）
A．t1时刻的v（正）小于t2时刻的v（正）
B．t2时刻改变的条件是向密闭容器中加R
C．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，M的体积分数相等
D．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，反应的平衡常数相等
A [恒温恒压下，t2改变某一条件，v（逆）瞬间增大，最终平衡状态的速率没变，可知改变的条件为增加了R的浓度，B正确；t2时v（逆）增大，v（正）减小，A不正确；Ⅰ、Ⅱ两过程达平衡时温度不变，K不变，φ（M）不变，C、D正确。
]
4．（2019·武汉模拟）在某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反应A（g）＋xB（g）
2C（g），达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的量浓度、反应速率随时间变化如图所示。
下列说法中正确的是（ ）
A．20～30min时温度、压强不变，40min时温度不变，增大压强
B．8min前A的平均反应速率为0.08mol·（L·s）－1
C．反应方程式中的x＝1，正反应为吸热反应
D．20～40min时该反应的环境温度不变
D [20～40min时该平衡没有移动，故反应温度没有改变，D正确。
]
专项突破（十七） 化学平衡的调控在化工生产中的应用
1．化工生产适宜条件选择的一般原则
条件
原则
从化学反应速率分析
既不能过快，又不能太慢
从化学平衡移动分析
既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性
从原料的利用率分析
①增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本
②循环操作
从实际生产能力分析
如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析
注意催化剂的活性对温度的限制
2.工业合成氨的原理与条件选择
（1）反应原理
N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g） ΔH＝－92.4kJ·mol－1
反应特点：
①反应为可逆反应；②正反应为放热反应；③反应物、生成物均为气体，且正反应为气体物质的量减小的反应。
（2）条件选择
①压强：
10MPa～30MPa的压强。
压强越高，转化率越大，但对材料设备的要求越高，成本越高。
②温度：
400～500℃的温度。
温度要适宜，既要考虑速率又要考虑反应程度，同时还要考虑催化剂的活性温度。
③催化剂：
使用催化剂可提高反应速率，同时不同的催化剂有不同的活性和选择性。
④循环操作：
提高原料利用率。
1．（2019·陕西名校联考）在一定条件下，利用CO2合成CH3OH的反应为CO2（g）＋3H2（g）
CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH1，研究发现，反应过程中会发生副反应为CO2（g）＋H2（g）
CO（g）＋H2O（g） ΔH2，温度对CH3OH、CO的产率影响如图所示。
下列说法中不正确的是（ ）
A．ΔH1<0，ΔH2>0
B．增大压强有利于加快合成反应的速率
C．生产过程中，温度越高越有利于提高CH3OH的产率
D．选用合适的催化剂可以减弱副反应的发生
C [根据图像可以看出，温度越高，CO的产率越高，CH3OH的产率越低。
]
2．（2016·全国卷Ⅱ，节选）丙烯腈（CH2===CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛（CH2===CHCHO）和乙腈（CH3CN）等。
回答下列问题：
（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：
①C3H6（g）＋NH3（g）＋
O2（g）===C3H3N（g）＋3H2O（g） ΔH＝－515kJ·mol－1
②C3H6（g）＋O2（g）===C3H4O（g）＋H2O（g）
ΔH＝－353kJ·mol－1
有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是。
（2）图（a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃。
低于460℃时，丙烯腈的产率（填“是”或“不是”）对应温度下的平衡产率，判断理由是；
高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是（双选，填标号）。
A．催化剂活性降低
B．平衡常数变大
C．副反应增多
D．反应活化能增大
图（a） 图（b）
（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n（氨）/n（丙烯）的关系如图（b）所示。
由图可知，最佳n（氨）/n（丙烯）约为，理由是。
进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为。
答案：
（1）降低温度、降低压强 催化剂
（2）不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC
（3）1 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低 1∶7.5∶1
专项突破（十八） “等效平衡”在平衡状态比较中的应用
1．等效平衡的概念
在相同条件下（恒温、恒容或恒温、恒压），同一可逆反应体系，不管是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量分数等）均相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。
2．等效平衡的类型
等效类型
①
②
③
条件
恒温、恒容
恒温、恒容
恒温、恒压
反应的特点
任何可逆反应
反应前后气体分子数相等
任何可逆反应
起始投料
换算为化学方程式同一边物质，其“量”相同
换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例
换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例
平衡特点
质量分数（w%）
相同
相同
相同
浓度（c）
相同
成比例
相同（气体）
物质的量（n）
相同
成比例
成比例
3.实例
在恒温恒容条件下，可逆反应：
2A（g）＋B（g）
3C（g）＋D（g） ΔH＝－Q1kJ·mol－1（Q1>0），起始物质的量如表所示：
序号
A
B
C
D
①
2mol
1mol
0
0
②
4mol
2mol
0
0
③
1mol
0.5mol
1.5mol
0.5mol
④
0
1mol
3mol
1mol
⑤
0
0
3mol
1mol
（1）上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？
①③⑤。
（2）达到平衡后，①放出的热量为Q1kJ，⑤吸收的热量为Q5kJ，则Q、Q1、Q5的定量关系为Q1＋Q5＝Q。
（3）其他条件不变，当D为固体时，上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？
①②③⑤。
（4）将“恒温恒容”改为“恒温恒压”，a.上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？
①②③⑤。
b.达平衡后①②放出的热量分别为Q1和Q2，则Q1与Q2的关系Q2＝2Q1。
4．平衡状态比较的三种思维模板
（1）构建恒温恒容平衡思维模式
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。
（2）构建恒温恒压平衡思维模式（以气体物质的量增加的反应为例，见图示）
新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。
（3）恒温恒容与恒温恒压条件平衡比较模式（起始量相同）
1．（2019·石家庄模拟）同温度下，体积均为1L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：
N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g） ΔH＝－92.6kJ·mol－1。
测得数据如表：
容器编号
起始时各物质的物质的量/mol
达到平衡时体系
能量的变化
N2
H2
NH3
①
2
3
0
27.78kJ
②
1.6
1.8
0.8
Q
下列叙述不正确的是（ ）
A．容器①、②中反应达平衡时压强相等
B．容器②中反应开始时v（正）>v（逆）
C．容器②中反应达平衡时，吸收的热量Q为9.26kJ
D．若条件为“绝热恒容”，容器①中反应达平衡时n（NH3）<0.6mol
B [根据容器①中反应达到平衡时能量的变化可知，该反应中转化的N2为
＝0.3mol，因此根据三段式法可得
N2（g）＋ 3H2（g）
2NH3（g）
起始/（mol）230
转化/（mol）0.30.90.6
平衡/（mol）1.72.10.6
故平衡常数K＝
≈0.023<
≈0.069，因此容器②中反应向逆反应方向进行，v（正）
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