联招化学·化学平衡图像与勒夏特列原理

题目性质：自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题，非真题原文，未取自任何题库、教辅或试卷；解析与采分点为教研整理，非官方评分标准。

一、考点定位与做题顺序

先把三件事钉死：平衡常数 K 只随温度变（压强、浓度、催化剂都不改 K）；Q 与 K 比大小才决定移动方向（Q>K 逆向、Q<K 正向、Q=K 平衡）；催化剂同时等倍加快正逆反应，缩短达平衡时间，但不改平衡组成。

自编示意反应：N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)，ΔH < 0（放热，气体分子数 4→2）。给定示意 Kp(400 K) = 1.00×10⁻² (MPa)⁻²、Kp(500 K) = 2.00×10⁻³ (MPa)⁻²——升温 K 变小，与放热一致。下面分压、转化率均为自编示意数值，不代表真实热力学数据。

二、逐题精讲

题1

题1 由 Qp 与 Kp 判方向、逐项改条件

某时刻测得体系各组分分压（自编示意）：p(N₂) = 0.20 MPa，p(H₂) = 0.60 MPa，p(NH₃) = 0.10 MPa，温度 400 K。

(1) 计算 Qp，与 Kp(400 K) 比较并判断此时反应向哪个方向进行；(2) 分别判断下列操作对平衡位置与Kp的影响：① 升温到 500 K；② 压缩体积使总压增大；③ 加入催化剂；④ 恒温恒容充入惰性气体；⑤ 恒温恒压充入惰性气体。

解析

(2) 逐项（平衡位置 / Kp）：
① 升温到 500 K：放热反应升温，平衡逆向移动；Kp 变小（1.00×10⁻² → 2.00×10⁻³），因为 K 只随 T 变。
② 压缩体积使总压增大：各分压同比增大，Qp ∝ p(NH₃)²/[p(N₂)p(H₂)³] 因分母次数高（4 次）而减小，Qp < Kp，平衡正向移动（向气体分子数少的一侧，4→2）；Kp 不变（T 未变）。
③ 加催化剂：正逆速率等倍提高，达平衡时间缩短，平衡位置不变；Kp 不变。
④ 恒温恒容充惰气：容器体积不变，各反应组分的物质的量与分压都不变（pᵢ = nᵢRT/V），Qp 不变 → 平衡不移动；Kp 不变。总压虽升高，但升的是惰气那部分，不参与 Q。
⑤ 恒温恒压充惰气：为保持总压不变，体积必须增大，各组分分压同比减小；Qp 因分母次数高而增大，Qp > Kp → 平衡逆向移动（向气体分子数多的一侧，2→4）；Kp 不变。

一句话记法：恒容充惰气「分压没动＝没影响」；恒压充惰气「体积胀了＝相当于减压」。

答案　(1) Qp≈0.2315 > Kp=0.0100，逆向进行。(2) ① 逆移、Kp 减小；② 正移、Kp 不变；③ 位置不变仅时间缩短、Kp 不变；④ 不移动、Kp 不变；⑤ 逆移、Kp 不变。

采分点　Qp 表达式 1 分；0.60³=0.216 与 0.0432 1 分；Qp≈0.2315 1 分；判逆向并说明 Q>K 1 分；① 两项 1 分；② 用分压次数判正移 1 分；③ 时间/位置区分 1 分；④ 分压不变理由 1 分；⑤ 体积增大→相当于减压 1 分；全程强调 K 只随 T 变 1 分。

易错点　把 Qp 写成 [p(N₂)p(H₂)³]/p(NH₃)²（倒数）；拿 500 K 的 Kp 比 400 K 的 Q；说「加压 K 变大」；说催化剂使产率提高；把恒容与恒压充惰气混为一谈；只答「平衡移动」而不写 Kp 是否变。

题2

题2 转化率、总压与图像交叉验证

自编示意：恒温恒容下起始投料 n(N₂) = 1.00 mol、n(H₂) = 3.00 mol（恰为化学计量比），平衡时 N₂ 转化率为 40.0%。

(1) 求平衡时各物质的量与总物质的量，并求恒温恒容下总压相对起始的变化；(2) 在「α(N₂)–T」图上，若画两条不同压强 p₂ > p₁ 的曲线，说明哪条在上、两条随 T 升高如何变化，并指出图上任一点是否等于 Kp；(3) 说明「加入催化剂后 α(N₂) 不变但曲线形状改变」具体指什么，以及为什么不能用 α 的单点值反推 Kp。

解析

(2) p₂（较高压强）曲线在上方：同一温度下加压使平衡正向移动，α(N₂) 更大。两条曲线都随 T 升高而下降：反应放热，升温使平衡逆向、α 减小；且 p₂ 与 p₁ 两线不会相交（同一 T 下 p₂ 恒大于 p₁）。
图上任一点不等于 Kp：α 是特定起始投料、特定压强下的平衡转化率，Kp 是只由温度决定的平衡常数；同一 T 下换一个起始配比或换一个压强，α 会变而 Kp 不变。α 可用于比较条件影响，不能直接当 Kp 读；要算 Kp 须由平衡分压代入 Kp 表达式。

(3) 「α 不变」指平衡时的纵坐标（终点）不动；「曲线形状改变」若画的是 α–时间 t 曲线，指上升更陡、更早到达同一平台（达平衡时间缩短）；若画的是 α–T 曲线，加了催化剂整条曲线不变——因为它不改变任何温度下的平衡组成。两种图要分清，题目问哪条就答哪条。
不能由 α 单点反推 Kp 的原因同上：α 依赖起始投料比与总压（本题恰好是 1:3 计量比才使计算简便），Kp 不依赖这些；缺了平衡分压或总压信息，单有 α 无法唯一确定 Kp。

答案　(1) 平衡时 0.600 / 1.80 / 0.800 mol，总 3.20 mol，总压降为起始 0.800（−20.0%）；(2) p₂ 曲线在上、两线均随 T 升高下降且不相交；α 是特定投料/压强下的量，不等于只由 T 定的 Kp；(3) α–t 图变陡、平台不变（α–T 图整条不变）；α 依赖起始配比与总压，缺平衡分压不能反推 Kp。

采分点　三个平衡量各 1 分；总物质的量 3.20 1 分；总压比 0.800 1 分；用「每 mol N₂ 减 2 mol」回验 1 分；p₂ 在上并说明原因 1 分；两线随 T 下降且不相交 1 分；指出 α≠Kp 并说明各自依赖 1 分；α–t 与 α–T 区分 1 分；说明不能反推 Kp 1 分。

易错点　把 H₂ 消耗写成 0.400 mol（漏系数 3）；把 NH₃ 生成写成 0.400 mol（漏系数 2）；把总压变化写成升高；认为 p₂ 曲线在下；把 α–T 图上一点当 Kp；说「加催化剂后 α–T 曲线整体上移」；忽略「1:3 计量比」这一使计算简便的前提。

三、规律小结与对照表

平衡题的骨架是「Q 比 K 定方向、K 只看温度、催化剂只改时间」：Q>K 逆、Q<K 正；压强与浓度改的是 Q 不是 K；恒容充惰气分压没动所以不移动，恒压充惰气等于减压所以向分子数多的一侧移。图像上 α 是特定投料与压强下的转化率，不是 Kp，更不能拿单点反推 K。Kp、分压、40.0% 与 20.0% 压降均为自编示意数值，不代表真实热力学数据；解析与采分点为教研整理，非官方评分标准。

四、自测清单

• □ 先写 Qp 表达式并确认温度、单位与 K 一致；
• □ Q 与 K 比大小定方向，别凭「产物多不多」猜；
• □ 改条件时分开答「平衡位置」「达平衡时间」「K」三项；
• □ 恒容与恒压充惰气先判各组分分压变不变；
• □ 算转化率时把化学计量系数 1:3:2 逐项落实；
• □ α–T 图上任一点不等于 Kp，要分压才能算 K。