2019届高考一轮复习鲁科版第七章化学反应的方向、限度与速率学案 107页

第七章 化学反应的方向、限度与速率 [说明：为与全国高考卷表述统一，平衡浓度统一由[X]表述为c(X)] 第一节　化学反应的方向、限度 [教材基础——自热身] 1．自发过程 (1)含义：在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程。 (2)特点：①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。②在 密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。 2．自发反应 在一定条件下，无需外界帮助就能自发进行的反应。 3．熵与熵变 (1)熵是描述体系混乱度的物理量，符号为 S。 (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＝反应产物的总熵－反应物的总熵。 4．判断化学反应方向的依据 (1)焓判据：放热过程中体系能量降低，ΔH<0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反应 也可以自发进行，如 NH4Cl 和 Ba(OH)2 的反应，故只用焓变判断反应方向不全面。 (2)熵判据：体系的混乱度增加(即熵增)，ΔS>0，反应有自发进行的倾向。但有些熵减的 过程也能自发进行，故只用熵变来判断反应方向也不全面。 (3)综合判断反应方向的依据：在温度、压强一定的条件下，化学反应方向是反应的焓变 和熵变共同影响的结果，反应方向的复合判据为 ΔG＝ΔH－TΔS。 ΔH－TΔS<0　反应能自发进行； ΔH－TΔS＝0　反应达到平衡状态； ΔH－TΔS>0　反不应能自发进行。 在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向 ΔH－TΔS<0 的方向进行，直至达到平衡 状态。 ΔH ΔS ΔG 反应情况 － ＋ <0 任何温度下均自发进行 ＋ － >0 任何温度下均非自发进行 ＋ ＋ 低温>0、高温<0 低温时非自发，高温时自发 － － 低温<0、高温>0 低温时自发，高温时非自发 [注意]　ΔH－TΔS 这个判据指出的是在温度、压强一定的条件下反应自动进行的趋势， 即反应发生的可能性，它并不能说明在该条件下可能自发进行的反应能否实际发生，因为反 应能否实际发生还涉及反应速率问题。 [题点全练——过高考] 1．下列反应过程中，ΔH>0 且 ΔS>0 的是(　　) A．NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s) B．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) C．4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) D．HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) 解析：选 B　A 是熵减的放热反应；C 是熵减的放热反应；D 是放热反应。 2．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝74.9 kJ·mol －1。下列说法中正 确的是(　　) A．该反应中熵变小于 0，焓变大于 0 B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行 D．判断反应能否自发进行需要根据 ΔH 与 ΔS 综合考虑 解析：选 D　单一的焓变或熵变均不能准确判断反应能否自发进行。 3．分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　) A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　ΔH＝＋163 kJ·mol－1 B．H2O2(l)===1 2O2(g)＋H2O(l) ΔH＝－98 kJ·mol－1 C．HgO(s)===Hg(l)＋1 2O2(g)　ΔH＝＋91 kJ·mol－1 D．Ag(s)＋1 2Cl2(g)===AgCl(s)　ΔH＝－127 kJ·mol－1 解析：选 B　A 项，反应是熵减的吸热反应，ΔH＞0，ΔS＜0，在任何温度下都不能自发 进行，错误；B 项，反应是熵增的放热反应，ΔH＜0，ΔS＞0, 在任何温度下均能自发进行， 正确；C 项，反应是熵增的吸热反应，ΔH＞0，ΔS＞0，在低温下不能自发进行，错误；D 项，反应是熵减的放热反应，ΔH＜0，ΔS＜0，在高温下不能自发进行，错误。 4．已知碳酸钙的分解①CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH1 仅在高温下自发进行；氯酸 钾的分解②2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH2 在任何温度下都自发进行。下面有几组焓变 数据，其中可能正确的是(　　) A．ΔH1＝－178.32 kJ·mol－1　ΔH2＝－78.3 kJ·mol－1 B．ΔH1＝＋178.32 kJ·mol－1　ΔH2＝－78.3 kJ·mol－1 C．ΔH1＝－178.32 kJ·mol－1　ΔH2＝＋78.3 kJ·mol－1 D．ΔH1＝＋178.32 kJ·mol－1　ΔH2＝＋78.3 kJ·mol－1 解析：选 B　当 ΔH－TΔS＜0 时反应能自发进行，反应①②的 ΔS＞0，当 ΔH＞0 时反应 须在高温下才能自发进行，当 ΔH＜0 时反应在任何温度下都能自发进行。 5．灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿，现把白锡制 成 的 器 皿 放 在 0 ℃ 、 100 kPa 的 室 内 存 放 ， 它 会 不 会 变 成 灰 锡 而 不 能 再 继 续 使 用 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 已知：在 0 ℃、100 kPa 条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为 ΔH＝－2 180.9 J·mol－1、ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1。 解析：ΔH－TΔS＝－2.180 9 kJ·mol －1－273 K×(－6.61×10－3 kJ·mol －1·K －1)≈－0.38 kJ·mol－1<0，能自发进行。 答案：会自发变成灰锡，不能再继续使用 [教材基础——自热身] 1．可逆反应 2．化学平衡状态 (1)概念 一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再 随时间的延长而发生变化的状态。 (2)化学平衡的建立 (3)化学平衡状态的特点 [知能深化——扫盲点] 1．化学平衡状态的判定 如对密闭容器中的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 是否达到平衡可以归纳如 下表(用“平衡”或“不一定”填表) 化学反应 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 是否平衡 ①各物质的物质的量或物质的质量分数一定 平衡 ②各物质的质量或质量分数一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 混合物体系中各成分的 含量 ④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定 ①在单位时间内消耗了 m mol A，同时也生成了 m mol A 平衡 ②在单位时间内消耗了 n mol B，同时也消耗了 p mol C 平衡 ③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q 不一定 正、逆反应速率之间的关 系 ④在单位时间内生成了 n mol B，同时也消耗了 q mol D 不一定 ①其他条件一定、总压强一定，且 m＋n≠p＋q 平衡 压强 ②其他条件一定、总压强一定，且 m＋n＝p＋q 不一定 ①平均相对分子质量一定，且 m＋n≠p＋q 平衡混合气体的平均相对分 子质量 ②平均相对分子质量一定，且 m＋n＝p＋q 不一定 温度 任何化学反应都随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 气体的密度 密度一定 不一定 颜色 对于有色物质参加或生成的可逆反应，反应体系内 有色物质的颜色稳定不变 平衡 化学键 对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成 的化学键的物质的量相等。如反应 N2(g)＋ 3H2(g)2NH3(g)，若有下列各项成立 平衡 a．断裂 1 mol N≡N 键的同时生成 1 mol N≡N 键； b．断裂 1 mol N≡N 键的同时生成 3 mol H—H 键； c．生成 1 mol N≡N 键的同时生成 6 mol N—H 键 2.以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志 (1)某一时刻，各物质的浓度(或物质的量或分子数)之比等于系数之比的状态。 (2)恒温、恒容条件下气体体积不变的反应，混合气体的压强或气体的总物质的量不随时 间变化，如 2HI(g)I2(g)＋H2(g)。 (3)全部是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不随时间变化而变化， 如 2HI(g)I2(g)＋H2(g)。 (4)全部是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。 [对点练] (2018·岳阳模拟)在恒温、容积为 2 L 的密闭容器中加入 1 mol CO 2 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 解析：选 C　因为反应前后气体的物质的量不等，所以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。 [题点全练——过高考] 题点一　可逆反应的特点 1．反应 2SO2＋O22SO3 达到平衡后，再向反应容器中充入含氧的同位素 188O 的氧气， 经过一段时间后，188O 原子存在于(　　) A．O2 B．SO2 C．O2 和 SO2 D．O2、SO2 和 SO3 答案：D 2．将 0.2 mol·L －1 的 KI 溶液和 0.1 mol·L－1 Fe2(SO4)3 溶液等体积混合后，取混合液分 别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2”的是(　　) 实验编号 实验操作 实验现象 ① 滴入 KSCN 溶液 溶液变红色 ② 滴入 AgNO3 溶液 有黄色沉淀生成 ③ 滴入 K3[Fe(CN)6]溶液 有蓝色沉淀生成 ④ 滴入淀粉溶液 溶液变蓝色 A.①和② B．②和④ C．③和④ D．①和③ 解析：选 A　①现象说明存在 Fe3＋，②现象说明有 I－，③现象说明有 Fe2＋生成，④现 象说明有 I2 生成。但是③④不能说明反应为可逆反应。 [规律方法] (1)可逆反应的概念强调“相同条件”，如 2H2O电解 点燃 2H2↑＋O2↑不是可逆反应。 (2)二次电池的充、放电不是可逆反应。 (3)可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化 学变化。 (4)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。 (5)化学反应的限度可以通过改变条件而改变。 题点二　化学平衡状态的判断 3．下列说法正确的是(　　) A．对反应 A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，压强不随时间而变，说明反应已达平衡状态 B．对于 NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)反应，当每消耗 1 mol SO3 的同时生成 1 mol NO2 时，说明反应达到平衡状态 C．对于 A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)反应，当密度保持不变，在恒温恒容或恒温恒压条 件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志 D．在 2 L 密闭容器内，800 ℃时反应 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，当该容器内颜 色保持不变时能说明该反应已达到平衡状态 答案：D 4．一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)， 下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是(　　) ①混合气体的密度不再变化时 ②容器内气体的压强不再变化时 ③混合气体的总物质的量不再变化时 ④B 的物质的量浓度不再变化时 ⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 ⑥当 v 正(B)＝2v 逆(C) A．①④⑤⑥ B．②③⑥ C．②④⑤⑥ D．只有④ 解析：选 A　A 为固态，反应正向进行时气体质量增大，逆向进行时气体质量减小，所 以密度不变时平衡，①正确；该反应前后气体体积不变，所以压强不变时不一定平衡，②错 误；该反应前后气体物质的量相等，所以混合气体的总物质的量不变不一定平衡，③错误； B 的浓度不变，说明反应平衡了，④正确；混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态， 说明气体的质量不变，正、逆反应速率相等，反应达到平衡，⑤正确；v 正(B)＝2v 逆(C)时， 说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡，⑥正确。 5．在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应： (甲)2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，(乙)H2(g)＋I2(g)2HI(g)。现有下列状态，将能证明上 述反应达到化学平衡状态的填入相应表格： 表明(甲)达到平衡 表明(乙)达到平衡 ①反应物的消耗速率与生成物的生成速率之比等于系数之比的状态 ②反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比的状态 ③速率之比等于系数之比的状态 ④浓度之比等于系数之比的状态 ⑤百分含量之比等于系数之比的状态 ⑥混合气体的颜色不再改变的状态 ⑦混合气体的密度不再改变的状态 ⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 ⑨体系温度不再改变的状态 ⑩压强不再改变的状态 ⑪反应物的浓度不再改变的状态 ⑫反应物或生成物的百分含量不再改变的状态 答案：②⑥⑧⑨⑩⑪⑫　②⑥⑨⑪⑫ 题点三　极值思想在化学平衡中的应用 6．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 解析：选 B　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。 7．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知 X2、Y2、Z 的起始浓度分别为 0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度 有可能是(　　) A．Z 为 0.3 mol·L－1 B．Y2 为 0.4 mol·L－1 C．X2 为 0.2 mol·L－1 D．Z 为 0.4 mol·L－1 解析：选 A　此题可用极端假设法确定各物质的浓度范围。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。 [教材基础——自热身] 1．概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之 积的比值是一个常数，用符号 K 表示。 2．表达式 对于反应 aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，K＝cc(C)·cd(D) ca(A)·cb(B)(固体和纯液体的浓度视为常数， 通常不计入平衡常数表达式中)。 3．意义 (1)K 值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。 (2)K 只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 (3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 [知能深化——扫盲点] 提能点(一)　平衡常数的含义 (1)化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系 ①对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即：K 正＝ 1 K逆。 ②若化学方程式中的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会发生改变。 ③两反应加和，得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积；两反应相减， 得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数相除得到的商。 (2)化学平衡常数与平衡移动的关系 对于给定可逆反应，即使化学平衡发生移动，但只要温度不变，平衡常数就不会改变， 利用此守恒可以计算恒定温度下再次平衡后的转化率等物理量，这也是定量化学的重要定律。 [对点练] 1．判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度(　　) (2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数(　　) (3)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动(　　) (4)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化(　　) (5)温度升高，化学平衡常数一定增大(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)× 2．对于①N2＋3H22NH3　K1 ②2NH3N2＋3H2　K2 ③NH31 2N2＋3 2H2　K3 (1) 写 出 K1 、 K2 的 表 达 式 ： K1 ＝ ______________________ 、 K2 ＝ ______________________。 (2)K2 与 K1 的关系式：K2＝________； K2 与 K3 的关系式：K2＝________(或 K3＝________)。 答案：(1) c2(NH3) c(N2)·c3(H2)　c3(H2)·c(N2) c2(NH3) (2) 1 K1　K23　 K2 提能点(二)　化学平衡常数的应用 (1)利用 K 可以推测可逆反应进行的程度 K 的大小表示可逆反应进行的程度，K 大说明反应进行的程度大，反应物的转化率大；K 小说明反应进行的程度小，反应物的转化率小。 (2)利用 K 可判断反应的热效应 若升高温度，K 值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K 值减小，则正反应为放 热反应。 (3)利用 K 的表达式确定化学反应方程式 根据平衡常数的书写原则确定出反应物、生成物以及各物质的系数。 (4)利用 K 判断化学平衡状态及反应的方向 对于可逆反应 aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定温度下的任意时刻，通过离子积与 K 的相对大小来确定反应是否达到平衡状态。Q＝cc(C)·cd(D) ca(A)·cb(B)。 QError! [对点练] 3．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)， 其化学平衡常数 K 和温度 t 的关系如表所示： t ℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题： (1)该反应的化学平衡常数表达式为 K＝___________________________________。 (2)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。 (3)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式： 3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________。 (4)若 830 ℃时，向容器中充入 1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，其化学平衡常 数 K________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。 (5)830 ℃时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积， 平衡________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。 解析：(1)根据化学方程式可写出 K＝c(CO)·c(H2O) c(CO2)·c(H2) 。 (2)分析表中数据可知，随着温度的升高，K 值逐渐增大，说明正反应是吸热反应。(3)某 温度下，由 3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)得出c(CO)·c(H2O) c(CO2)·c(H2) ＝3 5＝0.6＝K，K 只与温度有关， 温度一定则 K 为定值，查表知 K＝0.6 时对应温度是 700 ℃。(4)只要温度不变，K 数值就不 变，故 830 ℃条件下，K 的数值是 1.0。(5)830 ℃时达到平衡，扩大容器体积的瞬间，反应物 和生成物的浓度都减小相同的倍数，据 K＝c(CO)·c(H2O) c(CO2)·c(H2) 可知，浓度同时改变相同倍数时， 则平衡不移动。 答案：(1)c(CO)·c(H2O) c(CO2)·c(H2) 　(2)吸热　(3)700 ℃ (4)等于　(5)不 [题点全练——过高考] 题点一　平衡常数的含义 1．某温度下 2 L 密闭容器中 3 种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如表所示， 下列说法正确的是(　　) X Y W n(起始状态)/mol 2 1 0 n(平衡状态)/mol 1 0.5 1.5 A.该温度下，此反应的平衡常数表达式是 K＝c2(X)·c(Y) c3(W) B．其他条件不变，升高温度，若 W 的体积分数减小，则此反应 ΔH<0 C．其他条件不变，使用催化剂，正、逆反应速率和平衡常数均增大，平衡不移动 D．其他条件不变，当密闭容器中混合气体密度不变时，表明反应已达到平衡 解析：选 B　由表知，X、Y 是反应物，W 是生成物，且 Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(W)＝ 2∶1∶3，化学方程式为 2X＋Y3W，反应的平衡常数表达式是 K＝ c3(W) c2(X)·c(Y)，A 错误； 升高温度，若 W 的体积分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，则此反应的 ΔH<0，B 正确； 使用催化剂，平衡常数不变，C 错误；混合气体密度一直不变，不能说明反应已达到平衡，D 错误。 2．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应： 2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)　K1 2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　K2 则 4NO2(g) ＋ 2NaCl(s)2NaNO3(s) ＋ 2NO(g) ＋ Cl2(g) 的 平 衡 常 数 K ＝ ____________________________________________________(用 K1、K2 表示)。 解析：K1＝c(ClNO) c2(NO2) ，K2＝ c2(ClNO) c2(NO)·c(Cl2)，K＝c(Cl2)·c2(NO) c4(NO2) ＝K21 K2。 答案：K21 K2 题点二　平衡常数的影响因素及应用 3．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用 CO 或 CO2 来生产 燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示： 温度/℃ 化学反应 平衡常数 500 800 ①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g) K1 2.5 0.15 ②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 2.50 ③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) K3 (1)据反应①与②可推导出 K1、K2 与 K3 之间的关系，则 K3＝________(用 K1、K2 表示)。 (2)反应③的 ΔH________(填“>”或“<”)0。 (3)500 ℃时测得反应③在某时刻 H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L－1)分 别为 0.8、0.1、0.3、0.15，则此时 v 正________v 逆(填“>”“＝”或“<”)。 解析：(1)K1＝ c(CH3OH) c2(H2)·c(CO)，K2＝c(H2O)·c(CO) c(H2)·c(CO2) ，K3＝c(CH3OH)·c(H2O) c3(H2)·c(CO2) ，K3＝K1·K2。(2) 根据 K3＝K1·K2，500 ℃、800 ℃时，反应③的平衡常数分别为 2.5、0.375；升温，K 减小， 平衡左移，正反应为放热反应，所以 ΔH<0。(3)Qc＝0.15 × 0.3 0.83 × 0.1<2.5。所以 v 正>v 逆。 答案：(1)K1·K2　(2)<　(3)> 4 ． 在 一 个 体 积 为 2 L 的 真 空 密 闭 容 器 中 加 入 0.5 mol CaCO3 ， 发 生 反 应 CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)，测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如下图所示， 图中 A 表示 CO2 的平衡浓度与温度的关系曲线，B 表示不同温度下反应经过相同时间时 CO2 的物质的量浓度的变化曲线。请按要求回答下列问题： (1)该反应正反应为________热反应(填“吸”或“放”)，温度为 T5 ℃时，该反应耗时 40 s 达到平衡，则 T5 ℃时，该反应的平衡常数数值为________。 (2)如果该反应的平衡常数 K 值变大，该反应________(填标号)。 a．一定向逆反应方向移动 b．在平衡移动时正反应速率先增大后减小 c．一定向正反应方向移动 d．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大 (3)请说明随温度的升高，曲线 B 向曲线 A 逼近的原因： ________________________________________________________________________. (4)保持温度，体积不变，充入 CO2 气体，则 CaCO3 的质量________，CaO 的质量 ________，CO2 的浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (5)在 T5 ℃下，维持温度和容器体积不变，向上述平衡体系中再充入 0.5 mol N2，则最后 平衡时容器中的 CaCO3 的质量为________g。 解析：(1)T5 ℃时，c(CO2)＝0.20 mol·L－1，K＝0.20。(2)K 值增大，平衡正向移动，正 反应速率大于逆反应速率。(4)体积不变，增大 c(CO2)，平衡左移，CaCO3 质量增大，CaO 质量减小，由于温度不变，K 不变，所以 c(CO2)不变。(5)保持体积、温度不变，充入 N2， 平衡不移动，c(CO2)仍等于 0.20 mol·L －1，其物质的量为 0.4 mol，所以剩余 CaCO3 的物质 的量为 0.5 mol－0.4 mol＝0.1 mol，其质量为 10 g。 答案：(1)吸　0.2　(2)bc (3)随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短 (4)增大　减小　不变　(5)10 [知能深化——扫盲点] 化学平衡常数的计算模板 1．分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。 2．明确三个关系： (1)对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 (2)对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 (3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。 3．计算方法——三段式法 化学平衡计算模式：对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，设 A、B 起始物质的 量(mol)分别为 a、b，达到平衡后，A 的消耗量为 mx，容器容积为 V L。 　　　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始(mol) a b 0 0 变化(mol) mx nx px qx 平衡(mol) a－mx b－nx px qx 则有：①K＝ cp(px V )cq(qx V ) cm(a－mx V )cn(b－nx V )。 ②c(A)平＝a－mx V mol·L－1。 ③α(A)平＝mx a ×100%，α(A)∶α(B)＝mx a ∶nx b ＝mb na。 ④φ(A)＝ a－mx a＋b＋(p＋q－m－n)x ×100%。 ⑤p(平) p(始)＝a＋b＋(p＋q－m－n)x a＋b 。 ⑥ρ(混)＝a·M(A)＋b·M(B) V (g·L－1)。 ⑦M＝ a·M(A)＋b·M(B) a＋b＋(p＋q－m－n)x(g·mol－1)。 有关转化率的计算及判断 [典例 1]　羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。 在恒容密闭容器中，将 CO 和 H2S 混合加热并达到下列平衡： CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)　K＝0.1 反应前 CO 物质的量为 10 mol，平衡后 CO 物质的量为 8 mol。下列说法正确的是(　　) A．升高温度，H2S 浓度增加，表明该反应是吸热反应 B．通入 CO 后，正反应速率逐渐增大 C．反应前 H2S 物质的量为 7 mol D．CO 的平衡转化率为 80% [解析]　升高温度，H2S 浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应， 则该反应的正反应为放热反应，故 A 不正确；通入 CO 后，正反应速率瞬间增大，之后化学 平衡发生移动，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当正反应速率和逆反应速率相 等时，反应达到新的化学平衡状态，故 B 不正确；设反应前 H2S 的物质的量为 a mol，容器 的容积为 1 L，列“三段式”进行解题： 　　　　　　　 CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g) 起始物质的量 浓度(mol·L－1) 10 a 0 0 转化物质的量 浓度(mol·L－1) 2 2 2 2 平衡物质的量 浓度(mol·L－1) 8 a－2 2 2 化学平衡常数 K＝ 2 × 2 8 × (a－2)＝0.1，解得 a＝7，故 C 正确；CO 的平衡转化率为 10 mol－8 mol 10 mol ×100%＝20%，故 D 不正确。 [答案]　C 有关化学平衡常数的综合应用 [典例 2]　(2016·海南高考)顺­1,2­二甲基环丙烷和反­1,2­二甲基环丙烷可发生如下转化： 该反应的速率方程可表示为 v(正)＝k(正)c(顺)和 v(逆)＝k(逆)c(反)，k(正)和 k(逆)在一定 温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题： (1)已知：t1 温度下，k(正)＝0.006 s－1，k(逆)＝0.002 s－1，该温度下反应的平衡常数值 K1 ＝________；该反应的活化能 Ea(正)小于 Ea(逆)，则 ΔH________0(填“小于”“等于”或“大 于”)。 (2)t2 温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是________(填曲线编 号)，平衡常数值 K2＝______；温度 t2______t1(填“小于”“等于”或“大于”)，判断理由 是________________________________________________________________________。 [解析]　(1)根据 v(正)＝k(正)c(顺)、k(正)＝0.006 s －1，则 v(正)＝0.006c(顺)，v(逆)＝ k(逆)c(反)、k(逆)＝0.002 s－1，则 v(逆)＝0.002c(反)，化学平衡状态时正逆反应速率相等，则 0.006c(顺)＝0.002c(反)，K1＝c(反) c(顺)＝0.006 0.002＝3；该反应的活化能 Ea(正)小于 Ea(逆)，说明断键 吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则 ΔH 小于零。 (2)反应开始时，c(顺)的浓度大，单位时间的浓度变化大，w(顺)的变化也大，故 B 曲线 符合题意，设顺式异构体的起始浓度为 x，该可逆反应左右物质系数相等，均为 1，则平衡时， 顺式异构体为 0.3x，反式异构体为 0.7x，所以平衡常数值 K2＝0.7x 0.3x＝7 3，因为 K1＞K2，放热 反应升高温度时平衡向逆反应方向移动，所以温度 t2 大于 t1。 [答案]　(1)3　小于　(2)B　7 3　大于　放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动 压强平衡常数(Kp)的计算 Kp 含义：在化学平衡体系中，各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡 常数，其单位与表达式有关。 计算技巧： 第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度； 第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数； 第三步，根据分压计算分式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气 体的体积分数(或物质的量分数)； 第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡 常数表达式为 Kp＝ p2(NH3) p(N2)·p3(H2)。 [典例 3]　活性炭也可用于处理汽车尾气中的 NO，在 1 L 恒容密闭容器中加入 0.100 0 mol NO 和 2.030 mol 固体活性炭，生成 A、B 两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物 质的物质的量以及容器内压强如下表： 活性炭/mol NO/mol A/mol B/mol p/MPa 200 ℃ 2.000 0.040 0 0.030 0 0.030 0 3.93 335 ℃ 2.005 0.050 0 0. 025 0 0.025 0 p (1)根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式： ________________________________________________________________________， 判断 p________(用“>”“<”或“＝”填空)3.93 MPa。 (2)计算反应体系在 200 ℃时的平衡常数 Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算， 分压＝总压×体积分数)。 [解析]　(1)1 L 恒容密闭容器中加入 0.100 0 mol NO 和 2.030 mol 固体活性炭，生成 A、 B 两种气体，从不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强数据可以看出 Δn(C)∶Δn(NO)∶Δn(A)∶Δn(B)＝1∶2∶1∶1，所以可以推断出生成的 A、B 两种气体为 N2 和 CO2，反应的化学方程式为 C＋2NON2＋CO2。(2)该反应的平衡常数 Kp＝p(N2)·p(CO2) p2(NO) ， 容器的体积为 1 L，平衡分压之比等于平衡浓度之比，代入表中 200 ℃时的数据计算得 Kp＝ 9 16。 [答案]　(1)C＋2NON2＋CO2　>　(2) 9 16 [题点全练——过高考] 1 ． (2018· 辽 宁 省 五 校 协 作 体 联 考 ) 汽 车 发 动 机 中 生 成 NO 的 反 应 为 N2(g) ＋ O2(g)2NO(g)，T ℃时，K＝0.09。在 T ℃下往甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，分别投 入 N2(g)和 O2(g)模拟反应，起始浓度如表所示。下列判断不正确的是(　　) 起始浓度 甲 乙 丙 c(N2)/(mol·L－1) 0.46 0.46 0.92 c(O2)/(mol·L－1) 0.46 0.23 0.92 A.起始时，反应速率：丙>甲>乙 B．平衡时，c(NO)：甲＝丙>乙 C．平衡时，N2 的转化率：甲>乙 D．平衡时，甲中 c(N2)＝0.4 mol·L－1 解析：选 B　起始时，反应物总浓度：丙>甲>乙，故起始时，反应速率：丙>甲>乙，A 项正确；丙中反应相当于将甲容器体积压缩一半发生的反应，体系压强增大，但由于该反应 为反应前后气体分子数不变的反应，故平衡不移动，则平衡时丙中 NO 的浓度为甲中 NO 的 浓度的 2 倍，乙中反应相当于减小甲中 O2 的初始浓度发生的反应，平衡逆向移动，所以平 衡时乙中 NO 的浓度小于甲中 NO 的浓度，B 项错误；甲、乙中 N2 的初始浓度相等，甲中反 应相当于增大乙中氧气的初始浓度发生的反应，则甲中 N2 的转化率较大，故平衡时，N2 的 转化率：甲>乙，C 项正确；T ℃时，K＝0.09，设甲中反应平衡时消耗的 N2 的浓度为 x mol·L －1，则有： 　　　　　　　N2(g)　＋　O2(g)2NO(g) 初始(mol·L－1) 0.46 0.46 0 转化(mol·L－1) x x 2x 平衡(mol·L－1) 0.46－x 0.46－x 2x 平衡常数 K＝ (2x)2 (0.46－x)2 ＝0.09，解得 x＝0.06，所以平衡时甲中 c(N2)＝0.4 mol·L－1，D 项正确。 2．某温度下，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常数 K＝9 4。该温度下在甲、乙、 丙三个恒容密闭容器中，投入 H2(g)和 CO2(g)，其起始浓度如表所示： 　　　物质 起始浓度　　　　 甲 乙 丙 c(H2)/(mol·L－1) 0.010 0.020 0.020 c(CO2)/(mol·L－1) 0.010 0.010 0.020 下列判断不正确的是(　　) A．平衡时，乙中 CO2 的转化率大于 60% B．平衡时，甲中和丙中 H2 的转化率均是 60% C．平衡时，丙中 c(CO2)是甲中的 2 倍，是 0.012 mol·L－1 D．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢 解析：选 C　设平衡时甲中 CO2 的转化浓度为 x mol·L－1，则 　 　　　 　　　H2(g)＋　CO2(g)H2O(g)＋CO(g) 起始(mol·L－1) 0.010 0.010 　0 　0 转化(mol·L－1) 　x 　x 　x 　x 平衡(mol·L－1) 0.010－x 0.010－x 　x 　x 根据平衡常数得： x2 (0.010－x)2 ＝9 4，解得 x＝0.006， 则甲中 CO2 的转化率为0.006 mol·L－1 0.01 mol·L－1 ×100%＝60%，由于乙相对甲增大了 c(H2)，因此 CO2 的转化率增大，A 项正确；丙与甲为等效平衡，转化率相等，B 项正确；平衡时甲中 c(CO2) ＝0.010 mol·L －1－0.006 mol·L －1＝0.004 mol·L －1，丙中 CO2 的平衡浓度是甲中的两倍为 0.008 mol·L－1，C 项错误；丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应物浓度最小，反 应速率最慢，D 项正确。 3．无色气体 N2O4 是一种强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。N2O4 与 NO2 转换的热 化学方程式为 N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋24.4 kJ·mol－1。 上述反应中，正反应速率 v 正＝k 正·p(N2O4)，逆反应速率 v 逆＝k 逆·p2(NO2)，其中 k 正、 k 逆为速率常数，则 Kp 为________(以 k 正、k 逆表示)。若将一定量 N2O4 投入真空容器中恒温 恒压分解(温度 298 K、压强 100 kPa)，已知该条件下 k 正＝4.8×104s－1，当 N2O4 分解 10% 时，v 正＝________kPa·s－1。 解析：平衡时，v 正＝v 逆，k 正·p(N2O4)＝k 逆·p2(NO2)，Kp 为k正 k逆。若将一定量 N2O4 投入 真空容器中恒温恒压分解(温度 298 K、压强 100 kPa)，已知该条件下 k 正＝4.8×104s－1，当 N2O4 分解 10%时，v 正＝4.8×104s－1×100 kPa×0.9 1.1≈3.9×106 kPa·s－1。 答案：k正 k逆　3.9×106 [规律方法]　有关化学平衡计算的三点注意 (1)注意反应物和生成物的浓度关系： 反应物：c(平)＝c(始)－c(变)； 生成物：c(平)＝c(始)＋c(变)。 (2)利用ρ混＝m总 V 和M＝m总 n总 计算时要注意 m 总应为气体的质量，V 应为反应容器的体积，n 总应为气体的物质的量。 (3)起始浓度、平衡浓度不一定呈现化学计量数之比，但物质之间是按化学计量数反应和 生成的，故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比，这是计算的关键。 [课时达标检测]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [课堂真题集训——明考向] 1．(2017·天津高考)常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃时，该反应的平衡常数 K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4 的沸点为 42.2 ℃，固体杂质不参与反 应。 第一阶段：将粗镍与 CO 反应转化成气态 Ni(CO)4； 第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至 230 ℃制得高纯镍。 下列判断正确的是(　　) A．增加 c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大 B．第一阶段，在 30 ℃和 50 ℃两者之间选择反应温度，选 50 ℃ C．第二阶段，Ni(CO)4 分解率较低 D．该反应达到平衡时，v 生成[Ni(CO)4]＝4v 生成(CO) 解析：选 B　增加 c(CO)，平衡正向移动，但平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡 常数不变，A 项错误；第一阶段，50 ℃时，反应速率较快且 Ni(CO)4 为气态，能从反应体系 中分离出来，B 项正确；相同温度下，第二阶段与第一阶段的平衡常数互为倒数，则 230 ℃ 时，第二阶段的平衡常数 K′＝5×104，反应进行的程度大，故 Ni(CO)4 分解率较高，C 项 错误；该反应达到平衡时，4v 生成[Ni(CO)4]＝v 生成(CO)，D 项错误。 2．(2016·全国卷Ⅰ节选)元素铬(Cr)在溶液中主要以 Cr3＋(蓝紫色)、Cr(OH)－4 (绿色)、Cr2O 2－7 (橙红色)、CrO2－4 (黄色)等形式存在，Cr(OH)3 为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题： CrO 2－4 和 Cr2O 2－7 在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为 1.0 mol·L－1 的 Na2CrO4 溶液中 c(Cr2O2－7 )随 c(H＋)的变化如图所示。 (1)用离子方程式表示 Na2CrO4 溶液中的转化反应_____________________________ ________________________________________________________________________。 (2)由图可知，溶液酸性增大，CrO 2－4 的平衡转化率________(填“增大”“减小”或“不 变”)。根据 A 点数据，计算出该转化反应的平衡常数为________。 (3)升高温度，溶液中 CrO 2－4 的平衡转化率减小，则该反应的 ΔH________0(填“大 于”“小于”或“等于”)。 解析：(1)由信息 CrO2－4 和 Cr2O 2－7 在溶液中可相互转化，再结合图像知，Na2CrO4 溶液 中的转化反应为 2CrO2－4 ＋2H＋Cr2O2－7 ＋H2O。(2)由图可知，溶液的酸性增强，Cr2O 2－7 的浓度越大，平衡向正反应方向移动，因此 CrO 2－4 的平衡转化率增大；由反应 2CrO2－4 ＋2H ＋Cr2O2－7 ＋H2O 得该转化反应的平衡常数表达式为 c(Cr2O2－7 ) c2(CrO2－4 )·c2(H＋)，根据 A 点数据可以 得出 c(H＋)＝1.0×10－7 mol·L－1、c(Cr2O2－7 )＝0.25 mol·L－1，可求出转化的 c(CrO2－4 )＝ 0.25 mol·L－1×2＝0.5 mol·L－1，进一步可得平衡时 c(CrO2－4 )＝0.5 mol·L－1，代入表达式 中得平衡常数 K＝1.0×1014。(3)溶液中 CrO2－4 的平衡转化率减小，说明平衡向逆反应方向移 动，由升高温度平衡向吸热的方向移动，得出正反应为放热反应，ΔH 小于 0。 答案：(1)2CrO2－4 ＋2H＋Cr2O2－7 ＋H2O (2)增大　1.0×1014　(3)小于 3．(2016·全国卷Ⅲ节选)煤燃烧排放的烟气含有 SO 2 和 NOx，形成酸雨、污染大气，采 用 NaClO2 溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题： (1)在鼓泡反应器中通入含有 SO2 和 NO 的烟气，反应温度 323 K，NaClO2 溶液浓度为 5×10－3 mol·L－1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。 离子 SO2－4 SO2－3 NO－3 NO－2 Cl－ c/(mol·L－1) 8.35×10－4 6.87×1 0－6 1.5×10 －4 1.2×10 －5 3.4× 10－3 ①写出 NaClO2 溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________________。增加压强， NO 的转化率________(填“提高”“不变”或“降低”)。 ②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的 pH 逐渐________(填“增大”“不变”或“减 小”)。 ③由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原 因是除了 SO2 和 NO 在烟气中的初始浓度不同，还可能是__________________________。 (2)在不同温度下，NaClO2 溶液脱硫、脱硝的反应中 SO2 和 NO 的平衡分压 pe 如图所示。 ①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”“不 变”或“减小”)。 ②反应 ClO－2 ＋2SO2－3 2SO2－4 ＋Cl－的平衡常数 K 表达式为_____________________。 解析：(1)①分析表中数据可知，NaClO2 溶液脱硝过程中主要生成 Cl－和 NO－3 ，结合电 子守恒和元素守恒写出离子方程式：4NO＋3ClO－2 ＋4OH－===4NO－3 ＋3Cl－＋2H2O。该反应 中只有 NO 是气体，增加压强，有利于 NO 的吸收，NO 的转化率提高。②由于吸收 SO2 和 NO 过程中生成 H＋，溶液中 c(H＋)不断增大，溶液的 pH 逐渐减小。③由表中数据可知，相 同时间内，c(SO2－4 )比 c(NO－3 )增加得多，说明脱硫反应速率大于脱硝反应速率，其原因除了 SO2 和 NO 在烟气中的初始浓度不同外，还可能是 NO 溶解度较低或脱硝反应活化能较高。 (2)①由图可知，温度升高，SO2 和 NO 的平衡分压 pe 对应的－lgpe 逐渐减小，说明 SO2 和 NO 的平衡分压 pe 逐渐增大，则脱硫、脱硝反应逆向进行，平衡常数均减小。②反应 ClO－2 ＋2SO 2－3 2SO2－4 ＋Cl－的平衡常数 K 的表达式为 K＝ c2(SO2－4 )·c(Cl－) c2(SO2－3 )·c(ClO－2 )。 答案：(1)①4NO＋3ClO －2 ＋4OH －===4NO－3 ＋3Cl －＋2H2O　提高　②减小　③大于　 NO 溶解度较低或脱硝反应活化能较高　(2)①减小　②K＝ c2(SO2－4 )·c(Cl－) c2(SO2－3 )·c(ClO－2 ) 4．(2015·全国卷Ⅰ节选)Bodensteins 研究了下列反应： 2HI(g)H2(g)＋I2(g) 在 716 K 时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数 x(HI)与反应时间 t 的关系如下表： t/min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 (1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数 K 的计算式为________。 (2)上述反应中，正反应速率为 v 正＝k 正 x2(HI)，逆反应速率为 v 逆＝k 逆 x(H2)x(I2)，其 中 k 正、k 逆为速率常数，则 k 逆为________(以 K 和 k 正表示)。若 k 正＝0.002 7 min－1，在 t＝ 40 min 时，v 正＝________min－1。 (3)由上述实验数据计算得到 v 正～x(HI)和 v 逆～x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某 一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为________(填字母)。 解析：(1)由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终 x(HI) 均 为 0.784 ， 说 明 此 时 已 达 到 了 平 衡 状 态 。 设 HI 的 初 始 浓 度 为 1 mol·L － 1 ， 则 ： 　　　　　　　　　　　　　 2HI(g)H2(g)＋I2(g) 初始浓度/(mol·L－1) 1 0 0 转化浓度/(mol·L－1) 0.216 0.108 0.108 平衡浓度/(mol·L－1) 0.784 0.108 0.108 K＝c(H2)·c(I2) c2(HI) ＝0.108 × 0.108 0.7842 。 (2)建立平衡时，v 正＝v 逆，即 k 正 x2(HI)＝k 逆 x(H2)·x(I2)，k 逆＝ x2(HI) x(H2)·x(I2)k 正。由于该 反应前后气体分子数不变，故 k 逆＝ x2(HI) x(H2)·x(I2)k 正＝ c2(HI) c(H2)·c(I2)k 正＝k正 K 。在 40 min 时，x(HI)＝ 0.85，则 v 正＝0.002 7 min－1×0.852≈1.95×10－3 min－1。(3)因 2HI(g)H2(g)＋I2(g)　ΔH＞ 0，升高温度，v 正、v 逆均增大，且平衡向正反应方向移动，HI 的物质的量分数减小，H2、I2 的物质的量分数增大。因此，反应重新达到平衡后，相应的点分别应为 A 点和 E 点。 答案：(1)0.108 × 0.108 0.7842 　(2)k正 K 　1.95×10－3　(3)AE [课下能力测评——查缺漏] 1．关于平衡常数，下列说法不正确的是(　　) A．平衡常数不随反应物或生成物浓度的改变而改变 B．平衡常数随温度的改变而改变 C．平衡常数不随压强的改变而改变 D．使用催化剂能使平衡常数增大 解析：选 D　化学平衡常数只随温度的改变而改变。只要温度不变，对同一可逆反应来 说，K 值不变。 2．反应 2AB(g)===C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，反应后体系中物质的总能量升高， 则该反应的 ΔH、ΔS 应为(　　) A．ΔH<0，ΔS>0 B．ΔH<0，ΔS<0 C．ΔH>0，ΔS>0 D．ΔH>0，ΔS<0 解析：选 C　该反应中气体的物质的量增加，ΔS>0。反应后体系中物质的总能量升高， 说明正反应是吸热反应，ΔH>0。 3．下列说法错误的是(　　) A．同一物质在气态时熵值最大，液态时次之，而固态时熵值最小 B．硝酸铵溶于水吸热，说明其溶于水不是自发的过程 C．不借助外力能自发进行的过程，其体系的能量趋向于从高能量状态转变为低能量状 态 D．由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，更适合于所有的过程 解析：选 B　虽然硝酸铵溶于水吸热，但因为体系的熵值增大，故在常温下也能自发进 行。 4．(2018·广州模拟)在 1 L 定容的密闭容器中，可以证明可逆反应 N2＋3H22NH3 已达 到平衡状态的是(　　) A．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2 B．一个 N≡N 断裂的同时，有 3 个 H—H 生成 C．其他条件不变时，混合气体的密度不再改变 D．v 正(N2)＝2v 逆(NH3) 解析：选 B　c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2 等于化学方程式各物质的计量数之比，但 不能说明各物质的浓度不变，不一定为平衡状态，A 错误；一个 N≡N 断裂的同时，有 3 个 H—H 生成，说明正、逆反应速率相等，反应达到了平衡，B 正确；混合气体的密度 ρ＝m V， 质量在反应前后是守恒的，体积不变，密度始终不变，所以密度不变的状态不一定是平衡状 态，C 错误；v 正(N2)＝2v 逆(NH3)时，正、逆反应速率不相等，未达到平衡状态，D 错误。 5．已知反应①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反应②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋ H2O(g) 在 相 同 的 某 温 度 下 的 平 衡 常 数 分 别 为 K1 和 K2 ， 该 温 度 下 反 应 ③ ： CO(g) ＋ H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为 K。则下列说法正确的是(　　) A．反应①的平衡常数 K1＝ c(CO2)·c(Cu) c(CO)·c(CuO) B．反应③的平衡常数 K＝K1 K2 C．对于反应③，恒容时，温度升高，H2 浓度减小，则该反应的焓变为正值 D．对于反应③，恒温恒容下，增大压强，H2 浓度一定减小 解析：选 B　在书写平衡常数表达式时，纯固体不能表示在平衡常数表达式中，A 错误； 由于反应③＝反应①－反应②，因此平衡常数 K＝K1 K2，B 正确；反应③中，温度升高，H2 浓 度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此 ΔH<0，C 错误；对 于反应③，在恒温恒容下，增大压强，若充入惰性气体，则平衡不移动，H2 的浓度不变，D 错误。 6．恒温、恒压下，将 1 mol O2 和 2 mol SO2 气体充入一体积可变的容器中(状态 Ⅰ )， 发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，状态 Ⅱ 时达到平衡，则 O2 的转化率为(　　) A．60% B．40% C．80% D．90% 解析：选 A　恒温、恒压下，气体的体积之比等于物质的量之比。设 O2 的转化率为 x， 则： 　　　　2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) n(始)/mol 2 1 0 n(变)/mol 2x x 2x n(平)/mol 2－2x 1－x 2x (2－2x)＋(1－x)＋2x＝3×1.6 2 ，解得 x＝0.6。 7．(2018·哈尔滨模拟)固体碘化铵置于密闭容器中，加热至一定温度后恒温，容器中发 生反应：①NH4I(s)NH3(g)＋HI(g)　②2HI(g)H2(g)＋I2(g)，测得平衡时 c(I2)＝0.5 mol·L －1，反应①的平衡常数为 20，则下列结论不正确的是(　　) A．平衡时 c(NH3)＝5 mol·L－1 B．平衡时 HI 分解率为 20% C．混合气体的平均摩尔质量不再发生变化不可以作为判断该反应达到平衡状态的标志 D．平衡后缩小容器容积，NH4I 的物质的量增加，I2 的物质的量不变 解析：选 D　设碘化铵生成氨气和碘化氢的浓度为 x mol·L－1 　　　　　 　2HI(g)H2(g)＋I2(g) 起始(mol·L－1)　x　　　　　0　　　0 变化(mol·L－1) 1 0.5 0.5 平衡(mol·L－1) x－1 0.5 0.5 根据反应①的平衡常数为 20，得 x(x－1)＝20，解得 x＝5，c(NH3)＝5 mol·L－1，A 正确； 平衡时 HI 分解率为1 mol 5 mol×100%＝20%，B 正确；反应①固体生成气体，平均摩尔质量始终 不变，反应②反应前后物质的量不变，平均摩尔质量始终不变，故混合气体的平均摩尔质量 不再发生变化不可以作为判断该反应达到平衡状态的标志，C 正确；平衡后缩小容器容积， 平衡①逆向移动，NH4I 的物质的量增加，HI 的物质的量降低，平衡②逆向移动，则 I2 的物 质的量减小，D 错误。 8．在 300 mL 的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的 CO 气体，一定条件下发生反应： Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表所示： 温度/℃ 25 80 230 平衡常数 5×104 2 1.9×10－5 下列说法不正确的是(　　) A．上述生成 Ni(CO4)(g)的反应为放热反应 B．25 ℃时反应 Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为 2×10－5 C．在 80 ℃时，测得某时刻，Ni(CO)4、CO 的浓度均为 0.5 mol·L－1，则此时 v(正)>v(逆) D．80 ℃达到平衡时，测得 n(CO)＝0.3 mol，则 Ni(CO)4 的平衡浓度为 2 mol·L－1 解析：选 C　因为温度升高，平衡常数减小，所以正反应为放热反应，A 正确； Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为 Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)的平衡常数的倒数， 所以其应为(5×104)－1＝2×10－5，B 正确；在 80 ℃时，测得某时刻 Ni(CO)4、CO 的浓度均 为 0.5 mol·L－1，此时离子积为 8，所以反应逆向进行，此时 v(正)0 T1 温度下的部分实验数据如下表： t/s 0 500 1 000 1 500 c(N2O5)/(mol·L－1) 5.00 3.52 2.50 2.50 下列说法不正确的是(　　) A．500 s 内 N2O5 的分解速率为 2.96×10－3 mol·L－1·s－1 B．T1 温度下的平衡常数 K1＝125,1000 s 时转化率为 50% C．其他条件不变时，T2 温度下反应平衡时测得 N2O5(g)浓度为 2.98 mol·L－1，则 T1K3，则 T1>T3 解析：选 C　v(N2O5)＝ (5.00－3.52)mol·L－1 500 s ＝2.96×10－3mol·L－1·s－1，A 正确；1 000 s 后 N2O5 的浓度不再发生变化，即达到了化学平衡，列出两种量如下： 　　　　　　　　2N2O54NO2＋O2 起始(mol·L－1) 5.00 0 0 平衡(mol·L－1) 2.50 5.00 1.25 则 K＝c4(NO2)·c(O2) c2(N2O5) ＝ (5.00)4 × 1.25 (2.50)2 ＝125， α(N2O5)＝2.50 mol·L－1 5.00 mol·L－1×100%＝50%，B 正确；T2 温度下平衡时 N2O5 的浓度大于 T1 温 度下的，则改变温度使平衡逆向移动了，逆向是放热反应，因降低温度平衡向放热方向移动， 故 T2K3，则 T1>T3，D 正确。 11．碘单质难溶于水却易溶于 KI 溶液。碘水中加入 KI 溶液发生反应：I 2(aq)＋I － (aq)I－3 (aq)，该反应的平衡常数与温度的关系如图，下列说法不正确的是(　　) A．上述正反应为放热反应 B．上述体系中加入苯，平衡不移动 C．可运用该反应原理除去硫粉中少量的碘单质 D．实验室配制碘水时，为增大碘单质的溶解度可加入适量 KI 溶液 解析：选 B　由图中可知，随着温度的升高，平衡常数减小，故升高温度平衡逆向移动， 正反应为放热反应，A 正确；加入苯后能将溶液中的碘单质萃取，降低了溶液中 c(I2)，平衡 逆向移动，B 错误；硫粉中的碘单质在加入 KI 后，碘单质生成 KI3 而除去，C 正确；配制碘 水时，加入 KI 溶液，使平衡正向移动，增大碘单质的溶解度，D 正确。 12．(2018·渭南模拟)某温度，将 2 mol CO 与 5 mol H 2 的混合气体充入容积为 2 L 的密 闭容器中，在催化剂的作用下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。经过 5 min 后，反 应达到平衡，此时转移电子 6 mol。 (1)该反应的平衡常数为________，v(CH3OH)＝______mol·L－1·min－1。若保持体积不变， 再充入 2 mol CO 和 1.5 mol CH3OH，此时 v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“＝”)。 (2)在其他条件不变的情况下，再增加 2 mol CO 与 5 mol H2，达到新平衡时，CO 的转 化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)下列不能说明该反应已达到平衡状态的是________。 a．CH3OH 的质量不变 b．混合气体的平均相对分子质量不再改变 c．v 逆(CO)＝2v 正(H2) d．混合气体的密度不再发生改变 (4)在一定压强下，向容积为 V L 的容器中充入 a mol CO 与 2a mol H2，在催化剂作用 下反应生成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。则 p1__________p2(填“大 于”“小于”或“等于”，下同)。ΔH________0，该反应在______(填“高温”或“低温”) 下能自发进行。 (5)能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是________。 a．及时分离除 CH3OH 气体　b．适当升高温度 c．增大 H2 的浓度 d．选择高效催化剂 解析：(1)依据化学方程式知，转移 4 mol 电子消耗 CO 的物质的量为 1 mol，此时转移 6 mol 电子，消耗的 CO 物质的量＝6 4×1 mol＝1.5 mol 　　　　　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 起始(mol) 2 5 0 变化(mol) 1.5 3 1.5 平衡(mol) 0.5 2 1.5 平衡浓度 c(CO)＝0.5 mol 2 L ＝0.25 mol· L－1， c(H2)＝2 mol 2 L ＝1 mol· L－1， c(CH3OH)＝1.5 mol 2 L ＝0.75 mol· L－1， 平衡常数 K＝ 0.75 0.25 × 12＝3； 5 min 内，v(CH3OH)＝0.75 mol·L－1 5 min ＝0.15 mol· L－1·min－1。若保持体积不变，再充入 2 mol CO 和 1.5 mol CH3OH，此时离子积 Qc＝ 1.5＋1.5 2 0.5＋2 2 × 12 ＝1.2<3，说明反应正向进行，此 时 v(正)>v(逆)。(2)在其他条件不变的情况下，再增加 2 mol CO 与 5 mol H2，相当于增大压 强，该反应是气体体积减小的反应，平衡正向移动，CO 的转化率增大。(3)反应 CO(g)＋ 2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0 是气体体积减小的放热反应。CH3OH 的质量不变，物质的量不 变，说明反应达到平衡状态，a 不符合；反应前后气体的质量不变，气体的物质的量变化， 当混合气体的平均相对分子质量不再改变时，说明反应达到平衡状态，b 不符合；当 2v逆(CO) ＝v 正(H2)时，说明反应达到平衡状态，但 v 逆(CO)＝2v 正(H2)说明反应未达到平衡状态，c 符合；反应前后气体质量不变，容器容积不变，混合气体的密度始终不变，不能说明反应达 到平衡状态，d 符合。(4)相同温度下，同一容器中，增大压强，平衡向正反应方向移动，则 CO 的转化率增大，根据图像知，p1 小于 p2，温度升高 CO 的转化率减小，说明升高温度平 衡逆向进行，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，ΔH<0，反应 CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 是气体体积减小的反应，ΔS<0，低温下满足 ΔH－TΔS<0，即低温下能自发进行。(5)a.及时 分离除 CH3OH，减少生成物浓度，平衡正向移动，但反应速率减小，错误；b.升高温度，平 衡逆向移动，错误；c.增大 H2 的浓度，化学反应速率增大，平衡正向移动，正确；d.选择高 效催化剂，化学反应速率增大，平衡不移动，错误。 答案：(1)3　0.15　>　(2)增大　(3)cd (4)小于　小于　低温　(5)c 13．已知：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝Q，其平衡常数随温度变化如下表 所示： 温度/℃ 400 500 850 平衡常数 9.94 9 1 请回答下列问题： (1)上述反应的化学平衡常数表达式为______________，该反应的 Q＝________0(填“>” 或“<”)。 (2)850 ℃时在体积为 10 L 反应器中，通入一定量的 CO 和 H2O(g)，发生上述反应，CO 和 H2O(g)浓度变化如图所示，则 0～4 min 时平均反应速率 v(CO)＝___________________。 (3)若在 500 ℃时进行，且 CO、H2O(g)的起始浓度均为 0.020 mol·L－1，该条件下，CO 的最大转化率为________。 (4)若在 850 ℃时进行，设起始时 CO 和 H2O(g)共为 1 mol，其中水蒸气的体积分数为 x， 平衡时 CO 的转化率为 y，试推导 y 随 x 变化的函数关系式为________。 (5)有人提出可以设计反应 2CO===2C＋O2(ΔH>0)来消除 CO 的污染。请判断上述反应 能否自发进行：_______(填“能”或“不能”)，理由是_____________________________。 解析：(1)依据图表数据分析，升高温度，平衡常数减小，平衡逆向移动，故正反应为放 热反应，ΔH<0。(2)v(CO)＝ (0.20－0.08)mol·L－1 4 min ＝0.03 mol·L－1·min－1。(3)设 CO 的浓度变 化量为 a，则 　　　　　　CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) 起始(mol·L－1) 0.02 0.02 0 0 变化(mol·L－1) a a a a 平衡(mol·L－1) 0.02－a 0.02－a a a 代入 500 ℃时反应平衡常数有 K＝ c(CO2)·c(H2) c(CO)·c(H2O)＝ a2 (0.02－a)2 ＝9，解得 a＝0.015，CO 的最大转化率为 0.015 mol·L－1 0.02 mol·L－1 ×100%＝75%。(4)因 850 ℃时反应平衡常数为 1。起始时水的物质的量为 x mol，CO 的物 质的量为(1－x)mol，则 　　 　CO(g)　＋ 　H2O(g)  H2(g) ＋ CO2(g) 起始/mol 1－x x 0 0 转化/mol (1－x)y (1－x)y (1－x)y (1－x)y 平衡/mol (1－x)(1－y) x－y＋xy (1－x)y (1－x)y 所以平衡常数 K＝ (1－x)y × (1－x)y (1－x)(1－y) × (x－y＋xy)＝1，解得 y＝x。(5)反应 2CO===2C＋ O2(ΔH>0)，则 ΔG＝ΔH－TΔS>0，反应 ΔH>0 且 ΔS<0，依据 ΔG＝ΔH－TΔS 判断任何情况 下不能自发进行。 答案：(1)K＝ c(CO2)·c(H2) c(CO)·c(H2O)　< (2)0.03 mol·L－1·min－1　(3)75%　(4)y＝x (5)不能　ΔH>0 且 ΔS<0，不能自发进行 14．25 ℃时，在体积为 2 L 的密闭容器中，气态物质 A、B、C 的物质的量 n(mol)随时 间 t 的变化如图所示，已知达到平衡后，降低温度，A 的转化率增大。 (1)根据上图数据，写出该反应的化学方程式：________。此反应的平衡常数的表达式 K ＝____________，从反应开始到第一次平衡时的平均速率 v(A)为_____________________。 (2)在 5～7 min 内，若 K 值不变，则此处曲线变化的原因是________________。 (3)下图表示此反应的反应速率 v 和时间 t 的关系图： 各阶段的平衡常数如下表所示： t2～t3 t4～t5 t5～t6 t7～t8 K1 K2 K3 K4 K1、K2、K3、K4 之间的关系为____________(用“>”“<”或“＝”连接)。A 的转化率最大 的一段时间是__________________________________________________________。 解析：(1)由图中曲线变化情况可知：A 和 B 是反应物，C 是生成物，再由物质的量的变 化值可得化学计量数之比。 (2)根据已知反应达平衡后，降低温度，A 的转化率增大，说明正反应是放热反应。在 5～ 7 min 内，K 值不变，说明平衡移动不是由温度引起的，因此此处条件只能是增大压强。(3) 根据速率—时间图分析，t3 处改变的条件是升温，t5 处改变的条件是使用催化剂，t6 处改变的 条件是减压，因此有 K1>K2＝K3＝K4。由于整个过程条件的改变均导致化学平衡逆向移动， 因此 A 的转化率最大的一段时间是 t2～t3。 答案：(1)A＋2B2C　 c2(C) c(A)·c2(B) 0．05 mol·L－1·min－1　(2)增大压强 (3)K1>K2＝K3＝K4　t2～t3 第二节　化学平衡的移动 [教材基础——自热身] 1．化学平衡的移动 可逆反应达到平衡状态后，若外界条件(温度、压强、浓度等)发生改变，正、逆反应速 率发生改变而不再相等，化学平衡被破坏，混合物中各组分的浓度也会随之改变，在一段时 间后会达到新的平衡状态，这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程，叫作化学平衡的移 动，可用下图表示过程： 2．化学平衡移动的方向与反应速率的关系 改变条件，若： (1)v 正>v 逆，平衡向正反应方向移动(向右移动)。 (2)v 正＝v 逆，平衡不移动。 (3)v 正0 达到化学平衡后，改变条件，按要求回答下列问题： (1)升温，平衡移动方向分别为(填“向左”“向右”或“不移动”)甲__________；乙 __________；丙__________，混合气体的平均相对分子质量变化分别为(填“增大”“减小” 或“不变”)甲________；乙________；丙________。 (2)加压，使体系体积缩小为原来的1 2 ①平衡移动方向(填“向左”“向右”或“不移动”) 甲________；乙________；丙________。 ②设压缩之前压强分别为 p 甲、p 乙、p 丙，压缩后压强分别为 p′甲、p′乙、p′丙，则 p 甲与 p′甲，p 乙与 p′乙；p 丙与 p′丙的关系分别为甲____________；乙____________；丙 ____________。 ③混合气体的平均相对分子质量变化分别为(填“增大”“减小”或“不变”)甲 ________；乙________；丙________。 答案：(1)向左　向左　向右　减小　减小　不变 (2)①向右　不移动　不移动　②p 甲v 逆， 但压强增大不利于 PCl5 的分解，平衡正移 α(PCl5)减小， φ(PCl5)增大 a＝b 2HI(g) H2(g)＋I2(g) 又充入 HI c(HI)增大，v正>v 逆，压 强增大，对 v 正、v 逆的 影响相同，平衡正移 α(HI)、φ(HI)不变 a>b 2NO2(g) N2O4(g) 又充入 NO2 c(NO2)增大，v 正>v 逆， 同时压强的增大更有利 于 NO2 的转化，平衡正 移 α(NO2)增大， φ(NO2)减小 [题后归纳] 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 ― ― →充入惰性气体 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： [题点全练——过高考] 题点一　化学平衡的定向移动 1．(2018·烟台模拟)随着汽车数量的逐年增多，汽车尾气污染已成为突出的环境问题之 一。反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)可用于净化汽车尾气，已知该反应速率极慢， 570 K 时平衡常数为 1×10－59。下列说法正确的是(　　) A．提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂 B．提高尾气净化效率的常用方法是升高温度 C．装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有 NO 或 CO D．570 K 时及时抽走 CO2、N2，平衡常数将会增大，尾气净化效率更佳 解析：选 A　提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂，加快反应速率，A 正确， B 错误；该反应为可逆反应，排出的气体中仍然含有 NO 或 CO，C 错误；570 K 时及时抽走 CO2、N2，尾气净化效率更佳，但平衡常数不变，D 错误。 2．COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)　ΔH>0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温　②恒 容通入惰性气体　③增加 CO 浓度　④减压　⑤加催化剂　⑥恒压通入惰性气体，能提高 COCl2 转化率的是(　　) A．①②④ B．①④⑥ C．②③⑤ D．③⑤⑥ 解析：选 B　由反应方程式判断，该反应正反应是气体分子数增多的吸热反应。故升温、 减压及恒压通入惰性气体可提高 COCl2 的转化率。 题点二　化学平衡移动的结果判断 3．(2018·河南中原名校联考)一定温度下，某恒温密闭容器中存在如下平衡：2SO 2(g)＋ O2(g)2SO3(g)　ΔH<0 减小压强后，下列说法错误的是(　　) A．平衡常数不变 B．n(O2)增大 C．SO2 的体积分数增大 D．c(SO2)增大 解析：选 D　温度不变，平衡常数不变，A 正确；该反应是气体体积减小的反应，减小 压强，该平衡向逆反应方向移动， n(O2)和 n(SO2)增大，SO2 的体积分数增大，B、C 正确；由 K＝ c2(SO3) c2(SO2)·c(O2)可知，减 小压强该平衡逆向移动，c(SO3)减小，但 K 不变，故 c(SO2)也减小，D 错误。 4．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： 气体体积/Lc (Y)/(mol·L－1)温度/℃ 1 2 4 100 1.00 0.75 0.53 200 1.20 0.90 0.63 300 1.30 1.00 0.70 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 解析：选 C　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，m0，B、D 项错误。 5．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　) A．新制的氯水放置一段时间，溶液的 pH 减小 B．在配制硫酸亚铁溶液时往往要加入少量铁粉 C．反应 CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)　ΔH<0 达平衡后，升高温度，气体颜色变 深 D．增大压强，有利于 SO2 与 O2 反应生成 SO3 解析：选 B　A 项，Cl2 溶于水发生反应：Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，HClO 不稳 定，见光容易分解，HClO 浓度减小，平衡正向移动，可以用勒夏特列原理解释；B 项，加 入铁粉的目的是防止 Fe2＋被氧化，不能用勒夏特列原理解释；C 项，根据勒夏特列原理，升 高温度，平衡向吸热反应方向移动，NO2 浓度增大，气体颜色加深；D 项，根据勒夏特列原 理，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，即向生成 SO3 的方向移动。 [规律方法] 在分析化学平衡移动对颜色、压强、浓度等变化时，可以给自己建立一个平台，“假设 平衡不移动”，然后在此平台的基础上进行分析、比较，就容易得到正确答案。 [知能深化——扫盲点] 速率—压强(或温度)图像 曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。 图中交点 M 是平衡状态，压强继续增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。 [对点练] 1．在密闭容器中进行反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)，有关下列图像的说法不正确的是(　　) A．依据图 a 可判断该反应的正反应为放热反应 B．在图 b 中，虚线可表示使用了催化剂 C．若正反应的 ΔH<0，图 c 可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动 D．由图 d 中气体平均相对分子质量随温度的变化情况，可推知正反应的 ΔH>0 解析：选 D　A 项，由图 a 可以看出，升高温度时逆反应速率比正反应速率增大的快， 平衡逆向移动，所以正反应为放热反应，正确；B 项，催化剂可缩短达到平衡的时间，而不 能改变反应物的平衡转化率，正确；C 项，由图 c 可以看出，改变条件后，正、逆反应速率 均增大且逆反应速率增大的幅度大，平衡逆向移动，若正反应的 ΔH<0，则升高温度平衡逆 向移动，正确；D 项，由图 d 可以看出，升高温度时气体的平均相对分子质量减小，则说明 平衡逆向移动，正反应为放热反应，即 ΔH<0，错误。 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 已知不同温度或压强下，反应物的转化率 α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度 的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。[以 A(g)＋ B(g)C(g)中反应物的转化率 αA 为例说明] 解答这类图像题时应注意以下两点： (1)“先拐先平，数值大”原则 分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。 ①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如图甲中 T2＞T1。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如图乙中 p1＞p2。 ③若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图丙中 a 使用 催化剂。 (2)正确掌握图像中反应规律的判断方法 ①图甲中，T2>T1，升高温度，αA 降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。 ②图乙中，p1>p2，增大压强，αA 升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反 应。 ③若纵坐标表示 A 的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大 的反应。 [对点练] 2．(2018·南通模拟)在相同温度下，将 H 2 和 N2 两种气体按不同比例通入相同的恒容密 闭容器中，发生反应：3H2＋N22NH3。n(H2) n(N2) 表示起始时 H2 和 N2 的物质的量之比，且 起始时 H2 和 N2 的物质的量之和相等。下列图像正确的是(　　) 解析：选 D　随着n(H2) n(N2) 的增大，H2 含量增多，H2 的平衡转化率降低，N2 的平衡转化 率增大，混合气体的质量减小，混合气体的密度减小。 恒温线(或恒压线)图像 已知不同温度下的转化率—压强图像或不同压强下的转化率—温度图像，推断反应的热 效应或反应前后气体物质间化学计量数的关系。[以反应 A(g)＋B(g)C(g)中反应物的转化 率 αA 为例说明] 解答这类图像题时应注意以下两点： (1)“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物 A 的转化率大小来判 断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关 系。如甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，αA 增大，平衡正向移动，正反应为气体体积 减小的反应，乙中任取横坐标一点作横坐标的垂直线，也能得出相同结论。 (2)通过分析相同压强下不同温度时反应物 A 的转化率的大小来判断平衡移动的方向， 从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作横坐标的垂直线，乙中任取一曲线， 即能分析出正反应为放热反应。 [对点练] 3．某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如 下变化规律(图中 p 表示压强，T 表示温度，n 表示物质的量)。 根据以上规律判断，下列结论正确的是(　　) A．反应Ⅰ：ΔH＞0，p2＞p1 B．反应Ⅱ：ΔH＜0，T1＜T2 C．反应Ⅲ：ΔH＞0，T2＞T1 或 ΔH＜0，T2＜T1 D．反应Ⅳ：ΔH＜0，T2＞T1 解析：选 C　反应Ⅰ中温度升高，A 的平衡转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动， 故正反应是放热反应，ΔH＜0，压强增大平衡向正反应方向移动，A 的转化率升高，故 p2＞ p1，A 错误；反应Ⅱ中 T1 温度下反应先达到平衡，说明 T1＞T2，温度降低，n(C)增大，说明 平衡向正反应方向移动，故正反应是放热反应，ΔH＜0，B 错误；反应Ⅳ中，若 T2＞T1，则 温度高，A 的平衡转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应，ΔH＞0，D 错误。 几种特殊的图像 (1)对于化学反应 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M 点前，表示化学反应从反应物开始， 则 v 正 >v 逆；M 点为刚达到的平衡点。M 点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大 (C%减小)，平衡逆向移动，ΔH<0。 (2)对于化学反应 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L 线上所有的点都是平衡点。 左上方(E 点)，A%大于此压强时平衡体系中的 A%，E 点必须向正反应方向移动才能达 到平衡状态，所以，E 点 v 正>v 逆；则右下方(F 点)v 正vP B．平衡常数：KNv 逆 解析：选 D　A 中，温度越高，反应速率越大，v MKP；C 中，M、N 两点相比，M 点温度低于 N 点温度，升温， 平衡左移，所以 M 点的 c(I－)小。 [题后归纳] 1．解化学图像题的“三步骤” 2．解化学平衡图像题的“五项注意” (1)注意曲线上的特殊点，如与坐标轴的交点、多条曲线的交点、拐点、极值点等。 (2)注意曲线坡度的“平”与“陡”，并弄清其意义。 (3)注意弄清高温、高压时反应速率快，有利于先达到平衡，即“先拐先平”。也就是说 其他条件不变时，较高温度或较大压强时达到平衡所用的时间短。 (4)注意运用图像中浓度(或物质的量)的变化来确定反应中化学计量数的关系，即化学计 量数之比等于同一时间内各反应物、生成物的浓度(或物质的量)变化量之比。 (5)对时间—速率图像，注意分清曲线的连续性、跳跃性，是“渐变”还是“突变”，是“大 变”还是“小变”，是“变大”还是“变小”，变化后是否仍然相等等情况，才可确定对应改 变的条件是什么及如何改变。 [题点全练——过高考] 1．(2018·衡水模拟)可逆反应 mA(g)＋nB(g)xC(g)在不同温度及压强(p 1 和 p2)条件下 反应物 A 的转化率的变化情况如图所示。下列判断正确的是(　　) A．正反应吸热，m＋nx C．正反应放热，m＋nx 解析：选 D　根据图像，随着温度的升高，A 的转化率减小，说明升温平衡逆向移动， 正反应为放热反应；从第一个图像看出在 p1 下先达到平衡，可知 p1>p2，则增大压强时，A 的转化率增大，说明加压平衡正向移动，m＋n>x。 2．根据下列有关图像，说法正确的是(　　) A．由图甲知，反应在 T1、T3 处达到平衡，且该反应的 ΔH＜0 B．由图乙知，反应在 t6 时，NH3 体积分数最大 C．由图乙知，t3 时采取的措施是降低反应温度 D．图丙在 10 L 容器、850 ℃反应到 4 min 时，放出 51.6 kJ 的热量 解析：选 D　由图甲可知，T2 时处于化学平衡状态，升高温度，Z%减少，X%增多，所 以 ΔH＜0，A 错误；由图乙可知，反应自 t3 开始一直在向逆反应方向移动，所以 t6 时 NH3 的 体积分数最小，B 错误；由图乙可知，t3 时如果降低温度，平衡向正反应方向移动，则 v 正>v 逆，C 错误；由图丙可知，反应进行到 4 min 时，消耗的反应物的物质的量为 0.12 mol·L－1×10 L＝1.2 mol，所以放出的热量为 51.6 kJ，D 正确。 3.一定条件下，CH4 与 H2O(g)发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。设起始 n(H2O) n(CH4)＝Z，在恒压下，平衡时 CH4 的体积分数 φ(CH4)与 Z 和 T(温度)的关系如图所示 。 下列说法正确的是(　　) A．该反应的焓变 ΔH＞0 B．图中 Z 的大小为 a＞3＞b C．图中 X 点对应的平衡混合物中n(H2O) n(CH4)＝3 D．温度不变时，图中 X 点对应的平衡在加压后 φ(CH4)减小 解析：选 A　A．根据图示知温度越高，CH4 的体积分数越小，说明平衡向右移动，所 以该反应的焓变 ΔΗ＞0，正确；B.相同条件下 Z 越大，平衡时 CH4 的体积分数越小，所以图 中 Z 的大小为 b＞3＞a，错误；C.起始时n(H2O) n(CH4)＝3，反应过程中 H2O 和 CH4 等量减小，所 以平衡时n(H2O) n(CH4)＞3，错误；D.温度不变时，加压平衡逆向移动，甲烷的体积分数增大，错 误。 4．(2016·全国卷Ⅱ)丙烯腈(CH 2===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)＋3 2O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－515 kJ·mol－1 ②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)ΔH＝－353 kJ·mol－1 两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是___________________________________ ________________________________________________________________________； 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 (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___________________________________。 解析：(1)由热化学方程式可知，反应①气体分子数增加，是一个熵增的放热反应，反应 ②气体分子数不变，是一个熵变化不大但放热量较大的反应，在热力学上都属于自发进行的 反应。由于反应①是一个气体分子数增加的放热反应，降温、减压均有利于提高丙烯腈的平 衡产率。有机反应中要提高某反应的选择性，关键是选择合适的催化剂。(2)由于反应①是放 热反应，温度降低，平衡右移，丙烯腈的平衡产率应增大，因此图(a)中 460 ℃以下的产率不 是对应温度下的平衡产率。反应①的平衡常数随温度的升高而变小，反应的活化能不受温度 的影响，故当温度高于 460 ℃时，丙烯腈的产率降低的可能原因是催化剂活性降低和副反应 增多。(3)由图(b)可知，当 n(氨)/n(丙烯)＝1 时，丙烯腈的产率最高，而丙烯醛的产率已趋 近于 0，如果 n(氨)/n(丙烯)再增大，丙烯腈的产率反而降低，故最佳 n(氨)/n(丙烯)约为 1。 空气中 O2 的体积分数约为1 5，结合反应①方程式及最佳 n(氨)/n(丙烯)约为 1 可知，进料气氨、 空气、丙烯的理论体积比应为 1∶(3 2 × 5)∶1＝1∶7.5∶1。 答案：(1)两个反应均为放热量大的反应　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 [教材基础——自热身] 1．含义 在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的 量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同。 2．原理 同一可逆反应，当外界条件一定时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，最后 都能达到平衡状态。其中平衡混合物中各物质的含量相同。 由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。因而，同一可逆反应，从不 同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。 3．等效平衡规律 等效类型 ① ② ③ 条件 恒温恒压 恒温恒容 恒温恒容 反应的特点 任何可逆反应 任何可逆反应 反应前后气体 分子数相等 起始投料 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”相同 换算为化学方程式同一边物 质；其“量”符合同一比例 质量分数 (w%) 相同 相同 相同 浓度(c) 相同(气体) 相同 成比例 平 衡 特 点 物质的量 (n) 成比例 相同 成比例 [知能深化——扫盲点] 恒温恒压条件下等效平衡的应用 [典例 1]　在恒温恒压条件下，可逆反应 2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)起始物质的量如表 所示： 序号 A B C D ① 2 mol 1 mol 0 0 ② 4 mol 2 mol 0 0 ③ 1 mol 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol ④ 0 1 mol 3 mol 1 mol ⑤ 0 0 3 mol 1 mol (1)上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)达到平衡后，①放出的热量为 Q1 kJ，②放出的热量为 Q2 kJ，则 Q1 和 Q2 的定量关系 为________。 [答案]　(1)①②③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量浓度、各组分百分含量 (物质的量分数、质量分数、体积分数)相同　(2)Q2＝2Q1 [题后归纳]　 恒温恒压下等效平衡的分析方法——虚构箱体法 对某一可逆反应，无论反应前后气体体积是否相等，改变起始时加入物质的物质的量， 只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量，若物质的量之比与对应组分起始加入 的物质的量之比相同，则达到的平衡与原平衡等效。如在恒温、恒压条件下，可逆反应： 　　　2SO2(g)　 ＋ 　O2(g)一定条件 2SO3(g) ① 2 mol 1 mol 0 mol ② 4 mol 2 mol 0 mol ③ 0 mol 0 mol 4 mol ④ 2 mol 1 mol 2 mol ①②的图示如下： 对于不是恒压的条件，也可以利用此模型，即先在恒压条件下建立等效平衡然后再压缩， 比如上述①③若在恒容条件下比较，可以先在恒压条件下比较出二者是等效的，各物质的百 分含量是相同的，然后再将③的容器压缩至一半，则分析出再次平衡后 SO3 的体积分数会增 大。 [对点练] 1．恒温恒压下，在一个容积可变的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)C(g)，若开始 时通入 1 mol A 和 1 mol B，达到平衡时生成 a mol C。则下列说法错误的是(　　) A．若开始时通入 3 mol A 和 3 mol B，达到平衡时，生成 C 的物质的量为 3a mol B．若开始时通入 4 mol A、4 mol B 和 2 mol C，达到平衡时，B 的物质的量一定大于 4 mol C．若开始时通入 2 mol A、2 mol B 和 1 mol C，达到平衡时，再通入 3 mol C，则再次 达到平衡后，C 的物质的量分数为 a 2－a D．若在原平衡体系中，再通入 1 mol A 和 1 mol B，混合气体的平均相对分子质量不变 解析：选 B　选项 A，开始时通入 3 mol A 和 3 mol B，由于容器体积膨胀，保持恒压， 相当于将三个原容器叠加，各物质的含量与原平衡中的相同，C 的物质的量为 3a mol；选项 B，无法确定平衡移动的方向，不能确定平衡时 B 的物质的量一定大于 4 mol；选项 C，根据 题给数据可算出达到平衡时 C 的物质的量分数为 a 2－a；选项 D，题给条件下混合气体的平均 相对分子质量不变。 恒温恒容条件下等效平衡的应用 [典例 2]　在恒温恒容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)　ΔH＝－Q 1 kJ·mol－1(Q1>0)，起始物质的量如表所示： 序号 A B C D ① 2 mol 1 mol 0 0 ② 4 mol 2 mol 0 0 ③ 1 mol 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol ④ 0 1 mol 3 mol 1 mol ⑤ 0 0 3 mol 1 mol (1)上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)达到平衡后，①放出的热量为 Q2 kJ，⑤吸收的热量为 Q3 kJ，则 Q1、Q2、Q3 的定量 关系为________________________________________________________________________。 (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？ 达到平衡后，哪些量相同？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [答案]　(1)①③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后各物质的物质的量、质量、体积、 物质的量浓度、组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同　(2)Q 2＋Q3＝Q1　 (3)①②③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后各组分百分含量(物质的量分数、质量分数、 体积分数)相同 [对点练] 2．在温度、容积相同的 3 个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容， 测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1]： 容器 甲 乙 丙 反应物投入量 1 mol N2、3 mol H2 2 mol NH3 4 mol NH3 NH3 的浓度(mol·L－1) c1 c2 c3 反应的能量变化 放出 a kJ 吸收 b kJ 吸收 c kJ 体系压强(Pa) p1 p2 p3 反应物转化率 α1 α2 α3 下列说法正确的是(　　) A．2c1>c3 B．a＋b＝92.4 C．2p21 解析：选 B　恒温、恒容条件下，甲、乙容器互为等效平衡，故 α1＋α2＝1，a＋b＝ 92.4；丙容器中反应物投入量是甲、乙中的两倍，所以丙容器中的平衡相当于增大压强，该 反应正反应为体积减小的反应，故 2c1p3、α2>α3，故 α1＋α3<1。 恒温恒容、恒温恒压条件下等效平衡的综合应用 3.有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。一定温度下，在甲中加入 2 mol N2、3 mol H2，反应 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡时生成 NH3 的物质的量为 m mol。 (1)相同温度下，在乙中加入 4 mol N2、6 mol H2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙 中反应达到平衡时，生成 NH3 的物质的量为________mol(从下列各项中选择，只填字母，下 同)；若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成 NH 3 的物质的量为 ________mol。 A．小于 m　　　　　　　 B．等于 m C．在 m～2m 之间 D．等于 2m E．大于 2m (2)相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入 1 mol NH3，要使乙中反应达到平衡 时，各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入________mol N2 和 ________mol H2。 解析：(1)由于甲容器定容，乙容器定压，它们的压强相等，达到平衡时，乙的容积应该 为甲的两倍，生成的 NH3 的物质的量应该等于 2m mol。当甲、乙两容器的容积相等时，相 当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中 NH3 的物质的量大于 2m mol。(2)乙的容积为 甲的一半时，要建立与甲一样的平衡，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中应该投入 N2 为(1－0.5)mol＝0.5 mol，H2 为(1.5－1.5)mol＝0 mol。 答案：(1)D　E　(2)0.5　0 [题后归纳]　分析等效平衡题的 3 要素 (1)看清楚条件是恒温恒容还是恒温恒压。 (2)分析要形成等效平衡，是必须各物质的量与原平衡完全相同还是只要成比例即可。 (3)在分析中，将生成物(或反应物)按“一边倒”的原则全部转化为反应物(或生成物)是 非常必要、有效的。 [课时达标检测]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [课堂真题集训——明考向] 1．(双选)(2017·江苏高考)温度为 T 1 时，在三个容积均为 1 L 的恒容密闭容器中仅发生 反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)(正反应吸热)。实验测得：v正＝v(NO2)消耗＝k 正 c2(NO2)，v 逆＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k 逆 c2(NO)·c(O2)，k 正、k 逆为速率常数，受温度影响。下列说法 正确的是(　　) 物质的起始浓度(mol·L－1) 物质的平衡浓 度(mol·L－1) 容器 编号 c(NO2) c(NO) c(O2) c(O2) Ⅰ 0.6 0 0 0.2 Ⅱ 0.3 0.5 0.2 Ⅲ 0 0.5 0.35 A.达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为 4∶5 B．达平衡时，容器Ⅱ中 c(O2) c(NO2)比容器Ⅰ中的大 C．达平衡时，容器Ⅲ中 NO 的体积分数小于 50% D．当温度改变为 T2 时，若 k 正＝k 逆，则 T2>T1 解析：选 CD　容器Ⅰ中平衡时，c(NO2)＝0.2 mol·L －1，c(NO)＝0.4 mol·L －1，c(O2)＝ 0.2 mol·L－1，容器容积为 1 L，气体总物质的量为(0.2＋0.4＋0.2)mol＝0.8 mol，容器Ⅱ中投 入量为(0.3＋0.5＋0.2)mol＝1 mol，若容器 Ⅱ 中投入量与平衡量相等，则两容器内压强之比 为 0.8∶1＝4∶5，根据容器Ⅰ中的相关数据，知该反应的平衡常数 K＝0.2 × 0.42 0.22 ＝0.8，容 器Ⅱ中 Qc＝0.2 × 0.52 0.32 ≈0.56T1，D 项正确。 2．(双选)(2017·海南高考)已知反应 CO(g)＋H 2O(g) =====催化剂 CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0。在一 定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是(　　) A．升高温度，K 减小 B．减小压强，n(CO2)增加 C．更换高效催化剂，α(CO)增大 D．充入一定量的氮气，n(H2)不变 解析：选 AD　此反应的正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向进行，即升高 温度，K 值减小，故 A 说法正确；此反应为反应前后体积不变的反应，因此减小压强，平衡 不移动，即 n(CO2)不变，故 B 说法错误；催化剂对化学平衡移动无影响，因此 CO 的转化 率不变，故 C 说法错误；N2 为惰性气体不参与反应，对平衡无影响，n(H2)不变，故 D 说法 正确。 3．(双选)(2016·海南高考)由反应物 X 转化为 Y 和 Z 的能量变化如图所示。下列说法正 确的是(　　) A．由 X→Y 反应的 ΔH＝E5－E2 B．由 X→Z 反应的 ΔH<0 C．降低压强有利于提高 Y 的产率 D．升高温度有利于提高 Z 的产率 解析：选 BC　A．根据化学反应的实质，由 X→Y 反应的 ΔH＝E3－E2，错误；B.由图 像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，即由 X→Z 反应的 ΔH＜ 0，正确；C.根据化学反应 2X(g)3Y(g)，该反应是气体体积增加的可逆反应，降低压强， 平衡正向移动，有利于提高 Y 的产率，正确；D.由 B 分析可知，该反应为放热反应，升高温 度，平衡逆向移动，Z 的产率降低，错误。 4．(双选)(2016·江苏高考)一定温度下，在 3 个体积均为 1.0 L 的恒容密闭容器中反应 2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)达到平衡，下列说法正确的是(　　) 物质的起始浓度/(mol·L－1) 物质的平衡浓 度/(mol·L－1)容器 温度/K c(H2) c(CO) c(CH3OH) c(CH3OH) Ⅰ 400 0.20 0.10 0 0.080 Ⅱ 400 0.40 0.20 0 Ⅲ 500 0 0 0.10 0.025 A.该反应的正反应放热 B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大 C．达到平衡时，容器Ⅱ中 c(H2)大于容器Ⅲ中 c(H2)的两倍 D．达到平衡时，容器Ⅲ中的反应速率比容器Ⅰ中的大 解析：选 AD　容器Ⅰ中，列三段式 　 　　　　　　2H2(g) ＋ CO(g)  CH3OH(g) 起始(mol·L－1)：0.20 　　　0.10　　　　0 转化(mol·L－1)：0.16 　　　0.08　　　　0.08 平衡(mol·L－1)：0.04 　　　0.02　　　　0.08 容器Ⅲ中，列三段式 　　　　　2H2(g) ＋ CO(g)  CH3OH(g) 起始(mol·L－1)：0　　　　　0　　　　　0.10 转化(mol·L－1)：0.15　　　0.075　 0.075 平衡(mol·L－1)：0.15　　　0.075　 0.025 A 项中，KⅠ＝ 0.08 0.042 × 0.02＝2 500，KⅢ＝ 0.025 0.152 × 0.075≈14.82，由Ⅰ、Ⅲ比较，温度 升高平衡向左移动，所以正反应为放热反应，正确；B 项中，容器Ⅱ相当于在容器Ⅰ的基础 上压缩容器体积，压强增大，平衡右移，容器Ⅱ中的转化率比Ⅰ中大，错误；C 项中，容器Ⅱ 中，增大压强，平衡向右移动，平衡时 c(H2)要小于Ⅰ中 c(H2)的 2 倍；Ⅲ和Ⅰ比较，平衡时Ⅲ 中 c(H2)＞Ⅰ中 c(H2)，故Ⅱ中 c(H2)小于Ⅲ中 c(H2)的 2 倍，错误；D 项中，Ⅲ中温度为 500 K，Ⅰ中温度为 400 K，温度越高，反应速率越快，正确。 5 ． ( 双 选 )(2016· 天 津 高 考 ) 在 恒 温 恒 容 的 密 闭 容 器 中 ， 某 储 氢 反 应 ： MHx(s) ＋ yH2(g)MHx＋2y(s)　ΔH＜0 达到化学平衡。下列有关叙述正确的是(　　) A．容器内气体压强保持不变 B．吸收 y mol H2 只需 1 mol MHx C．若降温，该反应的平衡常数增大 D．若向容器内通入少量氢气，则 v(放氢)＞v(吸氢) 解析：选 AC　该反应是气体分子数变化的反应，当气体的物质的量不变时，反应达到 平衡，容器容积不变，故压强不变，A 正确；由于该反应是可逆反应，吸收 y mol H2 需要 MHx(s) 的物质的量应大于 1 mol, B 错误；该反应 ΔH<0，为放热反应，降温平衡向右移动，平衡常 数增大，C 正确；若向容器中充入少量 H2，v(吸氢)>v(放氢)，D 错误。 6．(2017·全国卷Ⅰ节选)H 2S 与 CO2 在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋ H2O(g)。在 610 K 时，将 0.10 mol CO2 与 0.40 mol H2S 充入 2.5 L 的空钢瓶中，反应平衡后 水的物质的量分数为 0.02。 (1)H2S 的平衡转化率 α1＝__________%，反应平衡常数 K＝________。 (2)在 620 K 重复实验，平衡后水的物质的量分数为 0.03，H2S 的转化率 α2______α1，该 反应的 ΔH______0。(填“>”“<”或“＝”) (3)向反应器中再分别充入下列气体，能使 H2S 转化率增大的是________(填标号)。 A．H2S　　 B．CO2　　　C．COS　　　D．N2 解析：(1)用三段式法计算：该反应是等气体分子数反应，平衡时 n(H2O)＝0.02×0.50 mol ＝0.01 mol。 　 　　　H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g) 起始/mol 0.40　 　0.10　　　0　　　　0 转化/mol 0.01 0.01 0.01 0.01 平衡/mol 0.39 0.09 0.01 0.01 α(H2S)＝0.01 mol 0.40 mol×100%＝2.5%。对于等气体分子数反应，可直接用物质的量替代浓度 计算平衡常数：K＝c(COS)·c(H2O) c(H2S)·c(CO2) ＝0.01 × 0.01 0.39 × 0.09≈2.8×10－3。(2)总物质的量不变，H2O 的 物质的量分数增大，说明平衡向右移动，H2S 的转化率增大。即升高温度，平衡向正反应方 向移动，正反应是吸热反应。(3)平衡之后，再充入 H2S，则 CO2 的转化率增大，H2S 的转化 率减小，A 项错误；充入 CO2，平衡向右移动，H2S 的转化率增大，B 项正确；充入 COS， 平衡向左移动，H2S 的转化率减小，C 项错误；充入 N2，无论体积是否变化，对于气体分子 数相等的反应，平衡不移动，H2S 的转化率不变，D 项错误。 答案：(1)2.5　2.8×10－3　(2)>　>　(3)B 7．(2017·全国卷Ⅱ)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问 题： (1)正丁烷(C4H10)脱氢制 1­丁烯(C4H8)的热化学方程式如下： ①C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)　ΔH1 已知：②C4H10(g)＋1 2O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g)ΔH2＝－119 kJ·mol－1 ③H2(g)＋1 2O2(g)===H2O(g)ΔH3＝－242 kJ·mol－1 反应①的 ΔH1 为________ kJ·mol －1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关 系图，x________0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是 ________(填标号)。 A．升高温度　　　　　　 B．降低温度 C．增大压强 D．降低压强 (2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催 化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中 n(氢气)/n(丁烷)的 关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是____________________。 (3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化 合物。丁烯产率在 590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是________________________、 _______________；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是______________。 解析：(1)根据盖斯定律，可得①＝②－③，则 ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119 kJ·mol－1＋242 kJ·mol－1＝123 kJ·mol－1。反应①为气体总体积增大的反应，在温度相同时降低压强有利于 提高平衡转化率，故 x<0.1。反应①为吸热反应，升高温度有利于平衡正向移动，A 项正确； 降低压强平衡向气体总体积增大的方向移动，D 项正确。(2)结合图(b)可看出随着 n(氢 气)/n(丁烷)增大，丁烯产率先升高后降低，这是因为氢气是生成物，当 n(氢气)/n(丁烷)逐渐 增大时，逆反应速率加快，故丁烯的产率逐渐降低。(3)在 590 ℃之前随温度升高丁烯产率逐 渐增大，这是因为温度升高不仅能加快反应速率，还能促使平衡正向移动；但温度高于 590 ℃ 时，丁烯高温裂解生成短链烃类，导致丁烯产率快速降低。 答案：(1)123　小于　AD　(2)氢气是产物之一，随着 n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率 增大 (3)升高温度有利于反应向吸热方向进行　温度升高反应速率加快　丁烯高温裂解生成 短链烃类 8．(2017·全国卷Ⅲ节选)298 K 时，将 20 mL 3x mol·L－1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2 和 20 mL NaOH 溶液混合，发生反应：AsO3－3 (aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO3－4 (aq)＋2I－(aq) ＋H2O(l)。溶液中 c(AsO3－4 )与反应时间(t)的关系如图所示。 (1)下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。 a．溶液的 pH 不再变化 b．v(I－)＝2v(AsO3－3 ) c．c(AsO3－4 )/c(AsO3－3 )不再变化 d．c(I－)＝y mol·L－1 (2)tm 时，v 正________v 逆(填“大于”“小于”或“等于”)。 (3)tm 时 v 逆________tn 时 v 逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是_____________。 (4)若平衡时溶液的 pH＝14，则该反应的平衡常数 K 为________________。 解析：(1)溶液的 pH 不再变化，即 OH－的浓度不再变化，所以平衡体系中各组分的浓度 均不再变化，说明反应达到平衡状态，a 项正确；当 v 正(I－)＝2v 逆(AsO3－3 )或 v 逆(I－)＝2v 正 (AsO3－3 )时反应达到平衡状态，选项中的速率未指明是正反应速率还是逆反应速率，故 b 项 错误；反应达到平衡之前，c(AsO3－3 )逐渐减小而 c(AsO3－4 )逐渐增大，故 c(AsO3－4 )/c(AsO3－3 ) 逐渐增大，当 c(AsO3－4 )/c(AsO3－3 )不变时反应达到平衡状态，c 项正确；根据离子方程式可知 反应体系中恒有 c(I－)＝2c(AsO3－4 )，观察图像可知反应达到平衡时 c(AsO3－4 )＝y mol·L－1，此 时 c(I－)＝2y mol·L－1，故 d 项错误。(2)tm 时反应未达到平衡状态，所以 v 正大于 v 逆。(3)从 tm 到 tn，反应逐渐趋于平衡状态，反应物浓度逐渐减小而生成物浓度逐渐增大，所以正反应 速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，故 tm 时 v 逆小于 tn 时 v 逆。(4)根据题意，起始时 c(AsO 3－3 )＝c(I2)＝x mol·L－1。根据图像可知平衡时 c(AsO3－4 )＝y mol·L－1，则此时 c(I－)＝2y mol·L －1，c(AsO3－3 )＝c(I2)＝(x－y) mol·L －1，平衡时溶液的 pH＝14，则 c(OH－)＝1 mol·L－1，故 该反应的平衡常数 K＝ c(AsO3－4 )·c2(I－) c(AsO3－3 )·c(I2)·c2(OH－)＝ 4y3 (x－y)2(mol·L－1)－1。 答案：(1)ac　(2)大于　(3)小于　tm 时生成物浓度较低　 (4) 4y3 (x－y)2 (mol·L－1)－1 [课下能力测评——查缺漏] 1．下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是(　　) A．收集氯气用排饱和食盐水的方法 B．加压条件下有利于 SO2 和 O2 反应生成 SO3 C．将 NO2 球浸泡在热水中颜色加深 D．加催化剂，使 N2 和 H2 在一定的条件下转化为 NH3 解析：选 D　A 项，Cl2 和水反应生成 HCl 和 HClO，饱和食盐水中 Cl－浓度大，能减小 Cl2 的溶解度，能用化学平衡移动原理解释，不符合；B 项，SO2 和 O2 反应生成 SO3 是气体 分子数减小的反应，增大压强平衡正向进行，能用化学平衡移动原理解释，不符合；C 项， 已知 2NO2N2O4 正反应方向为放热反应，升高温度平衡逆向移动，混合气体颜色加深，可 用化学平衡移动原理解释，不符合；D 项，催化剂改变反应速率，不改变化学平衡，加催化 剂，使 N2 和 H2 在一定的条件下转化为 NH3，不能用化学平衡移动原理解释，符合。 2．将 NO2 装入带活塞的密闭容器中，当反应 2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，改变下列 一个条件，其中叙述正确的是(　　) A．升高温度，气体颜色加深，则此反应为吸热反应 B．慢慢压缩气体体积，平衡向右移动，混合气体颜色变浅 C．慢慢压缩气体体积，使体积减小一半，压强增大，但小于原来的两倍 D．恒温恒容时，充入惰性气体，压强增大，平衡向右移动，混合气体的颜色变浅 解析：选 C　A 项，颜色加深平衡向左移动，所以正反应为放热反应，错误；B 项，首 先假设压缩气体平衡不移动，加压颜色加深，但平衡向右移动，使混合气体颜色在加深后的 基础上变浅，但一定比原平衡的颜色深，错误； C 项，首先假设平衡不移动，若体积减小一 半，压强为原来的两倍，但平衡向右移动，使压强在原平衡两倍的基础上减小，正确；D 项， 体积不变，反应物及生成物浓度不变，所以正、逆反应速率均不变，平衡不移动，颜色无变 化，错误。 3．在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：NO(g)＋CO(g)1 2N2(g)＋CO2(g)　ΔH ＝－373.2 kJ·mol －1，达到平衡后，为提高该反应的速率和 NO 的转化率，采取的正确措施 是(　　) A．加催化剂同时升高温度 B．加催化剂同时增大压强 C．升高温度同时充入 N2 D.降低温度同时增大压强 解析：选 B　提高反应速率的一般做法有：①升高温度，②增大反应物浓度，③对有气 体参加的反应增大压强，④加入催化剂。要提高 NO 的转化率，即让平衡向正反应方向移动， 可采用的做法有：①降低温度，②增大压强，③增大 CO 的浓度等。综合以上的分析，B 正 确。 4．在一恒定容积的容器中充入 4 mol A 和 2 mol B 发生反应：2A(g)＋B(g)xC(g)。达 到平衡后，C 的体积分数为 w%。若维持容积和温度不变，按 1.2 mol A、0.6 mol B 和 2.8 mol C 为起始物质，达到平衡后，C 的体积分数仍为 w%，则 x 的值为(　　) A．只能为 2　　　　　　　 B．只能为 3 C．可能为 2，也可能为 3 D．无法确定 解析：选 C　根据等效平衡原理，若 x＝2，则反应为前后气体体积变化的反应，将第二 种情况换算为化学方程式同一边的物质则起始投料与第一种情况相同，符合题意；若为反应 前后气体体积不变的反应，即 x＝3 时，只要加入量 n(A)∶n(B)＝2∶1 即可，符合题意。 5．已知颜色深浅(I)与有色物质浓度(c)和观察浓度(L)的乘积成正比：I＝kcL(式中 k 为常 数)。如图所示，下列说法正确的是(　　) A．从甲中的视线 1 观察到颜色变浅 B．从乙中的视线 1 观察到颜色变深 C．从乙中的视线 2 观察到颜色不会变化 D．探究压强对化学平衡的影响时，应从视线 2 观察 解析：选 C　缩小体积、浓度增大，从甲中的视线 1 观察到颜色变深，故 A 错误；增大 体积、浓度变小，从乙中的视线 1 观察到颜色变浅，故 B 错误；从乙中的视线 2 观察到颜色 不会变化，因为有色物质浓度(c)和观察深度(L)的乘积保持不变，故 C 正确；探究压强对化 学平衡的影响时，应从视线 1 观察，因 c 变化，但 L 不变，故 D 错误。 6．下列可逆反应达到平衡后，增大压强同时升高温度，平衡一定向右移动的是(　　) A．2AB(g)A2(g)＋B2(g)　ΔH>0 B．A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)　ΔH<0 C．A(s)＋B(g)C(g)＋D(g)　ΔH>0 D．2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(s)　ΔH<0 解析：选 A　A 项加压平衡不移动，升温平衡向右移动，正确；B 项加压平衡向右移动， 升温平衡向左移动，错误；C 项加压平衡向左移动，升温平衡向右移动，错误；D 项加压平 衡不移动，升温平衡向左移动，错误。 7．t ℃时，在容积不变的密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)，各组分在不同时 刻的浓度如表所示，下列说法正确的是(　　) 物质 X Y Z 初始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.2 0 2 min 时浓度/(mol·L－1) 0.08 a b 平衡浓度/(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1 A.平衡时，X 的转化率为 20% B．t ℃时，该反应的平衡常数为 40 C．平衡后，增大体系压强，v 正增大，v 逆减小，平衡向正反应方向移动 D．前 2 min 内，用 Y 的变化量表示的平均反应速率 v(Y)＝0.03 mol·L－1·min－1 解析：选 D　平衡时，X 的转化率＝0.1 mol·L－1－0.05 mol·L－1 0.1 mol·L－1 ×100%＝50%，A 项错 误；t ℃时该反应的平衡常数 K＝ 0.12 0.05 × 0.053＝1 600，B 项错误；该反应是气体分子数减小 的反应，平衡后，增大体系压强，v 正增大，v 逆增大，平衡向正反应方向移动，C 项错误； 前 2 min 内，用 Y 的变化量表示的平均反应速率 v(Y)＝3v(X)＝3× 0.02 mol·L－1 2 min ＝0.03 mol·L－1·min－1，D 项正确。 8．(2018·绵阳诊断)一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO 2(g)＋ 2CO(g)2CO2(g)＋S(l)　ΔH<0。一定温度下，在容积为 2 L 的恒容密闭容器中 1 mol SO2 和 n mol CO 发生反应，5 min 后达到平衡，生成 2a mol CO2。下列说法正确的是(　　) A．反应前 2 min 的平均速率 v(SO2)＝0.1a mol·L－1·min－1 B．当混合气体的物质的量不再改变时，反应达到平衡状态 C．平衡后保持其他条件不变，从容器中分离出部分硫，平衡向正反应方向移动 D．平衡后保持其他条件不变，升高温度和加入催化剂，SO2 的转化率均增大 解析：选 B　反应前 5 min v(CO2)＝ 2a mol 2 L × 5 min＝0.2a mol·L－1·min－1，所以 v(SO2)＝ 1 2v(CO2)＝0.1a mol·L－1·min－1，故前 2 min 的平均速率大于 0.1a mol·L－1·min－1，A 不正确； 该反应是反应前后气体的物质的量减小的可逆反应，因此当混合气体的物质的量不再改变时， 可以说明反应达到平衡状态，B 正确；S 是液体，改变纯液体的质量，平衡不移动，C 不正 确；该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，SO2 的转化率降低，催化剂不能 改变平衡状态，转化率不变，D 不正确。 9．某恒温密闭容器中，加入 1 mol A(g)发生反应 A(g)B(？)＋C(g)　ΔH＝＋Q kJ·mol －1(Q>0)并达到平衡。缩小容器体积，重新达到平衡，C 的浓度比原平衡的浓度大。以下分 析正确的是(　　) A．产物 B 的状态只能为固态或液态 B．平衡时，单位时间内 n(A)消耗∶n(C)消耗＝1∶1 C．保持体积不变，向平衡体系中加入 B，平衡不可能向逆反应方向移动 D．若开始时向容器中加入 1 mol B 和 1 mol C，达到平衡时放出热量 Q kJ 解析：选 B　选项 A，根据勒夏特列原理，若 B 为气态，缩小体积，压强增大，平衡会 逆向移动，但最终 C 的浓度还是会增大，所以 B 有可能是气态，错误；选项 B，根据化学平 衡的定义，平衡时，单位时间内 n(A)消耗∶n(C)消耗＝1∶1，正确；选项 C，若 B 为气态，保 持体积不变，向平衡体系中加入 B，平衡逆向移动，错误；选项 D，该反应是可逆反应，反 应物不可能完全生成产物，所以放出的热量小于 Q kJ，错误。 10．(2018·衡水模拟)某温度下，反应 2A(g)B(g)　ΔH>0 在密闭容器中达到平衡，平 衡后c(A) c(B)＝a，若改变某一条件，足够时间后反应再次达到平衡状态，此时c(A) c(B)＝b，下列叙 述正确的是(　　) A．在该温度下，保持容积固定不变，向容器内补充了 B 气体，则 ab 解析：选 B　A 项，充入 B 后平衡时压强变大，正向程度变大，c(A) c(B)变小，即 a>b；B 项，充入 B，新平衡状态与原平衡等效，c(A) c(B)不变，即 a＝b；C 项，升温，平衡右移，c(A) c(B) 变小，即 a>b；D 项，相当于减压，平衡左移，c(A) c(B)变大，即 a①>② B．平衡时体系压强：p1∶p2＝5∶4 C．若容器体积 V1>V3，则 Q<0 D．若实验②中 CO 和 H2 用量均加倍，则 CO 转化率<70% 解析：选 C　①和②体积不知，压强不知，无法比较两者的反应速率，A 错误；体积不 知，所以压强之比不一定是 5∶4，B 错误；③和①CO 的转化率相同，若容器体积 V1>V3，③ 到①平衡逆向移动，CO 转化率减小，所以降低温度使 CO 的转化率增加，所以正反应为放 热反应，所以 Q<0，C 正确；若实验②中 CO 和 H2 用量均加倍，相当于增大压强，平衡正 向移动，则 CO 转化率大于 70%，D 错误。 12．将 4.0 mol PCl3 和 2.0 mol Cl2 充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下发生下述 反应：PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g)。达到平衡时，PCl5 为 0.80 mol，如果此时移走 2.0 mol PCl3 和 1.0 mol Cl2，在相同温度下再达平衡时 PCl5 的物质的量是(　　) A．0.8 mol　　　　　 B．0.4 mol C．小于 0.4 mol D．大于 0.4 mol，小于 0.8 mol 解析：选 C 13．在压强为 0.1 MPa、温度为 300 ℃条件下，a mol CO 与 3a mol H2 的混合气体在催 化剂作用下发生反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH<0。 (1)平衡后将容器的容积压缩到原来的一半，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是 ________(填字母)。 A．c(H2)减小 B．正反应速率加快，逆反应速率减慢 C．反应物转化率增大 D．重新平衡 c(H2) c(CH3OH)减小 (2)若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是________(填字母)。 A．升高温度 B．将 CH3OH 从体系中分离 C．充入 He，使体系总压强增大 答案：(1)CD　(2)B 14．已知可逆反应：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)　ΔH>0，请回答下列问题： (1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为 c(M)＝1 mol·L －1，c(N)＝2.4 mol·L －1；达到 平衡后，M 的转化率为 60%，此时 N 的转化率为________。 (2)若反应温度升高，M 的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为 c(M)＝4 mol·L－1，c(N)＝a mol·L－1；达 到平衡后，c(P)＝2 mol·L－1，a＝________。 (4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为 c(M)＝c(N)＝b mol·L－1，达到平衡后，M 的 转化率为________。 解析：(1)从方程式分析：N 的浓度变化与 M 的浓度变化一致，M 的浓度变化为 1 mol·L －1×60%＝0.6 mol·L－1。 故 N 的转化率＝0.6 mol·L－1 2.4 mol·L－1×100%＝25%。(2)正反应为吸热反应，升高温度，平衡向 右移动，M 的转化率增大。(3)温度不变，故平衡常数不变，由(1)中条件可求平衡常数 K＝ 0.6 × 0.6 0.4 × 1.8＝1 2，由(3)中条件得： 2 × 2 2 × (a－2)＝1 2，解得 a＝6。(4)由题意，设 M 的转化率为 α，结合(3)得： (αb)2 b2(1－α)2 ＝1 2，解得：α≈41%。 答案：(1)25%　(2)增大　(3)6　(4)41% 15．在一定温度下，向一容积为 5 L 的恒容密闭容器中充入 0.4 mol SO2 和 0.2 mol O2， 发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝ －196 kJ·mol－1。当反应达到平衡时，容器内 压强变为起始时的 0.7 倍。 请回答下列问题： (1)判断该反应达到平衡状态的标志是______(填字母)。 a．SO2、O2、SO3 三者的浓度之比为 2∶1∶2 b．容器内气体的压强不变 c．容器内混合气体的密度保持不变 d．SO3 的物质的量不再变化 e．SO2 的生成速率和 SO3 的生成速率相等 (2)SO2 的转化率为____________，达到平衡时反应放出的热量为____________。 (3)如图表示平衡时 SO2 的体积分数随压强和温度变化的曲线。 则温度关系：T1________T2(填“>”“<”或“＝”)。 解析：(1)a 项，SO2、O2、SO3 三者的浓度之比为 2∶1∶2 和计量数比相等，与反应是 否平衡没有必然联系，不能作为判断平衡的标志；b 项，因该平衡是一个恒容条件下的化学 平衡，反应前后气体的物质的量发生变化，压强不变说明气体总量不变，反应达到了平衡状 态；c 项，反应物和生成物均为气体，则气体质量恒定，气体密度恒定，不能作为判断达到 平衡的标志；d 项，SO3 的物质的量不再变化，可逆反应达到平衡状态；e 项，SO2 的生成速 率和 SO3 的生成速率相等，可逆反应达到平衡状态。(2)在容积为 5 L 的恒容密闭容器中充入 0.4 mol SO2 和 0.2 mol O2，设反应前后，O2 消耗了 x mol 　　　　　　2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 起始(mol) 0.4　 0.2　　 　0 转化(mol) 2x x 　2x 平衡(mol) 0.4－2x 0.2－x 　2x 当反应达到平衡时，容器内压强变为起始时的 0.7 倍，得到0.4－2x＋0.2－x＋2x 0.4＋0.2 ＝0.7， 解得 x＝0.18，则 　　　　2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 起始(mol)　 0.4 0.2 0 转化(mol) 0.36 0.18 0.36 平衡(mol) 0.04 0.02 0.36 SO2 的转化率为0.36 mol 0.4 mol ×100%＝90%；达到平衡时反应放出的热量＝0.36 mol× 196 2 kJ·mol－1＝35.28 kJ。(3)该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，SO2 的体积分数增 大，得到温度关系：T10，现将 1 mol N2O4 充入一恒压密闭容器中， 下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　) 解析：选 D　从开始至平衡，由于容器容积增大，密度减小，达平衡后密度不变，A 错； 反应过程中，反应热不会变化，不是变量无法判断是否达到平衡状态，B 错；都是正反应速 率，不能说明反应达到平衡状态，C 错；转化率一定时达到平衡，D 对。 2.在密闭容器中，对于可逆反应：X＋3Y2Z(g)，平衡时 Z 的体积分数(C%)与温度和 压强的关系如图所示，下列判断正确的是(　　) A．X 一定为气体 B．Y 一定为气体 C．该反应是放热反应 D．若正反应的 ΔH<0，则 T1>T2 解析：选 B　由题图可知，增大压强，平衡正向移动，说明反应物中气体的化学计量数 之和大于 2，故可推知 Y 一定为气体，X 为气态或非气态，A 项错误，B 项正确；因不知 T1、T2 的大小，故无法判断反应的热效应，C 项错误；若正反应的 ΔH<0，则升高温度，Z% 减小，故应有 T1v 逆 D．温度为 T1 ℃时，向该平衡体系中加入 KI 固体，平衡正向移动 解析：选 B　根据图示，温度升高，c(I－3 )减小，平衡左移，说明正反应为放热反应，A 正确；由于升温平衡左移，状态 b 比状态 a 的 I2 的转化率低，B 错误；T1 ℃时 d 状态未达到 平衡，向 a 状态转变时，c(I－3 )增大，说明平衡正向移动，即 v 正>v 逆，C 正确；增大 c(I－)， 平衡正向移动，D 正确。 5．在 10 L 密闭容器中，X、Y、Z 三种气态物质构成了可逆反应的体系；当在某一温度 时，X、Y、Z 物质的量与时间的关系如图甲，Z 的百分含量与温度的关系如图乙。 下列分析不正确的是(　　) A．0～4 min 时，X 的平均反应速率为 0.02 mol·L－1·min－1 B．该反应的平衡常数表达式 K＝ c(Z) c2(X)·c(Y) C．由 T1 向 T2 变化时，正反应速率大于逆反应速率 D．该反应正反应是放热反应 解析：选 A　根据图甲知，随着反应的进行，X 和 Y 的物质的量减少，Z 的物质的量增 大，则 X 和 Y 是反应物，Z 是生成物，反应过程中，物质的量的变化量之比等于其化学方程 式中化学计量数之比，所以 X、Y 和 Z 的化学计量数之比＝(2.4－1.6)∶(1.6－1.2)∶(0.4－0)＝ 2∶1∶1，当反应达到 T3 时，再升高温度 Z 的含量降低，则正反应是放热反应，该反应的热 化学方程式为 2X(g)＋Y(g)Z(g)　ΔH<0，K＝ c(Z) c2(X)·c(Y)，B 正确，D 正确；0～4 min 时， X 的平均反应速率 v＝2.4 mol－2.0 mol 10 L × 4 min ＝0.01 mol·L－1·min－1，A 错误；由 T1 向 T2 变化时， Z 的含量增大，平衡向正反应方向移动，则正反应速率大于逆反应速率，C 正确。 6．在某一恒温恒容的密闭容器中发生如下反应：3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)　ΔH<0。t1 时刻到达平衡后，在 t2 时刻改变某一条件，其反应过程如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数：KⅠⅡ，错误；C 项，由于容器的容积不变，反应 混合物都是气体，所以在任何时刻气体的密度都不变，故Ⅰ、Ⅱ两过程不能根据气体密度是 否改变判断反应是否达到平衡状态，错误。 7．在一定温度下，向 2 L 恒容密闭容器中充入 1 mol X，发生 X(g)Y(g)＋Z(g)反应。 反应过程中 c(Z)随时间变化的曲线如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．反应在 0 ～50 s 的平均速率 v(Z)＝1.6×10－3 mol·L－1·s－1 B．该温度下，反应的平衡常数 K＝0.025 C．保持其他条件不变，升高温度，平衡时 c(Y)＝0.11 mol·L－1，则该反应的 ΔH<0 D．反应达平衡后，再向容器中充入 1 mol X，该温度下再达到平衡时，0.1 mol·L － 1v 逆，A 项错误；增加压强，平衡向逆反应 方向移动，则 v 逆>v 正，C 项正确。 11.(2018·石家庄高三模拟)以二氧化碳和氢气为原料制取乙醇的反应为 2CO 2(g)＋ 6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)　ΔH<0。某压强下的密闭容器中，按 CO2 和 H2 的物质 的量比为 1∶3 投料，不同温度下平衡体系中各物质的物质的量百分数(y%)随温度变化如图 所示。下列说法正确的是(　　) A．a 点的平衡常数小于 b 点 B．b 点，v 正(CO2)＝v 逆(H2O) C．a 点，H2 和 H2O 物质的量相等 D．其他条件恒定，充入更多 H2，v(CO2)不变 解析：选 C　从图像可知，温度越高 H2 的含量越高，说明升高温度平衡向逆反应方向 移动，平衡常数减小，A 错误；b 点只能说明该温度下，CO2 和 H2O 的浓度相等，不能说明 v 正(CO2)＝v 逆(H2O)，B 错误；从图像可知，a 点 H2 和 H2O 的物质的量百分数相等，故物 质的量相等，C 正确；其他条件恒定，充入更多 H2，反应物浓度增大，正反应速率增大，v(CO2) 也增大，D 错误。 12．对于反应 X(s)＋Y(g)2Z(g)　ΔH<0，下列图像正确的是(　　) 解析：选 A　根据反应特点，增大压强或升高温度，平衡向左移动，X 的转化率减小，Y 的物质的量分数增加，Z 的物质的量分数减小，B、C、D 均错误。 13．汽车尾气中的 CO、NO2 在一定条件下可以发生反应：4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋ N2(g)　ΔH＝－1 200 kJ·mol－1。在一定温度下，向容积固定为 2 L 的密闭容器中充入一定量 的 CO 和 NO2，NO2 的物质的量随时间的变化曲线如图所示： (1)0～10 min 内该反应的平均速率 v(CO)＝__________，从 11 min 起其他条件不变，压 缩容器的容积变为 1 L，则 n(NO2)的变化曲线可能为图中的________(填字母)。 (2)恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。 A．容器内混合气体颜色不再变化 B．容器内的压强保持不变 C．2v 逆(NO2)＝v 正(N2) D．容器内混合气体密度保持不变 (3)对于该反应，温度不同(T2>T1)、其他条件相同时，下列图像表示正确的是________(填 序号)。 解析：(1)0～10 min 内 v(CO)＝2v(NO2)＝ (0.6－0.3)mol 2 L × 10 min×2＝0.03 mol·L－1·min－1。从 11 min 起压缩容器容积，压强增大，平衡正向移动，n(NO2)应逐渐减小直至达到新的平衡。(2) 混合气体颜色不再变化，说明各物质的浓度不变，可以说明达到平衡；反应前后气体分子总 数不相等，因此压强保持不变，可以说明达到平衡；v 逆(NO2)＝2v 正(N2)才能说明达到平衡； 反应体系中物质全部为气体，密度始终保持不变，不能说明达到平衡。(3)甲，温度升高，v 正、v 逆应该均出现突增，错误；乙，温度升高，平衡逆向移动，NO2 的转化率应该降低，正 确；丙，温度不变时，增大压强，平衡正向移动，平衡时 CO 的体积分数应该减小，错误。 答案：(1)0.03 mol·L－1·min－1　d (2)CD　(3)乙 第三节　化学反应的速率　化学反应条件的优化——工业合成氨 [教材基础——自热身] 1．化学反应速率 化学反应速率是用来衡量化学反应快慢的物理量。用单位时间内反应物浓度的减少或生 成物浓度的增加来表示，其计算公式为 v(A)＝Δc(A) Δt ，单位为 mol·L－1·min－1 或 mol·L－1·s－ 1。 [注意]　由 v＝Δc Δt计算的化学反应速率是平均速率而不是瞬时速率，且无论用反应物还 是生成物表示均取正值。 2．常用关系式 对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，反应速率之比＝系数之比＝物质的量变化之 比 ＝ 物 质 的 量 浓 度 变 化 之 比 ， 即 v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D) ＝ m ∶ n ∶ p ∶ q ＝ Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)。 [知能深化——扫盲点] 提能点(一)　“三段式”法计算化学反应速率 对于反应 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，开始(t1s)时 A 的浓度为 a mol·L－1，B 的浓度 为 b mol·L－1，反应进行到某一时刻(t2s)时，A 消耗了 x mol·L－1，则化学反应速率可计算如 下： 　　　　　 　　　mA(g)＋nB(g)pC(g) ＋qD(g) 起始(mol·L－1) a b 0 0 转化(mol·L－1) x nx m px m qx m 某一时刻(mol·L－1) a－x b－nx m px m qx m 则：v(A)＝ x t2－t1 mol·L－1·s－1， v(B)＝ nx m(t2－t1) mol·L－1·s－1， v(C)＝ px m(t2－t1) mol·L－1·s－1， v(D)＝ qx m(t2－t1) mol·L－1·s－1。 [对点练] 1．NH3 和 O2 在一定条件下发生反应：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)，现向一容 积不变的 2 L 密闭容器中充入 4 mol NH3 和 3 mol O2,4 min 后反应达到平衡，测得生成的 H2O 占混合气体体积的 40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是(　　) A．v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1 B．v(H2O)＝0.375 mol·L－1·min－1 C．v(O2)＝0.225 mol·L－1·min－1 D．v(NH3)＝0.250 mol·L－1·min－1 解析：选 C　设转化的 NH3 的物质的量为 x mol， 　　　4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g) n(始)/mol 4 3 0 0 n(变)/mol x 0.75x 0.5x 1.5x n(平)/mol 4－x 3－0.75x 0.5x 1.5x 由 1.5x 4－x＋3－0.75x＋0.5x＋1.5x×100%＝40%， 解得 x＝2，v(NH3)＝ 2 mol 2 L 4 min＝0.250 mol·L－1·min－1，则 v(O2)＝0.187 5 mol·L－1·min－1， v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1，v(H2O)＝0.375 mol·L－1·min－1。 提能点(二)　化学反应速率大小的比较 (1)同一物质比较法。换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。 (2)比值比较法。比较化学反应速率与系数的比值，即对于一般反应 aA＋bBcC＋dD， 比较v(A) a 与v(B) b ，若v(A) a >v(B) b ，则 A 表示的化学反应速率比 B 表示的大。该方法可以理解 为假设某种反应物或产物 P，其系数为 1，然后把题目中每种物质的化学反应速率都折算成 P 的反应速率，然后进行比较大小，当然 v(P)大的反应速率就大。 (3)归一法。当化学反应速率单位一致时，可用各物质的速率除以该物质前面的系数，即 全部“归一”，然后比较，数值大的反应速率最大。 [对点练] 2．(2018·长沙模拟)反应 A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别 为①v(A)＝0.45 mol·L －1·s－1　②v(B)＝0.6 mol·L －1·s－1　③v(C)＝0.4 mol·L －1·s－1　④v(D) ＝0.45 mol·L－1·s－1。下列有关反应速率的比较中正确的是(　　) A．④>③＝②>①　　　 B．①>④>②＝③ C．①>②>③>④ D．④>③>②>① 解析：选 B　用比值法进行反应速率大小的比较，v(A)＝0.45 mol·L －1·s－1；1 3v(B)＝0.2 mol·L－1·s－1；1 2v(C)＝0.2 mol·L－1·s－1；1 2v(D)＝0.225 mol·L－1·s－1，故①>④>②＝③，B 项 正确。 [题点全练——过高考] 题点一　化学反应速率的计算 1．在 N2＋3H2 催化剂 高温、高压2NH3 的反应中，在 5 s 内 NH3 的浓度变化了 8 mol·L－1，则 NH3 的平均反应速率(　　) A．2.4 mol·L－1·s－1 B．0.8 mol·L－1·s－1 C．1.6 mol·L－1·s－1 D．0.08 mol·L－1·s－1 解析：选 C　在 5 s 内 NH3 的浓度变化了 8 mol·L－1，则 v(NH3)＝8 mol·L－1 5 s ＝1.6 mol·L －1·s－1。 2．(2018·南昌模拟)反应 4A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，经 2 min 后，B 的浓度减少了 0.6 mol·L－1。对此反应速率的正确表示是(　　) A．用 A 表示的反应速率是 0.8 mol·L－1·s－1 B．分别用 B、C、D 表示的反应速率，其比值是 3∶2∶1 C．在 2 min 末时的反应速率，用反应物 B 来表示是 0.3 mol·L－1·min－1 D．在这 2 min 内用 B 和 C 表示的反应速率的值都是相同的 解析：选 B　A 项，A 物质是固体，浓度视为常数，不能用来表示反应速率，错误；化 学反应速率之比等于相应物质的化学计量数之比，其比值为 3∶2∶1，B 正确、D 错误；C 项，v(B)＝0.6 2 mol·L－1·min－1＝0.3 mol·L－1·min－1，但化学反应速率是平均速率，不是瞬时 速率，错误。 3．已知：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，若反应速率分别用 v(NH3)、v(O2)、v(NO)、 v(H2O)/(mol·L－1·min－1)表示，则正确的关系式是(　　) A.4 5v(NH3)＝v(O2) B.5 6v(O2)＝v(H2O) C.2 3v(NH3)＝v(H2O) D.4 5v(O2)＝v(NO) 解析：选 D　根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可知，v(O2)＝5 4v(NH3)、v(H2O) ＝6 5v(O2)、v(H2O)＝3 2v(NH3)、v(NO)＝4 5v(O2)。 4．在 2 L 的密闭容器中发生反应后各物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。 回答下列问题： (1)该反应的反应物和生成物分别是___________________________________________， 反应方程式为___________________________________________________________。 (2)0～10 s 的平均反应速率 v(H2)＝_________________________________________； v(HI)＝________。 答案：(1)H2 和 I2、HI　H2(g)＋I2(s)2HI(g) (2)0.039 5 mol·L－1·s－1　0.079 mol·L－1·s－1 [规律方法]　解化学反应速率题的 3 点注意 (1)浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，对于固体或纯液体的反应物，其浓度视为常 数，故一般不用固体或纯液体物质表示化学反应速率。 (2)化学反应速率越快不等于化学反应现象越明显，如某些中和反应。 (3)计算反应速率时，若给出的是物质的量变化值，要转化为物质的量的浓度的变化值(计 算时一定要除以体积)再进行计算。 题点二　化学反应速率大小的比较 5．在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨反应：N2＋3H22NH3。根据在 相同时间内测定的结果判断，生成氨的速率最快的是(　　) A．v(H2)＝0.01 mol·L－1·s－1 B．v(N2)＝0.3 mol·L－1·min－1 C．v(NH3)＝0.15 mol·L－1·min－1 D．v(H2)＝0.3 mol·L－1·min－1 解析：选 B　在速率单位相同时，把速率除以其相应物质的化学计量数，数值大者，反 应速率快。A 项，v(H2)＝0.01 mol·L－1·s－1＝0.6 mol·L－1·min－1，1 3v(H2)＝0.2 mol·L－1·min－ 1；B 项，v(N2)＝0.3 mol·L －1·min －1；C 项，1 2v(NH3)＝0.075 mol·L －1·min －1，D 项，1 3v(H2)＝ 0.1 mol·L－1·min－1。由此可知，B 项中表示的反应速率最快。 6．已知反应：4CO＋2NO2 =====催化剂 N2＋4CO2 在不同条件下的化学反应速率如下，请按 化学反应速率由大到小的顺序进行排序________________________________________。 ①v(CO)＝1.5 mol·L－1·min－1 ②v(NO2)＝0.7 mol·L－1·min－1 ③v(N2)＝0.4 mol·L－1·min－1 ④v(CO2)＝1.1 mol·L－1·min－1 ⑤v(NO2)＝0.01 mol·L－1·s－1 解析：换算成同一物质再比较，如以 N2 为标准，①②④⑤项分别换算为 0.375 mol·L － 1·min－1、0.35 mol·L－1·min－1、0.275 mol·L－1·min－1、0.3 mol·L－1·min－1。 答案：③①②⑤④ [教材基础——自热身] 1．内因(决定因素) 反应物本身的性质。 2．外因 若其他条件不变，改变下列条件对化学反应速率的影响如下： 条件的改变(其他条件不变) 速率的改变 增大反应物浓度 速率加快 浓度 减小反应物浓度 速率减慢 增大压强 速率加快压强(对于有气体 参加的反应) 减小压强 速率减慢 升高温度 速率加快 温度 降低温度 速率减慢 催化剂 加入正催化剂 速率加快，若为可逆反应，则等倍 数加快正逆反应速率 反应物接触面积 增大接触面积 速率加快 其他因素 光辐射、放射线、 超声波等 可能加快也可能减慢速率 [知能深化——扫盲点] 提能点(一)　有效碰撞理论 1．相关概念 (1)有效碰撞：分子间可以发生化学反应的碰撞。 (2)活化分子：能量较高，可以发生有效碰撞的分子。 (3)活化能：分子从常态转变为活化分子所需要的能量。 如图所示， 图中：E1 为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为 E3，反应热为 E1－E2。(注：E2 为逆反应的活化能) 2．表现 单位体积内 活化能 分子 总数 活化 分子数 活化分 子百分数 有效碰 撞次数 化学反 应速率 增大浓度 不变 增加 增加 不变 增加 增大 增大压强 不变 增加 增加 不变 增加 增大 升高温度 不变 不变 增加 增加 增加 增大 加入催化剂 减小 不变 增加 增加 增加 增大 [对点练] 1．(2018·长沙模拟)在恒容条件下，能使 NO 2(g)＋CO(g)CO2(g)＋NO(g)的正反应速 率增大且活化分子的百分数也增加的措施是(　　) A．增大 NO2 或 CO 的浓度 B．减小 CO2 或 NO 的浓度 C．通入 Ne 使气体的压强增大 D．升高反应的温度 解析：选 D　A、B 为改变浓度，可改变反应速率，但活化分子的百分数不变；通入 Ne 使气体的压强增大，不改变参加反应气体的浓度，反应速率不变；升高温度，可增大活化分 子百分数，反应速率增大，D 正确。 提能点(二)　反应速率的影响因素 1．影响化学反应速率最主要的因素是反应物本身的性质。 2．升高温度，不论是放热反应还是吸热反应，化学反应速率都加快，但吸热方向速率 增大的幅度更大，温度每升高 10 ℃，化学反应速率增加 2～4 倍。 3．压强及惰性气体对化学反应速率的影响 (1)改变压强，实质是通过改变浓度来实现化学反应速率的改变。若压强改变导致了反应 物浓度增大或减小，则化学反应速率会增大或减小。 (2)根据上述第(1)条原则，充入惰性气体对化学反应速率的影响可分为以下两种情况： 恒温恒容 充入“惰性气体” ― ― →引起 总压强增大，但各物质的浓度不变(活化分 子浓度不变)，反应速率不变 恒温恒压 充入“惰性气体”― ― →引起 体积增大 ― ― →引起 各反应物浓度减小(活化 分子浓度减小) ― ― →引起 反应速率减慢 (3)对于没有气体参加的反应，改变体系压强，反应物的浓度不变，则化学反应速率不变。 4．固体反应物量的增减，不能改变化学反应速率，固体的表面积改变才能改变化学反 应速率。 5．在比较溶液中物质的浓度对反应速率的影响时不能只看起始加入时物质的浓度，应 该看加入后其在混合液的浓度。 6．不特别指明，催化剂一般是加快反应速率。 [对点练] 2．(1)形状、大小相同的镁、铝、铁、铅四种金属与浓度相同的盐酸反应，生成的 H2 速 率快慢顺序是______________________________________________________________。 (2)对于 Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改变下列条件对生成氢气的速率有何影响？(填“增 大”“减小”“不变”或“不产生”) ①升高温度：____________；②增大盐酸浓度：___________； ③增大铁的质量：_______；④增加盐酸的体积：__________； ⑤把铁片改成铁粉：_______；⑥滴加几滴 CuSO4 溶液：_______； ⑦加入 NaCl 固体：___________；⑧增大压强：___________； ⑨将反应中的稀盐酸改为浓 H2SO4：________。 (3)Zn 与盐酸反应，真正影响反应速率的是________的浓度，而与________的浓度无关。 (4)一定温度下，反应 N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行，回答下列措施对化学 反应速率的影响。(填“增大”“减小”或“不变”) ①缩小体积使压强增大：_______；②恒容充入 N 2 ：_______；③恒容充入 He： _______；④恒压充入 He：_______。 答案：(1)v(Mg)>v(Al)>v(Fe)>v(Pb) (2)①增大　②增大　③不变　④不变　⑤增大 ⑥增大　⑦不变　⑧不变　⑨不产生 (3)H＋　Cl－ (4)①增大　②增大　③不变　④减小 [题点全练——过高考] 题点一　浓度对化学反应速率的影响 1．对反应 A＋BAB 来说，常温下按以下情况进行反应：①20 mL 溶液中含 A、B 各 0.01 mol　②50 mL 溶液中含 A、B 各 0.05 mol　③0.1 mol·L －1 的 A、B 溶液各 10 mL　 ④0.5 mol·L－1 的 A、B 溶液各 50 mL 四者反应速率的大小关系是(　　) A．②>①>④>③ B．④>③>②>① C．①>②>④>③ D．①>②>③>④ 解析：选 A　①中 c(A)＝c(B)＝0.01 mol 0.02 L ＝0.5 mol·L－1； ②中 c(A)＝c(B)＝0.05 mol 0.05 L ＝1 mol·L－1； ③中 c(A)＝c(B)＝0.1 mol·L－1 2 ＝0.05 mol·L－1； ④中 c(A)＝c(B)＝0.5 mol·L－1 2 ＝0.25 mol·L－1。 在其他条件一定的情况下，浓度越大，化学反应速率越大，所以反应速率由大到小的顺 序为②>①>④>③。 2．(2018·石家庄四校联考)等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测 得在不同时间(t)内产生气体体积(V)的数据如图。根据图示分析实验条件，下列说法中一定不 正确的是(　　) 组别 对应曲线 c(HCl)/(mol·L－1) 反应温度/℃ 铁的状态 1 a 30 粉末状 2 b 30 粉末状 3 c 2.5 块状 4 d 2.5 30 块状 A.第 4 组实验的反应速率最慢 B．第 1 组实验中盐酸的浓度大于 2.5 mol·L－1 C．第 2 组实验中盐酸的浓度等于 2.5 mol·L－1 D．第 3 组实验的反应温度低于 30 ℃ 解析：选 D　从图中四条曲线可判断 a 反应最快，d 反应最慢，A 项正确；第 1、2、4 组实验温度相同，1、2 组铁为粉末状，反应速率：1>2>4，故第 1 组实验中盐酸浓度大于 2.5 mol·L－1，第 2 组实验中盐酸的浓度等于 2.5 mol·L－1，B、C 正确；若第 3 组实验的温度低 于 30 ℃，在其他条件都相同的情况下反应速率应该比第 4 组慢，与实验事实不符，D 项错误。 题点二　温度、压强、催化剂、固体表面积等因素对化学反应速率的影响 3．已知下列各组反应的反应物(表中的物质均为反应物)及温度，则反应开始时，放出 H2 速率最快的是(　　) 选项 金属(大小、形状相同的粉末)的物质 的量 酸的浓度及体积 反应温度/℃ A Mg 0.1 mol 3 mol·L－1 的硝酸 10 mL 60 B Mg 0.1 mol 3 mol·L－1 的盐酸 10 mL 30 C Fe 0.1 mol 3 mol·L－1 60 的盐酸 10 mL D Mg 0.1 mol 3 mol·L－1 的盐酸 10 mL 60 解析：选 D　HNO3 与 Mg 反应不能产生 H2 而产生 NO，A 错误；B 中温度为 30 ℃，低 于 C、D 两项，反应速率较小；C、D 相比，温度、酸的浓度一样，Mg 比 Fe 活泼，反应速 率较大。 4．(2018·江南十校联考)反应 C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中 进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(　　) ①增加 C 的量　②将容器的体积缩小一半　③保持体积不变，充入 N2 使体系压强增大　 ④保持压强不变，充入 N2 使容器体积变大 A．①④ B．②③ C．①③ D．②④ 解析：选 C　增大固体的量、恒容时充入惰性气体对速率无影响。 5．草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应： MnO－4 ＋H2C2O4＋H＋―→Mn2＋＋CO2↑＋H2O(未配平) 用 4 mL 0.001 mol·L－1 KMnO4 溶液与 2 mL 0.01 mol·L－1 H2C2O4 溶液，研究不同条件 对化学反应速率的影响。改变的条件如表所示： 组别 10%硫酸体积/mL 温度/℃ 其他物质 Ⅰ 2 20 — Ⅱ 2 20 10 滴饱和 MnSO4 溶液 Ⅲ 2 30 — Ⅳ 1 20 1 mL 蒸馏水 (1)该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。 (2)如果研究催化剂对化学反应速率的影响，使用实验________和________(用Ⅰ～Ⅳ表 示 ， 下 同 ) ； 如 果 研 究 温 度 对 化 学 反 应 速 率 的 影 响 ， 使 用 实 验 __________ 和 ________________________________________________________________________。 (3)对比实验Ⅰ和Ⅳ，可以研究________对化学反应速率的影响，实验Ⅳ中加入 1 mL 蒸 馏水的目的是_________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)根据电子守恒列式可得： n(MnO－4 )×(7－2)＝n(H2C2O4)×2×(4－3)，则 n(MnO －4 )∶n(H2C2O4)＝2∶5。(2)研究某一因素对化学反应速率的影响时，要保证其他各条件完全 相同。(3)对比Ⅰ和Ⅳ，反应的温度、溶液的体积等都相同，仅是 c(H＋)不同，故可研究 c(H ＋)对化学反应速率的影响。 答案：(1)2∶5　(2)Ⅰ　Ⅱ　Ⅰ　Ⅲ (3)c(H＋)(或硫酸溶液的浓度)　确保所有实验中 c(KMnO4)、c(H2C2O4)不变和溶液总体 积不变 [知能深化——扫盲点] 物质的量(或物质的量浓度)—时间图像 例如：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z 三种物质的物质的量随时间的变化曲 线如图所示。 (1)由图像得出的信息 ①X、Y 是反应物，Z 是产物。 ②t3 时反应达到平衡，X、Y 没有全部反应。 (2)根据图像可进行如下计算 ①某物质的平均反应速率、转化率，如：v(X)＝n1－n3 V·t3 mol·L－1·s－1；Y 的转化率＝n2－n3 n2 ×100%。 ②确定化学方程式中的化学计量数之比，如 X、Y、Z 三种物质的化学计量数之比为 (n1 －n3)∶(n2－n3)∶n2。 [对点练] 1.一定温度下，在 2 L 的密闭容器中，X、Y、Z 三种气体的物质的量随时间变化的曲线 如图所示，下列描述正确的是(　　) A．反应开始到 10 s，用 Z 表示的反应速率为 0.158 mol·L－1·s－1 B．反应开始到 10 s，X 的物质的量浓度减少了 0.79 mol·L－1 C．反应开始到 10 s，Y 的转化率为 79.0% D．反应的化学方程式为 X(g)＋Y(g)Z(g) 解析：选 C　A 项，由图可知，10 s 内 Z 的物质的量变化量为 1.58 mol，用 Z 表示的反 应速率为 v(Z)＝ 1.58 mol 2 L 10 s ＝0.079 mol·L －1·s－1，错误；B 项，由图可知，10 s 内 X 的物质的 量变化量为 0.79 mol，X 的物质的量浓度减少量 Δc＝n V＝0.79 mol 2 L ＝0.395 mol·L－1，错误；C 项，反应开始到 10 s 时，Y 消耗 1.0 mol－ 0.21 mol＝0.79 mol，Y 的转化率＝0.79 mol 1.0 mol ×100% ＝79.0%，正确；D 项，由图像可知，随反应进行 X、Y 的物质的量减小，Z 的物质的量增 大，X、Y 是反应物，Z 是生成物，10 s 后 X、Y、Z 的物质的量为定值，不为 0，反应是可 逆反应，且 Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝(1.20－0.41)mol∶(1.00－0.21)mol∶1.58 mol＝1∶1∶2， 故化学方程式为 X(g)＋Y(g)2Z(g)，错误。 2．某酸性工业废水中含有 K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的 Cr2O 2－7 转化为 Cr3＋。某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为 进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下： (1)在 25°C 下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始 pH 和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。 实验编号 初始 pH 废水样品 体积/mL 草酸溶 液体积 /mL 蒸馏水体 积/mL ① 4 60 10 30 ② 5 60 10 30 ③ 5 60 测得实验①和②溶液中的 Cr2O 2－7 浓度随时间变化关系如图所示。 (2)上述反应后草酸被氧化为_______________________________________________(填 化学式)。 (3)实验①和②的结果表明______________________________________； 实验①中 0～t1 时间段反应速率 v(Cr3＋)＝____________ mol·L－1·min－1(用代数式表示)。 解析：(1)实验①、②中初始 pH 不同，为探究 pH 对反应速率的影响，则实验②、③为 探究一定浓度草酸溶液用量对反应速率的影响，则实验②、③中试剂总用量应相同。(2)草酸 中 C 为＋3 价，则其被氧化为 CO2。(3)实验①和②表明 pH 越小，则 Cr2O 2－7 转化为 Cr3＋的 反应速率越快；v(Cr3＋)＝2v(Cr2O2－7 )＝c0－c1 t1 ×2＝2(c0－c1) t1 mol·L－1·min－1。 答案：(1)20　20(其他合理答案也可)　(2)CO 2　(3)溶液 pH 对该反应的速率有影响　 2(c0－c1) t1 速率—时间图像 如 Zn 与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。 原因解释：AB 段(v 增大)，因反应为放热(填“放热”或“吸热”)反应，随反应的进行， 温度逐渐升高，化学反应速率逐渐增大；BC 段(v 减小)，主要因为随反应的进行，溶液中 c(H ＋)逐渐减小，化学反应速率减小。 [对点练] 3.在恒温恒容的密闭容器中通入一定量的 M、N，发生反应：M(g)＋ 2N(g)3P(g)＋Q(l)，如图是 M 的正反应速率 v(M)随时间变化的示意图， 下列说法正确的是(　　) A．反应物 M 的浓度：a 点小于 b 点 B．可能是某种生成物对反应起到催化作用 C．曲线上的 c、d 两点都表示达到反应限度 D．平均反应速率：ab 段大于 bc 段 解析：选 B　A 项，反应物 M 的浓度一直减小，错误；C 项，达到反应限度时，v(M)不 变，错误；D 项，速率的快慢可通过斜率判断，bc 段大于 ab 段，错误。 4.用纯净的 CaCO3 与 100 mL 稀盐酸反应制取 CO2，实验过程记录如图所示(CO2 的体积 已折算为标准状况下的体积)。下列分析正确的是(假设混合后溶液体积不变)(　　) A．OE 段表示的平均速率最快 B．EF 段，用盐酸表示该反应的平均反应速率为 0.4 mol·L－1·min－1 C．OE、EF、FG 三段中，该反应用 CO2 表示的平均反应速率之比为 2∶6∶7 D．F 点收集到的 CO2 的量最多 解析：选 B　OE 段、EF 段、FG 段中生成的 CO 2 分别为 0.01 mol、0.02 mol、0.005 mol，则消耗 HCl 的量分别为 0.02 mol、0.04 mol、0.01 mol，用 HCl 表示的反应速率分别为 0.2 mol·L－1·min－1、0.4 mol·L－1·min－1、0.1 mol·L－1·min－1，所以 EF 段平均反应速率最快， G 点收集到的 CO2 的量最多。 速率—外界条件图像 以 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 为例。请填写变化并画出变化曲线。 1．速率—浓度(c)图像 条件变化 速率变化 速率变化曲线 增大反应物的浓度 v 正、v 逆均增大，且 v′正>v′逆 减小反应物的浓度 v 正、v 逆均减小，且 v′逆>v′正 增大生成物的浓度 v 正、v 逆均增大，且 v′逆>v′正 减小生成物的浓度 v 正、v 逆均减小，且 v′正>v′逆 　　2.速率—温度(T)图像 条件变化 速率变化 速率变化曲线 升高温度 v 正、v 逆均增大，且 v′逆>v′正 降低温度 v 正、v 逆均减小，且 v′正>v′逆 3.速率—压强(p)图像 条件变化 速率变化 速率变化曲线 增大压强 v 正、v 逆均增大，且 v′正>v′逆 减小压强 v 正、v 逆均减小，且 v′逆>v′正 4.速率—催化剂图像 条件变化 速率变化 速率变化曲线 使用催化剂 v 正、v 逆 同等倍数增大 [重要结论]　①外界条件(浓度、温度、压强等)增强，曲线在原图像的上方；条件减弱， 曲线在原图像的下方。 ②浓度改变时，图像中一条曲线连续，一条曲线不连续；其他条件改变，图像中曲线不 连续。 ③对于反应前后气体的化学计量数之和相等的反应，改变压强时，v 正、v 逆同等倍数增 大或减小，速率变化曲线如图： [对点练] 5．密闭容器中发生如下反应：A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH<0，根据下列 v­t 图像，回答下列问题： (1)下列时刻所改变的外界条件是 t1_________；t3___________； t4____________。 (2)反应速率最快的时间段是________。 (3)下列措施能增大正反应速率的是________。 A．通入 A(g)　　　　　 B．分离出 C(g) C．降温 D．增大容积 (4)对于反应 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)发生了图中 t3 时的变化时，可能改变的条 件有________________________________。 (5)当反应 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的反应速率发生如图的变化时，改变的条件 分别是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)升高温度　加入催化剂　减小压强 (2)t3～t4　(3)A　(4)增大了压强，使用了催化剂 (5)图中是渐变，改变的一定是浓度，t1 时 v 逆增大是增大生成物浓度；t3 时 v 正增大是增 大反应物浓度 [题点全练——过高考] 1．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Ⅲ表示 t0 时升温对反应速率的影响 解析：选 B　A 项，乙先达到平衡，反应快，温度高；C 项，增大 c(O2)时，图像应连续； D 项，升温对吸热方向(逆方向)速率增大的多。 2．(2018·山西太原模拟)NaHSO3 溶液在不同温度下均可被过量 KIO3 氧化，当 NaHSO3 完全消耗即有 I2 析出，根据 I2 析出所需时间可以求得 NaHSO3 的反应速率。将浓度均为 0.020 mol·L－1 的 NaHSO3 溶液(含少量淀粉)10.0 mL、KIO3(过量)酸性溶液 40.0 mL 混合，记录 10～ 55 ℃间溶液变蓝时间，55 ℃时未观察到溶液变蓝，实验结果如图。据图分析，下列判断不 正确的是(　　) A．40 ℃之前与 40 ℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反 B．图中 b、c 两点对应的 NaHSO3 反应速率相等 C．图中 a 点对应的 NaHSO3 反应速率为 5.0×10－5 mol·L－1·s－1 D．温度高于 40 ℃时，淀粉不宜用作该实验的指示剂 解析：选 B　由题给图像可知，温度低于 40 ℃时，温度升高，溶液变蓝的时间短，但温 度高于 40 ℃时情况相反，A 项正确；因为 b、c 两点的温度不同，反应速率不可能相等，B 项错误；图中 a 点所用的时间为 80 s，则 NaHSO3 的反应速率为(0.020 mol·L－1×10.0 mL×10 －3 L·mL－1)÷(50 mL×10－3 L·mL－1)÷80 s＝5.0×10－5 mol·L－1·s－1，C 项正确；由题给条件，55 ℃时未观察到溶液变蓝可知，温度高于 40 ℃ 时，淀粉易糊化，不宜作该实验的指示剂，D 项正确。 3．一定条件下，在体积为 10 L 的固定容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反 应过程如下图。下列说法正确的是(　　) A．t1 min 时正、逆反应速率相等 B．X 曲线表示 NH3 的物质的量随时间的变化关系 C．0～8 min，H2 的平均反应速率 v(H2)＝0.75 mol·L－1·min－1 D．10～12 min，N2 的平均反应速率 v(N2)＝0.25 mol·L－1 min－1 解析：选 B　第一次达到平衡时，X 曲线表示的物质物质的量增加了 0.6 mol，Y 曲线表 示的物质物质的量减少了 0.9 mol，n(X)∶n(Y)＝2∶3，则 X 曲线表示 NH3 物质的量随时间 的变化关系，Y 曲线表示 H2 物质的量随时间的变化关系，B 项正确；t1 时刻 NH3、H2 物质 的量相等，反应速率不相等，A 项错误；0～8 min，H2 的平均反应速率 v(H2)＝ 0.9 mol 10 L 8 min ＝0.011 25 mol·L－1·min－1，C 项错误；10～12 min，N2 的平均反应速率 v(N2)＝1 2v(NH3)＝1 2× 0.1 mol 10 L 2 min ＝0.002 5 mol·L－1·min－1，D 项错误。 4．在一密闭容器中发生反应 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，达到平衡后，只改变某 一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。 回答下列问题： (1)处于平衡状态的时间段是________(填选项)。 A．t0～t1　　B．t1～t2　　　C．t2～t3 D．t3～t4 E．t4～t5 F．t5～t6 (2)判断 t1、t3、t4 时刻分别改变的一个条件。 A．增大压强 B．减小压强 C．升高温度 D．降低温度 E．加催化剂 F．充入氮气 t1 时刻________(填字母，后同)；t3 时刻________；t4 时刻________。 (3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是________。 A．t0～t1 B．t2～t3 C．t3～t4 D．t5～t6 (4)如果在 t6 时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7 时刻反应达到平衡状态，请在图中画 出反应速率的变化曲线。 (5)一定条件下，合成氨反应达到平衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为 20%，则 反应后与反应前的混合气体体积之比为________。 解析：(1)根据图示可知，t0～t1、t2～t3、t3～t4、t5～t6 时间段内，v 正、v 逆相等，反应处 于平衡状态。(2)t1 时，v 正、v 逆同时增大，且 v 逆增大得更快，平衡向逆反应方向移动，所 以 t1 时改变的条件是升温；t3 时，v 正、v 逆同时增大且增大量相同，平衡不移动，所以 t3 时 改变的条件是加催化剂；t4 时，v 正、v 逆同时减小，但平衡向逆反应方向移动，所以 t4 时改 变的条件是减小压强。(3)根据图示知，t1～t2、t4～t5 时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH3 的含量均比 t0～t1 时间段的低，所以 t0～t1 时间段 NH3 的百分含量最高。(4)t6 时刻分离出部分 NH3，v 逆立刻减小，而 v 正逐渐减小，在 t7 时刻二者相等，反应重新达到平衡，据此可画出 反应速率的变化曲线。(5)设反应前加入 a mol N2，b mol H2，达平衡时生成 2x mol NH3，则 反应后气体总的物质的量＝(a＋b－2x)mol， 2x a＋b－2x＝0.2，解得：a＋b＝12x，故反应后与 反应前的混合气体体积之比＝a＋b－2x a＋b ＝12x－2x 12x ＝5 6。 答案：(1)ACDF　(2)C　E　B　(3)A (4) 　　　 (5)5∶6 [规律方法]　准确把握图像变化分析影响因素 对于速率图像，关键要把握以下几点： (1)看清关键点：起点、终点和变化点。 (2)看清变化趋势。 (3)综合分析反应原理，如有的反应放热造成温度升高，反应速率加快；有的反应生成的 金属与原金属形成原电池，反应速率加快；有的反应物浓度减小，反应速率减慢；有的反应 生成物中有催化剂，反应速率加快。 [教材基础——自热身] 1．总体原则 (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 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 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)平衡类问题需考虑的几个方面 ①原料的来源、除杂，尤其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。 2．典型实例——工业合成氨 (1)反应原理 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 (2)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。 (3)反应条件的选择 ①降低温度，有利于合成氨反应正向移动，但温度越低，反应速率越低，且催化剂的活 性有一个适宜的温度。工业合成氨选用温度以 700_K 左右为宜。 ②增大压强，有利于合成氨反应正向移动，但压强越大，对设备的要求越高，成本越大。 工业合成氨的压强大致可分为低压(1×107 Pa)、中压(2×107～3×107 Pa)和高压(8.5×107～ 1×108 Pa)三种类型。 ③使用催化剂，能大幅度提高反应速率，工业合成氨用铁做催化剂； ④按 N2 与 H2 的物质的量之比为 1∶2.8 投料能加快合成氨反应的进行，及时分离出 NH3， 有利于平衡向生成氨的方向移动。 (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，工业生产中可采用循环操作的 方法可提高原料的利用率。 [题点全练——过高考] 1．如图所示为不同温度和压强下 SO2 转化 SO3 的转化率。 压强/Pa 转化 率/%温度/℃ 1×105 5×105 1×106 5×106 1×107 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 (1)从理论上看，为了使 SO2 尽可能转化为 SO3，可控制的条件是________、________。 (2)在实际工业生产中，选用的反应温度是________。 (3)采用的压强是________Pa，理由是______________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)该反应的特点是气体系数减小、正反应放热，故要提高 SO2 的转化率，应增大 体系的压强，降低反应的温度。(2)450 ℃为催化剂的活性温度，且在该温度、常压下，SO2 的转化率较高。 (3)常压下 SO2 的转化率已经较高，增大压强尽管 SO2 的转化率增大，但对设备的要求也 高，增大了经济投入，提高了生产成本，故综合考虑选择的压强为常压。 答案：(1)降低温度　增大压强　(2)450 ℃ (3)1×105　常压下 SO2 的转化率已经较高，尽管增大压强会使 SO2 的转化率增大，但对 设备的要求也高，使经济投入增大，生产成本提高 2．合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 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： ①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　 ΔH＝＋206.4 kJ·mol－1 ②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　 ΔH＝－41.2 kJ·mol－1 对于反应①，一定可以提高平衡体系中 H2 百分含量，又能加快反应速率的措施是 ________。 a．升高温度　　　　　　　 b．增大水蒸气浓度 c．加入催化剂 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 mol CO 和 H2 的混合气体(CO 的体积分数为 20%)与 H2O 反应，得到 1.18 mol CO、CO2 和 H2 的混合气体，则 CO 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：__________________________。 解析：(1)由题意可知空气中的 O2 将－2 价硫氧化为硫单质，同时生成 NH3·H2O，根据 得失电子守恒将方程式配平即可。(2)反应①为气体物质的量增大的吸热反应，降低压强使平 衡右移，但反应速率减小，d 错；催化剂不能改变反应限度，即不能改变 H2 百分含量，c 错； 增大水蒸气浓度虽可使反应速率增大且使平衡右移，但平衡体系中 H2 的百分含量却减小，b 错；升高温度可使反应速率增大，且平衡右移，H2 百分含量增大，a 对。CO 与 H2O(g)的反 应中，反应体系的气体物质的量不变，而 1 mol CO 与 H2 的混合气体参加反应生成 1.18 mol CO、CO2 和 H2 的混合气，说明有 0.18 mol H2O(g)参加反应，则参加反应的 CO 也为 0.18 mol， 则其转化率为 0.18 mol 1 mol × 20%×100%＝90%。(3)由图 1 可以看出，当 N2 与 H2 物质的量之比 为 1∶3 时，NH3 的平衡体积分数最大，为 42%。设平衡时转化的 N2 的物质的量为 x mol， 由三段式： 　 　 　N2　 ＋ 　3H2　　2NH3 n(起始)(mol): 1 3 0 n(转化)(mol): x 3x 2x n(平衡)(mol): 1－x 3－3x 2x 2x (1－x)＋(3－3x)＋2x ×100% ＝ 42% ， 解 得 x≈0.59 ， 则 平 衡 时 N2 的 体 积 分 数 为 1－x (1－x)＋(3－3x)＋2x ×100%≈14.5%。(4)作图时要注意开始时 NH3 物质的量不断增多，是 因为反应正向进行(反应未达平衡)，当反应达到平衡后，此时再升高温度，平衡逆向移动，NH3 的物质的量减小。 答案：(1)2NH4HS＋O2 =====一定条件 2NH3·H2O＋2S↓ (2)a　90%　(3)14.5% (4)如图　　　　 (5)Ⅳ　对原料气加压；分离液氨后，未反应的 N2、H2 循环使用 [课时达标检测]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [课堂真题集训——明考向] 1．判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)(2016·天津高考)使用催化剂能够降低化学反应的反应热(ΔH)(　　) (2)(2016·浙江高考)探究温度对硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响时，若先将两种溶液混 合并计时，再用水浴加热至设定温度，则测得的反应速率偏高(　　) (3)(2015·天津高考)FeCl3 和 MnO2 均可加快 H2O2 分解，同等条件下二者对 H2O2 分解速 率的改变相同(　　) (4)(2015·江苏高考)探究催化剂对 H2O2 分解速率的影响：在相同条件下，向一支试管中 加入 2 mL 5% H2O2 和 1 mL H2O，向另一支试管中加入 2 mL 5% H2O2 和 1 mL FeCl3 溶液， 观察并比较实验现象(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√ 2．(2017·江苏高考)H2O2 分解速率受多种因素影响。实验测得 70 ℃时不同条件下 H2O2 浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2 浓度越小，其分解速率越快 B．图乙表明，其他条件相同时，溶液 pH 越小，H2O2 分解速率越快 C．图丙表明，少量 Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2 分解速率越快 D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对 H2O2 分解速率的影响大 解析：选 D　由图甲可知，起始时 H2O2 的浓度越小，曲线下降越平缓，说明反应速率 越慢，A 项错误；OH－的浓度越大，pH 越大，即 0.1 mol·L－1NaOH 对应的 pH 最大，曲线 下降最快，即 H2O2 分解最快，B 项错误；由图丙可知，相同时间内，0.1 mol·L －1NaOH 条 件下 H2O2 分解最快，0 mol·L－1NaOH 条件下 H2O2 分解最慢，而 1.0 mol·L－1NaOH 条件下 H2O2 的分解速率处于中间，C 项错误；由图丁可知，Mn2＋浓度越大，H2O2 的分解速率越快， 说明 Mn2＋对 H2O2 分解速率影响较大，D 项正确。 3．(2016·北京高考)下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是(　　) A．抗氧化剂　　　　　　　 B．调味剂 C．着色剂 D．增稠剂 解析：选 A　食品中添加抗氧化剂，目的是减慢食品的变质速率，与反应速率有关。 4．(双选)(2015·海南高考)10 mL 浓度为 1 mol·L －1 的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适 量的下列溶液，能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是(　　) A．K2SO4 B．CH3COONa C．CuSO4 D．Na2CO3 解析：选 AB　Zn 与稀盐酸发生反应：Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑，若加入物质使反应 速率降低，则 c(H＋)减小，但是不影响产生氢气的物质的量，说明最终电离产生的 n(H＋)不 变。A.K2SO4 是强酸强碱盐，不发生水解，溶液显中性，溶液中的水对盐酸起稀释作用，使 c(H＋)减小，但没有消耗 H＋，因此 n(H＋)不变，符合题意，正确；B.CH3COONa 与 HCl 发 生反应：CH3COONa＋HCl===CH3COOH＋NaCl，使溶液中 c(H＋)减小，反应速率降低， 当反应进行到一定程度，会发生反应：2CH3COOH＋Zn===(CH3COO)2Zn＋H2↑，因此最 终不会影响产生氢气的物质的量，正确；C.加入 CuSO4 溶液会与 Zn 发生置换反应：CuSO4 ＋Zn===Cu＋ZnSO4，产生的 Cu 与 Zn 和盐酸构成原电池，会加快反应速率，与题意不符合， 错误；D. 若加入 Na2CO3 溶液，会与盐酸发生反应：Na2CO3 ＋2HCl===2NaCl ＋H 2O ＋ CO2↑，使溶液中的 c(H＋)减小，但由于逸出了 CO2 气体，因此使 n(H＋)也减小，产生氢气 的物质的量减小，不符合题意，错误。 5．(2014·全国卷Ⅰ)已知分解 1 mol H2O2 放出热量 98 kJ，在含少量 I－的溶液中，H2O2 分解的机理为： H2O2＋I－―→H2O＋IO－　慢 H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－　快 下列有关该反应的说法正确的是(　　) A．反应速率与 I－浓度有关 B．IO－也是该反应的催化剂 C．反应活化能等于 98 kJ·mol－1 D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2) 解析：选 A　将题给两个反应合并可得总反应 2H2O2===2H2O＋O2↑，该反应中 I－作催 化剂，其浓度的大小影响该反应的反应速率，IO－是中间产物，A 项正确，B 项错误；根据 所给信息无法确定反应活化能，C 项错误；反应速率关系为 v(H2O2)＝v(H2O)＝2v(O2)，D 项错误。 6．(2014·北京高考)一定温度下，10 mL 0.40 mol·L －1 H2O2 溶液发生催化分解。不同时 刻测得生成 O2 的体积(已折算为标准状况)如下表。 t/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(　　) A．0～6 min 的平均反应速率： v(H2O2)≈3.3×10－2 mol·L－1·min－1 B．6～10 min 的平均反应速率： v(H2O2)<3.3×10－2mol·L－1·min－1 C．反应至 6 min 时，c(H2O2)＝0.30 mol·L－1 D．反应至 6 min 时，H2O2 分解了 50% 解析：选 C　根据题目信息可知，0～6 min，生成 22.4 mL O2(标准状况)，消耗 0.002 mol H2O2，则 v(H2O2)＝ 0.002 mol 0.01 L × 6 min≈3.3×10－2 mol·L－1·min－1，A 项正确；随反应物浓度 的减小，反应速率逐渐降低，B 项正确；反应至 6 min 时，剩余 0.002 mol H2O2，此时 c(H2O2) ＝0.20 mol·L －1，C 项错误；反应至 6 min 时，消耗 0.002 mol H2O2，转化率为 50%，D 项 正确。 7.(2014·全国卷Ⅱ节选)在容积为 1.00 L 的容器中，通入一定量的 N 2O4，发生反应 N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。 在 0～60 s 时段，反应速率 v(N2O4)为________ mol·L－1·s－1。　 解析：由题图可知，0～60 s 时段，N2O4 的物质的量浓度变化为 0.060 mol·L－1，v(N2O4) ＝0.060 mol·L－1 60 s ＝0.001 0 mol·L－1·s－1。 答案：0.001 0 [课下能力测评——查缺漏] 1．(2018·哈尔滨师大附中高三测试)一定条件下，向 2 L 密闭容器中加入 2 mol N 2 和 10 mol H2，发生反应 N2＋3H22NH3,2 min 时测得剩余 N2 为 1 mol，下列化学反应速率表示 不正确的是(　　) A．v(N2)＝0.25 mol·L－1·min－1 B．v(H2)＝0.75 mol·L－1·min－1 C．v(NH3)＝1 mol·L－1·min－1 D．v(NH3)＝0.5 mol·L－1·min－1 解析：选 C　2 min 内，以 N2 表示的反应速率 v(N2)＝Δc(N2) Δt ＝2 mol－1 mol 2 L × 2 min＝0.25 mol·L －1·min－1，由于反应速率之比等于化学计量数之比，故 v(H2)＝3v(N2)＝3×0.25 mol·L－1·min －1＝0.75 mol·L－1·min－1，v(NH3)＝2v(N2)＝2×0.25 mol·L－1·min－1＝0.5 mol·L－1·min－1。 2．向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的 SO2 和 O2，开始反应时，按反应速 率由大到小的顺序排列，正确的是(　　) ①在 500 ℃，10 mol SO2 与 5 mol O2 反应 ②在 500 ℃，用 V2O5 作催化剂，10 mol SO2 和 5 mol O2 反应 ③在 450 ℃，8 mol SO2 与 5 mol O2 反应 ④在 500 ℃，8 mol SO2 与 5 mol O2 反应 A．①②③④ B．②①③④ C．②①④③ D．④③②① 解析：选 C　温度越高，反应物浓度越大，加入催化剂，其反应速率越大，所以②＞①＞ ④＞③，C 正确。 3．下列措施对增大反应速率明显有效的是(　　) ①Al 在氧气中燃烧生成 Al2O3，将 Al 片改成 Al 粉　②Fe 与稀硫酸反应制取 H2 时，改 用 98%浓硫酸　③Zn 与稀硫酸反应制取 H 2 时，滴加几滴 CuSO4 溶液　④在 K2SO4 与 BaCl2 两溶液反应时，增大压强　⑤2SO2＋O2催化剂 △ 2SO3　ΔH<0，升高温度　⑥Na 与水反 应时，增大水的用量　⑦2H2O2===2H2O＋O2↑反应中，加入少量 MnO2　⑧H2 与 Cl2 混合 后，光照 A．①②③④⑤ B．①③④⑤⑥ C．①③⑤⑦⑧ D．①③④⑦⑧ 解析：选 C　①将 Al 片改成 Al 粉，增大了固体反应物的接触面积，反应速率加快，正 确；②铁遇浓 H2SO4 钝化，错误；③Zn 置换出 Cu，两者形成原电池，反应速率加快，正确； ④没有气体参与的反应，压强不影响反应速率，错误；⑤升高温度，反应速率加快，正确； ⑥固体与纯液体用量的增加，不会影响反应速率，错误；⑦催化剂加快反应速率，正确；⑧H2 与 Cl2 混合后光照发生爆炸，反应速率加快，正确。 4．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为 Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑ ＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是(　　) Na2S2O3 溶液 稀 H2SO4 H2O 实验 反应温度/℃ V/mL c/(mol·L－1) V/mL c/(mol·L－1) V/mL A 25 5 0.1 10 0.1 5 B 25 5 0.2 5 0.2 10 C 35 5 0.1 10 0.1 5 D 35 5 0.2 5 0.2 10 解析：选 D　混合液的体积都为 20 mL，但选项 D 中反应温度最高、反应物 Na2S2O3 的 浓度最大，其反应速率最大，故最先看到浑浊(有硫单质生成)。 5．下列说法正确的是(　　) A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，其他条件不变时升高温度，化学反应速率 v(H2) 和 H2 的转化率均增大 B．对于反应 2H2O2===2H2O＋O2↑，加入 MnO2 或升高温度都能加快 O2 的生成速率 C．常温下钠与足量 O2 反应生成 Na2O，随温度升高生成 Na2O 的速率逐渐加快 D．对于可逆反应 H2(g)＋I2(g)2HI(g)，H2(g)的消耗速率与 HI(g)的生成速率之比为 2∶1 解析：选 B　升高温度，v(H2)增大，H2 转化率减小，A 错误；随着温度升高 Na 与 O2 反应生成 Na2O2，C 错误；速率之比等于化学计量数之比，即为 1∶2，D 错误。 6.已知一定质量的锌粒与稀盐酸反应(放热反应)，生成 H2 的浓度与反应时间的关系如图 所示，下列结论不正确的是(　　) A．若将锌粒改为锌粉，可以加快产生 H2 的反应速率 B．反应前 4 min 内温度对反应速率的影响比浓度大 C．反应前 4 min 内生成 H2 的平均速率 v(H2)＝0.09 mol·L－1·min－1 D．反应开始 2 min 内平均反应速率最大 解析：选 D　一定质量的锌粒与稀盐酸反应，若将锌粒改为锌粉，由于固体的接触面积 增大，所以可以加快产生 H2 的反应速率，A 正确；Zn 与盐酸的反应是放热反应，随着反应 的进行，反应物的浓度不断减小，反应放出的热量逐渐增多，使溶液的温度逐渐升高，反应 速率在反应开始的前几分钟内逐渐升高，当反应进行到一定程度后，溶液很稀，这时溶液的 浓度对速率的影响占优势，由于溶液浓度小，所以反应速率逐渐降低，反应前 4 min 内反应 速率不断增加，则说明前 4 min 内温度对反应速率的影响比浓度大，B 正确；反应前 4 min 内生成 H2 的平均速率 v(H2)＝Δc Δt＝0.36 mol·L－1 4 min ＝0.09 mol·L－1·min－1，C 正确；反应开始 2 min 内 H2 的物质的量浓度变化最小，所以平均反应速率最小，D 错误。 7．(2018·贵阳高三期末)在一密闭容器中充入 1 mol H 2 和 1 mol I2，压强为 p(Pa)，并 在一定温度下使其发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH<0，下列说法正确的是(　　) A．保持容器容积不变，向其中加入 1 mol H2(g)，反应速率一定加快 B．保持容器容积不变，向其中加入 1 mol N2(N2 不参加反应)，反应速率一定加快 C．保持容器内气体压强不变，向其中加入 1 mol N2(N2 不参加反应)，反应速率一定加 快 D．保持容器内气体压强不变，向其中加入 1 mol H2(g)和 1 mol I2(g)，反应速率一定加 快 解析：选 A　A 项，增大 H2 的物质的量且保持容器容积不变，H2 的浓度增大，反应速 率加快，正确；B 项，保持容器容积不变，向其中加入 1 mol N2(N2 不参加反应)，反应混合 物各组分的浓度不变，反应速率不变，错误；C 项，保持容器气体压强不变，向其中充入 1 mol N2(N2 不参加反应)，容器体积增大，各组分浓度减小，反应速率减小，错误；D 项，保持容 器内气体压强不变，向其中加入 1 mol H2(g)和 1 mol I2(g)，因体积增大为 2 倍，物质的量增 大为 2 倍，则浓度不变，反应速率不变，错误。 8．(2018·宣城模拟)下列影响化学反应速率的因素中，是通过改变活化分子百分数来实 现的是(　　) ①改变气体物质的浓度　②改变气体的压强　③加入催化剂 ④改变气体的温度 A．只有①② B．只有③④ C．只有①③④ D．①②③④ 解析：选 B　升高温度活化分子百分数增多，催化剂降低反应的活化能，活化分子百分 数增多；浓度和压强可以改变单位体积内的活化分子个数，而不能改变活化分子的百分数。 9．(2018·湖北八所重点中学联考)将 6 mol CO2 和 8 mol H2 充入一容积为 2 L 的密闭容器 中(温度保持不变)发生反应 CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0。测得 H2 的物质 的量随时间变化如图中实线所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。该反应在 8～10 min 内 CO2 的平均反应速率是(　　) A．0.5 mol·L－1·min－1 B．0.1 mol·L－1·min－1 C．0 mol·L－1·min－1 D．0.125 mol·L－1·min－1 解析：选 C　由题图可知，该反应在 8 至 10 min 内，H2 的物质的量在对应的 c、d 点都 是 2 mol，因此 v(H2)＝0 mol·L －1·min－1，说明反应达到平衡，各组分的物质的量的变化值 为 0，则 v(CO2)＝0 mol·L－1·min－1，故 C 正确。 10．实验测得某反应在不同 pH 下产物 A 的浓度随时间变化的关系如图(其他条件相同)。 则下列有关说法正确的是(　　) A．若增大压强，该反应的反应速率一定增大 B．pH＝6.8 时，随着反应的进行反应速率逐渐增大 C．一定 pH 范围内，溶液中 H＋浓度越小，反应速率越快 D．可采用调节 pH 的方法使反应停止 解析：选 D　不知反应是否有气体参加，A 错误；图像中表示反应速率的是曲线的斜率， B 错误；pH 越小，H＋浓度越大，反应速率越快，C 错误；pH＝8.8 时，反应速率接近于 0， D 正确。 11．某温度下，在体积为 2 L 的密闭容器中，充入 1 mol 气体 A 和 a mol 气体 B，发生 如下反应：A(g)＋B(g)2C(g)。5 min 后反应达到平衡时 n(A)为 0.4 mol。在反应过程中体 系的温度持续升高，实验测得混合气体中 C 的含量与温度关系如图所示。下列叙述正确的是 (　　) A．0～5 min，C 物质的平均反应速率为 0.04 mol·L－1·min－1 B．图中 T1 时正反应速率等于 T3 时正反应速率 C．该反应 T2 时的平衡常数大于 T3 时的平衡常数 D．图中 T2 时若只增大压强，则正、逆反应速率不改变 解析：选 C　根据化学反应方程式可知，平衡时 C 的物质的量是 1.2 mol, 0～5 min 其平 均反应速率是 0.12 mol·L－1·min－1，A 项错误；温度越高，反应速率越大，B 项错误；因该 反应中反应物和生成物都是气体，故增大压强，正、逆反应速率均增大，D 项错误。 12.把在空气中久置的铝片 5.0 g 投入盛有 500 mL 0.5 mol·L－1 硫酸溶液的烧杯中，该铝 片与硫酸反应产生氢气的速率 v 与反应时间 t 可用如图坐标曲线来表示。下列推论错误的是 (　　) A．O～a 段不产生氢气是因为表面的氧化物隔离了铝和硫酸溶液 B．b～c 段产生氢气的速率增加较快的主要原因之一是温度升高 C．t>c 时产生氢气的速率降低主要是因为溶液中 c(H＋)降低 D．t＝c 时反应处于平衡状态 解析：选 D　铝与硫酸的反应不是可逆反应，不存在化学平衡。 13．(2017·天津高考节选)H2S 和 SO2 会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取 多种方法减少这些有害气体的排放，回答下列各方法中的问题。 H2S 的除去 方法 1：生物脱 H2S 的原理为： H2S＋Fe2(SO4)3===S↓＋2FeSO4＋H2SO4 4FeSO4＋O2＋2H2SO4 =====硫杆菌 2Fe2(SO4)3＋2H2O (1) 硫 杆 菌 存 在 时 ， FeSO4 被 氧 化 的 速 率 是 无 菌 时 的 5×105 倍 ， 该 菌 的 作 用 是 ________________。 (2)由图 1 和图 2 判断使用硫杆菌的最佳条件为________________________。若反应温度 过高，反应速率下降，其原因是________________________________________。 方法 2：在一定条件下，用 H2O2 氧化 H2S (3)随着参加反应的 n(H2O2)/n(H2S)变化，氧化产物不同。当 n(H2O2)/n(H2S)＝4 时，氧 化产物的分子式为________。 解析：(1)使用硫杆菌，反应速率加快，说明硫杆菌作催化剂，能够降低反应的活化能， 加快反应速率。(2)根据题图可知，当温度为 30 ℃、pH＝2.0 时，Fe2＋被氧化的速率最大。 反应温度过高，反应速率下降，可能是因为催化剂的催化活性降低，即硫杆菌中蛋白质发生 变性。(3)当 n(H2O2)/n(H2S)＝4 时，设氧化产物中 S 的化合价为 x。根据得失电子守恒，知 [－1－(－2)]×2×4＝[x－(－2)]×1，解得 x＝6，故 H 2S 对应的氧化产物的分子式为 H2SO4。 答案：(1)降低反应活化能(或作催化剂)　 (2)30 ℃、pH＝2.0　蛋白质变性(或硫杆菌失去活性) (3)H2SO4　 14．(2018·济南模拟)Ⅰ.下列各项分别与哪个影响化学反应速率的因素关系最为密切？ (1)夏天的食品易变霉，在冬天不易发生该现象________________________________； (2) 同 浓 度 不 同 体 积 的 盐 酸 中 放 入 同 样 大 小 的 锌 块 和 镁 块 ， 产 生 气 体 有 快 有 慢 ________________________________________________________________________； (3)MnO2 加入双氧水中放出气泡更快___________________________________。 Ⅱ.在一定温度下，4 L 密闭容器内某一反应中气体 M、气体 N 的物质的量随时间变化的 曲线如图： (4)比较 t2 时刻，正逆反应速率大小 v 正____v 逆(填“＞”“＝”或“＜”)。 (5)若 t2＝2 min，计算反应开始至 t 2 时刻用 M 的浓度变化表示的平均反应速率为 ________________________________________________________________________。 (6)t3 时刻化学反应达到平衡，反应物的转化率为________________________________。 (7)如果升高温度，则 v 逆________(填“增大”“减小”或“不变”)。 解析：Ⅰ.(1)夏天温度较高，反应速率较大，而冬天温度较低，反应速率较小。(2)反应 物本身性质是影响化学反应速率的主要因素，镁比锌活泼，与盐酸反应较剧烈。(3)MnO2 是 H2O2 分解反应的催化剂，可加快反应速率。Ⅱ.(4)t2 时刻，反应物逐渐减小，生成物逐渐增 多，反应未达平衡且正向进行，v 正＞v 逆。(5)v＝Δc Δt＝4 mol－2 mol 4 L × 2 min＝0.25 mol·L－1·min－1。 (6)t3 时刻化学反应达到平衡，剩余 2 mol N，转化 6 mol N，转化率为6 mol 8 mol×100%＝75%。(7) 升高温度，反应速率增大。 答案：Ⅰ.(1)温度　(2)反应物本身的性质　(3)催化剂 Ⅱ.(4)＞　(5)0.25 mol·L－1·min－1　(6)75%　(7)增大 15．(2018·沧州模拟)向某密闭容器中加入 0.15 mol·L－1 A、0.05 mol·L－1 C 和一定量的 B 三种气体。 一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图中甲图所示[t0～t1 时 c(B)未 画出，t1 时 c(B)增大到 0.05 mol·L－1]。 乙图为 t2 时刻后改变反应条件，平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况。 (1)若 t4 时改变的条件为减小压强，则 B 的起始物质的量浓度为________ mol·L－1。 (2)若 t5 时改变的条件是升温，此时 v(正)>v(逆)，若 A 的物质的量减少 0.03 mol 时，容 器与外界的热交换总量为 a kJ，写出反应的热化学方程式：______________________ ________________________________________________________________________。 (3)t3 时改变的某一反应条件可能是________(填字母)。 a．使用催化剂　　　b．增大压强　　　c．增大反应物浓度 (4)在恒温恒压下通入惰性气体，v(正)________v(逆)(填“>”“＝”或“<”)。 解析：(1)根据题意：A、C 的化学计量数之比为 0.09∶0.06＝3∶2，再根据改变压强， 平衡不移动可知反应为等体积反应，所以方程式为 3A(g)2C(g)＋B(g)。故 B 的起始物质 的量浓度 c(B)＝(0.05－0.03) mol·L －1＝0.02 mol·L－1。(2)升温，v(正)>v(逆)，反应为吸热反 应，故热化学方程式为 3A(g)B(g)＋2C(g)　ΔH＝＋100a kJ·mol－1。(3)t3 时，改变条件， v(正)＝v(逆)且增大，又因反应为等体积反应，故条件为增大压强或使用催化剂。(4)恒温恒 压下通入惰性气体，相当于减压，等体积反应平衡不移动，v(正)＝v(逆)。 答案：(1)0.02 (2)3A(g)2C(g)＋B(g)　ΔH＝＋100a kJ·mol－1 (3)ab　(4)＝ 16．某实验小组以 H2O2 分解为例，研究浓度、催化剂、溶液的酸碱性对反应速率的影 响。在常温下按照如下方案完成实验。 编号 反应物 催化剂 ① 10 mL 2%H2O2 溶液 无 ② 10 mL 5%H2O2 溶液 无 ③ 10 mL 5%H2O2 溶液 1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3 溶液 ④ 10 mL 5%H2O2 溶液＋少量 HCl 溶液 1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3 溶液 ⑤ 10 mL 5%H2O2 溶液＋少量 NaOH 溶液 1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3 溶液 (1)催化剂能加快化学反应速率的原因是____________________________________ ________________________________________________________________________。 (2) 常 温 下 5% H2O2 溶 液 的 pH 约 为 6 ， H2O2 的 电 离 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (3)实验①和②的目的是____________________________________________________。实 验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示，通常条件下 H2O2 稳定，不易分 解。为了达到实验目的，你对原实验方案的改进是_____________________________。 (4)实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示。 分析图示能够得出的实验结论是_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：加入催化剂可降低反应的活化能，增大反应速率；因 H2O2 显示出弱酸性，因此 为部分电离；实验①和②中 H2O2 的浓度不同，实验目的是探究浓度对反应速率的影响，但 可能因 H2O2 性质稳定，反应速率太慢，现象不明显，可以给不同浓度的 H2O2 提供相同的温 度或催化剂，进行实验探究浓度对反应速率的影响；分析表中实验③、④、⑤的反应物和催 化剂并结合图像可知，酸、碱性影响反应速率，但对平衡移动没有影响。 答案：(1)降低了反应的活化能　(2)H2O2H＋＋HO－2 (3)探究反应物浓度对反应速率的影响　向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应 物的试管放入同一热水浴中)　(4)碱性环境能增大 H2O2 分解的速率，酸性环境能减小 H2O2 分解的速率，但酸、碱性对平衡移动无影响 [基础排查回顾] 一、辨清易错易混不失分 (一)化学反应速率部分 1．活化分子的碰撞都是有效碰撞(　　) 2．固体和纯液体的浓度是固定的，增加固体或纯液体的用量，反应速率保持不变(　　) 3．在恒温条件下，增大压强，化学反应速率一定加快(　　) 4．其他条件不变，温度越高，反应速率越快(　　) 5．正反应为吸热反应的可逆反应达到平衡时，升高温度，正反应速率增大，逆反应速 率减小，平衡向正反应方向移动(　　) 6．加入催化剂加快了反应速率，改变了反应吸收或放出的热量(　　) 7．一定条件下，某一反应的活化分子在反应物分子中所占百分数是一定的(　　) 8．同一反应，在相同时间间隔内，用不同物质表示的反应速率，其数值和意义都不一 定相同(　　) 9．5 mol·L－1·s－1 的反应速率一定比 1 mol·L－1·s－1 的反应速率大(　　) 10．CaCO3 与 HCl 反应过程中，增加 CaCO3 用量反应速率不变，但把 CaCO3 固体粉 碎，可以加快反应速率(　　) 答案：1.×　2.√　3.×　4.√　5.×　6.×　7.√ 8．×　9.×　10.√ (二)化学平衡部分 1．在 FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl 平衡体系中，加入 KCl 固体，颜色变浅(　　) 2．由温度或压强改变引起的平衡正向移动，反应物的转化率一定增大(　　) 3．对于 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，平衡后，改变条件，判断下列说法是否正确 (1)保持体积不变，充入 N2，平衡向正反应方向移动，其转化率增大(　　) (2)保持体积不变，充入 NH3，则 NH3 的体积分数减小(　　) (3)保持温度不变，压缩体积，平衡向正反应方向移动，N2、H2 的转化率均增大，其体 积分数均减小，NH3 的体积分数增大，N2、H2 的浓度增大 ，NH3 的浓度减小(　　) 4．对于 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反应，气体密度保持不变，在恒温恒容或恒温恒压条 件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志(　　) 5．对于 C(s)＋CO2(g)2CO(g)反应，气体密度保持不变，在恒温恒容或恒温恒压条件 下，均能作为达到化学平衡状态的标志(　　) 6．对于 I2(g)＋H2(g)2HI(g)反应，加入催化剂或增大压强均能缩短达到平衡所用时间， 但 HI 的百分含量保持不变(　　) 7．H2(g)＋I2(g)2HI(g)平衡常数为 K1，HI(g)1 2H2(g)＋1 2I2(g)平衡常数为 K2，则 K1·K2 ＝1(　　) 8 ． K ＝ c(CO2)·c(H2) c(CO)·c(H2O)， 温 度 升 高 ， K 增 大 ， 则 CO2(g) ＋ H2(g)CO(g) ＋ H2O(g)　 ΔH>0(　　) 答案：1.×　2.√　3.(1)×　(2)×　(3)×　4.×　5.√ 6．√　7.×　8.× 二、掌握内在规律快得分 1．把除去氧化膜的镁条投入到盛有少量稀盐酸的试管中，发现氢气产生的速率随时间 变化情况如图所示。其中 t1～t2 阶段速率变化的主要原因是__________________________ ________________________________________________________________________； t2～t3 阶段速率变化的主要原因是___________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：反应放热使反应体系温度升高　随着反应的进行，H＋浓度减小 2．对于反应 FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl，在一定条件下达到平衡，当加入 KCl 固体时，平衡是否发生移动？为什么？ 答案：平衡不移动，该反应的离子方程式为 Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，K＋、Cl－实际 没有参与反应，所以加入 KCl(s)，平衡不移动 3．对于反应 A(g)2B(g)＋C(g)，当减小压强时，平衡向正反应方向移动，因此物质 B 的浓度增大，这种说法是否正确？为什么？ 答案：不正确。温度不变，减小压强时，平衡向正反应方向移动，在生成物 B 的物质的 量增加的同时，反应混合物的总体积也增大了，并且反应混合物体积增大的倍数要大于 B 的 物质的量增大的倍数，结果是物质 B 的浓度减小。 4．在一密闭容器中，aA(g)bB(g)达到平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍， 当达到新平衡时，B 的浓度是原来的 60%，则物质 A 的转化率减小。这种说法是否正确？ 为什么？ 答案：不正确。容器容积增大一倍的那一刻 B 的浓度应为原来的 50%，而新平衡建立 后 B 的浓度却为原来的 60%，即由于容器容积增大一倍使平衡向正反应方向移动了，故 A 的转化率增大。 [综合评估验收] 一、选择题(每个小题只有一个选项符合题意，每题 5 分，共 40 分) 1．(2018·三明模拟)将 0.6 mol A 和 0.5 mol B 充入 0.4 L 密闭容器中发生 2A(g)＋ B(g)mD(g)＋E(g)，经过 5 min 后达到化学平衡，此时测得 D 为 0.2 mol。又知 5 min 内用 E 表示的平均反应速率为 0.1 mol·L－1·min－1，下列结论正确的是(　　) A．A、B 均转化了 20% B．m 值为 1 C．5 min 内用 A 表示的平均反应速率为 0.1 mol·L－1·min－1 D．平衡时混合物总物质的量为 1 mol 解析：选 B　5 min 内 E 的物质的量变化值 Δn＝0.1 mol·L－1·min－1×5 min×0.4 L＝0.2 mol。 2A(g)＋B(g)mD(g)＋E(g) n(始)/mol 0.6 0.5 0 0 Δn/mol 0.4 0.2 0.2 0.2 n(平)/mol 0.2 0.3 0.2 0.2 故 α(A)＝0.4 mol 0.6 mol×100%≈66.7%，α(B)＝0.2 mol 0.5 mol×100%＝40%；m 1＝0.2 0.2，m＝1；v(A) ＝2v(E)＝0.2 mol·L－1·min－1; n(总)＝(0.2＋0.3＋0.2＋0.2)mol＝0.9 mol。 2．如图所示为 800 ℃时 X、Y、Z 三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上 分析不能得出的结论是(　　) A．发生的反应可表示为 2X(g)2Y(g)＋Z(g) B．前 2 min X 的分解速率为 0.1 mol·L－1·min－1 C．开始时，正逆反应同时开始 D．2 min 时，X、Y、Z 的浓度之比为 2∶3∶1 解析：选 C　根据图像，反应过程中 X 的浓度减小，Y、Z 浓度增大，因此 X 为反应物， Y、Z 为生成物，根据浓度的变化量可以确定反应为 2X(g)2Y(g)＋Z(g)，A 正确；前 2 min，v(X)＝0.4 mol·L－1－0.2 mol·L－1 2 min ＝0.1 mol·L－1·min－1，B 正确；开始时加入的物质为 X 和 Y，没有 Z，C 错误；根据图像，2 min 时，X、Y、Z 的浓度分别为 0.2 mol·L－1、0.3 mol·L －1、0.1 mol·L－1，D 正确。 3．下列有关说法不正确的是(　　) A．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应 B．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g) 在常温下能自发进行，则该反应的 ΔH>0 C．反应 NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s) 在室温下能自发进行，则该反应的 ΔH<0 D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) 室温下不能自发进行，说明该反应的 ΔH>0 解析：选 B　A 项，当 ΔH－TΔS＜0 时，反应能自发进行，吸热反应的 ΔH＞0，能自发， 说明 ΔS＞0，正确；B 项，反应为气体体积减小的反应，ΔS＜0，若反应能自发进行，则 ΔH －TΔS＜0，故反应的 ΔH＜0，错误；C 项，根据该反应中各物质的聚集状态可知，该反应的 ΔS<0，在室温下该反应能自发进行，则该反应为放热反应，正确； D 项，不能自发进行说 明该反应 ΔH－TΔS>0，该反应 ΔS>0，则 ΔH>0，正确。 4．PCl3 和 PCl5 都是重要的化工原料。将 PCl3(g)和 Cl2(g)充入体积不变的 2 L 密闭容器 中，在一定条件下发生反应：PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g)，并于 10 min 时达到平衡。有关数 据如表所示： PCl3(g) Cl2(g) PCl5(g) 初始浓度(mol·L－1) 2.0 1.0 0 平衡浓度(mol·L－1) c1 c2 0.4 下列判断不正确的是(　　) A．10 min 内，v(Cl2)＝0.04 mol·L－1·min－1 B．当容器中 Cl2 为 1.2 mol 时，反应达到平衡 C．升高温度(T1＜T2)，反应的平衡常数减小，平衡时 PCl3 的Δn(T1) Δn(T2)＜1 D．平衡后移走 2.0 mol PCl3 和 1.0 mol Cl2，在相同条件下再达平衡时，c(PCl5)＜0.2 mol·L－1 解析：选 C　　　　　PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g) 起始(mol·L－1) 2.0 1.0 0 转化(mol·L－1) 0.4 0.4 0.4 平衡(mol·L－1) 1.6 0.6 0.4 10 min 内，v(Cl2)＝0.04 mol·L－1·min－1，A 正确；平衡时，n(Cl2)＝1.2 mol，B 正确； 升高温度，平衡常数减小，说明平衡逆向移动，则 PCl3 的Δn(T1) Δn(T2)＞1，C 错误；移走 2.0 mol PCl3 和 1.0 mol Cl2 后，若平衡不移动，c(PCl5)＝0.2 mol·L－1，但压强减小，平衡向逆反应方向进 行，故达到平衡时，c(PCl5)＜0.2 mol·L－1，D 正确。 5．一定条件下，反应：6H2(g)＋2CO2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)的数据如下图所示[反 应物起始物质的量之比：n(H2)∶n(CO2)＝2]。 下列说法正确的是(　　) A．该反应的 ΔH>0 B．达到平衡时，v 正(H2)＝v 逆(CO2) C．b 点对应的平衡常数 K 值大于 a 点 D．a 点对应的 H2 的平衡转化率为 90% 解析：选 D　A 项，升温，CO 2 的转化率逐渐减小，平衡左移，正反应为放热反应， ΔH<0，错误；B 项，应为 v 正(H2)＝3v 逆(CO2)，错误；C 项，升温，平衡左移，b 点温度高， 其平衡常数小，错误；D 项，设生成 C2H5OH 的物质的量为 x mol 6H2(g)＋2CO2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g) 起始(mol) 2 1 0 0 转化(mol) 6x 2x x 3x 2x 1 ×100%＝60%，x＝0.3，所以 H2 的平衡转化率为6x 2 ×100%＝90%，正确。 6．(2018·张家界模拟)在密闭容器中充入一定量 NO2，发生反应 2NO2(g)N2O4(g)　ΔH ＝－57 kJ·mol－1。在温度为 T1、T2 时，平衡体系中 NO2 的体积分数随压强变化的曲线如图 所示。下列说法正确的是(　　) A．a、c 两点的反应速率：a>c B．a、b 两点 NO2 的转化率：a②>③ C．在 P 点，CO 转化率为 75% D．在 P 点，向容器②中再充入 CO、H2 及 CH3OH 各 0.025 mol，此时 v(CO)正②>③，故容积大小为①<②<③， 错误；C 项，P 点甲醇的体积分数为 50%，设 CO 转化的物质的量为 x，则氢气转化了 2x， 甲醇生成了 x,50%＝ x 0.1－x＋0.2－2x＋x得到 x＝0.075，所以 CO 的转化率为 0.075 mol 0.1 mol ×100%＝75%，正确；D 项，设②容器体积为 V，P 点平衡的时候，CH3OH 的物质的量为 0.075 mol，浓度为0.075 V mol·L－1，CO 的物质的量为 0.025 mol，浓度为0.025 V mol·L－1，H2 的物质的量为 0.05 mol，浓度为0.05 V mol·L －1，K＝ 0.075 V 0.025 V × (0.05 V )2 ＝1 200 V2，再充入 CO、H2 及 CH3OH 各 0.025 mol，同样的方法计算得到离子积 Qc≈356 V2，Qcv(CO)逆，错误。 8．(2018·南阳模拟)将 1 mol N2 和 3 mol H2 充入体积可变的恒温密闭容器中， 在 380 ℃ 下发生反应： N2(g)＋3H2(g) 催化剂 高温、高压2NH3(g)，平衡时，体系中氨的体积分数 φ(NH3)随压强变化的情 况如下表： 压强/MPa 10 20 30 40 φ(NH3) 0.30 0.45 0.54 0.60 下列说法正确的是(　　) A．10 MPa 时，H2 的转化率为 75% B．20 MPa 时，NH3 的物质的量浓度是 10 MPa 时的 1.5 倍 C．40 MPa 时，若容器的体积为 V L，则平衡常数 K＝64V2 3 D．30 MPa 时，若向容器中充入惰性气体，则平衡向正反应方向移动 解析：选 C　　　　N2(g)＋3H2(g) 催化剂 高温、高压2NH3(g) 开始(mol) 1 3 0 反应(mol) x 3x 2x 平衡(mol) 1－x 3－3x 2x A 项，10 MPa 时，2x＝0.3×(4－2x)mol，解得 x＝ 6 13mol，H2 的转化率为 6 13×100%， 错误；B 项，20 MPa 时，2x＝0.45×(4－2x)mol，解得 x＝18 29mol，NH3 的物质的量浓度是 10 MPa 时的39 29倍，错误；C 项，40 MPa 时，2x＝0.6×(4－2x)mol，解得 x＝0.75 mol，若容器 的体积为 V L，则平衡常数 K＝ (1.5 V )2 0.25 V × (0.75 V )3 ＝64V2 3 ，正确；D 项，30 MPa 时，若向容 器中充入惰性气体，容器的体积增大，相当于对平衡体系减小压强，平衡向逆反应方向移动， 错误。 二、非选择题(4 个小题，共 60 分) 9．(15 分)雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃烧尾气是造成空气 污染的原因之一。汽车尾气净化的主要原理为 2NO(g)＋2CO(g)催化剂 2CO2(g)＋N2(g)。在 密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如 图所示。 据此判断： (1)该反应的 ΔH________0(填“>”或“<”)，ΔS________0(填“>”或“<”)。 (2)在 T1 温度下，0～2 s 内的平均反应速率 v(N2)＝________________。 (3)当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若增大催化剂的表 面积，则 CO 转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到 t1 时刻达到平衡状态的是________(填字母)。 解析：(1)由图可知，温度 T1 时先到达平衡，故 T1>T2，温度越高，平衡时 CO2 的浓度越 低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即 ΔH<0,2NO(g)＋2CO(g) 催化剂 2CO2(g)＋N2(g)，反应前后气体体积减小，反应熵变 ΔS<0。 (2)由图可知，T1 温度时 2 s 到达平衡，平衡时 CO2 的浓度变化量为 0.2 mol·L－1，故 v(CO2) ＝0.2 mol·L－1 2 s ＝0.1 mol·L －1·s －1 ，速率之比等于化学计量数之比，故 v(N2)＝1 2v(CO2)＝1 2 ×0.1 mol·L－1·s－1＝0.05 mol·L－1·s－1。 (3)接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，但催化剂不影响平衡移动，CO 的转化率不变。 (4)到达平衡后正、逆反应速率相等，不再变化，t1 时刻 v 正最大，之后随反应进行速率 发生变化 ，未到达平衡，故 a 错误；该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学 平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，达最高，平衡常数不变，为最小，图像与实际符 合，故 b 正确；t1 时刻后 CO2、NO 的物质的量发生变化 ，t1 时刻未到达平衡状态，故 c 错 误；NO 的质量分数为定值，t1 时刻处于平衡状态，故 d 正确。 答案：(1)<　<　(2)0.05 mol·L－1·s－1　(3)不变　(4)bd 10．(16 分)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应： 2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)　K1 ΔH1<0 (Ⅰ) 2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　K2　ΔH2<0 (Ⅱ) (1)4NO2(g) ＋ 2NaCl(s)2NaNO3(s) ＋ 2NO(g) ＋ Cl2(g) 的 平 衡 常 数 K ＝ ________________________________________________________(用 K1、K2 表示)。 (2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向 2 L 恒容密闭容器中加入 0.2 mol NO 和 0.1 mol Cl2，10 min 时反应(Ⅱ)达到平衡。测得 10 min 内 v(ClNO)＝7.5×10 － 3mol·L－1·min－1，则平衡后 n(Cl2)＝_______mol，NO 的转化率 α1＝________。其他条件保 持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时 NO 的转化率 α2____α1(填“>”“<”或“＝”)， 平衡常数 K2______(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使 K 2 减小，可采取的措施是 ________________________________________________________________________。 解析：(1)将题干中已知的两个化学方程式做如下处理：(Ⅰ)×2－(Ⅱ)可得 4NO 2(g)＋ 2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，则其平衡常数 K＝K21 K2。 (2)根据“三段式”： 　　　　　　　2NO(g)　＋　Cl2(g)　2ClNO(g) 起始(mol·L－1) 0.1 0.05 0 转化(mol·L－1) 0.1α1 0.05α1 0.1α1 平衡(mol·L－1) 0.1－0.1α1 0.05－0.05α1 0.1α1 v(ClNO)＝0.1α1 mol·L－1 10 min ＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1，得 α1＝75%，平衡时 n(Cl2)＝(0.05 －0.05α1) mol·L－1×2 L＝0.025 mol。该反应为气体分子数减小的反应，恒压条件下相对于恒 容条件下，压强增大，平衡右移，NO 的转化率增大，即 α2>α1；化学平衡常数只与温度有关， 温度不变，平衡常数 K2 不变；该反应为放热反应，升高温度可使平衡常数 K2 减小。 答案：(1)K21 K2　 (2)2.5×10－2　75%　＞　不变　升高温度 11．(11 分)NO 能引起光化学烟雾，破坏臭氧层。处理 NO 有多种方法。利用催化技术 将尾气中的 NO 和 CO 转变成 CO2 和 N2，化学方程式如下：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋ N2(g)　ΔH＝－748 kJ·mol －1，为了测定某催化剂作用下的反应速率，在一定温度下，向某 恒容密闭容器中充入等物质的量的 NO 和 CO 发生上述反应。用气体传感器测得不同时间 NO 浓度如表： 时间(s) 0 1 2 3 4 …… c(NO)/ (mol·L－1) 1.00× 10－3 4.00× 10－4 1.70× 10－4 1.00× 10－4 1.00× 10－4 …… 根据题意回答下列问题： (1)前 2 s 内的平均反应速率 v(N2)＝________________(保留 3 位有效数字，下同)；计算 此温度下该反应的 K＝________。 (2)达到平衡时，下列措施能提高 NO 转化率的是_______(填字母)。 a．选用更有效的催化剂 b．降低反应体系的温度 c．充入氩气使容器内压强增大 d．充入 CO 使容器内压强增大 解 析 ： (1) 根 据 表 格 中 数 据 算 出 前 2 s 内 的 平 均 反 应 速 率 v(NO) ＝ (1.00 × 10－3－1.70 × 10－4)mol·L－1 2 s ＝4.15×10－4mol·L－1·s－1，根据化学反应速率之比等于 化学计量数之比，v(N2)＝1 2v(NO)≈2.08×10－4 mol·L－1·s－1；由表格数据看出第 3 s 后 c(NO) 不变则达平衡，此时 c(CO)＝1.00×10－4 mol·L－1，c(CO2)＝1.00×10－3mol·L－1－1.00×10－ 4mol·L －1＝9.00×10－4mol·L －1，c(N2)＝1 2c(CO2)＝4.50×10 －4mol·L －1，K＝ c2(CO2)·c(N2) c2(NO)·c2(CO) ≈3.65×106。 (2)达到平衡时，要提高 NO 转化率，即改变条件使平衡正向移动，选用更有效的催化剂， 平衡不移动，a 错误；降低反应体系的温度，该反应为放热反应，正向移动，b 正确；充入 氩气使容器内压强增大，但平衡不移动，c 错误；充入 CO 使容器内压强增大，相当于增大 CO 浓度，平衡正向移动，NO 转化率提高，d 正确。 答案：(1)2.08×10－4 mol·L－1·s－1　3.65×106　(2)bd 12．(18 分)甲醇是重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。 (1)已知反应 CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝－99 kJ·mol －1 中的相关化学键键能如 下： 化学键 H—H C—O C O H—O C—H E(kJ·mol－1) 436 343 x 465 413 则 x＝________。 (2) 在 一 容 积 可 变 的 密 闭 容 器 中 ， 1 mol CO 与 2 mol H2 发 生 反 应 ： CO(g) ＋ 2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1<0，CO 在不同温度下的平衡转化率(α)与压强的关系如图所示。 ①a、b 两点的反应速率：v(a)________v(b)(填“>”“<”或“＝”)。 ②T1________T2(填“>”“<”或“＝”)，原因是________________________________ ________________________________________________________________________。 ③在 c 点条件下，下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是________(填代号)。 A．H2 的消耗速率是 CH3OH 生成速率的 2 倍 B．CH3OH 的体积分数不再改变 C．混合气体的密度不再改变 D．CO 和 CH3OH 的物质的量之和保持不变 ④计算图中 a 点的平衡常数 Kp＝__________________(用平衡分压代替平衡浓度计算， 分压＝总压×物质的量分数)。 解析：(1)ΔH＝x kJ·mol －1 ＋2EH—H－(3EC—H＋EC—O＋EO—H)＝x kJ·mol －1 ＋2×436 kJ·mol－1－(3×413＋343＋465)kJ·mol－1＝－99 kJ·mol－1，解得 x＝1 076。(2)①观察图像知， 当温度为 T2 时，a 点的压强小于 b 点，则反应速率：v(a)