2018届一轮复习人教版化学反应进行的方向学案
化学反应进行的方向
1.了解化学反应的方向与焓变和熵变的关系；能够利用焓变和熵变判断化学反应的方向。
2.了解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行相关计算。
一、化学反应进行的方向
1．自发过程
(1)含义
在一定条件下，不需要借助外力作用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．化学反应方向：
(1)判据
(2)一般规律：
①ΔH<0，ΔS>0的反应一定能自发进行；
②ΔH>0，ΔS<0的反应一定不能自发进行；
③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。当ΔH<0，ΔS<0时低温下反应能自发进行；当ΔH>0，ΔS>0时，高温下反应能自发进行。
说明：对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。
二、化学平衡常数 转化率
1．化学平衡常数
(1)定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，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，该常数就是该反应的化学平衡常数。
(2)表达式：
对于可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，化学平衡常数K＝。
如在一定温度下，4 mol A在2 L的密闭容器中分解：
A(g)2B(g)＋C(g)，达到平衡时测得已有50%的A分解成B和C，则该反应的平衡常数为4。
(3)影响因素：K的大小与物质的浓度、压强等无关，只随温度的变化而变化。
(4)意义：
①一定温度下，K值越大说明反应进行程度越大，反应物转化率也越大。
②一般认为，K>105时，反应进行得就基本完全了。
2．平衡转化率
对于一般的化学反应：aA＋bBcC＋dD，达到平衡时反应物A的转化率为α(A)＝×100%＝×100%[c0(A)为A的初始浓度，c(A)为平衡时A的浓度]。
要点提取
(1)同一个反应中，反应物可以有多种，但不同反应物的转化率可能不同。
(2)增大一种反应物的浓度，可以提高其他反应物的转化率，工业生产中常常提高廉价原料的比例，从而增大昂贵原料的转化率，如工业合成氨中增大氮气的浓度，从而提高氢气的转化率。
3．化学平衡常数的三种应用
(1)利用化学平衡常数判断化学反应可能进行的程度，K值越大，反应进行的程度越大。
(2)利用化学平衡常数判断化学平衡移动的方向，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，反应物与生成物浓度有如下关系：＝Qc，称为浓度商。
Qc
(3)利用化学平衡常数随温度的变化判断反应的热效应，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。
高频考点一 化学反应进行的方向
例1．下列说法错误的是( )。
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)在室温下可自发进行，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
【答案】 B
【变式探究】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，因此任何条件下的所有碳酸盐分解一定能自发进行
D．判断反应能否自发进行需要根据ΔH与ΔS综合考虑
【答案】 D
【解析】 A项反应的ΔH为正值，即ΔH>0，因为反应后有气体生成，反应物均为固体，所以混乱度增加，熵变大于0，A错；吸热反应不一定不能自发进行，该反应在高温下能自发进行，B错；熵增加的反应不一定能自发进行，C错。
考点二 化学平衡常数与转化率
例2．可逆反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2。下列说法正确的是(K为平衡常数，Qc为浓度商)( )。
A．Qc不变，K变大，O2转化率增大
B．Qc不变，K变大，SO2转化率减小
C．Qc变小， K不变，O2转化率减小
D．Qc增大，K不变，SO2转化率增大
【答案】 C
【解析】 当可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2，浓度商Qc变小，K不变，平衡向右移动，SO2转化率增大，但O2转化率减小。
【变式探究】将E和F加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(g)＋F(s) 2G(g)。忽略固体体积，平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示。
压强/MPa
体积分数/%
温度/℃
1.0
2.0
3.0
810
54.0
ab
915
c
75.0
d
1 000
e
f
83.0
①b＜f ②915 ℃，2.0MPa时E的转化率为60% ③该反应的ΔS＞0 ④K(1 000 ℃)＞K(810 ℃)
上述①～④中正确的有( )。
A．4个 B．3个
C．2个 D．1个
【答案】 A
高频考点三 熵变与自发反应
例3．下列反应中，熵显著增加的反应是( )
A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
B．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
C．C(s)＋O2(g)===CO2(g)
D．2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)
【答案】 B
【解析】 反应中若生成气体或气体的量增加，都会使混乱度增大，熵增加。学科@网
高频考点四 复合判据的应用
例4．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℃、100kPa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℃、100kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝－2180.9J·mol－1，ΔS＝－6.61J·mol－1·K－1。
【答案】 会自发变成灰锡，不能再继续使用。
【解析】 ΔH－TΔS＝－2180.9J·mol－1×10－3－273K×(－6.61J·mol－1·K－1)×10－3≈－0.38kJ·mol－1<0，能自发进行。
1．(2015·重庆理综，7)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10mol，平衡后CO物质的量为8mol。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7mol
D．CO的平衡转化率为80%
【答案】 C
2．[2015·海南，16(2)]氨是合成硝酸、铵盐和氮肥的基本原料。回答下列问题：
硝酸铵加热分解可得到N2O和H2O。250℃时，硝酸铵在密闭容器中分解达到平衡，该分解反应的化学方程式为___________________________________________，
平衡常数表达式为________________________________；
若有1mol硝酸铵完全分解，转移的电子数为________mol。
【答案】 NH4NO3N2O↑＋2H2O↑ K＝c(N2O)·c2(H2O) 4
【解析】 根据题意可写出化学方程式，但应注意该反应为可逆反应；根据平衡常数定义，可得出K的表达式，注意硝酸铵为固体，不应列入平衡常数表达式中；NH4NO3的分解反应中，NO中氮元素的化合价从＋5价降低至＋1价，NH中氮元素的化合价从－3价升高至＋1价，转移4个电子，故有1molNH4NO3完全分解时转移4mol电子。学科@网
3．[2015·浙江理综，28(2)(3)(4)]乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：
(2)维持体系总压p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K＝________(用α等符号表示)。
(3)工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9)，控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下：
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实______________。
②控制反应温度为600℃的理由是________。
(4)某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸气工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：CO2＋H2===CO＋H2O，CO2＋C===2CO。新工艺的特点有________(填编号)。
①CO2与H2反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
②不用高温水蒸气，可降低能量消耗
③有利于减少积炭
④有利于CO2资源利用
【答案】 (2)p或
(3)①正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果
②600℃，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大
(4)①②③④学科@网
4．[2015·全国卷Ⅰ，28(4)]Bodensteins研究了下列反应：
2HI(g) H2(g)＋I2(g)
在716K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＝0.0027min－1，在t＝40min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)。
【答案】 ① ②k正/K 1.95×10－3 ③A点、E点
5．(2015·全国卷Ⅱ，27)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：
①CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH1
②CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2
③CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH3
回答下列问题：
(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下：
化学键
H—H
C—O
C≡O
H—O
C—H
E/kJ·mol－1
436
343
1076
465
413
由此计算ΔH1＝________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。
(2)反应①的化学平衡常数K表达式为________；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为______(填曲线标记字母)，其判断理由是______________________________________________。
图1
图2
(3)合成气组成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60时，体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而________(填“增大”或“减小”)，其原因是_________________________________；
图2中的压强由大到小为________，其判断理由是________________。
【答案】 (1)－99 ＋41
(2)K＝ a 反应①为放热反应，平衡常数数值应随温度升高变小
(3)减小 升高温度时，反应①为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低 p3>p2>p1 相同温度下，由于反应①为气体分数减小的反应，加压有利于提高CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。故增大压强时，有利于CO的转化率升高
反应①的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，而反应③为气体总分子数不变的反应，产生CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高，故压强p1、p2、p3的关系为p1
0.060
【答案】 C
2．(2014·新课标全国卷Ⅱ，26)在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g) 2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。
回答下列问题：
(1)反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)为________mol·L－1·s－1；反应的平衡常数K1为________。
(2)100 ℃时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.002 0 mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。
①T________100 ℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是________________________________________
________________________________________________________________________。
②列式计算温度T时反应的平衡常数K2_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是________________________________________________________________________。
【答案】 (1)大于 0.001 0 0.36 mol·L－1
(2)①大于 正反应吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高
②平衡时，c(NO2)＝0.120 mol·L－1＋0.002 0 mol·L－1×10 s×2＝0.160 mol·L－1
c(N2O4)＝0.040 mol·L－1－0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1
K2＝≈1.3
(3)逆反应 将反应容器的体积减小一半，即增大压强，当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体物质的量减小的方向移动，即向逆反应方向移动
(2)100 ℃时达到平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)降低，说明平衡N2O4(g)2NO2(g)向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，温度升高，向吸热反应方向移动，即向正反应方向移动，故T>100 ℃；由c(N2O4
)以0.002 0 mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10 s又达到平衡，可知此时消耗的c(N2O4)为0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1，由三段式；
N2O4(g) 2NO2(g)
起始量/(mol·L－1) 0.040 0.120
转化量/(mol·L－1) 0.020 0.040
平衡量/(mol·L－1) 0.020 0.160
K2＝＝≈1.3。
(3)温度T时反应达到平衡后，将反应容器的容积减小一半，压强增大，平衡会向气体体积减小的方向移动，该反应的逆反应为气体体积减小的反应，故平衡向逆反应方向移动。学科@网
3．(2014·山东，29节选)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)＝7.5×10－3 mol·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K2减小，可采取的措施是________。
【答案】 (1) (2)2.5×10－2 75% > 不变 升高温度
由v(ClNO)＝＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1，得α1＝75%，平衡时n(Cl2)＝(0.05－0.05×75%) 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，平衡逆向移动，可使平衡常数K2减小。
1．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．Ag(s)＋Cl2 (g)===AgCl(s) ΔH＝－127 kJ·mol－1
C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g) ΔH＝＋91 kJ·mol－1
D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l) ΔH＝－98 kJ·mol－1
【答案】 D
2．某温度时，N2＋3H22NH3的平衡常数K＝a，则此温度下，NH3H2＋N2的平衡常数为( )。
A. B.
C.a D.
【答案】 A
【解析】 K＝＝a，而NH3H2＋N2的平衡常数K′＝＝a－＝。
3．在容积可变的密闭容器中，1 mol N2和4 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时的氮气的体积分数接近于( )。
A．5% B．10%
C．15% D．20%
【答案】 C
【解析】 由氢气的平衡转化率可知氢气转化的物质的量为1 mol，所以氮气和氨气转化的物质的量分别为1/3 mol和2/3 mol，平衡时氮气、氢气和氨气的物质的量分别为2/3 mol、3 mol、2/3
mol，所以平衡时氮气的物质的量分数约为15%，即体积分数接近于15%，C正确。学科@网
4．碘水在水中的溶解度很小，但易溶于KI溶液，因为发生反应：I2(aq)＋I－(aq) I(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数如下表所示：
T/℃
3.8
15.3
25.0
35.0
50.2
K
1 160
841
689
533
409
下列说法不正确的是( )。
A．上述反应的正反应为放热反应
B．实验室配制碘水，为增大碘的溶解度可加入少量的KI
C．用该反应原理可除去硫粉中少量的碘单质
D．向上述体系中加入苯，平衡不移动
【答案】 D
【解析】 随着温度升高，K减小，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应；碘水中加入KI，c(I－)增大，平衡正向移动，I2的溶解度增大，B、C正确；I2易溶于苯，加入苯，使c(I2)减小，平衡逆向移动。
5．可逆反应A(g)＋2B(g) 3C(g)＋4D(g) ΔH>0，在恒容密闭容器中达到平衡后，改变某一条件，下列图像正确的是( )。
【答案】 D
6．高温及催化剂作用下，某反应的平衡常数K＝。恒容时，温度升高，H2浓度减小，下列说法正确的是( )。
A．恒温下，将容器体积变为原来2倍，CO的平衡浓度变为原来的1/2
B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小
C．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大
D．该反应化学方程式为CO2＋H2CO＋H2O ΔH<0
【答案】 A
7．室温下，体积为2 L的密闭容器中A、B、C三种气体的起始浓度和平衡浓度如下表：
物质
A
B
C
初始浓度/mol·L－1
0.1
0.2
0
平衡浓度/mol·L－1
0.05
0.05
0.1
下列说法中正确的是( )。
A．发生的反应可表示为A＋B2C
B．反应达到平衡时B的转化率为25%
C．若起始时密闭容器中有0.1 mol A、0.1 mol B、0.2 mol C时，反应达平衡时，c(A)＝0.05 mol·L－1
D．改变起始时容器中各气体的物质的量，可以改变此反应的平衡常数
【答案】 C
【解析】 根据表格中数据，可知发生的反应为A＋3B2C，A项错误；反应达到平衡时，B的转化率＝＝75%，B项错误；起始时密闭容器中有0.1 mol A、0.1 mol B、0.2 mol C时，与原平衡是等效平衡，达平衡时各物质浓度相同，C正确；温度不变，反应的平衡常数不变，D错误。
8．已知：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·mol－1。相同温度下，在容积相同的两个恒温密闭容器中，加入一定量的反应物发生反应。相关数据如下：
容器编号
起始时各物质物质的量/mol
CO
H2O
CO2
H2
达平衡过程体系能量的变化
①
1
4
0
0
放出热量：32.8 kJ
②
0
0
1
4
热量变化：Q
下列说法中，不正确的是( )。
A．容器①中反应达到平衡时，CO的转化率为80%
B．容器①中CO的转化率等于容器②中CO2的转化率
C．平衡时，两容器中CO2的浓度相等
D．容器①中CO反应速率等于H2O的反应速率
【答案】 C
9．已知反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。某温度下，将2 mol SO2和1 mol O2置于10 L密闭容器中，反应达平衡后，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图甲所示。则下列说法正确的是( )。
A．由图甲推断，B点SO2的平衡浓度为0.3 moL·L－1
B．由图甲推断，A点对应温度下的平衡常数为80
C．达到平衡后，缩小容器容积，则反应速率变化图像可以用图乙表示
D．压强为0.50 MPa时，不同温度下SO2的平衡转化率与温度关系如图丙，则T2>T1
【答案】 C
【解析】 由图甲可得B点SO2的转化率为0.85，由此可计算其平衡浓度为0.03 mol·L－1，A点对应温度下的平衡常数为800，A、B均不正确。达平衡后，缩小容器体积，v(正)、v(逆)均增大，平衡正向移动，v′(正)>v′(逆)，故C项正确。图丙中T1先达到平衡，则T1>T2，温度升高，平衡逆向移动，α(SO2)减小，D错误。学科@网
10．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：
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(CO)4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
【答案】 C
11．一定条件下铁可以和CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g) ΔH>0，1 100 ℃时，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2和CO的浓度与时间的关系如图所示。
(1)该反应的平衡常数表达式K＝________。
(2)下列措施中能使平衡常数K增大的是________(填序号)
A．升高温度 B．增大压强
C．充入一定量CO D．降低温度
(3)8 min内，CO的平均反应速率v(CO)＝________mol·L－1·min－1。
(4)1 100 ℃时，2 L的密闭容器中，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：
容器
甲
乙
反应物投入量
3 mol Fe、2 mol CO2
4 mol FeO、3 mol CO
CO的浓度(mol·L－1)
c1
c2
CO2的体积分数
φ1
φ2
体系压强(Pa)
p1
p2
气态反应物的转化率
α1
α2
①下列说法正确的是________。
A．2c1＝3c2 B．φ1＝φ2
C．p10，CO2的浓度与时间的关系如图所示：
①该条件下反应的平衡常数为________；若铁粉足量，CO2的起始浓度为2.0 mol·L－1，则平衡时CO2的浓度为________mol·L－1。
②下列措施中能使平衡时增大的是________(填序号)。
A．升高温度 B．增大压强
C．再充入一定量的CO2 D．再加入一定量铁粉
【答案】 (1)ΔH1－ΔH2 吸热 (2)①2.0 0.67(或2/3) ②A
13．在100 ℃时，将0.100 mol N2O4气体充入1 L恒容抽空的密闭容器中，隔一定时间对该容器内物质的浓度进行分析得到如表数据：
时间(s)
0
20
40
60
80
c(N2O4)/mol·L－1
0.100
c1
0.050
c3
c4
c(NO2)/mol·L－1
0.000
0.060
c2
0.120
0.120
(1)该反应的平衡常数表达式为________；从表中分析：
c1________c2，c3________c4(填“>”、“<”或“＝”)。
(2)在上述条件下，从反应开始直至达到化学平衡时，N2O4的平均反应速率为________mol·L－1·s－1。
(3)达平衡后下列条件的改变可使NO2气体浓度增大的是________(填字母序号)。
A．扩大容器的容积 B．再充入一定量的N2O4
C．分离出一定量的NO2 D．再充入一定量的He
(4)若在相同条件下，起始时只充入0.080 mol NO2气体，则达到平衡时NO2气体的转化率为________。
【答案】 (1)K＝ < ＝ (2)0.001 (3)B (4)25%
【解析】 (1)本题的反应方程式为N2O4(g) 2NO2(g)，由表中数据可计算出c1＝0.070，c2＝0.100，根据60 s和80 s时c(NO2)相等可确定在60 s时反应已达平衡状态，则有c3＝c4。(2)由表中数据知，从反应开始直至达到化学平衡，v(NO2)＝0.002 mol
·(L·s)－1，则v(N2O4)＝0.001 mol·(L·s)－1。(3)选项A和C中改变条件后，c(NO2)减小，选项D中改变条件后，c(NO2)保持不变。
(4)在题设条件下反应N2O4(g) 2NO2(g)的平衡常数K＝＝＝0.36。现充入NO2气体0.080 mol，相当于0.040 mol N2O4，设达平衡时N2O4的浓度变化了x mol·L－1，则有K＝＝＝0.36，解得x＝0.030，即达到平衡时混合气体中有0.06 mol NO2和0.01 mol N2O4，所以NO2的转化率为25%。
