2018届二轮复习化学反应速率、化学平衡学案（全国通用）

2018届二轮复习化学反应速率、化学平衡学案（全国通用）

第 8 讲　化学反应速率、化学平衡 最新考纲 考向分析 1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表 示方法。 2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的 重大作用。 3.了解化学反应的可逆性。 4.了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数 的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计 算。 5.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等) 对反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规 律。 6.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、 生产和科学研究领域中的重要作用。 化学反应速率和化学平衡是高考的必考 内容，其主要命题内容有：①化学反应 速率影响因素及计算；②化学平衡状态 的判断及影响因素；③应用平衡原理判 断反应进行的方向；④化学反应速率和 化学平衡的图像分析；⑤转化率、平衡 常数的含义及简单计算。 将化学反应速率和化学平衡移动的原理 与化工生产、生活实际相结合的题目是 最近几年的高考命题的热点。特别是化 学平衡常数的影响因素及其计算是新教 材增加的内容，应引起同学们的关注。 考点一　化学反应速率及其影响因素 K 考点盘查 ao dian pan cha (课前) 1．对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是 (　B　) A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大 B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大 C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大 D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大 [解析]　A．合成氨反应的正反应是放热反应，升高温度，正反应、逆反应的反应速率 都增大，但是温度对吸热反应的速率影响更大，所以对该反应来说，对逆速率影响更大，错 误。B．合成氨的正反应是气体体积减小的反应。增大压强，对正反应的反应速率影响更大， 正反应速率大于逆反应速率，所以平衡正向移动，正确。C．减小反应物浓度，使正反应的 速率减小，由于生成物的浓度没有变化，所以逆反应速率不变，逆反应速率大于正反应速率， 所以化学平衡逆向移动，错误。D．加入催化剂，使正反应、逆反应速率改变的倍数相同， 正反应、逆反应速率相同，化学平衡不发生移动，错误。 2．在不同浓度(c)、温度(T)条件下，蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。下列判断不正确的 是 (　D　) c/mol·L－1 v/mmol·L－1·min－1 T/K　　　　　　　　　　　　　 0.600 0.500 0.400 0.300 318.2 3.60 3.00 2.40 1.80 328.2 9.00 7.50 a 4.50 b 2.16 1.80 1.44 1.08 A．a＝6.00 B．同时改变反应温度和蔗糖的浓度，v 可能不变 C．b＜318.2 D．不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同 [解析]　考查蔗糖水解的速率与温度、物质的浓度的关系的计算与判断的知识。A．根 据表格的数据可知：在 328.2 K 时，蔗糖的浓度越大，水解的速率越快。根据浓度与速率的 变化关系可知在 328.2 K 时，蔗糖的浓度每减小 0.100 mol/L，速率减小 1.50 mmol/(L·min)， 所以在浓度是 0.400 mol/L 时，水解的速率是 a＝6.00 mmol/(L·min)，正确。B．根据表格数 据可知：升高温度，水解速率增大，增大浓度，水解速率也增大，若同时改变反应物的浓度 和反应的温度，则对反应速率的影响因素相互抵消，反应速率可能不变，正确。C．在物质 的浓度不变时，升高温度，水解速率增大，降低温度，水解速率减小。由于在物质的浓度是 0.600 mol/L 时，当 318.2 K 时水解速率是 3.60 mmol/(L·min)，现在该反应的速率是 2.16 mmol/(L·min)＜3.60 mmol/(L·min)，所以反应温度低于 318.2 K．即 b＜318.2，正确。D．不 同温度时，蔗糖浓度减小，速率减慢，但相同的浓度时的反应速率数值不相同，故时间也不 同。错误。 3．(2017·江苏·10)H 2O2 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 (　D　) 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]　本题考查反应条件对反应速率的影响。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 －1 NaOH 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－1 NaOH 条件下 H2O2 分解最快，0 mol·L－1 NaOH 条件下 H2O2 分解最 慢，而 1.0 mol·L－1 NaOH 条件下 H2O2 的分解速率处于中间，C 项错误；由图丁可知，Mn2＋ 越多，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。 R 弱点突破 uo dian tu po (课堂) 1．外界条件的改变对速率的影响掌握不全，如盘查 T1。 2．图、表题目的分析不会找关键点和有用信息，如盘查 T2。 有关化学反应速率的计算及比较 【例】在 2 L 的恒容容器中，充入 1 mol A 和 3 mol B，并在一定条件下发生如下反应： A(g)＋3B(g)2C(g)，若经 3 s 后测得 C 的浓度为 0.6 mol·L－1，下列选项说法正确的组合 是 (　B　) ①用 A 表示的反应速率为 0.1 mol·L－1·s－1 ②用 B 表示的反应速率为 0.4 mol·L－1·s－1 ③3 s 时生成 C 的物质的量为 1.2 mol ④3 s 时 B 的浓度为 0.6 mol·L－1 A．①②④ 　　　 B．①③④ C．③④ D．②③④ [解析]　在 2 L 的恒容容器中，充入 1 mol A 和 3 mol B，并在一定条件下发生如下反应： A(g)＋3B(g)2C(g)，若经 3 s 后测得 C 的浓度为 0.6 mol·L－1，用 C 表示的化学反应速率 为 0.6 mol·L－1/3 s＝0.2 mol·L－1·s－1，化学反应速率之比等于化学计量数之比，所以①用 A 表示的反应速率为 0.1 mol·L－1·s－1，①正确；②用 B 表示的反应速率为 0.3 mol·L－1·s－1，② 错误；③3 s 时生成 C 的物质的量为 n＝cV＝0.6 mol/L×2 L＝1.2 mol，③正确；④3 s 时转 化的 B 的物质的量为 1.8 mol，剩下的 B 的物质的量为 1.2 mol，所以 B 的浓度为 0.6 mol·L－ 1，④正确，答案选 B。 【练习】在一定条件下，对于 A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)反应来说，以下化学反应速率 的表示中，化学反应速率最快的是 (　B　) A．v(A2)＝30 mol·L－1·min－1 B．v(A2)＝0.8 mol·L－1·s－1 C．v(AB3)＝1.0 mol·L－1·s－1 D．v(B2)＝1.2 mol·L－1·s－1 [解析]　对于 A 2(g)＋3B2(g)2AB2(g)，都转化为 B2 表示的速率进行比较，A．v(A2)＝ 30 mol·L－1·min－1 换算单位后 r(A2)＝0.5 mol·L－1·s－1，化学反应速率之比等于化学计量数之 比，v(B2)＝3v(A2)＝3×0.5 mol·L－1·s－1＝1.5 mol·L－1·s－1；B．v(A2)＝0.8 mol·L－1·s－1，化 学反应速率之比等于化学计量数之比，v(B2)＝3v(A2)＝3×0.8 mol·L－1·s－1＝2.4 mol·L－1·s－1； C．c(AB3)＝1.0 mol·L －1·s －1，化学反应速率之比等于化学计量数之比，v(B2)＝3/2v(A2)＝ 3/2×1 mol·L－1·s－1＝1.5 mol·L－1·s－1；D．v(B2)＝1.2 mol·L－1·s－1；所以最快的是 B，答案 选 B。 1．化学反应速率计算的常见错误 (1)不注意容器的容积。 (2)漏写单位或单位写错。 (3)忽略有效数字。 2．比较化学反应速率大小的注意事项 (1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同单位。 (2)比较不同时间段内的化学反应速率大小时，可先换算成同一物质表示的反应速率， 再比较数值大小。 (3)比较化学反应速率与化学计量数的比值。例如，对于一般反应 aA(g)＋bB(g)cC(g) ＋dD(g)，比较不同时间段内vA a 与vB b 的大小，若vA a >vB b ，则用 A 表示的反应速率比用 B 表 示的大。 正确理解速率影响因素 (1)“惰性气体”对反应速率的影响 ①恒容：充入“惰性气体” ― ― →引起 总压增大―→物质浓度不变(活化分子浓度不 变)―→反应速率不变。 ②恒压：充入“惰性气体” ― ― →引起 体积增大 ― ― →引起 物质浓度减小(活化分子浓度减 小) ― ― →引起 反应速率减小。 (2)纯液体、固体对化学反应速率的影响 在化学反应中，纯液体和固态物质的浓度为常数，故不能用固态物质的浓度变化来表示 反应速率，但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一，如煤粉由于表面积大， 燃烧就比煤块快得多。 (3)外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相 同。 ①当增大反应物浓度时，v 正增大，v 逆瞬间不变，随后也增大； ②增大压强，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大； ③对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率； ④升高温度，v 正和 v 逆都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大； ⑤使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。 1．已知反应：2NO(g)＋Br2(g)===2NOBr(g)的活化能为 a kJ/mol，其反应原理如下： ①NO(g)＋Br2(g)===NOBr2(g)　慢 ②NO(g)＋NOBr2(g)===2NOBr(g)　快 下列有关该反应的说法正确的是 (　B　) A．反应的速率主要取决于②的快慢 B．反应速率 v(NO)＝v(NOBr)＝2v(Br2) C．NOBr2 是该反应的催化剂 D．该反应的焓变等于 a kJ/mol [解析]　A 项，反应速率的快慢主要取决于慢反应①的速率；B 项，反应速率之比等于 化学计量数之比，根据总反应式知反应速率：v(NO)＝v(NOBr)＝2v(Br2)；C 项，NOBr2 是 反应的中间产物，不是催化剂；D 项，a kJ/mol 是总反应的活化能，不是焓变。 2．(2017·甘肃明乐一中诊断)合成氨反应：N 2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0。在反应 过程中，逆反应速率的变化如图所示，下列说法正确的是 (　B　) A．t1 时一定是增加了生成物 B．t2 时使用了催化剂 C．t3 时增大了压强 D．t4 时一定是降低了温度 [解析]　t1 时逆反应速率增大，且大于正反应速率，平衡逆向移动，可以为升高温度，A 项错误；t2 时正、逆反应速率同等程度增大，化学平衡不移动，而该反应前后气体体 积不相等，则应该为使用了催化剂，B 项正确；t3 时逆反应速率减小，正反应速率大于 逆反应速率，平衡正向移动，则为降低了温度，C 项错误；t4 时逆反应速率瞬间不变，然后 逐渐减小，应为减小了反应物浓度，导致正反应速率小于逆反应速率，平衡逆向移动，D 项 错误。 3．(2017·聊城一模)为了探究温度、不活泼金属杂质对锌与稀硫酸反应速率的影响，设 计如下方案： 编号 纯锌粉 0.2 mol·L－1 硫酸溶液 温度 硫酸铜固体 Ⅰ 2.0 g 10.0 mL 25 ℃ 0 Ⅱ 2.0 g 10.0 mL t ℃ 0 Ⅲ 2.0 g 10.0 mL 35 ℃ 0.2 g Ⅳ 2.0 g 10.0 mL 35 ℃ 4.0 g 下列推断合理的是 (　D　) A．选择Ⅱ和Ⅲ实验探究硫酸铜对反应速率的影响，必须控制 t＝25 B．待测物理量是收集等体积气体所需要的时间，时间越长，反应速率越大 C．根据该方案，可以探究浓度、温度、固体接触面积对反应速率的影响 D．根据该实验方案得出反应速率大小可能是Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ [解析]　A 项，根据控制变量原理，Ⅰ和Ⅱ实验探究温度对反应速率的影响，而Ⅱ和Ⅲ 实验探究硫酸铜对反应速率的影响，控制Ⅱ实验的温度为 35 ℃，错误；B 项，时间越长， 反应速率越小，错误；C 项，题述方案只能探究温度、硫酸铜对锌与稀硫酸反应速率的影响， 稀硫酸浓度和锌与稀硫酸的接触面积均相同，错误；D 项，同条件下，温度高，反应速率大， 得出反应速率Ⅱ>Ⅰ，实验Ⅲ中构成铜锌原电池，反应速率大大增加，实验Ⅳ中，硫酸铜的 量过多，可能会导致大量铜覆盖住锌，阻止反应的进行，正确。 考点二　化学平衡状态及影响因素 K 考点盘查 ao dian pan cha (课前) 1．(2017·天津·6)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 (　B　) 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]　本题考查化学反应速率和化学平衡。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。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；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．汽车尾气中 NO 产生的反应为：N2(g)＋O2(g)2NO(g)。一定条件下，等物质的量 的 N2(g)和 O2(g)在恒容密闭容器中反应，下图曲线 a 表示该反应在温度 T 下 N2 的浓度随时 间的变化，曲线 b 表示该反应在某一起始反应条件改变时 N2 的浓度随时间的变化。下列叙 述正确的是 (　A　) A．温度 T 下，该反应的平衡常数 K＝4(c0－c1)2 c21 B．温度 T 下，随着反应的进行，混合气体的密度减小 C．曲线 b 对应的条件改变可能是加入了催化剂 D．若曲线 b 对应的条件改变是温度，可判断该反应的 ΔH<0 [解析]　化学反应速率；化学平衡。A．K＝ c(NO)2 c(N2) × c(O2)故 A 正确；B．由于反应前后， 气体体积不变，且质量守恒，故混合气体密度不变，故 B 错误；C．催化剂只能改变反应速 率，不能改变化学反应限度，故 C 错误；D．若曲线 b 对应的条件改变是温度，却不知道是 升高还是降低温度，故无法判断 ΔH，D 错误；此题选 A。 3．(2017·全国Ⅱ卷·27)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＝－242kJ·mol－1 反应①的 ΔH1 为__＋123__ 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__小于__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 __AD__(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__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)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__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__；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可 能是__丁烯高温裂解生成短链烃类__。 [解析]　本题主要考查盖斯定律和化学平衡知识的应用。(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。 R 弱点突破 uo dian tu po (课堂) 1．平衡状态判定的性质依据没弄明白，如盘查 T1。 2．外界条件改变时平衡移动方向判定没掌握，如盘查 T2。 3．外界条件改变时平衡移动图像的分析不到位，如盘查 T2，T3。 化学平衡状态的判断 (2016·山西太原高三调研)可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在体积固定的密闭容器 中进行，达到平衡状态的标志是 (　A　) ①单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2 ②单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO ③用 NO2、NO、O2 表示的反应速率之比为 2∶2∶1 的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部 [解析]　①单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2，能说明反应达到平衡状态； ②描述的都是正反应方向，无法判断是否达到平衡状态；③无论达到平衡与否，同向的反应 速率之比总是等于化学计量数之比；④混合气体的颜色不变能够说明反应达到了平衡状态； ⑤因容器体积固定，密度是一个常数，所以其不能说明反应达到平衡状态；该反应是一个反 应前后气体体积不等的反应，容器的体积又固定，所以⑥⑦均能说明反应达到平衡状态。 化学平衡状态判断标志的情况 (1)在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，② 混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体 的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于系数之比，⑦某种气体的百分含量 (A)能说明 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是__①③④⑦__。 (B)能说明 I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是__⑤⑦__。 (C)能说明 2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是__①③④⑤⑦__。 (D)能说明 C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是__①②③④⑦__。 (E)能说明 A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)达到平衡状态的是__②④⑦__。 (F)能说明 NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是__①②③__。 (G)能说明 5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是__②④⑦__。 (2)若上述题目改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？ 提示：(A)②③④⑦　(B)⑤⑦　(C)②③④⑤⑦　(D)②③④⑦　(E)②④⑦　(F)②③　 (G)②④⑦ 1．臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为 2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)，若 反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是 (　A　) A B 升高温度，平衡常数减小 0～3 s 内，反应速率为 v(NO2)＝0.2 mol·L－1 C D t1 时仅加入催化剂，平衡正向移动 达平衡时，仅改变 x，则 x 为 c(O2) [解析]　A．从能量变化的图像分析，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动， 平衡常数减小，A 正确。B．依据化学反应速率的计算公式：v(NO2)＝ (1.0－0.4) mol·L－1 3 s ＝ 0.2 mol·L－1·s－1，单位不对，B 错误。C．催化剂会同等程度地改变正、逆反应速率，所以 加入催化剂，平衡不移动，C 错误。D．增大 c(O2)，平衡逆向移动，NO2 的转化率降低，D 错误。 2．(2017·河北衡水模拟)在一个不传热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应 mA(g)＋ nB(g)pC(g)＋qD(g)，当 m、n、p、q 为任意整数时，反应达到平衡的标志是 (　B　) ①体系的压强不再改变 ②体系的温度不再改变 ③各组分的浓度不再改变 ④各组分质量分数不再改变 ⑤反应速率 v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q ⑥单位时间内 m mol A 断键反应，同时 p mol C 也断键反应 ⑦体系的密度不再变化 A．③⑤⑥ B．②③④⑥ C．①③④⑤ D．④⑥⑦ [解析]　因为 m＋n 与 p＋q 的关系不确定，故容器内的压强随时间的变化不一定是变量， 故①不一定是平衡状态；因容器是“不传热的固定容积的密闭容器”，反应过程中，体系中 的温度应随时间发生变化，当温度不变时是平衡状态；各组分的浓度不再改变和各组分质量 分数不再改变，反应都一定是平衡状态；速率之比等于方程式中化学计量数之比是恒定的， 不论反应是否达到平衡状态都存在这一关系，故⑤不一定是平衡状态；单位时间内 m mol A 断键反应，则说明有 p mol C 生成(同时 p mol C 也断键反应)，故⑥能说明反应已达平衡状 态；⑦体系的总质量和总体积始终不变，体系的密度始终不变化，故⑦不能说明反应已达平 衡状态。 3．(2017·全国Ⅲ卷·28)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__ac__(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 ②tm 时，v 正__大于__v 逆(填“大于”“小于”或“等于”)。 ③tm 时 v 逆__小于__tn 时 v 逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是__tm 时生成物浓 度较低__。 ④若平衡时溶液的 pH＝14，则该反应的平衡常数 K 为__ 4y3 (x－y)2__(mol·L－1)－1__。 [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(AsO4－3 )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(AsO 3－4 )，观察图象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。②tm 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(AsO3－3 )＝c(I2)＝x mol·L－1。根据图象可知平衡时 c(AsO3－4 )＝y mol·L－1， 则此时 c(I－)＝2y mo1·L －1，c(AsO3－3 )＝c(I2)＝(x－y) mo1·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。 考点三　化学平衡常数及相关计算 K 考点盘查 ao dian pan cha (课前) 1．(2017·江苏·8)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH 3OCH3)。下列说法不正确的 是 (　C　) ①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝a kJ·mol－1 ②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝b kJ·mol－1 ③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3＝c kJ·mol－1 ④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝d kJ·mol－1 A．反应①、②为反应③提供原料气 B．反应③也是 CO2 资源化利用的方法之一 C．反应 CH3OH(g)===1 2CH3OCH3(g)＋1 2H2O(l)的 ΔH＝d 2 kJ·mol－1 D．反应 2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的 ΔH＝(2b＋2c＋d) kJ·mol－1 [解析]　本题考查热化学知识。反应①的产物为 CO 和 H2，反应②的产物为 CO2 和 H2， 反应③的原料为 CO2 和 H2，A 项正确；反应③将温室气体 CO2 转化为燃料 CH3OH，B 项正 确；反应④中生成物 H2O 为气体，C 项中生成物 H2O 为液体，故 C 项中反应的焓变不等于 d 2 kJ·mol－1，C 项错误；依据盖斯定律，由②×2＋③×2＋④，可得所求反应的焓变，D 项 正确。 2．(2015·天津·6)某温度下，在 2 L 的密闭容器中，加入 1 mol X(g)和 2 mol Y(g)发生反 应： X(g)＋mY(g)3Z(g) 平衡时，X、Y、Z 的体积分数分别为 30%、60%、10%。在此平衡体系中加入 1 mol Z(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z 的体积分数不变。下列叙述不正确的是 (　D　) A．m＝2 B．两次平衡的平衡常数相同 C．X 与 Y 的平衡转化率之比为 1∶1 D．第二次平衡时，Z 的浓度为 0.4 mol·L－1 [解析]　化学平衡移动原理及计算。某温度下，在 2 L 的密闭容器中，加入 1 mol X(g) 和 2 mol Y(g)发生反应：X(g)＋m Y(g)3Z(g)，平衡时，X、Y、Z 的体积分数分别为 30%、60%、10%。在此平衡体系中加入 1 mol Z(g)，则可等效为两等效平衡体系合并，在 合并瞬间 X、Y、Z 的体积分数不变，但单位体积内体系分子总数增多，依据勒夏特列原理 平衡应朝使单位体积内分子总数减小方向移动，但再次达到平衡后，X、Y、Z 的体积分数 不变，则说明 m＋1＝3，故 m＝2，A 项正确；同一化学反应的平衡常数只与温度有关，两 次平衡温度不变，故两次平衡的平衡常数相同，B 项正确；m＝2，且起始量 X 与 Y 之比为 1∶2，则反应过程中由方程式可知反应的 X 与 Y 之比为 1∶2，故 X 与 Y 的平衡转化率之 比为 1∶1，C 项正确；m＝2，则该反应为反应前后气体总量不变的反应，故第二次平衡时 Z 的物质的量为：4×10%＝0.4 mol，故 Z 的浓度为 0.4 mol÷2 L＝0.2 mol/L，故 D 项错误；本 题选 D。 3．(2017·全国Ⅰ卷·28)近期发现，H2S 是继 NO、CO 之后的第三个生命体系气体信号分 子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题： H2S 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。 ①H2S 的平衡转化率 α1＝__2.5__%，反应平衡常数 K＝__2.8×10－3__。 ②在 620 K 重复试验，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__B__(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) ＝ 0.02×0.50mol＝0.01mol。 　　　 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 0.40×100%＝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，硫化氢的转化率减小，c 项错误；充入氮气，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，硫化氢的转化率不变，D 项错误。 R 弱点突破 uo dian tu po (课堂) 1．不能熟练的应用“三段式”进行计算，如盘查 T1。 2．不能熟练掌握，化学平衡常数的各种应用，如盘查 T3。 1．化学平衡常数的全面突破 (1)数学表达式：对于反应 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)来说，K＝cp(C)·cq(D) cm(A)·cn(B)。 注意：①不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达 式。如： CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g) K＝c(CO2) Cr2O2－7 (aq)＋H2O(l)2CrO2－4 (aq)＋2H＋(aq) K＝c2(CrO2－4 )·c2(H＋) c(Cr2O2－7 ) 但在非水溶液中，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数 表达式中。如： C2H5OH＋CH3COOHCH3COOC2H5＋H2O K＝ c(CH3COOC2H5)·c(H2O) c(C2H5OH)·c(CH3COOH) C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) K＝c(CO)·c(H2) c(H2O) ②同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。如： N2O4(g)2NO2(g) K＝c2(NO2) c(N2O4) 1 2N2O4(g)NO2(g) K′＝ c(NO2) c1 2 (N2O4) ＝ K 2NO2(g)N2O4(g) K″＝c(N2O4) c2(NO2)＝1 K 因此书写平衡常数表达式及数值时，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。 (2)对于气体反应，写平衡常数关系式时，除可以用平衡时的物质的量浓度表示外，也 可以用平衡时各气体的分压来表示，例如： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) Kp＝ p2(NH3) p(N2)·p3(H2) 注意：p(NH3)、p(N2)、p(H2)分别为 NH3、N2、H2 的平衡分压，某气体平衡分压＝平衡 时总压×该气体的物质的量分数。 (3)平衡常数的意义 ①平衡常数可表示反应进行的程度。K 越大，反应进行的程度越大，K>105 时，可以认 为该反应已经进行完全。转化率也能表示反应进行的程度，转化率不仅与温度有关，而且与 起始条件有关。 ②K 的大小只与温度有关，与反应物或生成物起始浓度的大小无关。 (4)浓度商：可逆的进行到某时刻(包括化学平衡)时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂 之积的比值称为浓度商(Q)。当 Q＝K 时，该反应达到平衡状态：QK 时，该反应向逆反应方向进行。 2．化学平衡计算中常用公式 (1)有关转化率，产率的计算 反应物转化率＝ 反应物的变化量 反应物的起始量×100% 产率＝ 产物实际产量 产物理论产量×100% (2)常用的气体定律 同温同体积：p(前)∶p(后)＝n(前)∶n(后) 同温同压强：ρ(前) ρ(后)＝M(前) M(后)＝V(后) V(前)＝n(后) n(前) 1．(2015·重庆·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 10 mol，平衡后 CO 物质的量为 8 mol。下列说法正确的是 (　C　) 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]　考查影响化学反应速率的因素，反应的热效应，化学平衡的有关计算。A．升 高温度，H2S 浓度增加，说明平衡逆向移动，则该反应是放热反应，错误；B．通入 CO 后， 正反应速率瞬间增大，又逐渐减小，错误；C．根据 　 　　 CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)　K＝0.1 起始物质的量　 10　 　n　　　　0　　　0 变化物质的量　 2　 　 2　　 　 2　　　2 平衡物质的量　 8　 　 n－2 　　 2　　　2 设该容器的体积为 V，根据 K＝0.1，列关系式得(2×2)÷[8×(n－2)]＝0.1，解得 n＝7， 正确；D．根据上述数据 CO 的平衡转化率为 2÷10×100%＝20%，错误；选 C。 2．加热 N2O5 依次发生的分解反应为： ①N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g) ②N2O3(g)N2O(g)＋O2(g) 在容积为 2 L 的密闭容器中充入 8 mol N2O5，加热到 t ℃，达到平衡状态后 O2 为 9 mol，N2O3 为 3.4 mol。则 t ℃时反应①的平衡常数为 (　A　) A．8.5 B．9.6 C．10.2 D．10.7 [解析]　设分解的 N2O3 物质的量为 x，反应过程中共生成 N2O3(x＋3.4) mol，在①反应 中 N2O5 分解了(x＋3.4) mol，同时生成 O2(x＋3.4) mol，在②反应中生成氧气 x mol，则(x＋ 3.4)＋x＝9，求解 x＝2.8，所以平衡后 N2O5、N2O3、O2 浓度依次为，c(N2O5)＝(8－2.8－3.4)÷2 ＝0.9 mol/L，c(N2O3)＝3.4÷2＝1.7 mol/L，c(O 2)＝9÷2＝4.5 mol/L，反应①的平衡常数 K＝ 1.7 × 4.5 0.9 ＝8.5，故选 A。 3．(2015·全国Ⅰ·28)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__K＝0.108 × 0.108 0.7842 __。 (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__k 正/K__(以 K 和 k 正表示)。若 k 正＝0.0027 min－1，在 t＝40 min 时，v 正＝__1.95×10－3__ 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__A、E__(填字母)。 [解析]　(1)问中的反应是比较特殊的，反应前后气体体积相等，不同的起始态很容易达 到等效的平衡状态。大家注意表格中的两列数据是正向和逆向的两组数据。 716 K 时，取第一行数据计算： 　　　　　 2HI(g)H2(g) ＋ I2(g) n(始)(取 1 mol) 　1 　 0 0 Δn　　　　　 (0.216) 　(0.108) (0.108) n(平) 0.784 (0.108) (0.108) 体积不影响，K＝0.108 × 0.108 0.784 × 0.784。本小题易错点：计算式会被误以为是表达式。 (2)问的要点是：平衡状态下，v 正＝v 逆，故有：k 正·x2(HI) ＝k 逆·x(H2)·x(I2) 变形：k正 k逆＝x(H2)·x(I2) x2(HI) ＝K 故有：k 逆＝k正 K v 正＝k 正·x2(HI)＝0.0027×(0.85)2＝1.95×10－3 (3)问看似很难，其实注意到升温的两个效应(加快化学反应速率、使平衡移动)即可突破： 先看图像右半区的正反应，速率加快，坐标点会上移；平衡(题中已知正反应吸热)向右移动， 坐标点会左移。综前所述，找出 A 点。同理可找出 E 点。 考点四　化学反应速率平衡图像 K 考点盘查 ao dian pan cha (课前) 1．(2016·四川·6)一定条件下，CH 4 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　) 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]　该题考查化学平衡图象，意在考查考生的观察能力和分析化学图象的能力。由 题中图象看出，随温度升高，甲烷的平衡体积分数减小，说明温度升高，平衡正向移动，则 该反应为吸热反应，ΔH>0，A 项正确；Z 越大，甲烷的平衡体积分数越小，故 b>3>a，B 项错误；起始时n(H2O) n(CH4)＝3，反应一旦开始，则消耗等物质的量的 H2O 和 CH4，即n(H2O) n(CH4)分 子、分母同时减小相同的数值，故图中 X 点对应的平衡混合物中n(H2O) n(CH4)的值一定不等于 3， C 项错误；温度不变，加压时平衡逆向移动，图中 X 点对应的平衡混合物中甲烷的体积分 数增大，D 项错误。 2．(2015·四川·7)一定量的 CO 2 与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋ CO2(g)2CO(g)，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示： 已知：气体分压(p 分)＝气体总压(p 总)×体积分数。下列说法正确的是 (　B　) A．550 ℃时，若充入惰性气体，v 正、v 逆均减小，平衡不移动 B．650 ℃时，反应达平衡后 CO2 的转化率为 25.0% C．T ℃时，若充入等体积的 CO2 和 CO，平衡向逆反应方向移动 D．925 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 Kp＝24.0p 总 [解析]　可变的恒压密闭容器中反应，550℃时充入惰性气体相当于减压。A．平衡向正 反应方向移动，A 错误；B．利用三段式，可得 CO2 的转化率为 25.0%，B 正确；C．由图 可知 T ℃时，平衡体系中 CO2 和 CO 体积分数相等，则在恒压密闭容器中再充入等体积的 CO2 和 CO，平衡不移动，C 错误；D．平衡后 p(CO)＝24 25p 总，p(CO2)＝ 1 25p 总，Kp＝[p(CO)]2 p(CO2) ＝ (0.96P)2 0.04P ＝23.0P，D 错误，选 B。 3．(2014·重庆·7)在恒容密闭容器中通入 X 并发生反应：2X(g)Y(g)，温度 T 1、T2 下 X 的物质的量浓度 c(X)随时间 t 变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是 (　C　) A．该反应进行到 M 点放出的热量大于进行到 W 点放出的热量 B．T2 下，在 0～t1 时间内，v(Y)＝a－b t1 mol·L－1·min－1 C．M 点的正反应速率 v 正大于 N 点的逆反应速率 v 逆 D．M 点时再加入一定量 X，平衡后 X 的转化率减小 [解析]　依据题中图示，可看出 T1>T2，由于 T1 时 X 的平衡浓度大，可推出该反应为放 热反应。A 项，M 点与 W 点比较，X 的转化量前者小于后者，故进行到 M 点放出的热量应 小于进行到 W 点放出的热量，A 项错误；B 项，2v(Y)＝v(X)＝a－b t1 mol·L－1·min－1，B 项 错误；C 项，T1>T2，温度越高，反应速率越大，M 点的正反应速率 v 正>W 点的正反应速率 v 正′，而 W 点的正反应速率 v 正′＝其逆反应速率 v 逆′>N 点的逆反应速率 v 逆，C 项正 确；D 项，恒容时充入 X，压强增大，平衡正向移动，X 的转化率增大，D 项错误。 R 弱点突破 uo dian tu po (课堂) 1．图表题分析的基本思路和步骤不清晰，如盘查 T2。 2．图表信息和化学知识的相结合不到位，如盘查 T1，T2，T3。 化学平衡图像题的解题步骤：有关化学平衡、化学反应速率的图表题一直是高考关注的 热点，在审题时，一般采用“看特点，识图像，想原理，巧整合”四步法。 第一步：看特点。即分析可逆反应化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变 化(正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反 应，还是吸热反应)等。 第二步：识图像。即识别图像类型，横坐标和纵坐标的含义、线和点(平台、折线、拐 点等)的关系。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其 温度、压强越大。 第三步：想原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提 条件等。 第四步：巧整合。图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特 点、化学反应速率和化学平衡原理。即： 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 (　B　) 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Ⅳ中 a、b、c 三点中只有 b 点已经达到化学平衡状态 [解析]　A．图Ⅰ中乙到达平衡时间较短，乙的温度较高，正反应放热，升高温度，平 衡向逆反应方向移动，SO3 的转化率减小，乙的温度较高，故 A 错误；B．图Ⅱ在 t0 时刻正 逆反应速率都增大，但仍相等，平衡不发生移动，应是加入催化剂的原因，B 正确；C．增 大反应物的浓度瞬间，正反速率增大，逆反应速率不变，之后逐渐增大，图Ⅲ改变条件瞬间， 正、逆速率都增大，正反应速率增大较大，平衡向正反应移动，应是增大压强的原因，C 错 误；D．曲线表示平衡常数与温度的关系，曲线上各点都是平衡点，D 错误，答案选 B。 2．对于可逆反应 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0。下列研究目的和图示相符的是 (　C　) A B C D 研究 目的 温度(T)对反应的影 响(T2＞T1) 压强(p)对平衡 常数的影响 温度(T)对反应的 影响 压强(p)对反应的 影响(p2＞p1) 图示 [解析]　A．温度越高反应速率越快，则温度 T2 对应曲线斜率大，A 错误；B．平衡常 数只受温度的影响，所以压强增大时，平衡常数不变，B 错误；C．在建立平衡的过程中， 反应要正向进行，氮气体积分数变小，当达到平衡后，由于该反应为放热反应，所以升高温 度，平衡逆向移动，氮气体积分数变大，C 正确；D．由于该反应是气体体积减小的反应， 增大压强，平衡向正反应方向移动，氨气的体积分数变大，即压强越大，氨气的体积分数越 大，且首先达到平衡状态，D 错误，答案选 C。 3．(2017·日照一模)向密闭容器中充入物质 A 和 B，发生反应 aA(g)＋bB(g)cC(g)。 反应过程中，物质 A 的含量(A%)和 C 的含量(C%)随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法 正确的是 (　B　) A．该反应在 T1、T3 温度时达到过化学平衡 B．该反应在 T2 温度时达到过化学平衡 C．该反应的逆反应是放热反应 D．升高温度，平衡会向正反应方向移动 [解析]　T1 温度之后 A%继续变小，C%继续增大，T3 温度之后 A%继续增大，C%继续 减小，故 T1、T3 温度时未达到化学平衡，故 A 错误；T2 温度之前 A%变小，C%从 0 逐渐增 大，而 T2 温度之后 A%逐渐增大，C%逐渐减小，说明 T2 温度之前是反应没有达到平衡状态， 故 B 正确；T2 温度时恰好平衡，T2 温度之后 A%逐渐增大，C%逐渐减小，说明 T2 温度之后 是温度升高使平衡向左移动，所以逆反应是吸热反应，温度升高使平衡向逆反应方向移动， 故 C、D 错误。 1．在恒温恒容的密闭体系中，可逆反应：A(s)＋2B(g)2C(g)　ΔH<0，不能作为该 反应达到化学平衡的标志的是 (　B　) ①v 正(B)＝v 逆(C)　②n(B)∶n(C)＝1∶1　③容器内压强不再改变　④容器内气体的密 度不再改变　⑤容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变 A．②③④⑤　　　　 B．②③ C．①③④ D．全部 [解析]　①二者化学计量数相同，说明正逆反应速率相等，可做标志；②物质的量相等 不能说明反应达到平衡；③反应前后气体体积不变，所以压强不能做标志；④气体的总质量 随着反应而改变，所以密度不变可做标志；⑤平均相对分子质量＝气体总质量/气体总物质 的量，由于气体总物质的量不变，而气体的总质量随时改变，所以平均相对分子质量不变可 做标志。所以选 B。 2．下列说法正确的是 (　B　) A．增大压强，活化分子百分数增加，化学反应速率一定增大 B．升高温度，单位体积内分子总数不变，但活化分子数增加了 C．分子间所有的碰撞为有效碰撞 D．加入反应物，使活化分子百分数增加，化学反应速率增大 [解析]　A．压强对反应速率的影响只能适用于气体体系，且增大压强，活化分子百分 数不变，A 错误；B．升高温度，活化分子百分数增加，化学反应速率一定能够增大，B 正 确；C．活化分子间所发生的分子间的碰撞，只有能发生反应的碰撞才是有效碰撞，C 错误； D．加入反应物，活化分子百分数不变，但是单位体积内活化分子数增加，化学反应速率增 大，且改变固体的质量反应速率不变，D 错误，答案选 B。 3．在容积固定的密闭容器中存在如下反应：N2(g)＋3H2(g) 催化剂 高温高压 2NH3(g)　ΔH<0。 某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出 如下关系图。下列叙述正确的是 (　B　) A．图Ⅰ研究的是温度对反应的影响，且甲的温度比乙的高 B．图Ⅱ研究的是温度对反应的影响，且甲的温度比乙的高 C．图Ⅱ研究的是压强对反应的影响，且甲的压强比乙的大 D．图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率比甲使用的高 [解析]　A．温度越高，反应速率越快，反应达到平衡所需要的时间越短，升高温度， 化学平衡向吸热的逆反应方向移动，所以平衡时 NH3 的含量降低，故该说法错误；B．温度 高反应速率快，首先达到平衡，由于平衡逆向移动，所以平衡时 NH3 的含量比低温时低， 故甲的温度比乙的高，正确；C．增大压强，化学反应速率快，达到平衡所需要的时间短； 增大压强，化学平衡正向移动，氢气的转化率增大，错误；D．不同催化剂催化反应不同， 但是不能使化学平衡发生移动，催化效率越高，反应速率快，就先达到平衡，根据图像可知 甲使用的催化剂效率比乙使用的高，错误。 4．相同温度下，容积均恒为 2 L 的甲、乙、丙 3 个密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋ O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表： 起始各物质的物质的量/mol 容器 SO2 O2 SO3 Ar 达到平衡时体系能量的变化 甲 2 1 0 0 放出热量：Q1 乙 1.8 0.9 0.2 0 放出热量：Q2＝78.8 kJ 丙 1.8 0.9 0.2 0.1 放出热量：Q3 下列叙述正确的是 (　B　) A．Q1>Q3>Q2＝78.8 kJ B．若乙容器中的反应经 t min 达到平衡，则 0～t min 内，v(O2)＝1 5t mol/(L·min) C．甲中反应达到平衡时，若升高温度，则 SO2 的转化率将大于 50% D．三个容器中反应的平衡常数均为 K＝2 [解析]　乙、丙转化到左边，SO2、O2 的物质的量分别为 2 mol、1 mol，与甲中 SO2、O2 的物质的量对应相等，恒温恒容条件下，丙中 Ar 不影响平衡移动，故三者为完全等效平衡， 平衡时 SO2、O2、SO3 的物质的量对应相等。A．由于平衡时二氧化硫物质的量相等，故参 加反应二氧化硫的物质的量：甲>乙＝丙，故放出热量：Q1>Q3＝Q2＝78.8 kJ，故 A 错误； B．乙容器中的反应经 t min 达到平衡，则 0～t min 内，v(O2)＝0.2 mol/L t min ＝1 5t mol/(L·min)， 故 B 正确；C．乙中平衡时二氧化硫物质的量为 1.8 mol－0.8 mol＝1 mol，甲中参加反应的 二氧化硫为 2 mol－1 mol＝1 mol，甲中二氧化硫的转化率为1 mol 2 mol×100%＝50%，正反应为 放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，SO2 的转化率将小于 50%，故 C 错误；D．甲、 乙、丙三容器温度相同，平衡常数相同，乙中平衡时放出热量为 78.8 kJ，由 2SO2(g)＋ O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol －1 可知，参加反应的二氧化硫为 2 mol×78.8 kJ 197 kJ＝0.8 mol，则二氧化硫浓度变化量为0.8 mol 2 L ＝0.4 mol/L，SO2、O2、SO3 的起始浓度分别为1.8 mol 2 L ＝0.9 mol/L、0.9 mol 2 L ＝0.45 mol/L、0.2 mol 2 L ＝0.1 mol/L，则： 　　　　　　　2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 起始(mol/L)： 　0.9　　 0.45　　 0.1 转化(mol/L)：　 0.4　　 0.2　　　0.4 平衡(mol/L)： 　0.5　　 0.25　　 0.5 故平衡常数 K＝ 0.52 0.52·0.25＝4，故 D 错误；故选 B。 5．已知某密闭容器中存在下列平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，的平衡物质 的量浓度 c(CO2)与温度 t 的关系如图所示。下列说法错误的是 (　A　) A．平衡状态 A 与 C 相比，平衡状态 A 的 c(CO)较小 B．在 t2 时，D 点的反应速率：v(逆)＞v(正) C．反应 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的 ΔH＞0 D．若 t1、t2 时的平衡常数分别为 K1、K2，则 K1＜K2 [解析]　A．平衡状态 A 与 C 相比，C 点温度高，已知 ΔH>0，升高温度平衡正移，CO 浓度减小，所以 A 点 CO 浓度大，故 A 错误；B．T2 时反应进行到状态 D，c(CO2)高于平衡 浓度，故反应向逆反应进行，则一定有 v(正)0，故 C 正确；D．该反应正反应是吸热反应，升高温度平衡正反 应移动，化学平衡常数增大，故 K1T1 [解析]　本题考查化学平衡。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 mol·L－1 × (0.4 mol·L－1)2 (0.2 mol·L－1)2 ＝0.8 mol·L －1，容器Ⅱ中 Qc＝0.2 mol·L－1 × (0.5 mo1·L－1)2 (0.3 mol·L－1)2 ≈0.56 mol·L－1T1，D 项正确。 7．固定容积为 2 L 的密闭容器中发生反应 xA(g)＋yB(g)zC(g)，图Ⅰ表示 t ℃时容 器中各物质的量随时间的变化关系，图Ⅱ表示平衡常数 K 随温度变化的关系。结合图像判 断，下列结论正确的是 (　D　) A．该反应可表示为：2A(g)＋B(g)C(g)　ΔH<0 B．t ℃时该反应的平衡常数 K＝6.25 C．当容器中气体密度不再变化时，该反应达到平衡状态 D．t ℃，在第 6 min 时再向体系中充入 0.4 mol C，再次达到平衡时 C 的体积分数大于 0.25 [解析]　A．由图Ⅱ知，升高温度，平衡常数逐渐增大，该反应为吸热反应，ΔH＞0， 错误；B．根据图Ⅰ知 0－5 min 内，A、B、C 的物质的量变化分别为 0.4 mol、0.2 mol、0.2 mol，该反应可表示为：2A(g)＋B(g)C(g)，反应达平衡时 A、B、C 的平衡浓度分别为 0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.1 mol/L，故 t ℃时该反应的平衡常数 K＝c(C)/c2(A)c(B)＝25，错误； C．根据质量守恒定律知容器内气体的质量保持不变，容器的容积保持不变，容器内气体的 密度为恒量，不能作为平衡标志，错误；D、根据图Ⅰ知 t ℃时反应达平衡后 C 的体积分数 为 25%，在第 6 min 时再向体系中充入 0.4 mol C，相当于加压，平衡正向移动，再次达到 平衡时 C 的体积分数大于 0.25，正确。 8 ． 利 用 CO 和 H2 在 催 化 剂 的 作 用 下 合 成 甲 醇 ， 发 生 的 反 应 如 下 ： CO(g) ＋ 2H2(g)===CH3OH(g)。在体积一定的密闭容器中按物质的量之比 1∶2 充入 CO 和 H2，测得 平衡混合物中 CH3OH 的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 (　C　) A．该反应的 ΔH＜0，且 p1＜p2 B．反应速率：v 逆(状态 A)＞v 逆(状态 B) C．在 C 点时，CO 转化率为 75% D．在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的 CH3OH，到达平衡时 CH3OH 的体积 分数不同 [解析]　A．由图可知，升高温度，CH3OH 的体积分数减小，平衡逆向移动，则该反应 的 ΔH＜0,300 ℃时，增大压强，平衡正向移动，CH3OH 的体积分数增大，所以 p1＞p2，故 A 错误；B．B 点对应的温度和压强均大于 A 点，温度升高、增大压强均使该反应的化学反 应速率加快，因此 v 逆(状态 A)＜v 逆(状态 B)，故 B 错误；C．设向密闭容器充入了 1 mol CO 和 2 mol H2，CO 的转化率为 x，则 　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 起始　　1　　 2　　 　 0 变化　　x　　　2x　　 　x 结束　 1－x　 2－2x　　 x 在 C 点时，CH3OH 的体积分数＝ x 1－x＋2－2x＋x＝0.5，解得 x＝0.75，故 C 正确； D．由等效平衡可知，在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的 CH3OH 到达平衡时 CH3OH 的体积分数都相同，故 D 错误；故选 C。 9．甲、乙、丙三个容器中最初存在的物质及其数量如图所示，三个容器最初的容积相 等、温度相同，反应中甲、丙的容积不变，乙中的压强不变，在一定温度下反应达到平衡。 下列说法正确的是 (　B　) A．平衡时各容器内 c(NO2)的大小顺序为乙>甲>丙 B．平衡时 N2O4 的百分含量：乙>甲＝丙 C．平衡时甲中 NO2 与丙中 N2O4 的转化率不可能相同 D．平衡时混合物的平均相对分子质量：甲>乙>丙 [解析]　因甲、丙为恒容容器，0.1 mol N2O4 完全转化可得到 0.2 mol NO2，故甲、丙两 容器中的化学平衡为等效平衡，反应开始后乙容器中的压强大于甲容器中的压强，而压强越 大，越有利于平衡向生成 N2O4 的方向进行，故 B 对；再结合平均相对分子质量与各组分相 对分子质量的关系知 D 错；虽然乙中转化掉的 NO2 比甲中多，由勒夏特列原理知因乙的容 积减小导致 NO2 浓度增大的程度大于因平衡移动使 NO2 浓度减小的程度，因此，平衡时乙 中 NO2 的浓度大于甲中 NO2 的浓度，但由于甲、丙两容器内的化学平衡为等效平衡，甲、 丙中 NO2 的浓度应相等，A 错；由甲、丙中的化学平衡为等效平衡知，若平衡时甲中 NO2 的转化率为 50%，则丙中 N2O4 的转化率也为 50%，C 错。 10．Ⅰ.氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。 (1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分 K 值。 反应 大气固氮 N2(g)＋O2(g)2NO(g) 工业固氮 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 温度/℃ 27 2 000 25 400 450 K 3.8×10－31 0.1 5×108 0.507 0.152 ①分析数据可知：大气固氮反应属于__吸热__(填“吸热”或“放热”)反应。 ②分析数据可知；人类不适合大规模模拟大气固氮的原因__K 值小，正向进行的程度小 (或转化率低)，不适合大规模生产__。 (2)工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定 N2 的平衡转化率在不同压强(p1、p2) 下随温度变化的曲线，如图所示的图示中，正确的是__A__(填“A”或“B”)；比较 p1、p2 的大 小关系：__p2>p1__。 Ⅱ.目前工业合成氨的原理是：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) (3) 在一定温度下，将 1 mol N2 和 3 mol H2 混合置于体积不变的密闭容器中发生反应， 达到平衡状态时，测得气体总物质的量为 2.8 mol。 ①达平衡时，H2 的转化率 α1＝__60%__。 ②已知平衡时，容器压强为 8 MPa，则平衡常数 Kp＝__ 49 192(MPa)－2 或 0.255(MPa)－2 或 0.26(MPa)－2__(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)①由表格数据可知，温度越高，K 越大，说明升高度，平衡正移，则正反应 方向为吸热反应，故答案为：吸热； ②由表格数据可知，2 000 ℃时，K＝0.1，K 值很小，则转化率很小，不适合大规模生 产，所以人类不适合大规模模拟大气固氮，故答案为：K 值小，正向进行的程度小(或转化 率低)，不适合大规模生产； (2)合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率减小，所以图 A 正确，B 错误；该反应 正方向为体积减小的方向，增大压强平衡正向移动，转化率增大，p2 的转化率大，则 p2 大； 故答案为：A；p2>p1； (3)①设平衡时有 x mol N2 转化， 　　　 　N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 起始物质的量： 1 mol　3 mol　　　0 变化的物质的量： x　　 3x　　　 2x 平衡物质的量： 1－x　 3－3x　　 2x 列式可得：4－2x＝2.8， 解得 x＝0.6 mol，a1＝0.6 mol 1 mol ×100%＝60%， 故答案为：60%； ②N2、3H2、NH3 的平衡分压分别为：0.4 2.8×8 MPa，12 2.8×8 MPa，1.2 2.8×8 MPa，因此 Kp＝ (1.2 2.8 × 8 MPa)2 (1.2 2.8 × 8 MPa)3(0.4 2.8 × 8 MPa) ＝ 49 192(Mpa)2，故答案为： 49 192(MPa)2。 11．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)将一定量 N2O4 投入固定容积的真空容器中，下述现象能说明反应达到平衡的是 __bc__。 a．v 正(N2O4)＝2v 逆(NO2) b．体系颜色不变 c．气体平均相对分子质量不变 d．气体密度不变 达到平衡后，保持体积不变升高温度，再次到达平衡时，则混合气体颜色__变深__(填 “变深”、“变浅”或“不变”)，判断理由__正反应是吸热反应，其他条件不变，温度升高 平衡正向移动，c(NO2)增加，颜色加深__。 (2)平衡常数 K 可用反应体系中气体物质分压表示，即 K 表达式中用平衡分压代替平衡 浓度，分压＝总压×物质的量分数(例如：p(NO2)＝p 总×x(NO2)。写出上述反应平衡常数 Kp 表达式__p 总·x2(NO2)/x(N2O4)__(用 p 总、各气体物质的量分数 x 表示)；影响 Kp 的因素__温 度__。 (3)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__k 正/k 逆__(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＝4.8×104 s－1, 当 N2O4 分解 10% 时，v 正＝__3.9×106__ kPa·s－1； (4)真空密闭容器中放入一定量 N2O4，维持总压强 p0 恒定，在温度为 T 时，平衡时 N2O4 分解百分率为 a。保持温度不变，向密闭容器中充入等量 N2O4，维持总压强在 2p0 条件下分 解，则 N2O4 的平衡分解率的表达式为__(α2/2－α2)1/2__。 [解析]　(1)根据平衡定义，v 正∶v 逆＝系数比，反应达到平衡状态，2v 正(N2O4)＝v 逆 (NO2)，故 a 错误；体系颜色不变，说明 NO2 浓度不变，一定达到平衡状态，b 正确；c.气体 质量不变，反应中气体物质的量改变，根据 M＝m(总) n(总)，气体平均相对分子质量为变量，当 气体平均相对分子质量不变时，一定达到平衡状态，c 正确；d.气体质量不变、体积不变，ρ ＝m V，密度为恒量，气体密度不变不一定平衡，d 错误；N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋24.4 kJ/mol，正反应是吸热反应，达到平衡后，保持体积不变升高温度，平衡正向移动，NO2 浓 度增大，则混合气体颜色变深。 (2)平衡常数 Kp 表达式 p＝x2(NO2)/x(N2O4)；影响平衡常数 K 的因素是温度，所以影响 Kp 的因素是温度。 (3)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，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＝4.8×104 s－ 1。 当 N2O4 分解 10%时，v 正＝4.8×104×100 kPa×0.9 1.1＝3.9×104 kPa·s－1； (4)真空密闭容器中放入一定量 N2O4，维持总压强 p0 恒定，在温度为 T 时，平衡时 N2O4 分解百分率为 a。保持温度不变，向密闭容器中充入等量 N2O4，维持总压强在 2p0 条件下分 解，则 N2O4 的平衡分解率的表达式为(α2/2－α2)1/2。 真空密闭容器中放入一定量 N2O4，维持总压强 p0 恒定，设 N2O4 初始浓度为 x N2O4(g)2NO2(g) 起始　　　　x　　　　 0 转化　　　　αx　　　 2αx 平衡　　　　x－αx　　 2αx 向密闭容器中充入等量 N2O4，维持总压强在 2p0 条件下，则 N2O4 初始浓度为 2x N2O4(g)2NO2(g) 起始　　　　2x　　　 　0 转化　　　β×2x　　　β×4x 平衡　　　2x－β×2x　β×4x (2αx)2 x－αx＝ (4xβ)2 2x－2xβ，β＝(α2/2－α2)1/2。