2018届高考一轮复习人教版化学反应速率与化学平衡学案(8)
第二讲 化学平衡状态
[2017高考导航]
考纲要求
真题统计
命题趋势
1.了解化学反应的可逆性。
2．了解化学平衡建立的过程。
3．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识并能用相关理论解释其一般规律。
4．了解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。
2015，卷Ⅰ 28T(4)；
2015，卷Ⅱ 27T(3)；
2014，卷Ⅰ 28T(3)；
2014，卷Ⅱ 26T(3)；
2013，卷Ⅰ 28T(2)(3)(4)；
2013，卷Ⅱ 28T(1)
高考对本部分的考查内容主要有化学平衡状态的判断、分析，对化学平衡移动中相关量的变化分析以及用图像工具分析解决问题等。预计2017年高考既会保持对传统知识的考查，如化学平衡状态的判断、有关平衡的计算等；又会适当增加对联系实际问题的考查，如利用平衡移动原理探索工业条件的选择等。备考时注意平衡状态的判断依据，加强对图像问题的分析。
考点一 可逆反应 化学平衡状态[学生用书P162]
一、可逆反应
1．定义
在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
2．特点
(1)二同：①相同条件下；②正、逆反应同时进行。
(2)一小：反应物与生成物同时存在，任一组分的转化率都小于100%。
3．表示
在方程式中反应符号用“”表示。
二、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，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。
2．特点
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)2H2O2H2↑＋O2↑为可逆反应。( )
(2)二次电池的充、放电为可逆反应。( )
(3)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。( )
答案：(1)× (2)× (3)√
2．向含有2 mol的SO2的容器中通入过量氧气发生：2SO2＋O22SO3，充分反应后生成SO3的物质的量________2 mol(填“<”“>”或“＝”，下同)，SO2的物质的量________0 mol，转化率________100%。
答案：< > <
名师点拨
(1)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。
(2)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立。
(3)化学反应达到化学平衡状态的正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。
(4)化学反应达平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等。
反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在恒温恒容密闭容器中进行，下列可作为判断其达到平衡状态的标志的是( )
①SO2和SO3的浓度相等 ②SO2的质量分数保持不变 ③容器中气体的压强保持不变 ④SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等 ⑤容器中混合气体的密度保持不变
⑥容器中气体的平均摩尔质量保持不变 ⑦2v正(SO2)＝v逆(O2) ⑧单位时间内生成n mol O2的同时消耗2n mol SO3
A．①②④⑤ B．②③⑦⑧
C．②③⑤⑥ D．②③⑥
[解析] 判断一个化学反应达到平衡状态依据的原则是“变量不变达平衡”。①反应物和生成物的浓度不变时达到平衡状态，而不是浓度相等，错误；②SO2的质量分数是变量，不变时达到平衡状态，正确；③反应在恒容密闭容器中进行，且该反应是反应前后气体分子数发生变化的反应，故容器中气体的压强是变量，当压强不变时达到平衡状态，正确；④SO3的生成速率与SO2的消耗速率是同一个反应方向，一定相等，错误；⑤容器的容积固定，气体的质量固定，混合气体的密度是定量，错误；⑥反应前后气体的物质的量发生变化，而气体总质量不变，因此当容器内气体的平均摩尔质量保持不变时，一定达到平衡状态，正确；⑦正确的关系式为v正(SO2)＝2v逆(O2)，错误；⑧单位时间内生成n mol O2的同时消耗2n mol SO3，这个关系一直存在，与是否达到平衡无关，错误。
[答案] D
若换成反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，在恒温恒容密闭容器中进行，
可作为判断其达到平衡状态标志的是________。
①H2、I2、HI的分子数之比为1∶1∶2 ②H2的体积分数保持不变 ③容器中气体的压强保持不变 ④H2的消耗速率与I2的生成速率相等 ⑤容器中混合气体的密度保持不变 ⑥容器中气体的平均摩尔质量保持不变 ⑦2v正(I2)＝v逆(HI) ⑧单位时间内生成n mol I2的同时消耗2n mol HI
答案：②④⑦
化学平衡状态的判断思路
(1)“逆向相等”
反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的消耗速率和生成速率相等。
(2)“变量不变”
如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应进行保持不变的量，不能作为是否达到平衡状态的判断依据。
[注意] ①根据正、逆反应速率来判断可逆反应是否达到平衡时，要注意用同一种物质表示的正、逆反应速率相等，不同种物质正、逆反应速率之比等于化学计量数之比。
②根据压强是否变化来判断可逆反应是否达到平衡时，要注意两点：一是容器的容积是否可变；二是反应前后气体的体积是否变化。
③对于不同的反应，用相同物理量判断时，结果可能不同。如在恒容密闭容器中，容器内的压强不再变化时，对于气体体积变化的反应是平衡状态，但对于气体体积不变的反应不一定是平衡状态。
题组一 从定性、定量两个角度考查可逆反应的特点
1．在已达到平衡的可逆反应2SO2＋O22SO3中，充入由18O 组成的氧气一段时间后，18O存在于下列物质中的( )
A．多余的氧气中
B．生成的三氧化硫中
C．氧气和二氧化硫中
D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中
解析：选D。化学平衡是动态平衡，18O2的加入一定会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使SO2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。
2．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是( )
A．c1∶c2＝3∶1
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X、Y的转化率不相等
D．c1的取值范围为0 mol·L－1
v逆：平衡向正反应方向移动。
(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。
(3)v正0，达到平衡后，改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化：
(1)增加C，平衡________，c(CO)________。
(2)减小密闭容器体积，保持温度不变，则平衡__________，c(CO2)________。
(3)通入N2，保持密闭容器体积和温度不变，则平衡________，c(CO2)________。
(4)保持密闭容器体积不变，升高温度，则平衡__________，c(CO)________。
答案：(1)不移动 不变 (2)向逆反应方向移动 增大
(3)不移动 不变 (4)向正反应方向移动 增大
2．已知一定条件下合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，在反应过程中，反应速率的变化如图所示，请根据速率的变化回答采取的措施。
t1____________________；t2____________________；
t3____________________；t4____________________。
答案：增大c(N2)或c(H2) 加入催化剂 降低温度 增大压强
3．对于任何一个化学平衡体系，采取以下措施，一定会使平衡发生移动的是( )
A．加入一种反应物 B．升高温度
C．增大平衡体系的压强 D．使用催化剂
解析：选B。因为所有化学反应都会伴随着能量变化，所以升高温度，化学平衡一定会移动。
名师点拨
(1)化学平衡发生移动的实质是正、逆反应速率不相等。正、逆反应速率发生变化，平衡不一定移动。例如：使用催化剂，正、逆反应速率均增加，但是增加后的速率仍然相等，所以平衡不发生移动。
(2)不要把v(正)增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有v(正)>v(逆)时，平衡才向正反应方向移动。
(3)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来，当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物转化率提高；当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他反应物的转化率提高。
(2016·浦东新区高三模拟)N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生以下反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋Q kJ/mol，一定温度时，向密闭容器中通入N2O5，部分实验数据见下表：
时间(s)
0
500
1 000
1 500
c(N2O5)(mol/L)
0.50
0.35
0.25
0.25
下列说法中错误的是( )
A．500 s时O2的浓度为0.075 mol/L
B．平衡后，升高温度，正反应速率先增大后减小
C．平衡后，要使化学平衡常数增大，改变的条件是升高温度
D．1 000 s时将容器的体积缩小一半，重新达到平衡时0.25 mol/L＜c(N2O5)＜0.50 mol/L
[解析] A．在前500 s内c(N2O5)减小0.15 mol/L，则根据反应方程式可知产生O2的浓度为c(O2)＝0.15 mol/L÷2＝0.075 mol/L，正确；B.升高温度，化学反应速率加快，由于该反应的正反应是吸热反应，所以升高温度，平衡向吸热的正反应方向移动，温度降低，又使化学反应速率减慢，所以正反应速率先增大后减小，正确；C.化学平衡常数只与温度有关，该反应的正反应是吸热反应，所以平衡后，要使化学平衡常数增大，改变的条件只能是升高温度，正确；D.1 000 s时将容器的体积缩小一半，若平衡不发生移动，则c(N2O5)＝0.50 mol/L，但是该反应的正反应是气体体积增大的反应，将容器的体积缩小一半，即增大压强，根据平衡移动原理可知，增大压强，平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，所以重新达到平衡时c(N2O5)＞0.50 mol/L，错误。
[答案] D
对于某可逆反应2A(g)＋B(g)C(g)＋3D(？)，平衡时B物质的浓度为0.2 mol/L，保持温度不变，将容器扩大到原体积的2倍，重新达到平衡时B物质的浓度为0.14 mol/L，则物质D是气态还是非气态？
答案：扩容至2倍，各物质浓度均减半，重新达到平衡时B物质的浓度为0.14 mol/L，说明B的浓度比扩容时增大，则表示平衡向逆方向移动；压强减小，平衡将向气体体积增大的方向移动，说明化学方程式中气体体积左边大于右边，则D物质为非气态。
(1)分析化学平衡移动的一般思路
(2)规避平衡移动的易错点
化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“抵消”外界条件的改变，改变是不可逆转的，达到新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。例如：①增大反应物AＫ
的浓度，平衡右移，A的浓度在增大的基础上减小，但达到新平衡时，A的浓度一定比原平衡大；②若将体系温度从50 ℃升高到80 ℃，则化学平衡向吸热反应方向移动，达到新的平衡状态时50 ℃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。该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。
2．t ℃时，将一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，平衡后测得B气体的浓度为0.6 mol·L－1。恒温下，将密闭容器的容积扩大1倍，重新达到平衡后，测得B气体的浓度为0.4 mol·L－1。下列叙述中正确的是( )
A．重新达到平衡时，D的体积分数减小
B．a＋bc＋d，B、C两项错误，A项正确；重新达平衡时尽管A、B物质的量均增大了，但因体积扩大，实际上容器内A、B、C、D各物质浓度均减小了，D项错误。
题组二 控制化学平衡移动方向措施的选择
3．合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0。反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是( )
A．增大压强 B．降低温度
C．增大CO的浓度 D．更换催化剂
解析：选B。A项，该反应为等体积反应，压强不影响平衡移动。B项，正反应放热，降温平衡右移，CO的转化率增大。C项，增大CO的浓度，CO的转化率减小。D项，催化剂不影响平衡移动。
4．已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确的是( )
①生成物的百分含量一定增加
②生成物的产量一定增加
③反应物的转化率一定增大
④反应物浓度一定降低
⑤正反应速率一定大于逆反应速率
⑥使用了合适的催化剂
A．①② B．②⑤
C．③⑤ D．④⑥
解析：选B。催化剂的使用对化学平衡移动无影响。增加反应物的浓度平衡正向移动，反应物的转化率、浓度可能增大也可能减小，如合成氨中增加氮气的浓度再次达到平衡，氮气的转化率减小，氢气的转化率增大，氮气的浓度增大，氢气的浓度减小；若改变温度、压强而使平衡正向移动，生成物的百分含量增大，若增加反应物的浓度而使平衡正向移动，生成物的百分含量可能增大也可能减小。平衡正向移动时，生成物的产量一定增加，正反应速率一定大于逆反应速率。综上所述，本题选B。
判断平衡移动方向常见的两个易错点
(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对化学平衡没影响。
(2)同倍数地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
考点三 化学平衡图像[学生用书P165]
一、速率—压强(或温度)图像
特点：曲线的意义是外界条件(温度、压强)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，压强增大(或温度升高)后正反应速率增大得快，平衡正向移动。
二、转化率—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。[以反应aA(g)＋bB(g)cC(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，如乙中p1>p2。
(3)若为是否使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短，如丙中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，平衡逆移，则正反应为放热反应。
(2)图乙中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡正移，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。
三、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aA(g)＋bB(g)cC(g)中反应物的转化率αA为例说明]
解答这类图像题时应遵循的原则——“定一议二”原则：
1．可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率变化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，平衡正移，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垂直线，也能得出结论。
2．可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，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。
四、几种特殊图像
1．如下图，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)，平衡左移，ΔH<0。
2．如下图，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点必须朝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0。
[答案] A
对于上题中的C项，如果加入催化剂，曲线b应怎么画才正确？
答案：由于催化剂只加快反应速率而不能使平衡发生移动，所以曲线b应符合如下特征：达到平衡所用时间变短，但纵坐标应与曲线a相同。
化学平衡图像题一般解题思路
这类题目是讨论自变量x(如时间、温度、压强等)与函数值y(如物质的量、浓度、质量分数、转化率等)之间的定量或定性关系。因此，要运用数学方法解决此类题目。
题组一 物质含量(或速率)—时间图像的综合考查
1．(2014·高考重庆卷)
在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，温度T1、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( )
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)＝ 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：选C。根据图像给出的在不同温度下达到平衡所需要的时间可得出：T1>T2，再根据不同温度下达到平衡时c(X)的大小可推出此反应为放热反应。M点X的转化率小于W点X的转化率，因此反应进行到M点放出的热量小于进行到W点放出的热量，选项A不正确。T2下，在0～t1时间内，v(X)＝ mol·L－1·min－1，v(Y)＝v(X)＝ mol·L－1·min－1，选项B不正确。在T1和T2温度时，当达到平衡状态时，M点v正(M)＝v逆(M)，W点 v正(W)＝v逆(W)，温度高反应速率快，v逆(M)>v逆(W)，又v逆(W)>v逆(N)，则v逆(M)>v逆(N)，则v正(M)>v逆(N)，选项C正确。M点时在恒容条件下再加入一定量X，相当于增大压强，平衡正向移动，平衡后X的转化率增大，选项D不正确。
2．(2014·高考安徽卷)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
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：选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)＝＝
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。
题组二 恒温(恒压)线图像及特殊图像
3．(2016·最新调研)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，得到如图变化规律(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，T10，T2>T1或ΔH<0，T2T1
解析：选C。反应Ⅰ中温度降低，A的平衡转化率升高，说明平衡向正反应方向移动，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；反应Ⅱ中T1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；反应Ⅳ中，若T2>T1，则温度升高，A的平衡转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，故正反应是吸热反应，ΔH>0，D错。
4.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是( )
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段
解析：选D。本题主要考查化学反应速率和化学平衡等知识，意在考查考生读图分析问题的能力。A项c点v正最大，但不一定达到平衡；B项a点反应物的浓度大于b点反应物的浓度；C项反应初始阶段，随着反应的不断进行，反应速率逐渐加快，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量大于生成物的总能量；D项由于v正：b～c段大于a～b段，故SO2的转化率：b～c段大于a～b段。
有关化学反应速率和化学平衡图像题的分析方法
(1)认清坐标系
弄清纵、横坐标所代表的意义，并与勒夏特列原理结合进行分析。
(2)紧扣可逆反应的特征
弄清正反应是吸热还是放热，体积增大、减小还是不变，有无固体、纯液体参与或生成等。
(3)看清变化
看清反应速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。
(4)先拐先平
例如，在转化率—时间图像上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化是由温度高还是压强大引起的。
(5)定一议二
当图像中有三个量时，先固定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。
实验探究7 “2NO2N2O4”的反应实验及平衡移动结果探究
外界条件对化学平衡的影响(人教版选修4 P28实验27)
NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体，二者存在以下转化关系：2NO2(g)N2O4(g) ΔH＜0。升高温度，平衡逆向移动，c(NO2)增大，气体颜色加深，气体物质的量增大，气体的平均相对分子质量减小；降低温度，平衡正向移动，c(NO2) 减小，气体颜色变浅，气体物质的量减小，气体的平均相对分子质量增大。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)(2013·高考北京卷)下列实验事实不能用平衡移动原理解释。( )
(2)“NO2球”浸泡在冷水中，颜色变浅的实验事实可以用以下方程式解释：2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色) ΔH＜0。( )
(3)火箭残骸中常现红棕色气体，原因为N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0，当温度升高时，气体颜色变深。( )
答案：(1)× (2)√ (3)√
2．问题探究
(1)对于反应2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0，在密闭容器中，其他条件不变只升高温度，c(NO2)的转化率如何变化？混合气体的密度如何变化？
(2)将NO2装入带活塞的密闭绝热容器中，当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，压强将怎样变化？气体的温度怎样变化？
(3)在恒温恒压的密闭容器中，当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，快速充入He，
则气体颜色如何变化？
答案：(1)升高温度，平衡逆向移动，NO2的转化率减小；气体总质量、容器容积均不变，故混合气体的密度不变。
(2)假设平衡不移动，若体积减小一半，压强为原来的两倍，压强增大，平衡正向移动，故小于原来的两倍；平衡正向移动，使气体温度升高。
(3)恒温恒压的密闭容器中充入He，相当于扩大容器容积减小压强，c(NO2)减小，气体颜色变浅，但平衡逆向移动，故颜色又加深，即现象：气体颜色先变浅，后逐渐加深，但反应达到平衡后与充入He之前相比颜色还是变浅了。
一、选择题
1．下列叙述中，不能用勒夏特列原理解释的是( )
A．红棕色的NO2加压后颜色先变深后变浅
B．高压比常压有利于合成SO3
C．加入催化剂有利于氨的合成
D．工业制取金属钾Na(l)＋KCl(l)NaCl(l)＋K(g)选取适宜的温度，使钾变成蒸气从反应混合物中分离出来
解析：选C。勒夏特列原理是用来解释化学平衡移动的，加入催化剂，平衡不移动。
2．对于恒容密闭容器中发生的可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，能说明反应达到化学平衡状态的是( )
A．断开1个N≡N键的同时有6个N—H键生成
B．混合气体的密度不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变
D．N2、H2、NH3分子数之比为1∶3∶2
解析：选C。断开N≡N键与生成N—H键是同一个反应方向，A不对；恒容密闭容器中混合气体密度始终不变，B不对；平均相对分子质量Mr＝，反应过程中m始终不变，若Mr不变，则n不变，说明反应已达平衡状态，C正确。
3．(2013·高考大纲卷)反应X(g)＋Y(g)2Z(g) ΔH＜0，达到平衡时，下列说法正确的是( )
A．减小容器体积，平衡向右移动
B．加入催化剂，Z的产率增大
C．增大c(X)，X的转化率增大
D．降低温度，Y的转化率增大
解析：选D。根据该反应的特点结合平衡移动原理逐项分析。A.该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，平衡不受压强影响，减小容器体积，平衡不移动。B.催化剂不能使平衡移动，不改变产物的产率。C.增大c(X)，平衡正向移动，Y的转化率增大，X本身的转化率反而减小。D.该反应的正反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，Y 的转化率增大。
4．如图曲线表示其他条件一定时，反应2W(g)＋Q(g)2G(g)(正反应为放热反应)中W的转化率与温度的关系曲线，图中标有a、b、c、d四点，其中表示未达到平衡状态，且v(正)>v(逆)的是( )
A．a点 B．b点
C．c点 D．d点
解析：选C。纵轴表示W的转化率，横轴表示温度，曲线上的任一点都表示在此温度下达到平衡状态时对应的W的转化率，从c点作纵轴的平行线与曲线交于一点，这表示若想达到c点对应温度的平衡状态，需要转化更多的W，则c点未达到平衡状态，且反应向正反应方向进行，即v(正)>v(逆)。
5．在425 ℃时，在1 L密闭容器中充入下列气体物质进行的反应达到平衡，分析下图所示示意图，不能从示意图中读出相关信息的选项是( )
A．同温同压下，只要投入物质比例适当，从正、逆方向都可以建立同一平衡状态
B．图(1)表示的反应为H2(g)＋I2(g)2HI(g)
C．图(1)中H2的转化率＋图(2)中HI的转化率＝100%
D．相同条件下，分别从正、逆方向建立等同的平衡状态，所需时间相同
解析：选D。比较图(1)和图(2)可知，两平衡状态的c(HI)、c(H2)、c(I2)相同，图(1)表示的化学反应方程式为H2(g)＋I2(g)2HI(g)，图(1)中H2的转化率为×100%＝79%，图(2)中HI的转化率为×100%＝21%，故A、B、C正确。
6．某恒温密闭容器中，可逆反应A(s)B(？)＋C(g) ΔH＝＋a kJ/mol(a>0)，达到平衡。缩小容器体积，重新达到平衡时，C(g)的浓度与缩小体积前的平衡浓度相等。下列分析正确的是( )
A．单位时间内n(A)消耗∶n(C)生成＝1∶1时，说明反应达到平衡
B．保持体积不变，加入少量B，C的浓度减小
C．保持体积不变，向平衡体系中加入C，平衡向逆反应方向移动
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a kJ
解析：选C。A项错误，由于A为固体，故不能用A表示反应速率，单位时间内n(C)消耗＝n(C)生成时，才能说明反应达到了平衡；B项错误，缩小容器体积，重新达到平衡时，C(g)的浓度与缩小体积前的平衡浓度相等，说明B是非气态物质或气态物质均可，改变B的量平衡不一定发生移动；C项正确，容器体积不变，加入C，增大了C的浓度，促使反应逆向进行；D项错误，此反应是可逆反应，加入的1 mol B和1 mol C并不能完全转化为A，故达到平衡时放出的热量小于a kJ。
7．(2016·伊犁高三模拟)下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论表达均正确的是( )
A．①是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，正反应ΔH<0
B．②是缩小容积体积后化学反应速率随时间变化的图像
C．③是在有无催化剂存在下建立的平衡过程图像，a是使用催化剂时的曲线
D．④是一定条件下，向含有一定量A的容器中逐渐加入B时A的转化率变化的图像，压强p1>p2
解析：选C。根据图像①，升高温度，平衡正向移动，正反应ΔH>0，A错；②反应为等体积反应，增大压强平衡不移动，B错；③使用催化剂，反应速率加快，先达到平衡，C正确；④为反应前后气体物质的量不变的化学反应，改变压强不影响平衡状态，即不影响A的转化率，且由于不断加入B，A的转化率应逐渐增大，D错。
8．下列四个图中，曲线变化情况与所给反应(a、b、c、d均大于0)相对应的是( )
解析：选C。A项反应ΔH<0，为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，SO3含量减小，温度较高时反应先达到平衡，图中1 200 ℃和1 000 ℃的情况表示反了，错误；压强增大，正、逆反应速率均增大，平衡正向移动，则v正增大的幅度大，而图中v逆增大的幅度大，B项错误；C项反应的ΔH>0，为吸热反应，压强不变时升高温度，平衡正向移动，N2O4物质的量分数减小，与图中一致，温度不变时增大压强，平衡逆向移动，N2O4物质的量分数增大，与图中一致，正确；起始时增大CO2的物质的量，CO2的转化率减小，D项错误。
9．(2016·北京西城区高三测试)将一定量的氨基甲酸铵固体置于某容积恒定的真空容器中，发生反应：H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)，在不同温度下，该反应平衡状态时的部分数据见下表。下列说法正确的是( )
温度
平衡浓度/(mol·L－1)
c(NH3)
c(CO2)
T1
0.1
T2
0.1
A.若T2>T1，则该反应的ΔH<0
B．向容器中充入N2，H2NCOONH4质量增加
C．NH3体积分数不变时，说明该反应达到平衡
D．T1、T2时，H2NCOONH4转化的物质的量Δn(T2)＝2Δn(T1)
解析：选D。观察表中数据可知，T1时CO2的平衡浓度是0.05 mol·L－1，T2时CO2的平衡浓度是0.1 mol·L－1。A项，若T2>T1，则升高温度，CO2的浓度增大，平衡正向移动，该反应的ΔH>0；B项，向容积恒定的容器中充入N2，平衡不移动，H2NCOONH4质量不变；C项，反应中NH3的体积分数是恒定不变的，故NH3的体积分数不变时，不能说明该反应已达到平衡状态；D项，由CO2的平衡浓度可知，T1、T2时，H2NCOONH4转化的物质的量Δn(T2)＝2Δn(T1)，正确。
二、非选择题
10．在2 L密闭容器内，800 ℃时反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)
(mol)
0.020
0.01
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)800 ℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是________；升高温度，NO的浓度增大，则该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)如图中表示NO2的变化的曲线是________。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________________________________________________________________________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a．v(NO2)＝2v(O2)
b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2)
d．容器内密度保持不变
(4)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．及时分离出NO2气体 b．适当升高温度
c．增大O2的浓度 d．选择高效催化剂
答案：(1)0.003 5 mol/L 放热
(2)b 1.5×10－3 mol/(L·s)
(3)bc (4)c
11．某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH<0的正、逆反应速率的影响如图所示：
(1)加催化剂对反应速率的影响的图像是________(填序号，下同)，平衡________移动。
(2)升高温度对反应速率的影响的图像是________，平衡向________方向移动。
(3)增大反应容器体积对反应速率的影响的图像是________，平衡向________方向移动。
(4)增大O2的浓度对反应速率的影响的图像是_______，平衡向________方向移动。
解析：(1)加入催化剂，正、逆反应速率均增大，图像上两条曲线均应该出现“断点”且应在原平衡的反应速率之上；催化剂使正、逆反应速率增大的倍数相同，则改变条件后的速率线应该平行于横坐标轴，图像为C。
(2)升高温度，正、逆反应速率均增大，图像上两条曲线均应该出现“断点”且应在原平衡的反应速率之上。因题给反应的正反应放热，升温平衡逆向移动，所以v′正”“＝”或“<”)。
解析：(1)A是反应物，0～10 min内其浓度减小量为(0.45－0.25) mol/L，则平均反应速率是0.02 mol/(L·min)。(2)0～10 min内C的浓度增加0.40 mol/L，则与A的浓度变化之比是2∶1，故x∶y＝1∶2。(3)0～10 min内C的浓度增加的量比A的浓度减小的量大，B是固体，所以压强变大。(4)根据图像知10 min时反应速率加快，分析可知10 min时改变的条件可能是升温或加催化剂；12～16 min，反应处于平衡状态，16 min后A的浓度逐渐增大，C的浓度逐渐减小，20 min时达到新的平衡，分析可知16 min时改变的条件可能是升温。(5)升温平衡左移，平衡常数K减小。
答案：(1)0.02 mol/(L·min) (2)1∶2 (3)变大
(4)④⑥ ④ (5)>
