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第1讲　化学反应的方向和限度
[考纲要求]　1.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变之间的关系。2.能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。3.了解可逆反应的定义。4.理解化学平衡的定义。5.理解化学平衡常数的定义。
考点一　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．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称为自发反应。
3．判断化学反应方向的依据
(1)焓变与反应方向
研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
(2)熵变与反应方向
①研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。
②熵和熵变的含义
a．熵的含义
熵是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号S表示。
同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。
b．熵变的含义
熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发
进行。
(3)综合判断反应方向的依据
①ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。
②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。
③ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。
深度思考
能自发进行的反应一定能实际发生吗？
答案　不一定，化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。
题组一　焓变与自发反应
1．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是(　　)
A．所有的放热反应都是自发进行的
B．所有的自发反应都是放热的
C．焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素
D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据
答案　C
题组二　熵变与自发反应
2．下列过程属于熵增加的是 (　　)
A．一定条件下，水由气态变成液态
B．高温高压条件下使石墨转变成金刚石
C．4NO2(g)＋O2(g)===2N2O5 (g)
D．散落的火柴的无序排列
答案　D
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，都会使混乱度增加，熵增加。
4．碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法中正确的是(　　)
A．碳铵分解是因为生成易挥发的气体，使体系的熵增大
B．碳铵分解是因为外界给予了能量
C．碳铵分解是吸热反应，根据能量判断能自发分解
D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解
答案　A
题组三　复合判据的应用
5．下列组合中在任何温度下反应均能自发进行的是 (　　)
A．ΔH>0，ΔS>0 B．ΔH<0，ΔS<0
C．ΔH>0，ΔS<0 D．ΔH<0，ΔS>0
答案　D
6．试判断用于汽车净化的一个反应2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、101 kPa下能否自发进行？
已知：在298 K、101 kPa下该反应的ΔH＝－113.0 kJ·mol－1，ΔS＝－145.3 J·mol－1·K－1。
答案　可以自发进行。
解析　ΔH－TΔS＝－113.0 kJ·mol－1－298 K×(－145.3 J·mol－1·K－1)×10－3≈
－69.7 kJ·mol－1<0，可以自发进行。
7．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 ℃，101 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 ℃、101 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。
答案　会自发变成灰锡，不能再继续使用。
解析　ΔH－TΔS＝－2 180.9 J·mol－1×10－3－298 K×(－6.61 J·mol－1·K－1)×10－3≈
－0.21 kJ·mol－1<0，自发进行。
化学反应方向的判断方法
注意　反应温度还会影响反应的方向，一般低温时，焓变影响为主；高温时熵变影响
为主。
考点二　可逆反应与化学平衡状态
1．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：a.相同条件下；b.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(填“大于”或“小于”)100%。
(3)表示
在方程式中用“”表示。
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)化学平衡的建立
(3)平衡特点
深度思考
1．反应2H2O2H2↑＋O2↑是否为可逆反应？
答案　不是可逆反应，因为两个方向的反应条件不同。
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　<　>　<
题组一　极端假设法解化学平衡状态题的应用
1．一定条件下，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答案　D
解析　平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应，Z生成表示正反应且vY(生成)∶vZ(生成)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知02．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
答案　A
极端假设法确定各物质浓度范围
上述题目2可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，
求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。
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X2∈(0,0.2)，Y2∈(0.2,0.4)，Z∈
(0,0.4)。
题组二　化学平衡状态标志的判断
3．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的是 (　　)
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表示的反应速率的比为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
答案　A
解析　①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，能说明达到平衡状态，②描述的都是正反应方向的速率，无法判断是否达到平衡状态；③无论达到平衡与否，同向的速率之比总是符合化学方程式中化学计量数之比；④混合气体的颜色不变能够说明达到了化学平衡状态；因容器体积固定，密度是一个常数，所以⑤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均能说明达到平衡。
解达到平衡状态标志的题目时，关键是看给定的条
件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发
生变化。
4．下列说法可以证明H2(g)＋I2(g)2HI(g)已达平衡状态的是____________(填序号)。
①单位时间内生成n mol H2的同时，生成n mol HI　②一个H—H 键断裂的同时有两个H—I键断裂　③百分含量w(HI)＝w(I2)　④反应速率v(H2)＝v(I2)＝v(HI)　⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1　⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化　⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化　⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化　⑨温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化　⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
答案　②⑥⑨
解析　(1)对于反应前后气体分子总数不等的可逆反应，可从化学反应速率、化学键断裂、物质的量、物质的量浓度、转化率、颜色、温度、平均相对分子质量、压强、密度等来判断。
(2)对于反应前后气体分子总数相等的可逆反应，可从化学反应速率、化学键断裂、物质的量、物质的量浓度、转化率、颜色、温度等来判断(此时平均相对分子质量、压强、密度不能作为判断依据)。
5．一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)＋Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是 (　　)
A．混合气体的密度不再变化
B．反应容器中Y的质量分数不变
C．X的分解速率与Y的消耗速率相等
D．单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X
答案　C
解析　X的分解速率与Y的消耗速率之比为2∶1时，才能说明反应达到平衡状态，故C项说明反应未达到平衡状态。
6．(2012·山东理综，29改编)已知N2O4??2NO2　ΔH>0，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________。
答案　ad
解析　b项，对于一个特定反应，ΔH固定不变，不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据；c项，随着反应的进行，N2O4分解速率逐渐降低。
反思归纳
“两审”“两标志”突破化学平衡状态标志的判断
1．“两审”
一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压；二审反应特点：①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；②有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。
2．“两标志”
(1)本质标志
v正＝v逆≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
(2)等价标志
①全部是气体参加的气体体积可变的反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如，N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)。
②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量分数保持不变。
③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。
④对于有有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。例如，2NO2(g)N2O4(g)。
⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。
注意　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：
a．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而变化。如2HI(g) I2(g)＋H2(g)。
b．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而变化。如2HI(g)I2(g)＋H2(g)。
c．全部是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
考点三　化学平衡常数
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mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，
K＝(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。
深度思考
1．对于给定反应，正逆反应的化学平衡常数一样吗？是什么关系？
答案　正逆反应的化学平衡常数不一样，互为倒数关系。
2．化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数是增大还是减少？
答案　温度升高化学平衡常数的变化要视反应而定，若正反应是吸热反应，则温度升高K值增大，反之则减小。
3．对于一个可逆反应，化学计量数扩大或缩小，化学平衡常数表达式是否改变？是什么关系？转化率是否相同？试举例说明。
答案　对于一个可逆反应，化学计量数不一样，化学平衡常数表达式也就不一样，但对应物质的转化率相同。例如：
(1)aA(g)＋bB(g)cC(g)　K1＝
(2)naA(g)＋nbB(g)ncC(g)
K2＝＝K或K1＝
无论(1)还是(2)，A或B的转化率是相同的。
题组一　化学平衡常数及其影响因素
1．温度为t ℃时，在体积为10 L的真空容器中通入1.00 mol氢气和1.00 mol碘蒸气，20 min后，反应达到平衡，此时测得碘蒸气的浓度为0.020 mol·L－1。涉及的反应可以用下面的两个化学方程式表示：
①H2(g)＋I2(g)2HI(g)
②2H2(g)＋2I2(g)4HI(g)
下列说法正确的是 (　　)
A．反应速率用HI表示时，v(HI)＝0.008 mol·L－1·min－1
B．两个化学方程式的意义相同，但其平衡常数表达式不同，不过计算所得数值相同
C．氢气在两个反应方程式中的转化率不同
D．第二个反应中，增大压强平衡向生成HI的方向移动
答案　A
解析　　　　H2(g)＋I2(g)2HI(g)
初始浓度
(mol·L－1) 0.100 0.100 0
平衡浓度
(mol·L－1) 0.020 0.020 0.160
转化浓度
(mol·L－1) 0.080 0.080 0.160
所以，v(HI)＝0.160 mol·L－1÷20 min＝0.008 mol·L－1·min－1，A正确；K①＝＝64，而K②＝＝K＝642＝4 096，故选项B错；两个化学方程式表示的是一个反应，反应达到平衡时，氢气的浓度相同，故其转化率相同，C错；两个反应相同，只是表达形式不同，压强的改变对平衡的移动没有影响，D错。
2．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＝
B．反应③的平衡常数K＝
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
答案　B
解析　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＝，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，如充入惰性气体，则平衡不移动，H2的浓度不变，D错误。
题组二　由化学平衡常数判断化学平衡移动的方向
3．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，[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________。
答案　(1)25%　(2)增大　(3)6　(4)41%
解析　(1)　M(g)　　＋　　N(g)　P(g)＋　Q(g)
始态 1 2.4 0 0
mol·L－1
变化量 1×60% 1×60%
mol·L－1
因此N的转化率为×100%＝25%。
(2)由于该反应的ΔH>0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M的转化率增大。
(3)根据(1)可求出各平衡浓度：
[M]＝0.4 mol·L－1　[N]＝1.8 mol·L－1
[P]＝0.6 mol·L－1　[Q]＝0.6 mol·L－1
因此化学平衡常数K＝
＝＝
由于温度不变，因此K不变，达到平衡后
[P]＝2 mol·L－1　[Q]＝2 mol·L－1
[M]＝2 mol·L－1　[N]＝(a－2)mol·L－1
K＝＝＝
解得a＝6。
(4)设M的转化率为x，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为
[M]＝b(1－x)mol·L－1　[N]＝b(1－x)mol·L－1
[P]＝bx mol·L－1　[Q]＝bx mol·L－1
K＝＝＝
解得x≈41%。
4．在体积为1 L的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，化学平衡常数K与温度T的关系如下表：
T/℃ 700 800 850 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题：
(1)升高温度，化学平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
A．c(CO2)＝c(CO)
B．K不变
C．容器中的压强不变
D．v正(H2)＝v正(CO2)
E．c(H2)保持不变
(3)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：[CO2]·[H2]＝[CO]·[H2O]，此时的温度为__________；在此温度下，若该容器中含有1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 mol H2O，则此时反应所处的状态为____________(填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。
答案　(1)正反应　(2)E
(3)850 ℃　向正反应方向进行中
解析　(1)由表格数据可得，随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动；(2)A项，达到平衡时[CO2]不一定等于[CO]，反之相等时也不一定处于平衡状态；B项，温度不变K不变，不正确；C项，此反应不论是否平衡，压强均不改变，故不正确；D项，v正(CO2)与v正(H2)表示的反应方向一致，故不能判断是否达到平衡；E项，达到平衡时，各种反应物、生成物的浓度保持不变。(3)由[CO2]·[H2]＝[CO]·[H2O]，则计算出K＝1.0，即此时温度为850 ℃，此温度下＝＝0.94<1.0，故反应向正反应方向进行中。
借助平衡常数可以判断一个化学反应是否达到化
学平衡状态
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：
＝Q称为浓度商。
Q
考点四　有关化学平衡常数及转化率的计算
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)，令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：(1)K＝
(2)[A]＝ (mol·L－1)。
(3)α(A)平＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。
(4)φ(A)＝×100%
(5)＝
(6)(混)＝(g·L－1)
(7)＝(g·mol－1)
题组一　有关转化率、反应速率等的基本计算
1．在100 ℃时，把0.5 mol N2O4通入体积为5 L的真空密闭容器中，立即出现红棕色。反应进行到2 s时，NO2的浓度为0.02 mol·L－1。在60 s时，体系已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是 (　　)
A．前2 s以N2O4的浓度变化表示的反应速率为0.01 mol·L－1·s－1
B．在2 s时体系内的压强为开始时的1.1倍
C．在平衡时体系内含N2O4 0.25 mol
D．平衡时，N2O4的转化率为40%
答案　B
解析　N2O4和NO2之间存在如下转化关系：
　　　　 N2O4　 　??　　2NO2
起始(mol) 0.5 0
反应(mol) 0.05 0.02×5
2s时(mol) 0.5－0.05 0.02×5
v(N2O4)＝＝0.005 mol·L－1·s－1
气体总的物质的量为
0．5 mol－0.05 mol＋0.02 mol·L－1×5 L＝0.55 mol
2 s时的压强与开始时压强之比为p2s∶p始＝0.55∶0.5＝1.1∶1。
60 s达到平衡时，设有x mol N2O4反应。则有
　　　　　　N2O4　　??　　2NO2
起始(mol) 0.5 0
反应(mol) x 2x
平衡(mol) 0.5－x 2x
平衡时，气体总的物质的量为0.5 mol－x mol＋2x mol＝(0.5＋x)mol，所以有＝1.6，解得x＝0.3。
平衡体系中含0.2 mol N2O4，N2O4的转化率为×100 %＝60%。
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：
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[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
答案　C
解析　甲：　　H2(g)　＋　CO2(g) ?H2O(g)＋CO(g)
起始量 0.010 0.010 0 0
mol·L－1
变化量 x x x x
mol·L－1
平衡量 0.010－x 0.010－x x x
mol·L－1
K＝x2/(0.010－x)2＝9/4
解得x＝0.006 0 mol·L－1
[H2]＝0.010－x＝[CO2]＝0.004 0 mol·L－1
[H2O]＝[CO]＝0.006 0 mol·L－1
α(H2)＝0.006 0 mol·L－1/0.010 mol·L－1×100%＝60%，又因乙组中H2的起始浓度大于甲组的，故乙组中的反应相当于在甲组平衡的基础上再加入0.010 mol·L－1的H2，使平衡又继续正向移动，导致乙中CO2的转化率大于60%，因此A项正确；丙可看作是2个甲合并而成的，又因H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)是平衡不受压强影响的反应，故丙组达到平衡时，物质的转化率不变，仅各物质的浓度是甲组达到平衡时各物质浓度的2倍，所以B项正确，C项错误；由于甲、乙、丙组中，丙中各物质的浓度最大，甲中各物质的浓度最小，所以丙反应速率最快，甲反应速率最慢，故D项正确。
题组二　化学平衡及平衡常数的综合应用
3．煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。
已知CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表：
温度/℃ 400 500 830 1 000
平衡常数K 10 9 1 0.6
试回答下列问题：
(1)上述反应的正反应是______反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)某温度下，上述反应达到平衡后，保持容器体积不变升高温度，正反应速率________(填“增大”、“减小”或“不变”)，容器内混合气体的压强________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)830 ℃时，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中向正反应方向进行的有______(选填字母)
投料 A B C D
n(CO2)/mol 3 1 0 1
n(H2)/mol 2 1 0 1
n(CO)/mol 1 2 3 0.5
n(H2O)/mol 5 2 3 2
(4)在830 ℃时，在2 L的密闭容器中加入4 mol CO(g)和6 mol H2O(g)达到平衡时，CO的转化率是__________。
答案　(1)放热　(2)增大　增大　(3)BC　(4)60%
解析　(1)由表格可知，升温，化学平衡常数减小，故正反应为放热反应。
(2)升高温度，正、逆反应速率均增大；容器体积不变的情况下，升高温度，则容器内混合气体的压强增大。
(3)830 ℃时，化学平衡常数为1，即若n(CO2)×n(H2)(4)830 ℃时，化学平衡常数为1，
　　　　　CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)
起始浓度 2 3 0 0
mol·L－1
转化浓度 x x x x
mol·L－1)
平衡浓度 2－x 3－x x x
mol·L－1
平衡常数K＝
＝＝1，解得x＝1.2，则CO的转化率＝×100%＝60%。
4．在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行反应：A(g)＋2B(g)
3C(g)，已知加入1 mol A和3 mol B且达到平衡后生成了a mol C，请填写下列空白：
(1)平衡时C在反应混合气体中的体积分数是___________(用字母a表示)。
(2)在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2 mol A和6 mol B，达到平衡后，C的物质的量为______ mol(用字母a表示)。此时C在反应混合气体中的体积分数______(填“增大”、“减少”或“不变”)。
(3)在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2 mol A和8 mol B，若要求平衡后C在反应混合气体中的体积分数不变，则还应加入C________ mol。
(4)在同一容器中加入n mol A和3n mol B，达到平衡时C的物质的量为m mol，若改变实验条件，可以使C的物质的量在m mol～2m mol之间变化，那么n与m的关系应是____________(用字母“m”、“n”表示)。
答案　(1)a/4　(2)2a　不变　(3)6　(4)n>2m/3
解析　(1)　　 A(g)　　＋　　2B(g)　??　　3C(g)
起始物质的量 1 mol 3 mol 0
转化物质的量 a/3 mol 2a/3 mol a mol
平衡物质的量 (1－a/3) mol (3－2a/3) mol a mol
依题意得：C在反应混合气体中的体积分数是
＝a/4。
(2)C的体积分数不变，物质的量是原来的2倍。
(3)只需满足将C转化为A和B后满足n(A)∶n(B)＝1∶3即可。
(4)若C的物质的量为m mol时，求得：n>m/3；若C的物质的量为2m mol时，求得：n>2m/3；综合两种情况，n与m的关系应是n>2m/3。
1．(2008·山东理综，14)高温下，某反应达平衡，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．该反应的焓变为正值
B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小
C．升高温度，逆反应速率减小
D．该反应的化学方程式为CO＋H2OCO2＋H2
答案　A
解析　由平衡常数K＝。温度升高时H2浓度减小，说明在恒容时平衡正向移动，ΔH>0，A正确；恒容时反应CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)，在增大压强时H2的浓度不变，升高温度，v正和v逆都增大。
2．(2009·安徽理综，11)汽车尾气净化中的一个反应如下：
NO(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)
ΔH＝－373.4 kJ·mol－1
在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是(　　)
答案　C
解析　对于放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，K值减小，CO转化率降低，A、B错误；温度不变，K值不变，C正确；增加N2的量，平衡向逆反应方向移动，NO转化率降低，D错误。
3．[2012·福建理综，23(5)]在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)＋B(g)2C(g)＋D(s)反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高。简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：____________________________________。
物质 A B C D
起始投料/mol 2 1 2 0
答案　平衡常数随温度升高而变小(或其他合理答案)
解析　表中数据D为0，按表中数据投料，起始至平衡阶段，反应一定向正反应方向进行。又该反应的正反应是一个气体分子数减小的反应，反应达到平衡状态，体系压强升高，说明正反应一定是一个放热反应，升高温度，平衡向左移动，即化学平衡常数随温度升高而减小。
4．(2011·福建理综，12)25 ℃时，在含有Pb2＋、Sn2＋的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)＋Pb2＋(aq)Sn2＋(aq)＋Pb(s)，体系中c(Pb2＋)和c(Sn2＋)变化关系如图所示。下列判断正确的是 (　　)
A．往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb2＋)增大
B．往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb2＋)变小
C．升高温度，平衡体系中c(Pb2＋)增大，说明该反应ΔH>0
D．25 ℃时，该反应的平衡常数K＝2.2
答案　D
解析　体系中有过量的锡且金属活动性：Sn>Pb，向平衡体系中加入铅后，c(Pb2＋)不变，A错误；加入少量Sn(NO3)2固体，c(Sn2＋)增大，平衡逆向移动，c(Pb2＋)增大，B错误；升温使c(Pb2＋)增大，说明平衡逆向移动，ΔH<0，正反应为放热反应，C错误；由化学方程式和图中数据得平衡常数K＝＝＝2.2，D正确。
5．(2011·海南，15)氯气在298 K、100 kPa时，在1 L水中可溶解0.09 mol，实验测得溶于水的Cl2约有三分之一与水反应。请回答下列问题：
(1)该反应的离子方程式为________；
(2)估算该反应的平衡常数________(列式计算)；
(3)在上述平衡体系中加入少量NaOH固体，平衡将向________移动；
(4)如果增大氯气的压强，氯气在水中的溶解度将________(填“增大”、“减小”或“不变”)，平衡将向________移动。
答案　(1)Cl2＋H2O??H＋＋Cl－＋HClO
(2)K＝＝ mol·L－1
＝0.015 mol·L－1
(3)正反应方向
(4)增大　正反应方向
解析　Cl2溶于水时与水反应，生成HClO和HCl，反应的离子方程式为Cl2＋H2O? H＋＋Cl－＋HClO。
(2)按1 L水中溶解0.09 mol Cl2进行计算，有0.09 mol×＝0.03 mol Cl2参加反应：
　　　　 Cl2＋H2O　 ??　HCl＋HClO
开始(mol) 0.09 0 0
转化(mol) 0.03 0.03 0.03
平衡(mol) 0.06 0.03 0.03
则平衡常数K＝＝ mol·L－1＝0.015 mol·L－1
(3)加入少量NaOH固体，OH－与H＋反应生成H2O，OH－与HClO反应生成ClO－和H2O，生成物的浓度减小，平衡向正反应方向移动。
(4)增大Cl2的压强，Cl2在水中的溶解度增大，溶液中c(Cl2)增大，平衡向正反应方向
移动。
6．[2012·海南，15(1)(2)(4)]已知A(g)＋B(g)??C(g)＋D(g)反应的平衡常数和温度的关系
如下：
温度/℃ 700 900 830 1 000 1 200
平衡常数 1. 7 1.1 1.0 0.6 0.4
回答下列问题：
(1)该反应的平衡常数表达式K＝__________，ΔH______0(填“<”、“>”或“＝”)；
(2)830 ℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，如反应初始6 s内A的平均反应速率v(A)＝0.003 mol·L－1·s－1。则6 s时c(A)＝________mol·L－1，C的物质的量为________mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为________，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为__________；
(4)1 200 ℃时反应C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常数的值为__________。
答案　(1)　<　(2)0.022　0.09　80%　80%　(4)2.5
解析　(1)根据反应A(g)＋B(g)??C(g)＋D(g)，可写出平衡常数K＝，随着温度升高，K值减小，即升温平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH<0。
(2)6 s内消耗的A为0.003 mol·L－1·s－1×6 s×5 L＝0.09 mol，则此时A的物质的量浓度为＝0.022 mol·L－1；生成C的物质的量与消耗A的物质的量相等，均为0.09 mol。设平衡时参加反应的A为x mol，则平衡时A、B、C、D的物质的量分别为(0.20－x)mol、(0.80－x)mol、x mol、x mol，根据平衡常数的表达式和此时K＝1.0求得x＝0.16，即平衡时A的转化率为80%；向该平衡体系中充入氩气等稀有气体，对该平衡无影响，即平衡时A的转化率依然为80%。
7．[2010·课标全国卷，26(4)]将0.23 mol SO2和0.11 mol氧气放入容积为1 L的密闭容器中，发生反应2SO2＋O2??2SO3，在一定温度下，反应达到平衡，得到0.12 mol SO3，则反应的平衡常数K＝______________。若温度不变，再加入0.50 mol氧气后重新达到平衡，则SO2的平衡浓度__________(填“增大”“不变”或“减小”)，氧气的转化率________(填“升高”“不变”或“降低”)，SO3的体积分数________(填“增大”“不变”或“减小”)。
答案　23.8 mol－1·L　减小　降低　减小
解析　　　　　 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0
初始浓度/mol·L－1 0.23 0.11 0
变化浓度/mol·L－1 0.12 0.06 0.12
平衡浓度/mol·L－1 0.11 0.05 0.12
据此可计算出该温度下的化学平衡常数：
K＝≈23.8 mol－1·L；保持温度不变，向容器中再加入一定量的氧气后，氧气的浓度增大，转化率降低，化学平衡向正反应方向移动，故二氧化硫的转化率增大，其平衡浓度减小，所得混合气体中三氧化硫的体积分数减小。因为三氧化硫增大的浓度最大值为0.11 mol·L－1，而氧气增大的浓度远大于该值，故三氧化硫的体积分数减小了。
8．[2010·山东理综，28(2)节选]一定温度下，向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应2HIH2＋I2，H2物质的量随时间的变化如图所示。
该温度下，H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数K＝________。
相同温度下，若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍，则________是原来的2倍。
a．平衡常数
b．HI的平衡浓度
c．达到平衡的时间
d．平衡时H2的体积分数
答案　64　b
解析　　2HI(g)　??　H2(g)　　＋　　I2(g)
初始： 1 mol·L－1 0 0
平衡： 0.8 mol·L－1 0.1 mol·L－1 0.1 mol·L－1
该反应的平衡常数
K1＝＝＝
相同温度下，H2(g)＋I2(g) 2HI(g)的平衡常数K＝＝64。
9．[2011·浙江理综，27(1)②③]某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数的测定。
将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度/℃ 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0
平衡总压强/kPa 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0
平衡气体总浓度/mol·L－1 2.4×10－3 3.4×10－3 4.8×10－3 6.8×10－3 9.4×10－3
②根据表中数据，列式计算25.0 ℃时的分解平衡常数：____________。
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0 ℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将________(填“增加”、“减少”或“不变”)。
答案　②K＝[NH3]2·[CO2]＝2·＝×(4.8×10－3 mol·L－1)3≈1.6×10－8 (mol·L－1)3　③增加
解析　②根据K＝[NH3]2·[CO2]
＝2·
≈1.6×10－8 (mol·L－1)3。
③由NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)正反应气体分子数增加，增大压强平衡向逆反应方向移动。
1．下列说法正确的是 (　　)
A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的
B．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小
C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0
D．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0
答案　C
解析　反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的。若ΔH<0，ΔS>0，则一定自发，若ΔH>0，ΔS<0，则一定不能自发，若ΔH<0，ΔS<0或ΔH>0，ΔS>0，反应能否自发，和温度有关，A、B错误；C项中反应的ΔS>0，若ΔH<0，则一定自发，现常温下不自发，说明ΔH>0，正确；D项中反应的ΔS<0，能自发，说明ΔH<0，错误。
2．在一定温度下的某容积可变的密闭容器中，建立下列化学平衡：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是 (　　)
A．体系的压强不再发生变化
B．v正(CO)＝v逆(H2O)
C．生成n mol CO的同时生成n mol H2
D．1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
答案　C
解析　不论反应是否达到平衡状态，生成n mol CO的同时都会生成n mol H2。
3．反应Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，700 ℃时平衡常数为1.47,900 ℃时平衡常数为2.15。下列说法正确的是 (　　)
A．升高温度该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小
B．该反应的化学平衡常数表达式为K＝
C．该反应的正反应是吸热反应
D．增大CO2浓度，平衡常数增大
答案　C
解析　A项，升温，正、逆反应速率均增大，不正确；B项，该化学平衡常数表达式为；C项，升温，平衡常数增大，表明平衡向正反应方向移动，即正反应为吸热反应，故正确；D项，增大反应物浓度，平衡常数不变，故不正确。
4．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的平衡常数的值为(　　)
A．10.7 B．8.5 C．9.6 D．10.2
答案　B
解析　　　　　　N2O5 N2O3＋O2
起始/mol 8 0 0
平衡/mol 8－x x x
　　 N2O3 N2O＋O2
起始/mol x 0 0
平衡/mol x－y y y
，则
所以K(①)＝
＝
＝8.5 mol·L－1，B正确。
5．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mol－3·L3 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 mol－3·L3
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
解析　温度升高，平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，A正确；Ni(CO)4(g)??Ni(s)＋4CO(g)为题给反应的逆反应，两个反应的平衡常数互为倒数关系，B正确；C项中该时刻Q＝＝8>K，反应逆向进行，v逆>v正，C错误；D项中CO的平衡浓度为1 mol·L－1，由K＝2 mol－3·L3可计算出Ni(CO)4的平衡浓度为
2 mol·L－1。
6．在一恒温、恒容的密闭容器中发生反应A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)，当下列物理量不再变化时，能够表明该反应已达平衡状态的是 (　　)
A．混合气体的压强
B．混合气体的平均相对分子质量
C．A的物质的量浓度
D．气体的总物质的量
答案　B
解析　因反应前后气体分子数不变，故无论反应是否平衡，混合气体的压强和气体的总物质的量都不改变；A为固态，其物质的量浓度为常数；若反应正向移动，混合气体的质量增加，则混合气体的平均相对分子质量变大，反之变小，故混合气体的平均相对分子质量不变时说明反应达到平衡状态。
7．已知可逆反应X(g)＋2Y(g)Z(g)　ΔH<0，一定温度下，在体积为2 L的密闭容器中加入4 mol Y和一定量的X后，X的浓度随时间的变化情况如图所示，则下列说法正确的是 (　　)
A．a点正反应速率大于逆反应速率
B．增大X的浓度，X的转化率增大
C．容器中压强恒定时，不能说明反应已达平衡状态
D．保持温度和密闭容器的容积不变，再充入1 mol X和2 mol Y，再次达到平衡时n(Z)/n(X)的值会变小
答案　A
解析　由图像可知，a点尚未达到平衡状态，此时正反应速率大于逆反应速率，A项正确；增大X的浓度，平衡正向移动，但根据平衡移动原理可知X的转化率减小，B项错误；该反应为反应前后气体分子数不相等的反应，由压强不变可判断反应已达到平衡，C项错误；由题意，起始加入4 mol Y，由图像可知起始时加入2 mol X，达到平衡后，再充入1 mol X和2 mol Y所达到的平衡相当于在原平衡的基础上增大压强，平衡正向移动，所以n(Z)/n(X)的值会变大，D项错误。
8．一定温度下，在容积为2 L的密闭容器中发生反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，部分数据见下表(表中t2>t1)。
反应时间/min n(CO) /mol n(H2O) /mol n(CO2) /mol n(H2) /mol
0 1.20 0.60 0 0
t1 0.80
t2 0.20
下列说法正确的是 (　　)
A．反应在t1 min内的反应速率为v(H2)＝ mol·L－1·min－1
B．平衡时CO的转化率为66.67%
C．该温度下反应的平衡常数为1
D．其他条件不变，若起始时n(CO)＝0.60 mol，n(H2O)＝1.20 mol，则平衡时n(CO2)＝0.20 mol
答案　C
解析　根据化学方程式可知在t1 min内生成0.40 mol H2，因此在t1 min内的反应速率为v(H2)＝＝ mol·L－1·min－1，故A错误；根据化学方程式可知t1、t2时刻均有n(CO)＝0.80 mol，n(H2O)＝0.20 mol，n(CO2)＝n(H2)＝0.40 mol，故表格中t1、t2时的数据均为平衡时的物质的量。据此可求出CO的平衡转化率为0.40 mol/1.2 mol×100%＝33.33%，故B错误；由于该反应是一个气体体积不变的反应，将平衡时的物质的量代入平衡常数表达式，可计算出反应的平衡常数为1，C正确；根据平衡常数值可计算出D选项中平衡时n(CO2)＝0.40 mol，故D错误。
9．用CO合成甲醇(CH3OH)的化学方程式为CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)　ΔH<0，按照相同的物质的量投料，测得C
O在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右图所示。下列说法正确的是(　　)
A．温度：T1>T2>T3
B．正反应速率：v(a)>v(c)　v(b)>v(d)
C．平衡常数：K(a)>K(c)　K(b)＝K(d)
D．平均摩尔质量：M(a)M(d)
答案　C
解析　A项，因为ΔH<0，温度越高，CO的转化率越小，所以T3>T2>T1，错误；B项，由于T3>T1，所以v(c)>v(a)，由于p(b)>p(d)，所以v(b)>v(d)，错误；C项，平衡常数只受温度影响，由于ΔH<0，温度越高，平衡常数越小，正确；D项，升温，平衡左移，M减小，M(a)>M(c)，加压，平衡右移，M增大，M(b)>M(d)，错误。
10．活性炭可用于处理大气污染物NO。在1 L密闭容器中加入NO和活性炭(无杂质)，生成气体E和F。当温度分别在T1 ℃和T2 ℃时，测得平衡时各物质的物质的量如下表：
物质T/℃ 活性炭 NO E F
初始 2.030 0.100 0 0
T1 2.000 0.040 0.030 0.030
T2 2.005 0.050 0.025 0.025
(1)请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式：_______________________。
(2)上述反应在T1 ℃时的平衡常数为K1，在T2 ℃时的平衡常数为K2。
①计算K1＝__________________。
②根据上述信息判断，T1和T2的关系是__________。
a．T1>T2 b．T1c．无法比较
(3)在T1 ℃下反应达到平衡后，下列措施不能改变NO的转化率的是________(填序号)。
a．增大c(NO) b．增大压强
c．升高温度 d．移去部分F
答案　(1)C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)
(2)①9/16　②c　(3)ab
解析　(1)由T1 ℃、T2 ℃时，活性炭、NO物质的量变化与E、F物质的量变化关系可知化学计量数之比为1∶2∶1∶1，由此写出化学方程式。
(2)①T1 ℃时，NO的平衡浓度为0.04 mol·L－1，而CO2、N2的平衡浓度均为0.03 mol·L－1，则K1＝＝9/16(注意活性炭为固体)。②由于无法判断反应的热效应，故无法判断T1和T2的关系。
(3)该反应为气体分子数不变的反应，因此选择ab。
11．在恒温恒容条件下，将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中发生反应：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH>0，反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化曲线如图所示。
(1)该温度下，该反应的平衡常数为______________，若温度升高，K值将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的是________点。从起点开始首次达到平衡时，以NO2表示的反应速率为____________。
(3)25 min时，加入了__________(填加入物质的化学式及加入的物质的量)，使平衡发生了移动。
(4)d点对应NO2的物质的量浓度________(填“大于”、“小于”或“等于”)
0.8 mol·L－1，理由是____________________________________________________。
答案　(1)0.9 mol·L－1　增大　(2)bd　0.04 mol·L－1·min－1　(3)0.8 mol NO2
(4)小于　假设平衡时二氧化氮的浓度为0.8 mol·L－1，则此时Qc＝1.28 mol·L－1>K＝
0.9 mol·L－1，平衡要逆向移动，使二氧化氮的浓度降低，所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8 mol·L－1
解析　(1)由题图可知，平衡时[NO2]＝0.6 mol·L－1，[N2O4]＝0.4 mol·L－1，故该温度下该反应的平衡常数K＝＝0.9 mol·L－1；升温，反应正向进行(正反应为吸热反应)，平衡常数增大。
(2)由题图知，a、b、c、d四点中只有b、d点处于平衡状态；v(NO2)＝
(0.6 mol·L－1－0.2 mol·L－1)/10 min＝0.04 mol·L－1·min－1。
(3)利用25 min后的物质的浓度变化可知在25 min时加入了NO2，其加入的物质的量＝(1.0 mol·L－1－0.6 mol·L－1)×2 L＝0.8 mol。
(4)假设平衡时二氧化氮的浓度为0.8 mol·L－1，则此时Q＝1.28 mol·L－1>K＝0.9 mol·L－1，平衡要逆向移动，使二氧化氮的浓度降低，所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8 mol·L－1。
12．在0.5 L的密闭容器中，一定量的氮气与氢气进行如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
ΔH＝a kJ·mol－1，其化学平衡常数K与温度的关系如下。
温度/℃ 200 300 400
K/mol－2·L2 1.0 0.86 0.5
请回答下列问题。
(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：_________________________________，
a________(填“大于”、“小于”或“等于”)0。
(2)400 ℃时，2NH3(g)??N2(g)＋3H2(g)的化学平衡常数为__________，测得氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol时，该反应的v正(N2)________(填“大于”、“小于”或“等于”)v逆(N2)。
答案　(1)K＝　小于
(2)2 mol2·L－2　大于
解析　(1)根据平衡常数的定义可写出该反应的平衡常数表达式为K＝。由表中数据可知，温度升高，平衡常数减小，即平衡逆向移动，故正反应为放热反应，所以a<0。
(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)与2NH3(g)??N2(g)＋3H2(g)的平衡常数互为倒数，故
400 ℃时2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化学平衡常数K＝ mol2·L－2＝2 mol2·L－2。当氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol时，三者的浓度分别为
6 mol·L－1、4 mol·L－1、2 mol·L－1，此时的浓度商Q＝＝
mol2·L－2v逆(N2)。
13．甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料，合成甲醇的主要反应为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，反应过程中的能量变化如图所示。
(1)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH______0(填
“<”、“＝”或“>”)。
(2)在一定条件下，上述反应在一密闭容器中达到平衡。该反应平衡常数的表达式为___________；结合该表达式分析，在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的压强，平衡________(填字母)。
A．向正反应方向移动
B．向逆反应方向移动
C．不移动
(3)如图表示该反应在某一时间段中反应速率与时间的关系(t2、t4、t5时刻改变的条件都只有一个，且各不相同)。各阶段对应的平衡常数如表所示：
t1～t2 t3～t4 t4～t5 t6～t7
K1 K2 K3 K4
请判断各平衡常数之间的大小关系为__________(用“>”、“<”或“＝”连接)。
(4)原料气的加工过程中常常混有一定量CO2，为了研究不同温度下CO2对该反应的影响，以CO2、CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验，结果表明，原料气各组分含量不同时，反应生成甲醇和副产物甲烷的碳转化率都是不相同的。实验数据见下表：
由上表数据可得出多个结论。
结论一：在一定条件下，反应温度越高，生成甲醇的碳转化率________。
结论二：__________________________________________________。
答案　(1)<　(2)K＝　C　(3)K1>K2＝K3＝K4　(4)越高　原料气含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳转化率，CO2含量过高生成甲醇的碳转化率又降低
解析　(1)由题图可知，生成物的能量低于反应物，所以反应为放热反应。
(2)在一密闭容器中，在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的压强，因为H2浓度不变，根据表达式知体系内其他组分浓度也不变，正逆反应速率也不会变化，故平衡不移动。
(3)分析图像：t2时刻改变条件后，v正、v逆都增大，且v逆>v正，平衡逆向移动(向吸热方向移动)，综合影响化学反应速率和化学平衡的主要因素可知：t2时刻所改变的条件是升高温度，由平衡常数的表达式可知，平衡逆向移动，平衡常数变小，故K1>K2；t4时刻改变条件，正逆反应速率都增大，但平衡不移动，故t4时刻所改变的条件是使用催化剂，平衡常数不变，K3＝K2；t5时刻改变条件，正逆反应速率都减小，且v逆>v正，平衡逆向移动了，分析知：改变的条件是降低压强，因平衡常数是温度的函数，温度不变，平衡常数不变化，故K3＝K4，综合知：K1>K2＝K3＝K4。
(4)由表格分析得出结论：在一定条件下，反应温度越高，生成甲醇的碳转化率越高；原料气含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳转化率，CO2含量过高生成甲醇的碳转化率又降低。
n/mol

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