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排查落实练十一　化学反应速率、化学平衡
一、正误判断
(一)化学反应速率部分
1．活化分子的碰撞都是有效碰撞 (×)
2．温度越高，活化分子百分数越高，浓度越大 (√)
3．压强越大，活化分子浓度越大 (√)
4．压强越大，活化分子百分数越大 (×)
5．决定化学反应速率的内在因素是反应物本身的性质 (√)
6．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(√)
7．可逆反应达到平衡，反应就不再进行 (×)
8．增大反应物浓度，化学反应速率一定加快 (×)
9．在定温条件下，增大压强，化学反应速率一定加快 (×)
10．在一定条件下，增加反应物的量，化学反应速率一定加快 (×)
11．其他条件不变，温度越高，反应速率越快 (√)
12．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 (×)
13．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 (×)
14．一定条件下，对某一反应活化分子在反应物分子中所占百分数是一定的 (√)
15．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 (×)
16．5 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 (×)
17．一个放热反应，放出热量的多少与反应速率成正比 (×)
18．正反应速率越大，反应物的转化率越大 (×)
19．对于某可逆反应，反应进行的净速率是正、逆反应速率之差 (√)
(二)化学平衡部分
1．正反应速率增大，平衡向正反应方向移动(×)
2．在恒容条件下，有两个平衡体系：A(g)??2B(g)；2A(g)??B(g)，都增加A的量，A、B转化率都变小 (×)
3．在一定条件下，平衡向正反应方向移动，正反应速率变大 (×)
4．在FeCl3＋3KSCN??Fe(SCN)3＋3KCl平衡体系中，加入KCl固体，颜色变浅(×)
5．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 (√)
6．平衡向正反应方向移动，反应物的转化率都增大 (×)
7．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(×)
8．对于C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)反应，在一定条件下达到平衡，增加或减少C(s)的量平衡不移动 (√)
9．对于2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(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 (×)
10．对于C(s)＋CO2(g)??2CO(g)反应，当密度保持不变，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 (√)
11．对于2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)和I2(g)＋H2(g)===2HI(g)反应，在恒温恒容条件下，当压强保持不变时，均能说明上述反应达到化学平衡状态 (×)
12．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 (√)
13．对于C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)反应，其平衡常数K＝ (×)
14．H2(g)＋I2(g)??2HI(g)平衡常数为K1，HI(g)??H2(g)＋I2(g)平衡常数为K2，则K1·K2＝1 (×)
15．化学平衡常数越大，说明正反应进行的程度越大，即该反应进行的越完全，反应物的转化率越大；化学平衡常数越小，说明正反应进行程度越小，即该反应进行的就越不完全，转化率就越小 (√)
16．化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关；温度越高，化学平衡常数越大 (×)
17．K＝，温度升高，K增大，则CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)　ΔH>0(×)二、简答题
1．反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？没有，原因是催化剂只改变化学反应的速率和途径，不改变化学反应的始态和终态的能量，而反应热只与反应体系的始态和终态有关，与途径无关，因此催化剂对反应热没有影响。
2．压强改变，反应速率是否一定改变？
答案　不一定。①对于固体和纯液体的物质，压强对其体积的影响很小，固体和纯液体的浓度可看作不变。压强对无气体参加的化学反应的速率无影响；②一定温度下，对于有气体物质参与的化学反应，若保持反应容器体积不变，充入与反应无关的气体，体系压强增大，但原有气体物质的浓度不变，化学反应速率不变。
3．固体或纯液体的浓度是一个常数，因此在任何情况下都不会影响化学反应速率。这种说法是否正确？为什么？
答案　这种说法不正确。固体或纯液体的浓度是一个常数，因此改变固体或纯液体的量不会影响化学反应速率。但是对于固体而言，其颗粒的大小影响反应物接触面积的大小，也就会影响单位时间内发生有效碰撞的次数，因而影响化学反应速率，颗粒越小，接触面积越大，反应速率越快。
4．对已达平衡的可逆反应，当减小生成物浓度时，平衡向正反应方向移动，正反应速率加快。这种说法是否正确？为什么？
答案　不正确。平衡向正反应方向移动的充要条件是正反应速率大于逆反应速率(正反应速率未必增大)，而一些同学却想当然地认为平衡向正反应方向移动的充要条件是正反应速率增大。若借助速率—时间图像(如右图所示)分析，则会一目了然。在t1时刻减小生成物浓度，逆反应速率立即减小，而此刻反应物浓度不变，正反应速率不变，随后平衡发生移动，反应物浓度减小，生成物浓度增大，正反应速率减小，逆反应速率增大，最终达到新平衡，显然新平衡的正反应速率比原平衡的小。
5．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
的主要原因是反应放热使反应体系温度升高，所以反应速率加快；
t2～t3阶段速率变化的主要原因是随着反应的进行，H＋浓度减小，
所以反应速率逐渐减慢。
6．已知H2O2随着温度的升高分解速率加快，将铜粉末用10% H2O2和3.0 mol·L－1 H2SO4混合溶液处理，测得不同温度下铜的平均溶解速率如下表：
温度/℃ 20 30 40 50 60 70 80
铜的平均溶解速率(×10－3mol·L－1·min－1) 7.34 8.01 9.25 7.98 7.24 6.73 5.76
由表中数据可知，当温度高于40 ℃时，铜的平均溶解速率随着温度的升高而下降，其主要原因是温度升高，H2O2的分解速率加快，导致H2O2的浓度降低，从而使铜的溶解速率减慢。
7．在用Zn和稀H2SO4反应制取H2的实验中，当加入少量CuSO4溶液时，生成H2的速率会大大提高，但当加入CuSO4溶液超过一定量时，生成H2的速率反而会下降，请分析H2生成速率下降的原因当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn和稀H2SO4溶液的接触面积而使反应速率下降。
8．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－实质没有参与反应，所以加入KCl(s)，平衡不移动。
9．25 ℃时，合成氨反应的热化学方程式为N2＋3H2??2NH3　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，在该温度下，取1 mol N2和3 mol H2放在密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量总是小于92.4 kJ，为什么？
答案　该反应是可逆反应，1 mol N2和3 mol H2不能完全化合生成2 mol NH3，所以反应放出的热量总是小于92.4 kJ。
10．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。一些同学一看到平衡向正反应方向移动，就简单地得出生成物B的浓度必将增大的错误结论。事实上，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。
11．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。有的同学一看到B的浓度变为原来的60%时就武断地认为平衡向逆反应方向移动，A的转化率降低了 。准确分析此类问题的关键是要看在容器容积增大一倍的那一刻与新平衡建立后，物质B浓度的相对大小，而不能简单比较原平衡与新平衡时物质B浓度的相对大小。本题中，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。
12．DME(二甲醚、CH3OCH3)是一种重要的清洁能源，工业上一步法制二甲醚是在一定的温度(230 ℃～280 ℃)、压强(2～10MPa)和催化剂作用下，以CO和H2为原料制备。总反应式可表示为3CO(g)＋3H2(g)??CH3OCH3(g)＋CO2(g)　ΔH＝－246.1 kJ·mol－1，在生产过程中，反应器必须要进行换热，以保证反应器的温度控制在230 ℃～280 ℃，其原因是制取二甲醚的反应是放热反应，随着反应的进行，反应器内的温度必然升高，而温度升高，化学平衡向左移动，同时，温度不断升高，催化剂的活性将降低，均不利于二甲醚的合成。第2讲　化学平衡状态
[考纲要求]　1.了解可逆反应的定义。2.理解化学平衡的定义。3.理解影响化学平衡的因素。
考点一　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。
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．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．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。
8．(2012·山东理综，29改编)已知N2O4(g)??2NO2(g)　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。
“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。
考点二　化学平衡的移动
1．概念
可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程，叫做化学平衡的移动。
2．过程
3．化学平衡移动与化学反应速率的关系
(1)v正>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4．影响化学平衡的外界因素
(1)影响化学平衡的因素
若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：
条件的改变(其他条件不变) 化学平衡的移动
浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动
压强(对有气体存在的反应) 反应前后气体分子数改变 增大压强 向气体体积减小的方向移动
减小压强 向气体体积增大的方向移动
反应前后气体分子数不变 改变压强 平衡不移动
温度 升高温度 向吸热反应方向移动
降低温度 向放热反应方向移动
催化剂 使用催化剂 平衡不移动
(2)勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
5．几种特殊情况
(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)对于反应前后气态物质的化学计量数相等的反应，压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的，故平衡不移动。
(3)“惰性气体”对化学平衡的影响
①恒温、恒容条件
原平衡体系体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。
②恒温、恒压条件
(4)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
深度思考
1．v正增大，平衡一定向正反应方向移动吗？
答案　不一定。只有v正>v逆时，才使平衡向正反应方向移动。
2．某一可逆反应，一定条件下达到了平衡，①若化学反应速率改变，平衡一定发生移动吗？②若平衡发生移动，化学反应速率一定改变吗？
答案　①不一定，如反应前后气体分子数不变的反应，增大压强或使用催化剂，速率发生变化，但平衡不移动。
②一定，化学平衡移动的根本原因就是外界条件改变，使v正≠v逆才发生移动的。
3．改变条件，平衡向正反应方向移动，原料的转化率一定提高吗？
答案　不一定，不能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，只会使其他的反应物的转化率提高。
4．升高温度，化学平衡会向着吸热反应的方向移动，此时放热反应方向的反应速率会减小吗？
答案　不会。因为升高温度v吸和v放均增大，但二者增大的程度不同，v吸增大的程度大于v放增大的程度，故v吸和v放不再相等，v吸>v放，原平衡被破坏，平衡向吸热反应的方向移动，直至建立新的平衡。降温则相反。
题组一　选取措施使化学平衡定向移动
1．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
答案　B
解析　该反应为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．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的浓度对反应速率影响的图像是__________，平衡向________方向移动。
答案　(1)C　不　(2)A　逆反应　(3)D　逆反应
(4)B　正反应
解析　(1)加入催化剂，正、逆反应速率均增大，图像上应该出现“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′(3)增大反应容器体积即减小压强，正、逆反应速率均减小，图像上应该出现“断点”且应在原平衡的反应速率之下。因减小压强平衡逆向移动，所以v正′(4)增大O2的浓度，正反应速率会“突然增大”，图像上出现“断点”且应在原平衡的反应速率之上，但逆反应速率应该在原来的基础上逐渐增大，图像为B。
　解析化学平衡移动题目的一般思路
题组二　条件改变时化学平衡移动结果的判断
3．对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反应物的浓度一定降低
⑤正反应速率一定大于逆反应速率　⑥使用了适宜的催化剂
A．②⑤ B．①② C．③⑤ D．④⑥
答案　A
4．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，若体积减小一半，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
答案　C
解析　颜色加深平衡向左移动，所以正反应为放热反应，A错误；首先假设平衡不移动，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，B错误；同理C选项，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2倍的基础上减小，正确；D选项体积不变，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。
5．(2012·四川理综，13)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：
c(Y)/mol·L－1温度/℃气体体积/L 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
答案　C
解析　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。
6．某温度下，反应2A(g)??B(g)(正反应为吸热反应)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．若a＝b，则B容器中一定使用了催化剂
C．若其他条件不变，升高温度，则有aD．若保持温度、压强不变，充入惰性气体，则有a>b
答案　B
解析　A项中增加B气体，相当于压强增大，平衡正向移动，所以b(1)压强的影响实质是浓度的影响，所以只有当这些“改变”造成浓度改变时，平衡才有可能移动。
(2)化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“消灭”外界条件的改变，改变是不可逆转的。新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。如①增大反应物A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 ℃(3)我们在分析化学平衡移动对颜色、压强、浓度等变化时，有时我们可以给自己建一个平台，“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。
考点三　等效平衡
1．含义
在一定条件下(等温等容或等温等压)，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。
深度思考
1．在等温等容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g)??3C(g)＋D(g)　ΔH＝－Q1
kJ·mol－1(Q1>0)，起始物质的量如下表所示：
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 1mol
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________________。
答案　(1)①③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量、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)Q2＋Q3＝Q1
(教师用书)等温、等容条件下，对于左右气相物质的化学计量数不等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应计量数之比换算成同一半边物质(一边倒)，其物质的量对应相同，则它们互为等效平衡。
2．在等温等容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g)??3C(g)＋D(s)起始物质的量如下表所示：
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
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　①②③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。
(教师用书)等温、等容条件下，对于左右气相物质的化学计量数相等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应计量数之比换算成同一半边物质(一边倒)，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。
3．在等温等压条件下，可逆反应2A(g)＋B(g)??3C(g)＋D(g)起始物质的量如下表所示：
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
上述反应达到平衡后，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？
答案　①②③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量浓度、组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。
题组一　等温、等容条件下等效平衡的应用
1．在恒温恒容的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)??xC(g)。Ⅰ.将3 mol A和2 mol B在一定条件下反应，达平衡时C的体积分数为a；Ⅱ.若起始时A、B、C投入的物质的量分别为n(A)、n(B)、n(C)，平衡时C的体积分数也为a。下列说法正确的是 (　　)
A．若Ⅰ达平衡时，A、B、C各增加1 mol，则B的转化率将一定增大
B．若向Ⅰ平衡体系中再加入3 mol A和2 mol B，C的体积分数若大于a，可断定x>4
C．若x＝2，则Ⅱ体系起始物质的量应满足3n(B)>n(A)＋3
D．若Ⅱ体系起始物质的量满足3n(C)＋8n(A)＝12n(B)，则可判断x＝4
答案　D
解析　这是恒温恒容条件下的等效平衡，无论如何进行配比，只要把反应一端按反应计量数之比完全转化为另一端的物质后，相当于完全等同的起始量即可。A项，A、B、C各增加1 mol时，A与B不可能完全转化为C，加入的B相对量大，A的转化率增大，而B的转化率将减小，错误；B项，在Ⅰ平衡体系中再加入3 mol A和2 mol B，相当于增大了体系的压强，C的体积分数增大，说明平衡向正反应方向移动，正反应方向体积缩小，x<4，错误；C项，假设C完全转化为A、B，则n(A)＋3/2n(C)＝3，n(B)＋1/2n(C)＝2，即3n(B)＝n(A)＋3，错误；D项，设C完全转化为A、B，则xn(A)＋3n(C)＝3x，xn(B)＋n(C)＝2x，即2xn(A)＋3n(C)＝3xn(B)，正确。
题组二　等温、等压条件下等效平衡的应用
2．已知：t ℃时，2H(g)＋Y(g)??2I(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1，t ℃时，在一压强恒定的密闭容器中，加入4 mol H和2 mol Y反应，达到平衡后，Y剩余0.2 mol。若在上面的平衡体系中，再加入1 mol气态的I物质，t ℃时达到新的平衡，此时H物质的物质的量n(H)为 (　　)
A．0.8 mol B．0.6 mol C．0.5 mol D．0.2 mol
答案　C
解析　本题考查恒温恒压条件下等效平衡原理。根据反应式知，“4 mol H和2 mol Y反应达到平衡后，Y剩余0.2 mol”，即Y转化了1.8 mol，根据化学计量数之比，H必转化了3.6 mol，即H的转化率等于Y的转化率＝×100%＝90%。
　　　　　 2H(g)＋Y(g)??2I(g)
起始(Ⅰ) 4 mol 2 mol 0
起始(Ⅱ) 4 mol 2 mol 1 mol
起始(Ⅲ) 5 mol 2.5 mol 0
该可逆反应在恒温、恒压条件下反应，按起始(Ⅱ)与起始(Ⅲ)投料能达到同一平衡状态，而起始(Ⅰ)与起始(Ⅲ)达到的平衡状态为等效平衡，即平衡时H的转化率相等，故达到新平衡时剩余H的物质的量为n(H)＝5 mol×(1－90%)＝0.5 mol。
题组三　等温、等容，等温、等压条件下等效平衡的比较应用
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，只填序号，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NH3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。
答案　(1)D　E　(2)0.5　0
解析　(1)由于甲容器定容，而乙容器定压，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、乙两容器的体积相等时，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。
　等效平衡判断“四步曲”
第一步，看，观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是前后等气体分子数的可逆反应还是反应前后不等气体分子数的可逆反应；第二步，挖，挖掘题目条件，区分恒温恒容和恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器；第三步，倒，采用一边倒法，将起始物质转化成一边的物质；第四步，联，联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。
1．[2012·海南，15(3)]可逆反应A(g)＋B(g)??C(g)＋D(g)。判断该反应是否达到平衡的依据为__________(填正确选项前的字母)：
a．压强不随时间改变
b．气体的密度不随时间改变
c．c(A)不随时间改变
d．单位时间里生成C和D的物质的量相等
答案　c
2．(2012·安徽理综，10)低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为
2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)2N2(g)＋3H2O(g)　ΔH<0
在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是 (　　)
A．平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大
B．平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小
C．单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1∶2时，反应达到平衡
D．其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大
答案　C
解析　由于该反应为放热反应，升高温度时，平衡左移，该反应的平衡常数减小，A错；增大一种反应物的浓度，自身的转化率降低，而另外反应物的转化率增大，故B不正确；单位时间内消耗NO和N2的物质的量之比为1∶2时，说明v正＝v逆，反应达到平衡，C正确；催化剂只能改变反应速率，不能使平衡发生移动，即不能改变转化率，D错。
3．(2012·大纲全国卷，8)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．增加压强 B．降低温度
C．增大CO 的浓度 D．更换催化剂
答案　B
解析　特别注意：一般来说，有两种及两种以上反应物的可逆反应中，在其他条件不变时，增大其中一种反应物的浓度，能使其他反应物的转化率升高，但其本身的转化率反而降低，故C项错误；A.因该反应为反应前后气体物质的量相等的反应，故增加压强只能缩短反应达到平衡的时间，并不能使该平衡发生移动，因而无法提高CO的转化率；B.因该反应为放热反应，降低温度能使平衡向右移动，从而提高CO的转化率；D.催化剂只能影响化学反应的速率，改变可逆反应达到平衡的时间，不能提高CO的转化率。
4．(2012·四川理综，12)在体积恒定的密闭容器中，一定量的SO2与1.100 mol O2在催化剂作用下加热到600 ℃发生反应：2SO2＋O22SO3　ΔH<0。当气体的物质的量减少0.315 mol时反应达到平衡，在相同温度下测得气体压强为反应前的82.5%。下列有关叙述正确的是 (　　)
A．当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡
B．降低温度，正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大
C．将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中，得到沉淀的质量为161.980 g
D．达到平衡时，SO2的转化率为90%
答案　D
解析　本题的解题关键有：(1)明确化学平衡移动的方向与反应速率的关系；(2)会利用差量法确定参加反应的物质的量；(3)要知道SO2与BaCl2不反应，原因是弱酸不能制强酸。SO3的生成速率和SO2的消耗速率都是正反应速率，故A错；因正反应是放热反应，降低温度时平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率，是正反应速率减小的程度小的原因，故B错；气体的物质的量减少了0.315 mol，据差量法可知，反应的SO2为0.63 mol，反应的O2为0.315 mol，生成的SO3为0.63 mol，设SO2开始时的物质的量为a mol，列出量的关系为
　　　　　　　　 2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)
起始的物质的量/mol a 1.100 0
转化的物质的量/mol 0.63 0.315 0.63
平衡的物质的量/mol a－0.63 0.785 0.63
据平衡时的压强为反应前的82.5%，列出：＝0.825，解得a＝0.7，故SO2的转化率为×100%＝90%，故D正确。
平衡时，将混合气体通入BaCl2溶液中，只有SO3生成沉淀，沉淀的物质的量与SO3的相等，为0.63 mol，沉淀的质量为0.63 mol×233 g·mol－1＝146.79 g，故C错。
5．[2011·山东理综，28(3)]CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。该反应ΔH________0(填“>”或“<”)。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是_______________________________________________。
答案　<　在1.3×104 kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，同时生产成本增加，得不偿失
解析　从图像来看，随着温度的升高，CO的转化率变小，故ΔH<0，综合温度、压强对CO转化率的影响来看，在题给压强下，CO的转化率已经很大，不必再增大压强。
6．[2012·江苏，17(1)]用氨水可使燃煤烟气脱硫，其原理为用氨水将SO2转化为NH4HSO3，再氧化成(NH4)2SO4，化学反应为2NH3＋SO2＋H2O===(NH4)2SO3
(NH4)2SO3＋SO2＋H2O===2NH4HSO3
能提高燃煤烟气中SO2去除率的措施有________(填字母)。
A．增大氨水浓度
B．升高反应温度
C．使燃煤烟气与氨水充分接触
D．通入空气使HSO转化为SO
采用上述方法脱硫，并不需要预先除去燃煤烟气中大量的CO2，原因是________(用离子方程式表示)。
答案　AC　HCO＋SO2===CO2＋HSO
解析　增大氨水浓度，使燃煤烟气与氨水充分接触，都能有效提高SO2的去除率；升高温度，不利于SO2的溶解，生成物在高温下也易分解；D项，通入空气，空气中的CO2会消耗氨水，不利于SO2的吸收，故选A、C。
H2SO3的酸性强于H2CO3，抑制CO2的溶解，原理为
HCO＋SO2===CO2＋HSO。
7．[2011·新课标全国卷，27(3)(4)](3)在容积为2 L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响 ，实验结果如下图所示(注：T1、T2均大于300 ℃)：
下列说法正确的是____(填序号)
①温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为
v(CH3OH)＝mol·L－1·min－1
②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时增大
(4)在T1温度时，将1 mol CO2和3 mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2的转化率为α，则容器内的压强与起始压强之比为____。
答案　(3)③④　(4)(2－α)/2
解析　(3)v(CH3OH)＝＝mol·L－1·min－1，①错误。温度越高反应速率越快，先达到平衡，则T2＞T1。该反应是放热反应，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，增大，②错误，③、④正确。
(4)T1>300 ℃，此时甲醇和水都为气态，根据化学反应方程式：
　　　　 CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)
起始物质的量 mol 1 3 0 0
转化物质的量 mol α 3α α α
平衡物质的量 mol 1－α 3－3α α α
压强之比等于物质的量之比，则p平/p始＝(4－2α)/4＝(2－α)/2。
1．用于净化汽车尾气的反应：2NO(g)＋2CO(g)??2CO2(g)＋N2(g)，已知该反应在570 K时的平衡常数为1×1059，但反应速率极慢。下列说法正确的是 (　　)
A．装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或CO
B．提高尾气净化效率的常用方法是升高温度
C．增大压强，上述平衡右移，故可通过增压的方法提高尾气净化效率
D．提高尾气净化效率的最佳途径是使用高效催化剂
答案　D
解析　因为该反应是可逆反应，不可能进行到底，A错误；由题干知570 K时反应速率较慢，B错误；因平衡常数已经较大，增大压强虽然平衡正向移动，但对设备要求更高，故应通过提高反应速率而提高净化效率，故C错误，D正确。
2．一定条件下的密闭容器中有如下反应：4NH3(g)＋5O2(g)??4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－905.9 kJ·mol－1，下列叙述正确的是 (　　)
A．4 mol NH3和5 mol O2反应，达到平衡时放出热量为905.9 kJ
B．平衡时v正(O2)＝v逆(NO)
C．平衡后减小压强，混合气体平均摩尔质量增大
D．平衡后升高温度，混合气体中NO含量降低
答案　D
解析　A项，由于该反应是可逆反应，故达到平衡时反应物不能全部转化为生成物，放出热量小于905.9 kJ，不正确；B项，反应速率之比等于反应方程式前的计量数之比，所以平衡时的正逆反应速率关系应为v正(O2)＝v逆(NO)，故不正确；C项，减小压强，化学平衡向正反应方向移动，气体总质量不变，而气体总的物质的量增大，则平均摩尔质量减小，不正确；D项，正反应是放热反应，升温，化学平衡逆向移动，NO含量降低，正确。
3．反应N2O4(g)??2NO2(g)　ΔH＝＋57 kJ·mol－1，在温度为T1、
T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强的变化曲线如图所
示。下列说法正确的是 (　　)
A．a、c两点的反应速率：a>c
B．a、c两点气体的颜色：a深，c浅
C．由状态b到状态a，可以用加热的方法
D．a、c两点气体的平均相对分子质量：a>c
答案　C
解析　c点压强大于a点压强，故反应速率a4．某温度下，在一个2 L的密闭容器中加入4 mol A和2 mol B进行如下反应：3A(g)＋2B(g)??4C(s)＋D(g)，反应2 min后达到平衡，测得生成1.6 mol C，下列说法正确的是 (　　)
A．前2 min D的平均反应速率为0.2 mol·L－1·min－1
B．此时，B的平衡转化率是40%
C．增大该体系的压强，平衡不移动，化学平衡常数不变
D．增加B，平衡向右移动，B的平衡转化率增大
答案　B
解析　生成1.6 mol C的同时消耗0.8 mol B、生成0.4 mol D，则前2 min，v(D)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，B的平衡转化率为×100%＝40%，A错、B对；增大该体系的压强，平衡向正反应方向移动，但平衡常数不变，C错；增加B，平衡向右移动，A的平衡转化率增大但B的平衡转化率减小，D错。
5．在相同温度下，将H2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。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 (　　)
答案　D
解析　A中，随着的增大，氢气含量增多，氢气的平衡转化率降低，A错误；随着的增大，氢气含量增多，混合气体的质量减小，B错误；随着的增大，氢气含量增多，氮气的平衡转化率增大，C错误；随着的增大，氢气含量增多，混合气体的质量减小，则混合气体的密度减小，D正确。
6．在体积、温度都相同的条件下，反应2A(g)＋2B(g)??C(g)＋3D(g)分别从下列两条途径建立平衡：
Ⅰ.A、B的起始物质的量均为2 mol；
Ⅱ.C、D的起始物质的量分别为2 mol和6 mol。
以下叙述中不正确的是 (　　)
A．Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同
B．Ⅰ、Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的平均相对分子质量相同
C．达平衡时，Ⅰ途径的反应速率vA等于Ⅱ途径的反应速率vA
D．达平衡时，Ⅰ途径所得混合气体的密度为Ⅱ途径所得混合气体密度的
答案　C
解析　途径Ⅱ中2 mol C和6 mol D按方程式转化为A、B，相当于4 mol A和4 mol B，该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，故在恒温、恒容条件下，途径Ⅰ和途径Ⅱ将建立等效平衡，A、B均正确；因为途径Ⅱ达平衡时各组分的浓度为途径Ⅰ的两倍，达平衡时途径Ⅰ的反应速率vA小于途径Ⅱ的反应速率vA，C错误。
7．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，该反应达平衡状态时的部分数据如表所示。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，转化的H2NCOONH4的物质的量Δn(T2)＝2Δn(T1)
答案　D
解析　无论反应是否达到平衡状态，NH3的体积分数都是，故C错误；T2时c(NH3)、c(CO2)都是T1时的2倍，容器的容积又恒定不变，所以T2时转化的H2NCOONH4是T1时的2倍，D正确。
8．相同温度下，容积相同的甲、乙、丙3个恒容密闭容器中发生可逆反应：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：
容器 起始各物质的物质的量/mol
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
丙 1.8 0.9 0.2 0.1 放出热量：Q3
下列叙述正确的是 (　　)
A．Q1＝Q2＝Q3＝197 kJ
B．达到平衡时，丙容器中SO2的体积分数最大
C．甲、乙、丙3个容器中反应的平衡常数相等
D．若在上述条件下反应生成2 mol SO3(s)的反应热为ΔH1，则ΔH1>－197 kJ·mol－1
答案　C
解析　A项，Q1>Q2＝Q3，错误；B项，甲、乙、丙等效平衡，SO2的体积分数相等，错误；C项，由于温度一样，甲、乙、丙3个容器中反应的平衡常数相等，正确；D项，SO3(g)―→SO3(s)放出热量，所以ΔH1<－197 kJ·mol－1，错误。
9．在相同温度下，体积均为1 L的四个密闭容器中，保持温度和容积不变，以四种不同的投料方式进行反应。平衡时有关数据如下(已知2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)
ΔH＝－196.6 kJ·mol－1)。
容器 甲 乙 丙 丁
起始投料量 2 mol SO2＋1 mol O2 1 mol SO2＋0.5 mol O2 2 mol SO3 2 mol SO2＋2 mol O2
反应放出或吸收的热量(kJ) a b c d
平衡时c(SO3) (mol·L－1) e f g h
下列关系正确的是 (　　)
A．a＝c；e＝g B．a>2b；e>2f
C．a>d；e>h D．c＋98.3e>196.6
答案　B
解析　A项，甲容器起始时反应向正反应方向进行，而丙容器起始时反应向逆反应方向进行，虽然最后是等效平衡，但a＋c＝196.6，故不正确；B项，若将甲容器扩大为原来的2倍，则达平衡时甲与乙容器的浓度相等，但放出的热量是乙的2倍，现将甲容器再恢复为原来的体积，即加压，平衡向正反应方向移动，则放热又增多，故有a>2b，同理有e>2f，正确；C项，丁中的O2可看作是在甲平衡后再充入1 mol O2，则平衡正向移动，放热增多，即有a2SO2＋O2??2SO3　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
2 196.6
e a
解得a＝98.3e，由选项A解析可知，a＋c＝196.6，即98.3e＋c＝196.6，不正确。
10．一定条件下，体积为1 L的密闭容器中发生如下反应：
SiF4(g)＋2H2O(g)??SiO2(s)＋4HF(g)
ΔH＝＋148.9 kJ·mol－1。
(1)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的是__________(填字母序号)。
a．v消耗(SiF4)＝4v生成(HF)
b．容器内气体压强不再变化
c．容器内气体的总质量不再变化
d．HF的体积分数不再变化
(2)反应过程中测定的部分数据如下表(表中t2>t1)所示。
反应时间/min n(SiF4)/mol n(H2O)/mol
0 1.20 2.40
t1 0.80 a
t2 b 1.60
通过a或b的值及化学平衡原理说明t1时反应是否达到化学平衡状态：__________。
(3)若只改变一个条件使上述反应的化学平衡常数变大，该反应________(填序号)。
a．一定向正反应方向移动
b．一定向逆反应方向移动
c．一定是减小压强造成的
d．一定是升高温度造成的
e．SiF4的平衡转化率一定增大
答案　(1)bcd
(2)a＝1.60(或b＝0.80)，说明在一定条件下，t1～t2时各组分的浓度(或物质的量)均已不再发生改变，则t1时反应已经达到化学平衡状态
(3)ade
解析　(2)0～t1 min，反应消耗的SiF4为0.40 mol，根据已知反应可确定消耗的H2O为0.80 mol，故a＝1.60 mol，t2 min时，H2O仍为1.60 mol，故b＝0.80 mol。由此可判断t1时该反应已经达到化学平衡状态。
11．在一个体积为2 L的密闭容器中，高温下发生反应：Fe(s)
＋CO2(g)??FeO(s)＋CO(g)。其中CO2、CO的物质的量
(mol)随时间(min)的变化关系如图所示。
(1)反应在1 min时第一次达到平衡状态，固体的质量增
加了3.2 g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2)
＝__________。
(2)反应进行至2 min时，若只改变温度，曲线发生的变
化如图所示，3 min时再次达到平衡，则ΔH______0(填“>”、“<”或“＝”)。
(3)5 min时再充入一定量的CO(g)，平衡发生移动。下列说法正确的是________(填写编号)。
a．v正先增大后减小 b．v正先减小后增大
c．v逆先增大后减小 d．v逆先减小后增大
表示n(CO2)变化的曲线是__________(填写图中曲线的字母编号)。
(4)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态：__________________________________________________________________。
答案　(1)0.1 mol·L－1·min－1　(2)>
(3)c　b　(4)Fe(或FeO)的质量(或物质的量)保持不变；或固体总质量保持不变
解析　(1)Fe―→FeO，固体质量增加3.2 g，说明生成FeO 0.2 mol，v(CO2)＝＝0.1 mol·L－1·min－1。
(2)由于建立新平衡时CO物质的量增加，可知升高温度，平衡正向移动，说明正反应吸热。
(3)充入CO，CO浓度增大，逆反应速率增大，之后逐渐减小；5 min时CO2浓度不变，正反应速率不变，平衡逆向移动，CO2浓度增大，正反应速率逐渐增大。
12．合成氨反应是“将空气变成面包”的反应，如果没有合成氨反应，地球将无法养活现在这么多的人。已知合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)
ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。
Ⅰ.在体积为5 L的恒温、恒容密闭容器甲中，起始时投入2 mol N2、3 mol H2，经过10 s达到平衡，测得平衡时NH3的物质的量为0.8 mol。
Ⅱ.在容器乙中，起始时投入3 mol N2、b mol H2，维持恒温、恒压达到平衡，测得平衡时NH3的物质的量为1.2 mol。此时与容器甲中平衡状态温度相同，相同组分的体积分数都相同。
(1)容器甲10 s内用H2表示的平均反应速率v(H2)＝__________，达平衡时N2的转化率＝__________。
(2)甲容器中反应的逆反应速率随时间变化的关系如图。t2
时改变了某一种条件，改变的条件可能是________、
______(填写两项)。
(3)下列哪些情况表明容器乙已达平衡状态__________(填
字母)。
A．容器乙中的气体密度不再变化
B．反应的平衡常数不再变化
C．氨气的生成速率等于氮气的消耗速率的2倍
D．断裂1 mol N≡N键同时断裂6 mol N—H键
E．容器乙中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
(4)b＝__________。
答案　(1)0.024 mol·L－1·s－1　20%
(2)升高了温度　增大了氨的浓度
(3)ADE　(4)4.5
解析　(1)　　N2(g)　＋　3H2(g)??2NH3(g)
起始量(mol) 2 3 0
转化量(mol) 0.4 1.2 0.8
平衡量(mol) 1.6 1.8 0.8
v(H2)＝＝0.024 mol·L－1·s－1，
平衡时，氮气的转化率＝×100%＝20%。
(2)t2时，逆反应速率突然增大，原因可能是使用了催化剂、升高了温度、增大了压强、增大了氨的浓度，而后逆反应速率减小，平衡逆向移动，则只能是t2时增大了氨的浓度或升高了温度。
(3)判断达到平衡的标准是“变化量不变”。A中，容器乙中的气体密度不再变化，说明容器体积不再变化，可以说明反应达到平衡状态；B中，平衡常数只与温度有关，温度不变时，K总是不变的；C中，氨气的生成速率与氮气的消耗速率都是正反应速率，不能说明反应达到平衡；D中，断裂1 mol N≡N键同时断裂6 mol N—H键，即消耗1 mol N2的同时消耗2 mol NH3，说明正逆反应速率相等，说明反应达到平衡；E中，容器乙中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，说明体系中各物质的体积分数不变，反应达到平衡。
(4)根据平衡时容器甲与容器乙中各物质的体积分数相等，可求出b＝4.5。
13．在容积为2 L的密闭容器中，保持体系内温度800 ℃不变，将一定量的NO和O2混合发生反应：
2NO＋O2??2NO2，其中NO的物质的量(n)随时间(t)的
变化关系如图所示。请回答下列问题。
(1)30 s时反应达到平衡，用O2表示达到平衡过程的平
均反应速率为________，图像中曲线________(选填
“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示NO2的变化。由图像中曲线和数
据变化，能否计算该温度下的平衡常数：____________(填“能”或“不能”)。
(2)若升高反应体系的温度，使反应重新达到平衡，此时体系中n(NO)＝n(NO2)，则该反应是________热反应(选填“吸”或“放”)。
(3)在800 ℃时，若缩小容器的体积，达新平衡时n(NO)________(选填“>”、“＝”或“<”)0.07 mol，NO的转化率________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
(4)上述800 ℃时的反应达到平衡时测得放出热量a kJ。试写出在此条件下NO与氧气反应的热化学方程式_______________________________________________
___________________________________________________________________。
答案　(1)0.001 1 mol·L－1·s－1　Ⅰ　不能　(2)放
(3)<　增大　(4)2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)　ΔH＝－15.4a kJ·mol－1
解析　(1)达到平衡过程中v(NO)＝(0.20 mol－0.07 mol)÷(2 L×30 s)≈0.002 2 mol·L－1·s－1，所以v(O2)＝0.001 1 mol·L－1·s－1。曲线Ⅰ是NO2的变化曲线，曲线Ⅱ是NO的变化曲线，因为缺少平衡时氧气的浓度，所以不能计算平衡常数。
(2)根据氮元素守恒，当n(NO)＝n(NO2)时，n(NO)＝n(NO2)＝0.1 mol，NO的量增加了，相当于升高温度，平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即ΔH为负值。
(3)缩小容器体积，压强增大，平衡向正反应方向移动，NO转化率增大。
(4)尽管加入的NO的物质的量为0.20 mol，但参加反应的只有0.13 mol，故1 mol NO参加反应放出的热量为7.7a kJ，故该反应的热化学方程式为2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)　ΔH＝－15.4a kJ·mol－1。
14．在恒温时，向某密闭容器中通入2 mol X和1 mol Y气体，发生如下反应：2X(g)＋Y(g)??2Z(g)，压强一定时，测得在平衡时Z的体积分数为0.4。
(1)与上述平衡保持同温、同压，若向密闭容器中通入4 mol X(g)和2 mol Y(g)，达到平衡，则Z的体积分数为__________；平衡时，气体的总物质的量是__________。
(2)与上述平衡保持同温、同压，若向密闭容器中通入X(g)和Y(g)的物质的量分别记为n(X)、n(Y)，并满足平衡时Z的体积分数为0.4，则的取值范围为__________。
答案　(1)0.4(或40%)　5 mol　(2)0.5<<5
解析　(1)恒温恒压下两平衡等效。
　　　　 2X(g)＋Y(g)??2Z(g)
起始/mol 4 2 0
变化/mol 2a a 2a
平衡/mol 4－2a 2－a 2a
＝0.4　a＝1
n(总)＝6 mol－a mol＝5 mol
(2)　　　　2X(g)＋Y(g)??2Z(g)
起始/mol m n 0
变化/mol 2b b 2b
平衡/mol m－2b n－b 2b
0．5<<5　即0.5<<5第3讲　化学平衡常数、化学反应进行的方向
[考纲要求]　1.理解化学平衡常数的定义并能进行简单计算。2.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系。3.掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据，能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。
考点一　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，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________。
答案　(1)25%　(2)增大　(3)6　(4)41%
解析　(1)　 M(g)　　＋　　N(g)??　P(g)＋　Q(g)
始态mol·L－1 1 2.4 0 0
变化量mol·L－1 1×60% 1×60%
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：
c(M)＝0.4 mol·L－1　c(N)＝1.8 mol·L－1
c(P)＝0.6 mol·L－1　c(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
c(P)＝2 mol·L－1　c(Q)＝2 mol·L－1
c(M)＝2 mol·L－1　c(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
c(M)＝b(1－x)mol·L－1　c(N)＝b(1－x)mol·L－1
c(P)＝bx mol·L－1　c(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：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(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c(CO2)不一定等于c(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c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(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：
＝Qc，称为浓度商。
Qc考点二　有关化学平衡的计算
【思路梳理】
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)c平(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(g)　　??　　2NO2(g)
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(g)　　??　　2NO2(g)
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
答案　C
解析　甲：　　 H2(g)　＋　CO2(g)??H2O(g)＋CO(g)
起始量/mol·L－1 0.010 0.010 0 0
变化量/mol·L－1 x x x x
平衡量/mol·L－1 0.010－x 0.010－x x x
K＝x2/(0.010－x)2＝9/4
解得x＝0.006 0 mol·L－1
c(H2)＝0.010－x＝c(CO2)＝0.004 0 mol·L－1
c(H2O)＝c(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　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 mol·L－1 2 3 0 0
转化浓度 mol·L－1 x x x x
平衡浓度 mol·L－1 2－x 3－x x x
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。
考点三　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、100 kPa下能否自发进行？
已知：在298 K、100 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 ℃，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。
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。
焓判据和熵判据能作为反应自发进行的一般判据，而由焓判据和熵判据组成的复合判据才是反应是否自发进行的根本判据：反应是否自发与温度有关，一般低温时焓变影响为主；高温时熵变影响为主。根据ΔH－TΔS可准确判断反应进行的方向。
1．(2012·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．(2012·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＝＝＝0.015
(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＝＝＝0.015
(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．[2012·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 L·mol－1　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 L·mol－1；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．[2012·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2HI??H2＋I2，H2物质的量随时间的变化如右图所示。
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＝c2(NH3)·c(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＝c2(NH3)·c(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．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。
3．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．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，B正确。
4．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
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Qc＝＝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可计算出Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L－1。
5．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。
6．一定温度下，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。
7．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CO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。
8．已知：3A(g)＋B(g)2C(g)，在不同温度和压强时A的转化率如表所示。由此可知，下列图像正确的是 (　　)
p1(MPa) p2(MPa)
200 ℃ 89.7 76.3
600 ℃ 83.8 71.6
答案　A
解析　由题表分析知，该反应的正反应为放热反应，且p1>p2。选项A，减小压强，平衡逆向移动，v逆>v正，A正确；其他条件不变时，温度高则反应先达到平衡，B错误；温度不变时，增大压强平衡正向移动，C的百分含量增大，故C错误；其他条件不变时升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，D错误。
9．二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。
(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH______0，ΔS______0(选填“>”、“<”或“＝”)，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后将H2与CO2转化为甲醇或其他化学品。你认为该方法需要解决的技术问题有________。
a．开发高效光催化剂
b．将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离，并与CO2发生催化转化
c．二氧化碳及水资源的供应
答案　(1)>　>　不能　(2)ab
解析　该反应是分解反应，且CO燃烧时放热，所以该反应为吸热反应，即ΔH>0，因气体的物质的量增多，所以ΔS>0。ΔH－TΔS<0时，反应可自发进行，所以在低温下，该反应不能自发进行。
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n/molT/℃ 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＋2NO??N2＋CO2
(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　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>K＝0.9，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c(NO2)＝0.6 mol·L－1，c(N2O4)＝0.4 mol·L－1，故该温度下该反应的平衡常数K＝0.62/0.4＝0.9；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Qc＝1.28>K＝0.9，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 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　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＝1/0.5＝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Qc＝＝
v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(CH3OH)/[c(CO)·c2(H2)]　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。大题冲关滚动练之七——速率、平衡图表类综合题
1．一定条件下铁可以和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气体和CO气体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时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分钟内，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．p1②求c1＝____________、φ1＝________、α2＝__________。
答案　(1)c(CO)/c(CO2)　(2)A　(3)0.062 5
(4)①BC　②0.67 mol·L－1　33.3%　33.3%
解析　(1)平衡常数表达式中不能出现固体物质的浓度。
(2)平衡常数只受温度的影响，由于该反应为吸热反应，所以升温，增大平衡常数。
(3)求平均反应速率时，应用浓度的变化值除以时间，即v(CO)＝＝0.062 5 mol·L－1·min－1。
(4)由图像可计算平衡常数，K＝＝＝2。
①当乙中CO为2 mol时，c1＝c2，为3 mol时，c1②K＝＝2　c1≈0.67 mol·L－1。
φ1＝×100%≈33.3%。
K′＝＝＝
c(CO2)＝0.5 mol·L－1。
α2＝×100%≈33.3%。
2．某条件下，在2 L密闭容器中发生如下反应：2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)　ΔH>0。
在三种不同条件下进行，其中NO、O2的起始浓度都
为0 mol·L－1，实验Ⅰ、Ⅱ反应温度相同，NO2的浓度
(mol·L－1)随时间(min)的变化如图所示。
请回答下列问题：
(1)请在图中标上对应的反应温度(800 ℃或850 ℃)。实
验Ⅱ隐含的反应条件是____________。
(2)写出该反应的平衡常数表达式：K＝_____________。
(3)若实验Ⅰ中达到平衡后，再向密闭容器中通入1 mol NO2与1 mol NO混合气体(保持温度不变)，则平衡将__________(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)。
(4)一定条件下NO2与SO2可发生反应，其方程式为NO2(g)＋SO2(g)??SO3(g)＋NO(g)　ΔH>0，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是________。
A．体系压强保持不变
B．混合气体颜色保持不变
C．SO2和NO的体积比保持不变
D．混合气体的平均相对分子质量保持不变
(5)若改变条件，使平衡常数变大，该反应________。
A．一定向正反应方向移动
B．在平衡移动时，正反应速率先增大后减小
C．一定向逆反应方向移动
D．在平衡移动时，逆反应速率先增大后减小
答案　(1)
使用了催化剂
(2)　(3)不移动　(4)B　(5)AB
解析　(1)由于实验Ⅰ达到平衡所用时间比实验Ⅲ长，所以实验Ⅰ时对应温度为800 ℃，实验Ⅲ对应温度为850 ℃。实验Ⅱ和实验Ⅰ比较，达到平衡所用时间短，但平衡不移动，所以实验Ⅱ隐含条件为使用了催化剂。
(3)实验Ⅰ中，平衡时c(NO2)＝0.5 mol·L－1，c(NO)＝0.5 mol·L－1，c(O2)＝0.25
mol·L－1，
即2NO2(g)　??　2NO(g)　＋　O2(g)
0.5 mol·L－1 0.5 mol·L－1 0.25 mol·L－1
K＝＝0.25。当再加入0.5 mol·L－1 NO2、0.5 mol·L－1 NO时，Qc＝＝0.25，所以平衡不移动。
(4)由于该反应为等体积反应，所以压强、平均相对分子质量不能作为达到平衡状态的标志，SO3、NO同为生成物，其体积比始终不变，也不能作为标志。
(5)该反应为吸热反应，升温，平衡右移，K增大，v(正)、v(逆)均增大，A、B正确。
3．Ⅰ.工业上常利用醋酸和乙醇合成有机溶剂乙酸乙酯：CH3COOH(l)＋C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)＋H2O(l)　ΔH＝－8.62 kJ·mol－1
已知CH3COOH、C2H5OH和CH3COOC2H5的沸点依次为118 ℃、78 ℃和77 ℃。在其他条件相同时，某研究小组进行了多次实验，实验结果如图所示。
(1)该研究小组的实验目的是_________________________________________。
(2)60 ℃下反应40 min与70 ℃下反应20 min相比，前者的平均反应速率________后者(填“小于”、“等于”或“大于”)。
(3)如图所示，反应时间为40 min、温度超过80 ℃时，乙酸乙酯产率下降的原因可能是________________________________________________________(写出两条)。
Ⅱ.煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。
已知：CO(g)＋H2O(g)??H2(g)＋CO2(g)平衡常数随温度的变化如下表：
温度/℃ 400 500 800
平衡常数K 9.94 9 1
试回答下列问题：
(1)在800 ℃发生上述反应，以表中的物质的量投入恒容反应器，其中向正反应方向移动的有________(选填“A、B、C、D、E”)。
n(CO) n(H2O) n(H2) n(CO2)
A 1 5 2 3
B 2 2 1 1
C 3 3 0 0
D 0.5 2 1 1
E 3 1 2 1
(2)已知在一定温度下，C(s)＋CO2(g)??2CO(g)平衡常数为K；
C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)　平衡常数为K1；
CO(g)＋H2O(g)??H2(g)＋CO2(g)　平衡常数为K2；
则K、K1、K2之间的关系是_______________________________________________。
(3)在V L密闭容器中通入10 mol CO和10 mol水蒸气，在T ℃达到平衡，然后急速通过碱石灰，将所得混合气体燃烧，测得放出的热量为2 842 kJ(已知CO燃烧热为283 kJ·mol－1，H2燃烧热为286 kJ·mol－1)，则T ℃平衡常数K＝__________________。
答案　Ⅰ.(1)探究反应温度、反应时间对乙酸乙酯产率的影响
(2)小于
(3)反应可能已达平衡状态，温度升高平衡向逆反应方向移动；温度过高，乙醇和乙酸大量挥发使反应物利用率下降
Ⅱ.(1)BCE　(2)K＝K1/K2　(3)4/9
解析　Ⅰ.(1)由图像可知，该实验研究的是不同温度下不同反应时间内乙酸乙酯的产率。
(2)温度越高，反应速率越快。
(3)反应达到平衡状态，升温平衡左移，造成产率下降或温度高造成乙酸、乙醇的大量挥发，致使产率下降。
Ⅱ.(1)A项，Qc＝＝1.2>1平衡左移；B项，Qc＝＝<1，平衡右移；C项，从正反应开始，平衡右移；D项，Qc＝＝1，平衡不移动；E项，Qc＝<1，平衡右移。B、C、E项正确。
(2)K＝，K1＝，
K2＝，所以K＝。
(3)设生成H2为x mol，则剩余CO为(10－x) mol,286x＋(10－x)×283＝2 842。x＝4 mol，K＝＝。
4．(1)恒温，容积为1 L恒容条件下，硫可以发生如下转化，其反应过程和能量关系如图1所示(已知：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1)，请回答下列问题：
①写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式：________________________________
______________________________________________________________________。
②ΔH2＝__________kJ·mol－1。
③在相同条件下，充入1 mol SO3和0.5 mol的O2，则达到平衡时SO3的转化率为______________；此时该反应________(填“放出”或“吸收”)________kJ的能量。
(2)中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。
①有效“减碳”的手段之一是节能，下列制氢方法最节能的是________(填序号)。
A．电解水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑
B．高温使水分解制氢：2H2O(g)2H2＋O2
C．太阳光催化分解水制氢：2H2O2H2↑＋O2↑
D．天然气制氢：CH4＋H2O(g)CO＋3H2
②CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下反应：CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.0 kJ·mol－1，测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图2所示。
从3 min到9 min，v(H2)＝________mol·L－1·min－1。
③能说明上述反应达到平衡状态的是________(填编号)。
A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即
图中交叉点)
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内消耗3 mol H2，同时生成1 mol H2O
D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变
(3)工业上，CH3OH也可由CO和H2合成。参考合成反应CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)的平衡常数。下列说法正确的是________。
温度/℃ 0 100 200 300 400
平衡常数 667 13 1.9×10－2 2.4×10－4 1×10－5
A.该反应正反应是放热反应
B．该反应在低温下不能自发进行，高温下可自发进行，说明该反应ΔS<0
C．在T ℃时，1 L密闭容器中，投入0.1 mol CO和0.2 mol H2，达到平衡时，CO转化率为50%，则此时的平衡常数为100
D. 工业上采用稍高的压强(5 MPa)和250 ℃，是因为此条件下，原料气转化率最高
答案　(1)①S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－297 kJ·mol－1　②－78.64　③20%　吸收　19.66
(2)①C　②0.125　③D
(3)AC
解析　(1)S燃烧生成SO2，所以对应的焓变为ΔH1，ΔH2＝－×0.8 mol＝－78.64 kJ·mol－1。当充入1 mol SO3,0.5 mol O2时，相当于充入1 mol SO2和1 mol O2，和原平衡等效，所以SO3的转化率为(1－)×100%＝20%。此时反应要吸收热量，其热量为－78.64 kJ＝19.66 kJ。
(2)①利用太阳光催化分解水制氢最节能。
②v(H2)＝3v(CO2)＝3×
＝0.125 mol·L－1·min－1。
③由于体积不变，密度不能作为达到平衡状态的标志。
(3)温度越高，平衡常数越小，所以该反应的正反应为放热反应，该反应为熵减的放热反应。C项，K＝＝100。根据反应特点，温度越低，压强越大，原料气转化率越高，采取5 MPa和250 ℃，一是考虑速率问题，二是考虑设备问题。
5．汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。
(1)4CO(g)＋2NO2(g)===4CO2(g)＋N2(g)
ΔH＝－1 200 kJ·mol－1
对于该反应，温度不同(T2>T1)、其他条件相同时，下列图像正确的是________(填代号)。
(2)汽车尾气中CO与H2O(g)在一定条件下可以发生反应：
CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0。
820 ℃时在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，起始时按照下表进行投料，达到平衡状态，K＝1.0。
起始物质的量 甲 乙 丙
n(H2O)/mol 0.10 0.20 0.20
n(CO)/mol 0.10 0.10 0.20
①该反应的平衡常数表达式为________。
②平衡时，甲容器中CO的转化率是________。比较下列容器中CO的转化率：乙________甲；丙________甲(填“>”、“＝”或“<”)。
③丙容器中，通过改变温度，使CO的平衡转化率增大，则温度________(填“升高”或“降低”)，平衡常数K________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
答案　(1)乙　(2)①K＝　②50%　>　＝　③降低　增大
解析　通过温度对平衡移动的影响能够判断化学平衡的图像问题；通过温度对放热反应的影响可判断化学平衡常数的变化，同时可由化学平衡常数计算某反应物的变化量，从而得出该物质平衡时的转化率。
(1)4CO(g)＋2NO2(g)===4CO2(g)＋N2(g)　ΔH<0，该反应是放热反应，当升高温度时，正、逆反应速率都增大，甲中正反应速率在T2时没有增大，故错误；升高温度，化学平衡逆向移动，CO的浓度增大，CO的体积分数增大，故丙不正确。
(2)根据反应的平衡常数为1.0可以得出c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，反应前后气体体积不变，可得出n(CO2)·n(H2)＝n(CO)·n(H2O)。①甲容器中起始时n(CO)＝n(H2O)＝0.10 mol，满足等式就是反应物转化了一半，故CO的转化率为50%。②乙容器中起始时n(H2O)＝0.20 mol，相当于在甲容器中增大c(H2O)，平衡正向移动，n(CO)减少，CO的转化率增大；丙容器中起始时n(CO2)＝n(H2)＝0.20 mol，相当于两个甲容器中的量，假设两个甲容器合二为一，反应到达平衡后，缩小体积至一半变成丙容器，即对体系加压，平衡不移动，CO的转化率不变化。③丙容器中改变温度，CO的转化率增大说明平衡正向移动，正反应为放热反应，故需降低温度；平衡正向移动，生成物浓度增大，反应物浓度减小，故K增大。第1讲　化学反应速率
[考纲要求]　1.了解化学反应速率的概念、化学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要作用。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响，认识其一般规律。4.了解化学反应速率的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
考点一　化学反应速率
1．表示方法
通常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。
2．数学表达式及单位
v＝，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。
3．规律
同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。
深度思考
1．化学反应速率指瞬时速率还是平均速率？
答案　化学反应速率一般指平均速率。
2．能否用固体或纯液体表示化学反应速率？
答案　不能，因为固体或纯液体的浓度在化学反应中视为定值。
3．在恒温恒容的容器中进行反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，若氮气浓度由0.1
mol·L－1降到0.06 mol·L－1需2 s，那么由0.06 mol·L－1降到0.024 mol·L－1需要的反应
时间为 (　　)
A．等于1.8 s B．等于1.2 s
C．大于1.8 s D．小于1.8 s
答案　C
解析　前2 s内的反应速率为v(N2)＝＝0.02 mol·L－1·s－1，若反应速率不变，t＝＝1.8 s。因为随着反应的进行，反应速率减慢，所以t>1.8 s。
4．某温度时，在2 L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。由此分析，该反应的化
学方程式为___________________________________；
从反应开始至2 min时，Z的反应速率为____________。
答案　3Y＋Z??2X　0.025 mol·L－1·min－1
解析　找出2 min内X、Y、Z三种物质的浓度变化量为Δc(X)＝＝0.1
mol·L－1，Δc(Y)＝＝0.15 mol·L－1，Δc(Z)＝＝0.05 mol·L－1。根据反应速率之比等于化学计量数之比，可以确定X、Y、Z三种物质的化学计量数分别等于2、3、1。根据图像可以确定X是生成物，Y、Z是反应物，即可以确定化学反应方程式为3Y＋Z??2X。再根据反应速率的概念，可求出从反应开始至2 min时，Z的反应速率为v(Z)＝Δc(Z)/Δt＝＝0.025
mol·L－1·min－1。
题组一　化学反应速率的大小比较
1．已知反应4CO＋2NO2??N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是 (　　)
A．v(CO)＝1.5 mol·L－1·min－1
B．v(NO2)＝0.7 mol·L－1·min－1
C．v(N2)＝0.4 mol·L－1·min－1
D．v(CO2)＝1.1 mol·L－1·min－1
答案　C
解析　转化为相同的物质表示的反应速率进行比较，B项v(CO)＝1.4 mol·L－1·min－1，C项v(CO)＝1.6 mol·L－1·min－1，D项v(CO)＝1.1 mol·L－1·min－1，C项速率最快。
2．对于可逆反应A(g)＋3B(s)??2C(g)＋2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是 (　　)
A．v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1
B．v(B)＝1.2 mol·L－1·s－1
C．v(D)＝0.4 mol·L－1·min－1
D．v(C)＝0.1 mol·L－1·s－1
答案　D
解析　本题可以采用归一法进行求解，可以通过方程式的计量数将不同物质表示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较，B项中的B物质是固体，不能表示反应速率；C项中对应的v(A)＝0.2 mol·L－1·min－1；D项中对应的v(A)＝3
mol·L－1·min－1。
　化学反应速率大小的比较方法
由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。
(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。
(2)换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。
(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA＋bB===cC＋dD，比较与，若＞，则A表示的反应速率比B大。
题组二　“三段式”模板突破化学反应速率的计算
3．(1)将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：2A(g)＋B(g)??2C(g)，若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L－1，现有下列几种说法：
①用物质A表示的反应速率为0.3 mol·L－1·s－1
②用物质B表示的反应速率为0.6 mol·L－1·s－1
③2 s时物质A的转化率为70%
④2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L－1
其中正确的是 (　　)
A．①③ B．①④ C．②③ D．③④
(2)若①②中用A、B表示的反应速率分别为0.3 mol·L－1·s－1、0.6 mol·L－1·s－1，哪种物质表示的反应速率更快？
(3)若物质A的转化率经过计算为30%，那么，物质B的转化率为多少？你能迅速得出答案吗？
答案　(1)B　(2)B物质表示的反应速率更快
(3)30%，能迅速得出答案，因为通入和消耗的A、B的物质的量之比均为2∶1，则
A、B转化率相等。
解析　(1)本题是考查用不同反应物或生成物表示反应速率的方法和反应中转化率、物质浓度的计算等知识点，所以考查内容的知识量较大。
v(C)＝＝0.3 mol·L－1·s－1
①v(A)＝v(C)＝0.3 mol·L－1·s－1
②v(B)＝v(C)＝0.3 mol·L－1·s－1×
＝0.15 mol·L－1·s－1
③参加反应的A的物质的量为
0．3 mol·L－1·s－1×2 s×2 L＝1.2 mol
A的转化率为×100%＝30%
④2s时B的浓度为1 mol·L－1－0.15 mol·L－1·s－1×2 s＝0.7 mol·L－1
(2)把v(B)转化为v(A)可得，v(A)＝2v(B)＝2×0.6 mol·L－1·s－1＝1.2 mol·L－1·s－1，所以，用物质B表示的该反应的速率更快。
(3)通入A、B两气体的物质的量之比等于化学计量数之比2∶1，消耗物质的量之比也为2∶1，则A、B的转化率相等，都为30%。
4．NH3和纯净的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，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
答案　C
解析　设4 min时，生成6x mol H2O(g)
据题意，则有：＝0.4　解得：x＝0.5
则4 min内H2O的变化浓度为
Δc(H2O)＝＝1.5 mol·L－1
v(H2O)＝＝0.375 mol·L－1·min－1，
再由各物质表示的速率之比等于各物质的化学计量数之比，可得各物质表示的反应速率分别为
v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1，
v(NH3)＝0.250 mol·L－1·min－1，
v(O2)＝0.187 5 mol·L－1·min－1。
　 对于较为复杂的关于反应速率的题目，采用以下步骤和模板计算
(1)写出有关反应的化学方程式；
(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；
(3)根据已知条件列方程式计算。
例如：反应　　　　　　mA　＋　nB　??　pC
起始浓度(mol·L－1) a b c
转化浓度(mol·L－1) x
某时刻浓度(mol·L－1) a－x b－ c＋
考点二　影响化学反应速率的因素
1．内因(主要因素)
反应物本身的性质。
2．外因(其他条件不变，只改变一个条件)
3．理论解释——有效碰撞理论
(1)活化分子、活化能、有效碰撞。
①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。
②活化能：如图
图中：E1为反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。
③有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
深度思考
1．(1)形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：铁______铝；
(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？
①升高温度：________；
②增大盐酸浓度：__________；
③增大铁的质量：__________；
④增加盐酸体积：____________。
答案　(1)小于　(2)①反应速率增大　②反应速率增大　③无影响　④无影响
2．有人说压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的。这种说法是否正确，对此你如何理解？
答案　这句话是正确的。但压强仅对有气体参加的反应起作用。增大压强，所有参与反应的气体的浓度均增大，如2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)增大压强，SO2、O2、SO3的浓度均增大，正、逆反应速率均增大。而增大浓度可只增大反应物或生成物的浓度，若只增大反应物的浓度，v正瞬间增大，v逆不变。压强对无气体参与的反应无影响，但浓度仍可改变无气体参与的反应的化学反应速率。
3．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)碳酸钙与盐酸反应过程中，再增加CaCO3固体，反应速率不变，但把CaCO3固
体粉碎，可以加快反应速率 (　　)
(2)增大反应体系的压强，反应速率不一定增大 (　　)
(3)增大反应物的浓度，能够增大活化分子的百分含量，所以反应速率增大 (　　)
答案　(1)√　(2)√　(3)×
题组一　浓度与压强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
答案　A
解析　①中c(A)＝c(B)＝＝0.5 mol·L－1；
②中c(A)＝c(B)＝＝1 mol·L－1；
③中c(A)＝c(B)＝＝0.05 mol·L－1；
④中c(A)＝c(B)＝＝0.25 mol·L－1；
在其他条件一定的情况下，浓度越大，反应速率越大，所以反应速率由大到小的顺序为②>①>④>③。
2．一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)??2NO(g)在密闭容器中进行，下列措施不改变化学反应速率的是 (　　)
A．缩小体积使压强增大 B．恒容，充入N2
C．恒容，充入He D．恒压，充入He
答案　C
解析　A选项，气体的物质的量不变，仅缩小体积，气体的浓度必然增大，反应速率必然增大；B选项，容积不变，充入N2，使反应物N2的浓度增大，浓度越大，反应速率越大；C选项，容积不变，充入He，虽然反应容器内压强增大，但反应物N2、O2、NO的浓度并没有变化，因此不影响反应速率；D选项，压强不变，充入He，反应容器的体积必然增大，压强虽然没变，但N2、O2、NO的浓度减小，反应速率减小。
气体反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时，对反应速率的影响
(1)恒容：充入“惰性气体”―→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”―→体积增大―→物质浓度减小(活化分子浓度减小)―→反应速率减小。
题组二　外界条件对反应速率的综合影响
3．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 (　　)
实验 反应温度/℃ Na2S2O3溶液 稀H2SO4 H2O
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
答案　D
解析　本题考查化学反应速率，意在考查学生分析外界条件对化学反应速率的影响。结合选项知混合液的体积都为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)。
4．把镁条直接投入到盛有盐酸的敞口容器中，产生H2的速率如右图所
示，在下列因素中，影响反应速率的因素是 (　　)
①盐酸的浓度　②镁条的表面积　③溶液的温度　④Cl－的浓度
A．①④ B．③④
C．①②③ D．②③
答案　C
解析　Mg＋2H＋===H2↑＋Mg2＋，实质是镁与H＋间的反应，与Cl－无关。在镁条的表面有一层氧化膜，当将镁条投入盐酸中时，随着氧化膜的不断溶解，镁与盐酸接触的面积不断增大，产生H2的速率会加快；溶液的温度对该反应也有影响，反应放出热量，使温度升高，则反应速率会逐渐加快。
5．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)的数据如图所示，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 ℃
答案　D
解析　由图像可知，1、2、3、4组实验产生的氢气一样多，只是反应速率有快慢之分。第4组实验，反应所用时间最长，故反应速率最慢，A正确；第1组实验，反应所用时间最短，故反应速率最快，根据控制变量法原则知盐酸浓度应大于2.5
mol·L－1，B正确；第2组实验，铁是粉末状，与3、4组块状铁相区别，根据控制变量法原则知盐酸的浓度应等于2.5 mol·L－1，C正确；由3、4组实验并结合图像知第3组实验中反应温度应高于30 ℃，D错误。
考点三　控制变量法探究影响化学反应速率的因素
影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他条件不变，只改变某一个条件，探究这一条件对反应速率的影响。变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因而在这几年高考试题中有所考查。解答此类题时，要认真审题，清楚实验目的，弄清要探究的外界条件有哪些。然后分析题给图表，确定一个变化的量，弄清在其他几个量不变的情况下，这个变化量对实验结果的影响，进而总结出规律。然后再确定另一个变量，重新进行相关分析。但在分析相关数据时，要注意题给数据的有效性。
1．在学习了化学反应速率知识后，某研究性学习小组进行了科学探究活动。
[探究活动一]　探究金属与不同酸反应的反应速率：常温下，从经过砂纸打磨的铝片中取两片质量相等、表面积相同的铝片，分别加入到盛有体积相同、c(H＋)相同的足量的稀硫酸和稀盐酸溶液的两支试管中，发现铝片在稀盐酸中消失的时间比在稀硫酸中短。
[探究活动二]　探究影响稀硫酸与某金属反应速率的因素。下表是某研究性学习小
组探究稀硫酸与某金属反应的实验数据：
实验序号 金属质量/g 金属状态 c(H2SO4)/ mol·L－1 V(H2SO4)/ mL 溶液温度/℃ 金属消失的时间/s
反应前 反应后
1 0.10 丝 0.5 50 20 34 500
2 0.10 粉末 0.5 50 20 35 50
3 0.10 丝 0.7 50 20 46 250
4 0.10 丝 0.8 50 20 35 200
5 0.10 粉末 0.8 50 20 36 25
6 0.10 丝 1.0 50 20 35 125
7 0.10 丝 1.0 50 35 50 50
8 0.10 丝 1.1 50 20 34 100
9 0.10 丝 1.1 50 35 51 40
请回答：
(1)对[探究活动一]实验现象发生的原因，请你帮该研究性学习小组提出两个假设：
假设Ⅰ______________________________________________________________
____________________________________________________________________。
假设Ⅱ______________________________________________________________
____________________________________________________________________。
并请你设计实验对以上假设进行验证：
验证假设Ⅰ___________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
验证假设Ⅱ___________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(2)分析[探究活动二]的实验数据可发现有一个数据明显有错误，该数据是实验________(填实验序号)的________，理由是__________________________________
_______________________________________________________________________。
(3)分析[探究活动二]的实验数据可得出的结论是_____________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
答案　(1)假设Ⅰ：Cl－对铝和酸的反应有促进作用
假设Ⅱ：SO对铝和酸的反应有抑制作用
验证假设Ⅰ：在铝和稀硫酸反应的试管中加入固体氯化钠，看是否加快放出氢气的速率
验证假设Ⅱ：在铝和稀盐酸反应的试管中加入固体硫酸钠，看是否减慢放出氢气的
速率
(2)3　反应后溶液的温度　本实验所用稀硫酸均过量，金属完全反应，等质量金属反应放出的热量应相等，所以使等体积溶液的温度升高值相近
(3)对于同一化学反应，在其他条件不变时：①反应物浓度越大，化学反应速率越快；②反应物固体表面积越大，化学反应速率越快；③反应温度越高，化学反应速率越快
2．某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂、溶液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。
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下图。
分析上图能够得出的实验结论是______________________________________。
答案　(1)降低了活化能
(2)H2O2??H＋＋HO
(3)探究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
解析　(1)加入催化剂，能降低反应的活化能，使更多的分子成为活化分子，从而加快化学反应速率。
(2)常温下，H2O2的pH约为6，则H2O2为弱酸，其电离方程式为H2O2??H＋＋HO。
(3)实验①、②中均没有使用催化剂，只是增大了H2O2的浓度，故实验①、②的目的是探究浓度对化学反应速率的影响。
因实验过程中现象不明显，可采用升温或使用同种催化剂的方法加快反应速率来达到实验目的。
(4)实验③、④、⑤中H2O2的浓度相同，并加入相同量的同种催化剂，而改变的条件是④中酸性增强，⑤中碱性增强。通过相同时间内产生O2的快慢(⑤>③>④)可得出如下结论：溶液的碱性增强，能加快H2O2的分解，而溶液的酸性增强，能减慢H2O2的分解。
3．某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00 mol·L－1、2.00 mol·L－1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K，每次实验HNO3的用量为25.0 mL，大理石用量为10.00 g。
(1)请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：
实验编号 T/K 大理石规格 HNO3浓度/mol·L－1 实验目的
① 298 粗颗粒 2.00 (Ⅰ)实验①和②探究HNO3的浓度对该反应速率的影响；(Ⅱ)实验①和________探究温度对该反应速率的影响；(Ⅲ)实验①和________探究大理石规格 (粗、细)对该反应速率的影响。
②
③
④
(2)实验①中CO2质量随时间变化的关系见下图：
依据反应方程式CaCO3＋HNO3===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O，计算实验①在70～90 s范围内HNO3的反应速率(忽略溶液体积变化，写出计算过程)。
答案　(1)
实验编号 T/K 大理石规格 HNO3浓度/mol·L－1 实验目的
① 298 粗颗粒 2.00 (Ⅱ)③(Ⅲ)④
② 298 粗颗粒 1.00
③ 308 粗颗粒 2.00
④ 298 细颗粒 2.00
(2)反应时间70～90 s范围内：
Δm(CO2)＝0.95 g－0.84 g＝0.11 g
Δn(CO2)＝0.11 g÷44 g·mol－1＝0.002 5 mol
HNO3的减少量：
Δn(HNO3)＝0.002 5 mol÷＝0.005 0 mol
HNO3的反应速率：
v(HNO3)＝＝
＝1.0×10－2 mol·L－1·s－1
解析　(1)实验①和实验②探究HNO3的浓度对该反应速率的影响，其他条件应相同而HNO3的浓度不同，故实验②中HNO3的浓度应为1.00 mol·L－1。实验①和③探究温度对反应速率的影响，除了温度不同，其余条件要保持一样。实验①和④探究大理石规格(粗、细)对反应速率的影响，因此要求二者大理石的规格不同，一个用粗颗粒，另一个用细颗粒。
(2)反应时间70～90 s范围内：
Δm(CO2)＝0.95 g－0.84 g＝0.11 g
Δn(CO2)＝0.11 g÷44 g·mol－1＝0.002 5 mol
HNO3的减少量：
Δn(HNO3)＝0.002 5 mol÷＝0.005 0 mol
HNO3的反应速率：
v(HNO3)＝＝
＝1.0×10－2 mol·L－1·s－1
　 1.常见考查形式
(1)以表格的形式给出多组实验数据，让学生找出每组数据的变化对反应的影响。
(2)给出影响化学反应的几种因素，让学生设计实验分析各因素对反应的影响。
2．解题策略
(1)确定变量
解答这类题目时首先要认真审题，理清影响实验探究结果的因素有哪些。
(2)定多变一
在探究时，应该先确定其他的因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系；这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。
(3)数据有效
解答时注意选择数据(或设置实验)要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。
考点四　数形结合思想——用化学反应速率图像突破化学平衡概念
速率—时间图像定性揭示了v正、v逆随时间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律，体现了外界条件改变对可逆反应速率的影响，以及由此引发的平衡移动。
平衡体系 条件变化 速率变化 平衡变化 速率变化曲线
任一平衡体系 增大反应物的浓度 v正、v逆均增大，且v正′>v逆′ 正向移动
减小反应物的浓度 v正、v逆均减小，且v逆′>v正′ 逆向移动
任一平衡体系 增大生成物的浓度 v正、v逆均增大，且v逆′>v正′ 逆向移动
减小生成物的浓度 v正、v逆均减小，且v正′>v逆′ 正向移动
正反应方向为气体体积增大的放热反应 增大压强或升高温度 v正、v逆均增大，且v逆′>v正′ 逆向移动
减小压强或降低温度 v正、v逆均减小，且v正′>v逆′ 正向移动
任意平衡或反应前后气体化学计量数和相等的平衡 正催化剂或增大压强 v正、v逆同等倍数增大 平衡不移动
负催化剂或减小压强 v正、v逆同等倍数减小
题组训练　外界条件对反应速率影响的图像分析
1．向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol 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甲图所示[t0～t1阶段c(B)未画出]。图乙为t2时刻后改变条件平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件并且改变的条件均不同。已知，t3～t4阶段为使用催化剂。下列说法正确的是
(　　)
A．若t1＝15 s，生成物C在t0～t1时间段的反应速率为0.004 mol·L－1·s－1
B．t4～t5阶段改变的条件为降低反应温度
C．B的起始物质的量为0.02 mol
D．t5～t6阶段可能是增大压强
答案　A
解析　v(C)＝＝＝0.004 mol·L－1·s－1，A正确；在t4～t5阶段，平衡没有移动，反应速率减小，则是减小了压强；由图分析可知反应方程式是3A(g)??B(g)＋2C(g)，再由化学计量数之比等于Δc之比，求出Δc(B)＝0.03
mol·L－1，则起始浓度为0.02 mol·L－1，求出容器体积为2 L，B和C错误；t5～t6阶段改变的条件应是升高温度。
2．某温度时，在一个容积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z
三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据
图中数据，试填写下列空白：
(1)该反应的化学方程式为
____________________________________________。
(2)反应开始至2 min，气体Z的反应速率为________________________________。
(3)若X、Y、Z均为气体，反应达到平衡时：
①压强是开始时的________倍；
②若此时将容器的体积缩小为原来的倍，达到平衡时，容器内温度将升高(容器不与外界进行热交换)，则该反应的正反应为________反应(填“放热”或“吸热”)。
(4)若上述反应在2 min后的t1～t6内反应速率与反应时间图像如下，在每一时刻均改变一个影响反应速率的因素，则 (　　)
A．在t1时增大了压强 B．在t3时加入了催化剂
C．在t4时降低了温度 D．t2～t3时A的转化率最高
答案　(1)3X＋Y??2Z　(2)0.05 mol·L－1·min－1
(3)①0.9　②放热　(4)B
解析　(1)由图像知v(X)∶v(Y)∶v(Z)＝0.3 mol∶0.1 mol∶0.2 mol＝3∶1∶2，又由于该反应不能进行彻底，所以化学方程式为3X＋Y??2Z。
(2)v(Z)＝＝0.05 mol·L－1·min－1。
(3)①X、Y、Z均为气体时，反应前n(总)＝2.0 mol，平衡时n(总)＝0.7 mol＋0.9 mol＋0.2 mol＝1.8 mol，所以p(平)∶p(始)＝1.8 mol∶2.0 mol＝0.9。
②将容器体积缩小，相当于增压，达平衡时，温度升高，根据勒夏特列原理，该反应的正反应为放热反应。
(4)在t1时如果增大压强，则正、逆反应速率都增大，A错误；在t3时应该是加入了催化剂，正、逆反应速率都增大，并且增大的倍数时同，平衡不移动，B正确；在t4时如果是降低了温度，则平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率，C错误；由图可以看出，从t1～t2，平衡向逆反应方向移动，A的转化率降低，从t2～t4，平衡不移动，A的转化率不变，从t4～t5，平衡继续向逆反应方向移动，A的转化率又降低，因此，t0～t1时A的转化率最高，D错误。
　根据速率—时间图像判断反应条件的方法
(1)看图像中正、逆反应速率的变化趋势，两者是同等程度的变化，还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂考虑；若是不同程度的变化，从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。
(2)对于反应速率变化不相等的反应，要注意观察改变某个条件瞬间，正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律，加以筛选、验证、排除。
1．(2012·广东理基，29)已知汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)＋2CO(g)??N2(g)＋2CO2(g)。下列说法不正确的是 (　　)
A．升高温度可使该反应的逆反应速率降低
B．使用高效催化剂可有效提高正反应速率
C．反应达到平衡后，NO的反应速率保持恒定
D．单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时，反应达到平衡
答案　A
解析　升温，无论是正反应，还是逆反应，速率均加快，A项错；催化剂可以加快化学反应速率，B项正确；达平衡后，各组分的速率保持不变，C项正确；由于CO和CO2的计量系数相等，故当两者同时消耗的量相等时，反应即达平衡，D项正确。
2．(2012·福建理综，12)化合物Bilirubin在一定波长的光
照射下发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如
右图所示，计算反应4～8 min间的平均反应速率和推
测反应16 min时反应物的浓度，结果应是 (　　)
A．2.5 μmol·L－1·min－1和2.0 μmol·L－1
B．2.5 μmol·L－1·min－1和2.5 μmol·L－1
C．3.0 μmol·L－1·min－1和3.0 μmol·L－1
D．5.0 μmol·L－1·min－1和3.0 μmol·L－1
答案　B
解析　据图像可知，4 min时化合物Bilirubin的浓度为20 μmol·L－1，8 min时其浓度
为10 μmol·L－1，因此4～8 min间的平均反应速率为＝2.5
μmol·L－1·min－1。进一步分析图像可知0～4 min间的平均分解速率为
＝5.0 μmol·L－1·min－1，由以上分析数据大致可确定平均分
解速率基本呈等比递减变化，因此可估算8～12 min间平均分解速率为1.25
μmol·L－1·min－1，12～16 min间平均分解速率为0.625 μmol·L－1·min－1，因此16 min
时反应物的浓度大致应为10 μmol·L－1－1.25 μmol·L－1·min－1×4 min－0.625
μmol·L－1·min－1×4 min＝2.5 μmol·L－1，故B项正确。
3．(2012·山东理综，14)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是 (　　)
A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B．增大反应体系的压强，反应速率一定增大
C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D．在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO3(g)生成的平均反应速率为v＝
答案　D
解析　本题考查化学反应速率与化学平衡知识，意在考查学生运用化学反应速率和化学平衡解决实际问题的能力。催化剂能同等程度地改变正逆反应速率，A项错误；压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度来实现的，增大反应体系的压强，浓度不一定增大，如恒容下充入惰性气体，速率并没有增大，B项错误；降低温度反应速率减小，将延长反应达到平衡的时间，C项错误；化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示，D项正确。
4．(2012·福建理综，12)一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如下图所示。下列判断正确的是 (　　)
A．在0～50 min之间，pH＝2和pH＝7时R的降解百分率相等
B．溶液酸性越强，R的降解速率越小
C．R的起始浓度越小，降解速率越大
D．在20～25 min之间， pH＝10时R的平均降解速率为0.04 mol·L－1·min－1
答案　A
解析　在0～50 min之间，pH＝2和pH＝7时反应物R都能完全反应，降解率都是100%，故A正确；pH为2、7、10时，通过曲线的倾斜程度可看出溶液的酸性越强，R的降解速率越大，故B错误；图中无法比较同一pH条件下，R的起始浓度与降解速率的关系，故C错误；20～25 min之间，pH＝10时R的平均降解速率为0.2×
10－4 mol·L－1/5 min＝4×10－6 mol·L－1·min－1，故D错误。
5．[2011·福建理综，23(4)]在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生如下反应：
2IO＋5SO＋2H＋===I2＋5SO＋H2O
生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。
某同学设计实验如下表所示：
实验序号 0.01 mol·L－1 KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL 0.01mol·L－1 Na2SO3溶液的体积/mL H2O的体积/mL 实验温度/℃ 溶液出现蓝色时所需时间/s
实验1 5 V1 35 25
实验2 5 5 40 25
实验3 5 5 V2 0
该实验的目的是________；表中V2＝________mL。
答案　探究该反应的速率与温度、亚硫酸钠溶液浓度的关系(或其他合理答案)　40
解析　通过分析表中的数据可知，该实验研究的是温度、浓度对反应速率的影响；由于实验1和实验2的温度相同，故实验2与实验3的溶液的浓度一定相同，即水的体积一定相同，因此V2＝40。
6．(1)[2012·山东理综，29(3)改编]一定温度下，将1 mol N2O4充入体积为1 L的密闭容器中，反应3 s后，NO2的物质的量为0.6 mol，则0～3 s内的平均反应速率v(N2O4)＝________mol·L－1·s－1。
答案　0.1
解析　N2O4??2NO2
0.3 mol 0.6 mol
v(N2O4)＝＝0.1 mol·L－1·s－1。
(2)[2012·山东理综，28(2)改编]在一定温度下，向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应2HI??H2＋I2，2 min时生成H2 0.1 mol，则0～2 min内的平均反应速率v(HI)＝__________。
答案　0.1 mol·L－1·min－1
解析　v(HI)＝＝0.1 mol·L－1·min－1。
7．[2012·新课标全国卷，27(4)]COCl2的分解反应为COCl2(g)===Cl2(g)＋CO(g)　ΔH＝＋108 kJ·mol－1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min 的COCl2浓度变化曲线未示出)：
①计算反应在第8 min时的平衡常数K＝____________；
②比较第2 min反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低：T(2)________T(8)(填“<”、“>”或“＝”)；
③若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡，则此时c(COCl2)＝________
mol·L－1；
④比较产物CO在2～3 min、5～6 min和12～13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小____________________________；
⑤比较反应物COCl2在5～6 min和15～16 min时平均反应速率的大小：v(5～6)________v(15～16)(填“<”、“>”或“＝”)，原因是______________________。
答案　①0.234 mol·L－1　②<　③0.031
④v(5～6)>v(2～3)＝v(12～13)　⑤>　在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大
解析　①根据图像得出以下数据：
K＝＝ mol·L－1≈0.234 mol·L－1
②2 min和8 min时反应都处于平衡状态，在4 min时生成物浓度都增大，反应物浓度减小，则改变的条件是升高温度，故T(2)③设12 min时COCl2的平衡浓度为x。
由于12 min时反应在温度T(8)下达到平衡，则由平衡常数定义得
K＝＝ mol·L－1
＝0.234 mol·L－1
解得x≈0.031 mol·L－1
④分析图像表示的意义，根据图像可得出平均反应速率为v(5～6)>v(2～3)＝v(12～13)。
⑤分析图像可知反应在5～6 min和15～16 min时，反应温度相同，因为在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大，故v(5～6)>v(15～16)。
1．下列有关化学反应速率的说法不正确的是 (　　)
A．化学反应达到最大限度时，正逆反应速率也达到最大且相等
B．催化剂能降低化学反应的活化能，加快反应速率，提高生产效率
C．用锌和稀硫酸反应制取H2时，滴加几滴硫酸铜溶液能加快反应速率
D．用铁片和稀硫酸反应制H2比用98%的浓硫酸产生H2的速率快
答案　A
解析　反应达到最大限度时，正逆反应速率相等但不是最大，A错误；催化剂虽然不影响平衡的移动，但缩短了达到平衡的时间，提高了生产效率，B正确；C项中能构成铜锌原电池，锌作负极，加快反应速率；D项中浓硫酸使铁钝化，不产生H2。
2．下列说法正确的是 (　　)
①参加反应的物质的性质是影响化学反应速率的主要因素
②光是影响某些化学反应速率的外界条件之一　③决定化学反应速率的主要因素是浓度　④不管什么反应，增大浓度、加热、加压、使用催化剂都可以加快反应速率
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
答案　A
解析　影响化学反应速率的主要因素是参加反应的物质的性质，①正确，③错误；影响化学反应速率的外因包括浓度、温度、催化剂、压强和其他一些条件(如光等)，②正确；加压对没有气体参加的反应影响不大，④错误。
3．在一密闭容器中充入一定量的N2和O2，在电火花作用下发生反应N2＋O2===2NO，经测定前3 s用N2表示的反应速率为0.1 mol·L－1·s－1，则6 s末NO的浓度为(　　)
A．1.2 mol·L－1 B．大于1.2 mol·L－1
C．小于1.2 mol·L－1 D．不能确定
答案　C
解析　本题考查化学反应速率的计算，意在考查学生对化学反应速率计算公式的灵活运用能力。前3 s用N2表示的反应速率为0.1 mol·L－1·s－1，即用NO表示的反应速率为0 .2 mol·L－1·s－1，如果3～6 s的反应速率仍为0.2 mol·L－1·s－1，则NO浓度为1.2 mol·L－1，由于随着反应进行，反应物浓度减小，速率减慢，故应小于1.2
mol·L－1。
4．反应2SO2＋O2??2SO3经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4 mol·L－1，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol·L－1·s－1，则这段时间为 (　　)
A．0.1 s B．2.5 s C．5 s D．10 s
答案　C
解析　因为SO3的浓度增加了0.4 mol·L－1，所以O2的浓度必定减少了0.2 mol·L－1，因为在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol·L－1·s－1，所以反应经过的时间为5 s。
5．下列生产或实验事实引出的相应结论不正确的是 (　　)
选项 事实 结论
A 其他条件相同，Na2S2O3溶液和H2SO4溶液反应，升高溶液的温度，析出硫沉淀所需时间缩短 当其他条件不变时，升高反应温度，化学反应速率加快
B 工业制硫酸中，在SO3的吸收阶段，吸收塔里要装填瓷环 增大气液接触面积，使SO3的吸收速率增大
C 在容积可变的密闭容器中发生反应：2NH3(g)??N2H4(l)＋H2(g)，把容积的体积缩小一半 正反应速率加快，逆反应速率减慢
D A、B两支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液，在B试管中加入2～3滴FeCl3溶液，B试管中产生气泡快 当其他条件不变时，催化剂可以改变化学反应速率
答案　C
解析　C项中压缩容器体积，反应物、生成物浓度均增加，正逆反应速率均加快。
6．一定温度下，在2 L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.1 mol H2O(g)，发生反应：2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋484 kJ·mol－1，不同时间产生O2的物质的量见下表：
时间/min 20 40 60 80
n(O2)/mol 0.001 0 0.001 6 0.002 0 0.002 0
下列说法不正确的是 (　　)
A．前20 min内的反应速率v(H2O)＝5.0×10－5 mol·L－1·min－1
B．达到平衡时，至少需要从外界吸收能量0.968 kJ
C．增大c(H2O)，可以提高水的分解率
D．催化效果与Cu2O颗粒的大小有关
答案　C
解析　由题意知，v(H2O)＝2v(O2)＝2×＝5.0×10－5 mol·L－1·min－1，A正确；热化学方程式表示的含义是2 mol H2O(g)完全分解生成2 mol H2(g)和1 mol O2(g)，吸收484 kJ的能量，所以生成O2 0.002 0 mol时，吸收的能量为0.002 0 mol×484 kJ·mol－1＝0.968 kJ，正确；C项，由于反应物只有1种，增大c(H2O)，相当于压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，所以水的分解率降低，错误；D项，若Cu2O颗粒小，则接触面积大，反应速率快，催化效果好，正确。
7．一定温度下在密闭容器内进行着某一反应，X气体、Y
气体的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。下列
叙述中正确的是 (　　)
A．反应的化学方程式为5Y??X
B．t1时，Y的浓度是X浓度的1.5倍
C．t2时，正、逆反应速率相等
D．t3时，逆反应速率大于正反应速率
答案　B
解析　从图像可以看出，t2时刻X、Y两物质的物质的量相等，而不是反应速率相等，故C不正确；t3时，反应达到平衡状态，所以正反应速率等于逆反应速率，故D不正确；反应开始X指示的物质的量不清晰，故无法判断化学方程式的化学计量数。
8．进行如下实验，在A锥形瓶中放入10 g绿豆大小的碳酸钙，在B锥形瓶中放入5 g粉末状的碳酸钙，分别加入50 mL 1 mol·L－1盐酸，下图中能正确表示实验结果的是(注：x－时间，y－锥形瓶中碳酸钙减少的质量) (　　)
答案　C
解析　有固体参与的反应速率与固体表面积有关。B锥形瓶中放入粉末状的碳酸钙，所以B中反应产生的CO2速率比较大；50 mL 1 mol·L－1盐酸最多只能消耗碳酸钙2.5 g，最终产生的CO2应该相等。故C选项的图像符合。
9．可逆反应mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋gD(g)的v－t图像如图甲所示，若其他条件都不变，只是在反应前加入合适的催化剂，则其v－t图像如图乙所示。
①a1＝a2　②a1＜a2　③b1＝b2　④b1＜b2　⑤t1＞t2
⑥t1＝t2　⑦两图中阴影部分面积相等　⑧图Ⅱ中阴影部分面积更大
以上所列正确的为 (　　)
A．②④⑤⑦ B．②④⑥⑧ C．②③⑤⑦ D．②③⑥⑧
答案　A
解析　使用催化剂仅仅是加快反应速率，缩短达到平衡的时间，②④⑤⑦正确。
10．在密闭容器中进行反应CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋
3H2(g)　ΔH>0，测得c(CH4)随反应时间(t)的变化如图所
示。下列判断不正确的是 (　　)
A．10 min时，改变的外界条件可能是升高温度
B．0～10 min内，v(H2)＝0.15 mol·L－1·min－1
C．恒温下，缩小容器体积，一段时间内v逆>v正
D．12 min时，反应达平衡的本质原因是气体总质量不再变化
答案　D
解析　通过计算发现10～12 min内的反应速率比0～5 min内的反应速率快，A正确；B项，虽然5 min时已经达到平衡，但求的是10 min内的平均反应速率，v(H2)＝3v(CH4)＝3×＝0.15 mol·L－1·min－1，正确；恒温下缩小容器体积时，压强增大，平衡逆向移动，C项正确；D项中反应达平衡的本质是正、逆反应速率相等。
11．在2 L的密闭容器中，放入0.4 mol A和0.6 mol B，在一定温度下，压强为p，放入催化剂(体积忽略)，发生反应2A(g)＋3B(g)??xC(g)＋2D(g)，在a min后，容器中c(A)＝0.1 mol·L－1，则v(B)＝____________；若温度不变，压强变为0.9p，则v(C)＝__________，x＝_________________________________________。
答案　0.15/a mol·L－1·min－1　0.1/a mol·L－1·min－1　2
解析　　　　　　2A(g)＋3B(g)??xC(g)＋2D(g)
起始/mol 0.4 0.6 0 0
转化/mol 0.2 0.3 0.1x 0.2
a min后/mol 0.2 0.3 0.1x 0.2
v(B)＝0.3 mol/(2 L·a min)
＝0.15/a mol·L－1·min－1。
体积、温度不变时，压强之比等于气体的物质的量之比：(0.6＋0.4)∶(0.2＋0.3＋0.1x＋0.2)＝1∶0.9，则x＝2，v(C)＝0.2 mol/(2 L·a min)＝0.1/a mol·L－1·min－1。
12．加入0.1 mol的MnO2粉末于50 mL过氧化氢的溶液中
(密度为1.1 g·mL－1)，在标准状况下放出气体的体积和
时间的关系如右图所示，回答下列问题：
(1)A、B、C、D四点化学反应速率快慢的顺序为________。
(2)解释反应速率变化的原因____________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)计算过氧化氢的初始物质的量浓度___________________________________。
(4)求反应进行到2分钟时过氧化氢的质量分数。
答案　(1)D>C>B>A
(2)随着反应的进行，过氧化氢溶液的浓度越来越小，反应速率越来越小
(3)0.107 mol·L－1　(4)0.083%
解析　(1)曲线斜率越大，反应速率越大。
(2)随着反应的进行，反应物H2O2的浓度逐渐减小，因此反应速率逐渐减小。
(3)根据图像可以看出H2O2完全反应放出O2 60 mL，H2O2的分解反应为2H2O22H2O＋O2↑，则
n(H2O2)＝×2≈0.005 36 mol，
c(H2O2)＝≈0.107 mol·L－1。
(4)反应进行到2分钟时，放出O2 45 mL，则反应生成O2的物质的量为
≈0.002 01 mol，
质量为0.002 01 mol×32 g·mol－1≈0.064 3 g
反应消耗的H2O2物质的量为
0．002 01 mol×2＝0.004 02 mol，
剩余的H2O2物质的量为
0．005 36 mol－0.004 02 mol＝0.001 34 mol，
则2分钟时H2O2的质量分数为
×100%≈0.083%。
13．在一密闭容器中发生反应N2＋3H2??2NH3，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)t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件是(填选项)。
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________；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__________(填选项)。
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__________。
答案　(1)ACDF　(2)C　E　B　(3)A
(4)
(5)5∶6
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时间段内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，＝0.2，解得：a＋b＝12x，故反应后与反应前的混合气体体积之比＝＝＝。
14．利用催化剂可使NO和CO发生反应：2NO(g)＋2CO(g)??2CO2(g)＋N2(g)　ΔH<0。已知增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
实验编号 T(℃) NO初始浓度(mol·L－1) CO初始浓度(mol·L－1) 催化剂的比表面积(m2·g－1)
Ⅰ 280 1.2×10－3 5.8×10－3 82
Ⅱ 1.2×10－3 124
Ⅲ 350 82
(1)请填全表中的各空格。
(2)实验Ⅰ中，NO的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化如图所示。请在给出的坐标图中画出实验Ⅱ、Ⅲ中NO的物质的量浓度(c)随时间(t)变化的曲线，并标明各曲线的实验编号。
答案　(1)
实验编号 T(℃) NO初始浓度(mol·L－1) CO初始浓度(mol·L－1) 催化剂的比表面积(m2·g－1)
Ⅰ
Ⅱ 280 5.8×10－3
Ⅲ 1.2×10－3 5.8×10－3
(2)
解析　(1)在其他量相同的情况下，才能判断变量对速率的影响，要验证温度对速率的影响，催化剂的比表面积、反应物的初始浓度等要相同；同理，验证催化剂的比表面积对速率的影响，温度、反应物的初始浓度要相同。
(2)Ⅰ、Ⅱ的区别是催化剂的比表面积不同，因此Ⅱ的反应速率较快，但催化剂不影响平衡的移动。Ⅰ、Ⅲ的区别是温度变化，温度升高，化学反应速率加快，达到平衡的时间缩短，NO转化率降低，故最终Ⅲ中c(NO)较Ⅰ、Ⅱ中c(NO)大。
15．某实验小组为确定过氧化氢分解的最佳催化条件，用如图实验装置进行实验，反应物用量和反应停止的时间数据如下表：
MnO2时间H2O2 0.1 g 0.3 g 0.8 g
10 mL 1.5% 223 s 67 s 56 s
10 mL 3.0% 308 s 109 s 98 s
10 mL 4.5% 395 s 149 s 116 s
分析表中数据回答下列问题：
(1)相同浓度的过氧化氢的分解速率随着二氧化锰用量的增加而________。
(2)从实验效果和“绿色化学”的角度考虑，双氧水的浓度相同时，加入________g的二氧化锰为较佳选择。
(3)该小组的某同学分析上述数据后认为：“当用相同质量的二氧化锰时，双氧水的浓度越小，所需要的时间就越少，亦即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确________，理由是____________________________________________________
______________________________________________________________________。
(提示：H2O2的密度可认为近似相等)。
答案　(1)加快　(2)0.3
(3)不正确　H2O2的浓度扩大二倍(从1.5%―→3.0%)，但反应所需时间比其二倍小的多
解析　(1)由表格中的数据可知：相同浓度的H2O2，加入的MnO2越多，反应所用的时间越短，即分解速率越快。
(2)用0.1 g催化剂的反应速率明显小于用0.3 g和0.8 g催化剂的反应速率；用0.8 g催化剂和用0.3 g催化剂的反应速率及反应时间相差不多，但用0.3 g催化剂节约药品。
(3)从表中数据可知，相同体积3.0%的双氧水中的溶质含量是1.5%的双氧水中溶质含量的二倍，但反应的时间却比其反应时间的二倍小得多，由反应速率计算公式(v＝Δc/Δt)可得出，此实验条件下双氧水的浓度越大分解速率越快。专题讲座七　用数形结合的思想探究化学平衡图像
1．图像类型
(1)浓度—时间图：此类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。如A＋B??AB反应情况如图1所示，解该类图像题要注意各物质曲线出现折点(达到平衡)的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。
(2)速率—时间图：如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图2所示的情况，解释原因：AB段(v渐增)，因反应为放热反应，随反应的进行，温度渐高，导致反应速率增大；BC段(v渐小)，则主要原因是随反应的进行，溶液中c(H＋)逐渐减小，导致反应速率减小。故分析时要抓住各阶段的主要矛盾，认真分析。
(3)含量—时间—温度(压强)图：常见形式有如下几种。(C%指生成物的质量分数；B%指某反应物的质量分数)
(4)恒压(温)线(如图3所示)：该类图的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型如下所示：
(5)其他：如图4所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正>v逆的点是3，表示v正2．解题步骤
3．解题技巧
(1)先拐先平
在含量(转化率)—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。
(2)定一议二
当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。
(3)三步分析法
一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。
题组一　浓度—时间图像
1．已知NO2和N2O4可以相互转化：2NO2(g)??N2O4(g)(正反应为放热反应)。现将一
定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为1 L的恒温密闭容器中，反应物浓度随
时间变化关系如图所示，回答下列问题：
(1)图中共有两条曲线X和Y，其中曲线______表示NO2浓度随时间的变化；a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是________。
(2)前10 min内用NO2表示的化学反应速率v(NO2)＝__________mol·L－1·min－1；反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因是_________________________________。
(3)若要达到与最后相同的化学平衡状态，在25 min时还可以采取的措施是_______。
A．加入催化剂 B．缩小容器体积
C．升高温度 D．加入一定量的N2O4
答案　(1)X　bd　(2)0.04　加入了0.4 mol NO2(或加入了NO2)　(3)BD
解析　(1)曲线X在0～10 min达到平衡时浓度变化了0.4 mol·L－1，而曲线Y在0～10 min达到平衡时变化了0.2 mol·L－1，所以可得X曲线为NO2的浓度变化曲线；达到平衡时浓度不再随时间而发生变化，所以b、d点均表示反应已达到平衡状态。
(2)NO2在0～10 min达到平衡时浓度变化了0.4 mol·L－1，所以用NO2表示的反应速率为0.04 mol·L－1·min－1；而在25 min时，NO2的浓度由0.6 mol·L－1突变为1.0
mol·L－1，而N2O4的浓度在25 min时没有发生改变，所以可得此时改变的条件是向容器中加入了0.4 mol NO2。
(3)加入NO2后平衡正向移动，所以若要达到与最后相同的化学平衡状态，还可通过增大压强，使平衡也同样正向移动；或者采取降低温度的方法，使平衡正向移动；也可以向容器中充入一定量N2O4，因为这样相当于增大容器中气体的压强，使得NO2的转化率提高，即达到与最后的平衡相同的平衡状态。
题组二　含量(转化率)—时间—温度(压强)图像
2．密闭容器中进行的可逆反应：aA(g)＋bB(g)??cC(g)在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下，混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是 (　　)
A．T1c，正反应为吸热反应
B．T1>T2，p1C．T1p2，a＋bD．T1>T2，p1>p2，a＋b>c，正反应为放热反应
答案　B
解析　当图像中有三个变量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，这叫做“定一议二”。解答该题要综合运用“定一议二”和“先拐先平”的原则。由(T1，p1)和(T1，p2)两条曲线可以看出：①温度相同(T1)，但压强为p2时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2>p1；②压强较大(即压强为p2)时对应的w(B)较大，说明增大压强平衡逆向移动，则a＋bT2；②温度较高(即温度为T1)时对应的w(B)较小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。
题组三　恒温线(或恒压线)图像
3．有一化学平衡mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，如图表示的是A
的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是 (　　)
A．正反应是放热反应；m＋n>p＋q
B．正反应是吸热反应；m＋nC．正反应是放热反应；m＋nD．正反应是吸热反应；m＋n>p＋q
答案　D
解析　图像中有三个量，应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。定压强，讨论T与A的转化率的关系：同一压强下，温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应；定温度，讨论压强与A的转化率的关系：同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是体积缩小的反应，即m＋n>p＋q。
题组四　速率、平衡综合图像
4．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是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体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时的图像，压强p1>p2
答案　C
解析　根据图像①，升高温度，平衡正向移动，正反应ΔH>0，A错；②反应实质是Fe3＋＋3SCN－??Fe(SCN)3，K＋和Cl－不参加化学反应，KCl浓度增大不影响化学平衡，B错；③使用催化剂，反应速率加快，先达到平衡，C正确；④此反应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的转化率增大，D错。
5．某密闭容器中充入等物质的量的A和B，一定温度下发生反应A(g)＋xB(g)??2C(g)，达到平衡后，在不同的时间段，分别改变影响反应的一个条件，测得容器中物质的物质的量浓度、反应速率分别随时间的变化如下图所示：
下列说法中正确的是 (　　)
A．30～40 min间该反应使用了催化剂
B．反应方程式中的x＝1，正反应为吸热反应
C．30 min时降低温度，40 min时升高温度
D．8 min前A的反应速率为0.08 mol·L－1·min－1
答案　D
解析　A项，若使用催化剂，则化学反应速率加快，A不正确；由物质的量浓度—时间图像可知，A、B的浓度变化相同，故A、B的计量数相同，都为1，由反应速率—时间图像可知，30 min时改变的条件为降压，40 min时改变的条件为升温，且升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应。8 min前A的反应速率为(2.0 mol·L－1－1.36 mol·L－1)/8 min＝0.08 mol·L－1·min－1。
题组五　其他类图像
6．将I2溶于KI溶液中，能配制成浓度较大的碘水，主要是发生了反应：I2(aq)＋I－(aq)??I(aq)。该平衡体系中，I的物质的量浓度与温度(T)的关系如图所示(曲线上的任何一点都代表平衡状态)。下列说法正确的是 (　　)
A．反应速率：vM>vP
B．平衡常数：KNC．M、N两点相比，M点的c(I－)大
D．Q点时，v正>v逆
答案　D
解析　A中，温度越高，反应速率越大，vMKP；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。
7．在容积相同的密闭容器内，分别充入同量的N2和H2，在不
同温度下，任其发生反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，并分
别在t秒时测定其中NH3的体积分数，绘图如右：
(1)A、B、C、D、E五点中，尚未达到化学平衡状态的点是
________。
(2)此可逆反应的正反应是________反应。(填“放热”或“吸热”)。
(3)AC段的曲线是增函数，CE段曲线是减函数，试从反应速率和平衡角度说明理由。______________________________________________________________________。
答案　(1)AB　(2)放热　(3)AC段：反应开始v正>v逆，反应向右进行生成NH3。CE段：已达平衡，升温使平衡左移，NH3%变小

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