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专题12 化学平衡
考纲·题型解读
1.掌握可逆反应、不可逆反应的含义;通过对溶解平衡的理解和迁移,构建动态的化学平衡概念,理解化学平衡的特征。
2.理解化学平衡常数,利用化学平衡常数进行简单的计算。
3.认识化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
4.影响化学平衡移动的条件的内容是化学平衡理论的核心,是历年高考的重点和热点。在高考中,通常以选择题或填空题
的形式出现,考查是否理解影响化学平衡的外界因素及其微观实质和移动规律,是否能利用图像直观描述化学平衡移动过程中
的变化,是否能识别图像,是否能根据理论预测化学平衡移动的方向,是否能定量分析化学平衡移动的结果。
5.利用焓变、熵变判断反应进行的方向。灵活新颖的化学平衡图像题、涉及平衡常数的平衡计算题和等效平衡的比较分析
题是高考的主流题型,也是体现考查平衡移动原理的基础题、能力立意和命题创新的主要载体。
[真题1] (2005·广东)对可逆反应4NH3(g)+5O题源1 化学平衡状态 2
(g)
4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是 ( )
A.达到化学平衡时,4v正(O2)=5v逆(NO)
解题模型1.1
B.若单位时间内生成xmolNO的同时,消耗xmolNH3,
化学平衡状态 则反应达到平衡状态
(1)可逆反应 C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减小,
①定义:在相同条件下,既能向正反应方向又能向逆 逆反应速率增大
反应方向进行的反应。 D.化学反应速率的关系是:2v正(NH3)=3v正(H2O)
②判断:可逆反应必须是同一条件下既能向正反应方 [解析] 由题意知v正(O2)∶v逆(NO)=5∶4,达到平衡
向又能向逆 反 应 方 向 进 行 的 反 应,对 于 在 不 同 条 件 下 向
时,
、 。 v正
(NO)=v逆(NO),故 A正确;生成 NO和消耗 NH3 都表
正 逆反应方向进行的反应则不能认为是可逆反应
: 示正反应速率,说明 B错
;扩大容器体积,各物质的浓度都减小,所以
在一定的条件下,几乎所有的反应都具有不同程度
, 正、逆反应速率都减小, 错;在反应的任意状态总有 ( )的可逆性 但有些反应的逆反应进行程度太小而忽略,把 C v正 NH3
几乎完全进行的反应叫不可逆反应。 ∶v正(H2O)=4∶6,即3v正(NH3)=2v正(H2O),D不正确。
(2)化学平衡状态 [答案] A
①定义:在一定条件下的可逆反应里,正反应速率和
逆反应速率相等, 解题模型反应混合物中各组分的浓度保持不变的 1.2
状态,称为化学平衡状态。简称为化学平衡。 化学平衡的标志和判断
特别提醒: (1)绝对标志
“平衡”是在一定条件下建立起来的,对于一个给定的 ①v正=v逆≠0
可逆反应,若起始条件相同则平衡状态也相同,不同的起
ìa.同一种物质的生成速率等于消耗速率
始条件,平衡状态可能不同。 b.在化学方程式同一边的不同物质生成速率与消耗
“v 正=v逆”是平衡的本质,“百分含量保持不变”、“浓 í速率之比等于化学计量数之比
度保持不变”是化学平衡的现象。 c.在化学方程式两边的不同物质生成(或消耗)速率
②化学平衡的特征 之比等于化学计量数之比
化学平衡具有的特征可概括为“逆、等、定、动、变”五个字: ②各组分的浓度保持一定
逆———化学平衡状态只存在于可逆反应里。 ì
——— 。
a.各组分的物质的量浓度不随时间的改变而改变
等 即v正=v逆 b.各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随
定———平衡时反应混合物中各组分的浓度保持一定。 í
时间的改变而改变
动———动态平衡,v正=v逆≠0,正、逆反应仍在不断进行。 c.各反应物的转化率不变
变———若改变条件,平衡可被打破,并在新 的 条 件 下 (2)相对标志
建立新的化学平衡。 ①反应体系中总压强不随时间变化(适用于气体反应
·99·
反应450℃时的平衡常数 500℃时的平衡常数(填“大
中前后体积不等的反应)。 于”、“小于”或“等于”)。
②混合气体的密度不随时间变化(适用于反应前后气 (2)该热化学反应方程式的意义是 。
体体积不等且无固、液参与或生成的反应)。 (3)下列描述中能说明上述反应已达平衡的是 。
规律总结: a.v(O2)正=2v(SO3)逆
化学平衡状态的判断 b.容器中气体的平均分子量不随时间而变化
列举反应 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) c.容器中气体的密度不随时间而变化
d.容器中气体的分子总数不随时间而变化(1)各物 质 的 物 质 的 量 或 物 质 的
平衡
量分数一定 (4)在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20molSO2
和0.10molO2,半分钟后达到平衡,测得容器中含SO30.18
混合物 体 系 中 (2)各物质的质量或质量分数一定 平衡 mol,则v(O )= mol·L-1·min-12 ;若继续通入0.20
各成分的含量 (3)各气体的体积或体积分数一定 平衡 molSO2 和0.10molO2,则平衡 移动(填“向正反应方
(4)总体积、总压强、总 物 质 的 量 向”、“向逆反应方向”或“不”),再次达到平衡后, mol<
不一定平衡
一定 n(SO3)< mol。
(1)在单位时间内消耗了 m mol [解析] (1)该反应选用的催化剂是 V2O5,因反应为放热
A 同 时 生 成 m mol A,即 v正 平衡 反应,温度从450℃升高到500℃,平衡逆向移动,化学平衡常
=v逆 数减小。
(2)在单位时间内消耗了nmolB
平衡 (2)热化学反应方程式的系数只表示物质的量,且为完全转
同时消耗了
、 pmolC
,则v正=v逆
正 逆 反 应 速 化量,与反应是否为可逆反应无关。
率的关系 (3)v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D) (3)a项反应速率之比为方程式系数比的倒数,不正确;因该
=m∶n∶p∶q,v正 不 一 定 等 不一定平衡 反应是气体体积减小的反应,故当气体的平均分子量不变时反
于v逆
应达到平衡状态,b、d两项正确;气体的总质量不变,容器体积不
(4)在单位时间内生成了n mol
, 不一定平衡 变,则无论平衡与否,密度都不变,项不正确。B 同时消耗了qmolD,均指v c逆
(4)v(O2)=v(SO3)/2=0.18mol/(5L×0.5min)÷2=
(1)m+n≠p+q 时,总压强一定 平衡 0.036mol·L
-1·min-1。由加入的量来看,最终相当于将两个
(其他条件一定) 上一次的平衡(SO3 的物质的量为0.36mol)挤压在一起,这时
压强
(2)若m+n≠p+q,总压强一定 平衡正向移动
,但是作为可逆反应又不能完全转化,故平衡时:
( ) 不一定平衡其他条件一定 0.36mol[答案] (1)五氧化二钒(VO ) 大于() 一定,只有当
混合气 体 的 平 1Mr m+n≠p+
2 5
平衡
q时 (2)在450℃时,2molSO2 气体和1molO2 气体完全反应均相对 分 子 质
生成
( ) 2molSO3
气体时放出的热量为190kJ
量 Mr (2)Mr一定,且m+n=p+q时 不一定平衡 (3)bd (4)0.036 向正反应方向 0.36 0.40
任何化学反应都伴随着能量的变
温度 化,当 体 系 温 度 一 定 时(其 他 不 平衡 题源2 化学平衡的移动
变)
体系的密度(ρ) 密度一定 不一定平衡 解题模型2.1
其他 如体系颜色不再变化等 平衡
外界条件对化学平衡的影响
特别提醒: 一个可逆反应达到平衡状态以后,反应条件(如温度、
以下几种情况不能作为可逆反应到达化学平衡状态时的 浓度、压强等)改变了,平衡混合物各组分的含量也随着改
标志:
变而达到新的平衡状态,这个过程叫做化学平衡的移动。
①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应
物质的化学计量数之比。 平衡移动的原因:条件改变,引起v(正)、v(逆)相对大
②恒温恒容下体积不变的反应,体系的压强或总物质 小改变,平衡移动。
的量不再随时间而变化,如2HI(g) I2(g)+H2(g)。 (1)浓度:在其他条件不变时增大反应物浓度或减小
③全是气体参加的体积不变的反应,气体的平均相对 生成物浓度可使平衡向着正方向移动。
分子 质 量 不 再 随 时 间 而 变 化,如2HI(g) I2(g)+ (2)压强:在有气体参加的可逆反应里,在其他条件不
H2(g)。 变时,增大压强,平衡向气体总体积减小的方向移动。
④全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持
。 压强对平衡的影响,实际上就是浓度对平衡的影响,不变
只有当这些“改变”能改变反应物或生成物的浓度时,平衡
[真题2] (2022·上海)接触法制硫酸工艺中,其主反应在 才可能移 动。由 于 压 强 对 固 态、液 态 物 质 体 积 影 响 非 常
450℃并有催化剂存在下进行:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 小,压强的改变几乎不影响这类体系的平衡。在考虑压强
+190kJ 对不均匀体系平衡的影响时,只需考虑对参加反应的气态
(1)该反应所用的催化剂是 (填写化合物名称),该 物质影响即可。
·100·
正反应方向移动,则α1+α3<1,故正确。
(3)温度:在其他条件不变的情况下,升高温度,平衡向吸 [答案] BD
热反应方向移动;降低温度,平衡向放热反应方向移动。 [真题4] (2020·广东)将 H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭
(4)使用催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,即正、 容器,恒温下发生反应 H2(g)+Br2(g) 2HBr(g) ΔH<0,
逆反应速率相对大小不变。所以催化剂对平衡移动无影响。 平衡时Br2(g)的转化率为a;若初始条件相同,绝热下进行上述
(5)惰性气体对化学平衡的影响 反应,平衡时Br2(g)的转化率为b。a与b的关系是 ( )
①恒温恒容条件 A.a>b B.a=b C.a充入惰性气体 [解析] 正反应为放热反应,前者恒温,后者相对前者温度
原平衡体系 →体系总压强增大,但各反应 升高,使平衡向逆反应方向移动,从而使Br2 的转化率降低。所
气体的分压不变 →体系中各反应物的浓度不变 →平衡 以b不移动 [答案] A
②恒温恒压条件
充入惰性气体 解题模型
原平衡体系 →容器容积增大,各反应气体 2.2
的分压减小 →体系中各反应物的浓度同倍数减小(等效 常见化学平衡图像及解答方法
ì 气体体积不变的反应 例:对于反应mA(g)+nB( g
) pC(g)+qD(g),若
→平衡不移动
于减压) →í m+n> + 且ΔH>0。气体体积可变的反应 p q
平衡向气体体积增大的 →方向移动 (1)v t图像
勒夏特列原理:已达平衡的可逆反应,如果改变影响
平衡的一个条件,平衡就向着减弱这种改变的方向移动。
特别提醒:
①化学平衡的移动由正、逆反应速率的相对大小来决
定,与正、逆反应速率的增大或减小无关。
②分析平衡移动的方向时,所谓增大压强,是指缩小
容器容积造成的压强增大,若向平衡体系中充入某种气态
反应组分或对体系升温,应考虑浓度增大或温度升高对化
学平衡的影响,不能考虑由于浓度增大或体系温度升高引
起的压强增大对化学平衡的影响。
③平衡移动的结果是“减弱”外界条件的改变,而不是
“消除”,归根到底是一种“被动”的“削弱”,而非“抵消”。
(2)v p(T)图像
[真题3] (2022·江苏)在温度、容积相同的3个密闭容器
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:(已知 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH
=-92.4kJ·mol-1):
容 器 甲 乙 丙
反应物投入量 1molN2、3molH2 2molNH3 4molNH3
(3)c t图像
NH 的浓度(mol·L-13 ) c1 c2 c3
反应的能量变化 放出akJ 吸收bkJ 吸收ckJ
体系压强(Pa) p1 p2 p3
反应物转化率 α1 α2 α3
下列说法正确的是 ( )
A.2c1>c3 B.a+b=92.4 (4)c p(T)图像
C.2p2[解析] A项,可假设丙的容积为甲的2倍,达平衡时浓度
与甲相等,再压缩至容积相等,若平衡不移动,则氨气浓度为甲
中2倍,现平衡向正反应方向移动,则有2c1甲、乙两容器从两个不同方向建立相同的平衡,故正确;C项,由
A项分析可知,压缩至相同体积时,若平衡不移动则丙中压强是
甲中的2倍,但丙中平衡会向正反应方向移动,故压强会小于甲
()几种特殊图像
中的2 5倍,即2p2>p3,故不正确;D项,由 A项分析可知,若压
对于化学反应 () () () (),
缩至相同体积时,平衡不移动,则有α1+α =1,现在丙中平衡向 ① mAg +nBg pCg +qDg3
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A.同温同压同z 时,加入催化剂,平衡时 Q的体积分数
M点前,表示从反应物开始,则v正>v逆;M 点为刚达平衡 增加
点。M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A%增加, B.同压同z时,升高温度,平衡时Q的体积分数增加
平衡左移,ΔH<0。 C.同温同z时,增加压强,平衡时Q的体积分数增加
D.同温同压时,增加z,平衡时Q的体积分数增加
[解析] 本题考查的知识点是化学平衡的移动,意在考查
考生的分析判断能力。可逆反应中,催化剂只能改变化学反应
速率,A错;由两个图像可知,M 的体积分数随着温度升高而降
低,即温度升高,平衡右移,故平衡时生成物Q的体积分数增加,
B正确;同为650℃、z=2.0,压强为1.4MPa时,y(M)=30%,
②对于化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),l线 而压强为2.1MPa时,y(M)=35%,即增大压强,平衡左移,故
上所有的点都是平衡点。在上方(E点),A%大于此压强时平 平衡时Q的体积分数减小,C错;由图像可知,同温、同压时,若
衡体系中的A%,所以,E点v正>v逆;在下方(F点),A%小于 N的物质的 量 增 加,而 M 的 物 质 的 量 不 变,则 尽 管z 越 大,
此压强时平衡体系中的A%,则v正物质的量,此时Q的体积分数减小,D错。
[答案] B
[真题6] (2018·江苏)某化学科研小组研究在其他条件
不变时,改变某一条件对化学平衡的影响,得到如下变化规律
(图中p 表示压强,T 表示温度,n表示物质的量):
根据以上规律判断,下列结论正确的是 ( )
解题思路及方法:
ì a.一看面
:即横坐标、纵坐标代表的量
b.二看线:即线的斜率大小,平与陡的含
“一看” 义,函数的增减性
① í
图像 c.三看点:即起点、终点、拐点、交叉点
d.四看要不要作辅助线:等温线、等压线等
e.五看量:定量图像中有关量的多少
②“二想”规律:联想外界条件改变对化学反应速率和
化学平衡的影响。
③“三判 断”:认 准 某 些 关 键 数 据 在 解 题 中 的 特 定 作
用,全面准确地从图中找出直接或隐含的相关知识。
可供使用的技巧有:
a.先拐先平:在转化率-时间曲线中,先出现拐点的 A.反应Ⅰ:ΔH>0,p2>p1
曲线先达到平衡(代表温度高、压强大)。 B.反应Ⅱ:ΔH<0,T1>T2
b.定一议二:勒夏特列原理只适用于一个条件的 改 C.反应Ⅲ:ΔH>0,T2>T1;或ΔH<0,T2变,图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两 D.反应Ⅳ:ΔH<0,T2>T1
个量的关系。 [解析] 反应Ⅰ,温度升高,A的转化率降低,说明化学平
衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,ΔH<0,在温度一
[真题5] (2022·四川)反应aM(g)+bN(g) cP(g)+ 定时,增大压强,化学平衡向正反应方向移动,αA 应增大,则p2
dQ(g)达到平衡时,M 的体积分数y(M)与反应条件的关系如 >p1,A不正确;由题给反应Ⅱ的图示可知T1>T2,温度升高时
图所示。其中z表示反应开始时 N的物质的量与 M 的物质的 n(C)减少,说明平衡向逆反应方向移动,故正反应放热,ΔH<
量之比。下列说法正确的是 ( ) 0,B正确;对于反应Ⅲ若为放热反应,φ(C)减小时,平衡向逆反
应方向移动,则T2ΔH<0,则因αA 减少,故应在一定压强时升温即T1>T2,D不
正确。
[答案] BC
[点评] 化学平衡图像问题的识别与分析方法,不外乎是
看坐标、找变量、想方程、识图像四个方面,即准确认识横、纵坐
标的含义,根据图像中的点(起点、终点、转折点)、线(所在位置
的上下、左右、升降、弯曲)特征,结合题目中给定的化学方程式
和数据,应用概念、规律进行推理判断。
·102·
解题模型2.3
化工生产适宜生产条件的选择
1.化工生产适宜条件选择的一般原则
(1)对任一可逆反应,增大反应物浓度,能提高反应速
率和转化率。故生产中常使用廉价易得的原料并适当过
量,以提高另一原料的利用率。如合成氨时氮气与氢气的
图1
配比为1.07∶3。
(2)对气体分子数减少的反应,增大总压使平衡向增 编号 反应物 反应前pH 反应后pH
大生成物的方向移动。但压强太大,动力消耗、设备要求
第1组 O -3+I 5.2 11.0
高,成本增高,故必须综合考虑。
(3)
- 2+
对放热反应,升温加快反应速率,但转化率降低, 第2组 O3+I +Fe 5.2 4.1
若温度太低,反应速率又太慢,故需使用适当的温度。
对吸热反应,升温加快反应速率,又能提高转化率,但
要避免反应物或生成物的过热分解。
(4)使用催化剂可大大提高反应速率且不影响化学平
衡,但使用时必须注意其活性温度范围且防止催化剂“中
毒”,延长使用寿命。
2.合成氨适宜条件的选择
(1)合成氨反应的特点 图2
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4kJ/mol
,
是一个气体体积缩小的,放热的可逆反应。 ①第1组实验中 导致反应后pH升高的原因是
(2)合成氨的适宜条件
。
。 3+
①温度 ②图1中的A为 由Fe 生成 A的过程能显著
- , 。
a.理论:从反应速率分析,温度越高越好;从化学平衡 提高I 的转化率 原因是
,- 。
分析,温度越低越好。 ③第2组实验进行18s后 I3 下降 导致下降的直接原因
(
b.实际:综合考虑以500℃左右为宜,而且在此温度 有 双选
) 。
( +)
下催化剂活性最大。 A.c H 减小
(-)
②压强 B.cI 减小
()
a.理论:无论从反应速率还是化学平衡考虑,压强越 C.I2 g 不断生成
大越利于合成氨。 D.c(Fe
3+)增加
-
b.实际:压强越大,对设备的制造和材料的强度要求 (4)据图2,计算3~18s内第2组实验中生成I3 的平均反
越高,以2×107Pa~5×107Pa(20MPa~50MPa)为宜。 应速率
(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。
[解析] (1)将已知3个化学方程式连加可得 O +2I-③催化剂:加快反应速率但不影响平衡,提高单位时 3 +
+
间氨的产量,目前工业上以铁触媒为催化剂。 2H I2+O2+H2O,由 盖 斯 定 律 得 ΔH=ΔH1+ΔH2+
-
④浓度:从速率及平衡角度分析,应增大氢气、氮气浓 c(I )ΔH 33。(2)依据平衡常数的定义可得,K= ( )· (-)。(3)
度,减小氨气的浓度。 cI2 cI
说明:硫酸工业中,接触室内的反应:2SO2(g)+O2(g)
由表格可以看出第一组溶液的pH由反应前的5.2变为反应后
2SO ()
,
ΔH<0。 , 的11.0 其原因是反应过程中消耗氢离子
,溶液酸性减弱, 增
3 g 反应特点与合成氨完全相同 但由于 pH
, 大,水电离出氢离子参与反应破坏水的电离平衡,氢氧根浓度增在常压下SO2 的转化率可达90%以上 所以实际生产条件
为“高温(450℃), , ”。
大,溶液呈碱性,pH增大。由于是持续通入常压 催化剂 O
2+
3,O3 可以将Fe
氧化为Fe3+:O +2Fe2++2H+ 2Fe3++ O + H O,Fe3+3 2 2 氧
[真题7] (2023·广东)大气中的部分碘源于 O 对海水 化I
-:2Fe3++2I- I+2Fe2+2 ,I- 消耗量增大,转化率增大,3
- -
中I-的氧化。将O3 持续通入NaI溶液中进行模拟研究。 与I2 反应的量减少,I3 浓度减小。(4)由图给数据可知Δc(I3 )
(1)O 将I-氧化成I 的过程由3步反应组成: =(11.8×10
-3mol/L-3.5×10-3 mol/L)=8.3×10-3 mol/L,
3 2
由速率公式得:(-) (- -3
①I-(aq)+O (g) IO-(aq)+O (g) ΔH vI3 =ΔcI3
)/Δt=8.3×10 /(18-3)=5.5
3 2 1
-4
-( ) +( ) ( ) ×10 mol/(L·s)。②IO aq +H aq HOIaq ΔH2 [答案] (1)O3+2I-+2H+ I2+ O2+ H2O ΔH1+
③HOI(aq)+I-(aq)+H+(aq) I2(aq)+H2O(l) ΔH3
c(I-)
总反应的化学方程式为 3 ,其反应ΔH= 。 ΔH2+ΔH3 (2)c(I2)· (-)
(3)①反应过程中消耗氢离cI
(2)在溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I-(aq) I-3 (aq),其 子,溶液酸性减弱,pH增大,水电离出氢离子参与反应破坏水的
平衡常数表达式为 。 电离平衡,氢氧根浓度增大,溶液呈碱性,pH增大 ②Fe3+ 结
(3)为探究Fe2+ 对 O3 氧化I- 反应的影响(反应体系如图 合氢氧根生成氢氧化铁沉淀,增大了氢离子浓度,使 O3(g)+
1),某研究小组测定两组实验中I-3 浓度和体系pH,结果见图2 2I-(aq)+2H+(aq) O2(g)+I2(aq)+H2O(l)向右移动,使
和下表。 c(I-)减小 ③BD (4)(计算过程略)5.5×10-4mol/(L·s)
·103·
题源3 化学平衡常数 解题模型3.2
化学平衡常数的应用
解题模型3.1 (1)K 值越大,说明平衡体系中生成物所占的比例越
化学平衡常数的涵义 大,它的正向反应进行的程度越大,即该反应进行得越完
(1)定义:在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平 全,反应物转化率越大;反之,就越不完全,转化率就越小。
衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一 (2)若用任意状态的浓度幂之积的比值(称为浓度商,
个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡 用Qc 表示)与K 比较,可判断可逆反应是否达到平衡状态
c d
常数),用符号K 表示。 c (C)c (D)和反应进行的方向。即:Qc= a( 。
对于一般的可逆反应, c A)c
b(B)
QcaA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
Qc=K 反应达到平衡状态
cc(C)·cd(D) [C]c·[D]d {
在一定温度下K= a( )· b()或[ ]a·[]b Qc>K 反应向逆反应方向进行c A c B A B
()利用
() 3 K
可判断反应的热效应。
2 使用化学平衡常数应注意的问题:
若升高温度,K 值增大,则正反应为吸热反应;
①化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的
若升高温度,K 值减小,则正反应为放热反应。
浓度无关。 (4)计算转化率。
②反应物或生成物中有固体或纯液体存在时,由于其 依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平
浓度可看做“1”而不代入公式。 衡浓度(或起始浓度),从而计算反应物的转化率。
③化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若
反应方向改变,则平衡常数改变。若方程式中各物质的系 [真题9] (2022·广东)硼酸(H3BO3)在食品、医药领域应
数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。 用广泛。
: (1)请完成 B2H6 气体与水反应的化学方程式:如 N2+3H2 2NH K=a 则有 B2H6+3
/ 6H2O →2H3BO3+
。
2NH3 N2+3H2 K'=1a (2)在其他条件相同时,反
1 3 1
N2+ H2 NH3 K″=a2 应 H3BO3 + 3CH OH2 2 3
B(OCH3)3+3H2O 中,H3BO3
[真题8] (2021·海南)在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三 的转化率(α)在不同温度下随反
种气体的初始浓度和平衡浓度如下表: 应时间(t)的变化如图所示,由
此图可得出:
物质 X Y Z
①温度对该反应的反应速
初始浓度/(mol·L-1) 0.1 0.2 0 率和平衡移动的影响是
平衡浓度/(mol·L-1) 0.05 0.05 0.1 。
下列说法错误的是 ( ) ②该反应的ΔH 0(填“<”、“=”或“>”)。
A.反应达到平衡时,X的转化率为50% (3)H3BO3 溶液中存在如下反应:
B.反应可表示为X+3Y 2Z,其平衡常数为1600 H - +3BO3(aq)+H2O(l) [B(OH)4] (aq)+H (aq)
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大 已知0.70mol·L-1 H3BO3 溶液中,上述反应于298K达
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数 到平衡时,c平衡 (H+)=2.0×10-5mol·L-1,c平衡 (H3BO3)≈
[解析] 本题主要考查化学平衡常数、平衡转化率的计算 c起始(H3BO3),水的电离可忽略不计,求此温度下该反应的平衡
及对 影 响 平 衡 常 数 因 素 的 理 解。X 的 平 衡 转 化 率 为 常数K(H2O的平衡浓度不列入 K 的表达式中,计算结果保留
0.1mol·L-1-0.05mol·L-1
· -1 ×100%=50%,故 A 项 正 确。
两位有效数字)。
0.1mol L [解析] (1)B2H6 与 水 反 应 的 方 程 式 为:B2H6+6H2O
反应方程式中各物质的计量数之比等于转化的浓度之比,即:
2H3BO3+6H2;(2)从图中分析可得,333K下t=20min时
(0.1mol·L-1-0.05mol·L-1)∶(0.2mol·L-1-0.05mol·
达到平衡,313K下t=40min时达到平衡;而303K下t=50
L-1)∶0.1mol·L-1=1∶3∶2,因此反应方程式为X+3Y
min时达到平衡,即升高温度,化学反应速率增大;反应体系的
c2(), Z 0.1
2
2Z 该 反 应 的 平 衡 常 数 K =c(X)·c3(Y)=0.05×0.053 = 温度越高,H2BO3 的转化率越大,说明升高温度有利于平衡向
1600,故B项正确。增大压强,平衡向气体分子数减小的方向即 正反应方向移动,正反应为吸热反应,则ΔH>0。
向生成Z的方向移动,但平衡常数只与温度有关,温度改变,平 [答案] (1)6H2
衡常数改变,与压强是否改变无关,故C项错误,D项正确。 (2)①升高温度,反应速率加快,平衡向正反应方向移动
[答案] C ②>
(3)依题意
·104·
H3BO3(aq)+H2O(l) [B(OH)4]-(aq)+H+(aq) n(CO)∶n(H2O)>1∶2,则平衡后CO的体积分数大于x;若
起始时各物质 n(CO)∶n(H2O)<1∶2,则平衡后CO的体积分数小于x。
0.70 0 0
浓度/mol·L-1 [答案] B
平衡时各物质 [点评] 利用等效平衡规律解决问题时,关键要把握两点:
0.70 2.0×10-5 2.0×10-5
浓度/mol·L-1 (1)明确反应条件是恒温恒压还是恒温恒容。(2)明确反应方程
[( )]-· ( +) 式的特点:是反应前、后气体体积相等还是不相等的反应。()对cBOH c H 3
K = 4c( ) 于不能构成等效平衡的情况,HBO 分析平衡是向正反应方向移动,还3 3
是向逆反应方向移动。在分析中,将生成物(或反应物)按“一边
(2.0×10-5mol·L-1)×(2.0×10-5mol·L-1)
= 倒”的原则全部转化为反应物(或生成物)是非常必要和有效的。0.70mol·L-1
=5.7×10-10mol·L-1 解题模型4.2
题源4 化学平衡计算及反应的自发性 化学平衡的有关计算
有关化学平衡问题的计算,可按下列步骤建立模式,
确定关系进行计算。例如:可逆反应 mA(g)+nB(g)
解题模型4.1 pC(g)+qD(g),假定反应物A、B的起始加入量分别为amol、
等效平衡的相关计算 bmol,达到平衡时,设A物质转化的物质的量为mxmol。
1.恒温、恒容条件 (1)模式:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
(1)反应前后体积可变的可逆反应:把不同的起始状 起始量 a b 0 0
态,通过化学方程式中计量数换算成同一边物质(反应物 变化量 mx nx px qx
一边或生成物一边)的物质的量,如果各反应物或生成物 平衡量 a-mx b-nx px qx
的物质的量相同,则是等效平衡。 对于反应物:n(平)=n(始)-n(变),
(2)反应前后体积不变的可逆反应:把不同的起始状 对于生成物:n(平)=n(始)+n(变)。
态,通过化学方程式中计量数换算成同一边物质(反应物 (2)基本步骤
一边或生成物一边)的物质的量,如果各反应物或生成物 ①确定反应物或生成物的起始加入量;
的物质的量之比相同,则是等效平衡。 ②确定反应过程的变化量;
特别提醒: ③确定平衡量。
①(1)中所达等效平衡状态,反应混合物各组分的浓
度、 [ ] ( · )物质的量、质量分数(或气体的体积分数)均相同。 真题11 2023 山东 化学反应原理在科研和生产中有
②(2) 。中所达等效平衡状态,反应混合物中各组分的 广泛应用
, () “ ” , :百分含量相同 各成分的物质的量与原平衡成比例。 1 利用 化学蒸气转移法 制备TaS2 晶体 发生如下反应
③ () () () () ( )两种等效有差别,前者类似于几何中的“全等”,后 TaS2 s+2I2 g TaI4 g +S2 g ΔH>0 Ⅰ
( )
者类似于几何中的相似。 反应 Ⅰ 的平衡常数表达式 K= ,若 K=1,向某
2.恒温、恒压条件 恒容容器中加入1molI2(g)和足量TaS2(s),I2(g)的平衡转化
。
把不同的起始状态,通过化学方程式中计量数换算成 率为
()
同一边物质(反应物一边或生成物一边)的物质的量,如果 2 如图所示,反应(Ⅰ)在石英真空管中进行,先在温度为T2 的
各反应物或生成物的物质的量之比相同,则是等效平衡。 一端放入未提纯的TaS2 粉末和少量I2(g),一段时间后,在温度为
说明:①当直接比较相当困难时,可通过一个假设的“等效 T1 的一端得到了纯净TaS2 晶体,则温度T1 T2(填“>”、
” 。 “<”或“=”)。平衡 作为桥梁进行比较 上述反应体系中循环使用的物质是 。
②等效平衡的实质与化学反应的热效应、物理学上的
重力做功一样,只考虑起始状态,与途径无关。
[真题10] (2019·四川)向某密闭容器中充入1molCO
催化剂
和2molH2O(g),发生反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)
高温 (3)利用I2 的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢
+H2(g)。当反应达到平衡时,CO的体积分数为x。若维持容 样中的硫转化成 H2SO3,然后用一定浓度的I2 溶液进行滴定,
器的体积和温度不变,起始物质按下列四种配比充入该容器中, 所用指示剂为 ,滴定反应的离子方程式为 。
达到平衡时CO的体积分数大于x 的是 ( ) (4)25℃时,H2SO3 HSO- +3 +H 的电离常数 Ka=1×
A.0.5molCO+2molH2O(g)+1molCO2+1molH 10
-2 · -1,
2 mol L 则该温度下 NaHSO3 水解反应的平衡常数 Kb
B.1molCO+1molH2O(g)+1molCO2+1molH2 = mol·L-1,若向 NaHSO3 溶液中加入少量的I2,则
C.0.5molCO+1.5molH2O(g)+0.4molCO2+0.4molH2 c(HSO溶液中 2 3
)
( -)将c HSO
(填“增大”、“减小”或“不变”)。
D.0.5molCO+1.5molH2O(g)+0.5molCO2+0.5molH2 3
催化剂 c(TaI4)c(S2) [S2][TaI][解析] 4 由于所给反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g) [解析] (1) 2( ) 或 [ ]2 ,通过三行式法列高温 c I2 I2
+H2(g)是一个气体总体积不变的反应,故只要将所给选项中的 出平衡浓度,带入 K 值可以得出转化率为66.7%。(2)由所给
CO2、H2 按所给反应完全转变为CO(g)和 H2O(g),若所得结果 方程式可知该反应为吸热反应,通过题意温度T2 端利于反应正
n(CO)∶n(H2O)=1∶2,则 平 衡 后 CO 的 体 积 分 数 为x;若 向进行,为高温,温度T1 端利于反应向左进行,为低温,所以T1
·105·
色,所以可以 用 淀 粉 溶 液 作 指 示 剂。离 子 反 应:H2SO3+I2+ 影响):
[HSO-]·[H+]
H2O 4H+ +SO2- -
3
4 +2I 。(4)Ka= [ ] , (1)在上述条件下反应能够自发进行,则反应的HSO ΔH 02 3
[ ]· (填“ ”、“ ”或“ ”)。HSO K > < =
HSO-+H - 2 3 w3 2O H2SO3+OH ,Kb=[HSO-]·[H+]=1.0 (2)前2s内的平均反应速率v(N2)= 。3
×102×1.0×10-14=1.0×10-12, I (3)在该温度下,反应的平衡常数K= 。当加入少量 2 时,溶液酸性增
[
, + , , , H2SO
] (4)假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时下列措施
H 3强 浓度增大 但是温度不变 Kb 不变 则[ 增大。HSO-] 能提高NO转化率的是 。3
c(TaI)c(S) [S][TaI] A.选用更有效的催化剂 B.升高反应体系的温度[答案] (1) 4 22( ) 或
2 4
c I [I 2 66.7%
(2)<
2 2] C.降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积
I2 (3)淀粉 H2SO3+I2+H2O 4H+ +SO2-4 +2I- (5)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面
(4)1.0×10-12 增大 积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积
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
解题模型4.3 条件已经填在下面的实验设计表中。
化学反应进行的方向及判据 实验 NO初始浓 CO初始浓 催化剂的比表/
1.化学反应的方向与ΔH T ℃编号 度/mol·L-1 度/mol·L-1 面积/m2·g-1
自发反应是一个自发进行的过程,而自发过程总是能 Ⅰ 280 1.20×10-3 5.80×10-3 82
够对外界做功,消耗自身的能量,使自身的能量降低,因而 Ⅱ 124
化学反应能自发地向能量降低的方向(ΔH<0,放 热)进 Ⅲ 350 124
行。通常情况下,ΔH<0的反应多数能自发进行,ΔH>0 ①请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。
的反应多数不能自发进行。
②请在给出的坐标图中,画出上表中的三个实验条件下混
2.熵变
合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图,并标明各条曲线
对于一个由大量粒子组成的体系,人们定义一个物理
量——— 的实验编号
。
熵来描述体系的混乱度,符号为S,熵值越大,体系混
乱度越大。在同一条件下不同的物质有不同的熵值,而同一
物质的熵值与条件有关。例如,对同一物质来说,S(g)>
S(l)>S(s)。物质的量为1mol的物质的熵通常用Sm 表
示。对于水的三态的Sm 关系:Sm(g)>Sm(l)>Sm(s)。
说明:固体的溶解过程,以及液体(如墨水)的扩散过程和气体
扩散过程,都是体系混乱度增大的过程,即熵增加的过程。
3.化学反应方向的判据———ΔH-TΔS
化学反应的方向是由ΔH、ΔS 共同决定的,利用ΔH
-TΔS 的符号可判断恒温、恒压条件下反应的方向: [解析] (1)能自发进行的反应一般是放热反应,故ΔH<
ΔH-TΔS<0时,反应能自发进行; 0。(2)先算出NO或CO前2s内表示的反应速率,再转化成用
ΔH-TΔS=0时,反应达到平衡状态; N2 表示的反应速率。(3)注意是4s后浓度不变,达到平衡,先
ΔH-TΔS>0时,反应不能自发进行。 算好平衡状态时各物质的“平衡浓度”,再计算出其平衡常数 K
当焓变和熵变的作用相反且相差不大时,温度可能对 的数值。(4)A项:催化剂不能使平衡移动,故不影响 NO的转
反应的方向起决定性作用,可以估算反应发生的温度(转 化率。B、C项:第(1)问中说明该反应是放热反应,故降低温度
ΔH 有利于提高NO的转化率,C对。D项:正反应是气体体积减小
向温度):T= 。化学反应体系的焓变减少( )和ΔS ΔH<0 的反应,增大压强有利于提高 NO的转化率,D也对。(5)表格
熵变增加(ΔS>0)都有利于反应正向进行。 中的关键信息是“初始浓度”,Ⅱ与Ⅲ中的当然应该与Ⅰ相一致
了。另外要理解Ⅰ与Ⅱ实验对比,是研究催化剂的比表面积的,
[真题12] (2021·浙江)超音速飞机在平流层飞行时,尾 温度应该一致。Ⅱ与Ⅲ实验是对比温度的影响,这在画②问曲
气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾 线时尤其要注意。
气中的NO和CO转变成CO2 和 N2,化学方程式如下:2NO+ [答案] (1)< (2)1.88×10-4mol·(L·s)-1 (3)5000
催化剂 (4)CD (5)①Ⅱ.280 1.20×10-3 5.80×10-32CO 2CO +N 。为了测定在某种催化剂作用下的反应 Ⅲ.1.202 2
-3 -3
, 如下图:速率 在某温度下用气体传感器测得不同时间的 NO和CO浓 ×10 5.80×10 ②
度如下表:
时间/s c(NO)/mol·L-1 c(CO)/mol·L-1
0 1.00×10-3 3.60×10-3
1 4.50×10-4 3.05×10-3
2 2.50×10-4 2.85×10-3
3 1.50×10-4 2.75×10-3
4 1.00×10-4 2.70×10-3
5 1.00×10-4 2.70×10-3
·106·
(★代表高考出现的频次)
A组
题源1 化学平衡状态(
②根据图中信息,如何说明水解反应速率随温度升高而
★★★★★)
增大:
1.(2023· 浙 江)某研究小组在实验室探究氨 基 甲 酸 铵 。
(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。 2.(2021·上海)铁和铝是两种重要的金属,它们的单质及
(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器 化合物有着各自的性质。
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 (1)在一定温度下,氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应:
使其达到分解平衡:NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)。 Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表: ①该反应的平衡常数表达式为:K= 。
温度(℃) 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 ②该温度下,在2L盛有Fe2O3 粉末的密闭容器中通入CO
平衡总压强(kPa) 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0 气体,10min后,生成了单质铁11.2g。则10min内CO的平均
平衡气体总浓 反应速率为 。
2.4 3.4 4.8 6.8 9.4
度(×10-3mol/L) (2)请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反应
①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是 ( ) 已达到平衡状态:
A.2v(NH )=v(CO ) ① ;② 。3 2
B.密闭容器中总压强不变 (3)某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生
C.密闭容器中混合气体的密度不变 铝热反应。下列反应速率(v)和温度(T)的关系示意图中与铝
D.密闭容器中氨气的体积分数不变 热反应最接近的是 。
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℃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 (填“增加”、“减小”或“不变”)。 (4)写 出 氢 氧 化 铝 在 水 中 发 生 酸 式 电 离 的 电 离 方 程
④氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH (填“>”、“<” 式: 。欲使上述体系中Al3+浓度增加,可加入
或“=”)0,熵变ΔS (填“>”、“<”或“=”)0。 的物质是 。
(2)已 知:NH2COONH4 +2H2 O NH4 HCO3 +
NH3·H2O。该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸 题源2 化学平衡的移动(★★★★★)
铵溶液测定水解反应速率,得到c(NH2COO-)随时间变化趋势 1.(2023·全国)合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多
如图所示。 催化剂
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
2.(2023·安徽)一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气
催化剂
中硫的回收:SO2(g)+2CO(g) 2CO2(g)+S(l) ΔH<0。
若反应在恒容的密闭容器中进行,下列有关说法正确的是
( )
A.平衡前,随着反应的进行,容器内压强始终不变
B.平衡时,其他条件不变,分离出硫,正反应速率加快
①计算25℃时,0~6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率 C.平衡时,其他条件不变,升高温度可提高SO2 的转化率
。 D.其他条件不变,使用不同催化剂,该反应的平衡常数不变
·107·
3.(2023·安徽)臭氧是理想的烟气脱硝剂,其脱硝反应 器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是 ( )
为:2NO2(g)+O3(g) N2O5(g)+O2(g),反应在恒容密闭容
A B C D
0~3s内,反应速率为: t1 时仅加入催化剂,平衡 达平衡时,仅改变x,则
升高温度,平衡常数减小
v(NO2)=0.2mol·L-1 正向移动 x 为c(O2)
催化剂
( · ) () () () 5.(2022·安徽)低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化 4.2023 全国 反应aAg +bBg cCg ΔH
物,发生的化学反应为:
<0在等容条件下进行。改变其他反应条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体
180℃
系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示: 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g) →2N2(g)+3H2O(g)
催化剂
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
回答问题: 6.(2022·上海)据报道,在300℃、70MPa下由二氧化碳
(1)反应的化学方程式中,a∶b∶c为 。 和氢气合成乙醇成为现实:2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)
(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排 +3H2O
(g)。
列次序为 。 下列叙述错误的是 ( )
(3)B的平衡转化率αⅠ (B)、αⅡ (B)、αⅢ (B)中最小的是 A.
使用Cu Zn Fe催化剂可大大提高生产效率
,其值是 。 B.反应需在300℃进行可推测该反应是吸热反应
(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是 C.
充入大量CO2 气体可提高 H2
的转化率
,
从平衡混合气体中分离出 和 可提高
采取的措施是 。 D. CH3CH2OH H2O
和 的利用率
(5)比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)
CO2 H2
和第Ⅲ阶段反应温度(T3) ( ·北京)下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是
的高低:T2 T3(填“>”、“
7.2023
<”或“=”),判断的理由
( )
是 。
A.
(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,假定10min
后达到新的平衡,请在下图中用曲线表示Ⅳ阶段体系中各物质的
浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C)。
t/℃ 25 50 100
B.
K /10-14w 1.01 5.47 55.0
C.
c(氨水)/(mol·L-1) 0.1 0.01
D.
pH 11.1 10.6
·108·
8.(2021·全国Ⅰ)下图表示反应X(g) 4Y(g)+Z(g) 若在相同温度下,上述反应改在体积为1L的恒容密闭容
ΔH<0,在某温度时X的浓度随时间变化的曲线: 器中进行,平衡常数 (填“增大”、“不变”或“减小”),反
应3s后NO2 的物质的量为0.6mol,则0~3s内的平均反应速
率v(N2O4)= mol·L-1·s-1。
(4)NO2 可用氨水吸收生成 NH4NO3。25℃时,将a mol
NH4NO3 溶于水,溶液显酸性,原因是 (用离
子方程式表示)。向该溶液滴加bL氨水后溶液呈中性,则滴加
氨水的过程中水的电离平衡将 (填“正向”、“不”或“逆
向”)移动,所滴加氨水的浓度为 mol·L-1。(NH3·
H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5mol·L-1)
2.(2023·安徽)电镀废液中Cr 2-2O7 可通过下列反应转化
成铬黄(PbCrO4):
下列有关该反应的描述正确的是 ( ) Cr2O2-7 (aq)+2Pb2+ (aq)+H2O(l) 2PbCrO4(s)+
A.第6min后,反应就终止了 2H+(aq) ΔH<0
B.X的平衡转化率为85% 该反应达平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列示意图
C.若升高温度,X的平衡转化率将大于85% 正确的是 ( )
D.若降低温度,v正 和v逆 将以同样倍数减小
9.(2022·重庆)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。其
中能提高COCl2 转化率的是 ( )
A.①②④ B.①④⑥
C.②③⑤ D.③⑤⑥
题源3 化学平衡常数(★★★★★)
1.(2023·山东)偏二甲肼与 N2O4 是常用火箭推进剂,二
者发生如下化学反应:(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l) 2CO2(g)
3.(2021·天津)人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2 结合
+3N2(g)+4H2O(g) (Ⅰ)
生成 HbO2,因此具有输氧能力。CO吸入肺中发生反应:() ( ) 。 CO+1 反应 Ⅰ 中氧化剂是
() , : () HbO2 O2+HbCO
,37℃时,该反应的平衡常数 K=220。
2 火箭残 骸 中 常 现 红 棕 色 气 体 原 因 为 N2O4 g
HbCO的浓度达到 HbO2 浓度的0.02倍,会使人智力受损。据
2NO2(g) (Ⅱ)
此,下列结论错误的是 ( )
当温度升高时,气体颜色变深,则反应( )
Ⅱ 为 (填
c(“ ” “ O2
)·c(HbCO)
吸热 或 放热”)反应。 A.CO与 HbO2 反应的平衡常数K=c(CO)·c(HbO2)
(3)一定温度下,反应(Ⅱ)的焓变为ΔH。现将1molN2O4 B.人体吸入的CO越多,与血红蛋白结合的O2 越少
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 C.当吸入的CO与 O2 浓度之比大于或等于0.02时,人的
衡状态的是 。 智力才会受损
a. b. D.把CO中毒的病人放入高压氧舱中解毒,其原理是使上
述平衡向左移动
4.(2023·四川)在10L恒容密闭容器中充入 X(g)和 Y
(g),发生反应X(g)+Y(g) M(g)+N(g),所得实验数据如
c. d.
下表:
·109·
实验 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol
温度/℃
编号 n(X) n(Y) n(M)
① 700 0.40 0.10 0.090
② 800 0.10 0.40 0.080
③ 800 0.20 0.30 a
④ 900 0.10 0.15 b
下列说法正确的是 ( ) 容器中,投入 H2(g)和CO2(g),其起始浓度如下表所示。
A.实验①中,若5min时测得n(M)=0.050mol,则0至
5min时间内,用 N表示的平均反应速率v(N)=1.0×10-2 起始浓度 甲 乙 丙
mol/(L·min) c(H2)(mol/L) 0.010 0.020 0.020
B.实验②中,该反应的平衡常数K=2.0
( )( / )
C.实验③中,达到平衡时,X的转化率为60% cCO2 molL 0.010 0.010 0.020
D.实验④中,达到平衡时,b>0.060 下列判断不正确的是 ( )
5.(2021·广东)难挥发性二硫化钽(TaS2)可采用如下装置 A.平衡时,乙中CO2 的转化率大于60%
提纯。将不纯的TaS2 粉末装入石英管一端,抽真空后引入适量 B.平衡时,甲中和丙中 H2 的转化率均是60%
碘并封管,置于加热炉中。反应如下:
C.平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.012mol/L
D.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢
8.(2022·天津)下列各表述与示意图一致的是 ( )
() ()1123KTaS2 s+2I2 g TaI4(g)+S2(g)
1023K
下列说法正确的是 ( )
A.在不同温度区域,TaI4 的量保持不变
B.在提纯过程中,I2 的量不断减少
C.在提纯过程中,I2 的作用是将 TaS2 从高温区转移到低
温区
D.该反应的平衡常数与TaI4 和S2 的浓度乘积成反比
6.(2021·安徽)汽车尾气净化中的一个反应如下:NO(g)
A.图①表示 时,用 · -1盐酸滴定1 25℃ 0.1mol L 20mL0.1
+CO(g) N2(g)2 +CO2
(g) ΔH=-373.4kJ·mol-1, mol·L-1NaOH溶液,溶液的pH随加入酸体积的变化
在恒容的密闭容器中,反应达平衡后,改变某一条件,下列示意 B.图②中曲线表示反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
图正确的是 ( ) ΔH<0正、逆反应的平衡常数K 随温度的变化
C.图③表示10mL0.01mol·L-1KMnO4 酸性溶液与过
量的0.1mol·L-1 H2C 2+2O4 溶液混合时,n(Mn )随时间的
变化
D.图④中a、b曲线分别表示反应CH2 CH2(g)+H2(g)
→CH3CH3(g) ΔH<0使用和未使用催化剂时,反应过程中
的能量变化
题源4 化学平衡计算
及反应的自发性(★★★★★)
1.(2023·四川)在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16
mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应 X(g)+Y(g)
7.(2022·北京)某温度下,H2(g)+CO2(g) H2O(g)+ 2Z(g)ΔH<0,一段时间后达到平衡,反应过程中测定的数据如
下表:
CO()
9
g 的平衡常数K= 。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭4
·110·
t/min 2 4 7 9 为14∶15
5
n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10 C.达平衡(Ⅰ)时,X的转化率为11
下列说法正确的是 ( ) D.在平衡(Ⅰ)和平衡(Ⅱ)中,M的体积分数相等
A.反应前2min的平均速率v(Z)=2.0×10-3mol·L-1 4.(2023·全国)化合物AX3 和单质X2 在一定条件下反应
·min-1 可生成化合物AX5。回答下列问题:
B.其他条件不变,降低温度,反应达 到 新 平 衡 前v(逆) (1)已知AX3 的熔点和沸点分别为-93.6℃和76℃,AX5
>v(正) 的熔点为167℃。室温时AX3 与气体X2 反应生成1molAX5,
C.该温度下此反应的平衡常数K=1.44 放出热量123.8kJ。该反应的热化学方程式为 。
D.其他条件不变,再充入0.2molZ,平衡时X的体积分数 (2)反应AX3(g)+X2(g) AX5(g)在容积为10L的密闭
增大 容器中进行。起始时AX3 和X2 均为0.2mol。反应在不同条件
2.(2023·山东)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的 下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。
相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH
<0 (Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g) K2 ΔH<0 (Ⅱ)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2
(g)的平衡常数K= (用K1、K2 表示)。
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响,在恒温条件下,向2
L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2,10min时反
应(Ⅱ)达到平衡。测得10min内v(ClNO)=7.5×10-3mol·
L-1·min-1,则平衡后n(Cl2)= mol,NO的转化率a1 ①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率
= 。其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行, v(AX5)= 。
平衡时NO的转化率a2 a1(填“>”、“<”或“=”),平 ②图中3组实验从反 应 开 始 至 达 到 平 衡 时 的 反 应 速 率
衡常数K2 (填“增大”、“减小”或“不变”)。若要使 K2 v(AX5)由大到小的次序为 (填实验序号);与实验a相
减小,可采用的措施是 。 比,其他两组改变的实验条件及判断依据是:b
(3)实 验 室 可 用 NaOH 溶 液 吸 收 NO2,反 应 为2NO2+ 、c 。
2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O。含0.2molNaOH 的水 ③用p0表示开始时总压强,p 表示平衡时总压强,α 表示
溶液与0.2molNO2 恰好完全反应得1L溶液 A,溶液B为 AX3 的平衡转化率,则α的表达式为 ;实验a
0.1mol·L1 的CH3COONa溶液,则 两 溶 液 中 c (NO-3 )、 和c的平衡转化率:αa为 、αc为 。
c(NO-2 )和c(CH3COO-)由大到小的顺序为 。 5.(2022·天津)二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代
已知 HNO 的电离常数 K =7.1×10-42 a mol·L1,CH3COOH 氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的
的电离常数Ka=1.7×10-5mol·L1,可使溶液 A和溶液B的 气化产物(水煤气)合成二甲醚。
pH相等的方法是 。 请回答下列问题:
a.向溶液A中加适量水 (1)煤的气化的主要化学反应方程式为
b.向溶液A中加适量NaOH 。
c.向溶液B中加适量水 (2)煤的气化过程中产生的有害气体 H2S用 Na2CO3溶液
d.向溶液B中加适量NaOH 吸收,生成两种酸式盐,该反应的化学方程式为
3.(2023·四 川)可 逆 反 应①X(g)+2Y(g) 2Z(g)、 。
②M(g) N(g)+P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行, (3)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
反应室之间有无摩擦,可滑动的密封隔板。反应开始和达到平 ①2H2(g)+ CO(g) CH3OH(g) ΔH = -90.8
衡状态时有关物理量的变化如图所示: kJ·mol
-1
②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH =
-23.5kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.3
kJ·mol-1
总反应:3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)的
下列判断正确的是 ( ) ΔH= ;
A.反应①的正反应是吸热反应 一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO
B.达平衡(Ⅰ)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比 的转化率,可以采取的措施是 (填字母代号)。
·111·
a.高温高压 b.加入催化剂 c.减少CO2的浓度 d.增加 ①比较此时正、逆反应速率的大小:v正 v逆(填“>”、
CO的浓度 e.分离出二甲醚 “<”或“=”)。
(4)已知反应②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ②若 加 入 CH3OH 后,经 10 min反 应 达 到 平 衡,此 时
某温度下的平衡常数为400。此温度下,在密闭容器中加入 c(CH3OH)= ;该时间内反应速率v(CH3OH)= 。
CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质 CH3OH CH3OCH3 H2O
浓度/(mol·L-1) 0.44 0.6 0.6
B组
(测试时间:60分钟 总分:100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分。) 增大倍数大于v(逆)增大倍数
1.下列理解不正确的是 ( ) 5.某温度下,向2L恒容密闭容器中充入1.0molA和1.0
A.化学平衡是一个动态平衡 molB,反应A(g)+B(g) C(g),经过一段时间后达到平衡。
B.化学平衡研究的对象主要是可逆反应 反应过程中测定的部分数据如表,下列说法正确的是 ( )
C.化学反应速率是研究化学反应进行的快慢问题,化学平 t/s 0 5 15 25 35
衡是研究化学反应进行的限度问题
n(A)/mol 1.00.850.810.800.80
D.化学反应达到平衡时,正反应和逆反应速率相等,是对反
A.反应在前应中不同物质而言 5s的平均速率v(A)=0.17mol·L
-1·s-1
B.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(A)=0.41mol·
2.N2+3H2 2NH3 反应达到平衡时的说法不正确的是
L-1,则反应的( ) ΔH>0
C.相同温度下,起始时向容器中充入2.0molC,达到平衡
A.平衡体系中氮气、氢气、氨的物质的量保持不变
时,C的转化率大于80%
B.平衡体系中氮气、氢气、氨的浓度保持不变
D.相同温度下,起始时向容器中充入0.20molA、0.20mol
C.单位时间内生成的氨和分解的氨物质的量相同
B和1.0molC,反应达到平衡前v(正)D.单位时间内消耗的氮气和氢气与生成的氨气物质的量
6.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 ( )
相同
A.碳酸钙不溶于水,但溶于盐酸
3.对一定温度下的恒容容器中的可逆反应 A(g)+3B(g)
B.对于2HI(g) H2(g)+I2(g) ΔH>0,缩小容器的体
2C(g),下列叙述不能作为平衡标志的是 ( )
积可使颜色变深
①C的生成速率与C的分解速率相等;
C.在实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气
②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB;
D.打开冰镇啤酒瓶,把啤酒倒入玻璃杯,杯中立即泛起大量
③A、B、C的浓度不再变化; 泡沫
④A、B、C的压强不再变化; 7.在某温度下,可逆反应 mA(g)+nB(g) pC(g)+
⑤混合气体的总压强不再变化; qD(g)的平衡常数为K,下列说法正确的是 ( )
⑥混合气体的物质的量不再变化; A.K 值越小,达到平衡时,反应物的转化率越大
⑦单位时间内消耗amolA,同时生成3amolB; B.K 值越大,达到平衡时,生成物的含量越大
⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2。 C.反应物的转化率越大,达到平衡时,K 值越大
A.②⑧ B.①⑥ D.温度越高,达到平衡时,K 值越大
C.②④ D.③⑧ 8.两个体积相同的密闭容器 A、B,在 A中充入SO2 和 O2
4. 在一定条件下,可逆反应:H2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 各1mol,在B中充入SO2 和 O2 各2mol,加热到相同温度,发
ΔH<0,达到平衡后,当单独改变下列条件后,有关叙述错误的是 生如下反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),对此反应,下列叙
( ) 述不正确的是 ( )
A.加催化剂v(正)、v(逆)都发生变化且变化的倍数相等 A.反应速率:B>A
B.加压,v(正)、v(逆)都 增 大,且v(正)增 大 倍 数 大 于 B.平衡时各组分含量:B=A
v(逆)增大倍数 C.SO2 的转化率:B>A
C.降温,v(正)、v(逆)都 减 小,且v(正)减 小 倍 数 小 于 D.平衡时容器的压强:B>A
v(逆)减小倍数 9.在一定条件下的恒容密闭容器中发生反应:CO2(g)+
D.在体积不变时加入氩气,v(正)、v(逆)都增大,且v(正) 3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),图1表示反应过程中能量的
·112·
变化,图2表示反应过程中物质浓度的变化。下列有关说法正 。
确的是 ( ) (2)平衡混合气中NH3 的体积分数为 。
(3)平衡时N2、H2 的转化率分别为 、 。
13.(10分)已知反应 A(g)+B(g) C(g)+D(g)在830
℃条件下,达到平衡时生成物和反应物的关系式为一个常数,数
值为1。
(1)830℃时,向一个5L密闭容器中充入 0.20mol
的A和
图1 图2 0.80mol的B。
A.该反应的焓变和熵变:ΔH>0,ΔS<0 ①若反应初始6s内 A的平均反应速率v(A)=0.003mol
B.温度降低,该反应的平衡常数K 增大 ·L-1·s-1,则6s时c(A)= mol·L-1,C的物质的量
C.升高温度,n(CH3OH)/n(CO2)增大 为 mol。
D.从反应开始到平衡,用氢气表示的平均反应速率为2.25 ②若反应经过一段时间后,达到平衡时 A的转化率为
mol/(L·min) 。
10.某温度下在密闭容器中发生如下反应:2M(g)+N(g) (2)判断该反应是否达到平衡的依据为 (填正确选
2E(g),若开始时只充入2molE(g),达到平衡时,混合气体 项前的字母)。
的压强比起始时增大了20%;若开始时只充入2molM和1mol a.压强不随时间改变
N的混合气体,达到平衡时 M的转化率为 ( ) b.气体的密度不随时间改变
A.20% B.40% C.60% D.80% c.c(A)不随时间改变
二、非选择题(本题包括4小题,共50分。) d.单位时间里生成C和D的物质的量相等
11.(14分)在2L密闭容器中,800℃时发生反应2NO(g) 14.(15分)在80℃时,将0.40mol的 N2O4 气体充入2L
+O2(g) 2NO2(g)。 已经抽空的固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2O4
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K= 。 2NO2,隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
已知K(300℃)>K(350℃),则该反应是 热反应。 时间(s)
(2)下图中表示 NO2 浓度变化的曲线是 。用 O 0 20 40 60 80 1002 n(mol)
表示从0~2s内该反应的平均速率,则v(O2)= 。 n(N2O4) 0.40 a 0.20 c d e
n(NO2) 0.00 0.24 b 0.52 0.60 0.60
(1)计算20~40s内 用 N2O4 表 示 的 平 均 反 应 速 率 为
mol·L-1·s-1。
(2)计算在80℃时该反应的平衡常数 K= (请注
明单位)。
(3)反应进行至100s后将反应混合物的温度降低,混合气
(3)能说明该反应已经达到平衡状态的是 。 体的颜色 (填“变浅”、“变深”或“不变”)。
a.v(NO2)=2v(O2) (4)要增大该反应的 K 值,可采取的措施有
b.容器内压强保持不变 (填序号)。
c.v逆(NO)=2v正(O2) A.增大N2O4 的起始浓度
d.容器内密度保持不变 B.向混合气体中通入NO2
(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动 C.使用高效催化剂
的是 。 D.升高温度
a.及时分离出NO2 气体 (5)如图是80℃时容器中 N2O4 物质的量的变化曲线,请
b.适当升高温度 在该图中补画出该反应在60℃时N2O4 物质的量的变化曲线。
c.增大O2 的浓度
d.选择高效的催化剂
12.(11分)将与 H2 的相对密度为3.6的 N2 与 H2 组成的
混合气0.5mol通入一恒容密闭容器中,一定条件下发生反应
3H2(g)+N2(g) 2NH3(g),平衡时容器内压强比反应前减
少了24%。求:
(1)反应 前 混 合 气 中 N2 和 H2 的 物 质 的 量 之 比 为
·113·1.34×10-3mol×34g·mol-1 平衡气体总浓度增大,故升温使平衡正向移动。依据
0.045L
50mL×1.1g·mL-1- ×32g·mol-1 勒夏特列 原 理
,升 温 向 吸 热 方 向 移 动,则 正 反 应 的
22.4L·mol-1 ΔH>0。又知在常温下该反应能自发进行ΔG=ΔH
×100%=0.083%
, 。() Δc
( 300℃
-TΔS<0 得ΔS>0 2 ①由v= 得 (氨基甲
14.1)3Fe+4H O FeO +4H (2)c Δt
v
2 3 4 2
(3)e () 2.2-1.9
)mol·L-1
酸铵水解 = =0.05mol·L-1
【 6min解析】 密闭容器中给出铁和水蒸气,由此可知
·
300℃ min
-1。②方法1:选择15℃和25℃时的0~6
产生 H2 的 反 应 为 3Fe+4H2O Fe3O4+ min时段,25℃时的反应速率大于15℃时的反应速
4H2;反应前后均有镍粉;结合图像,镍粉满足催化剂 率。方法2:选择5℃和25℃,并且相同的初始浓度
的条件。由图像可以分析,当镍粉用量从1mmol增 和时段,即使在25℃下存在生成物对平衡的抑制作
加到10mmol时,H2 和 HCOOH 的 用 量 均 快 速 减 用,25℃时的水解速率仍比5℃时的水解速率显著
少,即反应速度增大,由于 HCOOH 量的变化较快, (明显)。
则说明反应Ⅱ速率较快。 [ ]3
2.(1)
CO
① 2[ /(·CO]3 ②0.015mol L min
) (2)
专题12 化学平衡 ①CO(或CO2)的生成速率与消耗速率相等 ②CO
十年高考母题原型训练 (或CO2)的质量不再改变(合理即可) (3)b (4)
Al(OH) H++AlO-3 2 +H2O 盐酸(合理即可)
A组 【解析】 (1)中①书写表达式时固体不需写入。
②n(Fe)为0.2mol,n(CO)为0.3mol,v(CO)=
题源1 0.3mol
1.(1)①BC ②K =c2(NH )·c(CO )= 2L×10min=0.015mol
/(L·min)。(2)这 是 一 个
3 2
2
(2 ) · (1 ) 4= ×(4.8×10-3mol·L-1)3= 等体积反应,不能从压强考虑,c c Fe、Fe2O3 为固体,也3 3 27 不影响平衡,所以应从CO、CO2 的浓度,反应速率去
1.6×10-8(mol·L-1)3 ③增加 ④> > (2) 考虑。(3)铝热反应在常温下不反应,高温时瞬间反
①0.05mol·L-1·min-1 ②25.0℃时反应物的起 应。(4)Al(OH)3 结合 H2O中OH- 而呈酸性,也可
始浓度较小,但0~6min的平均反应速率(曲线的斜 认为是 HAlO2·H2O,所 以 电 离 方 程 式 也 可 写 为
率)仍比15℃时的大 Al(OH)3+H2O Al(OH)- + 3+4 +H ;欲使 Al 浓
【解析】 (1)①为判断平衡的标志。A项考查正 度增加,应 先 写 出 Al(OH)3 的 碱 式 电 离 方 程 式;
逆反应速率相等。A项中,没有指明正逆反应这一属 Al(OH) 3+ -3 Al +3OH ,要 使 平 衡 右 移,可 加 入
性,且两种速率比值也搞反了,故 A错;B项中,反应 酸性物质,如 HCl、H2SO4 等。
前后总压强不等,故总压强不变可判断达到平衡,B
题源
m 2混气
项正确;C项中,ρ混气= ,可知V 不变,m气 在反V 1.B 【解析】 考查对于化学平衡移动的理解。
应前后不等,故ρ 在反应前后不等。当ρ 不 变 A选项增加压强,化学平衡不移动;D选项更换催化混气 混气
时,可判断反应达到平衡,C项正确;D项中,NH 与 剂,只能改变反应速率,故A、D都错;C选项增大CO3
CO2 均为生成物,按比例生成,故无论平衡与否氨气 的浓度,会促使反应向正方向移动,但CO的转化率
体积分数均不变,故D项错误。②根据25.0℃时的 下降,所以本题正确答案为B。
表 中 数 据 及 反 应 式,得 25 ℃ 时 平 衡 常 数 K = 2.D 【解析】 A项中,因反应前后气体分子数
2 2 不等,反应平衡前,随着反应进行,容器内压强逐渐变c2(NH3)·c(CO2)= [4.8×10-3mol·L-1×3 ] × 小,故A项错;B项中,根据影响化学反应速率的因素,
[ 1 知减小固体硫的量不影响化学反应速率,故B项错;C4.8×10-3mol·L-1× ]=1.6×10-8mol3·L-3。3 项中,因正反应为放热反应,升温、平衡左移、SO2 的转
③在恒温下压缩容器,根据反应式中气体的体积变 化率降低,故C项错;D项中,因化学平衡常数只与温
化,正反应为体积增大的反应,压缩容器会使平衡向 度有关,温度不变,其平衡常数不变,故D项正确。
左移动,故固体质量增加。④由表中数据得,升温使 3.A 【解析】 A.该反应为放热反应,升高温
·37·
度,反应向逆反应方向移动,故平衡常数减小;B.单 只改 变 化 学 反 应 速 率 而 不 影 响 化 学 平 衡,故 D项
位不对;C.催化剂不影响平衡的移动;D.增加氧气, 错误。
平衡向逆反应方向移动,NO2 转化率减小。 6.B 【解析】 A项中,使用催化剂,增大化学
4.(1)1∶3∶2 (2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A) 反应速率,提高经济效益,故 A项正确;B项中,只给
(3)αⅢ(B) 0.19(19%) (4)向正反应方向 从 出在300 ℃时反应,不能判定正反应是吸热还是放
反应体系中移出产物C (5)> 此反应为放热反 热,故B项错误;C项中,增大一种反应物的浓度,平
应,降低温度,平衡向正反应方向移动 衡正向移动,能提高其他反应物的转化率,故C项正
(6) 确;D项中,降低生成物浓度或分离生成物,均使平衡
正向移动,导致反应物的利用率提高,故D项正确。
7.C 【解析】 2H2O2 2H2O+O2↑不是可
逆反应,不存在平衡问题,因此加入 MnO2 是催化剂
是加快反应速率,而不是影响平衡的移动。
8.B 【解析】 本题结合图像来考查化学反应
速率以及化学平衡的相关问题。6min时反应达到
了平衡,但是由于是可逆反应,所以反应没有终止,A
项错 误;X由1.0mol·L-1变 化 到 了0.15 mol·
L-1,变化量为0.85mol·L-1,可以算出X的转化率
(注:只要曲线能表示出平衡向逆反应方向移动 为85%,B项正确;本反应是一个放热反应,升高温
及各物质浓度的相对变化比例即可) 度,平衡逆向移动,X的转化率会减小,小于85%,C
【解析】 (1)本题由图可知,A,B,C三种气体达 项错误;降低温度v正 和v逆 将减小,但是减小程度不
到平 衡 时 浓 度 的 变 化 值 分 别 为1.00mol/L,3.00 同,逆反应减小程度大,平衡向正反应方向移动,D项
mol/L,2.00mol/L。在 等 体 积 下,由 浓 度 变 化 量 之 错误。
比=化学计量数之比,则a∶b∶c=1∶3∶2。(2)由 9.B 【解析】 该反应为吸热反应,升温则平衡
Δc 1.00mol/L 正向移动,反应物转化率提高, 正确;恒容时,v= 通入得,vⅠ (A)Δt = 20.0min =0.05 mol
/(L· ①
惰性气体,反应物与生成物浓度不变,平衡不移动,②
0.38mol/
min), (
L
vⅡ A)= 15.0min =0.025 mol
/(L·min), 错;增加CO浓度,平衡逆向移动,反应物转化 率 降
低,③错;该反应正反应为气体分子数增大的反应,减
( 0.12mol
/L
vⅢ A)= =0.012mol/(L·min)。(3)由α 压时平衡向正反应方向移动,反应物转化率提高,④10.0min
正确;催化剂只能改变反应速率,不能改变平衡状态,
c转
= ×100%得 B的 平 衡 转 化 率αⅠ (B)=50%, ⑤错;恒压时,通入惰性气体,容器体积增大,反应物c起
() , () 与生成物浓度降低,平衡向气体增加的方向移动,即αⅡ B =38%αⅢ B =19%。(4)由图可知,达到第
, 向正反应方向移动,反应物转化率提高,C ⑥
正确。
一次平衡后 的浓度瞬间减小,而 A和B的浓度瞬
间不变,说明从反应体系中移出了C,从而减小C的 题源3
浓度,使平衡向正反应方向移动。(5)由题意ΔH< 1.(1)N2O4 (2)吸热 (3)a、d 不变 0.1
0,得该反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方 (4)NH+ + H O NH · H O+ H+4 2 3 2 逆 向
向移动,故说明第Ⅱ阶段的温度高于第Ⅲ阶段,即T2 a
>T3。(6)当容器的体积扩大1倍时,A,B,C三种气 200b
1 【解析】 (1)得 电 子,化 合 价 降 低,是 氧 化 剂,
体的浓度瞬间均变为原来的 ,故容器体积变大等
2 +4 0N2O4 →N2。(2)NO2 为红棕色,N2O4 为无色。升
效于减小压强,减小压强,使平衡向逆反应方向移动。 高温度颜色加深说明向正方向移动,故为吸热。(3)
5.C 【解析】 该反应为气体体积增大的放热 任何反应都伴随能量的变化,当温度不变时,化学平
反应。A项中,升温导致平衡逆向移动,平衡常数减 衡不再移动,a正确;当 N2O4 的转化率不变时,说明
小,故A项错;B项中,增大反应物的浓度,导致平衡 化学反应达到平衡,d正确;平衡常数是温度的函数,
正向移动,使 氮 氧 化 物 的 转 化 率 增 大,B项 错;C项
, 。 Δc n -1
中, 温度不变 不变 ·v正=v ,故达到平衡,C项正确;D项中,催化剂 K v=逆 Δt=V·Δt=0.1mol L
·38·
·s-1。(4)NH+4 +H2O NH3 ·H2O+H+, 温 度 不 变,平 衡 常 数 不 变,则 K =
NH+4 水解产生 H+,故显酸性,逆向,加碱都是抑制 0.0120×0.0120 ,即反应达到平衡状态,因此最终
水的电离,NH3·H2O NH++OH-4 为中性 0.008×0.018
=1
10-7×a 平衡时X的转化率为60%,C正确;D.700℃时-5
c(NH3·H2O)=2×10 X(g)+Y(g) M(g)+N(g)
10-7×a a 起始浓度(mol/L) 0.040 0 .010 0 0
b×x =2×10
-5,x=200b 转化浓度(mol/L) 0.009 0.009 0.009 0.009
2.A 【解析】 本题考查化学平衡知识。A项 平衡浓度(mol/L) 0.031 0.001 0.009 0.009
中,平衡常数是温度的函数,温度变化时,平衡常数才 0.009×0.009
则该温度下平衡常数
。 , K=0.031×0.001≈2.6>变化 由题意得正反应ΔH<0 升温后平衡逆向移
动,平衡常数变小,故 A项正确;B项中,增大pH 值 1,这说明升高温度平衡常数减小,即平衡向逆反应方
相当于减小氢离子浓度,平衡正向移动,CrO2-2 7 转化 向移动,因此正方应是放热反应。若容器④中温度也
率增大,故B项错;C项中,根据影响化学反应速率的 是800℃,由于反应前后体积不变,则与③相比④平
因素,知升温后,化学反应速率增大,v正、v逆 均增大, 衡是等效的,因此最终平衡时 M的物质的量b=0.5a
与反应是放热反应还是吸热反应无关,故C项错误; =0.06。当温度升高到900℃时平衡向逆反应方向
D项中,增大反应物铅离子浓度平衡向正反应方向移 移动,因此b<0.060,D不正确。
动,重铬酸根离子的浓度减小,即重铬酸根的物质的 5.C 【解析】 本题主要考查温度对化学平衡
量减小。 的影响及化学平衡常数等有关知识。由题中所给化
3.C 【解析】 由平衡常数的定义可知该反应 学方程式可看出,低温有利于 TaS2 的生成,TaI4 的
c(O2)·c(HbCO) 量减小;高温有利于TaI4 的生成,其量会增加,A项
的平衡常 数 K= ( )· ( );由 平 衡 移 动 原cCO c HbO2 错误。在提纯过程中,高温区消耗I2,低温区生成I2,
理可知吸入CO越多,平衡向右移动,与血红蛋白结 整个过程中I2 的总量不变,B项错误。在提纯过程
合的 O2 越少;把病人放入高压氧舱中,则平衡向左 中,I2 将TaS2 从高温区的混合物中提取出来变为低
移动,释放出CO,故可解毒,A、B、D均正确。C项, 温区纯净的 TaS2,C项正确。化学平衡常数与生成
( )
, c O2 物浓度计量数次方的乘积成正比,与反应物浓度计量由平衡常数表达式可知 人智力受损时:220=c(CO) 数次方的乘积成反比,故D项错误。
, c
(CO) 0.02
×0.02 即 ( )= ,故 项错误。
6.C 【解析】 ΔH=-373.4kJ·mol-1,温度
c O2 220 C 升高,平衡向逆反应方向移动,K 减小,CO转化率降
4.C 【解析】 A.实验①中,若5min时测得 低,故A、B两项错;K 只与温度有关,C项正确;D项
n(M)=0.050mol,浓度是0.0050mol/L,则 根 据 反 增大N2 的物质的量平衡左移,则 NO转化率降低,
应的化学方程式可知,同时生成的 N的物质的量浓 所以D项错。
度也是0.0050mol/L,因此0至5min时间内,用 N 7.C 【解析】 设平衡时甲中CO2 的转化浓度为
表示的平均反应速率v(N)=0.0050mol/L÷5min xmol/L,则平衡时 H2、CO2、H2O、CO的浓度分别为
=1.0×10-3mol/(L·min),A不正确;B.实验②中, (0.01-x)mol/L、(00.1-x)mol/L、xmol/L、xmol/L,根
平衡时 M 的浓度是0.0080mol/L,则同时生成的 N x×x 9
的浓度 是0.0080mol/L,消 耗 X与 Y 的 浓 度 均 是 据平衡常数K=( ,解得0.01-x)×(0.01-x)=4 x=
0.0080mol/L,因此平衡 时 X 和 Y 的 浓 度 分 别 为 00.06
0.01mol/L-0.0080mo/L=0.002mol/L,0.04mol/L 00.06,则甲中CO2 的转化率为00.1×100%=60%
,由
-0.0080mol/L=0.032mol/L,因 此 反 应 的 平 衡 常 于乙相对于甲增大了c(H2),因此CO2 的转化率增大,A
0.0080×0.0080
数K= =1,B不正确;C.根据反应的 项正确;设平衡时丙中CO2的转化浓度为ymol/L,则平0.002×0.032 衡时H2、CO2、H2O、CO的浓度分别为(0.02-y)mol/L、
化学方程式可知,如果X的转化率为60%,则 (00.2-y)mol/L、ymol/L、ymol/L,根据平衡常数K=
X(g)+Y(g) M(g)+N(g) y×y 9
起始浓度(mol/L) 0.020 0.030 0 0 (00.2-y)×(
,解得
00.2- )=y 4 y
=0.012,则丙中CO2
转化浓度(mol/L) 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012
( / 的转化率为 , 项正确;平衡时甲中平衡浓度 molL) 0.008 0.018 0.012 0.012 00.2×100%=60% B
·39·
c(CO2)=0.01-0.006=0.004(mol/L),丙中c(CO2)= 溶液B中加适量水,溶液B的pH减小,故b、c正确。
00.2-00.12=0.008(mol/L),C项错误;反应开始时,丙中 3.C 【解析】 由题意可知,反应①为体积减小
反应物浓度最大,反应速率最快,甲中反应物浓度最小, 的化学平衡。根据图中平衡(Ⅰ)与平衡(Ⅱ)的隔板
反应速率最慢,D项正确。 位置可知,降温时反应①正向移动,故反应①的正反
8.B 【解析】 本题考查考生的图像分析能力。 应是放热反应,故A选项错;反应②是体积不变的化
A项酸碱中和滴定过程中,会出现pH 的突跃问题, 学平衡,及该容器为密闭容器,可求出反应①中物质
该图像中没有体现出来。B项的反应是放热反应,故 ( ) 2.8×2 28在平衡 Ⅰ 时总物质的量为 = mol,由pV
随着温度的升高,其平衡常数逐渐减小,对于同一个 2.2 11
可逆反应,其正、逆反应的平衡常数互为倒数,B项正 =nRT,在等V 等T 条件下,压强之比等于物质的量
确。C项生成的 Mn2+ 是该反应的催化剂,能加快反 n总之 比,故 平 衡 (Ⅰ)与 起 始 压 强 之 比 等 于 =
应速率,图像不正确。D项反应为放热反应,而图像 n始
则表示该反应是吸热反应,二者不相符。 (2811+2)mol 10
题源4 = ,故选项B错;根据“三段式”设此5mol 11
(0.16 0.12)
Δc 10- 10 mol
/L 时转化的X为amol,则平衡时,X,Y,Z的物质的量
1.C 【解析】 vY= = , , 28 5Δt 2min 分别为1-a2-2a 和2a 即3-a= ,得 ,11 a=11
=0.002mol·L-1·min,vY∶vZ=1∶2,vZ=0.004 5
mol·L-1·min,故 A错;X(g)+Y(g) 2Z(g) 故X的转化率为 ,故C选项正确;由图平衡(Ⅰ)到11
ΔH<0,降低温度,放热反应方向速率增大得快,即 平衡(Ⅱ)过程中,M的体积分数增大,D选项错误。
v(正)>v(逆),B错;再充入0.2molZ,平 衡 逆 向 移 4.(1)AX3(l)+X2(g) AX5(s) ΔH =
动,但X的体积分数减小,故D错。
· -1 ( ) 0.10mol2.(1)K2/K -123.8kJ mol 2 ①10L×60min=1.7×1 2
(2)2.5×10-2 75% > 不变 升高温度 10-4mol·L-1·min-1
(3)c(NO-3 )>c(NO-2 )>c(CH -3COO ) bc ②bca b.加入催化剂。反应速率加快,但平衡
【解析】 (1)反应(Ⅰ)×2-反应(Ⅱ)得:4NO2(g) 点没有改变
+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)。故K c.温度升高。反应速率加快,但平衡点向逆反应
K21; 方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改=K2 变,但起始总压强增大)
(2)
1
转化的n(Cl2)=2×7.5×10
-3mol·L-1· p③α=2(1- ) 50% 40%
p0
min-1×2L×10min=7.5×10-2 mol,则平衡后的 【解析】 (1)据题意,先写出反应方程式并标出
n(Cl2)=0.1mol-7.5×10-2mol=2.5×10-2 mol; 各物质的状态AX3(l)+X2(g) AX5(s),然后确定
转化的n(NO)=7.5×10-3 mol·L-1·min-1×2L 其反应热ΔH=-123.8kJ·mol-1,综上便可写出完
×10min=0.15mol,则 NO的转化率α1=0.15mol 整的热化学方程式。
÷0.2mol×100%=75%;其他条件保持不变,反应 (2)①解:开 始 时n0=0.4mol,总 压 强 为160
(Ⅱ)在恒压条件下进行,则反应(Ⅱ)的压强大于反应 kPa,平衡时总压强为120kPa。
(Ⅰ)的压强,则平衡更有利于向右移动,所以平衡时 120kPa n
NO的转化率α>α 则n 为: = ,n=0.40 mol×2 1;因为温度不变,所以平衡常数 160kPa 0.40mol
K2 不变;反应(Ⅱ)的ΔH<0,为放热反应,所以升高 120kPa
温度, ,平衡向左移动,K2 减小。(3)根据越弱越水解 160kPa=0.30mol
的规律,CH3COO-水解程度大于NO-2 的水解程度, AX3(g)+X2(g) AX5(g)
所以 离 子 浓 度 由 大 到 小 的 顺 序 为:c(NO-3 )> 起始时n0/mol:0.20 0.20 0
c(NO-2 )>c(CH2COO-),因为CH3COO-水解程度 平衡时n/mol:0.20-x 0. 20-x x
大于NO-2 的水解程度,所以溶液A的pH小于溶液 (0.20-x)+(0.20-x)+x=0.30
B,向溶液A中加适量NaOH,溶液A的pH增大,向 x=0.10
·40·
0.10mol 2CH3OH()v(AX )= =1.7×10-4 mol·L-1 g
CH3OCH3(g)+H2O(g)
5 10L×60min 起始:1.64 0 0
·min-1。 转化:2x x x
②从图中观察平衡的时间(tb应速率的快慢为b>c>a; (x)2
, ,解得 /b组的反应速度加快 但平衡点没有改变说明是 1.64-x=400 x=0.8molL
加入了催化剂; 平衡时c(CH3OH)=1.64-2x=1.64-1.6
c组的反应速度加快,但平衡点向逆反应方向移 / / , ( ) c转 2x
( , molL=0.04molLv CH3OH =动 或反应容器的容积和起始物质的量未改变 但起 Δt=10min=
始总压强增大)说明是温度升高。 1.6mol/L
=0.16mol/(L·min)。
③用三段式分析: 10min
AX3(g) + X2(g) AX5(g) B组
起始时n0/mol:0.20 0.20 0
变化量n/mol:0.20a 0.20a 0.20a 1.D
平衡时n/mol:0.20-0.20a 0.20-0.20a 0.20a 2.D 【解析】 达 到 平 衡 时,各 组 分 的 物 质 的
p 0.4mol 量、浓度都会保持不变。无论是平衡状态时还是非平0
据题意有 =( ,化简得 (0.4-0.2a)mol a=21p 衡状态时,单位时间内消耗 N2、H2 的物质的量跟生
p 成 的物质的量都不可能相等。
- );
NH3
p0 3.A 【解析】 单位时间内生成A、生成B表示
将图中p0、p 的数据代入上述计算式得αa=2(1 的都是逆反应方向,故②不是作为反应达到平衡的标
p 120 p
- )=2(1- )=50%;αc=2(1- )=2(1- 志;可逆反应达到平衡时,各成分的浓度保持不变,并p0 160 p0 非等于化学计量数之比,故⑧不是作为反应达到平衡
140)
175 =40%
。 的标志。
4.D
高温
5.(1)C+ H2O CO+ H2 (2)H2S+
5.D 【解析】 A 项,v(A)
Δc 1.0-0.85
= =
Na2CO3 NaHS+NaHCO3 (3)-246.4kJ· Δt 2×5
mol-1 ce (4)①> ②0.04mol·L-1 0.16mol/(L mol/(L·s)=0.015mol/(L·s);B项,由表格中数
·min) 0.8据可知平衡时c(A)= mol/L=0.4mol/L,升温A
【解析】 (1)已 知 水 煤 气 的 主 要 成 分 是 H2 和 2
CO。由此可写出煤气化的化学方程式。(2)因 HS、 浓度增大,故平衡向逆反应方向移动,ΔH<0;C项,2
H2CO3 均 为 二 元 弱 酸,它 们 各 能 生 成 一 种 酸 式 盐 若加入2molC,假设平衡与题中平衡等效,则C转化
NaHS和NaHCO3。(3)利用盖斯定律,将①②③式 率为80%,相当于A、B各加2mol,与原平衡比相当
按一定比例加减、消除其中的水和甲醇,相对应的焓 于加压,平衡向正反应方向移动,故C的转化率降低;
变也做同样处理,即总反应为2×①+②+③,ΔH= D项,题中平衡时体系中含有0.8molA、0.8molB、
2×(-90.8kJ·mol-1)+(-23.5kJ·mol-1)+ 0.2molC,故 选 项 体 系 中 反 应 逆 向 进 行,逆 反 应 速
(-41.3kJ·mol-1)=-246.4kJ·mol-1。为 要 提 率大。
+
高CO的转化率,即平衡正向移动,因该反应的正反 6.B 【解析】 A,盐酸中的 H 结合碳酸钙中
应为体积缩小的放热反应,故a项错误; , 的CO
2-
加入催化剂 3 生成CO2 气体,使碳酸钙的溶解平衡向溶
平衡不移动,故b错误;增加CO的浓度,CO的转化 解方 向 移 动;B,反 应 前 后 气 体 分 子 数 不 变,缩 小 容
率减小,故d错;减少CO 的浓度及分离出二甲醚, 积,反应速率增大,但平衡不移动;C,饱和食盐水中2
平衡均正向移动,CO - + -的转化率均增大,故选ce。 Cl 浓度高,有利于Cl2+H2O H +Cl +HClO
[
( H O
]·[CH OCH ] 0.6×0.6 平衡 逆 向 移 动,有 利 于 氯 气 的 收 集;D,溶 解 平 衡
4)①Q= 2 3 3[CH 2 = 2 =3OH] (0.44) CO2(g) CO2(aq)受 CO2 气 体 的 压 强 和 温 度 影
1.86<400,故平衡正向移动,v正>v逆。 响,打开冰镇啤酒瓶,把啤酒倒入玻璃杯,由于压强减
②由题意可知,甲醇初始浓度:0.44mol/L+0.6 小、温度升高,平衡逆向移动,所以杯中立即泛起大量
mol/L×2=1.64mol/L,利用“三段式”。 泡沫。
·41·
7.B 根据恒容时压强与物质的量成正比,可得0.5-
8.B 【解析】 B中各种反应物的量均为 A中 2x=0.5×(1-24%),解得x=0.06,即可求出 NH3
的2倍且体积相同,则B相对于A来说,相当于增大 的体积分数为(0.06×2)/(0.5-2×0.06)×100%=
压强,反应速率:B>A,平衡正向移 动,SO2 的 转 化 31.6%。(3)通过计算可求出 N2、H2 的转化率分别
率:B>A,故选项A、C都正确;增大压强平衡虽然向 为60%和45%。
右移动,但是根据平衡移动原理,最终的压强要比原 13.(1)①0.022 0.09 ②80% (2)c
来的压强大,故选项D正确。 【解析】 (1)①c(A、起)=0.04mol·L-1,由
9.B 【解析】 该反应是放热反应,ΔH<0;气 ( )可得
, , 。 , v A Δc
(A)=0.018 mol·L-1,c(A、末)=
体的物质的量减少 ΔS<0A错 温度降低 平衡正
c(A、起), , 。 , -Δc
(A)=0.022mol·L-1;由化学方程式
向移动 平衡常数增大 B正确 升高温度 平衡逆向
知: () () ( ) · -1,
移动,n(CH3OH)/n(CO2)减小,C错。从反应开始 cC =ΔcC =Δc A =0.018 mol L
1.00-0.25mol 则n(C)=0.018mol·L
-1×5L=0.09mol。
到平衡,v(CO2)= /( ·10min =0.075mol L ②设达到平衡时A变化的浓度为cmol·L-1
min),v(H2)=3v(CO2)=0.225mol/(L·min), A(g)+B(g) C(g)+D(g)
D错。 起始浓度(mol·L-1)0.04 0.16 0 0
10.C 【解析】 本题考查化学平衡中物质的转 变化浓度(mol·L-1)c c c c
化率的计算。两种起始状态“2molE”与“2molM和 平衡浓度(mol·L-1)0.04-c 0.16-c c c
1molN”是等温等压下的等效平衡关系。设 N的变 c2
化量为x,根据题意可得: 由题 意 知( ,解 之 得0.04-c)(0.16-c)=1 c=
2M(g)+N(g) 2E(g) 0.032
( ) 0.032,A的转化率为 。起始时 mol 0 0 2 0.04×100%=80%
变化量(mol) 2x x 2x (2)a、b、d本 来 就 是 不 会 随 反 应 进 行 而 变 化 的
平衡时(mol) 2x x 2-2x 量,不能作为平衡的标志。
则2/(2+x)=1/1.2,解 得 x=0.4,故 只 充 入 14.(1)0.0020 (2)1.8mol·L-1 (3)变浅
2molM和1molN的混合气体,达到平衡时 M 的转 (4)D (5)如下图:
化率为(2-0.4×2)/2×100%=0.6。
c2(() NO11.1 2
)
2( )· ( ) 放 (2)c NO c O b 1.5×10
-3
2
mol·L-1·s-1 (3)bc (4)c
【解析】 本题考查化学平衡常数、图像、平衡状
态的判断及平衡移动。(1)升高温度平衡左移,则正 【解析】 (1)20s时,n(N2O4)
1
=0.40mol-
反应为放热反应。(2)根据图像可知2s内a、b、c、d 2
的浓度变化量分别是0.012mol·L-1、0.006mol· ×0.24mol=0.28mol,
L-1、0.006mol·L-1、0.003mol·L-1、根据方程式 0.28mol-0.20mol
v(N2O4)= =0.0020mol·
的化学 计 量 数 关 系,b是 NO2,c是 NO,d是 O2; 2L·20s
0.003mol·L-1 -1· -1。
v(O2)= =0.0015mol·L-1· -1。
L s
2s s (2)反应进行到80s时达到平衡状态,d=0.40
12.(1)1∶4 (2)31.6% (3)60% 45% 1
【解析】 (1)混合气的平均相对分子量为7.2,利 mol-2×0.60mol=0.10mol
,
用十字交叉法求出N2、H2 的物质的量之比为1∶4。 0.60mol 2
(2)由上述计算可知,原混合气体中有0.1molN2 和 c2(NO2) ( 2L )K= = =1.8mol·L-1
0.4molH2。设有xmolN2 发生转化,则: c(N2O4) 0.10mol
3H2(g)+N2(g) 2NH3(g) 2L
起始/mol 0.4 0.1 0 (5)该反应为吸热反应,温度降低,平衡向逆反应
转化/mol 3x x 2x 方向移 动,N2O4 的 平 衡 浓 度 增 大,据 此 即 可 作 出
平衡/mol 0.4-3x 0 .1 -x 2x N2O4 的变化曲线。
·42·

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