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第22讲　化学反应速率

一、选择题
1．关于有效碰撞理论，下列说法正确的是(　　)
A．活化分子间发生的所有碰撞均为有效碰撞
B．增大反应物浓度能够增大活化分子百分数，化学反应速率增大
C．升高温度，活化分子百分数增加，化学反应速率增大
D．增大压强，活化分子数一定增加，化学反应速率一定增大
解析：选C。能够引发化学反应的碰撞才是有效碰撞，A项错误；增大反应物浓度，增大了单位体积内活化分子数，有效碰撞的概率增大，反应速率增大，但活化分子百分数不变，B项错误；升高温度，能使更多的分子变为活化分子，增大了活化分子百分数，有效碰撞的次数增多，反应速率增大，C项正确；恒温恒容下，通入不反应的气体，增大了压强，但气体反应物的浓度不变，单位体积内的活化分子数不变，反应速率不变，D项错误。
2．某化学兴趣小组用铝片和稀硫酸反应制取氢气，以下能够加快反应速率的是(　　)
①用浓硫酸代替稀硫酸　②加热　③改用铝粉
④增大稀硫酸的体积　⑤加水　⑥加入少量硫酸铜
A．全部　　　　　　　　 B．②③⑥
C．①②③⑥ D．②③④⑥
解析：选B。用浓硫酸代替稀硫酸，铝会发生钝化；增大稀硫酸的体积，不能增大其浓度，不会改变反应的速率；加水会稀释稀硫酸，减慢反应速率；加热能够加快该反应的速率；改用铝粉，增大了与稀硫酸的接触面积，加快反应速率；加入少量硫酸铜可生成铜单质，铜单质会和铝、稀硫酸构成原电池，加快反应速率。
3．以下是几位同学在学习化学反应速率理论后发表的一些看法，其中不正确的是(　　)
A．化学反应速率理论可指导怎样提高原料的转化率和生成物的产率
B．化学反应速率理论可以指导怎样在一定时间内快出产品
C．影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质，浓度、温度、催化剂、反应物颗粒大小等外部因素也会对化学反应速率产生影响
D．正确利用化学反应速率理论可提高化工生产的综合经济效益
解析：选A。化学反应速率理论研究的是化学反应进行的快慢问题，不能指导提高原料的转化率和生成物的产率。
4．(2020·渭南三校联考)a、b、c三个容器，分别发生合成氨反应，经过相同的一段时间后，测得数据如下表所示：
容器 a b c
反应 速率 v(H2)＝3 mol·L－1·min－1 v(N2)＝3 mol·L－1·min－1 v(NH3)＝4 mol·L－1·min－1
则三个容器中合成氨的反应速率由大到小的顺序为(　　)
A．v(a)>v(b)>v(c) B．v(b)>v(c)>v(a)
C．v(c)>v(a)>v(b) D．v(b)>v(a)>v(c)
解析：选B。合成氨的化学方程式为3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)，反应速率可换成用同一物质来表示，再比较其大小。
5．(教材改编题)在一定条件下，可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0。达到平衡，当单独改变下列条件后，有关叙述错误的是(　　)
A．加催化剂，v正、v逆都发生变化，且变化的倍数相等
B．加压，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
C．降温，v正、v逆都减小，且v正减小的倍数小于v逆减小的倍数
D．恒容下通入氩气，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
解析：选D。加入催化剂，正、逆反应速率都增大，且增大的倍数相同，平衡不移动，A正确；反应物气体的化学计量数大于生成物气体的化学计量数，增大压强，v正、v逆都增大，平衡向正反应方向移动，说明v正增大的倍数大于v逆增大的倍数，B正确；正反应放热，则降低温度，正、逆反应速率都减小，平衡向正反应方向移动，v正减小的倍数小于v逆减小的倍数，C正确；在恒容下通入氩气，虽然压强增大，但参加反应的气体的浓度不变，反应速率不变，平衡不移动，D错误。
6．一定温度下，在某密闭容器中发生反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)　ΔH>0，若15 s内c(HI)由0.1 mol·L－1降到0.07 mol·L－1，则下列说法正确的是(　　)
A．0～15 s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)＝0.002 mol·L－1·s－1
B．c(HI)由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1所需的反应时间小于10 s
C．升高温度，正反应速率加快，逆反应速率减慢
D．减小反应体系的体积，化学反应速率加快
解析：选D。0～15 s内，v(I2)＝v(HI)＝×＝0.001 mol·L－1·s－1，A项错误；随着反应的进行，c(HI)减小，v(HI)减小，故c(HI)由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1所需时间大于10 s，B项错误；升高温度，正、逆反应速率均加快，C项错误；减小反应体系的体积，压强增大，反应速率加快，D项正确。
7．如图所示为800 ℃时，A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是(　　)

A．发生的反应可表示为2A(g)2B(g)＋C(g)
B．前2 min A的分解速率为0.1 mol·L－1·min－1
C．开始时，正、逆反应同时开始
D．2 min时，A、B、C的浓度之比为2∶3∶1
解析：选C。根据图像，反应过程中A的浓度减小，B、C的浓度增大，因此A为反应物，B、C为生成物，根据浓度的变化量可以确定反应为2A(g)2B(g)＋C(g)，A项正确；前2 min，v(A)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，B项正确；开始时加入的物质只有A和B，不能进行逆反应，C项错误；根据图像，2 min时，A、B、C的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.1 mol·L－1，D项正确。
8．(新题预测)反应速率和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2＋Cl2===2HCl的反应速率可表示为v＝k·cm(H2)·cn(Cl2)，式中k为常数，m、n值可由下表中数据确定。由此可推得m、n值分别是(　　)
c(H2)/(mol·L－1) c(Cl2)/(mol·L－1) v/(mol·L－1·s－1)
1.0 1.0 1.0k
2.0 1.0 2.0k
2.0 4.0 4.0k
A.m＝1、n＝1 B．m＝、n＝
C．m＝1、n＝ D．m＝、n＝1
解析：选C。设三组数据编号分别为①②③，则由＝＝2＝＝2m，解得m＝1；由＝＝2＝＝4n，解得n＝，故选C。
9．为了研究一定浓度Fe2＋的溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率，实验结果如图所示，判断下列说法正确的是(　　)

A．pH越小，氧化率越大
B．温度越高，氧化率越小
C．Fe2＋的氧化率仅与溶液的pH和温度有关
D．实验说明降低pH、升高温度有利于提高Fe2＋的氧化率
解析：选D。由②③可知，温度相同时，pH越小，氧化率越大，由①②可知，pH相同时，温度越高，氧化率越大；Fe2＋的氧化率除受pH、温度影响外，还受其他因素影响，如浓度等。
10．把0.6 mol气体X和0.4 mol气体Y混合于2.0 L的密闭容器中，发生如下反应：3X(g)＋Y(g)nZ(g)＋2W(g)，测得5 min末生成0.2 mol W，又知以Z表示的平均反应速率为0.01 mol·L－1·min－1，则n值是(　　)
A．1　　　　B．2　　　　C．3　　　　D．4
解析：选A。v(W)＝＝0.02 mol·L－1·min－1，又因v(Z)＝0.01 mol·L－1·min－1，则v(W)∶v(Z)＝0.02∶0.01＝2∶1，故n＝1。
二、非选择题
11．根据反应4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，试回答下列问题。
(1)常选用哪些物质来表示该反应的化学反应速率：____________。
(2)当生成SO2的速率为0.64 mol·L－1·s－1时，则氧气减少的速率为____________。
(3)若测得4 s后O2的浓度为2.8 mol·L－1，此段时间内SO2的生成速率为0.4 mol·L－1·s－1，则开始时氧气的浓度为____________。
解析：(1)一般不用固体和纯液体来表示反应速率，所以可用O2和SO2来表示该反应的反应速率。(2)不同物质表示的反应速率和化学方程式中对应化学计量数成正比，所以氧气减少的速率为0.64 mol·L－1·s－1×＝0.88 mol·L－1·s－1。(3)此段时间内SO2的生成速率为0.4 mol·L－1·s－1，则用O2表示的反应速率为0.4 mol·L－1·s－1×＝0.55 mol·L－1·s－1，O2的变化浓度为0.55 mol·L－1·s－1×4 s＝2.2 mol·L－1，开始时O2的浓度为2.8 mol·L－1＋2.2 mol·L－1＝5.0 mol·L－1。
答案：(1)O2和SO2　(2)0.88 mol·L－1·s－1
(3)5.0 mol·L－1
12．(经典题)煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气，反应为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1。能使化学反应速率加快的措施有________。
A．增加C的物质的量
B．升高反应温度
C．随时吸收CO、H2转化为CH3OH
D．密闭定容容器中充入CO(g)
(2)将不同物质的量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下两组数据：
实验组 温度 /℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所 需时间/min
H2O CO H2 CO
1 650 2 4 1.6 2.4 5
2 900 1 2 0.4 1.6 3
①实验1中以v(CO2)表示的化学反应速率为________________。
②该反应的逆反应为________(填“吸”或“放”)热反应。
(3)在一容积为2 L的密闭容器内加入2 mol CO和6 mol H2，在一定条件下发生如下反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。该反应的逆反应速率与时间关系如图所示：

①由图可知反应在t1、t3、t7时都达到了平衡，而在t2、t8时都改变了条件，试判断t8时改变的条件可能是________________。
②若t4时降压，t5时达到平衡，t6时增大反应物的浓度，请在上图中画出t4～t6时逆反应速率与时间的关系曲线。
解析：(1)增加C的物质的量，不能改变其浓度，不能加快化学反应速率；吸收CO、H2相当于降低生成物的浓度，其化学反应速率减慢；充入CO增大生成物的浓度，可使化学反应速率加快。
(2)①v(CO2)＝v(CO)＝＝0.16 mol·L－1·min－1。②对比实验1、2可知，升高温度，生成H2的量减小，说明逆反应是吸热反应。
(3)①该反应前后气体物质的化学计量数之和不等，t8时逆反应速率增大且与正反应速率相等，故只能是加催化剂的原因。②t4时降压，平衡左移，v逆减小，然后在t5时达到平衡。
答案：(1)BD　(2)①0.16 mol·L－1·min－1　②吸　(3)①使用了催化剂

13．H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放，已知生物脱H2S的原理：
H2S＋Fe2(SO4)3===S↓＋2FeSO4＋H2SO4
4FeSO4＋O2＋2H2SO42Fe2(SO4)3＋2H2O
请回答下列问题：
(1)硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍，该菌的作用是________________________________________________________________________。
(2)由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为__________________。若反应温度过高，反应速率下降，其原因是_____________________________________________________。

解析：(1)使用硫杆菌，反应速率加快，说明硫杆菌做催化剂，能够降低反应的活化能，从而加快反应速率。(2)根据图1、图2可知，当温度为30 ℃、pH＝2.0时，Fe2＋被氧化的速率最快。反应温度过高，反应速率下降，可能是因为催化剂的催化活性降低，即硫杆菌中蛋白质发生变性。
答案：(1)降低反应活化能(或做催化剂)
(2)30 ℃、pH＝2.0　蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)








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(共46张PPT)
第7章　化学反应速率与化学平衡
第22讲　化学反应速率
不同
化学计量数
物质的量变化量
物质的量浓度变化量
性质
Mg>Al
有效碰撞
E1
E2
E3
E1－E2
本部分内容讲解结束
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学
考/纲/要/求
核/心/素/养
能认识化学反应速率是变化的,知道化学反应速率与
变化观念与
1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法
外界条件有关,并遵循一定规律;能多角度、动态地
平衡思想
2.了解反应活化能的概念,了解催化剂的重要作用
分析化学反应速率,运用化学反应原理解决实际问题。
3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)
建立观点、结论和证据之间的逻辑关系,知道可以通
对反应速率的影响,能用相关理论解释其一般证据推理与过分析、推理等方法认识化学反应速率的本质特征及
规律
模型认知其相互关系,建立模型。能运用模型解释化学现象,
4.了解化学反应速率的调控在生活、生产和科学研
揭示现象的本质和规律。
mmmmmmmmmmmmmmmmmm
究领域中的重要作用
科学探究与能发现和提出有关化学反应速率的有探究价值的问题
创新意识通过控制变量来探究影响化学反应速率的外界条件
含义)化学反应速率是用来衡量化学反应的物理量
表示方)通常用单位时间内反应物浓度的或生成物浓度
的来表示
于算公式)=,单位为
或
化学反应速率一般指平均速率而不是某一时刻的瞬
时速率,且无论用反应物还是用生成物表示均取正值
同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应
G意事项速率,其数值可能不同,但表示的意义相同
不能用固体或纯液体表示化学反应速率,因为固体
或纯液体的浓度视为常数
高温、高压
实例
密闭容器中,合成氨的反应N2+3催什验L,
2NH3
开始时c(N)=8mol·Ll,2min后c(N2)=4
则用N2表示的反应速率为
快慢
mo
S
mo
min
2mol·I
mIn
例/)增大反应物浓度,反应速率;反
界[温度」升高温度,反应速率_;反之,
条
件[压强一对于有气体参加的反应,增大压强,反
应速率反之
的
影催化剂—使用催化剂,反应速率
响
反应物间的
光辐照、超声波
其他』等,均能够增大反应速率
增大
接触面积
增大反应物的浓度
升高反应体系的温度
吸收能量
单位体积内
单位时间、单
单位体积内
增加,活化
位体积内有效
不变,活化
分
不变
活化分子数增加
碰撞次数增多
分
增加
活化分子数增加
降低活化能
增大气体压强
化学反应
速率增大
使用催化剂






第22讲　化学反应速率

　考点一　化学反应速率的概念及计算

[知识梳理]
1．化学反应速率

2．化学反应速率与化学计量数的关系
同一反应在同一时间内，用不同物质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＝物质的量变化量之比＝物质的量浓度变化量之比。
[自主检测]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显。(　　)
(2)对于任何化学反应来说，都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示化学反应速率。(　　)
(3)单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率，生成物浓度的变化量表示逆反应速率。(　　)
(4)化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L－1。(　　)
(5)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。(　　)
(6)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，数值越大，表示化学反应速率越快。(　　)
(7)化学反应速率指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×
2．(教材改编题)在2 L的密闭容器中发生某反应后，各物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

回答下列问题：
(1)该反应的反应物是________，生成物是________，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)0～10 s的平均反应速率v(H2)＝_____________________________________。
(3)能否用I2(s)的物质的量浓度变化量来表示该反应的速率？________(填“能”或“否”)。
答案：(1)H2和I2　HI　H2(g)＋I2(s)??2HI(g)
(2)0.039 5 mol·L－1·s－1
(3)否

演练一　化学反应速率的大小比较
1．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
解析：选D。本题可以采用归一法进行求解，通过方程式的化学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物质是固体，不能用其浓度的变化表示反应速率；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。
2．已知反应4CO＋2NO2N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下：
①v(CO)＝1.5 mol·L－1·min－1
②v(NO2)＝0.7 mol·L－1·min－1
③v(N2)＝0.4 mol·L－1·min－1
④v(CO2)＝1.1 mol·L－1·min－1
⑤v(NO2)＝0.01 mol·L－1·s－1
上述5种情况反应的速率由大到小的顺序为_______________________________。
解析：②经转化可表示为v(CO)＝2v(NO2)＝1.4 mol·L－1·min－1；③经转化可表示为v(CO)＝4v(N2)＝1.6 mol·L－1·min－1；④经转化可表示为v(CO)＝v(CO2)＝1.1 mol·L－1·min－1；⑤经转化可表示为v(CO)＝2v(NO2)＝0.02 mol·L－1·s－1＝1.2 mol·L－1·min－1，故反应速率由大到小的顺序为③>①>②>⑤>④。
答案：③>①>②>⑤>④

同一化学反应中反应快慢的比较方法
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，如aA＋bB===cC＋dD，比较与，若>，则用A表示的反应速率比用B表示的反应速率大。
演练二　化学反应速率的计算
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(　　)
A．等于1.2 mol·L－1
B．小于1.2 mol·L－1
C．大于1.2 mol·L－1
D．不能确定
解析：选B。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用NO表示的反应速率仍为0.2 mol·L－1·s－1，则6 s末NO的浓度为1.2 mol·L－1。由于随着反应进行，反应物浓度减小，反应速率减慢，故6 s末NO的浓度小于1.2 mol·L－1。
4．(经典题)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表示的反应的平均速率为0.3 mol·L－1·s－1；②用物质B表示的反应的平均速率为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
解析：选B。A、B的起始浓度分别为2 mol·L－1、1 mol·L－1，由2 s后C的浓度可得A、B的变化浓度分别为0.6 mol·L－1、0.3 mol·L－1，所以用A、B表示的反应的平均速率分别为0.3 mol·L－1·s－1、0.15 mol·L－1·s－1，2 s时A、B的浓度分别为1.4 mol·L－1、0.7 mol·L－1。2 s时物质A的转化率为30%。
5．[2018·高考全国卷Ⅰ，28(2)②]F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应：

其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：
t/min 0 40 80 160 260 1 300 1 700 ∞
p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1
研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v＝2×10－3×pN2O5(kPa·min－1)。t＝62 min时，测得体系中pO2＝2.9 kPa，则此时的pN2O5＝________kPa，v＝________kPa·min－1。
解析：t＝62 min时，体系中pO2＝2.9 kPa，根据“三段式”法得
2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)
起始/kPa 35.8 0 0
转化/kPa 5.8 5.8 2.9
62 min/kPa 30.0 5.8 2.9
则62 min时pN2O5＝30.0 kPa，v＝2×10－3×30.0 kPa·min－1＝6.0×10－2 kPa·min－1。
答案：30.0　6.0×10－2

化学反应中各物质浓度(或压强)
的计算模式——“三段式”
(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

[知识梳理]
一、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。例如，相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为Mg>Al。
2．外因(其他条件不变，只改变一个条件)

二、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：普通分子变为活化分子所需要吸收的最低能量。

上图中：E1为反应的活化能，E2为活化分子变成生成物分子放出的能量，E3为使用催化剂时的活化能，E1－E2为反应热。由此可见，活化能小的反应速率快，活化能大的反应速率慢。
(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

[自主检测]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2018·高考江苏卷)在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快。(　　)
(2)催化剂都不参加化学反应。(　　)
(3)一般情况下，升高温度时，不论正反应是吸热还是放热，正、逆反应的速率都增大。(　　)
(4)可逆反应中减小产物的浓度可增大正反应的速率。(　　)
(5)增大反应体系的压强，反应速率不一定增大。(　　)
(6)对可逆反应FeCl3＋3KSCNe(SCN)3＋3KCl，增大氯化钾浓度，逆反应速率加快。(　　)
(7)催化剂能降低反应的活化能，ΔH也会发生变化。(　　)
(8)温度、催化剂能改变活化分子的百分数。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×　(8)√
2．一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)??2NO(g)在密闭容器中进行，回答下列措施对化学反应速率的影响(填“增大”“减小”或“不变”)。
(1)缩小体积使压强增大：________；
(2)恒容充入N2：________；
(3)恒容充入He：________；
(4)恒压充入He：________。
答案：(1)增大　(2)增大　(3)不变　(4)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。

1．反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(　　)
①增加C的量　②将容器的体积缩小一半　③保持体积不变，充入N2使体系压强增大　④保持压强不变，充入N2使容器体积变大
A．①④　　　　　　　　　　 B．②③
C．①③ D．②④
解析：选C。增大固体的量、恒容时充入“惰性气体”对化学反应速率均无影响。
2．(教材改编题)下列措施对增大反应速率明显有效的是(　　)
①Al在氧气中燃烧生成Al2O3，将Al片改成Al粉
②Fe与稀硫酸反应制取H2时，改用98%浓硫酸
③Zn与稀硫酸反应制取H2时，滴加几滴CuSO4溶液
④K2SO4与BaCl2两溶液反应时，增大压强
⑤2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0，升高温度
⑥Na与水反应时，增大水的用量
⑦2H2O2===2H2O＋O2↑反应中，加入少量MnO2
⑧H2与Cl2混合后，光照
A．①②③④⑤ B．①③④⑤⑥
C．①③⑤⑦⑧ D．①③④⑦⑧
解析：选C。①将Al片改成Al粉，增大了固体反应物的接触面积，反应速率加快，正确；②铁遇浓H2SO4钝化，错误；③Zn置换出Cu，Zn与Cu、稀硫酸构成原电池，反应速率加快，正确；④没有气体参与的反应，压强不影响反应速率，错误；⑤升高温度，反应速率加快，正确；⑥增加固体与纯液体的用量，不会影响反应速率，错误；⑦催化剂能加快反应速率，正确；⑧H2与Cl2混合后光照发生爆炸，反应速率加快，正确。
3．下列表格中的各种情况，可以用对应选项中的图像表示的是(　　)
选项 反应 甲 乙
A 外形、大小相同的金属和水反应 Na K
B 4 mL 0.01 mol·L－1KMnO4溶液分别和不同浓度的2 mL H2C2O4(草酸)溶液反应 0.1 mol·L－1的H2C2O4溶液 0.2 mol·L－1的H2C2O4溶液
C 5 mL 0.1 mol·L－1Na2S2O3溶液和5 mL 0.1 mol·L－1H2SO4溶液反应 热水 冷水
D 5 mL 4%的过氧化氢溶液分解放出O2 无MnO2粉末 加MnO2粉末

解析：选C。由于K比Na活泼，故外形、大小相同的金属K和Na与水反应，K的反应速率更快，又由于Na、K与H2O反应均为放热反应，随着反应的进行，放出大量的热，反应速率逐渐加快，A项不正确；由于起始时乙中H2C2O4浓度大，故其反应速率比甲快，B项不正确；由于甲反应是在热水中进行的，温度高，故甲的反应速率大于乙，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，故甲、乙反应速率逐渐减小，C项正确；MnO2在H2O2的分解过程中起催化作用，故乙的反应速率大于甲，D项不正确。

(1)研究浓度对反应速率的影响时，只有改变参与离子反应的离子浓度，才会对化学反应速率产生影响。例如，Fe和稀H2SO4、盐酸反应，改变 c(SO)、c(Cl－)对化学反应速率无影响。
(2)比较离子浓度大小时，一定要比较混合液中的离子浓度，此时溶液的体积为混合后溶液的体积。
(3)由于固体和纯液体的浓度可视为常数，故改变其用量，反应速率不变。但当固体颗粒变小时，其表面积增大，反应速率增大。
(4)压强对化学反应速率的影响是通过改变反应物浓度实现的，所以分析压强的改变对反应速率的影响时，要从反应物浓度是否发生改变的角度来分析，若改变总压强而各物质的浓度不变，则反应速率不变。一般意义上的增大压强指压缩气体的体积，减小压强指扩大气体的体积。
(5)改变温度或使用催化剂，反应速率一定发生变化，其他外界因素的改变，反应速率则不一定发生变化。催化剂能同时、同等程度地增大正、逆反应速率。
(6)其他条件一定，升高温度，不论正反应还是逆反应，不论反应放热还是吸热，反应速率都增大，只不过正、逆反应速率增加的程度不同。
(7)在温度、浓度、催化剂等影响化学反应速率的因素中，催化剂的影响最大，其次是温度，最后是浓度。


1．[2019·高考全国卷Ⅱ，27(3)]环戊二烯()容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是________(填标号)。

A．T1＞T2
B．a点的反应速率小于c点的反应速率
C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D．b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L－1
解析：由相同时间内，环戊二烯浓度减小量越大，反应速率越快可知，T1答案：CD
2．[2018·高考全国卷Ⅲ，28(3)③]三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

比较a、b处反应速率大小：va________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v＝v正－v逆＝k正x2SiHCl3－k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的＝________(保留一位小数)。
解析：温度越高，反应速率越大，a处所在曲线对应的温度高于b处所在曲线对应的温度，所以a处反应速率大于b处反应速率。a处所在曲线达到平衡时，v正＝v逆，即k正x2SiHCl3＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4，从题图上可知，a处所在曲线平衡时SiHCl3的转化率为22%，设投入SiHCl3 y mol，则根据三段式法得
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)
开始/mol y 0 0
转化/mol 0.22y 0.11y 0.11y
平衡/mol 0.78y 0.11y 0.11y
代入k正x2SiHCl3＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4得，0.782k正＝0.112k逆，＝　①
在a处SiHCl3的转化率为20%，根据三段式法得
2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)
开始/mol y 0 0
转化/mol 0.2y 0.1y 0.1y
a处/mol 0.8y 0.1y 0.1y
则＝＝×，将①代入计算得出＝1.3。
答案：大于　1.3

一、选择题
1．关于有效碰撞理论，下列说法正确的是(　　)
A．活化分子间发生的所有碰撞均为有效碰撞
B．增大反应物浓度能够增大活化分子百分数，化学反应速率增大
C．升高温度，活化分子百分数增加，化学反应速率增大
D．增大压强，活化分子数一定增加，化学反应速率一定增大
解析：选C。能够引发化学反应的碰撞才是有效碰撞，A项错误；增大反应物浓度，增大了单位体积内活化分子数，有效碰撞的概率增大，反应速率增大，但活化分子百分数不变，B项错误；升高温度，能使更多的分子变为活化分子，增大了活化分子百分数，有效碰撞的次数增多，反应速率增大，C项正确；恒温恒容下，通入不反应的气体，增大了压强，但气体反应物的浓度不变，单位体积内的活化分子数不变，反应速率不变，D项错误。
2．某化学兴趣小组用铝片和稀硫酸反应制取氢气，以下能够加快反应速率的是(　　)
①用浓硫酸代替稀硫酸　②加热　③改用铝粉
④增大稀硫酸的体积　⑤加水　⑥加入少量硫酸铜
A．全部　　　　　　　　 B．②③⑥
C．①②③⑥ D．②③④⑥
解析：选B。用浓硫酸代替稀硫酸，铝会发生钝化；增大稀硫酸的体积，不能增大其浓度，不会改变反应的速率；加水会稀释稀硫酸，减慢反应速率；加热能够加快该反应的速率；改用铝粉，增大了与稀硫酸的接触面积，加快反应速率；加入少量硫酸铜可生成铜单质，铜单质会和铝、稀硫酸构成原电池，加快反应速率。
3．以下是几位同学在学习化学反应速率理论后发表的一些看法，其中不正确的是(　　)
A．化学反应速率理论可指导怎样提高原料的转化率和生成物的产率
B．化学反应速率理论可以指导怎样在一定时间内快出产品
C．影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质，浓度、温度、催化剂、反应物颗粒大小等外部因素也会对化学反应速率产生影响
D．正确利用化学反应速率理论可提高化工生产的综合经济效益
解析：选A。化学反应速率理论研究的是化学反应进行的快慢问题，不能指导提高原料的转化率和生成物的产率。
4．(2020·渭南三校联考)a、b、c三个容器，分别发生合成氨反应，经过相同的一段时间后，测得数据如下表所示：
容器 a b c
反应 速率 v(H2)＝3 mol·L－1·min－1 v(N2)＝3 mol·L－1·min－1 v(NH3)＝4 mol·L－1·min－1
则三个容器中合成氨的反应速率由大到小的顺序为(　　)
A．v(a)>v(b)>v(c) B．v(b)>v(c)>v(a)
C．v(c)>v(a)>v(b) D．v(b)>v(a)>v(c)
解析：选B。合成氨的化学方程式为3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)，反应速率可换成用同一物质来表示，再比较其大小。
5．(教材改编题)在一定条件下，可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0。达到平衡，当单独改变下列条件后，有关叙述错误的是(　　)
A．加催化剂，v正、v逆都发生变化，且变化的倍数相等
B．加压，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
C．降温，v正、v逆都减小，且v正减小的倍数小于v逆减小的倍数
D．恒容下通入氩气，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
解析：选D。加入催化剂，正、逆反应速率都增大，且增大的倍数相同，平衡不移动，A正确；反应物气体的化学计量数大于生成物气体的化学计量数，增大压强，v正、v逆都增大，平衡向正反应方向移动，说明v正增大的倍数大于v逆增大的倍数，B正确；正反应放热，则降低温度，正、逆反应速率都减小，平衡向正反应方向移动，v正减小的倍数小于v逆减小的倍数，C正确；在恒容下通入氩气，虽然压强增大，但参加反应的气体的浓度不变，反应速率不变，平衡不移动，D错误。
6．一定温度下，在某密闭容器中发生反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)　ΔH>0，若15 s内c(HI)由0.1 mol·L－1降到0.07 mol·L－1，则下列说法正确的是(　　)
A．0～15 s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)＝0.002 mol·L－1·s－1
B．c(HI)由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1所需的反应时间小于10 s
C．升高温度，正反应速率加快，逆反应速率减慢
D．减小反应体系的体积，化学反应速率加快
解析：选D。0～15 s内，v(I2)＝v(HI)＝×＝0.001 mol·L－1·s－1，A项错误；随着反应的进行，c(HI)减小，v(HI)减小，故c(HI)由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1所需时间大于10 s，B项错误；升高温度，正、逆反应速率均加快，C项错误；减小反应体系的体积，压强增大，反应速率加快，D项正确。
7．如图所示为800 ℃时，A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是(　　)

A．发生的反应可表示为2A(g)2B(g)＋C(g)
B．前2 min A的分解速率为0.1 mol·L－1·min－1
C．开始时，正、逆反应同时开始
D．2 min时，A、B、C的浓度之比为2∶3∶1
解析：选C。根据图像，反应过程中A的浓度减小，B、C的浓度增大，因此A为反应物，B、C为生成物，根据浓度的变化量可以确定反应为2A(g)2B(g)＋C(g)，A项正确；前2 min，v(A)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，B项正确；开始时加入的物质只有A和B，不能进行逆反应，C项错误；根据图像，2 min时，A、B、C的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.1 mol·L－1，D项正确。
8．(新题预测)反应速率和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2＋Cl2===2HCl的反应速率可表示为v＝k·cm(H2)·cn(Cl2)，式中k为常数，m、n值可由下表中数据确定。由此可推得m、n值分别是(　　)
c(H2)/(mol·L－1) c(Cl2)/(mol·L－1) v/(mol·L－1·s－1)
1.0 1.0 1.0k
2.0 1.0 2.0k
2.0 4.0 4.0k
A.m＝1、n＝1 B．m＝、n＝
C．m＝1、n＝ D．m＝、n＝1
解析：选C。设三组数据编号分别为①②③，则由＝＝2＝＝2m，解得m＝1；由＝＝2＝＝4n，解得n＝，故选C。
9．为了研究一定浓度Fe2＋的溶液在不同条件下被氧气氧化的氧化率，实验结果如图所示，判断下列说法正确的是(　　)

A．pH越小，氧化率越大
B．温度越高，氧化率越小
C．Fe2＋的氧化率仅与溶液的pH和温度有关
D．实验说明降低pH、升高温度有利于提高Fe2＋的氧化率
解析：选D。由②③可知，温度相同时，pH越小，氧化率越大，由①②可知，pH相同时，温度越高，氧化率越大；Fe2＋的氧化率除受pH、温度影响外，还受其他因素影响，如浓度等。
10．把0.6 mol气体X和0.4 mol气体Y混合于2.0 L的密闭容器中，发生如下反应：3X(g)＋Y(g)nZ(g)＋2W(g)，测得5 min末生成0.2 mol W，又知以Z表示的平均反应速率为0.01 mol·L－1·min－1，则n值是(　　)
A．1　　　　B．2　　　　C．3　　　　D．4
解析：选A。v(W)＝＝0.02 mol·L－1·min－1，又因v(Z)＝0.01 mol·L－1·min－1，则v(W)∶v(Z)＝0.02∶0.01＝2∶1，故n＝1。
二、非选择题
11．根据反应4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，试回答下列问题。
(1)常选用哪些物质来表示该反应的化学反应速率：____________。
(2)当生成SO2的速率为0.64 mol·L－1·s－1时，则氧气减少的速率为____________。
(3)若测得4 s后O2的浓度为2.8 mol·L－1，此段时间内SO2的生成速率为0.4 mol·L－1·s－1，则开始时氧气的浓度为____________。
解析：(1)一般不用固体和纯液体来表示反应速率，所以可用O2和SO2来表示该反应的反应速率。(2)不同物质表示的反应速率和化学方程式中对应化学计量数成正比，所以氧气减少的速率为0.64 mol·L－1·s－1×＝0.88 mol·L－1·s－1。(3)此段时间内SO2的生成速率为0.4 mol·L－1·s－1，则用O2表示的反应速率为0.4 mol·L－1·s－1×＝0.55 mol·L－1·s－1，O2的变化浓度为0.55 mol·L－1·s－1×4 s＝2.2 mol·L－1，开始时O2的浓度为2.8 mol·L－1＋2.2 mol·L－1＝5.0 mol·L－1。
答案：(1)O2和SO2　(2)0.88 mol·L－1·s－1
(3)5.0 mol·L－1
12．(经典题)煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。
(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气，反应为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1。能使化学反应速率加快的措施有________。
A．增加C的物质的量
B．升高反应温度
C．随时吸收CO、H2转化为CH3OH
D．密闭定容容器中充入CO(g)
(2)将不同物质的量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下两组数据：
实验组 温度 /℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所 需时间/min
H2O CO H2 CO
1 650 2 4 1.6 2.4 5
2 900 1 2 0.4 1.6 3
①实验1中以v(CO2)表示的化学反应速率为________________。
②该反应的逆反应为________(填“吸”或“放”)热反应。
(3)在一容积为2 L的密闭容器内加入2 mol CO和6 mol H2，在一定条件下发生如下反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。该反应的逆反应速率与时间关系如图所示：

①由图可知反应在t1、t3、t7时都达到了平衡，而在t2、t8时都改变了条件，试判断t8时改变的条件可能是________________。
②若t4时降压，t5时达到平衡，t6时增大反应物的浓度，请在上图中画出t4～t6时逆反应速率与时间的关系曲线。
解析：(1)增加C的物质的量，不能改变其浓度，不能加快化学反应速率；吸收CO、H2相当于降低生成物的浓度，其化学反应速率减慢；充入CO增大生成物的浓度，可使化学反应速率加快。
(2)①v(CO2)＝v(CO)＝＝0.16 mol·L－1·min－1。②对比实验1、2可知，升高温度，生成H2的量减小，说明逆反应是吸热反应。
(3)①该反应前后气体物质的化学计量数之和不等，t8时逆反应速率增大且与正反应速率相等，故只能是加催化剂的原因。②t4时降压，平衡左移，v逆减小，然后在t5时达到平衡。
答案：(1)BD　(2)①0.16 mol·L－1·min－1　②吸　(3)①使用了催化剂

13．H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放，已知生物脱H2S的原理：
H2S＋Fe2(SO4)3===S↓＋2FeSO4＋H2SO4
4FeSO4＋O2＋2H2SO42Fe2(SO4)3＋2H2O
请回答下列问题：
(1)硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍，该菌的作用是________________________________________________________________________。
(2)由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为__________________。若反应温度过高，反应速率下降，其原因是_____________________________________________________。

解析：(1)使用硫杆菌，反应速率加快，说明硫杆菌做催化剂，能够降低反应的活化能，从而加快反应速率。(2)根据图1、图2可知，当温度为30 ℃、pH＝2.0时，Fe2＋被氧化的速率最快。反应温度过高，反应速率下降，可能是因为催化剂的催化活性降低，即硫杆菌中蛋白质发生变性。
答案：(1)降低反应活化能(或做催化剂)
(2)30 ℃、pH＝2.0　蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)







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第23讲　化学平衡状态　化学平衡的移动

一、选择题
1．在1 L定容的密闭容器中，可以证明可逆反应N2＋3H22NH3已达到平衡状态的是(　　)
A．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2
B．1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键生成
C．其他条件不变时，混合气体的密度不再改变
D．v正(N2)＝2v逆(NH3)
解析：选B。c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2不能说明各物质的浓度不变，不一定为平衡状态，A错误；1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键生成，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，B正确；混合气体的密度ρ＝，气体质量在反应前后守恒，容器体积不变，故密度始终不变，所以密度不变的状态不一定是平衡状态，C错误；v正(N2)＝2v逆(NH3)时，正、逆反应速率不相等，未达到平衡状态，D错误。
2．反应X(g)＋Y(g)2Z(g)　ΔH<0，达到平衡时，下列说法正确的是(　　)
A．减小容器体积，平衡向右移动
B．加入催化剂，Z的产率增大
C．增大c(X)，X的转化率增大
D．降低温度，Y的转化率增大
解析：选D。该反应前后气体分子数相等，减小容器体积(加压)，平衡不发生移动，A项错误；加入催化剂可同时同倍数地改变正、逆反应速率，故平衡不发生移动，Z的产率不变，B项错误；增大c(X)，平衡正向移动，但X的转化率减小，C项错误；此反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，Y的转化率增大，D项正确。
3．下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是(　　)
A．在强碱存在的条件下，酯的水解反应进行较完全
B．加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C．可用浓氨水和NaOH固体快速制取氨
D．加压条件下有利于SO2与O2反应生成SO3
解析：选B。应注意区别化学平衡移动原理和化学反应速率理论的应用范围，加催化剂只能提高化学反应速率，故B项不能用化学平衡移动原理解释。
4．可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在容积固定的密闭容器中达到平衡状态的标志是(　　)
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表示的反应速率之比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦　　　　　　　 B．②③⑤⑦
C．①③④⑤ D．全部
解析：选A。①中单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，说明反应已达到平衡状态。②单位时间内生成n mol O2必生成2n mol NO，不能说明反应达到平衡状态。③中无论达到平衡与否，用各物质表示的化学反应速率之比都等于化学计量数之比。④有色气体的颜色不变，则表示物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡状态。⑤气体体积固定、反应前后质量守恒，密度始终不变。⑥反应前后ΔV(g)≠0，压强不变，意味着各物质的含量不再变化，说明已达到平衡状态。⑦由于气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，说明反应已达到平衡状态。
5．(2020·龙岩高三模拟)利用下列反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。
反应一：
Ni(粗，s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)　ΔH<0
反应二：
Ni(CO)4(g)Ni(纯，s)＋4CO(g)　ΔH>0
下列说法错误的是(　　)
A．对于反应一，适当增大压强，有利于Ni(CO)4的生成
B．提纯过程中，CO气体可循环使用
C．升高温度，反应一的反应速率减小，反应二的反应速率增大
D．对于反应二，在180～200 ℃，温度越高，Ni(CO)4(g)的转化率越高
解析：选C。反应一的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡右移，有利于Ni(CO)4的生成，A正确；反应一以CO为原料，反应二产生CO，故CO可以循环使用，B正确；升高温度，反应一和反应二的反应速率都增大，C不正确；反应二的正反应是吸热反应，在180～200 ℃，温度越高，反应进行的程度越大，Ni(CO)4(g)的转化率越高，D正确。
6．某温度时，发生反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)，向三个体积相等的恒容密闭容器A、B、C中，分别加入①2 mol HI；②3 mol HI；③1 mol H2与1 mol I2，分别达到平衡时，以下关系正确的是(　　)
A．平衡时，各容器的压强：②＝①＝③
B．平衡时，I2的浓度：②>①>③
C．平衡时，I2的体积分数：②＝①＝③
D．从反应开始到达平衡的时间：①>②＝③
解析：选C。根据等效平衡原理，若1 mol H2与1 mol I2完全转化为HI，则HI为2 mol，所以①和③是完全相同的等效平衡，所以二者的浓度、百分含量、压强、转化率等都一样；②与①相比增大了HI的量，该反应为反应前后气体体积不变的反应，增大HI的量，达到平衡时，新平衡与原平衡相同，所以各物质的百分含量不变，但是浓度增大。
7．已知反应：CO(g)＋3H2(g)??CH4(g)＋H2O(g)。起始以物质的量之比为1∶1充入反应物，不同压强条件下，H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为▲)。下列有关说法正确的是(　　)

A．上述反应的ΔH<0
B．N点时的反应速率一定比M点的快
C．降低温度，H2的转化率可达到100%
D．工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强
解析：选A。根据题图，随着温度的升高，H2的平衡转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，ΔH<0，A项正确；N点压强大于 M点的，M点温度高于N点的，因此无法确定两点的反应速率快慢，B项错误；此反应是可逆反应，不能完全进行到底，C项错误；控制合适的温度和压强，既能保证反应速率较快，也能保证H2有较高的转化率，采用更高的压强对设备的要求更高，增加经济成本，D项错误。
8．(2020·焦作一模)在某2 L恒容密闭容器中充入2 mol X(g)和1 mol Y(g)发生反应：2X(g)＋Y(g)3Z(g)　ΔH，反应过程中持续升高温度，测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是(　　)

A．M点时Y的转化率最大
B．升高温度，平衡向逆反应方向移动
C．平衡后充入Z，达到新平衡时Z的体积分数增大
D．W、M两点Y的正反应速率相等
解析：选B。温度在a ℃之前，升高温度，X的体积分数减小，温度在a ℃之后，升高温度，X的体积分数增大，曲线上最低点为平衡点，最低点之前未达到平衡，反应向正反应方向进行，最低点之后，升高温度，X的体积分数增大，平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应。A项，曲线上最低点Q为平衡点，升高温度，平衡向逆反应方向移动，Y的转化率减小，所以Q点时Y的转化率最大，错误；B项，根据上述分析可知，升高温度，平衡向逆反应方向移动，正确；C项，反应前后气体的物质的量不变，平衡后充入Z，达到的新平衡与原平衡是等效平衡，所以达到新平衡时Z的体积分数不变，错误；D项，W点对应的温度低于M点对应的温度，温度越高，反应速率越大，所以W点Y的正反应速率小于M点Y的正反应速率，错误。
9．(新题预测)在恒温恒压下，向密闭容器中充入4 mol SO2和2 mol O2，发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0。2 min后，反应达到平衡，生成SO3为1.4 mol，同时放出热量Q kJ。则下列分析正确的是(　　)
A．在该条件下，反应前后的压强之比为6∶5.3
B．若反应开始时容器体积为2 L，则v(SO3)＝0.35 mol/(L·min)
C．若把“恒温恒压下”改为“恒压绝热条件下”，平衡后n(SO3)<1.4 mol
D．若把“恒温恒压下”改为“恒温恒容下”，达平衡时放出热量大于Q kJ
解析：选C。由平衡时n(SO3)＝1.4 mol可知，此时n(SO2)＝2.6 mol，n(O2)＝1.3 mol。因是恒温恒压条件，所以反应前后压强不变，A错误；因该反应是气体分子数减小的反应，所以随着反应的进行，体积逐渐减小，小于2 L，所以v(SO3)大于0.35 mol/(L·min)，B错误；该反应为放热反应，在绝热条件下随着反应的进行要放热，达到平衡时与恒温恒压条件下的平衡比较，平衡要逆向移动，所以n(SO3)<1.4 mol，C正确；恒温恒容下的平衡与原平衡比较，平衡逆向移动，所以放出的热量小于Q kJ，D错误。
10．(2020·黄山一模)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，测得容器中物质的浓度、反应速率分别随时间的变化如图所示：

下列说法中正确的是(　　)
A．30～40 min 内该反应使用了催化剂
B．化学方程式中的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的平均反应速率为0.08 mol·L－1·min－1
解析：选D。若使用催化剂，则化学反应速率增大，A错误；由浓度?时间图像可知，A、B的浓度变化相同，故A、B的化学计量数相同，都为1；由反应速率?时间图像可知，30 min时改变的条件为减小压强，40 min时改变的条件为升高温度，且升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，B、C错误；前8 min内A的平均反应速率为＝0.08 mol·L－1·min－1，D正确。
二、非选择题
11．(2020·南昌一模)(1)一定条件下，将2 mol SO2与1 mol O2置于恒容密闭容器中发生反应2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)，下列状态能说明该反应达到化学平衡的是________(填字母)。
A．混合气体的密度保持不变
B．SO2的转化率保持不变
C．SO2和O2的物质的量之比保持不变
D．O2的消耗速率和SO3的消耗速率相等
(2)已知反应2NO(g)N2(g)＋O2(g)　ΔH<0，在不同条件时N2的体积分数随时间(t)的变化如图所示。根据图像可以判断曲线R1、R2对应的下列反应条件中不同的是________(填字母)。
A．压强　　　　B．温度　　　　C．催化剂
(3) CO和H2在一定条件下可以合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。在体积为1 L的恒容密闭容器(如图甲所示)中通入1 mol CO和2 mol H2，测定不同时间、不同温度(T ℃)下容器中CO的物质的量如下表：
0 min 10 min 20 min 30 min 40 min
T1 1 mol 0.8 mol 0.62 mol 0.4 mol 0.4 mol
T2 1 mol 0.7 mol 0.5 mol a a
①T1________(填“>”“<”或“＝”)T2，理由是___________________________________
________________________________________________________________________。
已知T2℃时，第20 min时容器内压强不再改变，此时H2的转化率为________。
②若将1 mol CO和2 mol H2通入原体积为1 L的恒压密闭容器(如图乙所示)中达到平衡，若再向容器中通入1 mol CH3OH(g)，重新达到平衡后，CH3OH(g)在体系中的百分含量________(填“变大”“变小”或“不变”)。
解析：(1)SO2、O2和SO3都是气体，恒容反应时混合气体的密度始终不变，A错误。反应正向进行，SO2的转化率增大，反应逆向进行，SO2的转化率减小，故SO2的转化率保持不变，该反应达到平衡状态，B正确。起始加入SO2和O2的物质的量之比为2∶1，与其化学计量数之比相等，则二者的物质的量之比始终等于2∶1，C错误。O2的消耗速率与SO3的消耗速率之比为1∶2，该反应达到平衡状态，D错误。
(2)由题图可知，曲线R2代表的反应比曲线R1代表的反应先达到平衡状态，且R1平衡时N2的体积分数更大。A项，若R表示压强，改变压强，平衡不移动，N2的体积分数不变，与图像不符合。B项，若R表示温度，该反应的ΔH<0，升高温度，平衡逆向移动，N2的体积分数减小，与图像符合。C项，若R表示催化剂，使用催化剂，只能改变反应速率，平衡不移动，N2的体积分数不变，与图像不符合。
(3)①由题表中数据可知，未达到平衡之前，相同时间内，T2℃时CO的变化量大于T1℃时，则T2℃时化学反应速率快，又温度越高，反应速率越快，故有T1CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始浓度/(mol·L－1) 1 2 0
转化浓度/(mol·L－1) 0.5 1 0.5
平衡浓度/(mol·L－1) 0.5 1 0.5
故20 min 时H2的转化率为×100%＝50%。②若再向容器中通入1 mol CH3OH(g)，由于是恒压条件，该平衡与之前的平衡等效，重新达到平衡后，CH3OH(g)在体系中的百分含量不变。
答案：(1)B　(2)B　(3)①<　相同时间内，T2℃时CO的变化量大于T1℃时CO的变化量　50%　②不变
12．运用化学反应原理研究化学反应有重要意义。
(1)硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图1所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。

①若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动。
②若反应进行到状态D时，v正________(填“>”“<”或“＝”)v逆。
(2)课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，应用此法反应达到平衡时反应物的转化率不高。
①能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的措施是________(填字母)。
A．使用更高效的催化剂
B．升高温度
C．及时分离出氨
D．充入氮气，增大氮气的浓度(保持容器体积不变)
②若在某温度下，2 L的密闭容器中发生合成氨的反应，图2表示N2的物质的量随时间的变化曲线。用H2表示0～10 min内该反应的平均速率v(H2)＝________。从第11 min起，压缩容器的体积为1 L，则n(N2)的变化曲线为________(填字母)。
解析：(1)①恒温恒压条件下，向题述平衡体系中通入氦气，则反应容器的体积会增大，各物质的浓度会减小，平衡会向气体分子数增大的方向(向左)移动。②反应进行到状态D时没有达到平衡，反应向右进行，所以v正>v逆。(2)①该反应是一个气体分子数减少的放热反应，升高温度，平衡逆向移动；使用更高效的催化剂，反应速率增大，但平衡不移动；分离出氨，平衡虽然正向移动，但反应速率减小；充入氮气，平衡正向移动且反应速率增大。②0～10 min时，N2从0.6 mol减少到0.2 mol，变化量为0.4 mol，则H2的变化量为1.2 mol，v(H2)＝1.2 mol÷2 L÷10 min＝0.06 mol·L－1·min－1。平衡时压缩容器的体积，气体的压强增大，平衡正向移动，N2的物质的量在原有基础上减小，曲线d符合题意。
答案：(1)①向左　②>　(2)①D　②0.06 mol·L－1·min－1　d








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1



(共72张PPT)
第7章　化学反应速率与化学平衡
第23讲　化学平衡状态　化学平衡的移动
相等
向正反应方向
不
向逆反应方向
正
逆
减小
增大
不
吸热
放热
不
能够减弱这种改变
本部分内容讲解结束
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学
考/纲/要/求
核/心/素/养
知道化学变化需要·定的条件,并遵循定规律;
了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。
变化观念与认识化学变化有一定限度,是可以调控的。能多角
2.掌握化学平衡的特征。
平衡思想度、动态地分析化学反应,运用化学反应原理解决
3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对
实际问题。
化学平衡的影响,能用相关理论解释其一般规律
建立观点、结论和证据之间的逻辑关系;知道可以
4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域「证据推理与通过分析、推理等方法认识化学平衡的特征及其影
模型认知响因素,建立模型。能运用模型解释化学现象,揭
中的重要作用
示现象的本质和规律。
概含2在相同条件下:[能向。方向进行,同时义能
两同)相同条件下,正反应、逆反应同时进行
仁不能)
不能完仝转化,反应物和生成物同时存在
任一反应物的转化率均100%
表示
化学方程式中用“”表示
正反应
反应L:反应物浓度最大,n(正),生成物浓度为0,
开始时厂;(通逆)为零
反应
反应物浓度逐渐减小_>v(正)逐渐;
进行时生成物浓度由零逐渐增大→(逆)从零逐
渐
达到:0(正)=n(逆),反应混合物中各组分的浓度
平衡时厂:保持不变
减
增大
逆)化学平衡研究的对象是反应
)(正)逆)
动)-化学平衡是一种动态平衡,≠0
定)反应物和生成物的
保持不变
)条件改变,平衡状态可能改变,新条件下建立
新的平衡状态
质量或浓度
时间
压强
0.5 MPa
0.1 MPa
傢的质量
温度
练真题·明考向






第23讲　化学平衡状态　化学平衡的移动

　考点一　可逆反应　化学平衡状态

[知识梳理]
一、可逆反应

二、化学平衡状态
1．概念：一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，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，称为化学平衡状态，简称化学平衡。
2．建立
在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：

建立过程可用下图表示：

3．特点

三、判断化学平衡状态的两种方法
1．动态标志：v正＝v逆≠0。
(1)同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
(2)不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。
如反应aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。
2．静态标志：各种“量”不变。
(1)各物质的质量、物质的量或浓度不变。
(2)各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数等)不变。
(3)温度、压强(化学方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。
总之，若物理量由“变量”变成了“不变量”，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量始终为“不变量”，则不能作为平衡标志。
[自主检测]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)二次电池的充、放电为可逆反应。(　　)
(2)在化学平衡建立过程中，v正一定大于 v逆。(　　)
(3)恒温恒容下进行的可逆反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时，反应达到平衡状态。(　　)
(4)在一定条件下，向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应，生成2 mol NH3。(　　)
(5)对于反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，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。(　　)
(6)在一定条件下的绝热恒容的密闭容器中发生某一可逆反应，若容器内温度不再改变，则该反应已达平衡。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√
2．向含有2 mol SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q>0)，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，SO2的转化率________100%，反应放出的热量________Q kJ。
答案：<　>　<　<

演练一　极端假设法在可逆反应中的应用
1．(经典题)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
解析：选A。假设0.1 mol·L－1 X2(g)和Y2(g)反应全部转化为Z(g)，生成的c(Z)最大值为0.2 mol·L－1，因该反应是可逆反应，所以达到平衡时c(Z)最大值小于0.4 mol·L－1，同理可求出，02．(2020·长沙一中月考)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解析：选D。X、Y平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，X、Y的转化率相等，A、C不正确；平衡时v生成(Y)表示逆反应，v生成(Z)表示正反应，v生成(Y)∶v生成(Z)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知，0
运用极端假设法确定各物质浓度范围
可逆反应中各物质浓度范围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。
例如：可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)，各物质的起始浓度分别为c(A)＝0.1 mol·L－1，c(B)＝0.3 mol·L－1，c(C)＝0.2 mol·L－1。
假设反应正向进行到底：A(g)＋3B(g)2C(g)
起始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度/(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
终态浓度/(mol·L－1) 0 0 0.4
假设反应逆向进行到底：A(g)＋3B(g)2C(g)
起始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度/(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
终态浓度/(mol·L－1) 0.2 0.6 0
平衡体系中各物质的浓度范围为A∈(0，0.2)，B∈(0，0.6)，C∈(0，0.4)。
演练二　化学平衡状态的判断
3．在一个温度恒定、容积固定的密闭容器中，发生可逆反应mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，已知m＋n＝p＋q，且该反应为放热反应，反应达到平衡的标志是(　　)
①体系的压强不再改变
②气体的密度不再改变
③各气体的浓度不再改变
④各气体的质量分数不再改变
⑤反应速率v(C)∶v(D)＝p∶q
⑥单位时间内n mol B断键反应，同时p mol C也断键反应
A．①②③④⑤⑥　　　　　 B．①②③
C．①②③④⑥ D．④⑤⑥
解析：选C。该反应的特点是随着反应进行，该体系的压强将改变，压强不变时说明达到平衡，①可以作为平衡的标志。随着反应进行，m(气)将发生变化，根据ρ＝，ρ不变，V不变，则m(气)也不变，说明达到平衡，②可以作为平衡的标志。各组分的浓度和质量分数不再改变，说明反应达到平衡状态，③和④可以作为平衡的标志。速率之比等于方程式的化学计量数之比，不论反应是否达到平衡状态都存在这一关系，故⑤不一定是平衡状态。单位时间内n mol B断键反应，说明反应正向进行，同时p mol C断键反应，说明反应逆向进行，正、逆反应速率相等，⑥可以作为平衡的标志。
4．一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。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(　　)

A．①② B．②④
C．③④ D．①④
解析：选D。因反应容器保持恒压，所以容器体积随反应进行而不断变化，结合ρ气＝m/V可知，气体密度不再变化，说明容器体积不再变化，即气体的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，①符合题意；无论是否平衡，反应的ΔH都不变，②不符合题意；反应开始时，加入1 mol N2O4，随着反应的进行，N2O4的浓度逐渐变小，故v正(N2O4)逐渐变小，直至达到平衡，③不符合题意；N2O4的转化率不再变化，说明N2O4的浓度不再变化，反应达到平衡状态，④符合题意，故选D。
5．在一定温度下的恒容密闭容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比，⑦某种气体的百分含量。
(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是________。
(2)能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是________。
(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是________。
(4)能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是________。
(5)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________。
(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________。
答案：(1)①③④⑦　(2)⑤⑦　(3)①③④⑤⑦
(4)①②③④⑦　(5)①②③　(6)②④⑦
6．若上述题目中的(1)～(4)改成在一定温度下的恒压密闭容器中进行，结果又如何？
答案：(1)②③④⑦　(2)⑤⑦　(3)②③④⑤⑦
(4)②③④⑦

规避两个易失分点
(1)化学平衡状态判断“三关注”
①关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器；
②关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；
③关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。
(2)不能作为平衡标志的“四情况”
①反应各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；
②恒温恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)；
③全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再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)；
④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
　考点二　化学平衡的移动

[知识梳理]
一、化学平衡移动的过程

二、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，平衡不移动。
3．v正三、影响化学平衡的外界因素
1．影响化学平衡的外界因素
条件的改变(其他条件不变) 化学平衡移动的方向
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(对有气体参与的反应) 反应前后气体分子数不变 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改变 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 同等程度改变v正、v逆，但平衡不移动
2.几种特殊情况说明
(1)改变固体或纯液体的量，对化学平衡没有影响。
(2)“惰性气体”对化学平衡的影响
①恒温、恒容条件

②恒温、恒压条件

(3)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。
四、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。
[深入解读]　化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“抵消”外界条件的改变，改变是不可逆转的。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，达到新平衡时50 ℃
该原理适用于任何平衡体系：化学平衡、电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡。
[自主检测]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变，化学平衡也一定发生移动。(　　)
(2)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大。(　　)
(3)合成氨反应需要使用催化剂，说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动，所以也可以用勒夏特列原理解释使用催化剂的原因。(　　)
(4)平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，v正减小。(　　)
(5)C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH>0，其他条件不变时，升高温度，反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大。(　　)
(6)化学平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大。(　　)
(7)往平衡体系FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl中加入适量KCl固体，平衡逆向移动，溶液的颜色变浅。(　　)
(8)对于2NO2(g)N2O4(g)的平衡体系，压缩体积，增大压强，平衡正向移动，混合气体的颜色变浅。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√　(7)×　(8)×
2．(教材改编题)在体积不变的密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，只改变一种外界条件，完成下表：
改变条件 平衡移动方向 氢气的转化率(填“增大”“减小”或“不变”) 氨的体积分数(填“增大”“减小”或“不变”)
增大氮气的浓度 ________ ________ —
增大氨的浓度 ________ ________ ________
升高温度 ________ ________ ________
充入适量氩气 ________ ________ ________
答案：(从左到右，从上到下)正向　增大　逆向　减小　增大　逆向　减小　减小　不移动　不变　不变

(1)化学平衡发生移动的实质是正、逆反应速率不相等。但正、逆反应速率发生变化，平衡不一定移动。例如：使用催化剂，正、逆反应速率均增大，但是增大后的正、逆反应速率仍然相等，所以平衡不发生移动。
(2)不要把v(正)增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有v(正)>v(逆)时，平衡才向正反应方向移动。
(3)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来，当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物的转化率提高；当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他反应物的转化率提高。

演练一　化学平衡的移动
1．工业上利用Ga与NH3在高温条件下合成半导体材料氮化镓(GaN)固体，同时有氢气生成[2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g)]。反应中，每生成3 mol H2时放出30.8 kJ的热量。恒温恒容密闭体系内进行上述反应，下列有关表达正确的是(　　)

A．Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温或加压
B．Ⅱ图像中纵坐标可以为镓的转化率
C．Ⅲ图像中纵坐标可以为化学反应速率
D．Ⅳ图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量
解析：选A。A项，Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，升高温度或增大压强，正反应速率会突然增大，且平衡逆向移动，图像符合题意，正确；B项，根据题意知，该反应前后气体分子数增大，则增大压强，平衡逆向移动，镓的转化率降低，错误；C项，Ga是固体，其质量不影响反应速率，错误；D项，反应方程式为2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g)　ΔH<0，相同压强下，升高温度，平衡逆向移动，混合气体平均相对分子质量增大；相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，混合气体平均相对分子质量增大，错误。
2．在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下，a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。
(1)平衡后将容器的容积压缩到原来的一半，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是________(填字母)。
A．c(H2)减小
B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．反应物转化率增大
D．重新平衡后减小
(2)若容器容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是________(填字母)。
A．升高温度
B．将CH3OH从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大
解析：(1)该反应为正向气体分子数减小的可逆反应，缩小体积，压强增大，平衡正向移动，c(H2)增大，正、逆反应速率均增大，因而A、B均不正确。(2)由于该反应正向是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CH3OH的产率降低；体积不变，充入He，平衡不移动。
答案：(1)CD　(2)B

1．判断化学平衡移动方向的思维模型

2．解化学平衡移动题的思维过程
关注特点—
―→分析条件(浓度、温度、压强等)―→想原理(平衡移动原理)―→综合判断得结论。
演练二　新旧平衡的比较
3．(教材改编题)在一密闭容器中，反应aA(g)＋bB(s)cC(g)＋dD(g)达到平衡后，保持温度不变，将容器体积缩小为原来的一半，当达到新的平衡时，A的浓度是原来的1.6倍，则下列说法正确的是(　　)
A．平衡向逆反应方向移动
B．aC．物质A的转化率增大
D．物质D的浓度减小
解析：选C。容器体积缩小为原来的一半，若平衡不移动，则A的浓度应变为原来的2倍，而实际A的浓度是原来的1.6倍，说明平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，a>c＋d，D的浓度增大。
4．[2017·高考全国卷Ⅰ，28(3)②③]H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)??COS(g)＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02，此时H2S的转化率为α1。
(1)在620 K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2________α1，该反应的ΔH________0。(填“>”“<”或“＝”)
(2)向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是________(填标号)。
A．H2S　　　　　　　　　　 B．CO2
C．COS D．N2
解析：(1)总物质的量不变，H2O的物质的量分数增大，说明平衡向右移动，H2S的转化率增大。即升高温度，平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应。(2)平衡之后，再充入H2S，则CO2的转化率增大，H2S的转化率减小，A项错误；充入CO2，平衡向右移动，H2S的转化率增大，B项正确；充入COS，平衡向左移动，H2S的转化率减小，C项错误；充入N2，无论体积是否变化，对于反应前后气体分子数相等的反应，平衡不移动，H2S的转化率不变，D项错误。
答案：(1)>　>　(2)B

1．恒容状态下的化学平衡分析
在恒容容器中，当改变其中一种气态物质的浓度时，必然会引起压强的改变，但判断平衡移动的方向时，仍以浓度的影响来考虑。如反应2NO2N2O4，达到平衡后，若向容器中再通入反应物NO2，则c(NO2)增大，平衡向正反应方向移动；若向容器中通入生成物N2O4，则c(N2O4)增大，平衡向逆反应方向移动。但由于两种情况下，容器内的压强都增大，故对最终平衡状态的影响是一致的，则两种情况下，达到新的平衡时，NO2的百分含量都比原平衡时要小。
2．平衡转化率的分析与判断方法
(1)反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的转化率分析
①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。
②若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率提高，A的转化率降低。
③若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器体积，气体反应物的转化率与化学计量数有关。

(2)反应mA(g)??nB(g)＋qC(g)的转化率分析
在温度、体积不变时，增加A的量，等效于压缩容器体积，A的转化率与化学计量数有关。
增大c(A)
　考点三　等效平衡

[知识梳理]
一、等效平衡的含义
在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。
二、等效平衡的判断方法
1．恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：极值等量即等效。
例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
① 2 mol 1 mol 0
② 0 0 2 mol
③ 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol
④ a mol b mol c mol
上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物，则SO2均为2 mol，O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。
④中a、b、c三者的关系满足c＋a＝2，＋b＝1时，即与上述平衡等效。
2．恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：极值等比即等效。
例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
① 2 mol 1 mol 0
② 1 mol 0.5 mol 2 mol
③ a mol b mol c mol
按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物，则①②中＝，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系满足＝或＝，c≥0时，即与①②平衡等效。
3．恒温条件下反应前后体积不变的反应
判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。
例如：H2(g)＋I2(g)2HI(g)
① 1 mol 1 mol 0
② 2 mol 2 mol 1 mol
③ a mol b mol c mol
①②两种情况下，＝1，故互为等效平衡。
③中a、b、c三者关系满足＝1或＝1，c≥0时，即与①②平衡等效。
三、虚拟“中间态”法构建等效平衡
1．构建恒温恒容平衡思维模式
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。

2．构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)
新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。


1．(经典题)(恒温恒容下的等效平衡)向一固定体积的密闭容器中通入a mol N2O4气体，在密闭容器内发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，达到平衡时再通入a mol N2O4气体，再次达到平衡时，与第一次达平衡时相比，N2O4的转化率(　　)
A．不变　　　　　　　 B．增大
C．减小 D．无法判断
解析：选C。恒温恒容条件下，投料等比增加相当于增大压强，增大压强平衡逆向移动，N2O4的转化率减小。
2．(恒温恒容下的等效平衡)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＝－92.4 kJ·mol－1]
容器 甲 乙 丙
反应物投入量 1 mol N2、3 mol H2 2 mol NH3 4 mol NH3
NH3的浓度/ (mol·L－1) c1 c2 c3
反应的能量变化 放出a kJ 吸收b kJ 吸收c kJ
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
C．2p21
解析：选B。根据“一边倒”的方法可知甲、乙两容器中的反应为等效平衡，且甲中生成的NH3与乙中分解的NH3的和为2 mol，此时α1＋α2＝1，a+b=92.4。而丙中加入的NH3是乙中的2倍，丙中压强亦是乙中的2倍，增大压强，平衡正向移动，则平衡时2c1p3，A、C项错误，B项正确；增大压强，不利于NH3的分解，则α2>α3，故α1＋α3<1，D项错误。
3．(恒温恒压下的等效平衡)恒温恒压下，在一个容积可变的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)C(g)，若开始时通入1 mol A和1 mol B，达到平衡时生成a mol C。则下列说法错误的是(　　)
A．若开始时通入3 mol A和3 mol B，达到平衡时，生成的C的物质的量为3a mol
B．若开始时通入4 mol A、4 mol B和2 mol C，达到平衡时，B的物质的量一定大于4 mol
C．若开始时通入2 mol A、2 mol B和1 mol C，达到平衡时，再通入3 mol C，则再次达到平衡后，C的物质的量分数为
D．若在原平衡体系中，再通入1 mol A和1 mol B，混合气体的平均相对分子质量不变
解析：选B。A项，开始时通入3 mol A和3 mol B，由于容器保持恒压，故容积增大，相当于将三个原容器叠加，各物质的含量与原平衡中的相同，C的物质的量为3a mol；B项，无法确定平衡移动的方向，不能确定平衡时B的物质的量一定大于4 mol；C项，再次达到的平衡与题干所给平衡互为等效平衡，根据题给数据可算出达到平衡时C的物质的量分数为；D项，这种条件下混合气体的平均相对分子质量不变。
4．(恒温恒容与恒温恒压条件下等效平衡的比较)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)在相同温度下，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________ (填选项字母，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________。
A．小于m mol B．等于m mol
C．在m～2m mol之间 D．等于2m mol
E．大于2m mol
(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。
解析：(1)由于甲容器恒容，而乙容器恒压，若它们的压强相等，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。若甲、乙两容器的容积始终相等，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，只有乙中的投料量是甲的一半才行，故乙中应该投入N2为0.5 mol, H2为0 mol。
答案：(1)D　E　(2)0.5　0

1．(2018·高考天津卷)室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是(　　)
A．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量
B．增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br
C．若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变
D．若起始温度提高至60 ℃，可缩短反应达到平衡的时间
解析：选D。加入NaOH，c(HBr)减小，平衡向逆反应方向移动，乙醇的物质的量增大，A项正确；增大HBr浓度，平衡向正反应方向移动，有利于生成C2H5Br，B项正确；若反应物按照化学计量数之比加入溶液中，则各物质的平衡转化率相等，故反应物均增大至2 mol，两种反应物平衡转化率之比不变，C项正确；若起始温度提高至60 ℃，生成物C2H5Br为气态，能够从反应体系中逸出，导致反应不断向正反应方向进行，因此不能缩短反应达到平衡的时间，D项错误。
2．[2017·高考全国卷Ⅲ，28(4)①②③]298 K时，将20 mL 3x mol·L－1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。

(1)下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。
a．溶液的pH不再变化
b．v(I－)＝2v(AsO)
c．c(AsO)/c(AsO)不再变化
d．c(I－)＝y mol·L－1
(2)tm时，v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)tm时v逆________tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是________________________________________________________________________。
解析：(1)溶液的pH不再变化，即OH－的浓度不再变化，所以平衡体系中各组分的浓度均不再变化，说明反应达到平衡状态，a项正确；当v正(I－)＝2v逆(AsO)或v逆(I－)＝2v正(AsO)时反应达到平衡状态，选项中的速率未指明是正反应速率还是逆反应速率，b项错误；反应达到平衡之前，c(AsO)逐渐减小而c(AsO)逐渐增大，故c(AsO)/c(AsO)逐渐增大，当c(AsO)/c(AsO)不变时反应达到平衡状态，c项正确；根据离子方程式可知反应体系中恒有c(I－)＝2c(AsO)，观察图像可知，反应达到平衡时c(AsO)＝y mol·L－1，此时c(I－)＝2y mol·L－1，d项错误。(2)tm时反应未达到平衡状态，所以v正大于v逆。(3)从tm到tn，反应逐渐趋于平衡状态，反应物浓度逐渐减小而生成物浓度逐渐增大，所以正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，故tm时v逆小于tn时v逆。
答案：(1)ac　(2)大于　(3)小于　tm时生成物浓度较低

一、选择题
1．在1 L定容的密闭容器中，可以证明可逆反应N2＋3H22NH3已达到平衡状态的是(　　)
A．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2
B．1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键生成
C．其他条件不变时，混合气体的密度不再改变
D．v正(N2)＝2v逆(NH3)
解析：选B。c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2不能说明各物质的浓度不变，不一定为平衡状态，A错误；1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键生成，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，B正确；混合气体的密度ρ＝，气体质量在反应前后守恒，容器体积不变，故密度始终不变，所以密度不变的状态不一定是平衡状态，C错误；v正(N2)＝2v逆(NH3)时，正、逆反应速率不相等，未达到平衡状态，D错误。
2．反应X(g)＋Y(g)2Z(g)　ΔH<0，达到平衡时，下列说法正确的是(　　)
A．减小容器体积，平衡向右移动
B．加入催化剂，Z的产率增大
C．增大c(X)，X的转化率增大
D．降低温度，Y的转化率增大
解析：选D。该反应前后气体分子数相等，减小容器体积(加压)，平衡不发生移动，A项错误；加入催化剂可同时同倍数地改变正、逆反应速率，故平衡不发生移动，Z的产率不变，B项错误；增大c(X)，平衡正向移动，但X的转化率减小，C项错误；此反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，Y的转化率增大，D项正确。
3．下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是(　　)
A．在强碱存在的条件下，酯的水解反应进行较完全
B．加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C．可用浓氨水和NaOH固体快速制取氨
D．加压条件下有利于SO2与O2反应生成SO3
解析：选B。应注意区别化学平衡移动原理和化学反应速率理论的应用范围，加催化剂只能提高化学反应速率，故B项不能用化学平衡移动原理解释。
4．可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在容积固定的密闭容器中达到平衡状态的标志是(　　)
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表示的反应速率之比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦　　　　　　　 B．②③⑤⑦
C．①③④⑤ D．全部
解析：选A。①中单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，说明反应已达到平衡状态。②单位时间内生成n mol O2必生成2n mol NO，不能说明反应达到平衡状态。③中无论达到平衡与否，用各物质表示的化学反应速率之比都等于化学计量数之比。④有色气体的颜色不变，则表示物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡状态。⑤气体体积固定、反应前后质量守恒，密度始终不变。⑥反应前后ΔV(g)≠0，压强不变，意味着各物质的含量不再变化，说明已达到平衡状态。⑦由于气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，说明反应已达到平衡状态。
5．(2020·龙岩高三模拟)利用下列反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。
反应一：
Ni(粗，s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)　ΔH<0
反应二：
Ni(CO)4(g)Ni(纯，s)＋4CO(g)　ΔH>0
下列说法错误的是(　　)
A．对于反应一，适当增大压强，有利于Ni(CO)4的生成
B．提纯过程中，CO气体可循环使用
C．升高温度，反应一的反应速率减小，反应二的反应速率增大
D．对于反应二，在180～200 ℃，温度越高，Ni(CO)4(g)的转化率越高
解析：选C。反应一的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡右移，有利于Ni(CO)4的生成，A正确；反应一以CO为原料，反应二产生CO，故CO可以循环使用，B正确；升高温度，反应一和反应二的反应速率都增大，C不正确；反应二的正反应是吸热反应，在180～200 ℃，温度越高，反应进行的程度越大，Ni(CO)4(g)的转化率越高，D正确。
6．某温度时，发生反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)，向三个体积相等的恒容密闭容器A、B、C中，分别加入①2 mol HI；②3 mol HI；③1 mol H2与1 mol I2，分别达到平衡时，以下关系正确的是(　　)
A．平衡时，各容器的压强：②＝①＝③
B．平衡时，I2的浓度：②>①>③
C．平衡时，I2的体积分数：②＝①＝③
D．从反应开始到达平衡的时间：①>②＝③
解析：选C。根据等效平衡原理，若1 mol H2与1 mol I2完全转化为HI，则HI为2 mol，所以①和③是完全相同的等效平衡，所以二者的浓度、百分含量、压强、转化率等都一样；②与①相比增大了HI的量，该反应为反应前后气体体积不变的反应，增大HI的量，达到平衡时，新平衡与原平衡相同，所以各物质的百分含量不变，但是浓度增大。
7．已知反应：CO(g)＋3H2(g)??CH4(g)＋H2O(g)。起始以物质的量之比为1∶1充入反应物，不同压强条件下，H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为▲)。下列有关说法正确的是(　　)

A．上述反应的ΔH<0
B．N点时的反应速率一定比M点的快
C．降低温度，H2的转化率可达到100%
D．工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强
解析：选A。根据题图，随着温度的升高，H2的平衡转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，ΔH<0，A项正确；N点压强大于 M点的，M点温度高于N点的，因此无法确定两点的反应速率快慢，B项错误；此反应是可逆反应，不能完全进行到底，C项错误；控制合适的温度和压强，既能保证反应速率较快，也能保证H2有较高的转化率，采用更高的压强对设备的要求更高，增加经济成本，D项错误。
8．(2020·焦作一模)在某2 L恒容密闭容器中充入2 mol X(g)和1 mol Y(g)发生反应：2X(g)＋Y(g)3Z(g)　ΔH，反应过程中持续升高温度，测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是(　　)

A．M点时Y的转化率最大
B．升高温度，平衡向逆反应方向移动
C．平衡后充入Z，达到新平衡时Z的体积分数增大
D．W、M两点Y的正反应速率相等
解析：选B。温度在a ℃之前，升高温度，X的体积分数减小，温度在a ℃之后，升高温度，X的体积分数增大，曲线上最低点为平衡点，最低点之前未达到平衡，反应向正反应方向进行，最低点之后，升高温度，X的体积分数增大，平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应。A项，曲线上最低点Q为平衡点，升高温度，平衡向逆反应方向移动，Y的转化率减小，所以Q点时Y的转化率最大，错误；B项，根据上述分析可知，升高温度，平衡向逆反应方向移动，正确；C项，反应前后气体的物质的量不变，平衡后充入Z，达到的新平衡与原平衡是等效平衡，所以达到新平衡时Z的体积分数不变，错误；D项，W点对应的温度低于M点对应的温度，温度越高，反应速率越大，所以W点Y的正反应速率小于M点Y的正反应速率，错误。
9．(新题预测)在恒温恒压下，向密闭容器中充入4 mol SO2和2 mol O2，发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0。2 min后，反应达到平衡，生成SO3为1.4 mol，同时放出热量Q kJ。则下列分析正确的是(　　)
A．在该条件下，反应前后的压强之比为6∶5.3
B．若反应开始时容器体积为2 L，则v(SO3)＝0.35 mol/(L·min)
C．若把“恒温恒压下”改为“恒压绝热条件下”，平衡后n(SO3)<1.4 mol
D．若把“恒温恒压下”改为“恒温恒容下”，达平衡时放出热量大于Q kJ
解析：选C。由平衡时n(SO3)＝1.4 mol可知，此时n(SO2)＝2.6 mol，n(O2)＝1.3 mol。因是恒温恒压条件，所以反应前后压强不变，A错误；因该反应是气体分子数减小的反应，所以随着反应的进行，体积逐渐减小，小于2 L，所以v(SO3)大于0.35 mol/(L·min)，B错误；该反应为放热反应，在绝热条件下随着反应的进行要放热，达到平衡时与恒温恒压条件下的平衡比较，平衡要逆向移动，所以n(SO3)<1.4 mol，C正确；恒温恒容下的平衡与原平衡比较，平衡逆向移动，所以放出的热量小于Q kJ，D错误。
10．(2020·黄山一模)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，测得容器中物质的浓度、反应速率分别随时间的变化如图所示：

下列说法中正确的是(　　)
A．30～40 min 内该反应使用了催化剂
B．化学方程式中的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的平均反应速率为0.08 mol·L－1·min－1
解析：选D。若使用催化剂，则化学反应速率增大，A错误；由浓度?时间图像可知，A、B的浓度变化相同，故A、B的化学计量数相同，都为1；由反应速率?时间图像可知，30 min时改变的条件为减小压强，40 min时改变的条件为升高温度，且升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，B、C错误；前8 min内A的平均反应速率为＝0.08 mol·L－1·min－1，D正确。
二、非选择题
11．(2020·南昌一模)(1)一定条件下，将2 mol SO2与1 mol O2置于恒容密闭容器中发生反应2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)，下列状态能说明该反应达到化学平衡的是________(填字母)。
A．混合气体的密度保持不变
B．SO2的转化率保持不变
C．SO2和O2的物质的量之比保持不变
D．O2的消耗速率和SO3的消耗速率相等
(2)已知反应2NO(g)N2(g)＋O2(g)　ΔH<0，在不同条件时N2的体积分数随时间(t)的变化如图所示。根据图像可以判断曲线R1、R2对应的下列反应条件中不同的是________(填字母)。
A．压强　　　　B．温度　　　　C．催化剂
(3) LX11 CO和H2在一定条件下可以合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)　ΔH<0。在体积为1 L的恒容密闭容器(如图甲所示)中通入1 mol CO和2 mol H2，测定不同时间、不同温度(T ℃)下容器中CO的物质的量如下表：
0 min 10 min 20 min 30 min 40 min
T1 1 mol 0.8 mol 0.62 mol 0.4 mol 0.4 mol
T2 1 mol 0.7 mol 0.5 mol a a
①T1________(填“>”“<”或“＝”)T2，理由是___________________________________
________________________________________________________________________。
已知T2℃时，第20 min时容器内压强不再改变，此时H2的转化率为________。
②若将1 mol CO和2 mol H2通入原体积为1 L的恒压密闭容器(如图乙所示)中达到平衡，若再向容器中通入1 mol CH3OH(g)，重新达到平衡后，CH3OH(g)在体系中的百分含量________(填“变大”“变小”或“不变”)。
解析：(1)SO2、O2和SO3都是气体，恒容反应时混合气体的密度始终不变，A错误。反应正向进行，SO2的转化率增大，反应逆向进行，SO2的转化率减小，故SO2的转化率保持不变，该反应达到平衡状态，B正确。起始加入SO2和O2的物质的量之比为2∶1，与其化学计量数之比相等，则二者的物质的量之比始终等于2∶1，C错误。O2的消耗速率与SO3的消耗速率之比为1∶2，该反应达到平衡状态，D错误。
(2)由题图可知，曲线R2代表的反应比曲线R1代表的反应先达到平衡状态，且R1平衡时N2的体积分数更大。A项，若R表示压强，改变压强，平衡不移动，N2的体积分数不变，与图像不符合。B项，若R表示温度，该反应的ΔH<0，升高温度，平衡逆向移动，N2的体积分数减小，与图像符合。C项，若R表示催化剂，使用催化剂，只能改变反应速率，平衡不移动，N2的体积分数不变，与图像不符合。
(3)①由题表中数据可知，未达到平衡之前，相同时间内，T2℃时CO的变化量大于T1℃时，则T2℃时化学反应速率快，又温度越高，反应速率越快，故有T1CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始浓度/(mol·L－1) 1 2 0
转化浓度/(mol·L－1) 0.5 1 0.5
平衡浓度/(mol·L－1) 0.5 1 0.5
故20 min 时H2的转化率为×100%＝50%。②若再向容器中通入1 mol CH3OH(g)，由于是恒压条件，该平衡与之前的平衡等效，重新达到平衡后，CH3OH(g)在体系中的百分含量不变。
答案：(1)B　(2)B　(3)①<　相同时间内，T2℃时CO的变化量大于T1℃时CO的变化量　50%　②不变
12．运用化学反应原理研究化学反应有重要意义。
(1)硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图1所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。

①若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气，平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动。
②若反应进行到状态D时，v正________(填“>”“<”或“＝”)v逆。
(2)课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，应用此法反应达到平衡时反应物的转化率不高。
①能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的措施是________(填字母)。
A．使用更高效的催化剂
B．升高温度
C．及时分离出氨
D．充入氮气，增大氮气的浓度(保持容器体积不变)
②若在某温度下，2 L的密闭容器中发生合成氨的反应，图2表示N2的物质的量随时间的变化曲线。用H2表示0～10 min内该反应的平均速率v(H2)＝________。从第11 min起，压缩容器的体积为1 L，则n(N2)的变化曲线为________(填字母)。
解析：(1)①恒温恒压条件下，向题述平衡体系中通入氦气，则反应容器的体积会增大，各物质的浓度会减小，平衡会向气体分子数增大的方向(向左)移动。②反应进行到状态D时没有达到平衡，反应向右进行，所以v正>v逆。(2)①该反应是一个气体分子数减少的放热反应，升高温度，平衡逆向移动；使用更高效的催化剂，反应速率增大，但平衡不移动；分离出氨，平衡虽然正向移动，但反应速率减小；充入氮气，平衡正向移动且反应速率增大。②0～10 min时，N2从0.6 mol减少到0.2 mol，变化量为0.4 mol，则H2的变化量为1.2 mol，v(H2)＝1.2 mol÷2 L÷10 min＝0.06 mol·L－1·min－1。平衡时压缩容器的体积，气体的压强增大，平衡正向移动，N2的物质的量在原有基础上减小，曲线d符合题意。
答案：(1)①向左　②>　(2)①D　②0.06 mol·L－1·min－1　d








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第24讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向

一、选择题
1．只改变一个影响化学平衡的因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述不正确的是(　　)
A．K不变，平衡可能移动
B．平衡向右移动时，K不一定变化
C．K有变化，平衡一定移动
D．相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，K也增大2倍
解析：选D。因改变压强或浓度引起化学平衡移动时，K不变，A、B项正确；K只与温度有关，K发生了变化，说明体系的温度改变，则平衡一定移动，C项正确；相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，化学平衡常数应变为K2，D项错误。
2．下列有关说法正确的是(　　)
A．SO2(g)＋H2O(g)===H2SO3(l)，该过程熵值增大
B．SO2(g)===S(g)＋O2(g)　ΔH>0，ΔS>0，该反应不能自发进行
C．SO2(g)＋2H2S(g)===3S(s)＋2H2O(l)　ΔH<0，低温下能自发进行
D．某温度下SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　K＝
解析：选C。A中气体生成液体是熵减的反应，不正确；B中ΔH>0，ΔS>0，反应在高温下自发进行，不正确；C中是一个ΔH<0，ΔS<0的反应，由ΔH－TΔS<0可知，低温下能自发进行，正确；D中K＝，不正确。
3．已知在25 ℃时，下列反应的平衡常数如下：
①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　K1＝1×10－30
②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)　K2＝2×1081
③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K3＝4×10－92
下列说法正确的是(　　)
A．NO分解反应：NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常数为1×10－30
B．根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O
C．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2
D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大
解析：选C。A项，NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常数为＝1×1015，错误；B项，根据K2的值可知H2和O2之间反应的趋势很大，但需要点燃才能进行，错误；C项，常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的平衡常数依次为1×1030、5×10－82、4×10－92，平衡常数越大，则反应进行的程度越大，正确；D项，反应②为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，错误。
4．在淀粉?KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示：
t/℃ 5 15 25 35 50
K 1 100 841 689 533 409
下列说法正确的是(　　)
A．反应I2(aq)＋I－(aq)I(aq)的ΔH>0
B．其他条件不变，升高温度，溶液中c(I)减小
C．该反应的平衡常数表达式为K＝eq \f(c（I2）·c（I－）,c（I）)
D．25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K小于689
解析：选B。选项A，温度升高，平衡常数减小，因此该反应是放热反应，ΔH<0，错误；选项B，温度升高，平衡逆向移动，c(I)减小，正确；选项C，K＝eq \f(c（I）,c（I2）·c（I－）)，错误；选项D，平衡常数仅与温度有关，25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡正向移动，但平衡常数不变，仍然是689，错误。
5．(2020·山西实验中学月考)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
解析：选B。在书写平衡常数表达式时，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。
6．某温度下，将2 mol A和3 mol B充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5 min后达到平衡。已知该温度下其平衡常数K＝1，若温度不变时将容器的容积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则下列说法正确的是(　　)
A．a＝3
B．a＝2
C．B的转化率为40%
D．B的转化率为60%
解析：选C。若温度不变时将容器的容积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则可以确定该反应前后气体体积不变，所以a＝1，选项A、B错误；设B的转化率为x，列出三段式：
A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)
初始物质的量/mol 2 3 0 0
变化物质的量/mol 3x 3x 3x 3x
平衡物质的量/mol 2－3x 3－3x 3x 3x
＝1，解得x＝0.4，即B的转化率为40%，选项C正确，选项D错误。
7．(2020·烟台自主练习)已知NO和O2经反应①和反应②转化为NO2，其能量变化随反应过程如图所示。
①2NO(g)N2O2(g)　ΔH1，平衡常数K1
②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH2，平衡常数K2

下列说法中不正确的是(　　)
A．ΔH1<0，ΔH2<0
B．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常数K＝K1/K2
C．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2
D．反应②的速率大小决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率
解析：选B。由题图可知，反应①和反应②的反应物总能量均高于生成物总能量，所以ΔH1<0，ΔH2<0，A项正确；反应①＋反应②得2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，所以K＝K1·K2，ΔH＝ΔH1＋ΔH2，B项错误，C项正确；反应速率主要取决于慢反应的反应速率，反应②的活化能大于反应①，所以反应②的反应速率小于反应①，故反应②的速率大小决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率，D项正确。
8．在一定条件下发生反应：4NO2(g)＋O2(g)2N2O5(g)　ΔH<0，T1时，向体积为2 L的恒容密闭容器中通入NO2和O2，部分实验数据如表所示。下列说法不正确的是(　　)
时间/s 0 5 10 15
c(NO2)/(mol·L－1) 4.00 2.52 2.00 c3
c(O2)/(mol·L－1) 1.00 c1 c2 0.50
A.0～5 s内N2O5的平均反应速率为0.148 mol·L－1·s－1
B．其他条件不变，将容器体积压缩一半，则重新达到平衡时c(N2O5)<2.00 mol·L－1
C．设T1时平衡常数为K1，T2时平衡常数为K2，若T1K2
D．T1时平衡常数为0.125，平衡时NO2和O2的转化率均为50%
解析：选B。0～5 s内，v(N2O5)＝v(NO2)＝×＝0.148 mol·L－1·s－1，A项正确；根据反应物转化的物质的量之比等于化学计量数之比，可得c1＝0.63，c2＝0.50，c3＝2.00，由此可知10 s时达到平衡，平衡时c(N2O5)＝1.00 mol·L－1，将容器体积压缩一半，此时c(N2O5)＝2.00 mol·L－1，随后平衡正向移动，c(N2O5)>2.00 mol·L－1，B项错误；对于放热反应，温度越高，平衡常数越小，C项正确；达到平衡时c(NO2)＝2.00 mol·L－1，c(O2)＝0.50 mol·L－1，c(N2O5)＝1.00 mol·L－1，K＝＝0.125，平衡时NO2的转化率为×100%＝50%，O2的转化率为×100%＝50%，D项正确。
9．(热点题)在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图。下列有关说法不正确的是(　　)

A．上述反应的ΔH>0
B．压强：p4>p3>p2>p1
C．1 100 ℃时该反应的平衡常数为1.64
D．压强为p4时，在Y点：v正解析：选D。由图像知，压强一定时，温度越高，CH4的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A项正确；该反应为气体分子数增加的反应，压强越大，CH4的平衡转化率越小，故p4>p3>p2>p1，B项正确；1 100 ℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)＝0.02 mol·L－1，c(CO2)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H2)＝0.16 mol·L－1，即该温度下的平衡常数K＝≈1.64，C项正确；压强为p4时，Y点反应未达到平衡，需增大CH4的转化率才能达到平衡，此时v正>v逆，D项错误。
10．(2020·湖北调研)已知：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－25 kJ·mol－1，在某温度下的平衡常数为400。此温度下，在1 L的密闭容器中充入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下：
物质 CH3OH CH3OCH3 H2O
c/(mol·L－1) 0.8 1.24 1.24
下列说法正确的是(　　)
①平衡后升高温度，平衡常数>400
②平衡时，c(CH3OCH3)＝1.6 mol·L－1
③平衡时，反应混合物的总能量减少20 kJ
④平衡时，再加入与起始等量的CH3OH，达新平衡后CH3OH的转化率增大
⑤此时刻反应达到平衡状态
⑥平衡时CH3OH的浓度为0.08 mol·L－1
A．①②④⑤ 　　　 B．②⑥
C．②③④⑥ 　　　 D．②④⑥
解析：选B。因为正反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，①错；根据表格数据可知，该时刻Qc＝≈2.4<400，所以此时没有达到平衡，反应向正反应方向进行，⑤错；由表中数据可知，初始时CH3OH的浓度为3.28 mol·L－1，由化学平衡常数计算可知，平衡时 c(CH3OCH3)＝1.6 mol·L－1，②对；生成CH3OCH3的物质的量为1.6 mol，根据方程式可知，生成1.6 mol CH3OCH3放出的热量为1.6 mol×25 kJ·mol－1＝40 kJ，③错；平衡时，再加入与起始等量的CH3OH，相当于增大压强，平衡不移动，CH3OH的转化率不变，④错；根据②可知，达到平衡时CH3OH的浓度为0.08 mol·L－1，⑥对。
二、非选择题
11．(2020·惠州模拟)工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。相关信息如下表：
化学反应及平衡常数 平衡常数数值
500 ℃ 800 ℃
①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g) K1 2.5 0.15
②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 2.5
③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) K3 2.5 0.375
(1)反应②的化学平衡常数表达式为K2＝________，该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)。某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：5c(CO2)·c(H2)＝2c(CO)·c(H2O)，试判断此时温度为________。
(2)500 ℃时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，发生反应②，达到平衡后，其化学平衡常数K2________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)；在其他条件不变的情况下，扩大容器容积，平衡________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)，化学平衡常数K2____________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)据上表信息推导出K1、K2与K3之间的关系，K3＝________(用K1、K2表示)。500 ℃时测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L－1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，此时v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“＝”)。
(4)若某温度下反应①从开始到平衡CO和CH3OH的浓度变化如图1所示，则用H2浓度变化表示此段时间内该反应的平均速率v(H2)＝________。若某温度下反应①中H2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图2所示，则平衡状态由A变到B时，平衡常数KA________KB(填“>”“<”或“＝”)。

解析：(1)根据反应②写出平衡常数的表达式为K2＝，随温度升高，平衡常数增大，说明正反应为吸热反应。某温度下，平衡浓度符合下式：5c(CO2)·c(H2)＝2c(CO)·c(H2O)，K2＝＝＝2.5，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为800 ℃。(2)化学平衡常数只与温度有关，与反应物和生成物的浓度无关，所以只要在500 ℃，反应②平衡常数的数值都是1.0；压强的改变不影响平衡常数，且反应②是反应前后气体分子数不变的可逆反应，压强的改变也不会影响化学平衡。(3)根据三反应之间的关系，③＝①＋②，故K3＝K1·K2；根据反应③在500 ℃时的浓度值可知，此时Qc≈0.88<2.5，说明反应正向进行，故正反应速率大于逆反应速率。(4)根据图1，10 min时达到平衡，此段时间内用CO表示的化学反应速率为0.075 mol·L－1·min－1，则用H2表示的化学反应速率为0.15 mol·L－1·min－1；化学平衡常数只与温度有关，故在图2中温度不变时，平衡常数保持不变。
答案：(1)　吸热　800 ℃
(2)等于　不　不变
(3)K1·K2　>
(4)0.15 mol·L－1·min－1　＝
12．(2020·江西名校学术联盟质量检测)为了缓解温室效应，科学家提出了回收和利用CO2的方案：利用CO2制备CH4。300 ℃时，向2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和8 mol H2，发生反应CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH，混合气体中CH4的浓度与反应时间的关系如图所示。
(1)①从反应开始到恰好达到平衡时，H2的平均反应速率v(H2)＝________________。
②300 ℃时，反应的平衡常数K＝________。
③保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2 mol CO2和8 mol H2，重新达到平衡时CH4的浓度________(填字母)。
A．等于0.8 mol·L－1
B．等于1.6 mol·L－1
C．0.8 mol·L－1D．大于1.6 mol·L－1
(2)300 ℃时，如果该容器中有1.6 mol CO2、2.0 mol H2、5.6 mol CH4、4.0 mol H2O(g)，则v正________v逆(填“>”“<”或“＝”)。
(3)已知：200 ℃时，该反应的平衡常数K＝61.8。则ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。
解析：(1)①从反应开始到恰好达到平衡时，H2的平均反应速率v(H2)＝4v(CH4)＝×4＝0.32 mol·L－1·min－1。
②　　　　　CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)
1 4 0 0
0.8 3.2 0.8 1.6
0.2 0.8 0.8 1.6
300 ℃时，反应的平衡常数K＝＝25。
③保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2 mol CO2和8 mol H2，相当于增大压强，平衡正向移动，则重新达到平衡时CH4的浓度大于1.6 mol·L－1。
(2)Qc＝＝14v逆。
(3)200 ℃时，该反应的平衡常数K＝61.8，说明升高温度，平衡常数减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，则ΔH<0。
答案：(1)①0.32 mol·L－1·min－1　②25　③D
(2)>　(3)<
13．(2020·辽宁五校协作体联考)“绿水青山就是金山银山”。近年来，绿色发展、生态保护成为我国展示给世界的一张新“名片”。汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列问题：
(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH3＝－221 kJ·mol－1
若某反应的平衡常数表达式为K＝，则此反应的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)N2O5在一定条件下可发生分解反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)，某温度下向恒容密闭容器中充入一定量N2O5，测得N2O5浓度随时间的变化如下表：
t/min 0 1 2 3 4 5
c(N2O5)/(mol·L－1) 1.00 0.71 0.50 0.35 0.25 0.17
①反应开始时体系压强为p0，第2 min时体系压强为p1，则p1∶p0＝________。2～5 min内用NO2表示的该反应的平均反应速率为________________。
②一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是________(填字母)。
a．NO2和O2的浓度比保持不变
b．容器中压强不再变化
c．2v正(NO2)＝v逆(N2O5)
d．气体的密度保持不变
(3)Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应：NO2(g)＋CO(g)NO(g)＋CO2(g)，该反应中正反应速率v正＝k正·p(NO2)·p(CO)，逆反应速率v逆＝k逆·p(NO)·p(CO2)，其中k正、k逆为速率常数，则Kp为________________(用k正、k逆表示)。
(4)如图是密闭反应容器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料后，在200 ℃、400 ℃、600 ℃下，合成NH3反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线，已知该反应为放热反应。

①曲线a对应的温度是________。
②M点对应的H2的转化率是________。
解析：(1)若某反应的平衡常数表达式为K＝，则其化学方程式为2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，将题中3个已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由②×2－①－③可得：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝(－393.5 kJ·mol－1)×2－(＋180.5 kJ·mol－1)－(－221 kJ·mol－1)＝－746.5 kJ·mol－1。(2)①根据题表中数据及三段式法有：
　　　　　　　　　　2N2O5(g)??4NO2(g)＋O2(g)
开始/(mol·L－1) 1.00 0 0
转化/(mol·L－1) 0.50 1.00 0.25
2 min时/(mol·L－1) 0.50 1.00 0.25
该反应在恒温恒容条件下发生，反应前后气体的压强之比等于物质的量之比，也等于物质的量浓度之比，所以p1∶p0＝(0.50＋1.00＋0.25) mol·L－1∶1.00 mol·L－1＝7∶4。2～5 min内，v(N2O5)＝＝0.11 mol·L－1·min－1，v(NO2)＝2v(N2O5)＝0.22 mol·L－1·min－1。②反应过程中NO2和O2的浓度比始终保持不变，a项不能说明反应已经达到化学平衡状态；该反应在反应前后气体分子数不相等，反应过程中容器中压强为变量，容器中压强不再变化可以说明反应已经达到化学平衡状态，b项符合题意；v正(NO2)＝2v逆(N2O5)时，正、逆反应速率相等，而2v正(NO2)＝v逆(N2O5)时，正、逆反应速率不相等，c项不能说明反应已经达到化学平衡状态；反应物和生成物均为气体，气体总质量不变，而容器恒容，故反应过程中气体密度始终不变，d项不能说明反应已经达到化学平衡状态。(3)Kp＝，v正＝k正·p(NO2)·p(CO)，v逆＝k逆·p(NO)·p(CO2)，平衡时正、逆反应速率相等，即k正·p(NO2)·p(CO)＝k逆·p(NO)·p(CO2)，则＝，故Kp＝。(4)①合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NH3的产率降低，NH3的物质的量分数减小，曲线a、b、c中，在相同条件下曲线a对应NH3的物质的量分数最高，其反应温度最低，所以曲线a对应的温度为200 ℃。②M点NH3的物质的量分数为60%，设NH3为0.6a mol，则N2、H2共为0.4a mol，因为反应器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料，故M点时H2为0.3a mol，结合N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)可知，转化的H2的物质的量为0.9a mol，所以M点对应H2的转化率＝×100%＝75%。
答案：(1)2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1
(2)①7∶4(或1.75∶1)　0.22 mol·L－1·min－1　②b
(3)
(4)①200 ℃　②75%








PAGE



1



(共66张PPT)
第7章　化学反应速率与化学平衡
第24讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向
生成物浓度幂之积
反应物浓度幂之积
越大
越大
温度
正
平衡
逆
吸
放
高能
低能
有序
无序
混乱程度
>
>
<
>
>
<
温度
低温
高温
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学
考/纲要/求>
核/心/素/养
变化观念与能从化学平衡常数的角度分析化学反应,运用化学平衡常数解决
1.了解化学平衡常数(k)的含义,能利用平衡思想
问题。能多角度、动态地分析化学反应的转化率,运用化学反应
原理解决实际问题
化学平衡常数进行相关计算。
知道可以通过分析、推哩等方法认识研究对象的本质特征、构成
2能正确讣算化学反应的转化率(α)。
证据推理与
模型认知要素及其相互关系,建立模型。能运用模型(Q与k的关系)解释
3.了解化学平衡的调控在生活、生产和
化学平衡的移动,揭示现象的本质和规律
科学研究领域中的重要作用。
科学态度与具有可持续发展意识和绿色化学观念,能运用化学反应原理对与
社会责任化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断
甲
A
T1
tB
ta
NO
0.120
0.100
0.080
0.060
是0.040
0.020
20406080时间/s
熔度放热过程中体系能量,△H_0,具有自发进
判行的倾向,但有些吸热反应也可以自发进行,故
据焓变只是影响反应方向的一种因素
//体系的混乱度(即),△S0,反应有自
判发进行的倾向,但有些熵减的过程也能自发进
据行,故熵变只是影响反应方向的一种因素
复
>0,反应
/判AG=△H-T△S{=0,反应
据
<0,反应
降低
增加
熵增
不能自发进行
达到平衡状态
能自发进行
练真题·明考向
00
9
2
8
3761
I+I十lTI-IILI+lT
+I十lTI-l⊥l+IT
lllL
+I+ITIII
68
60
+ITI-I
⊥l+
4
00
200
300
400
500
T






第24讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向

　考点一　化学平衡常数及相关计算

[知识梳理]
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，称为化学平衡常数，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。例如：
(1)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式K＝。
(2)Fe3＋(aq)＋3H2O(l)Fe(OH)3(s)＋3H＋(aq)的平衡常数表达式K＝。

在利用多个方程式求算K时，要注意K与焓变(ΔH)的区别：方程式相加减，焓变相加减，平衡常数相乘除；方程式乘以某个系数x，焓变也需乘以该系数，平衡常数变为原来的x次方。
例如：写出下列反应的平衡常数的表达式，并归纳K1、K2与K3，K4、K5与K6之间的关系。
①C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)　K1　ΔH1
②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　K2　ΔH2
③C(s)＋2H2O(g)CO2(g)＋2H2(g)　K3　ΔH3
④N2(g)＋3H2(g)NH3(g)　K4　ΔH4
⑤2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　K5　ΔH5)
⑥NH3（g）N2（g）＋ H2（g）　K6　ΔH6
分析：反应①②③的平衡常数表达式分别为K1＝、K2＝、K3＝；反应③＝反应①＋反应②，则K3＝K1·K2（注意：焓变ΔH3＝ΔH1＋ΔH2）。反应④⑤⑥的平衡常数表达式分别为K4＝、，则K5与K4、K6之间的关系为K5＝＝K（注意：焓变ΔH5＝－ΔH4＝2ΔH6）。
3．意义及影响因素
(1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大(当K>105时，该反应进行基本完全)。
(2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
(3)化学平衡常数指的是某一具体反应的平衡常数。
4．应用
(1)判断可逆反应进行的程度。
一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：
K值 正反应进行的程度 平衡时生成物浓度 平衡时反应物浓度 反应物转化率
越大 越大 越大 越小 越高
越小 越小 越小 越大 越低
(2)判断反应是否达到平衡或平衡移动的方向。
对于化学反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Qc＝。
QcQc＝K，反应处于平衡状态；
Qc>K，反应向逆反应方向进行。
(3)判断反应的热效应。
若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。
(4)计算平衡体系中的相关量。
根据相同温度下，同一反应的平衡常数不变，计算反应物或生成物的浓度、转化率等。
二、有关化学平衡常数的计算
1．一个模式——“三段式”
如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L－1。
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
c始/(mol·L－1) a b 0 0
c变/(mol·L－1) mx nx px qx
c平/(mol·L－1) a－mx b－nx px qx
则K＝。
2．明确三个量的关系
(1)三个量：起始量、变化量、平衡量。
(2)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各物质的变化量之比等于化学计量数之比。
3．掌握四个公式
(1)反应物的转化率＝×100%＝×100%。
(2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。
产率＝×100%。
(3)平衡时混合物中各组分的百分含量＝
×100%。
(4)某组分的体积分数＝×100%。
[自主检测]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度。(　　)
(2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数。(　　)
(3)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动。(　　)
(4)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化。(　　)
(5)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度。(　　)
(6)化学平衡常数只受温度的影响，升高温度，化学平衡常数的变化取决于该反应的反应热。(　　)
(7)对于一个可逆反应，化学计量数不同，化学平衡常数的表达式及数值也不同。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√　(7)√
2．(教材改编题)已知反应A(g)＋3B(g)3C(g)在一定温度下达到平衡，该反应的平衡常数表达式为________________。若各物质的平衡浓度分别为c(A)＝2.0 mol·L－1、c(B)＝2.0 mol·L－1、c(C)＝1.0 mol·L－1，则K＝________。
答案：K＝　0.062 5
3．(易错题)将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①NH4I(s)??NH3(g)＋HI(g)；②2HI(g)H2(g)＋I2(g)。达到平衡时：c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(HI)＝4 mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为________。
答案：20

第3题是一道比较经典的易错题，极易错填成25。原因是将①式生成的c(HI)＝5 mol·L－1代入公式中进行求算，而未代入平衡时HI的浓度(4 mol·L－1)。计算平衡常数时，应严格按照平衡常数的定义进行求算，代入的一定是物质的平衡浓度。
4．(经典题)按要求回答下列问题：
对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1，在相同体积的甲、乙两密闭容器中，恒温条件下，甲容器中充入1 mol N2、3 mol H2，乙容器中充入2 mol NH3，达到平衡时：
(1)甲容器中N2的转化率________(填“等于”“大于”或“小于”)H2的转化率。
(2)甲容器中N2的转化率与乙容器中NH3的分解率之和为________。
(3)甲容器中释放的热量与乙容器中吸收的热量之和为________。
答案：(1)等于　(2)1　(3)92 kJ

演练一　化学平衡常数及其影响因素
1．(2020·西安铁一中学质检)O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下：
反应①　O3O2＋[O]　ΔH>0　平衡常数为K1；
反应②　[O]＋O32O2　ΔH<0　平衡常数为K2；
总反应：2O33O2　ΔH<0　平衡常数为K。
下列叙述正确的是(　　)
A．降低温度，总反应的平衡常数K减小
B．K＝K1＋K2
C．适当升温，可提高消毒效率
D．增大压强，K2减小
解析：选C。降低温度，总反应平衡向右移动，K增大，A项错误；K1＝，K2＝，K＝＝K1·K2，B项错误；升高温度，反应①平衡向右移动，c([O])增大，可提高消毒效率，C项正确；对于给定的反应，平衡常数只与温度有关，D项错误。
2．(2020·宁夏高三调研)在恒容密闭容器中，由CO合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，在其他条件不变的情况下研究温度对反应的影响，实验结果如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．平衡常数K＝
B．该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
C．CO合成甲醇的反应为吸热反应
D．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时增大
解析：选D。A项，该反应的平衡常数表达式为K＝，错误；B项，由图像可知，反应体系从T2变到T1时，甲醇的平衡物质的量增大，根据平衡常数的计算式可知，T1时的平衡常数比T2时的大，错误；C项，由图像可知，在T2温度下反应先达到平衡，反应速率较T1快，则有T2>T1，从图像的纵坐标分析可得温度降低，平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应，错误；D项，处于A点的反应体系从T1变到T2的过程中，平衡向逆反应方向移动，则c(H2)增大，而 c(CH3OH)减小，达到平衡时增大，正确。
3．在一个体积为2 L的真空密闭容器中加入0.5 mol CaCO3，发生反应CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)，测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如图所示，图中A表示CO2的平衡浓度与温度的关系曲线，B表示不同温度下，反应经过相同时间时CO2的物质的量浓度的变化曲线。请按要求回答下列问题：

(1)该反应正反应为________(填“吸”或“放”)热反应；温度为T5时，该反应耗时40 s达到平衡，此温度下，该反应的平衡常数为________。
(2)如果该反应的平衡常数K变大，该反应________(填字母)。
a．平衡一定向逆反应方向移动
b．在平衡移动时正反应速率先增大后减小
c．平衡一定向正反应方向移动
d．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
(3)请说明随温度的升高，曲线B向曲线A逼近的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)保持温度、体积不变，充入CO2气体，则再次平衡后CaCO3的质量________，CaO的质量________，CO2的浓度________。(填“增大”“减小”或“不变”)
解析：(1)T5时，c(CO2)＝0.20 mol·L－1，K＝c(CO2)＝0.20。
(2)K增大，平衡向正反应方向移动，正反应速率大于逆反应速率。
(4)温度、体积不变，充入CO2，平衡左移，CaCO3的质量增大，CaO的质量减小；由于温度不变，K不变，所以c(CO2)不变。
答案：(1)吸　0.20
(2)bc
(3)随着温度的升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短
(4)增大　减小　不变
演练二　化学平衡常数的应用及计算
4．(化学平衡常数的应用)(2020·合肥高三模拟)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)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”“向逆反应方向进行”或“平衡状态”)。
解析：(1)由表格数据可知，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)由c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)计算出K＝1.0，即此时温度为850 ℃；因为体积为1 L，所以此温度下＝＝0.937 5<1.0，故反应向正反应方向进行。
答案：(1)正反应　(2)850 ℃　向正反应方向进行
5．(化学平衡常数的单纯计算)(2020·南宁二中月考)在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。
回答下列问题：
(1)反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示，反应的平衡常数K1为________。

(2)100 ℃时达到平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.002 0 mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。
①T________(填“大于”或“小于”)100 ℃，判断理由是_______________________
________________________________________________________________________。
②列式计算温度为T时反应的平衡常数K2：___________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)大于　0.36
(2)①大于　正反应吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高
②平衡时，c(NO2)＝0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s×2＋0.120 mol·L－1＝0.160 mol·L－1，c(N2O4)＝0.040 mol·L－1－0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1，K2＝＝＝1.28
6．(化学平衡常数与转化率相结合的计算)[2017·高考全国卷Ⅰ，28(3)①]H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。H2S的平衡转化率α＝________%，反应平衡常数K＝____________。
解析：该反应是等气体分子数反应，平衡时n(H2O)＝0.02×0.50 mol＝0.01 mol。
H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)
起始/mol 0.40 0.10　 0　 0
转化/mol 0.01 0.01 0.01 0.01
平衡/mol 0.39 0.09 0.01 0.01
α(H2S)＝×100%＝2.5%。对于等气体分子数反应，可直接用物质的量替代浓度计算平衡常数：K＝＝≈2.8×10－3。
答案：2.5　2.8×10－3
7．(化学平衡常数与转化率相结合的计算)氢气是一种清洁能源，可由CO和水蒸气反应制备，其能量变化如图所示。

(1)该反应为可逆反应。在800 ℃时，若CO的起始浓度为2.0 mol·L－1，水蒸气的起始浓度为3.0 mol·L－1，达到化学平衡状态后，测得CO2的浓度为1.2 mol·L－1，则此反应的平衡常数为________，随着温度升高，该反应的化学平衡常数的变化趋势是________。
(2)某温度下，该反应的平衡常数为K＝。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中投入H2O(g)和CO(g)，其起始浓度如下表所示。下列判断不正确的是________________________________________________________________________。
起始浓度 甲 乙 丙
c(H2O)/(mol·L－1) 0.01 0.02 0.02
c(CO)/(mol·L－1) 0.01 0.01 0.02
A.反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢
B．平衡时，甲中和丙中H2O的转化率均是25%
C．平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.015 mol·L－1
D．平衡时，乙中H2O的转化率大于25%
解析：(1)　　　　　　　CO＋H2O??CO2＋H2
初始浓度/(mol·L－1) 2.0 3.0 0 0
转化浓度/(mol·L－1) 1.2 1.2 1.2 1.2
平衡浓度/(mol·L－1) 0.8 1.8 1.2 1.2
则该温度下的平衡常数K＝＝1，由于该反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小。
(2)A项，甲容器中反应物的浓度最小，丙容器中反应物的浓度最大，正确；B项，设甲中H2O的转化率为x，
CO 　＋ 　H2OCO2 ＋ H2
0.01 0.01 0 0
0.01x 0.01x 0.01x 0.01x
0.01(1－x) 0.01(1－x) 0.01x 0.01x
该温度下的平衡常数K＝＝，解得x＝25%，丙相当于甲中压强增大一倍，平衡不移动，因而H2O的转化率也为25%，正确；C项，丙中c(CO2)＝0.02 mol·L－1×25%＝0.005 mol·L－1，错误；D项，乙相当于在甲的基础上增大水蒸气的浓度，平衡正向移动，CO的转化率增大，但H2O的转化率减小，因而其转化率小于25%，错误。
答案：(1)1　减小　(2)CD
演练三　压强平衡常数的计算(热点题)
8．[2018·高考全国卷Ⅰ，28(2)④]F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应：

其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：

t/min 0 40 80 160 260 1 300 1 700 ∞
p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1
25 ℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。
解析：N2O5完全分解生成N2O4和O2，起始pN2O5＝35.8 kPa，其完全分解时pN2O4＝35.8 kPa，pO2＝17.9 kPa，设25 ℃平衡时N2O4转化了x，则
N2O4　　??　　2NO2
平衡 35.8 kPa－x 2x
35．8 kPa－x＋2x＋17.9 kPa＝63.1 kPa，解得x＝9.4 kPa。平衡时，pN2O4＝26.4 kPa，pNO2＝18.8 kPa，Kp＝＝ kPa≈13.4 kPa。
答案：13.4
9．[2019·高考全国卷Ⅱ，27(2)改编]某温度下，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)　ΔH＝＋89.3 kJ·mol－1，起始总压为105 Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为________，该反应的平衡常数Kp＝________Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有________(填标号)。
A．通入惰性气体　　　　　　 B．提高温度
C．增加环戊烯浓度 D．增加碘浓度
解析：设容器中起始加入I2(g)和环戊烯的物质的量均为a，平衡时转化的环戊烯的物质的量为x，列出三段式：
(g)　＋　I2(g)===(g)＋2HI(g)
起始： 　 a a 　 0 0
转化： 　 x x 　 x 2x
平衡： a－x a－x 　 x 2x
根据平衡时总压强增加了20%，且恒温恒容时，压强之比等于气体物质的量之比，得＝，解得x＝0.4a，则环戊烯的转化率为×100%＝40%。平衡时(g)、I2(g)、(g)、HI(g)的分压分别为、、、，则Kp＝＝p总，根据p总＝1.2×105 Pa，可得Kp＝×1.2×105 Pa≈3.56×104 Pa。通入惰性气体，对该反应的平衡无影响，A项不符合题意；该反应为吸热反应，提高温度，平衡正向移动，可提高环戊烯的平衡转化率，B项符合题意；增加环戊烯浓度，能提高I2(g)的平衡转化率，但环戊烯的平衡转化率降低，C项不符合题意；增加I2(g)的浓度，能提高环戊烯的平衡转化率，D项符合题意。
答案：40%　3.56×104　BD

压强平衡常数Kp
(1)含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压代替浓度计算的平衡常数。
(2)计算步骤
第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度；
第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；
第三步，根据分压计算式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)；
第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝。
　考点二　化学反应进行的方向

[知识梳理]
一、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发进行的过程。
2．特点
(1)体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或放出热量)。
(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)。
二、熵、熵变
1．熵是量度体系混乱程度的物理量，符号为S。
2．影响熵大小的因素
(1)相同条件下，物质不同，熵不同。
(2)同一物质：S(g)>S(l)>S(s)。
3．熵变＝生成物的总熵－反应物的总熵。
三、化学反应进行的方向
1．判据

2．一般规律
(1)ΔH<0，ΔS>0的反应任何温度下都能自发进行。
(2)ΔH>0，ΔS<0的反应任何温度下都不能自发进行。
(3)ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。当ΔH<0，ΔS<0时，低温下反应能自发进行；当ΔH>0，ΔS>0时，高温下反应能自发进行。

对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后气体物质化学计量数大小。
[自主检测]
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2017·高考江苏卷)反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0。(　　)
(2)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应。(　　)
(3)2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0。(　　)
(4)吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行。(　　)
(5)－10 ℃的水结冰，可用熵变的判据来解释其自发性。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×

(1)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响。
(2)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。

1．(2020·西安高三模拟)下列有关化学反应方向及其判据的说法中正确的是(　　)
A．非自发反应就是不可能发生的反应，自发反应就是能较快进行的反应
B．高温高压下可以使石墨转化为金刚石，是自发的化学反应
C．由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程
D．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在低温下能自发进行，说明该反应的ΔH>0
解析：选C。A项，非自发反应在一定条件下也能发生，自发反应进行的也不一定较快，错误；B项，石墨转化为金刚石，ΔH>0，该反应是非自发进行的化学反应，错误；C项，焓判据和熵判据组合而成的复合判据ΔG＝ΔH－TΔS，若ΔG<0时，反应可以自发进行，若ΔG>0，反应不能自发进行，正确；D项，反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在低温下能自发进行，ΔG＝ΔH－TΔS<0，从方程式知TΔS<0，说明ΔH<0，错误。
2．下列说法不正确的是(　　)
A．ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行
B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的速率
解析：选C。反应的ΔH<0、ΔS>0，则始终存在ΔG＝ΔH－TΔS<0，在任何温度下该反应都能自发进行，A正确。反应NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)的ΔH>0、ΔS>0，则高温下存在ΔH－TΔS<0，若该反应能自发进行，说明体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，B正确。ΔH、ΔS都与反应的自发性有关，但要根据ΔG＝ΔH－TΔS判断反应的自发性，不能将ΔH或ΔS单独作为反应自发性的判据，C错误。在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变反应的活化能，从而改变反应速率，D正确。
3．下列反应中，一定不能自发进行的是(　　)
A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH＝－78.03 kJ/mol　ΔS＝＋1 110 J/(mol·K)
B．CO(g)===C(石墨，s)＋1/2O2(g)　ΔH＝＋110.5 kJ/mol　ΔS＝－89.36 J/(mol·K)
C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)
ΔH＝－444.3 kJ/mol　ΔS＝－280.1 J/(mol·K)
D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝＋37.301 kJ/mol　ΔS＝＋184.05 J/(mol·K)
解析：选B。将B项中ΔH、ΔS代入ΔG＝ΔH－TΔS可知，ΔG>0，所以该反应一定不能自发进行。

1．[2019·高考全国卷Ⅲ，28(1)(3)]近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
(1)Deacon发明的直接氧化法为4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：

可知反应平衡常数K(300 ℃)________K(400 ℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的数据计算K(400 ℃)＝________________(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比 c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是__________________________________
______________________、__________________________________________________。
(2)在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是_____________________(写出两种)。
解析：(1)由题给HCl平衡转化率随温度变化的关系图可知，随温度升高，HCl平衡转化率降低，则此反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，即K(300 ℃)大于K(400 ℃)。结合题图可知，c(HCl)∶c(O2)＝1∶1、400 ℃时HCl的平衡转化率为84%，列出三段式：
4HCl(g)　 ＋ 　O2(g)　===　2Cl2(g)＋2H2O(g)
起始 c0 c0 0 0
转化 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0
平衡 (1－0.84)c0 (1－0.21)c0 0.42c0 0.42c0
则K(400 ℃)＝＝；
进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低会使O2和Cl2分离的能耗较高，过高则会造成HCl转化率较低。(2)题述反应是气体体积减小的反应，增大反应体系压强，平衡正向移动，能提高HCl的转化率，及时分离出产物也能提高HCl的转化率。
答案：(1)大于　　O2 和Cl2 分离能耗较高　HCl转化率较低　(2)增大反应体系压强、及时分离出产物
2．[2018·高考全国卷Ⅲ，28(3)①②]三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

(1)343 K时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数K343 K＝________(保留两位小数)。
(2)在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是________________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有________________、________________。
解析：(1)温度越高，反应越先达到平衡，根据图示，左侧曲线对应的温度为343 K，343 K时反应的平衡转化率为22%。设开始时加入SiHCl3的浓度为a mol·L－1，根据化学方程式和SiHCl3的平衡转化率知，达平衡时，SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的浓度分别为0.78a mol·L－1、0.11a mol·L－1、0.11a mol·L－1，该温度下的化学平衡常数K＝≈0.02。(2)根据化学平衡移动原理并结合该反应特点，及时分离出生成物可提高反应物的转化率。缩短反应达到平衡的时间，实质就是提高反应速率，可采用加压的方式或选择更为高效的催化剂。
答案：(1)22　0.02
(2)及时移去产物　改进催化剂　提高反应物压强(浓度)

一、选择题
1．只改变一个影响化学平衡的因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述不正确的是(　　)
A．K不变，平衡可能移动
B．平衡向右移动时，K不一定变化
C．K有变化，平衡一定移动
D．相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，K也增大2倍
解析：选D。因改变压强或浓度引起化学平衡移动时，K不变，A、B项正确；K只与温度有关，K发生了变化，说明体系的温度改变，则平衡一定移动，C项正确；相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，化学平衡常数应变为K2，D项错误。
2．下列有关说法正确的是(　　)
A．SO2(g)＋H2O(g)===H2SO3(l)，该过程熵值增大
B．SO2(g)===S(g)＋O2(g)　ΔH>0，ΔS>0，该反应不能自发进行
C．SO2(g)＋2H2S(g)===3S(s)＋2H2O(l)　ΔH<0，低温下能自发进行
D．某温度下SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　K＝
解析：选C。A中气体生成液体是熵减的反应，不正确；B中ΔH>0，ΔS>0，反应在高温下自发进行，不正确；C中是一个ΔH<0，ΔS<0的反应，由ΔH－TΔS<0可知，低温下能自发进行，正确；D中K＝，不正确。
3．已知在25 ℃时，下列反应的平衡常数如下：
①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　K1＝1×10－30
②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)　K2＝2×1081
③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K3＝4×10－92
下列说法正确的是(　　)
A．NO分解反应：NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常数为1×10－30
B．根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O
C．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2
D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大
解析：选C。A项，NO(g)N2(g)＋O2(g)的平衡常数为＝1×1015，错误；B项，根据K2的值可知H2和O2之间反应的趋势很大，但需要点燃才能进行，错误；C项，常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的平衡常数依次为1×1030、5×10－82、4×10－92，平衡常数越大，则反应进行的程度越大，正确；D项，反应②为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，错误。
4．在淀粉?KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示：
t/℃ 5 15 25 35 50
K 1 100 841 689 533 409
下列说法正确的是(　　)
A．反应I2(aq)＋I－(aq)I(aq)的ΔH>0
B．其他条件不变，升高温度，溶液中c(I)减小
C．该反应的平衡常数表达式为K＝eq \f(c（I2）·c（I－）,c（I）)
D．25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K小于689
解析：选B。选项A，温度升高，平衡常数减小，因此该反应是放热反应，ΔH<0，错误；选项B，温度升高，平衡逆向移动，c(I)减小，正确；选项C，K＝eq \f(c（I）,c（I2）·c（I－）)，错误；选项D，平衡常数仅与温度有关，25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡正向移动，但平衡常数不变，仍然是689，错误。
5．(2020·山西实验中学月考)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
解析：选B。在书写平衡常数表达式时，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。
6．某温度下，将2 mol A和3 mol B充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5 min后达到平衡。已知该温度下其平衡常数K＝1，若温度不变时将容器的容积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则下列说法正确的是(　　)
A．a＝3
B．a＝2
C．B的转化率为40%
D．B的转化率为60%
解析：选C。若温度不变时将容器的容积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则可以确定该反应前后气体体积不变，所以a＝1，选项A、B错误；设B的转化率为x，列出三段式：
A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)
初始物质的量/mol 2 3 0 0
变化物质的量/mol 3x 3x 3x 3x
平衡物质的量/mol 2－3x 3－3x 3x 3x
＝1，解得x＝0.4，即B的转化率为40%，选项C正确，选项D错误。
7．(2020·烟台自主练习)已知NO和O2经反应①和反应②转化为NO2，其能量变化随反应过程如图所示。
①2NO(g)N2O2(g)　ΔH1，平衡常数K1
②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH2，平衡常数K2

下列说法中不正确的是(　　)
A．ΔH1<0，ΔH2<0
B．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常数K＝K1/K2
C．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2
D．反应②的速率大小决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率
解析：选B。由题图可知，反应①和反应②的反应物总能量均高于生成物总能量，所以ΔH1<0，ΔH2<0，A项正确；反应①＋反应②得2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，所以K＝K1·K2，ΔH＝ΔH1＋ΔH2，B项错误，C项正确；反应速率主要取决于慢反应的反应速率，反应②的活化能大于反应①，所以反应②的反应速率小于反应①，故反应②的速率大小决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率，D项正确。
8．在一定条件下发生反应：4NO2(g)＋O2(g)2N2O5(g)　ΔH<0，T1时，向体积为2 L的恒容密闭容器中通入NO2和O2，部分实验数据如表所示。下列说法不正确的是(　　)
时间/s 0 5 10 15
c(NO2)/(mol·L－1) 4.00 2.52 2.00 c3
c(O2)/(mol·L－1) 1.00 c1 c2 0.50
A.0～5 s内N2O5的平均反应速率为0.148 mol·L－1·s－1
B．其他条件不变，将容器体积压缩一半，则重新达到平衡时c(N2O5)<2.00 mol·L－1
C．设T1时平衡常数为K1，T2时平衡常数为K2，若T1K2
D．T1时平衡常数为0.125，平衡时NO2和O2的转化率均为50%
解析：选B。0～5 s内，v(N2O5)＝v(NO2)＝×＝0.148 mol·L－1·s－1，A项正确；根据反应物转化的物质的量之比等于化学计量数之比，可得c1＝0.63，c2＝0.50，c3＝2.00，由此可知10 s时达到平衡，平衡时c(N2O5)＝1.00 mol·L－1，将容器体积压缩一半，此时c(N2O5)＝2.00 mol·L－1，随后平衡正向移动，c(N2O5)>2.00 mol·L－1，B项错误；对于放热反应，温度越高，平衡常数越小，C项正确；达到平衡时c(NO2)＝2.00 mol·L－1，c(O2)＝0.50 mol·L－1，c(N2O5)＝1.00 mol·L－1，K＝＝0.125，平衡时NO2的转化率为×100%＝50%，O2的转化率为×100%＝50%，D项正确。
9．(热点题)在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图。下列有关说法不正确的是(　　)

A．上述反应的ΔH>0
B．压强：p4>p3>p2>p1
C．1 100 ℃时该反应的平衡常数为1.64
D．压强为p4时，在Y点：v正解析：选D。由图像知，压强一定时，温度越高，CH4的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A项正确；该反应为气体分子数增加的反应，压强越大，CH4的平衡转化率越小，故p4>p3>p2>p1，B项正确；1 100 ℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)＝0.02 mol·L－1，c(CO2)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H2)＝0.16 mol·L－1，即该温度下的平衡常数K＝≈1.64，C项正确；压强为p4时，Y点反应未达到平衡，需增大CH4的转化率才能达到平衡，此时v正>v逆，D项错误。
10．(2020·湖北调研)已知：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－25 kJ·mol－1，在某温度下的平衡常数为400。此温度下，在1 L的密闭容器中充入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下：
物质 CH3OH CH3OCH3 H2O
c/(mol·L－1) 0.8 1.24 1.24
下列说法正确的是(　　)
①平衡后升高温度，平衡常数>400
②平衡时，c(CH3OCH3)＝1.6 mol·L－1
③平衡时，反应混合物的总能量减少20 kJ
④平衡时，再加入与起始等量的CH3OH，达新平衡后CH3OH的转化率增大
⑤此时刻反应达到平衡状态
⑥平衡时CH3OH的浓度为0.08 mol·L－1
A．①②④⑤ 　　　 B．②⑥
C．②③④⑥ 　　　 D．②④⑥
解析：选B。因为正反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，①错；根据表格数据可知，该时刻Qc＝≈2.4<400，所以此时没有达到平衡，反应向正反应方向进行，⑤错；由表中数据可知，初始时CH3OH的浓度为3.28 mol·L－1，由化学平衡常数计算可知，平衡时 c(CH3OCH3)＝1.6 mol·L－1，②对；生成CH3OCH3的物质的量为1.6 mol，根据方程式可知，生成1.6 mol CH3OCH3放出的热量为1.6 mol×25 kJ·mol－1＝40 kJ，③错；平衡时，再加入与起始等量的CH3OH，相当于增大压强，平衡不移动，CH3OH的转化率不变，④错；根据②可知，达到平衡时CH3OH的浓度为0.08 mol·L－1，⑥对。
二、非选择题
11．(2020·惠州模拟)工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。相关信息如下表：
化学反应及平衡常数 平衡常数数值
500 ℃ 800 ℃
①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g) K1 2.5 0.15
②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 2.5
③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) K3 2.5 0.375
(1)反应②的化学平衡常数表达式为K2＝________，该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)。某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：5c(CO2)·c(H2)＝2c(CO)·c(H2O)，试判断此时温度为________。
(2)500 ℃时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，发生反应②，达到平衡后，其化学平衡常数K2________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)；在其他条件不变的情况下，扩大容器容积，平衡________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)，化学平衡常数K2____________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)据上表信息推导出K1、K2与K3之间的关系，K3＝________(用K1、K2表示)。500 ℃时测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L－1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，此时v(正)________v(逆)(填“>”“<”或“＝”)。
(4)若某温度下反应①从开始到平衡CO和CH3OH的浓度变化如图1所示，则用H2浓度变化表示此段时间内该反应的平均速率v(H2)＝________。若某温度下反应①中H2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图2所示，则平衡状态由A变到B时，平衡常数KA________KB(填“>”“<”或“＝”)。

解析：(1)根据反应②写出平衡常数的表达式为K2＝，随温度升高，平衡常数增大，说明正反应为吸热反应。某温度下，平衡浓度符合下式：5c(CO2)·c(H2)＝2c(CO)·c(H2O)，K2＝＝＝2.5，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为800 ℃。(2)化学平衡常数只与温度有关，与反应物和生成物的浓度无关，所以只要在500 ℃，反应②平衡常数的数值都是1.0；压强的改变不影响平衡常数，且反应②是反应前后气体分子数不变的可逆反应，压强的改变也不会影响化学平衡。(3)根据三反应之间的关系，③＝①＋②，故K3＝K1·K2；根据反应③在500 ℃时的浓度值可知，此时Qc≈0.88<2.5，说明反应正向进行，故正反应速率大于逆反应速率。(4)根据图1，10 min时达到平衡，此段时间内用CO表示的化学反应速率为0.075 mol·L－1·min－1，则用H2表示的化学反应速率为0.15 mol·L－1·min－1；化学平衡常数只与温度有关，故在图2中温度不变时，平衡常数保持不变。
答案：(1)　吸热　800 ℃
(2)等于　不　不变
(3)K1·K2　>
(4)0.15 mol·L－1·min－1　＝
12．(2020·江西名校学术联盟质量检测)为了缓解温室效应，科学家提出了回收和利用CO2的方案：利用CO2制备CH4。300 ℃时，向2 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和8 mol H2，发生反应CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH，混合气体中CH4的浓度与反应时间的关系如图所示。
(1)①从反应开始到恰好达到平衡时，H2的平均反应速率v(H2)＝________________。
②300 ℃时，反应的平衡常数K＝________。
③保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2 mol CO2和8 mol H2，重新达到平衡时CH4的浓度________(填字母)。
A．等于0.8 mol·L－1
B．等于1.6 mol·L－1
C．0.8 mol·L－1D．大于1.6 mol·L－1
(2)300 ℃时，如果该容器中有1.6 mol CO2、2.0 mol H2、5.6 mol CH4、4.0 mol H2O(g)，则v正________v逆(填“>”“<”或“＝”)。
(3)已知：200 ℃时，该反应的平衡常数K＝61.8。则ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。
解析：(1)①从反应开始到恰好达到平衡时，H2的平均反应速率v(H2)＝4v(CH4)＝×4＝0.32 mol·L－1·min－1。
②　　　　　CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)
1 4 0 0
0.8 3.2 0.8 1.6
0.2 0.8 0.8 1.6
300 ℃时，反应的平衡常数K＝＝25。
③保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2 mol CO2和8 mol H2，相当于增大压强，平衡正向移动，则重新达到平衡时CH4的浓度大于1.6 mol·L－1。
(2)Qc＝＝14v逆。
(3)200 ℃时，该反应的平衡常数K＝61.8，说明升高温度，平衡常数减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，则ΔH<0。
答案：(1)①0.32 mol·L－1·min－1　②25　③D
(2)>　(3)<
13．(2020·辽宁五校协作体联考)“绿水青山就是金山银山”。近年来，绿色发展、生态保护成为我国展示给世界的一张新“名片”。汽车尾气是造成大气污染的重要原因之一，减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。请回答下列问题：
(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH1＝＋180.5 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH3＝－221 kJ·mol－1
若某反应的平衡常数表达式为K＝，则此反应的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)N2O5在一定条件下可发生分解反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)，某温度下向恒容密闭容器中充入一定量N2O5，测得N2O5浓度随时间的变化如下表：
t/min 0 1 2 3 4 5
c(N2O5)/(mol·L－1) 1.00 0.71 0.50 0.35 0.25 0.17
①反应开始时体系压强为p0，第2 min时体系压强为p1，则p1∶p0＝________。2～5 min内用NO2表示的该反应的平均反应速率为________________。
②一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量N2O5进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是________(填字母)。
a．NO2和O2的浓度比保持不变
b．容器中压强不再变化
c．2v正(NO2)＝v逆(N2O5)
d．气体的密度保持不变
(3)Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应：NO2(g)＋CO(g)NO(g)＋CO2(g)，该反应中正反应速率v正＝k正·p(NO2)·p(CO)，逆反应速率v逆＝k逆·p(NO)·p(CO2)，其中k正、k逆为速率常数，则Kp为________________(用k正、k逆表示)。
(4)如图是密闭反应容器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料后，在200 ℃、400 ℃、600 ℃下，合成NH3反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随压强的变化曲线，已知该反应为放热反应。

①曲线a对应的温度是________。
②M点对应的H2的转化率是________。
解析：(1)若某反应的平衡常数表达式为K＝，则其化学方程式为2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，将题中3个已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由②×2－①－③可得：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝(－393.5 kJ·mol－1)×2－(＋180.5 kJ·mol－1)－(－221 kJ·mol－1)＝－746.5 kJ·mol－1。(2)①根据题表中数据及三段式法有：
　　　　　　　　　　2N2O5(g)??4NO2(g)＋O2(g)
开始/(mol·L－1) 1.00 0 0
转化/(mol·L－1) 0.50 1.00 0.25
2 min时/(mol·L－1) 0.50 1.00 0.25
该反应在恒温恒容条件下发生，反应前后气体的压强之比等于物质的量之比，也等于物质的量浓度之比，所以p1∶p0＝(0.50＋1.00＋0.25) mol·L－1∶1.00 mol·L－1＝7∶4。2～5 min内，v(N2O5)＝＝0.11 mol·L－1·min－1，v(NO2)＝2v(N2O5)＝0.22 mol·L－1·min－1。②反应过程中NO2和O2的浓度比始终保持不变，a项不能说明反应已经达到化学平衡状态；该反应在反应前后气体分子数不相等，反应过程中容器中压强为变量，容器中压强不再变化可以说明反应已经达到化学平衡状态，b项符合题意；v正(NO2)＝2v逆(N2O5)时，正、逆反应速率相等，而2v正(NO2)＝v逆(N2O5)时，正、逆反应速率不相等，c项不能说明反应已经达到化学平衡状态；反应物和生成物均为气体，气体总质量不变，而容器恒容，故反应过程中气体密度始终不变，d项不能说明反应已经达到化学平衡状态。(3)Kp＝，v正＝k正·p(NO2)·p(CO)，v逆＝k逆·p(NO)·p(CO2)，平衡时正、逆反应速率相等，即k正·p(NO2)·p(CO)＝k逆·p(NO)·p(CO2)，则＝，故Kp＝。(4)①合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NH3的产率降低，NH3的物质的量分数减小，曲线a、b、c中，在相同条件下曲线a对应NH3的物质的量分数最高，其反应温度最低，所以曲线a对应的温度为200 ℃。②M点NH3的物质的量分数为60%，设NH3为0.6a mol，则N2、H2共为0.4a mol，因为反应器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料，故M点时H2为0.3a mol，结合N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)可知，转化的H2的物质的量为0.9a mol，所以M点对应H2的转化率＝×100%＝75%。
答案：(1)2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1
(2)①7∶4(或1.75∶1)　0.22 mol·L－1·min－1　②b
(3)
(4)①200 ℃　②75%









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