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第二节 化学平衡状态 化学平衡常数
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考纲导引 考点梳理
1.了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程。3.理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学平衡的影响，认识其一般规律4.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。 1.可逆反应。2.化学平衡状态。3.外界条件对化学平衡的影响
【基础知识梳理】
一、可逆反应
1．概念：在一定条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。
2．表示：采用“”表示，如：Cl2 + H2O H+ +Cl- + HClO
3．特点：可逆反应在同一体系中同时进行。可逆反应进行一段时间后，一定会达到化学平衡状态
二、化学平衡状态
1．概念：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，反应体系中所有参加反应的物质的百分含量保持恒定的状态。
2、特征
①逆：化学平衡状态只对可逆反应而言．
②等：正反应速率等于逆反应速率。
③动：化学平衡是一种动态平衡，反应达到平衡时，正逆反应都仍在继续反应。
④定：在平衡混合物中，各组成成分的含量保持不变。
⑤变：化学平衡是在一定条件下暂时的平衡．当影响化学平衡的外界条件改变，化学平衡就会发生移动。
三、外界条件(浓度、温度、压强等)对化学平衡的影响
1.化学平衡移动实质：化学平衡移动是由于浓度、温度、压强的变化使可逆反应从一种平衡状态变为另一平衡状态的过程。平衡移动的实质因为条件的变化打破了正反应、逆反应速率相等的关系。υ(正) ＞υ(逆)，正向移动；υ(正)<υ(逆)，平衡逆向移动。对可逆反应：mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)
条件变化 反应特点21世纪教育网 υ(正) υ(逆) υ正 υ逆 移动方向 说明
反应物浓度增大 增 不变 υ正 ＞υ逆 向右21世纪教育网 固体或纯液体浓度视为固定不变的21世纪教育网
生成物浓度减小21世纪教育网 不变 减[来源:21世纪教育网][21世纪教育网]21世纪教育网[来源:21世纪教育网]
反应物浓度减小 减 不变 υ正＜ υ逆 向左
生成物浓度增大 不变 增
升高温度 正反应吸热 增 增 υ正 ＞υ逆 向右 升高或降低温度，υ正 υ逆增加或减小程度不同
正反应放热 增 增 υ正＜ υ逆 向左
降低温度 正反应吸热 减 减 υ正＜ υ逆 向左
正反应放热 减 减 υ正 ＞υ逆 向右
压缩体积增大压强 m+n＞p+q 增 增 υ正 ＞υ逆 向右 反应物产物都是固体或液体，压强对平衡无影响。
m+n=p+q 增 增 υ正= υ逆 不移动
m+n＜p+q 增 增 υ正＜ υ逆 向左
容积不变，充入He 不变 不变 υ正= υ逆 不移动 分压不变
压强不变充入He m+n＞p+q 减 减 υ正＜ υ逆 向左 相当于减压
m+n=p+q 减 减 υ正= υ逆 不移动
m+n＜p+q 减 减 υ正 ＞υ逆 向右
2. 勒夏特列原理
在封闭体系中，如果只改变平衡体系中的一个条件时，平衡将向减弱这个条件改变的方向移动。
【要点名师透析】
一、化学平衡状态的判断。
反应特点 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
m＋n＝p＋q m＋n≠p＋q
无条件判据 v(正)＝v(逆) 平衡 平衡
各组分百分含量不变 平衡 平衡
各组分浓度不变 平衡(浓度变化时 平衡
有条件判据 压强不变 不一定平衡 平衡
混合气体平均相对分子质量不变　　　　 不一定平衡 平衡
混合气体密度不变　　 不一定平衡 恒压时平衡
温度不变 绝热体系平衡 绝热体系平衡
颜色不变 有有色分子参与反应时平衡 有有色分子参与反应时平衡
总体积 不一定平衡 恒压时平衡
总物质的量不变 不一定平衡 平衡
【典例1】可逆反应：2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)在密闭容器中反应，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的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥　 B．②③⑤
C．①③④ D．①②③④⑤⑥
【答案】A
【解析】①中可换算成“单位时间内生成n mol O2，同时消耗n mol O2”，正逆反应速率相等，已达平衡；②、③指的是同一反应方向，不能说明反应已达平衡，④⑥中均为变量，变量不变时，反应已达平衡；⑤中为常量，不能说明反应已达平衡。
二、化学平衡与转化率的关系
1.实例分析
（1）
条件变化 平衡移动 转化率变化
增大浓度 正移 的转化率增大，的转化率减小
增大浓度 逆移 从你反应角度看，的转化率减小
升高温度 逆移 、的转化率都减小
增大压强 正移 、的转化率都增大
（2）
条件变化 平衡移动 转化率变化
体积不变时，充入气体 正移 的转化率增大
体积不变时，充入气体 逆移 的转化率增大
（3）
条件变化 平衡移动 转化率变化
增大的浓度 正移 的转化率减小，的转化率增大
增大的浓度 逆移 转化率不变
增大压强 不移动 转化率不变
2．惰性气体（与反应中各气体物质无关的气体）的影响
(l)若容器恒温恒容，充人惰性气体虽改变了容器内气体 的总压强，但却没有改变气体的浓度，故平衡不移动，转化率不变。
(2)若容器恒温恒压，充人惰性气体会使容器的容积增大，虽未减小容器内气体的总压强，但降低了各物质的浓度，从而使平衡向气体体积增大的方向移动，若正向移动，转化率增大，若逆向移动，转化率减小。
【典例2】在密闭容器中发生如下反应：aX(g)＋bY(g) cZ(g)＋dW(g)，反应达到平衡后保持温度不变，将气体体积压缩到原来的，当再次达到平衡时，W的浓度为原平衡时的1.8倍。下列叙述中不正确的是 (　　)
A．平衡向逆反应方向移动
B．a＋b＜c＋d
C．Z的体积分数增加
D．X的转化率下降
【答案】C
【解析】此反应达平衡后保持温度不变，将气体体积压缩到原来的，假设平衡不发生移动，W的浓度应变为原平衡时的2倍，而实际为1.8倍，假设不成立，原平衡必发生移动，由W的浓度为原平衡时的1.8倍，小于2倍知，平衡一定向W减少的方向即逆反应方向移动，根据勒夏特列原理知：a＋b＜c＋d，平衡移动的结果导致Z的体积分数减小，X的转化率下降。
三、化学平衡常见的图象
对于反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，若m＋n>p＋q且ΔH>0
1.v－t图像
2.c－t图象
3.c或α－p(T)图象
【图像分析方法】
对于化学反应速率的有关图像问题，可按以下的方法进行分析：
(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。
(2)看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点。
(3)看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。分清正、逆反应，吸、放热反应。升高温度时，v(吸)>v(放)，在速率－时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度，v(吸)大增，v(放)小增，增大反应物浓度，v(正)突变，v(逆)渐变。
(4)注意终点。例如在浓度－时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。
(5)先拐先平。例如，在转化率－时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。
(6)定一议二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。
【典例3】下列各图是温度(或压强)对应2A(s)＋2B(g) 2C(g)＋D(g)　ΔH>0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是(　　)
【答案】A
【解析】曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，升高温度，增加压强，v(正)、v(逆)均增大，B中v(逆)，D中v(正)、v(逆)走向均减小，则B、D均错；可逆反应2A(s)＋2B(g) 2C(g)＋D(g)　ΔH>0的正反应是一个气体体积增大的吸热反应，则升高温度，向正反应方向移动，故v(正)>v(逆)，A项正确；增大压强，平衡向逆反应方向移动，故v(逆)>v(正)，C项错误。
【感悟高考真题】
1.（2011·安徽高考·9）电镀废液中可通过下列反应转化成铬黄：
（aq）+2（aq）+（l）2（s）+2（aq） ΔH< 0
该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是
【答案】选A。
【解析】本题考查外界条件变化对平衡移动的影响,读图时应看清横坐标与纵坐标的含义。
选项 具体分析 结论
A 平衡常数只受温度影响。对于放热反应，升高温度，化学平衡常数减小；对于吸热反应，升高温度，化学平衡常数增大 正确
B pH增大，c(H+)减小，平衡向右移动，故Cr2O72-转化率增大 错误
C 升高温度，正、逆反应速率都加快 错误
D 增大c(Pb2+),平衡向右移动，n(Cr2O72-)将减小 错误
2.（2011·天津高考·6）.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度：a点小于b点
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.△t1=△t2时，SO2的转化率：a~b段小于b~c段
【答案】选D。
【解析】绝热容器，体系温度随着反应的进行会逐渐变化。
选项 具体分析 结论
A 当反应速率保持不变的时候，反应达到平衡状态，显然c点没有达到平衡。 错误
B 随着反应的进行，反应物的浓度会越来越小，故反应物浓度a点大于b点。 错误
C 如果只考虑浓度对反应速率的影响，正反应速率应该越来越小，但是由图可知，a、b、c三点速率越来越大，这说明反应是放热的，故反应物的总能量高于生成物的总能量。 错误
D 图中曲线a~b正下方的面积代表△t1时间段内SO2的转化浓度，曲线b~c正下方的面积代表△t2时间段内SO2的转化浓度,显然曲线b~c正下方的面积大，故b~c段内SO2的转化率大。 正确
3.（2011·全国卷I·8）在容积可变的密闭容器中，2mol和8mol在一定条件下反应，达到平衡时，的转化率为25％，则平衡时氨气的体积分数接近于
A.5％ B.10％ C.15％ D.20％
【答案】选C。【解析】利用的转化率计算出平衡时各物质的物质的量即可求解。
根据 + 32NH3
起始物质的量（mol） 2 8 0
转化物质的量（mol） 2/3 8×25％ 4/3
平衡物质的量（mol） 4/3 6 4/3
所以平衡时氨气的体积分数为。
4.（2010·安徽卷）低脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为：
2NH2（g）＋NO（g）＋NH2（g）2H3（g）＋3H2O（g） H<0
在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是
A.平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大
B.平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小
C.单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1∶2时，反应达到平衡
D.其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大
【答案】C
【解析】A选项，放热反应升温平衡常数减小，错误；增大一个反应物浓度另一反应物转化率增大，B错；使用催化剂平衡不移动，D错。
5.（2010·江苏卷）．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 kJ·mol）
容器 甲 乙 丙
反应物投入量 1mol N2、3mol H2 2mol NH3 4mol NH3
NH3的浓度（mol·L） 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
下列说法正确的是
A． B． C． D．
【答案】BD
【解析】本题主要考查的是化学平衡知识。A项，起始浓度不同，转化率也不同，不成倍数关系，B项，实际上为等同平衡，不同的是反应的起始方向不同，在此过程中乙吸收的热热量相当于甲完全转化需再放出的热量，故a+b=92.4;C项，通过模拟中间状态分析，丙的转化率小于乙，故2p2> p3;D项，a1+b1=1.，而a2> a3,所以a1+ a3<1.综上分析可知，本题选BD项。
6.（2009·天津卷） 人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力，CO吸入肺中发生反应：CO+HbO2O2+HbCO ，37 ℃时，该反应的平衡常数K=220 。HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.02倍，会使人智力受损。据此，下列结论错误的是
A.CO与HbO2反应的平衡常数K=
B.人体吸入的CO越多，与血红蛋白结合的O2越少
C.当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时，人的智力才会受损
D.把CO中毒的病人放入高压氧仓中解毒，其原理是使上述平衡向左移动
【答案】C【解析】由反应方程式知，K的表达式正确，A对；CO与HbO2反应的平衡常数达220，可见其正向进行的程度很大，正确。，由题意知，K=220，=0.02时，人受损，则C(CO)/C(O2)=9×10-5,C项错。D项，当O2浓度很大时，题中平衡将逆向移动，从而解救人，正确。
7.（2009·四川卷） 在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应
kJ/mol。反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气
体体积的关系如下表所示：
气体体积
C(Y)/mol·L-1
温度℃ 1 2 3
100 1.00 0.75 0.53
200 1.20 0.09 0.63
300 1.30 1.00 0.70
下列说法正确的是
A.m＞n
B.Q＜0
C.温度不变，压强增大，Y的质量分数减少
D.体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动
【答案】C
【解析】 根据题目信息可得，在温度相同的条件下，当体积扩大到原来的两倍时，Y的浓度降低的倍数小于2，所以可确定增大体积，平衡正向移动，根据平衡移动原理，增大体积，平衡向体积增大的方向移动，因此A错误，C项正确。当体积相同时，温度升高，Y的浓度增大，即平衡正向移动，所以此反应的正向为放热反应，B、D错误。
【考点分析】化学平衡移动原理
8.（2011·山东高考·28）研究NO2、SO2 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
（1）NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为 。利用反应6NO2＋ 7N2＋12 H2O也可处理NO2。当转移1.2mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是 L。
（2）已知：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） ΔH=-196.6 kJ·mol-1
2NO（g）+O2（g）2NO2（g） ΔH=-113.0 kJ·mol-1
则反应NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的ΔH= kJ·mol-1。
一定条件下，将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是 。
a．体系压强保持不变
b．混合气体颜色保持不变
c．SO3和NO的体积比保持不变
d．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:6，则平衡常数K＝ 。
（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）。
CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。
该反应ΔH 0（填“>”或“ <”）。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是 。
【解析】注意在计算化学平衡常数时，将体积比转化成物质的量浓度之比，同时注意中间量的创设，如转化率或参加反应的物质的量等。
【答案】（1）NO2与水反应的化学方程式为：3NO2 +H2O =2HNO3 +NO；NO2与NH3的反应为一个氧化还原反应，NO2为氧化剂，NH3 为还原剂，N2既是氧化产物，又是还原产物，当1mol的NO2 发生反应时，电子转移数为4mol，故当转移1.2mol电子时，则有0.3 mol的NO2反应，即在标准状况下的气体体积为6.72L。
（2）已知2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） ΔH=-196.6 kJ·mol-1 ①
2NO（g）+O2（g）2NO2（g） ΔH=-113.0 kJ·mol-1 ②
将①×1/2+[-②×1/2]变形，可得所求反应NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g），ΔH3= ΔH1×1/2—ΔH2×1/2=—41.8kJ·mol-1。
a项，因该反应为一个反应前后气体体积不变的反应，故压强不变不能作为判断反应达到平衡状态的标志；b项，因颜色与浓度大小有关，颜色不变意味着NO2浓度不变，其他物质的浓度也不变，故正确；c项，SO3和NO的体积比在任意时间都是1：1，体积比都不变，故它不能作为判断反应达到平衡状态的标志；d项，因消耗 SO3与生成 NO2是同一个方向，因此它不能作为反应达到平衡状态的标志。答案为b。NO2与SO2以体积比1:2参与反应，达到平衡时它们的体积比为1：6，现可设容器的体积为1L，NO2与SO2的物质的量分别为1mol、2mol；参加反应的NO2与SO2的物质的量分别为x、x，达到平衡时NO2与SO2的物质的量分别为1-x，2-x，由题意可得，（1-x）/（2-x）=
1：6，解得x=0.8，故平衡状态时，c(SO3)=c(NO)=0.8mol/L，c(NO2）=(1-0.8)mol/lL=0.2mol/L，c(SO2)=(2-0.8)mol/1L=1.2mol/L，则K=c(SO3)·c(NO)/c(SO2)·c(NO2）=2.67。
（3）由图可得出，温度相对较低时，CO的平衡转化率高，说明了该反应的正反应是一个放热反应，故该反应ΔH小于0，因在1.3×104kPa下，反应物CO的转化率已经很大，再加压，对设备的要求较高，得不偿失。
答案：（1）3NO2 +H2O =2HNO3 +NO 6.72 （2）-41.8 b 2.67
（3）< 在1.3×104kPa 下，反应物CO的转化率已较高，再增大压强，CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失。
9.（2011·浙江高考·27）．(14分)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。
（1）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度(℃) 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0
平衡总压强(kPa) 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0
平衡气体总浓度(mol/L) 2.4×10－3 3.42×10－3 4.8×10－3 6.8×10－3 9.4×10－3
①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是___________。
A．
B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
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氨基甲酸铵分解反应的焓变△H____0，熵变△S___0。（填“＞”、“＜”或“＝”）
（2）已知：NH2COONH4＋2H2ONH4HCO3＋NH3·H2O。该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c(NH2COO－)随时间变化趋势如图所示。
⑤计算25℃时，0～6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率___________________________。
⑥根据图中信息，如何说明水解反应速率随温度升高而增大：_______________________。
【解析】解答本题要明确如下几点：
（1）平衡常数的求算。
（2）用平衡移动原理（即勒夏特列原理）去分析问题
【答案】
（1）①A项，不能表示正逆反应速率相等；B项，反应正向进行则压强增大；
C项，恒容，反应进行则密度增大；D项，反应物是固体，NH3的体积分数始终为2/3。
②需将25℃的总浓度转化为NH3和CO2的浓度；K可不带单位。
③加压，平衡逆移；
④根据表中数据，升温，反应正移，△H＞0，固体分解为气体，△S＞0。
（2）⑤0.05mol·L-1·min-1；
⑥25℃时反应物的起始浓度较15℃反应物的起始浓度小，但0～6 min的平均反应速率（曲线斜率）仍比15.0℃的大。
【答案】
（1）①BC； ②
③增加 ④＞，＞
（2）⑤0.05mol·L-1·min-1
⑥25℃时反应物的起始浓度较15℃反应物的起始浓度小，但0～6 min的平均反应速率（曲线斜率）仍比15℃的大。
10.（2010·广东理综卷）（16分）硼酸（H3BO3）在食品、医药领域应用广泛。
(1)请完成B2H6气体与水反应的化学方程式：B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +________。
(2)在其他条件相同时，反应H3BO3 +3CH3OHB(OCH3)3 +3H2O中，H3BO 3的转化率（）在不同温度下随反应时间（t）的变化见图12，由此图可得出：
①温度对应该反应的反应速率和平衡移动的影响是____ ___
②该反应的_____0(填“<”、“=”或“>”).
(3)H3BO 3溶液中存在如下反应：
H3BO 3（aq）+H2O（l） -( aq)+H+（aq）已知0.70 mol·L-1 H3BO 3溶液中，上述反应于298K达到平衡时，c平衡（H+）=2. 0 × 10-5mol·L-1，c平衡（H3BO 3）≈c起始（H3BO 3），水的电离可忽略不计，求此温度下该反应的平衡常数K（H2O的平衡浓度不列入K的表达式中，计算结果保留两位有效数字）
【解析】(1)根据元素守恒，产物只能是H2， 故方程式为B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +6H2。
(2)由图像可知，温度升高，H3BO 3的转化率增大，故升高温度是平衡正向移动，正反应是吸热反应，△H＞O。
(3) K===
【答案】
(1) B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +6H2
(2) ①升高温度，反应速率加快，平衡正向移动 ②△H＞O
(3) 或1.43
11.（2010·天津卷）（14分）二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。
请回答下列问题：
⑴ 煤的气化的主要化学反应方程式为：___________________________。
⑵ 煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为：________________________________________。
⑶ 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
① 2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)；ΔH ＝ －90.8 kJ·mol－1
② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)；ΔH＝ －23.5 kJ·mol－1
③ CO(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ΔH＝ ___________；
一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是__________（填字母代号）。
a．高温高压 b．加入催化剂 c．减少CO2的浓度
d．增加CO的浓度 e．分离出二甲醚
⑷ 已知反应②2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)某温度下的平衡常数为400 。此温度下，在密闭容器中加入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
① 比较此时正、逆反应速率的大小：v正 ______ v逆 （填“>”、“<”或“＝”)。
② 若加入CH3OH后，经10 min反应达到平衡，此时c(CH3OH) ＝ _________；该时间内反应速率v(CH3OH) ＝ __________。
【解析】(1)煤生成水煤气的反应为C+H2OCO+H2。
(2)既然生成两种酸式盐，应是NaHCO3和NaHS，故方程式为：
Na2CO3+H2S==NaHCO3+NaHS。
(3)观察目标方程式，应是①×2+②+③，故△H=2△H1+△H2+△H3=-246.4kJ· mol -1。
正反应是放热反应，升高温度平衡左移，CO转化率减小；加入催化剂，平衡不移动，转化率不变；减少CO2的浓度、分离出二甲醚，平衡右移，CO转化率增大；增大CO浓度，平衡右移，但CO转化率降低；故选c、e。
(4)此时的浓度商Q==1.86＜400，反应未达到平衡状态，向正反应方向移动，故正＞逆；设平衡时生成物的浓度为0.6+x，则甲醇的浓度为（0.44-2x）有：400=，解得x=0.2 mol·L-1，故0.44 mol·L-1-2x=0.04 mol·L-1。
由表可知，甲醇的起始浓度度为(0.44+1.2) mol·L-1=1.64 mol·L-1，其平衡浓度为0.04 mol·L-1，
10min变化的浓度为1.6 mol·L-1，故(CH3OH)=0.16 mol·L-1·min-1。
【答案】(1) C+H2OCO+H2。
(2) Na2CO3+H2S==NaHCO3+NaHS
(3) -246.4kJ· mol -1 c、e
(4) ①＞ ②0.04 mol·L-1 0.16 mol·L-1·min-1
命题立意：本题是化学反应原理的综合性试题，考查了化学方程式的书写、盖斯定律的应用、化学平衡移动原理，和利用浓度商和平衡常数的关系判断平衡移动的方向、平衡常数和速率的计算等。
【解析】本题考查化学平衡移动、等效平衡。 在相同条件下，甲、乙容器中达平衡时是等效平衡，欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，则甲中平衡向着正反应方向移动，同时乙向着逆反应方向移动或者不移动。选项A，甲、乙提高相同温度时，平衡均向逆反应方向移动，且达平衡是二者等效，HI浓度相等。选项B，加入稀有气体时，平衡不移动，二者HI浓度相等。选项C，甲降低温度平衡向着正反应方向移动，达平衡是HI浓度增大，而乙中HI浓度不变，符合题意。选项D，甲中增加等量的H2或I2，达平衡是HI浓度相等。
12.(2009·上海卷） 铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。
(1)在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：
①该反应的平衡常数表达式为：K=
②该温度下，在2L盛有粉末的密闭容器中通入CO气体，10min后，生成了单
质铁11．2g。则10min内CO的平均反应速率为
(2)请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反应已达到平衡状态：
① ②
(3)某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应。下列反应速率(v)
和温度(T)的关系示意图中与铝热反应最接近的是 。
(4)写出氢氧化铝在水中发生酸式电离的电离方程式：
欲使上述体系中浓度增加，可加入的物质是 。
【答案】
（1）
（2）①CO或（CO2）的生成速率与消耗速率相等；②CO（或CO2）的质量不再改变
（合理即给分）
（3） b
（4）（合理即给分）
【解析】（1）Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)
3mol 2×56g
0.3mol 11.2g
(CO)==0.3mol/（2L×10min）=0.015mol·L－1·min－1
（2）可逆反应平衡的根本特征是V（正）=V（逆），其表现为反应物和生成物的浓度、质量、百分含量不随时间变化，注意不能考虑固态或纯液态的物质。前后体积变化的可逆反应还可通过压强来判断是否平衡，若反应中含有有色气体，还可通过气体的颜色变化来判断。
（3）根据温度升高，反应速率增大，图像b正确，注意二者并非正比例关系，a项不正确。
（4）Al(OH)3是两性氢氧化物，其酸式电离的离子方程式为：Al(OH)3H＋＋AlO2－＋H2O；碱式电离的离子方程式为：Al(OH)3===Al3＋＋3OH－，欲使Al3＋浓度增大，可加入盐酸、硫酸等以降低OH－浓度，使平衡向碱式电离的方向移动。
【考点模拟演练】
一、选择题
1.（2011·北京东城高三上期末）下列关于催化剂的说法不正确的是 （ ）
A．温度越高，催化剂的催化效果越好
B．汽车排气管上的“催化转化器”能减少有害气体排放
C．催化剂可以改变化学反应速率，但厦应前后质量和化学性质不变
D．锌与盐酸反应时，加入几滴硫酸铜溶液可加快反应速率，但硫酸铜不作催化剂
【答案】A
2.（2011·北京西城高三上期末）将4 mol A和2 mol B放入2 L密闭容器中发生反应2A(g) + B(g) 2C(g) ΔH＜0。
4 s后反应达到平衡状态，此时测得C的浓度为0.6 mol/L。下列说法正确的是
A．4 s内，υ(B)＝0.075 mol/(L ·s)
B．当c(A)︰c(B)︰c(C)＝2︰1︰2 时，该反应即达到平衡状态
C．达到平衡状态后，若只升高温度，则C的物质的量浓度增大
D．达到平衡状态后，若温度不变，缩小容器的体积，则A的转化率降低
【答案】A
3.（2011·北京大兴高三上期末）一定条件下，体积为2L的密闭容器中，1molX和3molY进行反应：
X(g)＋3Y(g)2Z(g)，经12s达到平衡，生成0.6molZ。下列说法正确的是
A．以X浓度变化表示的反应速率为1/8mol/(L·S)
B．12s后将容器体积扩大为10L，Z的平衡浓度变为原来的1/5
C．若增大X的浓度，则物质Y的转化率减小
D．若该反应的△H＜0 ，升高温度，平衡常数K减小。
【答案】D
4.（2011·济南外国语高三上第一次质检）人体血液内的血红蛋白（Hb）易与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力，CO吸入肺中发生反应：CO+HbO2O2+HbCO ，37 ℃时，该反应的平衡常数K=220 。HbCO的浓度达到HbO2浓度的0．02倍，会使人智力受损。据此，下列结论错误的是（ ）
A．CO与HbO2反应的平衡常数K=
B．人体吸入的CO越多，与血红蛋白结合的O2越少
C．当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0．02时，人的智力才会受损
D．把CO中毒的病人放入高压氧仓中解毒，其原理是使上述平衡向左移动
答案：C
5. (2011·东莞模拟)如图，Ⅰ是恒压密闭容器，Ⅱ是恒容密闭容器。其他条件相同时，在Ⅰ、Ⅱ中分别加入2 mol X和2 mol Y，起始时容器体积均为V L，发生如下反应并达到平衡(X、Y状态未知)：2X( )+Y( ) aZ(g)。此时Ⅰ中X、Y、Z的物质的量之比为1∶3∶2，则下列说法一定正
确的是( )
A.若X、Y均为气态，则平衡时气体平均摩尔质量：Ⅰ>Ⅱ
B.若X、Y不均为气态，则平衡时气体平均摩尔质量：Ⅰ>Ⅱ
C.若X为固态，Y为气态，则Ⅰ、Ⅱ中从起始到平衡所需时间相同
D.平衡时Ⅰ容器的体积小于V L
【答案】选A、C。
【解析】
设转化的X的物质的量为2x mol，则：
2X + Y aZ
起始物质的量(mol)2 2
转化的物质的量 2x x ax
平衡的物质的量 2-2x 2-x ax
(2-2x)∶(2-x)=1∶3
(2-x)∶ax=3∶2
解得
则反应方程式为2X( )+Y( ) Z(g)。
若X、Y均为气态，则随反应进行Ⅰ的体积不断减小，相对于Ⅱ相当于加压，平衡正向移动。Ⅰ中气体总物质的量减小，则Ⅰ中平均摩尔质量比Ⅱ中大，A正确；若X、Y不均为气态，则分成两种情况。(1)若X为非气态，则此反应前后气体分子数不变，Ⅰ、Ⅱ是等效平衡，则平均摩尔质量Ⅰ=Ⅱ；(2)若Y为非气态，则同A答案分析则平均摩尔质量为Ⅰ>Ⅱ，B不正确；若X为固态，Y为气态，则此反应前后气体分子数不变，Ⅰ、Ⅱ为等效平衡，到达平衡时间相同，C正确；平衡Ⅰ容器中体积与V的关系，关键看反应前后气体分子数如何变化，不能确定，D不正确。
6.(2011·厦门模拟)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，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如图所示。下列说法中正确的是( )
A．30 min时降低温度，40 min时升高温度
B．反应方程式中x＝1，正反应为放热反应
C．该反应在第8 min时达到化学平衡状态
D．30～40 min间该反应使用了催化剂
【答案】选 B。
【解析】改变浓度、压强会引起相关物质浓度的突变，改变温度、使用催化剂只能引起物质浓度的渐变。
由图像知，第8 min时三种物质的浓度相同，20 min时达到化学平衡状态。30 min时三种物质的浓度同时缩小为原来的75%，反应速率减小，但正逆反应速率仍然相等，所以30 min时增大了容器的容积。压强的变化对平衡移动没有影响，故该反应为反应前后气体体积不变的反应，所以x＝1。40 min时正逆反应速率同时增大，说明温度升高，重新达到平衡状态后，反应物浓度增大，生成物浓度减小，平衡逆向移动，说明正反应为放热反应。
7.(2011·梅州模拟)对已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确的是( )
①生成物的百分含量一定增加 ②生成物的产量一定增加
③反应物的转化率一定增大 ④反应物的浓度一定降低
⑤正反应速率一定大于逆反应速率 ⑥使用了适宜的催化剂
A.②⑤ B.①② C.③⑤ D.④⑥
【答案】选A。
【解析】减少生成物的量使化学平衡向正反应方向移动时，正反应速率一定大于逆反应速率，生成物的百分含量减小，生成物的产量增加，反应物的转化率增大，反应物的浓度一定降低；当增大反应物浓度使化学平衡向正反应方向移动时，正反应速率一定大于逆反应速率，生成物的产量增加，反应物的转化率降低，反应物的浓度增大。
8.下列事实不能用勒沙特列原理解释的是
A．合成氨工业选择的反应条件不是室温，是500℃左右
B．配制氯化铁溶液时，将氯化铁加入盐酸中，然后加水稀释
C．实验室常用排饱和食盐水的方法收集氯气
D．硫酸工业中，使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率
【答案】A
9.在一定温度下，可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是
A．B的浓度和C的浓度相等
B．单位时间生成n mol A，同时生成3n mol B
C．A、B、C的浓度不再变化
D．A、B、C的分子数比为1:3:2
【答案】C
10.（2011·莆田统测）相同温度下，体积均为0.25 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：
X2(g)＋3Y2(g)??2XY3(g)　ΔH＝－92.6 kJ·mol－1
实验测得反应在起始、达到平衡时的有关数据如下表所示：
容器
编号
起始时各物质物质的量/mol
X2 Y2 XY3 达平衡时体
系能量的变化
① 1 3 0 放热 23.15 kJ
② 0.6 1.8 0.8 Q(Q＞0)
下列叙述不正确的是(　　)
A．容器①、②中反应的平衡常数不相等
B．达平衡时，两个容器中XY3的物质的量浓度均为2 mol·L－1
C．容器②中反应达到平衡时放出的热量为Q
D．若容器①体积为0.20 L，则达平衡时放出的热量大于23.15 kJ
【答案】AC　
【解析】 相同温度下，两次实验中X2、Y2都是按照与计量数等比加入，温度又不变，所以达到平衡时，平衡状态相同，平衡常数相等。容器②中反应达到平衡应该吸收热量。
11（2011·淄博统测）往一体积不变的密闭容器中充入H2和I2，发生反应H2(g)＋I2(g)??2HI(g)　ΔH<0，当达到平衡后，t0时若保持混合气体总物质的量不变而改变某一反应条件，使容器内压强增大(如下图所示)，下列说法正确的是(　　)
A．容器内气体颜色变深，平均相对分子质量不变
B．平衡不移动，混合气体密度增大
C．H2转化率增大，HI平衡浓度减小
D．t0时减小体积或升高体系温度
【答案】A　
【解析】 条件改变后正、逆反应速率均增大，但是逆反应速率大于正反应速率，改变的条件为升高温度，反应逆向移动，A正确，B、C、D错误。
12.（2011·日照一调）一定温度下，在2 L的密闭容器中发生反应：A(g)＋2B(g)xC(g) △H＜0，
B、C的物质的量随时间变化的关系如下图。下列有关说法不正确的是
A．x＝2
B．反应开始2 min内，v(B)＝0.1 mol·L-1·min-1
C．2 min后，降低温度平衡向右移动
D．使用催化剂可以加快反应速率，但B的转化率不变
【答案】B
二、非选择题
13.(18分)(2011·广州模拟)为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4，以减少其对臭氧层的破坏。化学家研究在催化剂作用下，通过下列反应：CCl4+H2 CHCl3+HCl使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3)。此反应伴随有副反应，会生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4等。已知CCl4的沸点为
77 ℃，CHCl3的沸点为61.2 ℃。
(1)在密闭容器中，该反应达到平衡状态后，测得如下数据(假设不考虑副反应)。
①此反应的化学平衡常数表达式为___________________，
在110℃时平衡常数为____________。
②实验1中，CCl4的转化率A____50％(填“大于”、“小于”或“等于”)。
③实验2中，10 h后达到平衡，H2的平均反应速率为____。
④实验3中，B的值_______(选填序号)。
A．等于50％ B．大于50％
C．小于50％ D．从本题资料无法判断
(2)120 ℃时，在相同条件的密闭容器中，分别进行H2的初始浓度为2 mol·L-1和4 mol·L-1的实验，测得反应消耗CCl4的百分率(x％)和生成物中CHCl3的百分含量(y％)随时间(t)的变化关系如图(图中实线是消耗CCl4的百分率变化曲线，虚线是产物中CHCl3的百分含量变化曲线)。
①在图中的四条线中，表示H2起始浓度为2 mol·L-1的实验消耗CCl4的百分率变化曲线是_______(选填序号)。
②根据上图曲线，氢气的起始浓度为_____mol·L-1
时，有利于提高CCl4的平衡转化率和产物中CHCl3的百分含量。你判断的依据是________________________。
【解析】(1)因CCl4的沸点为77 ℃，CHCl3的沸点为
61.2 ℃，所以在110 ℃或100 ℃时反应中各物质的状态均
为气态，其平衡常数K＝ 。110 ℃时,由实验2可知反应中各物质的平衡浓度均为0.5 mol·L-1，代入表达式计算得平衡常数为1。实验1和实验2的反应温度相同，所以其平衡常数相同，利用平衡常数相等，可以求出实验1中CCl4的平衡转化率，然后与50％比较，对于实验3，因温度不同，又不知该反应的热效应，所以无法判断转化率的大小。
(2)由图像可知，氢气浓度越大反应越快，消耗CCl4的百分率变化就越快，相反就比较慢，所以H2起始浓度为2 mol·L-1时，消耗CCl4的百分率变化曲线是c，CCl4的平衡转化率和产物中CHCl3的百分含量均得到提高的是a和b，此时氢气的浓度为4 mol·L-1。
【答案】(1)①K＝ 1
②大于 ③0.05 mol·L-1·h-1
④D
(2)①c
②4 从图中可见，4 mol·L-1的a、b曲线比2 mol·L-1的c、d曲线CCl4转化率和产物中CHCl3的百分率的数值均高
14（2011·北京五中高三期中）（8分）氨气在农业和国防工业都有很重要的作用，历史上诺贝尔化学奖曾经有3次颁给研究氮气与氢气合成氨的化学家。
⑴下图表示了298K时氮气与氢气合成氨反应过程中的能量变化，据此请回答：
对于合成氨的反应下列说法正确的是 (填编号)。
A.该反应在任意条件下都可以自发进行
B.加入催化剂，能使该反应的E和△H都减小
C．若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1、K2，则K1＞K2
D．该反应属于人工固氮
⑵现在普遍应用的工业合成氨的方法为N2+3H2　　　　　　　2NH3,是哈伯于1905年发明的，但此法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 。
A.使用的更高效催化剂 B.升高温度
C.及时分离出氨气 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，2L的密闭容器中发生N2+3H2　　　　　　　2NH3的反应，下图表示N2的物质的量随时间的变化曲线。用H2表示0~10min内该反应的平均速率v(H2)= 。
从11min起，压缩容器的体积为1L，则n(N2)的变化曲线为 。
A. a B.b C.c D.d
⑶随着对合成氨研究的发展，2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法，即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气，分别通人一个加热到500℃的电解池中，采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质里，用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜作电极，实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氮（装置如上图）。则电解池阴极上的电极反应式是 　　　　
【答案】（8分）（1）①CD（2分）
（2）D （2分） 0.06mol/(L·min) （1分） D（1分）
（3）N2+6H++6e===2NH3（2分）
15（2011·江苏南通高三期中）(12分)氮的化合物很多，如：肼（N2H4）广泛用于火箭推进剂、有机合成及电池燃料，NO2的二聚体N2O4则是火箭中常用氧化剂。试回答下列问题
⑴联氨的工业生产常用氨和次氯酸钠为原料获得，也可在高锰酸钾催化下，尿素[CO(NH2)2]和次氯酸钠-氢氧化钠溶液反应获得，尿素法反应的离子方程式为
▲ 。
⑵肼燃料电池原理如图所示，左电极上发生的电极反应式为
。
⑶火箭常用N2O4作氧化剂，肼作燃料，已知：
N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) △H＝－67.7kJ·mol-1，
N2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g) △H＝－534.0kJ·mol-1
2NO2(g)N2O4(g) △H＝－52.7kJ·mol-1
试写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：
▲ 。
⑷如图所示，A是由导热材料制成的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的气球。关闭K2，将1 mol NO2通过K1、K3分别充入A、B中，反应起始时，A、B的体积相同a L。
①B中可通过 ▲ 判断可逆反应2NO2N2O4已经达到平衡。
②若平衡后在A容器中再充入0.5molN2O4，则重新到达平衡后，平衡混合气中NO2的体积分数 ▲ （填 “变大”“变小”或“不变”）。
③若打开K2，平衡后B容器的体积缩小0.6a L，则打开K2之前，气球B体积为 ▲ 。
④若容器A中到达平衡所需时间t s，达到平衡后容器内压强为起始压强的0.8倍，则平均化学反应速率v(NO2)等于 ▲ 。
【答案】（12分）⑴CO(NH2)2＋ClO－＋2OH－＝N2H4＋CO32－＋Cl－＋H2O(2分)
⑵N2H4－4e－＋4OH－＝N2＋4H2O(2分)
⑶2N2H4(g)＋N2O4(g)＝3N2(g)＋4H2O(g) △H＝－947 .6 kJ· mol－1(2分)
⑷气球B的体积不再减小（其他合理答案也给分）(1分) 变小(1分)　
0.7aL(2分) mol·L-1·s-1(2分)

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