高考化学二轮复习热点例析专题二第1讲化学反应速率和化学平衡新人教版

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专题二 化学基本理论 第 1 讲 化学反应速率和化学平衡 真题试做 1．(2012 课标全国理综 27 题部分)COCl2 的分解反应为 COCl2(g)===Cl2(g)＋CO(g) ΔH＝＋ 108 kJ·mol－1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第 10 min 到 14 min 的 COCl2 浓度变化曲线未示出)： ①计算反应在第 8 min 时的平衡常数 K＝______； ②比较第 2 min 反应温度 T(2)与第 8 min 反应温度 T(8)的高低：T(2)______T(8)(填“＜”“＞ ”或“＝”)； ③若 12 min 时反应在温度 T(8)下重新达到平衡，则此时 c(COCl2)＝______ mol·L－1；④ 比较产物 CO 在 2～3 min、5～6 min 和 12～13 min 时平均反应速率[平均反应速率分别以 v(2～ 3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小______； ⑤比较反应物 COCl2 在 5～6 min 和 15～16 min 时平均反应速率的大小： v(5～6)______v(15～16)(填“＜”“＞”或“＝”)，原因是_________________________ ______________________________________________________________________。 2．(2011 课标全国理综 27 题部分)(1)在容积为 2 L 的密闭容器中，由 CO2 和 H2 合成甲醇， 在其他条件不变的情况下，考查温度对反应的影响，实验结果如下图所示(注：T1、T2 均大于 300 ℃)。 下列说法正确的是__________(填序号)。 ①温度为 T1 时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为 v(CH3OH)＝nA tA mol·L－1·min －1 ②该反应在 T1 时的平衡常数比 T2 时的小 ③该反应为放热反应 ④处于 A 点的反应体系从 T1 变到 T2，达到平衡时 n(H2) n(CH3OH) 增大 (2)在 T1 温度时，将 1 mol CO2 和 3 mol H2 充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后， 若 CO2 转化率为α，则容器内的压强与起始压强之比为____________。 3．(2010 课标全国理综 26 题部分)将 0.23 mol SO2 和 0.11 mol 氧气放入容积为 1 L 的密闭 容器中，在一定温度下，反应达到平衡，得到 0.12 mol SO3，则反应的平衡常数 K＝ ______________。若温度不变，再加入 0.50 mol 氧气后重新达到平衡，则 SO2 的平衡浓度 ________(填“增大”“不变”或“减小”)，氧气的转化率________(填“升高”“不变”或 “降低”)，SO3 的体积分数________(填“增大”“不变”或“减小”)。 4．(2010 课标全国理综，28)某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜 溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题： (1)上述实验中发生反应的化学方程式有__________________________； (2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是_________________________________； (3)实验室中现有 Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4 等 4 种溶液，可与上述实验中 CuSO4 溶液 起相似作用的是________； (4)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有________________________ _______________________________________________________________(答两种)； (5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表 中所给的混合溶液分别加入到 6 个盛有过量 Zn 粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相 同体积的气体所需时间。 ①请完成此实验设计，其中：V1＝______，V6＝______，V9＝______； ②反应一段时间后，实验 A 中的金属呈________色，实验 E 中的金属呈________色； ③该同学最后得出的结论为：当加入少量 CuSO4 溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当 加入的 CuSO4 溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的 主要原因_________________________________________________________________。 考向分析 近几年所考查的热点：①有关化学反应速率及平衡的计算；②影响化学反应速率及平衡的因 素；③有关化学平衡常数的计算及影响因素。近几年增大了有关化学平衡常数计算的难度。 热点例析 热点一、外界条件对化学反应速率及化学平衡的影响 【例 1】将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气，反应的热化学方程式为：C(s)＋ H2O(g)  CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.5 kJ·mol－1 (1)下列措施中，能提高碳的转化率的是____________(填字母序号)。 a．容器的容积不变，增加水蒸气的物质的量 b．缩小容器的容积，增大压强 c．扩大容器的容积，减小压强 d．其他条件不变，升高温度 e．压强不变，充入 He 气 f．及时将水煤气从容器中移走 g．加入催化剂 h．采取措施使化学平衡常数 K 增大 (2)当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列叙述正确的是______(填字母序号)。 a．CO 的质量分数一定增加 b．CO 的产量一定增加 c．反应物的转化率一定增大 d．反应物的浓度一定降低 e．生成 CO 的速率一定大于生成 H2O 的速率 f．正反应速率一定增大 g．逆反应速率一定减小 h．可以增加碳的质量，使平衡向正反应方向移动 i．c(H2O)/c(CO)的值一定减小 j．化学平衡常数 K 一定增大 注意点 1.影响化学反应速率的因素常与影响化学平衡移动的因素结合在一起进行考查，同 学们在做题时，一定要注意排除化学平衡移动的干扰，如： (1)温度： ①因为任何反应均伴随着热效应，所以只要温度改变，平衡一定发生移动。 ②温度升高，不论是吸热反应还是放热反应，v(正)、v(逆)均增大，吸热反应方向增大的倍 数大于放热反应方向增大的倍数，致使平衡向吸热反应方向移动，不能错误认为正反应速率 增大，逆反应速率减小。同理，降低温度平衡向放热反应方向移动，但 v(正)、v(逆)均减小。 (2)催化剂： 催化剂只能同倍地改变正、逆反应速率，改变到达平衡所需的时间，不影响化学平衡。 (3)浓度： ①增大反应物浓度的瞬间 v(正)增大，v(逆)不变，平衡向正反应方向移动，v(正)逐渐减小， v(逆)逐渐增大，但最终 v(正)、v(逆)均比原平衡大。同理，减小反应物浓度或减小生成物浓 度，最终 v(正)、v(逆)均比原平衡小。 ②纯固体、纯液体无浓度变化，增加其量对反应速率及平衡均无影响。 (4)压强： ①加压(减小容器体积)对有气体参加和生成的反应，气体浓度增大，v(正)、v(逆)均增大， 气体体积之和大的一侧增加的倍数大于气体体积之和小的一侧增加的倍数，平衡向气体体积 减小的方向移动。同理，增大体积减压，v(正)、v(逆)均减小。 ②等体积反应加压只能同倍地改变正、逆反应速率，改变到达平衡所需的时间，不影响化学 平衡。 ③无气体的反应，压强变化对反应速率及平衡均无影响。 2．注意压强的变化一定要归结到浓度的变化。 (1)如果压强改变但浓度不变，化学反应速率及平衡也不变化，如恒容时：充入惰性气体――→引起 容器内气体总压增大，但反应物浓度不变，反应速率不变，化学平衡不移动。 (2)如果压强不变，但浓度变化，那么化学反应速率及平衡也相应发生变化，如恒压时，充入 惰性气体――→引起 容器容积增大――→引起 气体反应物浓度减少――→引起 反应速率减小，平衡向气体 体积增大的方向移动(反应前后气体体积不变的反应除外)。 3．注意平衡移动的方向与转化率、浓度、体积分数等之间的关系。 如恒温恒容条件下向 N2＋3H2  2NH3 中充入 N2，平衡右移 N2 的转化率降低，H2 的转化率 增大，NH3 的体积分数减小，N2 的浓度增大。 即时训练 1 (2012 山东泰安期末，15)下列说法中，正确的是( )。 A．增大反应物浓度，平衡正向移动，反应物的转化率一定增大 B．正、逆反应速率改变时，平衡一定发生移动 C．对于任何可逆反应，使用催化剂只改变反应速率，不影响平衡 D．增大体系压强，化学反应速率加快，化学平衡一定正向移动 热点二、化学平衡的建立及平衡常数 【例 2】(2012 北京东城期末，20)一定条件下，体积为 1 L 的密闭容器中发生如下反应： SiF4(g)＋2H2O(g)  SiO2(s)＋4HF(g) ΔH＝＋148.9 kJ·mol－1 (1)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的是________(填序号)。 a．v(SiF4)消耗＝4v(HF)生成 b．容器内气体压强不再变化 c．容器内气体的总质量不再变化 d．HF 体积分数不再变化 (2)反应过程中测定的部分数据如下表(表中 t2＞t1)： 反应时间/min n(SiF4)/mol n(H2O)/mol 0 1.20 2.40 t1 0.80 a t2 b 1.60 通 过 a 或 b 的 值 及 化 学 平 衡 原 理 说 明 t1 时 反 应 是 否 达 到 化 学 平 衡 状 态 ： ____________________________。 (3)若只改变一个条件使上述反应的化学平衡常数变大，该反应________(填序号)。 a．一定向正反应方向移动 b．一定向逆反应方向移动 c．一定是减小压强造成的 d．一定是升高温度造成的 e．SiF4 的平衡转化率一定增大 (4)反应进行 2 min 时，容器内气体的密度减小了 0.03 g·L－1，则这 2 min 内该反应的反应 速率 v(HF)＝______ mol·(L·min)－1。 方法归纳 1.可逆反应达到平衡状态的标志 (1)绝对标志 (2)相对标志 ①有气体参加的反应，气体的总压强、气体的总体积、气体的总物质的量不变时，当是等体 积反应时，不平衡；当是不等体积反应时，平衡。 ②气体的密度(气体总质量 气体体积 )、气体的平均相对分子质量( 气体总质量 气体总物质的量 )不变时，要具体分 析各表达式中的分子或分母变化情况判断是否平衡。 ③平衡体系中的颜色不变，如果平衡体系中的物质有色则可以判断平衡。 2．化学平衡常数 (1)平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度、反应速率无关，但与转化率有关。 (2)平衡常数越大，平衡向右进行的程度越大。 (3)浓度商 Q 与平衡常数 K 关系： ①Q＞K，反应向逆反应方向移动； ②Q＝K，反应处于平衡状态； ③ Q＜K，反应向正反应方向移动。 即时训练 2(改编自 2012 江苏苏锡常镇四市调研，15)在一定体积的密闭容器中，进行如下化 学反应：CO2(g)＋H2(g)  CO(g)＋H2O(g) ΔH＝a kJ·mol－1 其化学平衡常数 K 和温度 t 的关系如下表： t/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 下列说法中正确的是( )。 A．该反应的正反应为放热反应，即 a＜0 B．当 v(H2)＝v(H2O)时该反应达到化学平衡状态 C．当其他条件不变时，若缩小容器的体积，则有利于该反应平衡正向移动 D．当平衡浓度符合 c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)时的温度为 830 ℃ 热点三、化学平衡图像 【例 3】(2012 江西南昌一模，12)合成氨的热化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)  2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。现将 1 mol N2(g)、3 mol H2(g)充入一容积为 2 L 的密闭容器中， 在 500 ℃下进行反应，10 min 时达到平衡，NH3 的体积分数为 w，下列说法中正确的是( )。 A．若达到平衡时，测得体系放出 9.24 kJ 热量，则 H2 反应速率变化曲线如图 a 所示 B．反应过程中，混合气体平均相对分子质量为 M，混合气体密度为 d，混合气体压强为 p，三 者的变化趋势如图 b C．如图 c 所示，容器Ⅰ和Ⅱ达到平衡时，NH3 的体积分数为 w，则容器Ⅰ放出热量与容器Ⅱ 吸收热量之和为 92.4 kJ D．若起始加入物料为 1 mol N2、3 mol H2，在不同条件下达到平衡时，NH3 的体积分数变化 如图 d 所示 思路点拨 有关化学平衡图像题常见的思维途径 即时训练 3 下列各项表述与示意图一致的是( )。 A．图①中 a、b 曲线分别表示反应 CH2===CH2(g)＋H2(g)===CH3CH3(g) ΔH＜0；使用和未使 用催化剂时，反应过程中的能量变化 B．图②表示 25 ℃时，用 0.01 mol·L－1 盐酸滴定一定体积的 0.01 mol·L－1 NaOH 溶液， 溶液的 pH 随加 入酸体积的变化 C．图③表示 CH4(g)＋H2O(g)  CO(g)＋3H2(g)反应 CH4 的转化率与温度、压强的关系， 且 p1＞p2、ΔH＜0 D．图④中曲线表示反应 2SO2(g)＋O2(g)  2SO3(g) ΔH＜0；正、逆反应的平衡常数 K 随温度的变化 热点四、化学反应速率及化学平衡的计算 【例 4】某温度下 H2(g)＋CO2(g)  H2O(g)＋CO(g)的平衡常数 K＝2.25。(1)该温度下在 甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入 H2O(g)和 CO(g)，发生反应 H2O(g)＋CO(g) H2(g) ＋CO2(g)，三个容器中反应物的起始浓度如下表所示： 起始浓度/(mol·L－ 1) 甲 乙 丙 c(H2O) 0.010 0.020 0.020 c(CO) 0.010 0.010 0.020 (1)该反应的平衡常数表达式为____________；反应开始时，容器________中反应速率最快； 5 min 时甲中反应达到平衡状态，达到平衡后甲中的 CO 的转化率为________，则 5 min 内甲 中 CO2 的平均生成速率为______________。 (2)在该温度下，在体积为 2 L 的容器中加入物质的量均为 2 mol 的 H2O、CO、H2、CO2，则 H2O(g)＋CO(g)  H2(g)＋CO2(g)平衡开始向__________(填“左”“右”“不移动”或 “无法确定”)。 方法技巧 有关化学反应速率及平衡的计算，如果我们不能一步得出答案，一般可用“三部 曲”(始态、反应、终态)进行求解，但应该注意： ①参加反应(消耗或生成)的各物质的浓度比值一定等于化学方程式 中对应物质的化学计量数 之比，由于始态时，是人为控制的，故不同物质的始态、终态各物质的量的比值不一定等于 化学方程式中的化学计量数之比；若反应物始态时浓度成计量数比，则各反应物的 转化率相 等，且终态时，反应物的浓度也成计量数比。 ②始态、反应、终态中的物理量要统一，要么都用物 质的量，要么都用物质的量浓度，要么 都用气体的体积。 ③计算化学平衡常数时，一定要运用各物质的“平衡浓度”来计算，勿利用各物质的“物质 的量”或“非平衡时的浓度”进行计算。 ④平衡常数的表达式与化学方程式的书写形式有关，对于同一个反应，当化学方程式的计量 数发生变化时，平衡常数的数值及单位均发生变化，当化学方程式逆写时，此时平衡常数是 原平衡常数的倒数。 即时训练 4 (2012 河南郑州一次质检，11)一定温度下，在容积为 2 L 的密闭容器中发生反 应 CO(g)＋H2O(g)  CO2(g)＋H2(g)，部分数据见下表(表中 t2＞t1)： 反应时 间/min n(CO) mol n(H2O) mol n(CO2) mol n(H2) mol 0 1.20 0.50 0 0 t1 0.80 t2 0.20 下列说法正确的是( )。 A．反应在 t1 min 内的平均反应速率为 v(H2)＝0.4 t1 mol·L－1·min－1 B．平衡时 CO 的转化率为 66.67% C．该温度下反应的平衡常数为 1 D．其他条件不变，若起始时 n(CO)＝0.60 mol，n(H2O)＝1.20 mol，则平衡时 n(CO2)＝0.20 mol 误区警示 1．混淆化学反应速率变化与化学平衡的移动的关系。 化学平衡移动，则化学反应速率一定改变，但化学反应速率改变，化学平衡不一定移动，如 催化剂对化学平衡的影响，另外平衡正向移动，不可错误地认为逆反应速率减小，正反应速 率就增大。 2．忽视物质的状态。 我们在分析压强大小或物质的量的多少对化学反应速率的影响时，一定要注意物质的状态， 最后归结到浓度的变化，用浓度的变化分析化学反应速率的变化。 3．混淆勒夏特列原理中的“减弱”。 勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动，此 处的“减弱”是在改变后的基础上减弱，并不能抵消，更不能超越。 4．分析达到平衡所需时间时不从速率的角度分析，而从化学平衡的角度分析。 一般我们比较时间长短，要从反应速率的大小进行比较，和化学平衡移动无关，化学反应速 率越大，所需时间越短。 5．混淆化学平衡移动与转化率的关系。 化学平衡正向移动，反应物转化率不一定增大。 6．混淆影响化学平衡常数的因素。 跟踪练习 判断正误：(正确的打“√”号，错误的打“×”号) 1．对于 A(g)＋2B(g)  2Q(g)，增大压强平衡右移，正反应速率增大，逆反应速率减小。 2．对于 Zn＋H2SO4===H2↑＋ZnSO4，增加 Zn 的量，生成氢气的速率加快。 3．对于 A(s)＋2B(g)  2Q(g)反应加压平衡不移动。 4．对于 2SO2(g)＋O2(g)  2SO3(g)反应，增大压强，体积缩小，则平衡右移使压强减小， 最终体系的压强比原平衡时小。 5．对于 2SO2(g)＋O2(g)  2SO3(g) ΔH＜0 的反应，升温，则平衡左移，使体系温度比 原平衡小。 6．对于 A(g)＋2B(g)  2Q(g) ΔH＜0 的反应，在其他条件均相同，只有温度不同，自反 应开始到 达平衡状态在 100 ℃所需的时间小于在 10 ℃所需的时间。 7．对于 2SO2(g)＋O2(g)  2SO3(g)反应，恒温恒容充入 SO2，平衡向右移动，达到平衡后 SO2 的转化率增大。 8．在温度不变条件下，加压使 2SO2＋O2  2SO3 向正反应方向移动，化学平衡常数增大。 1．下列条件一定能使反应速率加大的是( )。 ①增加反应物的物质的量 ②升高温度 ③缩小反应容器的体积 ④不断分离出生成物 ⑤ 加入 MnO2 A．全部 B．①②⑤ C．② D．②③ 2．合成氨反应 N2(g)＋3H2(g)  2NH3(g) ΔH＜0；图 1 表示在 2 L 的密闭容器中反应时 N2 的物质的量随时间的变化曲线。图 2 表示在其他条件不变的情况下，改变起始物 H2 的物质 的量对此反应平衡的影响。下列说法正确的是( )。 图 1 图 2 A．图 1 中，0～10 min 内，v(N2)是不断增大的 B．图 1 中，从 11 min 起保持其他条件不变，压缩容器的体积为 1 L，则 n(N2)的变化曲线为 d C．图 2 中 a、b、c 三点所处的平衡状态中，反应物 N2 的转化率最高的是 b 点 D．图 2 中 T1 和 T2 表示温度，对应温度下的平衡常数为 K1、K2，则：T1＞T2，K1＞K2 3．(2012 湖北十堰调考，12)已知可逆反应：M(g)＋N(g)  P(g)＋Q(g) ΔH＞0。在某温 度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)＝1.0 mol·L－1，c(N)＝3.0 mol·L－1，达到平衡 时 N 的转化率为 25%。下列说法正确的是( )。 A．达到平衡后，增大压强，则正、逆反应速率不变，M 的转化率不变 B．温度升高，达到新平衡时 M 的体积分数增大 C．相同条件下，增大 N 的浓度，反应正向进行，平衡常数增大 D．相同条件下，若起始 时 c(M)＝c(N)，达到平衡后，M 的转化率＞25% 4．(2012 山东理综，29)偏二甲肼与 N2O4 是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应： (CH3)2NNH2(l)＋2N2O4(l)===2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(g) (Ⅰ) (1)反应(Ⅰ)中氧化剂是______。 (2)火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：N2O4(g)  2NO2(g) (Ⅱ) 当温度升高时，气体颜色变深，则反应(Ⅱ)为______(填“吸热”或“放热”)反应。 (3)一定温度下，反应(Ⅱ)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______。 若在相同温度下，上述反应改在体积为 1 L 的恒容密闭容器中进行，平衡常数______(填“增 大”“不变”或“减小”)，反应 3 s 后 NO2 的物质的量为 0.6 mol，则 0～3 s 内的平均反应 速率 v(N2O4)＝____________ mol·(L·s)－1。 (4)NO2 可用氨水吸收生成 NH4NO3。25 ℃时，将 a mol NH4NO3 溶于水，溶液显酸性，原因是 ________________(用离子方程式表示)。向该溶液滴加 b L 氨水后溶液呈中性，则滴加氨水 的过程中水的电离平衡将______(填“正向”“不”或“逆向”)移动，所滴加氨水的浓度为 ______mol·L－1。(NH3·H2O 的电离平衡常数取 Kb＝2×10－5 mol·L－1) 5．汽车尾气的主要成分是一氧化碳和氮氧化物，治理尾气的方法之一是在排气管上安装催化 转化器，发生如下反应：2NO(g)＋2CO(g)  N2(g)＋2CO2(g) ΔH＜0。若在一定温度下， 将 2 mol NO、1 mol CO 充入固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如图所示。则 从开始到达到平衡状态的过程中，平均反应速率 v(CO2)＝______，(结果保留两位有效数字)， 该温度下，反应的化学平衡常数 K＝________(用分数表示)。20 min 时，若改变反应条件， 导致 N2 浓度发生如图所示的变化，则改变的条件可能是________(填字母)。 ①加入催化剂 ②降低温度 ③缩小容器体积 ④增加 CO 的物质的量 A．只有① B．②和④ C．只有③ D．只有④ 6．(1)科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。根据最新“人工固氮”的研究报道， 在常温、常压、光照条件下，N2 在催化剂(掺有少量 Fe2O3 的 TiO2)表面与水发生下列反应： 2N2(g)＋6H2O(l)  4NH3(g)＋3O2(g) ΔH＝a kJ·mol－1 进一步研究 NH3 生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表： 温度 T/K 303 313 323 NH 3 生 成 量 /(10 － 6mol) 4.8 5.9 6.0 ①此合成反应的 a______0(填“＞”“＜”或“＝”)。 ②达到平衡后改变下列条件能使上述反应的反应速率增大，且平衡向正向移动的是________。 a．选用更高效的催化剂 b．升高温度 c．及时分离出氨气 d．增加水蒸气的浓度 (2)工业生产中产生含 SO2 的废气，经石灰吸收和氧化后制成硫酸钙，硫酸钙是一种用途非常 广泛的产品，可用于生产硫酸、水泥等。硫酸生产中，SO2 催化氧化成 SO3 的热化学方程式为： 2SO2(g)＋O2(g)  2SO3(g) ΔH＝－196.0 kJ·mol－1 ①容器体积不变时，为了提高 SO2 的转化率，可采用的措施是______(填字母标号)。 A．加入催化剂 V2O5 B．使用过量 SO2 C．高温 D．通入过量空气 ②某温度时，在一个容积为 10 L 的密闭容器中充入 4.0 mol SO2 和 2.0 mol O2，半分钟后达 到平衡，并放出 352.8 kJ 的热量。此时 SO2 的转化率是________，该温度下的平衡常数 K＝ ________。 参考答案 命题调研·明晰考向 真题试做 1．答案：①0.234 mol·L－1 ②＜ ③0.031 ④v(5～6)＞v(2～3)＝v(12～13) ⑤＞ 在 相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大 解析：①c(Cl2)＝0.11 mol·L－1、c(CO)＝0.085 mol·L－1、c(COCl2)＝0.04mol·L－1， 代入 K＝c(CO)·c(Cl2) c(COCl2) ≈0.234 mol·L－1；②第 4 min 时，Cl2 与 CO 的浓度均逐渐增大， 再结合此反应正向为吸热反应，所以第 4 min 时改变的条件一定是升高温度，故 T(2)＜T(8)； ③ 用 平 衡 常 数 进 行 求 解 ， 此 温 度 下 K ＝ c(CO)·c(Cl2) c(COCl2) ＝ 0.23 4 mol·L － 1 ＝ 0.06 mol·L－1·0.12 mol·L－1 c(COCl2) 可知 c(COCl2)≈0.031 mol·L－1；④依据 v(CO)＝Δc(CO) 1 min 可知 v(2～3)＝v(12～13)＝0；⑤由图像可知上面的两个曲线是生成物浓度变化曲线、下面的 曲线为 COCl2 浓度变化曲线，v(COCl2)＝Δc(COCl2) 1 min ，5～6 min 时的Δc(COCl2)大于 15～16 min 时的，所以 v(5～6)＞v(15～16)；应从影响化学反应速率的因素入手分析，由图像可知 4～ 18 分钟温度相同，只能从浓度角度分析。 2．答案：(1)③④ (2)1－α 2 解析：(1)①忽略了体积(2 L)；T2 时斜率大于 T1 时斜率，所以 T2＞T1，温度越高甲醇的含 量越低，所以该反应是放热反应，③正确；从 T1 变到 T2，CO2＋3H2 CH3OH＋H2O 左移， 平衡常数减小，②错误、④正确；(2)依据“三部曲” CO2＋3H2 CH3OH＋H2O 始态/mol 1 3 0 0 反应/mol α 3α α α 终态/mol 1－α 3－3α α α 压强之比＝物质的量之比＝[(1－α)＋(3－3α)＋α＋α]∶4。 3．答案：23.8 减小 降低 减小 解析：依据“三部曲”计算 2SO2＋O2 2SO3 始态/(mol·L－1) 0.23 0.11 0 反应/(mol·L－1) 0.12 0.06 0.12 终态/(mol·L－1) 0.11 0.05 0.12 K＝ (0.12 mol·L－1)2 (0.11 mol·L－1)2·0.05 mol·L－1 ≈23.8 再加入 0.50 mol O2，平衡一定右移，但 O2 的平衡浓度一定增大，SO2 的平衡浓度一定减小， O2 的转化率降低，SO2 的转化率升高，由于 SO3 的增加量不如混合气体的增加量程度大，则 SO3 的体积分数减小。 4．答案：(1)Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ (2)CuSO4 与 Zn 反应产生的 Cu 与 Zn 形成 Cu/Zn 微电池，加快了氢气产生的速率 (3)Ag2SO4 (4)升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等 (5)①30 10 17.5 ②灰黑 暗红 ③当加入一定量的 CuSO4 后，生成的单质 Cu 会沉积在 Zn 的表面，降低了 Zn 与溶液的接触面 积 解析：(1)分析实验中涉及的物质：Zn、CuSO4、H2SO4，其中能发生的化学反应有两个：Zn＋ CuSO4===ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。 (2)由于 Zn 与 CuSO4 溶液反应生成的 Cu 附着在 Zn 片表面，构成铜锌原电池，从而加快了 H2 产生的速率。 (3)4 种溶液中能与 Zn 发生置换反应的只有 Ag2SO4 溶液。 (4)根据影响化学反应速率的外界因素，加快反应速率的方法还有：增大反应物浓度，升高温 度，使用催化剂，增大锌粒的表面积等。注意 H2SO4 浓度不能过大，因为浓硫酸与 Zn 反应不 生成 H2。 (5)若研究 CuSO4 的量对 H2 生成速率的影响，则实验中除 CuSO4 的量不同之外，其他物质的 量均相同，则 V1＝V2＝V3＝V4＝V5＝30 mL，最终溶液总体积相同，由实验 F 可知，溶液的总 体积均为 50 mL，则 V6＝10 mL，V9＝17.5 mL。随着 CuSO4 的量增大，则附着在 Zn 片表面的 Cu 会越来越多，当 Cu 完全覆盖 Zn 片时，Zn 不能与 H2SO4 接触，则生成 H2 的速率会减小。 精要例析·聚焦热点 热点例析 【例 1】 答案：(1)a、c、d、e、f、h (2)b、e 解析：(1)依据转化率α＝反应物转化的物质的量(或质量、浓度) 反应物起始的物质的量(或质量、浓度) ×100%，a、c、d、f 均能使 平衡右移，碳转化的物质的量增大，符合；b 使平衡向左移动，碳转化的物质的量减小，不符 合；e 相当于减压，使平衡右移，碳转化的物质的量增大，符合；g 平衡不移动，不符合；h 化学平衡常数 K 只随温度变化而变化，所以采取的措施一定是升高温度，符合。(2)加入水蒸 气平衡右移，水的转化率降低、水蒸气浓度增大，化学平衡常数不变，所以 c、d、j 均错； CO 的质量分数＝ CO 的质量 气体的总质量 ×100%，减小 CO 的浓度，平衡右移，CO 的质量、气体的总质 量均减小，但 CO 的质量减小得多，所以 a 错误；加入水蒸气平衡右移，c(H2O)、c(CO)均增 大，但 c(H2O)增大得多，i 错误；平衡右移生成物的产量一定增大，b 正确；平衡向正反应方 向移动，所以 v(正)＞v(逆)，e 正确；若减压，平衡向正反应方向移动，但正逆反应速率均 降低，f 错误；升高温度平衡向正方向移动，正逆反应速率均增大，故 g 错误；由碳是固体可 知 h 错误。 【即时训练 1】 C 解析：如向 N2＋3H2 2NH3 中充入 N2，N2 的转化率降低、H2 的转化 率增大，A 错误；由催化剂性质，可知 B 错误、C 正确；增大体系压强，对等体反应平衡不移 动，对增体反应平衡逆反应方向移动，D 选项错误。 【例 2】 答案：(1)bcd (2)通过计算 a＝1.60(或 b＝0.80)，说明在一定条件下，t1→t2 时各组分浓度(或物质的量) 均已不再发生改变，所以 t1 时反应已经达到化学平衡状态 (3)ade (4)0.001 解析：(1)a 均是正反应速率；此反应不是等体积反应，b 可以。(3)平衡常数变大，只能通过 升高温度，使平衡右移，b、c 错误。(4)减小气体的质量＝生成 SiO2 的质量＝0.03 g·L－1×1 L＝0.03 g，n(SiO2)＝0.000 5 mol，所以生成 n(HF)＝0.000 5 mol×4＝0.002 mol，v(HF) ＝ 0.002 mol 1 L×2 min ＝0.001 mol·L－1·min－1。 【即时训练 2】 D 解析：温度升高 K 增大，平衡右移，反应为吸热反应，A 错误；B 选项没 有标明正逆反应速率，错误；此反应为等体反应，C 错误；由 K＝c(CO)·c(H2O) c(CO2)·c(H2) ＝1，可知 D 正确。 【例 3】 C 解析：随着反应进行，c(H2)逐渐降低，所以 H2 反应速率也逐渐减小，A 错误； 依据 M＝ 气体的总质量 气体的总物质的量 、d＝气体的总质量 气体的总体积 ，气体总质量、总体积不变，而气体的总物质 的量减小，所以 M 逐渐增大至平衡后保持不变、p 逐渐减小至平衡后保持不变，d 始终不变， B 选项错误；Ⅰ和Ⅱ达到平衡时是“等效平衡”，Ⅰ生成的 n(NH3)与Ⅱ剩余的 n(NH3)相等， 即Ⅰ生成的 n(NH3)＋Ⅱ消耗的 n(NH3)＝2 mol，所以 C 正确；温度越高达到平衡的时间越短， 且升高温度平衡左移，氨气的体积分数减小，D 错误。 【即时训练 3】 D 解析：此反应是放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，A 错误；0.01 mol·L－1 NaOH 溶液的 pH 为 12，B 错误；压强越大，CH4 转化率越小，压强与图像相符。如 果ΔH＜0，温度越高 CH4 转化率越小，C 错误；此反应是放热反应，随着温度的升高正、逆反 应的平衡常数分别减小、增大，D 正确。 【例 4】 答案：c(H2)·c(CO2) c(H2O)·c(CO) 丙 40% 0.000 8 mol·L－1·min－1 左 解析：(1)根据题意，可以利用“三部曲”求解， H2O(g)＋CO(g) H2(g)＋CO2(g) 始态/(mol·L－1): 0.010 0.010 0 0 反应/(mol·L－1): x x x x 终态/(mol·L－1): 0.010－x 0.010－x x x K＝c(H2)·c(CO2) c(H2O)·c(CO) ＝ x·x (0.010－x)·(0.010－x) ＝ 1 2.25 ，所以 x＝0.004 mol·L－1，CO 的转化 率＝0.004 0.010 ×100%＝40%，v(CO2)＝0.004 mol·L－1÷5 min＝0.000 8 mol·L－1·min－1。 (2)H2O、CO、H2、CO2 各物质的浓度均为 1 mol·L－1，所以反应开始时c(H2)·c(CO2) c(H2O)·c(CO) ＝1 大 于平衡常数 1 2.25 ，平衡向左移动。 【即时训练 4】 C 解析：(1)根据题意，可以利用“三部曲”求解， CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) 始态/(mol·L－1): 0.6 0.3 0 0 t1 反应/(mol·L－1): 0.2 0.2 0.2 0.2[ t1 终态/(mol·L－1): 0.4 0.1 0.2 0.2 t2 反应/(mol·L－1): 0.2 0.2 0.2 0.2 t2 终态/(mol·L－1): 0.4 0.1 0.2 0.2 所以反应 t1 时达到平衡状态；v(H2)＝0.2 t1 mol·L－1·min－1，A 错误；CO 的转化率＝0.2 0.6 ， B 错误；K＝c(H2)·c(CO2) c(H2O)·c(CO) ＝0.2×0.2 0.4×0.1 ＝1，C 正确；D 选项利用“三部曲”： CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) 始态/(mol·L－1): 0.3 0.6 0 0 反应/(mol·L－1): x x x x 终态/(mol·L－1): 0.3－x 0.6－x x x K＝c(H2)·c(CO2) c(H2O)·c(CO) ＝ x·x (0.3－x)·(0.6－x) ＝1，所以 x＝0.2 mol·L－1，即 c(CO2)＝0.2 mol·L －1，n(CO2)＝0.2 mol·L－1×2 L，错误。 误区警示 【跟踪练习】 答案：× × √ × × √ × × 解析：1.加压各物质的浓度均增大，正逆反应速率均增大，错误；2.锌是固体，错误；3.A 是 固体，此反应为等体积反应，正确；6.温度越高，化学反应速率越大，达到平衡所需时间越 短，正确。8.平衡常数只随温度变化而变化，错误。 创新模拟·预测演练 1．C 解析：关键是“一定能使反应速率加大”，①对于纯液体和固体不适用；③只对有气 体参与的反应有作用，且改变容积必须引起浓度的变化；④使反应速率减小；⑤MnO2 不是所 有反应的催化剂。 2．B 解析：随着反应的进行，c(N2)逐渐减小，且减小幅度也在逐渐减小，所以 v(N2)逐渐 减小，A 错误；压缩容器的体积，在压缩的瞬间 n(N2)不变(注意本题是物质的量，不是浓度)， 平衡右移，使 n(N2)逐渐减小，B 正确；同一温度下，随着 c(H2)增大，N2 的转化率逐渐增大， 所以在 a、b、c 三点中 c 点的 N2 转化率最高，C 错误；根据图 2，当 n(H2)相同时，升高温度， 平衡左移，NH3%减小，所以 T1＜T2，K1＞K2，D 错误。 3．D 解析：A 选项，正逆反应速率均增大，且增大倍数相同，平衡不移动，错误；升高温度 平衡右移，M 的体积分数减小，B 错误；C 选项，改变浓度平衡常数不变，错误；D 选项，相 当于在原平衡的基础上加入 M，所以 N 的转化率增大，又因为起始时 c(M)∶c(N)＝1∶1＝方 程式中计量数之比，所以 M 的转化率等于 N 的转化率。 4．答案：(1)N2O4 (2)吸热 (3)ad 不变 0.1 (4)NH＋4 ＋H2O NH3·H2O＋H＋ 逆向 a 200b 解析：(1)分析元素的化合价可知，N2O4 中 N 元素的化合价由＋4 价变为 0 价，被还原，作氧 化剂。(2)升高温度，气体颜色加深，说明 NO2 的浓度增大，平衡正向移动，所以反应(Ⅱ)是 吸热反应。(3)因为反应 N2O4 2NO2 的正方向是气体的物质的量增大的方向，在恒压下 建立平衡时，气体的体积应该增大，气体的质量不变，所以其密度为变量，当密度不再改变 时说明反应达到平衡状态，a 正确；温度一定时，反应的焓变为定值，所以焓变不变不能说明 反应是否达到平衡状态，b 错误；当 v(正)＝v(逆)时反应达到平衡状态，而 c 中均为 v(正)， 故 c 错误；N2O4 的转化率为变量，当其不变时说明反应达到平衡状态，d 正确。化学平衡常 数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变。根据题意可知，在 3 s 时，用 NO2 表示的 化学反应速率是 0.2 mol·(L·s)－1，根据速率之比等于化学计量数之比可得，N2O4 的反应 速 率 是 0.1 mol·(L·s) －1 。 (4)NH4NO3 溶 液 显 酸 性 是 因 为 NH ＋4 发 生 水 解 ： NH ＋4 ＋ H2O NH3·H2O＋H＋，盐的水解促进了水的电离，加入氨 水至中性的过程中抑制了水的 电离，所以水的电离平衡将逆向移动。根据 NH3·H2O 的电离平衡常数 Kb＝[c(NH＋4 )·c(OH － )]/c(NH3·H2O) 可 知 ， c(NH3·H2O) ＝ [c(NH ＋4 )·c(OH － )]/Kb ， 故 n(NH ＋4 ) ＝ 200n(NH3·H2O)，根据电荷守恒可知 n(NH＋4 )＝n(NO－3 )＝a mol。所以 n(NH3·H2O)＝ a 200 mol c(NH3·H2O)＝n(NH3·H2O) b L ＝ a 200b mol·L－1。 5．答案：0.027 mol·L－1·min－1 5/144 B 解析：由图像可知此容器为 1 L，可以利用“三部曲”求解： 2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g) 始态(mol·L－1): 2 1 0 0 反应(mol·L－1): 0.4 0.4 0.2 0.4 终态(mol·L－1): 1.6 0.6 0.2 0.4 K＝c(N2)·c2(CO2) c2(NO)·c2(CO) ＝0.2×0.4 2 1.62×0.62 ＝ 5 144 ，v(CO2)＝0.4 mol·L－1÷15 min≈0.027 mol·L－ 1·min－1；改变条件瞬间 N2 浓度不变，所以③不可以，随着反应的进行，N2 浓度逐渐增加， 平衡右移，②和④可以，催化剂不影响化学反应平衡。 6．答案：(1)①＞ ②bd (2)①D ②90% 4 050 解析：(1)温度升高平衡向右移动，所以正反应为吸热反应；分离出氨气平衡右移，但反应速 率降低，c 错误；(2)②依据热化学方程式可知有 2 mol SO2 与 1 mol O2 完全反应放出 196.0 kJ 的热量，所以参加反应的 n(SO2)＝352.8 196.0 ×2 mol＝3.6 mol，依据“三部曲” 2SO2(g)＋O2(g) 2SO2(g) 始态/(mol·L－1): 0.4 0.2 0 反应/(mol·L－1): 0.36 0.18 0.36 终态/(mol·L－1): 0.04 0.02 0.36 K＝ 0.362 0.042×0.02 ＝4 050