2018届一轮复习鲁科版第七章化学反应的方向、限度与速率学案（含解析）
第七章 化学反应的方向、限度与速率
第1讲 化学反应的方向、限度
考点一 化学反应进行的方向
1．自发过程
(1)含义：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。
(2)特点
①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。
②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
(3)自发反应
在给定的条件下，无需外界帮助，一经引发即能自动进行的反应。
2．化学反应方向的判据
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进行( )
(2)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．请将下面方框连线：
3．能自发进行的反应一定能实际发生吗？
提示： 1.(1)√ (2)√
2．(1)—③ (2)—② (3)—①
3．不一定，化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢等问题。
1．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是( )
A．所有的放热反应都是自发进行的
B．所有的自发反应都是放热的
C．焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素
D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据
答案： C
2．下列反应中，熵显著增加的反应是( )
A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
B．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
C．C(s)＋O2(g)===CO2(g)
D．2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)
答案： B
3．碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法中正确的是( )
A．碳铵分解是因为生成易挥发的气体，使体系的熵增大
B．碳铵分解是因为外界给予了能量
C．碳铵分解是吸热反应，根据能量判断能自发分解
D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解
答案： A
4．分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是( )
A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g) ΔH＝＋163 kJ·mol－1
B．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s) ΔH＝－127 kJ·mol－1
C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g) ΔH＝＋91 kJ·mol－1
D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l) ΔH＝－98 kJ·mol－1
答案： D
5．试判断用于汽车净化的一个反应2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、100 kPa下能否自发进行？
已知：在298 K、100 kPa下该反应的ΔH＝－113.0 kJ·mol－1，ΔS＝－145.3 J·mol－1·K－1。
解析： ΔH－TΔS＝－113.0 kJ·mol－1－298 K×(－145.3 J·mol－1·K－1)×10－3≈－69.7 kJ·mol－1<0，可以自发进行。
答案： 可以自发进行
速记卡片
焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH
ΔS
ΔH－TΔS
反应情况
－
＋
永远是负值
在任何温度下过程均自发进行
＋
－
永远是正值
在任何温度下过程均非自发进行
＋
＋
低温为正高温为负
低温时非自发，高温时自发
－
－
低温为负高温为正
低温时自发，高温时非自发
考点二 化学反应的限度
1．可逆反应——“二同一不能”
(1)“二同”：同一条件下；正、逆反应同时进行。
(2)“一不能”：不能进行到底。
2．化学平衡
(1)概念：一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的浓度保持不变的状态。
(2)化学平衡的建立
(3)平衡特点
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)2H2O2H2↑＋O2↑为可逆反应( )
(2)二次电池的充、放电为可逆反应( )
(3)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度( )
(4)化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变( )
2．向含有2 mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2＋O22SO3，充分反应后生成SO3的物质的量__________2 mol(填“<”、“>”或“＝”，下同)，SO2的物质的量________0 mol，转化率________100%。
3．对可逆反应N2＋3H22NH3，若某一时刻，v正(N2)＝v逆(NH3)。此时反应是否达到平衡状态？若未达到平衡状态，反应应向哪个方向进行？
提示： 1.(1)× (2)× (3)√ (4)√
2．< > <
3．不是平衡状态；因为对于同一反应用不同反应物表示反应速率时，反应速率与方程式中的各物质的化学计量数成正比。v正(N2)＝v逆(NH3)时，>，正、逆反应速率并不相等，而是正反应速率大于逆反应速率，反应向正反应方向进行。
题组一 从定性、定量两个角度考查可逆反应的特点
1．在已达到平衡的可逆反应2SO2＋O22SO3中，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于下列物质中的( )
A．多余的氧气中 B．生成的三氧化硫中
C．氧气和二氧化硫中 D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中
解析： 化学平衡是动态平衡，18O2的加入定会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使SO2、O2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。
答案： D
2．在固定容积的密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反应过程某一时刻SO2、O2、SO3浓度分别为0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L，达到平衡时浓度可能正确的是( )
A．SO2、O2分别为0.4 mol/L、0.2 mol/L
B．SO2为0.25 mol/L
C．SO2、SO3均为0.15 mol/L
D．SO2为0.24 mol/L，SO3为0.14 mol/L
解析： 本题可用极限法。可逆反应不可能进行到底，假设反应由正反应或逆反应开始建立。A项，0.2 mol/L SO3全部转化时，SO2和O2浓度才是0.4 mol/L,0.2 mol/L；B项，SO2的浓度应在0～0.4 mol/L之间；根据S元素守恒，二者浓度不可能均为0.15 mol/L，其浓度之和应为0.4 mol/L，C、D两项都不正确。
答案： B
速记卡片
用“极端假设法”确定可逆反应各物质浓度范围
(1)若已知反应X2(g)＋Y2(g)2Z(g)达平衡时三组分的浓度依次为0.2 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，确定三组分起始浓度的取值范围的解题模型如下：
①假设正向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)
平衡浓度(mol/L) 0.2 0.3 0.2
变化浓度(mol/L) 0.2 0.2 0.4
起始浓度(mol/L) 0 0.1 0.6
②假设逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)
平衡浓度(mol/L) 0.2 0.3 0.2
变化浓度(mol/L) 0.1 0.1 0.2
起始浓度(mol/L) 0.3 0.4 0
因此，起始浓度取值范围依次为X2∈[0,0.3]，Y2∈[0.1，0.4] Z2∈[0,0.6]
(2)若已知反应X2(g)＋Y2(g)2Z2(g)起始浓度三组分依次为0.2 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，则反应进行到某一时刻时三组分的取值范围依次为：X2∈(0，0.3)，2∈(0.1,0.4) Z2∈(0,0.6)
题组二 化学平衡状态的判定
3．可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的正、逆反应速率可用
各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是( )
A．3v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3)
C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2)
解析： A项无逆反应速率；B项＝时，反应达到平衡状态；C项＝，即2v正(H2)＝3v逆(NH3)时反应达到平衡状态；D项＝
，即3v正(N2)＝v逆(H2)时反应达到平衡状态。
答案： C
4．一定条件下，在恒容密闭容器中，能表示反应X(g)＋2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是( )
①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2 ②X、Y、Z的浓度不再发生变化 ③容器中的压强不再发生变化 ④单位时间内生成n mol Z，同时生成2n mol Y
A．①② B．①④
C．②③ D．③④
解析： 根据化学平衡状态的概念可知，可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，故④错误；对于反应前后气体总体积不等的反应，其压强不再发生变化，各组分的浓度不再变化，故②、③正确；但它们的物质的量之比不一定等于其化学计量数之比。
答案： C
速记卡片
判断平衡状态的方法
1．判断平衡状态的方法——“逆向相等，变量不变”
(1)“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的消耗速率和生成速率相等。
(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。
2．巧记“变量不变”判断法
(1)由“变”到“不变”，不变时达平衡。
(2)由“不变”到“不变”，不变时无法判断
考点三 外界条件对化学平衡的影响
1．概念
(1)原因：反应条件改变引起v(正)≠v(逆)。
(2)化学平衡移动方向与化学反应速率的关系
①v(正)>v(逆)时，平衡向正反应方向移动；
②v(正)＜v(逆)时，平衡向逆反应方向移动。
2．影响因素
在一定条件下，aA(g)＋bB(g)mC(g) ΔH<0达到了平衡状态，若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：
(1)浓度
①增大A或B的浓度或减小C的浓度，平衡向正反应方向移动；
②增大C的浓度或减小A或B的浓度，平衡向逆反应方向移动。
(2)压强
①若a＋b≠m
增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；
减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。
②若a＋b＝m
改变压强，平衡不移动。
(3)温度
升高温度，平衡向吸热反应方向移动；
降低温度，平衡向放热反应方向移动。
(4)催化剂
使用催化剂，因其能同等程度地改变正、逆反应速率，平衡不移动。
3．勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个条件(如温度、浓度、压强)，平衡将向减弱这个改变的方向移动。
1．改变条件，使正反应速率增大，平衡一定向正反应方向移动，这种说法正确吗？
2．在密闭容器中进行下列反应CO2(g)＋C(s)2CO(g) ΔH>0，达到平衡后，改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化：
(1)增加C，平衡________，c(CO)______。
(2)减小密闭容器体积，保持温度不变，则平衡__________，c(CO2)________。
(3)通入N2，保持密闭容器体积和温度不变，则平衡______，c(CO2)________。
(4)保持密闭容器体积不变，升高温度，则平衡__________，c(CO)________。
3．已知一定条件下合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，在反应过程中，反应速率的变化如图所示，请根据速率的变化回答采取的措施。
t1____________________； t2____________________；
t3____________________； t4____________________。
提示： 1.不能把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，才使平衡向正反应方向移动。
2．(1)不移动 不变
(2)向逆反应方向移动 增大
(3)不移动 不变 (4)向正反应方向移动 增大
3．t1时刻增大c(N2)或c(H2) t2时刻加入催化剂 t3时刻降低温度 t4时刻增大压强
题组一 外界条件与化学平衡移动
1．对于任何一个化学平衡体系，采取以下措施，一定会使平衡发生移动的是( )
A．加入一种反应物 B．升高温度
C．增大平衡体系的压强 D．使用催化剂
解析： 因为所有化学反应都会伴随着能量变化，所以升高温度，化学平衡一定会移动。
答案： B
2．下列各图是温度(或压强)对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( )
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。
答案： A
3．合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为：
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0
反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是( )
A．增加压强 B．降低温度
C．增大CO的浓度 D．更换催化剂
解析： 选项A，该反应为反应前后气体分子数相等的反应，压强对CO的转化率无影响；选项B，该反应为放热反应，降低温度有利于化学平衡向右移动，提高CO的转化率；增大CO的浓度会降低CO的转化率；选项D，更换催化剂不能使化学平衡发生移动。
答案： B
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解析化学平衡移动题目的一般思路
改变条件
题组二 条件改变时化学平衡移动结果的判断
4．对于以下三个反应，从正反应开始进行达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。
(1)PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)
再充入PCl5(g)平衡向________方向移动，达到平衡后，PCl5(g)的转化率________，PCl5(g)的百分含量________。
(2)2HI(g)I2(g)＋H2(g)
再充入HI(g)平衡向________方向移动，达到平衡后，HI的分解率________，HI的百分含量________。
(3)2NO2(g)N2O4(g)
再充入NO2(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，NO2(g)的转化率________，NO2(g)的百分含量________。
答案： (1)正反应 减小 增大
(2)正反应 不变 不变
(3)正反应 增大 减小
5．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，下列研究目的和示意图相符的是( )
A
B
C
D
研究目的
压强对反应的影响(p2>p1)
温度对反应的影响
平衡体系增加N2的浓度对反应的影响
催化剂对反应的影响
示意图
解析： (1)根据到达平衡时间长短判断反应速率大小。
(2)根据转化率大小以及正逆反应速率关系判断平衡移动方向。
答案： C
6．在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应 mX(g)nY(g) ΔH＝Q kJ/mol。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/L
c(Y)/
mol·L－1
温度/℃
1
2
3
100
1.00
0.75
0.53
200
1.20
0.90
0.63
300
1.30
1.00
0.70
下列说法正确的是( )
A．m＞n
B．Q＜0
C．温度不变，压强增大，Y的质量分数减少
D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动
解析： 升温，c(Y)增大，平衡右移，所以，向右吸热，Q＞0，B、D错误；气体体积增大，若平衡不移动，c(Y)应减小一半，现c(Y)比一半大，即减压，平衡向右移动，m＜n，A错，C对。
答案： C
第十一周 第1天 化学反应的方向、限度
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
[概念辨析] 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)能自发进行的反应一定能实际发生。(×)
(2)放热过程都能自发进行，吸热过程都不能自发进行。(×)
(3)高温高压下使石墨转化为金刚石的过程是自发过程。(×)
(4)一定温度下，反应MgCl2(1)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH<0，ΔS>0。(×)
(5)同种物质在三种状态下，熵值由大到小的顺序为S(g)>S(l)>S(s)。 (√)
(6)既能正向进行，又能逆向进行的反应，称为可逆反应。 (×)
(7)达到平衡状态的可逆反应，正、逆反应不再继续进行。(×)
(8)只有可逆反应才存在化学平衡状态。(√)
(9)反应2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)，充入大量的CO2气体，可提高H2的转化率。(√)
(10)总压强不变是平衡的标志。(×)
(11)反应2CO2(g)＋6H2(g) CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)，从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率。(√)
(12)在其他条件不变时，使用催化剂只能改变反应速率，而不能改变化学平衡状态。(√)
1．已知在恒容密闭容器中：2A2(g)＋B2(g)2C(g) ΔH＝－a kJ/mol(a>0)。能说明该反应已经达到平衡状态的是(双选)( )
A．c(C)＝2c(B2)
B．容器内气体压强保持不变
C．v逆(A2)＝2v正(B2)
D．容器内的气体密度保持不变
解析： 平衡时浓度不再发生变化，但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系，故A错误；该反应是气体体积减小的反应，容器内压强保持不变，说明反应达到平衡，故B正确；依据反应速率之比等于化学方程式的化学计量数之比可知，v逆(A2)＝2v正(B2)说明v逆(A2)＝v正(A2)，故C正确；密度是混合气体的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，即反应过程中容器内气体的密度保持不变，故D错误。
答案： BC
2．从下列叙述中，能肯定判断某化学平衡发生移动的是( )
A．混合物中各组分的浓度改变
B．混合体系中气体的密度发生变化
C．正、逆反应速率改变
D．反应物的转化率改变
解析： 反应前后气体分子数相等的反应，如I2(g)＋H2(g)2HI(g)，当改变体积时，各组分的浓度、混合气体的密度均将发生变化，同时正、逆反应速率也将同倍数的改变，但平衡不移动，故A、B、C项错误；当反应物的转化率改变时，平衡一定发生了移动，故D项正确。
答案： D
3．对于一定条件下进行的化学反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，改变下列条件，可以提高反应物中活化分子的百分数的是( )
①增大压强 ②升高温度 ③加入催化剂 ④减小反应物浓度
A．①② B．②③
C．①②③ D．①④
答案： B
4．对可逆反应：2A(s)＋3B(g)===C(g)＋2D(g) ΔH<0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是( )
①增加A的量，平衡向正反应方向移动
②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v正减小
③压强增大一倍，平衡不移动，v正、v逆均增大
④增大B的浓度，v正>v逆
⑤加入催化剂，B的转化率提高
A．只有①②⑤ B．只有②④
C．只有③⑤ D．只有③④
答案： D
5．一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：MgSO4(s)＋CO(g) MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g) ΔH>0，该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是( )
选项
x
y
A
温度
容器内混合气体的密度
B
CO的物质的量
CO2与CO的物质的量之比
C
SO2的浓度
平衡常数K
D
MgSO4质量(忽略体积)
CO的转化率
解析： 该反应为反应前后气体体积增加且吸热的反应，升高温度，平衡正向移动，气体质量增加，密度增大，A正确；增加CO的量，平衡正向移动，但根据勒夏特列原理可知，CO2与CO的物质的量比值减小，B错误；平衡常数只与温度有关，C错误；MgSO4为固体，增加其质量，对CO的转化率无影响，D错误。
答案： A
6．在2 L密闭容器内，800 ℃时反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.020
0.01
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)800 ℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是________；升高温度，NO的浓度增大，则该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)如图中表示NO2的变化的曲线是________。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a．v(NO2)＝2v(O2) b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2) d．容器内密度保持不变
(4)能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是________。
a．及时分离出NO2气体 b．适当升高温度
c．增大O2的浓度 d．选择高效催化剂
答案： (1)0.003 5 mol/L 放热
(2)b 1.5×10－3 mol/(L·s)
(3)b、c (4)c
考点四 等效平衡
1．含义
在一定条件下(等温等容或等温等压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同。
2．原理
同一可逆反应，当外界条件一定时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，最后都能达到平衡状态。其中平衡混合物中各物质的含量相同。
由于化学平衡状态与条件 有关，而与建立平衡的途径无关。因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。
1．在等温等容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g) ΔH＝－Q1 kJ·mol－1(Q1>0)，起始物质的量如下表所示：
序号
A
B
C
D
①
2 mol
1 mol
0
0
②
4 mol
2 mol
0
0
③
1 mol
0.5 mol
1.5 mol
0.5 mol
④
0
1 mol
3 mol
1 mol
⑤
0
0
3 mol
1 mol
(1)上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)达到平衡后，①放出的热量为Q2 kJ，⑤吸收的热量为Q3 kJ，则Q1、Q2、Q3的定量关系为____________。
速记卡片
等温、等容条件下，对于左右气相物质的化学计量数不等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质(一边倒)，其物质的量对应相同，则它们互为等效平衡。
2．在等温等容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(s)起始物质的量如下表所示：
序号
A
B
C
D
①
2 mol
1 mol
0
0
②
4 mol
2 mol
0
0
③
1 mol
0.5 mol
1.5 mol
0.5 mol
④
0
1 mol
3 mol
1 mol
⑤
0
0
3 mol
1 mol
上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
速记卡片
等温、等容条件下，对于左右气相物质的化学计量数相等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应计量数之比换算成同一半边物质(一边倒)，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。
3．在等温等压条件下，可逆反应2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)起始物质的量如下表所示：
序号
A
B
C
D
①
2 mol
1 mol
0
0
②
4 mol
2 mol
0
0
③
1 mol
0.5 mol
1.5 mol
0.5 mol
④
0
1 mol
3 mol
1 mol
⑤
0
0
3 mol
1 mol
上述反应达到平衡后，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
速记卡片
等温、等压条件下，对于任何有气相物质参加的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质(一边倒)，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。
提示： 1.(1)①③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量、质量、体积，物质的量浓度、各组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同
(2)Q2＋Q3＝Q1
2．①②③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后各组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同
3．①②③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量浓度、组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同
题组一 等效平衡的判断
1．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： 选项A，开始时通入3 mol A和3 mol B，由于容器体积膨胀，保持恒压，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；选项B，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；选项C，根据题给数据可算出达到平衡时C的物质的量分数为；选项D，这种条件下混合气体的平均相对分子质量不变。
答案： B
2．在恒温恒容的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)。Ⅰ.将3 mol A和2 mol B在一定条件下反应，达平衡时C的体积分数为a；Ⅱ.若起始时A、B、C投入的物质的量分别为n(A) 、n(B)、n(C)，平衡时C的体积分数也为a。下列说法正确的是( )
A．若Ⅰ达平衡时，A、B、C各增加1 mol，则B的转化率将一定增大
B．若向Ⅰ平衡体系中再加入3 mol A和2 mol B，C的体积分数若大于a，可断定x>4
C．若x＝2，则Ⅱ体系起始物质的量应满足3n(B)>n(A)＋3
D．若Ⅱ体系起始物质的量满足3n(C)＋8n(A)＝12n(B)，则可判断x＝4
解析： 这是恒温恒容条件下的等效平衡，无论如何进行配比，只要把反应一端按化学计量数之比完全转化为另一端的物质后，相当于完全等同的起始量即可。A项，A、B、C各增加1 mol时，A与B不可能完全转化为C，加入的B相对量大，A的转化率增大，而B的转化率将减小，错误；B项，在Ⅰ平衡体系中再加入3 mol A和2 mol B，相当于增大了体系的压强，C的体积分数增大，说明平衡向正反应方向移动，正反应方向体积缩小，x<4，错误；C项，假设C完全转化为A、B，则n(A)＋n(C)＝3，n(B)＋n(C)＝2，即3n(B)＝n(A)＋3，错误；D项，设C完全转化为A、B，则xn(A)＋3n(C)＝3x，xn(B)＋n(C)＝2x，即2xn(A)＋3n(C)＝3xn(B)，正确。
答案： D
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等效平衡判断“四步曲”
第一步，看，观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前后等气体分子数的可逆反应还是反应前后不等气体分子数的可逆反应；第二步，挖，挖掘题目条件，区分恒温恒容和恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器；第三步，倒，采用一边倒法，将起始物质转化成一边的物质；第四步，联，联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。
题组二 等效平衡的应用
3．有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。一定温度下，在甲中加入2 mol N2、3 mol H2，反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡时生成NH3的物质的量为m mol。
(1)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的物质的量为__________mol(从下列各项中选择，只填序号，下同)；若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________ mol。
A．小于m B．等于m C．在m～2m之间 D．等于2m E．大于2m
(2)相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入1 mol NH3，要使乙中反应达到平衡时，各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入________mol N2和________mol H2。
解析： (1)由于甲容器定容，而乙容器定压，它们的压强相等，达到平衡时，乙的容积应该为甲的两倍，生成的NH3的物质的量应该等于2m mol。当甲、乙两容器的体积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中NH3的物质的量大于2m mol。(2)乙的容积为甲的一半时，要建立与甲一样的平衡，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中应该投入N2为(1－0.5) mol＝0.5 mol，H2为(1.5－1.5)mol＝0 mol。
答案： (1)D E (2)0.5 0
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“中间态”法构建等效平衡
1．构建等温等容平衡思维模式
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．构建等温等压平衡思维模式(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。
第2天 等效平衡
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
1．在一定温度下，向容积固定不变的密闭容器中充入a mol A，发生反应2A(g)===B(g) ΔH<0。达到平衡后再向容器中充入a mol A，再次达到平衡后，与原平衡比较，下列叙述不正确的是( )
A．平均相对分子质量增大
B．A的转化率提高
C．A的质量分数增大
D．反应放出的总热量大于原来的2倍
解析： 由题意可知，正反应为气体分子数减小的放热反应。在原平衡的状态下再充入等量的反应物，相当于在原平衡的基础上压缩体积为原来的一半，原平衡向正反应方向移动，物质的量减少，故平均相对分子质量增大，A的转化率提高，A的质量分数减小，放出的热量与参加反应的反应物的物质的量成正比。
答案： C
2．(2015·天津理综，6)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应：X(g)＋mY(g)3Z(g)
平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是( )
A．m＝2
B．两次平衡的平衡常数相同
C．X与Y的平衡转化率之比为1∶1
D．第二次平衡时，Z的浓度为0.4 mol·L－1
解析： 在原平衡体系中加入1 mol Z，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变，说明该平衡与原平衡是等效平衡，则化学方程式两边气态物质的化学计量数相等，即m＝2，A项正确；温度不变，平衡常数不变，B项正确；起始时X、Y的物质的量之比等于化学计量数之比，则二者的平衡转化率相等，C项正确；起始时加入1 mol X和2 mol Y，相当于3 mol Z，平衡时Z的物质的量为3 mol×10%＝0.3 mol，在平衡体系中再加入1 mol Z，相当于起始时共加入4 mol Z，则新平衡时Z的物质的量为4 mol×10%＝0.4 mol，其浓度为0.4 mol/2 L＝0.2 mol·L－1，D项错误。
答案： D
3．(2015·江苏化学)在体积均为1.0 L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2，在不同温度下反应CO2(g)＋C(s)2CO(g)达到平衡，平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是(双选)( )
A．反应CO2(g)＋C(s)===2CO(g)的ΔS>0、ΔH<0
B．体系的总压强p总：p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ)
C．体系中c(CO)：c(CO，状态Ⅱ)<2c(CO，状态Ⅲ)
D．逆反应速率v逆：v逆(状态Ⅰ)>v逆(状态Ⅲ)
解析： 由图可知，升高温度，c(CO2)降低，即平衡正向移动，所以该反应为吸热反应，ΔH＞0，A项错误；相同温度下，图中Ⅱ点所在曲线对应的c(CO2)高，表示通入0.2 mol CO2，则Ⅰ点所在曲线表示通入0.1 mol CO2，Ⅰ点和Ⅱ点的c(CO2)相等，由图知参加反应的CO2的物质的量：Ⅱ点大于Ⅰ点的2倍，且该反应为气体分子数增多的反应，同时Ⅱ点的温度比Ⅰ点高，所以体系的总压强p总：p总(状态Ⅱ)＞2p总(状态Ⅰ)，B项正确；状态Ⅱ中CO2的投入量为状态Ⅲ的2倍，因状态Ⅱ压强比状态Ⅲ大，而加压平衡逆向移动，则状态Ⅱ中的c(CO)小于状态Ⅲ中c(CO)的2倍，C项正确；状态Ⅲ比状态Ⅰ的温度高，温度越高，反应速率越快，所以状态Ⅲ的反应速率快，D项错误。
答案： BC
4．已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.3 kJ·mol－1，在一定温度和催化剂的条件下，向一密闭容器中，通入1 mol N2和3 mol H2，达到平衡状态Ⅰ；相同条件下，向另一体积相同的密闭容器中通入0.9 mol N2、2.7 mol H2和0.2 mol NH3，达到平衡状态Ⅱ，则下列说法正确的是( )
A．两个平衡状态的平衡常数的关系：KⅠ
QⅡ，且都小于92.3 kJ，D错误。
答案： B
5．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·mol－1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲) 2 mol SO2和1 mol O2；(乙)1 mol SO2和0.5 mol O2；(丙) 2 mol SO3。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是( )
A．容器内压强p：p甲＝p丙>2p乙
B．SO3的质量m：m甲＝m丙>2m乙
C．c(SO2)与c(O2)之比k：k甲＝k丙>k乙
D．反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲＝Q丙>2Q乙
解析： 三个容器T、V相同，由三种情况下充入物质的物质的量，可知甲、丙两种情况下充入的物质相当，达到同一平衡状态，乙充入比甲少一半，故压强：p甲＝p丙<2p乙；SO3的质量为：m甲＝m丙>2m乙；c(SO2)与c(O2)之比均相等，所以选B。
答案： B
6．可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH＝－Q kJ/mol。有甲、乙两个容积相同且不变的密闭容器，向甲容器中加入1 mol A和3 mol B，在一定条件下达到平衡时放出热量为Q1 kJ；在相同的条件下，向乙容器中加入2 mol C达到平衡后吸收热量为Q2 kJ；已知Q1＝3Q2。下列叙述不正确的是( )
A．甲中A的转化率为75%
B．Q1＋Q2＝Q
C．达到平衡后，再向乙中加入0.25 mol A、0.75 mol B、1.5 mol C，平衡正向移动
D．乙中的热化学方程式为2C(g) A(g)＋3B(g) ΔH＝＋Q2 kJ/mol
解析： 由Q1＝3Q2可知设甲中A转化了x mol，则乙中生成的A为 mol，则：
甲 A(g)＋3B(g)2C(g)
起始量/mol 1 3 0
转化量/mol x 3x 2x
平衡量/mol 1－x 3－3x 2x
乙 A(g)＋3B(g)2C(g)
起始量/mol 0 0 2
转化量/mol x x
平衡量/mol x 2－x
利用“一边倒法”，可知“1 mol A、3 mol B”与“2 mol C”是等效物料，它们在恒温恒容的条件下建立的平衡状态完全相同，则1－x＝，解得x＝0.75，所以甲中α(A)＝×100%＝75%，因此A正确；Q1＋Q2＝0.75Q＋0.25Q＝Q，所以B正确；利用“一边倒法”，可知再加入“0.25 mol A、0.75 mol B、1.5 mol C”与再加入“2 mol C”等效，在恒温恒容条件下相当于增大压强，平衡向生成C的方向移动，故C正确；乙中反应掉的C为
eq f(2,3)×0.75 mol＝0.50 mol，则热化学方程式中2 mol C对应的反应热应为＋4Q2 kJ/mol，故D错误。
答案： D
7．在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行反应A(g)＋2B(g)3C(g)，已知加入1 mol A和3 mol B，且达到平衡后，生成a mol C。
(1)达到平衡时，C在混合气体中的体积分数是__________(用字母a表示)。
(2)在相同的实验条件下，若加入2 mol A和6 mol B，达到平衡后，C的物质的量为________mol(用字母a表示)，此时C在反应混合气体中的质量分数________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)在相同实验条件下，若改为加入2 mol A和8 mol B，若要求平衡后C在反应混合气体中质量分数不变，则还应加入C________mol。
解析： (1)由于该反应是等体积反应，n总＝n平＝4 mol，＝＝。(2)物质按比例增多，相当于对体系加压，平衡不移动，故质量分数不变。(3)根据等效平衡原理，设还应加入C x mol，则(2＋)∶(8＋x)＝1∶3，解得x＝6。
答案： (1) (2)2a 不变 (3)6
[2014·新课标全国卷Ⅱ]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。
[高考还可以这样考]
(1)密闭容器中进行的反应：N2O4(g)2NO2(g) ΔH温度升高，混合气体的颜色变深，则ΔH________0(填“>”或“<”)。
(2)在容积可变的容器中进行的反应：N2O4(g)2NO2(g)，使用催化剂平衡如何移动？________。
(3)一定温度下，在容积为1.00 L的容器中，通入0.100 mol的N2O4,60
s时，反应达到平衡状态(见图表)，则N2O4的转化率为________，反应的平衡常数K＝________。
(4)密闭容器中进行的反应：N2O4(g)2NO2(g)
①当容器中混合气体的颜色不变时，反应是否处于平衡状态？________。
②当容器中气体的压强不变时，反应是否处于平衡状态？________。
(5)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断的理由是__________________。
答案： (1)>
(2)不移动
(3)60% 0.36
(4)①是 ②是
(5)逆反应 对反应前后气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动
[课堂随笔]
第2讲 化学平衡常数及转化率
考点一 化学平衡常数
1．化学平衡常数的表达式
对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，
化学平衡常数K＝
(式中各物质的浓度为平衡时的浓度)
2．影响因素
(1)K只与温度有关。
(2)升高温度
3．化学平衡常数的意义
K值越大，正反应进行程度越彻底，反应物的转化率越大。
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( )
2．在一定温度下，三个反应：
H2(g)＋I2(g)2HI(g) K1
H2(g)＋I2(g)HI(g) K2
2HI(g)H2(g)＋I2(g) K3，K1与K2、K3有何关系？
3．对于一个可逆反应，化学计量数扩大或缩小，化学平衡常数表达式是否改变？是什么关系？转化率是否相同？试举例说明。
提示： 1.(1)× (2)× (3)× (4)√
2．由平衡常数表达式可以推出：K1＝K K1·K3＝1。
3．对于一个可逆反应，化学计量数不一样，化学平衡常数表达式也就不一样，但对应物质的转化率相同。例如：
(1)aA(g)＋bB(g)cC(g) K1＝
(2)naA(g)＋nbB(g)ncC(g)
K2＝＝K或K1＝
无论(1)还是(2)，A或B的转化率是相同的。
题组一 化学平衡常数表达式
1．化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，在常温下，下列反应的平衡常数的数值如下：
2NO(g)N2(g)＋O2(g) K1＝1×1030
2H2(g)＋O2(g)2H2O(l) K2＝2×1081
2CO2(g)2CO(g)＋O2(g) K3＝4×10－92
以下说法正确的是( )
A．常温下，NO分解产生O2的反应平衡常数表达式为K1＝c(N2)·c(O2)
B．常温下，水分解产生O2，此时平衡常数的数值约为5×10－80
C．常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2
D．以上说法都不正确
解析： K1的表达式应为K1＝；常温下，水分解产生O2，是H2和O2化合生成H2O的逆反应，因此其平衡常数的数值应为K2的倒数，数值为5×10－82；由于三个反应都在常温下进行，根据K值的大小可以得出三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2。
答案： C
2．已知下列反应在某温度下的平衡常数：
H2(g)＋S(s)H2S(g) K1
S(s)＋O2(g)SO2(g) K2
则在该温度下反应H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数为( )
A．K1＋K2 B．K1－K2
C．K1×K2 D．K1/K2
解析： 由平衡常数的定义可知，K1＝，K2＝，反应H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数K＝，可知K＝K1/K2。
答案： D
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平衡常数表达式与化学方程式的书写形式有关
(1)对于同一个可逆反应，正反应和逆反应的平衡常数表达式不同，两者互为倒数。
(2)若可逆反应的化学计量数改变，则表达式相应改变，平衡常数数值也要改变。如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数表达式为K1＝，而反应1/2N2(g)＋3/2H2(g) NH3(g)的平衡常数表达式为K2＝，两者的平衡常数不同，且K1＝K。
题组二 化学平衡常数的影响因素及其应用
3．在体积为1 L的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，化学平衡常数K与温度T的关系如下表：
T/℃
700
800
850
1 000
1 200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题：
(1)升高温度，化学平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
A．c(CO2)＝c(CO) B．K不变
C．容器中的压强不变 D．v正(H2)＝v正(CO2)
E．c(H2)保持不变
(3)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，此时的温度为________；在此温度下，若该容器中含有1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 mol H2O，则此时反应所处的状态为________(填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。
解析： (1)由表格数据可得，随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动；(2)A项，达到平衡时c(CO2)不一定等于c(CO)，反之相等时也不一定处于平衡状态；B项，温度不变K不变，不正确；C项，此反应不论是否平衡，压强均不改变，故不正确；D项，v正(CO2)与v正(H2)表示的反应方向一致，故不能判断是否达到平衡；E项，达到平衡时，各种反应物、生成物的浓度保持不变。(3)由c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，则计算出K＝1.0，即此时温度为850 ℃，此温度下＝＝0.94<1.0，故反应向正反应方向进行中。
答案： (1)正反应 (2)E
(3)850 ℃ 向正反应方向进行中
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利用K与Qc的关系判断可逆反应所处状态
对于可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，Qc＝(式中浓度是任意时刻的浓度)。根据Qc与K的关系可以判断可逆反应所处的状态：
Qc
考点二 化学平衡的计算——“三段式”法
1．分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。
2．明确三个关系
(1)对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。
(2)对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。
(3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。
3．计算方法：三段式法
可按下列模式进行计算：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、b mol/L，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol/L。
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
起始(mol/L) a b 0 0
变化(mol/L) mx nx px qx
平衡(mol/L) a－mx b－nx px qx
(1)求平衡常数：K＝
(2)求转化率
转化率＝×100%，如α(A)平＝×100%。
依据知识梳理中的三段式，填空：
(1)c平(A)＝________(mol·L－1)。
(2)α(A)平＝________×100%。
(3)α(A)＝____________×100%。
(4)＝____________。
(5)(混)＝____________(g·L－1)
(6)＝__________(g·mol－1)。
提示： (1) (2) (3)
(4) (5)
(6)
题组一 有关化学平衡常数的计算
1．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( )
A．9 B．16
C．20 D．25
解析： 根据题意
2HI(g)H2(g)＋I2(g)
平衡浓度：4 mol·L－1 0.5 mol·L－1
起始浓度：c(HI)＝平衡量＋变化量＝4 mol·L－1＋0.5 mol·L－1×2＝5 mol·L－1
则c(NH3)＝c(HI)起始浓度＝5 mol·L－1
根据平衡常数定义：K＝c(NH3)·c(HI)＝5 mol·L－1×4 mol·L－1＝20 mol2·L－2，故C项正确。
答案： C
2．加热N2O5，依次发生的分解反应为①N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)；在2 L密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol。则t ℃时反应①的平衡常数为( )
A．10.7 B．8.5
C．9.6 D．10.2
解析： 题设中有两个反应，可理解为先发生反应①，其中生成的N2O3有一部分再发生分解反应②，且在两个反应中都有O2生成，再由已知条件列方程组求解。
设反应①中生成N2O3物质的量浓度为x，反应②中生成N2O物质的量浓度为y。则：
N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)
起始浓度/(mol/L) 4 0 0
转化浓度/(mol/L) x x x
N2O3(g)N2O(g)＋O2(g)
起始浓度/(mol/L) x 0 0
转化浓度/(mol/L) y y y
平衡浓度/(mol/L) x－y y y
依题意O2的平衡浓度为x＋y＝4.5 mol/L
N2O3的平衡浓度为x－y＝1.7 mol/L
解得x＝3.1 mol/L，y＝1.4 mol/L
N2O5的平衡浓度为4 mol/L－3.1 mol/L＝0.9 mol/L
N2O的平衡浓度为1.4 mol/L
则反应①平衡常数K＝(1.7×4.5)/0.9＝8.5。
答案： B
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化学平衡计算题的解题思路
题组二 平衡转化率的计算
3．在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于( )
A．5% B．10%
C．15% D．20%
解析： N2 ＋ 3H22NH3
始态： 2 mol 8 mol 0
变化量： mol 2 mol mol
平衡态： mol 6 mol mol
平衡时氮气的体积分数为：×100%≈15%，故C正确。
答案： C
4．已知可逆反应：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g) ΔH>0，请回答下列问题：
(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)＝1 mol·L－1，c(N)＝2.4 mol·L－1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为________；
(2)若反应温度升高，M的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)；
(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c(M)＝4 mol·L－1，c(N)＝a mol·L－1；达到平衡后，c(P)＝2 mol·L－1，a＝________；
(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c(M)＝c(N)＝b mol·L－1
，达到平衡后，M的转化率为________。
解析： (1)M(g) ＋ N(g) P(g)＋Q(g)
始态 1 mol/L 2.4 mol/L 0 0
变化量 1 mol/L×60% 1 mol/L×60%
因此N的转化率为：×100%＝25%
(2)由于该反应的ΔH>0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M的转化率增大。
(3)根据(1)可求出各平衡浓度：c(M)＝0.4 mol/L c(N)＝1.8 mol/L c(P)＝0.6 mol/L c(Q)＝0.6 mol/L
因此化学平衡常数K＝＝＝
由于温度不变，因此K不变，达到平衡后
c(P)＝2 mol/L c(Q)＝2 mol/L c(M)＝2 mol/L
c(N)＝(a－2)mol·L－1
K＝＝＝
解得a＝6
(4)设M的转化率为x，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为：c(M)＝b(1－x)mol/L c(N)＝b(1－x)mol/L
c(P)＝bx mol/L c(Q)＝bx mol/L
K＝＝＝，解得x＝41%
答案： (1)25% (2)增大 (3)6 (4)41%
速记卡片
有关化学平衡计算的“3”点说明
(1)有关化学平衡的常见计算是化学平衡常数、物质的平衡浓度和平衡转化率之间的相关计算。
(2)在进行有关化学平衡的“三段式”计算时，要注意各物质的起始量、平衡量和转化量三者单位的统一。
(3)凡是气体的压强变化、密度变化均必须转化为物质的量的变化或气体的体积变化才能进行相关计算。
[浙江高考题]某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4
)分解反应平衡常数的测定。
将一定量纯净的氨基甲酸铵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
(×10－3 mol·L－1)
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
[高考还可以这样考]
(1)铵基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数K的表达式为____________。
(2)判断氨基甲酸铵分解反应的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)，其原因是什么？________________________________________________________________________。
(3)判断氨基甲酸铵分解反应的ΔS____________0(填“>”“<”或“＝”)，该反应在任何温度下是否一定能自发进行？____________。
(4)升高温度，化学平衡常数K如何变化？____________；增大容器的压强，K值如何变化？____________。
(5)根据表格中的数据，计算25 ℃时，氨基甲酸铵的分解平衡常数。____________。
答案： (1)K＝c2(NH3)·c(CO2)
(2)> 由表格中数据可知：升高温度，平衡气体总浓度增大，平衡正移，故ΔH>0
(3)> 高温下反应能自发进行
(4)增大 不变
(5)K＝c2(NH3)·c(CO2)＝(c)2×(c)
＝(×4.8×10－3)2××4.8×10－3≈1.6×10－8
[课堂随笔]
第3天 化学平衡常数及转化率
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
[概念辨析] 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)反应物、生成物都必须在化学平衡常数公式中出现，不论是何状态。(×)
(2)一个化学反应，使用催化剂与不使用催化剂，对化学平衡常数没有影响。(√)
(3)温度越高，化学平衡常数就越大。 (×)
(4)能自发进行的反应一定能实际发生。(×)
(5)放热过程都能自发进行，吸热过程都不能自发进行。(×)
(6)高温高压下使石墨转化为金刚石的过程是自发过程。(×)
(7)一定温度下，反应MgCl2(1)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH<0，ΔS>0。(×)
(8)同种物质在三种状态下，熵值由大到小的顺序为S(g)>S(l)>S(s)。 (√)
1．在恒容密闭容器中，CO与H2发生反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，达到平衡后，若只改变某一条件，图中正确的是( )
解析： 增大CO的浓度，平衡向正反应方向进行，但CO的转化率降低，A项错误；平衡常数只与温度有关系，B项正确，C项错误；CO的转化率越大，生成的甲醇越多，D项错误。
答案： B
2．在一定温度下的密闭容器中，加入1 mol CO和1 mol H2O(g)发生反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，达到平衡时测得n(H2)为0.5 mol。下列说法不正确的是( )
A．在该温度下，平衡常数K＝1
B．平衡常数与反应温度无关
C．CO的平衡转化率为50%
D．其他条件不变，改变压强，平衡不移动
解析：
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
起始的物质的量/mol 1 1 0 0
反应的物质的量/mol 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡的物质的量/mol 0.5 0.5 0.5 0.5
由化学反应方程式及以上数据判断可得，A、C、D项均正确。平衡常数与反应温度有关，B项错误。
答案： B
3．X、Y、Z为三种气体，把a mol X和b mol Y充入一密闭容器中，发生反应X＋2Y2Z，达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)＋n(Y)＝n(Z)，则Y的转化率为( )
A.×100% B.×100%
C.×100% D.×100%
解析： X ＋ 2Y2Z
起始物质的量/mol a b 0
转化物质的量/mol x 2x 2x
平衡物质的量/mol a－x b－2x 2x
据题意：(a－x)＋(b－2x)＝2x。解得：x＝，故Y的转化率为×100%＝×100%。
答案： B
4.
(2015·安徽理综，11)汽车尾气中NO产生的反应为：N2(g)＋O2(g)2NO(g)。一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应，如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是( )
A．温度T下，该反应的平衡常数K＝
B．温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小
C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH<0
解析： A选项正确，达平衡时，c(N2)＝c(O2)＝c1 mol·L－1，c(NO)＝2(c0－c1) mol·L－1，故K＝＝；B选项错误，因反应前后容器体积不变，且反应中无固态(或液态)物质参加或生成，故混合气体的密度始终不变；C选项错误，催化剂只能改变到达平衡的时间，不会破坏平衡，即加入催化剂时氮气的平衡浓度不会改变；D选项错误，对比曲线a和b到达平衡所需时间，可知曲线b对应的条件改变是升高温度，达新平衡时c(N2)减小，则平衡正向移动，故该反应应为吸热反应，即ΔH＞0。
答案： A
5．在0.5 L的密闭容器中，一定量的氮气与氢气进行如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝a kJ·mol－1，其化学平衡常数K与温度的关系如下：
温度/℃
200
300
400
K
1.0
0.86
0.5
请回答下列问题。
(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：________，a______(填“大于”、“小于”或“等于”)0。
(2)400 ℃时，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化学平衡常数为________，测得氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol时，该反应的v正(N2)________(填“大于”、“小于”或“等于”)v逆(N2)。
解析： (1)根据平衡常数的定义可写出该反应的平衡常数表达式为K＝。由表中数据可知，温度升高，平衡
常数减小，即平衡逆向移动，故正反应为放热反应，所以a<0。
(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)与2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的平衡常数互为倒数，故400 ℃时2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化学平衡常数K＝1/0.5＝2。当氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol时，三者的浓度分别为6 mol·L－1、4 mol·L－1、2 mol·L－1，此时的浓度商Qc＝＝v逆(N2)。
答案： (1)K＝ 小于
(2)2 大于
6．(1)生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。
C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)
ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7 J·mol－1·K－1，该反应在低温下________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)已知在400 ℃时，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的K＝0.5。
①在400 ℃时，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的K′＝________(填数值)。
②400 ℃时，在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol，则此时反应v(N2)正________(填“>”“<”“＝”或“不确定”)v(N2)逆。
③若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，则合成氨反应的平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动；使用催化剂________(填“增大”“减小”或“不改变”)反应的ΔH。
解析： (1)根据ΔH－TΔS<0及ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7 J·mol－1·K－1＝0.133 7 kJ·mol－1·K－1，解得在T> ≈982 K时该反应能自发进行，由此可知该反应在低温下不能自发进行。
(2)①平衡常数的值与化学方程式的书写有关，根据平衡常数的定义可得K′＝＝2。
②引入浓度商Q，Q＝＝＝＝K，
说明此时已达化学平衡状态，即v(N2)正＝v(N2)逆。
③恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，使总体积增大。
答案： (1)不能
(2)①2 ②＝ ③向左 不改变
第3讲 化学反应速率 工业合成氨
考点一 化学反应速率
1．表示方法
用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。
2．数学表达式及单位
v＝，mol·(L·s)－1或mol·(L·min)－1
3．同一反应中用不同物质表示的化学反应速率之间的关系
对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在同一时间段内化学反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。
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)由v＝计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值( )
(3)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( )
2．化学反应速率是指瞬时速率还是平均速率？能否用固体或纯液体表示化学反应速率？
3．可逆反应N2＋3H22NH3在不同时间段测得的反应速率分别为v(N2)＝1 mol·L－1·s－1，v(H2)＝2.5 mol·L－1·s－1，能否说明v(H2)>v(N2)?
提示： 1.(1)× (2)× (3)√
2．化学反应速率一般指平均速率；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在化学反应中视为定值。
3．比较化学反应速率大小时，必须使用同一物质的反应速率且单位一致，v(N2)换算成v(H2)时，相当于3 mol·L－1·s－1，所以上述反应中v(N2)>v(H2)。
题组一 公式“v＝”的应用
1．在2 L的密闭容器中发生下面反应：A(g)＋2B(g)3C(g)，经过3 min后A的物质的量由10 mol变为7 mol，则下面表示的反应速率正确的是( )
A．v(A)＝1 mol/(L·min) B．v(B)＝1 mol/(L·min)
C．v(C)＝2 mol/(L·min) D．v(B)＝2 mol/(L·min)
解析： Δc(A)＝＝1.5 mol/L，Δt＝3 min，
v(A)＝＝＝0.5 mol/(L·min)，然后根据v(A)∶v(B)∶v(C)＝1∶2∶3得到v(B)＝1 mol/(L·min)，v(C)＝1.5 mol/(L·min)，所以正确的是B。
答案： B
2．某温度时，在2 L容器中X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由此分析，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
从反应开始至2 min时，Z的反应速率为__________。
解析： 找出2 min内X、Y、Z三种物质的浓度变化量为Δc(X)＝＝0.1 mol·L－1，Δc(Y)＝＝0.15 mol·L－1，Δc(Z)＝＝0.05 mol·L－1。根据反应速率之比等于化学计量数之比，可以确定X、Y、Z三种物质的化学计量数分别为2、3、1。根据图象可以确定X是生成物，Y、Z是反应物，即可以确定化学反应方程式为3Y＋Z2X。再根据反应速率的概念，可求出从反应开始至2 min时，Z的反应速率为v(Z)＝Δc(Z)/Δt＝＝0.025 mol·L－1·min－1。
答案： 3Y＋Z2X 0.025 mol·L－1·min－1
速记卡片
(1)“===”、“”运用不准确。
(2)计算速率时忽略体积，用物质的量变化值除以时间。
(3)单位运算不规范，如把a mol/(L·min)表示为a mol/L·min或a mol/(L min)。
题组二 比较反应进行的快慢
3．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： 本题可以采用归一法进行求解，可以通过方程式的计量数将不同物质表示的反应速率折算成同一物质表示的反应速率进行比较，B项中的B物质是固体，不能表示反应速率；C项中对应的v(A)＝0.2 mol·L－1·min－1；D项中对应的v(A)＝3 mol·L－1·min－1。
答案： D
速记卡片
用“一看二转三比较”法比较化学反应速率的大小
第一步看单位是否统一；
第二步是若单位不统一，转化成同一单位，不同物质表示时转化成用同一物质表示；
第三步是比较数值的大小。
题组三 用“三段式”法计算化学反应速率
4．将等物质的量的A、B混合放于2 L的密闭容器中，发生反应3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。经5 min后达到平衡，平衡时测得D的浓度为0.5 mol/L，c(A)∶c(B)＝3∶5，v(C)＝0.1 mol/(L·min)。
则：(1)x＝________。
(2)前5 min内B的反应速率v(B)＝________。
(3)平衡时A的转化率为________。
解析： (1)v(D)＝＝0.1 mol/(L·min)＝v(C)，由此推知x＝2。
(2)v(B)＝＝＝0.05 mol/(L·min)
(3) 3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)
起始浓度/mol/L a a 0 0
转化浓度/mol/L 0.75 0.25 0.5 0.5
平衡浓度/mol/L a－0.75 a－0.25 0.5 0.5
(a－0.75)∶(a－0.25)＝3∶5解得：a＝1.5；
A的转化率α(A)＝×100%＝50%。
答案： (1)2 (2)0.05 mol/(L·min) (3)50%
速记卡片
“三段式”法的解题模式
(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 ＋ nBpC
起始浓度(mol·L－1) a b c
转化浓度(mol·L－1) x
某时刻浓度(mol·L－1) a－x b－ c＋
考点二 影响化学反应速率的因素
1．内因
反应物本身的性质是主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为v(Mg)>v(Al)。
2．外因(其他条件不变，只改变一个条件)
3．理论解释——有效碰撞理论
(1)活化分子、活化能、有效碰撞
①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。
②活化能：如图
图中：E1为反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。
③有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)碳酸钙与盐酸反应过程中，再增加CaCO3固体的量，反应速率不变，但把CaCO3固体粉碎，可以加快反应速率 ( )
(2)增大反应体系的压强，反应速率不一定增大 ( )
(3)增大反应物的浓度，能够增大活化分子的百分含量，所以反应速率增大 ( )
(4)同时改变两个变量来研究反应速率的变化，能更快得出有关规律 ( )
(5)二氧化锰能加快所有化学反应的速率 ( )
(6)锌与稀硫酸反应时，硫酸的浓度越大，产生H2的速率越快 ( )
(7)恒压，增加惰性气体的量，原化学反应速率减慢( )
2．根据有效碰撞理论，完成下表。
活化能
单位体积内
有效碰撞次数
化学反应速率
项目
条件改变
分子总数
活化分子数
活化分子百分数
增大浓度
不变
增加
增大压强
升高温度
加催化剂
3.有人说压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的。这种说法是否正确，对此你如何理解？
提示： 1.(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√
2．增加 不变 增加 增大 不变 增加 增加 不变 增加 增大 不变 不变 增加 增加 增加 增大 减小 不变 增加 增加 增加 增大
3．这句话是正确的。但压强仅对有气体参加的反应起作用。增大压强，所有参与反应的气体的浓度均增大，如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，增大压强，SO2、O2、SO3的浓度均增大，正、逆反应速率均增大。而增大浓度可以只增大反应物或生成物的浓度，若只增大反应物的浓度，v正瞬间增大，v逆
不变。压强对无气体参与的反应无影响，但浓度仍可改变无气体参与的反应的化学反应速率。
题组一 浓度和压强对化学反应速率的影响
1．为探究锌与稀硫酸的反应速率[以v(H2)表示]，向反应混合液中加入某些物质，下列判断正确的是( )
①加入NH4HSO4固体，v(H2)不变 ②加入少量水，v(H2)减小 ③加入CH3COONa固体，v(H2)减小 ④滴加少量CuSO4溶液，v(H2)减小
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
解析： 反应实质为：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，①导致溶液中c(H＋)增大，v(H2)加快，①错误；②导致溶液中c(H＋)减小，v(H2)减小，②正确；③因发生CH3COO－＋H＋CH3COOH，导致溶液中c(H＋)减小，v(H2)减小，③正确；④形成铜锌原电池，v(H2)加快，④错误，所以正确的是②③，选B。
答案： B
2．反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，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： 增加固体的量、恒容时充入惰性气体对速率无影响。
答案： C
速记卡片
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)―→反应速率减慢。
题组二 多因素综合影响化学反应速率
3．(2014·新课标全国卷Ⅰ，9)已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为：
H2O2＋I－―→H2O＋IO－ 慢
H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－ 快
下列有关该反应的说法正确的是( )
A．反应速率与I－浓度有关
B．IO－也是该反应的催化剂
C．反应活化能等于98 kJ·mol－1
D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)
解析： 由于反应速率由慢反应决定，故I－浓度越大，反应速率越快，A正确；IO－为中间产物，不是催化剂，B错误；活化能不是反应热，反应热是正、逆反应活化能的差值，C错误；依据总反应2H2O2===2H2O＋O2↑和反应速率计量数间的关系判断，D错误。
答案： A
4．硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是( )
实验
反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/mol·L－1
V/mL
c/mol·L－1
V/mL
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
解析： 本题考查化学反应速率，意在考查学生分析外界条件对化学反应速率的影响。结合选项知混合液的体积都为20 mL，但选项D中反应温度最高、反应物Na2S2O3的浓度最大，其反应速率最大，故最先看到浑浊(有硫单质生成)。
答案： D
5．(2015·福建理综，12)在不同浓度(c)、温度(T)条件下，蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。下列判断不正确的是( )
c/mol·L－1
v/mmol·L－1·min－1
T/K
0.600
0.500
0.400
0.300
318.2
3.60
3.00
2.40
1.80
328.2
9.00
7.50
a
4.50
b
2.16
1.80
1.44
1.08
A.a＝6.00
B．同时改变反应温度和蔗糖的浓度，v可能不变
C．b<318.2
D．不同温度时，蔗糖浓度减少一半所需的时间相同
解析： 根据题中数据分析，温度不变时，反应的瞬时速率与浓度成正比，则可求出a＝6.00，A项正确；温度为b K、浓度为0.500 mol/L和温度为318.2 K、浓度为0.300 mol/L对应的瞬时速率相等，B项正确；浓度不变时，温度由318.2 K变为b K时，反应速率减小，则b＜318.2，C项正确；不同温度时，反应速率不同，蔗糖浓度减少一半所需的时间不同，D项错误。
答案： D
考点三 控制变量法探究影响化学反应速率的因素
影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他条件不变，只改变某一个条件，探究这一条件对反应速率的影响。变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因而在这几年高考试题中有所考查。解答此类试题时，要认真审题，清楚实验目的，弄清要探究的外界条件有哪些。然后分析题给图表，确定一个变化的量，弄清在其他几个量不变的情况下，这个变化量对实验结果的影响，进而总结出规律。然后再确定另一个变量，重新进行相关分析。但在分析相关数据时，要注意题给数据的有效性。
1．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得到下图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是( )
组别
c(HCl) (mol·L－1)
温度(℃)
状态
1
2.0
25
块状
2
2.5
30
块状
3
2.5
50
块状
4
2.5
30
粉末状
A．4－3－2－1 B．1－2－3－4
C．2－4－3－1 D．1－2－4－3
解析： 从表中铁的形状、盐酸的浓度、反应的温度分析可得出：1组最慢，其次慢的是2组；由于3组温度最高，4组用的是铁粉，二者速率大小不好确定，故反应速率是1＜2＜3＜4或1＜2＜4＜3。
答案： A
2．已知Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O。甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间，研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如下(所取溶液体积均为10 mL)：
实验编号
实验温度/℃
①
25
0.1
0.1
②
25
0.2
0.1
③
25
0.1
0.2
④
50
0.2
0.1
⑤
50
0.1
0.1
其他条件不变时：
(1)探究温度对化学反应速率的影响，应选择实验__________(填实验编号)；
(2)若同时选择实验①、实验②、实验③，测定混合液变浑浊的时间，可探究__________对化学反应速率的影响。
解析： (1)由表中数据可知，实验①⑤或②④中各反应物的浓度相同，只是温度不同，故其他条件不变时，探究温度对化学反应速率的影响，应选择实验①⑤或②④。(2)实验①、②、③的温度均相同，其中①、②中的c(H2SO4)相同，c(Na2S2O3)不同，①、③中的c(Na2S2O3)相同，c(H2SO4)不同，故同时选择实验①、②、③，测定混合液变浑浊的时间，可探究不同反应物浓度对化学反应速率的影响。
答案： (1)①⑤或②④ (2)不同反应物的浓度
3．某小组拟在同浓度Fe3＋的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：30%H2O2、0.1 mol·L－1 Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。
(1)设计实验方案：在不同
温度(℃)
状态
___________
(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。
(2)设计实验装置，完成图示的装置示意图。
(3)参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示)。
物理量
实验序号
V[0.1 mol·L－1 Fe2(SO4)3]/mL
……
1
a
……
2
a
……
解析： (1)该实验的目的是探究双氧水的分解速率，所以应测定不同浓度双氧水分解时产生氧气的速率，即可以测定相同时间内生成氧气的体积。(2)根据题目给出的限选仪器可以选用导管、水槽、量筒组成气体收集装置。(3)探究时一定要注意对变量的控制，即只改变一个变量，才能说明该变量对反应的影响。表格中硫酸铁溶液的体积相等，故探究的是不同浓度的双氧水分解的速率，所以必须要有不同浓度的双氧水，但题给试剂中只有30%的双氧水，因此还需要蒸馏水，要保证硫酸铁的浓度相同，必须保证两组实验中双氧水和蒸馏水的总体积相同，且两组实验中双氧水和蒸馏水的体积不同。同时还要记录两组实验中收集相同体积氧气所需时间或相同时间内收集氧气的体积大小。
答案： (1)生成相同体积的O2所需的时间(或相同时间内所收集O2的体积)
(2)如图所示
(3)
V(H2O2)/mL
V(H2O)/mL
V(O2)/mL
t/s
1
b
c
e
d
2
c
b
e
f
或
V(H2O2)/mL
V(H2O)/mL
t/s
V(O2)/mL
1
b
c
e
d
2
c
b
e
f
考点四 工业合成氨
1．反应特点
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0 ΔS<0
2．反应条件的选择
3．适宜选择
4．合成氨的工业流程
合成氨工业的简要流程可用方框图表示为：
(1)原料气的制取
N2：将空气液化、蒸发分离出N2或者将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。
H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取。用煤和水制H2的主要反应为：
C＋H2O(g)CO＋H2，
CO＋H2O(g)CO2＋H2
(2)制得的N2、H2需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。
(3)氨的合成：在适宜的条件下，在合成塔中进行。
(4)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，为提高原料的利用率，将没有完全反应的N2和H2循环送入合成塔，使其被充分利用。
1．工业合成氨的原料气N2和H2是如何获得的？
2．工业合成氨中，原料气N2和H2按1∶2.8的原因是什么？
提示： 1.分离液态空气获取N2；利用焦炭与水蒸气高温条件下反应获取H2。
2．提高H2的利用率，即利用价廉的N2提高价高的H2的利用率。
1．有关合成氨工业的叙述，不能用勒夏特列原理解释的是( )
A．适当提高氮气的比例有利于合成氨的反应
B．高压比常压更有利于合成氨的反应
C．500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应
D．使反应混合物中的氨液化有利于合成氨的反应
答案： C
2．下列有关合成氨工业的说法中，正确的是( )
A．从合成塔出来的混合气体，其中NH3只占15%，所以生产氨的工厂的效率都很低
B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中是循环使用的，所以总体来说氨的产率很高
C．合成氨工业的反应温度控制在500 ℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D．合成氨厂采用的压强是20～50 MPa，因在该压强下铁触媒的活性最大
答案： B
3．某温度下，对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．将1 mol氮气、3 mol氢气，置于1 L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4 kJ
B．平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)0。
例如
只有在t2时刻反应才达到平衡。
②反应体系中各物质的质量或浓度保持不变。
例如
只有在t3时刻反应才达到平衡状态。
③反应物的转化率不变。
(2)理解1个原理。
勒夏特列原理(化学平衡移动原理)：如果改变影响化学平衡的条件(浓度、压强、温度等)之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
[典题示例]
角度一 速率—压强(或温度)图象
下列各图是温度(或压强)对反应：
2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)①(正反应为吸热反应②)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( )
典题剖析： 抽丝剥茧 溯本求源
关键信息
信息分析与迁移
信息①
A为固体，正反应是气体体积扩大的反应
信息②
正反应ΔH>0
信息③
速率－温度图象，温度升高，正、逆反应速率都应增大，且v(正)>v(逆)
信息④
速率－压强图象，压强增大，正、逆反应速率都应增大，且v(逆)>v(正)
尝试解答： 无论是升高温度还是增大压强，v(正)、v(逆)均应增大。B项中v
(逆)减小，D项中v(正)和v(逆)均减小，故B、D项均错误；该反应的正反应是一个气体分子数增大的吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，则v(正)>v(逆)，A项错误；增大压强，平衡向逆反应方向移动，则v(逆)>v(正)，C项正确。
答案： C
角度二 含量(或转化率)－时间图象
T0 ℃时，在2 L的密闭容器中发生反应：X(g)＋Y(g)Z(g)(未配平)，各物质的物质的量随时间变化的关系如图a所示。其他条件相同，温度分别为T1 ℃、T2 ℃时发生反应，X的物质的量随时间变化的关系如图b所示。下列叙述正确的是( )
A．该反应的正反应是吸热反应
B．T0 ℃，从反应开始到平衡时：v(X)＝0.083 mol·L－1·min－1
C．图a中反应达到平衡时，Y的转化率③为37.5%
D．T1 ℃时，若该反应的平衡常数K＝50，则T1T2，温度越高，X的物质的量越大，则平衡向左移动，正反应放热，A不正确；v(X)＝(0.3 mol－0.05 mol)/(2 L×3 min)＝0.041 7 mol·L－1·min－1，B不正确；Y的转化率为(0.4－0.15)/0.4×100%＝62.5%，C不正确；由图a可知X、Y、Z物质的量变化之比为1∶1∶2，则K0为33.3<50，平衡常数越小，温度越高，D正确。
答案： D
角度三 恒温线(或恒压线)图象
在恒容密闭①容器中通入物质的量浓度均为0.1 mol·L－1的CH4与CO2，在一定条件下发生反应：CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)②，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示，下列有关说法一定正确的是( )
A．上述反应的ΔH③>0
B．压强p1>p2>p3>p
C．1 100 ℃该反应的平衡常数为64
D．压强为p4时，在Y点⑤：v(正)v(逆)，D错误。
答案： D
[类题通法]
1．解题思路
2．思维建模
3．技巧归纳
(1)先拐先平：先出现拐点的反应先达到平衡，可能是该反应的温度高，压强大，浓度大。
(2)定一议二：图象中有三个变量时，先固定一个量，再讨论另外两个量的关系。
周六 排查训练
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
1．(2015·重庆理综，7)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g) K＝0.1反应前CO物质的量为10 mol，平衡后CO物质的量为8 mol。下列说法正确的是( )
A．升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应
B．通入CO后，正反应速率逐渐增大
C．反应前H2S物质的量为7 mol
D．CO的平衡转化率为80%
解析： 升高温度，H2S浓度增加，表明平衡逆向移动，该反应的正反应是放热反应，A项错误；通入CO后，正反应速率应该是立即增大，而不是逐渐增大，B项错误；反应前CO为10 mol，平衡后CO为8 mol，则生成COS、H2均为2 mol，消耗H2S也是2 mol，设反应前H2S为x mol，则有：＝0.1，解得x＝7，C项正确；CO的平衡转化率＝×100%＝20%。
答案： C
2.(2015·四川理综，7)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示。已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是( )
A．550 ℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动
B．650 ℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
C．T ℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动
D．925 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝24.0 p总
解析： 因容器体积可变，故充入惰性气体，体积增大，与反应有关的气体浓度减小，平衡正向移动，A项错误；根据图示可知，在650 ℃时，CO的体积分数为40%，根据反应方程式：C(s)＋CO2(g)2CO(g)，设开始加入1 mol CO2，反应掉了x mol CO2，则有：
C(s)＋CO2(g)2CO(g)
始态： 1 mol 0
变化： x mol 2x mol
平衡： (1－x)mol 2x mol
因此有：×100%＝40%，解得x＝0.25，
则CO2的平衡转化率为×100%＝25%，B项正确；由图象可知T ℃时，CO和CO2的体积分数相等，故充入等体积的这两种气体，平衡不移动，C项错误；Kp＝p2(CO)/p(CO2)＝(0.96p总)2/(0.04p总)＝23.04p总，D项错误。
答案： B
3．(2014·北京理综，12)在一定温度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表所示。
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )
A．0～ 6 min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2 mol/(L·min)
B．6～10 min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10－2 mol/(L·min)
C．反应至6 min时，c(H2O2)＝0.30 mol/L
D．反应至6 min时，H2O2分解了50%
解析： A项，0～6 min内，产生n(O2)＝1×10－3 mol，消耗n(H2O2)＝2×10－3 mol，则v(H2O2)＝＝≈3.3×10－2
mol/(L·min)，故A正确；B项，依照A项解题步骤，可知B项正确；C项，反应至6 min时，消耗n(H2O2)为2×10－3 mol，剩余c(H2O2)＝＝0.2 mol/L，故C项不正确；D项，反应至6 min时，消耗n(H2O2)为2×10－3 mol，占起始物质的量的50%，故D项正确。
答案： C
4．(2015·山东理综，30节选)
合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能，在配合氢能的开发中起着重要作用。
(1)一定温度下，某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强(p)，横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。
在OA段，氢溶解于
M中形成固溶体MHx，随着氢气压强的增大，H/M逐渐增大；在AB段，MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy，氢化反应方程式为：
zMHx(s)＋H2(g)zMHy(s) ΔH1(Ⅰ)；在B点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M几乎不变。反应(Ⅰ)中z＝________(用含x和y的代数式表示)。温度为T1时，2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL，吸氢速率v＝________mL·g－1·min－1。反应(Ⅰ)的焓变ΔH1________0(填“>”“＝”或“<”)。
(2)η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T1、T2时，η(T1)________η(T2)(填“>”“＝”或“<”)。当反应(Ⅰ)处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达平衡后反应(Ⅰ)可能处于图中的________点(填“b”“c”或“d”)，该贮氢合金可通过________或________的方式释放氢气。
解析： (1)根据氢原子守恒得zx＋2＝zy，则z＝。v＝＝30 mL·g－1·min－1。由题图可以看出，温度越高，平衡时氢气的压强越大，说明反应(Ⅰ)逆向移动，该反应为放热反应，ΔH1<0。(2)反应(Ⅰ)为放热反应，温度越低，单位质量的贮氢合金的吸氢量越大，故η(T1)＞η(T2)。反应(Ⅰ)的化学平衡常数为K＝，温度不变，化学平衡常数不变，向恒容体系中充入H2，平衡时c(H2)不变，故压强不变，应为图中c点。反应(Ⅰ)为放热反应且为气体分子数减小的反应，故加热或减压均使反应(Ⅰ)平衡逆向移动而释放氢气。
答案： (1) 30 ＜
(2)＞ c 加热 减压
5．(2014·新课标全国卷Ⅰ，28题节选)已知：C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g) ΔH＝－45.5 kJ·mol－1
乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法或间接水合法生产。
下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)＝1∶1]
(1)列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(2)图中压强p1、p2、p3、p4的大小顺序为：______________，理由是：____________________。
(3)气相直接水合法采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290 ℃、压强6.9 MPa，n(H2O)∶n(C2H4)＝0.6∶1，乙烯的转化率为5%，若要进一步提高乙烯转化率，除了可以适当改变温度和压强外，还可以采取的措施有：__________、________________。
解析： (1)乙烯水合法制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp＝＝＝0.07(MPa)－1；(2)由方程式C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)可知该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，乙烯的转化率提高，因此压强关系是：p1”、“<”或“＝”)，平衡常数K2__________(填“增大”、“减小”或“不变”)。若要使K2减小，可采取的措施是____________。
解析： (1)观察题给的三个方程式可知，题目所求的方程式可由(Ⅰ)×2－(Ⅱ)得到，故该反应的平衡常数K＝。
(2)由题给数据可知，
n(ClNO)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1×10 min×2 L＝0.15 mol。
2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)
起始物质的量/mol 0.2 0.1 0
10 min内转化的物质的量/mol 0.15 0.075 0.15
平衡时物质的量/mol 0.05 0.025 0.15
故n(Cl2)＝0.025 mol；NO的转化率α1＝×100%＝75%。
其他条件保持不变，由恒容条件(2 L)改为恒压条件，因该反应是气体分子数减小的反应，平衡正向移动，NO的转化率增大，即α2>α1；平衡常数只是温度的函数，故由恒容条件改为恒压条件时平衡常数不变；要使平衡常数减小，平衡应逆向移动，因为反应(Ⅱ)是放热反应，故应升高温度。
答案： (1)
(2)2.5×10－2 75% > 不变 升高温度
周日 滚动强化训练(范围：第十一周)
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
1．下列说法正确的是( )
A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的
B．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小
C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0
D．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0
答案： C
2．反应2A(g)2B(g)＋E(g)(正反应是吸热反应)，达到平衡时，要使正反应速率减小，A的浓度增大，应采取的措施是( )
A．加压 B．减压
C．减小E的浓度 D．降温
答案： D
3．反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内断裂n mol H—H键的同时形成2n mol H—I键
②单位时间内生成n mol I2的同时生成2n mol HI ③2v正(H2)＝v逆(HI) ④HI分子数不再改变 ⑤混合气体颜色不再改变 ⑥混合气体压强不再改变
A．②④⑤⑥ B．②③④⑤
C．①③④⑤ D．全部
解析： 达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等(同种物质)或正逆反应速率之比等于化学计量数之比(不同物质)，各物质的浓度、质量、物质的量、百分含量不变。①单位时间内断裂n mol H—H键的同时形成2n mol H—I键，都描述的是正反应方向的变化，错误；②单位时间内生成n mol I2的同时生成2n mol HI，说明反应v正＝v逆，达到平衡状态，正确；③2v正(H2)＝v逆(HI)，正确；④HI分子数不再改变，即其浓度不再改变，正确；⑤混合气体颜色不再改变，即碘单质的浓度不再改变，正确；⑥该化学反应是气体分子数不变的反应，故混合气体压强不再改变时不一定达到平衡状态，故错误。本题选B。
答案： B
4．高温、催化剂条件下，某反应达到平衡，平衡常数K＝。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是( )
A．该反应的焓变为正值
B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小
C．升高温度，逆反应速率减小
D．该反应的化学方程式为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
解析： 因为该可逆反应的化学平衡常数K＝，可得出该反应的化学方程式为CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2
O(g)，D项错误；由于恒容时，温度升高，氢气浓度减小，说明平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，即该反应的焓变为正值，A项正确；该反应为反应前后气体分子数不变的反应，恒温恒容下，若充入惰性气体使压强增大，则H2浓度不变，B项错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，C项错误。
答案： A
5．已知合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，在反应过程中，正反应速率的变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．t1升高了温度 B．t2时使用了催化剂
C．t3时降低了温度 D．t4时减小了压强
解析： 升高温度，正反应速率应是突增后再逐渐增大，A项错误；降低温度，正反应速率应是突降后再逐渐减小，C项错误；t4时对应的速率变化的条件应为减小NH3的浓度，如果减小压强，正反应速率应先突降再逐渐减小，D项错误。
答案： B
6．可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH，同时符合下列两图中各曲线的规律是( )
A．a＋b>c＋d T1>T2 ΔH>0
B．a＋b>c＋d T1T2 ΔH>0
D．a＋bT1，且T2时生成物的平衡浓度小，则升高温度使平衡逆向移动，即ΔH<0；反应平衡(v正＝v逆)后，增大压强，v正>v逆，即平衡正向移动，说明该反应正向是气体物质的量减小的方向，即a＋b>c＋d，故B正确。
答案： B
7．一定条件下，将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s)。2 min末该反应达到平衡，生成0.8 mol D，并测得C的浓度为0.2 mol/L。下列判断正确的是( )
A．该条件下此反应的化学平衡常数约为0.91(L/mol)3
B．0～2 min A的平均反应速率为0.3 mol/(L·s)
C．B的转化率为60%
D．若混合气体的密度不再改变，则该反应不一定达到平衡状态
解析： 平衡时，n(C)＝0.2 mol/L×2 L＝0.4 mol，n(D)＝0.8 mol，故n(C)∶n(D)＝1∶2，所以x＝1；平衡时A、B、C的浓度分别为0.9 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L，则平衡常数K＝＝0.91，A对；0～2 min内，v(C)＝＝0.1 mol/(L·min)，v(A)＝3v(C)＝0.3 mol/(L·min)，B错；B转化的物质的量为n(B)＝n(D)＝0.4 mol，故B的转化率为α(B)＝×100%＝40%，C错；反应前后气体质量不相等，因此混合气体的密度不再改变时，该反应一定达到平衡状态，D错。答案： A
8．在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)＋Y(g)M(g)＋N(g)，所得实验数据如下表：
实验编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.10
0.40
0.080
③
800
0.20
0.30
a
④
900
0.10
0.15
b
下列说法正确的是( )
A．实验①中，若5 min时测得n(M)＝0.050 mol，则0至5 min时间内，用N表示的平均反应速率v(N)＝1.0×10－2 mol/(L·min)
B．实验②中，该反应的平衡常数K＝2.0
C．实验③中，达到平衡时，X的转化率为60%
D．实验④中，达到平衡时，b>0.060
解析： A项，0至5 min内，v(M)＝＝1×10－3 mol/(L·min)，v(N)＝v(M)＝1×10－3 mol/(L·min)，A项错误；B项，根据“三段式”：
X(g) ＋ Y(g)M(g) ＋ N(g)
初始(mol/L) 0.010 0.040 0 0
转化(mol/L) 0.008 0.008 0.008 0.008
平衡(mol/L) 0.002 0.032 0.008 0.008
K＝＝1，B项错误；
实验③，根据“三段式”得：
X(g) ＋ Y(g)M(g) ＋ N(g)
初始(mol/L) 0.020 0.030 0 0
转化(mol/L) x x x x
平衡(mol/L) 0.020－x 0.030－x x x
根据温度不变，K不变可得
＝1，x＝0.012
X的转化率＝×100%＝60%，C项正确；
由实验①②中数据可知该反应为放热反应，900 ℃时的平衡常数应小于800 ℃时的平衡常数，假设实验④中K＝1，则
＝1
b＝0.06
综上所述，900 ℃达到平衡时b<0.06，D错误。
答案： C
9．在425 ℃时，在1 L密闭容器中充入下列气体物质进行的反应达到平衡，分析如图所示示意图，从下列选项中选出能从示意图中读出相关信息的不正确选项( )
A．同温同压下，只要物质比例适量，从正、逆反应方向均可以建立同一平衡状态
B．上述图象表示的反应为H2(g)＋I2(g)2HI(g)
C．图(a)H2的转化率＋图(b)HI的转化率＝100%
D．相同条件下，分别从正、逆反应方向建立等同的平衡状态，所需时间相同
解析： 图(a)中是只加1 mol的H2(g)和1 mol的I2(g)从正反应开始的；图(b)中是只加2 mol HI(g)从逆反应开始的，两种情况达到的平衡为等效平衡，A项正确；根据改变量两图都表示H2(g)＋I2(g)2HI(g)，B项正确；图(a)H2转化率为79%，图(b)HI的转化率21%，图(a)H2的转化率＋图(b)HI的转化率＝100%，C项正确；分别从正、逆反应方向建立等同的平衡状态，所需时间t1和t2可能不同也可能是相同，图中没有说明，D项错误。
答案： D
10．活性炭可用于处理大气污染物NO。在1 L密闭容器中加入NO和活性炭(无杂质)，生成气体E和F。当温度分别在T1 ℃和T2 ℃时，测得平衡时各物质的物质的量如下表：
物质
n/mol
T/℃
活性炭
NO
E
F
初始
2.030
0.100
0
0
T1
2.000
0.040
0.030
0.030
T2
2.005
0.050
0.025
0.025
(1)请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(2)上述反应在T1 ℃时的平衡常数为K1，在T2 ℃时的平衡常数为K2。
①计算K1＝__________。
②根据上述信息判断，T1和T2的关系是________________________________________________________________________。
A．T1>T2 B．T1”、“<”或“＝”)。为了加快化学反应速率且使体系中CO的物质的量增加，其他条件不变时，可以采取的措施有________(填序号)。
A．缩小反应器体积 B．再通入CO2
C．升高温度 D．使用合适的催化剂
(4)下列图象符合反应①的是________(填序号)(图中v是速率、φ为混合物中CO含量，T为温度)。
解析： (1)根据盖斯定律，ΔH3＝2ΔH1＋ΔΗ2＝(2a＋b) kJ·mol－1。(2)反应①中Fe和FeO为固体，不计入平衡常数表达式，所以反应①的化学平衡常数表达式K＝c(CO)/c(CO2)。设CO2的转化浓度为x mol·L－1，则
Fe(s) ＋ CO2(g)FeO(s)＋CO(g)
起始浓度(mol·L－1) 1 0
转化浓度(mol·L－1) x x
平衡浓度(mol·L－1) 1－x x
根据平衡常数，x÷(1－x)＝1.0，解得x＝0.5，CO的平衡浓度为0.5 mol·L－1，CO2的转化率为0.5 mol· L－1÷1 mol·L－1×100%＝50%。(3)升温至700 ℃，再次达到平衡时体系中CO的浓度是CO2浓度的两倍，说明平衡向正反应方向移动，为吸热反应，所以a>0。 因为该反应是气体分子数不变的反应，缩小反应器体积，平衡不移动，CO的物质的量不变，A错误；再通入CO2，反应物浓度增大，加快化学反应速率且使体系中CO的物质的量增加，B正确；升高温度，反应速率加快，平衡向正反应方向移动，CO的物质的量增加，C正确；使用合适的催化剂只能加快反应速率，CO的物质的量不变，D错误。(4)A项，根据该图象可知升高温度，平衡向逆反应方向移动，与反应①不符合；B项，平衡后再升高温度，CO的含量减小，平衡向逆反应方向移动，与反应①不符合；C项，T1时反应速率快，说明T1>T2，T1时CO含量高，说明温度升高，平衡向正反应方向移动，与反应①符合。
答案： (1)(2a＋b) kJ·mol－1
(2)c(CO)/c(CO2) 50% 0.5 mol·L－1
(3)> BC (4)C
