2019届一轮复习人教版化学平衡常数化学反应进行的方向学案(1) 35页

第3节　化学平衡常数　化学反应进行的方向 考试说明 ‎1．了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。‎ ‎2．了解利用焓变、熵变判断化学反应进行的方向。‎ 命题规律 本节内容是历届各地高考的必考点。在高考中的考点主要有两个：一是化学平衡常数的计算及利用化学平衡常数进行化学平衡移动方向的判断和反应是放热还是吸热以及温度对平衡常数的影响等；二是焓变、熵变与化学反应方向的关系，这个知识点在高考中考查的不多。‎ 考点1　化学平衡常数及其应用 ‎1．化学平衡常数 ‎(1)概念 在一定温度下，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，用符号K表示。‎ ‎(2)表达式 对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达到平衡时：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)。‎ ‎(3)意义 ‎①K值越大，反应物的转化率越高，正反应进行的程度越大，一般来说，K≥105认为反应进行的较完全。‎ ‎②K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，与压强变化、是否使用催化剂无关。‎ ‎③化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常数。‎ ‎2．平衡转化率 平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。对于反应：aA(g)＋bB(g)??cC(g)＋dD(g)，反应物A的转化率可以表示为α(A)＝×100%。‎ ‎(1)计算平衡常数利用的是物质的平衡浓度，而不是任意时刻浓度，也不能用物质的量。‎ ‎(2)不能把反应体系中固体、纯液体及稀溶液中水的浓度写入平衡常数表达式中。‎ 如CaCO3(s)??CaO(s)＋CO2(g)　K＝c(CO2)‎ Cr2O(aq)＋H2O(l)??2CrO(aq)＋2H＋(aq)‎ K＝ 但非水溶液中发生的反应，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写入平衡常数表达式中。‎ 如C2H5OH(l)＋CH3COOH(l)??CH3COOC2H5(l)＋H2O(l)　K＝。‎ ‎(3)对于给定的化学反应，K只与温度有关，温度改变，平衡常数发生变化 ‎【基础辨析】‎ 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为K＝。(×)‎ ‎(2)恒温、恒容条件下，发生反应2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)达到平衡，向容器中再充入1 mol SO2，平衡正向移动，化学平衡常数增大。(×)‎ ‎(3)‎ 化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关；温度越高，化学平衡常数越大。(×)‎ ‎(4)改变条件，使反应物的平衡转化率都增大，该可逆反应的平衡常数一定增大。(×)‎ ‎(5)改变条件，平衡右移，则反应物的转化率一定增大。(×)‎ 题组一 化学平衡常数及其影响因素 ‎1．在一个容积为2 L的密闭容器中，加入0.8 mol A2气体和0.6 mol B2气体，一定条件下发生反应：A2(g)＋B2(g)??2AB(g)　ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示，下列说法不正确的是(　　)‎ A．图中a点的值为0.15‎ B．该反应的平衡常数K＝0.03‎ C．温度升高，平衡常数K值减小 D．平衡时A2的转化率为62.5%‎ 答案　B 解析　A项，Δc(AB)＝0.5 mol·L－1，Δc(A2)＝(0.4－a)，由化学方程式可知，0.5∶(0.4－a)＝2∶1，a＝0.15，正确；B项，当Δc(AB)＝0.5 mol·L－1时，Δc(B2)＝0.25 mol·L－1，平衡时c(B2)＝(0.3－0.25) mol·L－1＝0.05 mol·L－1，K＝＝，错误；C项，ΔH<0，反应为放热反应，升高温度，K减小，正确；D项，当Δc(AB)＝0.5 mol·L－1时，Δc(A2)＝0.25 mol·L－1，α(A2)＝×‎ ‎100%＝62.5%，正确。‎ ‎2．已知，相关数据见下表：‎ 根据以上信息判断，下列结论错误的是(　　)‎ A．a>b B．增大压强，平衡状态Ⅱ不移动 C．升高温度平衡状态Ⅲ向正反应方向移动 D．反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应 答案　C 解析　由Ⅰ＋Ⅱ＝Ⅲ，得K3＝K1·K2，则a≈2.38，b≈0.78，a>b，A正确；Ⅱ是等体积反应，增大压强，平衡不移动，B正确；由a＝2.38，b＝0.78，可知，随温度升高K2、K3均减小，故反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应；升温时平衡Ⅲ向逆反应方向移动，C错误、D正确。‎ 题组二 化学平衡常数的应用 ‎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 答案　C 解析　A项，NO(g)??N2(g)＋O2(g)的平衡常数为(1/K1) ＝1015，错误；B项，H2和O2之间的反应需要点燃才能进行，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．N2O5是一种新型硝化剂，一定温度下发生反应2N2O5(g)??4NO2(g)＋O2(g)　ΔH>0，T1温度下的部分实验数据为：‎ t/s ‎0‎ ‎500‎ ‎1000‎ ‎1500‎ c(N2O5)/(mol·L－1)‎ ‎5.00‎ ‎3.52‎ ‎2.50‎ ‎2.50‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．500 s内，N2O5的分解速率为2.96×10－3 mol·L－1·s－1‎ B．T1温度下的平衡常数为K1＝125,1000 s时N2O5的转化率为50%‎ C．其他条件不变时，T2温度下反应到1000 s时测得N2O5(g)浓度为2.98 mol·L－1，则有T1T2，则有K1>K2‎ 答案　C 解析　500 s内c(N2O5)由5.00 mol·L－1降低到3.52 mol·L－1，则v(N2O5)＝＝2.96×10－3 mol·L－1·s－1，A正确。1000 s时，c(N2O5)＝2.50 mol·L－1，则c(NO2)＝5 mol·L－1，c(O2)＝1.25 mol·L－1，此时N2O5的转化率为＝50%；化学平衡常数K1＝＝＝125，B正确。T2温度下反应到1000 s时测得N2O5(g)浓度为2.98 mol·L－1>2.50 mol·L－1，说明反应速率减小，故有T1>T2，C错误。该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大，由于T1>T2，则有K1>K2，D正确。‎ 与化学方程式相对应的平衡常数表达式的书写 对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即：K正＝。若化学方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会发生改变。两反应加和，得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积；两反应相减，得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数相除得到的商。‎ 如：N2＋3H2??2NH3，K＝a，则有2NH3??N2＋3H2，K′＝；N2＋H2??NH3，K″＝。考点2　有关化学平衡的计算 ‎“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意条理清楚地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。‎ ‎1．解题步骤 ‎(1)写出涉及的可逆反应的化学方程式。‎ ‎(2)找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按“三段式”列出。‎ ‎(3)根据问题建立相应的关系式进行计算。‎ ‎2．计算模式 对于反应：mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为V L。‎ ‎　　　　　　　 mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)‎ 起始(mol)　　　　　a　　　　b　　　　0　　　0‎ 转化(mol)　　　　　mx　　　nx　　　px　　　qx 平衡(mol)　　　　a－mx　　b－nx　　px　　　qx 则有：①平衡常数：K＝。‎ ‎②A的平衡浓度：c(A)平＝ mol·L－1。‎ ‎③A的转化率：α(A)平＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。‎ ‎④A的体积分数：φ(A)＝×100%。‎ ‎⑤平衡与起始压强之比：＝。‎ ‎⑥混合气体的平均密度 混＝ g·L－1。‎ ‎⑦混合气体的平均摩尔质量 ＝ g·mol－1。‎ ‎(1)计算平衡常数时必须是各物质的平衡浓度(对于反应前后气体总体积不变的可用各物质平衡的物质的量)；平衡常数的单位是一个复合单位，可写，也可不写。‎ ‎(2)转化率有平衡转化率和非平衡转化率之分。‎ ‎1．向一体积不变的密闭容器中加入2 mol A、0.6 mol C和一定量的B三种气体，在一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化的情况如图甲所示。图乙为t2时刻后改变反应条件，该平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知图乙中t3～t4阶段为使用催化剂；图甲中t0～t1阶段c(B)未画出。‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．该反应为吸热反应 B．B在t0～t1阶段的转化率为60%‎ C．t4～t5阶段改变的条件为减小压强 D．t1时该反应的化学平衡常数K＝ 答案　B 解析　在图乙中t3～t4阶段为使用催化剂；t4～t5阶段正、逆反应速率均减小，但平衡不移动，这说明此阶段是减小压强，平衡不移动，说明反应前后体积不变，C正确；根据图甲可知，A是反应物，平衡时消耗A 0.2 mol·L－1，C是生成物，平衡时C增加了0.3 mol·L－1‎ ‎，因此B是反应物，该反应的化学方程式可表示为2A＋B??3C。t5～t6阶段正、逆反应速率均增大，平衡向正反应方向移动，因此改变的条件是升高温度，故该反应是吸热反应，A正确；B的平衡浓度是0.4 mol·L－1，消耗了0.1 mol·L－1，因此B在t0～t1阶段的转化率为20%，B错误；t1时，达平衡时A、B、C的浓度分别是0.8 mol·L－1、0.4 mol·L－1、0.6 mol·L－1，故平衡常数K＝＝，D正确。‎ ‎2．已知A(g)＋B(g)??C(g)＋D(g)，反应的平衡常数和温度的关系如下：‎ 温度/℃‎ ‎700‎ ‎800‎ ‎830‎ ‎1000‎ ‎1200‎ 平衡常数 ‎1.7‎ ‎1.1‎ ‎1.0‎ ‎0.6‎ ‎0.4‎ ‎830 ℃时，向一个2 L的密闭容器中充入0.2 mol的A和0.8 mol的B，反应初始4 s内A的平均反应速率v(A)＝0.005 mol·L－1·s－1。下列说法正确的是(　　)‎ A．4 s时c(B)为0.76 mol·L－1‎ B．830 ℃达平衡时，A的转化率为80%‎ C．反应达平衡后，升高温度，平衡正向移动 D．1200 ℃时反应C(g)＋D(g)??A(g)＋B(g)的平衡常数的值为0.4‎ 答案　B 解析　4 s时Δc(A)＝v(A)·Δt＝0.005 mol·L－1·s－1×4 s＝0.02 mol·L－1，Δc(B)＝Δc(A)＝0.02 mol·L－1，则4 s时，Δc(B)＝－0.02 mol·L－1＝0.38 mol·L－1，A错误；设830 ℃时，A的平衡转化率为x，则 ‎　　　　　A(g)　＋　B(g)??　C(g)＋D(g)‎ 0.1 0.4 0 0‎ 0.1x 0.1x 0.1x 0.1x 0.1(1－x) 0.4－0.1x 0.1x 0.1x K＝＝1，x＝80%，B正确；由表中数据可知，升高温度，平衡常数减小，说明升高温度平衡逆向移动，C错误；正反应的平衡常数为K＝0.4，故1200 ℃时，K逆＝＝＝2.5，D错误。‎ ‎3．温度为T ℃时，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5，反应PCl5(g)??PCl3(g)＋Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据如图。下列说法正确的是(　　)‎ A．反应在前50 s的平均速率v(PCl3)＝0.0032 mol·L－1·s－1‎ B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(PCl3)＝0.11 mol·L－1，则反应的ΔH<0‎ C．相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%‎ D．相同温度下，起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2，反应达到平衡前v(正)>v(逆)‎ 答案　D 解析　由题图数据可知前50 s内，Δn(PCl3)＝0.16 mol，v(PCl3)‎ ‎＝＝0.0016 mol·L－1·s－1，A错误；由题图数据可知，平衡时n(PCl3)＝0.20 mol，保持其他条件不变，升高温度重新达到平衡时，c(PCl3)＝0.11 mol·L－1，则n′(PCl3)＝0.11 mol·L－1×2.0 L＝0.22 mol>0.20 mol，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应，ΔH >0，B错误；起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2，与起始加入2.0 mol PCl5是等效平衡，与原平衡相比压强增大，则平衡向逆反应方向移动，平衡时的PCl5转化率较原平衡低，故平衡时PCl3的物质的量小于0.40 mol，即参加反应的PCl3的物质的量大于1.60 mol，故达到新的平衡时PCl3的转化率大于×100%＝80%，C错误；起始时PCl5的浓度为0.5 mol·L－1，根据图像平衡时PCl3的浓度为＝0.10 mol·L－1，则 ‎　　　　　　PCl5(g)??PCl3(g)＋Cl2(g)‎ 起始/mol·L－1 0.50 0 0‎ 转化/mol·L－1 0.10 0.10 0.10‎ 平衡/mol·L－1 0.40 0.10 0.10‎ 所以平衡常数K＝＝0.025，起始时向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2，起始浓度分别为0.50 mol·L－1、0.10 mol·L－1、0.10 mol·L－1，此时Qc＝＝0.02，Qcv(逆)，D正确。‎ 平衡转化率的计算 ‎(1)明确三个量——起始量、变化量、平衡量 ‎　　　　　N2＋3H22NH3‎ 起始量 1 3 0‎ 转化量 a b c 平衡量 1－a 3－b c ‎①反应物的平衡量＝起始量－转化量。‎ ‎②生成物的平衡量＝起始量＋转化量。‎ ‎③各物质变化浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。变化浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此抓住变化浓度是解题的关键。‎ ‎(2)掌握三个百分数 ‎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混合物组分的百分含量＝×100%。‎ 考点3　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)。‎ ‎2．自发反应 在一定条件下不借助外力就能自发进行的反应称为自发反应。‎ ‎3．化学反应方向的判据 ‎(1)焓判据 放热过程中体系能量降低，ΔH<0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以自发进行，故只用焓变判断反应方向不全面。‎ ‎(2)熵判据 ‎①熵：描述体系混乱程度的物理量，符号为S。熵值越大，体系混乱度越大。‎ ‎②常见的熵增过程 a．气体的扩散；‎ b．不同状态的同一种物质：S(g)>S(l)>S(s)；‎ c．反应前无气体，反应后有气体产生的过程；‎ d．反应前后都有气体，但气体的物质的量增加的反应。‎ ‎③熵判据：体系的混乱度增大，ΔS>0，反应有自发进行的倾向。但有些熵减的过程也能自发进行，故只用熵变来判断反应方向也不全面。‎ ‎(3)复合判据 在温度、压强一定的条件下，化学反应方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，反应方向的复合判据为ΔG＝ΔH－TΔS。‎ 当ΔG＝ΔH－TΔS ‎(1)非自发反应不一定不能发生，在外力作用下可发生如Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑。‎ ‎(2)自发反应发生时需要引发，如2C＋O2===2CO，利用复合判据该反应任何温度下都能自发进行，而该反应发生时需先加热引发。‎ ‎【基础辨析】‎ 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行。(×)‎ ‎(2)NH4HCO3(g)===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。(√)‎ ‎(3)一定温度下，反应MgCl2(l)??Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0。(√)‎ ‎(4)反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0。(√)‎ ‎(5)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。(×)‎ ‎(6)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方向。(×)‎ ‎1．下列关于化学反应自发性的说法中正确的是(　　)‎ A．熵增加的化学反应一定能自发进行 B．自发进行的化学反应一定能迅速发生 C．在一定条件下，吸热反应可自发进行 D．电解池中的化学反应属于自发过程 答案　C 解析　放热的熵增反应是自发的，吸热的熵减反应是不自发的；电解过程属于非自发过程。‎ ‎2．对于化学反应能否自发进行，下列说法中错误的是(　　)‎ A．若ΔH<0、ΔS>0，任何温度下都能自发进行 B．若ΔH>0、ΔS<0，任何温度下都不能自发进行 C．需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程 D．非自发过程在一定条件下可能变成自发过程 答案　C 解析　若ΔH<0、ΔS>0，则有ΔH－TΔS<0，故反应在任何温度下都能自发进行，A正确；若ΔH>0、ΔS<0，则有ΔH－TΔS>0，故反应在任何温度下都不能自发进行，B正确；化学反应能否自发进行与是否需要加热无关，有些自发反应需要加热来引发反应，C 错误；有些非自发反应，改变反应条件可变成自发反应，如CaCO3分解在常温下是非自发反应，但高温下是自发反应，D正确。‎ ‎3．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 解析　若ΔH<0，ΔS>0，则一定自发，若ΔH>0，ΔS<0，则一定不能自发，若ΔH<0，ΔS<0或ΔH>0，ΔS>0，反应能否自发，也和温度有关，A、B错误；C项中反应的ΔS>0，若ΔH<0，则一定自发，现常温下不自发，说明ΔH>0，正确；D项中反应的ΔS<0，能自发，说明ΔH<0，错误。‎ ΔH、ΔS共同判断化学反应进行的方向 ‎1.[高考集萃]判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)[天津高考]Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行。(　　)‎ ‎(2)[江苏高考]2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0。(　　)‎ ‎(3)[江苏高考]对于乙酸与乙醇的酯化反应(ΔH<0)，加入少量浓硫酸并加热，该反应的反应速率和平衡常数均增大。(　　)‎ ‎(4)[天津高考]某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应。(　　)‎ 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√‎ 解析　(1)钠与水反应有气体生成，是熵增的放热反应，反应能自发进行，正确。‎ ‎(2)已知反应是一个熵减的反应，若常温下能自发进行，则需要ΔH<0，错误。‎ ‎(3)此反应ΔH<0，加热平衡逆向移动，平衡常数减小，错误。‎ ‎(4)根据ΔG＝ΔH－TΔS<0为自发反应可知，若ΔH>0，则ΔS一定大于0，正确。‎ ‎2．[2017·天津高考]常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)＋4CO(g)??Ni(CO)4(g)。230 ℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。‎ 第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；‎ 第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。‎ 下列判断正确的是(　　)‎ A．增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大 B．第一阶段，在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度，选50 ℃‎ C．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低 D．该反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO)‎ 答案　B 解析　A错：增加c(CO)，平衡正向移动，温度不变，反应的平衡常数不变。B对：第一阶段，生成的Ni(CO)4是气态，应选择高于其沸点的反应温度，故选50 ℃。C错：230 ℃时，化学平衡常数K＝‎ ‎2×10－5，有利于反应逆向进行，Ni(CO)4分解率较高。D错：反应达到平衡时，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)。‎ ‎3．[2017·江苏高考](双选)温度为T1时，在三个容积均为1 L 的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)(正反应吸热)。实验测得：v正＝v(NO2)消耗＝k正c2(NO2)，v逆＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是(　　)‎ A．达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5‎ B．达平衡时，容器Ⅱ中比容器Ⅰ中的大 C．达平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%‎ D．当温度改变为T2时，若k正＝k逆，则T2>T1‎ 答案　CD 解析　A错：容器Ⅰ中： 2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)‎ 起始/mol·L－1 0.6 0 0‎ 转化/mol·L－1 0.4 0.4 0.2‎ 平衡/mol·L－1 0.2 0.4 0.2‎ 容器Ⅰ中达到平衡时总物质的量为0.2 mol＋0.4 mol＋0.2 mol＝0.8 mol，容器Ⅱ中起始总物质的量为0.3 mol＋0.5 mol＋0.2 mol＝1 mol，因为该反应反应前后气体分子数不相等，则达到平衡时，总物质的量不为1 mol，则容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比不等于4∶5。B错：根据等效平衡，容器Ⅱ中的投料比可转化为：‎ ‎　　　　　　　 2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)‎ 起始/mol·L－1　　 0.3　　　0.5　　　0.2‎ 转化后/mol·L－1 0.6 0.2 0.05‎ 所以平衡逆向移动，c(NO2)增大，c(O2)减小，所以容器Ⅱ中比容器Ⅰ中的小。C对：根据等效平衡，容器Ⅱ中的投料比可转化为：‎ ‎　 　　　　　　2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)‎ 起始/mol·L－1　　 0　　　　0.5　　　0.35‎ 转化后/mol·L－1 0.5 0 0.1‎ 容器Ⅰ中达到平衡时NO的体积分数等于50%，容器Ⅲ中O2抑制反应向右进行，所以NO的体积分数小于50%。D对：由题中关系式v正＝v(NO2)消耗＝k正c2(NO2)，v逆＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k逆c2(NO)·c(O2)可得，k正＝，k逆＝，当温度改变为T2时，k正＝k逆，即＝。反应达到平衡时v(NO2)消耗＝v(NO)消耗，则c2(NO2)＝c2(NO)·c(O2)。温度T1时，K＝＝＝0.8，温度T2时，K＝＝1，平衡常数增大，正反应为吸热反应，所以T2＞T1。‎ ‎4．[2016·天津高考](双选)在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)＋yH2(g)??MHx＋2y(s)　ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．容器内气体压强保持不变 B．吸收y mol H2只需1 mol MHx C．若降温，该反应的平衡常数增大 D．若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)‎ 答案　AC 解析　达到化学平衡时，气体的物质的量不变，所以容器内气体压强保持不变，A项正确；由于该反应是可逆反应，所以吸收y mol H2所需的MHx的物质的量大于1 mol，B 项错误；该反应的平衡常数表达式为K＝，由于该反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，c(H2)减小，故K增大，C项正确；向容器内通入少量氢气，平衡向正反应方向移动，v(正)>v(逆)，即v(吸氢)>v(放氢)，D项错误。‎ ‎5．[2017·全国卷Ⅰ(节选)]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。‎ ‎①H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。‎ ‎②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“＝”)‎ ‎③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 答案　①2.5　2.8×10－3　②>　>　③B 解析　①解：设平衡时H2S转化的物质的量为x mol。‎ ‎　　 　H2S(g)＋CO2(g)??COS(g)＋H2O(g)‎ 初始/mol　　0.40 0.10 　0 　 0‎ 转化/mol　　 x x 　x 　x 平衡/mol　 0.40－x 0.10－x 　x 　 x 由题意得：＝0.02‎ 解得：x＝0.01‎ H2S的平衡转化率α1＝×100%＝2.5%。‎ K＝＝＝≈2.8×10－3。‎ ‎②温度升高，水的平衡物质的量分数增大，平衡右移，则H2S的转化率增大，故α2＞α1。温度升高，平衡向吸热反应方向移动，故ΔH＞0。‎ ‎③A项，充入H2S，H2S的转化率反而减小；B项，充入CO2，增大了一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，故H2S的转化率增大；C项，充入COS，平衡左移，H2S的转化率减小；D项，充入N2，对平衡无影响，不改变H2S的转化率。‎ ‎6．[2017·全国卷Ⅲ]砷(As)是第四周期第ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：‎ ‎(1)画出砷的原子结构示意图________。‎ ‎(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式________________________。该反应需要在加压下进行，原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(3)298 K时，将20 mL 3x mol·L－1Na3AsO3、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 ‎②tm时，v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。‎ ‎③tm时v逆________tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是_____________________________________________________ _______________。‎ ‎④若平衡时溶液的pH＝14，则该反应的平衡常数K为________。‎ 答案　(1)‎ ‎(2)2As2S3＋5O2＋6H2O===4H3AsO4＋6S　增加反应物O2的浓度，提高As2S3的转化速率 ‎(3)①ac　②大于　③小于　tm时生成物浓度较低 ‎④(mol·L－1)－1‎ 解析　(1)As位于周期表中第四周期第ⅤA族，说明As核外有4个电子层，最外层有5个电子，故原子结构示意图为。‎ ‎(2)由题意知As2S3＋O2―→H3AsO4＋S，As2S3中As元素化合价由＋3升高到＋5，S元素化合价由－2升高到0,1 mol As2S3共失去10 mol电子，1 mol O2得到4 mol 电子，根据得失电子守恒可得：2As2S3＋5O2―→4H3AsO4＋6S，再由原子守恒配平可得化学方程式：2As2S3＋5O2＋6H2O===4H3AsO4＋6S。该反应加压时，反应物O2的浓度增大，反应速率加快，平衡右移，同时能提高As2S3的转化速率。‎ ‎(3)①a对：溶液pH不变时，则c(OH－)也保持不变，反应处于平衡状态。b错：根据反应方程式，始终存在速率关系：v(I－)＝2v(AsO)，反应不一定处于平衡状态。c对：由于Na3AsO3总量一定，当c ‎(AsO)/c(AsO)不再变化时，c(AsO)、c(AsO)也保持不变，反应建立平衡。d错：由图可知，建立平衡时c(I－)＝2c(AsO)＝2y mol·L－1，因此c(I－)＝y mol·L－1时，反应没有建立平衡。‎ ‎②tm时，反应正向进行，故v正大于v逆。‎ ‎③由于tm时生成物AsO的浓度小于tn时AsO的浓度，因v逆的大小取决于生成物浓度的大小，故tm时的v逆小于tn时的v逆。‎ ‎④反应前，三种溶液混合后，c(Na3AsO3)＝3x mol·L－1×＝x mol·L－1，同理，c(I2)＝x mol·L－1，反应情况如下：‎ ‎7．[2016·全国卷Ⅰ]CrO和Cr2O在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0 mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O)随c(H＋)的变化如图所示。‎ ‎(1)用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应________________。‎ ‎(2)由图可知，溶液酸性增大，CrO的平衡转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为______________。‎ ‎(3)升高温度，溶液中CrO的平衡转化率减小，则该反应的ΔH________0(填“大于”“小于”或“等于”)。‎ 答案　(1)2CrO＋2H＋??Cr2O＋H2O ‎(2)增大　1.0×1014‎ ‎(3)小于 解析　(1)从图像看出，铬酸根离子在酸性条件下逐渐转化成重铬酸根离子，离子方程式为2CrO＋2H＋??Cr2O＋H2O。‎ ‎(2)从图像看出，酸性越强，c(Cr2O)越大，说明CrO的平衡转化率越大。A点对应的离子浓度：c(Cr2O)＝0.25 mol·L－1，c(H＋)＝1.0×10－7 mol·L－1。c(CrO)＝1.0 mol·L－1－0.25 mol·L－1×2＝0.5 mol·L－1。平衡常数K＝＝＝1.0×1014。‎ ‎(3)升高温度，CrO的平衡转化率减小，说明平衡向左移动，根据平衡移动原理，正反应是放热反应，ΔH<0。‎ ‎8．[2016·全国卷Ⅲ]煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：‎ ‎(1)NaClO2的化学名称为________。‎ ‎(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度323 K，NaClO2溶液浓度为5×10－3 mol·L－1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。‎ 离子 SO SO NO NO Cl－‎ c/(mol·L－1)‎ ‎8.35×10－4‎ ‎6.87×10－6‎ ‎1.5×10－4‎ ‎1.2×10－5‎ ‎3.4×10－3‎ ‎①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式 ‎____________。增加压强，NO的转化率____________(填“提高”“不变”或“降低”)。‎ ‎②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐________(填“增大”“不变”或“减小”)。‎ ‎③由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是__________________________________________________ ____________________。‎ ‎(3)在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。‎ ‎①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”“不变”或“减小”)。‎ ‎②反应ClO＋2SO===2SO＋Cl－的平衡常数K表达式为____________________________。‎ ‎(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。‎ 从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是____________________________________。‎ 答案　(1)亚氯酸钠 ‎(2)①4NO＋3ClO＋4OH－===4NO＋2H2O＋3Cl－　提高　②减小　③大于　NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高 ‎(3)①减小　② ‎(4)形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高 解析　(1)NaClO2的化学名称为亚氯酸钠。‎ ‎(2)①脱硝过程就是烟气中的NO被NaClO2溶液吸收的过程，由表中数据可知NO与ClO在溶液中反应后主要生成NO和Cl－，离子方程式为4NO＋3ClO＋4OH－===4NO＋2H2O＋3Cl－；增加压强，NO在溶液中的溶解度增大，NO的转化率提高。②随着吸收反应的进行，c(OH－)减小，pH逐渐减小。③由表中数据可知，反应一段时间后溶液中SO的浓度大于NO的浓度，说明脱硫反应速率大于脱硝反应速率。‎ ‎(3)①由图像可知，升高温度，气体的平衡分压增大，说明平衡逆向移动，平衡常数减小。‎ ‎(4)采用Ca(ClO)2替代NaClO脱硫，反应生成CaSO4沉淀，平衡向产物方向移动，SO2转化率提高。‎ ‎　　时间：45分钟　　　满分：100分 一、选择题(每题8分，共72分)‎ ‎1．[2017·张家口高三模拟]只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述正确的是(　　)‎ A．K值有变化，平衡一定移动 B．平衡向正反应方向移动时，K值一定增大 C．K值不变，平衡不可能移动 D．相同条件下，同一个反应其化学方程式的计量数增大2倍，K值也增大2倍 答案　A 解析　K值是温度的函数，K值变化，说明温度发生了改变，则平衡一定发生移动，A 正确；若在其他条件不变时，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，有利于反应正向进行，平衡向右移动，但K值只与温度有关，故K值不变，B错误；体系温度不变，则K值不变，但平衡可能发生移动，C错误；相同条件下，同一个反应，其化学方程式的计量数增大2倍，K值应变为原数值的平方，D错误。‎ ‎2．下列有关说法中正确的是(　　)‎ A．2CaCO3(s)＋2SO2(g)＋O2(g)===2CaSO4(s)＋2CO2(g)在高温下能自发进行，则该反应的ΔH<0‎ B．NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0‎ C．反应3Cl2(g)＋8NH3(g)===6NH4Cl(s)＋N2(g)的ΔH>0，ΔS<0‎ D．加入合适的催化剂能降低反应活化能，从而改变反应的焓变 答案　A 解析　该反应为熵减反应，则有ΔS<0；该反应在高温下能自发进行，据ΔH－TΔS<0时反应能自发进行可知，该反应ΔH<0，A正确。该反应为熵增反应，则有ΔS>0，该反应在室温下不能自发进行，据ΔH－TΔS<0时反应能自发进行可知，该反应ΔH>0，B错误。该反应为熵减反应，则有ΔS<0，该反应在室温下能自发进行，据ΔH－TΔS<0时反应能自发进行可知，该反应ΔH<0，C错误。加入合适的催化剂能降低反应活化能，提高反应速率，但不能改变反应的焓变，D错误。‎ ‎3．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 答案　D 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正确；温度不变，平衡常数不变，B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错误。‎ ‎4．一定条件下，向一密闭容器中充入一定量的NH3，反应2NH3(g)??N2(g)＋3H2 (g)达到平衡时N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．压强：p1>p2‎ B．b、c两点对应的平衡常数：Kc>Kb C．a点：2v(NH3)正＝3v(H2)逆 D．a点：NH3的转化率为1/3‎ 答案　B 解析　相同温度下，压强越大，N2的体积分数越小，所以p2>p1，A错误；由图像可知该反应为吸热反应，所以温度越高，K越大，B正确；a点为平衡点，应为3v(NH3)正＝2v(H2)逆，C错误；假设反应后气体总体积为1 L，则N2为0.1 L、H2为0.3 L，未反应的 NH3为0.6 L，参加反应的NH3为0.2 L，所以氨气的转化率为×100%＝25%，D错误。‎ ‎5.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 答案　A 解析　A项正确，达平衡时，c(N2)＝c(O2)＝c1 mol·L－1，c(NO)＝2(c0－c1) mol·L－1；B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。‎ ‎6．[2017·天津市河西区质检]将一定量纯净的氨基甲酸铵(NH2COONH4)粉末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：‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．该反应的ΔH<0‎ B．该反应在较低温度下能自发进行 C．25 ℃ 时平衡常数的值K≈1.6×10－8‎ D．再加入少量NH2COONH4平衡正向移动 答案　C 解析　由表中数据可知，升高温度，平衡气体总浓度增大，说明平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A错误；该反应前后气体分子数增大，则ΔS>0，在较低温度下，ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行，B错误；25 ℃时，NH3、CO2的平衡浓度分别为3.2×10－3 mol/L、1.6 ×10－3 mol/L，因此K＝c2(NH3)×c(CO2)≈1.6×10－8，C正确；NH2COONH4为固体，加入少量NH2COONH4平衡不移动，D错误。‎ ‎7．下列有关叙述中正确的是(　　)‎ 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A M(s)===X(g)＋Y(s)‎ ΔH>0‎ 它是非自发反应 B W(s)＋xG(g)===2Q(g)‎ ΔH<0，自发反应 x可能等于1、2、3‎ C ‎4X(g)＋‎ 能自发反应 ΔH一定小于0‎ ‎5Y(g)===4W(g)＋6G(g)‎ D ‎4M(s)＋N(g)＋2W(l)===4Q(s)‎ 常温下，自发进行 ΔH>0‎ 答案　B 解析　该反应中固体分解生成气体和固体，则该反应熵增加，且为吸热反应，则有ΔH>0，ΔS>0，当温度升高时，使ΔH－TΔS<0，该反应能自发进行，A错误；该反应的ΔH<0，若为熵减反应，在低温下能自发进行，若为熵增反应，在任何温度下均可自发进行，故x可能等于1、2、3，B正确；该反应为熵增反应，即ΔS>0，当ΔH<0时，在任何温度下均能自发进行，当ΔH>0时，高温下可自发进行，C错误；该反应为熵减反应，常温下能自发进行，说明该反应一定是放热反应，则有ΔH<0，D错误。‎ ‎8．[2017·成都高三质检]在两个固定容积均为1 L密闭容器中以不同的氢碳比充入H2和CO2，在一定条件下发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)??C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH。CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．该反应在高温下自发进行 B．氢碳比：x<2.0‎ C．氢碳比为2.0时，Q点v逆(H2)小于P点的v逆(H2)‎ D．向处于P点状态的容器中，按2∶4∶1∶4的比例再充入CO2、H2、C2H4、H2O，再次平衡后α(CO2)减小 答案　C 解析　通过图像可判断该反应的ΔH<0，因ΔS<0，ΔG＝ΔH－TΔS中T越大越不利于反应自发进行，因此T数值较小时(即低温)反应可自发进行，A错误；增大一种反应物的浓度，另外一种反应物转化率提高，故氢碳比越大，CO2转化率越高，x>2.0，B错误；氢碳比为2.0时，P点为平衡点，由Q点到P点，CO2转化率增大，平衡正向移动，故Q点v正>v逆，v逆逐渐增大至P点时与v正相等，故Q点v逆(H2)小于P点的v逆(H2)，C正确；设再充入n(C2H4)＝1 mol，n(C2H4)∶n(H2O)＝1 mol∶4 mol，相当于n(CO2)∶n(H2)＝2 mol∶6 mol，总共相当于加入(2 mol＋2 mol)∶(4 mol＋6 mol)＝2∶5的CO2、H2，即氢碳比为5∶2，该比值大于2，故CO2转化率增大，D错误。‎ ‎9．[2017·江苏南通高三调研]一定温度下，在三个体积均为0.5 L的恒容密闭容器中发生反应：CO(g)＋Cl2(g)??COCl2(g)，其中容器Ⅰ中5 min时达到平衡。‎ 下列说法中正确的是(　　)‎ A．容器Ⅰ中前5 min的平均反应速率：v(CO)＝0.16 mol·L－1·min－1‎ B．该反应为吸热反应 C．容器Ⅱ中起始时Cl2的物质的量为0.55 mol D．若起始时向容器Ⅰ中加入0.8 mol CO、0.8 mol Cl2，达到平衡时CO的转化率大于80%‎ 答案　C 解析　A项，v(CO)＝v(COCl2)＝＝0.32 mol·L－1·min－1，错误；B项，容器Ⅲ中COCl2折算成CO和Cl2时，与容器Ⅰ中投料相同，平衡时，高温下对应的COCl2的量小，即升温平衡逆向移动，所以正反应为放热反应，错误；C项，Ⅰ、Ⅱ中，温度相等，所以K相等，Ⅰ中K＝＝＝10，Ⅱ中K＝＝10，解得a＝0.55 mol，正确；D项，容器Ⅰ中，CO的转化率为80%，选项中加入的CO和Cl2比容器Ⅰ中的少，相当于减小压强，平衡逆向移动，所以CO的转化率小于80%，错误。‎ 二、非选择题(共28分)‎ ‎10．[2017·贵州贵阳高三期末](14分)氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。‎ ‎(1)在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应N2＋3H2??2NH3。该可逆反应达到平衡的标志是________。‎ A．3v正(H2)＝2v逆(NH3)‎ B．单位时间生成m mol N2的同时生成3m mol H2‎ C．容器内的总压强不再随时间而变化 D．混合气体的密度不再随时间变化 ‎(2)工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理，在一定温度下，体积为2 L的恒容密闭容器中，测得如下表所示数据。‎ 时间/min CH4(mol)‎ H2O(mol)‎ CO(mol)‎ H2(mol)‎ ‎0‎ ‎0.40‎ ‎1.00‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎5‎ a ‎0.80‎ c ‎0.60‎ ‎7‎ ‎0.20‎ b ‎0.20‎ d ‎10‎ ‎0.21‎ ‎0.81‎ ‎0.19‎ ‎0.64‎ 请回答下列问题：‎ ‎①该温度下，上述反应的平衡常数K＝________；‎ ‎②反应在7～10 min内，CO的物质的量减少的原因可能是________(填字母)。‎ A．减少CH4的物质的量 　　 B．降低温度 C．升高温度 　　 D．充入H2‎ ‎③若保持相同的温度，向2 L的恒容密闭容器中同时充入0.2 mol CH4、0.6 mol H2O、a mol CO和0.5 mol H2，当a＝0.2时，上述反应向________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。若要使上述反应开始时向逆反应方向进行，则a的取值范围为________。‎ 答案　(1)C　(2)①0.0675　②D　③正反应　a>0.26‎ 解析　(1)A项，3v正(H2)＝2v逆(NH3)，化学反应速率之比与化学计量数之比不等，故正逆反应速率不等，错误；B项，单位时间生成m mol N2是逆反应，生成3m mol H2也是逆反应，错误；C项，该反应为气体体积缩小的反应，反应过程中气体的物质的量发生变化，容器内压强也发生变化，容器内压强不再随时间而变化，说明各组分的浓度不再变化，正逆反应速率相等，达到了平衡状态，正确；D项，密度ρ＝，总质量不变，容器体积不变，密度不变，故混合气体的密度不再随时间变化不能作为判断反应是否达到化学平衡状态的依据，错误。‎ ‎(2)①　　　　CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)‎ 起始(mol/L) 0.20 0.50 0 0‎ 反应(mol/L) 0.10 0.10 0.10 0.30‎ 平衡(mol/L) 0.10 0.40 0.10 0.30‎ 该反应的平衡常数K＝＝0.0675；‎ ‎②反应在7～10 min之间，CO的物质的量减少，CH4、H2O和H2物质的量增加，应为加入氢气使平衡逆向移动，故答案为D。‎ ‎③当a＝0.2时，Qc＝＝0.0520.0675，故a>0.26。‎ ‎11．(14分)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：‎ ‎①CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)　‎ ΔH1＝－99 kJ/mol ‎②CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)　‎ ΔH2＝－58 kJ/mol ‎③CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)　‎ ΔH3＝＋41 kJ/mol 回答下列问题：‎ ‎(1)反应①的化学平衡常数K表达式为__________________，图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为______________(填曲线标记字母)。‎ ‎(2)合成气组成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60时，体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而________(填“增大”或“减小”)；图2中的压强由大到小为________。‎ 答案　(1)K＝　a ‎(2)减小　p3>p2>p1'‎ 解析　(1)反应①为放热反应，则升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，曲线a正确。‎ ‎(2)升高温度时，反应①为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低。相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。故增大压强时，有利于CO的转化率升高。‎