2018届高考一轮复习人教版化学反应速率与化学平衡平衡常数及移动方向2学案(7) 21页

第三讲　化学平衡常数及反应进行的方向 ‎[2017高考导航]‎ 考纲要求 真题统计 命题趋势 ‎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．了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系。‎ ‎3．掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据，能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。‎ ‎2015，卷Ⅰ 28T(4)；‎ ‎2015，卷Ⅱ 27T(2)；‎ ‎2014，卷Ⅰ 28T(3)；‎ ‎2014，卷Ⅱ 26T(1)(2)；‎ ‎2013，卷Ⅰ 28T(4)；‎ ‎2013，卷Ⅱ 28T(2)(3)‎ ‎　　化学平衡的思想和勒夏特列原理在其他平衡体系中的应用是高考命题的趋势。预计2017年高考中将重点考查化学平衡常数及转化率的计算，化工生产中适宜温度、压强及酸碱度的选择。复习备考时，应特别关注：化学平衡常数及转化率的计算，化学平衡图像的分析；化学平衡的思想和勒夏特列原理在其他平衡体系中的应用等。‎ 考点一　化学平衡常数及应用[学生用书P168]‎ ‎1．化学平衡常数的概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。‎ ‎2．化学平衡常数的表达式 对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，‎ K＝(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。‎ ‎3．化学平衡常数的意义 ‎(1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。‎ ‎(2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。‎ ‎(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。‎ ‎4．化学平衡常数的应用 ‎(1)判断、比较可逆反应进行的程度 一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：‎ K值 正反应进行的程度 平衡时生成物浓度 平衡时反应物浓度 反应物转化率 越大 越大 越大 越小 越高 越小 越小 越小 越大 越低 ‎(2)判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向 对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，若浓度商Qc＝，则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所处的状态。‎ ‎(3)判断可逆反应的热效应 ‎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，也能改变化学平衡常数。(　　)‎ ‎(3)化学平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动。(　　)‎ ‎(4)化学平衡发生移动，化学平衡常数不一定发生变化。(　　)‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√‎ ‎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：选D。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＝，即K＝K1/K2。‎ ‎3．在‎25 ℃‎时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：‎ 物质 X Y Z 初始浓度/mol·L－1‎ ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎0‎ 平衡浓度/mol·L－1‎ ‎0.05‎ ‎0.05‎ ‎0.1‎ 下列说法错误的是(　　)‎ A．反应达到平衡时，X的转化率为50%‎ B．反应可表示为X＋3Y2Z，其平衡常数为1 600‎ C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大 D．改变温度可以改变此反应的平衡常数 解析：选C。X、Y反应的物质的量浓度为0.05 mol·L－1、0.15 mol·L－1，Z生成的物质的量浓度为0.1 mol·L－1，则该反应的化学方程式为X＋3Y2Z。显然，X的转化率为50%；平衡常数K＝＝1 600；平衡常数仅受温度的影响，不受压强和浓度的影响，所以C错误。‎ 名师点拨 ‎(1)关于H2O的浓度问题 ‎①稀水溶液中进行的反应，虽然H2O参与反应，但是H2O只作为溶剂，不能代入平衡常数表达式。‎ 如NH4Cl＋H2ONH3·H2O＋HCl的平衡常数表达式为K＝。‎ ‎②H2O的状态不是液态而是气态时，则需要代入平衡常数表达式。‎ ‎(2)K的大小只与温度有关，与反应物或生成物的起始浓度的大小无关。‎ ‎(3)代入平衡常数表达式的是平衡浓度，而不是任意时刻的浓度，更不能将物质的量代入。‎ ‎(4)同一化学反应，可以用不同的化学方程式表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数表达式及相应的平衡常数。因此，要注意使用与化学方程式相对应的平衡常数。‎ ‎　(2016·成都阶段测试)汽车尾气里含有的NO气体是由内燃机燃烧时产生的高温引起氮气和氧气反应所致：‎ N2(g)＋O2(g)2NO(g)　ΔH>0‎ 已知该反应在2 ‎404 ℃‎时，平衡常数K＝6.4×10－3。请回答下列问题。‎ ‎(1)该反应的平衡常数表达式为________________。‎ ‎(2)该温度下，向‎2 L密闭容器中充入N2和O2各1 mol，平衡时，N2的转化率是________%(保留整数)。‎ ‎(3)该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10－1 mol·L－1、4.0×10－2 mol·L－1和3.0×10－3 mol·L－1，此时反应________________(填“处于化学平衡状态”“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”)，理由是________________________________________________________________________。‎ ‎(4)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，下图变化趋势正确的是________。‎ ‎(5)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2，达到平衡状态后再向其中充入一定量NO，重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比，此时平衡混合气中NO的体积分数________(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ ‎[解析]　(2)N2(g)＋O2(g)2NO(g)‎ 起始/mol　1　　　1　　　　0‎ 变化/mol　x　　　x　　　 2x 平衡/mol　1－x　 1－x　　2x K＝＝6.4×10－3，x≈0.04，N2的转化率为×100%＝4%。‎ ‎(3)Qc＝＝9.0×10－4<6.4×10－3，所以反应向正反应方向进行。‎ ‎(4)由于该反应的正反应是吸热反应，所以升高温度，化学平衡正向移动，‎ 化学平衡常数增大，A项正确；加入催化剂，化学反应速率加快，达到平衡所需要的时间缩短，但NO的平衡浓度不变，B项错误；升高温度，平衡正向移动，氮气的转化率提高，化学反应速率加快，达到平衡所需要的时间缩短，C项正确。‎ ‎(5)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2，达到平衡状态后再向其中充入一定量NO，由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，故建立的平衡与原平衡等效，平衡混合气中NO的体积分数不变。‎ ‎[答案]　(1)K＝　(2)4‎ ‎(3)向正反应方向进行　Qc＝＝9.0×10－40。‎ ‎(1)此反应的平衡常数表达式为K＝________。‎ ‎(2)温度降低，则平衡常数K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(3)已知1 ‎100 ℃‎时，K＝0.263，此时测得高炉中c(CO2)＝0.025 mol·L－1，c(CO)＝0.1 mol·L－1，在这种情况下，该反应________(填“是”或“没有”)处于化学平衡状态，此时正反应速率________逆反应速率(填“>”“<”或“＝”)，其原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)固体FeO和Fe不写入平衡常数表达式中；‎ ‎(2)温度降低，平衡逆向移动，K减小；‎ ‎(3)＝＝0.25v(逆)。‎ 答案：(1)　(2)减小　(3)没有　>　＝0.25v(逆)‎ ‎4．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 请回答下列问题：‎ ‎(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；C项，此反应不论是否平衡，压强均不改变；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 应用化学平衡常数时应注意的四个问题 ‎(1)化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。‎ ‎(2)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。‎ ‎(3)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看作一个常数，而不计入平衡常数表达式中。‎ ‎(4)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。‎ ‎ ‎ 考点二　有关化学平衡的计算[学生用书P170]‎ ‎1．分析三个量：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 化学平衡计算模式：对以下反应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)‎ 起始量(mol/L) a b 0 0‎ 变化量(mol/L) mx nx px qx 平衡量(mol/L) a－mx b－nx px qx ‎(1)平衡常数：K＝。‎ ‎(2)转化率＝×100%，如α(A)平＝×100%。‎ ‎(3)百分含量：φ(A)＝×100%。‎ ‎(4)平衡前后的压强之比：＝。‎ ‎(5)平均摩尔质量：M＝ g/mol。‎ ‎1．(教材改编)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________，反应②的平衡常数为________，相同温度下H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数为________。‎ 解析：根据题干信息，可知平衡时：c(NH3)＝c(HI)＋‎2c(H2)＝4 mol·L－1 ＋0.5 mol·L－1×2＝5 mol·L－1。由化学平衡常数的定义，则反应①的平衡常数K＝c(NH3)·c(HI)＝5×4＝20。反应②的平衡常数K＝＝＝，其逆反应的平衡常数为64。‎ 答案：20　　64‎ ‎2．(2014·高考福建卷)已知t ℃时，反应FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)的平衡常数K＝0.25。‎ ‎(1)t ℃时，反应达到平衡时n(CO)∶n(CO2)＝________________________________________________________________________。‎ ‎(2)若在‎1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s)，并通入x mol CO，t ℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%，则x＝__________。‎ 解析：(1)根据该反应的K＝c(CO2)/c(CO)＝0.25，可知反应达到平衡时n(CO)∶n(CO2)＝4∶1。‎ ‎(2)根据反应：FeO(s)＋　CO(g)　Fe(s)＋　CO2(g)‎ 0.02 x 0 0‎ 0.01 0.01 0.01 0.01‎ 0.01 x－0.01 0.01 0.01‎ 根据化学平衡常数可知：K＝0.01/(x－0.01)＝0.25，解得x＝0.05。‎ 答案：(1)4∶1　(2)0.05‎ 名师点拨 有关化学平衡计算的注意事项 ‎(1)注意反应物和生成物的浓度关系：反应物：c(平)＝c(始)－c(变)；生成物：c(平)＝c(始)＋c(变)。‎ ‎(2)利用ρ混＝和Mr＝计算时要注意m总应为气体的质量，V应为反应容器的体积，n总应为气体的物质的量。‎ ‎(3)起始浓度、平衡浓度不一定符合化学计量数之比，但物质之间是按化学计量数之比反应和生成的，故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比，这是计算的关键。‎ ‎(4)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。‎ ‎　(2015·高考全国卷Ⅱ，27，14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 ‎②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2‎ ‎③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下：‎ 化学键 H—H C—O H—O C—H E/(kJ·mol－1)‎ ‎436‎ ‎343‎ ‎1 076‎ ‎465‎ ‎413‎ 由此计算ΔH1＝________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3‎ ‎＝________kJ·mol－1。‎ ‎(2)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)，其判断理由是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 图1‎ ‎(3)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”)，其原因是________________________________________________________________________；‎ 图2中的压强由大到小为________，其判断理由是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 图2‎ ‎[解析]　(1)根据键能与反应热的关系可知，ΔH1＝反应物的键能之和－生成物的键能之和＝(1 076 kJ·mol－1＋2×436 kJ·mol－1)－(413 kJ·mol－1×3＋343 kJ·mol－1＋465 kJ·mol－1)＝ －99 kJ·mol－1。‎ 根据盖斯定律可得：ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－58 kJ·mol－1)－(－99 kJ·mol－1)＝＋41 kJ·mol－1。‎ ‎(2)根据化学平衡常数的书写要求可知，反应①的化学平衡常数表达式为K＝。反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故曲线a符合要求。‎ ‎(3)由图2可知，压强一定时，CO的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应③为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生CO的量增大，而总结果是随温度升高，CO的转化率减小。反应①的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，而反应③为气体总分子数不变的反应，产生CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高，故压强p1、p2、p3的关系为p1＜p2＜p3。‎ ‎[答案]　(1)－99　＋41‎ ‎(2)K＝[或Kp＝]　a 反应①为放热反应，平衡常数数值应随温度升高变小 ‎(3)减小　升高温度时，反应①为放热反应，平衡逆向移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡正向移动，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　p3＞p2＞p1　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，CO的转化率升高 试分析增大压强对于反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的平衡移动及反应速率的影响。‎ 答案：该反应是反应前后气体体积相等的反应，增大压强时，正逆反应速率同等程度地增大，所以平衡不发生移动。‎ 化学平衡计算题的解题思路 ‎ ‎ 题组一　用“三段式”进行有关平衡的计算 ‎1．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N2的体积分数接近于(　　)‎ A．5%　　　　　　　　　　 B．10%‎ C．15% D．20%‎ 解析：选C。根据题意可知，发生反应的H2的物质的量为8 mol×25%＝2 mol，因此可得下列“三段式”：‎ ‎　　　　N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)‎ 初始/mol　　2　　　8　　　　　 0‎ 转化/mol　　　　　2　　　　　 平衡/mol　　　　　6　　　　　 在同温同压下，气体的体积之比等于物质的量之比，因此平衡时N2的体积分数等于其物质的量分数，即为×100%≈15%。‎ ‎2．已知在一定条件下2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1。向一密闭容器中加入 2 mol SO2和1 mol O2，达平衡时SO2的转化率为90%，放出的热量为Q1；向另一相同容器中加入2 mol SO3，在相同条件下，达平衡时吸收的热量为Q2，则下列关系中正确的是(　　)‎ A．Q＞Q1＞Q2 B．Q1＞Q2＞Q C．Q1＞Q＞Q2 D．Q1＝Q2＞Q 解析：选A。两平衡等效。‎ ‎2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1‎ 起始2 mol　1 mol　　　0‎ 变化1.8 mol 0.9 mol　1.8 mol 平衡0.2 mol 0.1 mol　1.8 mol Q1＝0.9Q ‎2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋Q kJ·mol－1‎ 起始2 mol 0 0‎ 平衡1.8 mol 0.2 mol 0.1 mol 变化0.2 mol 0.2 mol 0.1 mol 所以Q2＝0.1Q，所以Q＞Q1＞Q2。‎ 题组二　化学平衡及化学平衡常数的综合计算 ‎3．[2015·高考全国卷Ⅰ，28－(4)]Bodensteins研究了下列反应：‎ ‎2HI(g)H2(g)＋I2(g)‎ 在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数 x(HI)与反应时间t的关系如下表：‎ t/min ‎0‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎120‎ x(HI)‎ ‎1‎ ‎0.91‎ ‎0.85‎ ‎0.815‎ ‎0.795‎ ‎0.784‎ x(HI)‎ ‎0‎ ‎0.60‎ ‎0.73‎ ‎0.773‎ ‎0.780‎ ‎0.784‎ ‎(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为________。‎ ‎(2)上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正＝0.002 7 min－1，在t＝40 min时，v正＝________min－1。‎ ‎(3)由上述实验数据计算得到v正～x(HI)和v逆～x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为________(填字母)。‎ 解析：(1)由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x(HI)均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。设HI的初始浓度为1 mol·L－1，则：‎ ‎　　　　　　　　2HI(g)H2(g) ＋ I2(g)‎ 初始浓度/mol·L－1　 1　　　　0　　　　0 ‎ 转化浓度/mol·L－1　 0.216　0.108　0.108‎ 平衡浓度/mol·L－1　 0.784　0.108　0.108‎ K＝＝。‎ ‎(2)建立平衡时，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)x(I2)，k逆＝k正。由于该反应前后气体分子数不变，故k逆＝k正＝k正＝。在t＝40 min 时，x(HI)＝0.85，则v正＝0.002 7 min－1×0.852≈1.95×10－3 min－1。‎ ‎(3)因2HI(g)H2(g)＋I2(g)　ΔH＞0，升高温度，v正、v逆均增大，且平衡向正反应方向移动，HI的物质的量分数减小，H2、I2的物质的量分数增大。因此，反应重新达到平衡后，相应的点分别应为A点和E点。‎ 答案：(1)　(2)　1.95×10－3　(3)A、E ‎4．(2016·合肥高三模拟)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)，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 请回答下列问题：‎ ‎(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝________________________________________________________________________。‎ ‎(2)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。‎ ‎(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：‎3c(CO2)·c(H2)＝‎5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________。‎ ‎(4)若‎830 ℃‎时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。‎ ‎(5)‎830 ℃‎时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积，平衡____________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。‎ ‎(6)若1 ‎200 ℃‎时，在某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol·L－1、2 mol·L－1、4 mol·L－1、4 mol·L－1，则此时上述反应的平衡移动方向为____________(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。‎ 解析：(1)根据反应方程式CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)可知，该反应的平衡常数表达式为K＝。‎ ‎(2)根据已知题干中的表格可知，随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，说明正反应为吸热反应。‎ ‎(3)某温度下，各物质的平衡浓度有如下关系‎3c(CO2)·c(H2)＝‎5c(CO)·c(H2O)，根据平衡常数表达式K＝可知，K＝3/5＝0.6，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为‎700 ℃‎。‎ ‎(4)化学平衡常数只与温度有关，与反应物和生成物的浓度无关，所以只要在‎830 ℃‎的条件下，平衡常数的数值都是1.0。‎ ‎(5)‎830 ℃‎达到平衡，扩大容器体积的瞬间，反应物和生成物的浓度都减小相同的倍数，根据平衡常数表达式K＝可知，反应物和生成物同时改变相同的倍数，Qc＝K，平衡不发生移动。‎ ‎(6)1 ‎200 ℃‎时Qc＝，将各物质的浓度代入可得Qc＝4，而此温度下的平衡常数为2.6，因为Qc>K，所以平衡向逆反应方向移动。‎ 答案：(1)　(2)吸热　(3)700 ℃　(4)等于 ‎(5)不　(6)逆反应方向 题组三　利用等效平衡规律进行计算 ‎5．二甲醚是一种重要的清洁燃料，可以通过CH3OH分子间脱水制得：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－23.5 kJ/mol。一定温度下，容积均为‎2 L的甲、乙两固定容积的密闭容器中，发生上述反应。测得有关数据如下表。‎ 容器 甲 乙 反应物投入量 ‎2 mol CH3OH(g)‎ ‎2 mol CH3OCH3(g)、‎ ‎2 mol H2O(g)‎ 平衡时 n(CH3OCH3)/mol ‎0.8‎ a 反应物的转化率 α2‎ α1‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．α1＋α2>1‎ B．0.80)‎ 下列叙述不正确的是(　　)‎ A．容器①、②中反应平衡时XY3的浓度相同 B．容器①、②中达到平衡时各物质的百分含量相同 C．达平衡时，两个容器中XY3的物质的量浓度均为2 mol·L－1‎ D．若容器①体积为‎0.20 L，则达平衡时放出热量大于46.3 kJ　‎ 解析：选C。由化学方程式判断这两个反应属于等效平衡，达到平衡时各物质的物质的量全部相同，浓度也相同，因此A、B项正确。当容器体积减小时，平衡向气体物质的量减小的方向即正向移动，因此会继续放出热量，则D项正确。达平衡时，XY3的物质的量浓度为4 mol·L－1，C项错误。‎ 等效平衡规律 ‎1．含义 在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，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百分含量相同。‎ 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。‎ ‎3．分类及方法指导 ‎(1)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)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。‎ ‎(3)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。‎ 考点三　化学反应进行的方向[学生用书P172]‎ 一、自发过程 ‎1．含义 在一定条件下，不需要借助外力作用就能自发进行的过程。‎ ‎2．特点 ‎(1)体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或放出热量)；‎ ‎(2)在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。‎ 二、化学反应方向的判据 ‎1．焓判据 放热反应体系能量降低，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 ‎①气体的扩散；‎ ‎②不同状态的同一种物质：S(g)>S(l)>S(s)；‎ ‎③反应前无气体，反应后有气体产生的过程；‎ ‎④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，但有些熵减的反应也能自发进行，故只用熵变来判断反应方向也不全面。‎ 三、焓变、熵变与反应方向 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．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)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。(　　)‎ 答案：(1)√　(2)×‎ ‎2．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 ‎3．(教材改编)下列组合中在任何温度下反应均能自发进行的是(　　)‎ A．ΔH>0，ΔS>0　　　　　 B．ΔH<0，ΔS<0‎ C．ΔH>0，ΔS<0 D．ΔH<0，ΔS>0‎ 答案：D 名师点拨 ‎(1)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响。‎ ‎(2)化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。‎ ‎　(2016·最新改编题)下列反应中，一定不能自发进行的是(　　)‎ A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH＝－78.03 kJ/mol　ΔS＝1 110 J/(mol·K)‎ B．CO(g)===C(石墨，s)＋1/2O2(g)　ΔH＝＋110.5 kJ/mol　ΔS＝－89.36 J/(mol·K)‎ C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)　ΔH＝－444.3 kJ/mol　ΔS＝－280.1 J/(mol·K)‎ D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝＋37.301 kJ/mol　ΔS＝184.05 J/(mol·K)‎ ‎[解析]　根据ΔG＝ΔH－TΔS，当ΔH<0，ΔS>0时，ΔG<0，反应肯定能自发进行；当ΔH>0，ΔS<0时，ΔG>0，反应一定不能自发进行。‎ ‎[答案]　B 灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿，现把白锡制成的器皿放在‎0 ℃‎、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？‎ 已知：在‎0 ℃‎、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝－2 180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1。‎ 解析：ΔH－TΔS＝－2 180.9 J·mol－1×10－3 kJ·J－1－273 K×(－6.61 J·mol－1·K－1)×10－3 kJ·J－1≈－0.38 kJ·mol－1<0，白锡转化为灰锡的反应能自发进行。‎ 答案：白锡会自发变成灰锡，器皿不能再继续使用。‎ 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 在任何温度下均能自发进行 ‎＋‎ ‎－‎ 永远是正值 在任何温度下均不能自发进行 ‎＋‎ ‎＋‎ 低温为正；高温为负 低温时不能自发；高温时能自发 ‎－‎ ‎－‎ 低温为负；高温为正 低温时能自发；高温时不能自发 ‎ ‎ 题组一　焓变与熵变 ‎1．(教材改编)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(s)＋2HCl(aq)===CaCl2(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)‎ C．C(s)＋O2(g)===CO2(g)‎ D．2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)‎ 答案：B 题组二　化学反应方向的复合判据 ‎3．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 解析：选D。反应能自发进行的前提条件是反应的ΔH－TΔS<0，温度的变化可能使ΔH－TΔS的符号发生变化。对于A项，ΔH>0，ΔS<0，在任何温度下，都有ΔH－TΔS>0，即任何温度下，反应都不能自发进行；对于B项，ΔH<0，ΔS<0，在较低温度下，ΔH－TΔS<0，即较低温度时反应能自发进行；对于C项，ΔH>0，ΔS>0，若使反应自发进行，即ΔH－TΔS<0，必须提高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于D项，ΔH<0，ΔS>0，在任何温度下，都有ΔH－TΔS<0，即在任何温度下反应均能自发进行。‎ ‎4．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。‎ 答案：ΔH－TΔS＝－113.0 kJ·mol－1－298 K×(－145.3 J·mol－1·K－1×10－3kJ·J－1)≈－69.7 kJ·mol－1<0，可以自发进行。‎ 焓判据和熵判据能作为反应自发进行的一般判据，而由焓判据和熵判据组成的复合判据才是反应是否自发进行的根本判据：反应是否自发与温度有关，一般低温时焓变影响为主；高温时熵变影响为主。根据ΔH－TΔS可准确判断反应进行的方向。‎ ‎ ‎ 一、选择题 ‎1．(2014·高考上海卷)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错误的是(　　)‎ A．K值不变，平衡可能移动 B．K值变化，平衡一定移动 C．平衡移动，K值可能不变 D．平衡移动，K值一定变化 解析：选D。平衡常数只与温度有关，但影响化学平衡的因素很多，温度、浓度、压强的改变均可以改变平衡状态。只要正逆反应速率不再相等，平衡状态就被破坏，从而达到新的平衡状态，温度不变平衡也可能发生移动，则K值不变，平衡可能移动，A正确；K值变化，说明反应的温度一定发生了变化，由于任何反应均伴随能量变化，因此平衡一定移动，B正确；平衡移动，温度可能不变，因此K值可能不变，C正确，D不正确，答案选D。‎ ‎2．下列说法正确的是(　　)‎ A．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小 B．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的 C．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0‎ D．常温下，反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0‎ 解析：选D。反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的，若ΔH<0，ΔS>0，则一定能自发进行，若ΔH>0，ΔS<0，则一定不能自发进行，若ΔH<0，ΔS<0或ΔH>0，ΔS>0，则可能自发进行，是否自发和温度有关，A、B两项错误；C项反应的ΔS<0，能自发，说明ΔH<0，C项错误；D项反应的ΔS>0，若ΔH<0，则一定能自发，而实际上常温不自发，说明ΔH>0，D项正确。‎ ‎3．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：选C。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。‎ ‎4．某温度下某气体反应达到化学平衡，平衡常数K＝，恒容时，若温度适当降低，F的浓度增加。下列说法中正确的是(　　)‎ A．增大c(A)、c(B)，K增大 B．降低温度，正反应速率增大 C．该反应的焓变为负值 D．该反应的化学方程式为2E(g)＋F(g)A(g)＋2B(g)‎ 解析：选D。A项，平衡常数K只随温度变化，不随浓度变化，故不正确；B项，降低温度，正、逆反应速率均减小，不正确；C项，降低温度，F浓度增大，表明平衡逆向移动，正反应是吸热反应，则焓变为正值，不正确；D项，根据化学平衡常数表达式可知A、B是生成物，E、F为反应物，且对应指数为其化学方程式前的化学计量数，正确。‎ ‎5．(2016·济宁高三质检)可逆反应：2SO2＋O22SO3达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2。下列说法正确的是(K为平衡常数，Qc为浓度商)(　　)‎ A．Qc不变，K变大，O2转化率增大 B．Qc不变，K变大，SO2转化率减小 C．Qc变小，K不变，O2转化率减小 D．Qc变大，K不变，SO2转化率增大 解析：选C。当可逆反应2SO2＋O22SO3达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2，平衡向右进行，但O2转化率减小，浓度商Qc变小，K不变。‎ ‎6．反应①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)的平衡常数为K1；反应②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)的平衡常数为K2。在不同温度时K1、K2的值如下表。‎ 温度(K)‎ K1‎ K2‎ ‎973‎ ‎1.47‎ ‎2.38‎ ‎1 173‎ ‎2.15‎ ‎1.67‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．反应①是放热反应 B．反应②是放热反应 C．反应②在973 K时增大压强，K2增大 D．在常温下反应①一定能自发进行 解析：选B。A项，由表格数据可知，反应①升温，平衡常数增大，则正反应是吸热反应；B项，反应②升温，化学平衡常数减小，则正反应是放热反应，正确；C项，反应②增大压强，K2不变；D项，由于反应①是吸热反应，ΔH>0，ΔS＝0，则反应不能自发进行。‎ ‎7．容积均为‎1 L的甲、乙两个恒容容器中，分别充入2 mol A、2 mol B和1 mol A、1 mol B，相同条件下，发生下列反应：A(g)＋B(g)xC(g)　ΔH<0。测得两容器中c(A)随时间t的变化如图所示，下列说法不正确的是(　　)‎ A．x＝1‎ B．此条件下，该反应的平衡常数K＝4‎ C．给乙容器升温可缩短反应达平衡的时间但不能提高平衡转化率 D．甲和乙中B的平衡转化率相等 解析：选A。由题图知，两容器中A的转化率相同，说明压强不影响平衡的移动，所以x＝2，A错误；甲容器中，平衡时，A的浓度为1 mol/L，则B的浓度为1 mol/L，C的浓度为2 mol/L，根据平衡常数表达式得K＝4，B正确；升高温度，平衡向逆反应方向移动，导致平衡转化率降低，但能加快反应速率，缩短反应达到平衡所用的时间，C正确；由甲和乙中A的转化率相等知，B的平衡转化率也相等，D正确。‎ ‎8．(2016·山东四市联考)某温度下，在一个‎2 L的密闭容器中加入4 mol A和2 mol B进行如下反应：‎3A(g)＋2B(g)‎4C(s)＋D(g)，反应2 min后达到平衡，测得生成1.6 mol C，下列说法正确的是(　　)‎ A．前2 min，D的平均反应速率为0.2 mol·L－1·min－1‎ B．此时，B的平衡转化率是40%‎ C．增大该体系的压强，平衡不移动，化学平衡常数不变 D．增加B的物质的量，平衡向右移动，B的平衡转化率增大 解析：选B。生成1.6 mol C的同时消耗0.8 mol B，生成0.4 mol D，则前2 min，v(D)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，B的平衡转化率为×100%＝40%，A错，B对；增大该体系的压强，平衡向正反应方向移动，但平衡常数不变，C错；增加B的物质的量，平衡向右移动，A的平衡转化率增大但B的平衡转化率减小，D错。‎ ‎9．(2015·高考天津卷)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：选D。A.根据再次加入1 mol Z(g)，平衡后，X、Y、Z的体积分数不变，可知该反应是一个反应前后气体分子数相等的反应，因此m＝2。B.由于温度没有变化，‎ 故两次平衡的平衡常数不变。C.因为是按照化学方程式中化学计量数之比充入的反应物，因此二者的平衡转化率相等。D.该反应前后气体分子数不变，因此反应后气体的物质的量与反应前一样，都为4 mol，而平衡后Z的体积分数为10%，故平衡时Z的物质的量为4 mol×10%＝0.4 mol，容器体积为‎2 L，则Z的浓度为0.2 mol·L－1。‎ 二、非选择题 ‎10．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，则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)由化学方程式知反应消耗的N与M物质的量相等，则N的转化率为×100%＝25%。‎ ‎(2)由于该反应正反应吸热，温度升高，平衡右移，则M的转化率增大。‎ ‎(3)若反应温度不变，则平衡常数不变。‎ K＝＝，‎ 则＝，解得a＝6。‎ ‎(4)根据(3)的结果，设M的转化率为x，则 K＝＝，‎ 解得x＝41%。‎ 答案：(1)25%　(2)增大　(3)6　(4)41%‎ ‎11．(2014·高考全国卷Ⅱ，26，13分)在容积为‎1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)；‎100 ℃‎时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)为________mol·L－1·s－1；反应的平衡常数K1为________。‎ ‎(2)‎100 ℃‎时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.002 0 mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。‎ a．T__________‎100 ℃‎(填“大于”或“小于”)，判断理由是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ b．列式计算温度T时反应的平衡常数K2：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)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，判断理由是________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)由题意及图示知，在‎1.00 L的容器中，通入0.100 mol的N2O4，发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深，说明反应向生成NO2的方向移动，即向正反应方向移动，所以正反应为吸热反应，即ΔH>0；由图示知60 s时该反应达到平衡，消耗N2O4为0.100 mol·L－1－0.040 mol·L－1＝0.060 mol·L－1，根据v＝可知：v(N2O4)＝＝0.001 0 mol·L－1·s－1；求平衡常数可利用三段式：‎ ‎　　　　　　　　N2O4(g)2NO2(g)‎ 起始量(mol·L－1) 0.100 0‎ 转化量(mol·L－1) 0.060 0.120‎ 平衡量(mol·L－1) 0.040 0.120‎ K1＝＝＝0.36。‎ ‎(2)‎100 ℃‎时达到平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)降低，说明平衡N2O4(g)2NO2(g)向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，温度升高，向吸热反应方向移动，即向正反应方向移动，故T >‎100 ℃‎。由c(N2O4)以0.002 0 mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10 s又达到平衡，可知此时消耗N2O4为0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1，由三段式：‎ ‎　　　　　　　　N2O4(g)2NO2(g)‎ 起始量(mol·L－1) 0.040 0.120‎ 转化量(mol·L－1) 0.020 0.040‎ 平衡量(mol·L－1) 0.020 0.160‎ K2＝＝＝1.28。‎ ‎(3)温度T时反应达到平衡后，将反应容器的容积减少一半，压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，该反应逆反应为气体体积减小的反应，故平衡向逆反应方向移动。‎ 答案：(1)大于　0.001 0　0.36‎ ‎(2)a.大于　反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高 b．平衡时，c(NO2)＝0.120 mol·L－1＋0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s×2＝0.160 mol·L－1，‎ c(N2O4)＝0.040 mol·L－1－0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1，‎ K2＝＝1.28‎ ‎(3)逆反应　对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动 ‎12．甲醇可通过将煤气化过程中生成的CO和H2在一定条件下发生如下反应制得：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。‎ 请根据图示回答下列问题：‎ ‎(1)从反应开始到达到平衡，用H2浓度变化表示平均反应速率v(H2)＝________________，CO的转化率为________。‎ ‎(2)该反应的平衡常数表达式为________________________________________________________________________，‎ 温度升高，平衡常数________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(3)若在一体积可变的密闭容器中放入1 mol CO、2 mol H2和1 mol CH3OH，达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下起始的1.6倍，则加入各物质后该反应向________(填“正”或“逆”)反应方向移动，理由是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)根据图一可知，反应开始到达到平衡的过程中CO的浓度变化为0.75 mol·L－1，所以CO的反应速率为v(CO)＝0.75 mol·L－1÷10 min＝0.075 mol·L－1·min－1，根据反应速率之比等于化学计量数之比可知，v(H2)＝2v(CO)＝2×0.075 mol·L－1·min－1＝0.15 mol·L－1·min－1，CO的转化率为×100%＝75%。‎ ‎(2)该反应的平衡常数表达式为K＝。根据图二可知，反应物的能量比生成物的能量高，所以正反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小。‎ ‎(3)因为反应物和生成物都是气体，反应过程中质量不变，气体的密度ρ＝m/V。密度增大，说明容器的体积减小，因为反应在恒压的条件下进行，容器体积减小，说明反应后气体的物质的量减少，因为正反应方向是气体物质的量减少的反应，所以平衡向正反应方向移动。‎ 答案：(1)0.15 mol·L－1·min－1　75%‎ ‎(2)K＝　减小 ‎(3)正　反应前后气体总质量不变，同温、同压下，达到平衡时，气体密度增大，即气体体积减小，平衡正向移动