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- 2021-07-07 发布
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第 8 讲 化学反应速率、化学平衡
最新考纲 考向分析
1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表
示方法。
2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的
重大作用。
3.了解化学反应的可逆性。
4.了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数
的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计
算。
5.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)
对反应速率和化学平衡的影响,认识其一般规
律。
6.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、
生产和科学研究领域中的重要作用。
化学反应速率和化学平衡是高考的必考
内容,其主要命题内容有:①化学反应
速率影响因素及计算;②化学平衡状态
的判断及影响因素;③应用平衡原理判
断反应进行的方向;④化学反应速率和
化学平衡的图像分析;⑤转化率、平衡
常数的含义及简单计算。
将化学反应速率和化学平衡移动的原理
与化工生产、生活实际相结合的题目是
最近几年的高考命题的热点。特别是化
学平衡常数的影响因素及其计算是新教
材增加的内容,应引起同学们的关注。
考点一 化学反应速率及其影响因素
K
考点盘查
ao dian pan cha (课前)
1.对于合成氨反应,达到平衡后,以下分析正确的是 ( B )
A.升高温度,对正反应的反应速率影响更大
B.增大压强,对正反应的反应速率影响更大
C.减小反应物浓度,对逆反应的反应速率影响更大
D.加入催化剂,对逆反应的反应速率影响更大
[解析] A.合成氨反应的正反应是放热反应,升高温度,正反应、逆反应的反应速率
都增大,但是温度对吸热反应的速率影响更大,所以对该反应来说,对逆速率影响更大,错
误。B.合成氨的正反应是气体体积减小的反应。增大压强,对正反应的反应速率影响更大,
正反应速率大于逆反应速率,所以平衡正向移动,正确。C.减小反应物浓度,使正反应的
速率减小,由于生成物的浓度没有变化,所以逆反应速率不变,逆反应速率大于正反应速率,
所以化学平衡逆向移动,错误。D.加入催化剂,使正反应、逆反应速率改变的倍数相同,
正反应、逆反应速率相同,化学平衡不发生移动,错误。
2.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 ( D )
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] 考查蔗糖水解的速率与温度、物质的浓度的关系的计算与判断的知识。A.根
据表格的数据可知:在 328.2 K 时,蔗糖的浓度越大,水解的速率越快。根据浓度与速率的
变化关系可知在 328.2 K 时,蔗糖的浓度每减小 0.100 mol/L,速率减小 1.50 mmol/(L·min),
所以在浓度是 0.400 mol/L 时,水解的速率是 a=6.00 mmol/(L·min),正确。B.根据表格数
据可知:升高温度,水解速率增大,增大浓度,水解速率也增大,若同时改变反应物的浓度
和反应的温度,则对反应速率的影响因素相互抵消,反应速率可能不变,正确。C.在物质
的浓度不变时,升高温度,水解速率增大,降低温度,水解速率减小。由于在物质的浓度是
0.600 mol/L 时,当 318.2 K 时水解速率是 3.60 mmol/(L·min),现在该反应的速率是 2.16
mmol/(L·min)<3.60 mmol/(L·min),所以反应温度低于 318.2 K.即 b<318.2,正确。D.不
同温度时,蔗糖浓度减小,速率减慢,但相同的浓度时的反应速率数值不相同,故时间也不
同。错误。
3.(2017·江苏·10)H 2O2 分解速率受多种因素影响。实验测得 70 ℃时不同条件下 H2O2
浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 ( D )
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2 浓度越小,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,溶液 pH 越小,H2O2 分解速率越快
C.图丙表明,少量 Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2 分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对 H2O2 分解速率的影响大
[解析] 本题考查反应条件对反应速率的影响。由图甲可知,起始时 H2O2 的浓度越小,
曲线下降越平缓,说明反应速率越慢,A 项错误;OH-的浓度越大,pH 越大,即 0.1 mol·L
-1 NaOH 对应的 pH 最大,曲线下降最快,即 H2O2 分解最快,B 项错误;由图丙可知,相
同时间内,0.1 mol·L-1 NaOH 条件下 H2O2 分解最快,0 mol·L-1 NaOH 条件下 H2O2 分解最
慢,而 1.0 mol·L-1 NaOH 条件下 H2O2 的分解速率处于中间,C 项错误;由图丁可知,Mn2+
越多,H2O2 的分解速率越快,说明 Mn2+对 H2O2 分解速率影响较大,D 项正确。
R
弱点突破
uo dian tu po (课堂)
1.外界条件的改变对速率的影响掌握不全,如盘查 T1。
2.图、表题目的分析不会找关键点和有用信息,如盘查 T2。
有关化学反应速率的计算及比较
【例】在 2 L 的恒容容器中,充入 1 mol A 和 3 mol B,并在一定条件下发生如下反应:
A(g)+3B(g)2C(g),若经 3 s 后测得 C 的浓度为 0.6 mol·L-1,下列选项说法正确的组合
是 ( B )
①用 A 表示的反应速率为 0.1 mol·L-1·s-1
②用 B 表示的反应速率为 0.4 mol·L-1·s-1
③3 s 时生成 C 的物质的量为 1.2 mol
④3 s 时 B 的浓度为 0.6 mol·L-1
A.①②④ B.①③④
C.③④ D.②③④
[解析] 在 2 L 的恒容容器中,充入 1 mol A 和 3 mol B,并在一定条件下发生如下反应:
A(g)+3B(g)2C(g),若经 3 s 后测得 C 的浓度为 0.6 mol·L-1,用 C 表示的化学反应速率
为 0.6 mol·L-1/3 s=0.2 mol·L-1·s-1,化学反应速率之比等于化学计量数之比,所以①用 A
表示的反应速率为 0.1 mol·L-1·s-1,①正确;②用 B 表示的反应速率为 0.3 mol·L-1·s-1,②
错误;③3 s 时生成 C 的物质的量为 n=cV=0.6 mol/L×2 L=1.2 mol,③正确;④3 s 时转
化的 B 的物质的量为 1.8 mol,剩下的 B 的物质的量为 1.2 mol,所以 B 的浓度为 0.6 mol·L-
1,④正确,答案选 B。
【练习】在一定条件下,对于 A2(g)+3B2(g)2AB3(g)反应来说,以下化学反应速率
的表示中,化学反应速率最快的是 ( B )
A.v(A2)=30 mol·L-1·min-1
B.v(A2)=0.8 mol·L-1·s-1
C.v(AB3)=1.0 mol·L-1·s-1
D.v(B2)=1.2 mol·L-1·s-1
[解析] 对于 A 2(g)+3B2(g)2AB2(g),都转化为 B2 表示的速率进行比较,A.v(A2)=
30 mol·L-1·min-1 换算单位后 r(A2)=0.5 mol·L-1·s-1,化学反应速率之比等于化学计量数之
比,v(B2)=3v(A2)=3×0.5 mol·L-1·s-1=1.5 mol·L-1·s-1;B.v(A2)=0.8 mol·L-1·s-1,化
学反应速率之比等于化学计量数之比,v(B2)=3v(A2)=3×0.8 mol·L-1·s-1=2.4 mol·L-1·s-1;
C.c(AB3)=1.0 mol·L -1·s -1,化学反应速率之比等于化学计量数之比,v(B2)=3/2v(A2)=
3/2×1 mol·L-1·s-1=1.5 mol·L-1·s-1;D.v(B2)=1.2 mol·L-1·s-1;所以最快的是 B,答案
选 B。
1.化学反应速率计算的常见错误
(1)不注意容器的容积。
(2)漏写单位或单位写错。
(3)忽略有效数字。
2.比较化学反应速率大小的注意事项
(1)看单位是否统一,若不统一,换算成相同单位。
(2)比较不同时间段内的化学反应速率大小时,可先换算成同一物质表示的反应速率,
再比较数值大小。
(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值。例如,对于一般反应 aA(g)+bB(g)cC(g)
+dD(g),比较不同时间段内vA
a 与vB
b 的大小,若vA
a >vB
b ,则用 A 表示的反应速率比用 B 表
示的大。
正确理解速率影响因素
(1)“惰性气体”对反应速率的影响
①恒容:充入“惰性气体” ― ― →引起
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” ― ― →引起
体积增大 ― ― →引起
物质浓度减小(活化分子浓度减
小) ― ― →引起
反应速率减小。
(2)纯液体、固体对化学反应速率的影响
在化学反应中,纯液体和固态物质的浓度为常数,故不能用固态物质的浓度变化来表示
反应速率,但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一,如煤粉由于表面积大,
燃烧就比煤块快得多。
(3)外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的,但影响程度不一定相
同。
①当增大反应物浓度时,v 正增大,v 逆瞬间不变,随后也增大;
②增大压强,气体分子数减小方向的反应速率变化程度大;
③对于反应前后气体分子数不变的反应,改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率;
④升高温度,v 正和 v 逆都增大,但吸热反应方向的反应速率增大的程度大;
⑤使用催化剂,能同等程度地改变正、逆反应速率。
1.已知反应:2NO(g)+Br2(g)===2NOBr(g)的活化能为 a kJ/mol,其反应原理如下:
①NO(g)+Br2(g)===NOBr2(g) 慢
②NO(g)+NOBr2(g)===2NOBr(g) 快
下列有关该反应的说法正确的是 ( B )
A.反应的速率主要取决于②的快慢
B.反应速率 v(NO)=v(NOBr)=2v(Br2)
C.NOBr2 是该反应的催化剂
D.该反应的焓变等于 a kJ/mol
[解析] A 项,反应速率的快慢主要取决于慢反应①的速率;B 项,反应速率之比等于
化学计量数之比,根据总反应式知反应速率:v(NO)=v(NOBr)=2v(Br2);C 项,NOBr2 是
反应的中间产物,不是催化剂;D 项,a kJ/mol 是总反应的活化能,不是焓变。
2.(2017·甘肃明乐一中诊断)合成氨反应:N 2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。在反应
过程中,逆反应速率的变化如图所示,下列说法正确的是 ( B )
A.t1 时一定是增加了生成物
B.t2 时使用了催化剂
C.t3 时增大了压强
D.t4 时一定是降低了温度
[解析] t1 时逆反应速率增大,且大于正反应速率,平衡逆向移动,可以为升高温度,A
项错误;t2 时正、逆反应速率同等程度增大,化学平衡不移动,而该反应前后气体体
积不相等,则应该为使用了催化剂,B 项正确;t3 时逆反应速率减小,正反应速率大于
逆反应速率,平衡正向移动,则为降低了温度,C 项错误;t4 时逆反应速率瞬间不变,然后
逐渐减小,应为减小了反应物浓度,导致正反应速率小于逆反应速率,平衡逆向移动,D 项
错误。
3.(2017·聊城一模)为了探究温度、不活泼金属杂质对锌与稀硫酸反应速率的影响,设
计如下方案:
编号 纯锌粉 0.2 mol·L-1 硫酸溶液 温度 硫酸铜固体
Ⅰ 2.0 g 10.0 mL 25 ℃ 0
Ⅱ 2.0 g 10.0 mL t ℃ 0
Ⅲ 2.0 g 10.0 mL 35 ℃ 0.2 g
Ⅳ 2.0 g 10.0 mL 35 ℃ 4.0 g
下列推断合理的是 ( D )
A.选择Ⅱ和Ⅲ实验探究硫酸铜对反应速率的影响,必须控制 t=25
B.待测物理量是收集等体积气体所需要的时间,时间越长,反应速率越大
C.根据该方案,可以探究浓度、温度、固体接触面积对反应速率的影响
D.根据该实验方案得出反应速率大小可能是Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ
[解析] A 项,根据控制变量原理,Ⅰ和Ⅱ实验探究温度对反应速率的影响,而Ⅱ和Ⅲ
实验探究硫酸铜对反应速率的影响,控制Ⅱ实验的温度为 35 ℃,错误;B 项,时间越长,
反应速率越小,错误;C 项,题述方案只能探究温度、硫酸铜对锌与稀硫酸反应速率的影响,
稀硫酸浓度和锌与稀硫酸的接触面积均相同,错误;D 项,同条件下,温度高,反应速率大,
得出反应速率Ⅱ>Ⅰ,实验Ⅲ中构成铜锌原电池,反应速率大大增加,实验Ⅳ中,硫酸铜的
量过多,可能会导致大量铜覆盖住锌,阻止反应的进行,正确。
考点二 化学平衡状态及影响因素
K
考点盘查
ao dian pan cha (课前)
1.(2017·天津·6)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 ( B )
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)
[解析] 本题考查化学反应速率和化学平衡。第一阶段,50℃时,反应速率较快且
Ni(CO)4 为气态,能从反应体系中分离出来,B 项正确。增加 c(CO),平衡正向移动,但平
衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,A 项错误;相同温度下,第二阶段与第一
阶段的平衡常数互为倒数,则 230℃时,第二阶段的平衡常数 K′=5×104,反应进行的程
度大,故 Ni(CO)4 分解率较高,C 项错误;该反应达到平衡时,4v 生成[Ni(CO)4]=v 生成(CO),
D 项错误。
2.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,下图曲线 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 )
A.温度 T 下,该反应的平衡常数 K=4(c0-c1)2
c21
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] 化学反应速率;化学平衡。A.K= c(NO)2
c(N2) × c(O2)故 A 正确;B.由于反应前后,
气体体积不变,且质量守恒,故混合气体密度不变,故 B 错误;C.催化剂只能改变反应速
率,不能改变化学反应限度,故 C 错误;D.若曲线 b 对应的条件改变是温度,却不知道是
升高还是降低温度,故无法判断 ΔH,D 错误;此题选 A。
3.(2017·全国Ⅱ卷·27)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列
问题:
(1)正丁烷(C4H10)脱氢制 1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:
①C4H10(g)===C4H8(g)+H2(g) ΔH1
已知:②C4H10(g)+1
2O2(g)===C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=-119 kJ·mol-1
③H2(g)+1
2O2(g)===H2O(g) ΔH3=-242kJ·mol-1
反应①的 ΔH1 为__+123__ kJ·mol-1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关
系图,x__小于__0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是
__AD__(填标号)。
A.升高温度 B.降低温度
C.增大压强 D.降低压强
(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催
化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中 n(氢气)/n(丁烷)的
关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是__氢气是产物之一,随着
n(氢气)/n(丁烷)增大,逆反应速率增大__。
(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类
化合物。丁烯产率在 590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是__升高温度有利于反应向吸
热方向进行__、__温度升高反应速率加快__;590 ℃之后,丁烯产率快速降低的主要原因可
能是__丁烯高温裂解生成短链烃类__。
[解析] 本题主要考查盖斯定律和化学平衡知识的应用。(1)根据盖斯定律,可得①=②
-③,则 ΔH1=ΔH2-ΔH3=-119 kJ·mol-1+242 kJ·mol-1=123 kJ·mol-1。反应①为气体总
体积增大的反应,在温度相同时降低压强有利于提高平衡转化率,故 x<0.1。反应①为吸热
反应,升高温度有利于平衡正向移动,A 项正确;降低压强平衡向气体总体积增大的方向移
动,D 项正确。(2)结合图(b)可看出随着 n(氢气)/n(丁烷)增大,丁烯产率先升高后降低,这
是因为氢气是生成物,当 n(氢气)/n(丁烷)逐渐增大时,逆反应速率加快,故丁烯的产率逐渐
降低。(3)在 590 ℃之前随温度升高丁烯产率逐渐增大,这是因为温度升高不仅能加快反应
速率,还能促使平衡正向移动;但温度高于 590 ℃时,丁烯高温裂解生成短链烃类,导致
丁烯产率快速降低。
R
弱点突破
uo dian tu po (课堂)
1.平衡状态判定的性质依据没弄明白,如盘查 T1。
2.外界条件改变时平衡移动方向判定没掌握,如盘查 T2。
3.外界条件改变时平衡移动图像的分析不到位,如盘查 T2,T3。
化学平衡状态的判断
(2016·山西太原高三调研)可逆反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g)在体积固定的密闭容器
中进行,达到平衡状态的标志是 ( A )
①单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2
②单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO
③用 NO2、NO、O2 表示的反应速率之比为 2∶2∶1 的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦
C.①③④⑤ D.全部
[解析] ①单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2,能说明反应达到平衡状态;
②描述的都是正反应方向,无法判断是否达到平衡状态;③无论达到平衡与否,同向的反应
速率之比总是等于化学计量数之比;④混合气体的颜色不变能够说明反应达到了平衡状态;
⑤因容器体积固定,密度是一个常数,所以其不能说明反应达到平衡状态;该反应是一个反
应前后气体体积不等的反应,容器的体积又固定,所以⑥⑦均能说明反应达到平衡状态。
化学平衡状态判断标志的情况
(1)在一定温度下的定容容器中,当下列物理量不再发生变化时:①混合气体的压强,②
混合气体的密度,③混合气体的总物质的量,④混合气体的平均相对分子质量,⑤混合气体
的颜色,⑥各反应物或生成物的浓度之比等于系数之比,⑦某种气体的百分含量
(A)能说明 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是__①③④⑦__。
(B)能说明 I2(g)+H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是__⑤⑦__。
(C)能说明 2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是__①③④⑤⑦__。
(D)能说明 C(s)+CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是__①②③④⑦__。
(E)能说明 A(s)+2B(g)C(g)+D(g)达到平衡状态的是__②④⑦__。
(F)能说明 NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)达到平衡状态的是__①②③__。
(G)能说明 5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)达到平衡状态的是__②④⑦__。
(2)若上述题目改成一定温度下的恒压密闭容器,结果又如何?
提示:(A)②③④⑦ (B)⑤⑦ (C)②③④⑤⑦ (D)②③④⑦ (E)②④⑦ (F)②③
(G)②④⑦
1.臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为 2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g),若
反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是 ( A )
A B
升高温度,平衡常数减小 0~3 s 内,反应速率为 v(NO2)=0.2 mol·L-1
C D
t1 时仅加入催化剂,平衡正向移动 达平衡时,仅改变 x,则 x 为 c(O2)
[解析] A.从能量变化的图像分析,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,
平衡常数减小,A 正确。B.依据化学反应速率的计算公式:v(NO2)=
(1.0-0.4) mol·L-1
3 s =
0.2 mol·L-1·s-1,单位不对,B 错误。C.催化剂会同等程度地改变正、逆反应速率,所以
加入催化剂,平衡不移动,C 错误。D.增大 c(O2),平衡逆向移动,NO2 的转化率降低,D
错误。
2.(2017·河北衡水模拟)在一个不传热的固定容积的密闭容器中,发生可逆反应 mA(g)+
nB(g)pC(g)+qD(g),当 m、n、p、q 为任意整数时,反应达到平衡的标志是 ( B )
①体系的压强不再改变
②体系的温度不再改变
③各组分的浓度不再改变
④各组分质量分数不再改变
⑤反应速率 v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q
⑥单位时间内 m mol A 断键反应,同时 p mol C 也断键反应
⑦体系的密度不再变化
A.③⑤⑥ B.②③④⑥
C.①③④⑤ D.④⑥⑦
[解析] 因为 m+n 与 p+q 的关系不确定,故容器内的压强随时间的变化不一定是变量,
故①不一定是平衡状态;因容器是“不传热的固定容积的密闭容器”,反应过程中,体系中
的温度应随时间发生变化,当温度不变时是平衡状态;各组分的浓度不再改变和各组分质量
分数不再改变,反应都一定是平衡状态;速率之比等于方程式中化学计量数之比是恒定的,
不论反应是否达到平衡状态都存在这一关系,故⑤不一定是平衡状态;单位时间内 m mol A
断键反应,则说明有 p mol C 生成(同时 p mol C 也断键反应),故⑥能说明反应已达平衡状
态;⑦体系的总质量和总体积始终不变,体系的密度始终不变化,故⑦不能说明反应已达平
衡状态。
3.(2017·全国Ⅲ卷·28)298 K 时,将 20 mL 3x mol·L -1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L -1 I2
和 20 mL NaOH 溶液混合,发生反应:AsO3-3 (aq)+I2(aq)+2OH-(aq)AsO3-4 (aq)+2I-(aq)
+H2O(l)。溶液中 c(AsO3-4 )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__ac__(填标号)。
a.溶液的 pH 不再变化
b.v(I-)=2v(AsO3-3 )
c.c(AsO3-4 )/c(AsO3-3 )不再变化
d.c(I-)=y mol·L-1
②tm 时,v 正__大于__v 逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
③tm 时 v 逆__小于__tn 时 v 逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是__tm 时生成物浓
度较低__。
④若平衡时溶液的 pH=14,则该反应的平衡常数 K 为__ 4y3
(x-y)2__(mol·L-1)-1__。
[解析] ①溶液的 pH 不再变化,即 OH-的浓度不再变化,所以平衡体系中各组分的浓
度均不再变化,说明反应达到平衡状态,a 项正确;当 v 正(I-)=2v 逆(AsO3-3 )或 v 逆(I-)=2v
正(AsO3-3 )时反应达到平衡状态,选项中的速率未指明是正反应速率还是逆反应速率,故 b
项 错 误 ; 反 应 达 到 平 衡 之 前 , c(AsO3-3 ) 逐 渐 减 小 而 c(AsO3-4 ) 逐 渐 增 大 , 故
c(AsO3-4 )/c(AsO3-3 )逐渐增大,当 c(AsO3-4 )/c(AsO4-3 )不变时反应达到平衡状态,c 项正确;
根据离子方程式可知反应体系中恒有 c(I-)=2c(AsO 3-4 ),观察图象可知反应达到平衡时
c(AsO3-4 )=y mol·L-1,此时 c(I-)=2y mol·L-1,故 d 项错误。②tm 时反应未达到平衡状态,
所以 v 正大于 v 逆。③从 tm 到 tn,反应逐渐趋于平衡状态,反应物浓度逐渐减小而生成物浓
度逐渐增大,所以正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,故 tm 时 v 逆小于 tn 时 v 逆。④
根据题意,起始时 c(AsO3-3 )=c(I2)=x mol·L-1。根据图象可知平衡时 c(AsO3-4 )=y mol·L-1,
则此时 c(I-)=2y mo1·L -1,c(AsO3-3 )=c(I2)=(x-y) mo1·L -1,平衡时溶液的 pH=14,则
c(OH-)=1 mol·L-1,故该反应的平衡常数 K= c(AsO3-4 )·c2(I-)
c(AsO3-3 )·c(I2)·c2(OH-)= 4y3
(x-y)2 (mol·L-1)-1。
考点三 化学平衡常数及相关计算
K
考点盘查
ao dian pan cha (课前)
1.(2017·江苏·8)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH 3OCH3)。下列说法不正确的
是 ( C )
①C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
ΔH1=a kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)
ΔH2=b kJ·mol-1
③CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH3=c kJ·mol-1
④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH4=d kJ·mol-1
A.反应①、②为反应③提供原料气
B.反应③也是 CO2 资源化利用的方法之一
C.反应 CH3OH(g)===1
2CH3OCH3(g)+1
2H2O(l)的 ΔH=d
2 kJ·mol-1
D.反应 2CO(g)+4H2(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)的 ΔH=(2b+2c+d) kJ·mol-1
[解析] 本题考查热化学知识。反应①的产物为 CO 和 H2,反应②的产物为 CO2 和 H2,
反应③的原料为 CO2 和 H2,A 项正确;反应③将温室气体 CO2 转化为燃料 CH3OH,B 项正
确;反应④中生成物 H2O 为气体,C 项中生成物 H2O 为液体,故 C 项中反应的焓变不等于
d
2 kJ·mol-1,C 项错误;依据盖斯定律,由②×2+③×2+④,可得所求反应的焓变,D 项
正确。
2.(2015·天津·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 ( D )
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] 化学平衡移动原理及计算。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)+m Y(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),则可等效为两等效平衡体系合并,在
合并瞬间 X、Y、Z 的体积分数不变,但单位体积内体系分子总数增多,依据勒夏特列原理
平衡应朝使单位体积内分子总数减小方向移动,但再次达到平衡后,X、Y、Z 的体积分数
不变,则说明 m+1=3,故 m=2,A 项正确;同一化学反应的平衡常数只与温度有关,两
次平衡温度不变,故两次平衡的平衡常数相同,B 项正确;m=2,且起始量 X 与 Y 之比为
1∶2,则反应过程中由方程式可知反应的 X 与 Y 之比为 1∶2,故 X 与 Y 的平衡转化率之
比为 1∶1,C 项正确;m=2,则该反应为反应前后气体总量不变的反应,故第二次平衡时 Z
的物质的量为:4×10%=0.4 mol,故 Z 的浓度为 0.4 mol÷2 L=0.2 mol/L,故 D 项错误;本
题选 D。
3.(2017·全国Ⅰ卷·28)近期发现,H2S 是继 NO、CO 之后的第三个生命体系气体信号分
子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题:
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=__2.5__%,反应平衡常数 K=__2.8×10-3__。
②在 620 K 重复试验,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__B__(填标号)。
A.H2S B.CO2
C.COS D.N2
[ 解 析 ] ① 用 三 段 式 法 计 算 : 该 反 应 是 等 气 体 分 子 数 反 应 , 平 衡 时 n(H2O) =
0.02×0.50mol=0.01mol。
H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)
起始/mol 0.40 0.10 0 0
转化/mol 0.01 0.01 0.01 0.01
平衡/mol 0.39 0.09 0.01 0.01
α(H2S)=0.01
0.40×100%=2.5%。对于等气体分子数反应,可直接用物质的量替代浓度计算
平衡常数:K=c(COS)·c(H2O)
c(H2S)·c(CO2) =0.01 × 0.01
0.39 × 0.09≈2.8×10-3。②总物质的量不变,H2O 的物质
的量分数增大,说明平衡向右移动,H2S 的转化率增大。即升高温度,平衡向正反应方向移
动,正反应是吸热反应。③平衡之后,再充入 H2S,则 CO2 的转化率增大,H2S 的转化率减
小,A 项错误;充入 CO2,平衡向右移动,H2S 的转化率增大,B 项正确;充入 COS,平衡
向左移动,硫化氢的转化率减小,c 项错误;充入氮气,无论体积是否变化,对于气体分子
数相等的反应,平衡不移动,硫化氢的转化率不变,D 项错误。
R
弱点突破
uo dian tu po (课堂)
1.不能熟练的应用“三段式”进行计算,如盘查 T1。
2.不能熟练掌握,化学平衡常数的各种应用,如盘查 T3。
1.化学平衡常数的全面突破
(1)数学表达式:对于反应 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)来说,K=cp(C)·cq(D)
cm(A)·cn(B)。
注意:①不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达
式。如:
CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)
K=c(CO2)
Cr2O2-7 (aq)+H2O(l)2CrO2-4 (aq)+2H+(aq)
K=c2(CrO2-4 )·c2(H+)
c(Cr2O2-7 )
但在非水溶液中,若有水参加或生成,则此时水的浓度不可视为常数,应写进平衡常数
表达式中。如:
C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2O
K= c(CH3COOC2H5)·c(H2O)
c(C2H5OH)·c(CH3COOH)
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
K=c(CO)·c(H2)
c(H2O)
②同一化学反应,化学反应方程式写法不同,其平衡常数表达式及数值亦不同。如:
N2O4(g)2NO2(g)
K=c2(NO2)
c(N2O4)
1
2N2O4(g)NO2(g)
K′= c(NO2)
c1
2
(N2O4)
= K
2NO2(g)N2O4(g)
K″=c(N2O4)
c2(NO2)=1
K
因此书写平衡常数表达式及数值时,要与化学反应方程式相对应,否则意义就不明确。
(2)对于气体反应,写平衡常数关系式时,除可以用平衡时的物质的量浓度表示外,也
可以用平衡时各气体的分压来表示,例如:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
Kp= p2(NH3)
p(N2)·p3(H2)
注意:p(NH3)、p(N2)、p(H2)分别为 NH3、N2、H2 的平衡分压,某气体平衡分压=平衡
时总压×该气体的物质的量分数。
(3)平衡常数的意义
①平衡常数可表示反应进行的程度。K 越大,反应进行的程度越大,K>105 时,可以认
为该反应已经进行完全。转化率也能表示反应进行的程度,转化率不仅与温度有关,而且与
起始条件有关。
②K 的大小只与温度有关,与反应物或生成物起始浓度的大小无关。
(4)浓度商:可逆的进行到某时刻(包括化学平衡)时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂
之积的比值称为浓度商(Q)。当 Q=K 时,该反应达到平衡状态:QK 时,该反应向逆反应方向进行。
2.化学平衡计算中常用公式
(1)有关转化率,产率的计算
反应物转化率=
反应物的变化量
反应物的起始量×100%
产率=
产物实际产量
产物理论产量×100%
(2)常用的气体定律
同温同体积:p(前)∶p(后)=n(前)∶n(后)
同温同压强:ρ(前)
ρ(后)=M(前)
M(后)=V(后)
V(前)=n(后)
n(前)
1.(2015·重庆·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 ( C )
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] 考查影响化学反应速率的因素,反应的热效应,化学平衡的有关计算。A.升
高温度,H2S 浓度增加,说明平衡逆向移动,则该反应是放热反应,错误;B.通入 CO 后,
正反应速率瞬间增大,又逐渐减小,错误;C.根据
CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) K=0.1
起始物质的量 10 n 0 0
变化物质的量 2 2 2 2
平衡物质的量 8 n-2 2 2
设该容器的体积为 V,根据 K=0.1,列关系式得(2×2)÷[8×(n-2)]=0.1,解得 n=7,
正确;D.根据上述数据 CO 的平衡转化率为 2÷10×100%=20%,错误;选 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)
在容积为 2 L 的密闭容器中充入 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 )
A.8.5 B.9.6
C.10.2 D.10.7
[解析] 设分解的 N2O3 物质的量为 x,反应过程中共生成 N2O3(x+3.4) mol,在①反应
中 N2O5 分解了(x+3.4) mol,同时生成 O2(x+3.4) mol,在②反应中生成氧气 x mol,则(x+
3.4)+x=9,求解 x=2.8,所以平衡后 N2O5、N2O3、O2 浓度依次为,c(N2O5)=(8-2.8-3.4)÷2
=0.9 mol/L,c(N2O3)=3.4÷2=1.7 mol/L,c(O 2)=9÷2=4.5 mol/L,反应①的平衡常数 K=
1.7 × 4.5
0.9 =8.5,故选 A。
3.(2015·全国Ⅰ·28)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__K=0.108 × 0.108
0.7842 __。
(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__k 正/K__(以 K 和 k 正表示)。若 k 正=0.0027 min-1,在 t=40
min 时,v 正=__1.95×10-3__ 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__A、E__(填字母)。
[解析] (1)问中的反应是比较特殊的,反应前后气体体积相等,不同的起始态很容易达
到等效的平衡状态。大家注意表格中的两列数据是正向和逆向的两组数据。
716 K 时,取第一行数据计算:
2HI(g)H2(g) + I2(g)
n(始)(取 1 mol) 1 0 0
Δn (0.216) (0.108) (0.108)
n(平) 0.784 (0.108) (0.108)
体积不影响,K=0.108 × 0.108
0.784 × 0.784。本小题易错点:计算式会被误以为是表达式。
(2)问的要点是:平衡状态下,v 正=v 逆,故有:k 正·x2(HI) =k 逆·x(H2)·x(I2)
变形:k正
k逆=x(H2)·x(I2)
x2(HI) =K
故有:k 逆=k正
K
v 正=k 正·x2(HI)=0.0027×(0.85)2=1.95×10-3
(3)问看似很难,其实注意到升温的两个效应(加快化学反应速率、使平衡移动)即可突破:
先看图像右半区的正反应,速率加快,坐标点会上移;平衡(题中已知正反应吸热)向右移动,
坐标点会左移。综前所述,找出 A 点。同理可找出 E 点。
考点四 化学反应速率平衡图像
K
考点盘查
ao dian pan cha (课前)
1.(2016·四川·6)一定条件下,CH 4 与 H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+
3H2(g)。设起始n(H2O)
n(CH4)=Z,在恒压下,平衡时 CH4 的体积分数 φ(CH4)与 Z 和 T(温度)的关
系如图所示。下列说法正确的是 ( A )
A.该反应的焓变 ΔH>0
B.图中 Z 的大小为 a>3>b
C.图中 X 点对应的平衡混合物中n(H2O)
n(CH4)=3
D.温度不变时,图中 X 点对应的平衡在加压后 φ(CH4)减小
[解析] 该题考查化学平衡图象,意在考查考生的观察能力和分析化学图象的能力。由
题中图象看出,随温度升高,甲烷的平衡体积分数减小,说明温度升高,平衡正向移动,则
该反应为吸热反应,ΔH>0,A 项正确;Z 越大,甲烷的平衡体积分数越小,故 b>3>a,B
项错误;起始时n(H2O)
n(CH4)=3,反应一旦开始,则消耗等物质的量的 H2O 和 CH4,即n(H2O)
n(CH4)分
子、分母同时减小相同的数值,故图中 X 点对应的平衡混合物中n(H2O)
n(CH4)的值一定不等于 3,
C 项错误;温度不变,加压时平衡逆向移动,图中 X 点对应的平衡混合物中甲烷的体积分
数增大,D 项错误。
2.(2015·四川·7)一定量的 CO 2 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下图所示:
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 ( B )
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=24.0p 总
[解析] 可变的恒压密闭容器中反应,550℃时充入惰性气体相当于减压。A.平衡向正
反应方向移动,A 错误;B.利用三段式,可得 CO2 的转化率为 25.0%,B 正确;C.由图
可知 T ℃时,平衡体系中 CO2 和 CO 体积分数相等,则在恒压密闭容器中再充入等体积的
CO2 和 CO,平衡不移动,C 错误;D.平衡后 p(CO)=24
25p 总,p(CO2)= 1
25p 总,Kp=[p(CO)]2
p(CO2)
=
(0.96P)2
0.04P =23.0P,D 错误,选 B。
3.(2014·重庆·7)在恒容密闭容器中通入 X 并发生反应:2X(g)Y(g),温度 T 1、T2
下 X 的物质的量浓度 c(X)随时间 t 变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是 ( C )
A.该反应进行到 M 点放出的热量大于进行到 W 点放出的热量
B.T2 下,在 0~t1 时间内,v(Y)=a-b
t1 mol·L-1·min-1
C.M 点的正反应速率 v 正大于 N 点的逆反应速率 v 逆
D.M 点时再加入一定量 X,平衡后 X 的转化率减小
[解析] 依据题中图示,可看出 T1>T2,由于 T1 时 X 的平衡浓度大,可推出该反应为放
热反应。A 项,M 点与 W 点比较,X 的转化量前者小于后者,故进行到 M 点放出的热量应
小于进行到 W 点放出的热量,A 项错误;B 项,2v(Y)=v(X)=a-b
t1 mol·L-1·min-1,B 项
错误;C 项,T1>T2,温度越高,反应速率越大,M 点的正反应速率 v 正>W 点的正反应速率
v 正′,而 W 点的正反应速率 v 正′=其逆反应速率 v 逆′>N 点的逆反应速率 v 逆,C 项正
确;D 项,恒容时充入 X,压强增大,平衡正向移动,X 的转化率增大,D 项错误。
R
弱点突破
uo dian tu po (课堂)
1.图表题分析的基本思路和步骤不清晰,如盘查 T2。
2.图表信息和化学知识的相结合不到位,如盘查 T1,T2,T3。
化学平衡图像题的解题步骤:有关化学平衡、化学反应速率的图表题一直是高考关注的
热点,在审题时,一般采用“看特点,识图像,想原理,巧整合”四步法。
第一步:看特点。即分析可逆反应化学方程式,观察物质的状态、气态物质分子数的变
化(正反应是气体分子数增大的反应,还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反
应,还是吸热反应)等。
第二步:识图像。即识别图像类型,横坐标和纵坐标的含义、线和点(平台、折线、拐
点等)的关系。利用规律“先拐先平,数值大”判断,即曲线先出现拐点,先达到平衡,其
温度、压强越大。
第三步:想原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理,特别是影响因素及使用前提
条件等。
第四步:巧整合。图表与原理整合。逐项分析图表,重点看图表是否符合可逆反应的特
点、化学反应速率和化学平衡原理。即:
1.在容积不变的密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。下列各图
表示当其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,其中分析正确的是 ( B )
A.图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响,且甲的温度较高
B.图Ⅱ表示 t0 时刻使用催化剂对反应速率的影响
C.图Ⅲ表示 t0 时刻增大 O2 的浓度对反应速率的影响
D.图Ⅳ中 a、b、c 三点中只有 b 点已经达到化学平衡状态
[解析] A.图Ⅰ中乙到达平衡时间较短,乙的温度较高,正反应放热,升高温度,平
衡向逆反应方向移动,SO3 的转化率减小,乙的温度较高,故 A 错误;B.图Ⅱ在 t0 时刻正
逆反应速率都增大,但仍相等,平衡不发生移动,应是加入催化剂的原因,B 正确;C.增
大反应物的浓度瞬间,正反速率增大,逆反应速率不变,之后逐渐增大,图Ⅲ改变条件瞬间,
正、逆速率都增大,正反应速率增大较大,平衡向正反应移动,应是增大压强的原因,C 错
误;D.曲线表示平衡常数与温度的关系,曲线上各点都是平衡点,D 错误,答案选 B。
2.对于可逆反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。下列研究目的和图示相符的是
( C )
A B C D
研究
目的
温度(T)对反应的影
响(T2>T1)
压强(p)对平衡
常数的影响
温度(T)对反应的
影响
压强(p)对反应的
影响(p2>p1)
图示
[解析] A.温度越高反应速率越快,则温度 T2 对应曲线斜率大,A 错误;B.平衡常
数只受温度的影响,所以压强增大时,平衡常数不变,B 错误;C.在建立平衡的过程中,
反应要正向进行,氮气体积分数变小,当达到平衡后,由于该反应为放热反应,所以升高温
度,平衡逆向移动,氮气体积分数变大,C 正确;D.由于该反应是气体体积减小的反应,
增大压强,平衡向正反应方向移动,氨气的体积分数变大,即压强越大,氨气的体积分数越
大,且首先达到平衡状态,D 错误,答案选 C。
3.(2017·日照一模)向密闭容器中充入物质 A 和 B,发生反应 aA(g)+bB(g)cC(g)。
反应过程中,物质 A 的含量(A%)和 C 的含量(C%)随温度(T)的变化曲线如图所示,下列说法
正确的是 ( B )
A.该反应在 T1、T3 温度时达到过化学平衡
B.该反应在 T2 温度时达到过化学平衡
C.该反应的逆反应是放热反应
D.升高温度,平衡会向正反应方向移动
[解析] T1 温度之后 A%继续变小,C%继续增大,T3 温度之后 A%继续增大,C%继续
减小,故 T1、T3 温度时未达到化学平衡,故 A 错误;T2 温度之前 A%变小,C%从 0 逐渐增
大,而 T2 温度之后 A%逐渐增大,C%逐渐减小,说明 T2 温度之前是反应没有达到平衡状态,
故 B 正确;T2 温度时恰好平衡,T2 温度之后 A%逐渐增大,C%逐渐减小,说明 T2 温度之后
是温度升高使平衡向左移动,所以逆反应是吸热反应,温度升高使平衡向逆反应方向移动,
故 C、D 错误。
1.在恒温恒容的密闭体系中,可逆反应:A(s)+2B(g)2C(g) ΔH<0,不能作为该
反应达到化学平衡的标志的是 ( B )
①v 正(B)=v 逆(C) ②n(B)∶n(C)=1∶1 ③容器内压强不再改变 ④容器内气体的密
度不再改变 ⑤容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变
A.②③④⑤ B.②③
C.①③④ D.全部
[解析] ①二者化学计量数相同,说明正逆反应速率相等,可做标志;②物质的量相等
不能说明反应达到平衡;③反应前后气体体积不变,所以压强不能做标志;④气体的总质量
随着反应而改变,所以密度不变可做标志;⑤平均相对分子质量=气体总质量/气体总物质
的量,由于气体总物质的量不变,而气体的总质量随时改变,所以平均相对分子质量不变可
做标志。所以选 B。
2.下列说法正确的是 ( B )
A.增大压强,活化分子百分数增加,化学反应速率一定增大
B.升高温度,单位体积内分子总数不变,但活化分子数增加了
C.分子间所有的碰撞为有效碰撞
D.加入反应物,使活化分子百分数增加,化学反应速率增大
[解析] A.压强对反应速率的影响只能适用于气体体系,且增大压强,活化分子百分
数不变,A 错误;B.升高温度,活化分子百分数增加,化学反应速率一定能够增大,B 正
确;C.活化分子间所发生的分子间的碰撞,只有能发生反应的碰撞才是有效碰撞,C 错误;
D.加入反应物,活化分子百分数不变,但是单位体积内活化分子数增加,化学反应速率增
大,且改变固体的质量反应速率不变,D 错误,答案选 B。
3.在容积固定的密闭容器中存在如下反应:N2(g)+3H2(g)
催化剂
高温高压 2NH3(g) ΔH<0。
某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,并根据实验数据作出
如下关系图。下列叙述正确的是 ( B )
A.图Ⅰ研究的是温度对反应的影响,且甲的温度比乙的高
B.图Ⅱ研究的是温度对反应的影响,且甲的温度比乙的高
C.图Ⅱ研究的是压强对反应的影响,且甲的压强比乙的大
D.图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响,且乙使用的催化剂效率比甲使用的高
[解析] A.温度越高,反应速率越快,反应达到平衡所需要的时间越短,升高温度,
化学平衡向吸热的逆反应方向移动,所以平衡时 NH3 的含量降低,故该说法错误;B.温度
高反应速率快,首先达到平衡,由于平衡逆向移动,所以平衡时 NH3 的含量比低温时低,
故甲的温度比乙的高,正确;C.增大压强,化学反应速率快,达到平衡所需要的时间短;
增大压强,化学平衡正向移动,氢气的转化率增大,错误;D.不同催化剂催化反应不同,
但是不能使化学平衡发生移动,催化效率越高,反应速率快,就先达到平衡,根据图像可知
甲使用的催化剂效率比乙使用的高,错误。
4.相同温度下,容积均恒为 2 L 的甲、乙、丙 3 个密闭容器中发生反应:2SO2(g)+
O2(g)2SO3(g) ΔH=-197 kJ·mol-1。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表:
起始各物质的物质的量/mol
容器
SO2 O2 SO3 Ar
达到平衡时体系能量的变化
甲 2 1 0 0 放出热量:Q1
乙 1.8 0.9 0.2 0 放出热量:Q2=78.8 kJ
丙 1.8 0.9 0.2 0.1 放出热量:Q3
下列叙述正确的是 ( B )
A.Q1>Q3>Q2=78.8 kJ
B.若乙容器中的反应经 t min 达到平衡,则 0~t min 内,v(O2)=1
5t mol/(L·min)
C.甲中反应达到平衡时,若升高温度,则 SO2 的转化率将大于 50%
D.三个容器中反应的平衡常数均为 K=2
[解析] 乙、丙转化到左边,SO2、O2 的物质的量分别为 2 mol、1 mol,与甲中 SO2、O2
的物质的量对应相等,恒温恒容条件下,丙中 Ar 不影响平衡移动,故三者为完全等效平衡,
平衡时 SO2、O2、SO3 的物质的量对应相等。A.由于平衡时二氧化硫物质的量相等,故参
加反应二氧化硫的物质的量:甲>乙=丙,故放出热量:Q1>Q3=Q2=78.8 kJ,故 A 错误;
B.乙容器中的反应经 t min 达到平衡,则 0~t min 内,v(O2)=0.2 mol/L
t min =1
5t mol/(L·min),
故 B 正确;C.乙中平衡时二氧化硫物质的量为 1.8 mol-0.8 mol=1 mol,甲中参加反应的
二氧化硫为 2 mol-1 mol=1 mol,甲中二氧化硫的转化率为1 mol
2 mol×100%=50%,正反应为
放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,SO2 的转化率将小于 50%,故 C 错误;D.甲、
乙、丙三容器温度相同,平衡常数相同,乙中平衡时放出热量为 78.8 kJ,由 2SO2(g)+
O2(g)2SO3(g) ΔH=-197 kJ·mol -1 可知,参加反应的二氧化硫为 2 mol×78.8 kJ
197 kJ=0.8
mol,则二氧化硫浓度变化量为0.8 mol
2 L =0.4 mol/L,SO2、O2、SO3 的起始浓度分别为1.8 mol
2 L
=0.9 mol/L、0.9 mol
2 L =0.45 mol/L、0.2 mol
2 L =0.1 mol/L,则:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
起始(mol/L): 0.9 0.45 0.1
转化(mol/L): 0.4 0.2 0.4
平衡(mol/L): 0.5 0.25 0.5
故平衡常数 K= 0.52
0.52·0.25=4,故 D 错误;故选 B。
5.已知某密闭容器中存在下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),的平衡物质
的量浓度 c(CO2)与温度 t 的关系如图所示。下列说法错误的是 ( A )
A.平衡状态 A 与 C 相比,平衡状态 A 的 c(CO)较小
B.在 t2 时,D 点的反应速率:v(逆)>v(正)
C.反应 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的 ΔH>0
D.若 t1、t2 时的平衡常数分别为 K1、K2,则 K1<K2
[解析] A.平衡状态 A 与 C 相比,C 点温度高,已知 ΔH>0,升高温度平衡正移,CO
浓度减小,所以 A 点 CO 浓度大,故 A 错误;B.T2 时反应进行到状态 D,c(CO2)高于平衡
浓度,故反应向逆反应进行,则一定有 v(正)0,故 C 正确;D.该反应正反应是吸热反应,升高温度平衡正反
应移动,化学平衡常数增大,故 K1T1
[解析] 本题考查化学平衡。容器Ⅰ中平衡时,c(NO2)=0.2 mol·L-1,c(NO)=0.4 mol·L
-1,c(O2)=0.2 mol·L-1,容器容积为 1 L,气体总物质的量为(0.2+0.4+0.2) mol=0.8 mol,
容器Ⅱ中投入量为(0.3+0.5+0.2) mol=1 mol,若容器Ⅱ中投入量与平衡量相等,则两容器
内压强之比为 0.8∶1=4∶5,根据容器Ⅰ中的相关数据,知该反应的平衡常数 K=
0.2 mol·L-1 × (0.4 mol·L-1)2
(0.2 mol·L-1)2
=0.8 mol·L -1,容器Ⅱ中 Qc=0.2 mol·L-1 × (0.5 mo1·L-1)2
(0.3 mol·L-1)2
≈0.56 mol·L-1T1,D 项正确。
7.固定容积为 2 L 的密闭容器中发生反应 xA(g)+yB(g)zC(g),图Ⅰ表示 t ℃时容
器中各物质的量随时间的变化关系,图Ⅱ表示平衡常数 K 随温度变化的关系。结合图像判
断,下列结论正确的是 ( D )
A.该反应可表示为:2A(g)+B(g)C(g) ΔH<0
B.t ℃时该反应的平衡常数 K=6.25
C.当容器中气体密度不再变化时,该反应达到平衡状态
D.t ℃,在第 6 min 时再向体系中充入 0.4 mol C,再次达到平衡时 C 的体积分数大于
0.25
[解析] A.由图Ⅱ知,升高温度,平衡常数逐渐增大,该反应为吸热反应,ΔH>0,
错误;B.根据图Ⅰ知 0-5 min 内,A、B、C 的物质的量变化分别为 0.4 mol、0.2 mol、0.2
mol,该反应可表示为:2A(g)+B(g)C(g),反应达平衡时 A、B、C 的平衡浓度分别为
0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.1 mol/L,故 t ℃时该反应的平衡常数 K=c(C)/c2(A)c(B)=25,错误;
C.根据质量守恒定律知容器内气体的质量保持不变,容器的容积保持不变,容器内气体的
密度为恒量,不能作为平衡标志,错误;D、根据图Ⅰ知 t ℃时反应达平衡后 C 的体积分数
为 25%,在第 6 min 时再向体系中充入 0.4 mol C,相当于加压,平衡正向移动,再次达到
平衡时 C 的体积分数大于 0.25,正确。
8 . 利 用 CO 和 H2 在 催 化 剂 的 作 用 下 合 成 甲 醇 , 发 生 的 反 应 如 下 : CO(g) +
2H2(g)===CH3OH(g)。在体积一定的密闭容器中按物质的量之比 1∶2 充入 CO 和 H2,测得
平衡混合物中 CH3OH 的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
( C )
A.该反应的 ΔH<0,且 p1<p2
B.反应速率:v 逆(状态 A)>v 逆(状态 B)
C.在 C 点时,CO 转化率为 75%
D.在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的 CH3OH,到达平衡时 CH3OH 的体积
分数不同
[解析] A.由图可知,升高温度,CH3OH 的体积分数减小,平衡逆向移动,则该反应
的 ΔH<0,300 ℃时,增大压强,平衡正向移动,CH3OH 的体积分数增大,所以 p1>p2,故
A 错误;B.B 点对应的温度和压强均大于 A 点,温度升高、增大压强均使该反应的化学反
应速率加快,因此 v 逆(状态 A)<v 逆(状态 B),故 B 错误;C.设向密闭容器充入了 1 mol CO
和 2 mol H2,CO 的转化率为 x,则
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始 1 2 0
变化 x 2x x
结束 1-x 2-2x x
在 C 点时,CH3OH 的体积分数= x
1-x+2-2x+x=0.5,解得 x=0.75,故 C 正确;
D.由等效平衡可知,在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的 CH3OH 到达平衡时
CH3OH 的体积分数都相同,故 D 错误;故选 C。
9.甲、乙、丙三个容器中最初存在的物质及其数量如图所示,三个容器最初的容积相
等、温度相同,反应中甲、丙的容积不变,乙中的压强不变,在一定温度下反应达到平衡。
下列说法正确的是 ( B )
A.平衡时各容器内 c(NO2)的大小顺序为乙>甲>丙
B.平衡时 N2O4 的百分含量:乙>甲=丙
C.平衡时甲中 NO2 与丙中 N2O4 的转化率不可能相同
D.平衡时混合物的平均相对分子质量:甲>乙>丙
[解析] 因甲、丙为恒容容器,0.1 mol N2O4 完全转化可得到 0.2 mol NO2,故甲、丙两
容器中的化学平衡为等效平衡,反应开始后乙容器中的压强大于甲容器中的压强,而压强越
大,越有利于平衡向生成 N2O4 的方向进行,故 B 对;再结合平均相对分子质量与各组分相
对分子质量的关系知 D 错;虽然乙中转化掉的 NO2 比甲中多,由勒夏特列原理知因乙的容
积减小导致 NO2 浓度增大的程度大于因平衡移动使 NO2 浓度减小的程度,因此,平衡时乙
中 NO2 的浓度大于甲中 NO2 的浓度,但由于甲、丙两容器内的化学平衡为等效平衡,甲、
丙中 NO2 的浓度应相等,A 错;由甲、丙中的化学平衡为等效平衡知,若平衡时甲中 NO2
的转化率为 50%,则丙中 N2O4 的转化率也为 50%,C 错。
10.Ⅰ.氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。
(1)下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分 K 值。
反应
大气固氮
N2(g)+O2(g)2NO(g)
工业固氮
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
温度/℃ 27 2 000 25 400 450
K 3.8×10-31 0.1 5×108 0.507 0.152
①分析数据可知:大气固氮反应属于__吸热__(填“吸热”或“放热”)反应。
②分析数据可知;人类不适合大规模模拟大气固氮的原因__K 值小,正向进行的程度小
(或转化率低),不适合大规模生产__。
(2)工业固氮反应中,在其他条件相同时,分别测定 N2 的平衡转化率在不同压强(p1、p2)
下随温度变化的曲线,如图所示的图示中,正确的是__A__(填“A”或“B”);比较 p1、p2 的大
小关系:__p2>p1__。
Ⅱ.目前工业合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
(3) 在一定温度下,将 1 mol N2 和 3 mol H2 混合置于体积不变的密闭容器中发生反应,
达到平衡状态时,测得气体总物质的量为 2.8 mol。
①达平衡时,H2 的转化率 α1=__60%__。
②已知平衡时,容器压强为 8 MPa,则平衡常数 Kp=__ 49
192(MPa)-2 或 0.255(MPa)-2 或
0.26(MPa)-2__(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
[解析] (1)①由表格数据可知,温度越高,K 越大,说明升高度,平衡正移,则正反应
方向为吸热反应,故答案为:吸热;
②由表格数据可知,2 000 ℃时,K=0.1,K 值很小,则转化率很小,不适合大规模生
产,所以人类不适合大规模模拟大气固氮,故答案为:K 值小,正向进行的程度小(或转化
率低),不适合大规模生产;
(2)合成氨反应为放热反应,升高温度,转化率减小,所以图 A 正确,B 错误;该反应
正方向为体积减小的方向,增大压强平衡正向移动,转化率增大,p2 的转化率大,则 p2 大;
故答案为:A;p2>p1;
(3)①设平衡时有 x mol N2 转化,
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始物质的量: 1 mol 3 mol 0
变化的物质的量: x 3x 2x
平衡物质的量: 1-x 3-3x 2x
列式可得:4-2x=2.8,
解得 x=0.6 mol,a1=0.6 mol
1 mol ×100%=60%,
故答案为:60%;
②N2、3H2、NH3 的平衡分压分别为:0.4
2.8×8 MPa,12
2.8×8 MPa,1.2
2.8×8 MPa,因此 Kp=
(1.2
2.8 × 8 MPa)2
(1.2
2.8 × 8 MPa)3(0.4
2.8 × 8 MPa)
= 49
192(Mpa)2,故答案为: 49
192(MPa)2。
11.无色气体 N2O4 是一种强氧化剂,为重要的火箭推进剂之一。N2O4 与 NO2 转换的热
化学方程式为:N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+24.4 kJ/mol
(1)将一定量 N2O4 投入固定容积的真空容器中,下述现象能说明反应达到平衡的是
__bc__。
a.v 正(N2O4)=2v 逆(NO2)
b.体系颜色不变
c.气体平均相对分子质量不变
d.气体密度不变
达到平衡后,保持体积不变升高温度,再次到达平衡时,则混合气体颜色__变深__(填
“变深”、“变浅”或“不变”),判断理由__正反应是吸热反应,其他条件不变,温度升高
平衡正向移动,c(NO2)增加,颜色加深__。
(2)平衡常数 K 可用反应体系中气体物质分压表示,即 K 表达式中用平衡分压代替平衡
浓度,分压=总压×物质的量分数(例如:p(NO2)=p 总×x(NO2)。写出上述反应平衡常数 Kp
表达式__p 总·x2(NO2)/x(N2O4)__(用 p 总、各气体物质的量分数 x 表示);影响 Kp 的因素__温
度__。
(3)上述反应中,正反应速率 v 正=k 正·p(N2O4),逆反应速率 v 逆=k 逆·p2(NO2),其中 k 正、
k 逆为速率常数,则 Kp 为__k 正/k 逆__(以 k 正、k 逆表示)。若将一定量 N2O4 投入真空容器中恒
温恒压分解(温度 298 K、压强 100 kPa),已知该条件下 k 正=4.8×104 s-1, 当 N2O4 分解 10%
时,v 正=__3.9×106__ kPa·s-1;
(4)真空密闭容器中放入一定量 N2O4,维持总压强 p0 恒定,在温度为 T 时,平衡时 N2O4
分解百分率为 a。保持温度不变,向密闭容器中充入等量 N2O4,维持总压强在 2p0 条件下分
解,则 N2O4 的平衡分解率的表达式为__(α2/2-α2)1/2__。
[解析] (1)根据平衡定义,v 正∶v 逆=系数比,反应达到平衡状态,2v 正(N2O4)=v 逆
(NO2),故 a 错误;体系颜色不变,说明 NO2 浓度不变,一定达到平衡状态,b 正确;c.气体
质量不变,反应中气体物质的量改变,根据 M=m(总)
n(总),气体平均相对分子质量为变量,当
气体平均相对分子质量不变时,一定达到平衡状态,c 正确;d.气体质量不变、体积不变,ρ
=m
V,密度为恒量,气体密度不变不一定平衡,d 错误;N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+24.4
kJ/mol,正反应是吸热反应,达到平衡后,保持体积不变升高温度,平衡正向移动,NO2 浓
度增大,则混合气体颜色变深。
(2)平衡常数 Kp 表达式 p=x2(NO2)/x(N2O4);影响平衡常数 K 的因素是温度,所以影响
Kp 的因素是温度。
(3)上述反应中,正反应速率 v 正=k 正·p(N2O4),逆反应速率 v 逆=k 逆 p2(NO2),其中 k 正、
k 逆为速率常数,平衡时 v 正=v 逆,k正·p(N2O4)=k 逆 p2(NO2),Kp 为 k 正/k 逆。若将一定量 N2O4
投入真空容器中恒温恒压分解(温度 298 K、压强 100 kPa),已知该条件下 k 正=4.8×104 s-
1。
当 N2O4 分解 10%时,v 正=4.8×104×100 kPa×0.9
1.1=3.9×104 kPa·s-1;
(4)真空密闭容器中放入一定量 N2O4,维持总压强 p0 恒定,在温度为 T 时,平衡时 N2O4
分解百分率为 a。保持温度不变,向密闭容器中充入等量 N2O4,维持总压强在 2p0 条件下分
解,则 N2O4 的平衡分解率的表达式为(α2/2-α2)1/2。
真空密闭容器中放入一定量 N2O4,维持总压强 p0 恒定,设 N2O4 初始浓度为 x
N2O4(g)2NO2(g)
起始 x 0
转化 αx 2αx
平衡 x-αx 2αx
向密闭容器中充入等量 N2O4,维持总压强在 2p0 条件下,则 N2O4 初始浓度为 2x
N2O4(g)2NO2(g)
起始 2x 0
转化 β×2x β×4x
平衡 2x-β×2x β×4x
(2αx)2
x-αx=
(4xβ)2
2x-2xβ,β=(α2/2-α2)1/2。