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  • 2021-07-07 发布

2018届二轮复习化学反应速率、化学平衡学案(全国通用)

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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+CH3COOHCH3COOC2H5+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。