高考化学四海八荒易错集专题08化学反应速率和化学平衡 32页

专题 08 化学反应速率和化学平衡 1．已知反应：2NO(g)＋Br2(g)===2NOBr(g)的活化能为 a kJ/mol，其反应机理如下： 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( ) 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 答案：B 2．一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应：2X(g) Y(g)＋Z(s)，以下叙述不能说明该反 应达到化学平衡状态的是( ) A．混合气体的密度不再变化 B．反应容器中 Y 的质量分数不变 C．X 的分解速率与 Y 的消耗速率相等 D．单位时间内生成 1 mol Y 的同时生成 2 mol X 解析：X 的分解速率与 Y 的消耗速率之比为 2∶1 时，才能说明反应达到平衡状态，故 C 项说明反应未达到 平衡状态。 答案：C 3．处于平衡状态的反应：2H2S(g) 2H2(g)＋S2(g) ΔH>0，不改变其他条件的情况下合理的说法是 ( ) A．加入催化剂，反应途径将发生改变，ΔH 也将随之改变 B．升高温度，正、逆反应速率都增大，H2S 分解率也增大 C．增大压强，平衡向逆反应方向移动，将引起体系温度降低 D．若体系恒容，注入一些 H2 后达新平衡，H2 浓度将减小 答案：B 4．(2016·四川卷)一定条件下，CH4 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φ(CH4)的体积分数与 Z 和 T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是( ) 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：A.根据图示知温度越高，CH4 的体积分数越小，说明平衡向右移动，所以该反应的焓变ΔΗ＞0，正确； B.相同条件下 Z 越大，平衡时 CH4 的体积分数越小，所以图中 Z 的大小为 b＞3＞a，错误；C.起始时n（H2O） n（CH4） ＝3，反应过程中 H2O 和 CH4 等物质的量减小，所以平衡时n（H2O） n（CH4） ＞3，错误；D.温度不变时，加压平衡逆 向移动，甲烷的体积分数增大，错误。 答案：A 5．向甲、乙、丙三个密闭容器中充入一定量的 A 和 B，发生反应：xA(g)＋B(g) 2C(g)。各容器的反 应温度、反应物起始量，反应过程中 C 的浓度随时间变化关系分别用下图和下表表示： 容器 甲 乙 丙 容积 0.5 L 0.5 L 1.0 L 温度 T1 T2 T2 反应物起始量 0.5 mol A 1．5 mol B 0.5 mol A 1．5 mol B 2.0 mol A 6．0 mol B 下列说法正确的是( ) A．T2 时该反应的平衡常数 K＝0.8 B．由图可知：T1＜T2，且该反应为吸热反应 C．前 10 min 乙、丙两容器中 v(A)乙＞v(A)丙 D．C 的质量 m：m 甲＝m 乙＜2m 丙 答案：A 6．一定量的 CO2 与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g) 2CO(g)。平衡时，体系 中气体体积分数与温度的关系如下图所示： 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( ) 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 答案：B 7．某恒定温度下，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(？) ＋2D(？)，“？”代表状态不确定。反应一段时间后达到平衡，测得生成 1.6 mol C，且反应前后压强之比 为 5∶4，则下列说法正确的是( ) A．该反应的化学平衡常数表达式是 K＝c4（C）·c2（D） c3（A）·c2（B） B．此时 B 的平衡转化率是 35% C．增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大 D．增加 C，B 的平衡转化率不变 解析： 3A(g)＋2B(g) 4C(？)＋2D(？) 起始/mol 4 2 0 0 变化/mol 1.2 0.8 1.6 0.8 平衡/mol 2.8 1.2 1.6 0.8 n(平)＝(4＋2)mol×4 5 ＝4.8 mol 答案：D 8．(2016·全国Ⅲ卷)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。 反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。 离子 SO2－ 4 SO2－ 3 NO－ 3 NO－ 2 Cl－ c/(mol/L) 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－ 2 ＋2SO2－ 3 2SO2－ 4 ＋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 _____________________________________________________。 9．生产中可用双氧水氧化法处理电镀含氰废水，某化学兴趣小组模拟该法探究有关因素对破氰反应速率的 影响(注：破氰反应是指氧化剂将 CN－氧化的反应)。(导学号 58870140) 【相关资料】 ①氰化物主要是以 CN－和[Fe(CN)6]3－两种形式存在。 ②Cu2＋可作为双氧水氧化法破氰处理过程中的催化剂；Cu2＋在偏碱性条件下对双氧水分解影响较弱，可以忽 略不计。 ③[Fe(CN)6]3－较 CN－难被双氧水氧化，且 pH 越大，[Fe(CN)6]3－越稳定，越难被氧化。 【实验过程】 在常温下，控制含氰废水样品中总氰的初始浓度和催化剂 Cu2＋的浓度相同，调节含氰废水样品不同的初始 pH 和一定浓度双氧水溶液的用量，设计如下对比实验： (1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。 实验 序号 实验 目的 初始 pH 废水样品 体积/mL CuSO4 溶液的体 积/mL 双氧水溶液的 体积/mL 蒸 馏 水 的 体积/mL ① 为以下实验 操作参考 7 60 10 10 20 ② 废水的初始 pH 对破氰反 应 速率 的影 响 12 60 10 10 20 ③ ________ 7 60 ____ ____ 10 实验测得含氰废水中的总氰浓度(以 CN－表示)随时间变化关系如图所示。 (2)实验①中 20～60 min 时间段反应速率：υ(CN－)＝________mol/(L·min)。 (3) 实 验 ① 和 实 验 ② 结 果 表 明 ， 含 氰 废 水 的 初 始 pH 增 大 ， 破 氰 反 应 速 率 减 小 ， 其 原 因 可 能 是 __________________________________________________________________________(填一点即可)。 在偏碱性条件下，含氰废水中的 CN－最终被双氧水氧化为 HCO－ 3 ，同时放出 NH3，试写出该反应的离子方程式 ______________________________________________________。 (4)该兴趣小组同学要探究 Cu2＋是否对双氧水氧化法破氰反应起催化作用，请你帮助他设计实验并验证上述 结论，完成下表中内容(己知：废水中的 CN－浓度可用离子色谱仪测定)。 实验步骤(不要写出具体操作过程) 预期实验现象和结论 答案：(1)双氧水的浓度对破氰反应速率的影响 10 20 (2)0.0175 (3)初始 pH 增大，催化剂 Cu2＋会形成 Cu(OH)2 沉淀，影响了 Cu2＋的催化作用(或初始 pH 增大，[Fe(CN)6]3－较 中性和酸性条件下更稳定，难以氧化) CN－＋H2O2＋H2O===NH3↑＋HCO－ 3 (4) 实验方案(不要求写出具体操作过程) 预期实验现象和结论 分别取等体积、等浓度的含氰废水于甲、乙两支 试管中，再分别加入等体积、等浓度的双氧水溶 液，只向甲试管中加入少量的无水硫酸铜粉末， 用离子色谱仪测定相同反应时间内两支试管中的 CN－浓度 相同时间内，若甲试管中的 CN－浓度小于 乙试管中的 CN－浓度，则 Cu2＋对双氧水破 氰反应起催化作用；若两试管中的 CN－浓 度相同，则 Cu2＋对双氧水破氰反应不起催 化作用 10.(2015·全国Ⅱ卷，改编)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：(导学号 58870141) (1)反应①的化学平衡常数 K 表式为______________；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_________________________________________ _____________________________________________________。 (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”)，其原因是__________________； 图 2 中的压强由大到小为________，其判断理由是___________ _____________________________________________________。 易错起源 1、化学反应速率的计算及比较 例 1．10 mL 浓度为 1 mol·L－1 的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能减慢反应速率但又不 影响氢气生成量的是(双选)( ) A．K2SO4 B．CH3COONa C．CuSO4 D．Na2CO3 解析 锌与稀盐酸反应过程中，若加入物质使反应速率降低，则溶液中的氢离子浓度减小，但由于不影响 答案 AB 【变式探究】化合物 Bilirubin 在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如图所 示，计算反应 4～8 min 间的平均反应速率和推测反应 16 min 时反应物的浓度，结果应是( ) A．2.5 μmol·L－1·min－1 和 2.0 μmol·L－1 B．2.5 μmol·L－1·min－1 和 2.5 μmol·L－1 C．3.0 μmol·L－1·min－1 和 3.0 μmol·L－1 D．5.0 μmol·L－1·min－1 和 3.0 μmol·L－1 【解析】本题考查化学反应速率的计算，意在考查考生对图表的分析能力和数据的处理能力。4～8 min 间 化合物 Bilirubin 的浓度变化为Δc＝10 μmol·L－1，则 v(Bilirubin)＝ 2.5 μmol·L－1·min－1；根据图 示，每隔 4 min 化合物 Bilirubin 的浓度减小一半，则 16 min 时化合物 Bilirubin 的浓度为 8 min 时浓度 的 1/4，故 16 min 时其浓度为 10 μmol·L－1×1/4＝2.5 μmol·L－1，B 项正确。 【答案】B 【名师点睛】 1．根据数学表达式计算：v＝ 。 2．根据不同物质间的速率比等于化学计量数之比进行计算，如反应：mA＋nB===pC，其速率之比为： v(A)∶v(B)∶v(C)＝m∶n∶p。 3．速率大小判断方法：对同一个反应，用不同物质表示时，数值可能不同，比较的方法是将其换算为同一 种物质再进行比较，同时，还要注意其单位是否统一，若单位不统一，要先将单位统一，否则可能会得出 错误结论。 4．化学反应速率的计算 求解化学反应速率的计算题一般按以下步骤： (1)写出有关反应的化学方程式； (2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量； (3)根据已知条件列方程式计算。 【锦囊妙计，战胜自我】 (1)固体、纯液体的浓度为定值，所以不用纯固体、纯液体表示反应速率。 (2)化学反应速率一般是在一段时间内的平均速率，均取正值。 (3)“三段式”法既是求解化学反应速率计算题的一般步骤，更是一种规范的解题思路。 易错起源 2、外界条件对化学反应速率的影响 例 2．已知分解 1 mol H2O2 放出热量 98 kJ 在含少量 I －的溶液中，H2O2 分解的机理为： H2O2＋I－―→H2O＋IO－ 慢 H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－ 快 下列有关该反应的说法正确的是( ) A．反应速率与 I－浓度有关 B．IO－也是该反应的催化剂 C．反应活化能等于 98 kJ·mol－1 D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2) 答案 A 【变式探究】某实验小组以 H2O2 分解为例，研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按 照如下方案完成实验。 实验编号 反应物 催化剂 ① 10 mL 2% H2O2 溶液 无 ② 10 mL 5% H2O2 溶液 无 ③ 10 mL 5% H2O2 溶液 1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3 溶液 ④ 10 mL 5% H2O2 溶液＋少量 HCl 溶液 1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3 溶液 ⑤ 10 mL 5% H2O2 溶液＋少量 NaOH 溶液 1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3 溶液 (1)催化剂能加快化学反应速率的原因是_____________________________。 (2)常温下 5% H2O2 溶液的 pH 约为 6，H2O2 的电离方程式为______________。 (3)实验①和②的目的是____________________________________。实验时由于没有观察到明显现象而无法 得出结论。资料显示，通常条件下 H2O2 稳定，不易分解。为了达到实验目的，你对原实验方案的改进是 ____________________________________________。 (4)实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如下图 分析上图能够得出的实验结论是_______________________________________。 【答案】(1)降低了反应所需的活化能 (2)H2O2 H＋＋HO2 － (3)探究浓度对反应速率的影响 向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应 物的试管放入同一热水浴中) (4)碱性环境能加快 H2O2 分解的速率，酸性环境能减慢 H2O2 分解的速率 【名师点睛】 1．浓度 (1)规律：①增大反应物(或生成物)的浓度，正反应(或逆反应)速率立即增大，逆反应(或正反应)速率瞬时 不变，随后增大。②同理可得减小浓度的情况。 (2)图象 2．温度 (1)规律：①升高温度，正、逆反应速率都增大，且吸热反应速率增加的倍数大于放热反应速率增加的倍数。 ②降低温度，正、逆反应速率都减小，且吸热反应速率减小的倍数大于放热反应速率减小的倍数。总之， 温度对吸热反应速率的影响大。 (2)图象(正反应为放热反应) 3．压强 (1)规律 ①增大压强，对于有气体参加的反应，正、逆反应速率均增大，气体体积之和大的一侧增加的倍数大于气 体体积之和小的一侧增加的倍数。 ②减小压强，对于有气体参加的反应，正、逆反应速率均减小，气体体积之和大的一侧减小的倍数大于气 体体积之和小的一侧减小的倍数。 总之，压强对气体分子数较多一侧的影响更大。 (2)图象：(以增大压强为例) ①以 N2＋3H2 2NH3 为例， ②以 H2＋I2(g) 2HI 为例。 4．催化剂 (1)规律：当其他条件不变时，加入催化剂，可以同等程度地改变正、逆反应的速率，但不能改变化学平衡 常数，不能改变平衡转化率。 (2)图象 【锦囊妙计，战胜自我】 对于气体反应体系有以下几种情况： (1)恒温时：增大压强，体积缩小，浓度增大，反应速率加快。, (2)恒容时：充入气体反应物 ，浓度增大 ，压强增大，速率加快。 (3)恒容时：充入“惰气”，压强增大，但各物质浓度不变，反应速率不变。, (4)恒压时，充入“惰气” ，体积增大，各反应物浓度减小 ，反应速率减慢。 易错起源 3、化学反应速率的图象及其应用 例 3．在恒容密闭容器中通入 X 并发生反应：2X(g) Y(g)，温度 T1、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( ) 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 答案 C 【变式探究】一定温度下，在 2 L 的密闭容器中，X、Y、Z 三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所 示，下列描述正确的是 ( ) A．反应开始到 10 s，用 Z 表示的反应速率为 0.158 mol·L－1·s－1 B．反应开始到 10 s，X 的物质的量浓度减少了 0.79 mol·L－1 C．反应开始时 10 s，Y 的转化率为 79.0% D．反应的化学方程式为：X(g)＋Y(g) Z(g) 【解析】 由图可知，反应到 10 s 时达到平衡，Z 由 0 mol 增加到 1.58 mol，X 由 1.2 mol 减少到 0.41 mol， Y 由 1.00 mol 减少到 0.21 mol，所以 Y 的转化率为 1.00－0.21/1.00×100%＝79%；X 的物质的量浓度减少 了1.20－0.41 2 ＝0.79 2 mol·L－1 到 10 s 用 Z 表示的反应速率为1.58－0 2×10 ＝0.079 mol·L－1·s－1；X、Y、Z 的 物质的量变化之比为 0.79∶0.79∶1.58＝1∶1∶2，所以化学方程式应为 X(g)＋Y(g) 2Z(g)。 【答案】 C 【名师点睛】 化学反应速率图象题解题思路 (1)先做到五看 ①看面：弄清纵、横坐标的含义。 ②看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。 ③看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最 低点等。 ④看量的变化：弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。 ⑤看要不要作辅助线：如等温线、等压线等。 (2)再联想判断 联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。通过对比分析，作出正确判断。 【锦囊妙计，战胜自我】 1．v－t 曲线 反应刚开始时，反应物浓度较大，反应速率较大；随着反应的进行，反应物浓度降低，反应速率也随之减 小。但有时由于反应放热使温度升高，或溶液的酸碱性发生变化等因素，曲线还可能有变化。此类图象经 常用于判断反应条件的改变，如： 2．c－t(或 n－t)曲线 (1)随着反应的进行，反应物浓度不断减小，在相同时间内减小的越多，表明在化学方程式中该物质的化学 计量数越大。 (2)随着反应的进行，生成物浓度不断增大，在相同时间内增大的越多，表明在化学方程式中该物质的化学 计量数越大． 例如：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z 三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示． 根据上述图象确定化学方程式中的化学计量数之比 如 X、Y、Z 三种物质的化学计量数比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。 易错起源 4、 化学平衡移动的判断 例 4．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) 3 Z(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 【变式探究】将等物质的量的 F2 和 ClF 混合，在密闭容器中发生反应： F2(g)＋ClF(g) ClF3(g)；ΔH<0。下列叙述中，正确的是( ) A．达到平衡后，保持容器的体积不变再充入 ClF3 气体的瞬间，体系压强增大，平衡右移 B．若 c(F2)∶c(ClF)∶c(ClF3)＝1∶1∶1，则反应一定达到平衡状态 C．达到平衡后，若增大容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡左移 D．平衡后再降低温度，保持恒容，达到新的平衡，则混合气体的平均摩尔质量增大 【答案】 D 【名师点睛】 1．一般思路 2．特殊情况 (1)“惰性气体”对化学平衡的影响 ①恒温、恒容条件： ②恒温、恒压条件： (2)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的 增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对平衡没影响。 【锦囊妙计，战胜自我】 应用上述规律分析问题时应注意： (1)不要把 v(正)增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有 v(正)>v(逆)时，才使平衡向正反应方向移 动。 (2)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来，当反应物总量不变时，平衡向正反应方向 移动，反应物转化率提高；当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他的反应物 的转化率提高。 (3)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。 易错起源 5、 化学平衡图象 例 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，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．温度 T 下，该反应的平衡常数 K＝4（c0－c1）2 c2 1 B．温度 T 下，随着反应的进行，混合气体的密度减小 C．曲线 b 对应的条件改变可能是加入了催化剂 D．若曲线 b 对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH<0 解析 A 项，在温度 T 下，由曲线 a 可知，达到平衡后 N2、O2、NO 的浓度分别为 c1 mol/L、c1 mol/L 、2(c0 －c1) mol/L，所以该反应的平衡常数 K＝4（c0－c1）2 c2 1 ，正确；B 项，反应前后，混合气体的体积与质量都 没有发生改变，所以混合气体的密度不变，错误；C 项，加入催化剂只改变反应速率而不改变反应的转化率， 若加入催化剂达到平衡后，c(N2)应与曲线 a 对应的平衡浓度相同，错误；D 项，若曲线 b 对应的条件改变 是温度，由于曲线 b 相对于曲线 a 先达到了平衡，故应该为升温，升高温度，N2 的平衡浓度减小，说明平衡 向正向移动，该反应为吸热反应，ΔH>0，错误。 答案 A 【变式探究】反应 aM(g)＋bN(g) cP(g)＋dQ(g)达到平衡时，M 的体积分数 y(M)与反应条件的关系如 图所示。其中 z 表示反应开始时 N 的物质的量与 M 的物质的量之比。下列说法正确的是( ) A．同温同压同 z 时，加入催化剂，平衡时 Q 的体积分数增加 B．同压同 z 时，升高温度，平衡时 Q 的体积分数增加 C．同温同 z 时，增加压强，平衡时 Q 的体积分数增加 D．同温同压时，增加 z，平衡时 Q 的体积分数增加 【答案】 B 【名师点睛】 1．常见的图象 对于反应 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，若 m＋n>p＋q 且ΔH>0 (1)v－t 图象 (2)c－t 图象 (3)c 或α－p(T)图象 【锦囊妙计，战胜自我】 化学平衡图象题的解题思路： 易错起源 6、 等效平衡 例 6．已知 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·mol－1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别 充入气体：(甲)2 mol SO2 和 1 mol O2；(乙)1 mol SO2 和 0.5 mol O2；(丙)2 mol SO3。恒温、恒容下反应 达平衡时，下列关系一定正确的是( ) A．容器内压强 p：p 甲＝p 丙>2p 乙 B．SO3 的质量 m：m 甲＝m 丙>2m 乙 C．c(SO2)与 c(O2)之比 k：k 甲＝k 丙>k 乙 D．反应放出或吸收热量的数值 Q：Q 甲＝Q 丙>2Q 乙 答案 B 【变式探究】恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：A(g)＋B(g) C(g) (1)若开始时放入 1 mol A＋1 mol B，到达平衡后，生成 a mol C，这时 A 的物质的量为________mol。 (2)若开始时放入 3 mol A 和 3 mol B，到达平衡后，生成 C 的物质的量为________mol。 (3)若开始时放入 x mol A,2 mol B 和 1 mol C，到达平衡后，A 和 C 的物质的量分别为 y mol 和 3a mol， 则 x＝________mol，y＝________mol。平衡时，B 的物质的量________(选填一个编号)。 (甲)大于 2 mol (乙)等于 2 mol (丙)小于 2 mol (丁)可能大于、等于或小于 2 mol 【答案】 (1)1－a (2)3a (3)2 3－3a 丁 【名师点睛】 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，虽然起始时物质加入的量不同，但达到化学 平衡时，同种物质的物质的量分数相同，这样的平衡称为等效平衡。 2．分类 (1)恒温、恒容，反应前后气体体积改变的反应(Δn≠0)：只改变起始时物质的加入量，若通过可逆反应的 化学计量数比换算成同一边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。 如：按下列三条途径，在恒温、恒容下建立的平衡等效。 3H2(g) ＋ N2(g) 2NH3 (g) Ⅰ 3 mol 1 mol 0 Ⅱ 0 0 2 mol Ⅲ a b c Ⅲ中应满足：b＋ ＝1，a＋ ＝3。 (2)恒温、恒容，反应前后气体体积不变的反应(Δn＝0)：只要反应物(或生成物)的物质的量比例与原平衡 的相同，两平衡就是等效平衡。 (3)恒温恒压：改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算成同一边的物质的物质的量之比与 原平衡相同，则达到平衡后与原平衡等效。 3.等效平衡的判断方法 使用极限转化的方法将各种情况下的起始物质换算成相同的反应物或生成物，然后观察有关物质的数量是 否相等或相当。 【锦囊妙计，战胜自我】 解答有关“等效平衡”的题目需要注意的问题： (1)分析建立平衡的条件，是等温、等压还是等温、等容。 (2)分析反应的特点，反应前后气体的物质的量是不变、增大、还是减小。 (3)分析平衡等效的要求，是平衡浓度相等还是平衡混合物中某物质的物质的量分数相等。 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( ) 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 2．下列说法正确的是( ) 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：选 B。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．维持体系总压强 p 恒定，在温度 T 时，A 的起始物质的量为 n、容器起始体积为 V，发生 A(g) B(g) ＋C(g)反应。已知 A 的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数 K 为(用α等符号表示)( ) A．nα2/(1 －α) V B．nα2/(1－α2) V C．nα2/(1＋α2) V D．nα2/(1 ＋α)2V 4．2 98 K 时，在 2 L 固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝－a kJ/mol(a>0)。 N2O4 的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时，N2O4 的浓度为 NO2 的 2 倍，若反应在 398 K 进行，某时刻测 得 n(NO2)＝0.6 mol，n(N2O4)＝1.2 mol，则此时，下列大小关系正确的是( ) A．v(正)>v(逆) B．v(正)0)，温度升高平衡向左移动，K 值减小，现 398 K 时 Qc＝c(N2O4)/c2(NO2)＝(1.2/2)÷(0.6/2)2 ＝20/3＝K1，可知此时不是平衡状态，反应向逆方向进行，即 v(正)