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专题7 化学反应速率与化学平衡
考点一 化学反应速率与化学平衡的有关概念及影响因素
1．(2013·山东理综，6分)对于反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0，在其他条件不变的情况下( )
A．加入催化剂，改变了反应的途径，反应的ΔH也随之改变
B．改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变
C．升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变
D．若在原电池中进行，反应放出的热量不变
解析：选B 本题考查化学平衡的移动与热化学知识，意在考查考生运用化学平衡知识解决实际问题的能力。加入催化剂，平衡不移动，放出的热量不变，A项错误；反应前后气体分子数不变，改变压强，平衡不移动，B项正确；升高温度，平衡向逆反应方向移动，反应放出的热量减少，C项错误；原电池中化学能主要转化为电能，D项错误。
2．(2013·安徽理综，6分)一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：MgSO4(s) ＋ CO(g)MgO(s) ＋ CO2(g) ＋SO2(g) ΔH>0该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是( )
选项
x
y
A
温度
容器内混合气体的密度
B
CO的物质的量
CO2与CO的物质的量之比
C
SO2的浓度
平衡常数K
D
MgSO4的质量(忽略体积)
CO的转化率
解析：选A 本题考查化学平衡图象，意在考查考生对化学平衡移动原理的理解能力。温度升高，平衡正向移动，混合气体的密度增大，A项正确；增大CO的物质的量，平衡正向移动，但CO2与CO的物质的量之比减小，B项错误；增大SO2的浓度，平衡逆向移动，但平衡常数只与温度有关，温度不变平衡常数K不变，C项错误；增大MgSO4的质量，平衡不移动，CO的转化率不变，D项错误。
3．(2013·大纲理综，6分)一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，其正反应放热。现有三个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换) 密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1 mol CO和1 mol H2O，在Ⅱ中充入1 mol CO2 和1 mol H2，在Ⅲ中充入2 mol CO和2 mol H2O,700 ℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是( )
A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C．容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多
D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1
解析：选CD 本题考查化学反应速率和化学平衡，意在考查考生对化学反应速率和化学平衡的理解能力。容器Ⅰ中反应从正反应建立平衡，正反应速率逐渐减小，Ⅱ中反应从逆反应建立平衡，正反应速率逐渐增大，因此正反应速率不同，A项错误；容器Ⅰ、Ⅲ中反应放出的热量不同，由于容器绝热，因此反应温度不同，平衡常数不同，B项错误；容器Ⅰ中反应达平衡的过程放出热量，容器Ⅱ中反应达平衡的过程吸收热量，因正反应放热，逆反应吸热，因此两容器中反应进行的程度均小于恒温容器中的，则容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多，容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1，C、D正确。
4．(2012·安徽理综，6分)一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：
SO2(g)＋2CO(g)催化剂,2CO2(g)＋S(l) ΔH＜0
若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是( )
A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变
B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快
C．平衡时，其他条件不变，升高温度可提高 SO2 的转化率
D．其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变
解析：正反应是气体分子数减小的反应，因此平衡前，随着反应的进行容器内压强不断变化，A项错；因硫为液态，故平衡时，其他条件不变，分离出硫，反应速率不变，B项错；正反应是放热反应，故升高温度，平衡逆向进行，SO2的转化率降低，C项错；其他条件不变时，使用不同的催化剂，只能改变反应速率，不影响平衡的移动，故反应的平衡常数不变，D项正确。
答案：D
5．(2012·全国理综，6分)合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为：
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0
反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是( )
A．增加压强 B．降低温度
C．增大CO的浓度 D．更换催化剂
解析：选项A，该反应为反应前后气体分子数相等的反应，压强对CO的转化率无影响；选项B，该反应为放热反应，降低温度有利于化学平衡向右移动，提高CO的转化率；增大CO的浓度会降低CO的转化率；选项D，更换催化剂不能使化学平衡发生移动。
答案：B
6．(2012·重庆理综，6分)在一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应：
a(g)＋b(g)2c(g)；ΔH1<0
x(g)＋3y(g)2z(g)；ΔH2>0
进行相关操作且达到平衡后(忽略体积改变所作的功)，下列叙述错误的是( )
A．等压时，通入惰性气体，c的物质的量不变
B．等压时，通入z气体，反应器中温度升高
C．等容时，通入惰性气体，各反应速率不变
D．等容时，通入z气体，y的物质的量浓度增大
解析：等压时，通入惰性气体后，第二个反应平衡向左移动，反应器内温度升高，第一个反应平衡向左移动，c的物质的量减小，选项A错误。等压下通入z气体，第二个反应平衡向逆反应方向(放热反应方向)移动，所以体系温度升高，选项B正确。选项C，由于容器体积不变，通入惰性气体不影响各种物质的浓度，所以各反应速率不变。选项D，等容时，通入z气体，第二个反应平衡向逆反应方向移动，y的物质的量浓度增大。
答案：A
7．(2011·江苏，4分)下列说法正确的是( )
A．一定温度下，反应 MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS > 0
B．水解反应 NH＋H2ONH3·H2O＋H＋达到平衡后，升高温度平衡逆向移动
C．铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应
D．对于反应 2H2O2===2H2O＋O2↑，加入MnO2或升高温度都能加快 O2 的生成速率
解析：本题考查化学反应原理中的热效应、电化学和化学平衡等知识，意在考查考生综合运用化学反应原理知识的能力．A项，分解反应是吸热反应，故ΔH>0，由于产物中有气体，故ΔS>0，正确；B项，水解反应是吸热反应，升温时水解平衡正向移动，不正确；C项，铅蓄电池放电时负极发生氧化反应，充电时阳极也发生氧化反应，故不正确；D项，升温可使化学反应速率加快，而加入的MnO2是催化剂，故也能使化学反应速率加快，正确．
答案：AD
8．(2011·安徽理综，6分)电镀废液中Cr2O可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4)：Cr2O(aq)＋2Pb2＋(aq)＋H2O(l)2PbCrO4(s)＋2H＋(aq) ΔH<0该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是( )
解析：
本题考查化学平衡及图象分析，意在考查考生对化学平衡移动、化学平衡常数、物质转化率等概念的理解以及对化学图象的认识．该反应放热(ΔH<0)，升温平衡逆向移动，平衡常数K减小，A项正确；B项pH增大时，c(OH－)增大，平衡正向移动，Cr2O转化率升高，B项错误；温度升高，化学反应速率增大，C项错误；c(Pb2＋)增大时，平衡正向移动，n(Cr2O)减小，D项错误．
答案：A
9．(2011·重庆理综，6分)一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是( )
A．CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH＜0
B．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)；ΔH＞0
C．CH3CH2OH(g)CH2===CH2(g)＋H2O(g)；ΔH＞0
D．2C6H5CH2CH3(g)＋O2(g)2C6H5CH===CH2(g)＋2H2O(g)；ΔH＜0
解析：本题考查化学平衡知识，通过分析图象确定可能对应的反应．观察图象可知，达到平衡用的时间短反应速率快，T2>T1、p1>p2.升高温度水蒸气的百分含量降低，说明平衡逆向移动，反应放热，ΔH<0；增大压强水蒸气的百分含量增大，说明平衡正向移动，正反应气体分子数减少，综合分析A选项中反应符合要求．
答案：A
10．(2010·福建理综，6分)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
11．(2010·重庆理综，6分)COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g) ΔH>0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是( )
A．①②④ B．①④⑥
C．②③⑤ D．③⑤⑥
解析：本题考查外界因素对化学平衡移动的影响，从不同层面考查勒夏特列原理的应用．该反应为吸热反应，升温则平衡正向移动，反应物转化率提高，①正确；恒容时，通入惰性气体，反应物与生成物浓度不变，平衡不移动，②错；增加CO浓度，平衡逆向移动，反应物转化率降低，③错；该反应正反应为气体分子数增大的反应，减压时平衡向正反应方向移动，反应物转化率提高，④正确；催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡状态，⑤错；恒压时，通入惰性气体，容器体积增大，反应物与生成物浓度降低，平衡向气体增加的方向移动，即向正反应方向移动，反应物转化率提高，⑥正确．
答案：B
12．(2009·广东，3分)难挥发性二硫化钽(TaS2)可采用如下装置提纯．将不纯的TaS2粉末装入石英管一端，抽真空后引入适量碘并封管，置于加热炉中．反应如下：
TaS2(s)＋2I2(g)TaI4(g)＋S2(g)
下列说法正确的是( )
A．在不同温度区域，TaI4的量保持不变
B．在提纯过程中，I2的量不断减少
C．在提纯过程中，I2的作用是将TaS2从高温区转移到低温区
D．该反应的平衡常数与TaI4和S2的浓度乘积成反比
解析：A项，TaI4主要存在于高温区．B项，在提纯过程中，I2的量基本保持不变．D项，该反应的平衡常数为：K＝，与二者的乘积成正比．
答案：C
13．(2009·福建理综，6分)某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3＋Br2CH3COCH2Br＋HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系．反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定．在一定温度下，获得如下实验数据：
实验序号
初始浓度c/mol·L－1
溴颜色消失所需时间t/s
CH3COCH3
HCl
Br2
①
0.80
0.20
0.0010
290
②
1.60
0.20
0.0010
145
③
0.80
0.40
0.0010
145
④
0.80
0.20
0.0020
580
分析实验数据所得出的结论不正确的是( )
A．增大c(CH3COCH3)，v(Br2)增大
B．实验②和③的v(Br2)相等
C．增大c(HCl)，v(Br2)增大
D．增大c(Br2)，v(Br2)增大
解析：A项，由实验①和②对比可知增大c(CH3COCH3)，反应时间变少，v(Br2)增大．B项，实验②和③反应时间相同，起始Br2的浓度相同，则v(Br2)相等．C项，比较实验①和③可知，增大c(HCl)时，反应时间缩短，v(Br2)增大．D项，比较实验①和④可知，增大c(Br2)时，v(Br2)相同，故选D.
答案：D
考点二 化学平衡常数与转化率
14．(2013·江苏，4分)一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，其正反应放热。现有三个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换) 密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1 mol CO和1 mol H2O，在Ⅱ中充入1 mol CO2 和1 mol H2，在Ⅲ中充入2 mol CO和2 mol H2O,700 ℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是( )
A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C．容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多
D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1
解析：选CD 本题考查化学反应速率和化学平衡，意在考查考生对化学反应速率和化学平衡的理解能力。容器Ⅰ中反应从正反应建立平衡，正反应速率逐渐减小，Ⅱ中反应从逆反应建立平衡，正反应速率逐渐增大，因此正反应速率不同，A项错误；容器Ⅰ、Ⅲ中反应放出的热量不同，由于容器绝热，因此反应温度不同，平衡常数不同，B项错误；容器Ⅰ中反应达平衡的过程放出热量，容器Ⅱ
中反应达平衡的过程吸收热量，因正反应放热，逆反应吸热，因此两容器中反应进行的程度均小于恒温容器中的，则容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多，容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1，C、D正确。
15．(2013·福建理综，16分)利用化石燃料开采、加工过程产生的H2S废气制取氢气，既价廉又环保。
(1)工业上可用组成为K2O·M2O3·2RO2·nH2O的无机材料纯化制取的氢气。
①已知元素M、R均位于元素周期表中第3周期，两种元素原子的质子数之和为27，则R的原子结构示意图为________。
②常温下，不能与M单质发生反应的是________(填序号)。
a．CuSO4溶液 b．Fe2O3
c．浓硫酸 d．NaOH溶液
e．Na2CO3固体
(2)利用H2S废气制取氢气的方法有多种。
①高温热分解法
已知：H2S(g)===H2(g)＋1/2S2(g)
在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S分解实验。以H2S起始浓度均为c mol·L－1测定H2S的转化率，结果见上图。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。据图计算985 ℃时H2S按上述反应分解的平衡常数K＝________；说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：________。
②电化学法
该法制氢过程的示意图如上图。反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式，其目的是________________________________________________________________________；
反应池中发生反应的化学方程式为________________________________。反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为____________________________。
解析：本题主要考查氢气的制取和电化学知识，意在考查考生分析问题、挖掘信息的能力以及解决综合问题的能力。(1)由题给无机材料的化学式K2O·M2O3·2RO2·nH2O可知，M的化合价为＋3，R的化合价为＋4，再根据二者位于第3周期，质子数之和为27，确定M为Al，R为Si。①Si的原子结构示意图为。②常温下铝不能与三氧化二铁和碳酸钠反应。(2)①由图象可知，在985 ℃时，H2S的转化率为40%，，则H2S的浓度变化为0.4c mol·L－1，生成的H2的浓度为0.4c mol·L－1，生成的S2(g)的浓度为0.2c mol·L－1，则K＝＝(0.2c)。随着温度的升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短，所以曲线b向曲线a趋近。②由题给装置图可知，采用气、液逆流方式，目的是增大反应物的接触面积，使反应充分进行。由装置图可知，反应池中FeCl3与H2S反应生成了S沉淀，所以FeCl3作氧化剂，化合价降低，反应方程式为2FeCl3＋H2S===2FeCl2＋S↓＋2HCl，生成的FeCl2进入电解池生成FeCl3，FeCl3再进入反应池，电解池中还有氢气放出，则反应方程式为2Fe2＋＋2H＋2Fe3＋＋H2↑。
答案：(1)① ②b、e
(2)① 温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短 ②增大反应物接触面积，使反应更充分 H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl 2Fe2＋＋2H＋通电,2Fe3＋＋H2↑
16．(2012·江苏，4分)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见下表：
t/s
0
50
150
250
350
n(PCl3)/mol
0
0.16
0.19
0.20
0.20
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1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2，反应达到平衡前v(正)＞v(逆)
D．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%
解析：A项，反应在前50 s的平均速率为＝0.001 6 mol·L－1·s－1
，A错；B项，由表格数据可知平衡时c(PCl)3＝＝0.1 mol·L－1，升温时PCl3浓度增大，则该反应是吸热反应，ΔH＞0，B错；C项，由平衡常数K＝＝0.025 mol·L－1，而Qc＝＝0.02 mol·L－1＜0.025 mol·L－1，故C项中起始时反应向正反应方向进行，即v(正)＞v(逆)，正确；D项，根据反应：
PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g)
起始浓度(mol·L－1) 1 1 0
转化浓度(mol·L－1) x x x
平衡浓度(mol·L－1) (1－x) (1－x) x
根据K正＝，则K逆＝40＝，解得x＝0.85，即PCl3的转化率为85%，故D错。
答案：C
17．(2011·北京理综，6分)已知反应：2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)．取等量CH3COCH3，分别在0 ℃和20 ℃下，测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Y－t)如图所示．下列说法正确的是( )
A．b代表0 ℃下CH3COCH3的Y－t曲线
B．反应进行到20 min末，CH3COCH3的>1
C．升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率
D．从Y＝0到Y＝0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的＝1
解析：本题考查化学平衡，意在考查考生对平衡移动的理解和对图象的识别能力．温度升高，达到平衡所用的时间缩短，因此b曲线对应的温度为20℃
，A选项错误；温度升高，速率加快，B选项速率之比应小于1；由图象可知，达到平衡时b曲线丙酮的转化率较低，C选项错误；在两曲线交点处，两种温度下转化的丙酮量相等，D选项正确．
答案：D
18．(2011·四川理综，6分)可逆反应①X(g)＋2Y(g)2Z(g)、②2M(g)N(g)＋P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板．反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示：
下列判断正确的是( )
A．反应①的正反应是吸热反应
B．达平衡(Ⅰ)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为14∶15
C．达平衡(Ⅰ)时，X的转化率为
D．在平衡(Ⅰ)和平衡(Ⅱ)中，M的体积分数相等
解析：本题考查化学平衡知识，题目通过三种情况下隔板的位置变化并结合平衡移动原理考查平衡移动、转化率、反应热等，具有很强的选拔功能．选项A，比较平衡(Ⅰ )、(Ⅱ )，降温时隔板向左移动，说明反应①平衡向右移动，故反应①的正反应为放热反应．选项B，从反应开始至平衡(Ⅰ )时，隔板右边体系中气体的总物质的量不变，体积由2个单位扩大至2.2个单位，则达平衡(Ⅰ )时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为2∶2.2＝10∶11.选项C，设平衡(Ⅰ )时反应①气体总物质的量为x mol，平衡(Ⅰ)时隔板两边压强相等，相同压强下，物质的量与体积成正比，则有＝，解得x＝，则X的转化率为＝.选项D，由于体系温度变化，所以平衡(Ⅰ )、(Ⅱ )中M的含量不可能相等．
答案：C
19．(2010·安徽理综，6分)低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为：
2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)2N2(g)＋3H2O(g)
ΔH<0
在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是( )
A．平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大
B．平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小
C．单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1∶2时，反应达到平衡
D．其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大
解析：本题考查化学平衡知识，意在考查考生运用平衡理论解决实际问题的能力．该反应是气体体积增大的放热反应，A项升高温度，平衡逆向移动 ，平衡常数减小，不正确；B项，增大NH3的浓度，平衡向右移动，使氮氧化物的转化率增大，不正确；C项NO，N2的消耗分别代表正反应和逆反应，正确；D项，催化剂不影响化学平衡的移动，不正确．
答案：C
20．(2009·安徽理综，6分)汽车尾气净化中的一个反应如下：
NO(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g) ΔH＝－373.4 kJ·mol－1
在恒容的密闭容器中，反应达平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是( )
解析：ΔH＝－373.4 kJ·mol－1，说明反应是一个放热反应，T升高，平衡向逆反应方向移动，c(N2)与c(CO2)减小，K减小，同时，CO转化率降低，故A、B两项错；K只与温度有关，C项正确，D项增大N2的物质的量，平衡左移，则NO转化率降低，所以D项错．
答案：C
21．(2011·山东理综，14分)研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义．
(1)NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为____________________________．利用反应6NO2＋8NH37N2＋12H2O也可处理NO2.当转移1.2 mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是________L.
(2)已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)
ΔH＝－113.0 kJ·mol－1
则反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1.
一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是________．
a．体系压强保持不变
b．混合气体颜色保持不变
c．SO3和NO的体积比保持不变
d．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2的体积比为1∶6，则平衡常数K＝________.
(3)CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)．CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示．该反应ΔH________0(填“＞”或“＜”)．实际生产条件控制在250℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是________________________________________________________________________．
解析：本题考查氧化还原反应、反应热、化学平衡等，意在考查考生综合运用化学反应原理的能力．(1)该反应中转移24e－，当转移1.2 mol电子时，消耗0.3 mol NO2，在标准状况下的体积为6.72 L．(2)根据盖斯定律，由第一个反应减去第二个反应，然后除以2，可得：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，则ΔH＝(－196.6 kJ·mol－1＋113.0 kJ·mol－1)×＝－41.8 kJ·mol－1.该反应前后气体分子数不变，因此压强保持不变不能作为平衡的标志，a错；混合气体颜色不变，则NO2浓度保持不变，可以作为平衡的标志，b对；无论何种状态，SO3、NO的体积比始终为1∶1，不能作为平衡的标志，c错，每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2，是同方向的反应，不能作为平衡的标志，d错．假设起始时NO2、SO2的物质的量分别为x、2x，则平衡时NO2、SO2、SO3、NO的物质的量分别为0.2x、1.2x、0.8x、0.8x，则K＝＝＝.(3)根据图示，当压强相同时，降低温度，CO的平衡转化率升高，说明降温平衡向正反应方向移动，因此正反应为放热反应，ΔH＜0.
答案：(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 6.72
(2)－41.8 b 2.67或
(3)＜ 在1.3×104 kPa下，CO转化率已较高，再增大压强，CO转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失
22．(2011·广东理综，15分)利用光能和光催化剂，可将 CO2 和 H2O(g)转化为 CH4 和 O2.紫外光照射时，
在不同催化剂(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ)作用下，CH4产量随光照时间的变化如图所示．
(1)在0～30 小时内，CH4的平均生成速率 vⅠ、vⅡ和vⅢ从大到小的顺序为________；反应开始后的 12 小时内，在第________种催化剂作用下，收集的 CH4最多．
(2)将所得 CH4 与 H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)．该反应ΔH＝＋206 kJ·mol－1.
①画出反应过程中体系能量变化图(进行必要标注)．
②将等物质的量的CH4 和 H2O(g)充入 1 L 恒容密闭反应器中，某温度下反应达到平衡，平衡常数 K ＝ 27，此时测得 CO 的物质的量为 0.10 mol，求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)．
(3)已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－802 kJ·mol－1.
写出由 CO2 生成 CO 的热化学方程式________．
解析：本题考查化学反应速率和化学平衡，意在考查考生的识图能力、三段式解决化学平衡问题能力和盖斯定律的使用．(1)0～30小时内，CH4的平均速率＝，由图可知，30小时内CH4的产量Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，即CH4的平均生成速率的关系为vⅢ>vⅡ>vⅠ；前12小时内在第Ⅱ种催化剂作用下，收集的CH4最多．
(2)①该反应中，CH4的用量越多，吸收的热量越多，二者成正比例关系．
②假设CH4和H2O的起始量均为x mol，结合平衡时n(CO)＝0.10 mol，有：
CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)
起始浓度(mol·L－1) x x 0 0
变化量(mol·L－1) 0.10 0.10 0.10 0.30
平衡浓度(mol·L－1) x－0.10 x－0.10 0.10 0.30
结合K＝＝＝27，解得x＝0.11 mol·L－1，CH4的转化率＝×100%＝91%.(3)结合题目所给的两个热化学反应方程式，根据盖斯定律，将两方程式作差即可．
答案：(1)vⅢ>vⅡ>vⅠ Ⅱ
(2)①如图
②91%
(3)CO2(g)＋3H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)＋2O2(g)
ΔH＝＋1008 kJ· mol－1
23．(2010·山东理综，6分)硫—碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：
Ⅰ SO2＋2H2O＋I2===H2SO4＋2HI
Ⅱ 2HIH2＋I2
Ⅲ 2H2SO4===2SO2＋O2＋2H2O
(1)分析上述反应，下列判断正确的是________．
a．反应Ⅲ易在常温下进行
b．反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强
c．循环过程中需补充H2O
d．循环过程产生1 mol O2的同时产生1 mol H2
(2)一定温度下，向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应Ⅱ，H2物质的量随时间的变化如图所示.0～2 min内的平均反应速率v(HI)＝________.该温度下，H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数K＝________.
相同温度下，若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍，则________是原来的2倍．
a．平衡常数 b．HI的平衡浓度
c．达到平衡的时间 d．平衡时H2的体积分数
(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2，反应时溶液中水的电离平衡________移动(填“向左”、“向右”或“不”)；若加入少量下列试剂中的________，产生H2的速率将增大．
a．NaNO3 b．CuSO4
c．Na2SO4 d．NaHSO3
(4)以H2为燃料可制作氢氧燃料电池．
已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－572 kJ·mol－1
某氢氧燃料电池释放228.8 kJ电能时，生成1 mol液态水，该电池的能量转化率为________．
解析：本题主要考查平衡理论和反应热中的相关概念，意在考查考生综合分析问题的能力．
(1)题中3个反应相加，即得总反应式2H2O2H2↑＋O2↑，因此选项c符合题意．由于H2SO4是一种强酸，很稳定，因此使H2SO4分解需要相当高的温度，选项a错．反应Ⅰ中SO2作还原剂，HI是还原产物，故还原性SO2强于HI，则氧化性HI强于SO2，b错．根据总反应式可知选项d也错．本题应选c.
(2)结合图象根据速率的定义v＝可得v(H2)＝＝0.05 mol/(L·min)，根据速率之比等于化学方程式中物质的系数之比得v(HI)＝2v(H2)＝0.1 mol/(L·min)．该反应的平衡常数K＝＝＝64.由于平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，a错．由于题中反应是一个气体体积不变的反应，故改变条件后的平衡和原平衡等效，因此选项b正确，d错误．HI的浓度是原来的2倍，由于浓度增大，反应速率加快，达到平衡所需的时间短，c错．
(3)随着反应的进行，硫酸浓度减小，溶液中c(H＋)减小，酸性减弱，故水的电离平衡向右移动．若加入NaNO3，则相当于溶液中存在HNO3，此时将不产生H2而产生NOx；加入CuSO4后形成原电池，反应速率加快；加入Na2SO4后对反应速率无影响；加入NaHSO3后，由于发生反应H＋＋HSO===SO2↑＋H2O，溶液中c(H＋)减小，反应速率减小．综上分析可知选项b符合题意．
(4)当生成1 mol液态水时，共放热286 kJ，故能量利用率为228.8÷286×100%＝80%.
答案：(1)c (2)0.1 mol·L－1·min－1 64 b
(3)向右 b (4)80%
24．(2009·广东，10分)甲酸甲酯水解反应方程式为：
HCOOCH3(l)＋H2O(l)HCOOH(l)＋CH3OH(l)
ΔH>0
某小组通过实验研究该反应(反应过程中体积变化忽略不计)．反应体系中各组分的起始量如下表：
组分
HCOOCH3
H2O
HCOOH
CH3OH
物质的量/mol
1.00
1.99
0.01
0.52
甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间(t)的变化见下图：
(1)根据上述条件，计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率，结果见下表：
反应时间范围/min
0～5
10～15
20～25
30～35
40～45
50～55
75～80
平均反应速率/(10－3 mol·min－1)
1.9
7.4
7.8
4.4
1.6
0.8
0.0
请计算15～20 min范围内甲酸甲酯的减少量为________ mol，甲酸甲酯的平均反应速度为__________mol·min－1(不要求写出计算过程)．
(2)依据以上数据，写出该反应的反应速率在不同阶段的变化规律及其原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(3)上述反应的平衡常数表达式为：K＝，则该反应在温度T1下的K值为________．
(4)其他条件不变，仅改变温度为T2(T2大于T1)，画出温度T2下甲酸甲酯转化率随反应时间变化的预期结果示意图．
解析：(1)15 min时甲酸甲酯转化率为6.7%,20 min时甲酸转化率为11.2%，则其减少量为：1.00×11.2%－1.00×6.7%＝0.045 mol.平均反应速率为：＝＝9×10－3 mol·min－1.
(2)由表中数据及(1)中计算出的15～20 min的平均反应速率可知，反应前期反应速率增加，随着反应的进行反应速率增加更快，反应后期反应速率又减小．结合影响反应速率的因素可推测是反应中生成的甲酸具有催化作用．反应初期生成甲酸量少，催化效果不明显，反应速率较慢，随着生成甲酸量增多，催化效果显著，反应速率明显增大，到反应后期，浓度对反应速率的影响起主导作用，使反应速率减小．
(3)平衡时甲酸甲酯转化率为24.0%，则：
HCOOCH3＋H2OHCOOH＋CH3OH
起始量 1.00 1.99 0.01 0.52
反应量 0.24 0.24 0.24 0.24
平衡量 0.76 1.75 0.25 0.76
则K＝＝＝0.14.
(4)升高温度，反应速率加快，达到平衡时间短；该反应是吸热反应，升高温度时平衡向正反应方向移动，故T2比T1温度下甲酸甲酯转化率要高；抓住这两点，则不难画出示意图．
答案：(1)0.045 9.0×10－3
(2)该反应中用酸具有催化作用．
①反应初期：虽然甲酸甲酯量较大，但甲酸量很小，催化效果不明显，反应速度较慢；
②反应中期，甲酸量逐渐增多，催化效果显著，反应速率明显增大；
③反应后期：甲酸量增加到一定程度后，浓度对反应速率的影响成主导因素，特别是逆反应速率的增大，使总反应速率逐渐减小，直至为零．
(3)0.14
(4)
考点三 化学反应速率与化学平衡的图像分析
25．(2013·福建理综，6分)NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化，当NaHSO3完全消耗即有I2析出，根据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。将浓度均为0.020 mol·L－1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0 mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0 mL混合，记录10～55 ℃间溶液变蓝时间，55 ℃时未观察到溶液变蓝，实验结果如上图。据图分析，下列判断不正确的是( )
A．40 ℃之前与40 ℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反
B．图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等
C．图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.0×10－5 mol·L－1·s－1
D．温度高于40 ℃时，淀粉不宜用作该实验的指示剂
解析： 选B 本题考查化学反应速率和化学平衡知识，意在考查考生对图象的分析判断能力、信息的挖掘能力和知识的应用能力。由题给图象可知，温度低于40 ℃时，温度升高，溶液变蓝的时间短，但温度高于40 ℃时情况相反，A项正确；因为b、c两点的温度不同，反应速率不可能相等，B项错误；图中a点，所用的时间为80 s，则NaHSO3的反应速率为：(0.020 mol·L－1×10.0 mL×10－3 L/mL)÷(50 mL×10－3 L/mL)÷80 s＝5.0×10－5 mol·L－1·s－1，C项正确；由题给条件，55 ℃时未观察到溶液变蓝可知，所以温度高于40 ℃时，淀粉易糊化，不宜作该实验的指示剂，D项正确。
26．(2013·浙江理综，6分)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：
反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)(NH4)2CO3(aq) ΔH1
反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)NH4HCO3(aq) ΔH2
反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq) ΔH3
请回答下列问题：
(1)ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3＝________。
(2)为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂)，在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图(见图1)。则：
①ΔH3________0(填“＞”、“＝”或“＜”)。
②在T1T2及T4T5二个温度区间，容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③反应Ⅲ在温度为T1时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。当时间到达t1时，将该反应体系温度迅速上升到T2，并维持该温度。请在该图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。
(3)利用反应Ⅲ捕获CO2，在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下，提高CO2吸收量的措施有________(写出2个)。
(4)下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是________。
A．NH4Cl B．Na2CO3
C．HOCH2CH2OH D．HOCH2CH2NH2
解析：本题考查了化学反应中的能量变化、化学平衡等。意在考查考生结合所学知识解决实际问题的能力。
(1)根据盖斯定律，将反应Ⅱ×2－反应Ⅰ即得反应Ⅲ，故ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。(2)①由图1知，反应在T3时达平衡，随后升高温度，平衡逆向移动，故该反应的焓变小于零。(3)要提高CO2的吸收量，即要求反应Ⅲ平衡正向移动，故降低温度、增大CO2浓度(或分压)均可。
(4)作为CO2捕获剂的要求是能吸收CO2，具有碱性即可。
答案：(1)2ΔH2－ΔH1 (2)①＜ ②T1－T2区间，化学反应未达到平衡，温度越高，化学反应速率越快，所以CO2被捕获的量随温度升高而提高。T4－T5区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，所以不利于CO2捕获 ③
(3)降低温度、增加CO2浓度(或分压) (4)B、D
27．(2012·福建理综，6分)一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是( )
A．在0～50 min之间，pH＝2和pH＝7时R的降解百分率相等
B．溶液酸性越强，R的降解速率越小
C．R的起始浓度越小，降解速率越大
D．在20～25 min之间，pH＝10时R的平均降解速率为0.04 mol·L－1·min－1
解析：选项A，在0～50 min之间，pH＝2和pH＝7时R降解百分率相等，A正确；选项B，溶液的酸性越强，R的降解速率越大，B错误；选项C，由题给信息，无法得出该结论，C错误；选项D，在20～25 min，pH＝10时R的平均降解速率为＝4×10－6mol·L－1·min－1。
答案：A
28．(2011·江苏，4分)700℃时，向容积为2 L 的密闭容器中充入一定量的 CO 和 H2O，发生反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)反应过程中测定的部分数据见下表(表中 t2>t1)：
反应时间/min
n(CO)/mol
n(H2O)/mol
0
1.20
0.60
t1
0.80
t2
0.20
下列说法正确的是( )
A．反应在t1 min 内的平均速率为 v(H2)＝ mol·L－1·min－1
B．保持其他条件不变，起始时向容器中充入 0.60 mol CO 和1.20 mol H2O，
达到平衡时n(CO2)＝ 0.40 mol
C．保持其他条件不变，向平衡体系中再通入 0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时 CO 转化率增大，H2O 的体积分数增大
D．温度升高至800 ℃，上述反应平衡常数为 0.64，则正反应为吸热反应
解析：本题考查化学反应速率及化学平衡等知识，意在考查考生对影响化学反应速率及平衡的条件及化学平衡常数表示方法的综合运用能力．A项，t1时CO减少0.40 mol，则H2增加0.40 mol，用H2表示的平均反应速率为＝mol/(L·min)，故不正确；D项，由表格中数据可知，从t1到t2，H2O(g)已不再改变，表明已达到平衡状态，则700℃时的平衡常数＝＝1，升温到800℃，平衡常数变为0.64，则表明化学平衡逆向移动，表明正反应是放热反应．
答案：BC
29．(2011·福建理综，6分)25°C时，在含有Pb2＋、Sn2＋的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)＋Pb2＋(aq)Sn2＋(aq)＋Pb(s)，体系中c(Pb2＋)和c(Sn2＋)变化关系如图所示．下列判断正确的是( )
A．往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb2＋)增大
B．往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb2＋)变小
C．升高温度，平衡体系中c(Pb2＋)增大，说明该反应ΔH>0
D．25°C时，该反应的平衡常数K＝2.2
解析：本题考查化学平衡知识及考生运用平衡移动原理分析平衡移动方向等问题的能力．由于固体量改变不会引起平衡的移动，A项错误；加入固体Sn(NO3)2后，溶液中c(Sn2＋)增大，平衡向左移动，从而使c(Pb2＋)增大，B项错误；升高温度时c(Pb2＋)增大，表明平衡向左移动，逆反应吸热，正反应的ΔH<0，C项错误；由图象中平衡时两种离子的浓度及平衡常数表达式知，25°C时该反应的平衡常数为2.2，D项正确．
答案：D
30．(2010·四川理综，6分)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
解析：本题考查的知识点是化学平衡的移动，意在考查考生的分析判断能力．可逆反应中，催化剂只能改变化学反应速率，A错；由两个图象可知，M的体积分数随着温度升高而降低，即温度升高，平衡右移，故平衡时生成物Q的体积分数增加，B正确；同为650℃、z＝2.0，压强为1.4 MPa时，y(M)＝30%，而压强为2.1 MPa时，y(M)＝35%，即增大压强，平衡左移，故平衡时Q的体积分数减小，C错；由图象可知，同温、同压时，若N的物质的量增加，而M的物质的量不变，则尽管z越大，y(M)减小，平衡右移，但Q增加的物质的量远小于加入的N的物质的量，此时Q的体积分数减小，D错．
答案：B
31．(2012·山东理综，16分)偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：
(CH3)2NH2(l)＋2N2O4(l)===2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(g) (Ⅰ)
(1)反应(Ⅰ)中氧化剂是________。
(2)火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：N2O4(g)2NO2(g) (Ⅱ)
当温度升高时，气体颜色变深，则反应(Ⅱ)为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)一定温度下，反应(Ⅱ)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。
若在相同温度下，上述反应改在体积为1 L的恒容密闭容器中进行，平衡常数________(填“增大”“不变”或“减小”)，反应3s后NO2的物质的量为0.6 mol，则0～3 s内的平均反应速率v(N2O4)＝________mol·L－1·s－1。
(4)NO2可用氨水吸收生成NH4NO3。25℃时，将a mol NH4NO3溶于水，溶液显酸性，原因是________________________________________(用离子方程式表示)。向该溶液滴加b
L氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将________(填“正向”“不”或“逆向”)移动，所滴加氨水的浓度为________mol·L－1。(NH3·H2O的电离平衡常数取Kb＝2×10－5mol·L－1)
解析：(1)反应(Ⅰ)中N2O4中N由＋4价变为0价，N2O4作氧化剂。(2)温度升高时，气体颜色变深，说明升温时平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应。(3)该反应从正反应开始进行，气体分子数逐渐增多，而压强保持不变，则容器体积逐渐增大，气体密度逐渐减小，达平衡时保持不变，a对；该反应的ΔH始终保持不变，不能作为反应达到平衡状态的标志，b错；该反应从正反应开始进行，N2O4的量逐渐减小，恒压过程中容积体积增大，N2O4的浓度减小，v6(正)逐渐减小，达平衡时保持不变，c错；N2O4的转化率逐渐增大，达平衡时保持不变，d对。平衡常数只与温度有关，温度保持不变，平衡常数不变。v(N2O4)＝v(NO2)＝×＝0.1 mol·L－1·s－1。(4)NH4NO3溶液中由于NH水解，溶液显酸性，滴加氨水后溶液由酸性变为中性，水的电离平衡向逆反应方向移动。Kb＝，而c(OH－)＝10－7mol·L－1，则c(NH)＝200 c(NH3·H2O)，故n(NH)＝200 n(NH3·H2O)，根据电荷守恒，n(NH)＝n(NO)＝a，滴加氨水的浓度为mol÷b L＝ mol·L－1。
答案：(1)N2O4
(2)吸热
(3)a、d 不变 0.1
(4)NH＋H2ONH3·H2O＋H＋ 逆向
32．(2011·全国理综，15分)反应aA(g)＋bB(g)cC(g)(ΔH<0)在等容条件下进行．改变其他反应条件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示：
回答问题：
(1)反应的化学方程式中，a∶b∶c为________；
(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为________；
(3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是________，其值是________；
(4)由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向是__________，采取的措施是__________________；
(5)比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低：T2________T3(填“>”、“<”、“＝”)，判断的理由是________；
(6)达到第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，假定10 min 后达到新的平衡，请在下图中用曲线表示第Ⅳ阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C)．
解析：本题主要考查化学平衡知识，意在考查考生对图表的分析能力和绘制简单图象的能力．(1)根据0～20 min，A、B、C三种物质浓度的变化量可以确定a∶b∶c＝1∶3∶2.(2)观察图象，第 Ⅱ 阶段在第Ⅰ阶段达到平衡的基础上分离出产物C，恒容条件下压强减小，平衡正向移动，反应速率降低，第Ⅲ阶段在第Ⅱ阶段达到平衡的基础上浓度没有突变，反应正向进行，恒容条件下改变的条件为降低温度，反应速率再次降低直至达到平衡．
(3)αⅠ(B)＝×100%＝50%、
αⅡ(B)＝×100%＝38%、αⅢ(B)＝×100%＝19%.第Ⅳ阶段在第Ⅲ阶段的基础上将容器体积扩大一倍，A、B、C各自的浓度在0 min时变为原来的一半，体积扩大，压强减小，平衡向逆反应方向移动，直至达到新的平衡状态，平衡时各自的浓度均比原平衡的浓度小，进而可画出各自的浓度随时间变化的曲线.
答案：(1)1∶3∶2
(2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)
(3)αⅢ(B) 0.19(19%)
(4)向正反应方向 从反应体系中移出产物C
(5)> 此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动
(6)
(注：只要曲线能表示出平衡向逆反应方向移动及各物质浓度的相对变化比例即可)
33．(2010·广东理综，6分)硼酸(H3BO3)在食品、医药领域应用广泛．
(1)请完成B2H6气体与水反应的化学方程式：B2H6＋6H2O===2H3BO3＋________.
(2)在其他条件相同时，反应H3BO3＋3CH3OHB(OCH3)3＋3H2O中，H3BO3的转化率(α)在不同温度下随反应时间(t)的变化如图，由此图可得出：
①温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是________．
②该反应的ΔH________0(填“＜”、“＝”或“＞”)．
(3)H3BO3溶液中存在如下反应：
H3BO3(aq)＋H2O(l)[B(OH)4]－(aq)＋H＋(aq)已知0.70 mol·L－1 H3BO3溶液中，上述反应于298 K达到平衡时，c平衡(H＋)＝2.0×10－5 mol·L－1，c平衡(H3BO3)≈c起始(H3BO3)，水的电离可忽略不计，求此温度下该反应的平衡常数K(H2O的平衡浓度不列入K的表达式中，计算结果保留两位有效数字)．
解析：本题主要考查化学反应速率、化学平衡以及外界条件变化对化学平衡的影响，同时考查化学平衡常数及相关计算，意在考查考生分析图表及处理数据的能力．(1)B2H6与水反应的方程式为：B2H6＋6H2O===2H3BO3＋6H2；(2)从图中分析可得，333 K下t＝20 min时达到平衡，313 K下t＝40 min时达到平衡，而303 K下t＝50 min时达到平衡，即升高温度，化学反应速率增大；反应体系的温度越高，H3BO3的转化率越大，说明升高温度有利于平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，则ΔH＞0.
答案：(1)6H2
(2)①升高温度，反应速率加快，平衡向正反应方向移动 ②＞
(3)依题意
H3BO3(aq)＋H2O(l)[B(OH)4]－(aq)＋H＋(aq)
起始时各物质浓度/mol·L－1 0.70 0 0
平衡时各物质浓度/mol·L－1 0.70 2.0×10－5 2.0×10－5
K＝
＝
＝5.7×10－10 mol·L－1
考点四 化学反应速率与化学平衡的综合应用
34．(2013·新课标全国Ⅱ理综，14分)在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A (g)，在一定温度进行如下反应：A(g)B(g)＋C(g) ΔH＝＋85.1 kJ·mol－1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：
时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强p
/100 kPa
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列问题：
(1)欲提高A的平衡转化率，应采取的措施为________。
(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为________________________________________________________________________，
平衡时A的转化率为________，列式并计算反应的平衡常数K____________________。
(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A)，n总＝________mol，n(A)＝________mol。
②下表为反应物A浓度与反应时间的数据，计算a＝__________________。
反应时间t/h
0
4
8
16
c(A)/(mol·L－1)
0.10
a
0.026
0.006 5
分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律，得出的结论是________，由此规律推出反应在12 h时反应物的浓度c(A)为________mol·L－1。
解析：本题考查化学平衡知识，意在考查考生对平衡转化率、化学平衡常数及物质浓度计算方法的掌握程度，同时考查考生思维的灵活性。(1)A(g)B(g)＋C(g)的正向反应是一个气体体积增大的的吸热反应，故可通过降低压强、升温等方法提高A的转化率。(2)在温度一定、容积一定的条件下，气体的压强之比等于其物质的量(物质的量浓度)之比。求解平衡常数时，可利用求得的平衡转化率并借助“三行式”进行，不能用压强代替浓度代入。(3)n(A)的求算也借助“三行式”进行。a＝0.051，从表中数据不难得出：每隔4 h，A的浓度约减少一半，依此规律，12 h时，A的浓度为0.013 moL/L。
答案：(1)升高温度、降低压强
(2)(－1)×100% 94.1%
A(g) B(g) ＋ C(g)
0．10 0 0
0．10×(1－94.1%) 0.10×94.1% 0.10×94.1%
K＝＝1.5 mol·L－1
(3)①0.10× 0.10×(2－) ②0.051 达到平衡前每间隔4 h，c(A)减少约一半 0.013
35．(2013·山东理综，15分)化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
(1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应：
TaS2(s)＋2I2(g)TaI4(g)＋S2(g) ΔH＞0 (Ⅰ)
反应(Ⅰ)的平衡常数表达式K＝________，若K＝1，向某恒容容器中加入1 mol I2(g)和足量TaS2(s)，I2(g)的平衡转化率为________。
(2)如图所示，反应(Ⅰ)在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g)，一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体，则温度T1________T2(填“＞”“＜”或“＝”)。上述反应体系中循环使用的物质是________。
(3)利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢样中的硫转化成H2SO3，然后用一定浓度的I2溶液进行滴定，所用指示剂为________，滴定反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(4)25℃时，H2SO3HSO＋H＋的电离常数Ka＝1×10－2mol·L－1，则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kb＝________mol·L－1，若向NaHSO3溶液中加入少量的I2，则溶液中将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析：本题考查化学反应速率、化学平衡及相关计算，意在考查考生灵活分析问题的能力。(1)在有气体参与的反应中，固体和液体的浓度不列入化学平衡常数表达式中。设容器的容积是V L，
TaS2(s)＋2I2(g)TaI4(g)＋S2(g)
起始浓度/ mol·L－1 1/V 0 0
转化浓度/ mol·L－1 2x x x
平衡浓度/ mol·L－1 (1/V－2x) x x
则K＝＝＝1，x＝，则I2(g)的平衡转化率是＝66.7%。(2)根据平衡移动及物质的提纯，在温度T1端得到纯净的TaS2晶体，即温度T1端与T2端相比，T1端平衡向左移动，则T1＜T2。生成物I2(g)遇冷可在管壁上凝结成纯净的I2(s)，从而循环利用。(3)碘单质遇淀粉溶液变蓝色，当滴入最后一滴I2溶液时溶液由无色变为蓝色，且半分钟内不褪色，则说明达滴定终点。由I2～2e－～2I－，H2SO3～2e－～SO
，根据得失电子数相等则有I2～H2SO3，再结合原子守恒和电荷守恒配平。(4)H2SO3的电离常数表达式为Ka＝，NaHSO3的水解反应的平衡常数Kh＝＝＝＝＝1×10－12。加入I2后HSO被氧化为H2SO4，c(H＋)增大，c(OH－)减小，Kh不变，由Kh＝得＝，所以该比值增大。
答案：(1) 66.7% (2)＜ I2 (3)淀粉 I2＋H2SO3＋H2O===4H＋＋2I－＋SO (4)1×10－12 增大
36．(2012·天津理综，6分)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)之比为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
解析：根据等效平衡原理，甲容器与丙容器中平衡属于等效平衡，平衡时有p甲＝p丙，乙容器与甲容器相比，若两个容器中SO2转化率相同，则p甲＝2p乙，但因甲容器中的压强比乙容器中的压强大，故甲容器中的SO2转化率比乙容器中的大，p甲<2p乙，A错。同理分析知B对。选项C，甲、乙两容器中，SO2、O2起始的物质的量之比与反应中消耗的物质的量之比均为2∶1，故平衡时两容器中c(SO2)与c(O2)之比相同，C错。选项D，由等效平衡原理知，Q甲＋Q丙＝ΔH，Q甲与Q丙不一定相等，D错。
答案：B
37．(2012·新课标全国理综，15分)光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。
(1)实验室中常用来制备氯气的化学方程式为
________________________________________________________________；
(2)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为－890.3 kJ·mol－1、－285.8 kJ·mol－1和－283.0 kJ·mol－1，则生成1 m3(标准状况)CO所需热量为________；
(3)实验室中可用氯仿(CHCl3)与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为________________________；
(4)COCl2的分解反应为COCl2(g)===Cl2(g)＋CO(g) ΔH＝＋108 kJ·mol－1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min的COCl2
浓度变化曲线未示出)：
①计算反应在第8 min时的平衡常数K＝________；
②比较第2 min反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低：T(2)________T(8)(填“<”、“>”或“＝”)；
③若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡，则此时c(COCl2)＝________ mol·L－1；
④比较产物CO在2～3 min、5～6 min和12～13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小________________________；
⑤比较反应物COCl2在5～6 min和15～16 min时平均反应速率的大小：
v(5～6)________v(15～16)(填“<”、>或“＝”)，原因是________________________。
解析：(1)实验室通常用二氧化锰与浓盐酸共热的方法制备氯气。
(2)根据题意得：
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1 ①
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－283.0 kJ·mol－1 ②
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.8 kJ·mol－1 ③
由①－(②＋③)×2得：
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247.3 kJ·mol－1
据此可知生成标准状况下1 m3 CO所需热量为×＝5 520 kJ。
(3)首先明确H2O2的还原产物是H2O，然后根据化合价变化判断出CHCl3与H2O2的物质的量之比为1∶1，再根据原子个数守恒，用观察法即可判断出另一种产物是HCl。
(4)①第8 min时的平衡常数K＝＝＝0.234。
②从三种物质的浓度变化趋势可知，从第4 min开始，平衡正向移动。由于该反应是吸热反应，所以改变的条件是升高温度。因此有：T(2)v(2～3)＝v(12～13)。
⑤在5～6 min和15～16 min时反应温度相同，但15～16 min时各组分的浓度都小，因此反应速率小。
答案：(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(2)5.52×103 kJ
(3)CHCl3＋H2O2===HCl＋H2O＋COCl2
(4)①0.234 mol·L－1 ②< ③0.031
④v(5～6)>v(2～3)＝v(12～13)
⑤> 在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大
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