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2020届二轮复习 化学反应速率和化学平衡 学案（全国通用） (1)
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第8讲 化学反应速率和化学平衡
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考点一 化学反应速率及其影响因素
▼ 命题规律：
1．题型：选择题、填空题。
2．考向：历年高考都有所涉及，属于高频考点，主要有以下考查角度：①化学反应速率的定量计算；②化学反应速率的大小比较；③外界条件对化学反应速率的影响及其图像、数据表格分析。
▼ 方法点拨：
1．化学反应速率计算公式的理解与灵活运用
v(B)＝＝
(1)浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。
(2)化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率。
(3) 同一化学反应中不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比，如反应：
aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)
v(A)＝v(B)，v(C)＝v(B)，v(D)＝v(B)
(4)计算反应速率时，物质的量的变化值要转化为物质的量浓度的变化值。
2．活化分子、有效碰撞与反应速率的关系实质
3．影响反应速率的因素、方式与结果
(1)气体反应体系中充入“惰性气体”(不参加反应)时的影响
恒温恒容：充入“惰性气体”→p总增大→ci不变→v不变。
恒温恒压：充入“惰性气体”→V增大→ci减小→v减小。
(2)温度对反应速率的影响
升高温度，v(正)、v(逆)均增大，但吸热反应正方向速率比逆方向速率增大幅度大。
降低温度，v(正)、v(逆)均减小，但放热反应正方向速率比逆方向速率减小幅度小。
(3)压强对反应速率的影响
增大压强，v(正)、v(逆)均增大，但气体分子总数减小方向速率增大的幅度更大。
减小压强，v(正)、v(逆)均减小，但气体分子总数增大方向的反应速率减小的幅度相对更小。
(4)浓度对反应速率的影响
增大(减小)反应物的浓度，正反应速率增大(减小)，逆反应速率该瞬间不变
增大(减小)生成物的浓度，逆反应速率增大(减小)，正反应速率该瞬间不变
(5)催化剂对反应速率的影响
使用催化剂，v(正)、v(逆)同等程度增大。
1．(1)下列说法正确的是__AB__(填标号)。
A．用稀硫酸和锌粒制取H2时，加几滴CuSO4溶液以加快反应速率
B．如图是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2 )随反应时间变化的曲线，说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小
C．在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快
D．向2支盛有5 mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2 mL 5%H2O2溶液，观察实验现象，探究浓度对反应速率的影响
E．金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率和氧气浓度无关
(2)①对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
在343 K下： 要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有__改进催化剂__、__提高反应物压强__。a、b处反应速率大小：va__大于__vb(填“大于”“小于”或“等于”)。
②对于反应2N2O5(g)??4NO2(g)＋O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：
第一步N2O5??NO3＋NO2 快速平衡
第二步NO2＋NO3→NO＋NO2＋O2 慢反应
第三步NO＋NO3→2NO2 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是__AC__(填标号)。
A．v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)
B．反应的中间产物只有NO3
C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效
D．第三步反应活化能较高
突破点拨
(1)原电池可加快反应速率；
(2)催化剂有最适活性温度；
(3)决定反应速率快慢的主要原因是活化能大小
解析 (1)加入CuSO4溶液后，Zn置换出Cu形成原电池可以加快反应速率，选项A正确；据图像，随着时间的推移，c(H2O2)变化趋于平缓，表示H2O2分解速率逐渐减小，选项B正确；酶是一类具有催化作用的蛋白质，酶的催化特点是：条件温和、不需加热，具有高度的专一性、高效催化作用，温度越高酶会发生变性，催化活性降低，选项C错误；反应的方程式为HSO＋H2O2===SO＋H＋＋H2O，反应过程中没有明显的实验现象，因此无法探究浓度对反应速率的影响，选项D错误；吸氧腐蚀中氧气为反应物，浓度越大速率越快，选项E错误。 (2)①缩短达到平衡的时间，就是加快反应速率，所以可以采取的措施是增大压强(增大反应物浓度)、加入更高效的催化剂(改进催化剂)；a、b两点的转化率相等，可以认为各物质的浓度对应相等，而a点的温度更高，所以速率更快，即va＞vb。②第一步反应快，所以第一步的逆反应速率大于第二步的逆反应速率，选项A正确；根据第二步和第三步可知中间产物还有NO，选项B错误；根据第二步反应生成物中有NO2，可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效，选项C正确；第三步反应快，所以第三步反应的活化能较低，选项D错误。
【变式考法】
(1)已知：CH2CH3(g)CHCH2(g)＋H2(g) ΔH＝＋124 kJ·mol－1，若反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下(只改变一种条件)的变化状况如图所示(第10 min到14 min的浓度变化曲线未表示出)：
比较产物苯乙烯在2～3 min、5～6 min和12～13 min时平均反应速率分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示的大小__v(5～6)＞v(2～3)＝v(12～13)__。
(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323 K，NaClO2溶液浓度为5×10－3mol·L－1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子
SO
SO
NO
NO
Cl－
c/(mol·L－1)
8.35×10－4
6.87×10－6
1.5×10－4
1.2×10－5
3.4×10－3
由实验结果可知，脱硫反应速率__大于__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__NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高__。
(3)某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率，为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积气体所需的时间。
实验
混合溶液
A
B
C
D
E
F
4 mol·L－1 H2SO4/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
其中：V1＝__30_mL__，V6＝__10_mL__，V9＝__17.5_mL__。
(4)如图所示，A是由导热材料制成的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的透明气囊。关闭K2，将1 mol NO2通过K1 充入真空A中，再关闭K1，反应起始时A 的体积为a L(忽略导管中的气体体积)。
若容器A中到达平衡所需时间t s，达到平衡后容器内压强为起始压强的0.8倍，则平均化学反应速率v(NO2)＝__ mol/(L·s)__。
解析 (1)2～3 min和12～13 min均处于平衡状态，苯乙烯的平均反应速率均为0，而5～6min时，苯乙烯的浓度不断增大，故5～6 min苯乙烯的反应速率最大。(2)由实验结果可知，在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多，因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是二氧化硫的还原性强，易被氧化且比较易溶于水。(3)要对比实验效果，那么除了硫酸铜的物质的量不一样以外，要保证其他条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，那么每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同，A组中硫酸为30 mL，那么其他组硫酸量也都为30 mL，而硫酸铜溶液和水的总量应相同，F组中硫酸铜20 mL，水为0 mL，V5＝30 mL，那么总量为50 mL，所以V1＝30 mL，V6＝10 mL，V9＝50 mL－30 mL－2.5 mL＝17.5 mL。(4)根据“三段式”求解：设生成的四氧化二氮为x，
2NO2(g)??N2O4(g)
起始量 1 0
变化量 2x x
平衡量 1－2x x
1－2x＋x＝0.8×1，解得：x＝0.2 mol，则平均化学反应速率v(NO2)＝＝ mol/(L·s)。
2．(1)磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下：
已知：磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH)，还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。
溶解度：Ca5(PO4)3(OH)
(2)已知SO2的歧化反应为：3SO2＋2H2O===S↓＋2H2SO4，I－可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。将ii补充完整。
i．SO2＋4I－＋4H＋===S↓＋2I2＋2H2O
ii.I2＋2H2O＋__SO2__===__SO__＋__4H＋__＋2I－
探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：I2易溶解在KI溶液中)
序号
A
B
C
D
试剂
组成
0.4 mol·L－1 KI
a mol·L－1 KI
0．2 mol·L－1 H2SO4
0.2 mol·L－1 H2SO4
0.2 mol·L－1 KI
0．0002 mol I2
实验
现象
溶液变黄，一段时间后出现浑浊
溶液变黄，出现浑浊较A快
无明显现象
溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快
①B是A的对比实验，则a＝__0.4__。②比较A、B、C，可得出的结论是__见解析__。③实验表明，SO2的歧化反应速率D＞A，结合i、ii反应速率解释原因：__反应ii比i快；D中由反应ii产生的H＋使反应i加快__
解析 (1)研磨能增大反应物的接触面积，加快反应速率，加热，升高温度加快反应速率；流程中能加快反应速率的措施有：研磨、加热。(2)SO2歧化的总反应为3SO2＋2H2O===2H2SO4＋S，I－作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，在反应前后质量和化学性质不变，(总反应－反应i)÷2得反应ii为I2＋2H2O＋SO2===4H＋＋SO＋2I－。①B是A的对比实验，采用控制变量法，B比A多加了0.2 mol/L H2SO4，A与B中KI浓度应相等，则a＝0.4。②对比A与B，加入H＋可以加快SO2歧化反应的速率；对比B与C，单独H＋不能催化SO2的歧化反应；比较A、B、C，可得出的结论是：I－是SO2歧化反应的催化剂，H＋单独存在时不具有催化作用，但H＋可以加快歧化反应速率。③对比D和A，D中加入KI的浓度小于A，D中多加了I2，反应i消耗H＋和I－，反应ii中消耗I2，D中“溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快”，反应速率D＞A，由此可见，反应ii比反应i速率快，反应ii产生H＋使c(H＋)增大，从而反应i加快。
3．(1) T ℃时，在1 L的密闭容器中加入20.0 g Fe2O3和3.6 g C，只发生反应：2Fe2O3(s) ＋3C(s)??4Fe(s)＋3CO2(g)，20 min后达到平衡，固体质量变为19.2 g，用CO2表示的反应速率为__0.005 mol·L－1·min－1__。
(2)若将l mol CO2和2 mol H2充入容积为2 L的恒容密闭容器中， 发生反应CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－58 kJ/mol，若5 min后反应达到平衡状态，H2的转化率为90%，则用CO2表示的平均反应速率为__0.06_mol·L－1·min－1__。
(3)合成气CO和H2在一定条件下能发生如下反应：CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)；在某压强下，合成甲醇的反应在不同温度、不同投料比时，CO的转化率如图所示。500 K温度下，将2 mol CO和4 mol H2充入2 L的密闭容器中，5 min后反应达到平衡状态，则0～5 min内的平均反应速率v(CH3OH)＝__0.12_mol·L－1·min－1__。
(4)在一个恒容的密闭容器中发生反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，在不同时间测定的各成分物质的量浓度如下表：
时间
浓度(mol/L)
c(CO)
c(H2)
c(CH3OH)
第0 min
4.0
8.0
0
第10min
3.8
7.6
0.2
第20min
3.4
6.8
0.6
第30min
3.4
6.8
0.6
第40min
3.9
7.8
0.1
① CO的平均反应速率v(0min～10min)/v(10min～20min)＝____。
② 若在第30 min时改变了反应条件，改变的反应条件可能是__升高温度__。
解析 (1)根据反应2Fe2O3(s)＋3C(s)??4Fe(s)＋3CO2(g)固体减少的质量为生成的二氧化碳的质量，即(20.0＋3.6－19.2) g＝4.4 g，物质的量为0.1 mol，用CO2表示的反应速率为＝0.005 mol·L－1·min－1；(2)5 min时v(H2)＝2 mol×0.9÷2L÷5 min＝0.18 mol/(L·min)，所以v(CO2)＝v(H2)/3＝0.06 mol/(L·min)。(3)从图中得到：500 K温度下，将2 mol CO和4 mol H2(即横坐标为2)充入2 L的密闭容器中，达平衡时的CO转化率为60%，所以参与反应的CO为1.2 mol，生成的甲醇也是1.2 mol，速率为＝0.12 mol·L－1·min－1。(4)①CO的平均反应速率＝＝；②由表中数据可知，第20 min浓度不再变化，反应达到了平衡状态，第30 min时改变了条件后，平衡逆向移动，c(H2)、c(CO)、c(CH3OH)的变化量分别为0.5 mol/L、1.0 mol/L、0.5 mol/L，满足方程式，故不可能为增大某一物质浓度，也不可能增大压强反应混合物的浓度都增大，不可能是催化剂，只能是改变温度，由于30 min～40 min之间反应速率比10 min～20 min快，只能是升高温度。
“控制变量法探究”的解题策略
考点二 化学平衡状态及影响因素
▼ 命题规律：
1．题型：选择题、填空题。
2．考向：常见的考查角度有：①化学平衡状态的判断；②外界条件对化学平衡的影响；③化学平衡图像的分析； ④有关影响化学平衡因素的实验探究。
▼ 方法点拨：
1．化学平衡状态判断的2类标准
(1)绝对标志
(2)微观角度
从微观的角度分析，如反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，下列均可说明该反应达到了平衡状态：
①断裂1 mol N≡N键的同时生成1 mol N≡N键；
②断裂1 mol N≡N键的同时生成3 mol H—H键；
③断裂1 mol N≡N键的同时断裂6 mol N—H键；
④生成1 mol N≡N键的同时生成6 mol N—H键。
2．化学平衡移动判断的2类方法和1条规律
(1)比较平衡破坏瞬间的正逆反应速率的相对大小来判断
a．v正>v逆 平衡正向移动；
b．v正＝v逆≠0 平衡不移动；
c．v正
a．若Q>K 平衡逆向移动；
b．若Q＝K 平衡不移动；
c．若Q
3．不能用勒夏特列原理解释的问题
(1)不存在平衡状态的问题就不能用勒夏特列原理解释；
(2)存在平衡状态，但是平衡未移动的问题也不能用勒夏特列原理解释：如加压平衡体系H2(g)＋Br2(g)??2HBr(g)颜色加深、工业合成氨使用催化剂等；
(3)工业生产中条件的选择从实际出发：如合成氨工业选择500℃比室温对生产有利、硫酸工业二氧化硫转化三氧化硫时选择常压而不是高压。
1．下列说法正确的是__(3)__(填标号)。
(1)已知反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0。在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡，若减小压强，n(CO2)增加；充入一定量的氮气，n(H2)不变
(2)常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)＋4CO(g)??Ni(CO)4(g)，该反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO)
(3)在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)＋yH2(g)??MHx＋2y(s) ΔH<0，若容器内气体压强保持不变，达到化学平衡
(4)在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)＋yH2(g)??MHx＋2y(s) ΔH<0，达到化学平衡，若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)
(5)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) ，若通入CO后，正反应速率逐渐增大
(6)汽车尾气中，产生NO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，如图曲线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条件改变时N2的浓度随时间的变化。若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH＜0
(7)K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O(橙色)＋H2O??2CrO(黄色)＋2H＋。用K2Cr2O7溶液进行下列实验：
若向④中加入70%H2SO4溶液至过量，溶液变为橙色。
突破点拨
(1)外界条件改变时，要注意条件改变的瞬间和达到新平衡的过程中正逆反应速率的变化，是两种不同情形；
(2)平衡移动方向应从勒夏特列原理进行分析：平衡向着“削弱这种改变”方向移动。
解析 (1)减压平衡不移动，n(CO2)不变，错误；恒压充入氮气，体积增大，效果等同于减压，但是平衡不移动，n(H2)不变，正确；(2)平衡时，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)，错误；(3)该反应是气体压强减小的反应，所以压强不变可以说明达到了平衡状态，正确；(4)加入氢气正反应速率增大，v(放氢)
下列说法正确的是__(7)__(填标号)。
(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)??2NH3(g)＋CO2(g)。若氨气的体积分数不变可以说明反应已经达到平衡
(2)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，等压时，通入惰性气体，c的物质的量不变
(3)为了证明FeCl3溶液和KI溶液的反应有限度，设计实验：取1 mL 0.1 mol/L的KI溶液于试管中，滴入5 mL 0.1 mol/L的FeCl3溶液充分反应，再将反应后溶液均分在两只试管中，分别滴入淀粉溶液和KSCN溶液
(4)往平衡体系FeCl3＋3KSCN??Fe(SCN)3＋3KCl中加入KCl固体，平衡将向逆反应方向移动，溶液颜色将变浅
(5)某温度下，在容积一定的密闭容器中进行如下反应：2X(g)＋Y(g)??Z(g)＋W(g) ΔH＞0，在容器中加入氩气，压强增大，反应速率加快
(6)对于ΔH＞0的可逆反应，升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
(7)恒容绝热体系中CO(g)＋H2S(g)??COS(g)＋H2(g) ΔH＝－108 kJ·mol－1，若压强或温度不再改变，均可说明反应已达平衡。
(8)一定温度下， 将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，发生反应：N2O4??2NO2 ΔH＝＋68 kJ·mol－1，图像中abcd均正确且能说明反应达到平衡状态
解析 (1)因为该反应为固体的分解反应，所以NH3、CO2的体积分数始终为定值错误，错误；(2)不导热的密闭容器中，等压时，通入惰性气体，体积增大，x(g)＋3y(g)??2z(g)平衡逆向移动，放出热量，体系温度升高，a(g)＋b(g)??2c(g)平衡逆向移动，c的物质的量减少，错误；(3)要证明该反应有限度，则要证明反应物和生成物均存在，而且要证明的反应物少量；而本方案中铁离子过量，错误；(4)反应FeCl3＋3KSCN??Fe(SCN)3＋3KCl的离子方程式为：3SCN－＋Fe3＋??Fe(SCN)3，加入KCl固体不影响平衡，溶液的颜色不变，错误；(5)恒容时加入稀有气体，因为物质浓度不变，所以反应速率不变，错误；(6)升高温度正逆反应速率均增大，错误；(7)由于是绝热体系，若发生正反应，反应放热会使温度升高，压强增大，因此若温度或压强不再改变，可以说明已达平衡，正确；(8)反应方程式两边气体的质量不相等，密度不变，说明达到了平衡状态，a正确；反应过程中，反应热不会变化，不是变量，无法判断是否达到平衡状态，b错误；根据正反应速率大小，无法判断正逆反应速率是否相等，c错误；四氧化二氮的转化率不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，d正确。
2．下列不能用勒夏特列原理解释的事实是__BH__(填标号)。
A 棕红色的NO2加压后颜色先变深后变浅
B．氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系加压后颜色变深
C．黄绿色的氯水光照后颜色变浅
D．合成氨工业使用高压以提高氨的产量
E．加热可以提高纯碱溶液的去污能力
F．在含有Fe(SCN)2＋的红色溶液中加铁粉，振荡静置，溶液颜色变浅或褪去
G．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
H .500 ℃左右比室温更有利于合成氨反应
解析 对2NO2??N2O4平衡体系增加压强，体积变小，颜色变深，平衡正向移动，颜色变浅，能用勒夏特列原理解释，选项A正确；氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系加压，体积变小，颜色变深，平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释，选项B错误；Cl2＋H2O??HCl＋HClO，次氯酸见光分解，平衡正向移动，氯气浓度减小，颜色变浅，能用勒夏特列原理解释，选项C正确；合成氨反应：N2＋3H2??2NH3 ，增大压强，平衡正向移动，氨的产率提高，能用勒夏特列原理解释，选项D正确；碳酸钠水解吸热，加热水解程度增大，碱性增强，去污能力增强，选项E正确；溶液中存在平衡Fe3＋＋SCN－??Fe(SCN)2＋，加铁粉，铁与Fe3＋反应，Fe3＋浓度降低，则平衡向左移动进行，溶液颜色变浅或褪去，能用勒夏特利原理来解释，选项F正确； 氯气溶于水的反应是一个可逆反应，Cl2＋H2O??ClO－＋2H＋＋Cl－，由于饱和食盐水中含有大量的氯离子，相当于氯气溶于水的反应中增加了大量的生成物氯离子，根据勒夏特列原理，平衡向逆反应方向移动，氯气溶解量减小，可以勒夏特列原理解释， 选项G正确；合成氨为放热反应，从平衡移动的角度考虑，应使用低温，但实际采用500 ℃左右的温度是为了提高催化剂的催化效率和加快反应速率，选项H错误；
3．CH4－CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：
(1)CH4－CO2催化重整反应为：CH4(g)＋CO2(g)??2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247 kJ·mol－1
有利于提高CH4平衡转化率的条件是__A__(填标号)。
A．高温低压 B．低温高压
C．高温高压 D．低温低压
某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为____mol2·L－2。
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：
积碳反应CH4(g)＝
C(s)＋2H2(g)
消碳反应 CO2(g)＋
C(s)＝2CO(g)
ΔH/(kJ·mol－1)
75
172
活化能/
(kJ·mol－1)
催化剂X
33
91
催化剂Y
43
72
①由上表判断，催化剂X__劣于__Y(填“优于”或“劣于”)，理由是__相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大__。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是__AD__填标号)。
A．K积、K消均增加
B．v积减小，v消增加
C．K积减小，K消增加
D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为__pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)__。
解析 (1) 正反应是体积增大的吸热反应，所以有利于提高CH4平衡转化率的条件是高温低压，选项A正确；某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，根据方程式可知
CH4(g)＋CO2(g)??2CO(g)＋2H2(g)
起始浓度(mol/L) 1 0.5 0 0
转化浓度(mol/L) 0.25 0.25 0.5 0.5
平衡浓度(mol/L) 0.75 0.25 0.5 0.5
所以其平衡常数为＝ mol2·L－2。
(2)①根据表中数据可知相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大，所以催化剂X劣于Y。正反应均是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向进行，因此K积、K消均增加，选项A正确、C错误；升高温度反应速率均增大，选项B错误；积碳量达到最大值以后再升高温度积碳量降低，这说明v消增加的倍数比v积增加的倍数大，选项D正确。 ②根据反应速率方程式可知在p(CH4)一定时，生成速率随p(CO2)的升高而降低，所以根据图像可知pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)。
解答化学平衡移动类试题的一般思路
考点三 化学平衡常数与转化率
▼ 命题规律：
1．题型：选择题(次)、填空题(主)。
2．考向：该部分内容通常是在化学反应原理综合题目中，通过与平衡浓度、转化率的计算、图像的分析等相结合，同时联系生产生活实际考查学生知识运用能力。
▼ 方法点拨：
1．化学平衡常数
(1)可逆反应mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g) K和Kp表达式
K＝ Kp＝
(2)K(Kp)的特点：①只与温度有关；②K(Kp)越大，反应越彻底；③单位不确定，答题时最好带单位。
(3)化学方程式的变化对K的影响：
①同一可逆反应中，K正·K逆＝1；
②同一方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小n倍，则新平衡常数K′与原平衡常数K间的关系是K′＝Kn或K′＝
③几个可逆反应方程式相加，得总方程式，则总反应的平衡常数等于分步反应平衡常数之积。
(4)平衡常数的应用
①利用化学平衡常数判断可逆反应的热效应
②利用化学平衡常数K与浓度熵Q相对大小判断化学平衡移动的方向
③利用相同温度下的平衡常数相同进行计算：可以利用一组条件已知的数据求出K，再以K进行未知情况的求算。
2．转化率(α)涵义及应用
(1)表达式：反应物转化率＝×100%
(2)变化规律： 在一恒容密闭容器中通入a mol A、b mol B发生反应aA(g)＋bB(g)??cC(g)，达到平衡：
①再通入b mol B，α(A)增大，α(B)减小。
②再通入a mol A、b mol B：
若a＋b＞c，α(A)增大、α(B)增大；
若a＋b＝c，α(A)不变、α(B)不变；
若a＋b＜c，α(A)减小、α(B)减小。
1．(1)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应： 其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡，体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(t＝∞时，N2O5(g)完全分解)：
t/min
0
40
80
160
260
1300
1700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5.
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
25℃时N2O4(g)??2NO2(g) 反应的平衡常数Kp＝__13.4__kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留一位小数)。
(2)对于反应2SiHCl3(g)??SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
343 K时反应的平衡转化率α＝__22__%。平衡常数K343 K＝__0.02__(保留两位小数)。
(3)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
突破点拨
(1)转化率和平衡常数的计算，用“三段式”进行解决；
(2)平衡常数只与温度有关，所以相同温度下，不同的起始操作，平衡后各物质浓度不尽相同，但是代入K表达式的结果相同。
解析 (1)根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压强是63.1 kPa，根据方程式可知完全分解时最初生成的二氧化氮的压强是35.8 kPa×2＝71.6 kPa，氧气是35.8 kPa÷2＝17.9 kPa，总压强应该是71.6 kPa＋17.9 kPa＝89.5 kPa，平衡后压强减少了89.5 kPa－63.1 kPa＝26.4 kPa，所以根据方程式2NO2(g)??N2O4(g)可知平衡时四氧化二氮对应的压强是26.4 kPa，二氧化氮对应的压强是71.6 kPa－26.4 kPa×2＝18.8 kPa，则反应的平衡常数Kp＝ kPa≈13.4 kPa。
(2)①由图示，温度越高反应越快，达到平衡时间就越少，所以曲线a代表343 K的反应。从图中读出，平衡以后反应转化率为22%。设初始加入的三氯氢硅的浓度为1 mol/L，得到：
2SiHCl3 ?? SiH2Cl2＋SiCl4
起始： 1 0 0
反应： 0.22 0.11 0.11(转化率为22%)
平衡： 0.78 0.11 0.11
所以平衡常数K＝0.121÷0.782＝0.02。
(3)①设平衡时H2S转化的物质的量为x mol。
H2S(g)＋CO2(g)??COS(g)＋H2O(g)
初始/mol 0.40 0.10 0 0
转化/mol x x x x
平衡/mol 0.40－x 0.10－x x x
由题意得：解得：x＝0.01，
H2S的平衡转化率α1＝×100%＝2.5%，
K＝＝＝≈2.8×10－3。②温度升高，水的平衡物质的量分数增大，平衡右移，则H2S的转化率增大，故α2>α1。温度升高，平衡向吸热反应方向移动，故ΔH>0。③A项，充入H2S，H2S的转化率反而减小；B项，充入CO2，增大了一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，故H2S的转化率增大；C项，充入COS，平衡左移，H2S的转化率减小；D项，充入N2，对平衡无影响，不改变H2S的转化率。
【变式考法】
(1)用焦炭还原NO2的反应为2NO2(g)＋2C(s)??N2(g)＋2CO2(g)，在恒温条件下，1 mol NO2和足量C发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：
①A、B两点的浓度平衡常数关系：Kc(A)__＝__Kc(B)(填“<” “>” 或“＝”)
②A、B、C三点中NO2的转化率最低的是__B__(填“A” “B” 或“C”)点。
③计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(c)＝__2_Mpa__(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(2)850 ℃时在一体积为10 L的容器中通入一定量的CO和H2O(g)发生反应CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2kJ/mol，CO(g)和H2O(g)浓度变化如图所示。
若温度不变，向该容器中加入4 mol CO(g)、2 mol H2O(g)、3 mol CO2(g)和3 mol H2(g)，起始时v正(CO)__<__v逆(H2)(填“<”“ >”或“＝”)，请结合必要的计算说明理由。__Qc＝(0.3mol/L×0.3mol/L)/(0.4_mol/L×0.2_mol/L)＝9/8，K＝(0.12_mol/L×0.12_mol/L)/(0.08mol/L×0.18_mol/L)＝1.0，因为Qc>K，平衡左移，所以v正
①a、b、c、d四点中，达到平衡状态的是__bcd__。
②已知c点时容器中O2浓度为0.02 mol/L，则50℃时，在α型沥青混凝土中CO转化反应的平衡常数K＝__50x2/(1－x)2__(用含x的代数式表示)。
解析 (1)①平衡常数只受温度的影响，恒温条件下平衡常数保持恒定，故Kc(A)＝Kc(B)；②该反应为正向气体体积增大的反应，则在压强较高时有利于反应逆向进行，结合图中信息可知，B点压强较高，对应平衡时c(NO2)也较高，故B点转化率最低；③起始时二氧化氮为1 mol，C点时，二氧化氮和二氧化碳的物质的量浓度相等，可知此反应体系中n(NO2)＝0.5 mol，n(N2)＝0.25 mol，n(CO2)＝0.5 mol，各物质浓度关系为：c(NO2)∶c(CO2)∶c(N2)＝2∶2∶1，则三种气体平衡分压为p(NO2)＝10 MPa×＝4 MPa，p(CO2)＝10 MPa×＝4 MPa，p(N2)＝10 MPa×＝2 MPa，则Kp(c)＝＝＝2 MPa；
(2)Qc ＝ (0.3mol/L×0.3mol/L)/(0.4 mol/L×0.2 mol/L)＝9/8，K ＝ (0.12 mol/L×0.12 mol/L)/(0.08 mol/L×0.18 mol/L)＝1.0，因为Qc>K，平衡左移，所以v正
2CO(g)＋O2(g)??2CO2(g)
起始浓度 a 0
变化浓度 ax ax
平衡浓度 a－ax 0.02 ax
平衡常数K＝c2(CO2)/c2(CO)c(O2)＝(ax)2/[(a－ax)2×0.02]＝50x2/(1－x)2。
2．亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中常用的试剂。
已知：①2NO2(g)＋NaCl(s)??NaNO3(s)＋ClNO(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
②4NO2(g)＋2NaCl(s)??2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)ΔH2＝b kJ·mol－1
③2NO(g)＋Cl2(g)??2ClNO(g) ΔH3＝c kJ·mol－1
(1)a、b、c之间满足的关系为__2a＝b＋c(或c＝2a－b或b＝2a－c)__。在同一温度下，上述反应的平衡常数依次为：K1、K2、K3，三者之间满足的关系为__K3＝K÷K2__。
(2)某温度下，在密闭容器中发生反应：2NO(g)＋Cl2(g)??2ClNO(g)，正反应速率表达式为v正＝k·cn(NO)·cm(Cl2)(k是反应速率常数，只与温度有关；n、m为反应级数，只取正数)。测得正反应速率与浓度的关系如下表所示：
序号
c(NO)/mol·L－1
c(Cl2)/mol·L－1
v正/mol·L－1·min－1
ⅰ
0.100
0.100
0.144
ⅱ
0.100
0.200
0.288
ⅲ
0.200
0.100
0.576
①n＝__2__，m＝__1__。
②反应达到平衡后，其他条件不变时，缩小容器体积瞬间，v正__>__v逆(填“>”“<”或“＝”)。NO的平衡转化率__增大__(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)在2 L恒容密闭容器中充入0.8 mol ClNO(g)，发生反应：2ClNO(g)??Cl2(g)＋2NO(g) ΔH，测得c(Cl2)与温度和时间的关系如图1所示。300 ℃时达到平衡后，温度与平衡常数负对数(－lgK)的关系如图2所示。
①a＝__1__。
②图2中符合题意的曲线为__Ⅱ__(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
解析 (1)由于③＝①×2－②，所以K3＝K÷K2，ΔH3＝2a kJ·mol－1－b kJ·mol－1＝c kJ·mol－1，因此，上述反应中，a、b、c之间满足的关系为2a＝b＋c(或c＝2a－b或b＝2a－c)。(2)①将ⅰ、ⅱ两组数据代入v正＝k·cn(NO)·cm(Cl2)中，可以求出m＝1：将ⅰ、ⅲ两组数据代入v正＝k·cn(NO)·cm(Cl2)中，可以求出n＝2，即n＝2、m＝1。 ②反应2NO(g)＋Cl2(g)??2ClNO(g)达到平衡后，其他条件不变时，缩小容器体积瞬间，正反应速率和逆反应速率均增大，化学平衡向正反应方向移动，所以v正>v逆、NO的平衡转化率增大。(3)①在2 L恒容密闭容器中充入0.8 mol ClNO(g)，则c(ClNO)＝0.4 mol/L。由图1可知，在300℃时达到平衡后，c(Cl2)＝0.1 mol/L，由发生的反应2ClNO(g)??Cl2(g)＋2NO(g)可知，另外两组分的平衡浓度均为0.2 mol/L，所以该反应在此温度下的平衡常数K＝＝0.1，a＝－lgK＝1。②由图1可知，在400℃，氯气的平衡浓度较高，说明温度升高后，化学平衡向正反应方向移动，所以该反应
为吸热反应，温度越高，其化学平衡常数越大，－lgK就越小。因此，图2中符合题意的曲线为Ⅱ。
平衡“三步曲”及“一边倒”思想
(1)化学平衡计算的基本模式——平衡“三步曲”
根据反应进行(或移动)的方向，设定某反应物消耗的量，然后列式求解。
例： mA ＋ nB ?? pC＋ qD
起始量： a b 0 0
变化量： mx nx px qx
平衡量：a－mx b－nx px qx
①变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例；
②这里a、b可指物质的量、浓度、体积等；
③弄清起始浓度、平衡浓度、平衡转化率三者之间的互换关系；
④在使用平衡常数时，要注意反应物或生成物的状态。
(2)极限思维模式——“一边倒”思想
口诀：始转平，平转始，欲求范围找极值。
例： mA ＋ nB ?? pC
起始： a b c
变化极限： a a a
平衡极限： 0 b－a c＋a
享资源 练类题 弯道超越显功力
化学反应速率和平衡的图像问题
考向预测
化学反应速率和平衡的图像问题是将抽象的理论知识图像化，既能考查学生化学反应速率和平衡的相关知识，又能考查学生读图、识图，并应用知识解决综合问题的能力
解决关键
失分防范
(1)从“断点”着手，当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率－时间图像的曲线出现不连续的情况，即出现“断点”。根据“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断；
(2)从“拐点”入手，同一可逆反应，若反应条件不同，达到平衡所用的时间也可能不同，反映到图像出现“拐点”的时间也就有差异。根据外界条件对化学反应速率的影响，即可判断出温度的高低、压强或浓度的大小及是否使用催化剂；
(3)从曲线的变化趋势着手，对于速率－温度(或压强)图像，由于随着温度逐渐升高或压强逐渐增大，反应速率会逐渐增大，因此图像上出现的是平滑的递增曲线，注意温度或压强的改变对正、逆反应速率的影响是一致的，即要增大都增大，要减小都减小，反映到图像上，就是v(正)、v(逆)两条曲线的走势大致相同
【预测】 高炉炼铁产生的高炉气中含有CO、H2、CO2等气体，利用CO和H2在催化剂作用下合成甲醇，是减少污染、节约能源的一种新举措，反应原理为：CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g) ΔH。在体积不同的两个恒容密闭容器中分别充入1 mol CO和2 mol 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。
(1)在如图A、B、C三点中，选填下表物理量对应最大的点。
反应速率v
平衡常数K
平衡转化率α
(2)在300 ℃时，向C点平衡体系中再充入0.25 mol CO、0.5 mol H2和0.25 mol CH3OH，该反应________(填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或“不移动”)。
(3)一定温度下，CO的转化率与起始投料比的变化关系如图所示，测得D点氢气的转化率为40%，则x＝________。
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规范答题：(1)CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)是气体分子数减小的反应，在温度不变的条件下，增大压强，平衡正向移动，CH3OH(g)的体积分数增大，所以p2＞p1。A、B、C三点中，C点的压强大、温度最高，所以反应速率v最大。A、B两点温度相同，所以平衡常数K相等，由题图知，升高温度，CH3OH(g)的体积分数减小，说明该反应是放热反应，则升高温度，平衡常数K减小。故平衡常数K：A＝B＞C。A点CH3OH(g)的体积分数最大，故A点的平衡转化率α最大。(2)C点CH3OH(g)在平衡时的体积分数为50%，设发生转化的CO为x mol，根据三段式法进行计算：
CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)
起始/mol 1 2 0
转化/mol x 2x x
平衡/mol 1－x 2－2x x
则有×100%＝50%，解得x＝0.75，即平衡时CO(g)、H2(g)、CH3OH(g)的物质的量分别为0.25 mol、0.5 mol、0.75 mol。由此平衡体系中再充入0.25 mol CO、0.5 mol H2和0.25 mol CH3OH，由于充入的CH3OH(g)的量相对于平衡时较少，所以该反应必定向正反应方向进行。(3)设起始时CO(g)、H2(g)的物质的量分别为1 mol、x mol，根据图像可知，D点转化的CO的物质的量为0.6 mol，则转化的H2(g)的物质的量为1.2 mol，故有×100%＝40%，解得x＝3。
答案： (1)C AB A (2)向正反应方向进行 (3)3
【变式考法】
(1)升高温度能让绝大多数的化学反应加快反应速率，但是研究发现2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)ΔH<0存在一些特殊现象。现有某化学小组通过实验测得不同温度下该反应速率常数k(代表反应速率的一个常数)的数值如下表：
T(K)
k
T(K)
k
T(K)
k
143
1.48 × 105
273
1.04 × 104
514
3.00 × 103
195
2.58 × 104
333
5.50 × 103
613
2.80 × 103
254
1.30 × 104
414
4.00 × 103
663
2.50 × 103
由实验数据测到v(正)～c(O2)的关系如图所示，当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为__b__点(填字母)，并解析原因：①__因为升高温度，平衡向吸热方向移动，即逆向移动，c(O2)增大__，②__升高温度，k值减小，v正下降__。
(2)对反应3SO2(g)＋2H2O (g)===2H2SO4 (l)＋S(s) ΔH2＝－254 kJ·mol－1，在某一投料比时，两种压强下，H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。p2__>__p1(填“＞”或“＜”)，得出该结论的理由是__反应是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强反应正向移动，H2SO4的物质的量增大，体系总物质的量减小，H2SO4物质的量分数增大__。
(3)CO2与CH4经催化重整，制得合成气：
CH4(g)＋CO2(g)2CO (g)＋ 2H2(g) ΔH＝＋120 kJ·mol－1
按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图所示。此反应优选温度为900 ℃的原因是__900_℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低__。
(4)合成气制甲醚的反应方程式为2CO(g)＋4H2(g)??CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝b kJ/mol。有研究者在催化剂、压强为5.0 MPa 的条件下，由H2和CO直接制备甲醚，结果如图所示。
①290 ℃前，CO转化率和甲醚产率的变化趋势不一致的原因是__有副反应发生__；
②b__＜__0，(填“ >”“<”或“＝”)理由是__平衡后，升高温度，甲醚的产率降低__。
解析 (1)由实验数据测到v(正)～c(O2)的关系如图所示，当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为b点，因为升高温度，平衡向吸热方向移动，即是逆向移动，c(O2)增大，即横坐标增大；升高温度，k值减小，v正下降。(2)在横坐标上任取一点，作纵坐标的平行线，p2曲线在p1曲线上方，可见温度相同时，p2时H2SO4物质的量分数大于p1；反应是气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，H2SO4物质的量增加，体系总物质的量减小，H2SO4物质的量分数增大，则p2＞p1。(3)根据图3得到，900 ℃时反应产率已经比较高，温度再升高，反应产率的增大并不明显，而生产中的能耗和成本明显增大，经济效益会下降，所以选择900 ℃为合理温度。(4)①290 ℃前，CO转化率和甲醚产率的变化趋势不一致，说明在290 ℃前有副反应发生。②由图可见升高温度，CO转化率减小，甲醚产率减小，升高温度平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，ΔH＜0，即b＜0。
对点特训(八) 化学反应速率与化学平衡
1．已知存在如下反应：CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)。800 ℃时，该反应化学平衡常数K＝1.0，某时刻测得该温度下密闭容器中各物质的物质的量见下表：
物质
CO
H2O
CO2
H2
n/mol
0.5
8.5
2.0
2.0
此时反应中正、逆反应速率的关系式是( A )
A．v正>v逆 B．v正
解析 某时刻，Q＝＝≈0.94v逆，选项A正确。
2．室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBr??C2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是( D )
A．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量
B．增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br
C．若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变
D．若起始温度提高至60 ℃，可缩短反应达到平衡的时间
解析 加入NaOH，中和HBr，平衡逆向移动，可增大乙醇的物质的量。选项A正确；增大HBr浓度，平衡正向移动，有利于生成C2H5Br。选项B正确；若反应物均增大至2 mol，实际上就是将反应物的浓度都增大至原来的2倍，比例不变(两次实验反应物的比例都是1∶1，等于方程式中的系数比)，这里有一个可以直接使用的结论：只要反应物的投料比等于系数比，达平衡时反应物的转化率一定是相等的。所以两种反应物的转化率一定是1∶1。选项C正确；温度提高至60 ℃，化学反应速率虽然加快，但溴乙烷的沸点较低，会挥发出大量的溴乙烷，导致逆反应速率减小，故无法判断达到平衡的时间；选项D错误。
3．下列有关化学反应速率的实验探究方案设计合理的是( D )
选项
实验方案
实验目的
A
向等体积等浓度的H2O2溶液中分别加入5滴等浓度的CuSO4和FeCl3溶液，观察气体产生的速度
比较Cu2＋和Fe3＋的催化效果
B
两支试管，都加入2 mL 1 mol/L的酸性KMnO4溶液，再同时向两支试管分别加入2 mL 0.1 mol/L的H2C2O4溶液和2 mL 0.05 mol/L的H2C2O4溶液，观察高锰酸钾溶液褪色所需时间
探究草酸浓度对反应速率影响
C
在锥形瓶内各盛有2 g锌粒(颗粒大小基本相同)，然后通过分液漏斗分别加入40 mL 1 mol/L 和40 mL 18 mol/L的硫酸。比较两者收集10 mL氢气所用的时间
探究硫酸浓度对反应速率影响
D
探究温度对反应速率的影响
解析 CuSO4和FeCl3溶液中阴离子不同，不符合单一变量原则，选项A错误；加入的高锰酸钾溶液过量，溶液无法褪色，选项B错误；18 mol/L的硫酸为浓硫酸，不能与锌反应产生氢气，选项C错误；两个实验的各项条件中只有温度不同，符合单一变量原则，选项D正确。
4．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)??2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是( D )
A．c1∶c2＝3∶1
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X、Y的转化率不相等
D．c1的取值范围为0 mol·L－1
A．该反应是低温自发，高温不自发
B．横坐标表示的投料比可以是
C．该反应的平衡常数随温度升高而减小
D．实际生产中为提高SiHCl3的利用率，可以适当增大压强
解析 当投料比一定时(画等投料比例线)，随温度升高(T1大于T2大于T3)，SiHCl3的平衡转化率增大，说明正反应是吸热反应，所以低温不自发，高温自发，选项A错误；增大氢气的浓度可提高SiHCl3的平衡转化率，选项B正确；因正反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，反应的平衡常数增大，选项C错误；由于反应前气体分子数小于反应后气体分子数，增大压强，平衡逆向移动，SiHCl3的平衡转化率降低，选项D错误。
6．温度为T1时，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)相关数据如下表所示。下列说法错误的是( D )
容器
编号
物质的起始浓度(mol·L－1)
物质的平衡浓度(mol·L－1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
A．容器Ⅰ中发生反应的平衡常数为0.8
B．容器Ⅱ中发生反应的起始阶段有v正>v逆
C．达到平衡时，容器Ⅲ中c(O2)大于0.1 mol/L
D．达到平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅲ中的总压强相等
解析 容器Ⅰ中，根据2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)反应可知，达到平衡后c(O2)＝0.2 mol·L－1，则生成c(NO)＝0.4 mol·L－1，剩余c(NO2)＝0.6－0.4＝0.2 mol·L－1，反应的平衡常数＝c(O2)×c2(NO)/c2(NO2)＝0.2×0.42/0.22＝0.8，选项A正确；容器Ⅰ中发生反应与容器Ⅱ中发生反应温度均为T1，所以反应的平衡常数相等；容器Ⅱ中发生反应的QC＝c(O2)×c2(NO)/c2(NO2)＝0.2×0.52/0.32＝0.57<0.8，反应正向进行，所以容器Ⅱ中发生反应的起始阶段有v正>v逆，选项B正确；温度相同时，容器Ⅲ中消耗氧气为x mol，消耗一氧化氮为2x＜0.5 mol，x<0.25 mol，剩余c(O2)＝0.35－x>0.1 mol/L，选项C正确；根据“一边倒”分析可知，容器Ⅰ中起始相当于0.6 mol NO,0.3 mol O2，大于容器Ⅲ中起始0.85 mol，而且NO转化率Ⅰ<Ⅲ，达到平衡时，容器Ⅰ中压强应大于容器Ⅲ中压强，选项D错误。
7．一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)??CH2＝CH2(g)＋4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图。下列说法正确的是( B )
A．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
B．若投料比n(H2)∶n(CO2)＝4∶1，则图中M点乙烯的体积分数为5.88%
C．250 ℃，催化剂对CO2平衡转化率的影响最大
D．当温度高于250 ℃，升高温度，平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低
解析 化学反应速率随温度的升高而加快，由图可得，催化剂的催化效率随温度的升高而降低，所以M点的正反应速率v正有可能小于N点的逆反应速率v逆，选项A错误；设开始投料n(H2)为4 mol，则n(CO2)为1 mol，如图当在M点平衡时二氧化碳的转化率为50%，列三段式得：
6H2(g)＋2CO2(g)??CH2＝CH2(g)＋4H2O(g)
开始(mol),4,1,0,0,转化(mol),1.5,0.5,0.25,1,平衡(mol),2.5,0.5,0.25,1)
所以乙烯的体积分数为0.25÷(2.5＋0.5＋0.25＋1)×100%≈5.88%，选项B正确；催化剂不影响平衡转化率，只影响化学反应速率，选项C错误；根据图像，当温度高于250 ℃，升高温度二氧化碳的平衡转化率降低，则说明平衡逆向移动，但催化剂与化学平衡移动没有关系，并不是平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低，选项D错误。
8．在体积为2 L的恒容密闭容器中发生反应xA(g)＋yB(g)??zC(g)，图Ⅰ表示200 ℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化，图Ⅱ表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)∶n(B)的变化关系则下列结论正确的是( D )
图Ⅰ 图Ⅱ
A．200 ℃时，反应从开始到平衡的平均速率v(B)＝0.04 mol·L－1·min－1
B．图Ⅱ所示反应xA(g)＋yB(g)??zC(g)的ΔH<0，且a＝2
C．若在图Ⅰ所示的平衡状态下，再向体系中充入He，重新达到平衡前v正＞v逆
D．200 ℃时，向容器中充入2 mol A和1 mol B，达到平衡时，A 的体积分数小于50%
解析 200 ℃时，反应从开始到平衡的平均速率v(B)＝(0.4－0.2)mol÷2 L÷5 min＝0.02 mol·L－1·min－1，选项A错误；据图Ⅱ可知温度升高时C的体积分数增大，平衡正向移动，故正反应为吸热反应，ΔH>0。方程式中物质的化学计量数之比等于反应中各物质的物质的量变化量之比，据此可写出该反应的化学方程式为2A(g)＋B(g)??C(g)，用极端的思想考虑可知起始时A和B的物质的量之比等于化学计量数之比时，产物C的体积分数最大，故a＝2，选项B错误；若在图Ⅰ所示的平衡状态下，再向体系中充入He，因为容器的体积没有改变，且He是稀有气体不参与反应，所以反应中A、B、C的浓度不变化，故速率不变平衡不移动，选项C错误；图Ⅰ中平衡时混合物中A的体积分数为0.4÷(0.4＋0.2＋0.2)×100%＝50%,200 ℃时向容器中充入2 mol A和1 mol B，假设容器体积可以变化，将与图Ⅰ所示的平衡构成等效平衡，A的体积分数仍为50%，但现在容器体积不变，故须将容器体积缩小，相当于增压，平衡将向正反应方向移动，A的体积分数将变小，小于50%，选项D正确。
9．在四个恒容密闭容器中按下表相应量充入气体，发生反应2N2O(g)??2N2(g)＋O2(g)，容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中N2O的平衡转化率如下图所示：
容器
容积/L
起始物质的量/mol
N2O
N2
O2
Ⅰ
V1
0.1
0
0
Ⅱ
1.0
0.1
0
0
Ⅲ
V3
0.1
0
0
Ⅳ
1.0
0.06
0.06
0.04
下列说法正确的是( D )
A．该反应的正反应放热
B．相同温度下反应相同时间，平均反应速率：v(Ⅰ)>v(Ⅱ)
C．容器Ⅳ在470 ℃进行反应时，起始速率：v正(N2O)v逆(N2O)，选项C错误；A、B、C三点处容器内起始物质的量相同，N2O转化率相同，温度TA
(1)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：
2NO(g)
①写出该反应的热化学方程式：__N2(g)＋O2(g)??2NO(g) ΔH＝＋183 kJ·mol－1__。该反应的ΔS__>__0(填“>”“<”或“＝”)。
②根据下图所示，只改变条件R，当N2的转化率从α3到α1时，平衡常数K__AC__(填字母)。
A．可能增大 B．一定不变
C．可能不变 D．可能减小
E．增大、减小、不变均有可能
(2)氮气是合成氨的原料之一，合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH<0。500 ℃时将1 mol N2与1 mol H2充入容积为1 L的密闭容器中发生反应，达到平衡后NH3的体积分数为20%。若升高温度至800 ℃，达到新的平衡时，H2的转化率__减小__(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，N2的体积分数__增大__。
(3)在汽车上安装高效催化转化器，将有毒气体转化为无毒气体，可有效降低NOx的排放。某研究性学习小组用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表：
时间/s
0
1
2
3
4
5
10.0
4.50
2.50
1.50
1.00
1.00
3.60
3.05
2.85
2.75
2.70
2.70
转化器中反应的化学方程式：__2NO＋2CO??N2＋2CO2__；前2 s内的平均反应速率v(N2)＝__1.88×10－4_mol·L－1·s－1__。
解析 (1)①由题可知，该反应的热化学方程式为N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝(945＋498－2×630) kJ·mol－1＝＋183 kJ·mol－1；该反应在高温下可自发进行，故ΔG＝ΔH－TΔS<0，可知该反应ΔS>0。
②根据图像分析，只改变条件R，当N2的转化率从α3到α1时，平衡正向移动，可采取措施：升高温度(平衡常数K增大)，或增大氧气量(平衡常数不变)，选项A、选项C正确。
(2)该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，H2的转化率减小，N2的体积分数增大。
(3)汽车排放有毒气体为NO，在高温和高效催化剂作用下，NO和CO发生氧化还原反应生成N2和CO2，反应的化学方程式为2NO＋2CO??N2＋2CO2。前2 s内的平均反应速率v(NO)＝＝3.75×10－4 mol·L－1·s－1，则v(N2)＝v(NO)＝1.88×10－4 mol·L－1·s－1。
11．(1) NH3合成常见的化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]分为三步，其中第一步为：2NH3(g)＋CO2(g)??NH2COONH4(s) ΔH＝－159.5 kJ/mol，对于这个反应，在2 L等容密闭容器中充入2 mol NH3和1 mol CO2，平衡时放出127.6 kJ的热量，若反应温度不变，在该容器中充入2.8 mol NH3和1.4 mol CO2，到达平衡时，c(NH3)为__0.2_mol/L__。
(2)尾气中的SO2可以回收投入到硫酸工业中：
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.64 kJ·mol－1
假如某温度下，2 L密闭容器中充入2 mol SO2 和2 mol O2，达到平衡时SO2 和O2的物质的量之比为2∶5，则该温度下反应的平衡常数为__14.4__，若在该温度下，起始时充入0.4 mol SO2 、0.2 mol O2、x mol SO3，要想此时v(正)>v(逆)，则x的取值范围为__x<0.48_mol__。
(3)CO2在Cu－ZnO催化下，可同时发生如下的反应Ⅰ、Ⅱ，其可作为解决温室效应及能源短缺的重要手段。
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH1＝－57.8 kJ/mol
Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝41.2 kJ/mol
对于气体参加的反应，表示平衡常数Kp时，用气体组分B的平衡分压p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)。已知：气体各组分的分压p(B)，等于总压乘以其体积分数。
在Cu－ZnO存在的条件下，保持温度T时，在容积不变的密闭容器中，充入一定量的CO2 及H2，起始及达平衡时，容器内各气体物质的量如表：
CO2
H2
CH3OH
CO
H2O(g)
总压/kPa
起始/mol
5.0
7.0
0
0
0
p0
平衡/mol
n1
n2
p
若反应Ⅰ、Ⅱ均达平衡时，p0＝1.2p，则表中n1＝__1.0__；若此时n2＝3，则反应I的平衡常数Kp＝__ __(无需带单位，用含总压p的式子表示)。
解析 (1)根据热化学方程式，每消耗2 mol NH3和1 mol CO2，反应放出159.5 kJ热量，放出127.6 kJ热量时n(NH3)转化＝＝1.6 mol，n(CO2)转化＝＝0.8 mol，平衡时n(NH3)＝2 mol－1.6 mol＝0.4 mol、n(CO2)＝1 mol－0.8 mol＝0.2 mol，平衡时c(NH3)＝0.2 mol/L、c(CO2)＝0.1 mol/L，该温度下化学平衡常数K＝＝＝250。若向容器中充入2.8 mol NH3和1.4 mol CO2，设从起始到平衡转化CO2物质的量浓度为x，用三段式
2NH3(g)＋CO2(g)??NH2COONH4(s)
＝250，解得x＝0.6 mol/L，到达平衡时，c(NH3)＝1.4 mol/L－2×0.6 mol/L＝0.2 mol/L。
(2)由三段式进行计算：
2SO2 ＋ O2 ?? 2SO3
起始：2 mol 2 mol 0 故(2－2x)∶(2－x)＝2∶5，
转化：2x x 2x 故x＝0.75 mol
平衡：2－2x 2－x 2x
故K＝()2/()2·()
若起始时充入0.4 mol SO2、0.2 mol O2、x mol SO3，要想v(正)>v(逆)，即Qc
CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)
变化： 1 3 1 1
平衡： 1 1
CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)
变化： 2 2 2 2
平衡： 2 2
根据n1的分析，体系中气体总物质的量为10 mol，p(H2O)＝3p/10，p(CH3OH)＝p/10，消耗CO2的物质的量为3 mol，则平衡时CO2的物质的量为2 mol，即p(CO2)＝2p/10，同理p(H2)＝2p/10，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝＝。
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考点一 化学反应速率及其影响因素
▼ 命题规律：
1．题型：选择题、填空题。
2．考向：历年高考都有所涉及，属于高频考点，主要有以下考查角度：①化学反应速率的定量计算；②化学反应速率的大小比较；③外界条件对化学反应速率的影响及其图像、数据表格分析。
▼ 方法点拨：
1．化学反应速率计算公式的理解与灵活运用
v(B)＝＝
(1)浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。
(2)化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率。
(3) 同一化学反应中不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比，如反应：
aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)
v(A)＝v(B)，v(C)＝v(B)，v(D)＝v(B)
(4)计算反应速率时，物质的量的变化值要转化为物质的量浓度的变化值。
2．活化分子、有效碰撞与反应速率的关系实质
3．影响反应速率的因素、方式与结果
(1)气体反应体系中充入“惰性气体”(不参加反应)时的影响
恒温恒容：充入“惰性气体”→p总增大→ci不变→v不变。
恒温恒压：充入“惰性气体”→V增大→ci减小→v减小。
(2)温度对反应速率的影响
升高温度，v(正)、v(逆)均增大，但吸热反应正方向速率比逆方向速率增大幅度大。
降低温度，v(正)、v(逆)均减小，但放热反应正方向速率比逆方向速率减小幅度小。
(3)压强对反应速率的影响
增大压强，v(正)、v(逆)均增大，但气体分子总数减小方向速率增大的幅度更大。
减小压强，v(正)、v(逆)均减小，但气体分子总数增大方向的反应速率减小的幅度相对更小。
(4)浓度对反应速率的影响
增大(减小)反应物的浓度，正反应速率增大(减小)，逆反应速率该瞬间不变
增大(减小)生成物的浓度，逆反应速率增大(减小)，正反应速率该瞬间不变
(5)催化剂对反应速率的影响
使用催化剂，v(正)、v(逆)同等程度增大。
1．(1)下列说法正确的是__AB__(填标号)。
A．用稀硫酸和锌粒制取H2时，加几滴CuSO4溶液以加快反应速率
B．如图是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2 )随反应时间变化的曲线，说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小
C．在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快
D．向2支盛有5 mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2 mL 5%H2O2溶液，观察实验现象，探究浓度对反应速率的影响
E．金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率和氧气浓度无关
(2)①对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
在343 K下： 要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有__改进催化剂__、__提高反应物压强__。a、b处反应速率大小：va__大于__vb(填“大于”“小于”或“等于”)。
②对于反应2N2O5(g)??4NO2(g)＋O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：
第一步N2O5??NO3＋NO2 快速平衡
第二步NO2＋NO3→NO＋NO2＋O2 慢反应
第三步NO＋NO3→2NO2 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是__AC__(填标号)。
A．v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)
B．反应的中间产物只有NO3
C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效
D．第三步反应活化能较高
突破点拨
(1)原电池可加快反应速率；
(2)催化剂有最适活性温度；
(3)决定反应速率快慢的主要原因是活化能大小
解析 (1)加入CuSO4溶液后，Zn置换出Cu形成原电池可以加快反应速率，选项A正确；据图像，随着时间的推移，c(H2O2)变化趋于平缓，表示H2O2分解速率逐渐减小，选项B正确；酶是一类具有催化作用的蛋白质，酶的催化特点是：条件温和、不需加热，具有高度的专一性、高效催化作用，温度越高酶会发生变性，催化活性降低，选项C错误；反应的方程式为HSO＋H2O2===SO＋H＋＋H2O，反应过程中没有明显的实验现象，因此无法探究浓度对反应速率的影响，选项D错误；吸氧腐蚀中氧气为反应物，浓度越大速率越快，选项E错误。 (2)①缩短达到平衡的时间，就是加快反应速率，所以可以采取的措施是增大压强(增大反应物浓度)、加入更高效的催化剂(改进催化剂)；a、b两点的转化率相等，可以认为各物质的浓度对应相等，而a点的温度更高，所以速率更快，即va＞vb。②第一步反应快，所以第一步的逆反应速率大于第二步的逆反应速率，选项A正确；根据第二步和第三步可知中间产物还有NO，选项B错误；根据第二步反应生成物中有NO2，可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效，选项C正确；第三步反应快，所以第三步反应的活化能较低，选项D错误。
【变式考法】
(1)已知：CH2CH3(g)CHCH2(g)＋H2(g) ΔH＝＋124 kJ·mol－1，若反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下(只改变一种条件)的变化状况如图所示(第10 min到14 min的浓度变化曲线未表示出)：
比较产物苯乙烯在2～3 min、5～6 min和12～13 min时平均反应速率分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示的大小__v(5～6)＞v(2～3)＝v(12～13)__。
(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323 K，NaClO2溶液浓度为5×10－3mol·L－1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子
SO
SO
NO
NO
Cl－
c/(mol·L－1)
8.35×10－4
6.87×10－6
1.5×10－4
1.2×10－5
3.4×10－3
由实验结果可知，脱硫反应速率__大于__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__NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高__。
(3)某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率，为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积气体所需的时间。
实验
混合溶液
A
B
C
D
E
F
4 mol·L－1 H2SO4/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
其中：V1＝__30_mL__，V6＝__10_mL__，V9＝__17.5_mL__。
(4)如图所示，A是由导热材料制成的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的透明气囊。关闭K2，将1 mol NO2通过K1 充入真空A中，再关闭K1，反应起始时A 的体积为a L(忽略导管中的气体体积)。
若容器A中到达平衡所需时间t s，达到平衡后容器内压强为起始压强的0.8倍，则平均化学反应速率v(NO2)＝__ mol/(L·s)__。
解析 (1)2～3 min和12～13 min均处于平衡状态，苯乙烯的平均反应速率均为0，而5～6min时，苯乙烯的浓度不断增大，故5～6 min苯乙烯的反应速率最大。(2)由实验结果可知，在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多，因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是二氧化硫的还原性强，易被氧化且比较易溶于水。(3)要对比实验效果，那么除了硫酸铜的物质的量不一样以外，要保证其他条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，那么每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同，A组中硫酸为30 mL，那么其他组硫酸量也都为30 mL，而硫酸铜溶液和水的总量应相同，F组中硫酸铜20 mL，水为0 mL，V5＝30 mL，那么总量为50 mL，所以V1＝30 mL，V6＝10 mL，V9＝50 mL－30 mL－2.5 mL＝17.5 mL。(4)根据“三段式”求解：设生成的四氧化二氮为x，
2NO2(g)??N2O4(g)
起始量 1 0
变化量 2x x
平衡量 1－2x x
1－2x＋x＝0.8×1，解得：x＝0.2 mol，则平均化学反应速率v(NO2)＝＝ mol/(L·s)。
2．(1)磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下：
已知：磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH)，还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。
溶解度：Ca5(PO4)3(OH)
(2)已知SO2的歧化反应为：3SO2＋2H2O===S↓＋2H2SO4，I－可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，可能的催化过程如下。将ii补充完整。
i．SO2＋4I－＋4H＋===S↓＋2I2＋2H2O
ii.I2＋2H2O＋__SO2__===__SO__＋__4H＋__＋2I－
探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：I2易溶解在KI溶液中)
序号
A
B
C
D
试剂
组成
0.4 mol·L－1 KI
a mol·L－1 KI
0．2 mol·L－1 H2SO4
0.2 mol·L－1 H2SO4
0.2 mol·L－1 KI
0．0002 mol I2
实验
现象
溶液变黄，一段时间后出现浑浊
溶液变黄，出现浑浊较A快
无明显现象
溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快
①B是A的对比实验，则a＝__0.4__。②比较A、B、C，可得出的结论是__见解析__。③实验表明，SO2的歧化反应速率D＞A，结合i、ii反应速率解释原因：__反应ii比i快；D中由反应ii产生的H＋使反应i加快__
解析 (1)研磨能增大反应物的接触面积，加快反应速率，加热，升高温度加快反应速率；流程中能加快反应速率的措施有：研磨、加热。(2)SO2歧化的总反应为3SO2＋2H2O===2H2SO4＋S，I－作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，在反应前后质量和化学性质不变，(总反应－反应i)÷2得反应ii为I2＋2H2O＋SO2===4H＋＋SO＋2I－。①B是A的对比实验，采用控制变量法，B比A多加了0.2 mol/L H2SO4，A与B中KI浓度应相等，则a＝0.4。②对比A与B，加入H＋可以加快SO2歧化反应的速率；对比B与C，单独H＋不能催化SO2的歧化反应；比较A、B、C，可得出的结论是：I－是SO2歧化反应的催化剂，H＋单独存在时不具有催化作用，但H＋可以加快歧化反应速率。③对比D和A，D中加入KI的浓度小于A，D中多加了I2，反应i消耗H＋和I－，反应ii中消耗I2，D中“溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快”，反应速率D＞A，由此可见，反应ii比反应i速率快，反应ii产生H＋使c(H＋)增大，从而反应i加快。
3．(1) T ℃时，在1 L的密闭容器中加入20.0 g Fe2O3和3.6 g C，只发生反应：2Fe2O3(s) ＋3C(s)??4Fe(s)＋3CO2(g)，20 min后达到平衡，固体质量变为19.2 g，用CO2表示的反应速率为__0.005 mol·L－1·min－1__。
(2)若将l mol CO2和2 mol H2充入容积为2 L的恒容密闭容器中， 发生反应CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－58 kJ/mol，若5 min后反应达到平衡状态，H2的转化率为90%，则用CO2表示的平均反应速率为__0.06_mol·L－1·min－1__。
(3)合成气CO和H2在一定条件下能发生如下反应：CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)；在某压强下，合成甲醇的反应在不同温度、不同投料比时，CO的转化率如图所示。500 K温度下，将2 mol CO和4 mol H2充入2 L的密闭容器中，5 min后反应达到平衡状态，则0～5 min内的平均反应速率v(CH3OH)＝__0.12_mol·L－1·min－1__。
(4)在一个恒容的密闭容器中发生反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，在不同时间测定的各成分物质的量浓度如下表：
时间
浓度(mol/L)
c(CO)
c(H2)
c(CH3OH)
第0 min
4.0
8.0
0
第10min
3.8
7.6
0.2
第20min
3.4
6.8
0.6
第30min
3.4
6.8
0.6
第40min
3.9
7.8
0.1
① CO的平均反应速率v(0min～10min)/v(10min～20min)＝____。
② 若在第30 min时改变了反应条件，改变的反应条件可能是__升高温度__。
解析 (1)根据反应2Fe2O3(s)＋3C(s)??4Fe(s)＋3CO2(g)固体减少的质量为生成的二氧化碳的质量，即(20.0＋3.6－19.2) g＝4.4 g，物质的量为0.1 mol，用CO2表示的反应速率为＝0.005 mol·L－1·min－1；(2)5 min时v(H2)＝2 mol×0.9÷2L÷5 min＝0.18 mol/(L·min)，所以v(CO2)＝v(H2)/3＝0.06 mol/(L·min)。(3)从图中得到：500 K温度下，将2 mol CO和4 mol H2(即横坐标为2)充入2 L的密闭容器中，达平衡时的CO转化率为60%，所以参与反应的CO为1.2 mol，生成的甲醇也是1.2 mol，速率为＝0.12 mol·L－1·min－1。(4)①CO的平均反应速率＝＝；②由表中数据可知，第20 min浓度不再变化，反应达到了平衡状态，第30 min时改变了条件后，平衡逆向移动，c(H2)、c(CO)、c(CH3OH)的变化量分别为0.5 mol/L、1.0 mol/L、0.5 mol/L，满足方程式，故不可能为增大某一物质浓度，也不可能增大压强反应混合物的浓度都增大，不可能是催化剂，只能是改变温度，由于30 min～40 min之间反应速率比10 min～20 min快，只能是升高温度。
“控制变量法探究”的解题策略
考点二 化学平衡状态及影响因素
▼ 命题规律：
1．题型：选择题、填空题。
2．考向：常见的考查角度有：①化学平衡状态的判断；②外界条件对化学平衡的影响；③化学平衡图像的分析； ④有关影响化学平衡因素的实验探究。
▼ 方法点拨：
1．化学平衡状态判断的2类标准
(1)绝对标志
(2)微观角度
从微观的角度分析，如反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，下列均可说明该反应达到了平衡状态：
①断裂1 mol N≡N键的同时生成1 mol N≡N键；
②断裂1 mol N≡N键的同时生成3 mol H—H键；
③断裂1 mol N≡N键的同时断裂6 mol N—H键；
④生成1 mol N≡N键的同时生成6 mol N—H键。
2．化学平衡移动判断的2类方法和1条规律
(1)比较平衡破坏瞬间的正逆反应速率的相对大小来判断
a．v正>v逆 平衡正向移动；
b．v正＝v逆≠0 平衡不移动；
c．v正
a．若Q>K 平衡逆向移动；
b．若Q＝K 平衡不移动；
c．若Q
3．不能用勒夏特列原理解释的问题
(1)不存在平衡状态的问题就不能用勒夏特列原理解释；
(2)存在平衡状态，但是平衡未移动的问题也不能用勒夏特列原理解释：如加压平衡体系H2(g)＋Br2(g)??2HBr(g)颜色加深、工业合成氨使用催化剂等；
(3)工业生产中条件的选择从实际出发：如合成氨工业选择500℃比室温对生产有利、硫酸工业二氧化硫转化三氧化硫时选择常压而不是高压。
1．下列说法正确的是__(3)__(填标号)。
(1)已知反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0。在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡，若减小压强，n(CO2)增加；充入一定量的氮气，n(H2)不变
(2)常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)＋4CO(g)??Ni(CO)4(g)，该反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO)
(3)在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)＋yH2(g)??MHx＋2y(s) ΔH<0，若容器内气体压强保持不变，达到化学平衡
(4)在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：MHx(s)＋yH2(g)??MHx＋2y(s) ΔH<0，达到化学平衡，若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)
(5)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) ，若通入CO后，正反应速率逐渐增大
(6)汽车尾气中，产生NO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，如图曲线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条件改变时N2的浓度随时间的变化。若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH＜0
(7)K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O(橙色)＋H2O??2CrO(黄色)＋2H＋。用K2Cr2O7溶液进行下列实验：
若向④中加入70%H2SO4溶液至过量，溶液变为橙色。
突破点拨
(1)外界条件改变时，要注意条件改变的瞬间和达到新平衡的过程中正逆反应速率的变化，是两种不同情形；
(2)平衡移动方向应从勒夏特列原理进行分析：平衡向着“削弱这种改变”方向移动。
解析 (1)减压平衡不移动，n(CO2)不变，错误；恒压充入氮气，体积增大，效果等同于减压，但是平衡不移动，n(H2)不变，正确；(2)平衡时，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)，错误；(3)该反应是气体压强减小的反应，所以压强不变可以说明达到了平衡状态，正确；(4)加入氢气正反应速率增大，v(放氢)
下列说法正确的是__(7)__(填标号)。
(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)??2NH3(g)＋CO2(g)。若氨气的体积分数不变可以说明反应已经达到平衡
(2)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，等压时，通入惰性气体，c的物质的量不变
(3)为了证明FeCl3溶液和KI溶液的反应有限度，设计实验：取1 mL 0.1 mol/L的KI溶液于试管中，滴入5 mL 0.1 mol/L的FeCl3溶液充分反应，再将反应后溶液均分在两只试管中，分别滴入淀粉溶液和KSCN溶液
(4)往平衡体系FeCl3＋3KSCN??Fe(SCN)3＋3KCl中加入KCl固体，平衡将向逆反应方向移动，溶液颜色将变浅
(5)某温度下，在容积一定的密闭容器中进行如下反应：2X(g)＋Y(g)??Z(g)＋W(g) ΔH＞0，在容器中加入氩气，压强增大，反应速率加快
(6)对于ΔH＞0的可逆反应，升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
(7)恒容绝热体系中CO(g)＋H2S(g)??COS(g)＋H2(g) ΔH＝－108 kJ·mol－1，若压强或温度不再改变，均可说明反应已达平衡。
(8)一定温度下， 将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，发生反应：N2O4??2NO2 ΔH＝＋68 kJ·mol－1，图像中abcd均正确且能说明反应达到平衡状态
解析 (1)因为该反应为固体的分解反应，所以NH3、CO2的体积分数始终为定值错误，错误；(2)不导热的密闭容器中，等压时，通入惰性气体，体积增大，x(g)＋3y(g)??2z(g)平衡逆向移动，放出热量，体系温度升高，a(g)＋b(g)??2c(g)平衡逆向移动，c的物质的量减少，错误；(3)要证明该反应有限度，则要证明反应物和生成物均存在，而且要证明的反应物少量；而本方案中铁离子过量，错误；(4)反应FeCl3＋3KSCN??Fe(SCN)3＋3KCl的离子方程式为：3SCN－＋Fe3＋??Fe(SCN)3，加入KCl固体不影响平衡，溶液的颜色不变，错误；(5)恒容时加入稀有气体，因为物质浓度不变，所以反应速率不变，错误；(6)升高温度正逆反应速率均增大，错误；(7)由于是绝热体系，若发生正反应，反应放热会使温度升高，压强增大，因此若温度或压强不再改变，可以说明已达平衡，正确；(8)反应方程式两边气体的质量不相等，密度不变，说明达到了平衡状态，a正确；反应过程中，反应热不会变化，不是变量，无法判断是否达到平衡状态，b错误；根据正反应速率大小，无法判断正逆反应速率是否相等，c错误；四氧化二氮的转化率不变，说明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，d正确。
2．下列不能用勒夏特列原理解释的事实是__BH__(填标号)。
A 棕红色的NO2加压后颜色先变深后变浅
B．氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系加压后颜色变深
C．黄绿色的氯水光照后颜色变浅
D．合成氨工业使用高压以提高氨的产量
E．加热可以提高纯碱溶液的去污能力
F．在含有Fe(SCN)2＋的红色溶液中加铁粉，振荡静置，溶液颜色变浅或褪去
G．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
H .500 ℃左右比室温更有利于合成氨反应
解析 对2NO2??N2O4平衡体系增加压强，体积变小，颜色变深，平衡正向移动，颜色变浅，能用勒夏特列原理解释，选项A正确；氢气、碘蒸气、碘化氢气体组成的平衡体系加压，体积变小，颜色变深，平衡不移动，不能用勒夏特列原理解释，选项B错误；Cl2＋H2O??HCl＋HClO，次氯酸见光分解，平衡正向移动，氯气浓度减小，颜色变浅，能用勒夏特列原理解释，选项C正确；合成氨反应：N2＋3H2??2NH3 ，增大压强，平衡正向移动，氨的产率提高，能用勒夏特列原理解释，选项D正确；碳酸钠水解吸热，加热水解程度增大，碱性增强，去污能力增强，选项E正确；溶液中存在平衡Fe3＋＋SCN－??Fe(SCN)2＋，加铁粉，铁与Fe3＋反应，Fe3＋浓度降低，则平衡向左移动进行，溶液颜色变浅或褪去，能用勒夏特利原理来解释，选项F正确； 氯气溶于水的反应是一个可逆反应，Cl2＋H2O??ClO－＋2H＋＋Cl－，由于饱和食盐水中含有大量的氯离子，相当于氯气溶于水的反应中增加了大量的生成物氯离子，根据勒夏特列原理，平衡向逆反应方向移动，氯气溶解量减小，可以勒夏特列原理解释， 选项G正确；合成氨为放热反应，从平衡移动的角度考虑，应使用低温，但实际采用500 ℃左右的温度是为了提高催化剂的催化效率和加快反应速率，选项H错误；
3．CH4－CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：
(1)CH4－CO2催化重整反应为：CH4(g)＋CO2(g)??2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247 kJ·mol－1
有利于提高CH4平衡转化率的条件是__A__(填标号)。
A．高温低压 B．低温高压
C．高温高压 D．低温低压
某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为____mol2·L－2。
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：
积碳反应CH4(g)＝
C(s)＋2H2(g)
消碳反应 CO2(g)＋
C(s)＝2CO(g)
ΔH/(kJ·mol－1)
75
172
活化能/
(kJ·mol－1)
催化剂X
33
91
催化剂Y
43
72
①由上表判断，催化剂X__劣于__Y(填“优于”或“劣于”)，理由是__相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大__。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是__AD__填标号)。
A．K积、K消均增加
B．v积减小，v消增加
C．K积减小，K消增加
D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为__pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)__。
解析 (1) 正反应是体积增大的吸热反应，所以有利于提高CH4平衡转化率的条件是高温低压，选项A正确；某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，根据方程式可知
CH4(g)＋CO2(g)??2CO(g)＋2H2(g)
起始浓度(mol/L) 1 0.5 0 0
转化浓度(mol/L) 0.25 0.25 0.5 0.5
平衡浓度(mol/L) 0.75 0.25 0.5 0.5
所以其平衡常数为＝ mol2·L－2。
(2)①根据表中数据可知相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大，所以催化剂X劣于Y。正反应均是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向进行，因此K积、K消均增加，选项A正确、C错误；升高温度反应速率均增大，选项B错误；积碳量达到最大值以后再升高温度积碳量降低，这说明v消增加的倍数比v积增加的倍数大，选项D正确。 ②根据反应速率方程式可知在p(CH4)一定时，生成速率随p(CO2)的升高而降低，所以根据图像可知pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)。
解答化学平衡移动类试题的一般思路
考点三 化学平衡常数与转化率
▼ 命题规律：
1．题型：选择题(次)、填空题(主)。
2．考向：该部分内容通常是在化学反应原理综合题目中，通过与平衡浓度、转化率的计算、图像的分析等相结合，同时联系生产生活实际考查学生知识运用能力。
▼ 方法点拨：
1．化学平衡常数
(1)可逆反应mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g) K和Kp表达式
K＝ Kp＝
(2)K(Kp)的特点：①只与温度有关；②K(Kp)越大，反应越彻底；③单位不确定，答题时最好带单位。
(3)化学方程式的变化对K的影响：
①同一可逆反应中，K正·K逆＝1；
②同一方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小n倍，则新平衡常数K′与原平衡常数K间的关系是K′＝Kn或K′＝
③几个可逆反应方程式相加，得总方程式，则总反应的平衡常数等于分步反应平衡常数之积。
(4)平衡常数的应用
①利用化学平衡常数判断可逆反应的热效应
②利用化学平衡常数K与浓度熵Q相对大小判断化学平衡移动的方向
③利用相同温度下的平衡常数相同进行计算：可以利用一组条件已知的数据求出K，再以K进行未知情况的求算。
2．转化率(α)涵义及应用
(1)表达式：反应物转化率＝×100%
(2)变化规律： 在一恒容密闭容器中通入a mol A、b mol B发生反应aA(g)＋bB(g)??cC(g)，达到平衡：
①再通入b mol B，α(A)增大，α(B)减小。
②再通入a mol A、b mol B：
若a＋b＞c，α(A)增大、α(B)增大；
若a＋b＝c，α(A)不变、α(B)不变；
若a＋b＜c，α(A)减小、α(B)减小。
1．(1)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应： 其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡，体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(t＝∞时，N2O5(g)完全分解)：
t/min
0
40
80
160
260
1300
1700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5.
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
25℃时N2O4(g)??2NO2(g) 反应的平衡常数Kp＝__13.4__kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留一位小数)。
(2)对于反应2SiHCl3(g)??SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
343 K时反应的平衡转化率α＝__22__%。平衡常数K343 K＝__0.02__(保留两位小数)。
(3)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
突破点拨
(1)转化率和平衡常数的计算，用“三段式”进行解决；
(2)平衡常数只与温度有关，所以相同温度下，不同的起始操作，平衡后各物质浓度不尽相同，但是代入K表达式的结果相同。
解析 (1)根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压强是63.1 kPa，根据方程式可知完全分解时最初生成的二氧化氮的压强是35.8 kPa×2＝71.6 kPa，氧气是35.8 kPa÷2＝17.9 kPa，总压强应该是71.6 kPa＋17.9 kPa＝89.5 kPa，平衡后压强减少了89.5 kPa－63.1 kPa＝26.4 kPa，所以根据方程式2NO2(g)??N2O4(g)可知平衡时四氧化二氮对应的压强是26.4 kPa，二氧化氮对应的压强是71.6 kPa－26.4 kPa×2＝18.8 kPa，则反应的平衡常数Kp＝ kPa≈13.4 kPa。
(2)①由图示，温度越高反应越快，达到平衡时间就越少，所以曲线a代表343 K的反应。从图中读出，平衡以后反应转化率为22%。设初始加入的三氯氢硅的浓度为1 mol/L，得到：
2SiHCl3 ?? SiH2Cl2＋SiCl4
起始： 1 0 0
反应： 0.22 0.11 0.11(转化率为22%)
平衡： 0.78 0.11 0.11
所以平衡常数K＝0.121÷0.782＝0.02。
(3)①设平衡时H2S转化的物质的量为x mol。
H2S(g)＋CO2(g)??COS(g)＋H2O(g)
初始/mol 0.40 0.10 0 0
转化/mol x x x x
平衡/mol 0.40－x 0.10－x x x
由题意得：解得：x＝0.01，
H2S的平衡转化率α1＝×100%＝2.5%，
K＝＝＝≈2.8×10－3。②温度升高，水的平衡物质的量分数增大，平衡右移，则H2S的转化率增大，故α2>α1。温度升高，平衡向吸热反应方向移动，故ΔH>0。③A项，充入H2S，H2S的转化率反而减小；B项，充入CO2，增大了一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，故H2S的转化率增大；C项，充入COS，平衡左移，H2S的转化率减小；D项，充入N2，对平衡无影响，不改变H2S的转化率。
【变式考法】
(1)用焦炭还原NO2的反应为2NO2(g)＋2C(s)??N2(g)＋2CO2(g)，在恒温条件下，1 mol NO2和足量C发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：
①A、B两点的浓度平衡常数关系：Kc(A)__＝__Kc(B)(填“<” “>” 或“＝”)
②A、B、C三点中NO2的转化率最低的是__B__(填“A” “B” 或“C”)点。
③计算C点时该反应的压强平衡常数Kp(c)＝__2_Mpa__(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(2)850 ℃时在一体积为10 L的容器中通入一定量的CO和H2O(g)发生反应CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2kJ/mol，CO(g)和H2O(g)浓度变化如图所示。
若温度不变，向该容器中加入4 mol CO(g)、2 mol H2O(g)、3 mol CO2(g)和3 mol H2(g)，起始时v正(CO)__<__v逆(H2)(填“<”“ >”或“＝”)，请结合必要的计算说明理由。__Qc＝(0.3mol/L×0.3mol/L)/(0.4_mol/L×0.2_mol/L)＝9/8，K＝(0.12_mol/L×0.12_mol/L)/(0.08mol/L×0.18_mol/L)＝1.0，因为Qc>K，平衡左移，所以v正
①a、b、c、d四点中，达到平衡状态的是__bcd__。
②已知c点时容器中O2浓度为0.02 mol/L，则50℃时，在α型沥青混凝土中CO转化反应的平衡常数K＝__50x2/(1－x)2__(用含x的代数式表示)。
解析 (1)①平衡常数只受温度的影响，恒温条件下平衡常数保持恒定，故Kc(A)＝Kc(B)；②该反应为正向气体体积增大的反应，则在压强较高时有利于反应逆向进行，结合图中信息可知，B点压强较高，对应平衡时c(NO2)也较高，故B点转化率最低；③起始时二氧化氮为1 mol，C点时，二氧化氮和二氧化碳的物质的量浓度相等，可知此反应体系中n(NO2)＝0.5 mol，n(N2)＝0.25 mol，n(CO2)＝0.5 mol，各物质浓度关系为：c(NO2)∶c(CO2)∶c(N2)＝2∶2∶1，则三种气体平衡分压为p(NO2)＝10 MPa×＝4 MPa，p(CO2)＝10 MPa×＝4 MPa，p(N2)＝10 MPa×＝2 MPa，则Kp(c)＝＝＝2 MPa；
(2)Qc ＝ (0.3mol/L×0.3mol/L)/(0.4 mol/L×0.2 mol/L)＝9/8，K ＝ (0.12 mol/L×0.12 mol/L)/(0.08 mol/L×0.18 mol/L)＝1.0，因为Qc>K，平衡左移，所以v正
2CO(g)＋O2(g)??2CO2(g)
起始浓度 a 0
变化浓度 ax ax
平衡浓度 a－ax 0.02 ax
平衡常数K＝c2(CO2)/c2(CO)c(O2)＝(ax)2/[(a－ax)2×0.02]＝50x2/(1－x)2。
2．亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中常用的试剂。
已知：①2NO2(g)＋NaCl(s)??NaNO3(s)＋ClNO(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
②4NO2(g)＋2NaCl(s)??2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)ΔH2＝b kJ·mol－1
③2NO(g)＋Cl2(g)??2ClNO(g) ΔH3＝c kJ·mol－1
(1)a、b、c之间满足的关系为__2a＝b＋c(或c＝2a－b或b＝2a－c)__。在同一温度下，上述反应的平衡常数依次为：K1、K2、K3，三者之间满足的关系为__K3＝K÷K2__。
(2)某温度下，在密闭容器中发生反应：2NO(g)＋Cl2(g)??2ClNO(g)，正反应速率表达式为v正＝k·cn(NO)·cm(Cl2)(k是反应速率常数，只与温度有关；n、m为反应级数，只取正数)。测得正反应速率与浓度的关系如下表所示：
序号
c(NO)/mol·L－1
c(Cl2)/mol·L－1
v正/mol·L－1·min－1
ⅰ
0.100
0.100
0.144
ⅱ
0.100
0.200
0.288
ⅲ
0.200
0.100
0.576
①n＝__2__，m＝__1__。
②反应达到平衡后，其他条件不变时，缩小容器体积瞬间，v正__>__v逆(填“>”“<”或“＝”)。NO的平衡转化率__增大__(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)在2 L恒容密闭容器中充入0.8 mol ClNO(g)，发生反应：2ClNO(g)??Cl2(g)＋2NO(g) ΔH，测得c(Cl2)与温度和时间的关系如图1所示。300 ℃时达到平衡后，温度与平衡常数负对数(－lgK)的关系如图2所示。
①a＝__1__。
②图2中符合题意的曲线为__Ⅱ__(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
解析 (1)由于③＝①×2－②，所以K3＝K÷K2，ΔH3＝2a kJ·mol－1－b kJ·mol－1＝c kJ·mol－1，因此，上述反应中，a、b、c之间满足的关系为2a＝b＋c(或c＝2a－b或b＝2a－c)。(2)①将ⅰ、ⅱ两组数据代入v正＝k·cn(NO)·cm(Cl2)中，可以求出m＝1：将ⅰ、ⅲ两组数据代入v正＝k·cn(NO)·cm(Cl2)中，可以求出n＝2，即n＝2、m＝1。 ②反应2NO(g)＋Cl2(g)??2ClNO(g)达到平衡后，其他条件不变时，缩小容器体积瞬间，正反应速率和逆反应速率均增大，化学平衡向正反应方向移动，所以v正>v逆、NO的平衡转化率增大。(3)①在2 L恒容密闭容器中充入0.8 mol ClNO(g)，则c(ClNO)＝0.4 mol/L。由图1可知，在300℃时达到平衡后，c(Cl2)＝0.1 mol/L，由发生的反应2ClNO(g)??Cl2(g)＋2NO(g)可知，另外两组分的平衡浓度均为0.2 mol/L，所以该反应在此温度下的平衡常数K＝＝0.1，a＝－lgK＝1。②由图1可知，在400℃，氯气的平衡浓度较高，说明温度升高后，化学平衡向正反应方向移动，所以该反应
为吸热反应，温度越高，其化学平衡常数越大，－lgK就越小。因此，图2中符合题意的曲线为Ⅱ。
平衡“三步曲”及“一边倒”思想
(1)化学平衡计算的基本模式——平衡“三步曲”
根据反应进行(或移动)的方向，设定某反应物消耗的量，然后列式求解。
例： mA ＋ nB ?? pC＋ qD
起始量： a b 0 0
变化量： mx nx px qx
平衡量：a－mx b－nx px qx
①变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例；
②这里a、b可指物质的量、浓度、体积等；
③弄清起始浓度、平衡浓度、平衡转化率三者之间的互换关系；
④在使用平衡常数时，要注意反应物或生成物的状态。
(2)极限思维模式——“一边倒”思想
口诀：始转平，平转始，欲求范围找极值。
例： mA ＋ nB ?? pC
起始： a b c
变化极限： a a a
平衡极限： 0 b－a c＋a
享资源 练类题 弯道超越显功力
化学反应速率和平衡的图像问题
考向预测
化学反应速率和平衡的图像问题是将抽象的理论知识图像化，既能考查学生化学反应速率和平衡的相关知识，又能考查学生读图、识图，并应用知识解决综合问题的能力
解决关键
失分防范
(1)从“断点”着手，当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率－时间图像的曲线出现不连续的情况，即出现“断点”。根据“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断；
(2)从“拐点”入手，同一可逆反应，若反应条件不同，达到平衡所用的时间也可能不同，反映到图像出现“拐点”的时间也就有差异。根据外界条件对化学反应速率的影响，即可判断出温度的高低、压强或浓度的大小及是否使用催化剂；
(3)从曲线的变化趋势着手，对于速率－温度(或压强)图像，由于随着温度逐渐升高或压强逐渐增大，反应速率会逐渐增大，因此图像上出现的是平滑的递增曲线，注意温度或压强的改变对正、逆反应速率的影响是一致的，即要增大都增大，要减小都减小，反映到图像上，就是v(正)、v(逆)两条曲线的走势大致相同
【预测】 高炉炼铁产生的高炉气中含有CO、H2、CO2等气体，利用CO和H2在催化剂作用下合成甲醇，是减少污染、节约能源的一种新举措，反应原理为：CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g) ΔH。在体积不同的两个恒容密闭容器中分别充入1 mol CO和2 mol 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。
(1)在如图A、B、C三点中，选填下表物理量对应最大的点。
反应速率v
平衡常数K
平衡转化率α
(2)在300 ℃时，向C点平衡体系中再充入0.25 mol CO、0.5 mol H2和0.25 mol CH3OH，该反应________(填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或“不移动”)。
(3)一定温度下，CO的转化率与起始投料比的变化关系如图所示，测得D点氢气的转化率为40%，则x＝________。
思维导航
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规范答题：(1)CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)是气体分子数减小的反应，在温度不变的条件下，增大压强，平衡正向移动，CH3OH(g)的体积分数增大，所以p2＞p1。A、B、C三点中，C点的压强大、温度最高，所以反应速率v最大。A、B两点温度相同，所以平衡常数K相等，由题图知，升高温度，CH3OH(g)的体积分数减小，说明该反应是放热反应，则升高温度，平衡常数K减小。故平衡常数K：A＝B＞C。A点CH3OH(g)的体积分数最大，故A点的平衡转化率α最大。(2)C点CH3OH(g)在平衡时的体积分数为50%，设发生转化的CO为x mol，根据三段式法进行计算：
CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)
起始/mol 1 2 0
转化/mol x 2x x
平衡/mol 1－x 2－2x x
则有×100%＝50%，解得x＝0.75，即平衡时CO(g)、H2(g)、CH3OH(g)的物质的量分别为0.25 mol、0.5 mol、0.75 mol。由此平衡体系中再充入0.25 mol CO、0.5 mol H2和0.25 mol CH3OH，由于充入的CH3OH(g)的量相对于平衡时较少，所以该反应必定向正反应方向进行。(3)设起始时CO(g)、H2(g)的物质的量分别为1 mol、x mol，根据图像可知，D点转化的CO的物质的量为0.6 mol，则转化的H2(g)的物质的量为1.2 mol，故有×100%＝40%，解得x＝3。
答案： (1)C AB A (2)向正反应方向进行 (3)3
【变式考法】
(1)升高温度能让绝大多数的化学反应加快反应速率，但是研究发现2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)ΔH<0存在一些特殊现象。现有某化学小组通过实验测得不同温度下该反应速率常数k(代表反应速率的一个常数)的数值如下表：
T(K)
k
T(K)
k
T(K)
k
143
1.48 × 105
273
1.04 × 104
514
3.00 × 103
195
2.58 × 104
333
5.50 × 103
613
2.80 × 103
254
1.30 × 104
414
4.00 × 103
663
2.50 × 103
由实验数据测到v(正)～c(O2)的关系如图所示，当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为__b__点(填字母)，并解析原因：①__因为升高温度，平衡向吸热方向移动，即逆向移动，c(O2)增大__，②__升高温度，k值减小，v正下降__。
(2)对反应3SO2(g)＋2H2O (g)===2H2SO4 (l)＋S(s) ΔH2＝－254 kJ·mol－1，在某一投料比时，两种压强下，H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。p2__>__p1(填“＞”或“＜”)，得出该结论的理由是__反应是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强反应正向移动，H2SO4的物质的量增大，体系总物质的量减小，H2SO4物质的量分数增大__。
(3)CO2与CH4经催化重整，制得合成气：
CH4(g)＋CO2(g)2CO (g)＋ 2H2(g) ΔH＝＋120 kJ·mol－1
按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图所示。此反应优选温度为900 ℃的原因是__900_℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低__。
(4)合成气制甲醚的反应方程式为2CO(g)＋4H2(g)??CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝b kJ/mol。有研究者在催化剂、压强为5.0 MPa 的条件下，由H2和CO直接制备甲醚，结果如图所示。
①290 ℃前，CO转化率和甲醚产率的变化趋势不一致的原因是__有副反应发生__；
②b__＜__0，(填“ >”“<”或“＝”)理由是__平衡后，升高温度，甲醚的产率降低__。
解析 (1)由实验数据测到v(正)～c(O2)的关系如图所示，当x点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，则变为相应的点为b点，因为升高温度，平衡向吸热方向移动，即是逆向移动，c(O2)增大，即横坐标增大；升高温度，k值减小，v正下降。(2)在横坐标上任取一点，作纵坐标的平行线，p2曲线在p1曲线上方，可见温度相同时，p2时H2SO4物质的量分数大于p1；反应是气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，H2SO4物质的量增加，体系总物质的量减小，H2SO4物质的量分数增大，则p2＞p1。(3)根据图3得到，900 ℃时反应产率已经比较高，温度再升高，反应产率的增大并不明显，而生产中的能耗和成本明显增大，经济效益会下降，所以选择900 ℃为合理温度。(4)①290 ℃前，CO转化率和甲醚产率的变化趋势不一致，说明在290 ℃前有副反应发生。②由图可见升高温度，CO转化率减小，甲醚产率减小，升高温度平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，ΔH＜0，即b＜0。
对点特训(八) 化学反应速率与化学平衡
1．已知存在如下反应：CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)。800 ℃时，该反应化学平衡常数K＝1.0，某时刻测得该温度下密闭容器中各物质的物质的量见下表：
物质
CO
H2O
CO2
H2
n/mol
0.5
8.5
2.0
2.0
此时反应中正、逆反应速率的关系式是( A )
A．v正>v逆 B．v正
解析 某时刻，Q＝＝≈0.94
2．室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBr??C2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是( D )
A．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量
B．增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br
C．若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变
D．若起始温度提高至60 ℃，可缩短反应达到平衡的时间
解析 加入NaOH，中和HBr，平衡逆向移动，可增大乙醇的物质的量。选项A正确；增大HBr浓度，平衡正向移动，有利于生成C2H5Br。选项B正确；若反应物均增大至2 mol，实际上就是将反应物的浓度都增大至原来的2倍，比例不变(两次实验反应物的比例都是1∶1，等于方程式中的系数比)，这里有一个可以直接使用的结论：只要反应物的投料比等于系数比，达平衡时反应物的转化率一定是相等的。所以两种反应物的转化率一定是1∶1。选项C正确；温度提高至60 ℃，化学反应速率虽然加快，但溴乙烷的沸点较低，会挥发出大量的溴乙烷，导致逆反应速率减小，故无法判断达到平衡的时间；选项D错误。
3．下列有关化学反应速率的实验探究方案设计合理的是( D )
选项
实验方案
实验目的
A
向等体积等浓度的H2O2溶液中分别加入5滴等浓度的CuSO4和FeCl3溶液，观察气体产生的速度
比较Cu2＋和Fe3＋的催化效果
B
两支试管，都加入2 mL 1 mol/L的酸性KMnO4溶液，再同时向两支试管分别加入2 mL 0.1 mol/L的H2C2O4溶液和2 mL 0.05 mol/L的H2C2O4溶液，观察高锰酸钾溶液褪色所需时间
探究草酸浓度对反应速率影响
C
在锥形瓶内各盛有2 g锌粒(颗粒大小基本相同)，然后通过分液漏斗分别加入40 mL 1 mol/L 和40 mL 18 mol/L的硫酸。比较两者收集10 mL氢气所用的时间
探究硫酸浓度对反应速率影响
D
探究温度对反应速率的影响
解析 CuSO4和FeCl3溶液中阴离子不同，不符合单一变量原则，选项A错误；加入的高锰酸钾溶液过量，溶液无法褪色，选项B错误；18 mol/L的硫酸为浓硫酸，不能与锌反应产生氢气，选项C错误；两个实验的各项条件中只有温度不同，符合单一变量原则，选项D正确。
4．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)??2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是( D )
A．c1∶c2＝3∶1
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X、Y的转化率不相等
D．c1的取值范围为0 mol·L－1
A．该反应是低温自发，高温不自发
B．横坐标表示的投料比可以是
C．该反应的平衡常数随温度升高而减小
D．实际生产中为提高SiHCl3的利用率，可以适当增大压强
解析 当投料比一定时(画等投料比例线)，随温度升高(T1大于T2大于T3)，SiHCl3的平衡转化率增大，说明正反应是吸热反应，所以低温不自发，高温自发，选项A错误；增大氢气的浓度可提高SiHCl3的平衡转化率，选项B正确；因正反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，反应的平衡常数增大，选项C错误；由于反应前气体分子数小于反应后气体分子数，增大压强，平衡逆向移动，SiHCl3的平衡转化率降低，选项D错误。
6．温度为T1时，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)相关数据如下表所示。下列说法错误的是( D )
容器
编号
物质的起始浓度(mol·L－1)
物质的平衡浓度(mol·L－1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
A．容器Ⅰ中发生反应的平衡常数为0.8
B．容器Ⅱ中发生反应的起始阶段有v正>v逆
C．达到平衡时，容器Ⅲ中c(O2)大于0.1 mol/L
D．达到平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅲ中的总压强相等
解析 容器Ⅰ中，根据2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)反应可知，达到平衡后c(O2)＝0.2 mol·L－1，则生成c(NO)＝0.4 mol·L－1，剩余c(NO2)＝0.6－0.4＝0.2 mol·L－1，反应的平衡常数＝c(O2)×c2(NO)/c2(NO2)＝0.2×0.42/0.22＝0.8，选项A正确；容器Ⅰ中发生反应与容器Ⅱ中发生反应温度均为T1，所以反应的平衡常数相等；容器Ⅱ中发生反应的QC＝c(O2)×c2(NO)/c2(NO2)＝0.2×0.52/0.32＝0.57<0.8，反应正向进行，所以容器Ⅱ中发生反应的起始阶段有v正>v逆，选项B正确；温度相同时，容器Ⅲ中消耗氧气为x mol，消耗一氧化氮为2x＜0.5 mol，x<0.25 mol，剩余c(O2)＝0.35－x>0.1 mol/L，选项C正确；根据“一边倒”分析可知，容器Ⅰ中起始相当于0.6 mol NO,0.3 mol O2，大于容器Ⅲ中起始0.85 mol，而且NO转化率Ⅰ<Ⅲ，达到平衡时，容器Ⅰ中压强应大于容器Ⅲ中压强，选项D错误。
7．一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)??CH2＝CH2(g)＋4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图。下列说法正确的是( B )
A．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
B．若投料比n(H2)∶n(CO2)＝4∶1，则图中M点乙烯的体积分数为5.88%
C．250 ℃，催化剂对CO2平衡转化率的影响最大
D．当温度高于250 ℃，升高温度，平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低
解析 化学反应速率随温度的升高而加快，由图可得，催化剂的催化效率随温度的升高而降低，所以M点的正反应速率v正有可能小于N点的逆反应速率v逆，选项A错误；设开始投料n(H2)为4 mol，则n(CO2)为1 mol，如图当在M点平衡时二氧化碳的转化率为50%，列三段式得：
6H2(g)＋2CO2(g)??CH2＝CH2(g)＋4H2O(g)
开始(mol),4,1,0,0,转化(mol),1.5,0.5,0.25,1,平衡(mol),2.5,0.5,0.25,1)
所以乙烯的体积分数为0.25÷(2.5＋0.5＋0.25＋1)×100%≈5.88%，选项B正确；催化剂不影响平衡转化率，只影响化学反应速率，选项C错误；根据图像，当温度高于250 ℃，升高温度二氧化碳的平衡转化率降低，则说明平衡逆向移动，但催化剂与化学平衡移动没有关系，并不是平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低，选项D错误。
8．在体积为2 L的恒容密闭容器中发生反应xA(g)＋yB(g)??zC(g)，图Ⅰ表示200 ℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化，图Ⅱ表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)∶n(B)的变化关系则下列结论正确的是( D )
图Ⅰ 图Ⅱ
A．200 ℃时，反应从开始到平衡的平均速率v(B)＝0.04 mol·L－1·min－1
B．图Ⅱ所示反应xA(g)＋yB(g)??zC(g)的ΔH<0，且a＝2
C．若在图Ⅰ所示的平衡状态下，再向体系中充入He，重新达到平衡前v正＞v逆
D．200 ℃时，向容器中充入2 mol A和1 mol B，达到平衡时，A 的体积分数小于50%
解析 200 ℃时，反应从开始到平衡的平均速率v(B)＝(0.4－0.2)mol÷2 L÷5 min＝0.02 mol·L－1·min－1，选项A错误；据图Ⅱ可知温度升高时C的体积分数增大，平衡正向移动，故正反应为吸热反应，ΔH>0。方程式中物质的化学计量数之比等于反应中各物质的物质的量变化量之比，据此可写出该反应的化学方程式为2A(g)＋B(g)??C(g)，用极端的思想考虑可知起始时A和B的物质的量之比等于化学计量数之比时，产物C的体积分数最大，故a＝2，选项B错误；若在图Ⅰ所示的平衡状态下，再向体系中充入He，因为容器的体积没有改变，且He是稀有气体不参与反应，所以反应中A、B、C的浓度不变化，故速率不变平衡不移动，选项C错误；图Ⅰ中平衡时混合物中A的体积分数为0.4÷(0.4＋0.2＋0.2)×100%＝50%,200 ℃时向容器中充入2 mol A和1 mol B，假设容器体积可以变化，将与图Ⅰ所示的平衡构成等效平衡，A的体积分数仍为50%，但现在容器体积不变，故须将容器体积缩小，相当于增压，平衡将向正反应方向移动，A的体积分数将变小，小于50%，选项D正确。
9．在四个恒容密闭容器中按下表相应量充入气体，发生反应2N2O(g)??2N2(g)＋O2(g)，容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中N2O的平衡转化率如下图所示：
容器
容积/L
起始物质的量/mol
N2O
N2
O2
Ⅰ
V1
0.1
0
0
Ⅱ
1.0
0.1
0
0
Ⅲ
V3
0.1
0
0
Ⅳ
1.0
0.06
0.06
0.04
下列说法正确的是( D )
A．该反应的正反应放热
B．相同温度下反应相同时间，平均反应速率：v(Ⅰ)>v(Ⅱ)
C．容器Ⅳ在470 ℃进行反应时，起始速率：v正(N2O)
(1)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：
2NO(g)
①写出该反应的热化学方程式：__N2(g)＋O2(g)??2NO(g) ΔH＝＋183 kJ·mol－1__。该反应的ΔS__>__0(填“>”“<”或“＝”)。
②根据下图所示，只改变条件R，当N2的转化率从α3到α1时，平衡常数K__AC__(填字母)。
A．可能增大 B．一定不变
C．可能不变 D．可能减小
E．增大、减小、不变均有可能
(2)氮气是合成氨的原料之一，合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH<0。500 ℃时将1 mol N2与1 mol H2充入容积为1 L的密闭容器中发生反应，达到平衡后NH3的体积分数为20%。若升高温度至800 ℃，达到新的平衡时，H2的转化率__减小__(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，N2的体积分数__增大__。
(3)在汽车上安装高效催化转化器，将有毒气体转化为无毒气体，可有效降低NOx的排放。某研究性学习小组用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表：
时间/s
0
1
2
3
4
5
10.0
4.50
2.50
1.50
1.00
1.00
3.60
3.05
2.85
2.75
2.70
2.70
转化器中反应的化学方程式：__2NO＋2CO??N2＋2CO2__；前2 s内的平均反应速率v(N2)＝__1.88×10－4_mol·L－1·s－1__。
解析 (1)①由题可知，该反应的热化学方程式为N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝(945＋498－2×630) kJ·mol－1＝＋183 kJ·mol－1；该反应在高温下可自发进行，故ΔG＝ΔH－TΔS<0，可知该反应ΔS>0。
②根据图像分析，只改变条件R，当N2的转化率从α3到α1时，平衡正向移动，可采取措施：升高温度(平衡常数K增大)，或增大氧气量(平衡常数不变)，选项A、选项C正确。
(2)该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，H2的转化率减小，N2的体积分数增大。
(3)汽车排放有毒气体为NO，在高温和高效催化剂作用下，NO和CO发生氧化还原反应生成N2和CO2，反应的化学方程式为2NO＋2CO??N2＋2CO2。前2 s内的平均反应速率v(NO)＝＝3.75×10－4 mol·L－1·s－1，则v(N2)＝v(NO)＝1.88×10－4 mol·L－1·s－1。
11．(1) NH3合成常见的化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]分为三步，其中第一步为：2NH3(g)＋CO2(g)??NH2COONH4(s) ΔH＝－159.5 kJ/mol，对于这个反应，在2 L等容密闭容器中充入2 mol NH3和1 mol CO2，平衡时放出127.6 kJ的热量，若反应温度不变，在该容器中充入2.8 mol NH3和1.4 mol CO2，到达平衡时，c(NH3)为__0.2_mol/L__。
(2)尾气中的SO2可以回收投入到硫酸工业中：
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.64 kJ·mol－1
假如某温度下，2 L密闭容器中充入2 mol SO2 和2 mol O2，达到平衡时SO2 和O2的物质的量之比为2∶5，则该温度下反应的平衡常数为__14.4__，若在该温度下，起始时充入0.4 mol SO2 、0.2 mol O2、x mol SO3，要想此时v(正)>v(逆)，则x的取值范围为__x<0.48_mol__。
(3)CO2在Cu－ZnO催化下，可同时发生如下的反应Ⅰ、Ⅱ，其可作为解决温室效应及能源短缺的重要手段。
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH1＝－57.8 kJ/mol
Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝41.2 kJ/mol
对于气体参加的反应，表示平衡常数Kp时，用气体组分B的平衡分压p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)。已知：气体各组分的分压p(B)，等于总压乘以其体积分数。
在Cu－ZnO存在的条件下，保持温度T时，在容积不变的密闭容器中，充入一定量的CO2 及H2，起始及达平衡时，容器内各气体物质的量如表：
CO2
H2
CH3OH
CO
H2O(g)
总压/kPa
起始/mol
5.0
7.0
0
0
0
p0
平衡/mol
n1
n2
p
若反应Ⅰ、Ⅱ均达平衡时，p0＝1.2p，则表中n1＝__1.0__；若此时n2＝3，则反应I的平衡常数Kp＝__ __(无需带单位，用含总压p的式子表示)。
解析 (1)根据热化学方程式，每消耗2 mol NH3和1 mol CO2，反应放出159.5 kJ热量，放出127.6 kJ热量时n(NH3)转化＝＝1.6 mol，n(CO2)转化＝＝0.8 mol，平衡时n(NH3)＝2 mol－1.6 mol＝0.4 mol、n(CO2)＝1 mol－0.8 mol＝0.2 mol，平衡时c(NH3)＝0.2 mol/L、c(CO2)＝0.1 mol/L，该温度下化学平衡常数K＝＝＝250。若向容器中充入2.8 mol NH3和1.4 mol CO2，设从起始到平衡转化CO2物质的量浓度为x，用三段式
2NH3(g)＋CO2(g)??NH2COONH4(s)
＝250，解得x＝0.6 mol/L，到达平衡时，c(NH3)＝1.4 mol/L－2×0.6 mol/L＝0.2 mol/L。
(2)由三段式进行计算：
2SO2 ＋ O2 ?? 2SO3
起始：2 mol 2 mol 0 故(2－2x)∶(2－x)＝2∶5，
转化：2x x 2x 故x＝0.75 mol
平衡：2－2x 2－x 2x
故K＝()2/()2·()
若起始时充入0.4 mol SO2、0.2 mol O2、x mol SO3，要想v(正)>v(逆)，即Qc
CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)
变化： 1 3 1 1
平衡： 1 1
CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)
变化： 2 2 2 2
平衡： 2 2
根据n1的分析，体系中气体总物质的量为10 mol，p(H2O)＝3p/10，p(CH3OH)＝p/10，消耗CO2的物质的量为3 mol，则平衡时CO2的物质的量为2 mol，即p(CO2)＝2p/10，同理p(H2)＝2p/10，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝＝。
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