2020届二轮复习 化学反应速率和化学平衡 学案（全国通用）

专题八　化学反应速率和化学平衡

最新考纲解读
命题热点透析
1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。能正确计算化学反应的转化率(α)。
2.了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。
3.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。
4.掌握化学平衡的特征。了解化学平衡常数(K)的含义，能利用化学平衡常数进行相关的计算。
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，能用相关理论解释其一般规律。
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。
命题热点
考查方式
1.化学反应速率的影响及计算
2.化学平衡状态的判断及平衡移动的影响因素
3.化学平衡常数及转化率的计算
4.化学反应速率及化学平衡图像、图表的分析
本专题主要在非选择题中考查，经常与基本理论、工业生产相联系，通过图像或表格提供信息、设置问题，难度较大

主干知识梳理
1.化学反应速率计算的三个方法
(1)定义式法：v＝。
(2)比例关系法：化学反应速率之比等于化学计量数之比。
(3)三段式法：列起始量、转化量、最终量，再根据定义式或比例关系计算。
2．化学平衡状态判断的两类标志
(1)v(正)＝v(逆)。
(2)各组分百分含量保持不变。
以及能间接说明以上两点的其他“条件标志”。
例：对于恒容密闭容器中的反应：
4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)
ΔH＝Q kJ·mol－1
①反应达到平衡状态时，各物质的浓度保持不变，v正(NO)和v逆(O2)的关系为5v正(NO)＝4v逆(O2)。
②能判断该反应达到平衡状态的依据有abd。
a．单位时间内生成6n mol H2O的同时生成5n mol O2
b．容器内总压强不随时间改变
c．混合气体的密度不再改变
d．混合气体的平均相对分子质量不再改变
e．v(NH3)∶v(O2)＝4∶5
3．化学平衡常数的“应用”
(1)判断反应进行的程度，当K>105时，可视为反应进行完全。
(2)判断反应进行的方向。
①Qc ②Qc＝K，反应处于平衡状态。
③Qc>K，反应向逆反应方向进行。
(3)判断反应的热效应。
①升高温度，K值增大，正反应为吸热反应。
②升高温度，K值减小，正反应为放热反应。
(4)根据平衡常数进行相关计算。
4．应用化学平衡常数时应注意的三个问题
(1)化学平衡常数只与温度有关。
(2)有固体或纯液体参与反应时，浓度可看作“1”。
(3)正、逆反应的化学平衡常数互为倒数。
5．常考的四个“易错点”
(1)忽视反应方程式中的固体物质。
(2)忽视K与ΔH的关系。
(3)平衡常数表达式书写时忽视固体物质。
(4)忽视压强对反应前后气体体积不变的平衡的影响。

高频考点探究
考点1　化学反应速率及其影响因素

例1　H2O2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(　　)

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
答案　D
解析　A错：图甲表明其他条件相同时，H2O2浓度越大，其分解速率越快。B错：图乙表明其他条件相同时，溶液pH越大，分解速率越快。C错：Mn2＋浓度相同时，1.0 mol·L－1NaOH溶液中H2O2分解速率小于0.1 mol·L－1NaOH溶液中的。D对：pH相同时，Mn2＋浓度越大，分解速率越快，所以图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率影响大。

有关化学反应速率的易错点
　(1)错误地把化学反应速率等同于瞬时速率。化学反应速率是某一段时间内的平均速率，而不是瞬时速率。
(2)进行化学反应速率的相关计算时，错误地用某物质的物质的量代替物质的量浓度计算，速率大小比较时易忽视各物质的速率的单位是否一致，单位书写是否正确。
(3)错误地认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。实际上不能用纯固体和纯液体物质的变化表示化学反应速率，但若将固体的颗粒变小(增大固体的接触面积)则化学反应速率会加快。
(4)错误地认为只要增大压强，化学反应速率一定增大。实际上反应在密闭固定容积的容器中进行，若充入氦气(或不参与反应的气体)，压强增大，但参与反应的各物质的浓度不变，反应速率不变；若反应在密闭容积可变的容器中进行，充入氦气(或不参与反应的气体)而保持压强不变，相当于压强减小，反应速率减小。
(5)不能正确区分外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响趋势。如对ΔH＜0的反应，升高温度，平衡逆向移动，正、逆反应速率都增大，并不是只增大逆反应速率，只是逆反应速率增大的程度大于正反应速率；工业合成氨中，移出部分氨气(平衡右移)，在移出氨气时刻，正反应速率不变，逆反应速率减小。

1．在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应，H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH<0，下列说法正确的是(　　)
A．保持容器容积不变，向其中加入1 mol H2 (g)，反应速率一定加快
B．保持容器容积不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率一定加快
C．保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率一定加快
D．保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol H2 (g)和1 mol I2 (g)，反应速率一定加快
答案　A
解析　增大氢气的物质的量且保持容器容积不变，氢气的浓度增大，反应速率加快，A正确；保持容器容积不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应混合物各组分的浓度不变，反应速率不变，B错误；保持容器气体压强不变，向其中充入1 mol N2(N2不参加反应)，容器体积增大，各组分浓度减小，反应速率减小，C错误；保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，因体积增大为2倍，物质的量增大为2倍，则浓度不变，反应速率不变，D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(　　)

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
答案　D
解析　根据题中数据分析，温度不变时，反应的瞬时速率与浓度成正比，则可求出a＝6.00，A正确；温度为b K、浓度为0.500 mol·L－1和温度为318.2 K、浓度为0.300 mol·L－1对应的瞬时速率相等，B正确；浓度不变时，温度由318.2 K变为b K时，反应速率减小，则b<318.2，C正确；不同温度时，反应速率不同，蔗糖浓度减少一半所需的时间不同，D错误。
考点2　化学平衡及其影响因素

例2　(2017·全国卷Ⅲ节选)298 K时，将20 mL 3x mol·L－1Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)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________(填标号)。
a．溶液的pH不再变化
b．v(I－)＝2v(AsO)
c．c(AsO)/c(AsO)不再变化
d．c(I－)＝y mol·L－1
②tm时，v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
③tm时v逆________tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是
____________________________________________________________。
④若平衡时溶液的pH＝14，则该反应的平衡常数K为________。
答案　①ac　②大于　③小于　tm时生成物浓度较低
④(mol·L－1)－1
解析　①a对：溶液pH不变时，则c(OH－)也保持不变，反应处于平衡状态。b错：根据反应方程式，在同一反应方向上始终存在速率关系：v(I－)＝2v(AsO)，反应不一定处于平衡状态。c对：由于Na3AsO3总量一定，当c(AsO)/c(AsO)不再变化时，c(AsO)、c(AsO)也保持不变，反应建立平衡。d错：由图可知，建立平衡时c(I－)＝2c(AsO)＝2y mol·L－1，因此c(I－)＝y mol·L－1时，反应没有建立平衡。
②tm时，反应正向进行，故v正大于v逆。
③由于tm时生成物AsO的浓度小于tn时AsO的浓度，因v逆的大小取决于生成物浓度的大小，故tm时的v逆小于tn时的v逆。
④反应前，三种溶液混合后，c(Na3AsO3)＝3x mol·L－1×＝x mol·L－1，同理，c(I2)＝x mol·L－1，反应情况如下：
　AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)
x x 0 0
x－y x－y 1 y 2y
K＝(mol·L－1)－1＝(mol·L－1)－1。








解答化学平衡移动问题的步骤

　其中条件改变可以按以下思路分析：


3．如图表示可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)　ΔH<0达到平衡后，改变某一反应条件，反应速率随时间变化的情况，根据曲线判断下列说法中正确的是(　　)

A．t1时降低了温度，平衡向正反应方向移动
B．t1时增大了压强，平衡向正反应方向移动
C．t1时增大了A的浓度，同时减小了C的浓度，平衡向正反应方向移动
D．t1时可能使用了催化剂
答案　C
解析　根据图像可知，t1时刻正反应速率突然增大，达到新平衡后正反应速率比第一次平衡时小，说明t1时刻逆反应速率减小，不可能是改变了温度、压强或使用了催化剂。
4．在一定温度下，向2 L固定容积的密闭容器中通入2 mol CO2、3 mol H2，发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0。回答下列问题：
(1)能说明该反应已达平衡状态的是________(填标号，下同)。
A．CO2的体积分数保持不变
B．体系中n(CO2)/n(H2)的值保持不变
C．混合气体的密度保持不变
D．单位时间内有n mol H—H键断裂，同时有n mol O—H键生成
(2)下列措施能使n(CH3OH)/n(CO2)的值增大的是________。
A．升高温度
B．恒温恒容下，充入He
C．使用高效催化剂
D．恒温恒容下，再充入2 mol CO2、3 mol H2
(3)反应10 min时体系达到平衡状态，此时CO2的转化率为25%，该反应的反应速率v(H2)＝________，反应的平衡常数K＝________(保留三位有效数字)；若使K的值变为1，则应采取的措施是________。
A．增大压强
B．恒压下加入一定量H2
C．降低温度
D．升高温度
答案　(1)AB　(2)D
(3)0.075 mol·L－1·min－1　0.198　C
解析　(1)各物质的物质的量分数或体积分数保持不变，说明反应达到平衡状态；该反应的投料比不等于其化学计量数之比，当反应物的物质的量之比保持不变时，说明反应达到平衡状态；反应中物质的总质量和体积恒定不变，不管反应是否达到平衡，混合气体的密度都不变，无法说明反应是否达到平衡状态；H—H 键的断裂和O—H键的生成都表示正反应，无法说明反应是否达到平衡状态。
(2)反应正向移动时，n(CH3OH)/n(CO2)的值增大。升高温度，平衡逆向移动；恒温恒容下，充入He，平衡不移动；催化剂不影响化学平衡的移动；D项条件可等效为增大压强，平衡正向移动。
(3)达到平衡时CO2的转化率为25%，即CO2反应了2 mol×25%＝0.5 mol ，则
　　　　　CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
初始 2 mol 3 mol 0 0
转化 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol 0.5 mol
平衡 1.5 mol 1.5 mol 0.5 mol 0.5 mol
平衡时c(CO2)＝c(H2)＝0.75 mol·L－1，c(CH3OH)＝c(H2O)＝0.25 mol·L－1，
v(H2)＝＝0.075 mol·L－1·min－1，平衡常数K＝≈0.198。K只与温度有关，若使K的值变为1，则应改变温度使平衡正向移动，应采取的措施是降低温度。
考点3　化学平衡常数及化学平衡计算

例3　顺­1，2­二甲基环丙烷和反­1，2­二甲基环丙烷可发生如下转化：

该反应的速率方程可表示为v(正)＝k(正)c(顺)和v(逆)＝k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：
(1)已知：t1温度下，k(正)＝0.006 s－1，k(逆)＝0.002 s－1，该温度下反应的平衡常数值K1＝________；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，则ΔH________0(填“小于”“等于”或“大于”)。

(2)t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是________(填曲线编号)，平衡常数值K2＝________；温度t1________t2(填“小于”“等于”或“大于”)，判断理由是__________________________________。
答案　(1)3　小于　(2)B　　小于　放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动
解析　(1)可逆反应达到化学平衡状态时，v(正)＝v(逆)，将v(正)＝k(正)·c(顺)和v(逆)＝k(逆)·c(反)代入得k(正)·c(顺)＝k(逆)·c(反)，根据题意，t1温度下，k(正)＝0.006 s－1，k(逆)＝0.002 s－1，＝＝，则平衡常数K1＝＝3；可逆反应的ΔH＝Ea(正)－Ea(逆)，根据题意Ea(正)小于Ea(逆)，则ΔH小于0。
(2)随着反应的进行，反应物浓度减小，正反应速率逐渐减慢，曲线斜率的绝对值变小，则能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是B；根据题给图示，反应达到平衡状态时，K2＝＝＝，由于反应放热，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数变小，因为K1>K2，故t1
1．化学平衡常数
(1)意义：化学平衡常数K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。K的大小只与温度有关。
(2)化学平衡常数表达式：对于可逆化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)在一定温度下达到化学平衡时，K＝。另可用压强平衡常数表示：
Kp＝[p(C)为平衡时气体C的分压]。
(3)依据化学方程式计算平衡常数：
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。
2．转化率、产率及分压的计算
反应物转化率＝×100%，
产物的产率＝×100%，
分压＝总压×物质的量分数。

5．一定条件下，向密闭容器中加入X物质发生反应：3X(g)Y(g)＋Z(g)　ΔH<0，反应一段时间后改变某一个外界条件，反应中各时刻X物质的浓度如下表所示。下列说法中不正确的是(　　)

反应时间(min)
0
5
15
17
20
X的浓度(mol·L－1)
1.0
0.4
0.4
0.7
0.7
A．0～5 min时，该反应的速率为v(X)＝0.12 mol·L－1·min－1
B．5 min时反应达到平衡，该温度下的平衡常数值为0.625
C．15 min时改变的条件可能是降低温度
D．从初始到18 min时，X的转化率为30%
答案　C
解析　v(X)＝＝0.12 mol·L－1·min－1，A正确；5 min时，X、Y、Z的平衡浓度分别为0.4 mol·L－1、0.2 mol·L－1、0.2 mol·L－1，K＝＝＝0.625，B正确；反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，X的浓度减小，C错误；18 min时，X的浓度为0.7 mol·L－1，则X的转化率为×100%＝30%，D正确。
6．将4 mol CO(g)和a mol H2(g)混合于容积为4 L的恒容密闭容器中，发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，10 min后反应达到平衡状态，测得H2为0.5 mol·L－1。经测定v(H2)＝0.1 mol·L－1·min－1。下列说法正确的是(　　)
A．平衡常数K＝2
B．H2起始投入量为a＝6
C．CO的平衡转化率为66.7%
D．平衡时c(CH3OH)＝0.4 mol·L－1
答案　B
解析　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始物质的量/mol 4 　a 0
转化物质的量/mol x 　2x x
平衡物质的量/mol 4－x 　a－2x x
2x mol＝0.1 mol·L－1·min－1×10 min×4 L＝4 mol，x＝2，a－2x＝0.5×4，a＝6。平衡时，c(CO)＝0.5 mol·L－1，c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(CH3OH)＝0.5 mol·L－1。A项，平衡常数K＝＝＝4，错误；B项，经上述计算，正确；C项，CO的平衡转化率为×100%＝50%，错误；D项，平衡时c(CH3OH)＝0.5 mol·L－1，错误。
考点4　化学反应速率和化学平衡的图像分析

例4　CH4­CO2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)CH4­CO2催化重整反应为：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。
已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH＝－75 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－394 kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO(g)
ΔH＝－111 kJ·mol－1
该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol－1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是________(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：

①由上表判断，催化剂X________Y(填“优于”或“劣于”)，理由是
____________________________________________。

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________(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下图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________。

答案　(1)247　A　
(2)①劣于　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　AD　②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)
解析　(1)已知：①C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　
ΔH＝－75 kJ·mol－1
②C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－394 kJ·mol－1
③C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－111 kJ·mol－1
根据盖斯定律可知③×2－②－①即得到CH4­CO2催化重整反应CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝＋247 kJ·mol－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，答案选A；某温度下，在体积为2 L 的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行催化重整反应，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)
1 0.5 0 0
0.25 0.25 0.5 0.5
0.75 0.25 0.5 0.5
所以平衡常数为 mol2·L－2＝ 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，A正确，C错误；升高温度反应速率均增大，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，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，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)。

1．化学平衡图像题“五看”
一看面——即横坐标、纵坐标代表的量。
二看线——即线的斜率大小、平与陡的含义、函数的增减性。
三看点——即起点、终点、转折点、交叉点等。
四看辅助线——等温线、等压线等。
五看量——浓度等的改变量。
2．化学平衡图像题的分析方法及技巧
(1)三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看Δv正、Δv逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。
(2)四要素分析法：看曲线的起点，看曲线的变化趋势，看曲线的转折点，看曲线的终点。
(3)“定一议二”原则：图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。
(4)“先拐先平，数值大”原则：在化学平衡图像中，先出现拐点的曲线所表示的反应先达到平衡状态；先出现拐点的曲线所代表的反应温度较高或压强较大。
3．化学平衡图像题的解答步骤


7．在密闭容器中进行反应：X(g)＋2Y(g)2Z(g)　ΔH>0，下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是(　　)


答案　C
解析　该反应为吸热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡向正反应方向移动，则v正>v逆，Z的体积分数增大，所以A、B均错误；该反应为气体分子数减小的反应，温度不变时，增大压强，平衡向正反应方向移动，X的转化率增大，C正确；平衡常数K只与温度有关，D错误。
8．CO2是一种常用的化工原料。以CO2与NH3为原料可以合成尿素[CO(NH2)2]。合成尿素的反应为2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)。

(1)在不同温度及不同y值下合成尿素，达到平衡时，氨气转化率变化情况如图所示。该反应的ΔH________0(填“＞”“＜”或“＝”，下同)，若y表示压强，则y1________y2，若y表示反应开始时的水碳比[n(H2O)/n(CO2)]，则y1________y2。
(2)t ℃时，若向容积为2 L的密闭容器中加入3 mol NH3和1 mol CO2，达到平衡时，容器内压强为开始时的0.75倍。若保持条件不变，再向该容器中加入0.5 mol CO2和1 mol H2O，NH3的转化率将______(填“增大”“减小”或“不变”)。
答案　(1)＜　＞　＜　
(2)减小
解析　(1)根据图示可知，随着温度的升高，氨气的转化率逐渐降低，说明升温平衡左移，正反应为放热反应，ΔH＜0；该反应为气体体积减小的反应，则加压平衡会右移，氨气的转化率增大，若y表示压强，根据图示可知，y1时氨气的转化率较高，则y1＞y2；反应开始时的水碳比[n(H2O)/n(CO2)]越大，氨气的转化率越小，若y表示反应开始时的水碳比，根据图示可知，y1时氨气的转化率较高，则y1＜y2。
(2)t ℃时，设CO2的变化浓度为x，则根据“三段式”有：
　　　　 2NH3(g)＋　CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)
　1.5　　　　0.5　　　 　 0
　2x　　　　　x　　　 　 x
1.5－2x 　 0.5－x　　　 x
同温同体积条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，则＝0.75，解得x＝0.25 mol·L－1，则平衡时c(NH3)＝1 mol·L－1，c(CO2)＝0.25 mol·L－1，c(H2O)＝0.25 mol·L－1，K＝＝＝1，再向该容器中加入0.5 mol CO2和1 mol H2O，此时c(CO2)＝0.25 mol·L－1＋＝0.5 mol·L－1，c(H2O)＝0.25 mol·L－1＋＝0.75 mol·L－1，Q＝＝1.5＞K＝1，平衡左移，NH3的转化率将减小。


1．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(　　)
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)
答案　B
解析　A错：增加c(CO)，平衡正向移动，温度不变，反应的平衡常数不变。B对：第一阶段，生成的Ni(CO)4是气态，应选择高于其沸点的反应温度，故选50 ℃。C错：230 ℃时，化学平衡常数K＝2×10－5，有利于反应逆向进行，Ni(CO)4分解率较高。D错：反应达到平衡时，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)。
2．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：

结合实验，下列说法不正确的是(　　)
A．①中溶液橙色加深，③中溶液变黄
B．②中Cr2O被C2H5OH还原
C．对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强
D．若向④中加入70% H2SO4溶液至过量，溶液变为橙色
答案　D
解析　滴加70%的硫酸，增大了H＋的浓度，使平衡Cr2O(橙色)＋H2O2CrO(黄色)＋2H＋向左移动，因此①中溶液橙色加深，当滴加30%的NaOH溶液时，中和了H＋，使上述平衡右移，因此③中溶液变黄；②中Cr2O被C2H5OH还原，所以颜色变为绿色；根据实验①②可知，在酸性条件下，K2Cr2O7将C2H5OH氧化，根据实验③④可知，在碱性条件下，Cr2O和C2H5OH没有反应；若向④中加入70% H2SO4溶液至过量，Cr2O的氧化性增强，Cr2O被C2H5OH还原，溶液变为绿色。
3．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(　　)
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
解析　在原平衡体系中加入1 mol Z，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变，说明该平衡与原平衡是等效平衡，则化学方程式两边气态物质的化学计量数相等，即m＝2，A正确；温度不变，平衡常数不变，B正确；起始时X、Y的物质的量之比等于化学计量数之比，则二者的平衡转化率相等，C正确；起始时加入1 mol X 和2 mol Y，相当于3 mol Z，平衡时Z的物质的量为3 mol×10%＝0.3 mol，在平衡体系中再加入1 mol Z，相当于起始时共加入4 mol Z，则新平衡时Z的物质的量为4 mol×10%＝0.4 mol，其浓度为0.4 mol/2 L＝0.2 mol·L－1，D错误。
4．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＝__________%，反应平衡常数K＝________。
②在620 K重复实验，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________(填标号)。
A．H2S B．CO2
C．COS D．N2
答案　①2.5　2.8×10－3　②>　>　③B
解析　①设H2S反应的物质的量为x，则
H2S(g) ＋ CO2(g)COS(g)＋H2O(g)
开始 0.40 mol 0.10 mol 0 0
反应 　x 　 x x x
平衡 x x
＝＝0.02
解得x＝0.01 mol，所以H2S的转化率是α1＝×100%＝2.5%
由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，所以在该条件下反应达到平衡时化学平衡常数
K＝＝＝
≈2.8×10－3。
②根据题目提供的数据可知温度由610 K升高到620 K时，化学反应达到平衡，水的物质的量分数由0.02变为0.03，平衡正向移动，所以H2S的转化率增大：α2>α1；根据题意可知：升高温度，化学平衡向正反应方向移动，根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应，故ΔH>0。
③增大H2S的浓度，平衡正向移动，但加入量远远大于平衡移动转化消耗量，所以H2S转化率降低，A错误；增大CO2的浓度，平衡正向移动，使更多的H2S反应，所以H2S转化率增大，B正确；COS是生成物，增大生成物的浓度，平衡逆向移动，H2S转化率降低，C错误；N2是与反应体系无关的气体，充入N2，不能使化学平衡发生移动，所以对H2S转化率无影响，D错误。
5．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－1
②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－58 kJ·mol－1
③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3＝＋41 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)反应①的化学平衡常数K表达式为________________________；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_____________________。
答案　(1)K＝　a　反应①为放热反应，平衡常数数值应随温度升高而变小
(2)减小' 升高温度时，反应①为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低'p3>p2>p1'相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。故增大压强时，有利于CO的转化率升高
解析　(1)反应①为放热反应，则升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，曲线a正确。

6．用天然气与CO2反应可制备合成气(CO和H2的混合气体)，在10 L密闭容器中通入1 mol CH4与1 mol CO2，在一定条件下发生反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。

(1)1100 ℃、p2下，气体混合后反应经过10 min至x点所对应的平衡，用CO的变化量表示反应速率v(CO)＝____________________。
(2)由图可知，压强p1________p2(填“大于”或“小于”)；压强为p2时，在y点v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)；y点对应的反应的平衡常数K＝________。
答案　(1)0.016 mol·L－1·min－1
(2)小于　大于　1.6384
解析　(1)x点对应的CH4的平衡转化率为80%，反应消耗CH4、CO2的物质的量均为0.8 mol，生成CO、H2的物质的量均为1.6 mol，v(CO)＝＝0.016 mol·L－1·min－1。
(2)该反应是一个气体分子数增大的反应，减小压强，平衡正向移动，CH4的平衡转化率增大，相同温度下p1时CH4的平衡转化率大，故p1v逆。平衡常数只与温度有关，y点对应的反应的平衡常数与x点对应的平衡常数相等。x点对应的平衡常数K＝＝1.6384。