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2019版高考化学一轮精选教师用书人教通用：第七章化学反应速率和化学平衡第2节 化学平衡状态 化学平衡的移动
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第2节 化学平衡状态 化学平衡的移动
【考纲要求】
了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。 掌握化学平衡的特征。
理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。
了解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。
考点一 可逆反应与化学平衡状态的建立[学生用书P108]
1．化学平衡研究的对象——可逆反应
(1)概念：在相同条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
(2)特点：三同一小
①三同：a.相同条件下； b．正、逆反应同时进行； c．反应物与生成物同时存在。
②一小：任一组分的转化率都小于100%。
(3)表示方法：在化学方程式中用“”表示。
2．化学平衡状态
(1)概念：一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。
(2)建立过程：在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：
以上过程可用如图表示：
(3)特征
1．2H2O2H2↑＋O2↑为可逆反应( )
2．Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O为可逆反应( )
3．一个可逆反应达到平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度( )
4．化学反应的限度可通过改变反应条件而改变( )
5．向含有2 mol SO2的容器中通入足量氧气，充分反应后会生成2 mol SO3( )
6．可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化( )
答案：1.× 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.√
题组一 考查化学平衡状态的判断
1．一定温度下，可逆反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)达到化学平衡状态的标志是( )
A．混合气体的压强不再变化
B．混合气体的颜色不再变化
C．反应速率v(H2)＝v(HI)
D．c(H2)∶c(I2)∶c(HI)＝1∶1∶2
解析：选B。该反应是一个反应前后气体总体积不变的反应，无论是否达到平衡，只要温度不变，其混合气体的压强就不会改变，A错误；由于三种气体中只有I2是有颜色的，颜色不变说明I2的质量分数不变，已达到了平衡，B正确；C项没有给出表示的化学反应速率是正反应速率还是逆反应速率，不能确定是否达到平衡，C错误；浓度具体比值还与投入起始量有关，不能作为平衡状态的标志，D错误。
2．一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)＋Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A．混合气体的密度不再变化
B．反应容器中Y的质量分数不变
C．X的分解速率与Y的消耗速率相等
D．单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X
解析：选C。X的分解速率与Y的消耗速率之比为2∶1时，才能说明反应达到平衡状态，故C项说明反应未达到平衡状态。
判断化学平衡状态的两方法和两标志
1．两方法——逆向相等、变量不变
(1)逆向相等：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的消耗速率和生成速率相等。
(2)变量不变：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应进行保持不变的量，不能作为平衡状态的判断依据。
2．两标志——本质标志、等价标志
(1)本质标志：v(正)＝v(逆)≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
(2)等价标志
以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例：
类型
判断依据
平衡状态
混合物体系中各成分的含量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
平衡
②各物质的质量或各物质的质量分数一定
平衡
③各气体的体积或体积分数一定
平衡
正、逆反应速率的关系
①在单位时间内消耗m mol A，同时生成m mol A，即v(正)＝v(逆)
平衡
②在单位时间内消耗n mol B，同时生成p mol C，则v(正)不一定等于v(逆)
不一定
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v(正)不一定等于v(逆)
不一定
④在单位时间内生成n mol B，同时消耗q mol D，二者变化均表示v(逆)
不一定
题组二 考查“极值”思想在化学平衡计算中的应用
3．可逆反应N2＋3H22NH3，在容积为10 L的密闭容器中进行，开始时加入2 mol N2和3 mol H2，达平衡时，NH3的浓度不可能达到( )
A．0.1 mol/L
B．0.2 mol/L
C．0.05 mol/L
D．0.15 mol/L
解析：选B。2 mol N2和3 mol H2反应，假设反应能够进行到底，则3 mol H2完全反应，生成2 mol NH3，此时NH3浓度为0.2 mol/L，但由于反应是可逆反应，H2不能完全反应，所以NH3浓度达不到0.2 mol/L。
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( )
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
1．化学平衡移动的过程
2．化学平衡移动方向与化学反应速率的关系
(1)v正＞v逆：平衡向正反应方向移动。
(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，平衡不移动。
(3)v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动。
3．影响化学平衡的因素
(1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：
(2)“惰性气体”对化学平衡的影响
①恒温、恒容条件
原平衡体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。
②恒温、恒压条件
原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小―→
4．勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件(浓度、压强、温度等)之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
1．化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变，化学平衡也一定发生移动( )
2．平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，v正减慢( )
3．CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) ΔH<0，在其他条件不变的情况下改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变( )
4．对于反应：3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)Si3N4(s)＋12HCl(g) ΔH＜0，其他条件不变，增大Si3N4物质的量，平衡向左移动( )
5．对于反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0，降低温度，正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大( )
答案：1.× 2.× 3.√ 4.× 5.×
1．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：选B。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总数增大的反应，减压时平衡正向移动，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，反应物与生成物的浓度均降低，平衡向气体分子数增加的方向移动，即向平衡正向移动，反应物转化率提高，⑥正确。
2．一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，达到平衡时，维持温度不变，将气体体积缩小到原来的，当达到新的平衡时，气体C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则下列说法正确的是( )
A．m＋n>p
B．m＋n
D．C的质量分数增加
解析：选B。当气体体积缩小到原来的时，假设平衡未发生移动，则C的浓度为原平衡时的2倍，而事实上平衡发生了移动，平衡移动的结果是C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则可认为由虚拟中间状态向逆反应方向发生了移动。
3．在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2，通入Br2(g)发生反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g) ΔH<0。当温度分别为T1、T2平衡时，H2的体积分数与Br2(g)的物质的量的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．由图可知：T2>T1
B．a、b两点的反应速率：b>a
C．为了提高Br2(g)的转化率，可采取增加Br2(g)通入量的方法
D．a点比b点体系的颜色深
解析：选B。A项，根据反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g) ΔH<0，升温，平衡向逆反应方向移动，H2的体积分数增大，根据图示变化，可知T1>T2，错误；B项，b点Br2的浓度比a点Br2的浓度大，反应速率也大，正确；C项，增加Br2(g)的通入量，Br2(g)的转化率减小，错误；D项，b点对a点来说，是向a点体系中加入Br2使平衡向正反应方向移动，尽管Br2的量在新基础上会减小，但是Br2的浓度比原来会增加，导致Br2的浓度增加，颜色变深，即b点比a点体系的颜色深，错误。
[学生用书P110]
1．(2017·高考海南卷改编)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。下列叙述正确的是( )
A．升高温度，K增大
B．减小压强，n(CO2)增加
C．更换高效催化剂，α(CO)增大
D．充入一定量的氮气，n(H2)不变
解析：选D。A.此反应的正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数只受温度的影响，即升高温度，K减小，故A说法错误；B.反应前后气体系数之和相等，因此减小压强，平衡不移动，即n(CO2)不变，故B说法错误；C.催化剂对化学平衡移动无影响，因此CO的转化率不变，故C说法错误；D.恒压下，充入N2，容器的体积增大，组分浓度降低，但化学反应前后气体系数之和不变，因此化学平衡不移动，n(H2)不变，故D说法正确。
2．(2016·高考海南卷改编)由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．由X→Y反应的ΔH＝E5－E2
B．由X→Z反应的ΔH<0
C．增大压强有利于提高Y的产率
D．升高温度有利于提高Z的产率
解析：选B。由X→Y反应的ΔH＝E3－E2，A错误；依图知，由X→Z反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热，ΔH<0，B正确；根据反应：2X(g)3Y(g), 增大压强，平衡向左移动，不利于提高Y的产率，C错误；由B项分析知，X→Z的反应放热，升高温度，平衡向左移动，不利于提高Z的产率，D错误。
3．(2016·高考四川卷)一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。设起始＝Z，在恒压下，平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．该反应的焓变ΔH>0
B．图中Z的大小为a>3>b
C．图中X点对应的平衡混合物中＝3
D．温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小
解析：选A。由题中图像看出，随温度升高，甲烷的平衡体积分数减小，说明温度升高，平衡正向移动，则该反应为吸热反应，ΔH>0，A项正确；Z越大，甲烷的平衡体积分数越小，故b>3>a，B项错误；起始时＝3，反应一旦开始，则消耗等物质的量的H2O和CH4，即的分子、分母同时减小相同的数值，故图中X点对应的平衡混合物中的值一定不等于3，C项错误；温度不变，加压时平衡逆向移动，图中X点对应的平衡混合物中甲烷的体积分数增大，D项错误。
4．(2016·高考天津卷)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。下列有关叙述正确的是 。
a．容器内气体压强保持不变
b．吸收y mol H2只需1 mol MHx
c．若降温，该反应的平衡常数增大
d．若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)
解析：达到化学平衡时，气体的物质的量不变，所以容器内气体压强保持不变，a项正确；由于该反应是可逆反应，所以吸收y mol H2所需的MHx的物质的量大于1 mol，b项错误；该反应的平衡常数表达式为K＝，由于该反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，c(H2)减小，故K增大，c项正确；向容器内通入少量氢气，平衡向正反应方向移动，v(正)>v(逆)，即v(吸氢)>v(放氢)，d项错误。
答案：ac
5．[2016·高考全国卷Ⅱ，27(1)(2)]丙烯腈(CH2===CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：
(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：
①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g) ΔH＝－515 kJ/mol
②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g) ΔH＝－353 kJ/mol
两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是 ；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 ；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是
。
(2)如图为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 ℃。低于460 ℃时，丙烯腈的产率 (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是
；
高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是 (双选，填标号)。
A．催化剂活性降低
B．平衡常数变大
C．副反应增多
D．反应活化能增大
解析：(1)由于反应①和②均为放出热量较多的反应，产物的能量较低，故两个反应在热力学上趋势很大；由于反应①为放热反应，且该反应为气体分子数增大的反应，故降低温度和降低压强均有利于反应正向进行，从而提高丙烯腈的平衡产率；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是使用合适的催化剂。(2)反应①为放热反应，升高温度，丙烯腈的平衡产率应降低，故低于460 ℃时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率；高于460 ℃时，催化剂的活性降低、副反应增多均可能导致丙烯腈的产率降低，A、C项正确；该反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，B项错误；升高温度可以提高活化分子的百分数，但不能改变反应所需的活化能，D项错误。
答案：(1)两个反应均为放热量大的反应 降低温度、降低压强 催化剂
(2)不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC
[学生用书P277(单独成册)]
一、选择题
1．在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳在恒容密闭容器中发生下列反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)，不可用上述反应中某种物理量来说明该反应已达到平衡状态的是( )
A．CO的生成速率与CO2的生成速率相等
B．气体密度不再变化
C．CO的质量不变
D．体系的压强不再发生变化
解析：选D。A项，CO的生成速率为逆反应速率，CO2的生成速率为正反应速率，且CO、CO2的化学计量数相等，则v正(CO2)＝v逆(CO)，达到化学平衡；B项，ρ＝，当m(气体)不变时，反应即达到平衡；C项，m(CO)不变，则n(CO)不变，反应达到平衡；D项，该反应是气体体积不变的反应，反应任意时刻，体系的压强均相同，所以压强不变不能作为达到平衡的标志。
2．(2018·福州模拟)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)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是( )
A．2v(NH3)＝v(CO2)
B．密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)＝2∶1
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
解析：选C。该反应为有固体参与的非等体积反应，且容器体积不变，所以压强、密度均可作化学平衡的标志，该题应特别注意D项，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(NH3为，CO2为)。
3．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．增大压强 B．降低温度
C．增大CO的浓度 D．更换催化剂
解析：选B。A项，该反应为反应前后气体体积相等的反应，压强不影响化学平衡。B项，正反应放热，降温平衡右移，CO的转化率增大。C项，增大CO的浓度，CO的转化率减小。D项，催化剂不影响化学平衡。
4．对可逆反应2A(s)＋3B(g)C(g)＋2D(g) ΔH<0，在一定条件下达到平衡。下列有关叙述正确的是( )
①增加A的量，平衡向正反应方向移动
②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v(正)减小
③压强增大一倍，平衡不移动，v(正)、v(逆)不变
④增大B的浓度，v(正)>v(逆)
⑤加入催化剂，B的转化率提高
A．①② B．④
C．③ D．④⑤
解析：选B。①A是固体，其量的变化对平衡无影响；②升高温度，v(正)、v(逆)均增大，但v(逆)增大的程度大，平衡向逆反应方向移动；③增大压强，平衡不移动，但v(正)、v(逆)都增大；④增大B的浓度，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动，v(正)>v(逆)；⑤催化剂不能使化学平衡发生移动，B的转化率不变。
5．向一体积为2 L的恒容密闭容器里充入1 mol N2和4 mol H2，在一定温度下发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。10秒时达到平衡，c(NH3)为0.4 mol·L－1。下列说法正确的是( )
A．该反应达到平衡时H2的转化率为40%
B．降低温度能使混合气体的密度增大
C．向该容器中充入N2，平衡正向移动
D．研发高效催化剂可大大提高NH3的产率
解析：选C。A项，根据题中数据可知，NH3的生成量为0.8 mol，则H2的减少量为1.2 mol，α(H2)＝1.2÷4×100%＝30%；B项，降温，平衡正向移动，但气体总质量不变，容器体积不变，则密度不变；C项，体积不变，充入N2，c(N2)增大，平衡正向移动；D项，催化剂不能使平衡发生移动，因此各物质的转化率不变、产率不变。
6．处于平衡状态的反应2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) ΔH>0，不改变其他条件的情况下合理的说法是( )
A．加入催化剂，反应途径将发生改变，ΔH也将随之改变
B．升高温度，正、逆反应速率都增大，H2S分解率也增大
C．增大压强，平衡向逆反应方向移动，将引起体系温度降低
D．若体系恒容，注入一些H2后达新平衡，H2浓度将减小
解析：选B。焓变是一个状态函数，与反应发生的途径无关，A错误；温度升高，正、逆反应速率均增大，因该反应的正反应是吸热反应，故平衡正向移动，H2S分解率增大，B正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，逆反应是放热反应，会使体系温度升高，C错误；向体系中注入H2，平衡将向H2浓度降低的方向移动，但最终H2的浓度比原来大，D错误。
7．如图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中：在(1)中加入CaO，在(2)中不加其他任何物质，在(3)中加入NH4Cl晶体，发现(1)中红棕色变深，(3)中红棕色变浅。[已知反应2NO2(红棕色)N2O4(无色)]
下列叙述正确的是( )
A．2NO2N2O4是放热反应
B．NH4Cl溶于水时放出热量
C．烧瓶(1)中平衡混合气体的相对分子质量增大
D．烧瓶(3)中气体的压强增大
解析：选A。加CaO的烧杯(1)中温度升高，(1)中红棕色变深，说明平衡逆向移动，平衡混合气体的相对分子质量减小；(3)中红棕色变浅，说明平衡正向移动，气体的压强减小，加NH4Cl晶体的烧杯(3)中温度降低，由此可说明2NO2N2O4是放热反应，NH4Cl溶于水时吸收热量。
8．PCl3和PCl5都是重要的化工原料。将PCl3(g)和Cl2(g)充入体积不变的2 L密闭容器中，在一定条件下发生下述反应，并于10 min时达到平衡：PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g) ΔH<0。有关数据如下：
PCl3(g)
Cl2(g)
PCl5(g)
初始浓度/mol·L－1
2.0
1.0
0
平衡浓度/mol·L－1
c1
c2
0.4
下列判断不正确的是( )
A．10 min内，v(Cl2)＝0.04 mol·L－1·min－1
B．当容器中Cl2为1.2 mol时，反应达到平衡
C．升高温度，反应的平衡常数减小，则平衡时PCl3的转化率升高
D．平衡后移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2，在相同条件下再达平衡时，c(PCl5)<0.2 mol·L－1
解析：选C。由题意可知c1＝1.6，c2＝0.6。A项，v(Cl2)＝(1.0 mol·L－1－0.6 mol·L－1)/10 min＝0.04 mol·L－1·min－1；B项，反应达平衡时Cl2的物质的量为0.6 mol·L－1×2 L＝1.2 mol；C项，正反应是放热反应，所以升高温度，K减小，平衡向逆反应方向移动，PCl3的转化率降低；D项，平衡后移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2相当于压强减小一半，平衡向逆反应方向移动，c(PCl5)<0.2 mol·L－1。
9．已知反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝Q kJ·mol－1，在三个不同容积的容器中分别充入1 mol CO与2 mol H2，恒温恒容，测得平衡时CO的转化率如下表。
序号
温度/℃
容器体积
CO转化率
平衡压强/Pa
①
200
V1
50%
p1
②
200
V2
70%
p2
③
350
V3
50%
p3
下列说法正确的是( )
A．反应速率：③>①>②
B．平衡时体系压强：p1∶p2＝5∶4
C．若容器体积V1>V3，则Q<0
D．若实验②中CO和H2用量均加倍，则CO转化率<70%
解析：选C。①、②的温度相同，而转化率②>①，则②可看作在①的基础上加压，即V1>V2，因此反应速率：②>①，A错误；①与②比较，达到平衡时，平衡混合物的物质的量之比为5∶4，但V1与V2不等，因此平衡时体系压强：p1∶p2≠5∶4，B错误；若容器体积V1>V3且温度相同，则①与③比较，CO的转化率③>①，而现在CO的转化率相同，则升温③的平衡逆向移动，而升温平衡向吸热反应方向移动，即逆向是吸热反应，C正确；若实验②中CO和H2用量均加倍，则可看作在②的基础上加压，CO转化率增大，D错误。
10．T ℃时，在容积为2 L的3个恒容密闭容器中发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下：
容器
甲
乙
丙
反应物的投入量
3 mol A、
2 mol B
6 mol A、
4 mol B
2 mol C
达到平衡的
时间/min
5
8
A的浓度
/mol·L－1
c1
c2
C的体积分数/%
w1
w3
混合气体的
密度/g·L－1
ρ1
ρ2
下列说法正确的是( )
A．若x＜4，则2c1＜c2
B．若x＝4，则w1＝w3
C．无论x的值是多少，均有2ρ1＝ρ2
D．甲容器达到平衡所需的时间比乙容器达到平衡所需的时间短
解析：选C。若x＜4，则正反应为气体分子数减少的反应，乙容器对于甲容器而言，相当于加压，平衡正向移动，所以2c1＞c2，A项错误；若x＝4，则反应前后气体分子数相等，由于起始时甲容器中A、B的投入量之比与化学方程式中对应化学计量数之比不相等，故w3不可能等于w1，B项错误；起始时乙容器中A、B的投入量是甲容器的2倍，两容器的容积相等，故恒有2ρ1＝ρ2，C项正确；起始时乙容器中A、B的浓度是甲容器中的2倍，故乙容器达到平衡所需的时间比甲容器达到平衡所需的时间短，D项错误。
二、非选择题
11．一定条件下，体积为1 L的密闭容器中发生如下反应：SiF4(g)＋2H2O(g)SiO2(s)＋4HF(g) ΔH＝＋148.9 kJ·mol－1。
(1)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的是 (填序号)。
a．4v消耗(SiF4)＝v生成(HF)
b．容器内气体压强不再变化
c．容器内气体的总质量不再变化
d．HF的体积分数不再变化
(2)反应过程中测定的部分数据如下表(表中t2>t1)所示。
反应时间/min
n(SiF4)/mol
n(H2O)/mol
0
1.20
2.40
t1
0.80
a
t2
b
1.60
通过a或b的值及化学平衡原理说明t1时反应是否达到化学平衡状态：
。
(3)若只改变一个条件使上述反应的化学平衡常数变大，该反应 (填序号)。
a．一定向正反应方向移动
b．一定向逆反应方向移动
c．一定是减小压强造成的
d．一定是升高温度造成的
e．SiF4的平衡转化率一定增大
解析：(1)反应过程中任何时刻4v消耗(SiF4)＝v生成(HF)。
(2)0～t1 min，反应消耗的SiF4为0.40 mol，根据已知反应可确定消耗的H2O为0.80 mol，故a＝1.60，t2 min时，H2O仍为1.60 mol，故b＝0.80。由此可判断t1时该反应已经达到化学平衡状态。
答案：(1)bcd
(2)a＝1.60(或b＝0.80)，说明在一定条件下，t1～t2时各组分的浓度(或物质的量)均已不再发生改变，则t1时反应已经达到化学平衡状态
(3)ade
12．在一个体积为2 L的密闭容器中，高温下发生反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)。其中CO2、CO的物质的量随时间的变化关系如图所示。
(1)反应在1 min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2 g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2)＝ 。
(2)反应进行至2 min时，若只升高温度，曲线发生的变化如图所示，3 min时再次达到平衡，则ΔH 0(填“>”“<”或“＝”)。
(3)5 min时再充入一定量的CO(g)，平衡发生移动。下列说法正确的是 (填序号)。
a．v正先增大后减小 b．v正先减小后增大
c．v逆先增大后减小 d．v逆先减小后增大
表示n(CO2)变化的曲线是 (填图中曲线的字母编号)。
(4)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态： 。
解析：(1)Fe―→FeO，固体质量增加3.2 g，说明生成FeO(与反应的CO2等物质的量)0.2 mol，v(CO2)＝＝0.1 mol·L－1·min－1。
(2)由于建立新平衡时CO物质的量增加，可知升高温度，平衡正向移动，说明正反应吸热。
(3)充入CO，CO浓度增大，逆反应速率增大，之后逐渐减小；5 min时CO2浓度不变，正反应速率不变，平衡逆向移动，CO2浓度增大，正反应速率逐渐增大。
答案：(1)0.1 mol·L－1·min－1 (2)> (3)c b (4)Fe(或FeO)的质量(或物质的量)保持不变；或固体总质量保持不变
13．肼(N2H4)与N2O4是火箭发射中最常用的燃料与助燃剂。
(1)800 ℃时，某密闭容器中存在如下反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g) ΔH＞0，若开始向容器中加入1 mol·L－1的NO2，反应过程中NO的产率随时间的变化如图中曲线Ⅰ所示。
①反应Ⅱ相对于反应Ⅰ而言，改变的条件可能是 。
②请在图中绘制出在其他条件与反应Ⅰ相同，反应在820 ℃时进行，NO的产率随时间的变化曲线。
(2)已知N2O4(g)2NO2(g) ΔH＝＋57.20 kJ·mol－1，开始时，将一定量的NO2、N2O4充入一个容器为2 L的恒容密闭容器中，浓度随时间变化关系如下表所示：
时间/min
0
5
10
15
20
25
30
c(X)/mol·L－1
0.2
c
0.6
0.6
1.0
c1
c1
c(Y)/mol·L－1
0.6
c
0.4
0.4
0.4
c2
c2
①c(X)代表 (填化学式)的浓度。
②前10 min内用NO2表示的反应速率为 ；
20 min时改变的条件是 ；
重新达到平衡时，NO2的百分含量 (填字母)。
a．增大 b．减小
c．不变 d．无法判断
解析：(1)①由于Ⅱ达到平衡时产率与Ⅰ相同但所用时间减少，故改变的条件是使用催化剂；②温度升高，速率加快且有利于平衡向右进行，因此达到平衡所用时间比Ⅰ少但比Ⅱ多，NO的产率高于0.6。(2)①由表中数据知，X代表的物质浓度增加值是Y代表的物质浓度减小值的二倍，故X代表NO2，Y代表N2O4；②0～10 min内，NO2浓度增加了0.4 mol·L－1，故v(NO2)＝0.04 mol·L－1·min－1；20 min时，NO2浓度增大而N2O4浓度不变，故改变的条件是向容器中加入0.8 mol NO2；由于温度保持不变，故K是定值，将平衡常数表达式变换为＝，由于c(NO2)肯定增大，故减小，故减小，所以混合物中NO2百分含量减小。
答案：(1)①使用催化剂
②
(2)①NO2 ②0.04 mol·L－1·min－1 向容器中加入0.8 mol NO2(其他合理答案也可) b
14．合成氨工业是贵州省开磷集团的重要支柱产业之一。氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。
(1)在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。该可逆反应达到平衡的标志是 。
A．3v正(H2)＝2v逆(NH3)
B．单位时间生成m mol N2的同时生成3m mol H2
C．容器内的总压强不再随时间而变化
D．混合气体的密度不再随时间变化
(2)工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理，在一定温度下，体积为2 L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。请回答下列问题：
时间/min
CH4/mol
H2O/mol
CO/mol
H2/mol
0
0.40
1.00
0
0
5
a
0.80
c
0.60
7
0.20
b
0.20
d
10
0.21
0.81
0.19
0.64
①分析表中数据，判断5 min时反应是否处于平衡状态？ (填“是”或“否”)，前5 min反应的平均反应速率v(CH4)＝ 。
②反应在7～10 min内，CO的物质的量减少的原因可能是 。
A．减少CH4的物质的量 B．降低温度
C．升高温度 D．充入H2
(3)氨的催化氧化：4NH3＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)是工业制硝酸的重要反应。在1 L密闭容器中充入4 mol NH3(g)和5 mol O2(g)，保持其他条件不变，测得c(NO)与温度的关系如图所示。该反应的ΔH (填“＞”“＜”或“＝”)0；T0 ℃下，NH3的转化率为 。
解析：(1)3v逆(NH3)＝2v正(H2)时反应达到平衡，A项错误；生成m mol N2，必生成3m mol H2，但反应不一定达到平衡，B项错误；此反应为反应前后气体分子数不相等的反应，压强不变可以说明反应达到平衡状态，C项正确；混合气体总质量不变，容器体积不变，所以混合气体的密度始终不变，故混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，D项错误。(2)①根据反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)，结合表中数据5 min时H2为0.60 mol，可知CO为0.20 mol，即c＝0.20，则a＝0.20，7 min时，各物质的物质的量与5 min时相同，所以5 min时反应达到平衡；v(CH4)＝＝0.02 mol·L－1·min－1。②10 min时，只有CO的物质的量减少，其他物质的物质的量都增加，所以原因只能是充入氢气，使平衡逆向移动，选D。(3)由图像可知，NO的浓度达到最大值后，随温度升高，NO的浓度又逐渐减小，所以该反应的ΔH＜0；T0 ℃时，c(NO)＝3.0 mol·L－1，则反应消耗的n(NH3)＝3.0 mol，NH3的转化率为×100%＝75%。
答案：(1)C (2)①是 0.02 mol·L－1·min－1 ②D
(3)＜ 75%
【考纲要求】
了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。 掌握化学平衡的特征。
理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。
了解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。
考点一 可逆反应与化学平衡状态的建立[学生用书P108]
1．化学平衡研究的对象——可逆反应
(1)概念：在相同条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。
(2)特点：三同一小
①三同：a.相同条件下； b．正、逆反应同时进行； c．反应物与生成物同时存在。
②一小：任一组分的转化率都小于100%。
(3)表示方法：在化学方程式中用“”表示。
2．化学平衡状态
(1)概念：一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。
(2)建立过程：在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：
以上过程可用如图表示：
(3)特征
1．2H2O2H2↑＋O2↑为可逆反应( )
2．Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O为可逆反应( )
3．一个可逆反应达到平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度( )
4．化学反应的限度可通过改变反应条件而改变( )
5．向含有2 mol SO2的容器中通入足量氧气，充分反应后会生成2 mol SO3( )
6．可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化( )
答案：1.× 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.√
题组一 考查化学平衡状态的判断
1．一定温度下，可逆反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)达到化学平衡状态的标志是( )
A．混合气体的压强不再变化
B．混合气体的颜色不再变化
C．反应速率v(H2)＝v(HI)
D．c(H2)∶c(I2)∶c(HI)＝1∶1∶2
解析：选B。该反应是一个反应前后气体总体积不变的反应，无论是否达到平衡，只要温度不变，其混合气体的压强就不会改变，A错误；由于三种气体中只有I2是有颜色的，颜色不变说明I2的质量分数不变，已达到了平衡，B正确；C项没有给出表示的化学反应速率是正反应速率还是逆反应速率，不能确定是否达到平衡，C错误；浓度具体比值还与投入起始量有关，不能作为平衡状态的标志，D错误。
2．一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)＋Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A．混合气体的密度不再变化
B．反应容器中Y的质量分数不变
C．X的分解速率与Y的消耗速率相等
D．单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X
解析：选C。X的分解速率与Y的消耗速率之比为2∶1时，才能说明反应达到平衡状态，故C项说明反应未达到平衡状态。
判断化学平衡状态的两方法和两标志
1．两方法——逆向相等、变量不变
(1)逆向相等：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的消耗速率和生成速率相等。
(2)变量不变：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应进行保持不变的量，不能作为平衡状态的判断依据。
2．两标志——本质标志、等价标志
(1)本质标志：v(正)＝v(逆)≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
(2)等价标志
以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例：
类型
判断依据
平衡状态
混合物体系中各成分的含量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
平衡
②各物质的质量或各物质的质量分数一定
平衡
③各气体的体积或体积分数一定
平衡
正、逆反应速率的关系
①在单位时间内消耗m mol A，同时生成m mol A，即v(正)＝v(逆)
平衡
②在单位时间内消耗n mol B，同时生成p mol C，则v(正)不一定等于v(逆)
不一定
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v(正)不一定等于v(逆)
不一定
④在单位时间内生成n mol B，同时消耗q mol D，二者变化均表示v(逆)
不一定
题组二 考查“极值”思想在化学平衡计算中的应用
3．可逆反应N2＋3H22NH3，在容积为10 L的密闭容器中进行，开始时加入2 mol N2和3 mol H2，达平衡时，NH3的浓度不可能达到( )
A．0.1 mol/L
B．0.2 mol/L
C．0.05 mol/L
D．0.15 mol/L
解析：选B。2 mol N2和3 mol H2反应，假设反应能够进行到底，则3 mol H2完全反应，生成2 mol NH3，此时NH3浓度为0.2 mol/L，但由于反应是可逆反应，H2不能完全反应，所以NH3浓度达不到0.2 mol/L。
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( )
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
1．化学平衡移动的过程
2．化学平衡移动方向与化学反应速率的关系
(1)v正＞v逆：平衡向正反应方向移动。
(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，平衡不移动。
(3)v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动。
3．影响化学平衡的因素
(1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：
(2)“惰性气体”对化学平衡的影响
①恒温、恒容条件
原平衡体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。
②恒温、恒压条件
原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小―→
4．勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件(浓度、压强、温度等)之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
1．化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变，化学平衡也一定发生移动( )
2．平衡时，其他条件不变，分离出固体生成物，v正减慢( )
3．CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) ΔH<0，在其他条件不变的情况下改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变( )
4．对于反应：3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)Si3N4(s)＋12HCl(g) ΔH＜0，其他条件不变，增大Si3N4物质的量，平衡向左移动( )
5．对于反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0，降低温度，正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大( )
答案：1.× 2.× 3.√ 4.× 5.×
1．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：选B。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总数增大的反应，减压时平衡正向移动，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，反应物与生成物的浓度均降低，平衡向气体分子数增加的方向移动，即向平衡正向移动，反应物转化率提高，⑥正确。
2．一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，达到平衡时，维持温度不变，将气体体积缩小到原来的，当达到新的平衡时，气体C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则下列说法正确的是( )
A．m＋n>p
B．m＋n
D．C的质量分数增加
解析：选B。当气体体积缩小到原来的时，假设平衡未发生移动，则C的浓度为原平衡时的2倍，而事实上平衡发生了移动，平衡移动的结果是C的浓度变为原平衡时的1.9倍，则可认为由虚拟中间状态向逆反应方向发生了移动。
3．在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2，通入Br2(g)发生反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g) ΔH<0。当温度分别为T1、T2平衡时，H2的体积分数与Br2(g)的物质的量的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．由图可知：T2>T1
B．a、b两点的反应速率：b>a
C．为了提高Br2(g)的转化率，可采取增加Br2(g)通入量的方法
D．a点比b点体系的颜色深
解析：选B。A项，根据反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g) ΔH<0，升温，平衡向逆反应方向移动，H2的体积分数增大，根据图示变化，可知T1>T2，错误；B项，b点Br2的浓度比a点Br2的浓度大，反应速率也大，正确；C项，增加Br2(g)的通入量，Br2(g)的转化率减小，错误；D项，b点对a点来说，是向a点体系中加入Br2使平衡向正反应方向移动，尽管Br2的量在新基础上会减小，但是Br2的浓度比原来会增加，导致Br2的浓度增加，颜色变深，即b点比a点体系的颜色深，错误。
[学生用书P110]
1．(2017·高考海南卷改编)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。下列叙述正确的是( )
A．升高温度，K增大
B．减小压强，n(CO2)增加
C．更换高效催化剂，α(CO)增大
D．充入一定量的氮气，n(H2)不变
解析：选D。A.此反应的正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数只受温度的影响，即升高温度，K减小，故A说法错误；B.反应前后气体系数之和相等，因此减小压强，平衡不移动，即n(CO2)不变，故B说法错误；C.催化剂对化学平衡移动无影响，因此CO的转化率不变，故C说法错误；D.恒压下，充入N2，容器的体积增大，组分浓度降低，但化学反应前后气体系数之和不变，因此化学平衡不移动，n(H2)不变，故D说法正确。
2．(2016·高考海南卷改编)由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．由X→Y反应的ΔH＝E5－E2
B．由X→Z反应的ΔH<0
C．增大压强有利于提高Y的产率
D．升高温度有利于提高Z的产率
解析：选B。由X→Y反应的ΔH＝E3－E2，A错误；依图知，由X→Z反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热，ΔH<0，B正确；根据反应：2X(g)3Y(g), 增大压强，平衡向左移动，不利于提高Y的产率，C错误；由B项分析知，X→Z的反应放热，升高温度，平衡向左移动，不利于提高Z的产率，D错误。
3．(2016·高考四川卷)一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。设起始＝Z，在恒压下，平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．该反应的焓变ΔH>0
B．图中Z的大小为a>3>b
C．图中X点对应的平衡混合物中＝3
D．温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小
解析：选A。由题中图像看出，随温度升高，甲烷的平衡体积分数减小，说明温度升高，平衡正向移动，则该反应为吸热反应，ΔH>0，A项正确；Z越大，甲烷的平衡体积分数越小，故b>3>a，B项错误；起始时＝3，反应一旦开始，则消耗等物质的量的H2O和CH4，即的分子、分母同时减小相同的数值，故图中X点对应的平衡混合物中的值一定不等于3，C项错误；温度不变，加压时平衡逆向移动，图中X点对应的平衡混合物中甲烷的体积分数增大，D项错误。
4．(2016·高考天津卷)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。下列有关叙述正确的是 。
a．容器内气体压强保持不变
b．吸收y mol H2只需1 mol MHx
c．若降温，该反应的平衡常数增大
d．若向容器内通入少量氢气，则v(放氢)>v(吸氢)
解析：达到化学平衡时，气体的物质的量不变，所以容器内气体压强保持不变，a项正确；由于该反应是可逆反应，所以吸收y mol H2所需的MHx的物质的量大于1 mol，b项错误；该反应的平衡常数表达式为K＝，由于该反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，c(H2)减小，故K增大，c项正确；向容器内通入少量氢气，平衡向正反应方向移动，v(正)>v(逆)，即v(吸氢)>v(放氢)，d项错误。
答案：ac
5．[2016·高考全国卷Ⅱ，27(1)(2)]丙烯腈(CH2===CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：
(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：
①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g) ΔH＝－515 kJ/mol
②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g) ΔH＝－353 kJ/mol
两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是 ；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 ；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是
。
(2)如图为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 ℃。低于460 ℃时，丙烯腈的产率 (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是
；
高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是 (双选，填标号)。
A．催化剂活性降低
B．平衡常数变大
C．副反应增多
D．反应活化能增大
解析：(1)由于反应①和②均为放出热量较多的反应，产物的能量较低，故两个反应在热力学上趋势很大；由于反应①为放热反应，且该反应为气体分子数增大的反应，故降低温度和降低压强均有利于反应正向进行，从而提高丙烯腈的平衡产率；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是使用合适的催化剂。(2)反应①为放热反应，升高温度，丙烯腈的平衡产率应降低，故低于460 ℃时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率；高于460 ℃时，催化剂的活性降低、副反应增多均可能导致丙烯腈的产率降低，A、C项正确；该反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，B项错误；升高温度可以提高活化分子的百分数，但不能改变反应所需的活化能，D项错误。
答案：(1)两个反应均为放热量大的反应 降低温度、降低压强 催化剂
(2)不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC
[学生用书P277(单独成册)]
一、选择题
1．在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳在恒容密闭容器中发生下列反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)，不可用上述反应中某种物理量来说明该反应已达到平衡状态的是( )
A．CO的生成速率与CO2的生成速率相等
B．气体密度不再变化
C．CO的质量不变
D．体系的压强不再发生变化
解析：选D。A项，CO的生成速率为逆反应速率，CO2的生成速率为正反应速率，且CO、CO2的化学计量数相等，则v正(CO2)＝v逆(CO)，达到化学平衡；B项，ρ＝，当m(气体)不变时，反应即达到平衡；C项，m(CO)不变，则n(CO)不变，反应达到平衡；D项，该反应是气体体积不变的反应，反应任意时刻，体系的压强均相同，所以压强不变不能作为达到平衡的标志。
2．(2018·福州模拟)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)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是( )
A．2v(NH3)＝v(CO2)
B．密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)＝2∶1
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
解析：选C。该反应为有固体参与的非等体积反应，且容器体积不变，所以压强、密度均可作化学平衡的标志，该题应特别注意D项，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(NH3为，CO2为)。
3．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．增大压强 B．降低温度
C．增大CO的浓度 D．更换催化剂
解析：选B。A项，该反应为反应前后气体体积相等的反应，压强不影响化学平衡。B项，正反应放热，降温平衡右移，CO的转化率增大。C项，增大CO的浓度，CO的转化率减小。D项，催化剂不影响化学平衡。
4．对可逆反应2A(s)＋3B(g)C(g)＋2D(g) ΔH<0，在一定条件下达到平衡。下列有关叙述正确的是( )
①增加A的量，平衡向正反应方向移动
②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v(正)减小
③压强增大一倍，平衡不移动，v(正)、v(逆)不变
④增大B的浓度，v(正)>v(逆)
⑤加入催化剂，B的转化率提高
A．①② B．④
C．③ D．④⑤
解析：选B。①A是固体，其量的变化对平衡无影响；②升高温度，v(正)、v(逆)均增大，但v(逆)增大的程度大，平衡向逆反应方向移动；③增大压强，平衡不移动，但v(正)、v(逆)都增大；④增大B的浓度，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动，v(正)>v(逆)；⑤催化剂不能使化学平衡发生移动，B的转化率不变。
5．向一体积为2 L的恒容密闭容器里充入1 mol N2和4 mol H2，在一定温度下发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。10秒时达到平衡，c(NH3)为0.4 mol·L－1。下列说法正确的是( )
A．该反应达到平衡时H2的转化率为40%
B．降低温度能使混合气体的密度增大
C．向该容器中充入N2，平衡正向移动
D．研发高效催化剂可大大提高NH3的产率
解析：选C。A项，根据题中数据可知，NH3的生成量为0.8 mol，则H2的减少量为1.2 mol，α(H2)＝1.2÷4×100%＝30%；B项，降温，平衡正向移动，但气体总质量不变，容器体积不变，则密度不变；C项，体积不变，充入N2，c(N2)增大，平衡正向移动；D项，催化剂不能使平衡发生移动，因此各物质的转化率不变、产率不变。
6．处于平衡状态的反应2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) ΔH>0，不改变其他条件的情况下合理的说法是( )
A．加入催化剂，反应途径将发生改变，ΔH也将随之改变
B．升高温度，正、逆反应速率都增大，H2S分解率也增大
C．增大压强，平衡向逆反应方向移动，将引起体系温度降低
D．若体系恒容，注入一些H2后达新平衡，H2浓度将减小
解析：选B。焓变是一个状态函数，与反应发生的途径无关，A错误；温度升高，正、逆反应速率均增大，因该反应的正反应是吸热反应，故平衡正向移动，H2S分解率增大，B正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，逆反应是放热反应，会使体系温度升高，C错误；向体系中注入H2，平衡将向H2浓度降低的方向移动，但最终H2的浓度比原来大，D错误。
7．如图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中：在(1)中加入CaO，在(2)中不加其他任何物质，在(3)中加入NH4Cl晶体，发现(1)中红棕色变深，(3)中红棕色变浅。[已知反应2NO2(红棕色)N2O4(无色)]
下列叙述正确的是( )
A．2NO2N2O4是放热反应
B．NH4Cl溶于水时放出热量
C．烧瓶(1)中平衡混合气体的相对分子质量增大
D．烧瓶(3)中气体的压强增大
解析：选A。加CaO的烧杯(1)中温度升高，(1)中红棕色变深，说明平衡逆向移动，平衡混合气体的相对分子质量减小；(3)中红棕色变浅，说明平衡正向移动，气体的压强减小，加NH4Cl晶体的烧杯(3)中温度降低，由此可说明2NO2N2O4是放热反应，NH4Cl溶于水时吸收热量。
8．PCl3和PCl5都是重要的化工原料。将PCl3(g)和Cl2(g)充入体积不变的2 L密闭容器中，在一定条件下发生下述反应，并于10 min时达到平衡：PCl3(g)＋Cl2(g)PCl5(g) ΔH<0。有关数据如下：
PCl3(g)
Cl2(g)
PCl5(g)
初始浓度/mol·L－1
2.0
1.0
0
平衡浓度/mol·L－1
c1
c2
0.4
下列判断不正确的是( )
A．10 min内，v(Cl2)＝0.04 mol·L－1·min－1
B．当容器中Cl2为1.2 mol时，反应达到平衡
C．升高温度，反应的平衡常数减小，则平衡时PCl3的转化率升高
D．平衡后移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2，在相同条件下再达平衡时，c(PCl5)<0.2 mol·L－1
解析：选C。由题意可知c1＝1.6，c2＝0.6。A项，v(Cl2)＝(1.0 mol·L－1－0.6 mol·L－1)/10 min＝0.04 mol·L－1·min－1；B项，反应达平衡时Cl2的物质的量为0.6 mol·L－1×2 L＝1.2 mol；C项，正反应是放热反应，所以升高温度，K减小，平衡向逆反应方向移动，PCl3的转化率降低；D项，平衡后移走2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2相当于压强减小一半，平衡向逆反应方向移动，c(PCl5)<0.2 mol·L－1。
9．已知反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝Q kJ·mol－1，在三个不同容积的容器中分别充入1 mol CO与2 mol H2，恒温恒容，测得平衡时CO的转化率如下表。
序号
温度/℃
容器体积
CO转化率
平衡压强/Pa
①
200
V1
50%
p1
②
200
V2
70%
p2
③
350
V3
50%
p3
下列说法正确的是( )
A．反应速率：③>①>②
B．平衡时体系压强：p1∶p2＝5∶4
C．若容器体积V1>V3，则Q<0
D．若实验②中CO和H2用量均加倍，则CO转化率<70%
解析：选C。①、②的温度相同，而转化率②>①，则②可看作在①的基础上加压，即V1>V2，因此反应速率：②>①，A错误；①与②比较，达到平衡时，平衡混合物的物质的量之比为5∶4，但V1与V2不等，因此平衡时体系压强：p1∶p2≠5∶4，B错误；若容器体积V1>V3且温度相同，则①与③比较，CO的转化率③>①，而现在CO的转化率相同，则升温③的平衡逆向移动，而升温平衡向吸热反应方向移动，即逆向是吸热反应，C正确；若实验②中CO和H2用量均加倍，则可看作在②的基础上加压，CO转化率增大，D错误。
10．T ℃时，在容积为2 L的3个恒容密闭容器中发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下：
容器
甲
乙
丙
反应物的投入量
3 mol A、
2 mol B
6 mol A、
4 mol B
2 mol C
达到平衡的
时间/min
5
8
A的浓度
/mol·L－1
c1
c2
C的体积分数/%
w1
w3
混合气体的
密度/g·L－1
ρ1
ρ2
下列说法正确的是( )
A．若x＜4，则2c1＜c2
B．若x＝4，则w1＝w3
C．无论x的值是多少，均有2ρ1＝ρ2
D．甲容器达到平衡所需的时间比乙容器达到平衡所需的时间短
解析：选C。若x＜4，则正反应为气体分子数减少的反应，乙容器对于甲容器而言，相当于加压，平衡正向移动，所以2c1＞c2，A项错误；若x＝4，则反应前后气体分子数相等，由于起始时甲容器中A、B的投入量之比与化学方程式中对应化学计量数之比不相等，故w3不可能等于w1，B项错误；起始时乙容器中A、B的投入量是甲容器的2倍，两容器的容积相等，故恒有2ρ1＝ρ2，C项正确；起始时乙容器中A、B的浓度是甲容器中的2倍，故乙容器达到平衡所需的时间比甲容器达到平衡所需的时间短，D项错误。
二、非选择题
11．一定条件下，体积为1 L的密闭容器中发生如下反应：SiF4(g)＋2H2O(g)SiO2(s)＋4HF(g) ΔH＝＋148.9 kJ·mol－1。
(1)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的是 (填序号)。
a．4v消耗(SiF4)＝v生成(HF)
b．容器内气体压强不再变化
c．容器内气体的总质量不再变化
d．HF的体积分数不再变化
(2)反应过程中测定的部分数据如下表(表中t2>t1)所示。
反应时间/min
n(SiF4)/mol
n(H2O)/mol
0
1.20
2.40
t1
0.80
a
t2
b
1.60
通过a或b的值及化学平衡原理说明t1时反应是否达到化学平衡状态：
。
(3)若只改变一个条件使上述反应的化学平衡常数变大，该反应 (填序号)。
a．一定向正反应方向移动
b．一定向逆反应方向移动
c．一定是减小压强造成的
d．一定是升高温度造成的
e．SiF4的平衡转化率一定增大
解析：(1)反应过程中任何时刻4v消耗(SiF4)＝v生成(HF)。
(2)0～t1 min，反应消耗的SiF4为0.40 mol，根据已知反应可确定消耗的H2O为0.80 mol，故a＝1.60，t2 min时，H2O仍为1.60 mol，故b＝0.80。由此可判断t1时该反应已经达到化学平衡状态。
答案：(1)bcd
(2)a＝1.60(或b＝0.80)，说明在一定条件下，t1～t2时各组分的浓度(或物质的量)均已不再发生改变，则t1时反应已经达到化学平衡状态
(3)ade
12．在一个体积为2 L的密闭容器中，高温下发生反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)。其中CO2、CO的物质的量随时间的变化关系如图所示。
(1)反应在1 min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2 g。用CO2的浓度变化表示的反应速率v(CO2)＝ 。
(2)反应进行至2 min时，若只升高温度，曲线发生的变化如图所示，3 min时再次达到平衡，则ΔH 0(填“>”“<”或“＝”)。
(3)5 min时再充入一定量的CO(g)，平衡发生移动。下列说法正确的是 (填序号)。
a．v正先增大后减小 b．v正先减小后增大
c．v逆先增大后减小 d．v逆先减小后增大
表示n(CO2)变化的曲线是 (填图中曲线的字母编号)。
(4)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态： 。
解析：(1)Fe―→FeO，固体质量增加3.2 g，说明生成FeO(与反应的CO2等物质的量)0.2 mol，v(CO2)＝＝0.1 mol·L－1·min－1。
(2)由于建立新平衡时CO物质的量增加，可知升高温度，平衡正向移动，说明正反应吸热。
(3)充入CO，CO浓度增大，逆反应速率增大，之后逐渐减小；5 min时CO2浓度不变，正反应速率不变，平衡逆向移动，CO2浓度增大，正反应速率逐渐增大。
答案：(1)0.1 mol·L－1·min－1 (2)> (3)c b (4)Fe(或FeO)的质量(或物质的量)保持不变；或固体总质量保持不变
13．肼(N2H4)与N2O4是火箭发射中最常用的燃料与助燃剂。
(1)800 ℃时，某密闭容器中存在如下反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g) ΔH＞0，若开始向容器中加入1 mol·L－1的NO2，反应过程中NO的产率随时间的变化如图中曲线Ⅰ所示。
①反应Ⅱ相对于反应Ⅰ而言，改变的条件可能是 。
②请在图中绘制出在其他条件与反应Ⅰ相同，反应在820 ℃时进行，NO的产率随时间的变化曲线。
(2)已知N2O4(g)2NO2(g) ΔH＝＋57.20 kJ·mol－1，开始时，将一定量的NO2、N2O4充入一个容器为2 L的恒容密闭容器中，浓度随时间变化关系如下表所示：
时间/min
0
5
10
15
20
25
30
c(X)/mol·L－1
0.2
c
0.6
0.6
1.0
c1
c1
c(Y)/mol·L－1
0.6
c
0.4
0.4
0.4
c2
c2
①c(X)代表 (填化学式)的浓度。
②前10 min内用NO2表示的反应速率为 ；
20 min时改变的条件是 ；
重新达到平衡时，NO2的百分含量 (填字母)。
a．增大 b．减小
c．不变 d．无法判断
解析：(1)①由于Ⅱ达到平衡时产率与Ⅰ相同但所用时间减少，故改变的条件是使用催化剂；②温度升高，速率加快且有利于平衡向右进行，因此达到平衡所用时间比Ⅰ少但比Ⅱ多，NO的产率高于0.6。(2)①由表中数据知，X代表的物质浓度增加值是Y代表的物质浓度减小值的二倍，故X代表NO2，Y代表N2O4；②0～10 min内，NO2浓度增加了0.4 mol·L－1，故v(NO2)＝0.04 mol·L－1·min－1；20 min时，NO2浓度增大而N2O4浓度不变，故改变的条件是向容器中加入0.8 mol NO2；由于温度保持不变，故K是定值，将平衡常数表达式变换为＝，由于c(NO2)肯定增大，故减小，故减小，所以混合物中NO2百分含量减小。
答案：(1)①使用催化剂
②
(2)①NO2 ②0.04 mol·L－1·min－1 向容器中加入0.8 mol NO2(其他合理答案也可) b
14．合成氨工业是贵州省开磷集团的重要支柱产业之一。氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。
(1)在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。该可逆反应达到平衡的标志是 。
A．3v正(H2)＝2v逆(NH3)
B．单位时间生成m mol N2的同时生成3m mol H2
C．容器内的总压强不再随时间而变化
D．混合气体的密度不再随时间变化
(2)工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理，在一定温度下，体积为2 L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。请回答下列问题：
时间/min
CH4/mol
H2O/mol
CO/mol
H2/mol
0
0.40
1.00
0
0
5
a
0.80
c
0.60
7
0.20
b
0.20
d
10
0.21
0.81
0.19
0.64
①分析表中数据，判断5 min时反应是否处于平衡状态？ (填“是”或“否”)，前5 min反应的平均反应速率v(CH4)＝ 。
②反应在7～10 min内，CO的物质的量减少的原因可能是 。
A．减少CH4的物质的量 B．降低温度
C．升高温度 D．充入H2
(3)氨的催化氧化：4NH3＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)是工业制硝酸的重要反应。在1 L密闭容器中充入4 mol NH3(g)和5 mol O2(g)，保持其他条件不变，测得c(NO)与温度的关系如图所示。该反应的ΔH (填“＞”“＜”或“＝”)0；T0 ℃下，NH3的转化率为 。
解析：(1)3v逆(NH3)＝2v正(H2)时反应达到平衡，A项错误；生成m mol N2，必生成3m mol H2，但反应不一定达到平衡，B项错误；此反应为反应前后气体分子数不相等的反应，压强不变可以说明反应达到平衡状态，C项正确；混合气体总质量不变，容器体积不变，所以混合气体的密度始终不变，故混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，D项错误。(2)①根据反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)，结合表中数据5 min时H2为0.60 mol，可知CO为0.20 mol，即c＝0.20，则a＝0.20，7 min时，各物质的物质的量与5 min时相同，所以5 min时反应达到平衡；v(CH4)＝＝0.02 mol·L－1·min－1。②10 min时，只有CO的物质的量减少，其他物质的物质的量都增加，所以原因只能是充入氢气，使平衡逆向移动，选D。(3)由图像可知，NO的浓度达到最大值后，随温度升高，NO的浓度又逐渐减小，所以该反应的ΔH＜0；T0 ℃时，c(NO)＝3.0 mol·L－1，则反应消耗的n(NH3)＝3.0 mol，NH3的转化率为×100%＝75%。
答案：(1)C (2)①是 0.02 mol·L－1·min－1 ②D
(3)＜ 75%
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