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【同步讲义】高中化学（人教版2019）必修第二册--第11讲 化学反应的限度 化学反应条件的控制 讲义
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第11讲 化学反应的限度 化学反应条件的控制
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课程标准
课标解读
1．了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态。
2．知道化学平衡的特征及判定方法。
3．了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用，体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性。
1．通过化学平衡的形成和特征，形成可逆反应在一定条件下会达到一个动态平衡状态，当该条件发生变化时，旧的化学平衡状态被破坏的变化观念与平衡思想。
2．初步认识实验方案设计、实验条件控制、数据处理等方法在化学学习和科学研究中的应用。通过实验认识化学反应的速率和化学反应的限度，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
知识精讲
知识点01 化学反应的限度
1．可逆反应的特点
（1）概念：相同条件下正逆反应同时进行的反应
（2）特点：反应不能进行到底，存在反应限度，反应物与产物共存。
2．化学平衡的建立
（1）过程
项目
浓度
速率变化
v正、v逆关系
开始
反应物浓度最大
v正最大
v正＞v逆
生成物浓度最小
v逆最小
变化
反应物浓度减小
v正减小
v正＞v逆
生成物浓度增大
v逆增大
平衡
反应物浓度不变
v正不变
v正＝v逆
生成物浓度不变
v逆不变
（2）图像
3．化学平衡状态
（1）前提：一定条件（温度、浓度、压强）
（2）特点
①正反应速率和逆反应速率相等
②反应物和生成物的浓度不再改变
③达到一种表面静止的的动态平衡状态
（3）限度：化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到或完成的最大程度。
（4）变化：条件改变，化学平衡状态发生变化
【即学即练1】可逆反应在生产生活中普遍存在。如图所示，下列有关反应的叙述错误的是（ ）。
A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零
B．t1前，随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大
C．反应到达t1时，正反应速率与逆反应速率相等，反应停止
D．反应在t1之后，正反应速率与逆反应速率相等，反应达到化学平衡状态
【解析】选C。反应开始时，反应物的浓度最大，正反应速率最大，生成物的浓度为零，逆反应速率为零，故A正确；随着反应的进行，反应物的浓度降低，则t1前正反应速率逐渐减小，生成物的浓度增大，则逆反应速率逐渐增大，故B正确；反应到达t1时，正反应速率与逆反应速率相等，但都不为零，反应没有停止，故C错误；反应在t1之后，正反应速率与逆反应速率相等，但都不为零，达到化学平衡状态，故D正确。
知识点02 化学反应条件的控制
1．化学反应条件的控制
2．合成氨反应条件的控制
（1）合成氨反应条件和氨的产率关系
①低温时，氨的产率高
②高压时，氨的产率高
（2）合成氨反应条件的选择
从速率角度考虑
从氨的产率角度考虑
温度
高温
低温
压强
高压
高压
实际选择
400~500℃
10~30MPa
3．提高燃料的燃烧效率
（1）燃料燃烧的条件
①燃料与适当过量的空气或氧气接触
②温度达到燃料的着火点
（2）提高燃料的燃烧效率的措施
①增大燃料与空气的接触面积（如粉碎、气化等）
②通入适当过量的空气或氧气
③炉膛材料选用导热性差的物质
④烟道废气中的热量回收利用
【特别提醒】在实际生产过程中，压强不能过大，压强过大，对动力和设备要求越高，成本越高。
【即学即练2】工业上合成氨反应为N2（g）+3H2（g）2NH3（g），在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是（ ）。
A．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好
B．压强越高，反应速率越快，因此采取的压强越高越好
C．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂
D．可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨气溶解以提高反应速率
【解析】选C。温度越高反应速率越快，但温度过高会消耗更多的燃料，因此实际生产中的温度不是越高越好，A错误；压强越大反应速率越快，但压强过高会增加设备的成本，因此实际生产中的压强不是越高越好，B错误；可选用适当的催化剂来提高反应速率，C正确；合成氨反应为高温条件，加入一定量的水蒸气不能使氨气溶解，并不能提高反应速率，D错误。
能力拓展
考法01 化学平衡的特征和标志
【典例1】（2022·浙江1月学考）一定温度下，向1L恒容密闭容器中充入1.6molSO2和足量O2，发生反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），2min时测得SO2的物质的量为1.2mol。下列相关说法不正确的是（ ）。
A．0～2min内，以SO2表示的平均反应速率为0.2mol·L－1·min－1
B．在容器中加入催化剂，会加快反应速率
C．达到平衡时，容器中存在SO2、O2和SO3
D．当容器内密度不再发生变化时，说明反应已达到平衡状态
【解析】选D。0～2min内，消耗0.4mol二氧化硫，用SO2表示的平均反应速率为0.2mol·L－1·min－1，A正确；使用催化剂是为了增大反应速率，缩短达到平衡的时间，B正确；此反应为可逆反应，达到平衡时，容器中SO2、O2和SO3共存，C正确；容器为恒容密闭容器，根据质量守恒可知，容器内气体的密度始终保持不变，故无法判断反应是否达到平衡状态，D错误。
【知识拓展】
1．化学平衡的特征
2．化学平衡状态的判断依据
【特别提醒】判断一个可逆反应是否达到平衡状态时，特别要注意反应前后气体体积不变的化学反应的特殊性———在其他条件不变的条件下，反应前后的每时每刻气体的总物质的量、总体积、总压强、密度、平均摩尔质量等始终不变。
考法02 反应条件调控的措施
【典例2】（2022·江苏泰州高一检测）对于工业合成氨反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g），以下分析不正确的是（ ）。
A．可以通过改变温度、压强控制合成氨的反应限度
B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率
C．500℃左右比室温更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率
D．合成氨工业采用高压，不仅能提高转化率，还能缩短到达平衡的时间
【解析】选C。可以改变外界条件控制化学反应的限度，A项正确；压强越大，氨的产率越高，B项正确；合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高，C项错误；压强越大，氨的产率越高，反应物的转化率越高，同时，压强越高，化学反应速率越快，到达平衡的时间越短，D项正确。
【知识拓展】
（1）改变化学反应速率：改变反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强、固体的表面积以及催化剂的合理使用等。
（2）改变可逆反应进行的限度：改变可逆反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强等。
分层提分
题组A 基础过关练
1．下列关于提高燃料燃烧效率的说法，不正确的是（ ）。
A．空气量越多越好
B．应通入适量的空气
C．固体燃料燃烧前最好粉碎
D．液体燃料燃烧时可以以雾状喷出
【解析】选A。把固体粉碎或液体雾化都是为了增大与空气的接触面积有利于充分燃烧，而空气的量要适当，因空气量过多，会带走一部分热量。
2．化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下面说法中错误的是（ ）。
A．能够节约原料和能源 B．能够提高产品的产量
C．能够提高经济效益 D．能够提高化学反应速率
【解析】选D。提高化学反应的限度，可使更多的反应物转化为生成物，提高产品的产量，提高原料的利用率，但不一定提高化学反应速率。
3．（2021·湖南合格考）高炉炼铁过程中涉及反应C+CO22CO，该反应达到平衡时，下列说法错误的是（ ）。
A．反应达到了最大限度 B．CO2的浓度保持不变
C．正、逆反应速率相等 D．反应停止
【解析】选D。化学平衡是一种动态平衡，达到平衡时，正逆反应速率相等，各组分的浓度不再变化，反应达到了最大限度，但是反应仍然继续进行，反应速率不等于零。
4．（2021·山东合格考）在实验室中模拟H2（g）+I2（g）2HI（g）时，控制反应条件不变，将一定量的氢气和碘蒸气充入恒容密闭容器中，反应一段时间后，不能确定该反应已经达到化学平衡状态的是（ ）。
A．容器中的压强不再变化
B．H2的浓度不再变化
C．容器中混合物的颜色不再变化
D．HI的物质的量不再变化
【解析】选A。由于反应前后气体的系数和相等，故在恒温恒容的密闭容器中，气体的压强始终保持不变，故容器中的压强不再变化不能作为判断平衡的标志，A符合题意；平衡的标志之一就是各组分的浓度保持不变，故H2的浓度不再变化能够判断反应达到平衡状态，B不符合题意；反应体系中H2和HI均为无色，而碘蒸气为紫色，故反应过程中容器的混合物的颜色一直在改变，故容器中混合物的颜色不再变化能够判断反应达到平衡状态，C不符合题意；平衡的标志之一就是各组分的物质的量保持不变，故HI的物质的量不再变化能够判断反应达到平衡状态，D不符合题意。
5．下列各组反应中，不属于可逆反应的是（ ）。
A．N2+3H22NH3和2NH3N2+3H2
B．H2+I22HI和2HIH2+I2
C．2H2+O22H2O和2H2O2H2↑+O2↑
D．2SO2+O22SO3和2SO32SO2+O2
【解析】选C。根据可逆反应的定义，在相同条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。所以，C中的反应不是可逆反应。
6．（2022·大连高一检测）在可逆反应2SO2+O22SO3中，充入一定量的18O2足够长的时间后，18O（ ）。
A．只存在于O2中 B．只存在于O2和SO3中
C．只存在于O2和SO2中 D．存在于O2、SO2和SO3中
【解析】选D。可逆反应同时向正、逆两个方向进行，故最后18O存在于所有含氧物质中，故D正确。
7．在200℃时，将amolH2（g）和bmolI2（g）充入体积为VL的密闭容器中，发生反应：I2（g）+H2（g）2HI（g）。
（1）反应刚开始时，由于c（H2）＝________，c（I2）＝________。而c（HI）＝________，所以化学反应速率________（填“v（正）”或“v（逆）”）最大，则________（填“v（正）”或“v（逆）”）最小（为0）。
（2）随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c（H2）________，c（I2）_____________，而c（HI）________，从而化学反应速率v（正）________，而v（逆）________。
（3）当反应进行到v（正）与v（逆）________时，此可逆反应达到了最大限度。若保持外界条件不变时，混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率都将________。
【解析】I2（g）+H2（g）2HI（g），开始时，c（H2）和c（I2）为最大值，正反应速率最大，由于此时没有HI，逆反应速率最小，为0，随着反应的进行，c（H2）和c（I2）越来越小，正反应速率越来越小，逆反应速率逐渐变大，直到平衡，v（正）＝v（逆）。
【答案】（1）mol·L－1；mol·L－1；0；v（正）；v（逆）
（2）减小；减小；增大；减小；增大（3）相等；保持不变
8．在容积为5L的密闭容器中，加入0.2molCO和0.2molH2O（g），在催化剂存在的条件下高温加热，发生反应CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），并放出热量。反应中CO2的浓度随时间变化的曲线如图所示。
（1）根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为____________；
反应达到平衡时c（H2）＝________________。
（2）判断该反应达到平衡状态的依据是______（填字母）。
A．单位时间内CO消耗的物质的量和CO2消耗的物质的量相等
B．CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
C．CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
D．正、逆反应速率都为0
【解析】（1）由题图可知，从第10min时反应达到平衡状态，则v（CO）＝v（CO2）＝＝＝0.003mol·L－1·min－1；反应达到平衡时c（H2）＝Δc（H2）＝Δc（CO2）＝0.03mol·L－1。
（2）可逆反应达到化学平衡状态时，各物质的百分含量保持一定，各物质浓度保持不变，正、逆反应速率相等且不为0。
【答案】（1）0.003mol·L－1·min－1；0.03mol·L－1（2）AC
题组B 能力提升练
1．一定条件下，向某密闭容器中投入一定量的X和Z，发生反应X（g）+3Y（g）2Z（g），反应过程中正、逆反应速率v随时间t的变化情况正确的是（ ）。
【解析】选C。向某密闭容器中投入一定量的X和Z，由于没有Y，所以初始时刻v正为0，v逆不为0，v逆＞v正，随着反应进行v逆逐渐减小，v正逐渐增大，直至二者相等达到平衡，且不再改变；综上所述，C符合题意。
2．（2022•泰州高一检测）一定温度下可逆反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）达平衡的标志是（ ）。
A．v正（N2）＝v正（H2） B．v正（N2）＝3v逆（H2）
C．v正（H2）＝v逆（NH3） D．v正（H2）＝v逆（NH3）
【解析】选C。反应达到平衡状态时，不同物质的正逆反应速率之比等于其化学计量数之比。v正（N2）＝v正（H2），都是正反应速率，其速率之比始终等于化学计量数之比，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；v正（N2）＝3v逆（H2）反应速率与其计量数之比不相等，所以各物质的正逆反应速率不相等，则该反应没有达到平衡状态，故B错误；v正（H2）＝v逆（NH3），反应速率与其计量数之比相等，说明正逆反应速率相等，所以反应达到平衡状态，故C正确；v正（H2）＝v逆（NH3），反应速率与其计量数之比不相等，所以各物质的正逆反应速率不相等，则该反应没有达到平衡状态，故D错误。
3．（2022·安徽铜陵高一下学期期中检测）A和B在溶液中进行如下的可逆反应：A+BAB，反应开始时溶液中只有A和B，反应过程中A、B、AB的物质的量浓度随时间变化的曲线图正确的是（ ）。
【解析】选D。因为反应开始时溶液中只有A和B，所以该反应的反应物是A和B，随着反应的进行，它们的浓度逐渐减小，AB是生成物，随着反应的进行，它的浓度逐渐增大，当到某一时刻时，它们同时达到平衡，浓度不再变化。A和B选项反应物和生成物不对，C选项反应没有同时达到平衡。
4．（2022·潍坊高一检测）经过化学家长期研究发现高炉中：Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g）是可逆反应。一定温度下，在一体积恒定容器中发生上述反应，下列情况能说明反应达到平衡的是（ ）。
A．气体平均摩尔质量不变
B．容器内压强不变
C．容器中n（CO）＝n（CO2）
D．v（CO）＝v（CO2）
【解析】选A。气体平均摩尔质量＝气体的总质量÷气体的总物质的量，随着正反应的发生，气体的质量变大，但气体的总物质的量不变，故气体的平均摩尔质量是一个变量，当气体平均摩尔质量不变时能说明该反应达到平衡，A符合题意；反应前后气体的分子数不变，故在一定的温度下体积恒定容器内压强不变，不能说明该反应达到平衡状态，B不符合题意；容器中n（CO）＝n（CO2）不能说明两种气体的浓度不再发生变化，因此不能说明该反应达到平衡，C不符合题意；v（CO）＝v（CO2）不能说明正反应速率等于逆反应速率，故不能说明该反应达到平衡状态，D不符合题意。
5．甲烷消除NO2的污染原理为CH4（g）+2NO2（g）N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）。在一定温度下，向恒容密闭容器中充入一定量的CH4和NO2进行上述反应。下列表述能用来判断该反应达到化学平衡状态的是（ ）。
A．v正（CH4）＝2v逆（NO2）
B．容器中混合气体的平均密度不再变化
C．容器中混合气体的平均摩尔质量不再发生变化
D．单位时间内，消耗1molCH4同时生成1molCO2
【解析】选C。v正（CH4）＝2v逆（NO2）不满足化学计量数关系，说明没有达到平衡状态，故A不符合题意；该反应前后都是气体，气体总质量、容器容积为定值，则混合气体密度始终不变，因此不能根据混合气体密度判断平衡状态，故B不符合题意；该反应为气体体积增大的反应，气体的平均摩尔质量为变量，当容器中混合气体平均摩尔质量不再发生变化时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故C符合题意；单位时间内，消耗1molCH4同时生成1molCO2，表示的都是正反应速率，无法判断是否达到平衡状态，故D不符合题意。
6．（2022·河北邯郸高一下期中）SO2与O2在一定条件下合成SO3的反应，达到平衡时变化关系如图所示，下列说法错误的是（ ）。
A．反应的方程式为2SO2+O22SO3
B．达到平衡时SO2与O2的转化率之比为1∶1
C．达到平衡时，断开SO2的硫氧键的个数是断开O2的氧氧键个数的4倍
D．达到平衡时，增大SO2的物质的量浓度可提高反应物的转化率
【解析】选D。SO2与O2反应生成SO3方程式为2SO2+O22SO3，A选项正确；根据图示，反应开始时SO2与O2的个数比为2∶1，其反应的个数比也为2∶1，所以SO2与O2的转化率之比为1∶1，B选项正确；1个SO2分子中含2个硫氧键，1个O2分子中含1个氧氧键，根据方程式2SO2+O22SO3，断开断开4个硫氧键时同时断开1个氧氧键，C选项正确；达到平衡时，增大SO2的物质的量浓度可提高O2的转化率，而不能提高SO2的转化率，D选项错误。
7．向某容积一定的密闭绝热容器中充入2molNO和1molO2，一定条件下发生反应：2NO（g）+O2（g）2NO2（g），其反应速率与反应时间关系如图所示，下列选项表明达到平衡状态的是（ ）。
A．NO、O2物质的量之比为2∶1
B．M、N、P、Q四点中，N点时反应已达到平衡状态
C．混合气体的总质量不再变化
D．单位时间内生成2amolNO2的同时，生成amolO2
【解析】选D。NO、O2物质的量之比始终为2∶1，不能说明达到平衡状态，故A不符合题意；M、N、P、Q四点中，N点时反应速率最大，但随着时间的推移，速率仍在变化，并不是平衡状态，故B不符合题意；该反应进行前后，混合气体的总质量始终不变，因此不能说明达到平衡状态，故C不符合题意；单位时间内生成2amolNO2，反应正向进行，同时又生成amolO2，反应逆向进行，两个不同方向，改变量之比等于化学计量数之比，说明达到平衡状态，故D符合题意。
8．（2022·陕西榆林高一期末检测）对利用甲烷消除NO2污染进行研究，CH4+2NO2N2+CO2+2H2O。在2L密闭容器中，控制不同温度，分别加入0.50molCH4和1.2molNO2，测得n（CH4）随时间变化的有关实验数据见下表。下列说法正确的是（ ）。
组别
温度
时间/min（n/mol）
0
10
20
40
50
①
T1
n（CH4）
0.50
0.35
0.25
0.10
0.10
②
T2
n（CH4）
0.50
0.30
0.18
0.15
A．组别1中，0－20min内，NO2的降解速率为0.025mol·L－1·min－1
B．由实验数据可知实验控制的温度T1＞T2
C．40min时，表格中T2对应反应已经达到平衡状态
D．0～10min内，CH4的降解速率①＞②
【解析】选C。①中0～20min内，v（CH4）＝＝0.00625mol•L－1•min－1，NO2的降解速率为v（NO2）＝2v（CH4）＝0.0125mol•L－1•min－1，故A错误；温度越高反应速率越大，实验数据可知0～20min内，实验①中CH4物质的量的变化量为0.25mol，实验②中CH4的变化量0.32mol，则实验②温度高，由实验数据可知实验控制的温度T1＜T2，故B错误；T1、40min时，反应达到平衡，因T2温度较高，平衡时用时更少，所以表格中40min时T2对应反应已经达到平衡状态，故C正确；温度越高，反应速率越快，则0～10min内，CH4的降解速率①＜②，故D错误。
9．氮的氧化物是大气污染物之一，用活性炭还原氮氧化物，可防止空气污染。向2L真空密闭容器中加入固体活性炭（无杂质，足量）和NO，在三种不同条件下发生反应C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g），NO物质的量变化如下表所示。
请回答下列问题：
（1）汽车尾气中常含有碳烟、CO、NO等有害物质，尾气中含有碳烟的主要原因是_______________。
（2）与实验1相比，实验2使用了效率更高的_______________。
（3）若实验1与实验3控制的条件仅仅是温度不同，则T1℃____T2℃（填“＞”“＜”或“＝”）。
（4）实验1中在0~10min内，以NO表示的该反应速率v（NO）＝_____mo1•L－1•min－1。
（5）下列描述中能说明反应C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）已达平衡的是________（填字母）。
A．v（N2）正＝v（CO2）正
B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
C．容器中气体的密度不随时间而变化
D．容器中气体压强不随时间而变化
【解析】（1）汽车燃料是化石燃料，若充分燃烧，碳元素被氧化为二氧化碳，不充分燃烧则有碳烟、CO等生产，尾气中含有碳烟的主要原因是燃料燃烧不充分；（2）由表知，与实验1相比，实验2反应速度更快，建立平衡所需的时间更短，但最终达到的是同一个平衡状态，因此使用了效率更高的催化剂；（3）若实验1与实验3控制的条件仅仅是温度不同，温度不同导致最终建立的不是同一个平衡，反应速率也不同，从数据看，实验3的反应速率更快，温度越高，反应速率越快，因此T1℃＜T2℃。（4）实验1中在0~10min内，以NO表示的该反应速率v（NO）＝＝0.02mol•L－1•min－1。（5）化学反应达到平衡的时候，正、逆反应速率相等，v（N2）正＝v（CO2）正不能说明反应C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）已达平衡，A错误；该反应中，气体的平均相对分子质量会随着反应变化，故容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，即意味着各成分的量不再改变，能说明反应C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）已达平衡，B正确；该反应中，由于碳单质是固体，气体的密度会随着反应变化，故容器中气体的密度不随时间而变化，即意味着各成分的量不再改变，能说明反应C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）已达平衡，C正确；该反应中，由于碳单质是固体，气体的总物质的量、气体压强始终不变，则容器中气体压强不随时间而变化，不能说明反应C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）已达平衡，D错误。
【答案】（1）燃料燃烧不充分（2）催化剂（3）＜（4）0.02（5）BC
10．（2022·东莞高一下学期期中检测）在一定温度下，体积为2L的密闭容器中，NO2和N2O4之间发生反应：2NO2（g）（红棕色）N2O4（g）（无色），如图所示。
（1）曲线_____（填“X”或“Y”）表示NO2的物质的量随时间的变化曲线。
（2）若降低温度，则v（正）____，v（逆）___。（填“加快”或“减慢”或“不变”）。
（3）若上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行，分别测得甲中v（NO2）＝0.3mol/（L•s），乙中v（N2O4）＝6mol/（L•min），则_____中反应更快。
（4）在0到3min中内N2O4的反应速率为__________。
（5）下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是（填标号）_____。
A．v（NO2）＝2v（N2O4）
B．容器内压强不再发生变化
C．X的体积分数不再发生变化
D．容器内气体原子总数不再发生变化
E．相同时间内消耗nmol的Y的同时生成2nmol的X
F．相同时间内消耗nmol的Y的同时消耗2nmol的X
【解析】（1）由方程式2NO2（g）（红棕色）N2O4g）（无色），可知反应中NO2的物质的量变化较大，则X表示NO2的物质的量随时间的变化曲线；（2）温度降低，正逆反应速率都减慢；（3）分别测得甲中v（NO2）＝0.3mol/（L•s），乙中v（N2O4）＝6mol/（L•min），v（NO2）＝2v（N2O4）＝0.6mol•L－1•min－1＝0.01mol/（L•s），则甲反应较快；（4）v（N2O4）＝＝0.05mol/（L•min）；（5）v（NO2）＝2v（N2O4），未体现正与逆的关系，故A错误；容器内压强不再发生变化，说明达平衡状态，故B正确；X的体积分数不再发生变化，说明达平衡状态，故C正确；容器内气体原子总数不再发生变化，从反应发生容器中原子总数就不变，所以不能作平衡状态的标志，故D错误；只要反应发生就符合相同时间内消耗nmol的Y的同时生成2nmol的X，所以不一定达平衡状态，故E错误；．相同时间内消耗nmol的Y的同时消耗2nmol的X，说明达平衡状态，故F正确。
【答案】（1）X（2）减慢；减慢（3）甲（4）0.05mol/（L•min）（5）BCF
题组C 培优拔尖练
1．（2021~2022学年浙江省宁波市九校联考高一下期末）一定条件下，等物质的量的N2与H2在密闭容器中发生反应：N2+3H22NH3（该反应放热），下列说法不正确的是（ ）。
A．化工生产过程中，反应温度的高低会对氨的产率产生影响
B．平衡时缩小容器体积，正逆反应速率都增大
C．加入催化剂，可以缩短反应达到平衡的时间
D．当N2的体积分数保持不变时，可以说明反应达到了化学平衡状态
【解析】选D。催化剂发挥最大催化活性需要在一定温度下，所以化工生产过程中，反应温度的高低会对氨的产率产生影响，故A正确；平衡时缩小容器体积，压强增大，则正逆反应速率都增大，故B正确；加入催化剂，反应速率加快，可以缩短反应达到平衡的时间，故C正确；设平衡时转化的氮气的物质的量为x，初始时二者物质的量为amol，则根据“三段式”有：
N2（g）
+
3H2（g）
2NH3（g）
起始mol
a
a
0
变化mol
x
3x
2x
平衡mol
a－x
a－3x
2x
平衡时氮气的物质的量分数为×100％＝×100％＝50％，说明反应过程中氮气的物质的量分数为定值，不能据此判断平衡状态，故D错误。
2．（2022·丽水高一检测）已知Fe3++I－Fe2++I2，为了探究FeCl3溶液和KI溶液的反应是否存在一定的限度，取5mL0.5mol•L－1KI溶液，向其中加入0.1mol•L－1的FeCl31mL，充分反应，下列实验操作能验证该反应是否存在限度的是（ ）。
A．再滴加AgNO3溶液，观察是否有黄色沉淀产生
B．再加入CCl4振荡后，观察下层液体颜色是否变为紫红色
C．再加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加AgNO3溶液，观察是否有白色沉淀产生
D．再加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变成血红色
【解析】选D。由2Fe3++2I－2Fe2++I2反应可知，取5mL0.5mol·L－1KI溶液，向其中加入0.1mol·L－1的FeCl31mL，反应后KI过量，无论是否存在反应限度，滴加AgNO3溶液，都有黄色沉淀、白色沉淀生成，故A不选；再加入CCl4振荡后，观察下层液体颜色是否变为紫红色，只能说明生成碘，不能确定反应限度，故B不选；再加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加AgNO3溶液，观察有否白色沉淀产生，不能确定反应限度，反应前后溶液中均存在氯离子，故C不选；再加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变血红色，可知Fe3+有没有反应完，从而确定KI和FeCl3的反应有一定的限度，故D选。
3．下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是（ ）。
A．H2（g）+Br2（g）2HBr（g），恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变
B．2NO2（g）N2O4（g），恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变
C．CaCO3（s）CO2（g）+CaO（s），恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变
D．N2（g）+3H2（g）2NH3（g），反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1
【解析】选D。H2（g）+Br2（g）2HBr（g），恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变，说明溴单质的浓度不再变化，反应达到了平衡状态，A不符合题意；2NO2（g）N2O4（g）是反应前后气体体积变化的反应，当恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变时，反应达到了平衡状态，B不符合题意；CaCO3（s）CO2（g）+CaO（s），恒温、恒容下，反应体系中气体的密度等于气体质量和体积的比值，随反应进行，气体的质量变化，体积不变，所以密度变化，当反应体系中气体的密度保持不变时，反应达到平衡状态，C不符合题意；3H2（g）+N2（g）2NH3（g），反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1，不能证明正、逆反应速率相等，不一定是平衡状态，D符合题意。
4．（2022·辽宁沈阳高一下学期期末）常温下，在2L密闭容器中加入一定量的MoS2、H2、Na2CO3发生反应：MoS2（s）+4H2（g）+2Na2CO3（s）Mo（s）+2CO（g）+4H2O（g）+2Na2S（s）。能说明该反应达到平衡状态的是（ ）。
A．2v正（H2）＝v逆（CO）
B．容器内气体的密度不变
C．消耗4molH2同时生成2molCO
D．CO与H2O的物质的量浓度的比值不变
【解析】选B。达到化学平衡时，应有v正（H2）＝2v逆（CO），故A错误；恒容容器内气体的密度不变，说明气体的质量不变，反应达平衡状态，故B正确；消耗4molH2一定同时生成2molCO，不一定平衡，故C错误；从反应开始投料，CO与H2O的物质的量浓度的比值一直不变，故D错误。
5．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，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）。可以判断该分解反应已经达到化学平衡状态的是（ ）。
A．2v（NH3）＝v（CO2）
B．密闭容器中NH3与CO2的物质的量之比不变
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。未指明其速率是代表正反应速率还是逆反应速率，且倍数关系也不正确，A项不能说明是平衡状态；由于得到的气体中NH3与CO2的体积比恒为2∶1，且体系中只有这两种气体，故NH3的体积分数始终不变，B、D项不能说明是平衡状态。该反应中NH2COONH4为固体，当压强或气体密度不变时，反应达到平衡状态，C项能说明是平衡状态。
6．（2022·江苏南通高一下学期期末）某工业流程中，进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06，发生化学反应2NO（g）+O2（g）2NO2（g），在其他条件相同时，测得实验数据如表：根据表中数据，下列说法正确的是（ ）。
压强/
（×105Pa）
温度
/℃
NO达到所列转化率需要时间/s
50%
90%
98%
1.0
30
12
250
2830
90
25
510
5760
8.0
30
0.2
3.9
36
90
0.6
7.9
74
A．升高温度，反应速率加快
B．增大压强，反应速率变慢
C．在1.0×105Pa、90℃条件下，当转化率为98%时的反应已达到平衡
D．若进入反应塔的混合气体为amol，反应速率以v＝示，则在8.0×105Pa、30℃条件下转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为v（NO）＝mol/s
【解析】选D。由表可知，相同压强时，温度高时达到相同转化率需要的时间多，可知升高温度、反应速率减小，故A错误；由表可知，相同温度、压强高时达到相同转化率需要的时间少，可知增大压强，反应速率加快，故B错误；在1.0×105Pa、90℃条件下，当转化率为98%时需要的时间较长，不能确定反应是否达到平衡，故C错误；8.0×105Pa、30℃条件下转化率从50%增至90%时段NO，时间为3.7s，转化的NO为amol×0.1×（90%－50%）＝0.04amol，反应速率以v＝表示，则NO的反应速率为v（NO）＝＝mol/s，故D正确。
7．（2022·安徽宣城高一检测）一定温度和压强下，在2L的密闭容器中合成氨气：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）。反应过程中反应物和生成物的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法错误的是（ ）。
A．0～10min内，以NH3表示的平均反应速率为0.005mol/（L·min）
B．10～20min内，v（N2）∶v（H2）∶v（NH3）＝1∶3∶2
C．该反应在20min时达到化学平衡状态
D．N2的平衡转化率与H2平衡转化率相等
【解析】选D。A项，由图可知，10min时反应生成NH3的物质的量为0.1mol，则0～10min内，以NH3表示的平均反应速率为＝0.005mol/（L·min），故A正确；B项，10～20min内，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，则v（N2）∶v（H2）∶v（NH3）＝1∶3∶2，故B正确；C项，20min时，各物质的物质的量保持不变，说明反应达到化学平衡状态，故C正确；D项，由图可知N2的起始量与H2的起始量之比为2：3，与化学计量数之比不相等，则N2的平衡转化率与H2平衡转化率一定不相等，故D错误。
8．在2L密闭容器中进行反应：aX（s）+bY（g）cP（g）+dQ（g），式中a、b、c、d为化学计量数。在0～3min内，各物质的物质的量（单位为mol）的变化如表所示：
时间
物质的量/mol
X
Y
P
Q
起始
0.5
1.0
1.5
2min末
0.7
2.7
0.8
3min末
2.7
0.8
已知2min内v（Q）＝0.075mol·L－1·min－1，v（P）∶v（Y）＝2∶5。
（1）试确定以下物质的相关量：起始时n（Y）＝________，2min末时n（Q）＝________。
（2）上述反应的化学方程式为____________________________。
（3）用Y表示2min内的反应速率为________________________。
（4）在保持温度和容积不变的情况下，下列关于上述反应的叙述不正确的是________。
a．2min内用X表示的反应速率为0.05mol·L－1·min－1
b．向容器内充入稀有气体Ar（不参与反应），会导致体系压强增大，反应速率加快
c．随着反应的进行，混合气体的平均相对分子质量不再改变即说明反应已经达到平衡
d．随着反应的进行，混合气体的密度不再改变即说明反应已经达到平衡
e．随着反应的进行，混合气体的压强不再改变即说明反应已经达到平衡
【解析】根据表格数据，2min末该反应达到平衡状态，已知2min内v（Q）＝0.075mol·L－1·min－1，则Δc（Q）＝v（Q）×t＝0.075mol·L－1·min－1×2min＝0.15mol·L－1，Δn（Q）＝0.15mol·L－1×2L＝0.3mol。v（P）∶v（Y）＝2∶5＝c∶b，则Δn（P）∶Δn（Y）＝2∶5＝c∶b＝0.2∶Δn（Y），则Δn（Y）＝0.5mol，结合表格其他数据，则两分钟内Δn（X）∶Δn（Y）∶Δn（P）∶Δn（Q）＝0.2mol∶0.5mol∶0.2mol∶0.3mol＝2∶5∶2∶3＝a∶b∶c∶d，因此化学方程式为2X（s）+5Y（g）2P（g）+3Q（g）。（1）从表格数据可知，2min内物质X是增加的，物质P是减少的，则整个反应是逆向进行的，根据上述分析，2min内Δn（Y）＝0.5mol，则起始时n（Y）＝2.7mol－0.5mol＝2.2mol；2min末时，Δn（Q）＝0.3mol，则n（Q）＝1.5mol－0.3mol＝1.2mol；（2）根据上述分析，上述反应的化学方程式为2X（s）+5Y（g）2P（g）+3Q（g）；（3）经分析2min内，Δn（Y）＝0.5mol，则用Y表示的反应速率v（Y）＝＝0.125mol·L－1·min－1；（4）X为固体，不能用X表示反应速率，故a错误；容器的体积不变，向容器内充入稀有气体Ar（不参与反应），气体的浓度不变，反应速率不变，故b错误；X为固体，该反应前后气体的物质的量不变，但气体的质量发生变化，因此随着反应的进行，混合气体的平均相对分子质量不再改变即说明反应已经达到平衡，故c正确；X为固体，该反应前后气体的物质的量不变，但气体的质量发生变化，因此随着反应的进行，混合气体的密度不再改变即说明反应已经达到平衡，故d正确；在保持温度和容积不变的情况下，该反应前后气体的物质的量不变，容器中气体的压强始终不变，混合气体的压强不再改变，不能说明反应已经达到平衡，故e错误。
【答案】（1）2.2mol；1.2mol
（2）2X（s）+5Y（g）2P（g）+3Q（g）
（3）0.125mol·L－1·min－1（4）abe
第11讲 化学反应的限度 化学反应条件的控制
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课程标准
课标解读
1．了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态。
2．知道化学平衡的特征及判定方法。
3．了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用，体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性。
1．通过化学平衡的形成和特征，形成可逆反应在一定条件下会达到一个动态平衡状态，当该条件发生变化时，旧的化学平衡状态被破坏的变化观念与平衡思想。
2．初步认识实验方案设计、实验条件控制、数据处理等方法在化学学习和科学研究中的应用。通过实验认识化学反应的速率和化学反应的限度，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
知识精讲
知识点01 化学反应的限度
1．可逆反应的特点
（1）概念：相同条件下正逆反应同时进行的反应
（2）特点：反应不能进行到底，存在反应限度，反应物与产物共存。
2．化学平衡的建立
（1）过程
项目
浓度
速率变化
v正、v逆关系
开始
反应物浓度最大
v正最大
v正＞v逆
生成物浓度最小
v逆最小
变化
反应物浓度减小
v正减小
v正＞v逆
生成物浓度增大
v逆增大
平衡
反应物浓度不变
v正不变
v正＝v逆
生成物浓度不变
v逆不变
（2）图像
3．化学平衡状态
（1）前提：一定条件（温度、浓度、压强）
（2）特点
①正反应速率和逆反应速率相等
②反应物和生成物的浓度不再改变
③达到一种表面静止的的动态平衡状态
（3）限度：化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到或完成的最大程度。
（4）变化：条件改变，化学平衡状态发生变化
【即学即练1】可逆反应在生产生活中普遍存在。如图所示，下列有关反应的叙述错误的是（ ）。
A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零
B．t1前，随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大
C．反应到达t1时，正反应速率与逆反应速率相等，反应停止
D．反应在t1之后，正反应速率与逆反应速率相等，反应达到化学平衡状态
【解析】选C。反应开始时，反应物的浓度最大，正反应速率最大，生成物的浓度为零，逆反应速率为零，故A正确；随着反应的进行，反应物的浓度降低，则t1前正反应速率逐渐减小，生成物的浓度增大，则逆反应速率逐渐增大，故B正确；反应到达t1时，正反应速率与逆反应速率相等，但都不为零，反应没有停止，故C错误；反应在t1之后，正反应速率与逆反应速率相等，但都不为零，达到化学平衡状态，故D正确。
知识点02 化学反应条件的控制
1．化学反应条件的控制
2．合成氨反应条件的控制
（1）合成氨反应条件和氨的产率关系
①低温时，氨的产率高
②高压时，氨的产率高
（2）合成氨反应条件的选择
从速率角度考虑
从氨的产率角度考虑
温度
高温
低温
压强
高压
高压
实际选择
400~500℃
10~30MPa
3．提高燃料的燃烧效率
（1）燃料燃烧的条件
①燃料与适当过量的空气或氧气接触
②温度达到燃料的着火点
（2）提高燃料的燃烧效率的措施
①增大燃料与空气的接触面积（如粉碎、气化等）
②通入适当过量的空气或氧气
③炉膛材料选用导热性差的物质
④烟道废气中的热量回收利用
【特别提醒】在实际生产过程中，压强不能过大，压强过大，对动力和设备要求越高，成本越高。
【即学即练2】工业上合成氨反应为N2（g）+3H2（g）2NH3（g），在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是（ ）。
A．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好
B．压强越高，反应速率越快，因此采取的压强越高越好
C．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂
D．可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨气溶解以提高反应速率
【解析】选C。温度越高反应速率越快，但温度过高会消耗更多的燃料，因此实际生产中的温度不是越高越好，A错误；压强越大反应速率越快，但压强过高会增加设备的成本，因此实际生产中的压强不是越高越好，B错误；可选用适当的催化剂来提高反应速率，C正确；合成氨反应为高温条件，加入一定量的水蒸气不能使氨气溶解，并不能提高反应速率，D错误。
能力拓展
考法01 化学平衡的特征和标志
【典例1】（2022·浙江1月学考）一定温度下，向1L恒容密闭容器中充入1.6molSO2和足量O2，发生反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），2min时测得SO2的物质的量为1.2mol。下列相关说法不正确的是（ ）。
A．0～2min内，以SO2表示的平均反应速率为0.2mol·L－1·min－1
B．在容器中加入催化剂，会加快反应速率
C．达到平衡时，容器中存在SO2、O2和SO3
D．当容器内密度不再发生变化时，说明反应已达到平衡状态
【解析】选D。0～2min内，消耗0.4mol二氧化硫，用SO2表示的平均反应速率为0.2mol·L－1·min－1，A正确；使用催化剂是为了增大反应速率，缩短达到平衡的时间，B正确；此反应为可逆反应，达到平衡时，容器中SO2、O2和SO3共存，C正确；容器为恒容密闭容器，根据质量守恒可知，容器内气体的密度始终保持不变，故无法判断反应是否达到平衡状态，D错误。
【知识拓展】
1．化学平衡的特征
2．化学平衡状态的判断依据
【特别提醒】判断一个可逆反应是否达到平衡状态时，特别要注意反应前后气体体积不变的化学反应的特殊性———在其他条件不变的条件下，反应前后的每时每刻气体的总物质的量、总体积、总压强、密度、平均摩尔质量等始终不变。
考法02 反应条件调控的措施
【典例2】（2022·江苏泰州高一检测）对于工业合成氨反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g），以下分析不正确的是（ ）。
A．可以通过改变温度、压强控制合成氨的反应限度
B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率
C．500℃左右比室温更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率
D．合成氨工业采用高压，不仅能提高转化率，还能缩短到达平衡的时间
【解析】选C。可以改变外界条件控制化学反应的限度，A项正确；压强越大，氨的产率越高，B项正确；合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高，C项错误；压强越大，氨的产率越高，反应物的转化率越高，同时，压强越高，化学反应速率越快，到达平衡的时间越短，D项正确。
【知识拓展】
（1）改变化学反应速率：改变反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强、固体的表面积以及催化剂的合理使用等。
（2）改变可逆反应进行的限度：改变可逆反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强等。
分层提分
题组A 基础过关练
1．下列关于提高燃料燃烧效率的说法，不正确的是（ ）。
A．空气量越多越好
B．应通入适量的空气
C．固体燃料燃烧前最好粉碎
D．液体燃料燃烧时可以以雾状喷出
【解析】选A。把固体粉碎或液体雾化都是为了增大与空气的接触面积有利于充分燃烧，而空气的量要适当，因空气量过多，会带走一部分热量。
2．化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下面说法中错误的是（ ）。
A．能够节约原料和能源 B．能够提高产品的产量
C．能够提高经济效益 D．能够提高化学反应速率
【解析】选D。提高化学反应的限度，可使更多的反应物转化为生成物，提高产品的产量，提高原料的利用率，但不一定提高化学反应速率。
3．（2021·湖南合格考）高炉炼铁过程中涉及反应C+CO22CO，该反应达到平衡时，下列说法错误的是（ ）。
A．反应达到了最大限度 B．CO2的浓度保持不变
C．正、逆反应速率相等 D．反应停止
【解析】选D。化学平衡是一种动态平衡，达到平衡时，正逆反应速率相等，各组分的浓度不再变化，反应达到了最大限度，但是反应仍然继续进行，反应速率不等于零。
4．（2021·山东合格考）在实验室中模拟H2（g）+I2（g）2HI（g）时，控制反应条件不变，将一定量的氢气和碘蒸气充入恒容密闭容器中，反应一段时间后，不能确定该反应已经达到化学平衡状态的是（ ）。
A．容器中的压强不再变化
B．H2的浓度不再变化
C．容器中混合物的颜色不再变化
D．HI的物质的量不再变化
【解析】选A。由于反应前后气体的系数和相等，故在恒温恒容的密闭容器中，气体的压强始终保持不变，故容器中的压强不再变化不能作为判断平衡的标志，A符合题意；平衡的标志之一就是各组分的浓度保持不变，故H2的浓度不再变化能够判断反应达到平衡状态，B不符合题意；反应体系中H2和HI均为无色，而碘蒸气为紫色，故反应过程中容器的混合物的颜色一直在改变，故容器中混合物的颜色不再变化能够判断反应达到平衡状态，C不符合题意；平衡的标志之一就是各组分的物质的量保持不变，故HI的物质的量不再变化能够判断反应达到平衡状态，D不符合题意。
5．下列各组反应中，不属于可逆反应的是（ ）。
A．N2+3H22NH3和2NH3N2+3H2
B．H2+I22HI和2HIH2+I2
C．2H2+O22H2O和2H2O2H2↑+O2↑
D．2SO2+O22SO3和2SO32SO2+O2
【解析】选C。根据可逆反应的定义，在相同条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。所以，C中的反应不是可逆反应。
6．（2022·大连高一检测）在可逆反应2SO2+O22SO3中，充入一定量的18O2足够长的时间后，18O（ ）。
A．只存在于O2中 B．只存在于O2和SO3中
C．只存在于O2和SO2中 D．存在于O2、SO2和SO3中
【解析】选D。可逆反应同时向正、逆两个方向进行，故最后18O存在于所有含氧物质中，故D正确。
7．在200℃时，将amolH2（g）和bmolI2（g）充入体积为VL的密闭容器中，发生反应：I2（g）+H2（g）2HI（g）。
（1）反应刚开始时，由于c（H2）＝________，c（I2）＝________。而c（HI）＝________，所以化学反应速率________（填“v（正）”或“v（逆）”）最大，则________（填“v（正）”或“v（逆）”）最小（为0）。
（2）随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c（H2）________，c（I2）_____________，而c（HI）________，从而化学反应速率v（正）________，而v（逆）________。
（3）当反应进行到v（正）与v（逆）________时，此可逆反应达到了最大限度。若保持外界条件不变时，混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率都将________。
【解析】I2（g）+H2（g）2HI（g），开始时，c（H2）和c（I2）为最大值，正反应速率最大，由于此时没有HI，逆反应速率最小，为0，随着反应的进行，c（H2）和c（I2）越来越小，正反应速率越来越小，逆反应速率逐渐变大，直到平衡，v（正）＝v（逆）。
【答案】（1）mol·L－1；mol·L－1；0；v（正）；v（逆）
（2）减小；减小；增大；减小；增大（3）相等；保持不变
8．在容积为5L的密闭容器中，加入0.2molCO和0.2molH2O（g），在催化剂存在的条件下高温加热，发生反应CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），并放出热量。反应中CO2的浓度随时间变化的曲线如图所示。
（1）根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为____________；
反应达到平衡时c（H2）＝________________。
（2）判断该反应达到平衡状态的依据是______（填字母）。
A．单位时间内CO消耗的物质的量和CO2消耗的物质的量相等
B．CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
C．CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
D．正、逆反应速率都为0
【解析】（1）由题图可知，从第10min时反应达到平衡状态，则v（CO）＝v（CO2）＝＝＝0.003mol·L－1·min－1；反应达到平衡时c（H2）＝Δc（H2）＝Δc（CO2）＝0.03mol·L－1。
（2）可逆反应达到化学平衡状态时，各物质的百分含量保持一定，各物质浓度保持不变，正、逆反应速率相等且不为0。
【答案】（1）0.003mol·L－1·min－1；0.03mol·L－1（2）AC
题组B 能力提升练
1．一定条件下，向某密闭容器中投入一定量的X和Z，发生反应X（g）+3Y（g）2Z（g），反应过程中正、逆反应速率v随时间t的变化情况正确的是（ ）。
【解析】选C。向某密闭容器中投入一定量的X和Z，由于没有Y，所以初始时刻v正为0，v逆不为0，v逆＞v正，随着反应进行v逆逐渐减小，v正逐渐增大，直至二者相等达到平衡，且不再改变；综上所述，C符合题意。
2．（2022•泰州高一检测）一定温度下可逆反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）达平衡的标志是（ ）。
A．v正（N2）＝v正（H2） B．v正（N2）＝3v逆（H2）
C．v正（H2）＝v逆（NH3） D．v正（H2）＝v逆（NH3）
【解析】选C。反应达到平衡状态时，不同物质的正逆反应速率之比等于其化学计量数之比。v正（N2）＝v正（H2），都是正反应速率，其速率之比始终等于化学计量数之比，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；v正（N2）＝3v逆（H2）反应速率与其计量数之比不相等，所以各物质的正逆反应速率不相等，则该反应没有达到平衡状态，故B错误；v正（H2）＝v逆（NH3），反应速率与其计量数之比相等，说明正逆反应速率相等，所以反应达到平衡状态，故C正确；v正（H2）＝v逆（NH3），反应速率与其计量数之比不相等，所以各物质的正逆反应速率不相等，则该反应没有达到平衡状态，故D错误。
3．（2022·安徽铜陵高一下学期期中检测）A和B在溶液中进行如下的可逆反应：A+BAB，反应开始时溶液中只有A和B，反应过程中A、B、AB的物质的量浓度随时间变化的曲线图正确的是（ ）。
【解析】选D。因为反应开始时溶液中只有A和B，所以该反应的反应物是A和B，随着反应的进行，它们的浓度逐渐减小，AB是生成物，随着反应的进行，它的浓度逐渐增大，当到某一时刻时，它们同时达到平衡，浓度不再变化。A和B选项反应物和生成物不对，C选项反应没有同时达到平衡。
4．（2022·潍坊高一检测）经过化学家长期研究发现高炉中：Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g）是可逆反应。一定温度下，在一体积恒定容器中发生上述反应，下列情况能说明反应达到平衡的是（ ）。
A．气体平均摩尔质量不变
B．容器内压强不变
C．容器中n（CO）＝n（CO2）
D．v（CO）＝v（CO2）
【解析】选A。气体平均摩尔质量＝气体的总质量÷气体的总物质的量，随着正反应的发生，气体的质量变大，但气体的总物质的量不变，故气体的平均摩尔质量是一个变量，当气体平均摩尔质量不变时能说明该反应达到平衡，A符合题意；反应前后气体的分子数不变，故在一定的温度下体积恒定容器内压强不变，不能说明该反应达到平衡状态，B不符合题意；容器中n（CO）＝n（CO2）不能说明两种气体的浓度不再发生变化，因此不能说明该反应达到平衡，C不符合题意；v（CO）＝v（CO2）不能说明正反应速率等于逆反应速率，故不能说明该反应达到平衡状态，D不符合题意。
5．甲烷消除NO2的污染原理为CH4（g）+2NO2（g）N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）。在一定温度下，向恒容密闭容器中充入一定量的CH4和NO2进行上述反应。下列表述能用来判断该反应达到化学平衡状态的是（ ）。
A．v正（CH4）＝2v逆（NO2）
B．容器中混合气体的平均密度不再变化
C．容器中混合气体的平均摩尔质量不再发生变化
D．单位时间内，消耗1molCH4同时生成1molCO2
【解析】选C。v正（CH4）＝2v逆（NO2）不满足化学计量数关系，说明没有达到平衡状态，故A不符合题意；该反应前后都是气体，气体总质量、容器容积为定值，则混合气体密度始终不变，因此不能根据混合气体密度判断平衡状态，故B不符合题意；该反应为气体体积增大的反应，气体的平均摩尔质量为变量，当容器中混合气体平均摩尔质量不再发生变化时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故C符合题意；单位时间内，消耗1molCH4同时生成1molCO2，表示的都是正反应速率，无法判断是否达到平衡状态，故D不符合题意。
6．（2022·河北邯郸高一下期中）SO2与O2在一定条件下合成SO3的反应，达到平衡时变化关系如图所示，下列说法错误的是（ ）。
A．反应的方程式为2SO2+O22SO3
B．达到平衡时SO2与O2的转化率之比为1∶1
C．达到平衡时，断开SO2的硫氧键的个数是断开O2的氧氧键个数的4倍
D．达到平衡时，增大SO2的物质的量浓度可提高反应物的转化率
【解析】选D。SO2与O2反应生成SO3方程式为2SO2+O22SO3，A选项正确；根据图示，反应开始时SO2与O2的个数比为2∶1，其反应的个数比也为2∶1，所以SO2与O2的转化率之比为1∶1，B选项正确；1个SO2分子中含2个硫氧键，1个O2分子中含1个氧氧键，根据方程式2SO2+O22SO3，断开断开4个硫氧键时同时断开1个氧氧键，C选项正确；达到平衡时，增大SO2的物质的量浓度可提高O2的转化率，而不能提高SO2的转化率，D选项错误。
7．向某容积一定的密闭绝热容器中充入2molNO和1molO2，一定条件下发生反应：2NO（g）+O2（g）2NO2（g），其反应速率与反应时间关系如图所示，下列选项表明达到平衡状态的是（ ）。
A．NO、O2物质的量之比为2∶1
B．M、N、P、Q四点中，N点时反应已达到平衡状态
C．混合气体的总质量不再变化
D．单位时间内生成2amolNO2的同时，生成amolO2
【解析】选D。NO、O2物质的量之比始终为2∶1，不能说明达到平衡状态，故A不符合题意；M、N、P、Q四点中，N点时反应速率最大，但随着时间的推移，速率仍在变化，并不是平衡状态，故B不符合题意；该反应进行前后，混合气体的总质量始终不变，因此不能说明达到平衡状态，故C不符合题意；单位时间内生成2amolNO2，反应正向进行，同时又生成amolO2，反应逆向进行，两个不同方向，改变量之比等于化学计量数之比，说明达到平衡状态，故D符合题意。
8．（2022·陕西榆林高一期末检测）对利用甲烷消除NO2污染进行研究，CH4+2NO2N2+CO2+2H2O。在2L密闭容器中，控制不同温度，分别加入0.50molCH4和1.2molNO2，测得n（CH4）随时间变化的有关实验数据见下表。下列说法正确的是（ ）。
组别
温度
时间/min（n/mol）
0
10
20
40
50
①
T1
n（CH4）
0.50
0.35
0.25
0.10
0.10
②
T2
n（CH4）
0.50
0.30
0.18
0.15
A．组别1中，0－20min内，NO2的降解速率为0.025mol·L－1·min－1
B．由实验数据可知实验控制的温度T1＞T2
C．40min时，表格中T2对应反应已经达到平衡状态
D．0～10min内，CH4的降解速率①＞②
【解析】选C。①中0～20min内，v（CH4）＝＝0.00625mol•L－1•min－1，NO2的降解速率为v（NO2）＝2v（CH4）＝0.0125mol•L－1•min－1，故A错误；温度越高反应速率越大，实验数据可知0～20min内，实验①中CH4物质的量的变化量为0.25mol，实验②中CH4的变化量0.32mol，则实验②温度高，由实验数据可知实验控制的温度T1＜T2，故B错误；T1、40min时，反应达到平衡，因T2温度较高，平衡时用时更少，所以表格中40min时T2对应反应已经达到平衡状态，故C正确；温度越高，反应速率越快，则0～10min内，CH4的降解速率①＜②，故D错误。
9．氮的氧化物是大气污染物之一，用活性炭还原氮氧化物，可防止空气污染。向2L真空密闭容器中加入固体活性炭（无杂质，足量）和NO，在三种不同条件下发生反应C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g），NO物质的量变化如下表所示。
请回答下列问题：
（1）汽车尾气中常含有碳烟、CO、NO等有害物质，尾气中含有碳烟的主要原因是_______________。
（2）与实验1相比，实验2使用了效率更高的_______________。
（3）若实验1与实验3控制的条件仅仅是温度不同，则T1℃____T2℃（填“＞”“＜”或“＝”）。
（4）实验1中在0~10min内，以NO表示的该反应速率v（NO）＝_____mo1•L－1•min－1。
（5）下列描述中能说明反应C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）已达平衡的是________（填字母）。
A．v（N2）正＝v（CO2）正
B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
C．容器中气体的密度不随时间而变化
D．容器中气体压强不随时间而变化
【解析】（1）汽车燃料是化石燃料，若充分燃烧，碳元素被氧化为二氧化碳，不充分燃烧则有碳烟、CO等生产，尾气中含有碳烟的主要原因是燃料燃烧不充分；（2）由表知，与实验1相比，实验2反应速度更快，建立平衡所需的时间更短，但最终达到的是同一个平衡状态，因此使用了效率更高的催化剂；（3）若实验1与实验3控制的条件仅仅是温度不同，温度不同导致最终建立的不是同一个平衡，反应速率也不同，从数据看，实验3的反应速率更快，温度越高，反应速率越快，因此T1℃＜T2℃。（4）实验1中在0~10min内，以NO表示的该反应速率v（NO）＝＝0.02mol•L－1•min－1。（5）化学反应达到平衡的时候，正、逆反应速率相等，v（N2）正＝v（CO2）正不能说明反应C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）已达平衡，A错误；该反应中，气体的平均相对分子质量会随着反应变化，故容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，即意味着各成分的量不再改变，能说明反应C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）已达平衡，B正确；该反应中，由于碳单质是固体，气体的密度会随着反应变化，故容器中气体的密度不随时间而变化，即意味着各成分的量不再改变，能说明反应C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）已达平衡，C正确；该反应中，由于碳单质是固体，气体的总物质的量、气体压强始终不变，则容器中气体压强不随时间而变化，不能说明反应C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g）已达平衡，D错误。
【答案】（1）燃料燃烧不充分（2）催化剂（3）＜（4）0.02（5）BC
10．（2022·东莞高一下学期期中检测）在一定温度下，体积为2L的密闭容器中，NO2和N2O4之间发生反应：2NO2（g）（红棕色）N2O4（g）（无色），如图所示。
（1）曲线_____（填“X”或“Y”）表示NO2的物质的量随时间的变化曲线。
（2）若降低温度，则v（正）____，v（逆）___。（填“加快”或“减慢”或“不变”）。
（3）若上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行，分别测得甲中v（NO2）＝0.3mol/（L•s），乙中v（N2O4）＝6mol/（L•min），则_____中反应更快。
（4）在0到3min中内N2O4的反应速率为__________。
（5）下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是（填标号）_____。
A．v（NO2）＝2v（N2O4）
B．容器内压强不再发生变化
C．X的体积分数不再发生变化
D．容器内气体原子总数不再发生变化
E．相同时间内消耗nmol的Y的同时生成2nmol的X
F．相同时间内消耗nmol的Y的同时消耗2nmol的X
【解析】（1）由方程式2NO2（g）（红棕色）N2O4g）（无色），可知反应中NO2的物质的量变化较大，则X表示NO2的物质的量随时间的变化曲线；（2）温度降低，正逆反应速率都减慢；（3）分别测得甲中v（NO2）＝0.3mol/（L•s），乙中v（N2O4）＝6mol/（L•min），v（NO2）＝2v（N2O4）＝0.6mol•L－1•min－1＝0.01mol/（L•s），则甲反应较快；（4）v（N2O4）＝＝0.05mol/（L•min）；（5）v（NO2）＝2v（N2O4），未体现正与逆的关系，故A错误；容器内压强不再发生变化，说明达平衡状态，故B正确；X的体积分数不再发生变化，说明达平衡状态，故C正确；容器内气体原子总数不再发生变化，从反应发生容器中原子总数就不变，所以不能作平衡状态的标志，故D错误；只要反应发生就符合相同时间内消耗nmol的Y的同时生成2nmol的X，所以不一定达平衡状态，故E错误；．相同时间内消耗nmol的Y的同时消耗2nmol的X，说明达平衡状态，故F正确。
【答案】（1）X（2）减慢；减慢（3）甲（4）0.05mol/（L•min）（5）BCF
题组C 培优拔尖练
1．（2021~2022学年浙江省宁波市九校联考高一下期末）一定条件下，等物质的量的N2与H2在密闭容器中发生反应：N2+3H22NH3（该反应放热），下列说法不正确的是（ ）。
A．化工生产过程中，反应温度的高低会对氨的产率产生影响
B．平衡时缩小容器体积，正逆反应速率都增大
C．加入催化剂，可以缩短反应达到平衡的时间
D．当N2的体积分数保持不变时，可以说明反应达到了化学平衡状态
【解析】选D。催化剂发挥最大催化活性需要在一定温度下，所以化工生产过程中，反应温度的高低会对氨的产率产生影响，故A正确；平衡时缩小容器体积，压强增大，则正逆反应速率都增大，故B正确；加入催化剂，反应速率加快，可以缩短反应达到平衡的时间，故C正确；设平衡时转化的氮气的物质的量为x，初始时二者物质的量为amol，则根据“三段式”有：
N2（g）
+
3H2（g）
2NH3（g）
起始mol
a
a
0
变化mol
x
3x
2x
平衡mol
a－x
a－3x
2x
平衡时氮气的物质的量分数为×100％＝×100％＝50％，说明反应过程中氮气的物质的量分数为定值，不能据此判断平衡状态，故D错误。
2．（2022·丽水高一检测）已知Fe3++I－Fe2++I2，为了探究FeCl3溶液和KI溶液的反应是否存在一定的限度，取5mL0.5mol•L－1KI溶液，向其中加入0.1mol•L－1的FeCl31mL，充分反应，下列实验操作能验证该反应是否存在限度的是（ ）。
A．再滴加AgNO3溶液，观察是否有黄色沉淀产生
B．再加入CCl4振荡后，观察下层液体颜色是否变为紫红色
C．再加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加AgNO3溶液，观察是否有白色沉淀产生
D．再加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变成血红色
【解析】选D。由2Fe3++2I－2Fe2++I2反应可知，取5mL0.5mol·L－1KI溶液，向其中加入0.1mol·L－1的FeCl31mL，反应后KI过量，无论是否存在反应限度，滴加AgNO3溶液，都有黄色沉淀、白色沉淀生成，故A不选；再加入CCl4振荡后，观察下层液体颜色是否变为紫红色，只能说明生成碘，不能确定反应限度，故B不选；再加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加AgNO3溶液，观察有否白色沉淀产生，不能确定反应限度，反应前后溶液中均存在氯离子，故C不选；再加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变血红色，可知Fe3+有没有反应完，从而确定KI和FeCl3的反应有一定的限度，故D选。
3．下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是（ ）。
A．H2（g）+Br2（g）2HBr（g），恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变
B．2NO2（g）N2O4（g），恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变
C．CaCO3（s）CO2（g）+CaO（s），恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变
D．N2（g）+3H2（g）2NH3（g），反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1
【解析】选D。H2（g）+Br2（g）2HBr（g），恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变，说明溴单质的浓度不再变化，反应达到了平衡状态，A不符合题意；2NO2（g）N2O4（g）是反应前后气体体积变化的反应，当恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变时，反应达到了平衡状态，B不符合题意；CaCO3（s）CO2（g）+CaO（s），恒温、恒容下，反应体系中气体的密度等于气体质量和体积的比值，随反应进行，气体的质量变化，体积不变，所以密度变化，当反应体系中气体的密度保持不变时，反应达到平衡状态，C不符合题意；3H2（g）+N2（g）2NH3（g），反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1，不能证明正、逆反应速率相等，不一定是平衡状态，D符合题意。
4．（2022·辽宁沈阳高一下学期期末）常温下，在2L密闭容器中加入一定量的MoS2、H2、Na2CO3发生反应：MoS2（s）+4H2（g）+2Na2CO3（s）Mo（s）+2CO（g）+4H2O（g）+2Na2S（s）。能说明该反应达到平衡状态的是（ ）。
A．2v正（H2）＝v逆（CO）
B．容器内气体的密度不变
C．消耗4molH2同时生成2molCO
D．CO与H2O的物质的量浓度的比值不变
【解析】选B。达到化学平衡时，应有v正（H2）＝2v逆（CO），故A错误；恒容容器内气体的密度不变，说明气体的质量不变，反应达平衡状态，故B正确；消耗4molH2一定同时生成2molCO，不一定平衡，故C错误；从反应开始投料，CO与H2O的物质的量浓度的比值一直不变，故D错误。
5．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，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）。可以判断该分解反应已经达到化学平衡状态的是（ ）。
A．2v（NH3）＝v（CO2）
B．密闭容器中NH3与CO2的物质的量之比不变
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。未指明其速率是代表正反应速率还是逆反应速率，且倍数关系也不正确，A项不能说明是平衡状态；由于得到的气体中NH3与CO2的体积比恒为2∶1，且体系中只有这两种气体，故NH3的体积分数始终不变，B、D项不能说明是平衡状态。该反应中NH2COONH4为固体，当压强或气体密度不变时，反应达到平衡状态，C项能说明是平衡状态。
6．（2022·江苏南通高一下学期期末）某工业流程中，进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06，发生化学反应2NO（g）+O2（g）2NO2（g），在其他条件相同时，测得实验数据如表：根据表中数据，下列说法正确的是（ ）。
压强/
（×105Pa）
温度
/℃
NO达到所列转化率需要时间/s
50%
90%
98%
1.0
30
12
250
2830
90
25
510
5760
8.0
30
0.2
3.9
36
90
0.6
7.9
74
A．升高温度，反应速率加快
B．增大压强，反应速率变慢
C．在1.0×105Pa、90℃条件下，当转化率为98%时的反应已达到平衡
D．若进入反应塔的混合气体为amol，反应速率以v＝示，则在8.0×105Pa、30℃条件下转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为v（NO）＝mol/s
【解析】选D。由表可知，相同压强时，温度高时达到相同转化率需要的时间多，可知升高温度、反应速率减小，故A错误；由表可知，相同温度、压强高时达到相同转化率需要的时间少，可知增大压强，反应速率加快，故B错误；在1.0×105Pa、90℃条件下，当转化率为98%时需要的时间较长，不能确定反应是否达到平衡，故C错误；8.0×105Pa、30℃条件下转化率从50%增至90%时段NO，时间为3.7s，转化的NO为amol×0.1×（90%－50%）＝0.04amol，反应速率以v＝表示，则NO的反应速率为v（NO）＝＝mol/s，故D正确。
7．（2022·安徽宣城高一检测）一定温度和压强下，在2L的密闭容器中合成氨气：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）。反应过程中反应物和生成物的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法错误的是（ ）。
A．0～10min内，以NH3表示的平均反应速率为0.005mol/（L·min）
B．10～20min内，v（N2）∶v（H2）∶v（NH3）＝1∶3∶2
C．该反应在20min时达到化学平衡状态
D．N2的平衡转化率与H2平衡转化率相等
【解析】选D。A项，由图可知，10min时反应生成NH3的物质的量为0.1mol，则0～10min内，以NH3表示的平均反应速率为＝0.005mol/（L·min），故A正确；B项，10～20min内，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，则v（N2）∶v（H2）∶v（NH3）＝1∶3∶2，故B正确；C项，20min时，各物质的物质的量保持不变，说明反应达到化学平衡状态，故C正确；D项，由图可知N2的起始量与H2的起始量之比为2：3，与化学计量数之比不相等，则N2的平衡转化率与H2平衡转化率一定不相等，故D错误。
8．在2L密闭容器中进行反应：aX（s）+bY（g）cP（g）+dQ（g），式中a、b、c、d为化学计量数。在0～3min内，各物质的物质的量（单位为mol）的变化如表所示：
时间
物质的量/mol
X
Y
P
Q
起始
0.5
1.0
1.5
2min末
0.7
2.7
0.8
3min末
2.7
0.8
已知2min内v（Q）＝0.075mol·L－1·min－1，v（P）∶v（Y）＝2∶5。
（1）试确定以下物质的相关量：起始时n（Y）＝________，2min末时n（Q）＝________。
（2）上述反应的化学方程式为____________________________。
（3）用Y表示2min内的反应速率为________________________。
（4）在保持温度和容积不变的情况下，下列关于上述反应的叙述不正确的是________。
a．2min内用X表示的反应速率为0.05mol·L－1·min－1
b．向容器内充入稀有气体Ar（不参与反应），会导致体系压强增大，反应速率加快
c．随着反应的进行，混合气体的平均相对分子质量不再改变即说明反应已经达到平衡
d．随着反应的进行，混合气体的密度不再改变即说明反应已经达到平衡
e．随着反应的进行，混合气体的压强不再改变即说明反应已经达到平衡
【解析】根据表格数据，2min末该反应达到平衡状态，已知2min内v（Q）＝0.075mol·L－1·min－1，则Δc（Q）＝v（Q）×t＝0.075mol·L－1·min－1×2min＝0.15mol·L－1，Δn（Q）＝0.15mol·L－1×2L＝0.3mol。v（P）∶v（Y）＝2∶5＝c∶b，则Δn（P）∶Δn（Y）＝2∶5＝c∶b＝0.2∶Δn（Y），则Δn（Y）＝0.5mol，结合表格其他数据，则两分钟内Δn（X）∶Δn（Y）∶Δn（P）∶Δn（Q）＝0.2mol∶0.5mol∶0.2mol∶0.3mol＝2∶5∶2∶3＝a∶b∶c∶d，因此化学方程式为2X（s）+5Y（g）2P（g）+3Q（g）。（1）从表格数据可知，2min内物质X是增加的，物质P是减少的，则整个反应是逆向进行的，根据上述分析，2min内Δn（Y）＝0.5mol，则起始时n（Y）＝2.7mol－0.5mol＝2.2mol；2min末时，Δn（Q）＝0.3mol，则n（Q）＝1.5mol－0.3mol＝1.2mol；（2）根据上述分析，上述反应的化学方程式为2X（s）+5Y（g）2P（g）+3Q（g）；（3）经分析2min内，Δn（Y）＝0.5mol，则用Y表示的反应速率v（Y）＝＝0.125mol·L－1·min－1；（4）X为固体，不能用X表示反应速率，故a错误；容器的体积不变，向容器内充入稀有气体Ar（不参与反应），气体的浓度不变，反应速率不变，故b错误；X为固体，该反应前后气体的物质的量不变，但气体的质量发生变化，因此随着反应的进行，混合气体的平均相对分子质量不再改变即说明反应已经达到平衡，故c正确；X为固体，该反应前后气体的物质的量不变，但气体的质量发生变化，因此随着反应的进行，混合气体的密度不再改变即说明反应已经达到平衡，故d正确；在保持温度和容积不变的情况下，该反应前后气体的物质的量不变，容器中气体的压强始终不变，混合气体的压强不再改变，不能说明反应已经达到平衡，故e错误。
【答案】（1）2.2mol；1.2mol
（2）2X（s）+5Y（g）2P（g）+3Q（g）
（3）0.125mol·L－1·min－1（4）abe
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