第二章 化学反应的方向、限度与速率
（45分钟 100分）
一、选择题（本题包括7小题，每小题6分，共42分）
1. 有效碰撞是指（ ）
A.反应物分子间的碰撞
B.反应物活化分子间的碰撞
C.能发生化学反应的碰撞
D.反应物活化分子间有合适取向的碰撞
答案：CD
解析：反应物分子间的碰撞是随时可以发生的 ( http: / / www.21cnjy.com )，但是只有反应物活化分子之间的碰撞才可能发生化学反应，而能发生化学反应的碰撞就是有效碰撞，这也正是活化分子中有合适取向的碰撞。
2．反应C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g)在一可
变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应
速率几乎无影响的是（ ）
A．增加C的量
B 将容器的体积缩小一半
C．保持体积不变，充入N2使体系压强增大
D、保持压强不变，充入N2使体系体积增大
答案：A、C
解析：C为固体反应物，增加其用量对反应速率 ( http: / / www.21cnjy.com )几乎无影响；容器的体积缩小一半相当于压强增大一倍，浓度增大，正、逆反应速率均增大；体积不变，充入N2使体系压强增大，但反应混合物浓度未改变，反应速率基本不变；充入N2使容器容积增大，总压强不变，但反应混合物浓度同等程度减小，正、逆反应速率均变慢。
3．反应2X(g)+Y(g) 2Z(g)在不同温度下（T1和
T2）产物Z的物质的量n(Z)与反应时间t的关系如右图。
下列判断正确的是
A. T1B. T1>T2 ，正反应为吸热反应
C. T1>T2 ，逆反应为吸热反应
D. T1答案：C
解析 ：对化学平衡的函数图象分析一般要抓住以下几个方面：
（1）看图象：一看面（即纵坐标与横坐标的意 ( http: / / www.21cnjy.com )义），二看线（即线的走向和变化趋势），三看点（即起点、折点、交点、终点），四看辅助线（如等温线、等压线、平衡线等），五看量的变化（如浓度变化、温度变化等）。
（2）在化学平衡图象中，先 ( http: / / www.21cnjy.com )出现拐点的反应则先达到平衡，可表示温度高（如上图）或压强大。由图可知，T1时先达到平衡，而无论正反应是放热还是吸热，升高温度都会增大反应速率，因此T1＞T2，产物Z的物质的量在高温T1时比低温T2时小，说明降低温度平衡向正反应方向移动，即正反应为放热反应。
4. 密闭容器中进行如下反应： ( http: / / www.21cnjy.com )X2(g) + 3Y2(g) 2Z(g)，X2.Y2.Z起始浓度分别为0.2mol.L—1 、 0.6mol.L—1 、0.4mol.L—1 ，当平衡时，下列数据肯定不对的是（ ）
A. X2为0.4mol.L—1，Y2为1.2mol.L—1 B. Y2为1.0mol.L—1
C. X2为0.3mol.L—1，Z为0.2mol.L—1 D. Z为1.0mol.L—1
答案：A、D
解析：化学平衡研究的是可逆反应，故 ( http: / / www.21cnjy.com )解这类题目要善于利用极值法。另外，选项中将所有物质的浓度都列出来，还得注意物质的量是否守恒。若X2.Y2完全反应，则可生成Z的浓度为0.8mol.L—1，若Z完全转化为X2.Y2，则X2.Y2最多可达0.4mol.L—1.1.2mol.L—1，但反应为可逆反应，故不能进行到底。
5．反应NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)在某一温度下达到平衡时，下列各种情况中，不能使平衡发生移动的是（ ）
A.温度、容积不变时，通入SO2气体
B.加入一部分NH4HS固体
C.保持容器体积不变，充入氮气
D.保持容器体积不变，通入氯气
答案：B、C
解析 ：在NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)的平衡体系中，当恒温、恒容通入SO2时，SO2与H2S反应，将使的浓度减小；因NH4HS为固体，增加或减少其量，浓度不变；容积不变，充入氮气，体系的总压强虽然增大，但NH3和H2S的浓度却没改变；压强不变，充入氮气，相当于将容器中的NH3.H2S稀释。
6．对反应2NO2(g) N2O4(g)，在一定条件下达到平衡，在温度不变时，欲使[NO2] / [N2O4]的比值增大，可采取的方法是（ ）
A．使体积增大到原来的2倍 B．体积不变，增加的物质的量
C．保持压强不变 ，充入 、D．体积不变，增加的物质的量
答案：AC
解析 ： A. 扩大体积，容器内的压强减小，平衡向气体体积增大方向移动，即平衡左移，[NO2]增大，[N2O4]减小，[NO2] / [N2O4]变大；B. 根据[N2O4] / [NO2]2=K，可化为=，据此分析，体积不变，增加n(NO2)，即增加了C(NO2)，所以[NO2] / [N2O4]变小；同理，D体积不变，增加n(N2O4)，C(N2O4)变大，平衡左移，结果[NO2]也变大，据上式分析得[NO2] / [N2O4]变小；C压强不变，充入N2，容器体积必然扩大，平衡左移，[NO2] 增大，[N2O4] 减小，[NO2] / [N2O4]变大。
7．可逆反应mA(g)＋nBpC(g)＋qD中，A和C都是无色气体，达到平衡后，下列叙述正确的是( )
A.若增加B的量，平衡体系颜色加深，说明D是固体
B.增大压强平衡不移动，说明m＋n一定等于p＋q
C.升高温度，A的转化率减小，说明正反应是吸热反应
D.若B是气体，增大A的量，A、B转化率并不都增大
答案：D
解析：由方程式可知，BD的凝聚状态不确定选项 ( http: / / www.21cnjy.com )A中增加B的量，若B是有颜色的气体，则B的量在任何时刻都比原来大，平衡体系颜色应加深，这时D既可以是固体也可以是气体，若D是有颜色的气体，当平衡向右移动之后，平衡体系颜色也加深。选项B中，增大压强平衡不移动，则说明反应物气体计量数之和等于生成物的气体计量数之和，而物质B和D的状态不确定，所以m＋n和p＋q的关系也不确定。选项C中，升高温度，A的转化率减小，表明平衡向左移动，说明逆反应是吸热反应，则正反应必定是放热反应。选项D中，若物质B是气体，增大A的量，平衡向右移动，B的转化率增大，A的转化率减小。
二、非选择题（本题包括4个大题，共58分）
8.(12分)分析下列反应自发进行的温度条件。
（1）2N2(g) + O2(g) → 2 N2O(g)；ΔH = 163 kJ. mol—1
（2）Ag (s) + Cl2( g ) → AgCl ( s)；ΔH = - 127 kJ. mol—1
（3）HgO(s)→ Hg ( l ) + O2( g )；ΔH = 91 kJ. mol—1
（4）H2O2( l ) →O2( g ) + H2O( l ) ；ΔH = - 98 kJ. mol—1
解析：反应自发进行的前提是反应的ΔH-TΔS＜0，与温度有关，反应温度的变化可能使ΔH-TΔS符号发生变化。
（1）ΔH ＞0，ΔS＜0，在任何温度下，ΔH-TΔS＞0，反应都不能自发进行。
（2）ΔH ＜0，ΔS＜0，在较低温度时，ΔH-TΔS＜0，即反应温度不能过高。
（3）ΔH ＞0，ΔS＞0，若使反应自发进行，即ΔH-TΔS＜0，必须提高温度，即反应只有较高温度时自发进行。
（4）ΔH ＜0，ΔS＞0，在任何温度时，ΔH-TΔS＜0，即在任何温度下反应均能自发进行。
9.HI分解反应为2HI(g) H2(g) + I2(g)，若开始时有1 mol HI，平衡时有24.4 %的HI发生了分解。今欲将HI的分解率降到10 %，应往此平衡体系中加入I2 物质的量是多少？
答案：0.372 mol
解析 ： 设容器的体积为V，应向平衡体系中加入I2 物质的量为x
2HI(g) H2(g) + I2(g)
起始浓度 0 0
原平衡浓度
新平衡浓度
根据题意，温度不变，则平衡常数不变：
x = 0.372 mol
10.某化学反应2A B＋D在四种不同条件下进行，B、D起始浓度为0，反应物A的浓度（mol/L）随反应时间（min）的变化情况如下表：
根据上述数据，完成下列填空：
（1）在实验1，反应在10至20分钟时间内平均速率为______________mol/(L·min)。
（2）在实验2，A的初始浓 ( http: / / www.21cnjy.com )度C2＝________mol/L，反应经20分钟就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是 。
（3）实验3的反应速率为V3，实验1的反应速率为V1，则V3 V1，且C3 1.0mol/L（填＞、＝、＜）。
（4）比较实验4和实验1，可推测该反应是_____反应（选填吸热、放热）。理由___________________。
答案：（1）0.013 （2）1.0 催化剂
（3）＞，＞（4）吸热；温度升高时，平衡向右移动
解析：本题应从化学反应速率、化学平衡、化学平衡移动原理等方面考虑。
（1）根据化学反应速率的概念可求实验1反应在10 ~ 20 min时间内的反应速率。
（2）分析实验1和 ( http: / / www.21cnjy.com )实验2可知，两实验达平衡后，A的平衡浓度相同，则A的起始浓度必然相等。从题干可以看出，实验1和实验2达到平衡的时间不同，说明实验2中隐含条件，既能加快反应速率，又不影响化学平衡。
（3）由实验1数据分析： 2A B ＋ D
起始浓度（mol·L-1） 1.0 0 0
转化浓度（mol·L-1） 0.5 0.25 0.25
平衡浓度（mol·L-1） 0.5 0.25 0.25
K= = = 0.25
由实验3数据： 2A B ＋ D
起始浓度 C3 0 0
转化浓度 C3—0.6
平衡浓度 0.6
温度不变，平衡常数也不变：
K==[×]/0.62 = 0.25 C3 = 1.2 mol/L
（4）比较实验1和4，起始浓度相同，温度不同，实验4中的A的平衡浓度小于实验1，说明温度升高， 平衡正向移动。
11.把氮气和氢气按１：１的物质的量比 ( http: / / www.21cnjy.com )混匀后分成四等份，分别同时充入A、B、C、D四个装有催化剂的真空容器中（容器的容积固定），在保持相同温度的条件下，四个容器中的合成氨反应达到化学平衡状态。分析下表中实验数据回答问题（用A、B、C、D填空）。
容器代号 A B C D
平衡时混合物的平均相对分子质量 16 17
平衡时氮气的转化率 20%
平衡时氢气的转化率 30%
(1)都达到平衡时， 容器中氨气的物质的量最大。
(2)达到平衡时所需时间最长的容器是 。
(3)四个容器由小到大的排列顺序是 。
答案：(1) a (2) c (3) a【解析】设氮气和氢气均为１mol
N2 ＋ 3H2 2NH3
起始量 1mol 1mol 0
A.平衡 0.8mol 0.4mol
B平衡 0.7mol 0.2mol
１６＝ n1=
17= n1=
N2 ＋ 3H2 2NH3 Δn
1 3 2 2
2—15/8 C平衡
2－30/17 D平衡
n(Z)
t
T1
T2第二章 化学反应的方向、限度于速率
知识网络
综合应用
探究点一：化学反应速率
（1）化学反应速率的计算公式为v= ( http: / / www.21cnjy.com )△c/△t，在同一反应中选用不同的物质表示反应的速率，其数值不同但意义相同，都表示了同一反应的进行的快慢，化学反应中各物质的速率之比=计量系数之比。（2）外界条件对反应速率的影响：①浓度：增加反应物的浓度，单位体积内发生反应的分子数增加，有效碰撞次数增加，反应速率加快（对于固体、纯液体可视为常数）；②压强：对于有气体参加的反应，增大压强，反应速率加快。对于固体、液体来说，压强的影响可忽略不计，即压强的影响等效于浓度。对于反应前后体积不变的反应，改变压强时，v（正）和v（逆）会等程度的改变，化学平衡不移动；对于体积可变的反应，方程式中气态物质计量数大的一侧其反应速率受压强的影响大；③温度：升高温度速率加快；④催化剂：可以加快反应速率.
例1、一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如下图所示。下列判断正确的是( )
eq \a\vs4\al()
A．在0～50 min之间，pH＝2和pH＝7时R的降解百分率相等
B．溶液酸性越强，R的降解速率越小
C．R的起始浓度越小，降解速率越大
D．在20～25 min之间，pH＝10时R的平均降解速率为0.04 mol·L－1·min－1
【答案】A
【解析】A项，从图中看，在0～50 ( http: / / www.21cnjy.com )min之间，pH＝2和pH＝7时，反应物R都能完全反应，降解百分率都是100%，正确；B项，从图中看，pH越小c(R)变化的斜率越大，即酸性越强，单位时间内降解速率越快，错；C项，一般来说，反应物的浓度越大，反应速率越大，R的起始浓度小，其降解的速率小，错；D项，20～25 min之间，pH＝10时R的平均降解速率为＝4×10－6 mol·L－1·min－1，错。
探究点二：平衡常数与转化率的计算
(1)平衡常数K只与温度有关，且K值表达式中的浓度为平衡时的浓度。
(2)平衡转化率=平衡时物质的物质的量（或浓度）/起始时物质的物质的量（或浓度）*100%
例2、某温度下，H2(g)＋CO2(g)??H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如下表所示。
起始浓度 甲 乙 丙
c(H2)/mol/L 0.010 0.020 0.020
c(CO2)/mol/L 0.010 0.010 0.020
下列判断不正确的是( )
A. 平衡时，乙中CO2的转化率大于60%
B. 平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%
C.平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012 mol/L
D.反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢
【答案】C
【解析】设甲容器中氢气和二氧化碳的转化 ( http: / / www.21cnjy.com )率为x，则有＝，解得x＝60%。乙容器在甲容器的基础上c(H2)增大了一倍，故乙中CO2的转化率大于60%，A项正确；丙容器中H2和CO2的浓度是甲容器中H2和CO2的浓度的2倍，但所给反应是反应前后气体分子数不变的反应，因此甲和丙属于等效平衡，故平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%，B项正确；平衡时，甲中c(CO2)是 0.040 mol/L，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.080mol/L, 故C项错误；在其他条件相同的情况下，浓度越大，反应速率越大，所以反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢，故D项正确。
探究点三：化学反应速率、化学平衡的图象题型的解法
解答化学平衡图像题必须抓住化 ( http: / / www.21cnjy.com )学方程式及图像的特点。分析图形的关键是在于对“数”，“形”，“义”，“性” 的综合思考，其重点是弄清“四点”（起点，交点，转折点，终点）及各条线段的化学含义，分析曲线的走向，发现图像隐含条件，找出解题的突破口。
例3、电镀废液中Cr2O可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4)：
Cr2O(aq)＋2Pb2＋(aq)＋H2O(l)2PbCrO4(s)＋2H＋(aq) ΔH<0
该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是( )
【答案】A
【解析】该反应为放热反应， ( http: / / www.21cnjy.com )升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故A项正确；随溶液pH的升高，溶液中增加的OH－不断消耗H＋，化学平衡向正反应方向移动，反应物Cr2O的转化率不断增大，故B项错误；对于任何反应升高温度，正、逆反应速率都增大，故C项错误；增加一种反应物可以增大另一种反应物的转化率，因此，随着Pb2＋物质的量浓度的增大，Cr2O的物质的量应不断减小，故D项错误。
探究点四：化学反应速率、及化学平衡的综合考查
化学平衡计算的三部曲：化学平衡计算一般涉及 ( http: / / www.21cnjy.com )各组分的物质的量、浓度、转化率、百分含量、气体混合物的密度、平均摩尔质量、压强等，通常的思路是写出平衡式，列出相关量（起始量、变化量、平衡量），确定各量之间关系，列出比例式或等式求解。即：①n（平）= n（始）-n（转）；②反应物的转化率=n（转）/n(始)×100%；③化学平衡常数为生成物的平衡浓度化学计量数次幂之积与反应物的平衡浓度化学计量数次幂之积的比值。
例4、研究NO2、SO2 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为________。
利用反应6NO2＋8NH37N2＋12H2O也可处理NO2。当转移1.2 mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是________L。
(2)已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJ·mol－1
则反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2 置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是________。
a. 体系压强保持不变 b. 混合气体颜色保持不变
c. SO3和NO的体积比保持不变
d. 每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6，则平衡常数K＝________。
(3)CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH________0(填“>”或“<”)。实际生产条件控制在250℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是____。
【答案】(1)3NO2＋2H2O=2HNO3 ( http: / / www.21cnjy.com )＋NO 6.72 (2)－41.8 b (或2.67) (3)＜ 在该压强下，CO的转化率已经很高，若再增大压强，CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失
【解析】本题以实际工业生产为载体，考查了热化学方程式的书写、盖斯定律、化学平衡移动、平衡常数的计算等知识。(1)分析题意，NO2与水反应的方程式是3NO2＋2H2O=2HNO3＋NO。反应6NO2＋8NH37N2＋12H2O，当有6 mol NO发生反应时，转移24 mol电子，当转移1.2 mol电子时，消耗NO2的体积为6.72L。(2)根据盖斯定律，该反应的ΔH＝－41.8 kJ·mol－1。分析反应NO2＋SO2SO3＋NO，为体积不变的放热反应，所以体系的压强不变，不能判断反应是否达到平衡；当混合气体的颜色不发生变化，说明NO2的浓度不再发生变化，处于平衡状态；因为只要反应，生成SO3和NO的物质的量就相等，c项错误；由于d项中的SO3和NO2为同方向，且计量数相等，不能够说明处于平衡状态。设NO2和SO2的起始加入量分别为1mol，2mol，容器体积V，NO转化的物质的量为x，则：
NO2(g)＋SO2(g)?SO3(g)＋NO(g)
起始： 1 2 0 0
转化： x x x x
平衡： 1－x 2－x x x
据题意有＝，则x＝0.8mol。平衡常数K＝＝＝。
(3)分析图象，CO的转化率随温度的升高而降 ( http: / / www.21cnjy.com )低，所以该反应为放热反应。该反应为体积缩小的反应，增大压强，有利于产物的生成，但在250 ℃时，CO的转化率已经很高，若增大压强，必然对设备材料要求更高。
