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第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第4课时 温度、催化剂对化学平衡的影响
1．探究温度影响化学平衡的规律。
2．了解催化剂影响化学反应速率的实质，并进一步探讨对化学平衡的影响，从而了解催化剂在化工生产中的应用。
3．认识化学反应速率、化学平衡典型图像，学会化学平衡图像题的解题方法。
1．通过实验探究温度对化学平衡的影响，提升科学探究与创新意识。
2．理解平衡移动原理(勒夏特列原理)，形成变化观念与平衡思想。
1．温度对化学平衡的影响
(1)实验探究温度对化学平衡的影响
按表中实验步骤要求完成实验，观察实验现象，填写下表：
一、温度、催化剂对化学平衡的影响
实验
现象 热水中混合气体颜色_______；
冰水中混合气体颜色_______
实验
结论 混合气体受热时颜色_______，说明NO2浓度_______，即平衡向_________方向移动；混合气体被冷却时颜色_______，说明NO2浓度_______，即平衡向_________方向移动
加深
变浅
加深
增大
逆反应
变浅
减小
正反应
(2)温度对化学平衡的影响规律
当其他条件不变时，升高温度，会使化学平衡向___________的方向移动；降低温度，会使化学平衡向___________的方向移动。
提醒 任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。
吸热反应
放热反应
2．催化剂对化学平衡的影响
(1)催化剂对化学平衡的影响规律
当其他条件不变时，催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。
(2)用v－t图像分析催化剂对化学平衡的影响
t1时刻，加入催化剂，v′正、v′逆同等倍数增大，则v′正＝v′逆，平衡不移动(如图)。
提醒 一般说的催化剂都是指的正催化剂，即可以加快反应速率。特殊情况下，也可使用负催化剂，减慢反应速率。
??正｜误｜判｜断
(1)温度可以影响任意可逆反应的化学平衡状态。( )
(2)升高温度，反应速率加快，化学平衡向正反应方向移动。( )
(3)升高温度，反应速率加快，但反应物的转化率可能降低。( )
(4)升高温度，化学平衡常数一定增大。( )
(5)对于可逆反应，改变外界条件使平衡向正反应方向移动，平衡常数一定增大。( )
(6)平衡移动，平衡常数不一定改变，但平衡常数改变，平衡一定发生移动。( )
(7)催化剂能加快反应速率，提高物质单位时间内的产量，也能提高反应物的转化率。( )
√
×
√
×
×
√
×
深｜度｜思｜考
1.在已建立平衡的体系中，改变温度，化学平衡是否移动？
提示：任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任何可逆反应的化学平衡状态，都受温度的影响而发生移动。
3．催化剂对化学平衡没有影响，工业生产往往使用催化剂，其目的是什么？
提示：催化剂不能使化学平衡发生移动，但可以改变达到平衡所需的时间。工业生产往往使用催化剂，其目的是增大化学反应速率，提高单位时间内的产量。
应｜用｜体｜验
时间/min 0 10 20 40 50
T1 0.50 0.35 0.25 0.10 0.10
T2 0.50 0.30 0.18 …… 0.15
下列说法不正确的是( )
A．0～10 min内，T1时v(CH4)比T2时小
B．温度：T1
C．a<0
D．平衡常数：K(T1)D
B
A．图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响
B．图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C．图Ⅲ表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化剂效率比乙高
D．图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高
归纳总结：
温度与化学平衡常数的关系
温度变化 反应焓变ΔH 平衡常数K
升高 >0 增大
<0 减小
降低 >0 减小
<0 增大
1．勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够_______这种改变的方向移动。
2．适用范围及应用
(1)勒夏特列原理适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。
(2)勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消除，而只能减弱。
二、勒夏特列原理
减弱
对于以下体系，增大压强
??
混合气体颜色先加深，后变浅。但比原平衡时颜色深。
正｜误｜判｜断
(1)对于可逆反应，升高温度，若v正增大，则v逆减小，平衡正向移动。( )
(2)勒夏特列原理适用于所有的动态平衡。( )
(3)其他条件不变，若增大某反应物的浓度，则平衡向减少该物质浓度的方向移动，最终该物质的浓度减小。( )
(4)光照时，氯水颜色变浅，可用勒夏特列原理解释。( )
×
√
×
√
深｜度｜思｜考
1.下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是_______(填字母)。
BE
(1)再向容器中通入N2，使其浓度变为2 mol·L－1，并保持容积不变，再次达到平衡时c(N2)的范围是_____________________________。
(2)将容器体积缩小至平衡时的一半，并保持温度不变，再次达到平衡时压强p′的范围是_______________。
(3)迅速升温至T1，并保持容积不变，且不与外界进行热交换，再次达到平衡时，温度T′的范围是_____________。
1mol·L－1pp应｜用｜体｜验
1.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A．光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小
B．加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C．可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制氨
D．增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO3
B
改变条件 新平衡与原平衡比较
A 压缩体积 N2的浓度一定变小
B 升高温度 N2的转化率变小
C 充入一定量H2 H2的转化率不变，N2的转化率变大
D 使用适当催化剂 NH3的体积分数增大
B
解析：该反应的正反应是气体体积减小的反应，依据勒夏特列原理可知，压缩体积，压强增大，平衡向正反应方向移动，但氮气的浓度仍然比原平衡大，A项不正确；正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氮气的转化率降低，B项正确；充入一定量的氢气，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，而氢气的转化率降低，C项不正确；催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态，D项不正确。
随堂演练·知识落实
A．降低温度
B．增大压强
C．升高温度
D．及时将CO2和N2从反应体系中移走
B
解析：降低温度，化学反应速率减慢，化学平衡向放热方向移动，即正反应方向，NO的转化率增大，故A错误；增大压强平衡向正反应方向移动，NO的转化率增大，且化学反应速率加快，故B正确；升高温度，化学反应速率加快，化学平衡向吸热方向移动，即逆反应方向，NO的转化率减小，故C错误；将CO2和N2从反应体系中移走，平衡向正反应方向移动，NO的转化率增大，但反应速率减小，故D错误。
下列说法不正确的是( )
A．500 s内N2O5分解速率为2.96×10－3 mol·L－1·s－1
B．T1温度下1 000～1 500 s内?v(N2O5)?v(O2)＝2?1
C．其他条件不变时，T2温度下反应到1 000 s时测得N2O5(g)浓度为2.98 mol·L－1，则T1D．T1温度下的平衡常数为K1，T3温度下的平衡常数为K3，若K1>K3，则T1>T3
t/s 0 500 1 000 1 500
c(N2O5)/mol·L－1 5.00 3.52 2.50 2.50
C
A．该反应的焓变为正值
B．恒温下，增大压强，H2浓度一定减小
C．升高温度，逆反应速率减小
D．该反应为放热反应
A
4．煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及热值等问题。
温度/℃ 400 500 830 1 000
平衡常数K 10 9 1 0.6
请回答下列问题：
(1)上述反应的正反应是_______(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：
5c(CO2)·c(H2)＝3c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为_________。
(3)830 ℃时，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中反应向正反应方向进行的有_______(填字母)。
放热
1000℃
BC
(4)在830 ℃时，在2 L的密闭容器中加入4 mol CO(g)和6 mol H2O(g)达到平衡时，CO的转化率是__________。
A B C D
n(CO2)/mol 3 1 0 1
n(H2)/mol 2 1 0 1
n(CO)/mol 1 2 3 0.5
n(H2O)/mol 5 2 3 2
60%
解析：(1)由表格可知，升温，化学平衡常数减小，故正反应为放热反应。(2)根据平衡常数的表达式知K＝0.6，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为1 000 ℃。(3)830 ℃时，化学平衡常数为1，若n(CO2)·n(H2)起始
/(mol·L－1) 2 3 0 0
转化
/(mol·L－1) x x x x
平衡
/(mol·L－1) 2－x 3－x x x第二章 第二节 第四课时
一、选择题
1．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( D )
①增加A的量，平衡向正反应方向移动
②升高温度，反应速率增大，平衡向逆反应方向移动
③压缩容器增大压强，平衡不移动，气体密度不变
④恒温恒压时，充入惰性气体，平衡不移动
⑤加入催化剂，B的平衡转化率提高
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
2．反应X(g)＋Y(g)??2Z(g) ΔH<0达到平衡时，下列说法正确的是( D )
A．减小容器体积，平衡向右移动
B．加入催化剂，Z的产率增大
C．增大c(X)，X的转化率增大
D．降低温度，Y的转化率增大
解析：由X(g)＋Y(g)??2Z(g) ΔH<0可知，反应前后气体分子数不变，故减小容器体积，即增大压强，平衡不移动，A项错误；加入催化剂，平衡不移动，故Z的产率不变，B项错误；增大c(X)，X的转化率减小，C项错误；降低温度，平衡向放热反应方向(正向)移动，Y的转化率增大，D项正确。
3．(2022·广东选择性考试)恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g)??BaS(s)＋4H2O(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是( C )
A．该反应的ΔH<0
B．a为n(H2O)随温度的变化曲线
C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D．向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
解析：从图示可以看出，平衡时升高温度，氢气的物质的量减少，则平衡正向移动，说明该反应的正反应是吸热反应，即ΔH>0，故A错误；从图示可以看出，在恒容密闭容器中，随着温度升高氢气的平衡时的物质的量减少，则平衡随着温度升高正向移动，水蒸气的物质的量增加且增加较大，而a曲线表示的是物质的量随温度变化较小，故B错误；容器体积固定，向容器中充入惰性气体，没有改变各物质的浓度，平衡不移动，故C正确；BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，不能改变其浓度，因此平衡不移动，氢气的转化率不变，故D错误。
4．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的有几项( A )
①Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深
②将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应
③实验室常用排饱和食盐水的方法收集氯气
④红棕色NO2气体加压后颜色先变深后变浅
⑤加入催化剂有利于合成氨的反应
⑥由H2(g)、I2(g)和HI(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
⑦500 ℃时比室温更有利于合成氨的反应
A．三项 B．四项
C．五项 D．六项
解析：勒夏特列原理的内容为：如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。勒夏特列原理适用的对象应存在可逆过程，如与可逆过程无关，则不能用勒夏特列原理解释，以此进行判断。Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN，SCN－的浓度增大，平衡向着生成Fe(SCN)3的方向移动，导致溶液颜色变深，能够用勒夏特列原理解释，①不符合题意；N2与H2合成氨气的反应是气体体积减小的可逆反应，将混合气体中的氨液化，平衡正向移动，有利于氨的合成，能够用勒夏特列原理解释，②不符合题意；Cl2在水中存在化学平衡：Cl2＋H2O??H＋＋Cl－＋HClO，饱和食盐水中c(Cl－)浓度比水中大，增大c(Cl－)，平衡逆向移动，Cl2溶解、反应消耗减少，有利于Cl2的收集，能够用勒夏特列原理解释，③不符合题意；NO2气体在容器中存在化学平衡：2NO2??N2O4，平衡体系中增加压强，体积变小，气体浓度增大，颜色变深；由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以加压后平衡正向移动，使气体浓度又略微减小，气体颜色变浅，能用勒夏特列原理解释，④不符合题意；催化剂只能影响化学反应速率，不能使化学平衡发生移动，故不能用勒夏特列原理解释，⑤符合题意；由H2、I2(g)、HI气体组成的平衡，反应前后气体体积不变，加压后平衡不移动，但由于体积减小使物质浓度增大，气体颜色变深，不能用勒夏特列原理解释，⑥符合题意；合成氨反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，不利于氨的合成，但升温却可提高反应速率，不能用勒夏特列原理解释，⑦符合题意；综上所述可知：不能用勒夏特列原理解释的是⑤⑥⑦三项，故选A。
5．下列有关化学平衡的说法正确的是( A )
A．对于恒温密闭容器中进行的反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，若N2的体积分数保持不变，则一定说明反应已达到平衡状态
B．一定温度下，将2.0 g CaCO3固体置于1 L恒容密闭容器中充分反应后，c(CO2)＝0.012 5 mol·L－1，若保持温度不变，将容器体积扩大至2 L，达到新平衡后c(CO2)＝0.01 mol·L－1
C．反应：CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g) ΔΗ>0，在其他条件不变的情况下，升高温度、减小容器体积、增大水蒸气的浓度均能提高CH4的平衡转化率
D．一定温度下，恒容密闭容器中充入一定量NO2发生反应：2NO2??N2O4达到平衡后，再向容器中充入一定量的NO2并达到新的平衡，则NO2体积分数先增大后减小，但比原平衡大
解析：平衡时，各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量及气体的体积分数都不变，所以若N2的体积分数保持不变，则一定说明反应已达到平衡状态，故A正确；CaCO3(s)??CaO(s)＋CO2(g)该反应的K＝c(CO2)，温度不变，K不变，则c(CO2)不变，故B错误；该反应是一个反应前后气体体积增大的吸热反应，升高温度、增大水蒸气浓度都使平衡正向移动，甲烷的转化率提高，但减小容器体积相当于增大压强，平衡逆向移动，甲烷的转化率降低，故C错误；恒温恒容条件下，平衡后再充入一定量的NO2，相当于增大压强，再次达到平衡后与原来相比，二氧化氮转化率增大，所以二氧化氮的体积分数减小，故D错误。
6．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 )
A．由图可知：T2B．a、b两点的反应速率：a>b
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：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，A正确；b点Br2的浓度比a点Br2的浓度大，反应速率也大，B错误；增加Br2(g)的通入量，Br2(g)的转化率减小，C错误；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的浓度比原来大，颜色变深，即b点比a点体系的颜色深，D错误。
7．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( C )
A．夏天，打开啤酒瓶时会从瓶口逸出气体
B．浓氨水中加入氢氧化钠固体时产生较多的刺激性气味的气体
C．压缩氢气与碘蒸气反应的平衡混合气体，颜色变深
D．将盛有NO2和N2O4混合气体的密闭容器置于冷水中，混合气体的颜色变浅
解析：A项中，存在CO2的溶解平衡，打开啤酒瓶后，压强减小，CO2逸出，能用勒夏特列原理解释；B项中考查温度、浓度对NH3＋H2O??NH3·H2O??NH＋OH－平衡移动的影响；D项中考查温度对2NO2??N2O4的影响；C项中颜色加深的根本原因是体积减小，c(I2)浓度增大，由于是反应前后气体体积不变的反应，不涉及平衡的移动，则不能用勒夏特列原理解释。
8．(2021·辽宁，11)某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应2X(s)??Y(s)＋Z(g)，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是( C )
A．升高温度，若c(Z)增大，则ΔH>0
B．加入一定量Z，达新平衡后m(Y)减小
C．加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后c(Z)增大
D．加入一定量氩气，平衡不移动
9．(2024·海口高二期中)利用CO2和CH4反应制备合成气(CO、H2)的原理是CH4(g)＋CO2(g)??2CO(g)＋2H2(g) ΔH>0。温度为T ℃时，该反应的平衡常数为K。下列说法正确的是( C )
A．K越大，说明反应速率、CO2的平衡转化率越大
B．增大压强，平衡向逆反应方向移动，K减小
C．升高温度，反应速率和平衡常数K都增大
D．加入催化剂，能提高合成气的平衡产率
解析：K越大，说明反应越完全，CO2的平衡转化率越大，但反应速率不一定越大，A错误；K只受温度影响，温度不变，则K不变，B错误；升高温度，活化分子百分数增大，反应速率增大，该反应ΔH>0为吸热反应，则升温平衡常数K增大，C正确；加入催化剂，只能改变反应速率，平衡不移动，则不能提高合成气的平衡产率，D错误。
10．已知反应：3A(g)＋B(g)??2C(g)＋2D(g) ΔH<0，如图a、b
曲线分别表示在不同条件下，A与B反应生成D的体积分数随时间t的变化情况。若想使曲线b(实线)变为曲线a(虚线)，可采取的措施是( B )
①增大A的浓度 ②升高温度 ③增大D的浓度 ④加入催化剂 ⑤恒温下，缩小反应容器体积 ⑥加入稀有气体，保持容器内压强不变
A．①②③ B．④⑤
C．③④⑤ D．④⑤⑥
11．(2024·广州高二期中)为探究外界条件对反应aA(g)＋bB(g)??cC(g) ΔH的影响，以A和B的物质的量之比为a?b反应，通过实验得到不同条件下反应达到平衡时A的物质的量分数随温度、压强的变化如图所示。下列判断正确的是( C )
A．a＋b>c
B．平衡后增大容器体积，反应放出热量
C．升高温度，正、逆反应速率都增大，平衡常数也增大
D．平衡后再充入a mol A，平衡正向移动，再次达到平衡后，A的物质的量分数减小
解析：由图可知，同一温度下，增大压强，A的物质的量分数增大，平衡逆向移动，说明a＋b二、非选择题
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(mol)随时间(min)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的浓度变化表示反应速率v(CO2)＝_0.1_mol·L－1·min－1__。
(2)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_c__(填写编号)。
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_b__(填写图中曲线的字母编号)。
(3)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：_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(答案合理即可)__。
解析：(1)Fe→FeO，固体质量增加了3.2 g，说明生成FeO 0.2 mol，v(CO2)＝＝0.1 mol·L－1·min－1。
(2)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。
13．汽车尾气是城市主要空气污染物，利用反应2NO(g)＋2CO(g)??N2(g)＋2CO2(g)可实现汽车尾气的无害化处理。向甲、乙两个体积都为2.0 L的恒容密闭容器中分别充入2 mol CO和2 mol NO，分别在T1、T2温度下，经过一段时间后达到平衡。反应过程中n(CO2)随时间(t)变化情况见下表：
时间/s 0 2 4 6 8 10
甲容器(T1)n(CO2)/mol 0 0.72 1.20 1.60 1.60 1.60
乙容器(T2)n(CO2)/mol 0 0.60 1.00 1.40 1.70 1.70
(1)T1_>__T2(填“>”“<”或“＝”下同)，该反应ΔH_<__0。
(2)乙容器中，2～4 s内N2的平均反应速率v(N2)＝_0.05_mol·L－1·s－1__。
(3)甲容器中NO平衡转化率为 80% ，T1温度下该反应的平衡常数为_160__。
(4)该反应达到平衡后，为提高反应速率同时提高NO的转化率，可采取的措施有_b__(填字母序号)。
a．增大NO浓度 B．压缩容器体积
c．移去部分N2 D．改用高效催化剂
解析：根据表格数据，甲容器中达到平衡时间短，反应的温度高，结合温度对平衡的影响和v＝，利用三段式分析解答。
(1)2NO(g)＋2CO(g)??N2＋2CO2(g)，向甲、乙两个体积都为2.0 L的恒容密闭容器中分别充入2 mol CO和2 mol NO，分别在T1、T2温度下，经过一段时间后达到平衡，甲容器达到平衡需要的时间短，则反应速率快，说明反应温度T1>T2；达到平衡状态时，乙中CO2的物质的量大于甲中CO2的物质的量，说明降低温度，平衡正向进行，则正反应为放热反应，ΔH<0。
(2)乙容器中，2～4 s内N2的平均反应速率v(N2)＝v(CO2)＝×＝0.05 mol·L－1·s－1。
(3)甲容器中，
2NO(g)＋2CO(g)??N2＋2CO2(g)
起始(mol) 2 2 0 0
反应(mol) 1.6 1.6 0.8 1.6
平衡(mol) 0.4 0.4 0.8 1.6
NO平衡转化率＝×100%＝80%；容器的体积为2 L，则平衡常数K＝＝160。
(4)增大NO浓度，NO的转化率降低，故a不选；压缩容器体积，压强增大，反应速率加快，平衡正向移动，NO的转化率增大，故b选；移去部分N2，反应速率减慢，故c不选；改用高效催化剂，平衡不移动，NO的转化率不变，故d不选。
14．工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气，其生产流程如图：
(1)此流程的第Ⅱ步反应为CO(g)＋H2O(g)??H2(g)＋CO2(g)，该反应的平衡常数随温度的变化如下表：
温度/℃ 400 500 830
平衡常数K 10 9 1
从上表可以推断：此反应是_放__(填“吸”或“放”)热反应。在830 ℃下，若开始时向恒容密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2O，则达到平衡后CO的转化率为 66.7% 。
(2)在500 ℃，按照下表的投入的物质的量(按照CO、H2O、H2、CO2的顺序)投入恒容密闭容器中进行上述第Ⅱ步反应，达到平衡后下列关系正确的是_AD__。
实验编号 投入的物质的量 平衡时H2浓度 吸收或放出的热量 反应物转化率
A 1、1、0、0 c1 Q1 α1
B 0、0、2、2 c2 Q2 α2
C 2、2、0、0 c3 Q3 α3
A.2c1＝c2＝c3 B．2Q1＝Q2＝Q3
C．α1＝α2＝α3 D．α1＋α2＝1
(3)在一个绝热恒容容器中，不能判断此流程的第Ⅱ步反应达到平衡状态的是_②③__。
①v正(CO2)＝v逆(H2O)
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变
④各组分的物质的量浓度不再改变
⑤体系的温度不再发生变化
(4)如图表示此流程的第Ⅱ步反应，在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件使浓度发生变化的情况，图中t2时刻发生改变的条件是_降低温度__、_增加水蒸气的量(合理即可)__(写出两种)。
若t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原先的两倍，在图中t4和t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线，并标明物质(假设各物质状态均保持不变)。
答案：(4)
解析：(1)随着温度的升高，化学平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，则正反应是放热反应；
设CO的转化率为x，
CO(g) ＋ H2O(g) ?? CO2(g)＋H2(g)
起始 1 mol 2 mol 0 0
反应 x mol x mol x mol x mol
平衡(1－x) mol (2－x) mol x mol x mol
化学平衡常数K＝＝1，x≈66.7%。
(2)各物质起始物质的量均为1?1，等于化学计量数之比，结合方程式可知，平衡时n(CO)＝n(H2O)、n(CO2)＝n(H2)，由500 ℃时平衡常数K＝＝9可知，平衡时n(CO2)≠n(CO)，则转化率不是50%；B中转化到左边可以得到2 mol CO、2 mol H2O，恒温恒容下B、C是完全等效平衡，平衡时相同物质的浓度相同、物质的量相同，则：c2＝c3，B、C平衡时n(CO2)≠n(CO)，转化率不是50%，故Q2≠Q3，设平衡时CO2为y mol，则α3＝，α2＝，故α3＋α2＝1，可推知α3≠α2；恒温恒容下，C等效为在A的基础上增大压强，反应前后气体体积不变，平衡不移动，反应物转化率相等、相同物质的含量相等，则：α1＝α3，c3＝2c1，Q3＝2Q1，结合上述分析可知：2c1＝c2＝c3，Q3＝2Q1≠Q2，α1＝α3≠α2，α1＋α2＝1。
(3)在一个绝热恒容的容器中，判断此流程的第Ⅱ步反应CO(g)＋H2O(g)??H2(g)＋CO2(g)达到平衡的标志是正逆反应速率相同；各组分含量保持不变。反应速率之比等于化学方程式计量数之比，v正(CO2)＝v逆(H2O)，说明水蒸气的正逆反应速率相同，故①不符合；反应中混合气体质量守恒，体积不变，密度不变，混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡，故②符合；反应前后气体质量守恒，反应前后气体体积不变，物质的量不变，混合气体的平均相对分子质量不变，不能说明反应达到平衡，故③符合；各组分的物质的量浓度不再改变是平衡的标志，故④不符合；体系的温度不再发生变化，绝热容器温度不变，说明反应达到平衡，故⑤不符合。
(4)在t2时刻CO的浓度减小、CO2浓度增大，平衡向正反应方向移动，且CO和CO2浓度变化有接触点，所以可以通过降低温度、增大水蒸气的量或减少氢气的量实现；t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原先的两倍，则体积变为原来的一半，故浓度分别增大为原来的2倍，又因反应前后气体系数相等，平衡不移动，所以图像仅仅是浓度分别变为原来的2倍并且保持不变。
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