专题2 化学反应速率与化学平衡
第三单元 化学平衡的移动
第3课时 化学反应速率与平衡图像
1．速率—时间图像(v－t图像)
(1)正反应速率突变，逆反应速率渐变，v′正＞v′逆，说明是增大了反应物的浓度，使正反应速率突变，且平衡正向移动。
(2)v正、v逆都是突然减小的，v′正＞v′逆，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是放热反应或气体分子数目增大的反应，改变的条件是降低温度或减小压强。
(3)v正、v逆都是突然增大的，并且v正、v逆增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体气体分子数目不变的反应增大压强(压缩体积)。
【名师点拨】
判断平衡移动方向，根据v′正、v′逆的相对大小；判断改变的哪种外界条件，根据改变条件的那一时刻v′正、v′逆的变化，若v′正或v′逆有一个发生了“突变”，则为改变的浓度；若两个都发生了“突变”，则为改变的温度或压强；若两个都发生了“突变”且仍然相等，则为加入催化剂或等体反应改变压强。
2．百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像
(1)T2＞T1，温度升高，平衡逆向移动，正反应是放热反应。
(2)p2＞p1，压强增大，A(反应物)的转化率减小，说明正反应是气体分子数目增大的反应。
(3)生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a＞b，故a可能使用了催化剂；若该反应是反应前后气体分子数目的可逆反应，a也可能是增大了压强(压缩体积)。
【名师点拨】
1“先拐先平数值大”。在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高如图Ⅰ中T2＞T1、压强较大如图Ⅱ中p2＞p1或使用了催化剂如图Ⅲ中a可能使用了催化剂。
2正确掌握图像中反应规律的判断方法，①图Ⅰ中，T2＞T1，升高温度，生成物百分含量降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应；②图Ⅱ中，p2＞p1，增大压强，反应物的转化率降低，平衡逆向移动，则正反应为气体体积增大的反应。
③图Ⅲ说明了条件改变对化学平衡不产生影响，a可能是加入了催化剂，或该反应是反应前后气体体积不变的反应，a是增大压强压缩体积。
3．百分含量(或转化率)—压强—温度图像
压强不变时，生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应；
温度T不变，做横坐标的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，压强增大，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体分子数目减小的反应。
【名师点拨】
在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量。确定横坐标所表示的量，讨论纵坐标与曲线的关系，或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系，即“定一议二”。如上图中T1温度下，A→B压强增大，C%增大，平衡正向移动，则正反应是气体体积减小的反应；105 Pa时，A→C温度升高，C%减小，平衡逆向移动，则正反应是放热反应。
4．物质的量 (浓度)—时间图像(n/c－t图像)
在2 L刚性密闭容器中，某一反应有关物质A(g)、B(g)、C(g)的物质的量变化如图所示。根据图像回答下列问题：
(1)横坐标表示反应过程中时间变化，纵坐标表示反应过程中物质的物质的量的变化。
(2)该反应的化学方程式是3A(g)＋B(g)2C(g)。
(3)在反应达2 min时，正反应速率与逆反应速率之间的关系是相等。
(4)若用A物质的量浓度的变化，表示反应达平衡(2 min)时的正反应速率是0.15mol·L－1·min－1。
5．速率—压强(或温度)图像
(1)可逆反应mA(g)??nB(g)＋pC(s) ΔH＝Q kJ·mol－1，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像：
则：Q<0，m>n。
(2)根据正、逆反应速率与温度的变化曲线，可判断反应的ΔH(吸热反应或放热反应)。
(3)根据正、逆反应速率与压强的变化曲线，可判断反应前后气体分子数目的变化。
6．几种特殊的图像
(1)抛物线型
对于化学反应mA(g)＋nB(g)??qC(g)＋pD(g)，M点前，表示从反应物开始，则v正>v逆；M点为平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增加，C%减小，平衡左移，ΔH<0。
(2)平衡曲线型
对于化学反应mA(g)＋nB(g)??qC(g)＋pD(g)，A的百分含量与压强的关系如图所示，L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点)，A%大于此压强时的平衡体系中的反应物的百分含量，所以E点：v正>v逆；右下方(F点)，A%小于此压强时的平衡体系中的反应物的百分含量，则F点：v正
【特别提醒】
1中图像，由于某一条件对平衡的影响只能向一个方向移动，所以最高点最低点及以后为平衡状态受条件的影响情况，前面为未达到平衡的情况。
2中图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。
1．密闭容器中发生反应：A(g)+3B(g)??2C(g) ΔH＜0，根据速率－时间图像，回答下列问题。
(1)下列时刻所改变的外界条件分别是：
t1_________________；t3________________；t4________________。
(2)物质A的体积分数最大的时间段是___________。
(3)上述图像中C的体积分数相等的时间段是__________。
(4)反应速率最大的时间段是___________。
(5)t0～t1、t3～t4、t5～t6时间段的平衡常数K0、K3、K5的关系为____________。
答案：（1）升高温度 使用催化剂 减小压强
（2）t5～t6 （3）t2～t3、t3～t4
（4）t3～t4 （5）K0＞K3＝K5
解析：(1)t1时，正、逆反应速率都增大，且逆反应速率大于正反应速率，反应向逆反应方向移动，则改变的外界条件应为升高温度；t3时，正、逆反应速率都增大，但仍相等，平衡不移动，改变的外界条件为加入催化剂；t4时，正、逆反应速率都减小，且逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，由化学方程式中的化学计量数关系可知，改变的外界条件应为减小压强。
(2)t1～t2、t4～t5，反应向逆反应方向进行，随着反应的进行，生成的A逐渐增多，A的体积分数逐渐增大，所以A的体积分数最大的时间段是t5～t6。
(3)根据上述分析，t2～t3、t3～t4，平衡不移动，C的体积分数相等。
(4)根据改变的条件，t1时升高温度反应速率增大，t3时加入催化剂反应速率增大，t4时减小压强反应速率减小，所以反应速率最大的时间段是t3～t4。
(5)温度不变，平衡常数不变，该反应为放热反应，温度升高，平衡常数减小，t1时升高温度，平衡常数减小，故t0～t1、t3～t4、t5～t6时间段的平衡常数K0、K3、K5的关系为K0＞K3＝K5。
2．某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律(下图中，α表示转化率、p表示压强、T表示温度、n表示物质的量、t表示反应时间)：
根据以上图像判断(填“>”“＝”或“<”)：
(1)反应Ⅰ：p2______p1，ΔH______0。
(2)反应Ⅱ：T1______T2，ΔH______0。
(3)反应Ⅲ：若T2______T1，ΔH______0。
(4)反应Ⅳ：若T2______T1，ΔH______0。
答案 (1)> < (2)> < (3)> >(或< <) (4)> >(或< <)
解析 (1)对反应Ⅰ而言，增大压强，平衡向右移动，α(A)增大，所以p2>p1；随温度升高，α(A)减小，平衡向左移动，则正反应是放热反应，ΔH<0。(2)T1温度时n(C)增加的快，且先达到平衡，说明T1>T2，由T1→T2，降低温度，n(C)增大，说明平衡向右移动，ΔH<0。(3)随起始n(B)的增大，两种不同温度下C的平衡体积分数φ(C)，可能有两种情况：若T2>T1，即升温平衡右移，ΔH>0；若T2T1，则升温平衡右移，ΔH>0；若T1>T2，则升温平衡左移，ΔH<0。
问题一 化学平衡图像问题的分析方法
【典例1】如图所示的各图中，表示2A(g)＋B(g)??2C(g) ΔH<0这个可逆反应的正确图像的是[φ(C)表示C的质量分数，p表示气体压强，c表示浓度]( )
答案 A
解析 该反应正反应为放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，C的质量分数减小，A的转化率降低，故A正确，D错误；增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动，v正>v逆，且增大压强，正、逆反应速率都增大，故B错误；催化剂同等程度地改变正、逆反应速率，平衡不发生移动，所以达到平衡时C的浓度相同，故C错误。
【解题必备】
1．化学平衡图像题思维模型
(1)分析已达平衡的可逆反应的特点：
①反应物和生成物的物质状态
②反应前后气体的总物质的量是增大还是减小
③反应是吸热反应，还是放热反应
(2)看图像：
①一看面——即横坐标和纵坐标的意义
②二看线——即看线的走向、变化的趋势
③三看点——即看线是否通过原点，两条线的交点及线的原点、折点、交点、终点
④四看辅助线——即要不要作辅助线，如等温线、等压线、平衡线等)
⑤五看量的变化——即如浓度的变化、温度的变化
(3)想规律：
联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律，将图像语言转化为文字语言，再与化学平衡条件比较。
(4)做判断：根据图像中表现的关系与所学规律想对比，作出符合题目要求的判断。
2．化学平衡图像题的分析解答方法
(1)无论是反应速率图像还是平衡图像，都要清楚纵、横坐标的含义，都要与化学原理相联系，特别是与平衡移动原理相联系。
(2)三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。
(3)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。
(4)先拐先平：可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在转化率－时间曲线中，先出现拐点的曲线先达到平衡，这表示反应的温度高或压强大。
(5)定一议二：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。
【变式1-1】已知在一定条件下，反应X(g)＋3Y(g)??2Z(g) ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)，某实验小组测得X的转化率(α)在不同温度与压强(p)下的实验数据，三者之间关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．图中A、B两点对应的平衡常数相等
B．上述反应在达到平衡后，缩小体积，Y的转化率提高
C．升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡向正反应方向移动
D．将2.0 mol X、6.0 mol Y置于密闭容器中发生反应，放出的热量为2a kJ
答案 B
解析 平衡常数只与温度有关，A、B两点温度不同，则平衡常数不同，故A错误；该反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，Y的转化率提高，故B正确；正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，且正、逆反应速率均增大，故C错误；可逆反应不能完全转化，且物质的量与热量成正比，则将2.0 mol X、6.0 mol Y置于密闭容器中发生反应，放出的热量小于2a kJ，故D错误。
【变式1-2】利用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇，发生的反应如下：CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)。在容积一定的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH<0，且p1B．反应速率：v逆(状态A)>v逆(状态B)
C．在C点时，CO转化率为75%
D．在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH，达到平衡时CH3OH的体积分数不同
答案 C
解析 由题图可知，升高温度，CH3OH的体积分数减小，平衡逆向移动，则该反应的ΔH<0,300 ℃时，增大压强，平衡正向移动，CH3OH的体积分数增大，所以p1>p2，故A错误；B点对应的温度和压强均大于A点，升高温度、增大压强均使该反应的化学反应速率加快，因此v逆(状态A)CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)
起始量/mol 1 2 0
变化量/mol x 2x x
平衡量/mol 1－x 2－2x x
在C点时，CH3OH的体积分数为＝0.5，解得x＝0.75，故C正确；由等效平衡可知，在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH，达到平衡时CH3OH的体积分数都相同，故D错误。
问题二 化学平衡特殊图像
【典例2】在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是( )
A．反应2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)的ΔH>0
B．图中X点所示条件下，延长反应时间不能提高NO的转化率
C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO的转化率
D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO的平衡转化率为50%，则平衡常数K>2 000
答案 D
解析 从虚线可知，随温度升高，NO的平衡转化率逐渐降低，说明平衡逆向移动，则NO与O2生成NO2的反应为放热反应，ΔH<0，A项错误；图像中实线的最高点为恰好平衡点，X点未达到平衡，延长时间反应继续向右进行，NO的转化率增大，B项错误；Y点为平衡点，增大O2浓度，平衡正向移动，可以提高NO的转化率，C项错误；设NO起始浓度为a mol·L－1，NO的转化率为50%，则平衡时NO、O2和NO2的浓度分别为0.5a mol·L－1、(5×10－4－0.25a) mol·L－1、0.5a mol·L－1，该反应的平衡常数K＝＝>＝2 000，D项正确。
【变式2-1】在某2 L恒容密闭容器中充入2 mol X(g)和1 mol Y(g)发生反应：2X(g)＋Y(g)??3Z(g)，反应过程中持续升高温度，测得某一时刻混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是( )
A．M点时，Y的转化率最大
B．升高温度，平衡常数减小
C．W点时v正＝v逆
D．W、M两点Y的正反应速率相同
答案 B
解析 曲线上最低点Q对应的状态为平衡状态，继续升高温度，X的体积分数增大，平衡向逆反应方向移动，Y的转化率减小，所以Q点时，Y的转化率最大，A错误；Q点后升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，则升高温度，平衡常数减小，B正确；曲线上Q点之前反应未达到平衡，W点不是平衡点，此时反应正向进行，即v正>v逆，C错误；W点对应的温度低于M点对应的温度，温度越高反应速率越大，所以W点Y的正反应速率小于M点Y的正反应速率，D错误。
【变式2-2】一定条件下合成乙烯的反应为6H2(g)＋2CO2(g)??CH2==CH2(g)＋4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图。下列说法正确的是( )
A．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
B．若投料比n(H2)∶n(CO2)＝4∶1，则图中M点乙烯的体积分数为5.88%
C．250 ℃时，催化剂对CO2平衡转化率的影响最大
D．当温度高于250 ℃时，升高温度，平衡逆向移动，导致催化剂的催化效率降低
答案 B
解析 化学反应速率随温度的升高而加快，M点后催化剂的催化效率随温度的升高而降低，所以M点的正反应速率v正有可能小于N点的逆反应速率v逆，故A错误；设起始投料n(H2)为4 mol，则n(CO2)为1 mol，M点平衡时二氧化碳的转化率为50%，列“三段式”得：
6H2(g)＋2CO2(g)??CH2==CH2(g)＋4H2O(g)
起始/mol 4 1 0 0
转化/mol 1.5 0.5 0.25 1
平衡/mol 2.5 0.5 0.25 1
所以乙烯的体积分数为×100%≈5.88%，故B正确；催化剂不影响平衡转化率，只影响化学反应速率，故C错误；催化剂的催化效率与平衡移动没有关系，故D错误。
1．在密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)(正反应放热)，如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断在t1时刻突然改变的条件可能是( )
A．催化剂失效 B．减小生成物的浓度
C．降低体系温度 D．增大容器的体积
答案 C
解析 从图像可以看出：改变条件后，反应速率与原平衡速率出现断点且低于原平衡反应速率，说明改变的条件可能是降低温度或减压。从改变条件后的v′正与v′逆的大小关系，可得出化学平衡正向移动。降低温度，该平衡正向移动，必有v′正>v′逆。
2．已知：CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1。一定条件下，向体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，测得CO2和CH3OH的浓度随时间的变化曲线如图所示。下列叙述正确的是( )
A．欲增大平衡状态时的比值，可采用升高温度的方法
B．3 min时，CO2的消耗速率等于CH3OH的生成速率，且二者浓度相同
C．欲提高H2的平衡转化率，只能加压减小反应容器的体积
D．从反应开始到平衡，H2的平均反应速率v(H2)＝0.075 mol·L－1·min－1
答案 B
解析 该反应正反应为放热反应，升温平衡逆向移动，减小，A项错误；由图像可知，3 min时CO2与CH3OH浓度相等，CO2的消耗速率等于CH3OH的生成速率，B项正确；欲提高H2的平衡转化率，还可用降温等方法，C项错误；达平衡时v(H2)＝3v(CO2)＝3×0.075 mol·L－1·min－1＝0.225 mol·L－1·min－1，D项错误。
3．如图所示的各图中，表示2A(g)＋B(g)??2C(g) ΔH<0这个可逆反应的正确图像的是[φ(C)表示C的质量分数，p表示气体压强，c表示浓度]( )
答案 A
解析 该反应正反应为放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，C的质量分数减小，A的转化率降低，故A正确，D错误；增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动，v正>v逆，且增大压强，正、逆反应速率都增大，故B错误；催化剂同等程度地改变正、逆反应速率，平衡不发生移动，所以达到平衡时C的浓度相同，故C错误。
4．在一定温度下，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g) ΔH＜0。改变起始时n(SO2)对反应的影响如图所示。下列说法正确的是( )
A．SO2的起始量越大，混合气体中SO3的体积分数越大
B．a、b、c三点中，a点时SO2的转化率最高
C．a、b、c三点的平衡常数：Kb＞Kc＞Ka
D．b、c点均为化学平衡点，a点未达到平衡且反应正向进行
答案 B
解析 由题图可知，O2的量一定，SO2的量越少，其转化率越高，故a点时SO2的转化率最高，B正确。
5．可逆反应2A(g)＋B(g)2C(g)，根据下表中的数据，判断下列图像错误的是( )
温度 A的转化率
p1/MPa p2/MPa
400 ℃ 99.6% 99.7%
500 ℃ 96.9% 97.8%
答案 D
解析 根据表格可知，在相同压强下，升高温度，A的转化率降低，说明升高温度平衡逆向移动，所以正反应为放热反应。该反应的正反应是一个气体体积减小的反应，在相同的温度下，p1→p2，A的转化率增大，说明化学平衡正向移动，即p1v正，所以平衡逆向移动，经过一段时间反应达到新平衡，C正确；增大压强，v正、v逆都增大，平衡正向移动，所以v正>v逆，最终达到新的平衡状态，D错误。
6．对于可逆反应mA(s)＋nB(g)??eC(g)＋fD(g)，当其他条件不变时，C的体积分数[φ(C)]在不同温度(T)和不同压强(p)下随时间(t)的变化关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A．达到平衡后，若使用催化剂，C的体积分数将增大
B．该反应的ΔH＜0
C．化学方程式中n＞e＋f
D．达到平衡后，增加A的量有利于化学平衡向正反应方向移动
答案 B
解析 催化剂不能使平衡发生移动，所以不能使C的体积分数增大，故A项错误；达到平衡所用时间越短，反应速率越快，由图可知T2＞T1，p2＞p1，则温度由T1升高到T2，平衡时C的体积分数减小，说明升高温度平衡逆向移动，所以该反应为放热反应，B项正确；压强由p1增大到p2，平衡时C的体积分数减小，说明增大压强平衡逆向移动，所以该反应的正反应为气体分子数目增大的反应，即n＜e＋f，C项错误；A为固体，增加A的量不能使平衡发生移动，D项错误。
7．T0 ℃时，在2 L的密闭容器中发生反应X(g)＋Y(g)??Z(g)(未配平)，各物质的物质的量随时间变化的关系如图a所示。其他条件相同，温度分别为T1 ℃、T2 ℃时发生反应，X的物质的量随时间变化的关系如图b所示。下列叙述正确的是( )
A．该反应的正反应是吸热反应
B．T0 ℃，从反应开始到平衡时：v(X)＝0.083 mol·L－1·min－1
C．图a中反应达到平衡时，Y的转化率为37.5%
D．T1 ℃，若该反应的平衡常数K＝50，则T1答案 D
解析 根据“先拐先平数值大”可推知，T1>T2，温度越高，X的物质的量越大，则平衡向左移动，正反应为放热反应，A不正确；v(X)＝≈0.041 7 mol·L－1·min－1，B不正确；Y的转化率为＝62.5%，C不正确；由题图a可知X、Y、Z物质的量变化量之比为1∶1∶2，则K0＝≈33.3<50，温度越高，平衡常数越小，则T18．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，下列研究目的和图示相符的是( )
选项 A B C D
研究目的 压强对反应的影响 温度对反应的影响 平衡体系增加N2对反应的影响 催化剂对反应的影响
图示
答案 C
解析 A项，“先拐先平，数值大”可知p1>p2，增大压强平衡正向移动，NH3的体积分数增加，A错；B项，ΔH<0，说明正向反应是放热反应，升温平衡逆向移动，N2的转化率降低，B错；C项，平衡体系中增加N2，则反应物浓度增加，正反应速率增加，逆反应速率瞬间不变，然后前者减小，后者增大，C正确；D项，使用催化剂反应速率加快，达到平衡所需时间减小，D错。
9．下列各图是温度(或压强)对2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g) ΔH<0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是( )
答案 C
解析 A项，升温，v正、v逆都增大，且v逆> v正，A错；B项，升温，v正、v逆都增大，而图像所示v正、v逆都减小，B错；C项，加压，v正、v逆都增大，且v正10．硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g) ΔH＜0
(1)如果2 min内SO2的浓度由6 mol·L－1下降为2 mol·L－1，则用O2浓度变化表示的平均反应速率为____________。
(2)某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图甲所示：
该反应的平衡常数表达式为_________________，平衡状态由A变到B时平衡常数K(A)______K(B)(填“＞”“＜”或“＝”)。
(3)图乙表示该反应在密闭容器中达到平衡时，由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况，a～b过程中改变的条件可能是____________；b～c过程中改变的条件可能是_____________；若增大压强，请把反应速率变化情况画在c～d处。
答案 (1)1 mol·L－1·min－1
(2)K＝ ＝
(3)升温 减小SO3浓度
解析 (1)v(SO2)＝＝2 mol·L－1·min－1；v(O2)＝v(SO2)＝1 mol·L－1·min－1。
(2)在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值为化学平衡常数。故可逆反应2SO2(g)＋O2(g) ??2SO3(g)的平衡常数K＝，平衡常数只受温度的影响，温度不变，则平衡常数不变，平衡状态由A变到B时，压强增大，温度不变，则K(A)＝K(B)。
(3)a时刻逆反应速率大于正反应速率，且正、逆反应速率都增大，说明平衡应向逆反应方向移动，该反应的正反应放热，改变的条件可能为升高温度；b时刻正反应速率不变，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动，改变的条件可能为减小生成物浓度；若增大压强，则正、逆反应速率都增大，且正反应速率大于逆反应速率，平衡向正反应方向移动。
1．一定条件下存在反应：C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g) ΔH＞0，在甲、乙、丙三个恒容容器中发生上述反应，各容器中温度、反应物的起始量如表所示，甲、丙反应过程中CO的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。下列说法错误的是( )
容器 甲 乙 丙
容积 0.5 L 0.5 L V
温度 T1 ℃ T2 ℃ T1 ℃
起始量 2 mol C、1 mol H2O 1 mol CO、1 mol H2 4 mol C、2 mol H2O
A．甲容器中，0～15 min内v(H2)＝0.1 mol·L－1·min－1
B．乙容器中，若平衡时n(H2O)＝0.4 mol，则T2C．当温度为T1 ℃时，反应的平衡常数K＝4.5
D．丙容器的容积V＞0.5 L
答案 D
解析 由图可知，0～15 min内甲容器中CO的浓度变化量为1.5 mol·L－1，v(CO)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，速率之比等于化学计量数之比，所以v(H2)＝0.1 mol·L－1·min－1，A项正确；甲容器中平衡时n(H2O)＝1 mol－1.5 mol·L－1×0.5 L＝0.25 mol，乙容器中，若平衡时n(H2O)＝0.4 mol，因C(s)的量不影响平衡移动，则乙相对甲来说平衡向逆反应方向移动，因为正反应吸热，所以乙的温度低，即T2＜T1，B项正确；根据甲容器中反应数据计算：
C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)
起始/mol·L-1 2 0 0
转化/mol·L-1 1.5 1.5 1.5
平衡起始/mol·L-1 0.5 1.5 1.5
T1 ℃时，反应的平衡常数K＝＝＝4.5，C项正确；丙容器中反应物的起始量为甲容器的2倍，若V为0.5 L，由于正反应为气体分子数增大的反应，加压平衡左移，c(CO)＜3 mol·L－1，要使c(CO)＝3 mol·L－1，则应压缩体积，虽然压缩体积会使平衡左移，导致CO的物质的量减小，但压缩体积对CO的物质的量浓度的影响程度更大，故丙容器的容积V＜0.5 L，D项错误。
2．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，在此过程中正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图得出的结论正确的是( )
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．若Δt1＝Δt2，则SO2的转化量：a～b段小于b～c段
答案：D
解析：这是一个反应前后气体分子数不变的可逆反应，由于容器恒容，因此压强不影响反应速率，所以在本题中只考虑温度和浓度的影响。由图可以看出随着反应的进行正反应速率逐渐增大，而后逐渐减小，但只要开始反应，反应物浓度就要降低，正反应速率应该降低，而此时正反应速率却是升高的，这说明此时温度的影响是主要的。由于容器是绝热的，因此该反应只能是放热反应，从而导致容器内温度升高，正反应速率加快，当到达c点后正反应速率逐渐降低，说明此时反应物浓度的影响是主要的，因为反应物浓度越来越小，但反应不一定达到平衡状态，所以选项A、B、C均不正确；正反应速率越快，相同时间段内消耗的二氧化硫就越多，因此选项D正确。
3．在2 L的密闭容器中发生反应xA(g)＋yB(g) ??zC(g)。图甲表示200 ℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化，图乙表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)∶n(B)的变化关系。则下列结论正确的是( )
A．200 ℃时，反应从开始到平衡的平均速率v(B)＝0.04 mol·L－1·min－1
B．200 ℃时，该反应的平衡常数为25
C．当外界条件由200 ℃降温到100 ℃，原平衡一定被破坏，且正逆反应速率均增大
D．由图乙可知，反应xA(g)＋yB(g) ??zC(g)的ΔH＜0，且a＝2
答案：B
解析：根据v＝可知，v(B)＝ mol·L－1·min－1＝0.02 mol·L－1· min－1，故A错误；由图可知平衡时A、B、C的物质的量分别为0.4 mol、0.2 mol、0.2 mol，所以它们的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.1 mol·L－1，结合化学方程式2A(g)＋B(g) ??C(g)，可知该反应的平衡常数为＝25，故B正确；任何反应，降低温度，正逆反应速率均会减小，故C错误；正反应为吸热反应，ΔH＞0，当投入的反应物的物质的量之比等于化学反应中计量数之比时，平衡时C的体积分数达最大值，根据化学方程式2A(g)＋B(g) ??C(g)，可知a＝2，故D错误。
4．某研究性学习小组研究了汽车尾气中的NO与CO的反应和某工业废气中的NO2与SO2的反应。回答下列问题：
Ⅰ.研究汽车尾气中的NO与CO的反应
(1)一定温度下，向某容积为1 L的密闭容器中通入a mol NO、b mol CO，控制一定的条件使其发生反应：2NO(g)＋2CO(g)??N2(g)＋2CO2(g) ΔH＜0。测得NO的平衡转化率与温度、投料比X(X＝)的关系如图1所示。
则T1________T2(填“＞”“＜”或“＝”)。
(2)若X1＝0.8、a＝4，则A点对应的平衡常数K＝________(保留为分数即可)。此时再往体系中通入NO、CO、N2和CO2各1 mol，再次到达平衡前，v正______v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。
Ⅱ.研究某工业废气中的NO2与SO2的反应
(3)在固定体积的密闭容器中发生反应：NO2(g)＋SO2(g) ??SO3(g)＋NO(g) ΔH＝－41.8 kJ·mol－1。
使用某种催化剂，改变投料比的值进行多组实验(各组实验的温度可能相同，也可能不同)测定NO2的平衡转化率。部分实验结果如图2所示。
①如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是____________________。
②若图中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD，通过计算判断TC________TD(填“＞”“＝”或“＜”)。
答案：(1)＞ (2) ＜ (3) ①降低温度 ② ＝
解析：(1)反应2NO(g)＋2CO(g) ??N2(g)＋2CO2(g) ΔH＜0的正反应是放热反应，在其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，使反应物NO的平衡转化率降低。根据图示可知NO的转化率：T2＞T1，说明温度T2小于T1，即温度：T1＞T2；
(2)X＝＝0.8 ，若a＝4 mol，则b＝5 mol，根据图像可知NO平衡转化率是50%，反应消耗的NO物质的量是2 mol，则平衡时各种气体的物质的量分别是n(NO)＝2 mol，n(CO)＝5 mol－2 mol＝3 mol，n(N2)＝1 mol，n(CO2)＝2 mol，由于容器的容积是1 L，所以物质的平衡浓度分别是c(NO)＝2 mol·L－1，c(CO)＝3 mol·L－1，c(N2)＝1 mol·L－1，c(CO2)＝2 mol·L－1，根据计算公式可得在该条件下化学平衡常数K＝；此时若再往体系中通入NO、CO、N2和CO2各1 mol，各种气体的浓度分别是c(NO)＝3 mol·L－1，c(CO)＝4 mol·L－1，c(N2)＝2 mol·L－1，c(CO2)＝3 mol·L－1，该温度下的浓度商Q＝＝＞，说明反应未达到平衡，反应逆向进行，故再次到达平衡前，v正＜v逆；
(3)①B、C两点投料比相同，NO2转化率增大，说明反应正向移动。由于反应NO2(g)＋SO2(g) ??SO3(g)＋NO(g) ΔH＝－41.8 kJ·mol－1的正反应是放热反应，要使化学平衡正向移动，则改变的条件是降低温度；②NO2(g)＋SO2(g) ??SO3(g)＋NO(g) ΔH＝－41.8 kJ·mol－1，反应为放热反应，n(NO2)∶n(SO2)＝1，假设NO2、SO2的起始浓度为c mol·L－1，反应开始时SO3、NO的浓度都是0，由于C点NO2的转化率是50%，根据物质反应转化关系可知：平衡时各种物质的浓度都是0.5 c mol·L－1，则此时的平衡常数K1＝1；在D点NO2转化率40%，n(NO2)∶n(SO2)＝1.5，假设SO2(g)的起始浓度为c0 mol·L－1，则c(NO2) ＝1.5c0 mol·L－1，反应开始时SO3、NO的浓度都是0，由于D点NO2的转化率是40%，反应消耗NO2的物质的量浓度为1.5c0 mol·L－1×0.4＝0.6c0 mol·L－1，根据物质反应转化关系可知：平衡时c(NO2)＝0.9 c0 mol·L－1，c(SO2)＝0.4 c0 mol·L－1，c(SO3)＝c(NO)＝0.6c0 mol·L－1，化学平衡常数K2＝＝1。两个条件下的化学平衡常数相同，说明反应温度相同，故TC＝TD。
5．金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4，再进一步还原得到钛。回答下列问题：
(1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g) ΔH1＝172 kJ·mol－1，Kp1＝1.0×10－2
(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH2＝－51 kJ·mol－1，Kp2＝1.2×1012Pa
①反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH为__________kJ·mol－1，Kp＝__________ Pa。
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是
________________________________________________________________________。
③对于碳氯化反应：增大压强，平衡__________移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在1.0×105 Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
①反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数Kp(1 400 ℃)＝__________Pa。
②图中显示，在200 ℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是________________________________________________________。
(3)TiO2碳氯化是一个“气-固-固”反应，有利于TiO2-C“固-固”接触的措施是
________________________________________________________________________。
答案 (1)①－223 1.2×1014 ②碳氯化反应气体分子数增加，ΔH小于0，是熵增、放热过程，ΔH－TΔS＜0，故该反应能自发进行，而直接氯化的体系气体分子数不变且是吸热过程，反应趋势远小于碳氯化 ③向左 变小
(2)①7.2×105 ②为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品，提高效益 (3)将两固体粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”
解析 (1)①根据盖斯定律，将“反应(ⅱ)－反应(ⅰ)”得到反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，则ΔH＝－51 kJ·mol－1－172 kJ·mol－1＝－223 kJ·mol－1；则Kp＝＝Pa＝1.2×1014 Pa。②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，因为碳氯化反应气体分子数增加，ΔH小于0，是熵增、放热过程，ΔH－TΔS＜0，故该反应能自发进行，而直接氯化的体系气体分子数不变且是吸热过程，反应趋势远小于碳氯化。③对于碳氯化反应，气体分子数增大，依据勒夏特列原理，增大压强，平衡向气体分子数减少的方向移动，即平衡向左移动；该反应是放热反应，温度升高，平衡向吸热方向移动，即向左移动，则平衡转化率变小。(2)①从图中可知，1 400 ℃，体系中气体平衡组成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO是0.6，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数Kp(1 400 ℃)＝＝ Pa＝7.2×105 Pa。专题2 化学反应速率与化学平衡
第三单元 化学平衡的移动
第3课时 化学反应速率与平衡图像
1．速率—时间图像(v－t图像)
(1)正反应速率突变，逆反应速率渐变，v′正＞v′逆，说明是____________________________，使正反应速率突变，且平衡_______移动。
(2)v正、v逆都是突然减小的，v′正＞v′逆，平衡_______移动，说明该反应的正反应可能是______________或_____________________的反应，改变的条件是______________或______________。
(3)v正、v逆都是突然增大的，并且v正、v逆增大程度相同，说明该化学平衡______________移动，可能是______________，也可能是_________________________________________________。
【名师点拨】
判断平衡移动方向，根据v′正、v′逆的相对大小；判断改变的哪种外界条件，根据改变条件的那一时刻v′正、v′逆的变化，若v′正或v′逆有一个发生了“突变”，则为改变的浓度；若两个都发生了“突变”，则为改变的温度或压强；若两个都发生了“突变”且仍然相等，则为加入催化剂或等体反应改变压强。
2．百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像
(1)T2_____T1，温度升高，平衡_______移动，正反应是_______反应。
(2)p2_____p1，压强增大，A(反应物)的转化率_______，说明正反应是_____________________的反应。
(3)生成物C的百分含量不变，说明平衡_______移动，但反应速率a_______b，故a可能______________；若该反应是反应前后气体分子数目的可逆反应，a也可能是_____________________。
【名师点拨】
1“先拐先平数值大”。在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高如图Ⅰ中T2＞T1、压强较大如图Ⅱ中p2＞p1或使用了催化剂如图Ⅲ中a可能使用了催化剂。
2正确掌握图像中反应规律的判断方法，①图Ⅰ中，T2＞T1，升高温度，生成物百分含量降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应；②图Ⅱ中，p2＞p1，增大压强，反应物的转化率降低，平衡逆向移动，则正反应为气体体积增大的反应。
③图Ⅲ说明了条件改变对化学平衡不产生影响，a可能是加入了催化剂，或该反应是反应前后气体体积不变的反应，a是增大压强压缩体积。
3．百分含量(或转化率)—压强—温度图像
压强不变时，生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐_______，说明正反应是_______反应；
温度T不变，做横坐标的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，压强_______，生成物C的百分含量_______，说明正反应是_____________________的反应。
【名师点拨】
在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量。确定横坐标所表示的量，讨论纵坐标与曲线的关系，或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系，即“定一议二”。如上图中T1温度下，A→B压强增大，C%增大，平衡正向移动，则正反应是气体体积减小的反应；105 Pa时，A→C温度升高，C%减小，平衡逆向移动，则正反应是放热反应。
4．物质的量 (浓度)—时间图像(n/c－t图像)
在2 L刚性密闭容器中，某一反应有关物质A(g)、B(g)、C(g)的物质的量变化如图所示。根据图像回答下列问题：
(1)横坐标表示反应过程中______________，纵坐标表示反应过程中_____________________。
(2)该反应的化学方程式是____________________________。
(3)在反应达2 min时，正反应速率与逆反应速率之间的关系是_______。
(4)若用A物质的量浓度的变化，表示反应达平衡(2 min)时的正反应速率是______________。
5．速率—压强(或温度)图像
(1)可逆反应mA(g)??nB(g)＋pC(s) ΔH＝Q kJ·mol－1，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像：
则：Q_____0，m_____n。
(2)根据正、逆反应速率与温度的变化曲线，可判断反应的ΔH(_______反应或_______反应)。
(3)根据正、逆反应速率与压强的变化曲线，可判断反应前后_____________________的变化。
6．几种特殊的图像
(1)抛物线型
对于化学反应mA(g)＋nB(g)??qC(g)＋pD(g)，M点前，表示从反应物开始，则v正_____v逆；M点为_______。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增加，C%减小，平衡_______，ΔH_____0。
(2)平衡曲线型
对于化学反应mA(g)＋nB(g)??qC(g)＋pD(g)，A的百分含量与压强的关系如图所示，L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点)，A%大于此压强时的平衡体系中的反应物的百分含量，所以E点：v正___v逆；右下方(F点)，A%小于此压强时的平衡体系中的反应物的百分含量，则F点：v正____v逆。
【特别提醒】
1中图像，由于某一条件对平衡的影响只能向一个方向移动，所以最高点最低点及以后为平衡状态受条件的影响情况，前面为未达到平衡的情况。
2中图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。
1．密闭容器中发生反应：A(g)+3B(g)??2C(g) ΔH＜0，根据速率－时间图像，回答下列问题。
(1)下列时刻所改变的外界条件分别是：
t1_________________；t3________________；t4________________。
(2)物质A的体积分数最大的时间段是___________。
(3)上述图像中C的体积分数相等的时间段是__________。
(4)反应速率最大的时间段是___________。
(5)t0～t1、t3～t4、t5～t6时间段的平衡常数K0、K3、K5的关系为____________。
2．某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律(下图中，α表示转化率、p表示压强、T表示温度、n表示物质的量、t表示反应时间)：
根据以上图像判断(填“>”“＝”或“<”)：
(1)反应Ⅰ：p2______p1，ΔH______0。
(2)反应Ⅱ：T1______T2，ΔH______0。
(3)反应Ⅲ：若T2______T1，ΔH______0。
(4)反应Ⅳ：若T2______T1，ΔH______0。
问题一 化学平衡图像问题的分析方法
【典例1】如图所示的各图中，表示2A(g)＋B(g)??2C(g) ΔH<0这个可逆反应的正确图像的是[φ(C)表示C的质量分数，p表示气体压强，c表示浓度]( )
【解题必备】
1．化学平衡图像题思维模型
(1)分析已达平衡的可逆反应的特点：
①反应物和生成物的物质状态
②反应前后气体的总物质的量是增大还是减小
③反应是吸热反应，还是放热反应
(2)看图像：
①一看面——即横坐标和纵坐标的意义
②二看线——即看线的走向、变化的趋势
③三看点——即看线是否通过原点，两条线的交点及线的原点、折点、交点、终点
④四看辅助线——即要不要作辅助线，如等温线、等压线、平衡线等)
⑤五看量的变化——即如浓度的变化、温度的变化
(3)想规律：
联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律，将图像语言转化为文字语言，再与化学平衡条件比较。
(4)做判断：根据图像中表现的关系与所学规律想对比，作出符合题目要求的判断。
2．化学平衡图像题的分析解答方法
(1)无论是反应速率图像还是平衡图像，都要清楚纵、横坐标的含义，都要与化学原理相联系，特别是与平衡移动原理相联系。
(2)三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。
(3)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。
(4)先拐先平：可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在转化率－时间曲线中，先出现拐点的曲线先达到平衡，这表示反应的温度高或压强大。
(5)定一议二：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。
【变式1-1】已知在一定条件下，反应X(g)＋3Y(g)??2Z(g) ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)，某实验小组测得X的转化率(α)在不同温度与压强(p)下的实验数据，三者之间关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．图中A、B两点对应的平衡常数相等
B．上述反应在达到平衡后，缩小体积，Y的转化率提高
C．升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡向正反应方向移动
D．将2.0 mol X、6.0 mol Y置于密闭容器中发生反应，放出的热量为2a kJ
【变式1-2】利用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇，发生的反应如下：CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)。在容积一定的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH<0，且p1B．反应速率：v逆(状态A)>v逆(状态B)
C．在C点时，CO转化率为75%
D．在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH，达到平衡时CH3OH的体积分数不同
问题二 化学平衡特殊图像
【典例2】在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是( )
A．反应2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)的ΔH>0
B．图中X点所示条件下，延长反应时间不能提高NO的转化率
C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO的转化率
D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO的平衡转化率为50%，则平衡常数K>2 000
【变式2-1】在某2 L恒容密闭容器中充入2 mol X(g)和1 mol Y(g)发生反应：2X(g)＋Y(g)??3Z(g)，反应过程中持续升高温度，测得某一时刻混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是( )
A．M点时，Y的转化率最大
B．升高温度，平衡常数减小
C．W点时v正＝v逆
D．W、M两点Y的正反应速率相同
【变式2-2】一定条件下合成乙烯的反应为6H2(g)＋2CO2(g)??CH2==CH2(g)＋4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图。下列说法正确的是( )
A．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
B．若投料比n(H2)∶n(CO2)＝4∶1，则图中M点乙烯的体积分数为5.88%
C．250 ℃时，催化剂对CO2平衡转化率的影响最大
D．当温度高于250 ℃时，升高温度，平衡逆向移动，导致催化剂的催化效率降低
1．在密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)(正反应放热)，如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断在t1时刻突然改变的条件可能是( )
A．催化剂失效 B．减小生成物的浓度
C．降低体系温度 D．增大容器的体积
2．已知：CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1。一定条件下，向体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，测得CO2和CH3OH的浓度随时间的变化曲线如图所示。下列叙述正确的是( )
A．欲增大平衡状态时的比值，可采用升高温度的方法
B．3 min时，CO2的消耗速率等于CH3OH的生成速率，且二者浓度相同
C．欲提高H2的平衡转化率，只能加压减小反应容器的体积
D．从反应开始到平衡，H2的平均反应速率v(H2)＝0.075 mol·L－1·min－1
3．如图所示的各图中，表示2A(g)＋B(g)??2C(g) ΔH<0这个可逆反应的正确图像的是[φ(C)表示C的质量分数，p表示气体压强，c表示浓度]( )
4．在一定温度下，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g) ΔH＜0。改变起始时n(SO2)对反应的影响如图所示。下列说法正确的是( )
A．SO2的起始量越大，混合气体中SO3的体积分数越大
B．a、b、c三点中，a点时SO2的转化率最高
C．a、b、c三点的平衡常数：Kb＞Kc＞Ka
D．b、c点均为化学平衡点，a点未达到平衡且反应正向进行
5．可逆反应2A(g)＋B(g)2C(g)，根据下表中的数据，判断下列图像错误的是( )
温度 A的转化率
p1/MPa p2/MPa
400 ℃ 99.6% 99.7%
500 ℃ 96.9% 97.8%
6．对于可逆反应mA(s)＋nB(g)??eC(g)＋fD(g)，当其他条件不变时，C的体积分数[φ(C)]在不同温度(T)和不同压强(p)下随时间(t)的变化关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A．达到平衡后，若使用催化剂，C的体积分数将增大
B．该反应的ΔH＜0
C．化学方程式中n＞e＋f
D．达到平衡后，增加A的量有利于化学平衡向正反应方向移动
7．T0 ℃时，在2 L的密闭容器中发生反应X(g)＋Y(g)??Z(g)(未配平)，各物质的物质的量随时间变化的关系如图a所示。其他条件相同，温度分别为T1 ℃、T2 ℃时发生反应，X的物质的量随时间变化的关系如图b所示。下列叙述正确的是( )
A．该反应的正反应是吸热反应
B．T0 ℃，从反应开始到平衡时：v(X)＝0.083 mol·L－1·min－1
C．图a中反应达到平衡时，Y的转化率为37.5%
D．T1 ℃，若该反应的平衡常数K＝50，则T18．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，下列研究目的和图示相符的是( )
选项 A B C D
研究目的 压强对反应的影响 温度对反应的影响 平衡体系增加N2对反应的影响 催化剂对反应的影响
图示
9．下列各图是温度(或压强)对2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g) ΔH<0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是( )
10．硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g) ΔH＜0
(1)如果2 min内SO2的浓度由6 mol·L－1下降为2 mol·L－1，则用O2浓度变化表示的平均反应速率为____________。
(2)某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图甲所示：
该反应的平衡常数表达式为_________________，平衡状态由A变到B时平衡常数K(A)______K(B)(填“＞”“＜”或“＝”)。
(3)图乙表示该反应在密闭容器中达到平衡时，由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况，a～b过程中改变的条件可能是____________；b～c过程中改变的条件可能是_____________；若增大压强，请把反应速率变化情况画在c～d处。
1．一定条件下存在反应：C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g) ΔH＞0，在甲、乙、丙三个恒容容器中发生上述反应，各容器中温度、反应物的起始量如表所示，甲、丙反应过程中CO的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。下列说法错误的是( )
容器 甲 乙 丙
容积 0.5 L 0.5 L V
温度 T1 ℃ T2 ℃ T1 ℃
起始量 2 mol C、1 mol H2O 1 mol CO、1 mol H2 4 mol C、2 mol H2O
A．甲容器中，0～15 min内v(H2)＝0.1 mol·L－1·min－1
B．乙容器中，若平衡时n(H2O)＝0.4 mol，则T2C．当温度为T1 ℃时，反应的平衡常数K＝4.5
D．丙容器的容积V＞0.5 L
2．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，在此过程中正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图得出的结论正确的是( )
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．若Δt1＝Δt2，则SO2的转化量：a～b段小于b～c段
3．在2 L的密闭容器中发生反应xA(g)＋yB(g) ??zC(g)。图甲表示200 ℃时容器中A、B、C物质的量随时间的变化，图乙表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始n(A)∶n(B)的变化关系。则下列结论正确的是( )
A．200 ℃时，反应从开始到平衡的平均速率v(B)＝0.04 mol·L－1·min－1
B．200 ℃时，该反应的平衡常数为25
C．当外界条件由200 ℃降温到100 ℃，原平衡一定被破坏，且正逆反应速率均增大
D．由图乙可知，反应xA(g)＋yB(g) ??zC(g)的ΔH＜0，且a＝2
4．某研究性学习小组研究了汽车尾气中的NO与CO的反应和某工业废气中的NO2与SO2的反应。回答下列问题：
Ⅰ.研究汽车尾气中的NO与CO的反应
(1)一定温度下，向某容积为1 L的密闭容器中通入a mol NO、b mol CO，控制一定的条件使其发生反应：2NO(g)＋2CO(g)??N2(g)＋2CO2(g) ΔH＜0。测得NO的平衡转化率与温度、投料比X(X＝)的关系如图1所示。
则T1________T2(填“＞”“＜”或“＝”)。
(2)若X1＝0.8、a＝4，则A点对应的平衡常数K＝________(保留为分数即可)。此时再往体系中通入NO、CO、N2和CO2各1 mol，再次到达平衡前，v正______v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。
Ⅱ.研究某工业废气中的NO2与SO2的反应
(3)在固定体积的密闭容器中发生反应：NO2(g)＋SO2(g) ??SO3(g)＋NO(g) ΔH＝－41.8 kJ·mol－1。
使用某种催化剂，改变投料比的值进行多组实验(各组实验的温度可能相同，也可能不同)测定NO2的平衡转化率。部分实验结果如图2所示。
①如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是____________________。
②若图中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD，通过计算判断TC________TD(填“＞”“＝”或“＜”)。
5．金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4，再进一步还原得到钛。回答下列问题：
(1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g) ΔH1＝172 kJ·mol－1，Kp1＝1.0×10－2
(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH2＝－51 kJ·mol－1，Kp2＝1.2×1012Pa
①反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH为__________kJ·mol－1，Kp＝__________ Pa。
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是
________________________________________________________________________。
③对于碳氯化反应：增大压强，平衡__________移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在1.0×105 Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
①反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数Kp(1 400 ℃)＝__________Pa。
②图中显示，在200 ℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是________________________________________________________。
(3)TiO2碳氯化是一个“气-固-固”反应，有利于TiO2-C“固-固”接触的措施是
________________________________________________________________________。