2017届高三化学（通用版）二轮复习教案：专题2 突破点8 化学反应速率与化学平衡

突破点8　化学反应速率与化学平衡
提炼1　判断化学平衡状态的标志
1.绝对标志
2．相对标志
3．一个角度
从微观的角度分析，如反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，下列各项均可说明该反应达到了平衡状态：
(1)断裂1
mol
N≡N键的同时生成1
mol
N≡N键；
(2)断裂1
mol
N≡N键的同时生成3
mol
H—H键；
(3)断裂1
mol
N≡N键的同时断裂6
mol
N—H键；
(4)生成1
mol
N≡N键的同时生成6
mol
N—H键。
4．定量依据：若Qc＝K，反应处于平衡状态。
提炼2　影响化学反应速率和化学平衡的因素
1.影响化学反应速率的“4大因素”(外因)
2．浓度、温度、压强改变对平衡的影响
对平衡状态的影响
备注
其他条件不变
升高温度
化学平衡向吸热方向移动
v正、v逆均增大(程度不同)
增大压强
化学平衡向气体分子数目减少的方向移动
压强变化是通过容器容积的变化实现的
浓度
增大反应物浓度或降低生成物浓度，平衡向正反应方向移动
固体、纯液体的浓度视为常数
恒容时加入“惰性”气体
对平衡状态无影响(对反应速率也无影响)
原来体系中各物质的浓度没有发生变化
恒压时加入“惰性”气体
相当于减小压强(对反应速率的影响也相当于减小压强)
加入的气体会分担一部分压强
总的来说：
外界条件改变反应速率化学平衡，
可归纳为：
提炼3　化学平衡常数的应用
1.化学平衡常数表达式
反应：mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)
K＝
四个注意：
(1)固体或纯液体的浓度是常数，表达式中不能出现固体或纯液体。
(2)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。
(3)化学平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢，即化学反应速率快，K值不一定大。
(4)平衡常数表达式与方程式的书写形式有关，对于同一个反应，当方程式的化学计量数发生变化时，平衡常数的数值及单位均发生变化，当方程式逆写时，此时平衡常数为原平衡常数的倒数。
2．“三段式法”计算化学平衡常数
(1)明确三个量：起始量、变化量、平衡量
如mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a
mol·L－1、b
mol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx
mol·L－1。
mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)
起始/mol·L－1　　　a　　
　b　　　　0　　　0
变化/mol·L－1
mx
nx
px
qx
平衡/mol·L－1
a－mx
b－nx
px
qx
K＝
说明：
①对于反应物：c(平)＝c(始)－c(变)；
对于生成物：c(平)＝c(始)＋c(变)。
②各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比。
3．化学平衡常数的应用
(1)判断反应进行的程度
化学平衡常数的大小是可逆反应进行程度的标志。K值越大，说明正向反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。
(2)判断反应进行的方向
对于可逆反应mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，在一定温度下的任意时刻，浓度商(Qc)表达式为：Qc＝。
若Qcv(逆)，向正反应方向进行。
若Qc＝K，v(正)＝v(逆)，反应处于平衡状态。
若Qc>K，v(正)(3)判断反应的热效应
若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。
(4)用于计算反应物的转化率
4．掌握三个“百分数”
(1)转化率＝×100%＝×100%。
(2)生成物的产率：实际产量占理论产量的百分数。一般来说，转化率越高，原料利用率越高，产率越高。
产率＝×100%。
(3)混合物中某组分的百分含量＝×100%。
回访1　(2016·全国甲卷)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－1
②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)
ΔH＝－353
kJ·mol－1
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)图(a)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
图(a)　
　
　图(b)
(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为________，理由是_____________________。
进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________。
[解析]　(1)由热化学方程式可知，反应①气体分子数增加，是一个熵增的放热反应，反应②气体分子数不变，是一个熵变化不大的放热量较大的反应，在热力学上都属于自发进行的反应。由于反应①是一个气体分子数增加的放热反应，降温、减压均有利于提高丙烯腈的平衡产率。有机反应中要提高某反应的选择性，关键是选择合适的催化剂。
(2)由于反应①是放热反应，温度降低，平衡右移，丙烯腈的平衡产率应增大，因此图(a)中460
℃以下的产率不是对应温度下的平衡产率。反应①的平衡常数随温度的升高而变小，反应的活化能不受温度的影响，故当温度高于460
℃时，丙烯腈的产率降低的可能原因是催化剂活性降低和副反应增多。
(3)由图(b)可知，当n(氨)/n(丙烯)＝1时，丙烯腈的产率最高，而丙烯醛的产率已趋近于0，如果n(氨)/n(丙烯)再增大，丙烯腈的产率反而降低，故最佳n(氨)/n(丙烯)约为1。空气中O2的体积分数约为，结合反应①方程式及最佳n(氨)/n(丙烯)约为1可知，进料气氨、空气、丙烯的理论体积比应为1∶∶1＝1∶7.5∶1。
[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
(3)1　该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低　1∶7.5∶1
回访2　(2015·全国卷Ⅱ节选)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：
①CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)　ΔH1
②CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2
③CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)　ΔH3
回答下列问题：
(1)反应①的化学平衡常数K表达式为______________________________；
图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________(填曲线标记字母)，其判断理由是____________________________。
图1
(2)合成气组成n(H2)/n(CO＋CO2)＝2.60时，体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而________(填“增大”或“减小”)，其原因是_______________________；
图2中的压强由大到小为________，其判断理由是___________。
图2
[解析]　(1)根据化学平衡常数的书写要求可知，反应①的化学平衡常数为K＝c(CH3OH)/[c(CO)·c2(H2)]。
反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故曲线a符合要求。
(2)由图2可知，压强一定时，CO的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应①为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应③为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生CO的量增大，而总结果是随温度升高，CO的转化率减小。
反应①的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，而反应③为气体总分子数不变的反应，产生CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高，故压强p1、p2、p3的关系为p1＜p2＜p3。
[答案]　(1)K＝[或Kp＝]
a　反应①为放热反应，平衡常数数值随温度升高变小
(2)减小　升高温度时，反应①为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低
p3＞p2＞p1　相同温度下，由于反应①为气体总分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。故增大压强时，有利于CO的转化率升高
回访3　(2015·全国卷Ⅰ节选)Bodensteins研究了下列反应：
2HI(g)??H2(g)＋I2(g)
在716
K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：
t/min
0
20
40
60
80
120
x(HI)
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
x(HI)
0
0.60
0.73
0.773
0.780
0.784
(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为________。
(2)上述反应中，正反应速率为v正＝k正·x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正＝0.002
7
min－1，在t＝40
min时，v正＝________min－1。
(3)由上述实验数据计算得到v正～x(HI)和v逆～x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为______(填字母)。
[解析]　(1)由表中数据可知，无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终x(HI)均为0.784，说明此时已达到了平衡状态。设HI的初始浓度为1
mol·L－1，则：
　　　　　　　　　2HI(g)??H2(g)＋I2(g)
初始浓度/mol·L－1
1　
0　　　
0
转化浓度/mol·L－1
0.216
0.108
0.108
平衡浓度/mol·L－1
0.784
0.108
0.108
K＝＝。
(2)建立平衡时，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)·x(I2)，k逆＝k正。由于该反应前后气体分子数不变，故k逆＝k正＝k正＝。在40
min时，x(HI)＝0.85，则v正＝0.002
7
min－1×0.852≈1.95×10－3
min－1。
(3)因2HI(g)??H2(g)＋I2(g)　ΔH＞0，升高温度，v正、v逆均增大，且平衡向正反应方向移动，HI的物质的量分数减小，H2、I2的物质的量分数增大。因此，反应重新达到平衡后，相应的点分别应为A点和E点。
[答案]　(1)　(2)k正/K　1.95×10－3　(3)A、E
回访4　(2013·新课标全国卷Ⅱ)在1.0
L密闭容器中放入0.10
mol
A(g)，在一定温度进行如下反应：
A(g)??B(g)＋C(g)　ΔH＝＋85.1
kJ·mol－1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：
时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列问题：
(1)欲提高A的平衡转化率，应采取的措施为__________________。
(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为________，平衡时A的转化率为________，列式并计算反应的平衡常数K________________。
(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A)，n总＝________mol，n(A)＝________mol。
②下表为反应物A浓度与反应时间的数据，计算：a＝________。
反应时间t/h
0
4
8
16
c(A)/(mol·L－1)
0.10
a
0.026
0.006
5
分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律，得出的结论是
_______________________________________________________________，
由此规律推出反应在12
h时反应物的浓度c(A)为_______________mol·L－1。
[解析]　通过分析表格中数据，根据压强之比等于物质的量之比入手解决相关问题。
(1)要提高A的转化率，应通过改变条件使平衡正向移动，可以从浓度、温度、压强三个方面考虑，可从容器中分离出B、C或扩大容器的体积(降低压强)或升高温度。
(2)相同条件下，在密闭容器中气体的压强之比等于物质的量之比，设反应后气体的总物质的量为x，则有＝，故x＝
mol，而气体的物质的量的增加量等于消耗的A的物质的量，故A的转化率为×100%＝×100%，将表中的数据代入公式中可得平衡时A的转化率为×100%≈94.1%；根据化学方程式列出平衡三段式，注意三段式中用的都是浓度，即可求得平衡常数。
(3)结合(2)的解析可知n(A)＝0.10
mol－
mol＝0.10×
mol；根据表中的数据，可知a＝0.10×
mol·L－1≈0.051
mol·L－1，通过表中的数据可知，在达到平衡前每间隔4
h，A的浓度减少约一半，故反应在12
h时，A的浓度为0.5×0.026
mol·L－1＝0.013
mol·L－1。
[答案]　(1)升高温度、降低压强
(2)×100%　94.1%
K＝
≈1.5
mol·L－1
(3)①0.10×　0.10×　②0.051　达到平衡前每间隔4
h，c(A)减少约一半　0.013
热点题型1　化学平衡状态的判断
1．(2016·陕西西安铁一中模拟)可以证明可逆反应N2＋3H2??2NH3已达到平衡状态的是(　　)
①1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键断裂；②1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键断裂；③其他条件不变时，混合气体平均相对分子质量不再改变；④恒温恒容时，体系压强不再改变；⑤NH3、N2、H2的体积分数都不再改变；⑥恒温恒容时，混合气体的密度保持不变；⑦正反应速率v(H2)＝0.6
mol/(L·min)，逆反应速率v(NH3)＝0.4
mol/(L·min)
A．全部　　　　　　
B.
①③④⑤
C．②③④⑤⑦
D.
③⑤⑥⑦
C　[①根据两种化学键的断裂情况可知反应方向相同，不能判断反应是否达到平衡；②反应方向相反，且速率之比等于化学计量数之比，说明反应已达到平衡；③由于该反应为非等体积反应，混合气体平均相对分子质量不再改变，说明各物质的量不再变化，则说明反应已达到平衡；④恒温恒容时，体系压强不再改变，说明各物质的量不再变化，则说明反应已达到平衡；⑤NH3、N2、H2的体积分数都不再改变，说明各物质的量不再变化，则说明反应已达到平衡；⑥恒温恒容时，由于各物质均为气体，混合气体的密度始终不变，不能判断反应是否达到平衡；⑦正、逆反应速率相等，则说明反应已达到平衡。]
2．可逆反应：2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是(　　)
①单位时间内生成n
mol
O2的同时生成2n
mol
NO2
②单位时间内生成n
mol
O2的同时生成2n
mol
NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦
B.
②③⑤⑦
C．①③④⑤
D.
全部
A　[①单位时间内生成n
mol
O2的同时生成2n
mol
NO2，能说明反应达到平衡状态；②描述的都是正反应方向，无法判断是否达到平衡状态；③无论达到平衡与否，同向的反应速率之比总是等于化学计量数之比；④混合气体的颜色不变能够说明反应达到了平衡状态；⑤因容器体积固定，密度是一个常数，所以其不能说明反应达到平衡状态；该反应是一个反应前后气体体积不等的反应，容器的体积又固定，所以⑥、⑦均能说明反应达到平衡状态。]
3．向某绝热密闭容器中加入一定量CO2(g)和H2(g)，发生反应：CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49
kJ·mol－1。下列图像中能表明此容器中的反应已处于平衡状态的是(　　)
B　[随着反应进行，H2的百分含量逐渐减小，A项错误；因正反应放热、容器绝热，故反应开始后体系温度升高，达到平衡状态时，体系温度不再发生变化，B项正确；ΔH是一个定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态，C项错误；该反应最终会达到平衡状态，故甲醇的生成速率不可能一直增大，D项错误。]
4．1
100
℃时，在恒容密闭容器中，发生可逆反应：Na2SO4(s)＋4H2(g)??Na2S(s)＋4H2O(g)。能判断反应达到平衡状态的是(　　)
A．混合气体的压强不变
B．混合气体的密度不变
C．混合气体的总物质的量不变
D．各气体的浓度相等
B　[这是一个反应前后气体分子总数不变的反应，恒容条件下，气体的压强、物质的量始终保持不变，A、C项错误；反应没有达到平衡时，气体的总质量发生变化，混合气体的密度不变说明反应已经达到平衡状态，B项正确；各气体的浓度相等无法说明正、逆反应速率是否相等，D项错误。]
热点题型2　化学反应速率与化学平衡图像
1．(2016·河北衡水中学一调)以二氧化碳和氢气为原料制取乙醇的反应为2CO2(g)＋6H2(g)??CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)　ΔH<0。某压强下的密闭容器中，按CO2和H2的物质的量比为1∶3投料，不同温度下平衡体系中各物质的物质的量百分数(y%)随温度变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．a点的平衡常数小于b点
B．b点，v正(CO2)＝v逆(H2O)
C．a点，H2和H2O物质的量相等
D．其他条件恒定，充入更多H2，v(CO2)不变
C　[从图像可知，温度越高氢气的含量越高，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，温度升高平衡常数减小，a>b，A错误；b点只能说明该温度下，CO2和H2O的浓度相等，不能说明v正(CO2)＝v逆(H2O)，B错误；从图像可知，a点，H2和H2O的物质的量百分数相等，故物质的量相等，C正确；其他条件恒定，充入更多H2，反应物浓度增大，正反应速率增大，v(CO2)也增大，D错误。]
2．(2016·安徽六校联考)已知：A(g)＋3B(g)??M(g)＋N(g)　ΔH＝－49.0
kJ·mol－1。一定条件下，向体积为2
L的密闭容器中充入2
mol
A和6
mol
B，测得A和M的浓度随时间的变化曲线如图所示。下列叙述中正确的是(　　)
A．充分反应后，该反应放出98
kJ的热量
B．10
min后，升高温度能使增大
C．3
min时B的生成速率是M生成速率的3倍
D．反应达到平衡时B的转化率为75%
D　[反应达到平衡时，消耗A
1.5
mol，放出73.5
kJ的热量，A项错误。该反应为放热反应，10
min后升高温度，平衡向左移动，减小，B项错误。3
min时没有达到平衡，反应正向进行，所以B的消耗速率是M生成速率的3倍，而B的消耗速率与B的生成速率不相等，故C项错误。反应达到平衡时，消耗B
4.5
mol，故B的转化率＝×100%＝75%，D项正确。]
3．(2016·山东省实验中学质检)一定温度下，将1
mol
A和2
mol
B置于2
L密闭容器中，发生反应：A(g)＋B(g)??C(g)＋D(g)并达到平衡。C的体积分数随时间变化如图Ⅰ所示，反应过程中的能量变化如图Ⅱ所示。下列说法不正确的是(　　)
图Ⅰ　
　　图Ⅱ
A．达到平衡后，其他条件不变，降低温度，v正、v逆均减小，C的体积分数增大
B．该温度下，反应的平衡常数数值约为7.36
C．一段时间后，若气体的密度不变，则可以判断该反应已达化学平衡状态
D．在上述反应体系中加入催化剂，化学反应速率增大，E1和E2均减小
C　[根据图Ⅱ知，生成物总能量低于反应物总能量，故该反应为放热反应，降低温度，v正、v逆均减小，平衡正向移动，C的体积分数增大，A项正确。设达平衡时生成的C的物质的量浓度为x
mol·L－1，则：
A(g)　＋　B(g)??C(g)＋D(g)
起始浓度/mol·L－1
　0.5　　　　1　　　0　　　0
转化浓度/mol·L－1
x
x
x
x
平衡浓度/mol·L－1
0.5－x
1－x
x
x
＝0.3，解得x＝0.45，则K＝≈7.36，B项正确。容器容积不变，气体总质量不变，则密度恒定，故不能根据密度不变判断反应已经达到化学平衡状态，C项错误。催化剂能降低反应的活化能，使化学反应速率增大，E1和E2均减小，D项正确。]
4．(2016·四川高考)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
A　[A.根据图示知温度越高，CH4的体积分数越小，说明平衡向右移动，所以该反应的焓变ΔH>0，A项正确。B.相同条件下Z越大，平衡时CH4的体积分数越小，所以图中Z的大小为a<33，C项错误。D.温度不变时，加压，平衡逆向移动，甲烷的体积分数增大，D项错误。]
化学反应速率和化学平衡图像题解法思路
1．两个原则
(1)先拐先平。例如，在转化率—时间图像上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大。
(2)定一议二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。
2．三个步骤
5．(名师押题)工业上用下列反应合成甲醇：CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)。在固定容积为2
L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，研究温度对反应的影响，实验结果如图所示(注：T1、T2均大于300
℃)。
下列说法正确的是(　　)
A．温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)＝
mol·L－1·min－1
B.
该反应在温度为T1时的平衡常数比温度为T2时的小
C．该反应的正反应为放热反应
D．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时减小
C　[由图像可知在温度为T2时反应先达到平衡，因此温度T2>T1，温度高反应达平衡时甲醇的物质的量反而低，说明正反应是放热反应，升高温度平衡常数减小，故B项错误，C项正确。温度为T1时，从反应开始到达到平衡，生成甲醇的物质的量为n1
mol，此时甲醇的浓度为
mol·L－1，所以生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)＝
mol·L－1·min－1，A项错误。因为温度T2>T1，所以A点的反应体系从T1变到T2时，平衡会向逆反应方向移动，即生成物浓度减小而反应物浓度增大，所以D项错误。]
热点题型3　化学反应速率与化学平衡的计算
1．(2016·合肥一中期末)在一个容积为2
L的密闭容器中，加入0.8
mol
A2气体和0.6
mol
B2气体，一定条件下发生反应：A2(g)＋B2(g)??2AB(g)　ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示，下列说法不正确的是(　　)
A．图中a点的值为0.15
B．该反应的平衡常数K＝0.03
C．温度升高，平衡常数K值减小
D．平衡时A2的转化率为62.5%
B　[根据图像和已知信息可得：
A2(g)　＋　B2(g)??2AB(g)
起始浓度(mol·L－1)　　0.4　　　　0.3　　　0
转化浓度(mol·L－1)
0.25
0.25
0.5
平衡浓度(mol·L－1)
a
0.05
0.5
则有a＝0.4
mol·L－1－0.25
mol·L－1＝0.15
mol·L－1，A正确；K＝≈33.33，B错误；该反应正向是放热反应，升高温度平衡向逆向移动，K值减小，C正确；平衡时A2的转化率为×100%＝62.5%，D正确。]
2．(2016·西工大附中质检)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，在一定条件下发生反应PCl3(g)＋Cl2(g)??PCl5(g)，并于10
min时达到平衡。有关数据如下：
PCl3(g)
Cl2(g)
PCl5(g)
初始浓度(mol/L)
2.0
1.0
0
平衡浓度(mol/L)
c1
c2
0.4
下列判断不正确的是(　　)
A．10
min内，v(Cl2)＝0.04
mol/(L·min)
B．升高温度(T1C．当容器中Cl2为1.2
mol时，反应达到平衡
D．平衡后移走2.0
mol
PCl3和1.0
mol
Cl2，相同条件下再达平衡时，c(PCl5)<0.2
mol/L
B　[10
min内，PCl5的浓度变化量为0.4
mol/L，故Cl2的浓度变化量为0.4
mol/L，所以v(Cl2)＝0.04
mol/(L·min)，A正确；升高温度(T1mol/L，体积为2
L，故Cl2为1.2
mol，C正确；平衡后移走2.0
mol
PCl3和1.0
mol
Cl2，压强减小，平衡逆向移动，相同条件下再达平衡时，c(PCl5)<0.2
mol/L，D正确。]
3．(2016·宜春联考)已知温度为T0
℃时，可逆反应X(g)＋Y(g)―→Z(g)(未配平)，在容积固定的容器中发生反应，各物质的浓度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，Z的浓度随时间变化的关系如图b所示。下列叙述正确的是(　　)
图a
图b
A．发生反应时，各物质的反应速率大小关系为v(X)＝v(Y)＝2v(Z)
B．图a中反应达到平衡时，Y的转化率为37.5%
C．T0℃时，该反应的平衡常数为33.3
D．该反应正反应的反应热ΔH<0
C　[温度为T0
℃时，X的物质的量浓度的变化量＝(0.3－0.05)mol·L－1＝0.25
mol·L－1，Y的物质的量浓度的变化量＝(0.4－0.15)mol·L－1＝0.25
mol·L－1，Z的物质的量浓度的变化量＝(0.5－0)mol·L－1＝0.5
mol·L－1，则该反应的方程式为X(g)＋Y(g)??2Z(g)，所以发生反应时，各物质的反应速率大小关系为2v(X)＝2v(Y)＝v(Z)，故A错误。Y的转化率＝×100%＝62.5%，故B错误。平衡常数K＝≈33.3，故C正确。“先拐先平，数值大”，所以T1>T2，升高温度，Z的物质的量浓度增大，平衡向正反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，所以该反应的正反应是吸热反应，故D错误。]
4．合成尿素工业生产过程中涉及的物质转化过程如下图所示。
(1)天然气在高温、催化剂作用下与水蒸气反应生成H2和CO的化学方程式为
______________________________________________________________。
(2)在合成氨生产中，将生成的氨及时从反应后的气体中分离出来。运用化学平衡的知识分析这样做是否有利于氨的合成，说明理由：
______________________________________________________________。
(3)如图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积比为1∶3时，平衡混合物中氨的体积分数。
①若分别用vA(NH3)和vB(NH3)表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率，则vA(NH3)________vB(NH3)(填“>”“<”或“＝”)。
②在相同温度、当压强由p1变为p3时，合成氨反应的化学平衡常数_____(填“变大”“变小”或“不变”)。
③在250
℃、1.0×104
kPa下，H2的转化率为________%(计算结果保留小数点后1位)。
[解析]　(3)③依据“三段式”，设H2的转化率为α，则：
N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)
始态/(mol·L－1)　　　1　　　3　　　　　0
反应/(mol·L－1)
α
3α
2α
平衡/(mol·L－1)
1－α
3－3α
2α
×100%＝50%，所以α≈0.667。
[答案]　(1)CH4＋H2OCO＋3H2
(2)移走氨气，减小生成物浓度，平衡右移，有利于氨生成
(3)①<　②不变　③66.7
5．(名师押题)将4
mol
CO(g)和a
mol
H2(g)混合于容积为4
L的恒容密闭容器中，发生反应：CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)，10
min后反应达到平衡状态，测得H2为0.5
mol·L－1。经测定v(H2)＝0.1
mol·L－1·min－1。下列说法正确的是(　　)
A．平衡常数K＝2
B．H2起始投入量为a＝6
C．CO的平衡转化率为66.7%
D．平衡时c(CH3OH)＝0.4
mol·L－1
B　[用三段式法计算：
　　　　　　　
CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)
起始物质的量/mol　　4　　　a　　　　　　0
转化物质的量/mol
x
2x
x
平衡物质的量/mol
4－x
a－2x
x
2x
mol＝0.1
mol·L－1·min－1×10
min×4
L＝4
mol，x＝2，a－2x＝0.5×4，a＝6。平衡时，c(CO)＝0.5
mol·L－1，c(H2)＝0.5
mol·L－1，c(CH3OH)＝0.5
mol·L－1。平衡常数K＝＝＝4，A项错误；经上述计算，B项正确；CO的平衡转化率为50%，C项错误；平衡时c(CH3OH)＝0.5
mol·L－1，D项错误。]
化学平衡相关计算中的2种思维路径
1．化学平衡的计算解题思维路径
2．化学平衡常数解题思维路径