考点过关（上）考点1 热化学方程式的书写和理解
示化学反应中吸收或放出的热量的化学方程式，叫热化学方程式。热化学方程式不仅可以表示化学反应过程中的物质变化，也可以表示反应中的能量变化。与普通化学方程式相比，书写热化学方程式除了要遵守书写化学方程式的要求外还应注意以下几点：（1）热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数仅表示该物质的物质的物质的量，并不表示物质的分子或原子数。因此化学计量数以“mol”为单位，数值可以是小数或分数；（2）反应物和产物的聚集状态不同，反应热△H也不同。因此，必须注明物质的聚集状态，g为气态，l为液态，S为固态，aq为水溶液，由于已经注明物质的聚集状态，所以热化学方程式中不用↓和↑。固体有不同晶态时，还需将晶态注明，例如S（斜方），S（单斜），C（石墨），C（金刚石）等；（3）反应热△H与测定条件如温度、压强等有关。因此书写热化学方程式应注明△H的测定条件。若不注明，则表示在298K、101325Pa下测定的；（4）在所写的化学方程式的右边写下△H的“+”与“－”、数值和单位，方程式与△H应用空格隔开。若为放热反应，△H为“－”，若为吸热反应，△H为“+”，由于△H与反应完成的物质的量有关，所以化学计量数必须与△H相对应。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。△H的单位为kJ/mol；（5）不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热H表示反应进行到底（完全转化）时的能量变化。如：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）△H=—197kJ/mol是指2molSO2（g）和1molO2（g）完全转化为2molSO3（g）时放出的能量。若在相同的温度和压强时，向某容器中加入2molSO2（g）和1molO2（g）反应达到平衡时，放出的能量为Q，因反应不能完全转化生成2molSO3（g），故Q＜197kJ；（6）在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol 水时的反应热叫中和热。书写中和热的化学方程式应以生成1 mol水为基准；（7）反应热可分为多种，如燃烧热、中和热、溶解热等，在101Kpa时，1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热；（8）反应热的大小比较，只与反应热的数值有关，与“＋”“－”符号无关，“＋”“－”只表示吸热或放热，都是反应热。如2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-akJ/mol，2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) ΔH=-bkJ/mol，两反应的反应热的关系为。
【例题1】25 ℃，101 k Pa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ/mol，辛烷的燃烧热为5518 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是（ ）
A.2H+(aq) + SO42－(aq) + Ba2+ (aq) +2OH－(aq)＝BaSO4(s) +2H2O(1) △H＝－57.3 kJ/mol
B.KOH(aq) + 1/2H2 SO4(aq)＝ 1/2K2SO4(aq) + H2O(l) △H＝－57.3kJ/mol
C.C8H18(l) + 25/2O2 (g)＝8CO2 (g)+ 9H2O △H＝－5518 kJ/mol
D.2C8H18(g) + 25O2 (g)＝16CO2 (g)+18H2O(1) △H＝－5518 kJ/mol
盖斯定律是瑞典化学家盖斯通过大量实验证明，化学反应的反应热只与反应体系的始末状态有关，与反应途径无关。根据盖斯定律，通过计算反应热，可以书写新的热化学方程式。利用盖斯定律书写热化学方程式是学习的难点，也是高考的热点。解决此类习题的关键在于怎样找出代数运算式。可以通过观察分析的方法求出，以下为具体步骤：（1）写：书写待求的反应方程式；（2）看：看待求的反应方程式中的反应物和生成物在已知方程式中的位置，如果位置相同，即都是反应物，或都是生成物，则用加法，即加(H；如果位置相反，则用减法，即减(H；（3）调：根据待求方程式中的反应物和生成物的系数，观察同一物质前的系数是否一致，若不一致，则在相应的物质前乘或除以一定数字，将其系数调整与待求的方程式中的反应物和生成物的系数一致；（4）查：有时往往会出现一些干扰的方程式，最好检验上述分析的正确与否；（5）和：将已知方程式变形后的(H相加，计算得出新的(H的值。
【例题2】(1)已知下列反应：SO2(g)＋2OH－(aq)===SO(aq)＋H2O(l) ΔH1，ClO－(aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq) ΔH2，CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq) ΔH3，则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝。
(2)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1则甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式： __________________。
（3）25℃101kPa下，①2Na(s)＋O2(g)===Na2O(s)ΔH1＝－414kJ·mol－1②2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s)ΔH2＝－511kJ·mol－1，则Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s)ΔH是_______。
（4）已知25℃时，①HF(aq)＋OH－(aq)===F－(aq)＋H2O(l)ΔH＝－67.7kJ·mol－1②H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为：HF(aq)F－(aq)＋H＋(aq)ΔH＝kJ·mol－1。
（5）已知：温度过高时，WO2(s)转变为WO2(g)：①WO2(s)＋2H2(g)=W(s)＋2H2O(g)ΔH＝＋66.0 kJ·mol－1②WO2(g)＋2H2(g)=W(s)＋2H2O(g)ΔH＝－137.9 kJ·mol－1，则WO2(s)=WO2(g)的ΔH＝_________________________________________。
【解析】（1）将题中的3个反应依次标记为①、②、③，根据盖斯定律，①＋②－③即得所求的反应，ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。(2)根据盖斯定律，由3×②－①×2＋③×2得：CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝3×(－192.9 kJ·mol－1)－2×49.0 kJ·mol－1＋(－44 kJ·mol－1)×2＝－764 kJ·mol－1。（3）观察可知，①×2－②可得：Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s)；根据盖斯定律，Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s)的ΔH＝ΔH1×2－ΔH2＝(－414 kJ·mol－1)×2－(－511 kJ·mol－1)＝－317 kJ·mol－1。（4）根据盖斯定律，将①式减去②式可得：HF(aq) H＋(aq)＋F－(aq)ΔH＝－10.4 kJ·mol－1。（5）根据题意由①－②可得WO2(s)=WO2(g) ΔH＝＋203.9 kJ·mol－1。
利用盖斯定律的计算主要易出现两方面的错误，不能设计出合理的反应路线进行加减、加减时未正确利用化学计量数。书写热化学方程式时，漏写物质的聚集状态(漏一种就全错)；ΔH的符号“＋”、“－”标示错误；ΔH的值与各物质化学计量数不对应；ΔH后不带单位或单位写错(写成kJ、kJ·mol)等常见错误一定要回避。
【考点练习】
1.25 ℃、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液中发生中和反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，则下列描述正确的是( )
A.KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
B.NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋57.3 kJ·mol－1
C.H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热为ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1
D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量
2.已知反应热：①25 ℃、101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221 kJ·mol－1，②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，弱电解质电离时吸热。下列结论正确的是( )
A.C的燃烧热大于110.5 kJ·mol－1
B.①的反应热为221 kJ·mol－1
C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为－57.3 kJ·mol－1
D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kJ热量
3.已知在1.01×105 Pa、298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ的热量，下列热化学方程式正确的是( )
A.H2O(g)===H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋242 kJ·mol－1
B.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－484 kJ·mol－1
C.H2(g)＋O2(g)===H2O(g)ΔH＝＋242 kJ·mol－1
D.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝＋484 kJ·mol－1
4.已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是( )
A.2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－2bkJ·mol－1
B.C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝＋2bkJ·mol－1
C.2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－4bkJ·mol－1
D.2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋bkJ·mol－1
5.S(单斜)和S(正交)是硫的两种同素异形体。已知：①S(单斜，s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH1＝－297.16 kJ·mol－1，②S(正交，s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH2＝－296.83 kJ·mol－1，③S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH3。下列说法正确的是( )
A.ΔH3＝＋0.33 kJ·mol－1
B.单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应
C.S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH3<0，正交硫比单斜硫稳定
D.S(单斜，s)===S(正交，s) ΔH3>0，单斜硫比正交硫稳定
6.写出下列反应的热化学方程式。
(1)在25 ℃、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为。
(2)若适量的N2和O2完全反应，每生成23 g NO2需要吸收16.95 kJ热量。其热化学方程式为。
(3)用NA表示阿伏加德罗常数，在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每有5NA个电子转移时，放出650 kJ的热量。其热化学方程式为。
(4)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为。
7.(1)在微生物作用的条件下，NH经过两步反应被氧化成NO。两步反应的能量变化示意图如下：
①第一步反应是_______(填“放热”或“吸热”)反应，判断依据是_______________。
②1 mol NH(aq)全部氧化成NO(aq)的热化学方程式是_________________________。
(2)已知红磷比白磷稳定，则反应P4(白磷，s)＋5O2(g)===2P2O5(s) ΔH1；4P(红磷，s)＋5O2(g)===2P2O5(s) ΔH2；ΔH1和ΔH2的关系是ΔH1________ΔH2(填“>”、“<”或“＝”)。
(3)在298 K、101 kPa时，已知：2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g) ΔH1；Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g) ΔH2；2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g) ΔH3则ΔH3与ΔH1和ΔH2之间的关系正确的是_____。
A.ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2 B.ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C.ΔH3＝ΔH1－2ΔH2 D.ΔH3＝ΔH1－ΔH2
(4)已知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·mol－1①Na2O2(s)＋CO2(g)===Na2CO3(s)＋O2(g)ΔH＝－226 kJ·mol－1②，则CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时，电子转移数目为_______________。
(5)已知H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g) ΔH＝－72 kJ·mol－1，蒸发1 mol Br2(l)需要吸收的能量为30 kJ，其他相关数据如下表：
物质
H2(g)
Br2(g)
HBr(g)
1 mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量(kJ)
436
200
a
则表中a＝________。
8.研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S。已知：
①CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－296.0 kJ·mol－1
此反应的热化学方程式是___________________________________________________。
(2)氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。已知：CO(g)＋NO2(g)===NO(g)＋CO2(g)ΔH＝－akJ·mol－1(a>0)，2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－bkJ·mol－1(b>0)，若用标准状况下3.36 L CO还原NO2至N2(CO完全反应)的整个过程中转移电子的物质的量为________mol，放出的热量为______________kJ(用含有a和b的代数式表示)。
(3)用CH4催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染。例如：CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－574 kJ·mol－1①CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝？②若1 mol CH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为867 kJ，则ΔH2＝________。
参考答案与解析
1.【解析】根据中和热的定义和题意，A正确；中和反应为放热反应，ΔH为负值，B错误；中和热指生成1 mol H2O(l)时的反应热，C错误；D中醋酸是弱酸，电离要吸收热量，生成1 mol水时放出的热量小于57.3 kJ。【答案】A
2.【解析】①的反应热为－221 kJ·mol－1；稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJ·mol－1；稀醋酸是弱电解质，与稀NaOH溶液反应时电离吸热，所以生成1 mol 水放出的热量小于57.3 kJ。【答案】A
3.【解析】2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，则1 mol 氢气燃烧生成水蒸气应放出×484 kJ＝242 kJ热量，放出热量ΔH为“－”，各物质的状态分别是H2(g)、O2(g)、H2O(g)。B项中的H2O的状态应为气态；C、D项中ΔH的符号应为“－”；A项是逆向进行的反应，ΔH为“＋”，数值相等，故应选A。【答案】A
4.【解析】放热反应中ΔH＜0，所以B、D错误；生成1 mol CO2时放出b kJ 的热量，所以，生成4 mol CO2时放出的热量为4b kJ，所以C正确。【答案】C
【答案】(1)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－725.76 kJ·mol－1(2)N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)ΔH＝＋67.8 kJ·mol－1(3)C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－1 300 kJ·mol－1(4)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH＝－92 kJ·mol－1
7.【解析】(1)由图可知：NH(aq)＋O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－273 kJ·mol－1，NO(aq)＋O2(g)===NO(aq) ΔH＝－73 kJ·mol－1，2个热化学方程式相加即可得第②问答案。(2)将2个热化学方程式相减得P4(白磷，s)===4P(红磷，s) ΔH＝ΔH1－ΔH2，由红磷比白磷稳定可知白磷的能量高，白磷转化为红磷是放热反应，ΔH<0，所以ΔH1<ΔH2。(3)将题中3个热化学方程式依次编号为①、②、③，则③＝①＋②×2，所以ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2。(4)(①＋②×2)×得：CO(g)＋Na2O2(s)===Na2CO3(s)ΔH＝－509 kJ·mol－1，即该反应放出590 kJ热量时转移2 mol e－。(5)由题中热化学方程式及蒸发1 mol Br2(l)吸热30 kJ可得：H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g) ΔH＝－102 kJ·mol－1，则436＋200－2a＝－102，a＝369。
【答案】(1)①放热 ΔH<0(或反应物的总能量大于生成物的总能量) ②NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－346 kJ·mol－1 (2)< (3)A (4)2 mol(或1.204×1024，或2NA) (5)369
8.【解析】(1)依据题意知，处理烟道气污染的一种方法是将CO、SO2在催化剂作用下转化为单质S，对照反应①和②，并根据盖斯定律将反应①×2－②可得答案。(2)假设两个反应分别为①、②，由①×2＋②可得：4CO(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋4CO2(g) ΔH＝－(2a＋b)kJ·mol－1，反应中转移电子为8e－。因此标准状况下的3.36 L CO还原NO2时，转移电子为×8 mol＝0.3 mol，放出的热量为×(2a＋b)＝3(2a＋b)/80 kJ。(3)CH4还原NO2至N2的热化学方程式为CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867 kJ·mol－1，根据盖斯定律，ΔH＝(ΔH1＋ΔH2)，解得ΔH2＝－867 kJ·mol－1×2－(－574 kJ·mol－1)＝－1 160 kJ·mol－1。
【答案】(1)2CO(g)＋SO2(g)===S(s)＋2CO2(g)ΔH＝－270 kJ·mol－1 (2)0.3 3(2a＋b)/80
(3)－1 160 kJ·mol－1
考点过关（上）考点2 影响化学反应速率的因素
化学反应速率是定量描述化学反应进行快慢程度的物理量。通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。其数学表达式为v＝或v＝。影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质，不同化学反应具有不同的反应速率，外界条件对化学反应速率也产生影响，外界条件包括浓度、温度、压强、催化剂、反应物颗粒大小等。
1.浓度：浓度增大，单位体积内活化分子数增多(活化分子百分数不变)，有效碰撞的几率增加，化学反应速率增大。浓度改变，可使气体间或溶液中的化学反应速率发生改变。固体或纯液体的浓度可视为常数，它们的物质的量的变化不会引起反应速率的变化，但固体颗粒的大小会导致接触面积的变化，故影响化学反应速率。
2.压强：改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。对于有气体参加的反应体系，有以下几种情况：
(1)恒温时：增大压强体积缩小浓度增大反应速率增大。
(2)恒容时：充入气体反应物反应物浓度增大总压强增大反应速率增大；充入“稀有气体”总压强增大，但各物质的浓度不变，反应速率不变。
(3)恒压时：充入“稀有气体”体积增大各物质浓度减小反应速率减小。
压强是否影响化学反应速率，取决于是否影响反应物的浓度。如恒容下充入稀有气体，气体压强增大，但反应物浓度不变，故反应速率不变。恒压下充入稀有气体，气体压强不变，但体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。
3.温度：所有化学反应的反应速率都与温度有关。温度升高，活化分子百分数提高，分子间的碰撞频率提高，化学反应速率增大。温度升高，吸热反应和放热反应的速率都增大。实验测得，温度每升高10 ℃，化学反应速率通常增大为原来的2～4倍。对于可逆反应来说，升高体系的温度，反应物和生成物中的活化分子数都增加，所以正反应的速率和逆反应的速率都增大。
4.催化剂：催化剂对反应过程的影响通常可用下图表示(加入催化剂，B点降低)。催化剂能改变反应路径、降低活化能、增大活化分子百分数、加快反应速率，但不影响反应的ΔH。催化剂改变化学反应速率的原因仅仅是改变始态到终态的途径，不改变反应的结果，催化剂只有在适宜的温度下活性最大，反应速率才达到最大。对于可逆反应，催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率，对化学平衡状态无影响，生产过程中使用催化剂主要是为了提高生产效率。对于一个化学反应，不同的催化剂，催化效果不同(如唾液对淀粉水解的催化作用比硫酸强)，实验时应选用合适的催化剂。催化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位,现在几乎有半数以上的化工产品,在生产过程中都采用催化剂。例如,合成氨生产采用铁作催化剂,硫酸生产采用钒作催化剂,乙烯的聚合以及用丁二烯制橡胶等三大合成材料的生产中,都采用不同的催化剂。
影响化学反应速率的条件很多，除了浓度、压强、温度、催化剂以外，还有很多行之有效的改变化学反应速率的方法，例如，通过光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等等，总之，向反应体系输入能量，都有可能改变化学反应速率。注意在分析多个因素(如浓度、温度、反应物颗粒大小、催化剂、压强等)对反应速率的影响规律时，逐一改变一个因素而保证其他因素相同，通过实验分析得出该因素影响反应速率的结论，这种方法叫变量控制法。
【例题1】为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果,甲乙两组同学分别设计了如图1、图2所示的实验。下列叙述中不正确的是( )
A.图1实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小
B.若图1所示实验中反应速率为①>②,则一定说明Fe3+对H2O2分解的催化效果比Cu2+好
C.用图2装置比较反应速率,可测定在相同条件下反应产生的气体体积及反应时间
D.为检查图2装置的气密性,可关闭装置A的活塞,将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松开活塞,观察活塞是否回到原位
【解析】若比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化作用,应选用Fe2(SO4)3(aq)和CuSO4(aq)。如果选用FeCl3(aq)和CuSO4(aq),虽然加入FeCl3(aq)的反应速率快,但可能是Cl-的催化作用。【答案】B
【例题2】“碘钟”实验中，3I－＋S2O===I＋2SO的反应速率可以用I遇加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20 ℃进行实验，得到的数据如下表：
实验编号
①
②
③
④
⑤
c(I－)/mol·L－1
0.040
0.080
0.080
0.160
0.120
c(S2O)/mol·L－1
0.040
0.040
0.080
0.020
0.040
t/s
88.0
44.0
22.0
44.0
t1
回答下列问题：
(1)该实验的目的是________________________________________________________。
(2)显色时间t1为________。
(3)通过分析比较上述数据，得到的结论是____________________________________。
【答案】(1)研究反应物I－与S2O的浓度对反应速率的影响 (2)(或29.3) (3)化学反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比)
【考点练习】
1.已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为：H2O2＋I－→H2O＋IO－ 慢，H2O2＋IO－→H2O＋O2＋I－ 快，下列有关该反应的说法正确的是( )
A．反应速率与I－浓度有关B．IO－也是该反应的催化剂
C．反应活化能等于98 kJ·mol－1D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)
2．下列反应中产生气泡速率最快的是( )
选项
温度/℃
溶液
催化剂
A
25
2 mL 5% H2O2
0.1 mol·L－1 FeCl3溶液2滴
B
35
2 mL 8% H2O2
MnO2粉末
C
25
2 mL 5% H2O2
MnO2粉末
D
25
2 mL 8% H2O2
0.1 mol·L－1 CuCl2溶液2滴
3.在相同条件下,做H2O2分解的对比实验时,其中①加入MnO2催化,②不加MnO2催化。下图是反应放出O2的体积随时间的变化关系示意图,其中正确的是( )
4.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行,在其他条件不变的情况下,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
A.增加C的物质的量B.将容器的体积缩小一半
C.保持体积不变,充入H2O(g)使体系压强增大D.保持压强不变,充入N2使容器体积变大
5.某探究小组利用丙酮的溴代反应(CH3COCH3+Br2CH3COCH2Br+HBr)来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下,获得如下实验数据:
实验序号
起始浓度c/mol·L-1
溴颜色消失所需时间t/s
CH3COCH3
HCl
Br2
①
0.80
0.20
0.0010
290
②
1.60
0.20
0.0010
145
③
0.80
0.40
0.0010
145
④
0.80
0.20
0.0020
290
分析实验数据所得出的结论不正确的是( )
A.增大c(CH3COCH3),v(Br2)增大B.实验②和③的v(Br2)相等
C.增大c(HCl),v(Br2)增大D.增大c(Br2),v(Br2)增大
6.为了研究碳酸钙与盐酸反应的反应速率，某同学通过如图实验装置测定反应中生成的CO2气体体积，并绘制出如图所示的曲线。请分析讨论以下问题：
(1)化学反应速率最快的时间段是________，原因是________________________；
A．0～t1 B．t1～t2C．t2～t3 D．t3～t4
(2)为了减缓上述反应速率，欲向盐酸溶液中加入下列物质，你认为可行的有________；
A．蒸馏水 B．NaCl固体C．NaCl溶液 D．通入HCl
(3)若盐酸溶液的体积是20 mL，图中CO2的体积是标准状况下的体积，则t1～t2时间段平均反应速率v(HCl)＝________ mol·L－1·min－1。
7.某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：
【实验原理】2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
【实验内容及记录】
请回答：
(1)根据上表中的实验数据，可以得到的结论是__________________________。
(2)利用实验1中数据计算，用KMnO4的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)＝________。
(3)该小组同学根据经验绘制了n(Mn2＋)随时间变化趋势的示意图，如图甲所示。但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n(Mn2＋)随时间变化的趋势应如图乙所示。该小组同学根据图乙所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。
①该小组同学提出的假设是__________________________。
②请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。
③若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是__________________________。
8.KI溶液在酸性条件下能与氧气反应。实验记录如下，回答下列问题：
实验编号
①
②
③
④
⑤
温度/℃
30
40
50
60
70
显色时间/s
160
80
40
20
10
(1)该反应的离子方程式为。
(2)该实验的目的是。
(3)实验试剂除了1 mol·L－1 KI溶液、0.1 mol·L－1 H2SO4溶液外，还需要的试剂是，
实验现象为。
(4)上述实验操作中除了需要(3)的条件外，还必须控制不变的是(填字母)。
A.温度B.试剂的浓度C.试剂的用量(体积)D.试剂添加的顺序
(5)由上述实验记录可得出的结论是。
(6)若要进行酸性对反应速率的影响的探究实验，你会采取的措施是。
参考答案与解析
1.【解析】H2O2的分解反应主要是由第一个反应决定的，I－浓度越大，反应速率越快，A项正确；根据总反应可确定该反应的催化剂为I－，而IO－为中间产物，B项错误；根据所给信息无法确定反应活化能，C项错误；反应速率关系为v(H2O2)＝v(H2O)＝2v(O2)，D项错误。【答案】A
2.【解析】温度越高、浓度越大，则反应速率越快，二氧化锰对双氧水分解的催化效果优于FeCl3和CuCl2溶液。【答案】B
【答案】A
5.【解析】A项,由实验①和②对比可知增大c(CH3COCH3),反应时间缩短,v(Br2)增大,正确;B项,实验②和③反应时间相同,Br2起始浓度相同,则v(Br2)相等,正确;C项,比较实验①和③可知,增大c(HCl)时,反应时间缩短,v(Br2)增大,正确;D项,比较实验①和④可知,增大c(Br2)时,v(Br2)不变,错误。【答案】D
6.【解析】(1)曲线中斜率最大，表明反应速率最快，故为t1～t2时间段，原因是反应放热，使反应速率加快。(2)该反应实质为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，故加水稀释c(H＋)减小，反应速率减小，NaCl溶液中Na＋、Cl－对该反应无影响，故相当于加水稀释，加NaCl固体无影响，通入HCl会使c(H＋)增大，反应速率加快，故选A、C。(3)t1～t2时间段产生CO2为mol，所以v(HCl)＝mol·L－1·min－1＝mol·L－1·min－1。
【答案】 (1)B 反应放热，使反应速率加快(2)AC (3)
7.【解析】(1)对比实验1、2、3中的数据可知，溶液的体积均约为10 mL，H2C2O4溶液、稀硫酸的浓度不变，实验1→2→3中KMnO4溶液的浓度逐渐减小，溶液颜色褪色时间逐渐增加，即反应速率逐渐减慢，由此可以得出结论：其他条件相同时，增大KMnO4浓度(或反应物浓度)，反应速率增大。(2)实验1中，Δc(KMnO4)＝＝0.06 mol·L－1，v(KMnO4)＝＝1.5×10－2mol·L－1·min－1。(3)①由乙图可知，反应开始时n(Mn2＋)增加幅度不大，但后来n(Mn2＋)增加幅度的突然增大，说明反应速率大大增加，在其他条件不变的情况下，可能是生成物MnSO4对该反应有催化作用。②③要验证MnSO4对该反应是否有催化作用，可以对比实验1和实验4，再向试管中加入少量固体MnSO4，若溶液颜色褪至无色所需时间t小于4 min，说明MnSO4为该反应的催化剂。
【答案】(1)其他条件相同时，增大KMnO4浓度(或反应物浓度)，反应速率增大(2)1.5×10－2mol·L－1·min－1(3)①生成物中的MnSO4为该反应的催化剂[或Mn2＋对该反应有催化作用]②MnSO4③与实验1比较，溶液褪色所需时间短[或所用时间(t)小于4 min]
加的顺序。(5)分析实验数据，温度每升高10 ℃，显色时间缩短到原来的一半，故可得出的结论是：每升高10 ℃，反应速率增大约2倍。(6)若要进行酸性对反应速率影响的探究实验，需保持其他实验条件不变，采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验。
【答案】(1)4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O (2)探究温度对反应速率的影响 (3)淀粉溶液 无色溶液变蓝 (4)CD (5)每升高10 ℃，反应速率增大约2倍 (6)保持其他实验条件不变，采用不同浓度的硫酸溶液进行对比实验
考点过关（上）考点3 化学平衡状态的判断
在一定条件下的可逆反应里，当正反应速率与逆反应速率相等时，反应物和生成物的物质的量浓度不再发生改变的状态，叫化学平衡状态。其特点有：逆，指化学平衡状态只适用于可逆反应，同一可逆反应，在同一条件下，无论反应从正反应方向开始还是从逆反应方向开始，或同时从正、逆反应方向开始，以一定的配比投入反应物或生成物，则可以达到相同的平衡状态；动，指动态平衡，即化学反应处于平衡状态时，正、逆反应并未停止，仍在进行，只是正、逆反应速率相等；等，指“v正＝v逆≠0”，即某一物质在单位时间内消耗的物质的量浓度和生成的物质的量浓度相等，也可以用不同物质的化学反应速率表示该反应的正、逆反应速率相等；定，指参加反应的各组分的含量保持不变，即各组分的浓度、质量分数、体积分数(有气体参加的可逆反应)、反应物的转化率等均保持不变；变，指平衡移动。可逆反应的平衡状态是相对的、暂时的，当外界某一条件改变时，原平衡被破坏，化学平衡向着减弱这种改变的方向移动，在新的条件下达到新的平衡状态。根据化学平衡状态的特点，化学反应达到平衡时，正逆反应速率相等，某一物质的物质的量浓度保持一定，这也是判断化学反应是否平衡的直接标志，除直接标志之外，还有一些衍生的等价标志。
1.直接标志
（1）正逆反应速率相等，也就是v（正）=v（逆）。对于这个标志的使用有注意两点：一是反应速率应有一正一逆，二是正逆反应速率相等。
（2）各组分的物质的量浓度保持一定，也就是不再发生改变。
2. 等价标志
（1）与v正=v逆等价的标志：从物质的生成速率和消耗速率角度进行判断，对于同一物质，某物质的生成速率等于消耗速率；对于不同物质，速率之比等于化学反应方程式的系数之比，但必须是不同方向的化学反应速率；从同一时间物质的变化角度进行判断，对于同一物质，同一时间内，生成的物质的量等于消耗的物质的量，对于不同物质，同一时间内，生成的物质的量与消耗的物质的量之比等于化学反应方程式系数之比；从正逆反应速率的变化角度进行判断，正逆反应速率不再发生改变；从物质的微观变化角度进行判断，如从单位时间内化学键的变化情况、单位时间内电子得失情况的变化、单位时间内分子的变化情况等等。对反应N2+3H2??2NH3，当有3mol H—H键断裂，同时有6 molN—H键断裂，则该反应达到了化学平衡。
（2）与各组分的物质的量浓度保持一致等价的标志：从质量角度进行判断，如各组分质量不再发生变化，反应物总质量或生成物总质量不再发生变化，各组分的质量分数不再发生变化等；从物质的量角度进行判断，如各组分物质的量不再发生变化，各组分的物质的量分数不再发生变化，反应物总的物质的量或生成物总的物质的量不再发生变化（只适用与反应前后体积发生改变的反应，对于等体积如H2?+I2??2HI的反应除外）；对于有气体参加的反应，且反应前后气体体积发生改变的反应，还可以采用以下特殊的判断标志，如总物质的量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体的密度（恒温、恒压）保持不变，利用总压强作为判断标志，要从PV = nRT公式出发，先看体系的温度和体积是否恒定，再关注反应前后气体体积是否恒定，如满足上述两个条件，则压强恒定反应平衡；利用平均摩尔质量（平均相对分子质量）作为判断标志，要从M = m/n公式出发，先看反应前后是否有发生状态的改变（如气体转变为固体液体或固体液体转变化气体），再看反应前后气体体积是否恒定，如满足上述两个条件，则平均摩尔质量恒定反应平衡；利用混合物的密度作为判断标志，要从ρ = m/V公式出发，先看体系的温度和体积是否恒定，再关注反应前后是否有发生状态的改变（如气体转变为固体液体或固体液体转变化气体），如满足上述两个条件，则密度恒定反应平衡。总之，反应前后一直发生改变的物理量不再发生改变则可以作为平衡的标志，而反应前后一直不变的物质量恒定则不可以作为平衡的标志。
【例题1】在一定温度下的定容容器中，当下列哪些物理量不再发生变化时，表明反应A(g)＋2B(g)C(g)＋D(g)已达到平衡状态的是( )
①混合气体的压强 ②混合气体的密度 ③B的物质的量浓度 ④混合气体的总物质的量 ⑤混合气体的平均相对分子质量 ⑥v(C)与v(D)的比值 ⑦混合气体的总质量 ⑧混合气体的总体积 ⑨C、D的分子数之比为1∶1
A.①②③④⑤⑥⑦⑧ B.①③④⑤C.①②③④⑤⑦ D.①③④⑤⑧⑨
【例题2】下列说法中能说明2HI(g)H2(g)＋I2(g)已达平衡状态的是__________．
(1)单位时间内生成nmol H2的同时生成nmol HI；
(2)一个H－H键断裂的同时有两个H－I键断裂；
(3)c(HI)＝c(I2)；
(4)反应速率：v(H2)＝v(I2)＝v(HI)；
(5)c(HI)∶c(I2)∶c(H2)＝2∶1∶1；
(6)温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化；
(7)温度和体积一定时，容器内压强不再变化；
(8)条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化；
(9)温度和体积一定时，混合气体的颜色不再发生变化；
(10)温度和压强一定时，混合气体的密度不再发生变化．
体的物质的量也不变，故无论是否达到平衡状态其平均相对分子质量都不变化；(9)反应体系中颜色不变即说明c(I2)不变化，达到平衡；(10)都是气体且体积不变，密度始终不发生变化。
【答案】(2)(6)(9)
【考点练习】
1.在体积固定的密闭容器中,可逆反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g)达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成nmol O2的同时生成2nmol NO2②单位时间内生成nmol O2的同时生成2nmol NO③用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2∶2∶1④混合气体的颜色不再改变⑤混合气体的密度不再改变⑥混合气体的压强不再改变
A.①④⑥ B.②③⑤C.①③④ D.全部
2.一定温度下,在恒容的容器中发生如下反应:A(s)+2B(g)C(g)+D(g),当下列物理量不发生变化时,能表明该反应已达到平衡状态的是( )
①混合气体的密度 ②混合气体的压强 ③混合气体的总物质的量 ④B的物质的量浓度
A.①④ B.②③ C.②③④ D.④
3．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(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)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是( )
①2v(NH3)＝v(CO2)②密闭容器中总压强不变③密闭容器中混合气体的密度不变④密闭容器中氨气的体积分数不变
A．①② B．②③ C．②④ D．②③④
4．对于可逆反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，下列叙述正确的是( )
A．达到平衡时：4v正(O2)＝5v逆(NO)
B．若单位时间内生成xmol NO的同时，消耗xmol NH3，则反应达到平衡状态
C．达到平衡时，若增大容器容积，则正反应速率减小，逆反应速率增大
D．化学反应的速率关系是：2v正(NH3)＝3v逆(H2O)
5.下列说法中，可以证明反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是( )
A.1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键形成
B.1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键断裂
C.3个H—H键形成的同时，有6个N—H键断裂
D.1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键形成
6.在地壳中SiO2和HF存在以下平衡：SiO2(s)＋4HF(g)SiF4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－148.9 kJ·mol－1
(1)如果该反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时(填字母)。
a.2v正(HF)＝v逆(H2O)b.v(H2O)＝2v(SiF4)c.SiO2的质量保持不变d.反应物不再转化为生成物
(2)若反应容器容积为2.0 L，反应时间8.0 min，容器内气体的密度增大了0.12 g·L－1，在这段时间内HF的平均反应速率为。
7.恒温恒容下，将2 mol A气体和2 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生如下反应：2A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s)，2 min时反应达到平衡状态，此时剩余1.2 mol B，并测得C的浓度为1.2 mol·L－1。
(1)从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为________。
(2)x＝________。
(3)下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是________。
A．压强不再变化B．气体密度不再变化
C．A的消耗速率与B的消耗速率之比为2：1D．A的百分含量保持不变
8.698 K时，向V L的密闭容器中充入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＝－26.5 kJ·mol－1，测得各物质的物质的量浓度与时间变化的关系如图所示。
请回答下列问题：
(1)V＝。
(2)该反应达到最大限度的时间是，该时间内平均反应速率v(HI)＝。
(3)下列说法中可以说明反应2HI(g)??H2(g)＋I2(g)已达到平衡状态的是。
A.单位时间内生成nmol H2的同时生成2nmol HI
B.温度和体积一定时，容器内压强不再变化
C.条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化
D.温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
(4)该反应达到平衡状态时，(填“吸收”或“放出”)的热量为。
参考答案与解析
1.【解析】①中单位时间内生成nmol O2的同时必定消耗2nmol NO2,而生成2nmol NO2时,必定消耗nmol O2,能说明反应达到平衡;②中只指明正反应,不能说明是否达到平衡;③中不论是否达到平衡,化学反应速率之比都等于化学计量数之比,且未指明反应进行的方向;④中有色气体的颜色不变,则表示物质的浓度不再变化,说明反应已达到平衡;⑤中体积固定,气体质量反应前后守恒,密度始终不变;⑥中可逆反应前后的压强不变,意味着各物质的含量不再变化。【答案】A
2.【解析】根据ρ=,ρ不变,说明m(气)不变,即生成A(s)的速率等于消耗A(s)的速率,①符合题意。这是一个等体积反应,反应过程中压强和总物质的量始终保持不变,所以压强和总物质的量不变不能说明反应已达平衡。【答案】A
4.【解析】达到化学平衡时v正＝v逆，当v正(O2)：v逆(NO)＝5：4时说明v正＝v逆，反应达到平衡，A项正确；单位时间内生成xmol NO，必然消耗xmol NH3，不一定达到平衡，B项错误；增大容积，则压强减小，正、逆反应速率都减慢，C项错误；达到平衡时存在3v正(NH3)＝2v逆(H2O)，D项错误。【答案】A
5.【解析】B项，指的是正反应速率；C项，指的是逆反应速率；D项，指的是正反应速率。【答案】A
6.【解析】(1)平衡时，a项，v正(HF)＝2v逆(H2O)，错误；d项，反应继续进行，只是转化的生成物与分解的生成物相等，并不是不再转化，错误。(2)密度增大了0.12 g·L－1，说明质量增加了0.24 g，根据差量法可知增加的质量相当于SiO2的质量，即为0.24 g SiO2，其物质的量为0.004 mol，则转化的HF为0.016 mol，HF的反应速率为＝0.001 0 mol·L－1·min－1。
【答案】(1)bc (2)0.001 0 mol·L－1·min－1
7.【解析】(1)v(C)＝＝0.6 mol·L－1·min－1。(2)Δn(C)＝1.2 mol·L－1×2 L＝2.4 mol，Δn(B)＝2 mol－1.2 mol＝0.8 mol，Δn(C)?Δn(B)＝2.4 mol?0.8 mol＝x?1，x＝3。(3)A项，x＝3，该反应前后气体的物质的量不变，无论反应是否达到平衡，压强均不会变化；B项，气体的密度不再变化，而气体的体积不变，说明气体的质量不再发生变化，由于D为固体，故气体的质量不再发生变化，说明反应已达到平衡状态；C项，A的消耗速率与B的消耗速率表示的反应方向一致，不能说明反应已达到平衡；D项，A的百分含量保持不变，说明反应已达到平衡。
【答案】(1)0.6 mol·L－1·min－1 (2)3 (3)BD
C项，反应前后气体总质量和总物质的量不变，故气体的平均相对分子质量不变，不能说明反应达到平衡状态；D项，反应前后气体的质量不变，气体的化学计量数之和不变，即气体的体积不变，密度也不变，不能说明反应达到平衡状态。(4)可逆反应从正反应开始达到化学平衡，所以放出热量。由反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH＝－26.5 kJ·mol－1，达到平衡时共生成n(HI)＝1.58 mol·L－1×2 L＝3.16 mol，所以放出的热量为×3.16 mol＝41.87 kJ。
【答案】(1)2 (2)5 s 0.316 mol·L－1·s－1(3)A (4)放出 41.87 kJ
考点过关（上）考点4 化学平衡移动方向的判断
化学平衡的移动的本质原理是，改变条件以后导致正逆反应速率不再相等，才使平衡发生移动，若使正反应速率大于逆反应速率则平衡一定正向移动。注意平衡正向移动只能说明改变条件后的那一个时刻，正反应速率比逆反应速率大，而不能说明正反应速率比改变条件前大，也可能比改变条件前小。判断移动方向时要深刻理解勒沙特列原理，平衡是一个能够自我调节外界变化的反应。若外界条件使温度升高，即外界提供了能量给体系，则平衡进行自我调节，将外界提供的能量储存到物质内部，使温度再降下来，这样平衡一定要向吸热方向移动，但温度下降后，一定比外界提供能量前要高，比提供能量的那一个时刻要低；若外界条件使压强增大，平衡进行自我调节，将压强再降下来。而在体积固定时，压强与气体的物质的量成正比，这样平衡一定要向气体物质的量减少的方向移动，但压强下降后，一定比外界增压前要高，比增压的那一个时刻要低。对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)有以下规律：
1.浓度：增大反应物浓度,改变的瞬间v正增大、v逆不变,v正>v逆,平衡正向移动；减小反应物浓度,改变的瞬间v正减小、v逆不变,v正
v逆,平衡正向移动。
2.压强当m+n>p+q时,增大压强,v正增大、v逆增大,v正>v逆,平衡正向移动;减小压强,v正减小、v逆减小,v正v逆,平衡正向移动。
2NO2N2O4 H2+I2(g)2HI
3.温度：当ΔH<0时,升高温度,v正增大、v逆增大,v正v逆,平衡正向移动；当ΔH>0时,升高温度,v正增大、v逆增大,v正>v逆,平衡正向移动；降低温度,v正减小、v逆减小,v正4.催化剂：使用催化剂,v正增大、v逆增大,v正=v逆,平衡不移动。
5.惰性气体：恒温、恒容条件时，原平衡体系体系总压强增大体系中各物质的浓度不变平衡不移动；恒温、恒压条件时，原平衡体系容器容积增大,体系的分压减小各组分的浓度同等倍数减小。
化学平衡状态是一种参数恒定的状态，而化学平衡的移动是指条件改变所导致的化学反应进行的方向的改变，化学平衡移动会带来化学平衡状态的参数的改变，但化学平衡移动不一定带来化学平衡状态的参数的改变，且参数的变化趋势也不是恒定的。所以，化学平衡移动的方向取决于正逆反应速率的改变所带来的净变化量，即决定平衡移动方向的判据为V正与V逆的关系；条件改变瞬间若带来了体系中组分浓度的变化，且浓度熵Q与平衡常数K的关系发生改变，化学平衡必然发生移动。
【例题1】某温度下,反应2A(g)B(g)(正反应为吸热反应)在密闭容器中达到平衡,平衡后=a,若改变某一条件,足够时间后反应再次达到平衡状态,此时=b,下列叙述正确的是( )。
A.在该温度下,保持容积固定不变,向容器内补充B气体,则aB.若a=b,则改变的条件可能是使用了催化剂
C.若其他条件不变,升高温度,则aD.若保持温度、压强不变,充入惰性气体,则a>b
【解析】A项中充入B气体,相当于增大压强,平衡正向移动,所以b【例题2】如图所示,甲、乙、丙分别表示在不同条件下,可逆反应A(g)+B(g)xC(g)的生成物C在反应混合物中的百分含量w(C)和反应时间(t)的关系。
(1)若甲图中两条曲线分别表示有催化剂和无催化剂的情况,则曲线 表示无催化剂时的情况,原因是 。?
(2)若乙图表示反应达到平衡后分别在恒温恒压条件下和恒温恒容条件下充入氦气后的情况,则曲线 表示恒温恒容时的情况,原因是 。?
(3)根据丙图可以判断该可逆反应的正反应是 (填“放”或“吸”)热反应,化学计量数x的值 (填“大于”或“小于”)2。?
(4)丁图表示在某固定容积的密闭容器中上述可逆反应达到平衡后某物理量随温度(T)的变化情况,根据你的理解,丁图的纵坐标可能是 ,原因为 。?
【答案】(1)b;曲线b达到平衡所用时间长,说明b的反应速率小于a(2)a;充入氦气,w(C)不变,平衡不移动(3)吸;大于(4)w(C)或c(C)或反应物的转化率;温度升高,平衡向吸热即正反应方向移动
【考点练习】
1.下列对化学平衡移动的分析中，不正确的是( )
①已达到平衡的反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，当增加反应物物质的量时，平衡一定向正反应方向移动 ②已达到平衡的反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，当增大N2的浓度时，平衡向正反应方向移动，N2的转化率一定增大 ③有气体参加的反应达到平衡时，若减小反应器容积时，平衡一定向气体体积增大的方向移动 ④有气体参加的反应达到平衡时，在恒压反应器中充入稀有气体，平衡一定不移动
A.①④ B.①②③ C.②③④ D.①②③④
2.反应NH4HS(s)NH3(g)＋H2S(g)在某温度下达到平衡，下列各种情况下，不会使平衡发生移动的是( )
①温度、容积不变时，通入SO2气体 ②移走一部分NH4HS固体 ③容器体积不变，充入氮气 ④保持压强不变，充入氮气
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
3.某温度下，密闭容器中发生反应aX(g)bY(g)＋cZ(g)，达到平衡后，保持温度不变，将容器的容积压缩到原来容积的一半，当达到新平衡时，物质Y和Z的浓度均是原来的1.8倍。则下列叙述正确的是( )
A.可逆反应的化学方程式的化学计量数：a＞b＋cB.压缩容器的容积时，v正增大，v逆减小
C.达到新平衡时，物质X的转化率减小D.达到新平衡时，混合物中Z的质量分数增大
4.据报道，在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实：2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)，下列叙述错误的是( )
A.使用Cu－Zn－Fe催化剂可大大提高生产效率
B.反应需在300 ℃下进行可推测该反应是吸热反应
C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率
D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率
5.某处于平衡状态的反应:X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH<0,为了使平衡向生成Z的方向移动,应选择的条件是( )
①高温 ②低温 ③高压 ④低压 ⑤加催化剂 ⑥分离出Z
A.①③⑤ B.②③⑤C.②③⑥ D.②④⑥
6.已知在一恒容密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g) ΔH＝－196.0 kJ·mol－1。SO2的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示，根据图示回答下列问题：
(1)压强：p1________(填“>”、“＝”或“<”)p2。
(2)升高温度，平衡向________(填“左”或“右”)移动。
(3)200 ℃下，将一定量的SO2和O2充入体积为2 L的密闭容器中，经10 min后测得容器中各物质的物质的量如下表所示：
气体
SO2
O2
SO3
物质的量/mol
1.6
1.8
0.4
①10 min内该反应的反应速率v(O2)＝________________________________________，
该反应达到化学平衡状态的标志是________。
a.SO2和O2的体积比保持不变b.混合气体的密度保持不变
c.体系的压强保持不变d.SO2和SO3物质的量之和保持不变
②当反应放出98.0 kJ热量时，测得该反应达平衡状态，该温度下SO2的转化率为_____。
(4)400 ℃时，将等量的SO2和O2最初在两个容积相等的容器中反应，并达到平衡。在这过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的百分含量为p%，则乙容器中SO2的百分含量________。
a.等于p% b.大于p%c.小于p% d.无法判断
6.反应aA(g)＋bB(g)cC(g) ΔH＜0在等容条件下进行。改变其他反应条件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示：
(1)反应的化学方程式中a∶b∶c为__________________________________________。
(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为______________。
(3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是________，其值是________。
(4)由第一次平衡到第二次平衡，平衡向________移动，采取的措施是________________。
(5)比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低：T2________(填“＜”、“＞”或“＝”)T3，判断的理由是_______________________________________________。
8.将0.40 mol N2O4气体充入2 L固定容积的密闭容器中发生如下反应：N2O4(g)??2NO2(g) ΔH。在T1 ℃和T2 ℃时，测得NO2的物质的量随时间变化如下图所示：
(1)T1 ℃，40～80 s内用N2O4表示该反应的平均反应速率为________mol·L－1·s－1。
(2)ΔH________(填“>”、“<”或“＝”)0。
(3)改变条件重新达到平衡时，要使的比值变小，可采取的措施有________(填字母，下同)。
A.增大N2O4的起始浓度B.升高温度C.向混合气体中通入NO2D.使用高效催化剂
(4)在温度为T3、T4时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是________。
A.a、c两点的反应速率：a>cB.a、b两点N2O4的转化率：a>b
C.a、c两点气体的颜色：a深，c浅D.由a点到b点，可以用加热的方法
参考答案与解析
1.【解析】增加C(s)的物质的量，由于浓度未变，平衡不移动，①错；对于多种物质参加的可逆反应，增大某一反应物的浓度，平衡右移，其他物质的转化率增大，而此物质的转化率减小，②错；对于有气体参加的非等体的可逆反应，缩小容器体积，压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，③错；在恒压容器中充入稀有气体，各物质浓度减小，若是非等体积反应，则平衡会发生移动，④错。【答案】D
3.【解析】体积缩小，假设平衡不移动，则Y和Z的浓度应该为原来的2倍，而现为1.8倍，则表明平衡向逆反应方向移动，压强增大，v正、v逆均增大，且v逆＞v正，向Y、Z消耗的方向即逆反应方向移动，则b＋c＞a；X的转化率减小；混合物中Z的质量分数减小。【答案】C
4.【解析】B项，加热可以加快化学反应速率，放热反应也可能在加热条件下进行，故不正确。【答案】B
5.【解析】使化学平衡正向移动,应增大压强。因正反应是放热反应,所以降低温度,平衡正向移动。减小Z的浓度,平衡也正向移动。符合题意的有②③⑥。【答案】C
6.【解析】(1)由图可知：温度一定时，如200 ℃时，B点SO2的转化率大于A点SO2的转化率，增大压强，平衡向气体化学计量数减小的方向移动，故p1>p2。(2)由图可知：压强一定时，升高温度，SO2转化率减小，平衡向左移动。(3)①v(O2)＝v(SO3)＝×＝0.01 mol·L－1·min－1。SO2、O2起始物质的量分别为n(SO2)＝1.6 mol＋0.4 mol＝2.0 mol，n(O2)＝1.8 mol＋0.2 mol＝2.0 mol。因温度和体积不变，a项，开始加入SO2和O2的物质的量相等，而Δn(SO2)与Δn(O2)不同，故a项能说明反应达到平衡状态；b项，容器体积不变，混合气体质量不变，故反应前后气体密度不变，故b项不能说明反应达到平衡；c项，因反应前后气体的总物质的量减小，当温度体积不变时反应后气体压强减小，故c项能说明反应达平衡状态；d项，根据质量守恒，反应前后n(SO2)＋n(SO3)不变，故d项不能说明反应达到平衡状态。②Δn(SO2)＝×2 mol＝1 mol，α(SO2)＝×100%＝50%。(4)平衡后乙容器体积小于甲容器，压强大于甲容器，乙容器平衡相当于甲容器平衡增大压强(或缩小容器体积)得到，所以乙容器中SO2的百分含量小于p%。
【答案】(1)> (2)左 (3)①0.01 mol·L－1·min－1 ac ②50% (4)c
vⅢ(A)＝＝0.012 mol·L－1·min－1，则vⅠ(A)＞vⅡ(A)＞vⅢ(A)。(3)αⅠ(B)＝×100%＝50%，αⅡ(B)＝
×100%＝38%，αⅢ(B)＝×100%≈19%，故αⅢ(B)最小。(4)由图示可知，由第一次平衡到第二次平衡，A、B的浓度减小，说明平衡正向移动。由物质C的浓度变化可知，导致平衡正向移动的措施是从反应体系中分离出了产物C。(5)由图示可知，Ⅱ→Ⅲ平衡正向移动，由于正反应是放热反应，故Ⅱ→Ⅲ是降温过程，即T2＞T3。
【答案】(1)1∶3∶2 (2)vⅠ(A)＞vⅡ(A)＞vⅢ(A)(3)αⅢ(B) 0.19 (4)右 从平衡混合物中分离出了C(5)＞ 因为Ⅱ→Ⅲ平衡正向移动，该反应为放热反应，故降温才能使平衡正向移动
8.【解析】(1)T1 ℃时v(N2O4)＝v(NO2)＝×＝0.001 25 mol·L－1·s－1。
(2)由图可知反应在T1 ℃比T2 ℃先到达平衡状态，所以T1 ℃>T2 ℃，由于T1 ℃平衡时n(NO2)多于T2 ℃平衡时，故升高温度，平衡向生成NO2的方向移动，即向吸热方向移动，所以ΔH>0。
(3)A项，增大N2O4起始浓度相当于增大压强，平衡向左移动，减小；B项，升高温度，平衡向右移动，增大；C项，通入NO2相当于增大压强，减小；D项，平衡不移动，不变。(4)A项，由图可知：a、c两点平衡时温度相同，c点对应压强大，反应速率大；B项，由图可知：a、b两点平衡时压强相同，温度不同，a点NO2的体积分数大于b点，而反应N2O4??2NO2 ΔH>0，温度升高，平衡向右移动，NO2体积分数增大，温度T4>T3，转化率a>b；C项，由图像可知，a、c两点平衡时温度相同，c点对应压强大，NO2浓度大，故气体颜色c点比a点深；D项，由b项分析知，a点平衡时温度T4高于b点平衡时温度T3，故由a点到b点需要降低温度。
【答案】(1)0.001 25 (2)> (3)AC (4)B
考点过关（上）考点5 化学平衡计算
化学平衡是中学化学重要基础之一，是中学化学所涉及的溶解平衡、电离平衡、水解平衡等知识的核心，对很多知识的学习起着指导作用。而化学平衡计算是高考中的热点之一，此类试题常把基本概念和基础知识融汇在一起，具有知识联系广、灵活度大、隐含条件多、概念性强、思维层次高的特点。化学平衡的计算一般涉及到各组分的物质的量、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)，确定各量之间的关系，列出比例式或等式或依据平衡常数求解。
1.计算模式：化学平衡计算的最基本的方法模式是“平衡三段式法”。具体步骤是在化学方程式下写出有关物质起始时的物质的量、发生转化的物质的量、平衡时的物质的量(也可以是物质的量浓度或同温同压下气体的体积)，再根据题意列式求解，起始、转化、平衡是化学平衡计算的“三步曲”，三步是化学平衡计算的一般格式，根据题意和恰当的假设列出起始量、转化量、平衡量。但要注意计算的单位必须保持统一，可用mol、mol/L，也可用L。
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
n(起始)/molab00
n(转化)/molmxnxpxqx
n(平衡)/mola－mxb－nxpxqx
反应可从左向右开始，也可以从右向左开始，也可以多种物质同时充入。可逆反应达到平衡状态时各物质浓度间的关系。反应物：平衡浓度=起始浓度-转化浓度；生成物：平衡浓度=起始浓度+转化浓度，其中各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中各物质的化学计量数之比。
2.解题思路：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x；根据反应物、生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按“模式”列表；明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，得出题目答案。
3.计算公式：
(1)变化量之比等于化学计量数之比v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q(未达到平衡时，用于确定化学方程式中未知的化学计量数)。
(2)化学平衡常数K＝＝，若用任意状态的生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商，用Q表示。则其与K比较，当Q>K，v正v逆。
(3)平衡浓度c(A)平＝＝。
(4)反应物转化率α(A)＝×100%＝×100%。
(5)平衡百分含量φ(A)＝×100%。
(6)平衡时与起始时的压强比＝＝(同T、V时)，混合气体的密度比＝(同T、p时)，＝(同质量的气体时)等。
(7)混合气体的密度(混)＝＝(g·L－1)(T、V不变时，不变)。
(8)混合气体的平均摩尔质量＝＝(g·mol－1)。
【例题1】在nL密闭容器中，使1molX和2molY在一定条件下反应：aX(g)＋bY(g)c Z(g)。达到平衡时，Y的转化率为20%，混合气体压强比原来下降20%，Z的浓度为Y的浓度的0.25倍，则a，c的值依次为( )
A．1,2 B．3,2C．2,1 D．2,3
L，所以b＝c。又根据压强比等于其物质的量之比，可得出＝，即有3b＝2a，结合b＝c，可得a＝3时，c＝2。【答案】B
【例题2】(1)化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，K值越大，表示_________，K值的大小与温度的关系是：温度升高，K值______________(填“一定增大”“一定减小”或“可能增大也可能减小”)。
(2)在一体积为10 L的容器中，通入一定量的CO和H2O，在850℃时发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2＋Q(Q＞0)，CO和H2O的浓度变化如图所示，则0～4 min间平均反应速率v(CO)＝________mol/(L·min)。
(3)t℃(高于850℃)时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如下表，t℃时物质浓度(mol/L)的变化
时间(min)
CO
H2O
CO2
H2
0
0.200
0.300
0
0
2
0.138
0.238
0.062
0.062
3
c1
c2
c3
c3
4
c1
c2
c3
c3
5
0.116
0.216
0.084
6
0.96
0.266
0.104
①表中3～4 min之间反应处于________状态；c1数值________ 0.08 mol/L(填“大于”“小于”或“等于”)。
②反应在4～5 min间，平衡逆向移动，可能的原因是________(单选)，表中5～6 min之间数值发生变化，可能的原因是________。
a．增加水蒸气 b．降低温度c．使用催化剂 d．增加氢气浓度
率减小，所以第3 min时，c(CO)＞0.138 mol/L－0.031 mol/L＞0.08 mol/L.4～5 min间平衡逆向移动，根据平衡移动的影响因素和题给条件分析应该是加入了生成物，即d；5～6 min之间c(CO)减小，而c(H2O)和c(CO2)增大，说明一定是增加了水蒸气，使平衡正向移动。
【答案】(1)可逆反应进行的程度越大 可能增大也可能减小 (2)0.03 (3)①平衡 大于 ②d a
在化学平衡的计算中，常常要计算反应物的转化率、各组分的转化浓度、转化的物质的量、平衡浓度、平衡时物质的量等。若在反应方程式下用“三段式”列出各物质的开始、转化、平衡的量，能理顺关系，找出已知与未知的关系，对正确分析和解决问题有很大帮助。
【考点练习】
1.羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g) K=0.1，反应前CO物质的量为10 mol,平衡后CO物质的量为8 mol。下列说法正确的是( )
A.升高温度,H2S浓度增大,表明该反应是吸热反应B.压缩容器容积,反应的平衡常数将增大
C.反应前H2S物质的量为7 molD.CO的平衡转化率为80%
2.等物质的量的X(g)与Y(g)在密闭容器中进行反应:X(g)+2Y(g)3Z(g)+Q(s) ΔH>0,下列叙述正确的是( )
A.当容器中X与Y的物质的量之比满足1∶2时反应达到平衡
B.达到平衡时X的转化率为25%,则平衡常数K为
C.达到平衡后,反应速率2v正(Y)=3v逆(Z)
D.达到平衡后,加入Q,平衡逆向移动
3.在一定条件下，1mol N2和3mol H2混合后反应，达到平衡时测得混合气体的密度是同温同压下氢气的5倍，则氮气的转化率为( )
A．20% B．30%C．40% D．50%
4.在一定温度下，反应H2(g)＋X2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1.0mol的HX(g)通入体积为1.0L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于( )
A．5% B．17% C．25% D．33%
5．将4 mol SO2与2 mol O2放入4 L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol·L－1。则此条件下的平衡常数K为( )
A．4 B．0.25 C．0.4 D．0.2
6.已知可逆反应CO＋H2O(g)CO2＋H2，达到平衡时，K＝，K是常数，只与温度有关，与浓度无关。
(1)830 K时，若起始时：c(CO)＝2 mol/L，c(H2O)＝3 mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为________；K值为________。
(2)830 K时，若只将起始时，c(H2O)改为6 mol/L，则水蒸气的转化率为________。
(3)若830 K时，起始浓度c(CO)＝amol/L，c(H2O)＝bmol/L，H2的平衡浓度c(H2)＝cmol/L
①a、b、c之间的关系式是________，②当a＝b时，a＝________。
7.T ℃时,在一个体积为2 L的容器中,A气体与B气体反应生成C气体,反应过程中A、B、C的浓度变化如图所示[已知:K(300 ℃)>K(350 ℃)]。
(1)写出该反应的化学方程式: 。?
(2)该温度下该反应的平衡常数为 。?
(3)该反应是 (填“放”或“吸”)热反应。?
(4)0~4 min内,A的平均反应速率为 。?
(5)达到平衡时B的转化率为 。?
(6)恒容条件下,下列措施中能使减小的有 。?
A.充入氦气B.使用催化剂C.再充入2.4 mol A和1.6 mol BD.降低温度
8.在容积为1.00 L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应:N2O4(g)2NO2(g),随着温度升高,混合气体的颜色逐渐变深。请回答下列问题:
(1)反应的ΔH (填“>”或“<”)0;100 ℃时,体系中各物质的浓度随时间的变化如图所示。在0~60 s内,反应速率v(N2O4)= mol·L-1·s-1;反应的平衡常数K1为 。?
(2)100 ℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020 mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10 s又达到平衡。
①T (填“>”或“<”)100 ℃,判断理由是 。?
②列式计算温度T时反应的平衡常数K2 。?
(3)温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半。平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断的理由是 。?
参考答案与解析
1.【解析】由题中信息可列三段式:
CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)
起始: 10 mol xmol 0 0
转化: 2 mol 2 mol 2 mol 2 mol
平衡: 8 mol (x-2) mol 2 mol 2 mol
设容器体积为V L,由K=0.1可得K===0.1,解得x=7,C项正确。【答案】C
3.【解析】由题意建立三段式如下：
N2＋ 3H22NH3
起始量/mol 1 3 0
转化量/mol x 3x 2x
平衡量/mol 1－x 3－3x 2x
n总＝1mol－x＋3mol－3x＋2x＝4mol－2x，m总＝28g·mol－1×lmol＋2g·mol－1×3mol＝34g，故＝＝＝5M(H2)＝10g·mol－1，x＝0.3mol，即α(N2)＝30%。【答案】B
4.【解析】由题中的反应和数据可知：HX(g)H2(g)＋X2(g)的平衡常数K＝0.1。设在该温度下HX(g)的分解反应达平衡后其减小的浓度为xmol·L－1，则平衡时HX、H2、X2的浓度分别为(1.0－x) mol·L－1、0.5xmol·L－1、0.5xmol·L－1，代入K的表达式有＝0.1，解得x＝0.17，故可知HX的转化率为×100%＝17%。【答案】B
5.【解析】由题意建立三段式如下：
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
初(mol): 4 2 0
转(mol): 2 1 2
平(mol): 2 1 2
平衡时各自的浓度c(SO2)＝0.5 mol·L－1，c(O2)＝0.25 mol·L－1，c(SO3)＝0.5 mol·L－1，K＝＝4。【答案】A
6.【解析】(1)由题中信息可列三段式:
CO＋H2O(g) CO2＋H2
起始浓度/(mol·L－1) 2 3 0 0
转化浓度/(mol·L－1) 1.2 1.2 1.2 1.2
平衡浓度/(mol·L－1) 0.8 1.8 1.2 1.2
则K＝＝1，α(H2O)＝×100%＝40%。
(2)设水蒸气的转化浓度为x，由题中信息可列三段式:
CO＋H2O(g) CO2 ＋ H2
起始浓度/(mol·L－1) 2 6 0 0
转化浓度/(mol·L－1) xxxx
平衡浓度/(mol·L－1) 2－x 6－xxx
则K＝＝1，x＝1.5 mol/L，α(H2O)＝×100%＝25%。
(3)由题中信息可列三段式:
CO＋H2O (g)CO2＋H2
起始浓度(mol/L)a b 0 0
转化浓度(mol/L) cc c c
平衡浓度(mol/L) a－cb－c c c
则＝1，把b＝a代入上式，可得a＝2c。
【答案】(1)40% 1 (2)25%(3)①＝1 ②2c
7.【解析】(1)据图可知t1时刻反应达到平衡,这段时间内A、B、C的物质的量的变化值分别为0.8 mol、0.4 mol、0.4 mol,故反应为2A(g)+B(g)C(g)。(2)因平衡时A、B、C的物质的量浓度分别为0.8 mol·L-1、0.6 mol·L-1、0.2 mol·L-1,所以平衡常数K=≈0.52。(3)因为K(300 ℃)>K(350 ℃),故该反应为放热反应。(4)0~4 min内,A的平均反应速率为(2.4 mol-2.0 mol)÷2 L÷4 min=0.05 mol·L-1·min-1。(5)到达平衡时B的转化率为×100%=25%。(6)恒容条件下充入氦气和使用催化剂,平衡不发生移动,不变;再充入2.4 mol A和1.6 mol B时,平衡正向进行的程度增大,反应物的转化率增大,故减小;降低温度,平衡正向移动,反应物的转化率增大,故减小。
【答案】(1)2A(g)+B(g)C(g)(2)0.52(3)放(4)0.05 mol·L-1·min-1(5)25%(6)CD
mol·L-1,NO2为0.16 mol·L-1,由平衡常数表达式可得K2的值。(3)缩小体积,即增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,所以平衡逆向移动。
【答案】(1)>;0.0010;0.36(2)①>;正反应吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高②平衡时,c(NO2)=0.120 mol·L-1+0.0020 mol·L-1·s-1×10 s×2=0.16 mol·L-1,c(N2O4)=0.040 mol·L-1-0.0020 mol·L-1·s-1×10 s=0.020 mol·L-1,K2==1.28(3)逆反应;对气体分子数增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动
考点过关（上）考点6 化学平衡图像
化学平衡图像问题的综合性强，思维难度大，对于平衡图像的考察特别能体现理科素养。化学平衡图像题的特征是以图像的形式将一些相关量之间的关系通过形象直观的曲线表示出来，把习题中的化学原理抽象为数学问题，旨在考查对曲线的数学意义和化学意义之间对应关系的分析、理解和运用能力。该类试题经常涉及的图像类型有含量—时间—温度(压强)图像、恒温、恒压曲线等，图像中蕴含着丰富的信息，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分析图像，充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。
1.速率—时间图像：此类图象定性地揭示了v正、v逆随时间（含条件改变对速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向。分析时需分清正、逆反应，分清各因素(浓度、温度、压强、催化剂)对反应速率和平衡移动的影响。
（1）若无断点，则平衡移动肯定是改变某一物质的浓度导致。
（2）若有断点，则平衡移动可能是由于以下原因所导致：同时不同程度地改变反应物（或生成物）的浓度；改变反应体系的压强；改变反应体系的温度。
（3）若平衡无移动，则可能是由于以下原因所导致：反应前后气体分子个数不变；使用了催化剂。
（4）若v正在v逆的上方，即平衡向正反应方向移动；若v逆在v正的上方，即平衡向逆反应方向移动。
2.含量—时间—温度（压强）图像：这类图象反映了反应物或生成物的量在不同温度（压强）下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征。分析时依据“先拐先平”。在转化率－时间图像或物质的百分含量－时间图像中，先出现拐点的曲线先达到平衡(代表温度高或压强大或使用合适的催化剂)。
（1）由曲线的拐点作垂直于时间轴（t线）的垂线，其交点即为该条件下达到平衡的时间。
（2）由达到平衡的时间长短，推断P1与P2、T1与T2的相对大小（对于此图像：P2（3）由两平衡时，不同p、T下的量的变化可判断纵坐标y代表的物理量。
3.恒压(或恒温)图像：该类图象的纵坐标为物质的平衡浓度或反应物的转化率，横坐标为温度或压强。分析时依据“定一议二”，转化率或百分含量等因素受到压强、温度两个变量的影响，先确定一个变量，分析另外两个量的关系。
（1）固定温度T（或压强p），即作横坐标轴的垂线，观察分析图中所示各物理量随压强p（或温度T）的变化结果。
（2）关键是准确判断所作垂线与原温度（或压强）曲线的交点的纵坐标。
（3）y可以是某物质的质量分数、转化率、浓度、浓度比值、体积分数、物质的量分数等。
4.速率—压强（温度）图像：这类图象反映了反应速率在不同压强（温度）下的变化情况，解答时要特别随横坐标增大，v逆、v正均增大，若v正在v逆的上方，即平衡向正反应方向移动；若v逆在v正的上方，即平衡向逆反应方向移动。
5.全程—时间图像：这类图象反映了生成物的量在不同温度下的变化情况，解答时要特别注意最高点为平衡点，平衡点以前为平衡的形成过程，平衡点后为平衡的移动过程。
（1）温度为T2点为化学平衡点。
（2）T1—T2温度段是随温度（T）升高，反应速率加快，产物的浓度增大或反应物的转化率增大。
（3）T2——T3温度段是随温度升高平衡向吸热反应方向移动的结果。
【例题1】根据下列有关图像，说法正确的是( )
A．由图甲知，反应在T1，T3处达到平衡，且该反应的ΔH＜0
B．由图乙知，反应在t6时，NH3体积分数最大
C．由图乙知，t3时采取降低反应温度的措施
D．图丙在10 L容器、850 ℃，反应到4 min时，放出 51.6 kJ的热量
【例题2】(1) 可逆反应：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) ΔH=Q。根据下图回答：
①p1 p2； ②a+b c+d；③T1 T2； ④ΔH 0。
(2) 可逆反应：2A(g)+B(g)2C(g) ΔH=Q，平衡时C的百分含量、B的转化率与温度、压强的关系满足下图，根据图像回答：
①p1 p2； ②ΔH 0。③图中标出的1、2、3、4四个点表示v(正)>v(逆)的点是 。
(3) 某密闭容器中发生如下反应：X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH<0。下图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。
①t2、t3、t5时刻改变的条件依次是 、 、? 。
②Z的百分含量最低的时间是 。
(4) 将物质的量均为3.00mol的物质A、B混合于5L容器中，发生如下反应：3A+B2C。在反应过程中C的物质的量分数随温度变化如右图所示：
①T0对应的反应速率v(正) (填“>”、“<”或“=”)v(逆)。
②此反应的正反应为 (填“吸”或“放”)热反应。
(5) 在一容积为2 L的恒容密闭容器内加入0.4 mol A和0.6 mol B，一定条件下发生反应2A(g)+B(g)2C(g)，反应中C的物质的量浓度变化情况如下图。
在第5 min时，将容器的体积缩小一半后，若在第8 min达到新的平衡时A的总转化率为75%，请在上图中画出第5 min到新平衡时C的物质的量浓度的变化曲线。
①t2时刻，v(正)与v(逆)同等倍数的增大，平衡不移动，因而改变的条件应该是使用了催化剂；t3时刻，v(正)与v(逆)同时减小，且v(逆)>v(正)，平衡逆向移动，结合反应可知改变的条件是减小压强；t5时刻，v(正)与v(逆)同时增大，且v(逆)>v(正)，平衡逆向移动，结合反应可知改变的条件是升高温度。②根据平衡移动的方向可知，Z的百分含量最低的时间段应该是t6。(4) ①T0点应该刚达到平衡，此时v(正)=v(逆)。②从T0往后，升高温度，C%减小，平衡逆向移动，正反应是放热反应。(5) 第5 min时，将容器的体积缩小一半后，c(C)立即变为原来的2倍，即变为0.2 mol·L-1，然后因为压强增大，平衡正向移动，c(C)继续增大。由图可知，5 min达平衡时，A转化了0.2 mol，A总共转化0.4 mol×75%=0.3 mol，故5~8 min A转化了0.1 mol，
2A(g) + B(g) 2C(g)
起始/mol·L-1： 0.2 0.5 0.2
转化/mol·L-1： 0.1 0.05 0.1
平衡/mol·L-1： 0.1 0.45 0.3
第8 min达到新的平衡时，c(C)=0.3 mol·L-1。
【答案】(1) ①< ②< ③> ④> (2) ①<②< ③3 (3) ①使用催化剂 减小压强 升高温度②t6 (4) ①= ②放(5)
解题化学平衡图像的关键，一是读图，弄清图像含义，通过观察弄清横坐标、纵坐标的含义及单位；搞清特殊点的意义，如坐标轴的“0”点，曲线的起点、终点、交叉点、极值点、转折点等；分析曲线的变化趋势如斜率大小、升降；二是识图，进行信息提取，挖掘隐含信息、排除干扰信息、提炼有用信息，在统摄信息的基础上进行逻辑推理或运用数据计算；三是用图，联想化学原理解答问题。
【考点练习】
1.T ℃时，在2 L密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的物质的量的变化如图1所示；若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，Z的百分含量与时间的关系如图2所示。则下列结论正确的是( )
A．容器中发生的反应可表示为3X(g)＋Y(g) ===2Z(g)
B．反应进行的前3 min内，用X表示的反应速率v(X)＝0.2 mol·L－1·min－1
C．保持其他条件不变，升高温度，反应的化学平衡常数K减小
D．若改变反应条件，使反应进程如图3所示，则改变的条件是增大压强
2.一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示，已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是( )
A．550 ℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动
B．650 ℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
C．T ℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动
D．925 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝24.0p总
3.T℃时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)C(s) ΔH<0，按照不同配比充入A、B，达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示，下列判断正确的是( )
A．T℃时，该反应的平衡常数值为4
B．c点没有达到平衡，此时反应向逆向进行
C．若c点为平衡点，则此时容器内的温度高于T℃
D．T℃时，直线cd上的点均为平衡状态
4.某密闭容器中充入等物质的量的A和B，一定温度下发生反应A(g)＋xB(g)2C(g)，达到平衡后，在不同的时间段，分别改变影响反应的一个条件，测得容器中物质的物质的量浓度、反应速率分别随时间的变化如图所示，下列说法中正确的是( )
A．30～40 min内该反应使用了催化剂
B．化学方程式中的x＝1，正反应为吸热反应
C．30 min时降低温度，40 min时升高温度
D．8 min前A的平均反应速率为0.08 mol·L－1·min－1
5.在2 L恒容密闭容器中充入2 mol X和1 mol Y，发生反应：2X(g)＋Y(g)3Z(g)，反应过程持续升高温度，测得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．Q点时，Y的转化率最大
B．升高温度，平衡常数增大
C．W点X的正反应速率等于M点X的正反应速率
D．平衡时充入Z，达到新平衡时Z的体积分数增大
6.在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<0。
(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：K＝________________________________。
(2)降低温度，该反应K值______，二氧化硫转化率________，化学反应速率______(以上均填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)600℃时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如下图所示，反应处于平衡状态的时间是________。
(4)据图判断，反应进行至20 min 时，曲线发生变化的原因是_______________(用文字表达)，10 min～15 min的曲线变化的原因可能是______________(填写编号)。
a．加了催化剂b．缩小容器体积c．降低温度d．增加SO3的物质的量
7.工业上制备H2的一种重要方法是：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＝QkJ·mol－1，已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图所示。
若在一固定的密闭容器中，850℃时发生上述反应，并测得容器内各物质的浓度(mol·L－1)随时间的变化关系如下表，已知：850℃时该反应的化学平衡常数K＝1.0，请回答下列问题：
时间/min
CO(g)
H2O(g)
CO2(g)
H2(g)
0
0.200
0.300
0
0
2
0.138
0.238
0.062
0.062
3
c1
c2
c3
c4
4
c1
c2
c3
c4
(1)下列可以判断该反应达到化学平衡状态的是______。
A．单位时间内减少CO(g)的浓度等于生成CO2(g)的浓度
B．反应容器内的压强不发生变化
C．混合气体中H2(g)的浓度不再发生改变
D．氢气的生成速率等于水的消耗速率
(2)Q________0(填“>”“＝”或“<”)。
(3)若在850℃时向反应容器中充入H2O(g)，K值________________(填“增大”“减小”或“不变”)，工业上在反应容器中通入过量H2O(g)的作用是__________________________。
(4)上表中c2为________ mol·L－1，CO(g)的转化率为________。
8.固定和利用CO2能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1，某科学实验将6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如下图所示(实线)。
(1)a点正反应速率________(填“大于”“等于”或“小于”)逆反应速率。
(2)下列时间段平均反应速率最大的是________。
A．0～1 min B．1～3 minC．3～8 min D．8～11 min
(3)平衡时CO2的转化率为________，该条件下的平衡常数K＝________。
(4)仅改变某一实验条件再进行两次实验，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线Ⅰ对应的实验条件改变是_________，曲线Ⅱ对应的实验条件改变是________。
参考答案与解析
1.【解析】A项，由图1知，X、Y为反应物，Z为生成物，且该反应为可逆反应，Δn(X)∶Δn(Y)∶
Δn(Z)＝0.6∶0.2∶0.4＝3∶1∶2，所以反应的化学方程式为3X(g)＋Y(g)2Z(g)，错误；B项，反应进行的前3 min内，v(X)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，错误；C项，由图2知，T2＞T1温度升高时Z的百分含量降低，说明平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，正确；D项，图3与图1比较，图3到达平衡所用的时间短，说明反应速率增大，但平衡状态没有发生改变，应是加入催化剂所致，错误。【答案】C
因此有×100%＝40%，解得x＝0.25，则CO2的平衡转化率为×100%＝25%，正确；C项，由图可知，T ℃时，CO与CO2的体积分数相等，在等压下充入等体积的CO和CO2，对原平衡条件无影响，平衡不移动，错误；D项，925 ℃时，CO的体积分数为96%，故Kp＝＝＝23.04p总，错误。【答案】B
3.【解析】由A(g)＋B(g)C(s) ΔH＜0知，平衡常数K＝＝＝0.25，A错误；依据图像可知，c点浓度商Q4.【解析】若使用催化剂，则化学反应速率增大，A错误；由左图知，A、B的浓度变化相同，故A、B的化学计量数相同，都为1；由右图知，30 min时改变的条件为减小压强，40 min 时改变的条件为升高温度，且升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，B、C错误；8 min前A的平均反应速率为＝0.08 mol·L－1·min－1，D正确。【答案】D
5.【解析】从开始到Q点是正向建立平衡的过程，转化率逐渐增大，从Q点到M点升高温度，平衡向左移动，X的转化率降低，Q点最大，A正确；分析图像，X的体积分数先减小到最低，这是化学平衡的建立过程，后增大，这是平衡的移动过程，升高温度，X的体积分数增大，说明升温平衡左移，平衡常数减小，B错误；M点温度高，故反应速率快，C错误；平衡时再充入Z，相当于增大压强，平衡不移动，体积分数相等，D错误。【答案】A
为0.12mol，而SO2和SO3的物质的量仍与平衡时一致，说明此时增加了O2的量。10 min到15 min的曲线变化说明反应速率大幅增大，可能的原因是a.加了催化剂，b.增大压强，缩小容器体积，由于降温反应速率减小，不可能是C，SO3的物质的量没有突然增多且平衡时SO2和SO3物质的量之和仍为0.20 mol，故D选项不正确。
【答案】(1) (2)增大 增大 减小(3)15～20 min和25～30 min(4)增加了O2的量 a，b
7.【解析】(1)判断该反应达到化学平衡状态，主要从成分的浓度保持不变，正逆反应速率相同来分析，正确选项是C。(2)由图可知，升高温度，K的值减小，平衡向着吸热反应方向移动，所以该反应为放热反应。(3)K的值只与温度有关，与成分的浓度无关。通入过量H2O(g)的目的是提高反应物CO的转化率。(4)由题意建立如下三段式：
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
c始/(mol·L－1): 0.2 0.3 0 0
c化/(mol·L－1): 0.3－c2 0.3－c2 0.3－c2 0.3－c2
c平/(mol·L－1): c2－0.1 c20.3－c2 0.3－c2
则有＝K，c2＝0.18 mol·L－1。CO(g)的转化率为×100%＝60%。
【答案】(1)C (2)<(3)不变 提高CO的转化率或利用率(4)0.18 60%
8.【解析】(1)a点时还没有达到平衡状态，反应物氢气的物质的量继续减小，平衡向正反应方向进行，所以正反应速率大于逆反应速率。(2)分别计算不同时间段内的反应速率：0～1 min内，v(H2)＝＝1 mol·L－1·min－1；1～3 min内，v(H2)＝＝0.75 mol·L－1·min－1；3～8 min内，v(H2)＝＝0.1 mol·L－1·min－1。所以0～1 min内反应速率最大，A项符合题意。(3)由图可知，8 min时，反应达到平衡，平衡时氢气的物质的量为2 mol，参加反应的氢气为8 mol－2 mol＝6 mol，氢气的浓度变化量为＝3 mol·L－1，则：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
开始/(mol·L－1) 3 4 0 0
变化/(mol·L－1) 1 3 1 1
平衡/(mol·L－1) 2 1 1 1
平衡时CO2的转化率为×100%≈33.3%，K＝＝＝0.5。(4)曲线Ⅰ反应速率增大，但转化的氢气的物质的量少，应是升高温度，因该反应放热，升高温度平衡逆向移动，不利于氢气的转化，故曲线Ⅰ是升高温度；曲线Ⅱ反应速率增大，转化的氢气的物质的量多，因增大压强平衡正向移动，故应是增大压强。
【答案】(1)大于 (2)A (3)33.3% 0.5(4)升高温度 增大压强
