6.4 化学反应速率和化学平衡 单元复习导学案（含答案）

6.4 化学反应速率和化学平衡 单元复习导学案（含答案）
本节复习
1．化学反应速率
表达式：(△c表示某一反应物或某一生成物物质的量浓度的绝对变化值，△t表示时间变化量)
单位：mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1或mol·L-1·h-1
说明：
①化学反应速率无正负之分；
②化学反应速率不是瞬时速率而是平均速率；
③用不同物质来表示某一化学反应速率时，其数值一般不一定相等，所以必须标清物质；
④用不同物质来表达化学反应速率时，其数值不一定相等，但它们的速率比等于方程式中的系数比。
即：对于反应aA+bBcC+dD来说，有υ(A)：υ(B)：υ(C)：υ(D)=a：b：c：d
【注意】这里的速率均是指同一方向的，要么是正反应方向，要么是逆反应方向。

2．化学反应速率的影响因素
内因：反应物本身的性质→起最主要作用(如：F2非常活泼，与H2在阴冷的环境下相遇会发生爆炸，而I2与H2在500℃的条件下才能反应，而且是可逆反应)
外因：
（1）浓度：在其他条件一定的情况下，增大反应物的浓度，可以加快化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减慢化学反应速率。
注意事项：此规律只适用于浓度可以改变的物质(气体或溶液)所参与的反应，对于固体或纯液体来说，它们的浓度是常数，改变它们的量(质量、物质的量等)均不会影响化学反应速率。
如：C(s)+H2O(g) C+H。，若增加焦炭的量，化学反应速率不发生改变。
（2）压强：对于有气体参与的化学反应，在其他条件不变的情况下，增大压强，化学反应速率加快；减小压强，化学反应速率减慢。
（3）温度：在其他条件一定的情况下，升高温度，可以加快化学反应速率；降低温度，可以减慢化学反应速率。
（4）催化剂：使用催化剂，能同等程度地加快(或减慢)正、逆反应速率。一般催化剂都是指正催化剂而言。
（5）固体表面积的大小：固体颗粒越小，即表面积越大，化学反应速率越快；固体颗粒越大，即表面积越小，化学反应速率就越慢。
（6）原电池：对于较活泼的金属与非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸等)发生置换反应产生氢气时，若向此溶液中加入较不活泼金属或金属阴离子时，产生氢气的速率会加快。

3．关于化学反应速率的图表问题
(1)曲线的斜率大小恰好反映的就是化学反应快慢，即斜率越大(曲线越陡)，反应速率越大；
(2)达到化学平衡所需要的时间长短也是反映化学反应快慢，即达到平衡所需要的时间越短，反应速率越大；
(3)当其他条件一定时，改变某一条件后，反应速率曲线的变化情况，如下各图所示：(请注意比较t1时刻，改变条件时、的瞬时速率，即“．”处)


4．化学平衡状态
（1）五大特征
a．逆——只有可逆反应，才有化学平衡可言。
b．动——化学平衡是动态平衡，不是静止的，即=≠0。
c．等——当某一可逆反应达到化学平衡时，对于任何一个物质来说，它的生成速率与消耗速率必然相等，即=(对于同一个物质来说的)。
【误区警示】可逆反应是指在相同条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应。如：C(s)+H2O(g) CO+H2。但2H2+O22H2O就不是可逆反应。
d．定——当达到化学平衡时，反应混合物中各种成分的物质的量、质量、物质的量浓度、质量百分含量等均保持一定。
e．变——化学平衡是建立在一定条件下的平衡，当外界条件发生改变时，旧的平衡可能就要被破坏(即发生移动)，当条件一定后，又建立了新的化学平衡，说明化学平衡是相对的。
（2）化学平衡状态的标志及判断



5．化学平衡的移动
（1）化学平衡和化学反应速率的关系

（2）化学平衡移动的影响因素
a．实质：

b．影响因素：
①改变浓度对反应速率及平衡的影响曲线：

②改变压强对反应速率及平衡的影响曲线：

mA(g)+n(B)p(C)，m+n>p] mA(g)十nB(g) pC(g)，若m+n=p


③改变压强对反应速率及平衡的影响曲线：

④使用催化剂对反应速率及平衡的影响曲线：

（3）平衡移动原理——勒夏特列原理
勒夏特列原理：对于某一个处于化学平衡状态的可逆反应来说，当改变条件时(如浓度、温度、压强等)，化学平衡总是向着削弱这种改变的方向移动。(简言之：“唱反调”)

6．化学平衡常数K
（1）表达式：对于可逆反应aA(g)+bB(g) dD(g)+eE(s)来说K=，a、b、d、e均是方程式前系数。)
由于固体和纯液体的浓度为一常数，故不写入K的表达式中。
7．平衡转化率
某一可逆反应达平衡时，反应物中某一组分转化掉(反应掉)的量与其初始所投入的量的比值被称为转化率。
即转化率x=×100％(只要分子、分母的单位统一即可)
它是表示某一反应进行程度的一种标志，x越大，说明反应进行得越彻底。

8．化学平衡常数与转化率的区别和联系
化学平衡常数是可以推断反应进行的程度，K越大，说明反应进行得越彻底，反应物的转化率也越大，但K只与温度有关；转化率也可以表示某一可逆反应进行的程度，x越大，反应进行得越完全，但是x与反应物的起始浓度等因素均有关，转化率变化，K不一定变化。

9．工业合成氨条件的选择
（1）从反应速率角度来选择条件：高压、高温、催化剂
（2）从反应的转化率、平衡移动来选择条件：高压、低温
（3）从催化剂活性和工业生产的实际技术要求选择：适宜温度(500℃)，较高的压强(200atm~300atm)，催化剂(铁触媒)，N2、H2的循环操作。

【典型例题】
【考点一：影响化学反应速率的因素】
【例1】盐酸与碳酸钠固体反应时，能使反应的最初速率明显加快的是 ( )
A．增加碳酸钠固体的量 B．盐酸的量增加一倍 C．盐酸的用量减半浓度加倍D．温度升高 40 0C
【解析】增加反应物浓度，可以增大化学反应的速率。CaCO3是固态反应物，增加其用量并不影响其浓度，故A对最初的反应速率几乎无影响；对于一定浓度的盐酸，增加盐酸的用量并不能增加其浓度，故B对反应速率也无影响；C中虽然盐酸用量减半，但因浓度加倍，会使最初反应速率加快，故C正确。
【答案】C、D
【解题技巧】本题考查学生对外界条件对化学反应速率的影啊的理解和应用，用于巩固基础知识。能增大反应速率的措施有：①增加浓度；②增大压强；③增高温度；④使用催化剂。

【例2】一定温度下，对于反应N2+O2 2NO在密闭容器中进行，下列措施能加快反应速率的是：( )
A．缩小体积使压强增大 B．恒容，充入N2 C．恒容，充入He气 D．恒压，充入He气
【解析】A选项，气体的量不变，仅缩小体积，气体的浓度必然增大，速率必然增大；B选项，容积不变，充入N2，使反应物N2的浓度增大，浓度越大，速率越大；C选项，容积不变，充入He气，虽然反应容器内压强增大，但反应物N2、O2、NO的浓度并没有变化，因此不影响反应速率；D选项，压强不变，充人He气，反应容器体积必然增大。压强虽然没变但 N2、O2、NO的浓度减小，反应速率减慢。
【答案】AB。

【例3】与发生氧化还原反应生成和的速率如图所示，已知这个反应速率随着溶液中的增大而加快。
（1）反应开始时，反应速率加快的原因是 。（2）反应后期时，反应速率下降的原因是 。
【解析】由于与反应随增大而加快，首先写出二者反应的化学方程式（或离子方程式：）可见反应后有生成。
【答案】（1）开始发生反应，随增大，加快。
（2）反应进行至时，因C（反应物）减小，且反应使也减小，则减慢。
【考点二：化学反应速率的概念与公式】
【例4】反应 A + 3B2C + 2D在四种不同情况下的反应速率分别为：
v (A)=0.15 mol?(L·s) -1 v (B)=0.6 mol?(L·s) -1 v (C)=0.4 mol?(L·s) -1 v(D)=0.45mol?(L·s) -1。
该反应进行的快慢顺序为
【解题技巧】方法一：由反应速率之比与物质的化学计量数之比，比较后作出判断，由化学方程式A+3B=2C+2D得出：
v (A)：v(B)=1：3，而v(A)：v(B)=0.15：0.6=1：4 故v(B)>v(A)，从而得②>①
v(B)：v(C)=3：2，而v(B)：v(C)=0.6：0.4=3：2故v(B)=v(C)，从而得②=③
v(C)：v(D)=2：2=l：l，而v(C)：v(D)=0.4：0.45故”(D)>v(C)，从而得④>③
故该反应进行的快慢顺序为④>③=②>①。
方法二：将不同物质表示的速率换算为用同一物质表示的速率，再比较速率数值的大小。
若以物质A为标准，将其它物质表示的反应速率换算为用A物质表示的速率，则有：
v(A)：v(B)=1：3，则②表示的v(A)=0.2mol／(L·s)
v(A)：v(C)=1：2，则③表示的v(A)=0.2mol／(L·s)
v(A)：v(D)=1：2，则④表示的v(A)=0.225mol／(L·s)
故反应进行的快慢顺序为④>③=②>①。
【答案】④>③=②>①

【考点三：化学反应速率与化学方程式】
【例5】某温度时，在2L容器 中X、Y、Z三种物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数 据分析，该反应的化学方程式为： 。反应开始至2min，Z的平均反应速率为 。
【解析】写反应的化学方程式，关键是确定X、Y、 Z之间谁是反应物、谁是生成物以及方程式中X、Y、Z三种物质的化学计量数。确定反应物和生成物，主要是看反应过程中各物质的有关量的变化情况，一般地，反应物物质的量随反应的进行不断减小，生成物物质的量随反应的进行不断增加，由图可知，X、Y为反应物，Z为生成物。再根据化学方程式各物质的化学计量数之比等于相应物质的物质的量的变化量之比的规律，结合图示X、Y、Z三种物质物质的量的变化量即可求出它们的化学计量数，从而写出正确的化学方程式。
由图示可知X、Y、Z三种物质物质的量的变化量分别为：
△nx=1.0mol一0.7mol=0.3mol
△nY=1.0mol一0.9mol=0.1mol
△nz=0.2mol—0mol=0.2mol
故化学方程式中X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为：
0.3mol：0.1mol：0.2mol=3：1：2。因此，反应的化学方程式为：3X+Y2Z。
Z物质在2min内的平均反应速率，可通过先求出Z物质的物质的量浓度的变化量，再根据反应速率的计算式(△c／△t)求解。
【答案】3X+Y2Z，0.05mol?L-l·min-1
【解题技巧】确定化学反应方程式的步骤及方法是：
(1)反应物和生成物的确定。方法是：反应物的物质的量、质量或浓度随反应的进行不断减小；生成物的上述量随反应的进行不断增加。
(2)反应方程式[如：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)]各物质化学计量数的确定。方法是：
a：b：c：d(化学计量数之比) =△nA：△nB：△nC：△nD(物质的量的变化量之比)
=△cA：△cB：△cC：△cD(物质的量浓度的变化量之比)=vA：vB：vC：vD(反应速率之比)。

【考点四：化学平衡状态的判断】
【例6】H2(g)+ I2(g) 2HI(g)已经达到平衡状态的标志 。
①c(H2)=c(I2)=c(HI)时 ②c(H2):c(I2):c(HI)=1:1:2时
③c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变 ④单位时间内生成nmolH2的同时生成2nmolHI
⑤单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolI2 ⑥反应速率v(H2)=v(I2)=v(HI)
⑦一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂 ⑧温度和体积一定时，容器内压强不再变化
⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化 ⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
11条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化
【解析】
①浓度相等，不能说明已达到平衡状态；
②浓度之比与平衡状态无必然联系；
③浓度不变，说明已达平衡。注意不要把浓度不变与①、②两种情况混淆；
④“生成nmolH2”指逆反应，“生成2nmolHI”指正反应，且v正=v逆，正确；
⑤“生成nmolH2”、“生成nmolI2”都指逆反应，不能判断；
⑥无论是v正、v逆，用不同物质表示时，一定和化学计量数成正比，与是否达到平衡状态无关。
⑦从微观角度表示v正=v逆，正确；
⑧由于Δν(g) = 0，压强始终不改变；
⑨颜色不变，说明I2(g)浓度不变，可以判断；
⑩由于Δν(g) = 0，体积始终不变，且反应混合物总质量始终不变，密度不变，不能判断是否达到平衡。
11反应前后气体的物质的量、质量均不变，所以平均分子量始终不变，不一定达到平衡状态。
【答案】③④⑦⑨
【解题技巧】
判断是否达到平衡状态式可抓住以下标志：

⑴直接标志 ①
②各组分的m、n不变（单一量）

③通过浓度（或百分含量）：各组分的浓度（或百分含量）不变

⑵间接标志 ①通过总量：对Δn(g) 0的反应，n总(或恒温恒压下的V总，恒温恒容下的P总)不变；
②通过复合量：()、ρ()，需具体分析关系式中上下两项的变化。
③其它：如平衡体系颜色等（实际上是有色物质浓度）

【考点五：化学平衡的计算】
【例7】把6molA气体和5molB气体混合放入4L密闭容器中，在一定条件下发生反应：
3A（气）+B（气）2C（气）+（气）经达到平衡，此时生成C为，测定D的平均反应速率为0.1mol/(L?min)，下列说法中错误的是 （ ）
A．x = 2 B．B的转化率为20%
C．平衡时A的浓度为0.8mol/L D．恒温达平衡时容器内压强为开始时的85%
【解析】本题是一道有关化学平衡的基础计算题，解题的关键是弄清各量的含义。
因，
所以。
3A（气）+B（气） 2C（气）+2D（气）
起始量（mol） 6 5 0 0
变化量（mol） 3 1 2 2
平衡量（mol） 3 4 2 2
B的转化率为：
平衡时A的浓度：
，所以
【答案】C、D。
【例8】将2mol H2O和2mol CO置于1L容器中，在一定条件下，加热至高温，发生如下可逆反应：2H2O(g) 2H2＋O2、2CO＋O2 2CO2
(1)当上述系统达到平衡时，欲求其混合气体的平衡组成，则至少还需要知道两种气体的平衡浓度，但这两种气体不能同时是_________和_________，或_________和_________。(填它们的分子式)
(2)若平衡时O2和CO2的物质的量分别为： n(O2)平＝amol， n(CO2)平＝bmol。试求n(H2O)平＝__________。(用含a、b的代数式表示)
解析:(1)根据C、H元素守恒：n(H2O)平+n(H2)平=2mol；n(CO)平+n(CO2)平=2mol
显然n(H2O)平和n(H2)平或n(CO)平和n(CO2)平，只要知道其中一个，另一个也就确定，同时知道两个是没有意义的。
(2)根据n(O2)平和n(CO2)平求n(H2O)平有以下三种方法：
①三步法：第一步反应生成的O2的平衡量看作第二步反应的O2的起始量
2H2O(g) 2H2 ＋ O2 2CO ＋ O2 2CO2
起始量(mol) 2 0 0 2 0.5x 0
变化量(mol) x x 0.5x y 0.5y y
平衡量(mol) 2-x x 0.5x 2-y 0.5x-0.5y y
可得0.5x – 0.5y = a；y = b
算得x = 2a + b，n(H2O)平＝ 2-x = (2－2a－b) mol。
②逐步逆推法：因为第二个反应的反应物O2是第一个反应的生成物，所以可以从第二个反应消耗O2的量逆推出第一个反应生成O2的量，进而推出第一个反应消耗的H2O的量。
第二个反应生成bmol CO2，说明第二个反应消耗0.5bmol的O2，所以第一个反应生成(a+0.5b)mol 的O2，第一个反应消耗(2a+b) molH2O，得n(H2O)平＝(2－2a－b) mol。
③元素守恒法：根据起始和平衡时体系 中H、C 、O三种元素原子个数不变列式求解。
由H元素守恒：n(H2O)平+n(H2)平=2mol
由C元素守恒：n(CO)平+n(CO2)平=2mol
由O元素守恒：n(H2O)平+ n(CO)平+2n(CO2)平=4mol
代入数据解得：n(H2O)平＝(2－2a－b) mol。
答案：(1)H2O、H2，CO、CO2 (2)(2－2a－b) mol
方法探究：所谓多重平衡是指同一容器中连续发生两个或多个可逆反应，这些可逆反应既有联系，又相互制约，并同时建立平衡。
多重平衡体系中，有些物质既是一个反应的生成物，又是另一个反应的反应物(如例题中的O2)，是多重平衡体系的枢纽，正是这种物质联系并制约了两个可逆反应，它平衡时的量是计算的核心。解答多重平衡的计算问题时，运用元素守恒原理，可以从整体上把握各种物质的量的关系，建立简明的关系式。
要点6化学平衡的图像研究
1．分析反应速度图像：
(1)看起点：分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，生成物多数以原点为起点。
(2)看变化趋势：分清正反应和逆反应，分清放热反应和吸热反应。升高温度时，△V吸热＞△V放热。
(3)看终点：分清消耗浓度和增生浓度。反应物的消耗浓度与生成物的增生浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。
(4)对于时间——速度图像，看清曲线是连续的，还是跳跃的。分清“渐变”和“突变”、“大变”和“小变”。增大反应物浓度V正 突变，V逆 渐变。升高温度，V吸热 大增，V放热 小增。
2．化学平衡图像问题的解答方法：
(1)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。
(2)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。
(3)先拐先平：对于可逆反应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。它所代表的温度高、压强大。这时如果转化率也较高，则反应中m+n>p+q。若转化率降低，则表示m+n(4)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
【考点六：化学平衡的移动】
【例9】可逆反应mA(固)+nB(气) eC(气)+fD(气)反应过程中，当其他条件不变时，C的体积分数j(C)在不同温度(T)和不同压强(P)的条件下随时间(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．当平衡后，若温度升高，化学平衡向逆反应方向移动
C．化学方程式中，n＞e+f
D．达到平衡后，增加A的质量有利于化学平衡向正反应方向移动
【解析】从(1)图中应先判断出T1与T2温度的大小关系。在其他条件不变时，温度升高，反应速率变大，达到平衡时间越短。由此可知，T2＞T1。从图(1)分析可知温度较高时j(C)变小，说明升高温度时，平衡向逆反应方向移动，所以该正反应是放热反应。B选项是正确的。
从(2)图中，应先判断出P1与P2大小关系。在其他条件不变情况下，压强越大，达到平衡的时间就越短，由此可知P2＞P1。从图中可知，压强增大时j(C)变小，说明增大压强平衡向逆反应方向移动，逆反应方向是气体体积减小方向，即n＜e+f，C项错误。
由于使用催化剂，并不影响化学平衡的移动，A项错误。
在化学平衡中，增大或减小固体物质的质量不影响化学平衡的移动。因此D项错误。
【答案】B

【例10】已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，右图表示在不同反应时间t时，温度T和压强P与反应物B在混合气体中的体积分数B%的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是 （ ）
A．T1＜T2 P1＞P2 m＋n＞P Q>0
B．T1＞T2 P1＜P2 m＋n＞P Q<0
C．T1＜T2 P1＞P2 m＋n＜P Q>0
D．T1＞T2 P1＜P2 m＋n＜P Q<0
【解析】本题考查根据温度、压强变化对化学平衡移动的影响来判断化学方程式的特点。分析图象，可以分两个层次考虑：（如图将三条曲线分别标为①、②、③）。从①、②曲线可知，当压强相同（为P2）时，②先达平衡，说明T1＞T2 ；又因为T2低，B%大，即降低温度，平衡逆向移动，说明逆向放热，正向吸热。从②、③曲线可知，当温度相同（为T1）时，②先达平衡，说明P2＞P1 ；又因为P2大，B%大，即增大压强，平衡逆向移动，说明逆方向为气体体积减小的方向，m＋n＜P。 综合以上分析结果：T1＞T2， P1＜P2，m＋n＜P，正反应为吸热反应。
【答案】D
【解题技巧】识别此题的图像，要从两点入手，其一，斜线的斜率大小与反应速率大小关联，由此可判断温度、压强的高低；其二，水平线的高低与B%大小相关联，由此可分析出平衡向那个方向移动。

【例11】反应 2X（气）＋ Y（气）2Z（气）+热量，在不同温度（T1和T2）及压强（p1和p2）下，产物Z的物质的量（n2）与反应时间（t）的关系如右图所示。下述判正确的是（ ）
A．T1＞T2，p1＜p2 B．T1＜T2，P1＞p2
C．T1＞T2，P1＞p2 D．T1＜T2，p1＜p2
【解析】首先分析反应：这是一个气体的总物质的量减小（体积减小）、放热的可逆反应，低温、高压对反应有利，达平衡时产物Z的物质的量n2大，平衡点高，即图示曲线T2、p1。再对比图示曲线T2、p2，温度相同，压强不同，平衡时n2不同（pl时的n2＞P2时的n2），由此分析p1＞p2，再从反应速率验证，T2、P1的曲线达平衡前斜率大（曲线陡）先到达平衡，也说明压强是 p1＞p2（增大反应压强可以增大反应速率）。然后比较曲线T2、p2与T1、p2，此时压强相同，温度不同，温度低的达平衡时n2大，平衡点高（曲线T2、p2），由此判断温度T1＞T2；再由这两条曲线达平衡前的斜率比较，也是T1、p2的斜率大于T2、p2，T1、p2先到达平衡，反应速率大，也证明T1＞T2。由此分析得出正确的判断是T1＞T2，p1＞p2，选项C的结论正确。
【答案】C。
【解题技巧】化学平衡图象问题的识别分析方法：
化学平衡图象问题的识别无外乎是看坐标、找变量、想方程、识图象四个方面，即准确认识横、纵坐标的含义，根据图象中的点（起点、终点、转折点）、线（所在位置的上下、左右、升降、弯曲）特征，结合题目中给定的化学方程式和数据，应用概念、规律进行推理判断。但识图是关键，笔者认为应以横坐标的不同含义把图象分为两大类：①时间（t）类，②压强（p）或温度（T）类。这两类的特征分别如下：
（1）时间（t）类
①图象中总有一个转折点，这个点所对应的时间为达到平衡所需时间，时间的长短可确定化学反应速率的大小，结合浓度、温度、压强对化学反应速率的影响规律，可确定浓度的大小，温度的高低和压强的大小。
②图象中总有一段或几段平行于横轴的直线，直线上的点表示可逆反应处于平衡状态。
③这几段直线的相对位置可确定化学平衡移动的方向．固定其它条件不变，若因温度升降引起的平衡移动，就可确定可逆反应中是Q＞0还是Q＜0；若因压强增减引起的平衡移动，就可确定气态物质在可逆反应中，反应物的系数和与生成物的系数和之间的相对大小。
（2）压强（p）或温度（T）类
①图象均为曲线。
②曲线上的点表示可逆反应在相应压强或温度下处于平衡状态；而不在曲线上的点表示可逆反应在相应压强或温度下未达到平衡状态，但能自发进行至平衡状态。
③曲线的相对位置、变化趋势决定了化学平衡移动的方向。固定其它条件不变，若温度变化引起的平衡移动，即可确定可逆反应中是Q＞0还是Q＜0；若因压强改变引起的平衡移动，即可确定气态物质在可逆反应中反应物的系数和与生成物的系数和之间的相对大小。

【考点七：化学平衡常数】
【例12】铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。
(1)在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：
Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)
该反应的平衡常数表达式为：K=
【解析】此题考查化学平衡常数的概念和计算公式。根据K=，可知此反应的平衡常数表达式为。

【考点八：化学平衡的应用】
【例13】据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。
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℃进行可推测该反应是吸热反应
C．充入大量气体可提高的转化率
D．从平衡混合气体中分离出和可提高和的利用率
【解析】此题考查化学反应速率和化学平衡知识。催化剂能提高化学反应速率，加快反应进行，也就是提高了生产效率，A对；反应需在300℃进行是为了获得较快的反应速率，不能说明反应是吸热还是放热，B错；充入大量CO2气体，能使平衡正向移动，提高H2的转化率，C对；从平衡混合物中及时分离出产物，使平衡正向移动，可提高CO2和H2的转化率，D对。
【易错点拨】利用化学平衡知识判断反应吸热还是放热时，一定要注意温度的变化使反应正向移动还是逆向移动，倘若给出的只是某个温度下的情况则无法判断。
【答案】B。
二、课堂练习
1．将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：?
2A（g）＋B(g) 2C(g)?
若经2 s(秒）后测得C的浓度为0.6 mol·L－1，现有下列几种说法：?
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·L－1·s－1?
②用物质B表示的的反应的平均速率为0.6 mol·L－1·s－1
③2 s时物质A的转化率为70% ④2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L－1，其中正确的是
A．①③ B．①④?
C．②③ D．③④?
2．把下列四种X溶液，分别加入四个盛有10 mL 2 mol·L－1盐酸的烧杯中，并加水稀释到50 mL。此时X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应速率最快的是?
A．20 mL 3 mol·L－1 B．20 mL 2 mol·L－1?
C．10 mL 4 mol·L－1 D．10 mL 2 mol·L－1?
3．已知4NH3＋5O24NO＋6H2O，若反应速率分别用v（NH3）、v（O2）、v（NO）、v（H2O）表示，则正确的关系是（ ）
A．v（NH3）＝v（O2）?B．v（O2）＝v（H2O）
C．v（NH3）＝v（H2O）?D．v（O2）＝v（NO）
4．在2 L密闭容器中充入2 mol SO2和一定量O2，发生2SO2＋O22SO3反应，进行到4 min时，测得n（SO2）＝0．4 mol，若反应进行到2 min时，容器中n（SO2）为（ ）?
A．1.6 mol B．1.2 mol? C．大于1.6 mol D．小于1.2 mol?
5．反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的，化学反应H2＋Cl22HCl的反应速率v可表示为v＝k［c（H2）］m［c（Cl2）］n，式中k为常数，m、n值可用下表中数据确定之。?
c（H2）(mol·L-1)
c(Cl2)（mol·L-1）
v（mol·L－1·s-1）
①
1.0
1.0
1.0k
②
2.0
1.0
2.0k
③
2.0
4.0
4.0k
由此可推得，m、n值正确的是
A．m=1,n=1 B．m=,n= C．m=，n=1 D．m=1，n=
1.B 2A?
3.解析：v(NH3)∶v(O2)∶v(NO)∶v(H2O)=4∶5∶4∶6。答案：D?
4.D
5.解析：由①②组数据解得m=1,由②③组数据解得n=。 答案：D
6．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（ ）
A．工业生产硫酸的过程中使用过量的氧气，以提高二氧化硫的转化率
B．合成氨工厂通常采用20MPa～50MPa压强，以提高原料的利用率
C．在实验室里,可用碳酸钙粉末和稀硫酸制得二氧化碳气体
D．实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
7．在一定温度下，一定体积的密闭容器中有如下平衡：H2(g) + I2(g) 2HI(g)
已知H2和I2的起始浓度均为0.10 mol/L时，达平衡时HI的浓度为0.16 mol/L。若H2和I2的起始浓度均变为0.20 mol/L，则平衡时H2的浓度（mol/L）是（ ）
A．0.02 B．0.04 C．0.08 D．0.16
8．某温度下在密闭容器中发生如下反应：2M（g）+ N(g) 2G(g)若开始时只充入2molG(g)，达平衡时，混合气体的压强比起始时增加20%，若开始时只充入2molM和1molN的混合气体，达平衡时M的转化率为（ ）
A．20% B．40% C．60% D． 80%
9．反应aX(g)+bY(g) cZ(g)；?H＜0（放热反应），在不同温度(T1和T2)及压强(P1和P2)下，产物Z的物质的量(nz)与反应时间(t)的关系如图所示，下列判断正确的是：（ ）
A．T1＜T2，P1＜P2，a+b＜c B．T1＜T2，P1＞P2，a+b＜c
C．T1＞T2，P1＞P2，a+b＞c D．T1＞T2，P1＜P2，a+b＞c
10．在容积固定的密闭容器中存在如下反应： A(g)+3B(g) 2C(g) 该反应正反应为放热反应。某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出下列关系图：下列判断一定错误的是（ ）

A．图Ⅱ研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高
B．图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高
C．图I研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高
D．图I研究的是压强对反应的影响，且乙的压强较高
11．在一定条件下发生反应：2A(g)+2B(g)xC(g)+2D(g)，在2L密闭容器中，把4molA和2 molB混合，2min后达到平衡时生成1.6molC，又测得反应速率VD=0.2mol/(L·min)，下列说法正确的是（ ）
A．B的转化率是20% B．平衡时A的物质的量为2.8mol
C．平衡时容器内气体压强比原来减小 D．x = 4
12．在下列平衡2CrO42-(黄色)+ 2H+Cr2O72-(橙红色)+ H2O中，溶液介于黄和橙红色之间，今欲增加溶液的橙红色，则要在溶液中加入 （ ）
A．H+ B．OH- C．K+ D．H2O

13．恒温下，将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，
发生如下反应：N2 (g) + 3 H2(g) 2NH3(g)
（1）某时刻t时，nt (N2) = 13mol，nt (NH3) = 6mol，计算a的值。
（2）若已知反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L(标况下)，其中NH3的含量(体积分数)为25%。计算平衡时NH3的物质的量。
（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比，下同)，n(始)∶n(平) = 。
（4）原混合气体中，a∶b = 。
（5）达到平衡时，N2和H2的转化率之比，α(N2)∶α (H2)= 。
（6）平衡混合气体中，n(N2)∶n(H2)∶n(NH3) = 。
【答案】
7. C 8. B 9. C 10. C 11.C 12.D 13.A
14. ①a；②c；③b。
15. ⑴a=16 ⑵ n平(NH3) =8mol ⑶5∶4 ⑷2∶3 ⑸1∶2 ⑹ 3∶3∶2

14．有平衡体系：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)（正反应为放热反应），为了增加甲醇的产量，工厂应采取的正确措施是 （ ）
A．高温、高压 B．适宜温度、高压、催化剂
C．低温、低压 D．低温、高压、催化剂
15．接触法制硫酸工艺中，其主反应在450℃并有催化剂存在下进行：
1)该反应所用的催化剂是___(填写化合物名称)，该反应450℃时的平衡常数 _____500℃时的平衡常数(填“大于”、“小于”或“等于”)。
2)该热化学反应方程式的意义是____________．
3）达到化学平衡状态的是____________．
a． b．容器中气体的平均分子量不随时间而变化
c．容器中气体的密度不随时间而变化d．容器中气体的分子总数不随时间而变化
4)在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20 mol 和0.10mol，半分钟后达到平衡，测得容器中含0.18mol，则=______：若继续通入0.20mol和0.10mol，则平衡______移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向” 或“不”)，再次达到平衡后，______ mol【答案】1）五氧化二钒（V2O5）；大于；2）在450℃时，2molSO2气体和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ；3）bd；4）0.036；向正反应方向；0.36；0.40。
16．一定条件下，在体积为3 L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇（催化剂为Cu2O/ZnO）：
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
根据题意完成下列各题：
（1）反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝ ，升高温度，K值 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）在500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝ 。
（3）在其他条件不变的情况下，对处于E点的体系体积压缩到原来的1/2，下列有关该体系的说法正确的是
a．氢气的浓度减少 b．正反应速率加快，逆反应速率也加快
c．甲醇的物质的量增加 d．重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
（4）据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变，原因是 （用化学方程式表示）。
【答案】（1）K＝c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2) 减小
（2）2nB/3tB mol·(L·min)-1
（3）b c
（4）Cu2O＋CO2Cu＋CO2
17．（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10L的容器中，通入一定量的CO和H2O，在850℃时发生如下反应：
CO(g)十H2O(g) CO2(g)十H2 (g)十Q(Q＞0)
CO和H2O浓度变化如下图，则 0—4min的平均反应速率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上表。
①表中3min—4min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4min—5min间，平衡向逆方向移动，可能的原因是________(单选)，表中5min—6min之间数值发生变化，可能的原因是__________(单选)。
a．增加水蒸气 b．降低温度
c．使用催化剂 d．增加氢气浓度
【答案】(1) 可逆反应的进行程度越大 可能增大也可能减小 (2) 0.03
(3) ①平衡 > ②d a
三、课后练习
1．将A，B置于容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：4A（g）＋B(g)2C（g），反应进行到4 s末，测得A为0.5 mol，B为0.4 mol，C为0.2 mol，用反应物浓度的减少来表示该反应的速率可能为?
A．0.025 mol·L－1·s－1?B．0.0125 mol·L－1·s－1?
C．0.05 mol·L－1·s－1?D．0.1 mol·L－1·s－1?
2．反应4A(g)＋5B(g)4C(g)＋6Ｄ(g)，在5 L的密闭容器中进行，半分钟后，C的物质的量增加了0.30 mol。下列叙述正确的是（ ）
A．A的平均反应速率是0.010 mol·L－1·s－1? B．容器中含D物质的量至少为0.45 mol?
C．容器中A、B、C、D的物质的量的比一定是4∶5∶4∶6 D．容器中A的物质的量一定增加了0.30 mol?
3．在锌片和盐酸的反应中，加入下列试剂，可使生成氢气的速率变慢的是（ ）?
A．硫酸铜晶体 B．水? C．氯化钡晶体 D．醋酸钾晶体?
4．某化学反应2AB＋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-1）随反应时间（min）的变化情况如下表：
实验
序号
时间
浓度
温度
0
10
20
30
40
50
60
1
800℃
1.0
0.80
0.67
0.57
0.50
0.50
0.50
2
800℃
C2
0.60
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
3
800℃
C3
0.92
0.75
0.63
0.60
0.60
0.60
4
820℃
1.0
0.40
0.25
0.20
0.20
0.20
0.20
根据上述数据，完成下列填空：?
（1）在实验1，反应在10至20 min时间内平均速率为 mol·(L·min)-1。
（2）在实验2中A的初始浓度C2＝ mol·L－1，反应经20 min就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是 。
（3）设实验3的反应速率为v3，实验1的反应速率为v1，则v3 v1?(填“＞”“＝”或“＜”＝，且C3 1.0 mol·L－1(填“＞”“＝”或“＜”＝。
（4）比较实验4和实验1，可推测该反应是 反应（选填“吸热”或“放热”）。理由是 。
【答案】1.BC 2.B 3.B 4.BD?
5.(1)0.013 (2)1.0 催化剂 （3）＞ ＞ （4）吸热 温度升高时，平衡向右移动?
5．一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2，发生下列反应：
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)达到平衡后改变下述条件，SO3气体平衡浓度不改变的是（ ）
A．保持温度和容器体积不变，充入1molSO2(g)
B．保持温度和容器内压强不变，充入1molAr(g)
C．保持温度和容器内压强不变，充入1molO2(g)
D．保持温度和容器内压强不变，充入1molSO3(g)
6．右图曲线a表示放热反应X（g）+Y(g) Z(g) +M(g)+N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采取的措施是（ ）
A．升高温度 B．加催化剂 C．增大体积 D．加大X的投入量
7．在一定温度下，密闭容器中可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是 （ ）
A．C的生成速率与B的反应速率相等 B．单位时间内生成n molA，同时生成3n molB
C．A、B、C的浓度不再变化 D．A、B、C的浓度之比为1:3:2
8．体积相同的甲、乙两个容器中，分别都充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应：2SO2+O22SO3，并达到平衡。在这过程中，甲容器保持压强不变，乙容器保持体积不变，若甲容器中SO2的转化率为P％，则乙容器中SO2的转化率 （ ）
A．等于P％ B．小于P％ C．大于P％ D．无法判断
9．在一定温度下，容器内某—反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如下图，下列表述中正确的是 （ ）
A．反应的化学方程式为：2MN
B．t2时，正逆反应速率相等，达到平衡
C．t3时，正反应速率大于逆反应速率
D．t1时，N的浓度是M浓度的2倍
10．压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是 （ ）
A．H2(g)+I2(g) 2HI(g) B．3H2(g)+N2(g) 2NH3(s)
C．2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) D．C(s)+CO2(g) 2CO(g)
11．在两个恒容容器中有平衡体系：A(g) 2B(g)和2A(g) B(g)，X1和X2分别是A转化率。在温度不变情况下，均增加A的物质的量，下列判断正确的是： （ ）
A．X1降低，X2增大 B．X1、X2均降低 C．X1增大，X2降低 D．X1、X2均增大
12．在一定条件下，向5L密闭容器中充入2 molA气体和1 molB气体，发生可逆反应：2A(g)+B(g) 2C(g)，达到平衡时容器内B的物质的量浓度为0.1 moL／L，则A的转化率为 （ ）
A．67％ B．50％ C．90％ D．10％

13．在固定容器的密闭容器中，有可逆反应nA(g)+mB(g)pC(g)处于平衡状态(已知n+m＞p，Q<0即吸热反应）。升高温度时c(B)/c(C)的比值 ，混合气体的密度 ；降温时，混合气体的平均式量 ；加入催化剂，气体的总物质的量 ；充入C，则A、B的物质的量 。
【答案】6. D 7. B 8. C 9. B 10. D 11. A 12. A 13. B
14.减小 ， 不变； 减小 ； 不变 ；增加。

14．下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是（ ）
A．使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨 B．高压比低压条件更有利于合成氨的反应
C．500℃左右比室温更有利于合成氨的反应 D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率
15．工业上合成氨时一般采用500℃左右的温度，其原因是（ ）
⑴适当提高氨的合成速率 ⑵提高H2的转化率
⑶提高氨的产率 ⑷催化剂在500℃时活性最大
A．只有⑴ B．⑴⑵ C．⑵⑶⑷ D．⑴⑷
【答案】15.BD 16. D
16．在2L密闭容器内，800℃时反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.020
0.01.
0.008
0.007
0.007
0.007
⑴写出该反应的平衡常数表达式：K= 。
已知：＞，则该反应是 热反应。
⑵右图中表示NO2的变化的曲线是 。
用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v= 。
⑶能说明该反应已达到平衡状态的是 。
a．v(NO2)=2v(O2) b．容器内压强保持不变
c．v逆 (NO)=2v正 (O2) d．容器内密度保持不变
⑷ 为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是 。
a．及时分离除NO2气体 b．适当升高温度
c．增大O2的浓度 d．选择高效催化剂
【答案】⑴K= 放热 ⑵b 1.5×10-3mol·L－1·s－1
⑶b c ⑷c
17．在某一容积为2L的密闭容器内，加入0.8mol的H2和0.6mol的I2，在一定的条件下发生如下反应：
H2(g) + I2(g) ? 2HI(g) + Q (Q>0)
反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为 。
（2）根据图1数据，反应开始至达到平衡时，平均速率v(HI)为 。
（3）反应达到平衡后，第8分钟时：
①若升高温度，化学平衡常数K (填写增大、减小或不变)，
HI浓度的变化正确的是 （用图2中a-c的编号回答）。
②若加入I2，H2浓度的变化正确的是 ，（用图2中d-f的编号回答）。
（4）反应达到平衡后，第8分钟时，若反容器的容积扩大一倍，请在图3中画出8分钟后HI浓度的变化情况。
【答案】
（1）K =
（2）0.167mol/L·min
（3）① 减小 c
② f
（4）见右图