人教版高中化学选修4教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：10【基础】《化学反应速率与化学平衡》单元复习与巩固
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选修4教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：10【基础】《化学反应速率与化学平衡》单元复习与巩固 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 673.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-01-05 16:28:52 | ||
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文档简介
《化学反应速率和化学平衡》全章复习与巩固
【学习目标】
1、了解化学反应速率及其影响因素；
2、掌握化学平衡的建立及其影响因素，能用化学平衡常数进行定量分析；
3、初步了解化学反应方向的判断依据。
【知识网络】
【要点梳理】
要点一、化学反应速率
1．化学反应速率的概念及表示方法
(1)概念：通常用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示．
(2)表达式：
(3)单位：mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1等．
(4)注意点：
①化学反应速率均取正值．
②化学反应速率一般不用固体物质表示．
③同一反应，选用不同物质的浓度变化表示反应速率，数值可能不同，但意义相同，各物质表示的速率之比等于该反应方程式中的化学计量数之比．
④注意区别平均速率和即时速率．
2．影响化学反应速率的因素
(1)内因：反应物的结构、性质．
(2)外因：①浓度：增大反应物的浓度，反应速率增大．
②温度：升高温度，反应速率增大．
③压强：对于有气体参加的反应，增大压强，气体物质的浓度增大，反应速率增大．
④催化剂：使用催化剂，反应速率增大．
要点二、化学平衡
(1)可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应．
(2)化学平衡的概念：是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态．
(3)化学平衡的特征：
①逆：可逆反应
②等：v(正)＝v(逆)
③动：动态平衡v(正)＝v(逆)≠0
④定：平衡状态时反应混合物中各组分的浓度保持不变
⑤变：当浓度、温度、压强等条件改变时，化学平衡即发生移动
要点三、化学平衡的移动及影响因素
1．化学平衡的移动
(1)定义：可逆反应中旧化学平衡的破坏，新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动．
(2)化学平衡移动的本质原因是v(正)≠v(逆)．如催化剂能同等程度改变v(正)和v(逆)，所以，加入催化剂，化学平衡不发生移动．
2．影响化学平衡的条件
条件的变化
平衡移动的方向
平衡移动的结果(均与改变条件时比较)
①浓度
向正反应方向移动
向逆反应方向移动
②压强
(气体)
增大
减小
向缩小气体体积方向移动
向增大气体体积方向移动
使气体压强减小
使气体压强增大
③温度
升高
降低
向吸热方向移动
向放热方向移动
使温度降低
使温度升高
3．化学平衡移动原理(即勒夏特列原理)
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动．
要点四、化学平衡常数与转化率
1、化学平衡常数：?
对于一般的可逆反应：mA+nBpC+qD。其中m、n、p、q分别表示化学方程式中反应物和生成物的化学计量数。当在一定温度下达到化学平衡时，这个反应的平衡常数可以表示为：
?
在一定温度下，可逆反应达到化学平衡时，生成物的浓度、反应物的浓度的关系依上述规律，其常数(用K表示)叫该反应的化学平衡常数
2、化学平衡常数的意义
①平衡常数的大小不随反应物或生成物浓度的改变而改变，只随温度的改变而改变。
②可以推断反应进行的程度。
K的意义：K很大，反应进行的程度很大，转化率大；K居中，典型的可逆反应，改变条件反应的方向变化；K 很小，反应进行的程度小，转化率小。
3、转化率：
可逆反应到达平衡时，某反应物的转化浓度(等于某反应物的起始浓度和平衡浓度的差)与该反应物的起始浓度比值的百分比。可用于表示可逆反应进行的程度。
要点五、化学反应进行的方向 ?
1、焓变和熵变的不同：
焓变(△H)指的是内能的变化值，常以热的形式表现出来。
熵变(△S)指的是体系的混乱程度。 S(g)>S(l)>S(s)
2、自发反应与否的判断依据
△H-T△S<0 正反应自发进行
△H-T△S>0 逆反应自发进行
【典型例题】
类型一、化学反应速率的概念及简单计算
例1 一定条件下，体积为10 L的密闭容器中，1 mol X和1 mol Y进行反应：2X (g)+Y (g)Z (g)，经60 s达到平衡，生成0.3 mol Z。下列说法正确的是（ ）
A．以X浓度变化表示的反应速率为0.001 mol／(L·s)
B．将容器体积变为20 L，Z的平衡浓度变为原来的
C．若增大压强，则物质Y的转化率减小
D．若升高温度，X的体积分数增大，则该反应的ΔH＞0
【思路点拨】解题时注意，题干中给出的是生成物的物质的量的变化，在分析选项时需要转化成反应物的浓度变化。
【答案】A
【解析】根据题意可以列出：
所以，故A选项正确；将容器的体积变为20 L的瞬间各物质的浓度均减半，根据平衡移动原理，此平衡应向逆反应方向移动，所以Z的平衡浓度比原来的要小，故B选项错误；由于此反应的正反应是气体体积缩小的反应，因此增大压强此平衡向右移动，反应物X和Y的转化率均增大，故C选项错误；X的体积分数增大，说明平衡向逆反应方向移动，而升高温度平衡应向吸热反应方向移动，因此此反应的正反应应为放热反应，即ΔH＜0，所以D选项错误。
【总结升华】本题的易错点有：忽略化学反应速率为单位时间内物质浓度的变化而错选其他选项；对平衡移动原理（勒夏特列原理）理解片面而错选B或D。
举一反三：
【变式1】化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如图所示，计算反应4～8 min间的平均反应速率和推测反应16 min时反应物的浓度，结果应是（ ）
A．2.5mol·L－1·min－1和2.0mol·L－1
B．2.5mol·L－1·min－1和2.5mol·L－1
C．3.0mol·L－1·min－1和3.0mol·L－1
D．5.0mol·L－1·min－1和3.0mol·L－1
【答案】B
【解析】在4～8 min内反应物的浓度改变量为10mol·L－1，故4～8 min内的平均反应速率为2.5mol·L－1·min－1；图中从0 min开始到8 min反应物的浓度降低到原来的，根据这一幅度，可以推测从第8 min到第16 min，反应物的浓度降低到2.5mol·L－1。
类型二、化学反应速率的影响因素
例2（2019 晋江模拟）下列四个试管中，过氧化氢分解产生氧气的反应速率最大的是（ ）
试管
温度
过氧化氢溶液浓度
催化剂
A
常温
3%
--
B
水浴加热
3%
--
C
水浴加热
6%
MnO2
D
常温
6%
--
【思路点拨】利用了控制变量法探究影响过氧化氢分解快慢的因素，根据浓度、催化剂和温度对反应速率的影响来分析。
【答案】C
【解析】使用合适的催化剂，改变反应历程，加快反应；升高温度，活化分子百分数增加，有效碰撞增多，加快反应；增大浓度，增加单位体积内的活化分子数，反应加快，显然只有C中温度高，浓度大、使用催化剂，则C中反应速率最快。故选C。
【总结升华】决定化学反应速率的根本原因是反应物本身的性质，而浓度、温度、压强、催化剂是外界影响因素。
举一反三：
【变式1】2SO2 (g)+O2 (g)2SO3 (g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是（ ）
A．催化剂V2O5，不改变该反应的逆反应速率
B．增大反应体系的压强，反应速率一定增大
C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D．在t1、t2时刻，SO3 (g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO3 (g)生成的平均速率为
【答案】D
【解析】催化剂可以同等程度的改变正、逆反应速率，A错；增大反应体系压强的方法有许多种，当向反应体系中充入无关气体时，压强增大，但反应速率不变，B错；降低温度将减小反应速率，达到平衡的时间增长，C错；反应速率就是用某一时间段内浓度的变化值除以反应时间来计算的，D对。
类型三、化学平衡状态的判断
例3 （1）下列方法中可以证明2 HI (g)H2 (g)+I2 (g)已达平衡状态的是________（填序号）。
①单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI
②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂
③(HI)=(I2)时
④反应速率时
⑤c (HI)∶c (H2)∶c (I2)=2∶1∶1时
⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化时
⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化时
⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化时
⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化时
⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化时
（2）在上述⑥～⑩的说法中能说明2NO2 (g)N2O4 (g)达到平衡状态的是________。
【思路点拨】解答时特别需要注意，反应(1)和反应(2)的不同之处，前者反应前后分子数不变；后者的正反应分子数减少。
【答案】（1）②⑥⑨ （2）⑥⑦⑧⑨⑩
【解析】由第（1）题反应的特征可知：此反应在反应前后气体的体积不发生变化，即在反应的任何一个阶段，容器内压强不发生改变。气体的总质量不变、总物质的量不变，因此混合气体的密度、平均相对分子质量均不发生改变。
由第（2）题反应的特征可知：反应前后气体体积发生改变，因此若平衡发生移动则混合气体的平均相对分子质量、混合气体密度都发生改变，当反应处于平衡状态时，这些都不再改变，此时c (NO2)恒定，混合气体的颜色不再变化。
【总结升华】判断化学平衡状态时要抓住“v (正)=v (逆)”和“各物质的百分含量不变”这两个核心判据。
举一反三：
【变式1】低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为：
2NH3 (g)+NO (g)+NO2 (g)2N2 (g)+3H2O (g) ΔH＜0，在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是（ ）
A．平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大
B．平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小
C．单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1∶2时，反应达到平衡
D．其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大
【答案】C
【解析】该反应是气体体积增大的放热反应。A项升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，不正确；B项增大NH3的浓度，平衡向右移动，使氮氧化物的转化率增大，不正确；C项NO、N2的消耗分别代表正向、逆向的反应速率，速率的比值等于方程式中的化学计量数的比值，说明正、逆反应速率相等，故C正确；催化剂不影响化学平衡，D不正确。
类型四、根据化学平衡移动方向进行有关判断
例4 可逆反应：3A (g)3B (?)+C (?) ΔH＞0，随着温度升高，气体平均相对分子质量有变小的趋势，则下列判断正确的是（ ）
A．B和C可能都是固体 B．B和C一定都是气体
C．若C为固体，则B一定是气体 D．B和C可能都是气体
【思路点拨】题目给出的化学方程式，正向为吸热反应，温度升高平衡正向移动。
【答案】CD
【解析】升温平衡正向移动，气体平均相对分子质量减小，有两种可能：①气体质量不变，气体物质的量增加，此时B与C均为气体。②气体质量减小，气体物质的量不变，此时B为气体，C为固体（或液体）。
【总结升华】气体平均相对分子质量为总质量与总物质的量的比值。其数值的减小，可能由两种情况引起：一是气体总质量减小，一是气体总物质的量减小。分析本题时，这两种情况都应该考虑。
例5 1和2分别为A在两个恒容容器中的平衡体系A (g)2B (g)和2A (g)B (g)的转化率，在温度不变的情况下，两反应器均增加A的物质的量，下列判断正确的是（ ）
A．1、2均减小 B．1、2均增大
C．1减小， 2增大 D．1增大，2减小
【答案】C
【解析】上述两个反应中反应物和生成物都只有一种，不管增加反应物还是生成物的量，都相当于增大压强。根据平衡移动的原理，A (g)2B (g)平衡将逆向移动，1减小，2A (g)B (g)平衡将正向移动，2增大。则选项C符合题意。
举一反三：
【变式1】在一定温度下，反应H2 (g)+X2 (g)HX (g)的平衡常数为10。若将1.0 mol的HX (g)通入体积为1.0 L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％
【答案】B
【解析】
，解得x=0.0833
所以。
【变式2】硫一碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：
Ⅰ SO2+2H2O+I2==H2SO4+2HI
Ⅱ 2HIH2+I2
Ⅲ 2H2SO4==2SO2+O2+2H2O
（1）分析上述反应，下列判断正确的是________。
a．反应Ⅲ易在常温下进行 b．反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强
c．循环过程中需补充H2O d．循环过程产生1 mol O2的同时产生1 mol H2
（2）一定温度下，向1 L密闭容器中加入1 mol HI (g)，发生反应Ⅱ，H2物质的量随时间的变化如图所示。
0～2 min内的平均反应速率v (HI)=________。该温度下，H2 (g)+I2 (g)2HI (g)的平衡常数K=______。
相同温度下，若开始加入HI (g)的物质的量是原来的2倍，则________是原来的2倍。
a．平衡常数 b．HI的平衡浓度 c．达到平衡的时间 d．平衡时H2的体积分数
（3）实验室用Zn和稀硫酸制取H2，反应时溶液中水的电离平衡________移动（填“向左”“向右”或“不”）；若加入少量下列试剂中的________，产生H2的速率将增大。
a．NaNO3 b．CuSO4 c．Na2SO4 d．NaHSO3
（4）以H2为燃料可制作氢氧燃料电池。已知2H2 (g)+O2 (g)==2H2O (1) ΔH=－572 kJ·mol－1 某氢氧燃料电池释放228.8 kJ电能时，生成1 mol液态水，该电池的能量转化率为________。
【答案】（1）c （2）0.1 mol·L－1·min－1 64 b （3）向右 b （4）80％
【解析】本题主要考查了化学反应速率、化学平衡、水的电离平衡和化学计算。
（1）a项，反应Ⅲ在常温下不能进行；b项，SO2的还原性比HI强；C项，根据盖斯定律Ⅰ×2+Ⅱ×2+Ⅲ得总反应：2H2O==2H2+O2，循环过程中消耗了H2O；d项，根据总反应知产生1 mol O2的同时产生2 mol H2。
（2）由题干数据分析该反应：
0～2 min内平均反应速率
平衡常数。
第三问，若开始加入HI的物质的量是原来的2倍，相当于先将Ⅲ加入到2 L的容器（达到的平衡状态与原平衡一致，即HI的浓度、H2的体积分数与原平衡相同），再将体积压缩至1 L，因为该反应为体积不变的反应，加压平衡不移动，所以HI浓度为原来的2倍，H2的体积分数不变；温度不变，平衡常数不变；加入HI的物质的量增大，反应物浓度增大，反应速率加快，达到平衡的时间缩短。
（3）Zn与稀H2SO4反应，c (H+)减小，水的电离平衡向右移动；若向原溶液加入NaNO3，Zn与H+、NO3－反应不生成H2；若加CuSO4，Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu，Zn与Cu构成原电池，加快反应速率；若加Na2SO4对反应速率没有影响；若加NaHSO3，HSO3－消耗H+生成H2O和SO2，减缓反应速率。
（4）生成1 mol液态水，理论上放热，则该电池的能量转化率为：。
类型五、化学平衡图像分析
例6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（图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量）：根据以上规律判断，下列结论正确的是（ ）。 A．反应Ⅰ△H＞0，P2＞P1 B．反应Ⅱ△H＜0，T1＞T2 C．反应Ⅲ△H＞0，T2＞T1；或△H＜0，T2＜T1 D．反应Ⅳ△H＜0，T2＞T1
【思路点拨】当题目中涉及多个变量时，应先固定其中的几个变量，只分析其余的一个变量，即固定变量法，这样分析影响因素时才比较简单、确切。另外，分析图像时需要注意其纵、横坐标所代表的物理量。
【答案】BC
【解析】A．反应Ⅰ的特点是正反应方向为气体体积减小的方向，结合图象，压强增大A的转化率应增大，所以P2＞P1，它随温度的升高A的转化率降低，所以正反应为放热反应△H＜0，故A错误；
B．关于反应Ⅱ由图象可以看出T1条件下达到平衡所用的时间少，所以T1＞T2，而在T1条件下达平衡时n（C）小，所以说明低温有利于C的生成，故它主要的正反应为放热反应△H＜0，B正确；
C．关于反应Ⅲ，由图象可以看出，T2条件下C的平衡体积分数大，因此当T2＞T1时正反应为吸热反应△H＞0，而当T2＜T1时正反应为放热反应△H＜0，故C正确；
D．关于反应Ⅳ，由图象可以看出T2条件下A的转化率大，因此当T2＞T1时，说明升高温度平衡向正反应方向进行，因此正反应为吸热反应△H＞0，故D错误。
故选BC。
【总结升华】平衡图像题可采用如下解题模式：
（1）先分析题中反应的特点（是放热反应还是吸热反应，是气体体积增大的反应还是气体体积缩小的反应等）。一定要抓住图像中条件改变瞬间所引起的浓度、压强、速率的变化，然后针对各种条件改变时引起的变化的特征进行对照分析。
（2）再分析图像所表达的各个量之间的关系（两个坐标轴各表示什么物理量，曲线的变化趋势如何，是单一曲线还是多条曲线，曲线上的关键点，如起点、拐点、交点、终点的含义是什么等）。
举一反三：
【变式1】图中曲线a表示放热反应X(g)＋Y(g)Z(g)＋N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系，
若只改变一个起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采取的措施是（ ）
A．升高温度??? B．加大X的投入量
C．使用催化剂??? D．缩小体积
【答案】C
【解析】升高温度，X的转化率降低，A不可取；加大X的投入量，则X的转化率降低，B不可取；使用催化剂可以提高反应速率，但平衡不移动，X的转化率不变，C措施可取；缩小体积，平衡向正反应方向移动，X的转化率提高，D措施不可取。
【巩固练习】
一、选择题
1．在2 L的密闭容器中，发生以下反应：2A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，若最初加入的A和B都是4 mol，在前10 s A的平均反应速率为0.12 mol/(L·s)，则10 s时，容器中B的物质的量是( )
A．3.4 mol B．3.2 mol
C．2.8 mol D．1.2 mol
2．（2019 陕西西安期中）在密闭容器中，一定量的混合气体发生反应：xA (g)+yB (g)C (g)，平衡时测得A的浓度为0.50 mol／L，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍，再达平衡时，测得A的浓度为0.30 mol／L。下列有关判断正确的是（ ）
A．x+y＜z B．平衡向正反应方向移动 C．B的转化率降低 D．C的体积分数增大
3．下列关于化学反应限度的说法中正确的是( )
A．改变外界条件不能改变化学反应的限度
B．当某反应在一定条件下达到反应限度时即达到了化学平衡状态
C．当某反应体系中气体的压强不再改变时，该反应一定达到了反应限度
D．当某反应达到限度时，反应物和生成物的浓度一定相等
4．在下列反应中：A2(g)＋B2(g)2AB(g) ΔH<0当其达到平衡时，在下图所示的曲线中，符合勒夏特列原理的是( )
A．①② B．③④
C．① D．①⑤
5．在某温度下，可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)的平衡常数为K，下列说法正确的是( )
A．K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大
B．K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大
C．K随反应物浓度的改变而改变
D．K随温度和压强的改变而改变
6．在一密闭容器中加入A、B、C三种气体，保持一定温度，在t1～t4时刻测得各物质的浓度如下表。据此判断下列结论正确的是( )
测定时刻/s
t1
t2
t3
t4
c(A)/(mol·L－1)
6
3
2
2
c(B)/(mol·L－1)
5
3.5
3
3
c(C)/(mol·L－1)
1
2.5
3
3
A．在t3时刻反应已经停止
B．A的转化率比B的转化率低
C．在容器中发生的反应为2A＋B2C
D．在t2～t3内A的平均反应速率为[1/(t3－t2)]mol·L－1·s－1
7．在10L恒容密闭容器中充入X（g）和Y（g），发生反应：X（g）+Y（g）?M（g）+N（g），所得实验数据如表：
实验
编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(X)
n(Y)
n(M)
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.10
0.40
0.080
③
800
0.20
0.30
a
④
900
0.10
0.15
b
下列说法正确的是（ ）
A．实验①中，若5min时测得n（M）=0.050mol，则0至5min时间内，用N表示的平均反应速率v（N）=1.0×10﹣2mol/（L?min）
B．实验②中，该反应的平衡常数K=2.0
C．实验③中，达到平衡时，X的转化率为60%
D．实验④中，达到平衡时，b＞0.060
8．COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)；ΔH>0。当反应达到平衡时，下列措施：①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO的浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是( )
A．①②④ B．①④⑥
C．②③⑥ D．③⑤⑥
9．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－1时，达平衡时HI的浓度为0.16 mol·L－1。若H2和I2的起始浓度均变为0.20 mol·L－1，则平衡时H2的浓度(mol·L－1)是( )
A．0.16 B．0.08
C．0.04 D．0.02
10．某体积可变的密闭容器，盛有适量的A和B的混合气体，在一定条件下发生反应：A(g)＋3B(g) 2C(g)，若维持温度和压强不变，当达到平衡时，容器的体积为V L，其中C气体的体积占10%，下列推断正确的是( )
①原混合气体的体积为1.2V L ②原混合气体的体积为1.1V L ③反应达平衡时气体A消耗掉0.05V L ④反应达平衡时气体B消耗掉0.05V L
A．②③ B．②④
C．①③ D．①④
11．一定温度下，在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)
容器编号
温度(℃)
起始物质的量(mol)
平衡物质的量(mol)
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
Ⅰ
387
0.20
0.080
0.080
Ⅱ
387
0.40
Ⅲ
207
0.20
0.090
0.090
下列说法正确的是( )
A．该反应的正反应为放热反应
B．达到平衡时，容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小
C．容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长
D．若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH 0.15mol、CH3OCH3 0.15mol和H2O 0.10mol，则反应将向正反应方向进行
二、填空题
1．现有反应aA(g)＋bB(g)pC(g)，达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大；当减小压强时，混合体系中C的质量分数也减小，则：
(1)该反应的逆反应是________热反应，且a＋b________p(填“>”“<”或“＝”)。
(2)减压时，A的质量分数________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，正反应速率________。
(3)若加入B(体积不变)，则A的转化率________，B的转化率________。
(4)若升高温度，则平衡时，B、C的浓度之比c(B)/c(C) 将________。
(5)若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量________。
(6)若B是有色物质，A、C均为无色物质，则加入C(体积不变)时混合物的颜色________，而维持容器内气体的压强不变，充入氖气时，混合物的颜色________。(填“变浅”“变深”或“不变”)
2．硝基苯甲酸乙酯在OH﹣存在下发生水解反应：
O2NC6H4COOC2H5+OH﹣?O2NC6H4COO﹣+C2H5OH
两种反应物的初始浓度均为0.050mol?L﹣1，15℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示．回答下列问题：
t/s
0
120
180
240
330
530
600
700
800
α/%
0
33.0
41.8
48.8
58.0
69.0
70.4
71.0
71.0
（1）列示计算该反应在120～180s与180～240s区间的平均反应速率 、 ；比较两者大小可得出的结论是 。
（2）列式计算15℃时该反应的平衡常数 。
（3）为提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率，除可适当控制反应温度外，还可采取的措施有 （要求写出两条）。
3．（2019 北京丰台一模）诺贝尔化学奖获得者乔治·欧拉教授率领团队首次采用金属钌作催化剂，从空气中捕获CO2直接转化为甲醇，为通往未来“甲醇经济”迈出了重要一步，并依据该原理开发如图所示转化。
（1）CO2中含有的化学键类型是键 。
（2）将生成的甲醇（沸点为64.7℃）与水分离可采取的方法是 。
（3）上图所示转化中，由第1步至第4步的反应热（ΔH）依次是a kJ/mol、b kJ/mol、c kJ/mol、d kJ/mol，则该转化总反应的热化学方程式是 。
（4）500℃时，利用金属钌做催化剂，在固定容积的密闭容器中可直接实现如（3）中转化得到甲醇。测得该反应体系中X、Y浓度随时间变化如图。
①Y的化学式是 ，判断的理由是 。
②下列说法正确的是 （选填字母）。
a.Y的转化率是75%
b.其他条件不变时，若在恒压条件下进行该反应，Y的转化率高于75%
c.升高温度使该反应的平衡常数K增大，则可知该反应为吸热反应
d.金属钌可大大提高该反应中反应物的转化率
③从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率v(H2) = mol/(L·min)。
【参考答案与解析】
一、选择题
1．C
【解析】由题意可知在前10 s内，反应的A的物质的量为0.12 mol/(L·s)×10 s×2 L＝2.4 mol，故反应的B的物质的量为1.2 mol，则10 s时，容器中B的物质的量为4 mol－1.2 mol＝2.8 mol。
2．C
【解析】平衡时测得A的浓度为0.50 mol／L，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍，如果平衡不移动，A的浓度是0.25 moL／L，而再达到平衡时测得A的浓度为0.30 mol／L，说明体积增大，化学平衡逆向移动。A项，减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，则x+y＞z，错误；B项，由上述分析可知，平衡逆向移动，错误；C项，平衡逆向移动，B的转化率降低，正确；D项，平衡逆向移动，C的体积分数减小，错误。
3．B
【解析】化学反应限度即化学平衡。改变外界条件可以引起化学平衡的移动，即改变反应的限度，A错，B正确；对于反应前后气体体积不变的反应，如H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，压强不随反应进行的程度而改变，C错；达到化学平衡时，反应物与生成物浓度不一定相等，D错。
4．D
【解析】由题意可知，该反应为气体分子数不变的放热反应，故升高温度，平衡逆向移动，φ(AB)降低，①曲线符合题意；加压，平衡不移动，故⑤曲线符合题意。
5．A
【解析】由平衡常数的定义可知，K越大，说明生成物浓度越大，反应物浓度越小，故说明反应进行的程度越大，K仅与温度有关，与反应物浓度及压强无关。
6．D
【解析】从表中数据可以看出，反应没有进行到底，所以这是一个可逆反应，反应方程式为2A＋BC，t3时刻达到了平衡而不是反应终止，所以A、C错误；达到平衡时，A转化了2/3而B转化了2/5，所以B选项也不正确。
7．C
【解析】A．v（N）=v（M）===1.0×10﹣3mol/（L?min），故A错误；
实验②中，该反应的平衡常数K===1.0，故B错误；
该反应的平衡常数K===1.0，解得a=0.12，实验③中，X的转化率=100%=60%，故C正确；
D．对比实验①②可知，反应X（g）+Y（g）?M（g）+N（g）正反应为放热反应，升温平衡左移，平衡常数减小，转化率减小，实验③X的转化率为60%，则实验④中X的转化率小于60%，达到平衡时，b＜0.060，故D错误；
故选C。
8．B
【解析】本题考查化学平衡的移动。该反应为体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。
9．C
【解析】温度不变时K相等。
第一次平衡各物质浓度变化如下(单位：mol·L－1)：
第二次平衡各物质浓度变化如下：(单位：mol/L)
则有：，x＝0.16。
平衡时H2的浓度为0.04 mol/L。
10．A
【解析】设达平衡时消耗A的体积为x，消耗B的体积为y，混合气体体积缩小ΔV为z。
A＋3B2C ΔV
解得：x＝0.05V L，y＝0.15V L，z＝0.1V L，则原混合气体的体积为：V L＋0.1V L＝1.1V L，②③正确。
11．AD
【解析】A．平衡时c(CH3OCH3)=c(H2O)==0.080mol/L，(CH3OH)== 0.04mol/L，容器I中化学平衡常数K1==4，容器Ⅲ中平衡时c(CH3OCH3)=c(H2O)= =0.090mol/L，c(CH3OH)==0.02mol/L，化学平衡常数K3==20.25＞4，所以降低温度，化学平衡常数增大，反应向正反应方向移动，则正反应是放热反应，故A正确；
B．该反应是反应前后气体体积不变的反应，温度相同，化学平衡常数相同，反应物的转化率相同，所以容器Ⅰ中的CH3OH体积分数和容器Ⅱ中的相等，故B错误；
C．相同条件下，温度越高，反应速率越大，所以容器I中的反应速率大于容器Ⅲ，则容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的短，故C错误；
D．c(CH3OH)=0.15mol/L、c(CH3OCH3 )=0.15mol/L、c(H2O)=0.10mol/L，浓度商==0.67＜4，平衡向正反应方向移动，故D正确；
故选AD。
二、填空题
1． (1)放 > (2)增大 减小 (3)增大 减小 (4)减小 (5)不变 (6)变深 变浅
【解析】升高温度，B的转化率变大，说明此反应的正反应为吸热反应；减小压强，混合体系中C的质量分数变小，说明减小压强时平衡向逆反应方向移动，则a＋b>p；催化剂对化学平衡无影响；若B为有色物质，体积不变时加入C，平衡向逆反应方向移动，生成更多的B而使混合物的颜色加深；如维持容器内压强不变，充入氖气可使容器体积增大，虽然平衡向逆反应方向移动，B的物质的量增加，但B的浓度比原平衡时小，因而混合物的颜色变浅。
2．（1）7.3×10﹣5mol/L；5.8×10﹣5mol/L；随着反应进行，反应物浓度降低，反应速率减慢；
（2）；
（3）增加OH﹣的浓度；移去产物。
【解析】（1）120～180s内的平均速率为v==7.3×10﹣5mol/L，180～240s区间的平均反应速率为v==5.8×10﹣5mol/L。反应速率逐渐减小，原因是随着反应进行，反应物浓度降低，反应速率减慢；
（2）700s时，转化率不再发生改变，可说明达到平衡状态，此时得O2NC6H4COOC2H5的转化率为71.0%，则c（O2NC6H4COO﹣）=c（C2H5OH）=0.05mol/L×71.0%，
c（O2NC6H4COOC2H5）=0.05mol/L×（1﹣71.0%），
所以K==6.0；
（3）为提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率，可使平衡向正向移动，可增加OH﹣的浓度、移去产物。
3．（1）极性共价键（2）蒸馏
（3）CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(l) + H2O(l) ΔH=(a+b+c+d) kJ/mol
（4）①CO2 Y随反应进行浓度减小，因此Y为反应物，且其相同时间内转化量与X相同，则其在方程式中的化学计量数应与X相同，因此Y是CO2
② abc
③0. 225 mol/(L·min)
【解析】（1）CO2中含有极性共价键；
（2）甲醇（沸点为64.7℃）与水的沸点不同，所以用蒸馏的方法分离；
（3）根据盖斯定律，可知反应热的大小与起态和始态有关与过程无关，所以该转化总反应的热化学方程式是CO2 (g)+3H2 (g)CH3OH (l)+H2O (l) ΔH=(a+b+c+d) kJ／mol；
（4）①由图可知X的量在增加，Y的量再减少，而且变化量相同，所以Y是反应物，而且计量数与生成物的计量数相同，所以Y是CO2；Y随反应进行浓度减小，因此Y为反应，且其相同时间内转化量与X相同，则其在方程式中的化学计量数应与X相同，因此Y是CO2；
②a．Y的转化率是×100%=75%；
b．因为正反应是气体体积减少的反应，所以其他条件不变时，若在恒压条件下进行该反应，相当于增大压强，Y的转化率变大；
c．升高温度使该反应的平衡常数K增大，则可知该反应为吸热反应；
d．催化剂只改变反应的速率，但平衡不移动。
③v（CO2）==0.075mol/（L(min），而v（H2）= v（CO2）=0.225 mol/（L(min）。
【学习目标】
1、了解化学反应速率及其影响因素；
2、掌握化学平衡的建立及其影响因素，能用化学平衡常数进行定量分析；
3、初步了解化学反应方向的判断依据。
【知识网络】
【要点梳理】
要点一、化学反应速率
1．化学反应速率的概念及表示方法
(1)概念：通常用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示．
(2)表达式：
(3)单位：mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1等．
(4)注意点：
①化学反应速率均取正值．
②化学反应速率一般不用固体物质表示．
③同一反应，选用不同物质的浓度变化表示反应速率，数值可能不同，但意义相同，各物质表示的速率之比等于该反应方程式中的化学计量数之比．
④注意区别平均速率和即时速率．
2．影响化学反应速率的因素
(1)内因：反应物的结构、性质．
(2)外因：①浓度：增大反应物的浓度，反应速率增大．
②温度：升高温度，反应速率增大．
③压强：对于有气体参加的反应，增大压强，气体物质的浓度增大，反应速率增大．
④催化剂：使用催化剂，反应速率增大．
要点二、化学平衡
(1)可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应．
(2)化学平衡的概念：是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态．
(3)化学平衡的特征：
①逆：可逆反应
②等：v(正)＝v(逆)
③动：动态平衡v(正)＝v(逆)≠0
④定：平衡状态时反应混合物中各组分的浓度保持不变
⑤变：当浓度、温度、压强等条件改变时，化学平衡即发生移动
要点三、化学平衡的移动及影响因素
1．化学平衡的移动
(1)定义：可逆反应中旧化学平衡的破坏，新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动．
(2)化学平衡移动的本质原因是v(正)≠v(逆)．如催化剂能同等程度改变v(正)和v(逆)，所以，加入催化剂，化学平衡不发生移动．
2．影响化学平衡的条件
条件的变化
平衡移动的方向
平衡移动的结果(均与改变条件时比较)
①浓度
向正反应方向移动
向逆反应方向移动
②压强
(气体)
增大
减小
向缩小气体体积方向移动
向增大气体体积方向移动
使气体压强减小
使气体压强增大
③温度
升高
降低
向吸热方向移动
向放热方向移动
使温度降低
使温度升高
3．化学平衡移动原理(即勒夏特列原理)
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动．
要点四、化学平衡常数与转化率
1、化学平衡常数：?
对于一般的可逆反应：mA+nBpC+qD。其中m、n、p、q分别表示化学方程式中反应物和生成物的化学计量数。当在一定温度下达到化学平衡时，这个反应的平衡常数可以表示为：
?
在一定温度下，可逆反应达到化学平衡时，生成物的浓度、反应物的浓度的关系依上述规律，其常数(用K表示)叫该反应的化学平衡常数
2、化学平衡常数的意义
①平衡常数的大小不随反应物或生成物浓度的改变而改变，只随温度的改变而改变。
②可以推断反应进行的程度。
K的意义：K很大，反应进行的程度很大，转化率大；K居中，典型的可逆反应，改变条件反应的方向变化；K 很小，反应进行的程度小，转化率小。
3、转化率：
可逆反应到达平衡时，某反应物的转化浓度(等于某反应物的起始浓度和平衡浓度的差)与该反应物的起始浓度比值的百分比。可用于表示可逆反应进行的程度。
要点五、化学反应进行的方向 ?
1、焓变和熵变的不同：
焓变(△H)指的是内能的变化值，常以热的形式表现出来。
熵变(△S)指的是体系的混乱程度。 S(g)>S(l)>S(s)
2、自发反应与否的判断依据
△H-T△S<0 正反应自发进行
△H-T△S>0 逆反应自发进行
【典型例题】
类型一、化学反应速率的概念及简单计算
例1 一定条件下，体积为10 L的密闭容器中，1 mol X和1 mol Y进行反应：2X (g)+Y (g)Z (g)，经60 s达到平衡，生成0.3 mol Z。下列说法正确的是（ ）
A．以X浓度变化表示的反应速率为0.001 mol／(L·s)
B．将容器体积变为20 L，Z的平衡浓度变为原来的
C．若增大压强，则物质Y的转化率减小
D．若升高温度，X的体积分数增大，则该反应的ΔH＞0
【思路点拨】解题时注意，题干中给出的是生成物的物质的量的变化，在分析选项时需要转化成反应物的浓度变化。
【答案】A
【解析】根据题意可以列出：
所以，故A选项正确；将容器的体积变为20 L的瞬间各物质的浓度均减半，根据平衡移动原理，此平衡应向逆反应方向移动，所以Z的平衡浓度比原来的要小，故B选项错误；由于此反应的正反应是气体体积缩小的反应，因此增大压强此平衡向右移动，反应物X和Y的转化率均增大，故C选项错误；X的体积分数增大，说明平衡向逆反应方向移动，而升高温度平衡应向吸热反应方向移动，因此此反应的正反应应为放热反应，即ΔH＜0，所以D选项错误。
【总结升华】本题的易错点有：忽略化学反应速率为单位时间内物质浓度的变化而错选其他选项；对平衡移动原理（勒夏特列原理）理解片面而错选B或D。
举一反三：
【变式1】化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如图所示，计算反应4～8 min间的平均反应速率和推测反应16 min时反应物的浓度，结果应是（ ）
A．2.5mol·L－1·min－1和2.0mol·L－1
B．2.5mol·L－1·min－1和2.5mol·L－1
C．3.0mol·L－1·min－1和3.0mol·L－1
D．5.0mol·L－1·min－1和3.0mol·L－1
【答案】B
【解析】在4～8 min内反应物的浓度改变量为10mol·L－1，故4～8 min内的平均反应速率为2.5mol·L－1·min－1；图中从0 min开始到8 min反应物的浓度降低到原来的，根据这一幅度，可以推测从第8 min到第16 min，反应物的浓度降低到2.5mol·L－1。
类型二、化学反应速率的影响因素
例2（2019 晋江模拟）下列四个试管中，过氧化氢分解产生氧气的反应速率最大的是（ ）
试管
温度
过氧化氢溶液浓度
催化剂
A
常温
3%
--
B
水浴加热
3%
--
C
水浴加热
6%
MnO2
D
常温
6%
--
【思路点拨】利用了控制变量法探究影响过氧化氢分解快慢的因素，根据浓度、催化剂和温度对反应速率的影响来分析。
【答案】C
【解析】使用合适的催化剂，改变反应历程，加快反应；升高温度，活化分子百分数增加，有效碰撞增多，加快反应；增大浓度，增加单位体积内的活化分子数，反应加快，显然只有C中温度高，浓度大、使用催化剂，则C中反应速率最快。故选C。
【总结升华】决定化学反应速率的根本原因是反应物本身的性质，而浓度、温度、压强、催化剂是外界影响因素。
举一反三：
【变式1】2SO2 (g)+O2 (g)2SO3 (g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是（ ）
A．催化剂V2O5，不改变该反应的逆反应速率
B．增大反应体系的压强，反应速率一定增大
C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D．在t1、t2时刻，SO3 (g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO3 (g)生成的平均速率为
【答案】D
【解析】催化剂可以同等程度的改变正、逆反应速率，A错；增大反应体系压强的方法有许多种，当向反应体系中充入无关气体时，压强增大，但反应速率不变，B错；降低温度将减小反应速率，达到平衡的时间增长，C错；反应速率就是用某一时间段内浓度的变化值除以反应时间来计算的，D对。
类型三、化学平衡状态的判断
例3 （1）下列方法中可以证明2 HI (g)H2 (g)+I2 (g)已达平衡状态的是________（填序号）。
①单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI
②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂
③(HI)=(I2)时
④反应速率时
⑤c (HI)∶c (H2)∶c (I2)=2∶1∶1时
⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化时
⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化时
⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化时
⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化时
⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化时
（2）在上述⑥～⑩的说法中能说明2NO2 (g)N2O4 (g)达到平衡状态的是________。
【思路点拨】解答时特别需要注意，反应(1)和反应(2)的不同之处，前者反应前后分子数不变；后者的正反应分子数减少。
【答案】（1）②⑥⑨ （2）⑥⑦⑧⑨⑩
【解析】由第（1）题反应的特征可知：此反应在反应前后气体的体积不发生变化，即在反应的任何一个阶段，容器内压强不发生改变。气体的总质量不变、总物质的量不变，因此混合气体的密度、平均相对分子质量均不发生改变。
由第（2）题反应的特征可知：反应前后气体体积发生改变，因此若平衡发生移动则混合气体的平均相对分子质量、混合气体密度都发生改变，当反应处于平衡状态时，这些都不再改变，此时c (NO2)恒定，混合气体的颜色不再变化。
【总结升华】判断化学平衡状态时要抓住“v (正)=v (逆)”和“各物质的百分含量不变”这两个核心判据。
举一反三：
【变式1】低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为：
2NH3 (g)+NO (g)+NO2 (g)2N2 (g)+3H2O (g) ΔH＜0，在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是（ ）
A．平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大
B．平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小
C．单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1∶2时，反应达到平衡
D．其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大
【答案】C
【解析】该反应是气体体积增大的放热反应。A项升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，不正确；B项增大NH3的浓度，平衡向右移动，使氮氧化物的转化率增大，不正确；C项NO、N2的消耗分别代表正向、逆向的反应速率，速率的比值等于方程式中的化学计量数的比值，说明正、逆反应速率相等，故C正确；催化剂不影响化学平衡，D不正确。
类型四、根据化学平衡移动方向进行有关判断
例4 可逆反应：3A (g)3B (?)+C (?) ΔH＞0，随着温度升高，气体平均相对分子质量有变小的趋势，则下列判断正确的是（ ）
A．B和C可能都是固体 B．B和C一定都是气体
C．若C为固体，则B一定是气体 D．B和C可能都是气体
【思路点拨】题目给出的化学方程式，正向为吸热反应，温度升高平衡正向移动。
【答案】CD
【解析】升温平衡正向移动，气体平均相对分子质量减小，有两种可能：①气体质量不变，气体物质的量增加，此时B与C均为气体。②气体质量减小，气体物质的量不变，此时B为气体，C为固体（或液体）。
【总结升华】气体平均相对分子质量为总质量与总物质的量的比值。其数值的减小，可能由两种情况引起：一是气体总质量减小，一是气体总物质的量减小。分析本题时，这两种情况都应该考虑。
例5 1和2分别为A在两个恒容容器中的平衡体系A (g)2B (g)和2A (g)B (g)的转化率，在温度不变的情况下，两反应器均增加A的物质的量，下列判断正确的是（ ）
A．1、2均减小 B．1、2均增大
C．1减小， 2增大 D．1增大，2减小
【答案】C
【解析】上述两个反应中反应物和生成物都只有一种，不管增加反应物还是生成物的量，都相当于增大压强。根据平衡移动的原理，A (g)2B (g)平衡将逆向移动，1减小，2A (g)B (g)平衡将正向移动，2增大。则选项C符合题意。
举一反三：
【变式1】在一定温度下，反应H2 (g)+X2 (g)HX (g)的平衡常数为10。若将1.0 mol的HX (g)通入体积为1.0 L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％
【答案】B
【解析】
，解得x=0.0833
所以。
【变式2】硫一碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：
Ⅰ SO2+2H2O+I2==H2SO4+2HI
Ⅱ 2HIH2+I2
Ⅲ 2H2SO4==2SO2+O2+2H2O
（1）分析上述反应，下列判断正确的是________。
a．反应Ⅲ易在常温下进行 b．反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强
c．循环过程中需补充H2O d．循环过程产生1 mol O2的同时产生1 mol H2
（2）一定温度下，向1 L密闭容器中加入1 mol HI (g)，发生反应Ⅱ，H2物质的量随时间的变化如图所示。
0～2 min内的平均反应速率v (HI)=________。该温度下，H2 (g)+I2 (g)2HI (g)的平衡常数K=______。
相同温度下，若开始加入HI (g)的物质的量是原来的2倍，则________是原来的2倍。
a．平衡常数 b．HI的平衡浓度 c．达到平衡的时间 d．平衡时H2的体积分数
（3）实验室用Zn和稀硫酸制取H2，反应时溶液中水的电离平衡________移动（填“向左”“向右”或“不”）；若加入少量下列试剂中的________，产生H2的速率将增大。
a．NaNO3 b．CuSO4 c．Na2SO4 d．NaHSO3
（4）以H2为燃料可制作氢氧燃料电池。已知2H2 (g)+O2 (g)==2H2O (1) ΔH=－572 kJ·mol－1 某氢氧燃料电池释放228.8 kJ电能时，生成1 mol液态水，该电池的能量转化率为________。
【答案】（1）c （2）0.1 mol·L－1·min－1 64 b （3）向右 b （4）80％
【解析】本题主要考查了化学反应速率、化学平衡、水的电离平衡和化学计算。
（1）a项，反应Ⅲ在常温下不能进行；b项，SO2的还原性比HI强；C项，根据盖斯定律Ⅰ×2+Ⅱ×2+Ⅲ得总反应：2H2O==2H2+O2，循环过程中消耗了H2O；d项，根据总反应知产生1 mol O2的同时产生2 mol H2。
（2）由题干数据分析该反应：
0～2 min内平均反应速率
平衡常数。
第三问，若开始加入HI的物质的量是原来的2倍，相当于先将Ⅲ加入到2 L的容器（达到的平衡状态与原平衡一致，即HI的浓度、H2的体积分数与原平衡相同），再将体积压缩至1 L，因为该反应为体积不变的反应，加压平衡不移动，所以HI浓度为原来的2倍，H2的体积分数不变；温度不变，平衡常数不变；加入HI的物质的量增大，反应物浓度增大，反应速率加快，达到平衡的时间缩短。
（3）Zn与稀H2SO4反应，c (H+)减小，水的电离平衡向右移动；若向原溶液加入NaNO3，Zn与H+、NO3－反应不生成H2；若加CuSO4，Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu，Zn与Cu构成原电池，加快反应速率；若加Na2SO4对反应速率没有影响；若加NaHSO3，HSO3－消耗H+生成H2O和SO2，减缓反应速率。
（4）生成1 mol液态水，理论上放热，则该电池的能量转化率为：。
类型五、化学平衡图像分析
例6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（图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量）：根据以上规律判断，下列结论正确的是（ ）。 A．反应Ⅰ△H＞0，P2＞P1 B．反应Ⅱ△H＜0，T1＞T2 C．反应Ⅲ△H＞0，T2＞T1；或△H＜0，T2＜T1 D．反应Ⅳ△H＜0，T2＞T1
【思路点拨】当题目中涉及多个变量时，应先固定其中的几个变量，只分析其余的一个变量，即固定变量法，这样分析影响因素时才比较简单、确切。另外，分析图像时需要注意其纵、横坐标所代表的物理量。
【答案】BC
【解析】A．反应Ⅰ的特点是正反应方向为气体体积减小的方向，结合图象，压强增大A的转化率应增大，所以P2＞P1，它随温度的升高A的转化率降低，所以正反应为放热反应△H＜0，故A错误；
B．关于反应Ⅱ由图象可以看出T1条件下达到平衡所用的时间少，所以T1＞T2，而在T1条件下达平衡时n（C）小，所以说明低温有利于C的生成，故它主要的正反应为放热反应△H＜0，B正确；
C．关于反应Ⅲ，由图象可以看出，T2条件下C的平衡体积分数大，因此当T2＞T1时正反应为吸热反应△H＞0，而当T2＜T1时正反应为放热反应△H＜0，故C正确；
D．关于反应Ⅳ，由图象可以看出T2条件下A的转化率大，因此当T2＞T1时，说明升高温度平衡向正反应方向进行，因此正反应为吸热反应△H＞0，故D错误。
故选BC。
【总结升华】平衡图像题可采用如下解题模式：
（1）先分析题中反应的特点（是放热反应还是吸热反应，是气体体积增大的反应还是气体体积缩小的反应等）。一定要抓住图像中条件改变瞬间所引起的浓度、压强、速率的变化，然后针对各种条件改变时引起的变化的特征进行对照分析。
（2）再分析图像所表达的各个量之间的关系（两个坐标轴各表示什么物理量，曲线的变化趋势如何，是单一曲线还是多条曲线，曲线上的关键点，如起点、拐点、交点、终点的含义是什么等）。
举一反三：
【变式1】图中曲线a表示放热反应X(g)＋Y(g)Z(g)＋N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系，
若只改变一个起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采取的措施是（ ）
A．升高温度??? B．加大X的投入量
C．使用催化剂??? D．缩小体积
【答案】C
【解析】升高温度，X的转化率降低，A不可取；加大X的投入量，则X的转化率降低，B不可取；使用催化剂可以提高反应速率，但平衡不移动，X的转化率不变，C措施可取；缩小体积，平衡向正反应方向移动，X的转化率提高，D措施不可取。
【巩固练习】
一、选择题
1．在2 L的密闭容器中，发生以下反应：2A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，若最初加入的A和B都是4 mol，在前10 s A的平均反应速率为0.12 mol/(L·s)，则10 s时，容器中B的物质的量是( )
A．3.4 mol B．3.2 mol
C．2.8 mol D．1.2 mol
2．（2019 陕西西安期中）在密闭容器中，一定量的混合气体发生反应：xA (g)+yB (g)C (g)，平衡时测得A的浓度为0.50 mol／L，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍，再达平衡时，测得A的浓度为0.30 mol／L。下列有关判断正确的是（ ）
A．x+y＜z B．平衡向正反应方向移动 C．B的转化率降低 D．C的体积分数增大
3．下列关于化学反应限度的说法中正确的是( )
A．改变外界条件不能改变化学反应的限度
B．当某反应在一定条件下达到反应限度时即达到了化学平衡状态
C．当某反应体系中气体的压强不再改变时，该反应一定达到了反应限度
D．当某反应达到限度时，反应物和生成物的浓度一定相等
4．在下列反应中：A2(g)＋B2(g)2AB(g) ΔH<0当其达到平衡时，在下图所示的曲线中，符合勒夏特列原理的是( )
A．①② B．③④
C．① D．①⑤
5．在某温度下，可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)的平衡常数为K，下列说法正确的是( )
A．K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大
B．K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大
C．K随反应物浓度的改变而改变
D．K随温度和压强的改变而改变
6．在一密闭容器中加入A、B、C三种气体，保持一定温度，在t1～t4时刻测得各物质的浓度如下表。据此判断下列结论正确的是( )
测定时刻/s
t1
t2
t3
t4
c(A)/(mol·L－1)
6
3
2
2
c(B)/(mol·L－1)
5
3.5
3
3
c(C)/(mol·L－1)
1
2.5
3
3
A．在t3时刻反应已经停止
B．A的转化率比B的转化率低
C．在容器中发生的反应为2A＋B2C
D．在t2～t3内A的平均反应速率为[1/(t3－t2)]mol·L－1·s－1
7．在10L恒容密闭容器中充入X（g）和Y（g），发生反应：X（g）+Y（g）?M（g）+N（g），所得实验数据如表：
实验
编号
温度/℃
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(X)
n(Y)
n(M)
①
700
0.40
0.10
0.090
②
800
0.10
0.40
0.080
③
800
0.20
0.30
a
④
900
0.10
0.15
b
下列说法正确的是（ ）
A．实验①中，若5min时测得n（M）=0.050mol，则0至5min时间内，用N表示的平均反应速率v（N）=1.0×10﹣2mol/（L?min）
B．实验②中，该反应的平衡常数K=2.0
C．实验③中，达到平衡时，X的转化率为60%
D．实验④中，达到平衡时，b＞0.060
8．COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)；ΔH>0。当反应达到平衡时，下列措施：①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO的浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是( )
A．①②④ B．①④⑥
C．②③⑥ D．③⑤⑥
9．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－1时，达平衡时HI的浓度为0.16 mol·L－1。若H2和I2的起始浓度均变为0.20 mol·L－1，则平衡时H2的浓度(mol·L－1)是( )
A．0.16 B．0.08
C．0.04 D．0.02
10．某体积可变的密闭容器，盛有适量的A和B的混合气体，在一定条件下发生反应：A(g)＋3B(g) 2C(g)，若维持温度和压强不变，当达到平衡时，容器的体积为V L，其中C气体的体积占10%，下列推断正确的是( )
①原混合气体的体积为1.2V L ②原混合气体的体积为1.1V L ③反应达平衡时气体A消耗掉0.05V L ④反应达平衡时气体B消耗掉0.05V L
A．②③ B．②④
C．①③ D．①④
11．一定温度下，在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)
容器编号
温度(℃)
起始物质的量(mol)
平衡物质的量(mol)
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
Ⅰ
387
0.20
0.080
0.080
Ⅱ
387
0.40
Ⅲ
207
0.20
0.090
0.090
下列说法正确的是( )
A．该反应的正反应为放热反应
B．达到平衡时，容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小
C．容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长
D．若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH 0.15mol、CH3OCH3 0.15mol和H2O 0.10mol，则反应将向正反应方向进行
二、填空题
1．现有反应aA(g)＋bB(g)pC(g)，达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大；当减小压强时，混合体系中C的质量分数也减小，则：
(1)该反应的逆反应是________热反应，且a＋b________p(填“>”“<”或“＝”)。
(2)减压时，A的质量分数________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，正反应速率________。
(3)若加入B(体积不变)，则A的转化率________，B的转化率________。
(4)若升高温度，则平衡时，B、C的浓度之比c(B)/c(C) 将________。
(5)若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量________。
(6)若B是有色物质，A、C均为无色物质，则加入C(体积不变)时混合物的颜色________，而维持容器内气体的压强不变，充入氖气时，混合物的颜色________。(填“变浅”“变深”或“不变”)
2．硝基苯甲酸乙酯在OH﹣存在下发生水解反应：
O2NC6H4COOC2H5+OH﹣?O2NC6H4COO﹣+C2H5OH
两种反应物的初始浓度均为0.050mol?L﹣1，15℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示．回答下列问题：
t/s
0
120
180
240
330
530
600
700
800
α/%
0
33.0
41.8
48.8
58.0
69.0
70.4
71.0
71.0
（1）列示计算该反应在120～180s与180～240s区间的平均反应速率 、 ；比较两者大小可得出的结论是 。
（2）列式计算15℃时该反应的平衡常数 。
（3）为提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率，除可适当控制反应温度外，还可采取的措施有 （要求写出两条）。
3．（2019 北京丰台一模）诺贝尔化学奖获得者乔治·欧拉教授率领团队首次采用金属钌作催化剂，从空气中捕获CO2直接转化为甲醇，为通往未来“甲醇经济”迈出了重要一步，并依据该原理开发如图所示转化。
（1）CO2中含有的化学键类型是键 。
（2）将生成的甲醇（沸点为64.7℃）与水分离可采取的方法是 。
（3）上图所示转化中，由第1步至第4步的反应热（ΔH）依次是a kJ/mol、b kJ/mol、c kJ/mol、d kJ/mol，则该转化总反应的热化学方程式是 。
（4）500℃时，利用金属钌做催化剂，在固定容积的密闭容器中可直接实现如（3）中转化得到甲醇。测得该反应体系中X、Y浓度随时间变化如图。
①Y的化学式是 ，判断的理由是 。
②下列说法正确的是 （选填字母）。
a.Y的转化率是75%
b.其他条件不变时，若在恒压条件下进行该反应，Y的转化率高于75%
c.升高温度使该反应的平衡常数K增大，则可知该反应为吸热反应
d.金属钌可大大提高该反应中反应物的转化率
③从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率v(H2) = mol/(L·min)。
【参考答案与解析】
一、选择题
1．C
【解析】由题意可知在前10 s内，反应的A的物质的量为0.12 mol/(L·s)×10 s×2 L＝2.4 mol，故反应的B的物质的量为1.2 mol，则10 s时，容器中B的物质的量为4 mol－1.2 mol＝2.8 mol。
2．C
【解析】平衡时测得A的浓度为0.50 mol／L，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍，如果平衡不移动，A的浓度是0.25 moL／L，而再达到平衡时测得A的浓度为0.30 mol／L，说明体积增大，化学平衡逆向移动。A项，减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，则x+y＞z，错误；B项，由上述分析可知，平衡逆向移动，错误；C项，平衡逆向移动，B的转化率降低，正确；D项，平衡逆向移动，C的体积分数减小，错误。
3．B
【解析】化学反应限度即化学平衡。改变外界条件可以引起化学平衡的移动，即改变反应的限度，A错，B正确；对于反应前后气体体积不变的反应，如H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，压强不随反应进行的程度而改变，C错；达到化学平衡时，反应物与生成物浓度不一定相等，D错。
4．D
【解析】由题意可知，该反应为气体分子数不变的放热反应，故升高温度，平衡逆向移动，φ(AB)降低，①曲线符合题意；加压，平衡不移动，故⑤曲线符合题意。
5．A
【解析】由平衡常数的定义可知，K越大，说明生成物浓度越大，反应物浓度越小，故说明反应进行的程度越大，K仅与温度有关，与反应物浓度及压强无关。
6．D
【解析】从表中数据可以看出，反应没有进行到底，所以这是一个可逆反应，反应方程式为2A＋BC，t3时刻达到了平衡而不是反应终止，所以A、C错误；达到平衡时，A转化了2/3而B转化了2/5，所以B选项也不正确。
7．C
【解析】A．v（N）=v（M）===1.0×10﹣3mol/（L?min），故A错误；
实验②中，该反应的平衡常数K===1.0，故B错误；
该反应的平衡常数K===1.0，解得a=0.12，实验③中，X的转化率=100%=60%，故C正确；
D．对比实验①②可知，反应X（g）+Y（g）?M（g）+N（g）正反应为放热反应，升温平衡左移，平衡常数减小，转化率减小，实验③X的转化率为60%，则实验④中X的转化率小于60%，达到平衡时，b＜0.060，故D错误；
故选C。
8．B
【解析】本题考查化学平衡的移动。该反应为体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。
9．C
【解析】温度不变时K相等。
第一次平衡各物质浓度变化如下(单位：mol·L－1)：
第二次平衡各物质浓度变化如下：(单位：mol/L)
则有：，x＝0.16。
平衡时H2的浓度为0.04 mol/L。
10．A
【解析】设达平衡时消耗A的体积为x，消耗B的体积为y，混合气体体积缩小ΔV为z。
A＋3B2C ΔV
解得：x＝0.05V L，y＝0.15V L，z＝0.1V L，则原混合气体的体积为：V L＋0.1V L＝1.1V L，②③正确。
11．AD
【解析】A．平衡时c(CH3OCH3)=c(H2O)==0.080mol/L，(CH3OH)== 0.04mol/L，容器I中化学平衡常数K1==4，容器Ⅲ中平衡时c(CH3OCH3)=c(H2O)= =0.090mol/L，c(CH3OH)==0.02mol/L，化学平衡常数K3==20.25＞4，所以降低温度，化学平衡常数增大，反应向正反应方向移动，则正反应是放热反应，故A正确；
B．该反应是反应前后气体体积不变的反应，温度相同，化学平衡常数相同，反应物的转化率相同，所以容器Ⅰ中的CH3OH体积分数和容器Ⅱ中的相等，故B错误；
C．相同条件下，温度越高，反应速率越大，所以容器I中的反应速率大于容器Ⅲ，则容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的短，故C错误；
D．c(CH3OH)=0.15mol/L、c(CH3OCH3 )=0.15mol/L、c(H2O)=0.10mol/L，浓度商==0.67＜4，平衡向正反应方向移动，故D正确；
故选AD。
二、填空题
1． (1)放 > (2)增大 减小 (3)增大 减小 (4)减小 (5)不变 (6)变深 变浅
【解析】升高温度，B的转化率变大，说明此反应的正反应为吸热反应；减小压强，混合体系中C的质量分数变小，说明减小压强时平衡向逆反应方向移动，则a＋b>p；催化剂对化学平衡无影响；若B为有色物质，体积不变时加入C，平衡向逆反应方向移动，生成更多的B而使混合物的颜色加深；如维持容器内压强不变，充入氖气可使容器体积增大，虽然平衡向逆反应方向移动，B的物质的量增加，但B的浓度比原平衡时小，因而混合物的颜色变浅。
2．（1）7.3×10﹣5mol/L；5.8×10﹣5mol/L；随着反应进行，反应物浓度降低，反应速率减慢；
（2）；
（3）增加OH﹣的浓度；移去产物。
【解析】（1）120～180s内的平均速率为v==7.3×10﹣5mol/L，180～240s区间的平均反应速率为v==5.8×10﹣5mol/L。反应速率逐渐减小，原因是随着反应进行，反应物浓度降低，反应速率减慢；
（2）700s时，转化率不再发生改变，可说明达到平衡状态，此时得O2NC6H4COOC2H5的转化率为71.0%，则c（O2NC6H4COO﹣）=c（C2H5OH）=0.05mol/L×71.0%，
c（O2NC6H4COOC2H5）=0.05mol/L×（1﹣71.0%），
所以K==6.0；
（3）为提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率，可使平衡向正向移动，可增加OH﹣的浓度、移去产物。
3．（1）极性共价键（2）蒸馏
（3）CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(l) + H2O(l) ΔH=(a+b+c+d) kJ/mol
（4）①CO2 Y随反应进行浓度减小，因此Y为反应物，且其相同时间内转化量与X相同，则其在方程式中的化学计量数应与X相同，因此Y是CO2
② abc
③0. 225 mol/(L·min)
【解析】（1）CO2中含有极性共价键；
（2）甲醇（沸点为64.7℃）与水的沸点不同，所以用蒸馏的方法分离；
（3）根据盖斯定律，可知反应热的大小与起态和始态有关与过程无关，所以该转化总反应的热化学方程式是CO2 (g)+3H2 (g)CH3OH (l)+H2O (l) ΔH=(a+b+c+d) kJ／mol；
（4）①由图可知X的量在增加，Y的量再减少，而且变化量相同，所以Y是反应物，而且计量数与生成物的计量数相同，所以Y是CO2；Y随反应进行浓度减小，因此Y为反应，且其相同时间内转化量与X相同，则其在方程式中的化学计量数应与X相同，因此Y是CO2；
②a．Y的转化率是×100%=75%；
b．因为正反应是气体体积减少的反应，所以其他条件不变时，若在恒压条件下进行该反应，相当于增大压强，Y的转化率变大；
c．升高温度使该反应的平衡常数K增大，则可知该反应为吸热反应；
d．催化剂只改变反应的速率，但平衡不移动。
③v（CO2）==0.075mol/（L(min），而v（H2）= v（CO2）=0.225 mol/（L(min）。