人教版高中化学选修4教学讲义，复习补习资料（含典例分析，巩固练习）：06【提高】化学平衡状态
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（含典例分析，巩固练习）：06【提高】化学平衡状态 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 180.5KB | ||
| 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 | 2020-01-19 13:24:30 | ||
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文档简介
化学平衡状态
【学习目标】
1、了解化学平衡建立的过程，知道化学平衡常数的含义；
2、理解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率
【典型例题】
类型一、可逆反应
例1、在一定量的密闭容器中进行反应：N2 (g)+3H2 (g)2NH3 (g)。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L。当反应达到平衡时，可能存在的数据是（ ）。
A．N2为0.2 mol/L，H2为0.6 mol/L B．N2为0.15 mol/L
C．N2、H2均为0.18 mol/L D．NH3为0.4 mol/L
【答案】B
【解析】本题考查对可逆反应的特征的理解，解答时，应注意两点：（1）可逆反应既可向正反应方向进行，同时又可向逆反应方向进行；（2）可逆反应不能进行到底，只能反应到一定程度达到平衡状态，平衡时各物质的物质的量都大于零。
对于本题，若反应从题给某一时刻开始向正反应方向进行并达到平衡，此时NH3的浓度应小于0.4 mol/L；若反应从题给某一时刻开始向逆反应方向进行并达到平衡，此时N2的浓度应小于0.2 mol/L，H2的浓度应小于0.6 mol/L；从题给量的关系易知无论反应进行到什么程度，c (N2)∶c (H2)=1∶3，因此，两者不可能同时均为0.18 mol/L。
【总结升华】解答可逆反应的问题要特别注意，即反应物不可能完全转化为生成物，生成物也不可能完全转化为反应物。另外还要注意量的变化，元素原子不可能凭空增加或减少。总之要注意：“可逆”和“守恒”。
举一反三：
【变式1】对于可逆反应2SO2+O22SO3，在混合气体中充入一定量的18O2，足够长的时间后，18O（ ）。
A．只存在于O2中 B．只存在于O2和SO3中
C．只存在于O2和SO2中 D．存在于SO2、O2和SO3中
【答案】D
类型二、化学平衡的概念及其建立
例2、（2019 北京朝阳）在一定条件下，容器内某一反应M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如下图所示，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的浓度的2倍
【思路点拨】仔细观察图像，根据图像写出方程式是解题的关键。
【答案】D
【解析】由图像知，0～t2时间内N的物质的量的变化量是M物质的量的变化量的2倍，可得反应的方程式为2NM；t2时刻体系并未达到平衡，故正反应速率与逆反应速率不相等；t3时刻反应已达到平衡，此时v (正)=v (逆)，因此选项A、B、C的说法都是错误的。
【总结升华】对于一个由正反应开始的反应体系，随着反应的进行，反应物不断减少，生成物不断增多，v (正)越来越小，v (逆)越来越大，但始终v (正)＞v (逆)，反应进行到某一时刻，v (正)=v (逆)，这时就达到了化学平衡。
举一反三：
【变式1】哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下使该反应发生N2+3H22NH3，有关说法正确的是（ ）。
A．达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3
B．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化
D．达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零
【答案】C
类型三、化学平衡的标志
例3、在一定温度下的定容密闭容器中，当容器中的下列物理量不再变化时，表明反应：A (s)+2B (g)C (g)+D (g)已达平衡的是（ ）。
A．混合气体的压强 B．混合气体的密度
C．B的物质的量浓度 D．气体的总物质的量
【答案】B、C
【解析】考查反应：A (s)+2B (g)C (g)+D (g)，方程式两边气体分子的化学计量数之和相等，显然混合气体的压强和总物质的量均始终保持不变，不能用来判断反应是否达到平衡；由于A是固体，所以(气)是一个变化量，而c (B)也是一个变化量，那么当(气)、c (B)不再变化时说明反应已达到平衡。
【总结升华】对于反应前后气体物质的分子数相等的可逆反应，不能用气体的总物质的量、总压强、平均相对分子质量等是否随时间变化来判断该反应是否达到了平衡状态。
举一反三：
【变式1】一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X (g)+2Y (g)2Z (g)一定达到化学平衡状态的是（ ）。
①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2 ②X、Y、Z的浓度不再发生变化 ③容器中的压强不再发生变化 ④单位时间内生成n mol Z，同时生成2n mol Y
A．①② B．①④ C．②③ D．③④
【答案】C
【变式2】在一定温度下，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C的分解速率相等
B．A、B、C的浓度不再发生变化
C．单位时间内生成n mol A同时生成3n mol B
D．A、B、C的分子数之比为1:3:2
【答案】AB
【变式3】（2019 衡水模拟）在一个不传热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，当m、n、p、q为任意整数时，反应达到平衡的标志是（ ）
①体系压强不再改变
②体系温度不再改变
③各组分的浓度不再改变
④各组分的质量分数不再改变
⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q
⑥单位时间内mmol A断键反应，同时pmol C也断键反应
⑦体系的密度不再变化
A.③④⑤⑥ B.②③④⑥ C.①③④⑤ D.③④⑥⑦
【答案】B
【解析】因为m+n与p+q的关系不确定，故容器内的压强随时间的变化不一定是变量，故①不一定是平衡状态；因容器是不传热的恒容密闭容器，反应过程中，体系中的温度应随时间发生变化，当温度不变时是平衡状态；各组分的浓度不再改变和各组分的质量分数不再改变，反应都一定是平衡状态；反应过程的任何阶段都有反应速率之比等于方程式的化学计量数之比的关系，故⑤不一定是平衡状态；单位时间内mmol A断键反应，则说明有pmol C生成(同时pmol C也断键反应)，故⑥能说明反应已达平衡状态；体系的总质量和总体积始终不变，体系的密度始终不变化，故⑦不能说明反应已达平衡状态。
类型四、化学平衡常数
例4、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2 (g)+H2 (g)CO (g)+H2O (g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如下表：
T（℃）
700
800
1000
K
0.6
1.0
1.7
回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=________。
（2）正反应为________（填“吸热”或“放热”）反应。
（3）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
a．容器中压强不变 b．混合气体中，c (CO)不变
c．v正 (H2)=v逆 (H2O) d．c (CO2)=c (CO)
（4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c (CO2)·c (H2)=c (CO)·c (H2O)，试判断此时的温度为________℃。
【答案】（1）。
（2）吸热
（3）b、c
（4）800
【解析】（1）。
（2）由表中数据可以看出T升高，K增大。所以判断出正反应为吸热反应。
（3）由于该反应是一个反应前后气体物质化学计量数之和相等的反应，所以在恒容时，容器内的压强一直不变，不能用作平衡状态的判断；c (CO2)=c (CO)并不代表着它们的浓度就不发生变化，所以也不能判断是否达到平衡；b、c可以。
（4）根据c (CO2)·c (H2)=c (CO)·c (H2O)，所以K=1.0，对应表中温度为800℃。
[特别提示] 理解好平衡常数K的含义，就可以理解好化学平衡状态，一定要熟练掌握T与K的关系以及平衡常数的表达式的书写。
举一反三：
【变式1】下列反应在210℃达到平衡：
①PCl5 (g)PCl3 (g)+Cl2 (g) ΔH1＞1 K=1
②CO (g)+Cl2 (g)COCl2 (g) ΔH2＜0 K=5×104
③COCl2 (g)CO (g)+Cl2 (g) ΔH3＞0 K
（1）根据反应①的平衡常数K的表达式，下列等式必定成立的是（ ）。
A．c (PCl5)=c (PCl3)=c (Cl2)=1
B．c (PCl5)=c (PCl3)·c (Cl2)=1
C．c (PCl5)=c (PCl3)·c (Cl2)
反应②和反应③的平衡常数K的表达式________（填“相同”或“不同”）。
（2）降低Cl2浓度，反应③的K值________（填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）要使反应①和反应②的K值相等，应采取的措施是（ ）。
A．反应①②同时升温 B．反应①②同时降温 C．反应①降温，反应②维持210℃
【答案】C 不同 （2）不变 （3）A
【解析】可逆反应达到化学平衡，生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积之比为一常数。对于反应①来说：，故（1）应选C。反应②和③的反应物、生成物恰好颠倒，K的表达式是不同的。平衡常数与物质浓度无关，只随温度而变，温度升高，正反应为吸热反应的K值增大，正反应为放热反应的K值减小，所以（2）应填不变，（3）应选A。
类型五、化学平衡常数与平衡转化率的计算
例5、（2019 天津高考）某温度下，在2L的密闭容器中，加入1molX（g）和2molY（g）发生反应：X（g）+mY（g）3Z（g），平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1molZ（g），再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是（ ）
A．m=2
B．两次平衡的平衡常数相同
C．X与Y的平衡转化率之比为1:1
D．第二次平衡时，Z的浓度为0.4 mol·L－1
【思路点拨】“三步法”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。要注意计算的单位必须保持统一，可以用mol、mol/L，也可以用L。
【答案】D
【解析】c初（X）=0.5mol/L，c初（Y）=1mol/L
设第一次化学平衡建立时消耗的X为xmol/L，则
（0.5-x）：（1-mx）：3x=30%：60%：10%=3:6:1
可得出x=0.05，m=2
A．根据计算结果可知A正确；
B．平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，故B正确；
C．α（X）=0.05 /0.5×100%=10%，α（Y）=0.1/1×100%=10%，故C正确；
D．根据m=2知该反应为反应前后气体总量不变的反应，故第二次平衡时Z的物质的量为：4×10%=0.4mol，故Z的浓度为0.4mol/2L=0.2mol/L，故D项错误；
故选D。
【总结升华】有关化学平衡的基本计算
(1)物质浓度的变化关系
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物质的计量数之比。
(2)反应的转化率(α)：α＝×100％
(3)在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论：
恒温、恒容时： ；恒温、恒压时：n1/n2=V1/V2
(4)计算模式（“三段式”）
举一反三：
【变式1】在密闭容器中给CO和水蒸气的混合物加热到800℃时，有下列平衡：CO (g)+H2O (g)CO2 (g)+H2 (g)，且K=1，若用2 mol CO和10 mol H2O (g)相互混合并加热到800℃，则CO的转化率为（ ）。
A．16.7％ B．50％ C．66.7％ D．83.5％
【答案】D
【解析】设平衡时CO消耗x mol，假定总体积为1 L
CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)
起始物质的量 / mol 2 10 0 0
转化物质的量 / mol x x x x
平衡物质的量 / mol 2－x 10－x x x
依题意：，
x2=(2―x)(10―x)，
x=1.67 mol。
所以CO的转化率。
类型六、化学平衡计算的一般方法
例6、将6 mol A、3 mol B充入容积为0.5 L的密闭容器中，进行如下反应：2A (g)+B (g)2C (g)，经60 s后反应达到平衡状态，平衡时容器内压强为起始时压强的0.8倍，则用A表示的反应速率为________，B的转化率为________，平衡时C的物质的量浓度为________。
【答案】0.12mol／(L·S) 60％ 7.2 mol/L
【解析】设反应开始到达平衡时消耗B的物质的量为n mol，则
2A (g) + B(g) 2C (g)
起始物质的量／mol 6 3 0
转化物质的量／mol 2n n 2n
平衡物质的量／mol 6－2n 3－n 2n
根据阿伏加德罗定律，温度一定时，气体的体积比与压强比相等，有，即n=1.8。
则用A表示的反应速率为
，B的转化率，C的平衡浓度=。
举一反三：
【变式1】在1 L密闭容器中，把1 mol A和1 mol B混合发生如下反应：3A (g)+B (g)xC (g)+2D (g)，当反应达到平衡时，生成0.4 mol D，并测得C的平衡浓度为0.4 mol·L－1，下列叙述中正确的是（ ）。
A．x的值为2 B．A的转化率为40％
C．B的平衡浓度为0.8 mol·L－1 D．D的体积分数为25％
【答案】A、C
【解析】
3A (g) + B (g) xC (g) + 2D (g)
起始浓度 / (mol·L－1) 1 1 0 0
转化浓度 / (mol·L－1) 0.6 0.2 0.4 0.4
平衡浓度 / (mol·L－1) 0.4 0.8 0.4 0.4
由反应物的转化浓度与方程式中物质前系数成正比可知：x=2；
；
；
。
【巩固练习】
一、选择题
1．分析各选项中的各组反应，其中互为可逆反应的是（ ）。
A．2KHCO3 K2CO3＋H2O＋CO2↑ K2CO3＋H2O＋CO2===2KHCO3 B．CO2＋H2O===H2CO3 H2CO3===CO2＋H2O C．NH3＋HCl===NH4Cl NH4Cl NH3＋HCl D．2NaCl Na＋Cl2↑ 2Na＋Cl2 2NaCl
2．关于化学平衡常数的叙述中，正确的是（ ）。
A．只与化学方程式本身和温度有关
B．只与反应的温度有关
C．与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响
D．只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数
3．X、Y、Z三种气体，取X和Y按1∶1的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X+2Y2Z，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2，则Y的转化率最接近于（ ）。
A．33％ B．40％ C．50％ D．65％
4．一定温度下，对于可逆反应N2 (g)+3H2 (g)2NH3 (g)（正反应放热）的下列叙述，不能说明反应已达化学平衡状态的是（ ）。
A．恒容容器内混合气体的密度不再变化
B．NH3的生成速率与H2的生成速率之比为2∶3
C．恒压容器内混合气体的总物质的量不再变化
D．单位时间内断裂a mol N≡N键，同时断裂6a mol N—H键
5．在一定条件下，测得反应2CO2==2CO+O2，达到平衡时体系的平均式量为M，则在相同条件下，可以表示CO2分解率的计算式为（ ）。
A． B． C． D．
6．（2019 山东济南期中）一定温度下，反应N2 (g)+3H2 (g)2NH3 (g)的反应热和化学平衡常数分别为△H和K，则相同温度时反应4NH3 (g) 2N2 (g)+6H2 (g)的反应热和化学平衡常数为（ ）。
A．2△H和2K B．-2△H和K2 C．-2△H和K-2 D．2△H和-2K
7．（2019江西南昌二中期中）在一密闭容器中加入A、B两种气体，保持一定温度，在t1 s、t2 s、t3 s、t4 s时刻测得各物质的浓度如下：
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
据此下列结论中正确的是（ ）
A．在容器中发生的反应为2A (g)+B (g)2C (g)
B．该温度下，此反应的平衡常数为0.25
C．A的转化率比B的转化率低
D．在t3 s时反应已经停止
8．将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①NH4I (s)NH3 (g)+HI (g)；②2HI (g)H2 (g)+I2 (g)达到平衡时，c (H2)=0.5 mol·L－1，c (HI)=4 mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为（ ）。
A．9 mol2·L－2 B．16 mol2·L－2 C．20 mol2·L－2 D．25 mol2·L－2
9．298 K时，各反应的平衡常数如下：
①N2 (g)+O2 (g)2NO (g) K=1×10－30；
②2H2 (g)+O2 (g)2H2O (g) K=2×1081 (mol·L－1)－1；
③2CO2 (g)2CO (g)+O2 (g) K=4×10－92 mol·L－1。
则常温下，NO、H2O、CO2这三个化合物分解放氧的倾向最大的是（ ）。
A．① B．② C．③ D．无法判断
10．在5 L的密闭容器中充入2 mol A气体和1 mol B气体，存一定条件下发生反应：2A (g)+B (g)2C (g)达平衡时，在相同条件下测得容器内混合气体的压强是反应前的，则A的转化率为（ ）。
A．67％ B．50％ C．25% D．5％
11．下列方法中可以说明2 HI (g)H2 (g)+I2 (g)已达到平衡的是（ ）。
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 ③百分组成w (HI)=w (I2) ④反应速率v (H2)=v (I2)=0.5v (HI)时 ⑤c (HI)∶c (H2)∶c (I2)=2∶1∶1时 ⑥温度和体积一定时，容器内压强不再变化 ⑦温度和体积一定时，某一生成物的浓度不再变化 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变化 ⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
A．②③⑤ B．①④⑦ C．②⑦⑨ D．⑧⑨⑩
二、填空题
1．在一个容积为500 mL的密闭容器中，充入5 mol H2和2 mol CO，在一定温度、压强下发生如下反应：2H2 (g)+CO (g)CH3OH (g)，经5 s后达到平衡状态。若此时测得CH3OH蒸气的浓度为2 mol/L。试求：
（1）以H2的浓度变化表示的该反应的速率。
（2）达到平衡时CO的转化率。
（3）该温度下的平衡常数K。
2．在密闭容器中，将0.020 mol·L－1 CO和0.020 mol·L－1 H2O (g)混合加热到773 K时，达到下列平衡CO (g)+H2O (g)CO2 (g)+H2 (g)，K=9，求CO的转化率。
3．反应AX3（g）+X2（g）?AX5（g）在容积为10L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2mol，反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。
用p0表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX3的平衡转化率，则α的表达式为 ；实验a和c的平衡转化率：αa为 、αc为 。
4．在100℃时，将0.10 mol的四氧化二氮气体充入1 L抽空的密闭容器中，隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到如下表格，试填空：
时间／s
0
20
40
60
80
100
c (N2O4) / mol·L－1
0.10
c1
0.05
c3
a
b
c (NO2) / mol·L－1
0.00
0.06
c2
0.12
0.12
0.12
（1）该反应的化学方程式为________________，达到平衡时四氧化二氮的转化率为________；表中c2________c3________a________b（填“＞”“＜”或“＝”）。
（2）20 s时四氧化二氮的浓度c1=________mol/L，在0～20 s内四氧化二氮的平均反应速率为________mol／（L·s）。
（3）若在相同情况下，最初向该容器充入的是二氧化氮气体，要达到上述同样的平衡状态，二氧化氮的起始浓度是________mol/L。
5．合成氨反应N2 (g)+3H2 (g)2NH3 (g)在某温度下达平衡时，各物质的浓度是c (N2)=3 mol·L－1，c (H2)=9 mol·L－1，c (NH3)=4 mol·L－1，求该温度时的平衡常数和N2、H2的起始浓度。
6．（2019 宁夏银川一中测试）2019年1月4日，国家减灾办、民政部首次将危害健康的雾霾天气纳入2019年自然灾情进行通报。雾霾的形成与汽车尾气和燃煤有直接的关系，新近出版的《前沿科学》杂志刊发的中国环境科学研究院研究员的论文《汽车尾气污染及其危害》，其中系统地阐述了汽车尾气排放对大气环境及人体健康造成的严重危害。
（1）用SO2气体可以消除汽车尾气中NO2，已知NO2 (g)+SO2 (g)SO3 (g)+NO (g)，一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于体积为1 L的密闭容器中发生上述反应。下列能说明反应达到平衡状态的是_____。
a．体系压强保持不变
b．混合气体颜色保持不变
c．SO3和NO的体积比保持不变
d．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6，则平衡常数K=________。
（2）目前降低尾气中的NO和CO可行方法是在汽车排气管上安装催化转化器。NO和CO在催化转换器中发生反应：2CO (g)+2NO (g)N2 (g)+2CO2 (g)ΔH=－a kJ·mol－1。在25℃和101 kPa下。将2.0 mol NO、2.4 mol CO通入到固定容积为2 L的容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：
有害气体NO的转化率为________，0～15 min，NO的平均速率v (NO)=________mol·L－1·min－1。
（3）消除汽车尾气中NO2也可以用CO，已知2NO (g)+O2 (g)==2NO2 (g) ΔH=－b kJ·mol－1；CO的标准燃烧热ΔH=－c kJ·mol－1。写出消除汽车尾气中NO2的污染时，NO2与CO的反应的热化学方程式________。
【参考答案】
一、选择题
1．B
【解析】可逆反应是指同一条件下进行的反应，而选项A、C、D中的两反应的反应条件不同，均不属于可逆反应。
2．A
【解析】大量实验证明，化学平衡常数决定于两个方面的因素：化学反应的本身和反应体系的温度，与起始浓度等其他外界条件没有任何关系。
3．D
【解析】由已知：X + 2Y2Z
起始： 1 1 0
转化： a 2a 2a
平衡： 1－a 1－2a 2a
根据题意有：，，Y的转化率最接近65%。
4．A
【解析】反应物、生成物均为气体，在恒容容器中质量不变，体积不变，密度恒不变。
5．D
【解析】设起始投入CO2为1 mol，CO2转化率为x，则计算式为：
2CO2 2CO + O2
起始量 1 0 0
变化量 x x
平衡量 1―x x
，则。
6．C
【解析】由题意可知，2N2 (g)+6H2 (g)4NH3 (g)的反应热和化学平衡常数分别为2△H和K2，将反应方程式反向后，反应热为-2△H，化学平衡常数为K-2。
7．B
【解析】A项，由表中数据可知，t1 s→t2 s，A、B分别消耗了3 mol·L－1、1.5 mol·L－1，同时生成了1.5 mol·L－1的C，故发生的反应为：2A (g)+B (g)C (g)，A项错误；B项，反应在t3 s时达到平衡，2A (g)+B (g)C (g)，平衡常数，B项正确；C项，由t1 s的数据结合化学反应方程式可知，反应开始时，A、B的浓度分别为(6+2) mol·L－1、(5+1) mol·L－1，即分别为8 mol·L－1、6 mol·L－1，平衡时A、B的浓度分别为2 mol·L－1、3 mol·L－1，则A的转化率为：，B的转化率为，故A的转化率大于B的转化率，C错误；D项，t1 s时该可逆反应达到了平衡状态，但反应仍然进行，只是正、逆反应速率相等，故D项错误。
8．C
【解析】根据反应②：2HI (g)H2 (g)+I2 (g)消耗的c (HI)=2c (H2)=1 mol·L―1，再结合反应①：NH4I (s)NH3 (g)+HI (g)知：c (NH3)=c (HI)=1 mol·L―1+4 mol·L―1=5 mol·L―1。因此该温度下，反应①的平衡常数：K=c (NH3)·c (HI)=5 mol·L―1×4 mol·L―1=20 mol2·L―2。
9．A
【解析】要判断NO、H2O、CO2这三个化合物分解放氧的倾向，则必须求出各个分解放氧反应的平衡常数，然后比较大小即可。由计算可知：
①2NO (g)N2 (g)+O2 (g) K=1×1030；
②2H2O (g)2H2 (g)+O2 (g) K=5×10―82 mol·L―1；
③2CO2 (g)2CO (g)+O2 (g) K=4×10―92 mol·L―1；
平衡常数越大，表示反应进行得越彻底，因此反应①即NO分解放氧的倾向最大。
10．B
【解析】根据阿伏加德罗定律的推论，同温同体积时，气体压强之比等于物质的量之比，平衡时气体的物质的量为。
解法一：设达到平衡时，B反应了x mol，根据
2A (g) + B (g) 2C (g)
反应前 2 1 0
变化量 2x x 2x
平衡时 2―2x 1―x 2x
则(2―2x)+(1―x)+2x=2.5，x=0.5，
。
解法二：根据反应的差量关系计算。
由：2A (g) + B (g) 2C (g) Δn
2 mol 1 mol 2 mol 1 mol
分析可知，反应前后气体物质的量的差量等于反应掉的B的物质的量。
n (B)=Δn=(2+1) mol－2.5 mol=0.5 mol，
n (A)=2n (B)=1 mol，求得(A)=50%。
11．C
【解析】可逆反应是否达到平衡状态主要考虑以下几个方面：
（1）微观标志：v (正)=v (逆)≠0。具体表现在：
①同一种物质的生成速率等于消耗速率。
②在化学方程式同一边的不同物质生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比。
③化学方程式两边的不同物质生成速率或消耗速率之比等于化学计量数之比。
（2）宏观标志：各组分的浓度保持一定。具体表现在：
①各组分的物质的量浓度不随时间的改变而改变。
②各气体组成的体积分数不随时间的改变而改变。
③各组分的物质的量之比、分子个数之比保持不变。
二、填空题
1．（1）0.8 mol·L―1·s―1 （2）50% （3）0.028 mol―2·L―2
【解析】开始时，
2H2 (g) + CO (g) CH3OH (g)
开始浓度 10 mol·L―1 4 mol·L―1 0
变化浓度 4 mol·L―1 2 mol·L―1 2 mol·L―1
平衡浓度 6 mol·L―1 2 mol·L―1 2 mol·L―1
（1）；
（2）CO的转化率为；
（3）。
2．75%
【解析】设转化的CO的浓度为x mol·L―1，由题意知
CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)
起始浓度／(mol·L―1) 0.020 0.020 0 0
转化浓度／(mol·L―1) x x x x
平衡浓度／(mol·L―1) 0.020―x 0.020―x x x
则，解得x=0.015，
故转化率。
3．α=2（1﹣）；50%；40%
【解析】用p0表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX3的平衡转化率，根据压强之比就等于物质的量之比有：，n=，
4．（1）N2O42NO2 60% ＞ ＝ ＝ （2）0.07 0.0015 （3）0.20
【解析】（1）根据方程式：N2O42NO2，则1 mol N2O4分解，产生2 mol NO2；平衡时，c (NO2)为0.12 mol / L，则发生分解的N2O4为0.06 mol，其转化率为60%。由表中数据可知，c2=0.10 mol·L―1，c3、a、b为平衡时的量，浓度保持不变。
（2）20 s时产生0.06 mol / L NO2时，分解的N2O4为0.03 mol / L，故20 s时，c1=0.1 mol / L―0.03 mol / L=0.07 mol / L，。
（3）若从NO2开始，即相当于从逆方向开始，0.1 mol的N2O4即相当于0.2 mol的NO2。
5．该温度下K=7.32×10―3，起始时c (N2)=5 mol·L―1，c (H2)=15 mol·L―1。
【解析】由题意知：由平衡时各物质的浓度可求出该温度时的平衡常数，再根据合成氨反应方程式和反应起始浓度可求出N2、H2的起始浓度。
N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)
c起始／(mol·L―1) x y 0
c转化／(mol·L―1) a 3a 2a
c平衡／(mol·L―1) 3 9 4
即，
由题意得，解得a=2，x=5，y=15。
6．（1）b 2.67（或） （2）40% 0.027
（3）4CO (s)+2NO2 (g)N2 (g)+4CO2 (g) ΔH=(－a+b－2c) kJ·mol－1
【解析】（1）a项该反应前后气体的物质的量不变，无论反应是否达到平衡，气体的总物质的量不变，体系的总压强不变，即a项不能说明反应达到平衡状态；b项，混合气体颜色保持不变，说明c (NO2)不变，反应已达到平衡状态；无论反应是否达到平衡，生成物之间的体积比均保持不变，c项不能说明反应达到平衡状态；d项，消耗1 mol SO3和生成1 mol NO2表示的是同一方向的反应，不能说明反应已达到平衡状态。
设NO2、SO2的初始物质的量分别为1 mol、2 mol，则：
NO2 (g) + SO2 (g) SO3 (g)+NO (g)
起始（mol·L－1） 1 2 0 0
变化（mol·L－1） x x x x
某时刻（mol·L－1） 1－x 2－x x x
则(1－x)∶(2－x)=1∶6，解得：x=0.8。。（2）①Δc (NO)=Δc (CO)=(1.2－0.8) mol·L－1=0.4 mol·L－1，Δn (NO)=0.4 mol·L－1×2 L=0.8 mol，则NO的转化率。NO的平均速率。
（3）由题意可知，①2CO (g)+2NO (g)N2 (g)+2CO2 (g) ΔH=－a kJ·mol－1，②2 NO (g)+O2 (g)2NO2 (g) ΔH=－b kJ·mol－1，③CO (g)+O2 (g)==CO2 (g) ΔH=－c kJ·mol－1。根据盖斯定律，①－②+2×③得：4CO (g)+2NO2 (g)N2 (g)+4CO2 (g) ΔH=(－a+b－2c) kJ·mol－1。
【学习目标】
1、了解化学平衡建立的过程，知道化学平衡常数的含义；
2、理解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率
【典型例题】
类型一、可逆反应
例1、在一定量的密闭容器中进行反应：N2 (g)+3H2 (g)2NH3 (g)。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L。当反应达到平衡时，可能存在的数据是（ ）。
A．N2为0.2 mol/L，H2为0.6 mol/L B．N2为0.15 mol/L
C．N2、H2均为0.18 mol/L D．NH3为0.4 mol/L
【答案】B
【解析】本题考查对可逆反应的特征的理解，解答时，应注意两点：（1）可逆反应既可向正反应方向进行，同时又可向逆反应方向进行；（2）可逆反应不能进行到底，只能反应到一定程度达到平衡状态，平衡时各物质的物质的量都大于零。
对于本题，若反应从题给某一时刻开始向正反应方向进行并达到平衡，此时NH3的浓度应小于0.4 mol/L；若反应从题给某一时刻开始向逆反应方向进行并达到平衡，此时N2的浓度应小于0.2 mol/L，H2的浓度应小于0.6 mol/L；从题给量的关系易知无论反应进行到什么程度，c (N2)∶c (H2)=1∶3，因此，两者不可能同时均为0.18 mol/L。
【总结升华】解答可逆反应的问题要特别注意，即反应物不可能完全转化为生成物，生成物也不可能完全转化为反应物。另外还要注意量的变化，元素原子不可能凭空增加或减少。总之要注意：“可逆”和“守恒”。
举一反三：
【变式1】对于可逆反应2SO2+O22SO3，在混合气体中充入一定量的18O2，足够长的时间后，18O（ ）。
A．只存在于O2中 B．只存在于O2和SO3中
C．只存在于O2和SO2中 D．存在于SO2、O2和SO3中
【答案】D
类型二、化学平衡的概念及其建立
例2、（2019 北京朝阳）在一定条件下，容器内某一反应M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如下图所示，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的浓度的2倍
【思路点拨】仔细观察图像，根据图像写出方程式是解题的关键。
【答案】D
【解析】由图像知，0～t2时间内N的物质的量的变化量是M物质的量的变化量的2倍，可得反应的方程式为2NM；t2时刻体系并未达到平衡，故正反应速率与逆反应速率不相等；t3时刻反应已达到平衡，此时v (正)=v (逆)，因此选项A、B、C的说法都是错误的。
【总结升华】对于一个由正反应开始的反应体系，随着反应的进行，反应物不断减少，生成物不断增多，v (正)越来越小，v (逆)越来越大，但始终v (正)＞v (逆)，反应进行到某一时刻，v (正)=v (逆)，这时就达到了化学平衡。
举一反三：
【变式1】哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下使该反应发生N2+3H22NH3，有关说法正确的是（ ）。
A．达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3
B．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化
D．达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零
【答案】C
类型三、化学平衡的标志
例3、在一定温度下的定容密闭容器中，当容器中的下列物理量不再变化时，表明反应：A (s)+2B (g)C (g)+D (g)已达平衡的是（ ）。
A．混合气体的压强 B．混合气体的密度
C．B的物质的量浓度 D．气体的总物质的量
【答案】B、C
【解析】考查反应：A (s)+2B (g)C (g)+D (g)，方程式两边气体分子的化学计量数之和相等，显然混合气体的压强和总物质的量均始终保持不变，不能用来判断反应是否达到平衡；由于A是固体，所以(气)是一个变化量，而c (B)也是一个变化量，那么当(气)、c (B)不再变化时说明反应已达到平衡。
【总结升华】对于反应前后气体物质的分子数相等的可逆反应，不能用气体的总物质的量、总压强、平均相对分子质量等是否随时间变化来判断该反应是否达到了平衡状态。
举一反三：
【变式1】一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X (g)+2Y (g)2Z (g)一定达到化学平衡状态的是（ ）。
①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2 ②X、Y、Z的浓度不再发生变化 ③容器中的压强不再发生变化 ④单位时间内生成n mol Z，同时生成2n mol Y
A．①② B．①④ C．②③ D．③④
【答案】C
【变式2】在一定温度下，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C的分解速率相等
B．A、B、C的浓度不再发生变化
C．单位时间内生成n mol A同时生成3n mol B
D．A、B、C的分子数之比为1:3:2
【答案】AB
【变式3】（2019 衡水模拟）在一个不传热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，当m、n、p、q为任意整数时，反应达到平衡的标志是（ ）
①体系压强不再改变
②体系温度不再改变
③各组分的浓度不再改变
④各组分的质量分数不再改变
⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q
⑥单位时间内mmol A断键反应，同时pmol C也断键反应
⑦体系的密度不再变化
A.③④⑤⑥ B.②③④⑥ C.①③④⑤ D.③④⑥⑦
【答案】B
【解析】因为m+n与p+q的关系不确定，故容器内的压强随时间的变化不一定是变量，故①不一定是平衡状态；因容器是不传热的恒容密闭容器，反应过程中，体系中的温度应随时间发生变化，当温度不变时是平衡状态；各组分的浓度不再改变和各组分的质量分数不再改变，反应都一定是平衡状态；反应过程的任何阶段都有反应速率之比等于方程式的化学计量数之比的关系，故⑤不一定是平衡状态；单位时间内mmol A断键反应，则说明有pmol C生成(同时pmol C也断键反应)，故⑥能说明反应已达平衡状态；体系的总质量和总体积始终不变，体系的密度始终不变化，故⑦不能说明反应已达平衡状态。
类型四、化学平衡常数
例4、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2 (g)+H2 (g)CO (g)+H2O (g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如下表：
T（℃）
700
800
1000
K
0.6
1.0
1.7
回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=________。
（2）正反应为________（填“吸热”或“放热”）反应。
（3）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
a．容器中压强不变 b．混合气体中，c (CO)不变
c．v正 (H2)=v逆 (H2O) d．c (CO2)=c (CO)
（4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c (CO2)·c (H2)=c (CO)·c (H2O)，试判断此时的温度为________℃。
【答案】（1）。
（2）吸热
（3）b、c
（4）800
【解析】（1）。
（2）由表中数据可以看出T升高，K增大。所以判断出正反应为吸热反应。
（3）由于该反应是一个反应前后气体物质化学计量数之和相等的反应，所以在恒容时，容器内的压强一直不变，不能用作平衡状态的判断；c (CO2)=c (CO)并不代表着它们的浓度就不发生变化，所以也不能判断是否达到平衡；b、c可以。
（4）根据c (CO2)·c (H2)=c (CO)·c (H2O)，所以K=1.0，对应表中温度为800℃。
[特别提示] 理解好平衡常数K的含义，就可以理解好化学平衡状态，一定要熟练掌握T与K的关系以及平衡常数的表达式的书写。
举一反三：
【变式1】下列反应在210℃达到平衡：
①PCl5 (g)PCl3 (g)+Cl2 (g) ΔH1＞1 K=1
②CO (g)+Cl2 (g)COCl2 (g) ΔH2＜0 K=5×104
③COCl2 (g)CO (g)+Cl2 (g) ΔH3＞0 K
（1）根据反应①的平衡常数K的表达式，下列等式必定成立的是（ ）。
A．c (PCl5)=c (PCl3)=c (Cl2)=1
B．c (PCl5)=c (PCl3)·c (Cl2)=1
C．c (PCl5)=c (PCl3)·c (Cl2)
反应②和反应③的平衡常数K的表达式________（填“相同”或“不同”）。
（2）降低Cl2浓度，反应③的K值________（填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）要使反应①和反应②的K值相等，应采取的措施是（ ）。
A．反应①②同时升温 B．反应①②同时降温 C．反应①降温，反应②维持210℃
【答案】C 不同 （2）不变 （3）A
【解析】可逆反应达到化学平衡，生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积之比为一常数。对于反应①来说：，故（1）应选C。反应②和③的反应物、生成物恰好颠倒，K的表达式是不同的。平衡常数与物质浓度无关，只随温度而变，温度升高，正反应为吸热反应的K值增大，正反应为放热反应的K值减小，所以（2）应填不变，（3）应选A。
类型五、化学平衡常数与平衡转化率的计算
例5、（2019 天津高考）某温度下，在2L的密闭容器中，加入1molX（g）和2molY（g）发生反应：X（g）+mY（g）3Z（g），平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1molZ（g），再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是（ ）
A．m=2
B．两次平衡的平衡常数相同
C．X与Y的平衡转化率之比为1:1
D．第二次平衡时，Z的浓度为0.4 mol·L－1
【思路点拨】“三步法”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。要注意计算的单位必须保持统一，可以用mol、mol/L，也可以用L。
【答案】D
【解析】c初（X）=0.5mol/L，c初（Y）=1mol/L
设第一次化学平衡建立时消耗的X为xmol/L，则
（0.5-x）：（1-mx）：3x=30%：60%：10%=3:6:1
可得出x=0.05，m=2
A．根据计算结果可知A正确；
B．平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，故B正确；
C．α（X）=0.05 /0.5×100%=10%，α（Y）=0.1/1×100%=10%，故C正确；
D．根据m=2知该反应为反应前后气体总量不变的反应，故第二次平衡时Z的物质的量为：4×10%=0.4mol，故Z的浓度为0.4mol/2L=0.2mol/L，故D项错误；
故选D。
【总结升华】有关化学平衡的基本计算
(1)物质浓度的变化关系
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物质的计量数之比。
(2)反应的转化率(α)：α＝×100％
(3)在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论：
恒温、恒容时： ；恒温、恒压时：n1/n2=V1/V2
(4)计算模式（“三段式”）
举一反三：
【变式1】在密闭容器中给CO和水蒸气的混合物加热到800℃时，有下列平衡：CO (g)+H2O (g)CO2 (g)+H2 (g)，且K=1，若用2 mol CO和10 mol H2O (g)相互混合并加热到800℃，则CO的转化率为（ ）。
A．16.7％ B．50％ C．66.7％ D．83.5％
【答案】D
【解析】设平衡时CO消耗x mol，假定总体积为1 L
CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)
起始物质的量 / mol 2 10 0 0
转化物质的量 / mol x x x x
平衡物质的量 / mol 2－x 10－x x x
依题意：，
x2=(2―x)(10―x)，
x=1.67 mol。
所以CO的转化率。
类型六、化学平衡计算的一般方法
例6、将6 mol A、3 mol B充入容积为0.5 L的密闭容器中，进行如下反应：2A (g)+B (g)2C (g)，经60 s后反应达到平衡状态，平衡时容器内压强为起始时压强的0.8倍，则用A表示的反应速率为________，B的转化率为________，平衡时C的物质的量浓度为________。
【答案】0.12mol／(L·S) 60％ 7.2 mol/L
【解析】设反应开始到达平衡时消耗B的物质的量为n mol，则
2A (g) + B(g) 2C (g)
起始物质的量／mol 6 3 0
转化物质的量／mol 2n n 2n
平衡物质的量／mol 6－2n 3－n 2n
根据阿伏加德罗定律，温度一定时，气体的体积比与压强比相等，有，即n=1.8。
则用A表示的反应速率为
，B的转化率，C的平衡浓度=。
举一反三：
【变式1】在1 L密闭容器中，把1 mol A和1 mol B混合发生如下反应：3A (g)+B (g)xC (g)+2D (g)，当反应达到平衡时，生成0.4 mol D，并测得C的平衡浓度为0.4 mol·L－1，下列叙述中正确的是（ ）。
A．x的值为2 B．A的转化率为40％
C．B的平衡浓度为0.8 mol·L－1 D．D的体积分数为25％
【答案】A、C
【解析】
3A (g) + B (g) xC (g) + 2D (g)
起始浓度 / (mol·L－1) 1 1 0 0
转化浓度 / (mol·L－1) 0.6 0.2 0.4 0.4
平衡浓度 / (mol·L－1) 0.4 0.8 0.4 0.4
由反应物的转化浓度与方程式中物质前系数成正比可知：x=2；
；
；
。
【巩固练习】
一、选择题
1．分析各选项中的各组反应，其中互为可逆反应的是（ ）。
A．2KHCO3 K2CO3＋H2O＋CO2↑ K2CO3＋H2O＋CO2===2KHCO3 B．CO2＋H2O===H2CO3 H2CO3===CO2＋H2O C．NH3＋HCl===NH4Cl NH4Cl NH3＋HCl D．2NaCl Na＋Cl2↑ 2Na＋Cl2 2NaCl
2．关于化学平衡常数的叙述中，正确的是（ ）。
A．只与化学方程式本身和温度有关
B．只与反应的温度有关
C．与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响
D．只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数
3．X、Y、Z三种气体，取X和Y按1∶1的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X+2Y2Z，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2，则Y的转化率最接近于（ ）。
A．33％ B．40％ C．50％ D．65％
4．一定温度下，对于可逆反应N2 (g)+3H2 (g)2NH3 (g)（正反应放热）的下列叙述，不能说明反应已达化学平衡状态的是（ ）。
A．恒容容器内混合气体的密度不再变化
B．NH3的生成速率与H2的生成速率之比为2∶3
C．恒压容器内混合气体的总物质的量不再变化
D．单位时间内断裂a mol N≡N键，同时断裂6a mol N—H键
5．在一定条件下，测得反应2CO2==2CO+O2，达到平衡时体系的平均式量为M，则在相同条件下，可以表示CO2分解率的计算式为（ ）。
A． B． C． D．
6．（2019 山东济南期中）一定温度下，反应N2 (g)+3H2 (g)2NH3 (g)的反应热和化学平衡常数分别为△H和K，则相同温度时反应4NH3 (g) 2N2 (g)+6H2 (g)的反应热和化学平衡常数为（ ）。
A．2△H和2K B．-2△H和K2 C．-2△H和K-2 D．2△H和-2K
7．（2019江西南昌二中期中）在一密闭容器中加入A、B两种气体，保持一定温度，在t1 s、t2 s、t3 s、t4 s时刻测得各物质的浓度如下：
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
据此下列结论中正确的是（ ）
A．在容器中发生的反应为2A (g)+B (g)2C (g)
B．该温度下，此反应的平衡常数为0.25
C．A的转化率比B的转化率低
D．在t3 s时反应已经停止
8．将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①NH4I (s)NH3 (g)+HI (g)；②2HI (g)H2 (g)+I2 (g)达到平衡时，c (H2)=0.5 mol·L－1，c (HI)=4 mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为（ ）。
A．9 mol2·L－2 B．16 mol2·L－2 C．20 mol2·L－2 D．25 mol2·L－2
9．298 K时，各反应的平衡常数如下：
①N2 (g)+O2 (g)2NO (g) K=1×10－30；
②2H2 (g)+O2 (g)2H2O (g) K=2×1081 (mol·L－1)－1；
③2CO2 (g)2CO (g)+O2 (g) K=4×10－92 mol·L－1。
则常温下，NO、H2O、CO2这三个化合物分解放氧的倾向最大的是（ ）。
A．① B．② C．③ D．无法判断
10．在5 L的密闭容器中充入2 mol A气体和1 mol B气体，存一定条件下发生反应：2A (g)+B (g)2C (g)达平衡时，在相同条件下测得容器内混合气体的压强是反应前的，则A的转化率为（ ）。
A．67％ B．50％ C．25% D．5％
11．下列方法中可以说明2 HI (g)H2 (g)+I2 (g)已达到平衡的是（ ）。
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 ③百分组成w (HI)=w (I2) ④反应速率v (H2)=v (I2)=0.5v (HI)时 ⑤c (HI)∶c (H2)∶c (I2)=2∶1∶1时 ⑥温度和体积一定时，容器内压强不再变化 ⑦温度和体积一定时，某一生成物的浓度不再变化 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变化 ⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化
A．②③⑤ B．①④⑦ C．②⑦⑨ D．⑧⑨⑩
二、填空题
1．在一个容积为500 mL的密闭容器中，充入5 mol H2和2 mol CO，在一定温度、压强下发生如下反应：2H2 (g)+CO (g)CH3OH (g)，经5 s后达到平衡状态。若此时测得CH3OH蒸气的浓度为2 mol/L。试求：
（1）以H2的浓度变化表示的该反应的速率。
（2）达到平衡时CO的转化率。
（3）该温度下的平衡常数K。
2．在密闭容器中，将0.020 mol·L－1 CO和0.020 mol·L－1 H2O (g)混合加热到773 K时，达到下列平衡CO (g)+H2O (g)CO2 (g)+H2 (g)，K=9，求CO的转化率。
3．反应AX3（g）+X2（g）?AX5（g）在容积为10L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为0.2mol，反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。
用p0表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX3的平衡转化率，则α的表达式为 ；实验a和c的平衡转化率：αa为 、αc为 。
4．在100℃时，将0.10 mol的四氧化二氮气体充入1 L抽空的密闭容器中，隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到如下表格，试填空：
时间／s
0
20
40
60
80
100
c (N2O4) / mol·L－1
0.10
c1
0.05
c3
a
b
c (NO2) / mol·L－1
0.00
0.06
c2
0.12
0.12
0.12
（1）该反应的化学方程式为________________，达到平衡时四氧化二氮的转化率为________；表中c2________c3________a________b（填“＞”“＜”或“＝”）。
（2）20 s时四氧化二氮的浓度c1=________mol/L，在0～20 s内四氧化二氮的平均反应速率为________mol／（L·s）。
（3）若在相同情况下，最初向该容器充入的是二氧化氮气体，要达到上述同样的平衡状态，二氧化氮的起始浓度是________mol/L。
5．合成氨反应N2 (g)+3H2 (g)2NH3 (g)在某温度下达平衡时，各物质的浓度是c (N2)=3 mol·L－1，c (H2)=9 mol·L－1，c (NH3)=4 mol·L－1，求该温度时的平衡常数和N2、H2的起始浓度。
6．（2019 宁夏银川一中测试）2019年1月4日，国家减灾办、民政部首次将危害健康的雾霾天气纳入2019年自然灾情进行通报。雾霾的形成与汽车尾气和燃煤有直接的关系，新近出版的《前沿科学》杂志刊发的中国环境科学研究院研究员的论文《汽车尾气污染及其危害》，其中系统地阐述了汽车尾气排放对大气环境及人体健康造成的严重危害。
（1）用SO2气体可以消除汽车尾气中NO2，已知NO2 (g)+SO2 (g)SO3 (g)+NO (g)，一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于体积为1 L的密闭容器中发生上述反应。下列能说明反应达到平衡状态的是_____。
a．体系压强保持不变
b．混合气体颜色保持不变
c．SO3和NO的体积比保持不变
d．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6，则平衡常数K=________。
（2）目前降低尾气中的NO和CO可行方法是在汽车排气管上安装催化转化器。NO和CO在催化转换器中发生反应：2CO (g)+2NO (g)N2 (g)+2CO2 (g)ΔH=－a kJ·mol－1。在25℃和101 kPa下。将2.0 mol NO、2.4 mol CO通入到固定容积为2 L的容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：
有害气体NO的转化率为________，0～15 min，NO的平均速率v (NO)=________mol·L－1·min－1。
（3）消除汽车尾气中NO2也可以用CO，已知2NO (g)+O2 (g)==2NO2 (g) ΔH=－b kJ·mol－1；CO的标准燃烧热ΔH=－c kJ·mol－1。写出消除汽车尾气中NO2的污染时，NO2与CO的反应的热化学方程式________。
【参考答案】
一、选择题
1．B
【解析】可逆反应是指同一条件下进行的反应，而选项A、C、D中的两反应的反应条件不同，均不属于可逆反应。
2．A
【解析】大量实验证明，化学平衡常数决定于两个方面的因素：化学反应的本身和反应体系的温度，与起始浓度等其他外界条件没有任何关系。
3．D
【解析】由已知：X + 2Y2Z
起始： 1 1 0
转化： a 2a 2a
平衡： 1－a 1－2a 2a
根据题意有：，，Y的转化率最接近65%。
4．A
【解析】反应物、生成物均为气体，在恒容容器中质量不变，体积不变，密度恒不变。
5．D
【解析】设起始投入CO2为1 mol，CO2转化率为x，则计算式为：
2CO2 2CO + O2
起始量 1 0 0
变化量 x x
平衡量 1―x x
，则。
6．C
【解析】由题意可知，2N2 (g)+6H2 (g)4NH3 (g)的反应热和化学平衡常数分别为2△H和K2，将反应方程式反向后，反应热为-2△H，化学平衡常数为K-2。
7．B
【解析】A项，由表中数据可知，t1 s→t2 s，A、B分别消耗了3 mol·L－1、1.5 mol·L－1，同时生成了1.5 mol·L－1的C，故发生的反应为：2A (g)+B (g)C (g)，A项错误；B项，反应在t3 s时达到平衡，2A (g)+B (g)C (g)，平衡常数，B项正确；C项，由t1 s的数据结合化学反应方程式可知，反应开始时，A、B的浓度分别为(6+2) mol·L－1、(5+1) mol·L－1，即分别为8 mol·L－1、6 mol·L－1，平衡时A、B的浓度分别为2 mol·L－1、3 mol·L－1，则A的转化率为：，B的转化率为，故A的转化率大于B的转化率，C错误；D项，t1 s时该可逆反应达到了平衡状态，但反应仍然进行，只是正、逆反应速率相等，故D项错误。
8．C
【解析】根据反应②：2HI (g)H2 (g)+I2 (g)消耗的c (HI)=2c (H2)=1 mol·L―1，再结合反应①：NH4I (s)NH3 (g)+HI (g)知：c (NH3)=c (HI)=1 mol·L―1+4 mol·L―1=5 mol·L―1。因此该温度下，反应①的平衡常数：K=c (NH3)·c (HI)=5 mol·L―1×4 mol·L―1=20 mol2·L―2。
9．A
【解析】要判断NO、H2O、CO2这三个化合物分解放氧的倾向，则必须求出各个分解放氧反应的平衡常数，然后比较大小即可。由计算可知：
①2NO (g)N2 (g)+O2 (g) K=1×1030；
②2H2O (g)2H2 (g)+O2 (g) K=5×10―82 mol·L―1；
③2CO2 (g)2CO (g)+O2 (g) K=4×10―92 mol·L―1；
平衡常数越大，表示反应进行得越彻底，因此反应①即NO分解放氧的倾向最大。
10．B
【解析】根据阿伏加德罗定律的推论，同温同体积时，气体压强之比等于物质的量之比，平衡时气体的物质的量为。
解法一：设达到平衡时，B反应了x mol，根据
2A (g) + B (g) 2C (g)
反应前 2 1 0
变化量 2x x 2x
平衡时 2―2x 1―x 2x
则(2―2x)+(1―x)+2x=2.5，x=0.5，
。
解法二：根据反应的差量关系计算。
由：2A (g) + B (g) 2C (g) Δn
2 mol 1 mol 2 mol 1 mol
分析可知，反应前后气体物质的量的差量等于反应掉的B的物质的量。
n (B)=Δn=(2+1) mol－2.5 mol=0.5 mol，
n (A)=2n (B)=1 mol，求得(A)=50%。
11．C
【解析】可逆反应是否达到平衡状态主要考虑以下几个方面：
（1）微观标志：v (正)=v (逆)≠0。具体表现在：
①同一种物质的生成速率等于消耗速率。
②在化学方程式同一边的不同物质生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比。
③化学方程式两边的不同物质生成速率或消耗速率之比等于化学计量数之比。
（2）宏观标志：各组分的浓度保持一定。具体表现在：
①各组分的物质的量浓度不随时间的改变而改变。
②各气体组成的体积分数不随时间的改变而改变。
③各组分的物质的量之比、分子个数之比保持不变。
二、填空题
1．（1）0.8 mol·L―1·s―1 （2）50% （3）0.028 mol―2·L―2
【解析】开始时，
2H2 (g) + CO (g) CH3OH (g)
开始浓度 10 mol·L―1 4 mol·L―1 0
变化浓度 4 mol·L―1 2 mol·L―1 2 mol·L―1
平衡浓度 6 mol·L―1 2 mol·L―1 2 mol·L―1
（1）；
（2）CO的转化率为；
（3）。
2．75%
【解析】设转化的CO的浓度为x mol·L―1，由题意知
CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)
起始浓度／(mol·L―1) 0.020 0.020 0 0
转化浓度／(mol·L―1) x x x x
平衡浓度／(mol·L―1) 0.020―x 0.020―x x x
则，解得x=0.015，
故转化率。
3．α=2（1﹣）；50%；40%
【解析】用p0表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，α表示AX3的平衡转化率，根据压强之比就等于物质的量之比有：，n=，
4．（1）N2O42NO2 60% ＞ ＝ ＝ （2）0.07 0.0015 （3）0.20
【解析】（1）根据方程式：N2O42NO2，则1 mol N2O4分解，产生2 mol NO2；平衡时，c (NO2)为0.12 mol / L，则发生分解的N2O4为0.06 mol，其转化率为60%。由表中数据可知，c2=0.10 mol·L―1，c3、a、b为平衡时的量，浓度保持不变。
（2）20 s时产生0.06 mol / L NO2时，分解的N2O4为0.03 mol / L，故20 s时，c1=0.1 mol / L―0.03 mol / L=0.07 mol / L，。
（3）若从NO2开始，即相当于从逆方向开始，0.1 mol的N2O4即相当于0.2 mol的NO2。
5．该温度下K=7.32×10―3，起始时c (N2)=5 mol·L―1，c (H2)=15 mol·L―1。
【解析】由题意知：由平衡时各物质的浓度可求出该温度时的平衡常数，再根据合成氨反应方程式和反应起始浓度可求出N2、H2的起始浓度。
N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)
c起始／(mol·L―1) x y 0
c转化／(mol·L―1) a 3a 2a
c平衡／(mol·L―1) 3 9 4
即，
由题意得，解得a=2，x=5，y=15。
6．（1）b 2.67（或） （2）40% 0.027
（3）4CO (s)+2NO2 (g)N2 (g)+4CO2 (g) ΔH=(－a+b－2c) kJ·mol－1
【解析】（1）a项该反应前后气体的物质的量不变，无论反应是否达到平衡，气体的总物质的量不变，体系的总压强不变，即a项不能说明反应达到平衡状态；b项，混合气体颜色保持不变，说明c (NO2)不变，反应已达到平衡状态；无论反应是否达到平衡，生成物之间的体积比均保持不变，c项不能说明反应达到平衡状态；d项，消耗1 mol SO3和生成1 mol NO2表示的是同一方向的反应，不能说明反应已达到平衡状态。
设NO2、SO2的初始物质的量分别为1 mol、2 mol，则：
NO2 (g) + SO2 (g) SO3 (g)+NO (g)
起始（mol·L－1） 1 2 0 0
变化（mol·L－1） x x x x
某时刻（mol·L－1） 1－x 2－x x x
则(1－x)∶(2－x)=1∶6，解得：x=0.8。。（2）①Δc (NO)=Δc (CO)=(1.2－0.8) mol·L－1=0.4 mol·L－1，Δn (NO)=0.4 mol·L－1×2 L=0.8 mol，则NO的转化率。NO的平均速率。
（3）由题意可知，①2CO (g)+2NO (g)N2 (g)+2CO2 (g) ΔH=－a kJ·mol－1，②2 NO (g)+O2 (g)2NO2 (g) ΔH=－b kJ·mol－1，③CO (g)+O2 (g)==CO2 (g) ΔH=－c kJ·mol－1。根据盖斯定律，①－②+2×③得：4CO (g)+2NO2 (g)N2 (g)+4CO2 (g) ΔH=(－a+b－2c) kJ·mol－1。