第1节
化学反应的方向
1．下列说法正确的是( )
A．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的
B．自发反应熵一定增大，非自发反应熵一定减小或不变
C．自发反应在适当条件下才能实现
D．自发反应在任何条件下都能实现
解析：放热反应大多是能够自发进行的过程，而吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增大，可能减小，也可能不变；过程的自发性只能用于判断过程的方向，反应是否能实现还要看具体的条件。
答案：C
2．下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是( )
A．化学反应的焓变与其反应的方向无关
B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向
C．反应焓变为正值时不利于反应自发进行
D．焓变为负值的反应都能自发进行
答案：C
3．下列对熵的理解不正确的是( )
A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小
B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大
C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小
D．25
℃、1.01×105
Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增的反应
解析：熵指的是混乱程度，越混乱其熵值越大，故B正确；对于同一物质，由固→液→气三态熵值逐渐增大，故A正确；自发过程是熵增的过程，故C错误；对于D选项中的反应，由于反应后分子数增多，故熵值逐渐增大。
答案：C
4．在25
℃、1.01×105
Pa下，反应2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝56.7
kJ·mol－1能自发进行的合理解释是( )
A．该反应是分解反应
B．该反应的熵增效应大于焓变效应
C．该反应是熵减反应
D．该反应是放热反应
解析：该反应是吸热反应。不能只用焓判据来判断反应进行的方向，该反应过程中熵增大，是熵增反应。该反应能够自发进行，说明该反应是熵增效应大于焓变效应。
答案：B
5．指出下列反应或过程的ΔS的正、负号，并判断常温时，反应能否自发进行。
(1)2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)，ΔS________0，________自发进行。
(2)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，ΔS________0，________自发进行。
(3)－10
℃的水结冰，ΔS________0，________自发进行。
解析：(1)反应为ΔS>0的反应，能自发进行；(2)反应的ΔS>0，但常温下不能自发进行，高温时能自发进行；(3)过程ΔS<0，但却能自发进行。
答案：(1)> 能 (2)> 不能 (3)< 能
时间：40分钟
[A级 基础巩固]
基础题Ⅰ
1．碳铵(NH4HCO3)在室温下就能自发地分解产生氨气，下列有关说法中正确的是( )
A．碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大
B．碳铵分解是因为外界给予了能量
C．碳铵分解是吸热反应，根据焓判据，不能自发分解
D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解
答案：A
2．以下自发反应可用焓判据来解释的是( )
A．硝酸铵自发溶于水
B．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
ΔH＝＋56.7
kJ·mol－1
C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
ΔH＝＋74.9
kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6
kJ·mol－1
解析：焓判据能够说明放热反应为自发反应，而A、B、C三个自发过程均为吸热过程，显然不能单用焓判据来解释。只有D项可以用焓判据解释。
答案：D
3．汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列说法中正确的是( )
A．该反应是熵增大的反应
B．该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂
C．该反应常温下能自发进行，催化剂条件只是加快反应的速率
D．该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应
解析：只使用催化剂便可使尾气发生转化，故此反应能自发进行。因反应是气体物质的量减小的反应，故熵减小。因熵减小不利于反应自发，故自发进行的原因是反应放热。
答案：C
4．已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为( )
ΔH－TΔS＜0 反应能自发进行
ΔH－TΔS＝0 反应达到平衡状态
ΔH－TΔS＞0 反应不能自发进行
设反应A===D＋E ΔH－TΔS＝(－4
500＋11T)J·mol－1，要防止反应发生，温度必须( )
A．高于409
K
B．低于136
K
C．高于136
K而低于409
K
D．低于409
K
解析：要防止反应发生需满足ΔH－TΔS＞0的条件，解不等式得T＞409
K，故A正确。
答案：A
5．下列反应过程中，ΔH>0且ΔS>0的是( )
A．NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)
B．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
C．4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)
D．HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)
解析：A是熵减的放热反应；C是熵减的放热反应；D是放热反应。
答案：B
基础题Ⅱ
6．实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化：
关于该反应的下列说法中，正确的是( )
A．ΔH>0，ΔS>0
B．ΔH>0，ΔS<0
C．ΔH<0，ΔS<0
D．ΔH<0，ΔS>0
解析：根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，ΔH<0；该反应发生后气体的物质的量减小，ΔS<0。
答案：C
7．在化学反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g) ΔH＝Q
kJ·mol－1过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。
(1)Q________0
(填“>”“<”或“＝”)
(2)熵变ΔS________0(填“>”“<”或“＝”)
(3)该反应________自发进行(填“能”或“不能”)。
解析：据图象可知，该反应是放热反应，故Q<0。据反应特点可知，该反应是熵增大的反应；据此可知该反应能自发进行。
答案：(1)< (2)> (3)能
[B级 能力提升]
8．二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。
(1)用钌的配合物做催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH________0(填“＞”“＜”或“＝”，下同)，ΔS________0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后将H2与CO2转化为甲醇或其他化学品。你认为该方法需要解决的技术问题有________(填序号)。
a．开发高效光催化剂
b．将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离，并与CO2发生催化转化
c．二氧化碳及水资源的供应
解析：该反应是分解反应，且CO燃烧时放热，所以该反应为吸热反应，即ΔH＞0，因气体的物质的量增多，所以ΔS＞0。ΔH－TΔS＜0时，反应可自发进行，所以在低温下，该反应不能自发进行。
答案：(1)＞ ＞ 不能 (2)ab
9.已知在100
kPa、298.15
K时石灰石分解反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋178.3
kJ·mol－1 ΔS＝160.4
J·mol－1·K－1，则：
(1)该反应________(填“能”或“不能”)自发进行；
(2)据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“否”)成为反应方向的决定因素；
(3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为________。
解析：(1)ΔH－TΔS＝178.3
kJ·mol－1－298.15
K×160.4×10－3
kJ·mol－1·K－1＝130.5
kJ·mol－1>0，所以该反应不能自发进行。(2)因为该反应ΔH>0、ΔS>0，所以根据ΔH－TΔS可知在温度较高的时候，可能小于0。(3)根据ΔH－TΔS<0时，反应可自发进行，则有：T>ΔH/ΔS＝1
111.6
K。
答案：(1)不能 (2)能 (3)1
111.6
K
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-
4
-第1课时
化学平衡常数、平衡转化率
1．一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生反应：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)
ΔH＝－41.8
kJ·mol－1，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
解析：由于该反应为反应前后气体体积相等的反应，体系的压强始终保持不变，故压强不变反应不一定达到平衡，A错误；SO3与NO的体积比始终保持1∶1，C错误；消耗SO3和生成NO2为反应的同一方向，D错误。
答案：B
2．可逆反应N2＋3H22NH3，在容积为10
L的密闭容器中进行，开始时加入2
mol
N2和3
mol
H2，达平衡时，NH3的浓度不可能达到( )
A．0.1
mol·L－1
B．0.2
mol·L－1
C．0.05
mol·L－1
D．0.15
mol·L－1
解析：2
mol
N2和3
mol
H2反应，假设反应能够进行到底，则3
mol
H2完全反应，生成2
mol
NH3，此时NH3浓度为0.2
mol·L－1，但由于反应是可逆反应，不能完全反应，所以NH3浓度达不到0.2
mol·L－1。
答案：B
3．在密闭容器中，给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热，在催化剂存在下发生反应：
CO(g)＋H2O(g)
H2(g)＋CO2(g)。在500
℃时，平衡常数K＝9。若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02
mol·L－1，则在此条件下CO的转化率( )
A．25%
B．50%
C．75%
D．80%
解析：设消耗c(CO)＝x
mol·L－1，可列三段式计算：
CO(g)＋H2O(g)??H2(g)＋CO2(g)
始/(mol·L－1) 0.02 0.02 0 0
转/(mol·L－1)
x
x
x
x
平/(mol·L－1)
0.02－x
0.02－x
x
x
平衡常数K＝＝＝9，解得x＝0.015，则CO的转化率为×100%＝75%，故选C项。
答案：C
4．已知下列反应的平衡常数：①H2(g)＋S(s)H2S(g)，K1；②S(s)＋O2(g)SO2(g)，K2；则反应H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数是( )
A．K1＋K2
B．K1－K2
C．K1×K2
D.
解析：K1＝，K2＝，第三个反应的平衡常数K3＝＝×＝K1×＝。
答案：D
5．羰基硫(COS)可作粮食熏蒸剂，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的物质的量为10
mol，平衡后CO物质的量为8
mol，下列说法正确的是( )
A．平衡时，气体的总物质的量为17
mol
B．通入CO后，正反应速率逐渐增大
C．反应前H2S物质的量为6
mol
D．CO的平衡转化率为80%
解析：利用三段式计算：
CO(g)＋H2S(g)
COS(g)＋H2(g)
起始(mol)：
10 n
0 0
变化(mol):
2
2
2
2
平衡(mol):
8
n－2
2
2
K＝＝＝0.1，解得n＝7
mol，C错误；该反应前后体积不变，一直为17
mol，A正确；通入CO后瞬间正反应速率增大、平衡正向移动，正反应速率再逐渐减小，B错误；CO的转化率＝×100%＝20%，D错误。
答案：A
6．在某温度下，将H2和I2各0.1
mol的气态混合物充入10
L的密闭容器中，发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)(g)，连续测定c(I2)的变化，5
s时测定c(I2)＝0.008
0
mol·L－1并保持不变。则：
(1)反应的平衡常数的表达式是K＝________。
(2)此温度下，平衡常数的值为________。
(3)若在此温度下，在10
L的密闭容器中充入0.2
mol
HI气体，达到平衡时，HI的转化率为________。
解析：(2)平衡时[I2]＝0.008
0
mol·L－1，
[H2]＝0.008
0
mol·L－1，
[HI]＝0.004
0
mol·L－1，
K＝＝0.25。
(3)设生成的H2的浓度为x
mol·L－1，
2HI(g)H2(g)＋I2(g)
起始(mol·L－1)
0.02
0
0
平衡(mol·L－1)
0.02－2x
x
x
K′＝＝
x＝0.008
α(HI)＝×100%＝80%。
答案：(1) (2)0.25 (3)80%
时间：40分钟
[A级 基础巩固]
基础题Ⅰ
1．对于反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH＞0，下列有关说法正确的是( )
A．平衡常数表达式为K＝
B．增大体系压强，平衡常数K不发生变化
C．升高体系温度，平衡常数K减小
D．增加C(s)的量，平衡正向移动
答案：B
2．下列关于平衡常数K的说法中，正确的是( )
A.
在任何条件下，化学平衡常数是一个恒定值
B．改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K
C．平衡常数K只与温度有关，与反应浓度、压强无关
D．从平衡常数K的大小不能推断一个反应进行的程度
解析：A.化学平衡常数受温度影响，温度变化，化学平衡常数发生变化，故A错误；B.浓度不影响化学平衡常数，故B错误；C.平衡常数K只与温度有关，反应浓度、压强不影响化学平衡常数，所以C选项是正确的；D.平衡常数越大，反应进行的程度越大，可逆程度越小，平衡常数K的大小可以推断一个反应进行的程度，故D错误。
答案：C
3．一定条件下反应2AB(g)A2(g)＋B2(g)达到平衡状态的标志是( )
A．单位时间内生成n
mol
A2，同时消耗2n
mol
AB
B．容器内，3种气体AB、A2、B2共存
C．混合气体的总压强不再变化
D．容器中各组分的物质的量分数不随时间变化
解析：A中反应方向一致，不能判断。B此反应为可逆反应，任何时候容器内，3种气体AB、A2、B2都共存，不能判断。C此反应是气体反应物化学计量数之和与气体生成物化学计量数之和相等的反应，混合气体的总压强是不变量，不能判断。D可直接判断反应达平衡。
答案：D
4．已知反应2NH3N2＋3H2达到平衡时，NH3在混合气体中所占的体积分数为20%，则此时NH3的转化率为( )
A．40%
B．80%
C．33.3%
D．66.7%
解析：假设该反应从NH3开始，且NH3的起始物质的量为2
mol，转化物质的量为x
mol。
2NH3N2 ＋ 3H2
起始物质的量/mol
2
0
0
转化物质的量/mol
x
0.5x
1.5x
平衡物质的量/mol
2－x
0.5x
1.5x
由题意得：×100%＝20%，
解得x＝。
则NH3的转化率为×100%≈66.7%。
答案：D
5．在25
℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：
物质
X
Y
Z
初始浓度/(mol·L－1)
0.1
0.2
0
平衡浓度/(mol·L－1)
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是( )
A．反应达到平衡时，X的转化率为50%
B．反应可表示为X＋3Y2Z，其平衡常数为1
600
C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大
D．改变温度可以改变此反应的平衡常数
解析：温度为25
℃，增大压强，平衡常数不变，C项错误。
答案：C
基础题Ⅱ
6．700
℃时，H2(g)＋CO2(g)
H2O(g)＋CO(g)，该温度下，在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2和CO2，起始浓度如下表所示．其中甲经2
min达平衡时，v(H2O)为0.025
mol·L－1·min－1，下列判断不正确的是( )
起始浓度
甲
乙
丙
c(H2)/(mol·L－1)
0.10
0.20
0.20
c(CO2)/(mol·L－1)
0.10
0.10
0.20
A.平衡时，乙中CO2的转化率大于50%
B．当反应平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍
C．温度升至800
℃，上述反应平衡常数为，则正反应为吸热反应
D．其他条件不变，若起始时向容器乙中充入0.10
mol·L－1和0.20
mol·L－1
CO2，到达平衡时c(CO)与乙不同
解析：A.根据甲计算二氧化碳转化率，乙可以看做在甲平衡状态加入0.10
mol·L－1氢气，平衡正向进行二氧化碳转化率增大；B.丙起始量是甲起始量的2倍，反应前后气体物质的量不变，所以丙中二氧化碳浓度是甲中二氧化碳浓度的2倍；C.根据甲结合三段式列式计算平衡常数，和升温后平衡常数比较分析判断平衡移动方向判断反应能量变化；D.结合化学平衡三段式和平衡常数列式计算分析判断。
答案：D
7．抽烟对人体有害。烟草不完全燃烧产生的一氧化碳被吸进肺里跟血液中的血红蛋白(用Hb表示)化合，发生下述反应：CO＋Hb·O2O2＋Hb·CO。实验表明，Hb·CO的浓度即使只有Hb·O2浓度的2%，也足以使人的智力受损。试回答：
(1)上述反应的平衡常数表达式为K＝________。
(2)抽烟后，吸入肺部的空气中测得的CO和O2的浓度分别为10－6
mol·L－1和10－2
mol·L－1。已知37
℃时，平衡常数K＝220，这时Hb·CO的浓度__________Hb·O2浓度的0.02倍(填“大于”“等于”或“小于”)。
解析：(2)＝K＝＝
2．2×10－2。
答案：(1) (2)大于
[B级 能力提升]
8．在0.5升密闭容器中，一定量的氮气与氢气进行如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝a
kJ·mol－1，其化学平衡常数K与温度的关系如表：
温度
200
300
400
K
1.0
0.86
0.5
请回答下列问题：
(1)写出该反应的化学平衡常数的表达式：
________________，a______________
0(选填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)400
℃时，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的化学平衡常数为________。
(3)测得氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3
mol、2
mol、1
mol时，该反应的v正(N2)________v逆(N2)(填“大于”“小于”或“等于”)。
解析：(1)N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH＝a
kJ·mol－1，平衡常数K＝，表中平衡常数随温度升高减小，说明平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正反应为放热反应。(2)400
℃
N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)的K＝0.5，则400
℃时，2NH3(g)
N2(g)＋3H2(g)的化学平衡常数K′＝1/K＝1/0.5＝2。(3)测得氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3
mol、2
mol、1
mol时，浓度分别为6
mol·L－1、4
mol·L－1、2
mol·L－1，Q＝≈1.1＜2，说明平衡正向进行，v正(N2)＞v逆(N2)。
答案：(1) 小于 (2)2 (3)大于
9.工业上合成氨气的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0。现将10
mol
N2和26
mol
H2置于容积可变的密闭容器中，N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)、温度(T)的关系如图所示。回答下列问题：
(1)反应达到平衡状态B时，容器的容积10
L，则T1时，合成氨反应的平衡常数K＝________mol－2·L2。
(2)平衡状态由A变到C时，对应的平衡常数K(A)________K(C)(填“＞”“＜”或“＝”)。
解析：(1)根据B点数据计算T1时的化学平衡常数
N2(g) ＋ 3H2(g)2NH3(g)
10
26
0
10×0.20
6
4
8
20
4
化学平衡常数K＝＝0.025
mol－2·L2。
(2)C点→B点压强不变，由T2→T1，N2的平衡转化率α增大，则化学平衡常数也增大，即K(B)＞K(C)，而温度不变，化学平衡常数不变，故K(A)＞K(C)。
答案：(1)0.025 (2)＞
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7
-第2课时
反应条件对化学平衡的影响
1．一定温度下，在密闭容器中发生反应：2HI(g)===H2(g)＋I2(g)，能说明该反应达到平衡状态的标志是( )
A．单位时间内消耗1
mol
H2，同时生成2
mol
HI
B．每断裂2
mol
H—I键，同时有1
mol
H—H键断裂
C．容器中压强不再变化
D．容器中混合气体的密度不再变化
解析：A中均为正反应方向，错；B中断开H－I键为正反应方向，H—H键断裂为逆反应方向，且和方程式计量系数成正比，能说明该反应达到平衡状态；因方程式两边气体计量系数和相等，故C不能说明该反应达到平衡状态；因容器中混合气体的质量、体积不变，混合气体的密度保持不变不能说明该反应达到平衡状态。
答案：B
2．在一定条件下的溶液中，反应FeCl3＋3KSCN
Fe(SCN)3＋3KCl达到平衡后，在其他条件不变的情况下，改变下列条件，能使平衡正向移动的是( )
A．加水稀释
B．加入少量FeCl3固体
C．加入少量KCl溶液
D．加入少量氢氧化钠固体
解析：加水稀释、加入少量KCl溶液，Fe3＋、
SCN－、Fe(SCN)3的浓度都减小，平衡逆向移动，A、C不正确；加入少量FeCl3固体，Fe3＋的浓度增大，平衡正向移动，B正确；加入少量NaOH固体，Fe3＋的浓度减小，平衡逆向移动，D不正确。
答案：B
3．已知化学反应2A(？)＋B(g)2C(？)达到平衡，当增大压强时，平衡向逆反应方向移动，则下列情况可能的是( )
A．A是气体，C是固体
B．A、C均为气体
C．A、C均为固体
D．A是固体，C是气体
解析：增大压强、平衡逆向移动说明逆反应是气体物质的量减小的反应，故C为气体，A为非气态(如固体)。
答案：D
4．在注射器中充入NO2，平衡后在恒温下进行压缩，当体积减小时，则( )
A．体系颜色比原来深
B．体系颜色比原来浅
C．体系颜色不变
D．注射器内压强不变
解析：对于可逆平衡2NO2(红棕色)
N2O4(无色)，增大压强，平衡右移，NO2的量减小，但NO2的浓度比原来增大，体系颜色变深。
答案：A
5．测得某反应A(g)＋B(g)2C(g)在不同温度下的平衡常数：
温度
50
℃
80
℃
K
100
400
又测得温度T时，反应2C(g)A(g)＋B(g)的平衡常数为0.06，可推知T的范围是( )
A．T＜50
℃
B．T＞80
℃
C．50
℃＜T＜80
℃
D．无法确定
答案：A
时间：40分钟
[A级 基础巩固]
基础题Ⅰ
1．下列事实中，不能用勒·夏特列原理解释的是( )
A．在溴水中存在平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入NaOH溶液后颜色变浅
B．氯化铁溶液加铁粉后颜色变浅
C．反应CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g) ΔH＜0，升高温度，平衡向逆反应方向移动
D．合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，为使氨的产率提高，理论上应采取低温高压的措施
解析：A项，向溴水中加入NaOH溶液，NaOH会与HBr和HBrO发生中和反应，从而使HBr和HBrO的浓度降低，平衡右移，所以Br2浓度减小，颜色变浅，故A项可用勒·夏特列原理解释；B项，FeCl3与Fe发生反应使溶液颜色变浅，不能用勒·夏特列原理解释；C项，由于该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即逆向移动，可用勒·夏特列原理解释；D项，正反应是气体体积减小的放热反应，降温和加压都能使平衡正向移动，可用勒·夏特列原理解释。
答案：B
2．在密闭容器中进行如下反应：X2(g)＋Y2(g)
2Z(g)，在温度T1和T2时，产物的量与反应时间的关系如图所示。符合图示的正确判断是( )
A．T1＜T2，正反应是放热反应
B．T1＜T2，正反应是吸热反应
C．T1＞T2，正反应是放热反应
D．T1＞T2，正反应是吸热反应
解析：温度越高，化学反应速率越大，达到平衡用的时间越少，所以T1＜T2；升高温度，产物的量降低，说明该反应向逆反应方向移动，所以逆反应方向是吸热反应，正反应方向是放热反应，故选A。
答案：A
3．在3NO2＋H2O2HNO3＋NO ΔH＜0反应达到平衡后，改变下列条件，可使HNO3浓度增大的是( )
A．升温
B．减压
C．加水
D．通入O2
解析：要使c(HNO3)增大，即使平衡向右移动，升温、减压，平衡向左移动，加水平衡向右移动，但c(HNO3)降低；通入O2，使2NO＋O2===2NO2，减小了c(NO)，增加了c(NO2)，平衡向右移动，故选D。
答案：D
4．在一定温度下的定容密闭容器中，当物质的下列物理量不再发生变化时，表明反应A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)已达到平衡状态的是( )
A．混合气体的密度
B．混合气体的总物质的量
C．混合气体的压强
D．混合气体的总体积
解析：根据质量守恒定律知，反应前后气体混合物的质量发生改变，容器的体积不变，所以混合气体密度不变可以作为达到平衡状态的依据；因方程式两边气体计量系数和相等，所以反应前后气体的体积、总物质的量和压强不变都不能作为达到平衡状态的依据。
答案：A
5．如图表示外界条件(温度、压强)的变化对反应L(s)＋G(g)2R(g) ΔH＞0的影响，则在图中Y表示( )
A．平衡时混合气体中R的百分含量
B．平衡时混合气体中G的百分含量
C．G的平衡转化率
D．L的平衡转化率
解析：该反应的正反应为气体分子数增大的反应，且是吸热反应。压强不变，随着温度的升高，平衡正向移动，则平衡混合气体中R的质量分数增大，G的体积分数降低，反应物的转化率均增大，故B项正确，A、C、D项均错误；温度不变，随着压强的增大，平衡向逆反应方向移动，则平衡混合气体中R的质量分数减小，G的体积分数增大，反应物的转化率均降低，同样可以确定B项正确，A、C、D项错误。
答案：B
基础题Ⅱ
6．绝热环境下的可逆反应H2(g)＋I2(g)2HI(g) ΔH<0，达到平衡后，改变外界条件，下列物理量的变化能说明平衡一定发生移动的是( )
A．气体密度
B．气体平均摩尔质量
C．气体的颜色
D．气体的温度
解析：此反应气体的平均摩尔质量是一定不会改变的；而密度和气体颜色均有可能是体积变化引起的；如果温度改变，平衡一定移动。
答案：D
7．铁在高温下可以与CO2或水蒸气反应，化学方程式及对应的平衡常数如下：
①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g) K′
②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g) K″
请回答下列问题：
(1)反应①的平衡常数K′表示式为___________________。
(2)在不同温度下，K′和K″的值如下表所示。
T(K)
K′
K″
973
1.47
2.36
1
173
2.15
1.67
a.反应①的正反应是________(填“吸热”或“放热”，下同)反应，反应②的正反应是________反应。
b．现有可逆反应③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其中反应的焓变ΔH________(填“>”或“<”)0。
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采取的措施为________(填字母)。
A．缩小容器体积
B．降低温度
C．升高温度
D．使用合适的催化剂
解析：由表中数据知，反应①随温度升高，K′增大，说明反应①为吸热反应；同理知反应②为放热反应，即有
①Fe(s)＋CO2(g)
FeO(s)＋CO(g)
ΔH′>0
②Fe(s)＋H2O(g)
FeO(s)＋H2(g)
ΔH″<0，
将①式减②式整理得：CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g) ΔH＝ΔH′－ΔH″>0。
答案：(1)K′＝ (2)吸热 放热 > (3)C
[B级 能力提升]
8．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____________(填“吸热”或“放热”)反应，且a＋b________p(填“＞”“＜”或“＝”)。
(2)减压时，A的质量分数________(选填“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，平衡时B、C的浓度之比将________。
(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”)。
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。
答案：(1)放热 ＞ (2)增大 减小 (3)增大 减小 (4)减小 (5)不变 (6)变深 变浅
9．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________T3(填“＜”“＞”或“＝”)，判断的理由是________________
_____________________________________________________。
解析：(1)Ⅰ阶段，20
min内，Δc(A)＝2.0
mol·L－1－1.00
mol·L－1＝1.00
mol·L－1，Δc(B)＝6.0
mol·L－1－3.00
mol·L－1＝3.00
mol·L－1，Δc(C)＝2.00
mol·L－1，则a∶b∶c＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)＝1∶3∶2。
(2)vⅠ(A)＝＝
0．05
mol·L－1·min－1，
vⅡ(A)＝＝
0．025
mol·L－1·min－1，
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移出了产物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)＞ 因为该反应为放热反应，降温才能正向移动
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-
7
-第1课时
化学反应速率
1．反应4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)，在5
L的密闭容器中进行，30
s后，n(NO)增加了0.3
mol。下列反应速率正确的是( )
A．v(O2)＝0.01
mol·L－1·s－1
B．v(NO)＝0.008
mol·L－1·s－1
C．v(H2O)＝0.003
mol·L－1·s－1
D．v(NH3)＝0.004
mol·L－1·s－1
解析：Δc(NO)＝0.3
mol÷5
L＝0.06
mol·L－1，Δt＝30
s，则v(NO)＝＝0.002
mol·L－1·s－1。
v(O2)＝×v(NO)＝×0.002
mol·L－1·s－1＝
0．002
5
mol·L－1·s－1。
v(H2O)＝×v(NO)＝×0.002
mol·L－1·s－1＝
0．003
mol·L－1·s－1。
v(NH3)＝v(NO)＝0.002
mol·L－1·s－1。
答案：C
2．用大理石(杂质不与稀盐酸反应)与稀盐酸反应制CO2，实验过程记录如图所示，下列有关说法正确的是( )
A．OE段表示的反应速率最快
B．EF段表示的反应速率最快，收集的CO2最多
C．FG段表示的收集的CO2最多
D．OG段表示随着时间的推移，反应速率逐渐增大
解析：CaCO3与稀盐酸反应的化学方程式为CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。图象的横坐标是时间，纵坐标是生成二氧化碳的体积，很明显是用单位时间内放出CO2的体积来表示其反应速率的，表现在图象上就是曲线的斜率，斜率越大，反应速率越大，放出的CO2越多。由图可以看出，EF段反应速率最快，收集的CO2最多；整个反应过程中，反应速率加快的幅度先小(OE段)后大(EF段)再小(FG段)，而不是逐渐增大，所以只有B项正确。
答案：B
3．反应4A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，经2
min
B的浓度减少了0.6
mol·L－1。对此反应速率的正确表示是( )
A．用A表示的反应速率是0.8
mol·L－1·s－1
B．分别用B、C、D表示反应的速率，其比值是3∶2∶1
C．在2
min末时的反应速率，用反应物B来表示是0.3
mol·
L－1·min－1
D．在这2
min内用B和C表示的反应速率的值都是相同的
解析：反应物A是固体，浓度为常数，通常不用其表示反应速率；v(B)＝0.6
mol·L－1/2
min＝0.3
mol·L－1·min－1，是两分钟内的平均反应速率，而不是2
min末时的反应速率；反应方程式中B和C的化学计量数不同，B和C表示的反应速率的值也不同。
答案：B
4．将2
mol
X和2
mol
Y充入2
L密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)＋aQ(g)，2
min末达到平衡时生成0.8
mol
Z，测得Q的浓度为0.4
mol·L－1，下列叙述错误的是( )
A．a的值为2
B．平衡时X的浓度为0.2
mol·L－1
C．Y的转化率为60%
D．反应速率v(Y)＝0.3
mol·L－1·min－1
解析：
A项，2∶a＝0.4∶0.4，a＝2；B项，c(X)＝0.8
mol·L－1；C项，a(Y)＝×100%＝60%；D项，v(Y)＝＝0.3
mol·L－1·min－1。
答案：B
5．根据如图所示图象填空：
(1)反应物是________，生成物是________。
(2)在2
min内用A、B、C表示的化学反应速率分别为________、________、________。
(3)该反应的化学方程式是________________________。
解析：已知在反应过程中反应物的量减少，生成物的量增多，故A、B为反应物，C为生成物，由速率的定义不难得出：
v(A)＝[(8－2)÷2]
mol·L－1·min－1＝3
mol·L－1·min－1，
v(B)＝[(8－4)÷2]
mol·L－1·min－1＝2
mol·L－1·min－1，
v(C)＝(6÷2)
mol·L－1·min－1＝3
mol·L－1·min－1，
故三者的化学计量数之比为3∶2∶3，又因最终各物质浓度不变且均不为零，故为可逆反应，其方程式为3A＋2B3C。
答案：(1)A、B C (2)3
mol·L－1·min－1
2
mol·L－1·min－1 3
mol·L－1·min－1 (3)3A＋2B3C
时间：40分钟
[A级 基础巩固]
基础题Ⅰ
1．下列关于化学反应速率的说法，不正确的是( )
A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B．单位时间内某物质的浓度变化越大，则该物质反应就越快
C．化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少来表示
D．化学反应速率常用单位有“mol·L－1·s－1”和“mol·L－1·min－1”
答案：C
2．甲、乙两个容器内都进行A→B的反应，甲容器内每分钟减少了4
mol
A，乙容器内每分钟减少2
mol
A，则甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率( )
A．快
B．慢
C．相等
D．无法判断
解析：v＝中，Δn、Δt已知，但V未知，所以无法判断甲、乙容器内的化学反应速率。所以D选项是正确的。
答案：D
3．在一定温度下，10
mL
0.40
mol/L
H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表：
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )
A．0～6
min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2
mol·L－1·min－1
B．6～10
min的平均反应速率：v(H2O2)＜3.3×10－2
mol·L－1·min－1
C．反应至6
min时，c(H2O2)＝0.30
mol·L－1
D．反应至6
min时，H2O2分解了50%
解析：H2O2的催化分解反应为2H2O22H2O＋O2↑，根据生成氧气的体积确定过氧化氢的物质的量，6
min时，n(O2)＝1×10－3
mol，n(H2O2)＝2×10－3
mol，c(H2O2)＝0.2
mol·L－1，C错误；0～6
min，Δc(H2O2)＝0.2
mol/L，v(H2O2)＝0.2
mol·L－1÷6
min＝3.33×10－2
mol·L－1·min－1，A正确；随着反应进行，过氧化氢浓度减小，反应速度减小，故B正确；开始n(H2O2)＝4×10－3
mol，0～6
min消耗了2×10－3mol，分解率为50%，D正确。
答案：C
4．在2
L密闭容器中发生3A(g)＋B(g)===2C(g)的反应，最初加入的A、B都是4
mol
，A的反应速率为0.12
mol·L－1·s－1，10
s后容器内的B物质的量为( )
A．1.6
mol
B．2.8
mol
C．3.2
mol
D．3.6
mol
解析：由v(A)∶v(B)＝3∶1，可知v(B)＝v(A)＝×0.12
mol·L－1·
s－1＝0.04
mol·L－1·s－1，则Δc(B)＝0.04
mol·L－1·s－1×10
s＝0.4
mol·
L－1，Δn(B)＝2
L×0.4
mol·L－1＝0.8
mol，故容器内B的物质的量为4
mol－0.8
mol＝3.2
mol。
答案：C
5．把X气体和Y气体混合于2
L容器中使它们发生如下反应，3X(g)＋Y(g)??nZ(g)＋2W(g)，5
min末已生成0.2
mol
W，若测知以Z浓度变化来表示的平均反应速率为0.01
mol·L－1·min－1，则上述反应中Z气体的反应方程式系数n的值是( )
A．1 B．2 C．3 D．4
解析：根据公式v＝计算，5
min内W的平均化学反应速率v(W)＝0.02
mol·L－1·min－1，利用各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比，用Z物质浓度变化表示的平均反应速率为0.01
mol·L－1·
min－1，则v(Z)∶v(W)＝0.01
mol·L－1·min－1∶0.02
mol·L－1·
min－1＝n∶2，所以n＝1。
答案：A
基础题Ⅱ
6．一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生下列反应：2HI(g)===H2(g)＋I2(g)。若c(HI)由0.1
mol·L－1降到0.07
mol·L－1时，需要15
s，那么c(HI)由0.07
mol·L－1时降到0.05
mol·L－1时，所需反应的时间为( )
A．等于5
s
B．等于10
s
C．大于10
s
D．小于10
s
解析：c(HI)从0.1
mol·L－1降到0.07
mol·L－1过程中：v(HI)＝＝＝0.002
mol·L－1假设v(HI)不变，则c(HI)从0.07
mol·L－1降到0.05
mol·L－1时，Δt＝＝＝10
s。但反应速率受浓度变化的影响，浓度越大，反应速率越快。而0.07
mol·L－1比1
mol·L－1小，反应速率慢，所需反应时间大于10
s。
答案：C
7．T
℃时，在0.5
L的密闭容器中，气体A与气体B反应生成气体C，反应过程中A、B、C的浓度变化如图所示。则下列结论正确的是( )
A．10
s时反应生成了0.2
mol
C
B．该反应进行到10
s时，消耗了0.15
mol
A
C．该反应的化学方程式为3A＋B2C
D．10
s内用B表示的反应速率为0.01
mol·L－1·s－1
解析：10
s时反应生成气体C的物质的量为0.4
mol·L－1×0.5
L＝0.2
mol，消耗A的物质的量为(0.5
mol·L－1－0.3
mol·L－1)×0.5
L＝0.1
mol，故A项正确，B项不正确；Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)＝0.2
mol·L－1∶0.6
mol·L－1∶0.4
mol·
L－1＝1∶3∶2，故化学方程式应为A＋3B2C，C项不正确；10
s内用B表示的反应速率为＝0.06
mol·L－1·s－1，D项不正确。
答案：A
[B级 能力提升]
8．在2
L密闭容器中进行反应：mX(g)＋nY(g)pZ(g)＋qQ(g)，式中m、n、p、q为物质系数。在0～3
min内，各物质物质的量的变化如下表所示：
时间
X
Y
Z
Q
起始(mol)
0.7
1
2
min末(mol)
0.8
2.7
0.8
2.7
3
min末(mol)
0.8
已知2
min内v(Q)＝0.075
mol·L－1·
min－1，＝，
(1)试确定以下物质的相关量：
起始时n(Y)＝________，n(Q)＝________。
(2)方程式中m＝________，n＝________，
p＝________，q＝________。
(3)用Z表示2
min内的反应速率_________________________。
(4)2
min末Q的转化率为________。
(5)试判断在2
min内v(正)________v(逆)(填“＞”“＜”或“＝”)，在2
min末～3
min末v(正)________v(逆)(填“＞”“＜”或“＝”)。
解析：解题时明确化学反应速率与系数的关系以及化学计算的方法。对比X的起始量和2
min末的量，可知反应逆向进行。
Δn(Q)＝v(Q)·V·Δt＝0.075
mol·L－1·min－1×2
L×2
min＝0.3
mol。
对反应过程做“三段式”法分析如下：
mX ＋ nY pZ ＋ qQ
始/mol
0.7
n(Y)
1
n(Q)
变/mol
Δn(X)
Δn(Y)
Δn(Z)
n(Q)
2
min末/mol
0.8
2.7
0.8
2.7
故Δn(X)＝0.8
mol－0.7
mol＝0.1
mol，
Δn(Z)＝1
mol－0.8
mol＝0.2
mol，
n(Q)＝0.3
mol＋2.7
mol＝3
mol。
(1)因＝＝＝，
Δn(Y)＝0.4
mol，
n(Y)＝2.7
mol－0.4
mol＝2.3
mol。
(2)m∶n∶p∶q＝Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)∶Δn(Q)＝
0．1
mol∶0.4
mol∶0.2
mol∶0.3
mol＝1∶4∶2∶3。
(3)＝，v(Q)＝0.075
mol·L－1·min－1，
故v(Z)＝0.05
mol·L－1·min－1。
(4)Q的转化率α(Q)＝×100%＝×100%＝10%。
(5)起始时反应逆向进行，至2
min末Z的物质的量不再变化，达到平衡状态，故2
min内v(正)＜v(逆)，2
min末～3
min末反应处于平衡状态，故v(正)＝v(逆)。
答案：(1)2.3
mol 3
mol
(2)1 4 2 3
(3)0.05
mol·L－1·min－1
(4)10% (5)＜ ＝
PAGE
-
7
-第2课时
反应条件对化学反应速率的影响
1．一密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
ΔH＜0，如图表示该反应的速率(v)在某一时间内的变化。则下列时间段中，SO3的百分含量最高的是( )
A．t0→t1
B．t2→t3
C．t3→t4
D．t5→t6
答案：A
2．下列措施能明显增大原反应的化学反应速率的是( )
A．Na与水反应时增大水的用量
B．将稀H2SO4改为98%的浓H2SO4与Zn反应制取H2
C．在H2SO4与NaOH两溶液反应时，增大压强
D．恒温、恒容条件下，在工业合成氨反应中，增加氮气的量
解析：水为纯液体，增大水的用量，浓度不变，反应速率不变，A错误；将稀H2SO4改为98%的浓H2SO4与Zn反应生成二氧化硫气体，不生成氢气，B错误；反应在溶液中进行，没有气体生成，增大压强，反应速率基本不变，C错误；恒温恒容条件下，在工业合成氨反应中，增加氮气的量，反应物浓度增大，则反应速率增大，D正确。
答案：D
3．在2
L的密闭容器中，一定条件下发生化学反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.4
kJ·mol－1。起始反应时NO和CO各为4
mol，10秒钟后达到化学平衡，测得N2为1
mol。下列有关反应速率的说法中正确的是( )
A．反应前5秒钟内，用NO表示的平均反应速率为0.1
mol·
L－1·s－1
B．达到平衡后，升高温度，正反应速率将减小，逆反应速率将增大
C．达到平衡后，反应速率的关系有：v正(CO)＝2v逆(N2)
D．保持容器体积不变，往容器中充入1
mol
O2，正、逆反应速率都不改变
答案：C
4．一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时，为了减缓反应速率，且不影响生成氢气的总量，可向盐酸中加入适量的( )
①NaOH固体 ②H2O ③CH3COONa固体
④NaNO3固体 ⑤KCl溶液
A．②④
B．①②
C．②③④
D．②③⑤
解析：要减缓反应速率且不影响生成氢气的总量，则所加物体不能消耗盐酸，因此可向盐酸中加入适量的H2O或者CH3COONa固体、KCl溶液(相当于加水)均可。加硝酸钠后不产生氢气(生成氮的氧化物)。
答案：D
5．请填写下列事实中影响化学反应速率的主要因素。
(1)集气瓶中有H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时集气瓶中发生爆炸：________。
(2)黄铁矿煅烧时要粉碎成细小的颗粒：____________________
_____________________________________________________。
(3)KI晶体和HgCl2晶体混合后无明显现象，若一起投入水中，很快生成HgI2沉淀：________________________________________
____________________________________________________。
(4)熔化的KClO3放出气体很慢，撒入少量MnO2后很快放出气体：_____________________________________________________
_____________________________________________________。
(5)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌块和镁块，产生气体的速率有快有慢：____________________________________
_____________________________________________________。
(6)同样大小的石灰石分别与0.1
mol·L－1的盐酸和1
mol·L－1的盐酸反应，反应速率不同：
______________________________________
____________________________________________________。
(7)夏天的食品易发霉，而冬天不易发霉：___________________
_____________________________________________________。
答案：(1)光 (2)反应物的接触面积 (3)反应物的接触面积 (4)催化剂 (5)反应物本身的性质 (6)反应物的浓度 (7)温度
时间：40分钟
[A级 基础巩固]
基础题Ⅰ
1．下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是( )
A．Cu能与浓硝酸反应，而不与浓盐酸反应
B．Cu与浓硝酸反应比稀硝酸反应快
C．N2与O2在常温、常压下不反应，放电时可反应
D．Cu与浓H2SO4能反应，而不与稀H2SO4反应
解析：要想说明反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定性因素，则该实验事实应区别在反应物本身而不是外界因素如浓度、压强、温度、催化剂等。其中选项B、D为浓度不同所致，选项C为反应条件不同所致，唯有选项A是因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。
答案：A
2．2SO2(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，生成SO3(g)的平均速率为v＝
解析：A项中催化剂改变正、逆反应速率，但对平衡移动无影响；该反应有气体参加和生成，增大压强反应速率不一定增大，如体积不变，充入稀有气体，虽然体系压强增大，但反应速率不变；不论反应是吸热还是放热，升高温度，反应速率均会加快；D项中v＝，故选D。
答案：D
3．下列物质间能反应产生氢气且速率最快的是( )
A．Fe与4
mol·L－1稀HNO3
B．Fe与0.4
mol·L－1稀盐酸
C．Fe与18.4
mol·L－1浓H2SO4
D．Fe与0.3
mol·L－1稀H2SO4
解析：稀硝酸与铁反应不生成氢气；浓硫酸与铁发生钝化反应；B和D都可生成氢气，D氢离子浓度较大，则反应速率较大，故选D。
答案：D
4．为了探究影响化学反应速率的因素，4位同学分别设计了下列4个实验，其中结论不正确的是( )
A．将大小、形状相同的镁条和铝条与相同浓度、相同温度下的盐酸反应时，两者快慢相同
B．盛有相同浓度双氧水的两支试管：一支加入MnO2放在冷水中，一支直接放在冷水中，前者反应快
C．将浓硝酸分别放在冷暗处和强光下，发现强光下的浓硝酸分解得快
D．升高温度，H2O2
的分解速率加快，原因是反应物分子的能量增加，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多
解析：影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质，镁、铝的活泼性不同，故两者与同浓度的盐酸反应快慢不同。
答案：A
5．少量铁粉与100
mL
0.1
mol·L－1的稀盐酸反应，若想减慢此反应速率而不改变H2的产量，可以使用如下方法中的( )
①加H2O ②加NaOH固体 ③滴入几滴浓盐酸 ④加CH3COONa固体 ⑤加NaCl溶液 ⑥滴入几滴硫酸铜溶液 ⑦加NaNO3溶液
A．①⑤⑦ B．③⑥ C．①②⑤ D．①④⑤
解析：①加H2O，氢离子浓度减小，反应速率减慢，氢气的量不变，故正确；②加NaOH固体，氢气的量可能减少，故错误；③滴入几滴浓盐酸，氢离子浓度增大，反应速率加快，故错误；④加CH3COONa固体，生成醋酸，氢离子浓度减小，反应速率减慢，氢气的量不变，故正确；⑤加NaCl溶液，氢离子浓度减小，反应速率减慢，氢气的量不变，故正确；⑥滴入几滴硫酸铜溶液，构成原电池，反应速率加快，但生成的氢气减少，故错误；⑦加NaNO3溶液，溶液具有强氧化性，不生成氢气，故错误。
答案：D
基础题Ⅱ
6．制取水煤气的反应为C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)ΔH＞0；在一定条件下达化学平衡后，在时间为t时突然改变条件，反应速率的变化如图所示，在t时所改变的条件是( )
A．增大压强
B．升高温度
C．增大水蒸气浓度
D．增大碳的物质的量
解析：从图中看出，t时刻，正逆反应速率迅速增大，所以是加压或是升温，但是正反应速率快于逆反应速率，所以平衡正向进行，所以改变的条件是升高温度，故选B。
答案：B
7．用如图所示的实验装置进行实验X、Y时，每隔半分钟分别测定放出气体的体积，下列选项中能正确表示实验X、Y的结果的是( )
实验
所用盐酸
X
25
mL
0.2
mol·L－1
Y
50
mL
0.1
mol·L－1
解析：由镁和盐酸反应的化学方程式可知，实验X、Y中镁均过量，因此两者产生的H2的最终体积相等，故C项和D项不正确。反应物的浓度越大，化学反应速率越快，故实验X产生H2的速率大，故A项符合题意。
答案：A
[B级 能力提升]
8．在一个容积可变的密闭容器中发生下列反应：
3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)。
回答下列问题。
(1)增加Fe的量，其正反应速率________(填“增大”“不变”或“减小”，下同)，平衡________移动(填“不”“向正反应方向”或“向逆反应方向”，下同)。
(2)将容器的体积缩小一半，其正反应速率________，平衡________移动。
(3)保持体积不变，充入N2使体系压强增大，其正反应速率________，平衡________移动。
(4)保持体积不变，充入水蒸气，其正反应速率________，平衡__________________移动。
解析：增加Fe的量，其正反应速率不变，平衡不移动；将容器的体积缩小一半，压强增大，其正反应速率增大，但反应前后气体体积不变，平衡不移动；保持体积不变，充入N2使体系压强增大，但容器中原气体的浓度不变，正反应速率不变，平衡不移动；保持体积不变，充入水蒸气，反应物的浓度增大，其正反应速率增大，平衡向正反应方向移动。
答案：(1)不变 不 (2)增大 不 (3)不变 不
(4)增大 向正反应方向
9．在一密闭容器中发生下列反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，如图所示是某一时间段中反应速率与反应进程的曲线关系。
回答下列问题：
(1)处于平衡状态的时间段是________。
(2)t1、t3、t4时刻，体系中分别改变的是什么条件？
t1________；t3________；t4________。
(3)下列时间段中，氨的体积分数最高的是________。
A．t2～t3
B．t3～t4
C．t4～t5
D．t5～t6
解析：根据速率—时间图象中速率变化的特点进行分析：
(1)由v(正)＝v(逆)的速率关系，可知达到化学平衡的时间段。所以在t0～t1、t2～t3、t3～t4、t5～t6时间段，体系处于平衡状态。
(2)反应起始时，v(正)＝v(逆)说明反应体系已达到平衡状态。在t1、t3、t4时刻，速率突变，说明外界条件改变了，引起速率突变。
在t1时刻，正反应速率增大，而逆反应速率瞬间不变，可推测是增加了反应物的浓度。
在t3时刻，条件改变后，正、逆反应速率增大倍数相同，而合成氨反应前后体积是变化的，故只能是使用了催化剂。
在t4时刻，正、逆反应速率均减小，减小的倍数不同，且速率是突变，由于减小后的反应速率是正反应速率大于逆反应速率，故不可能是减小压强，只能是降低温度。
(3)在t1～t6时间段内，增大反应物浓度平衡向正反应方向移动，使用催化剂平衡不移动，降低温度平衡也向正反应方向移动，故氨的质量分数最大的应是改变条件最后的时间段。
答案：(1)t0～t1，t2～t3，t3～t4，t5～t6 (2)增大反应物浓度 使用催化剂 降低反应温度 (3)D
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6
-第4节
化学反应条件的优化——工业合成氨
1．对于合成氨反应，N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)ΔH＜0，达到平衡后，以下分析正确的是( )
A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大
B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大
C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大
D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大
解析：A.升高温度正逆反应速率都增大，平衡向逆反应方向移动，说明温度对逆反应速率影响较大；B.增大压强，平衡正向移动，则压强对正反应速率影响较大；C.减小反应物浓度，逆反应速率不变；D.加入催化剂，对正逆反应速率影响相同。
答案：B
2．下列措施既能加快工业合成氨的速率，又能增大该反应的反应物转化率的是( )
A．缩小容器容积
B．移走NH3
C．提高反应温度
D．使用催化剂
解析：A项，缩小容器容积，可以加快反应速率，平衡正向移动，增大反应物的转化率，故符合题意；B项，移走NH3，反应速率减小，平衡正向移动，反应物的转化率增大，故不符合题意；C项，提高反应温度，反应速率加快，平衡逆向移动，反应物的转化率降低，故不符合题意；D项，使用催化剂，反应速率加快，但平衡不移动，不能提高反应物的转化率，故不符合题意。
答案：A
3．接触法制硫酸工艺中，其主要反应2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g) ΔH<0，在450
℃并有催化剂存在条件下建立平衡，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．及时分离出SO3气体
B．选择高效的催化剂
C．适当升高温度
D．增大O2的浓度
解析：增大O2浓度可加速反应的进行，并使平衡向正反应方向移动。
答案：D
4．下表的实验数据是在不同温度和压强下，平衡混合物中NH3含量的变化情况。
达到平衡时混合物中NH3的含量为(体积分数)[入料V(N2)∶V(H2)＝1∶3]：
温度/℃
不同压强下NH3的含量/%
0.1MPa
10MPa
20MPa
30MPa
60MPa
100MPa
200
15.3
81.5
86.4
89.9
95.4
98.8
300
2.2
52.0
64.2
71.0
84.2
92.6
400
0.4
25.1
38.2
47.0
65.2
79.8
(1)比较200
℃和300
℃时的数据，可判断升高温度，平衡向________方向移动，正反应方向为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)根据平衡移动原理，合成氨适宜的条件是________。
A．高温高压
B．高温低压
C．低温高压
D．低温低压
(3)计算500
℃，30
MPa时N2的转化率________。
(4)实际工业生产合成氨时，考虑浓度对化学平衡的影响，还采取了一些措施。请写出其中的一个措施：
_____________________________________________________。
解析：(3) N2 ＋ 3H22NH3
起始
1
3
0
转化
n
3n
2n
平衡
1－n
3－3n
2n
×100%＝26.4%
n＝0.417
7
故N2的转化率为×100%＝41.77%。
答案：(1)左(或逆反应) 放热 (2)C (3)41.77% (4)加入过量的N2(或及时从平衡混合物中移走NH3)
时间：40分钟
[A级 基础巩固]
基础题Ⅰ
1．在密闭容器中，合成氨的反应N2＋3H22NH3，现将2
mol
N2和2
mol
H2通入该容器中反应，20
s后生成0.8
mol的NH3，则H2的转化率是多少( )
A．70% B．60% C．50% D．40%
解析：本题可以依据“三段式”法列式计算。设经过20
s
N2转化了x
mol，则有：
N2
＋
3H2 2NH3
起始： 2
mol 2
mol 0
转化：
x
mol
3x
mol
2x
mol
20
s后：
(2－x)
mol
(2－3x)
mol
2x
mol
根据题意20
s后生成0.8
mol的NH3，则有2x＝0.8
mol，x＝0.4
mol，所以H2的转化率是：
×100%＝60%。
答案：B
2．某温度下，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4
kJ·mol－1，N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．将1
mol
N2和3
mol
H2置于1
L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4
kJ
B．平衡状态由A到B时，平衡常数K(A)＜K(B)
C．上述反应在达到平衡后，增大压强，H2的转化率增大
D．升高温度，平衡常数K增大
解析：该反应为可逆反应，加入的1
mol
N2和3
mol
H2不可能完全反应生成NH3，所以反应放出的热量小于92.4
kJ，A项错误；从状态A到状态B，改变的是压强，温度未发生变化，所以平衡常数不变，B项错误；该反应是反应前后气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，H2的转化率增大，C项正确；升高温度，平衡逆向移动，K减小，D项错误。
答案：C
3.反应N2
(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0在某一时间段中反应速率与反应过程的曲线关系如图所示，则氨的百分含量最高的一段时间段是(t1～t6，只改变了温度或压强)( )
A．t0～t1
B．t2～t3
C．t3～t4
D．t5～t6
解析：此题考查了对速率—时间图象的分析。化学平衡时v(正)＝v(逆)，氨的百分含量不变。t1～t2、t4
～
t5，v(逆)大于v(正)，平衡向左移动，致使氨的百分含量减少。所以氨的百分含量最高时是t0～t1。
答案：A
4．工业合成氨的反应是放热反应，下列关于N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)反应的图象中，错误的是( )
解析：合成氨的正反应是放热反应，升温，正、逆反应速率都增大，但逆反应增大的程度大，A正确；在T1时NH3%最大，达到平衡，再升高温度，平衡逆向移动，NH3%减小，B正确，C错误；增大压强，平衡向右移动，NH3%增大，D正确。
答案：C
5．在容积不变的密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0，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如图所示，下列分析正确的是( )
A．图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对化学反应速率的影响
B．图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对化学反应速率的影响
C．图Ⅲ表示的是催化剂对化学平衡的影响，且甲的催化剂效率比乙的高
D．图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高
解析：若增大O2的浓度，正反应速率突然变大，逆反应速率瞬间不变，随后逐渐变大，故A项错误；加入催化剂，正、逆反应速率同等程度增大，v′(正)＝v′(逆)，化学平衡不移动，SO2的转化率不变，故B项正确、C项错误；乙达到化学平衡时所用时间短，则其反应速率较快，乙的压强比甲的高，但增大压强平衡右移，SO2的转化率增大，故D项错误。
答案：B
基础题Ⅱ
6．有平衡体系：CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g) ΔH<0，为了增加甲醇(CH3OH)的产量，应采用的正确措施是( )
A．高温、高压
B．适宜温度、高压、催化剂
C．低温、低压
D．高温、高压、催化剂
解析：A.此反应为放热的反应，高温条件下使反应逆向进行，甲醇的产率减小，故A错误；B.适宜的温度和催化剂，有利于反应速率增大，此反应为体积减小的反应，故高压下使反应正向移动，故B正确；C.低压下，平衡逆向移动，不利于甲醇的产出，故C错误；D.温度过高，使反应逆向进行，甲醇的产率减小，故D错误。
答案：B
7．工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应：N2
(g)＋3H2
(g)2NH3
(g) ΔH＝－92.44
kJ·mol－1，其部分工艺流程如下图所示：
反应体系中各组分的部分性质见下表：
气体
氮气
氢气
氨
熔点/℃
－210.01
－252.77
－77.74
沸点/℃
－195.79
－259.23
－33.42
回答下列问题：
(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：K＝________。随着温度升高，K值______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)平衡常数K值越大，表明________(填字母)。
A．N2的转化率越高
B．NH3的产率越大
C．原料中N2的含量越高
D．化学反应速率越快
(3)合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过把混合气体的温度降低到________使__________分离出来；继续循环的气体是________。
解析：(1)由方程式N2(g)＋3H2
(g)
2NH3
(g)不难写出：K＝
，根据此反应ΔH<0，说明正反应为放热反应，升高温度平衡向吸热方向移动，即向左移动，[NH3]减小，[N2]和[H2]增大，故K减小。(2)平衡常数K值越大，说明[NH3]越大，[N2]和[H2]就越小，说明反应进行的程度大，故N2的转化率就越高，NH3的产率就越大(注：产率是指实际产生的NH3与理论产生的NH3的物质的量之比)。(3)根据气体的熔、沸点可知，氨气容易液化，使其分离可使平衡正向移动，剩余N2和H2循环使用，以提高产率。
答案：(1) 减小 (2)AB
(3)－33.42
℃ 氨 N2和H2
[B级 能力提升]
8．合成氨反应在工业生产中的大量运用，满足了人口的急剧增长对粮食的需求，也为有机合成提供了足够的原料——氨。合成氨反应是一个可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。在298
K时：ΔH＝－92.2
kJ·mol－1，K＝4.1×106(mol·L－1)－2。
(1)从平衡常数来看，反应的限度已经很大，为什么还需要使用催化剂？_________________________________________________
_____________________________________________________。
(2)试分析实际工业生产中采取700
K左右的温度的原因：
_____________________________________________________。
(3)298
K，1.01×105
Pa，在10
L密闭容器中充入10
mol氮气、30
mol氢气和20
mol氨气，开始的瞬间，反应向________(选填“正”或“逆”)方向进行，反应进行5
min后体系能量的变化为________(选填“吸收”或“放出”)184.4
kJ，容器内压强变为原来的________倍。
(4)从开始至5
min时，用N2浓度变化表示该反应的平均速率为____________。
解析：(3)依据Q＝[(20
mol/10
L)2]/[(10
mol/10
L)·(30
mol/10
L)3
]＝4/27(mol·L－1)－2kJ·mol－1的两倍，故5
min时生成的氨气为4
mol，用三步式表示为
N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)
起始量/mol
10
30
20
转化量/mol
2
6
4
5
min时/mol
8
24
24
故5
min时气体总物质的量为56mol，容器内压强变为原来的56/60＝14/15。(4)v(N2)＝(2
mol/10
L)/5
min＝0.04
mol·L－1·min－1。
答案：(1)使用催化剂主要是为了在不影响限度的情况下加快反应速率，提高单位时间内的产量 (2)在该温度下，催化剂的活性最高，速率较大，反应的限度虽然有所降低，但综合分析，单位时间内的产量还是最理想的 (3)正 放出 14/15
(4)0.04
mol·L－1·min－1
9．合成氨的温度和压强通常控制在约500
℃以及20
MPa～50
MPa的范围，当进入合成塔的N2和H2的体积比为1∶3时，经科学实验测定，在相应条件下N2和H2反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如下表所示：
压强
20
MPa
50
MPa
平衡浓度(体积分数)
19.1
42.2
而实际上从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%。请回答下列问题：
(1)298
K下合成氨时，每生成1
mol氨气，同时放出46.2
kJ的热量，则该反应的热化学方程式为_____________________________
_____________________________________________________。
在该温度下，取1
mol
N2和3
mol
H2放在一密闭容器中，在催化剂存在的条件下进行反应，测得反应放出的热量总小于92.4
kJ，其原因是__________________________________________________
______________________________________________________。
(2)实际上从合成塔出来的混合气体中氨的体积分数小于理论值的根本原因是________(填序号)。
A．表中所测数据有明显误差
B．生产条件控制不当
C．氨的分解速度大于预测值
D．合成塔中的反应未达到平衡状态
(3)若工业生产中N2和H2按投料比1∶2.8的比例进入合成塔，那么转化率较大的应该是________，采用此投料比的原因是______，
若从合成塔出来的混合气体中氨的体积分数仍为15%，则N2和H2的转化率之比是________。
解析：(1)根据题意，生成2
mol
NH3所放出的热量为46.2
kJ×2＝92.4
kJ，该反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4
kJ·mol－1。由于合成氨的反应是一个可逆反应，1
mol
N2和3
mol
H2反应不可能完全转化为NH3，所以放出的热量总小于92.4
kJ。
(2)从合成塔出来的混合气体中氨的体积分数小于理论值，其根本原因是反应没有这到平衡状态。
(3)若投料之比为1∶2.8，相当于增加了N2的用量，可以提高H2的转化率。
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
起始量
1
2.8
0
变化量
x
3x
2x
平衡量
1－x
2.8－3x
2x
根据题意：×100%＝15%，解得x≈0.248。
N2、H2的转化率之比＝∶＝2.8∶3≈1∶1.07。
答案：(1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4
kJ·mol－1合成氨的反应是一个可逆反应，1
mol
N2和3
mol
H2反应不可能完全转化为NH3 (2)D (3)H2 增加相对廉价原料N2的用量，提高相对贵重原料H2的转化率，降低成产成本 1∶1.07
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