【同步讲义】高中化学（沪科版2020）选修第一册--2.2.2 浓度商、温度对化学平衡的影响 讲义

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2.2.2 浓度商、温度对化学平衡的影响

同学们，平衡是一种思想，是一种超越化学的普遍存在的状态，请看下面的几种平衡：

当影响平衡的因素发生改变时，平衡将会发生变化，直到建立新的平衡，这就是化学平衡移动。

那么，哪些因素会使化学平衡发生移动？化学平衡移动有什么规律？我们先从浓度商和温度两个方面研究这些规律。
学习聚焦


知识精讲

知识点01 利用浓度商和化学平衡常数判断平衡移动的方向
1. 浓度商（Q）：对于可逆反应mA(g) + nB(g)pC(g) + qD(g)，在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，称为浓度商，常用Q表示。即Q＝___ Q=_______________
2. 判断正在进行的可逆反应进行的方向
（1）Q < K：反应向 正反应 方向进行；
（2）Q = K：反应处于 化学平衡 状态；
（3）Q > K：反应向 逆反应 方向进行。
【即学即练1】已知800℃时，化学反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)达到平衡，K=1。试推断在下列情况下该平衡移动的方向，填入下表：
序号
CO/ mol·L−1
H2O/ mol·L−1
CO2/ mol·L−1
H2/ mol·L−1
平衡移动的方向
1
0.3
0.5
0.4
0.4

2
1.0
0.3
0.5
0.6

3
0.8
1.6
0.7
1.7

【答案】第1组，Q=1.07＞K，平衡逆向移动；
第2组，Q=1.0 = K，平衡不移动；
第1组，Q=0.93＜K，平衡正向移动。
知识点02 化学平衡移动
当可逆反应达到化学平衡状态后，若反应条件（如温度、浓度等）改变了，原来的平衡状态就会被打破，正、逆反应速率不再相等，平衡混合物里 各组成物质的含量 也就随之改变，直至达到新的平衡状态，这个过程叫做化学平衡移动。
平衡移动就是“原平衡状态→不平衡状态→新的平衡状态”的过程。
【即学即练2】反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g)+Q（Q>0）达到平衡后，升高温度，则
A．v逆增大、v正减小
B．H2的物质的量可能不变
C．重新平衡后v逆与原来的相等
D．v正持续增大至不变
【答案】D
【解析】选项A，升高温度，正、逆反应速率都增大，A错。选项B，改变温度，平衡一定发生移动，H2的物质的量一定变化，B错。选项C，升高温度建立新平衡后，正、逆反应速率都比原来的快，C错。答案为D。
知识点03 温度对化学平衡移动的影响
1．实验研究：

NO2和N2O4存在如下平衡：2NO2(g)N2O4(g) ΔH = -56.9 kJmol-1，混合气体的颜色为 红棕色 。
①如果加热混合气体，则颜色会 加深 ，说明了NO2浓度 增大 ，平衡向 吸热 （填“放热”或“吸热”）方向移动。
②如果冷却混合气体，则颜色会 变浅 ，说明NO2浓度 减小 ，平衡向 放热 （填“放热”或“吸热”）方向移动。
结论：升高温度，平衡向 吸热 方向移动；降低温度，平衡向 放热 方向移动。
2．温度对化学平衡移动影响的规律
条件变化
吸热反应（ΔH>0）
放热反应（ΔH<0）
升高温度
降低温度
升高温度
降低温度
平衡常数（K）
增大
减小
减小
增大
Q与K的关系
Q Q>K
Q>K
Q 平衡移动方向
正向移动
逆向移动
逆向移动
正向移动
【即学即练3】在一定条件下，恒容密闭容器中反应2A(g)2B(g)+C(g) ΔH>0达到平衡后，能使B的浓度增大的措施是
A．降温 B．升温 C．使用催化剂 D．减少A的浓度
【答案】B
【解析】选项A，该反应正反应是吸热反应，降低温度，平衡逆向移动，B的浓度减小，A错误；选项B，该反应正反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，B的浓度增大，B正确；选项C，加入催化剂，平衡不移动，B的浓度不变，C错误；选项D，减少A的浓度，平衡逆向移动，B的浓度减小，D错误。故选B。
常见考法
常见考法一 利用浓度商和化学平衡常数判断平衡移动的方向
【例1】对于CO + H2O(g) CO2 + H2，已知700℃时，平衡常数K=1.67。若在反应中加入CO、H2O(g)、CO2、H2的浓度均为1 mol/L，试判断该反应进行的方向。
【答案】该反应正向进行。
【解析】不难算出，浓度商Q=1 必杀技
可利用浓度商（Q）与K的相对大小判断可逆反应进行的方向
（1）Q < K：反应向正反应方向进行；
（2）Q = K：反应处于化学平衡状态；
（3）Q > K：反应向逆反应方向进行。
【同步练习1-1】一定温度下，在体积固定的密闭容器中发生如下反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)。达到平衡时，H2(g)、I2(g)的物质的量浓度均为0.01 mol·L-1，HI(g)的物质的量浓度为0.06 mol·L-1。现分别对平衡混合物进行下列操作，计算操作后反应的浓度商，并判断平衡移动的方向。
（1）保持其他条件不变，向容器中通入H2(g)，使其浓度达到0.02 mol·L-1；
（2）保持其他条件不变，向容器中通入HI(g)，使其浓度达到0.08 mol·L-1；
（3）保持其他条件不变，向容器中通入Ar(g)，使其浓度达到0.01 mol·L-1。
【答案】（1）通入氢气后，反应的浓度商为18，平衡向正反应方向移动。
（2）通入HI后，反应的浓度商为64，平衡向逆反应方向移动。
（3）通入Ar后，反应的浓度商为36，平衡不移动。
【解析】依据题意可知，该温度下反应的平衡常数K==……=36
该反应的浓度商Q=，把每小题的数据代入，可得出：
（1）Q=18＜K （2）Q=64＞K （3）Q=36=K

【同步练习1-2】高炉炼铁中发生的基本反应之一如下： FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)　ΔH>0
其平衡常数可表示为K＝，已知1 100 ℃时K＝0.263。化学平衡常数只与温度有关，不随浓度和压强的变化而变化。
(1)温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比________，平衡常数K________。(以上均填“增大”“减小”或“不变”)
(2)1 100 ℃时测得高炉中c(CO2)＝0.025 mol·L－1、c(CO)＝0.1 mol·L－1，在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态：_______(填“是”或“否”，若填“是”，则后面问题可不答)，此时反应向_________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行，其原因是_______________________________________________。
【答案】(1)增大　增大
(2)否　正反应　Q＝＝0.25<0.263＝K
【解析】若生成物的浓度幂之积与反应物的浓度幂之积的比值Q＝K，则可逆反应达到平衡状态；若QK，反应向左进行。
(1)FeO(s)＋CO(g) ⇌Fe(s)＋CO2(g)　ΔH>0，正反应是吸热反应，升高温度，平衡常数增大，增大，则增大。
(2)1 100 ℃时测得高炉中c(CO2)＝0.025 mol·L－1，c(CO)＝0.1 mol·L－1，Q＝＝0.25
常见考法二 温度对化学平衡常数的影响
【例2】测得某反应A＋B 2C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2CA＋B的平衡常数为0.06，可推知t的范围是
A．t<50 ℃　　　　　　　B．t>80 ℃
C．50 ℃ 【答案】A
【解析】A＋B⇌2C的平衡常数表达式为：K＝。由题给数据可知随温度的升高，K值增大，说明正反应为吸热反应。则反应2C⇌A＋B的正反应为放热反应，其平衡常数表达式为：K＝，则该反应在50 ℃、80 ℃的平衡常数值分别为1/100＝0.01、1/400＝0.002 5。随温度的升高，K值逐渐减小，而0.01<0.06，故此时的温度t<50 ℃。

必杀技
（1）如果改变的是浓度或压强，只要温度不改变，K总是不变的。
（2）如果温度变化，K一定会变化，变化规律是：对于正反应放热的反应，温度升高，平衡逆向移动，K变小；对于正反应吸热的反应，温度升高，平衡正向移动，K增大。
【同步练习2-1】一定温度下，在2 L密闭容器中发生下列反应：4NO2(g)+ O2(g)2N2O5(g)；已知该反应的平衡常数：K300℃> K350℃，且体系中n(NO2)（单位：mol）随时间变化如下表：
时间(s)
0
500
1000
1500
t1℃
20
13.96
10.08
10.08
t2℃
20
a
b
c
下列说法一定正确的是
A．正反应为吸热反应
B．如果t2℃< t1℃，那么 a> b= c，且a= 10+ 0.5b
C．如果t2℃< t1℃，那么t2℃达到平衡的时间介于1000 s至1500 s之间
D．如果t2℃> t1℃，那么b>10.08
【答案】D
【解析】A项，温度越低，平衡常数越大，说明正反应为放热反应，错误；B项，降温，反应速率减慢，1 000 s时未平衡，b与c不相等，错误；C项，t2℃时，由于反应速率减小，达到平衡所用时间长，大于1 000 s，但无法确定达到平衡所需时间；D项，升温，平衡左移，致使b＞10.08，正确。答案为D。
【同步练习2-2】在一定体积的密闭容器中，进行化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示：
T/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
请回答下列问题：
(1)该反应的正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入1 mol CO2和1 mol H2，充分反应达平衡时，CO的平衡浓度为0.25 mol·L－1，试判断此时的反应温度为 。
【答案】(1)吸热 (2)830 ℃。
【解析】(1)由表中数据可知，温度升高，该反应的化学平衡常数增大，即平衡向正反应方向移动，根据化学平衡移动原理可知正反应是吸热反应。
(2)平衡时c(CO2)＝c(H2)＝0.25 mol·L－1，c(CO)＝c(H2O)＝0.25 mol·L－1，则化学平衡常数K＝1，根据表中数据可知此时反应温度是830 ℃。

常见考法三 温度对化学平衡的影响
【例3】将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器，恒温下发生反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)　ΔH<0，平衡时Br2(g)的转化率为a；若初始条件相同，绝热下进行上述反应，平衡时Br2(g)的转化率为b。a与b的关系是(　　)
A．a>b B．a＝b
C．a 【答案】A
【解析】该反应为放热反应，绝热下进行反应，温度升高，所以绝热平衡时转化率低于恒温平衡时转化率，即a>b。
必杀技
当其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热方向移动，降低温度，平衡向放热方向移动。
【同步练习3-1】尿素和氨气对于提高农作物产量和品质有重要作用。
合成尿素的反应为：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)
（1）该反应的化学平衡常数表达式为________________。
（2）合成尿素时不同温度下CO2转化率变化曲线如图。
该反应正方向为_______热反应(选填“吸热”或“放热”)。
a、b、c三点对应温度下的平衡常数大小关系如何：______________
(用Ka、Kb、Kc表示)，理由为________________________________。
【答案】（1）
（2）放热 Ka>Kb>Kc 该反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，使K减小。
【同步练习3-2】将4 mol N2O4放入2 L恒容密闭容器中发生反应N2O4(g)2NO2(g)，平衡体系中N2O4的体积分数(φ)随温度(T)的变化如图所示。

(1)D点v(正) (填“>”“＝”或“<”)v(逆)。
(2)A、B、C三点中平衡常数K的值最大的是 点。
(3)若其他条件不变，在T3原平衡基础上，再加入一定量的NO2，达到新平衡时，与原平衡相比，NO2的体积分数 (填“增大”“不变”或“减小”)。
【答案】(1) < (2) C (3)减小
【解析】(1)D点时φ(N2O4)小于该温度下的平衡点时的φ(N2O4)，说明反应向逆反应方向进行[使φ(N2O4)增大至平衡点时的φ(N2O4)]，v(正) (2)温度升高，φ(N2O4)减小，说明平衡N2O4(g) ⇌2NO2(g)向右移动。温度越高，平衡常数越大。
(3)【定性分析】平衡时又加入一定量NO2，既增大了c(NO2)，又相当于增大了压强，无论是增大c(NO2)还是增大压强，都有利于平衡向左移动，所以NO2的体积分数减小。
【定量推理】K＝＝c(NO2)·，又加入一定量的NO2，这部分NO2不可能完全转化，所以又达到平衡后，c(NO2)增大，而平衡常数K不变，所以减小，NO2的体积分数减小。

分层提分

题组A 基础过关练
1．下列关于化学平衡常数的叙述正确的是
A．浓度商Q < K时，平衡逆向移动
B．化学平衡常数表示反应进行的程度，与温度无关
C．化学平衡发生移动，化学平衡平衡常数一定发生改变
D．温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数
【答案】D
2．若只改变温度，平衡常数K增大，则以下叙述正确的是
A．温度一定升高 B．温度一定降低
C．平衡一定向左移动 D．平衡一定向右移动
【答案】D
【解析】由于不知道化学反应是放热还是吸热，所以无法判断改变温度的方式。
3．只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是
A．K值不变，平衡可能移动
B．K值变化，平衡一定移动
C．平衡移动，K值可能不变
D．平衡移动，K值一定变化
【答案】D
【解析】影响K的外界因素只有温度，如果其他因素使平衡发生了移动，K是不变的。
4. 反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH<0，达到平衡后，将体系的温度降低，下列叙述中正确的是
A．正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动
B．正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动
C．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动
D．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向正反应方向移动
【答案】C
5．反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH<0，达到平衡后，升高温度，则
A．化学反应速率不变 B．平衡常数增大
C．化学平衡逆向移动 D．NH3的含量增大
【答案】C
【解析】合成氨反应的正反应是放热的，所以升高温度，该平衡逆向移动。
6. 在密闭容器中将CO和水蒸气的混合物加热到800 ℃时，有下列平衡：CO＋H2OCO2＋H2，且K＝1。若用2 mol CO和10 mol H2O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． 83.3%
【答案】D
【解析】设CO转化了x mol
CO＋H2O⇌CO2＋H2
起始（mol） 2 10 0 0
转化（mol） x x x x
平衡（mol）2-x 10-x x x
令容器的容积为V L，则[CO]=(2-x)/V mol·L－1，[H2O]=(10-x)/V mol·L－1，[CO2]=[H2]= x/V mol·L－1。根据K的表达式，有K=……=1，解得x=5/3≈1.67。
所以，CO的转化率为1.67/2×100%=83.3%
7．下列说法正确的是(　　)
A．对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡，在温度不变、容积不变的密闭容器中充入N2，化学平衡常数变大
B．对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大
C．化学平衡常数发生变化，化学平衡必定发生移动达到新的平衡
D．改变条件，使反应物的平衡转化率都增大，该可逆反应的平衡常数一定增大
【答案】C
【解析】化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变，A错误；对某一可逆反应，可能是吸热反应，也可能是放热反应，升高温度，化学平衡常数可能增大，也可能减小，B错误；化学平衡常数只与温度有关，平衡常数发生变化，说明温度一定发生变化，化学平衡必定发生移动达到新的平衡，C正确；改变条件，使反应物的平衡转化率都增大，改变的条件可能是温度，也可能是压强，化学平衡常数只与温度有关，因此平衡常数不一定增大，D错误。
8．反应N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH>0，在2 000℃时K=6.6×10-4。2 000℃时，向10 L密闭容器中充入2.9×10-3 mol NO、2.5×10-1 mol N2和4.0×10-2 mol O2，通过计算下列问题：
（1）此反应的初始状态是否为化学平衡状态？

（2）若非化学平衡状态，反应将向哪个方向进行以达到化学平衡状态？
【答案】（1）否；（2）逆向移动。
【解析】（1）Q=……= 8.6×10-4＞K，所以初始状态不是化学平衡状态。
（2）因为Q＞K，所以平衡逆向移动。
9．将2 mol A和1 mol B混合置于一容积可变的密闭容器中，在温度T下发生如下反应：2A(g) + B(g) 2C(g) + Q，反应进行t min后达到平衡，测得混合气体的总物质的量为2.1 mol。试回答：
（1）该反应的平衡常数表达式为 ；
（2）下列有关化学平衡常数K的说法正确的是 （填字母）
A．在任何情况下，化学平衡常数K均为一个定值
B．改变气体A或C的浓度，都会改变平衡常数K
C．平衡常数K只与温度有关，与反应物的浓度无关
D．从平衡常数K的大小可以推断一个反应进行的限度
（3）若降低温度，则该反应的K值 （填“增大”、“减小”或“不变”，下同），A的转化率 ，化学反应速率 ；
（4）反应进行t min后，C的体积分数为 。
【答案】（1）K =
（2）CD。
（3）K值增大；A的转化率增大；化学反应速率减小。
（4）85.7%。
【解析】（2）K是化学反应的一个特性常数，它能够表示可逆反应进行程度的大小。对于一个特定的可逆反应，K只与温度有关，与浓度、压强、催化剂等外界因素无关，所以答案为CD。
（3）由于该反应的正方向是放热反应，降低温度，平衡正向移动，K增大，A的转化率增大。降温将使化学反应速率减小。
（4）设在反应中，B转化了x mol，
2A(g) + B(g) ⇌ 2C(g)
起始(mol) 2 1 0
转化(mol) 2x x 2x
平衡(mol) 2－2x 1－x 2x
依题意，有（2－2x）+（1－x）+ 2x = 2.1，解得x = 0.9
C的体积分数 =×100% = 85.7%。

题组B 能力提升练
10．如图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别装在盛有水的三个烧杯中，在①烧杯中加入CaO，在②烧杯中不加其他任何物质，在③烧杯中加入NH4Cl晶体，发现①中红棕色变深，③中红棕色变浅。已知：2NO2(红棕色)N2O4(无色)，下列叙述正确的是

A．2NO2N2O4是吸热反应
B．NH4Cl溶于水时吸收热量
C．①烧瓶中平衡时混合气体的平均相对分子质量增大
D．③烧瓶中气体的压强增大
【答案】B
【解析】①中红棕色变深，则平衡向逆反应方向移动，而CaO和水反应放出热量，说明升高温度，平衡逆向移动，即逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应，故A错误；③中红棕色变浅，说明平衡正向移动，因正反应是放热反应，则氯化铵溶于水时吸收热量，故B正确；①中平衡逆向移动，气体的总质量不变，而平衡时混合气体的物质的量增大，则体系中平衡时混合气体的平均相对分子质量减小，故C错误；③中红棕色变浅，说明平衡正向移动，气体的物质的量减小，则③烧瓶中的压强必然减小，故D错误。
11．在一密闭容器中，发生可逆反应：3A(g)3B＋C ΔH>0，平衡时，升高温度，气体的平均相对分子质量有变小的趋势，则下列判断中正确的是
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不可能都是气体
【答案】C
【解析】正反应吸热，升温，平衡右移。若B、C都为固体，则相对分子质量不变，故A错误；若C为固体，B为气体，平衡右移，气体的总质量减小，总物质的量不变，相对分子质量减小，故B错误，C正确；若B、C都是气体，平衡右移，气体的总质量不变、总物质的量增加，则相对分子质量减小，故D错误。
12．在一定温度下，改变起始时n(SO2)对反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0的影响如图所示，下列说法正确的是（ ）

A．b、c点均为平衡点，a点未达平衡且向正反应方向进行
B．a、b、c三点中，a点时SO2的转化率最大
C．a、b、c点均为平衡点，b点时SO2的转化率最大
D．a、b、c三点的平衡常数：Kb>Kc>Ka
【答案】B
【解析】选项A，题中横坐标为二氧化硫的物质的量，纵坐标为平衡时三氧化硫的体积分数，曲线上的点为平衡状态，故A错误；选项B，二氧化硫越少，氧气越多，则二氧化硫的转化率越大，a点二氧化硫的转化率最大，故B正确；选项C，根据B的分析，a点二氧化硫的转化率最大，故C错误；选项D，温度不变，则平衡常数不变，故D错误；故选B。
13．反应2NO2(g)N2O4(g) △H=-57kJ·mol-1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是

A．T1>T2
B．X、Y两点的反应速率：X>Y
C．X、Z两点气体的颜色：X深，Z浅
D．X、Z两点气体的平均相对分子质量：X>Z
【答案】B
【解析】选项A，升高温度，化学平衡逆向移动，NO2的体积分数增大，Y点NO2的体积分数小，则T1＜T2，A错误；选项B，由选项A分析可知，X点的温度大于Y点的温度，温度越高，化学反应速率越快，所以反应速率X>Y，B正确；选项C，X、Z两点温度相同，但压强不同，NO2为红棕色气体，增大压强，平衡右移，但是气体的体积变小，浓度增大的影响较大，气体的颜色加深，则X、Z两点气体的颜色：X浅，Z深，C错误；选项D，X、Z两点都在等温线上，X的压强小，增大压强，化学平衡正向移动，Z点时气体的物质的量小，则平均相对分子质量变大，即平均相对分子质量：X 14．在温度T1时，向一体积固定为2L的密闭容器中通入1mol CO2和3 mol H2发生反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)       △H<0，5 min后反应达到平衡，CO2的转化率为20%。下列说法正确的是
A．前5min，平均反应速率v(H2)=0.06 mol(L·min)
B．该温度下反应平衡常数的值为
C．当v正(CO2)=3v逆(H2)时，说明反应已达到平衡状态
D．若平衡后升温，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡左移
【答案】A
【解析】选项A，由题意知，前5min，CO2的变化量为0.2mol，则H2的变化量为0.6mol，v(H2)=0.06mol(L·min)，A正确；选项B，向体积为2L的密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，5 min后反应达到平衡，CO2的转化率为20%，可列出三段式(单位为mol/L)：，则该温度下反应平衡常数为，B错误；选项C，当3v正(CO2)= v逆(H2)时，说明反应已达到平衡状态，C错误；选项D．平衡后升温，正反应速率增大，逆反应速率增大，因反应放热反应，平衡左移，D错误；故答案为A。
15．温度为T1时，将气体X和气体Y各1.6 mol充入10 L恒容密闭容器中，发生反应X(g)+Y(g)2Z(g)，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如表所示，下列说法正确的是(　　)
t/min
2
4
7
9
n(Y)/mol
1.2
1.1
1.0
1.0
A．0～4 min，反应速率v(Z)＝0.25 mol·L－1·min－1
B．T1时，反应的平衡常数K1＝1.2
C．其他条件不变时，9 min后，向容器中再充入1.6 mol X，平衡向正反应方向移动，再次达到平衡时X的浓度比原平衡时的小，Y的转化率增大
D．其他条件不变时，若降温到T2达到平衡时，平衡常数K2＝4，则此反应的ΔH<0
【答案】D
【解析】由表中数据可求得前4 min内消耗的Y为0.5 mol，v(Y)＝＝＝0.012 5 mol·L－1·min－1，v(Z)＝2v(Y)＝0.025 mol·L－1·min－1，A项错误；由表中数据可知，7 min时反应达到平衡状态，采用“三段式”法进行计算：
　　 X(g)　＋　Y(g) ⇌ 2Z(g)
起始浓度/(mol·L－1)　0.16　 0.16　 0
转化浓度/(mol·L－1)　0.06　 0.06　　0.12
平衡浓度/(mol·L－1)　0.1　 　 　0.1 　　0.12
T1时，平衡常数K1＝＝＝1.44，B项错误；其他条件不变时，9 min时该反应处于平衡状态，再充入1.6 mol X，平衡向正反应方向移动，再次达到平衡时Y的转化率增大，但X的浓度比原平衡时的大，C项错误；T1时，平衡常数K1＝1.44，降温到T2达到平衡时，平衡常数K2＝4，说明降低温度，平衡正向移动，所以该反应的正反应为放热反应，D项正确。
16．已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，下图为不同温度（T1、T2）下SO2的转化率随时间的变化曲线。

（1）T1______（选填“>”“<”或“=”）T2，判断依据是_____________________________________；该反应为_____（选填“放”或“吸”）热反应，判断依据是_________________________________。
（2）在相同温度下：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) K1=a；
NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) K2=b；
则2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 的平衡常数K=__________（用a、b表示）。
【答案】（1）> 相同条件下，温度越高反应速率越快，达到化学平衡的时间越短
放 温度升高时平衡向吸热方向移动，SO2的转化率减小
（2）ab2

题组C 培优拔尖练
17．在一真空密闭容器中，充入10 mol N2和30 mol H2，发生N2+3H22NH3反应，在一定温度下达到平衡时，H2的转化率为25%。若在同一容器中相同温度下充入NH3，欲达到平衡时各成分的百分含量与上述平衡相同，则起始时充入NH3的物质的量和达到平衡时NH3的转化率分别是
A．15 mol、25% B．20 mol、50%
C．20 mol、75% D．40 mol、80%
【答案】C
【解析】10 mol N2和30 mol H2若完全转化，即为20 mol NH3；H2的转化率为25%，则NH3的“生成率”为75%，即逆向NH3转化75%即与原反应等效。答案为C。
18. 在恒容密闭容器中，由CO合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，在其他条件不变的情况下，研究温度对反应的影响，实验结果如图所示，下列说法正确的是

A．CO合成甲醇的反应为吸热反应
B．平衡常数
C．该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
D．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时增大
【答案】D
【解析】由图可知，T2温度下达到平衡所需时间较短，反应速率较快，T2>T1，温度越高，平衡时甲醇的物质的量越小，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，所以合成甲醇的反应为放热反应，A错误；CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数表达式K＝，B错误；升高温度平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，在T1时的平衡常数比T2时的大，C错误；由图可知，处于A点的反应体系从T1变到T2，温度升高，平衡向逆反应方向移动，氢气的物质的量增大，甲醇的物质的量减小，增大，D正确。
19．下表所列是2个反应在不同温度时的化学平衡常数(K)值。
反应
①N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1
②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH2
温度/℃
27
2000
25
400
450
K

0.1

0.507
0.152
关于反应①、②的下列说法正确的是
A．反应①、②均为吸热反应
B．反应①不适合用于大规模人工固氮
C．可求算反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)的ΔH
D．一定温度下，①、②分别达到平衡，压缩容器体积均可使N2的转化率增大
【答案】B
【解析】选项A，从K值看，反应①是吸热反应，反应②是放热反应，A错。选项B，常温下，反应①的K非常小，即使在高温下，K值也不大，所以反应正向进行的程度小，不适合大规模人工固氮，B说法正确。选项C，反应①、②的温度各不相同，无法使用盖斯定律求该反应的ΔH，C错。选项D，加压，反应①的平衡不移动，N2的转化率不变，D错。答案为B。
20．已知A(g)＋B(g) C(g)＋D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：
温度/℃
700
800
830
1000
1200
平衡常数
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
完成下列填空：
（1）该反应的平衡常数表达式K= ，该反应为________反应(选填“吸热”、“放热”)。当反应达到平衡时，升高温度，A的转化率________（选填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）830℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0.003 mol·L-1·s-1，则6s时c(A)= mol·L-1， C的物质的量为 mol。
（3）一定条件下，向体积为2 L的恒容密闭容器中充入1 mol A(g)和3 mol B(g)，判断该反应达到平衡状态的依据是________。
a. c(A)＝c(C) b. 容器中压强不变
c. 混合气体的平均相对分子质量不变 d. v(逆)(D)＝v(正)(B)
（4）1200℃时反应C(g) + D(g) A(g) + B(g)的平衡常数的值为 。
【答案】（1）略（2）放热 减小
（2）0.022 0.09
（3）d
（4）2.5
21．已知合成氨反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH<0。某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始时氢气的物质的量对合成NH3反应的影响。实验结果如图所示：(图中T表示温度，n表示起始时H2物质的量)

（1）图像中T2和T1的关系是：T2 T1(填“>”“<”“＝”或“无法确定”)。
（2）在a、b、c三点所处的平衡状态中，化学平衡常数K值最大的是________(填字母)。
（3）若容器容积为2 L，b点对应的n＝0.15 mol，测得平衡时H2、N2的转化率均为60%，则平衡时N2的物质的量浓度为________ mol·L－1，此条件下（T2），反应的平衡常数K＝_________。
【答案】（1）< （2）a （3）0.01 mol·L－1 3.33×103
22．（1）下图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式______________________。

（2）研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH1＜0(Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH2＜0 (Ⅱ)
4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=__________(用K1、K2表示)，该反应的ΔH=__________(用ΔH1、ΔH2表示)。
（3）H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。H2S的平衡转化率α＝______%。
【答案】NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g) △H= -234 kJ/mol K12/K2 2ΔH1-ΔH2 2.5%
【解析】(1)该反应的焓变△H=E1-E2=134 kJ/mol-368 kJ/mol=-234 kJ/mol，则该反应的热化学方程式为NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g) △H=-234 kJ/mol。
(2)①2NO2(g)+NaCl(s) ⇌NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH1＜0(Ⅰ)
②2NO(g)+Cl2(g) ⇌2ClNO(g) K2 ΔH2＜0 (Ⅱ)
根据盖斯定律，①×2-②可得：4NO2(g)+2NaCl(s) ⇌2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)，则该反应平衡常数K= K12/K2。
根据盖斯定律，将①×2-②，整理可得：4NO2(g)+2NaCl(s) ⇌2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)，则该反应的反应热ΔH=2ΔH1-ΔH2。
(3)在反应开始时，n(CO2)=0.10 mol，n(H2S)=0.40 mol，则反应开始时气体的总物质的量n(总)=0.10 mol+0.40 mol=0.50 mol，假设反应的H2S物质的量为x，则反应产生的H2O的物质的量为x mol，该反应是反应前后气体物质的量不变的反应，则根据反应平衡后水的物质的量分数为0.02，可得：x/0.50=0.02，解得x=0.01 mol，故H2S的平衡转化率为0.012/0.40×100%=2.5%。