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2020江苏高考化学二轮讲义：10专题十 化学反应速率和化学平衡
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了解化学反应速率的概念和平均反应速率的表示方法。
理解温度、浓度、压强和催化剂等对化学反应速率影响的一般规律。
认识催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
认识化学反应的可逆性。能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向。
理解化学平衡和化学平衡常数的含义，能用化学平衡常数进行简单计算。
理解浓度、温度、压强、催化剂等对化学平衡影响的一般规律。
认识化学反应速率和化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
化学反应速率、化学平衡及其影响因素和相关图像探析
1．正确理解化学反应速率的影响因素
(1)“惰性气体”对反应速率的影响
①恒容：充入“惰性气体”总压增大―→参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变)―→反应速率不变。
②恒压：充入“惰性气体”体积增大―→参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度减小)―→反应速率减小。
(2)纯液体、固体对化学反应速率的影响
在化学反应中，纯液体和固态物质的浓度为常数，故不能用纯液体和固态物质的浓度变化来表示反应速率，但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一，如煤粉由于表面积大，燃烧就比煤块快得多。
(3)外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相同。
①当增大反应物浓度时，瞬间v正增大，v逆不变，随后v正逐渐减小，v逆逐渐增大直至平衡。
②增大压强，v正和v逆都增大，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大。
③对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率。
④升高温度，v正和v逆都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大。
⑤使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。
2．突破化学平衡状态的判断标志
(1)化学平衡标志的判断要注意“三关注”：一要关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压还是绝热容器；二要关注反应特点，是等体积反应还是非等体积反应；三要关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。
如在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：a.混合气体的压强；b.混合气体的密度；c.混合气体的总物质的量；d.混合气体的平均相对分子质量；e.混合气体的颜色；f.各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；g.某种气体的百分含量。
①能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是acdg(填字母，下同)。
②能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是eg。
③能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是acdeg。
④能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是abcdg。
⑤能说明A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)达到平衡状态的是bdg。
⑥能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是abc。
⑦能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是bdg。
(2)化学平衡标志的判断还要注意“一个角度”，即从微观角度分析判断。
如反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列各项能说明该反应达到平衡状态的是①②③④(填序号)。
①断裂1 mol N≡N键的同时生成1 mol N≡N键；
②断裂1 mol N≡N键的同时生成3 mol H—H键；
③断裂1 mol N≡N键的同时断裂6 mol N—H键；
④生成1 mol N≡N键的同时生成6 mol N—H键。
3．掌握化学平衡移动的判断方法
(1)依据勒夏特列原理判断
通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。
①若外界条件改变，引起v正＞v逆，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动；
②若外界条件改变，引起v正＜v逆，则化学平衡向逆反应方向(或向左)移动；
③若外界条件改变，虽能引起v正和v逆变化，但变化后新的v正′和v逆′仍保持相等，则化学平衡没有发生移动。
(2)依据浓度商(Qc)规则判断
通过比较浓度商(Qc)与平衡常数(K)的大小来判断平衡移动的方向。
①若Qc＞K，平衡逆向移动；
②若Qc＝K，平衡不移动；
③若Qc＜K，平衡正向移动。
4．正确理解不能用勒夏特列原理解释的问题
(1)若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动还是向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。如对于H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向移动还是逆向移动都不能减弱压强的改变。所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。
(2)催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。
角度一 化学反应的方向
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)(2019·高考江苏卷)一定温度下，反应2H2 (g)＋O2(g)===2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0。( )
(2)(2018·高考江苏卷)反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应。( )
(3)(2014·高考江苏卷)2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH＞0。( )
答案：(1)√ (2)× (3)×
角度二 化学反应速率和化学平衡的影响因素
2．(2017·高考江苏卷)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快
B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快
C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快
D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大
解析：选D。由图甲可知，起始时H2O2的浓度越小，曲线下降越平缓，说明反应速率越慢，A项错误；OH－的浓度越大，pH越大，即0.1 mol·L－1NaOH对应的pH最大，曲线下降最快，即H2O2分解最快，B项错误；由图丙可知，相同时间内，0.1 mol·L－1 NaOH条件下H2O2分解最快，0 mol·L－1 NaOH条件下H2O2分解最慢，而1.0 mol·L－1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间，C项错误；由图丁可知，Mn2＋越多，H2O2的分解速率越快，说明Mn2＋对H2O2分解速率的影响较大，D项正确。
3．(2014·高考江苏卷)(双选)一定温度下，在三个体积均为1.0 L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 0.15 mol、CH3OCH3 0.15 mol和H2O 0.10 mol，则反应将向正反应方向进行
解析：选AD。A.根据表格中数据，容器Ⅰ和容器Ⅲ中起始物质的量都是0.20 mol，温度在387 ℃时，达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0.080 mol，而温度在207 ℃时，达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0.090 mol，说明该反应的正反应为放热反应，A选项正确。
B．由于该反应是一个反应前后气体体积相等的反应，因此容器Ⅰ和容器Ⅱ的平衡为等效平衡，故CH3OH的体积分数一样大，B选项错误。
C．容器Ⅰ的温度高，反应速率快，达到平衡所用的时间短，C选项错误。
D．容器Ⅰ中的K＝＝4，而此时的Qc＝≈0.67，因此Qc
A．(2016·高考江苏卷)图甲表示燃料燃烧反应的能量变化
B．(2016·高考江苏卷)图乙表示酶催化反应的反应速率随反应温度的变化
C．(2018·高考江苏卷)图丙是CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线，说明该反应的ΔH<0
D．(2018·高考江苏卷)图丁是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2)随反应时间变化的曲线，说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小
答案：A
角度三 “建模、解模”分析法的应用 等效平衡
5．(2017·高考江苏卷)(双选)温度为T1时，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)(正反应吸热)。实验测得：v正＝v(NO2)消耗＝k正c2(NO2)，v逆＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k逆·c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。
下列说法正确的是( )
容器
编号
物质的起始
浓度/(mol·L－1)
物质的平衡
浓度/(mol·L－1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
A.达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5
B．达平衡时，容器Ⅱ中c(O2)/c(NO2)比容器Ⅰ中的大
C．达平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%
D．当温度改变为T2时，若k正＝k逆，则T2>T1
解析：选CD。容器Ⅰ中平衡时，c(NO2)＝0.2 mol ·L－1，c(NO)＝0.4 mol ·L－1，c(O2)＝0.2 mol·L－1，容器容积为1 L，气体总物质的量为(0.2＋0.4＋0.2) mol＝0.8 mol，容器Ⅱ中投入量为(0.3＋0.5＋0.2) mol＝1 mol，若容器Ⅱ中投入量与平衡量相等，则两容器内压强之比为0.8∶1＝4∶5，根据容器Ⅰ中的相关数据，知该反应的平衡常数K＝＝0.8，容器Ⅱ中Qc＝≈0.56＜K，说明容器Ⅱ中反应未达到平衡，反应向右进行，则达到平衡时两容器中压强之比小于4∶5，A项错误；容器Ⅱ中反应相当于起始加入0.7 mol ·L－1 NO2和0.1 mol·L－1 NO，达到平衡时，相对容器Ⅰ，平衡逆向移动，则容器Ⅱ中的值小，B项错误；容器Ⅰ中达到平衡时NO的体积分数为×100%＝50%，容器Ⅲ中相当于起始加入0.5 mol·L－1 NO2和0.1 mol·L－1 O2，达到平衡时，相对容器Ⅰ，平衡逆向移动，则容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%, C项正确；容器Ⅰ中，T1时，平衡常数K＝＝0.8，T2时，若k正＝k逆，反应达平衡时，v正＝v逆，即k正c2(NO2)＝k逆c2(NO)·c(O2)，得c2(NO2)＝c2(NO)·c(O2)，K＝c2(NO)·c(O2)/c2(NO2)＝1，平衡常数增大，反应正向移动，该反应为吸热反应，则应升高温度，即T2＞T1，D项正确。
6．(2016·高考江苏卷)(双选)一定温度下，在3个体积均为 1.0 L 的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)达到平衡。下列说法正确的是( )
容器
温度/K
物质的起始浓度/(mol·L－1)
物质的平衡浓度/(mol·L－1)
c(H2)
c(CO)
c(CH3OH)
c(CH3OH)
Ⅰ
400
0.20
0.10
0
0.080
Ⅱ
400
0.40
0.20
0
Ⅲ
500
0
0
0.10
0.025
A.该反应的正反应放热
B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大
C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍
D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大
解析：选AD。A项，若容器Ⅲ的温度为400 K，则容器Ⅰ和容器Ⅲ达到的平衡为等效平衡，而容器Ⅲ的实际温度为500 K，500 K时CH3OH的平衡浓度比400 K时的小，说明升高温度后，平衡逆向移动，故正反应为放热反应，正确；B项，容器Ⅱ相当于给容器Ⅰ加压，加压时，平衡正向移动，故容器Ⅱ中反应物的转化率大，错误；C项，由表中数据知，达到平衡时，可求得容器Ⅰ中c(H2)＝0.040 mol·L－1，可推知容器Ⅱ中c(H2)<0.080 mol·L－1，容器Ⅲ中c(H2)＝0.15 mol·L－1，错误；D项，达到平衡时，容器Ⅲ中反应物的浓度比容器Ⅰ中反应物的浓度大，且容器Ⅲ中的温度高，所以容器Ⅲ中正反应速率大于容器Ⅰ中的，正确。
7．(2015·高考江苏卷)(双选)在体积均为1.0 L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入 0.1 mol CO2和0.2 mol CO2，在不同温度下反应CO2(g)＋C(s)2CO(g)达到平衡，平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是( )
A．反应CO2(g)＋C(s)===2CO(g)的ΔS>0、ΔH<0
B．体系的总压强p总：p总(状态Ⅱ)＞2p总(状态Ⅰ)
C．体系中c(CO)：c(CO，状态Ⅱ)<2c(CO，状态Ⅲ)
D．逆反应速率v逆：v逆(状态Ⅰ)>v逆(状态Ⅲ)
解析：选BC。A选项，由图像知，温度越高，二氧化碳的量越少，所以该反应的正反应为吸热反应，即ΔH＞0，所以错误。B选项，设状态Ⅰ和状态Ⅱ时二氧化碳的物质的量浓度为x，则状态Ⅰ时容器内一氧化碳气体的物质的量为2(0.1－x)，即此时该容器中气体的物质的量之和为x＋2(0.1－x)＝0.2－x；状态Ⅱ时容器内一氧化碳的物质的量为2(0.2－x)，即此时该容器中气体的物质的量为x＋2(0.2－x)＝0.4－x，因此p总(状态Ⅱ)＞2p总(状态Ⅰ)，所以正确。C选项，状态Ⅱ相当于状态Ⅲ体积缩小一半后的状态，如果体积缩小一半，平衡不移动，则c(CO，状态Ⅱ)＝2c(CO，状态Ⅲ)，但体积压缩的过程中，平衡向左移动，因此c(CO，状态Ⅱ)＜2c(CO，状态Ⅲ)，所以正确。D选项，状态Ⅲ的温度比状态Ⅰ的温度高，温度高反应速率快，因此v逆(状态Ⅰ) ＜v逆(状态Ⅲ)，所以错误。
1．“建模、解模”分析法在平衡移动结果判定中的应用
对于反应物或生成物只有一种的可逆反应而言，在改变物质浓度而引起化学平衡移动时应遵循或应用下列方法进行分析：
(1)建模法分析化学平衡
当容器Ⅱ中的投料量是容器Ⅰ中的n倍时，可通过建模思想来进行考虑。
一般解题步骤[以PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)为例]：
①建模：构建容器Ⅰ的模型
Ⅰ
②解模：将容器Ⅱ进行拆分，构建新的模型(用实线箭号表示状态变化的方向，用虚线箭号表示虚拟的过程)
Ⅱ
最后将虚拟出的两个平衡状态进行加压，把体积较大的平衡状态转化为体积较小的平衡状态。即容器Ⅱ的反应相当于在虚拟容器的基础上增大压强，平衡逆向移动，容器Ⅱ相对于容器Ⅰ，PCl5的体积分数增大。
(2)在温度、压强不变的体系中加入某种气体反应物(或生成物)的平衡移动问题
对于aA(g)bB(g)＋cC(g)或bB(g)＋cC(g)aA(g)，当T、p不变时，充入A气体，平衡移动的最终结果与原平衡等效，相当于平衡不移动；而充入B或C，则平衡的移动由浓度决定。
2．转化率的变化分析
在一恒容密闭容器中通入a mol A、b mol B发生反应aA(g)＋bB(g)cC(g)，达到平衡后，改变下列条件，分析转化率的变化情况：
(1)再通入b mol B，α(A)增大，α(B)减小。
(2)再通入a mol A、b mol B：
若a＋b＞c，α(A)增大、α(B)增大；
若a＋b＝c，α(A)不变、α(B)不变；
若a＋b＜c，α(A)减小、α(B)减小。
3．三种等效平衡模型
等效平衡模型
实例
起始投料
平衡时等量
备注
恒温恒容化学计量数不等
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
甲：1 mol N2＋3 mol H2乙：2 mol NH3(转化为同种物质完全等同)
两容器中各组分的n、c、w等同
α(N2)＋α(NH3)＝1
恒温恒容化学计量数相等
I2(g)＋H2(g) 2HI(g)
甲：1 mol I2＋1 mol H2
乙：2 mol I2＋2 mol H2(或4 mol HI)(成比例)
两容器中各组分的w等同，n、c成倍数关系
—
恒温恒压
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
甲：1 mol N2＋3 mol H2
乙：2 mol N2＋6 mol H2(或4 mol NH3)(成比例)
两容器中各组分w、c等同，n成倍数关系
—
题组一 化学反应速率的影响因素及应用
1．(2019·泰州中学高三四模)生物脱H2S的原理为
反应1：H2S＋Fe2(SO4)3===S↓＋2FeSO4＋H2SO4
反应2：4FeSO4＋O2＋2H2SO42Fe2(SO4)3＋2H2O
硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍，氧化速率随温度和pH的变化如图。
下列说法正确的是( )
A．该过程最终将H2S转化为Fe2(SO4)3
B．H＋是反应2的反应物，c(H＋)越大反应速率越快
C．反应1消耗11.2 L H2S，转移的电子数目约为6.0×1023个
D．反应温度过高，Fe2＋氧化速率下降，其原因可能是硫杆菌失去活性
解析：选D。A.由反应1和反应2可知，该过程将H2S转化为单质S，A错误；B.由氧化速率随pH的变化图可知，当pH<2时，c(H＋)越大反应速率反而越慢，B错误；C.H2S的体积没有指明是标准状况，无法计算，C错误；D.温度过高，反应速率下降的原因是高温使得硫杆菌蛋白质变性，失去活性，催化作用减弱，D正确。
2．Ⅰ.已知：反应aA(g)＋bB(g)cC(g)，某温度下，在2 L的密闭容器中投入一定量的A、B，两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。
(1)经测定前4 s内v(C)＝0.05 mol·L－1·s－1，则该反应的化学方程式为______________。
(2)请在图中将生成物C的物质的量浓度随时间的变化曲线绘制出来。
(3)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为
甲：v(A)＝0.3 mol·L－1·s－1，
乙：v(B)＝0.12 mol·L－1·s－1，
丙：v(C)＝9.6 mol·L－1·min－1，
则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为__________________。
Ⅱ.密闭容器中发生如下反应：A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH<0。根据下面速率—时间图像，回答下列问题。
(1)下列时刻所改变的外界条件：
t1____________；t3____________；t4____________。
(2)反应速率最快的时间段是________。
Ⅲ.COCl2 的分解反应为COCl2(g)Cl2(g)＋CO(g) ΔH＝＋108 kJ·mol－1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示(第10 min到14 min的COCl2 浓度变化曲线未表示出)：
(1)比较第2 min反应温度T2与第8 min反应温度T8的高低：T2________(填“＜”“＞”或“＝”)T8。
(2)若12 min时反应在温度T8下重新达到平衡，则此时c(COCl2)＝________mol·L－1。
(3)比较产物CO在2～3 min、5～6 min和12～13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小：_______________________________________。
答案：Ⅰ.(1)3A(g)＋B(g)2C(g)
(2)
(3)乙＞甲＞丙
Ⅱ.(1)升高温度 加入催化剂 减小压强
(2)t3～t4
Ⅲ.(1)＜ (2)0.03 (3)v(5～6)＞v(2～3)＝v(12～13)
1．化学反应速率计算的常见错误
(1)不注意容器的容积。
(2)漏写单位或单位写错。
(3)忽略有效数字。
2．比较化学反应速率大小的注意事项
(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同单位。
(2)比较不同时间段内的化学反应速率大小时，可先换算成同一物质表示的反应速率，再比较数值大小。
(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应，如aA＋bB===cC＋dD，比较与，若>，则用A表示的反应速率比用B表示的反应速率大。
3．在分析影响化学反应速率的因素时，要理清主次关系。
题组二 利用图像、Q与K的关系判断化学平衡状态
3．汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH＜0。若该反应在绝热、恒容的密闭容器中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填编号)。
解析：①达到平衡时，v正应保持不变。②由于该反应是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，平衡左移，K减小。③w(NO)逐渐减小，达到平衡时保持不变。④因正反应放热，容器绝热，故反应开始后体系温度升高，达到平衡状态时，体系温度不再发生变化。⑤ΔH是一个定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。
答案：②③④
4．一定温度下，将2 mol NO、1 mol CO充入1 L固定容积的密闭容器中发生反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH<0。反应过程中部分物质浓度变化如图所示。若15 min时再向容器中充入CO、N2各0.6 mol，该反应是否处于平衡状态？
解析：由图像知，10 min时反应达到平衡状态，K＝＝，Qc＝＝，Qc＝K，所以该反应仍处于平衡状态。
答案：该反应处于平衡状态。
常见的化学反应速率、化学平衡图像分析
1．速率—时间图像
反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0
(1)t1 时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大；
(2)t2 时升高温度，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的反应速率增大得快；
(3)t3 时减小压强，容器容积增大，浓度变小，正反应速率和逆反应速率均减小，正反应的反应速率减小得多；
(4)t4 时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大但仍相等。
2. 转化率(或含量)—时间图像
反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0
(1)图甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大；
(2)图乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大；
(3)图丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应物的转化率。
3．恒压(温)线
反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0
分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响。
4.特殊类型图像
(1)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图所示，M点前，表示从反应物开始，v正＞v逆；M点为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH＜0。
(2)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图所示，L线上所有的点都是平衡点。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以E点v正＞v逆；则L线的右下方(F点)，v正＜v逆。
5．速率、平衡图像题的分析方法
(1)认清坐标系，弄清纵、横坐标所代表的意义，并与有关原理相结合。
(2)看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点。
(3)看清曲线的变化趋势，注意渐变和突变，分清正、逆反应曲线，从而判断反应特点。
(4)注意终点。例如，在浓度—时间图像上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。
(5)图像中先拐先平数值大。例如，在转化率—时间图像上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大。
(6)定一议二原则。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。
题组三 化学平衡的移动 等效平衡
5．(2019·苏锡常镇四市高三调研)工业上用丁烷催化脱氢制备丁烯：C4H10(g)C4H8(g)＋H2(g) ΔH>0，将丁烷和氢气以一定的配比通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，反应的平衡转化率、产率与温度、投料比有关。下列判断不正确的是( )
A．由图甲可知，x小于0.1
B．由图乙可知，丁烯产率先增大后减小，减小的原因是氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率减小
C．由图丙可知产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是温度升高平衡正向移动
D．由图丙可知，丁烯产率在590 ℃之后快速降低的主要原因为丁烯高温分解生成副产物
解析：选B。A.正反应为气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，则丁烯的平衡产率减小，由图甲可知，x小于0.1，A正确；B.氢气浓度增大，逆反应速率增大，B错误；C.正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，由图丙可知产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是温度升高平衡正向移动，C正确；D.由图丙可知，丁烯产率在590 ℃之后快速降低的主要原因为丁烯高温分解生成副产物，D正确。
6．(双选)在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1]，下列说法正确的是( )
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1 mol N2、3 mol H2
2 mol NH3
4 mol NH3
NH3的浓度/(mol·L－1)
c1
c2
c3
反应的能量变化
放出a kJ
吸收b kJ
吸收c kJ
体系压强/Pa
p1
p2
p3
反应物转化率
α1
α2
α3
A.2c1＞c3 B．a＋b＞92.4
C．2p2>p3 D．α1＋α3＜1
解析：选CD。甲容器投入1 mol N2、3 mol H2，乙容器投入2 mol NH3，恒温恒容条件下，甲容器与乙容器是等效平衡，各组分的物质的量、含量、转化率等完全相等；而甲容器投入1 mol N2、3 mol H2，丙容器投入4 mol NH3，采用“极限转化法”，丙相当于投入2 mol N2、6 mol H2，丙中投入量是甲中的二倍，如果恒温且丙容器容积是甲容器二倍，则甲容器与丙容器为等效平衡，所以丙所达到的平衡可以看作在恒温且容积是甲容器二倍条件下达到平衡后，再压缩体积至与甲容器体积相等所达到的平衡，由于该反应是气体体积减小的反应，缩小容器体积，增大了压强，平衡正向移动，所以丙中氮气、氢气的转化率大于甲和乙的。A项，丙容器反应物投入4 mol NH3，采用“极限转化法”转化为反应物为2 mol N2、6 mol H2，是甲中的二倍，若平衡不移动，c3＝2c1，丙相当于增大压强，平衡正向移动，所以丙中氨的浓度大于甲中氨浓度的二倍，即c3＞2c1，故A错误；B项，甲投入1 mol N2、3 mol H2，乙投入2 mol NH3，则甲与乙是完全等效的，根据盖斯定律可知，甲与乙的反应的能量变化之和为92.4 kJ，故a＋b＝92.4，故B错误；C项，丙容器投入4 mol NH3，是乙的二倍，若平衡不移动，丙中压强为乙的二倍，由于丙中相当于增大压强，平衡正向移动，所以丙中压强减小，小于乙的2倍，即2p2＞p3，故C正确；D项，丙容器投入4 mol NH3，是乙的二倍，若平衡不移动，转化率α1＋α3＝1，由于丙中相当于增大压强，平衡正向移动，氨的转化率减小，所以转化率α1＋α3＜1，故D正确。
7．T ℃时，在容积为2 L的3个恒容密闭容器中发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下：
容器
甲
乙
丙
反应物的投入量
3 mol A、2 mol B
6 mol A、4 mol B
2 mol C
达到平衡的时间/min
5
8
A的浓度/(mol·L－1)
c1
c2
C的体积分数/%
w1
w3
混合气体的密度/(g·L－1)
ρ1
ρ2
下列说法正确的是( )
A．若x＜4，则2c1＜c2
B．若x＝4，则w1＝w3
C．无论x的值是多少，均有2ρ1＝ρ2
D．甲容器达到平衡所需的时间比乙容器达到平衡所需的时间短
解析：选C。若x＜4，则正反应为气体分子数减小的反应，乙容器对于甲容器而言，相当于加压，平衡正向移动，所以2c1＞c2，A项错误；若x＝4，则反应前后气体分子数相等，由于起始时甲容器中A、B的投入量之比与化学方程式中对应化学计量数之比不相等，故w3 不可能等于w1，B项错误；起始时乙容器中A、B的投入量是甲容器的2倍，两容器的容积相等，故恒有2ρ1＝ρ2，C项正确；起始时乙容器中A、B的浓度是甲容器中的2倍，故乙容器达到平衡所需的时间比甲容器达到平衡所需的时间短，D项错误。
化学平衡常数及转化率的相关计算和大小比较
1．化学平衡常数
(1)意义：化学平衡常数K表示反应进行的程度，K越大，反应进行的程度越大。K＞105 时，可以认为该反应已经进行完全。K的大小只与温度有关。
(2)化学平衡常数表达式：对于可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)在一定温度下达到化学平衡时，K＝。另可用压强平衡常数表示：Kp＝[p(C)为平衡时气体C的分压]。
(3)依据化学方程式计算平衡常数
①同一可逆反应中，K正·K逆＝1；
②同一反应方程式中的化学计量数扩大或缩小n倍，则新平衡常数K′与原平衡常数K间的关系是K′＝Kn或K′＝。
③几个可逆反应方程式相加，得总反应方程式，则总反应的平衡常数等于分步反应平衡常数之积。
K的表达式及计算中与ΔH的区别
由于纯液体和纯固体的浓度是一个常数，所以在平衡常数的表达式中不表示出来，其实质是把该常数项归并入K，如反应2CrO(aq)＋2H＋(aq)Cr2O(aq)＋H2O(l)中K＝。在利用多个方程式归纳平衡常数(K)之间的关系时，要注意与焓变(ΔH)的区别：方程式相加减，焓变相加减，平衡常数相乘除；方程式乘以某个系数x，焓变也需乘以该系数x，平衡常数变为原来的x次方。例如：
①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) K1 ΔH1
②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) K2 ΔH2
③C(s)＋2H2O(g)CO2(g)＋2H2(g) K3 ΔH3
④N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) K4 ΔH4
⑤2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) K5 ΔH5
⑥NH3(g)N2(g)＋H2(g) K6 ΔH6
反应③＝反应①＋反应②，ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，K3＝K1·K2。ΔH5＝－ΔH4＝2ΔH6，K5＝＝K。
2．转化率、产率及分压的计算
(1)反应物转化率＝×100%
(2)产物的产率＝×100%
(3)分压＝总压×物质的量分数
3．计算中常用的气体定律
(1)同温同体积：＝
(2)同温同压强：＝＝＝(反应前后气体质量不变时适用)
1．(2019·高考江苏卷)(双选)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是( )
A．反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的ΔH>0
B．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率
C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO转化率
D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K>2 000
解析：选BD。A项，实线表示不同温度下相同时间内NO的转化率，虚线表示相同条件下NO的平衡转化率，由题图知，随着温度升高，NO的平衡转化率减小，即温度升高，反应2NO＋O22NO2的平衡逆向移动，说明该反应为放热反应，ΔH<0，错误；B项，X点对应NO的转化率低于该温度下NO的平衡转化率，所以反应没有达到平衡状态，延长反应时间，可以提高NO的转化率，正确；C项，Y点时反应已达平衡状态，增加O2的浓度，平衡正向移动，NO的转化率会提高，错误；D项，设起始时c(NO)＝a mol·L－1，则：
2NO ＋ O2 2NO2
a 5.0×10－4 0
0.5a 0.25a 0.5a
0.5a 5.0×10－4－0.25a 0.5a
K＝＝，当0.25a＝0时，K＝2 000，但0.25a>0，所以K >2 000，正确。
2．(2018·高考江苏卷)(双选)一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：
容器1
容器2
容器3
反应温度T/K
700
700
800
反应物投入量
2 mol SO2、1 mol O2
4 mol SO3
2 mol SO2、1 mol O2
平衡v正(SO2)/
(mol·L－1·s－1)
v1
v2
v3
平衡
c(SO3)/(mol·L－1)
c1
c2
c3
平衡体系
总压强p/Pa
p1
p2
p3
物质的平衡
转化率α
α1(SO2)
α2(SO3)
α3(SO2)
平衡常数K
K1
K2
K3
下列说法正确的是( )
A．v1
C．v1α3(SO2)
D．c2>2c3，α2(SO3)＋α3(SO2)<1
解析：选CD。容器2中反应物投入量相当于容器1中反应物投入量的2倍，平衡时，容器2中SO2的反应速率大，容器2中反应达到的平衡相当于容器1中反应达到平衡后加压，增大压强，平衡正向移动，则平衡时SO3的浓度：c2>2c1，A项错误；平衡常数仅与温度有关，容器3中温度高，而该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，则K1>K3，容器1和容器2中温度相同，投料量不同，平衡时p2<2p1，升温平衡逆向移动，则平衡时p1v1，升高温度，平衡逆向移动，SO2的平衡转化率减小，即α1(SO2)>α3(SO2)，C项正确；平衡时c2>2c1，c1>c3，故c2>2c3，假设容器2中投入2 mol SO3且保持容器2和容器3的反应温度相同，则两容器中的反应达到的平衡完全等效，则有α2(SO3)＋α3(SO2)＝1，对于容器2而言，相当于对容器3加压并降低温度，该反应是气体分子数减小的放热反应，加压、降温均会使平衡正向移动，则α2(SO3)减小，所以α2(SO3)＋α3(SO2)<1，D项正确。
3．(2019·高考全国卷Ⅱ)某温度下，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g) ΔH＝＋89.3 kJ·mol－1，起始总压为105 Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为________，该反应的平衡常数Kp＝________。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有________(填标号)。
A．通入惰性气体 B．提高温度
C．增加环戊烯浓度 D．增加碘浓度
解析：设容器中起始加入I2(g)和环戊烯的物质的量均为a，平衡时转化的环戊烯的物质的量为x，列出三段式：
(g) ＋ I2(g)===(g)＋2HI(g)
起始： a a 0 0
转化： x x x 2x
平衡： a－x a－x x 2x
根据平衡时总压强增加了20%，且恒温恒容时，压强之比等于气体物质的量之比，得＝，解得x＝0.4a，则环戊烯的转化率为×100%＝40%。平衡时(g)、I2(g)、(g)、HI(g)的分压分别为、、、，则Kp＝＝p总，根据p总＝1.2×105 Pa，可得Kp＝×1.2×105≈3.56×104。通入惰性气体，对该反应的平衡无影响，A项不符合题意；该反应为吸热反应，提高温度，平衡正向移动，可提高环戊烯的平衡转化率，B项符合题意；增加环戊烯浓度，能提高I2(g)的平衡转化率，但环戊烯的平衡转化率降低，C项不符合题意；增加I2(g)的浓度，能提高环戊烯的平衡转化率，D项符合题意。
答案：40% 3.56×104 BD
4．(2019·高考全国卷Ⅲ)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
(1)Deacon发明的直接氧化法为4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：
可知反应平衡常数K(300 ℃)________K(400 ℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的数据计算K(400 ℃)＝________________(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比 c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是__________________________________
_______________________________、_____________________________________。
(2)在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是________________________________________________________(写出2种)。
解析：(1)由题给HCl平衡转化率随温度变化的关系图可知，随温度升高，HCl平衡转化率降低，则此反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，即K(300 ℃)大于K(400 ℃)。结合题图可知，c(HCl)∶c(O2)＝1∶1、400 ℃时HCl的平衡转化率为84%，列出三段式：
4HCl(g) ＋ O2(g) === 2Cl2(g)＋2H2O(g)
起始 c0 c0 0 0
转化 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0
平衡 (1－0.84)c0 (1－0.21)c0 0.42c0 0.42c0
则K(400 ℃)＝＝。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低会使O2和Cl2分离的能耗较高，过高则会造成HCl转化率较低。(2)题述反应是气体体积减小的反应，增大反应体系压强可使反应正向移动，提高HCl的转化率，及时分离出产物也能提高HCl的转化率。
答案：(1)大于 O2 和Cl2 分离能耗较高 HCl转化率较低
(2)增大反应体系压强、及时分离出产物
题组一 化学平衡常数及转化率的计算和大小比较
1．(2019·苏锡常镇四市高三调研)一定温度下(T2>T1)，在3个体积均为2.0 L的恒容密闭容器中反应 2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)(正反应放热)达到平衡，下列说法正确的是( )
容器
温度/
℃
物质的起始
浓度/(mol·L－1)
物质的平衡浓度/(mol·L－1)
c(NO)
c(Cl2)
c(ClNO)
c(ClNO)
Ⅰ
T1
0.2
0.1
0
0.04
Ⅱ
T1
0.2
0.1
0.2
c1
Ⅲ
T2
0
0
0.2
c2
A.达到平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为1∶2
B．达到平衡时，容器Ⅲ中ClNO的转化率小于80%
C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(ClNO)/c(NO)比容器Ⅰ中的大
D．若温度为T1，起始时向同体积恒容密闭容器中充入0.2 mol NO(g)、0.2 mol Cl2(g)和0.2 mol ClNO(g)，则该反应向正反应方向进行
解析：选C。A.容器Ⅱ相当于0.4 mol·L－1 NO与0.2 mol·L－1氯气开始建立平衡，相当于容器Ⅰ增大了压强，正反应为气体体积减小的反应，故平衡正向移动，因此达到平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为大于1∶2，A错误；B.容器Ⅲ相当于0.2 mol·L－1 NO与0.1 mol·L－1氯气开始建立平衡，正反应放热，升高温度平衡逆向移动，因此达到平衡时，容器Ⅲ中NO的转化率小于容器Ⅰ中NO的转化率(20%)，所以达到平衡时，容器Ⅲ中ClNO的转化率大于80%，B错误；C.容器Ⅱ相当于0.4 mol·L－1 NO与0.2 mol·L－1氯气开始建立平衡，正反应体积减小，相当于容器Ⅰ增大了压强，平衡正向移动，因此达到平衡时，容器Ⅱ中c(ClNO)/c(NO)比容器Ⅰ中的大，C正确；D.根据容器Ⅰ中数据可知该温度下平衡常数为K＝＝，若温度为T1，起始时向同体积恒容密闭容器中充入0.2 mol NO(g)、0.2 mol Cl2(g)和0.2 mol ClNO(g)，则浓度商为＝10＞K，所以该反应向逆反应方向进行，D错误。
2．CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)
反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)
为分析催化剂对反应的选择性，在1 L密闭容器中充入2 mol CO2和4 mol H2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示：
该催化剂在较低温度时主要选择________(填“反应 Ⅰ ”或“反应 Ⅱ ”)。520 ℃时，反应 Ⅰ 的平衡常数K＝________(只列算式不计算)。
解析：温度较低时，CH4的物质的量多，所以该催化剂在较低温度时主要选择反应Ⅰ。520 ℃时c(CH4)＝c(C2H4)＝0.2 mol·L－1。
CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)
0.2 0.8 0.2 0.4
2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)
0.4 1.2 0.2 0.8
c(CO2)＝(2－0.2－0.4) mol·L－1＝1.4 mol·L－1
c(H2)＝(4－0.8－1.2) mol·L－1＝2 mol·L－1
c(H2O)＝(0.4＋0.8) mol·L－1＝1.2 mol·L－1
所以反应Ⅰ的平衡常数K＝。
答案：反应Ⅰ
题组二 新题预测
3．(2019·徐州高三考前模拟)(双选)工业上以CO和H2为原料合成甲醇的反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＜0，在容积为1 L的恒容容器中，分别在T1、T2、T3三种温度下合成甲醇。如图是上述三种温度下不同H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系。下列说法正确的是( )
A．H2转化率：a＞b＞c
B．上述三种温度之间关系为T1＞T2＞T3
C．a点状态下再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH3OH，平衡向正方向移动
D．c点状态下再通入1 mol CO和4 mol H2，新平衡中CH3OH的体积分数增大
解析：选AD。A.从图中可知若n(H2)/n(CO)＝1.5，则CO的转化率a>b>T3下对应的转化率，此时H2的转化率也和CO的转化率一样顺序，即a>b>T3下对应的转化率；在相同温度T3时，改变n(H2)/n(CO)从1.5到4(c点)，氢气转化率减小，所以H2转化率：a＞b＞c，A正确；B.该反应是放热反应，温度越高，CO转化率越低，三种温度之间关系为T1
起始浓度/(mol/L) 1 1.5 0
变化浓度/(mol/L) 0.5 1 0.5
平衡浓度/(mol/L) 0.5 0.5 0.5
平衡常数K＝＝＝4，
再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH3OH，
CO(g) ＋ 2H2(g)CH3OH(g)
0.5＋0.5 0.5 0.5＋0.5
此时，浓度商Qc＝＝＝4＝K，所以平衡不移动，C错误；D.c点状态下再通入1 mol CO和4 mol H2，在等温等容条件下，投料比不变，相当于加压，平衡正向移动，D正确。
4．苯乙烯()是生产各种塑料的重要单体，可通过乙苯催化脱氢制得：
＋H2(g) ΔH>0
(1)500 ℃时，在恒容密闭容器中充入a mol乙苯，反应达到平衡后容器内气体的压强为p；若再充入b mol的乙苯，重新达到平衡后容器内气体的压强为2p，则a________b(填“>”“<”或“＝”)，乙苯的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)工业上，通常在乙苯(EB)蒸气中掺混N2(原料气中乙苯和N2的物质的量之比为1∶10，N2不参与反应)，控制反应温度为600 ℃，并保持体系总压为0.1 MPa不变的条件下进行反应。在不同温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图为
①A、B两点对应的正反应速率较大的是________。
②掺入N2能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实：_______________________
________________________________________________________________________。
③用平衡分压代替平衡浓度计算600 ℃时的平衡常数Kp＝________(保留两位有效数字，分压＝总压×物质的量分数)。
④控制反应温度为600 ℃的理由是__________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)恒温恒容条件下气体压强与气体物质的量成正比，充入a mol乙苯，反应达到平衡后容器内气体的压强为p，再充入a mol乙苯，相当于增大压强，平衡逆向移动，重新达到平衡后容器内气体的压强小于2p，若重新达到平衡后容器内气体的压强为2p，则必有a
起始量/mol 1 0 0
变化量/mol 0.4 0.4 0.4
平衡量/mol 0.6 0.4 0.4
平衡时总物质的量为1.4 mol，乙苯的平衡分压为×0.1 MPa，苯乙烯和氢气的平衡分压均为×0.1 MPa，则600 ℃时的平衡常数Kp＝≈0.019。④根据题图可知，600 ℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高，该反应为吸热反应，若温度过低，化学反应速率慢，乙苯的转化率低；若温度过高，苯乙烯的选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大。
答案：(1)< 减小
(2)①B ②正反应方向气体分子数增加，恒压条件下加入氮气，相当于减压，平衡正向移动 ③0.019 ④600 ℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，乙苯的转化率低；温度过高，苯乙烯的选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大
[专题强化训练]
一、单项选择题
1．“生态马路”运用了“光触媒”技术，在路面涂上一种光催化剂涂料，可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成N2 和CO2。下列对此反应的叙述中正确的是( )
A．使用光催化剂不改变反应速率
B．使用光催化剂能增大NO的转化率
C．升高温度能加快反应速率
D．改变压强对反应速率无影响
解析：选C。使用催化剂可以改变反应速率，但不能改变反应物的平衡转化率，故A、B项错误；该反应有气体参与，改变压强可影响化学反应速率，故D项错误。
2．在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)，下列说法中不能说明该反应已达到平衡状态的是( )
A．CO的生成速率与CO2 的生成速率相等
B．气体密度不再变化
C．CO的质量不变
D．体系的压强不再发生变化
解析：选D。A项，CO的生成速率为逆反应速率，CO2 的生成速率为正反应速率，且CO、CO2 的化学计量数相等，则v正(CO2)＝v逆(CO)，达到化学平衡；B项，ρ＝，当m(气体)不变时，反应即达到平衡；C项，m(CO)不变，则n(CO)不变，反应达到平衡；D项，该反应是气体体积不变的反应，任意时刻体系的压强均相同，所以压强不能作为平衡的标志。
3．已知298 K时，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·mol－1，在相同温度下，向密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，达到平衡时放出热量Q1；向另一体积相同的密闭容器中通入1 mol SO2和1 mol O2，达到平衡时放出热量Q2。则下列关系正确的是( )
A．2Q2＝Q1 B．2Q2
A．x<0
B．α(NO)＝80%
C．0～5 min内，v(CO)＝0.16 mol·L－1·min－1
D．保持温度不变，若再向上述平衡体系中充入2 mol NO和2 mol CO，重新达到平衡时，c(N2)＝0.8 mol·L－1
解析：选D。该反应ΔS<0，若要使反应自发进行，则必须为放热反应，故ΔH<0，即x<0，故A项正确；5 min末达到平衡状态，c(N2)＝0.4 mol·L－1，则n(N2)＝0.4 mol·L－1×2 L＝0.8 mol，根据方程式可知反应中Δn(NO)＝Δn(CO)＝1.6 mol，则NO的转化率α(NO)＝×100%＝80%，故B项正确；v(CO)＝＝＝0.16 mol·L－1·min－1，故C项正确；5 min末达到平衡状态，n(NO)＝n(CO)＝(2－1.6) mol＝0.4 mol，则平衡时c(NO)＝c(CO)＝0.2 mol·L－1，又因为c(N2)＝0.4 mol·L－1，c(CO2)＝0.8 mol·L－1，所以该反应的平衡常数K＝＝＝160。保持温度不变，再充入2 mol NO和2 mol CO，平衡向右移动，假设重新达平衡时，c(N2)＝0.8 mol·L－1，则平衡转化率不变，各物质的浓度分别为c(NO)＝c(CO)＝0.4 mol·L－1，c(CO2)＝1.6 mol·L－1，则Qc＝＝＝80≠K，故假设不成立，即重新达到平衡时c(N2)≠0.8 mol·L－1，此时反应正向进行，达到新平衡时，c(N2)>0.8 mol·L－1，故D项错误。
5．室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是( )
A．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量
B．增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br
C．若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变
D．若起始温度提高至60 ℃，可缩短反应达到平衡的时间
解析：选D。加入NaOH，c(HBr)减小，平衡向逆反应方向移动，乙醇的物质的量增大，A项正确；增大HBr浓度，平衡向正反应方向移动，有利于生成C2H5Br，B项正确；若反应物按照化学计量数之比加入溶液中，则各物质的平衡转化率相等，故反应物均增大至2 mol，两种反应物平衡转化率之比不变，C项正确；若起始温度提高至60 ℃，生成物C2H5Br为气态，能够从反应体系中逸出，导致反应不断向正反应方向进行，因此不能缩短反应达到平衡的时间，D项错误。
二、不定项选择题
6．T ℃时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)C(s) ΔH<0，按照不同配比充入A、B，达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示，下列判断正确的是( )
A．T ℃时，该反应的平衡常数为
B．c点没有达到平衡，此时反应向逆反应方向进行
C．若c点为平衡点，则此时容器内的温度高于T ℃
D．T ℃时，直线cd上的点均为平衡状态
解析：选AC。根据平衡常数的表达式，K＝＝，故A项正确；c点没有达到平衡，若要达到平衡，应向d点移动，A、B的浓度降低，说明反应向正反应方向进行，故B项错误；如果c点为平衡点，此时的平衡常数小于T ℃时的平衡常数，说明平衡向逆反应方向移动，即升高温度，故C项正确；平衡常数只受温度的影响，与浓度、压强无关，因此曲线ab是平衡线，故D项错误。
7．(2019·南通高三第三次调研)向湿法炼锌的电解液中同时加入Cu和CuSO4，可生成CuCl沉淀除去Cl－，降低对电解的影响，反应原理如下：
Cu(s)＋Cu2＋(aq)2Cu＋(aq) ΔH1＝a kJ·mol－1
Cl－(aq)＋Cu＋(aq)CuCl(s) ΔH2＝b kJ·mol－1
实验测得电解液pH对溶液中残留c(Cl－)的影响如图所示。下列说法正确的是( )
A．向电解液中加入稀硫酸，有利于Cl－的去除
B．溶液pH越大，Ksp(CuCl)增大
C．反应达到平衡时，增大c(Cu2＋)，c(Cl－)减小
D．1/2Cu(s)＋1/2Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)CuCl(s) ΔH＝(a＋2b) kJ·mol－1
解析：选C。A.根据图像，溶液的pH越小，溶液中残留c(Cl－)越大，因此向电解液中加入稀硫酸，不利于Cl－的去除，故A错误；B.Ksp(CuCl)只与温度有关，与溶液pH无关，故B错误；C.根据反应Cu(s)＋Cu2＋(aq)2Cu＋(aq)，增大c(Cu2＋)，平衡正向移动，使得c(Cu＋)增大，促进反应Cl－(aq)＋Cu＋(aq)CuCl(s)的平衡右移，c(Cl－)减小，故C正确；D.①Cu(s)＋Cu2＋(aq)2Cu＋(aq) ΔH1＝a kJ·mol－1，②Cl－(aq)＋Cu＋(aq)CuCl(s) ΔH2＝b kJ·mol－1，根据盖斯定律，将①×＋②得：1/2Cu(s)＋1/2Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)CuCl(s)的ΔH＝(＋b) kJ·mol－1，故D错误。
8．(2019·南京高三第三次模拟)温度为T1 ℃时，在四个容积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g) ΔH，该反应的速率表达式为v＝k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n为常数)，测得有关实验数据如下：
容器
编号
物质的起始
浓度/(mol/L)
速率/[mol/
(L·s)]
物质的平衡
浓度/(mol/L)
c(NO)
c(H2)
c(N2)
Ⅰ
6×10－3
1×10－3
a×10－3
2×10－4
Ⅱ
6×10－3
2×10－3
2a×10－3
Ⅲ
1×10－3
6×10－3
b×10－3
Ⅳ
2×10－3
6×10－3
4b×10－3
下列说法正确的是( )
A．m＝2，n＝1
B．达到平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅳ的总压强之比为1∶2
C．温度升高为T2 ℃，测得平衡时，容器Ⅱ中c(H2O)＝3.8×10－4 mol/L，则ΔH>0
D．T1 ℃时，容器Ⅲ中达到平衡后再充入NO、H2O(g)各2×10－4 mol，则反应将向逆反应方向进行
解析：选AD。容器Ⅰ、Ⅱ相比较，NO的浓度不变，Ⅱ中H2浓度是Ⅰ的2倍，反应速率Ⅱ是Ⅰ的2倍，所以n＝1；容器Ⅲ、Ⅳ相比较，H2的浓度不变，Ⅳ中NO浓度是Ⅲ的2倍，反应速率Ⅳ是Ⅲ的4倍，所以m＝2；选项A正确。恒温恒容下，体系的压强之比等于气体的物质的量之比，对于容器Ⅱ有：
2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)
起始： 6 2 0 0
反应： x x x/2 x
平衡： 6－x 2－x x/2 x
对于容器Ⅳ有：
2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)
起始： 2 6 0 0
反应： y y y/2 y
平衡： 2－y 6－y y/2 y
(以上单位都是10－3 mol/L)
温度不变，反应的平衡常数不变，列出其平衡常数计算式，可得到x＝y，则达到平衡时两个容器的气体总物质的量相等，所以压强相等，选项B错误。温度不变的前提下，从容器Ⅰ变为容器Ⅱ，氢气的浓度变为原来的2倍，则平衡正向移动，达到新平衡时c(N2)应该大于2×10－4 mol/L，此时的c(H2O)应该大于4×10－4 mol/L，但是实际升高温度以后容器Ⅱ达平衡时c(H2O)＝3.8×10－4 mol/L＜4×10－4 mol/L，说明升高温度，平衡逆向移动，所以该反应为放热反应，ΔH<0，选项C错误。分析图表，由容器Ⅰ中所给数据可计算出平衡时c(NO)＝5.6×10－3 mol/L，c(H2)＝0.6×10－3 mol/L，c(N2)＝0.2×10－3 mol/L，c(H2O)＝0.4×10－3 mol/L，故平衡常数K＝≈2.83，因反应物按1∶1的比例进行反应，故容器Ⅲ中N2和H2O的平衡浓度与容器Ⅰ中相同，由此可知平衡时反应Ⅲ中c(NO)＝0.6×10－3 mol/L，c(H2)＝5.6×10－3 mol/L，c(N2)＝0.2 mol/L，c(H2O)＝0.4 mol/L，再充入NO和H2O后，c(NO)＝0.8×10－3 mol/L，c(H2O)＝0.6 mol/L，此时Qc＝≈3.59>K，故反应将向逆反应方向进行，选项D正确。
三、非选择题
9．Ⅰ.现有三个反应：
反应① Fe(s)＋H2O(g)===FeO(s)＋H2(g) ΔH1＝a kJ/mol，平衡常数为K1
反应② CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g) ΔH2，平衡常数为K2
反应③ Fe(s)＋CO2(g)===FeO(s)＋CO(g) ΔH3＝b kJ/mol，平衡常数为K3
在不同温度下，部分K1、K2的值如下：
T/℃
700
800
K1
2.38
2.56
K2
0.80
(1)CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g) ΔH2＝________(用a、b表示)。
(2)K1的表达式为________；根据反应①②③推导出K1、K2、K3的关系式为K3＝________。
Ⅱ.在容积相同的两个密闭容器内(装有等量的某种催化剂)，分别充入同量的NOx及C3H6，在不同温度下，同时发生以下反应：18NO(g)＋2C3H6(g)9N2(g)＋6CO2(g)＋6H2O(g)、18NO2(g)＋4C3H6(g)9N2(g)＋12CO2(g)＋12H2O(g)，并分别在t时测定其中NOx转化率，绘得图像如图所示：
(3)从图中可以得出的结论是
结论一：从测定NOx转化数据中判断，相同温度下NO转化率比NO2的低。
结论二：________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在上述NO2和C3H6反应中，提高NO2转化率的措施有________(填编号)。
A．加入催化剂 B．降低温度
C．分离出H2O(g) D．增大压强
解析：Ⅰ.(1)根据盖斯定律，反应①－反应③得：CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g) ΔH2＝(a－b) kJ/mol。
(2)K1的表达式为K1＝；反应①－反应②得反应③，则K3＝。
Ⅱ.(4)根据图像知，温度越高(450 ℃以上)，二氧化氮的转化率越小，所以该反应是放热反应，且该反应是气体体积增大的反应。催化剂不改变化学平衡状态，故A错误；该反应是放热反应，所以降低温度，平衡向正反应方向移动，二氧化氮的转化率增大，故B正确；分离出H2O(g)，减少生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，二氧化氮的转化率增大，故C正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，二氧化氮的转化率降低，故D错误。
答案：Ⅰ.(1)(a－b) kJ/mol
(2)K1＝
Ⅱ.(3)在250～450 ℃时，NOx转化率随温度升高而增大，450～600 ℃时，NOx转化率随温度升高而减小(答案合理即可)
(4)BC
10．煤炭属于不可再生能源，高效、清洁地利用煤炭资源至关重要。请回答下列问题：
(1)煤的液化。原理是C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJ·mol－1；CO(g)＋2H2(g)CH3OH(l) ΔH＝b kJ·mol－1。则反应C(s)＋H2O(g)＋H2(g)CH3OH(l)的ΔH＝________kJ·mol－1(用a、b表示)。
(2)煤的气化。原理是C(s)＋2H2(g)CH4(g) ΔH。在1 L密闭容器中投入1 mol C，并充入2 mol H2，测得相关数据如图所示：
①有关图1、图2的说法正确的有________(填字母)。
A．氢气的反应速率v(Z)>v(X)>v(Y)
B．T1<1 000 K
C．平衡常数K(X)＝K(Y)>K(Z)
D．工业生产中，当温度为T2时，压强越高，经济效益越好
②图2中A点对应的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(3)煤生产水煤气和半水煤气。
①工业上用煤生产作为合成氨原料的水煤气，要求气体中(CO＋H2)与N2的体积之比为3.1～3.2，发生的反应有C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)、C(s)＋O2(g)CO(g)。从能量角度考虑，通入空气的目的是_______________________________________________________。
②如图3是反应CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) ΔH<0中CO和CO2的浓度随时间发生变化的曲线，则t2时刻改变的条件可能是________(写出一种即可)。
答案：(1)a＋b (2)①ABC ②
(3)①前者是吸热反应，通入空气后发生的是放热反应，可维持体系的热平衡 ②降低温度(或增大水蒸气的量或减少氢气的量)
11．雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气的排放是造成雾霾天气的重要原因之一。已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：
①N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
②CO(g)＋1/2O2(g)CO2(g) ΔH2＝ b kJ·mol－1
③2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH3
请回答下列问题：
(1)ΔH3＝________kJ·mol－1(用含a、b的代数式表示)。
(2)对于有气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应①的平衡常数表达式Kp＝__________。
(3)下列能说明反应③已达平衡状态的是________(填字母)。
A．单位时间内生成1 mol CO2 的同时消耗了1 mol CO
B．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变
C．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化
D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变
(4)在一定温度下，向体积为V L的恒容密闭容器中充入一定量的NO和CO，发生反应③。在t1时刻达到平衡，此时n(CO)＝x mol，n(NO)＝2x mol，n(N2)＝y mol，则NO的平衡转化率为________(用含x、y的代数式表示)；再向容器中充入y mol CO2 和x mol NO，则此时v(正)________(填“＞”“＜”或“＝”)v(逆)。
(5)烟气中也含有氮氧化物，C2H4 可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中Cu2＋负载量对NO去除率的影响，控制其他条件一定，实验结果如图所示。为达到最高的NO去除率，应选择的反应温度约为________，Cu2＋负载量为________。
解析：(1)根据盖斯定律，由2×②－①得：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)，则ΔH3＝2ΔH2－ΔH1＝(2b－a) kJ·mol－1。
(2)反应①的平衡常数表达式Kp＝。
(3)A.单位时间内生成1 mol CO2 的同时消耗了1 mol CO，描述的都是正反应，不能说明反应已经达到平衡，A错误；B.在恒温恒容的容器中，密度等于混合气体的质量除以容器体积，根据质量守恒，不管是否达到平衡，混合气体的质量都不变，容器体积不变，所以密度始终不变，B错误；C.在绝热恒容的容器中，容器内的温度随反应的进行而变化，平衡常数也会发生变化，平衡常数不再变化，说明容器的温度不变，反应达到平衡，C正确；D.在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变，说明各成分的物质的量不再变化，反应达到平衡，D正确。
(4)一定温度下，向体积为V L的恒容密闭容器中充入一定量的NO和CO，发生反应2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)，t1时刻达到平衡，此时n(CO)＝x mol，n(NO)＝2x mol，n(N2)＝y mol，n(CO2)＝2y mol，则反应的NO的物质的量为2y mol，起始NO的物质的量为(2x＋2y) mol，平衡转化率为×100%＝×100%；该温度下的平衡常数K＝×V＝×V，再向容器中充入y mol CO2和x mol NO，Qc＝×V＝×V＝K，则平衡不移动，此时v(正)＝v(逆)。
(5)从图上可以看出Cu2＋负载量为3%，温度在350 ℃左右时，NO的去除效果最好。
答案：(1)2b－a (2) (3)CD
(4)×100% ＝ (5)350 ℃ 3%
了解化学反应速率的概念和平均反应速率的表示方法。
理解温度、浓度、压强和催化剂等对化学反应速率影响的一般规律。
认识催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
认识化学反应的可逆性。能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向。
理解化学平衡和化学平衡常数的含义，能用化学平衡常数进行简单计算。
理解浓度、温度、压强、催化剂等对化学平衡影响的一般规律。
认识化学反应速率和化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
化学反应速率、化学平衡及其影响因素和相关图像探析
1．正确理解化学反应速率的影响因素
(1)“惰性气体”对反应速率的影响
①恒容：充入“惰性气体”总压增大―→参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变)―→反应速率不变。
②恒压：充入“惰性气体”体积增大―→参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度减小)―→反应速率减小。
(2)纯液体、固体对化学反应速率的影响
在化学反应中，纯液体和固态物质的浓度为常数，故不能用纯液体和固态物质的浓度变化来表示反应速率，但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一，如煤粉由于表面积大，燃烧就比煤块快得多。
(3)外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相同。
①当增大反应物浓度时，瞬间v正增大，v逆不变，随后v正逐渐减小，v逆逐渐增大直至平衡。
②增大压强，v正和v逆都增大，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大。
③对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率。
④升高温度，v正和v逆都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大。
⑤使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。
2．突破化学平衡状态的判断标志
(1)化学平衡标志的判断要注意“三关注”：一要关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压还是绝热容器；二要关注反应特点，是等体积反应还是非等体积反应；三要关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。
如在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：a.混合气体的压强；b.混合气体的密度；c.混合气体的总物质的量；d.混合气体的平均相对分子质量；e.混合气体的颜色；f.各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；g.某种气体的百分含量。
①能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是acdg(填字母，下同)。
②能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是eg。
③能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是acdeg。
④能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是abcdg。
⑤能说明A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)达到平衡状态的是bdg。
⑥能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是abc。
⑦能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是bdg。
(2)化学平衡标志的判断还要注意“一个角度”，即从微观角度分析判断。
如反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列各项能说明该反应达到平衡状态的是①②③④(填序号)。
①断裂1 mol N≡N键的同时生成1 mol N≡N键；
②断裂1 mol N≡N键的同时生成3 mol H—H键；
③断裂1 mol N≡N键的同时断裂6 mol N—H键；
④生成1 mol N≡N键的同时生成6 mol N—H键。
3．掌握化学平衡移动的判断方法
(1)依据勒夏特列原理判断
通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。
①若外界条件改变，引起v正＞v逆，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动；
②若外界条件改变，引起v正＜v逆，则化学平衡向逆反应方向(或向左)移动；
③若外界条件改变，虽能引起v正和v逆变化，但变化后新的v正′和v逆′仍保持相等，则化学平衡没有发生移动。
(2)依据浓度商(Qc)规则判断
通过比较浓度商(Qc)与平衡常数(K)的大小来判断平衡移动的方向。
①若Qc＞K，平衡逆向移动；
②若Qc＝K，平衡不移动；
③若Qc＜K，平衡正向移动。
4．正确理解不能用勒夏特列原理解释的问题
(1)若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动还是向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。如对于H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向移动还是逆向移动都不能减弱压强的改变。所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。
(2)催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。
角度一 化学反应的方向
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)(2019·高考江苏卷)一定温度下，反应2H2 (g)＋O2(g)===2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0。( )
(2)(2018·高考江苏卷)反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应。( )
(3)(2014·高考江苏卷)2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH＞0。( )
答案：(1)√ (2)× (3)×
角度二 化学反应速率和化学平衡的影响因素
2．(2017·高考江苏卷)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快
B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快
C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快
D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大
解析：选D。由图甲可知，起始时H2O2的浓度越小，曲线下降越平缓，说明反应速率越慢，A项错误；OH－的浓度越大，pH越大，即0.1 mol·L－1NaOH对应的pH最大，曲线下降最快，即H2O2分解最快，B项错误；由图丙可知，相同时间内，0.1 mol·L－1 NaOH条件下H2O2分解最快，0 mol·L－1 NaOH条件下H2O2分解最慢，而1.0 mol·L－1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间，C项错误；由图丁可知，Mn2＋越多，H2O2的分解速率越快，说明Mn2＋对H2O2分解速率的影响较大，D项正确。
3．(2014·高考江苏卷)(双选)一定温度下，在三个体积均为1.0 L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 0.15 mol、CH3OCH3 0.15 mol和H2O 0.10 mol，则反应将向正反应方向进行
解析：选AD。A.根据表格中数据，容器Ⅰ和容器Ⅲ中起始物质的量都是0.20 mol，温度在387 ℃时，达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0.080 mol，而温度在207 ℃时，达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0.090 mol，说明该反应的正反应为放热反应，A选项正确。
B．由于该反应是一个反应前后气体体积相等的反应，因此容器Ⅰ和容器Ⅱ的平衡为等效平衡，故CH3OH的体积分数一样大，B选项错误。
C．容器Ⅰ的温度高，反应速率快，达到平衡所用的时间短，C选项错误。
D．容器Ⅰ中的K＝＝4，而此时的Qc＝≈0.67，因此Qc
A．(2016·高考江苏卷)图甲表示燃料燃烧反应的能量变化
B．(2016·高考江苏卷)图乙表示酶催化反应的反应速率随反应温度的变化
C．(2018·高考江苏卷)图丙是CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线，说明该反应的ΔH<0
D．(2018·高考江苏卷)图丁是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2)随反应时间变化的曲线，说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小
答案：A
角度三 “建模、解模”分析法的应用 等效平衡
5．(2017·高考江苏卷)(双选)温度为T1时，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)(正反应吸热)。实验测得：v正＝v(NO2)消耗＝k正c2(NO2)，v逆＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k逆·c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。
下列说法正确的是( )
容器
编号
物质的起始
浓度/(mol·L－1)
物质的平衡
浓度/(mol·L－1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
A.达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5
B．达平衡时，容器Ⅱ中c(O2)/c(NO2)比容器Ⅰ中的大
C．达平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%
D．当温度改变为T2时，若k正＝k逆，则T2>T1
解析：选CD。容器Ⅰ中平衡时，c(NO2)＝0.2 mol ·L－1，c(NO)＝0.4 mol ·L－1，c(O2)＝0.2 mol·L－1，容器容积为1 L，气体总物质的量为(0.2＋0.4＋0.2) mol＝0.8 mol，容器Ⅱ中投入量为(0.3＋0.5＋0.2) mol＝1 mol，若容器Ⅱ中投入量与平衡量相等，则两容器内压强之比为0.8∶1＝4∶5，根据容器Ⅰ中的相关数据，知该反应的平衡常数K＝＝0.8，容器Ⅱ中Qc＝≈0.56＜K，说明容器Ⅱ中反应未达到平衡，反应向右进行，则达到平衡时两容器中压强之比小于4∶5，A项错误；容器Ⅱ中反应相当于起始加入0.7 mol ·L－1 NO2和0.1 mol·L－1 NO，达到平衡时，相对容器Ⅰ，平衡逆向移动，则容器Ⅱ中的值小，B项错误；容器Ⅰ中达到平衡时NO的体积分数为×100%＝50%，容器Ⅲ中相当于起始加入0.5 mol·L－1 NO2和0.1 mol·L－1 O2，达到平衡时，相对容器Ⅰ，平衡逆向移动，则容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%, C项正确；容器Ⅰ中，T1时，平衡常数K＝＝0.8，T2时，若k正＝k逆，反应达平衡时，v正＝v逆，即k正c2(NO2)＝k逆c2(NO)·c(O2)，得c2(NO2)＝c2(NO)·c(O2)，K＝c2(NO)·c(O2)/c2(NO2)＝1，平衡常数增大，反应正向移动，该反应为吸热反应，则应升高温度，即T2＞T1，D项正确。
6．(2016·高考江苏卷)(双选)一定温度下，在3个体积均为 1.0 L 的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)达到平衡。下列说法正确的是( )
容器
温度/K
物质的起始浓度/(mol·L－1)
物质的平衡浓度/(mol·L－1)
c(H2)
c(CO)
c(CH3OH)
c(CH3OH)
Ⅰ
400
0.20
0.10
0
0.080
Ⅱ
400
0.40
0.20
0
Ⅲ
500
0
0
0.10
0.025
A.该反应的正反应放热
B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大
C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍
D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大
解析：选AD。A项，若容器Ⅲ的温度为400 K，则容器Ⅰ和容器Ⅲ达到的平衡为等效平衡，而容器Ⅲ的实际温度为500 K，500 K时CH3OH的平衡浓度比400 K时的小，说明升高温度后，平衡逆向移动，故正反应为放热反应，正确；B项，容器Ⅱ相当于给容器Ⅰ加压，加压时，平衡正向移动，故容器Ⅱ中反应物的转化率大，错误；C项，由表中数据知，达到平衡时，可求得容器Ⅰ中c(H2)＝0.040 mol·L－1，可推知容器Ⅱ中c(H2)<0.080 mol·L－1，容器Ⅲ中c(H2)＝0.15 mol·L－1，错误；D项，达到平衡时，容器Ⅲ中反应物的浓度比容器Ⅰ中反应物的浓度大，且容器Ⅲ中的温度高，所以容器Ⅲ中正反应速率大于容器Ⅰ中的，正确。
7．(2015·高考江苏卷)(双选)在体积均为1.0 L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入 0.1 mol CO2和0.2 mol CO2，在不同温度下反应CO2(g)＋C(s)2CO(g)达到平衡，平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是( )
A．反应CO2(g)＋C(s)===2CO(g)的ΔS>0、ΔH<0
B．体系的总压强p总：p总(状态Ⅱ)＞2p总(状态Ⅰ)
C．体系中c(CO)：c(CO，状态Ⅱ)<2c(CO，状态Ⅲ)
D．逆反应速率v逆：v逆(状态Ⅰ)>v逆(状态Ⅲ)
解析：选BC。A选项，由图像知，温度越高，二氧化碳的量越少，所以该反应的正反应为吸热反应，即ΔH＞0，所以错误。B选项，设状态Ⅰ和状态Ⅱ时二氧化碳的物质的量浓度为x，则状态Ⅰ时容器内一氧化碳气体的物质的量为2(0.1－x)，即此时该容器中气体的物质的量之和为x＋2(0.1－x)＝0.2－x；状态Ⅱ时容器内一氧化碳的物质的量为2(0.2－x)，即此时该容器中气体的物质的量为x＋2(0.2－x)＝0.4－x，因此p总(状态Ⅱ)＞2p总(状态Ⅰ)，所以正确。C选项，状态Ⅱ相当于状态Ⅲ体积缩小一半后的状态，如果体积缩小一半，平衡不移动，则c(CO，状态Ⅱ)＝2c(CO，状态Ⅲ)，但体积压缩的过程中，平衡向左移动，因此c(CO，状态Ⅱ)＜2c(CO，状态Ⅲ)，所以正确。D选项，状态Ⅲ的温度比状态Ⅰ的温度高，温度高反应速率快，因此v逆(状态Ⅰ) ＜v逆(状态Ⅲ)，所以错误。
1．“建模、解模”分析法在平衡移动结果判定中的应用
对于反应物或生成物只有一种的可逆反应而言，在改变物质浓度而引起化学平衡移动时应遵循或应用下列方法进行分析：
(1)建模法分析化学平衡
当容器Ⅱ中的投料量是容器Ⅰ中的n倍时，可通过建模思想来进行考虑。
一般解题步骤[以PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)为例]：
①建模：构建容器Ⅰ的模型
Ⅰ
②解模：将容器Ⅱ进行拆分，构建新的模型(用实线箭号表示状态变化的方向，用虚线箭号表示虚拟的过程)
Ⅱ
最后将虚拟出的两个平衡状态进行加压，把体积较大的平衡状态转化为体积较小的平衡状态。即容器Ⅱ的反应相当于在虚拟容器的基础上增大压强，平衡逆向移动，容器Ⅱ相对于容器Ⅰ，PCl5的体积分数增大。
(2)在温度、压强不变的体系中加入某种气体反应物(或生成物)的平衡移动问题
对于aA(g)bB(g)＋cC(g)或bB(g)＋cC(g)aA(g)，当T、p不变时，充入A气体，平衡移动的最终结果与原平衡等效，相当于平衡不移动；而充入B或C，则平衡的移动由浓度决定。
2．转化率的变化分析
在一恒容密闭容器中通入a mol A、b mol B发生反应aA(g)＋bB(g)cC(g)，达到平衡后，改变下列条件，分析转化率的变化情况：
(1)再通入b mol B，α(A)增大，α(B)减小。
(2)再通入a mol A、b mol B：
若a＋b＞c，α(A)增大、α(B)增大；
若a＋b＝c，α(A)不变、α(B)不变；
若a＋b＜c，α(A)减小、α(B)减小。
3．三种等效平衡模型
等效平衡模型
实例
起始投料
平衡时等量
备注
恒温恒容化学计量数不等
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
甲：1 mol N2＋3 mol H2乙：2 mol NH3(转化为同种物质完全等同)
两容器中各组分的n、c、w等同
α(N2)＋α(NH3)＝1
恒温恒容化学计量数相等
I2(g)＋H2(g) 2HI(g)
甲：1 mol I2＋1 mol H2
乙：2 mol I2＋2 mol H2(或4 mol HI)(成比例)
两容器中各组分的w等同，n、c成倍数关系
—
恒温恒压
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
甲：1 mol N2＋3 mol H2
乙：2 mol N2＋6 mol H2(或4 mol NH3)(成比例)
两容器中各组分w、c等同，n成倍数关系
—
题组一 化学反应速率的影响因素及应用
1．(2019·泰州中学高三四模)生物脱H2S的原理为
反应1：H2S＋Fe2(SO4)3===S↓＋2FeSO4＋H2SO4
反应2：4FeSO4＋O2＋2H2SO42Fe2(SO4)3＋2H2O
硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍，氧化速率随温度和pH的变化如图。
下列说法正确的是( )
A．该过程最终将H2S转化为Fe2(SO4)3
B．H＋是反应2的反应物，c(H＋)越大反应速率越快
C．反应1消耗11.2 L H2S，转移的电子数目约为6.0×1023个
D．反应温度过高，Fe2＋氧化速率下降，其原因可能是硫杆菌失去活性
解析：选D。A.由反应1和反应2可知，该过程将H2S转化为单质S，A错误；B.由氧化速率随pH的变化图可知，当pH<2时，c(H＋)越大反应速率反而越慢，B错误；C.H2S的体积没有指明是标准状况，无法计算，C错误；D.温度过高，反应速率下降的原因是高温使得硫杆菌蛋白质变性，失去活性，催化作用减弱，D正确。
2．Ⅰ.已知：反应aA(g)＋bB(g)cC(g)，某温度下，在2 L的密闭容器中投入一定量的A、B，两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。
(1)经测定前4 s内v(C)＝0.05 mol·L－1·s－1，则该反应的化学方程式为______________。
(2)请在图中将生成物C的物质的量浓度随时间的变化曲线绘制出来。
(3)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为
甲：v(A)＝0.3 mol·L－1·s－1，
乙：v(B)＝0.12 mol·L－1·s－1，
丙：v(C)＝9.6 mol·L－1·min－1，
则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为__________________。
Ⅱ.密闭容器中发生如下反应：A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH<0。根据下面速率—时间图像，回答下列问题。
(1)下列时刻所改变的外界条件：
t1____________；t3____________；t4____________。
(2)反应速率最快的时间段是________。
Ⅲ.COCl2 的分解反应为COCl2(g)Cl2(g)＋CO(g) ΔH＝＋108 kJ·mol－1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示(第10 min到14 min的COCl2 浓度变化曲线未表示出)：
(1)比较第2 min反应温度T2与第8 min反应温度T8的高低：T2________(填“＜”“＞”或“＝”)T8。
(2)若12 min时反应在温度T8下重新达到平衡，则此时c(COCl2)＝________mol·L－1。
(3)比较产物CO在2～3 min、5～6 min和12～13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小：_______________________________________。
答案：Ⅰ.(1)3A(g)＋B(g)2C(g)
(2)
(3)乙＞甲＞丙
Ⅱ.(1)升高温度 加入催化剂 减小压强
(2)t3～t4
Ⅲ.(1)＜ (2)0.03 (3)v(5～6)＞v(2～3)＝v(12～13)
1．化学反应速率计算的常见错误
(1)不注意容器的容积。
(2)漏写单位或单位写错。
(3)忽略有效数字。
2．比较化学反应速率大小的注意事项
(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同单位。
(2)比较不同时间段内的化学反应速率大小时，可先换算成同一物质表示的反应速率，再比较数值大小。
(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应，如aA＋bB===cC＋dD，比较与，若>，则用A表示的反应速率比用B表示的反应速率大。
3．在分析影响化学反应速率的因素时，要理清主次关系。
题组二 利用图像、Q与K的关系判断化学平衡状态
3．汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH＜0。若该反应在绝热、恒容的密闭容器中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填编号)。
解析：①达到平衡时，v正应保持不变。②由于该反应是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，平衡左移，K减小。③w(NO)逐渐减小，达到平衡时保持不变。④因正反应放热，容器绝热，故反应开始后体系温度升高，达到平衡状态时，体系温度不再发生变化。⑤ΔH是一个定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。
答案：②③④
4．一定温度下，将2 mol NO、1 mol CO充入1 L固定容积的密闭容器中发生反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH<0。反应过程中部分物质浓度变化如图所示。若15 min时再向容器中充入CO、N2各0.6 mol，该反应是否处于平衡状态？
解析：由图像知，10 min时反应达到平衡状态，K＝＝，Qc＝＝，Qc＝K，所以该反应仍处于平衡状态。
答案：该反应处于平衡状态。
常见的化学反应速率、化学平衡图像分析
1．速率—时间图像
反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0
(1)t1 时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大；
(2)t2 时升高温度，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的反应速率增大得快；
(3)t3 时减小压强，容器容积增大，浓度变小，正反应速率和逆反应速率均减小，正反应的反应速率减小得多；
(4)t4 时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大但仍相等。
2. 转化率(或含量)—时间图像
反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0
(1)图甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大；
(2)图乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大；
(3)图丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应物的转化率。
3．恒压(温)线
反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0
分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响。
4.特殊类型图像
(1)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图所示，M点前，表示从反应物开始，v正＞v逆；M点为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH＜0。
(2)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图所示，L线上所有的点都是平衡点。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以E点v正＞v逆；则L线的右下方(F点)，v正＜v逆。
5．速率、平衡图像题的分析方法
(1)认清坐标系，弄清纵、横坐标所代表的意义，并与有关原理相结合。
(2)看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点。
(3)看清曲线的变化趋势，注意渐变和突变，分清正、逆反应曲线，从而判断反应特点。
(4)注意终点。例如，在浓度—时间图像上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。
(5)图像中先拐先平数值大。例如，在转化率—时间图像上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大。
(6)定一议二原则。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。
题组三 化学平衡的移动 等效平衡
5．(2019·苏锡常镇四市高三调研)工业上用丁烷催化脱氢制备丁烯：C4H10(g)C4H8(g)＋H2(g) ΔH>0，将丁烷和氢气以一定的配比通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，反应的平衡转化率、产率与温度、投料比有关。下列判断不正确的是( )
A．由图甲可知，x小于0.1
B．由图乙可知，丁烯产率先增大后减小，减小的原因是氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率减小
C．由图丙可知产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是温度升高平衡正向移动
D．由图丙可知，丁烯产率在590 ℃之后快速降低的主要原因为丁烯高温分解生成副产物
解析：选B。A.正反应为气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，则丁烯的平衡产率减小，由图甲可知，x小于0.1，A正确；B.氢气浓度增大，逆反应速率增大，B错误；C.正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，由图丙可知产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是温度升高平衡正向移动，C正确；D.由图丙可知，丁烯产率在590 ℃之后快速降低的主要原因为丁烯高温分解生成副产物，D正确。
6．(双选)在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1]，下列说法正确的是( )
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1 mol N2、3 mol H2
2 mol NH3
4 mol NH3
NH3的浓度/(mol·L－1)
c1
c2
c3
反应的能量变化
放出a kJ
吸收b kJ
吸收c kJ
体系压强/Pa
p1
p2
p3
反应物转化率
α1
α2
α3
A.2c1＞c3 B．a＋b＞92.4
C．2p2>p3 D．α1＋α3＜1
解析：选CD。甲容器投入1 mol N2、3 mol H2，乙容器投入2 mol NH3，恒温恒容条件下，甲容器与乙容器是等效平衡，各组分的物质的量、含量、转化率等完全相等；而甲容器投入1 mol N2、3 mol H2，丙容器投入4 mol NH3，采用“极限转化法”，丙相当于投入2 mol N2、6 mol H2，丙中投入量是甲中的二倍，如果恒温且丙容器容积是甲容器二倍，则甲容器与丙容器为等效平衡，所以丙所达到的平衡可以看作在恒温且容积是甲容器二倍条件下达到平衡后，再压缩体积至与甲容器体积相等所达到的平衡，由于该反应是气体体积减小的反应，缩小容器体积，增大了压强，平衡正向移动，所以丙中氮气、氢气的转化率大于甲和乙的。A项，丙容器反应物投入4 mol NH3，采用“极限转化法”转化为反应物为2 mol N2、6 mol H2，是甲中的二倍，若平衡不移动，c3＝2c1，丙相当于增大压强，平衡正向移动，所以丙中氨的浓度大于甲中氨浓度的二倍，即c3＞2c1，故A错误；B项，甲投入1 mol N2、3 mol H2，乙投入2 mol NH3，则甲与乙是完全等效的，根据盖斯定律可知，甲与乙的反应的能量变化之和为92.4 kJ，故a＋b＝92.4，故B错误；C项，丙容器投入4 mol NH3，是乙的二倍，若平衡不移动，丙中压强为乙的二倍，由于丙中相当于增大压强，平衡正向移动，所以丙中压强减小，小于乙的2倍，即2p2＞p3，故C正确；D项，丙容器投入4 mol NH3，是乙的二倍，若平衡不移动，转化率α1＋α3＝1，由于丙中相当于增大压强，平衡正向移动，氨的转化率减小，所以转化率α1＋α3＜1，故D正确。
7．T ℃时，在容积为2 L的3个恒容密闭容器中发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下：
容器
甲
乙
丙
反应物的投入量
3 mol A、2 mol B
6 mol A、4 mol B
2 mol C
达到平衡的时间/min
5
8
A的浓度/(mol·L－1)
c1
c2
C的体积分数/%
w1
w3
混合气体的密度/(g·L－1)
ρ1
ρ2
下列说法正确的是( )
A．若x＜4，则2c1＜c2
B．若x＝4，则w1＝w3
C．无论x的值是多少，均有2ρ1＝ρ2
D．甲容器达到平衡所需的时间比乙容器达到平衡所需的时间短
解析：选C。若x＜4，则正反应为气体分子数减小的反应，乙容器对于甲容器而言，相当于加压，平衡正向移动，所以2c1＞c2，A项错误；若x＝4，则反应前后气体分子数相等，由于起始时甲容器中A、B的投入量之比与化学方程式中对应化学计量数之比不相等，故w3 不可能等于w1，B项错误；起始时乙容器中A、B的投入量是甲容器的2倍，两容器的容积相等，故恒有2ρ1＝ρ2，C项正确；起始时乙容器中A、B的浓度是甲容器中的2倍，故乙容器达到平衡所需的时间比甲容器达到平衡所需的时间短，D项错误。
化学平衡常数及转化率的相关计算和大小比较
1．化学平衡常数
(1)意义：化学平衡常数K表示反应进行的程度，K越大，反应进行的程度越大。K＞105 时，可以认为该反应已经进行完全。K的大小只与温度有关。
(2)化学平衡常数表达式：对于可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)在一定温度下达到化学平衡时，K＝。另可用压强平衡常数表示：Kp＝[p(C)为平衡时气体C的分压]。
(3)依据化学方程式计算平衡常数
①同一可逆反应中，K正·K逆＝1；
②同一反应方程式中的化学计量数扩大或缩小n倍，则新平衡常数K′与原平衡常数K间的关系是K′＝Kn或K′＝。
③几个可逆反应方程式相加，得总反应方程式，则总反应的平衡常数等于分步反应平衡常数之积。
K的表达式及计算中与ΔH的区别
由于纯液体和纯固体的浓度是一个常数，所以在平衡常数的表达式中不表示出来，其实质是把该常数项归并入K，如反应2CrO(aq)＋2H＋(aq)Cr2O(aq)＋H2O(l)中K＝。在利用多个方程式归纳平衡常数(K)之间的关系时，要注意与焓变(ΔH)的区别：方程式相加减，焓变相加减，平衡常数相乘除；方程式乘以某个系数x，焓变也需乘以该系数x，平衡常数变为原来的x次方。例如：
①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) K1 ΔH1
②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) K2 ΔH2
③C(s)＋2H2O(g)CO2(g)＋2H2(g) K3 ΔH3
④N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) K4 ΔH4
⑤2NH3(g)N2(g)＋3H2(g) K5 ΔH5
⑥NH3(g)N2(g)＋H2(g) K6 ΔH6
反应③＝反应①＋反应②，ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，K3＝K1·K2。ΔH5＝－ΔH4＝2ΔH6，K5＝＝K。
2．转化率、产率及分压的计算
(1)反应物转化率＝×100%
(2)产物的产率＝×100%
(3)分压＝总压×物质的量分数
3．计算中常用的气体定律
(1)同温同体积：＝
(2)同温同压强：＝＝＝(反应前后气体质量不变时适用)
1．(2019·高考江苏卷)(双选)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是( )
A．反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的ΔH>0
B．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率
C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO转化率
D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K>2 000
解析：选BD。A项，实线表示不同温度下相同时间内NO的转化率，虚线表示相同条件下NO的平衡转化率，由题图知，随着温度升高，NO的平衡转化率减小，即温度升高，反应2NO＋O22NO2的平衡逆向移动，说明该反应为放热反应，ΔH<0，错误；B项，X点对应NO的转化率低于该温度下NO的平衡转化率，所以反应没有达到平衡状态，延长反应时间，可以提高NO的转化率，正确；C项，Y点时反应已达平衡状态，增加O2的浓度，平衡正向移动，NO的转化率会提高，错误；D项，设起始时c(NO)＝a mol·L－1，则：
2NO ＋ O2 2NO2
a 5.0×10－4 0
0.5a 0.25a 0.5a
0.5a 5.0×10－4－0.25a 0.5a
K＝＝，当0.25a＝0时，K＝2 000，但0.25a>0，所以K >2 000，正确。
2．(2018·高考江苏卷)(双选)一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：
容器1
容器2
容器3
反应温度T/K
700
700
800
反应物投入量
2 mol SO2、1 mol O2
4 mol SO3
2 mol SO2、1 mol O2
平衡v正(SO2)/
(mol·L－1·s－1)
v1
v2
v3
平衡
c(SO3)/(mol·L－1)
c1
c2
c3
平衡体系
总压强p/Pa
p1
p2
p3
物质的平衡
转化率α
α1(SO2)
α2(SO3)
α3(SO2)
平衡常数K
K1
K2
K3
下列说法正确的是( )
A．v1
C．v1
D．c2>2c3，α2(SO3)＋α3(SO2)<1
解析：选CD。容器2中反应物投入量相当于容器1中反应物投入量的2倍，平衡时，容器2中SO2的反应速率大，容器2中反应达到的平衡相当于容器1中反应达到平衡后加压，增大压强，平衡正向移动，则平衡时SO3的浓度：c2>2c1，A项错误；平衡常数仅与温度有关，容器3中温度高，而该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，则K1>K3，容器1和容器2中温度相同，投料量不同，平衡时p2<2p1，升温平衡逆向移动，则平衡时p1
3．(2019·高考全国卷Ⅱ)某温度下，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g) ΔH＝＋89.3 kJ·mol－1，起始总压为105 Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为________，该反应的平衡常数Kp＝________。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有________(填标号)。
A．通入惰性气体 B．提高温度
C．增加环戊烯浓度 D．增加碘浓度
解析：设容器中起始加入I2(g)和环戊烯的物质的量均为a，平衡时转化的环戊烯的物质的量为x，列出三段式：
(g) ＋ I2(g)===(g)＋2HI(g)
起始： a a 0 0
转化： x x x 2x
平衡： a－x a－x x 2x
根据平衡时总压强增加了20%，且恒温恒容时，压强之比等于气体物质的量之比，得＝，解得x＝0.4a，则环戊烯的转化率为×100%＝40%。平衡时(g)、I2(g)、(g)、HI(g)的分压分别为、、、，则Kp＝＝p总，根据p总＝1.2×105 Pa，可得Kp＝×1.2×105≈3.56×104。通入惰性气体，对该反应的平衡无影响，A项不符合题意；该反应为吸热反应，提高温度，平衡正向移动，可提高环戊烯的平衡转化率，B项符合题意；增加环戊烯浓度，能提高I2(g)的平衡转化率，但环戊烯的平衡转化率降低，C项不符合题意；增加I2(g)的浓度，能提高环戊烯的平衡转化率，D项符合题意。
答案：40% 3.56×104 BD
4．(2019·高考全国卷Ⅲ)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
(1)Deacon发明的直接氧化法为4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：
可知反应平衡常数K(300 ℃)________K(400 ℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的数据计算K(400 ℃)＝________________(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比 c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是__________________________________
_______________________________、_____________________________________。
(2)在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是________________________________________________________(写出2种)。
解析：(1)由题给HCl平衡转化率随温度变化的关系图可知，随温度升高，HCl平衡转化率降低，则此反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，即K(300 ℃)大于K(400 ℃)。结合题图可知，c(HCl)∶c(O2)＝1∶1、400 ℃时HCl的平衡转化率为84%，列出三段式：
4HCl(g) ＋ O2(g) === 2Cl2(g)＋2H2O(g)
起始 c0 c0 0 0
转化 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0
平衡 (1－0.84)c0 (1－0.21)c0 0.42c0 0.42c0
则K(400 ℃)＝＝。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低会使O2和Cl2分离的能耗较高，过高则会造成HCl转化率较低。(2)题述反应是气体体积减小的反应，增大反应体系压强可使反应正向移动，提高HCl的转化率，及时分离出产物也能提高HCl的转化率。
答案：(1)大于 O2 和Cl2 分离能耗较高 HCl转化率较低
(2)增大反应体系压强、及时分离出产物
题组一 化学平衡常数及转化率的计算和大小比较
1．(2019·苏锡常镇四市高三调研)一定温度下(T2>T1)，在3个体积均为2.0 L的恒容密闭容器中反应 2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)(正反应放热)达到平衡，下列说法正确的是( )
容器
温度/
℃
物质的起始
浓度/(mol·L－1)
物质的平衡浓度/(mol·L－1)
c(NO)
c(Cl2)
c(ClNO)
c(ClNO)
Ⅰ
T1
0.2
0.1
0
0.04
Ⅱ
T1
0.2
0.1
0.2
c1
Ⅲ
T2
0
0
0.2
c2
A.达到平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为1∶2
B．达到平衡时，容器Ⅲ中ClNO的转化率小于80%
C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(ClNO)/c(NO)比容器Ⅰ中的大
D．若温度为T1，起始时向同体积恒容密闭容器中充入0.2 mol NO(g)、0.2 mol Cl2(g)和0.2 mol ClNO(g)，则该反应向正反应方向进行
解析：选C。A.容器Ⅱ相当于0.4 mol·L－1 NO与0.2 mol·L－1氯气开始建立平衡，相当于容器Ⅰ增大了压强，正反应为气体体积减小的反应，故平衡正向移动，因此达到平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为大于1∶2，A错误；B.容器Ⅲ相当于0.2 mol·L－1 NO与0.1 mol·L－1氯气开始建立平衡，正反应放热，升高温度平衡逆向移动，因此达到平衡时，容器Ⅲ中NO的转化率小于容器Ⅰ中NO的转化率(20%)，所以达到平衡时，容器Ⅲ中ClNO的转化率大于80%，B错误；C.容器Ⅱ相当于0.4 mol·L－1 NO与0.2 mol·L－1氯气开始建立平衡，正反应体积减小，相当于容器Ⅰ增大了压强，平衡正向移动，因此达到平衡时，容器Ⅱ中c(ClNO)/c(NO)比容器Ⅰ中的大，C正确；D.根据容器Ⅰ中数据可知该温度下平衡常数为K＝＝，若温度为T1，起始时向同体积恒容密闭容器中充入0.2 mol NO(g)、0.2 mol Cl2(g)和0.2 mol ClNO(g)，则浓度商为＝10＞K，所以该反应向逆反应方向进行，D错误。
2．CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)
反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)
为分析催化剂对反应的选择性，在1 L密闭容器中充入2 mol CO2和4 mol H2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示：
该催化剂在较低温度时主要选择________(填“反应 Ⅰ ”或“反应 Ⅱ ”)。520 ℃时，反应 Ⅰ 的平衡常数K＝________(只列算式不计算)。
解析：温度较低时，CH4的物质的量多，所以该催化剂在较低温度时主要选择反应Ⅰ。520 ℃时c(CH4)＝c(C2H4)＝0.2 mol·L－1。
CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)
0.2 0.8 0.2 0.4
2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)
0.4 1.2 0.2 0.8
c(CO2)＝(2－0.2－0.4) mol·L－1＝1.4 mol·L－1
c(H2)＝(4－0.8－1.2) mol·L－1＝2 mol·L－1
c(H2O)＝(0.4＋0.8) mol·L－1＝1.2 mol·L－1
所以反应Ⅰ的平衡常数K＝。
答案：反应Ⅰ
题组二 新题预测
3．(2019·徐州高三考前模拟)(双选)工业上以CO和H2为原料合成甲醇的反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＜0，在容积为1 L的恒容容器中，分别在T1、T2、T3三种温度下合成甲醇。如图是上述三种温度下不同H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系。下列说法正确的是( )
A．H2转化率：a＞b＞c
B．上述三种温度之间关系为T1＞T2＞T3
C．a点状态下再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH3OH，平衡向正方向移动
D．c点状态下再通入1 mol CO和4 mol H2，新平衡中CH3OH的体积分数增大
解析：选AD。A.从图中可知若n(H2)/n(CO)＝1.5，则CO的转化率a>b>T3下对应的转化率，此时H2的转化率也和CO的转化率一样顺序，即a>b>T3下对应的转化率；在相同温度T3时，改变n(H2)/n(CO)从1.5到4(c点)，氢气转化率减小，所以H2转化率：a＞b＞c，A正确；B.该反应是放热反应，温度越高，CO转化率越低，三种温度之间关系为T1
起始浓度/(mol/L) 1 1.5 0
变化浓度/(mol/L) 0.5 1 0.5
平衡浓度/(mol/L) 0.5 0.5 0.5
平衡常数K＝＝＝4，
再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH3OH，
CO(g) ＋ 2H2(g)CH3OH(g)
0.5＋0.5 0.5 0.5＋0.5
此时，浓度商Qc＝＝＝4＝K，所以平衡不移动，C错误；D.c点状态下再通入1 mol CO和4 mol H2，在等温等容条件下，投料比不变，相当于加压，平衡正向移动，D正确。
4．苯乙烯()是生产各种塑料的重要单体，可通过乙苯催化脱氢制得：
＋H2(g) ΔH>0
(1)500 ℃时，在恒容密闭容器中充入a mol乙苯，反应达到平衡后容器内气体的压强为p；若再充入b mol的乙苯，重新达到平衡后容器内气体的压强为2p，则a________b(填“>”“<”或“＝”)，乙苯的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)工业上，通常在乙苯(EB)蒸气中掺混N2(原料气中乙苯和N2的物质的量之比为1∶10，N2不参与反应)，控制反应温度为600 ℃，并保持体系总压为0.1 MPa不变的条件下进行反应。在不同温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图为
①A、B两点对应的正反应速率较大的是________。
②掺入N2能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实：_______________________
________________________________________________________________________。
③用平衡分压代替平衡浓度计算600 ℃时的平衡常数Kp＝________(保留两位有效数字，分压＝总压×物质的量分数)。
④控制反应温度为600 ℃的理由是__________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)恒温恒容条件下气体压强与气体物质的量成正比，充入a mol乙苯，反应达到平衡后容器内气体的压强为p，再充入a mol乙苯，相当于增大压强，平衡逆向移动，重新达到平衡后容器内气体的压强小于2p，若重新达到平衡后容器内气体的压强为2p，则必有a
起始量/mol 1 0 0
变化量/mol 0.4 0.4 0.4
平衡量/mol 0.6 0.4 0.4
平衡时总物质的量为1.4 mol，乙苯的平衡分压为×0.1 MPa，苯乙烯和氢气的平衡分压均为×0.1 MPa，则600 ℃时的平衡常数Kp＝≈0.019。④根据题图可知，600 ℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高，该反应为吸热反应，若温度过低，化学反应速率慢，乙苯的转化率低；若温度过高，苯乙烯的选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大。
答案：(1)< 减小
(2)①B ②正反应方向气体分子数增加，恒压条件下加入氮气，相当于减压，平衡正向移动 ③0.019 ④600 ℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，乙苯的转化率低；温度过高，苯乙烯的选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大
[专题强化训练]
一、单项选择题
1．“生态马路”运用了“光触媒”技术，在路面涂上一种光催化剂涂料，可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成N2 和CO2。下列对此反应的叙述中正确的是( )
A．使用光催化剂不改变反应速率
B．使用光催化剂能增大NO的转化率
C．升高温度能加快反应速率
D．改变压强对反应速率无影响
解析：选C。使用催化剂可以改变反应速率，但不能改变反应物的平衡转化率，故A、B项错误；该反应有气体参与，改变压强可影响化学反应速率，故D项错误。
2．在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)，下列说法中不能说明该反应已达到平衡状态的是( )
A．CO的生成速率与CO2 的生成速率相等
B．气体密度不再变化
C．CO的质量不变
D．体系的压强不再发生变化
解析：选D。A项，CO的生成速率为逆反应速率，CO2 的生成速率为正反应速率，且CO、CO2 的化学计量数相等，则v正(CO2)＝v逆(CO)，达到化学平衡；B项，ρ＝，当m(气体)不变时，反应即达到平衡；C项，m(CO)不变，则n(CO)不变，反应达到平衡；D项，该反应是气体体积不变的反应，任意时刻体系的压强均相同，所以压强不能作为平衡的标志。
3．已知298 K时，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·mol－1，在相同温度下，向密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，达到平衡时放出热量Q1；向另一体积相同的密闭容器中通入1 mol SO2和1 mol O2，达到平衡时放出热量Q2。则下列关系正确的是( )
A．2Q2＝Q1 B．2Q2
A．x<0
B．α(NO)＝80%
C．0～5 min内，v(CO)＝0.16 mol·L－1·min－1
D．保持温度不变，若再向上述平衡体系中充入2 mol NO和2 mol CO，重新达到平衡时，c(N2)＝0.8 mol·L－1
解析：选D。该反应ΔS<0，若要使反应自发进行，则必须为放热反应，故ΔH<0，即x<0，故A项正确；5 min末达到平衡状态，c(N2)＝0.4 mol·L－1，则n(N2)＝0.4 mol·L－1×2 L＝0.8 mol，根据方程式可知反应中Δn(NO)＝Δn(CO)＝1.6 mol，则NO的转化率α(NO)＝×100%＝80%，故B项正确；v(CO)＝＝＝0.16 mol·L－1·min－1，故C项正确；5 min末达到平衡状态，n(NO)＝n(CO)＝(2－1.6) mol＝0.4 mol，则平衡时c(NO)＝c(CO)＝0.2 mol·L－1，又因为c(N2)＝0.4 mol·L－1，c(CO2)＝0.8 mol·L－1，所以该反应的平衡常数K＝＝＝160。保持温度不变，再充入2 mol NO和2 mol CO，平衡向右移动，假设重新达平衡时，c(N2)＝0.8 mol·L－1，则平衡转化率不变，各物质的浓度分别为c(NO)＝c(CO)＝0.4 mol·L－1，c(CO2)＝1.6 mol·L－1，则Qc＝＝＝80≠K，故假设不成立，即重新达到平衡时c(N2)≠0.8 mol·L－1，此时反应正向进行，达到新平衡时，c(N2)>0.8 mol·L－1，故D项错误。
5．室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 ℃和78.5 ℃。下列有关叙述错误的是( )
A．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量
B．增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br
C．若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变
D．若起始温度提高至60 ℃，可缩短反应达到平衡的时间
解析：选D。加入NaOH，c(HBr)减小，平衡向逆反应方向移动，乙醇的物质的量增大，A项正确；增大HBr浓度，平衡向正反应方向移动，有利于生成C2H5Br，B项正确；若反应物按照化学计量数之比加入溶液中，则各物质的平衡转化率相等，故反应物均增大至2 mol，两种反应物平衡转化率之比不变，C项正确；若起始温度提高至60 ℃，生成物C2H5Br为气态，能够从反应体系中逸出，导致反应不断向正反应方向进行，因此不能缩短反应达到平衡的时间，D项错误。
二、不定项选择题
6．T ℃时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)C(s) ΔH<0，按照不同配比充入A、B，达到平衡时容器中A、B浓度变化如图中曲线(实线)所示，下列判断正确的是( )
A．T ℃时，该反应的平衡常数为
B．c点没有达到平衡，此时反应向逆反应方向进行
C．若c点为平衡点，则此时容器内的温度高于T ℃
D．T ℃时，直线cd上的点均为平衡状态
解析：选AC。根据平衡常数的表达式，K＝＝，故A项正确；c点没有达到平衡，若要达到平衡，应向d点移动，A、B的浓度降低，说明反应向正反应方向进行，故B项错误；如果c点为平衡点，此时的平衡常数小于T ℃时的平衡常数，说明平衡向逆反应方向移动，即升高温度，故C项正确；平衡常数只受温度的影响，与浓度、压强无关，因此曲线ab是平衡线，故D项错误。
7．(2019·南通高三第三次调研)向湿法炼锌的电解液中同时加入Cu和CuSO4，可生成CuCl沉淀除去Cl－，降低对电解的影响，反应原理如下：
Cu(s)＋Cu2＋(aq)2Cu＋(aq) ΔH1＝a kJ·mol－1
Cl－(aq)＋Cu＋(aq)CuCl(s) ΔH2＝b kJ·mol－1
实验测得电解液pH对溶液中残留c(Cl－)的影响如图所示。下列说法正确的是( )
A．向电解液中加入稀硫酸，有利于Cl－的去除
B．溶液pH越大，Ksp(CuCl)增大
C．反应达到平衡时，增大c(Cu2＋)，c(Cl－)减小
D．1/2Cu(s)＋1/2Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)CuCl(s) ΔH＝(a＋2b) kJ·mol－1
解析：选C。A.根据图像，溶液的pH越小，溶液中残留c(Cl－)越大，因此向电解液中加入稀硫酸，不利于Cl－的去除，故A错误；B.Ksp(CuCl)只与温度有关，与溶液pH无关，故B错误；C.根据反应Cu(s)＋Cu2＋(aq)2Cu＋(aq)，增大c(Cu2＋)，平衡正向移动，使得c(Cu＋)增大，促进反应Cl－(aq)＋Cu＋(aq)CuCl(s)的平衡右移，c(Cl－)减小，故C正确；D.①Cu(s)＋Cu2＋(aq)2Cu＋(aq) ΔH1＝a kJ·mol－1，②Cl－(aq)＋Cu＋(aq)CuCl(s) ΔH2＝b kJ·mol－1，根据盖斯定律，将①×＋②得：1/2Cu(s)＋1/2Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)CuCl(s)的ΔH＝(＋b) kJ·mol－1，故D错误。
8．(2019·南京高三第三次模拟)温度为T1 ℃时，在四个容积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g) ΔH，该反应的速率表达式为v＝k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n为常数)，测得有关实验数据如下：
容器
编号
物质的起始
浓度/(mol/L)
速率/[mol/
(L·s)]
物质的平衡
浓度/(mol/L)
c(NO)
c(H2)
c(N2)
Ⅰ
6×10－3
1×10－3
a×10－3
2×10－4
Ⅱ
6×10－3
2×10－3
2a×10－3
Ⅲ
1×10－3
6×10－3
b×10－3
Ⅳ
2×10－3
6×10－3
4b×10－3
下列说法正确的是( )
A．m＝2，n＝1
B．达到平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅳ的总压强之比为1∶2
C．温度升高为T2 ℃，测得平衡时，容器Ⅱ中c(H2O)＝3.8×10－4 mol/L，则ΔH>0
D．T1 ℃时，容器Ⅲ中达到平衡后再充入NO、H2O(g)各2×10－4 mol，则反应将向逆反应方向进行
解析：选AD。容器Ⅰ、Ⅱ相比较，NO的浓度不变，Ⅱ中H2浓度是Ⅰ的2倍，反应速率Ⅱ是Ⅰ的2倍，所以n＝1；容器Ⅲ、Ⅳ相比较，H2的浓度不变，Ⅳ中NO浓度是Ⅲ的2倍，反应速率Ⅳ是Ⅲ的4倍，所以m＝2；选项A正确。恒温恒容下，体系的压强之比等于气体的物质的量之比，对于容器Ⅱ有：
2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)
起始： 6 2 0 0
反应： x x x/2 x
平衡： 6－x 2－x x/2 x
对于容器Ⅳ有：
2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)
起始： 2 6 0 0
反应： y y y/2 y
平衡： 2－y 6－y y/2 y
(以上单位都是10－3 mol/L)
温度不变，反应的平衡常数不变，列出其平衡常数计算式，可得到x＝y，则达到平衡时两个容器的气体总物质的量相等，所以压强相等，选项B错误。温度不变的前提下，从容器Ⅰ变为容器Ⅱ，氢气的浓度变为原来的2倍，则平衡正向移动，达到新平衡时c(N2)应该大于2×10－4 mol/L，此时的c(H2O)应该大于4×10－4 mol/L，但是实际升高温度以后容器Ⅱ达平衡时c(H2O)＝3.8×10－4 mol/L＜4×10－4 mol/L，说明升高温度，平衡逆向移动，所以该反应为放热反应，ΔH<0，选项C错误。分析图表，由容器Ⅰ中所给数据可计算出平衡时c(NO)＝5.6×10－3 mol/L，c(H2)＝0.6×10－3 mol/L，c(N2)＝0.2×10－3 mol/L，c(H2O)＝0.4×10－3 mol/L，故平衡常数K＝≈2.83，因反应物按1∶1的比例进行反应，故容器Ⅲ中N2和H2O的平衡浓度与容器Ⅰ中相同，由此可知平衡时反应Ⅲ中c(NO)＝0.6×10－3 mol/L，c(H2)＝5.6×10－3 mol/L，c(N2)＝0.2 mol/L，c(H2O)＝0.4 mol/L，再充入NO和H2O后，c(NO)＝0.8×10－3 mol/L，c(H2O)＝0.6 mol/L，此时Qc＝≈3.59>K，故反应将向逆反应方向进行，选项D正确。
三、非选择题
9．Ⅰ.现有三个反应：
反应① Fe(s)＋H2O(g)===FeO(s)＋H2(g) ΔH1＝a kJ/mol，平衡常数为K1
反应② CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g) ΔH2，平衡常数为K2
反应③ Fe(s)＋CO2(g)===FeO(s)＋CO(g) ΔH3＝b kJ/mol，平衡常数为K3
在不同温度下，部分K1、K2的值如下：
T/℃
700
800
K1
2.38
2.56
K2
0.80
(1)CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g) ΔH2＝________(用a、b表示)。
(2)K1的表达式为________；根据反应①②③推导出K1、K2、K3的关系式为K3＝________。
Ⅱ.在容积相同的两个密闭容器内(装有等量的某种催化剂)，分别充入同量的NOx及C3H6，在不同温度下，同时发生以下反应：18NO(g)＋2C3H6(g)9N2(g)＋6CO2(g)＋6H2O(g)、18NO2(g)＋4C3H6(g)9N2(g)＋12CO2(g)＋12H2O(g)，并分别在t时测定其中NOx转化率，绘得图像如图所示：
(3)从图中可以得出的结论是
结论一：从测定NOx转化数据中判断，相同温度下NO转化率比NO2的低。
结论二：________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在上述NO2和C3H6反应中，提高NO2转化率的措施有________(填编号)。
A．加入催化剂 B．降低温度
C．分离出H2O(g) D．增大压强
解析：Ⅰ.(1)根据盖斯定律，反应①－反应③得：CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g) ΔH2＝(a－b) kJ/mol。
(2)K1的表达式为K1＝；反应①－反应②得反应③，则K3＝。
Ⅱ.(4)根据图像知，温度越高(450 ℃以上)，二氧化氮的转化率越小，所以该反应是放热反应，且该反应是气体体积增大的反应。催化剂不改变化学平衡状态，故A错误；该反应是放热反应，所以降低温度，平衡向正反应方向移动，二氧化氮的转化率增大，故B正确；分离出H2O(g)，减少生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，二氧化氮的转化率增大，故C正确；该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，二氧化氮的转化率降低，故D错误。
答案：Ⅰ.(1)(a－b) kJ/mol
(2)K1＝
Ⅱ.(3)在250～450 ℃时，NOx转化率随温度升高而增大，450～600 ℃时，NOx转化率随温度升高而减小(答案合理即可)
(4)BC
10．煤炭属于不可再生能源，高效、清洁地利用煤炭资源至关重要。请回答下列问题：
(1)煤的液化。原理是C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH＝a kJ·mol－1；CO(g)＋2H2(g)CH3OH(l) ΔH＝b kJ·mol－1。则反应C(s)＋H2O(g)＋H2(g)CH3OH(l)的ΔH＝________kJ·mol－1(用a、b表示)。
(2)煤的气化。原理是C(s)＋2H2(g)CH4(g) ΔH。在1 L密闭容器中投入1 mol C，并充入2 mol H2，测得相关数据如图所示：
①有关图1、图2的说法正确的有________(填字母)。
A．氢气的反应速率v(Z)>v(X)>v(Y)
B．T1<1 000 K
C．平衡常数K(X)＝K(Y)>K(Z)
D．工业生产中，当温度为T2时，压强越高，经济效益越好
②图2中A点对应的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(3)煤生产水煤气和半水煤气。
①工业上用煤生产作为合成氨原料的水煤气，要求气体中(CO＋H2)与N2的体积之比为3.1～3.2，发生的反应有C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)、C(s)＋O2(g)CO(g)。从能量角度考虑，通入空气的目的是_______________________________________________________。
②如图3是反应CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) ΔH<0中CO和CO2的浓度随时间发生变化的曲线，则t2时刻改变的条件可能是________(写出一种即可)。
答案：(1)a＋b (2)①ABC ②
(3)①前者是吸热反应，通入空气后发生的是放热反应，可维持体系的热平衡 ②降低温度(或增大水蒸气的量或减少氢气的量)
11．雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气的排放是造成雾霾天气的重要原因之一。已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：
①N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
②CO(g)＋1/2O2(g)CO2(g) ΔH2＝ b kJ·mol－1
③2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH3
请回答下列问题：
(1)ΔH3＝________kJ·mol－1(用含a、b的代数式表示)。
(2)对于有气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应①的平衡常数表达式Kp＝__________。
(3)下列能说明反应③已达平衡状态的是________(填字母)。
A．单位时间内生成1 mol CO2 的同时消耗了1 mol CO
B．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变
C．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化
D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变
(4)在一定温度下，向体积为V L的恒容密闭容器中充入一定量的NO和CO，发生反应③。在t1时刻达到平衡，此时n(CO)＝x mol，n(NO)＝2x mol，n(N2)＝y mol，则NO的平衡转化率为________(用含x、y的代数式表示)；再向容器中充入y mol CO2 和x mol NO，则此时v(正)________(填“＞”“＜”或“＝”)v(逆)。
(5)烟气中也含有氮氧化物，C2H4 可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中Cu2＋负载量对NO去除率的影响，控制其他条件一定，实验结果如图所示。为达到最高的NO去除率，应选择的反应温度约为________，Cu2＋负载量为________。
解析：(1)根据盖斯定律，由2×②－①得：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)，则ΔH3＝2ΔH2－ΔH1＝(2b－a) kJ·mol－1。
(2)反应①的平衡常数表达式Kp＝。
(3)A.单位时间内生成1 mol CO2 的同时消耗了1 mol CO，描述的都是正反应，不能说明反应已经达到平衡，A错误；B.在恒温恒容的容器中，密度等于混合气体的质量除以容器体积，根据质量守恒，不管是否达到平衡，混合气体的质量都不变，容器体积不变，所以密度始终不变，B错误；C.在绝热恒容的容器中，容器内的温度随反应的进行而变化，平衡常数也会发生变化，平衡常数不再变化，说明容器的温度不变，反应达到平衡，C正确；D.在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变，说明各成分的物质的量不再变化，反应达到平衡，D正确。
(4)一定温度下，向体积为V L的恒容密闭容器中充入一定量的NO和CO，发生反应2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)，t1时刻达到平衡，此时n(CO)＝x mol，n(NO)＝2x mol，n(N2)＝y mol，n(CO2)＝2y mol，则反应的NO的物质的量为2y mol，起始NO的物质的量为(2x＋2y) mol，平衡转化率为×100%＝×100%；该温度下的平衡常数K＝×V＝×V，再向容器中充入y mol CO2和x mol NO，Qc＝×V＝×V＝K，则平衡不移动，此时v(正)＝v(逆)。
(5)从图上可以看出Cu2＋负载量为3%，温度在350 ℃左右时，NO的去除效果最好。
答案：(1)2b－a (2) (3)CD
(4)×100% ＝ (5)350 ℃ 3%
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