高考化学一轮复习 第7章 化学反应的方向、限度与速率 第22讲 化学反应的方向和限度试题 鲁科版

化学反应的方向和限度
考点一化学反应进行的方向
1．自发过程
(1)含义
在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。

(2)特点
①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。

②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。

2．自发反应
在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。

3．判断化学反应方向的依据
(1)焓变与反应方向
研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。

可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。

(2)熵变与反应方向
①研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。

大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。

②熵和熵变的含义
a．熵的含义
熵是衡量一个体系混乱度的物理量。

用符号S表示。

同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。

b．熵变的含义
熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。

(3)综合判断反应方向的依据
①ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。

②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。

③ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。

深度思考
1．能自发进行的反应一定能实际发生吗？
答案不一定，化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。

2．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进行( )
(2)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响( )
答案(1)√(2)√
1．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝74.9 kJ·mol－1。

下列说法中正确的是( )
A．该反应中熵变小于0，焓变大于0
B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行
C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行
D．判断反应能否自发进行需要根据ΔH与ΔS综合考虑
答案 D
2．灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿，现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？
已知：在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝－2 180.9 J·mol－1、ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1。

答案会自发变成灰锡，不能再继续使用。

解析ΔH－TΔS＝－2 180.9 J·mol－1×10－3－273 K×(－6.61 J·mol－1·K－1)×10－3≈－0.38 kJ·mol－1<0，能自发进行。

焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
1．可逆反应
(1)定义
在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。

(2)特点
①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。

②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。

(3)表示
在方程式中用表示。

2．化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。

(2)化学平衡的建立
(3)平衡特点
深度思考
1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)2H2O 通电
点燃2H2↑＋O2↑为可逆反应(×)
(2)二次电池的充、放电为可逆反应(×)
(3)可逆反应不等同于可逆过程。

可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化(√)
(4)化学反应达到化学平衡状态的正逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等(√)
(5)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度(√)
(6)化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变(√)
2．向含有2 mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g)＋O2(g)催化剂
加热2SO3(g) Δ
H＝
－Q kJ·mol－1(Q＞0)，充分反应后生成SO3的物质的量______2 mol(填“<”、“>”或“＝”，下同)，SO2的物质的量______0 mol，转化率______100%，反应放出的热量________ Q kJ。

答案< > < <
题组一极端假设，界定范围，突破判断
1．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋，若X、Y、Z的起始浓度分别为c 1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是( )
A．c1∶c2＝3∶1
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X、Y的转化率不相等
D．c1的取值范围为0 mol·L－1<c1<0.14 mol·L－1
答案 D
解析平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y 生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且v Y(生成)∶v Z(生成)应为3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0<c1<0.14 mol·L－1。

2．在密闭容器中进行反应：X 2(g)＋Y2，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是( )
A．Z为0.3 mol·L－1 B．Y2为0.4 mol·L－1
C．X2为0.2 mol·L－1 D．Z为0.4 mol·L－1
答案 A
题组二审准题干，关注特点，判断标志
3．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：①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于系数之比，⑦某种气体的百分含量
(1)能说明2SO 2(g)＋O23(g)达到平衡状态的是________。

(2)能说明I 2(g)＋H2达到平衡状态的是________。

(3)能说明2NO 22O4(g)达到平衡状态的是________。

(4)能说明C(s)＋CO 2达到平衡状态的是________。

(5)能说明A(s)＋＋D(g)达到平衡状态的是________。

(6)能说明NH 2COONH43(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________。

(7)能说明5CO(g)＋I 2O52(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________。

答案(1)①③④⑦(2)⑤⑦(3)①③④⑤⑦
(4)①②③④⑦(5)②④⑦(6)①②③(7)②④⑦
4．若上述题目改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？
答案(1)②③④⑦(2)⑤⑦(3)②③④⑤⑦(4)②③④⑦(5)②④⑦(6)②③(7)②④⑦
1．极端假设法确定各物质浓度范围
上述题目2可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。

假设反应正向进行到底：X
2(g)＋Y2
起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2
终态浓度(mol·L－1) 0 0.2 0.4
假设反应逆向进行到底：X
2(g)＋Y2
起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 0.2
终态浓度(mol·L－1) 0.2 0.4 0
平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(0,0.2)，Y2∈(0.2,0.4)，Z∈(0,0.4)。

2．规避“2”个易失分点
(1)化学平衡状态判断“三关注”
关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。

(2)不能作为“标志”的四种情况
①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。

②恒温恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如
2
(g)＋I 2(g)。

③全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如
2
(g)＋I 2(g)。

④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。

考点三 化学平衡常数
1．概念
在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K 表示。

2．表达式 对于反应m A(g)＋n
p C(g)＋q D(g)，
K ＝[C]p
[D]
q
[A]m [B]n (固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。

3．意义
(1)K 值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。

(2)K 只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。

深度思考
1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度( ) (2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数( ) (3)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动( ) (4)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ 2．对于N 2(g)＋3H 23
(g) K 1
2NH 3
2
(g)＋3H 2(g) K 2
试分别写出平衡常数表达式，并判断其关系_______________________________ ________________________________________________________________________。

答案 K 1＝[NH 3]2
[N 2][H 2]3， K 2＝[H 2]3
[N 2][NH 3]2
， K 1＝1
K 2
3．化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数是增大还是减小？
答案 温度升高化学平衡常数的变化要视反应而定，若正反应是吸热反应，则温度升高K 值增大，反之则减小。

4．对于一个可逆反应，化学计量数扩大或缩小，化学平衡常数表达式是否改变？是什么关系？转化率是否相同？试举例说明。

答案 对于一个可逆反应，化学计量数不一样，化学平衡常数表达式也不一样，但对应物质的转化率相同。

例如： ①a A(g)＋b c C(g) K 1＝[C]
c
[A]a [B]
b
②na A(g)＋nb
nc C(g)
K 2＝[C]nc
[A]na [B]
nb ＝K n 1或K 1＝
n K 2 无论①还是②，A 或B 的转化率是相同的。

5．书写下列化学平衡的平衡常数表达式。

(1)Cl 2＋H 2＋HClO
(2)C(s)＋H 2＋H 2(g) (3)CH 3COOH ＋C 2H 53
COOC 2H 5＋H 2O
(4)CO 2－
3＋H 2－3
＋OH －
(5)CaCO 3(s)
CaO(s)＋CO 2(g)
答案 (1)K ＝[HCl][HClO]
[Cl 2]
(2)K ＝[CO][H 2][H 2O]
(3)K ＝[CH 3COOC 2H 5][H 2O]
[CH 3COOH][C 2H 5OH]
(4)K ＝[OH －
][HCO －
3][CO 2－
3] (5)K ＝[CO 2]
题组一 多个反应中平衡常数关系判断
1．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： 2NO 2(g)＋3
(s)＋ClNO(g) K 1 2NO(g)＋Cl
2 K 2
则4NO 2(g)＋3
(s)＋2NO(g)＋Cl 2(g)的平衡常数K ＝________(用K 1、K 2表
示)。

答案 K 21
K 2
解析 K 1＝[ClNO][NO 2]2，K 2＝[ClNO]2
[NO]2[Cl 2]，K ＝[Cl 2][NO]2
[NO 2]4
，所以K ＝K 2
1
K 2。

2．已知：①CO(g)＋2H 23OH(g)
②2CH 3
3
OCH 3(g)＋H 2O(g)
③CO(g)＋H 2
2
(g)＋H 2(g)
某温度下三个反应的平衡常数的值依次为K 1、K 2、K 3，则该温度下反应3CO(g)＋3H 2
3
OCH 3(g)＋CO 2(g)的化学平衡常数K 为________________(用K 1、K 2、K 3表示)。

答案 K 2
1·K 2·K 3 解析 K 1＝[CH 3OH]
[CO][H 2]
2
K 2＝[CH 3OCH 3][H 2O]
[CH 3OH]2
K 3＝[H 2][CO 2]
[CO][H 2O]
K ＝
[CO 2][CH 3OCH 3]
[CO]3[H 2]
3
K 2·K 3＝
[CH 3OCH 3][H 2O][H 2][CO 2]
[CH 3OH]2
[CO][H 2O]
K 21
＝[CH 3OH]2
[CO]2[H 2]
4
K 21·K 2·K 3＝
[CO 2][CH 3OCH 3]
[CO]3[H 2]
3
＝K 题组二 平衡常数的影响因素及其应用
3．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。

工业上可利用CO 或CO 2来生产燃料甲醇。

已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：
①2H 2(g)＋3
OH(g) ②H 2(g)＋CO 22
O(g)＋CO(g)
③3H 2(g)＋CO 23
OH(g)＋
123312(2)反应③的ΔH ________0(填“>”或“<”)。

(3)500 ℃时测得反应③在某时刻H 2(g)、CO 2(g)、CH 3OH(g)、H 2O(g)的浓度(mol·L －1
)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v 正________v 逆(填“>”、“＝”或“<”)。

答案 (1)K 1·K 2 (2)< (3)> 解析 (1)K 1＝[CH 3OH]
[H 2]2
[CO]
， K 2＝[CO][H 2O]
[H 2][CO 2]，
K 3＝
[H 2O][CH 3OH]
[H 2]3
[CO 2]
， K 3＝K 1·K 2。

(2)根据K 3＝K 1·K 2,500 ℃、800 ℃时，反应③的平衡常数分别为2.5 mol －2
·L 2,
0.375 mol
－
2
·L 2
；升温，K 减小，平衡左移，正反应为放热反应，所以ΔH <0。

Q ＝0.15 mol·L －1
×0.3 mol·L －1
－13×0.1 mol·L
－1<2.5 mol －2·L 2。

所以v 正>v 逆。

4．在一个体积为2 L 的真空密闭容器中加入0.5 mol CaCO 3，发生反应CaCO 3
＋CO 2(g)，测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如下图所示，图中A 表示CO 2的平衡浓度与温度的关系曲线，B 表示不同温度下反应经过相同时间时CO 2的物质的量浓度的变化曲线。

请按要求回答下列问题：
(1)该反应正反应为______热反应(填“吸”或“放”)，温度为T 5 ℃时，该反应耗时40 s 达到平衡，则T 5℃时，该反应的平衡常数数值为________。

(2)如果该反应的平衡常数K 值变大，该反应________(选填编号)。

a ．一定向逆反应方向移动
b ．在平衡移动时正反应速率先增大后减小
c ．一定向正反应方向移动
d ．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
(3)请说明随温度的升高，曲线B 向曲线A 逼近的原因： ___________________________________。

(4)保持温度，体积不变，充入CO 2气体，则CaCO 3的质量________，CaO 的质量________，CO 2的浓度________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(5)在T 5℃下，维持温度和容器体积不变，向上述平衡体系中再充入0.5 mol N 2，则最后平
衡时容器中的CaCO 3的质量为________ g 。

答案 (1)吸 0.2 (2)bc (3)随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短 (4)增大 减小 不变 (5)10
解析 (1)T 5 ℃时，[CO 2]＝0.20 m ol·L －1
，
K ＝[CO 2]＝0.20 mol·L －1。

(2)K 值增大，平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率。

(4)体积不变，增大[c (CO 2)]，平衡左移，CaCO 3质量增大，CaO 质量减小，由于温度不变，K 不变，所以c (CO 2)不变。

(5)保持体积、温度不变，充入N 2，平衡不移动，[c (CO 2)]仍等于0.20 mol·L －1
，其物质的量为0.4 mol ，所以剩余CaCO 3的物质的量为0.5 mol －0.4 mol ＝0.1 mol ，其质量为10 g 。

借助平衡常数可以判断一个化 学反应是否达到化学平衡状态
对于可逆反应a A(g)＋b c C(g)＋d D(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物
浓度有如下关系：
c c c
d c a c b
＝Q ，称为浓度商。

Q ⎩⎪⎨⎪
⎧
<K 反应向正反应方向进行，v 正>v 逆＝K 反应处于化学平衡状态，v 正＝v 逆>K 反应向逆反应方向进行，v 正<v 逆
考点四 有关化学平衡的计算
1．分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。

2．明确三个关系：
(1)对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。

(2)对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。

(3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。

3．计算方法：三段式法
化学平衡计算模式：对以下反应：m A(g)＋n
p C(g)＋q D(g)，设A 、B 起始物质的量(mol)
分别为a 、b ，达到平衡后，A 的消耗量为mx ，容器容积为V L 。

m A(g) ＋ n
p C(g)＋q D(g)
起始(mol) a b 0 0 变化(mol) mx nx px qx
平衡(mol) a －mx b －nx px qx
则有：(1)K ＝
px V
p
qx V q a －mx V
m
b －nx V
n。

(2)[A]平＝
a －mx V (mol·L －1
)。

(3)α(A)平＝mx a
×100%，α(A)∶α(B)＝mx a ∶nx b ＝mb
na。

(4)φ(A)＝a －mx
a ＋
b ＋p ＋q －m －n x
×100%。

(5)
p 平p 始＝a ＋b ＋p ＋q －m －n x
a ＋b。

(6)ρ(混)＝a ·M
＋b ·M
V
(g·L －1
)。

(7)M ＝
a ·M ＋
b ·M a ＋b ＋p ＋q －m －n x
(g·mol －1
)。

题组一 有关转化率的计算及判断 1．已知可逆反应：M(g)＋
＋Q(g) ΔH >0，请回答下列问题：
(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为c (M)＝1 mol·L －1
，c (N)＝2.4 mol·L －1
；达到平衡后，M 的转化率为60%，此时N 的转化率为________。

(2)若反应温度升高，M 的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c (M)＝4 mol·L －1
，c (N)＝a mol·L －1
；达到平衡后，c (P)＝2 mol·L －1
，a ＝________。

(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c (M)＝c (N)＝b mol·L －1
，达到平衡后，M 的转化率为________。

答案 (1)25% (2)增大 (3)6 (4)41% 解析 (1) M(g)
＋ P(g)＋ Q(g)
始态mol·L －1
1 2.4 0 0 变化量mol·L －1 1×60% 1×60%
因此N 的转化率为1 mol·L －1
×60%2.4 mol·L
－1×100%＝25%。

(2)由于该反应的ΔH >0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M 的转化率增大。

(3)根据(1)可求出各平衡浓度： [M]＝0.4 mol·L －1
[N]＝1.8 mol·L －1
[P]＝0.6 mol·L －1 [Q]＝0.6 mol·L －1
因此化学平衡常数K ＝[P][Q][M][N]＝0.6 mol·L －1
×0.6 mol·L －1
0.4 mol·L －1×1.8 mol·L －1＝1
2
由于温度不变，因此K 不变，新状态达到平衡后 [P]＝2 mol·L －1
[Q]＝2 mol·L －1
[M]＝2 mol·L －1
[N]＝(a －2) mol·L －1
K ＝[P][Q][M][N]＝ 2 mol·L －1
×2 mol·L
－1
2 mol·L －1
a －－1
＝12
解得a ＝6。

(4)设M 的转化率为x ，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为 [M]＝b (1－x ) mol·L －1
[N]＝b (1－x ) mol·L －1
[P]＝bx mol·L －1
[Q]＝bx mol·L －1
K ＝[P][Q][M][N]＝bx mol·L －1·bx mol·L －1
b －x －1
·b －x
－1
＝1
2
解得x ≈41%。

题组二 化学平衡常数、转化率的相互换算
2．SO 2常用于制硫酸，其中一步重要的反应为2SO 2(g)＋O 2
3
(g) ΔH ＜0。

若向一
个2 L 的密闭容器中充入0.4 mol SO 2、0.2 mol O 2和0.4 mol SO 3，发生上述反应。

请回答下列问题：
(1)当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是________(填字母)。

A ．[SO 2]＝0.3 mol·L －1
、[O 2]＝0.15 mol·L －1
B ．[SO 3]＝0.4 mol·L －1
C ．[O 2]＝0.2 mol·L －1
、[SO 2]＝0.4 mol·L －1
D ．[SO 3]＝0.3 mol·L －1
(2)任选上述一种可能的情况，计算达到平衡时的平衡常数为________。

(3)某温度时，将4 mol SO 2和2 mol O 2通入2 L 密闭容器中，10 min 时反应达到平衡，SO 2的转化率为80%，则0～10 min 内的平均反应速率v (O 2)＝________，该温度下反应2SO 2(g)＋O 2
3
(g)的平衡常数K ＝________。

答案 (1)AD (2)2027 mol －1·L(或180 mol －1·L) (3)0.08 mol·L －1·min －1 80 mol －1
·L
解析 (1) 2SO 2(g)＋O 2(g)2SO 3(g)
起始浓度mol·L
－1
0.2 0.1 0.2
正向进行到底mol·L －1
0 0 0.4 逆向进行到底mol·L
－1
0.4 0.2 0
由此可知，A 、D 项可能。

(2) 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 起始浓度－1 0.1 0.2 转化浓度－1 0.05 0.1 平衡浓度－1 0.15 0.1
可得A项中K 1＝
－12
－12×0.15 mol·L－1＝
20
27
mol－1·L，同理可得出选项D中K2
＝
－12
－12×0.05 mol·L－1＝180 mol
－1·L。

(3)v(SO2)＝3.2 mol
2 L×10 min
＝0.16 mol·L－1·min－1，换算出v(O2)＝0.08 mol·L－1·min－1。

2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
起始浓度－1 1 0
转化浓度－1 0.8 1.6
平衡浓度－1 0.2 1.6
可得K＝
－12
－12×0.2 mol·L－1＝80 mol
－1·L。

1．[2012·海南，15(3)]可逆反应A(g)＋＋D(g)。

判断该反应是否达到平衡的依据为__________(填正确选项前的字母)：
a．压强不随时间改变
b．气体的密度不随时间改变
c．c(A)不随时间改变
d．单位时间里生成C和D的物质的量相等
答案 c
2．[2012·山东理综，29(3)]一定温度下，反应N 2O4NO2(g)的焓变为ΔH。

现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。

答案ad
解析密度不变时为平衡状态，a对；对于给定的反应，ΔH一直保持不变，故不能说明反应达到平衡状态，b错；N2O4的正反应速率逐渐减小，最后保持不变，NO2的反应速率应从零开始，逐渐增大，最后保持不变，c错；转化率一定时达到平衡，d对。

3．(2015·天津理综，6)某温度下，在2 L的密闭容器中，加入1 mol X(g)和2 mol Y(g)发生反应：X(g)＋m，平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。

在此平衡体系中加入1 mol Z(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。

下列叙述不正确的是( )
A．m＝2
B．两次平衡的平衡常数相同
C．X与Y的平衡转化率之比为1∶1
D．第二次平衡时，Z的浓度为0.4 mol·L－1
答案 D
解析A项，由题意可知两种条件下X、Y、Z的初始物质的量不同，而最终平衡状态相同，则两种条件下建立的平衡为温度、容积不变时的等效平衡，故满足反应前后气态物质计量数之和相等，则1＋m＝3，m＝2，正确；B项，温度不变，平衡常数不变，正确；C项，X、Y 的初始物质的量之比为1∶2，根据方程式可知参加反应的X、Y的物质的量之比也为1∶2，故X与Y的平衡转化率之比为1∶1，正确；D项，由方程式可知该反应中反应前后气体的物质的量不变，所以第二次平衡时气体的总物质的量为4 mol，则Z的物质的量为4 mol×10%＝0.4 mol，Z的浓度为0.4 mol÷2 L＝0.2 mol·L－1，错误。

4．[2015·浙江理综，28(2)(3)(4)]乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：
(2)维持体系总压p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。

已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K＝________(用α等符号表示)。

(3)工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9)，控制反应温度600 ℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。

在不同反应温度下，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)示意图如下：
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实__________________________。

②控制反应温度为600 ℃的理由是________。

(4)某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯­二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。

保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸气工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：CO2＋H2===CO＋H2O，CO2＋C===2CO。

新工艺的特点有________(填编号)。

①CO2与H2反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
②不用高温水蒸气，可降低能量消耗
③有利于减少积炭
④有利于CO2资源利用
答案(2)α2
－α2
p mol·L－1或
nα2
－α2V
mol·L－1
(3)①正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果
②600 ℃，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，转化率低；温度过高，选择性下降。

高温还可能使催化剂失活，且能耗大
(4)①②③④
解析(2)根据反应：
起始物质的量n 0 0
改变物质的量nαnαnα
平衡物质的量 (1－α)n nαnα平衡时体积为(1＋α)V
平衡常数K ＝
⎣
⎢⎡⎦⎥⎤n α
＋α
V mol·L －1·⎣⎢⎡⎦
⎥⎤n α＋αV mol·L －1
⎣⎢⎡⎦
⎥⎤－αn ＋αV mol·L －1
＝
n α
2－α
2
V
mol·L －1
另外利用分压也可以计算出：K p ＝α
2－α
2
p mol·L －1
(3)①正反应方向气体分子数增加，掺入水蒸气作稀释剂，相当于降低反应体系的分压，平衡正向移动，可以提高平衡转化率；②由图可知，温度为600 ℃时，乙苯的平衡转化率较大，苯乙烯的选择性较高。

(4)①CO 2与H 2反应，H 2浓度减小，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移，正确；②不用高温水蒸气，可降低能量消耗，正确；③CO 2能与碳反应，生成CO ，减少积炭，正确；④充分利用CO 2资源，正确。

故选①②③④。

5．[2015·全国卷Ⅰ，28(4)]Bodensteins 研究了下列反应：
2
(g)＋I 2(g)
在716 K 时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x (HI)与反应时间t 的关系如下表：
________________________________________________________________________。

②上述反应中，正反应速率为v 正＝k 正x 2
(HI)，逆反应速率为v 逆＝k 逆x (H 2)x (I 2)，其中k 正、
k 逆为速率常数，则k 逆为________(以K 和k 正表示)。

若k 正＝0.002 7 min －1，在t ＝40 min
时，v 正＝________min －1。

③由上述实验数据计算得到v 正～x (HI)和v 逆～x (H 2)的关系可用下图表示。

当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为______________(填字母)。

答案 ①0.108×0.1080.7842
②k 正/K 1.95×10－3
③A 点、E 点 解析
2
(g)＋I 2 (g)是反应前后气体物质的量不变的反应。

反应后x (HI)＝
0.784，则x (H 2)＝x (I 2)＝0.108，K ＝[H 2][I 2][HI]2＝0.108V ×0.108
V 0.784V
2＝0.108×0.108
0.784
2。

②到达平衡时，v 正＝v 逆，即k 正x 2
(HI)＝k 逆x (H 2)x (I 2)，k 逆＝k 正
·
x 2x
2x
2
＝k 正/K ，在t ＝40 min
时，x (HI)＝0.85，v 正＝k 正x 2
(HI)＝0.002 7 min －1
×(0.85)2
＝1.95×10－3
min －1。

③原平衡时，x (HI)为0.784，x (H 2)为0.108，二者图中纵坐标均约为1.6(因为平衡时v 正＝v 逆)，升高温度，正、逆反应速率均加快，对应两点在1.6上面， 升高温度，平衡向正反应方向移动，
x (HI)减小(A 点符合)，x (H 2)增大(E 点符合)。

6．(2014·新课标全国卷Ⅱ，26)在容积为1.00 L 的容器中，通入一定量的N 2O 4，发生反应N 2O 4
2
(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：
(1)反应的ΔH ______0(填“大于”或“小于”)；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。

在0～60 s 时段，反应速率v (N 2O 4)为__________________ mol·L －1
·s －1
；反应的平衡常数K 1为________________。

(2)100 ℃时达平衡后，改变反应温度为T ，c (N 2O 4)以0.002 0 mol·L －1
·s －1
的平均速率降低，经10 s 又达到平衡。

①T ________100 ℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

②列式计算温度T 时反应的平衡常数K 2______________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)温度T 时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是_____________________________________________。

答案 (1)大于 0.001 0 0.36 mol·L －1
(2)①大于 反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高
②平衡时，[NO 2]＝0.120 mol·L －1
＋0.002 0 mol·L －1
×10 s×2＝0.160 mol·L －1
[N 2O 4]＝0.040 mol·L －1－0.002 0 mol·L －1·s －1×10 s＝0.020 mol·L －1
K 2＝
－1
2
0.020 mol·L
－1
＝1.28 mol·L －1
(3)逆反应 将反应容器的容积减小一半，即增大压强，当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，即向逆反应方向移动
解析 (1)由题意及图示知，在 1.00 L 的容器中，通入0.100 mol 的N 2O 4，发生反应：N 2O 4
2
(g)，随温度升高混合气体的颜色变深，说明反应向生成NO 2的方向移动，即
向正反应方向移动，所以正反应为吸热反应，即ΔH >0；由图示知60 s 时该反应达到平衡，消耗N 2O 4为0.100 mol·L －1－0.040 mol·L －1＝0.060 mol·L －1
，根据v ＝Δc Δt 可知：v (N 2O 4)
＝0.060 mol·L －1
60 s ＝0.001 0 mol·L －1·s －1；求平衡常数可利用三段式：
N 2O 4(g)
2NO 2(g)
起始量/(mol·L －1) 0.100 0 转化量/(mol·L －1
) 0.060 0.120 平衡量/(mol·L －1) 0.040 0.120 K 1＝[NO 2]2
[N 2O 4]＝0.12 mol·L －1
2
0.04 mol·L
－1
＝0.36 mol·L －1。

(2)100 ℃时达平衡后，改变反应温度为T ，c (N 2O 4)降低，说明平衡N 2O 4(g)
2NO 2(g)向正
反应方向移动，根据勒夏特列原理，温度升高，向吸热反应方向移动，即向正反应方向移动，故T >100 ℃；由c (N 2O 4)以0.002 0 mol·L －1
·s －1
的平均速率降低，经10 s 又达到平衡，可知此时消耗N 2O 4 0.002 0 mol·L －1
·s －1
×10 s＝0.020 mol·L －1
， 由三段式：
N 2O 4(g)
2NO 2(g)
起始量/(mol·L －1
) 0.040 0.120 转化量/(mol·L －1
) 0.020 0.040 平衡量/(mol·L －1) 0.020 0.160 K 2＝[NO 2]2
[N 2O 4]＝0.160 mol·L －1
2
0.020 mol·L
－1
＝1.28 mol·L －1。

(3)温度T 时反应达到平衡后，将反应容器的容积减小一半，压强增大，平衡会向气体体积减小的方向移动，该反应逆反应为气体体积减小的反应，故平衡向逆反应方向移动。

练出高分
1．对可逆反应N 2 (g)＋3H 23
(g) ΔH ＝－92.4 kJ·mol －1
，下列叙述正确的是
( )
A ．达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大
B．若单位时间内生成x mol N2的同时，消耗2x mol NH3，则反应达到平衡状态
C．达到化学平衡时，2v正(H2)＝3v逆(NH3)
D．加入催化剂，正反应速率增大，逆反应速率不变
答案 C
解析A项，达到化学平衡时，若增加容器体积即减小压强，正逆反应速率都减小，故A错误；B项，若单位时间内生成x mol N2的同时，消耗2x mol NH3，表示的都是逆反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，故B错误；C项，化学反应中反应速率之比等于化学计量数之比，根据化学方程式可知2v正(H2)＝3v正(NH3)，3v正(NH3)＝3v逆(NH3)，所以2v正(H2)＝3v逆(NH3)，故C正确；D项，催化剂同等程度的改变正逆反应速率，所以加入催化剂，正反应速率增大，逆反应速率也同等程度增大，故D错误。

2．在恒容密闭容器中，可以作为2NO 2＋O2(g)达到平衡状态的标志是①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2；②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO；
③混合气体的颜色不再改变；④混合气体的密度不再改变的状态；⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态；⑥混合气体中NO与O2的物质的量之比保持恒定；⑦混合气体中NO 与NO2的物质的量之比保持恒定( )
A．①③⑤⑦ B．②④⑤
C．①③④ D．①②③④⑤
答案 A
解析①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2证明正逆反应速率相等，达到了平衡，故正确；②未体现正逆反应速率的关系，故错误；③混合气体的颜色不再改变，证明二氧化氮的浓度不随着时间的变化而变化，反应达到了平衡，故正确；④化学反应前后质量是守恒的，体积是不变的，混合气体的密度不变，故错误；⑤化学反应前后物质的量变化，质量守恒，所以混合气体的平均相对分子质量变化，当达到了平衡状态，不再变化，故正确；
⑥如果反应开始只加入NO2，混合气体中NO与O2的物质的量之比保持恒定不能作为平衡的判断标志，故错误；⑦NO与NO2的物质的量之比保持恒定，即它们的浓度保持恒定，证明化学反应的正逆反应速率相等，达到了平衡，故正确。

故答案选A。

3．汽车净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)催化剂
2CO2(g)＋N2(g) ΔH<0。

若该反应在绝
热、恒容的密闭体系中进行，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( )
答案 B
解析由于是绝热、恒容密闭体系，随着反应的进行，体系的温度升高，K不断减小，当K 不变时，即温度保持不变，该反应达到平衡状态。

4．下列关于平衡常数的说法正确的是( )
A．在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度，生成物浓度用平衡浓度
B．在任何条件下，化学平衡常数是一个恒定值
C．平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂等无关
D．从平衡常数的大小可以推断一个反应进行的程度
答案 D
解析在平衡常数表达式中，反应物及生成物浓度均为达到化学平衡时的浓度；在温度一定时，对一个确定化学计量数的可逆反应，化学平衡常数是一个恒定值，其大小只与温度有关，与其他外界条件无关，平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度。

5．可逆反应：2SO2＋O23达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2。

下列说法正确的是(K为平衡常数，Q为浓度商)( )
A．Q不变，K变大，O2转化率增大
B．Q不变，K变大，SO2转化率减小
C．Q变小，K不变，O2转化率减小
D．Q增大，K不变，SO2转化率增大
答案 C
解析当可逆反应2SO2＋O23达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2，平衡向右进行，但O2转化率减小，浓度商Q变小，K不变。

6．化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，在常温下，下列反应的平衡常数的数值如下：
K1＝1×1030；
2(g)＋O2(g)
2H 2(g)＋O22O(g) K2＝2×1081 mol－1·L；
2CO 2＋O2(g) K3＝4×10－92mol·L－1。

以下说法正确的是( )
A．常温下，NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1＝[N2][O2]
B．常温下，水分解产生O2，此时平衡常数的数值约为5×10－80mol·L－1
C．常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO＞H2O＞CO2。