高中化学 2.3.2 化学反应的限度 化学反应条件的控制教师用书 新人教版必修2

第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制
[目标导航] 1.了解可逆反应的含义及其特征。

2.认识化学反应的限度，知道外界条件改变时化学反应限度能发生改变。

3.初步了解化学反应达到平衡状态的标志。

4.了解控制反应条件在生产和科研中的作用。

一、化学反应的限度
1．可逆反应
(1)概念：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。

(2)特征：反应不能进行到底，或者在一定条件下反应物与生成物同时存在。

2．化学平衡状态
(1)建立过程：
如对于可逆反应2SO2＋O2催化剂
△2SO3，在一定温度下，将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)通入
一定体积的密闭容器中。

其化学平衡建立的过程如图所示。

①反应开始时，正反应速率最大，原因是反应物浓度最大；逆反应速率为0，
原因是生成物浓度为0。

②反应进行中，正反应速率的变化是逐渐减小，原因是反应物浓度逐渐减小；
逆反应速率的变化是逐渐增大，原因是生成物浓度逐渐增大。

③反应一段时间(t1)后，正反应速率和逆反应速率的关系是大小相等，反应物的浓度不再改变，生成物的浓度不再改变。

(2)概念：对于可逆反应，如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，称为“化学平衡状态”，简称化学平衡，化学平衡状态是化学反应所能进行的最大限度。

(3)特征：
①等：v正＝v逆≠0。

②动：化学平衡状态是一种动态平衡。

达到平衡状态时，反应并没有停止，这时正反应和逆反应都依然在进行。

③定：反应物的浓度和生成物的浓度不再改变。

④变：外界条件(温度、浓度、压强等)一旦改变，化学平衡状态就会被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡。

点拨化学反应速率改变，平衡不一定发生移动，如反应前后气体体积不变的反应增大压强
或使用催化剂，正逆反应速率变化程度相同，v 正＝v 逆，平衡不移动；平衡发生移动，化学反应速率一定发生改变，移动的根本原因是外界条件改变，使v 正≠v 逆。

议一议
判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)任何可逆反应都有一定的限度( )
(2)化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等( )
(3)化学反应的限度与时间的长短无关( )
(4)化学反应的限度是不可改变的( )
答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)×
二、反应条件的控制
1．化学反应条件的控制
(1)目的：促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。

(2)基本措施
①改变化学反应速率：改变反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强、固体的表面积以及催化剂的合理使用等。

②改变可逆反应进行的限度：改变可逆反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强等。

2．提高煤的燃烧效率
(1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉目的是增大与空气中O 2的接触面积，煤粉燃烧更充分，反应速率快；通入适当过量的空气可以使煤粉充分燃烧，生成CO 2，放出更多的热量；若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO ，产生热量减少，且会造成污染。

(2)选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是防止热量散失。

(3)充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过热交换装置，供其他方面使用。

议一议
1．有两个化学反应：2H 2＋O 2=====点燃2H 2O,2H 2O=====电解2H 2↑＋O 2↑，它们属于可逆反应吗？
答案 不是。

可逆反应是在同一条件下，正向反应和逆向反应同时进行的化学反应。

以上两个反应是分别在点燃和电解两个不同条件下的反应，不属于可逆反应。

2．可逆反应达到平衡后，正反应和逆反应是不是都停止了？
答案 不是。

可逆反应达到平衡后，正反应和逆反应都仍然进行，只是正反应使反应物的减少量(生成物的增加量)与逆反应使反应物的增加量(生成物的减少量)相等，从表面看没有变化。

一、化学平衡状态的判断
例1可逆反应：2NO22NO＋O2在体积固定的密闭容器中进行，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用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦
C．①③④⑤D．全部
解析①中单位时间内生成n mol O2的同时必消耗2n mol NO2，知v正＝v逆，所以①能说明达到平衡状态；②所描述的都是指正反应方向的速率，无法判断；③无论达到平衡与否，物质的反应速率之比等于化学方程式中物质的化学计量数之比；④有色气体的颜色不变能够说明达到了化学平衡；因容器体积固定，密度是一个常数，所以⑤不能说明；该反应是一个反应前后气体体积不等的反应，容器的体积又固定，所以⑥⑦均能说明达到平衡。

答案 A
规律总结化学平衡状态的判断
(1)直接标志
①v正＝v逆
a．同一种物质的生成速率等于消耗速率；
b．在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比；
c．在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。

②各组分的浓度保持一定
a．各组分的浓度不随时间的改变而改变；
b．各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。

(2)间接标志
①反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体体积不等的反应)。

②对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。

③全是气体参加的反应前后化学计量数改变的可逆反应，平均相对分子质量保持不变。

④对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。

变式训练1 在一定温度下，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)达到化学平衡状态的标志是( ) A．单位时间内生成n mol H2，同时就有n mol HI生成
B ．单位时间内有n mol H 2生成，同时就有n mol I 2生成
C ．容器内气体的总压强不随时间的变化而变化
D ．1个H —H 键断裂的同时，有2个H —I 键断裂
答案 D
解析 生成H 2是逆反应，生成HI 是正反应，根据化学方程式中的化学计量数关系，如果正、逆反应速率相等，则生成n mol H 2的同时应有2n mol HI 生成，A 错误；生成H 2和生成I 2均是逆反应，没有说明正反应速率，且不管平衡是否建立，只要反应进行，生成H 2和I 2的物质的量之比始终为1∶1，B 错误；该反应前后气体总的物质的量保持不变，在其他条件一定时，反应从开始到反应达到平衡状态时，压强就一直保持不变，故气体总的压强不变不能说明反应已经达到平衡状态，C 错误；断裂H —H 键是正反应，断裂H —I 键是逆反应，根据化学方程式的化学计量数关系，断裂1个 H —H 键的同时，有2个H —I 键断裂，其正反应速率等于逆反应速率，D 正确。

二、有关化学平衡的简单计算
例2 X 、Y 、Z 为三种气体，把a mol X 和b mol Y 充入一密闭容器中，发生反应X ＋
2Y 2Z 。

达到平衡时，若它们的物质的量满足：n (X)＋n (Y)＝n (Z)，则Y 的转化率为( )
A.
a ＋
b 5×100% B.2(a ＋b )5b ×100% C.2(a ＋b )5×100% D.a ＋b 5a
×100% 解析 设反应达平衡时消耗Y 物质的量为x 。

则：
X ＋ 2Y 2Z
起始量/mol a b 0
转变量/mol x 2
x x 平衡量/mol a －x 2
b －x x 依题意可得：⎝ ⎛⎭⎪⎫
a －x 2＋(
b －x )＝x x ＝2(a ＋b )5
mol Y 的转化率为2(a ＋b )5b ×100%＝2(a ＋b )5b
×100%，选B 。

答案 B 规律总结 解答有关化学反应速率和化学平衡时的注意 事项
解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、变
化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程求解。

如：
m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)
起始/mol a b 0 0
转化/mol mx nx px qx
平衡/mol a －mx b －nx px qx
(1)关于反应物转化率的计算
A 的转化率＝A 的转化量A 的起始量
×100%(计算式中A 的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等)
(2)关于某组分的体积分数的计算
A 的体积分数＝体系中A 的物质的量体系中总的物质的量
×100% 注意 (1)转化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例；(2)这里a 、b 可指物质的量、浓度、体积等；(3)对反应物：平衡时的量＝起始的量－转化的量；对生成物：平衡时的量＝起始的量＋转化的量。

同时要注意差量法、守恒法等简单计算方法在化学平衡中的应用。

变式训练2 在容积可变的密闭容器中，2 mol N 2和8 mol H 2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H 2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于( )
A ．5%
B ．10%
C ．15%
D ．20%
答案 C
解析 达到平衡时，H 2转化的物质的量为8 mol ×25%＝2 mol 。

在一定条件下，N 2与H 2发生反应：
N 2＋3H 2一定条件2NH 3
起始物质的量/mol 2 8 0
转化物质的量/mol 23 2 43
平衡物质的量/mol 43 6 43
同温同压下，气体的体积比等于其物质的量之比，故平衡时氮气的体积分数为
43mol 43 mol ＋6 mol ＋43 mol ×100%≈15%。

1．下列说法中不正确的是( )
A．当一个可逆反应达到平衡状态时，就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B．当一个可逆反应达到平衡状态时，这个反应的正反应速率和逆反应速率相等
C．可以通过控制反应条件，使2 mol SO2与1 mol O2反应生成2 mol SO3
D．化学反应的限度可以通过改变条件来改变
答案 C
解析对于可逆反应，达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，反应物的转化率最大，A、B 正确；2SO2＋O22SO3是可逆反应，无论怎样控制条件，反应物的转化率不可能达到100%，即2 mol SO2与1 mol O2反应不会生成2 mol SO3，C错；化学反应的限度可通过改变条件，如温度、压强等来改变，D正确。

2．在一定温度下的恒容密闭容器中，能说明反应X2(g)＋Y2(g)2XY(g)已达到平衡的是( )
A．容器内的总压强不随时间变化
B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化
C．XY气体的物质的量分数不变
D．X2和Y2的消耗速率相等
答案 C
解析该反应的特点：一是可逆反应；二是反应前后气体体积相等。

根据气体压强之比等于气体物质的量之比推断，该反应在整个反应过程中总压强是不变的，A不能说明该反应已经达到平衡；同理推断，容器中气体的平均相对分子质量始终不随时间变化而变化，B不能说明该反应已经达到平衡；X2和Y2的化学计量数相等且均为反应物，其消耗速率始终相等。

3．如下图，向A、B中均充入1 mol X、1 moI Y，起始时A、B的体积相等都等于a L。

在相同温度、压强和催化剂存在的条件下，关闭活塞K，使两容器中各自发生下述反应：X(g)＋Y(g)2Z(g)＋W(g) ΔH<0。

达平衡时，A的体积为1.4a L。

下列说法错误的是( )
A．反应速率：v B>v A
B．A容器中X的转化率为80%
C．平衡时的压强：p B＝p A
D．平衡时向A容器中充入与反应无关的气体M，能减慢A容器内化学反应的速率
答案 C
解析对于X(g)＋Y(g)2Z(g)＋W(g)来说，正反应是气体物质的量增大的反应，A、B容器分别在恒压、恒容下建立平衡。

平衡之前，由于B的气体压强增大，根据压强对化学反应速率的影响可知，每个时刻的反应速率B都将大于A容器，即反应速率：v B＞v A，A正确；根据阿伏加德罗定律(同温同容时，压强之比等于物质的量之比)，达平衡后，混合气体的物质
的量是初始时物质的量的1.4倍，即1.4×2 mol＝2.8 mol，即增加了0.8 mol，根据化学方程式的计算可知，
X(g)＋Y(g)2Z(g)＋W(g) Δn
1 1
0．8 mol 0.8 mol
即达平衡后，X反应掉0.8 mol，A容器中X的转化率为80%，B正确；从反应开始至达到平衡，反应体系的压强B>A，C错误；由于A是恒压条件下进行反应，平衡时向A容器中充入与反应无关的气体M，使体系的压强增大，则容器的容积扩大，使反应混合物中各组成的物质的量浓度减小，化学反应速率减慢，D正确。

4．已知可逆反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。

(1)若反应在一容积可变的密闭容器中进行，在其他条件不变的情况下，下列条件的改变对其反应速率无影响的是________(填字母，下同)
A．保持体积不变，增加CO的物质的量
B．将容器的体积缩小一半
C．保持压强不变，充入N2使容器体积增大
D．保持体积不变，充入N2使体系压强增大
(2)若反应在一容积恒定的密闭容器内进行，能判断该反应一定达到化学平衡状态的是________。

①容器内气体的平均相对分子质量不随时间而变化
②v正(H2O)＝v逆(H2) ③容器内气体的密度不随时间而变化④容器内气体总质量不随时间而变化⑤消耗n mol H2的同时消耗n mol CO
A．①②③ B．①②③④ C．② D．①④⑤
答案(1)D (2)B
解析(1)A项，增加CO的物质的量，由于体积不变，会使c(CO)增大，则速率加快；B项，容器体积缩小一半，各气体的浓度都增大，则速率加快；C项，N2不参与反应，充入N2使容器的体积增大，从而使参与反应的各组分的浓度变小，速率变慢；D项，充入N2，体系压强虽增大，但由于体积不变，则参与反应的各组分的浓度不变，对速率无影响。

(2)由于C是固体，只要反应未达到平衡状态，气体的质量、密度、相对分子质量就是不断变化的，它们不变时说明反应已达平衡状态，故①③④正确；用不同物质的反应速率表示化学平衡状态时必须一正一逆且速率数值之比等于化学计量数之比，故②正确；任何时刻，消耗n mol H2的同时都消耗n mol CO，⑤错误。

5．将等物质的量的氢气和碘蒸气放入密闭容器中进行反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)(正反应放热)，反应经过5分钟测得碘化氢的浓度为0.5 mol·L－1，碘蒸气的浓度为0.25 mol·L －1。

请填写以下空白：
(1)v(HI)＝________________；v(H2)＝__________________________________；
氢气的起始浓度＝________。

(2)若上述反应达到平衡时，则平衡浓度c(HI)、c(I2)、c(H2)的关系是______(填“相等”、“2∶1∶1”或“均为恒量”)。

答案(1)0.1 mol·L－1·min－10.05 mol·L－1·min－10.5 mol·L－1(2)均为恒量
[基础过关]
题组1 控制反应条件
1．煤本身是可燃物质，但是块状的煤用明火靠近都不燃烧，而当煤变为粉末状态时，在空气中达到一定的浓度遇明火即迅速爆炸，其原因是( )
A．粉末状态的煤比块状煤的着火点低
B．粉末状态的煤比块状煤放出的热量多
C．粉末状态的煤比块状煤的总表面积大
D．粉末状态的煤呈气态，属于可燃性气体
答案 C
解析煤变为粉末状态时，总表面积大，与空气中的氧气密切接触时，一旦遇见火源，便发生剧烈的氧化还原反应。

2．下列反应中可判断为可逆反应的是( )
A．氢气在氯气中燃烧生成氯化氢，氯化氢受热分解生成氢气和氯气
B．氮气与氢气在高温、高压、催化剂作用下可以生成氨气，同时氨气又分解为氮气和氢气C．单质溴可以置换出碘，氯气又可以置换出溴
D．氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸在光照条件下可分解为盐酸和氧气
答案 B
题组2 正确理解化学平衡状态
3．在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是( )
A．SO2为0.4 mol·L－1，O2为0.2 mol·L－1
B．SO2为0.25 mol·L－1
C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1
D．SO3为0.4 mol·L－1
答案 B
解析首先采用极限法分析。

若反应向右进行到底，则有c(SO2)＝0，c(O2)＝0，c(SO3)＝0.4 mol·L－1；若反应向左进行到底，则有：c(SO2)＝0.4 mol·L－1，c(O2)＝0.2 mol·L－1，c(SO3)＝0。

化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不可能完全转化的，所以平衡时各物质的浓度范围为0<c(SO2)<0.4 mol·L－1,0<c(O2)<0.2 mol·L－1,0<c(SO3)<0.4 mol·L－1，A、D 错误；若SO2为0.15 mol·L－1，则转化的SO2的浓度为(0.2－0.15)mol·L－1＝0.05 mol，此时SO3的浓度为(0.2＋0.05)mol·L－1＝0.25 mol·L－1，C错误。

4．在一定温度下，向密闭容器中充入一定量的NO2和SO2，发生反应：NO2＋SO2NO＋SO3，当化学反应达到平衡时，下列叙述正确的是( )
A．SO2和SO3的物质的量一定相等
B．NO2和SO3的物质的量一定相等
C．反应混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量
D．SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等
答案 C
解析题中没有给出各物质的投料情况，NO2、SO2和SO3的量之间没有必然的关系，可能相等，也可能不等，A、B、D错；该反应反应前后气体分子数不变，故反应混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量，C正确。

题组3 化学平衡状态标志的判断
5．在一定温度下，可逆反应2A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡的标志是( )
A．A的生成速率与C的分解速率相等
B．单位时间生成2n mol A，同时生成3n mol B
C．A、B、C的浓度不再变化
D．A、B、C的分子数之比为2∶3∶2
答案 C
解析A项，A的生成速率与C的分解速率都表示逆反应速率；B项，不管反应是否平衡，单位时间内生成n mol A的同时一定生成3n mol B，即v正不一定等于v逆；A、B、C的浓度不再变化，表明已达到平衡状态；但平衡状态时A、B、C的分子数之比不一定为2∶3∶2，D 不正确。

6．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。

由图可得出正确的结论是( )
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段
答案 D
解析化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡，A错误；a到b时正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，B错误；从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，C错误；随着反应的进行，正反应速率越快，消耗的二氧化硫就越多，则SO2的转化率将逐渐增大，D正确。

7．一定温度下在一定体积的密闭容器中，下列叙述不能作为可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡状态标志的是( )
①C的生成速率与C的消耗速率相等②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B ③A、
B、C的浓度不再变化④C的物质的量不再变化⑤混合气体的总压强不再变化⑥混合气体的总物质的量不再变化⑦单位时间消耗a mol A，同时生成3a mol B ⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2
A．②⑧ B．④⑦ C．①③ D．⑤⑥
答案 A
解析关于平衡状态的判断，一定要根据实际反应分析选项，判断是否达到平衡状态，只有在平衡状态下具备的性质才能作为“标志”。

本题中的反应是一个反应前后气体物质的量不等的可逆反应。

②在反应过程中的任意时刻都符合。

⑧可能是平衡状态，也可能不是平衡状态。

题组4 有关化学平衡的计算
8．一定条件下，对于反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)。

达平衡时，X、Y、Z浓度分别为0.1 mo l·L－1、0.3 mol·L－1和0.08 mol·L －1，则下列判断不合理的是( )
①c1∶c2＝1∶3 ②平衡时，Y和Z的生成速率之比2∶3
③X和Y的转化率不相等④c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1
A．①② B．③④ C．①④ D．②③
答案 D
解析分析浓度变化关系：X(g)＋3Y(g)2Z(g)
c起始/mol·L－1c1c2c3
c平衡/mol·L－1 0.1 0.3 0.08
反应的化学方程式中反应物化学计量数之比为1∶3，所以反应中X和Y必然以1∶3消耗，因为达平衡时X和Y浓度之比为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，①正确；平衡时Y和Z的生成速率
之比应该和化学方程式对应化学计量数之比相等，故Y 和Z 的生成速率之比为3∶2，②错误；由于起始时反应物是按化学方程式化学计量数之比配料，故X 和Y 转化率相等，③错误；运用极限法，假设Z 完全转化为反应物，c 1的极限值为0.14 mol·L －1
，而题设c 1＞0，反应又是可逆的，④正确。

9．在一定温度下，发生如下反应：N 2(g)＋3H 2(g)
2NH 3(g)，起始时，充入的N 2和H 2的物
质的量分别是3.0 mol 和6.0 mol ，平衡时生成NH 3的物质的量是2.4 mol 。

已知容器的容积为5.0 L ，试求：
(1)H 2的转化率是________。

(2)平衡时混合气体中N 2的体积分数是________。

答案 (1)60% (2)27.3%
解析 N 2(g) ＋ 3H 2(g)
2NH 3(g)
起始 3.0 mol 6.0 mol 0 mol 转化 1.2 mol 3.6 mol 2.4 mol 平衡 1.8 mol 2.4 mol 2.4 mol (1)H 2的转化率＝3.6 mol 6.0 mol
×100%＝60%。

(2)N 2的体积分数＝ 1.8 mol
(1.8＋2.4＋2.4)mol ×100%≈27.3%。

[能力提升]
10．一定温度下，在容积为V L 的密闭容器中进行反应：a N(g)b M(g)，M 、N 的物质的量
随时间的变化曲线如下图所示：
(1)此反应的化学方程式中a
b
＝________。

(2)t 1到t 2时刻，以M 的浓度变化表示的平均反应速率为________。

(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是______(填字母)。

A ．反应中M 与N 的物质的量之比为1∶1 B ．混合气体的总质量不随时间的变化而变化 C ．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化 D ．单位时间内每消耗a mol N ，同时生成b mol M
E ．混合气体的压强不随时间的变化而变化
答案 (1)2 (2)1(t 2－t 1)×V
mol·L －1·min －1
(3)CE
解析 (1)化学计量数之比等于物质的量的变化量之比，所以a ∶b ＝(8 mol －2 mol)∶(5 mol －2 mol)＝2∶1，该反应的化学方程式为2N(g)
M(g)。

(2)v (M)＝ 4 mol －3 mol (t 2－t 1)min ×V L ＝1(t 2－t 1)×V
mol·L －1·min －1。

(3)达到平衡状态时，各组分的浓度不再发生变化，物质的量之比不变，不能说明物质的量相等，A 选项错误；该反应的反应物和生成物都是气体，根据质量守恒定律，反应前后，混合气体的质量始终不变，B 选项错误；该反应为气体体积减小的反应，若反应没有达到平衡状态，反应过程中气体的总物质的量和压强始终在减小，当该量不再发生变化时，则说明反应达到了平衡状态，C 和E 选项正确；消耗a mol N 和生成b mol M 都表示的是正反应速率，没有体现逆反应速率的大小，不能说明反应达到了平衡状态，D 选项错误。

11．在某一容积为5 L 的密闭容器内，加入0.2 mol 的CO 和0.2 mol 的H 2O(g)，在催化剂存在的条件下高温加热，发生如下反应：CO(g)＋H 2O(g)催化剂
高温CO 2(g)＋H 2(g)，反应放出热量。

反应中CO 2的浓度随时间变化的情况如图所示：
(1)根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，CO 的化学反应速率为________；反应平衡时
c (H 2)＝________。

(2)判断该反应达到平衡的依据是________(填序号)。

A ．CO 减小的化学反应速率和CO 2减小的化学反应速率相等 B ．CO 、H 2O 、CO 2、H 2的浓度都相等 C ．CO 、H 2O 、CO 2、H 2的浓度都不再发生变化 D ．正、逆反应速率都为零
答案 (1)0.003 mol·L －1
·min －1
0.03 mol·L －1
(2)AC
解析 (1)由图可知10 min 时反应达到平衡，所以v (CO)＝Δc (CO)Δt ＝0.03 mol·L
－1
10 min ＝0.003
mol·L －1
·min －1
，反应时转化的浓度之比＝化学方程式中化学计量数之比，所以Δc (H 2)＝Δc (CO)＝0.03 mol·L －1。

(2)达到平衡的标志是各物质的物质的量分数保持一定，浓度不变，正、逆反应速率相等且不为零。

CO 减小的化学反应速率是正反应速率，CO 2减小的化学反应速率是逆反应速率，所以
选A、C。

[拓展探究]
12．在2 L密闭容器内，800 ℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：
(1)22v＝________。

(2)能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母，下同)。

a．v(NO2)＝2v(O2) b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2) d．容器内密度保持不变
(3)为使该反应的反应速率增大，下列措施正确的是________。

a．及时分离出NO2气体 b．适当升高温度
c．增大O2的浓度d．选择高效催化剂
答案(1)b 1.5×10－3mol·L－1·s－1(2)bc
(3)bcd
解析(1)NO2的起始浓度为c(NO2)＝0,2 s时c(NO2)可根据图表中n(NO)的变化量求解，c(NO2)
＝0.02－0.008
2
mol·L－1＝0.006 mol·L－1，故答案选b。

由图表可求0～2 s内v(NO)＝
0.02－0.008
2×2
mol·L－1·s－1＝0.003 mol·L－1·s－1，故v(O2)＝1.5×10－3mol·L－1·s－1。

(2)a：在任意状态下，都存在v(NO2)＝2v(O2)这样的速率关系，不能作为平衡状态的标志，故a错。

b：因该反应为气体体积不等的反应，故压强不变可作为平衡状态的标志。

c：由v逆(NO)＝2v正(O2)，可推出v逆(NO)＝v正(NO)，说明已达到平衡状态。

d：由于平衡体系中全是气体，容器体积固定，故任意状态下密度不变，故d错。

(3)及时分离出NO2气体，只能使平衡向正反应方向移动，不能增大反应速率，故a错；因该反应为放热反应，适当升高温度，虽使反应速率增大，但平衡向逆反应方向移动，故b错；增大O2的浓度既能增大反应速率，又能使平衡向正反应方向移动，故c正确；催化剂只能增
大反应速率，不能影响化学平衡的移动，故d错。