通用版2019版高考化学二轮复习5个解答题之2-反应原理综合题含答案

反应原理综合题
历年真题集中研究——明考情
1．(2018·全国卷Ⅲ)三氯氢硅(SiHCl 3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。

回答下列问题：
(1)SiHCl 3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O 等，写出该反应的化学方程式： __________________________________________________。

(2)SiHCl 3在催化剂作用下发生反应： 2SiHCl 3(g)===SiH 2Cl 2(g)＋SiCl 4(g) ΔH 1＝48 kJ·mol －1
3SiH 2Cl 2(g)===SiH 4(g)＋2SiHCl 3(g) ΔH 2＝－30 kJ·mol －1
则反应4SiHCl 3(g)===SiH 4(g)＋3SiCl 4(g)的ΔH 为________kJ·mol －1。

(3)对于反应2SiHCl 3(g)===SiH 2Cl 2(g)＋SiCl 4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K 和343 K 时SiHCl 3的转化率随时间变化的结果如图所示。

①343 K 时反应的平衡转化率α＝________%。

平衡常数K 343 K ＝________(保留2位小数)。

②在343 K 下：要提高SiHCl 3转化率，可采取的措施是________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有______、______。

③比较a 、b 处反应速率大小：v a ____v b (填“大于”“小于”或“等于”)。

反应速率v ＝v 正－v 逆＝k 正x 2
SiHCl 3－
k 逆x SiH 2Cl 2x SiCl 4，k 正、k 逆分别为正、逆向反应速率常数，x 为物质的量分数，计算a 处的v 正
v 逆
＝____(保留1位小数)。

[把脉考点]
解析：(1)SiHCl 3遇潮气时发烟生成(HSiO)2O 等，结合原子守恒推知SiHCl 3与水蒸气反应除生成(HSiO)2O 外，还生成HCl ，化学方程式为2SiHCl 3＋3H 2O===(HSiO)2O ＋6HCl 。

(2)将题给两个热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①×3＋②可得：4SiHCl 3(g)===SiH 4(g)＋3SiCl 4(g)，则有ΔH ＝3ΔH 1＋ΔH 2＝3×48 kJ·mol －1
＋(－30 kJ·mol －1
)＝114 kJ·mol －1。

(3)温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，曲线a 达到平衡的时间短，则曲线a 代表343 K 时SiHCl 3
的转化率变化，曲线b 代表323 K 时SiHCl 3的转化率变化。

①由题图可知，343 K 时反应的平衡转化率α＝22%。

设起始时SiHCl 3(g)的浓度为 1 mol·L －1
，则有
2SiHCl 3(g)===SiH 2Cl 2(g)＋SiCl
4
(g)
起始浓度/mol·L －1
1 0 0 转化浓度/mol·L －1 0.2
2 0.11 0.11 平衡浓度/mol·L －1 0.78 0.11 0.11 则34
3 K 时该反应的平衡常数
K 343 K ＝
c
2
Cl 2c
4
c 2
iHCl 3
＝
－1
2－1
2
≈0.02。

②在343 K 时，要提高SiHCl 3转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动；要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施有提高反应物压强或浓度、改进催化剂等。

答案：(1)2SiHCl3＋3H2O===(HSiO)2O＋6HCl
(2)114 (3)①220.02 ②及时移去产物改进催化剂提高反应物压强(浓度) ③大于 1.3
2．(2017·全国卷Ⅰ)近期发现，H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。

回答下列问题：
(1)下列事实中，不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是________(填标号)。

A．氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应，而亚硫酸可以
B．氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸
C．0.10 mol·L－1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1
D．氢硫酸的还原性强于亚硫酸
(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。

通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为______________________________________、_________________________，制得等量H2所需能量较少的是____________。

(3)H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO 2＋H2O(g)。

在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。

①H2S的平衡转化率α1＝__________%，反应平衡常数K＝________。

②在620 K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2______α1，该反应的ΔH______0。

(填“>”“<”或“＝”)
③向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是________(填标号)。

A．H2S B．CO2
C．COS D．N2
[把脉考点]
解析：(1)根据较强酸制备较弱酸原理，氢硫酸不和NaHCO3反应，亚硫酸与NaHCO3反应，说明亚硫酸、碳酸、氢
硫酸的酸性依次减弱，A 项正确；溶液的导电能力与离子总浓度有关，相同浓度下，氢硫酸溶液导电能力弱，说明氢硫酸的电离能力较弱，即电离出的氢离子浓度较小，B 项正确；相同浓度下，亚硫酸的pH 较小，故它的酸性较强，C 项正确；酸性强弱与还原性无关，酸性强调酸电离出氢离子的难易，而还原性强调还原剂失电子的难易，D 项错误。

(2)系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)都是吸热反应，从热化学方程式可以看出，系统(Ⅱ)制备1 mol H 2需要消耗20 kJ 能量，而系统(Ⅰ)制备1 mol H 2需要消耗286 kJ 能量，故系统(Ⅱ)消耗的能量较少。

(3)①用三段式法计算：该反应是等气体分子数反应，平衡时n (H 2O)＝0.02×0.50 mol＝0.01 mol 。

H 2S(g)＋CO 2(g)
COS(g)＋H 2O(g)
起始/mol 0.40 0.10 0 0 转化/mol 0.01 0.01 0.01 0.01 平衡/mol 0.39 0.09 0.01 0.01 α(H 2S)＝
0.01
0.40
×100%＝2.5%。

对于等气体分子数反应，可直接用物质的量替代浓度计算平衡常数：K ＝c OS
c 2c
2c 2
＝0.01×0.010.39×0.09
≈2.8×10－3。

②总物质的量不变，H 2O 的物质的量分数增大，说明平衡向右移动，H 2S 的转化率增大。

即升高温度，平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应。

③平衡之后，再充入H 2S ，则CO 2的转化率增大，H 2S 的转化率减小，A 项错误；充入CO 2，平衡向右移动，H 2S 的转化率增大，B 项正确；充入COS ，平衡向左移动，H 2S 的转化率减小，C 项错误；充入N 2，无论体积是否变化，对于气体分子数相等的反应，平衡不移动，H 2S 的转化率不变，D 项错误。

答案：(1)D
(2)H 2O(l)===H 2(g)＋12O 2(g)ΔH ＝＋286 kJ·mol －1
H 2S(g)===H 2(g)＋S(s) ΔH ＝＋20 kJ·mol －1
系统(Ⅱ)
(3)①2.5 2.8×10－3
②> > ③B
3.(2016·全国卷Ⅲ)煤燃烧排放的烟气含有SO 2和NO x ，形成酸雨、污染大气，采用NaClO 2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。

回答下列问题：
(1)NaClO 2的化学名称为________。

(2)在鼓泡反应器中通入含有SO 2和NO 的烟气，反应温度323 K ，NaClO 2溶液浓度为5×10－3
mol·L －1。

反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。

①写出2的转化率________(填“提高”“不变”或“降低”)。

②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH 逐渐________(填“增大”“不变”或“减小”)。

③由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。

原因是除了SO 2和NO 在烟
气中的初始浓度不同，还可能是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压p e如图所示。

①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”“不变”或“减小”)。

②反应ClO－2＋2SO2－32SO2－4＋Cl－的平衡常数K表达式为__________________。

(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。

①从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是________________________________________________________________________。

②已知下列反应：
SO2(g)＋2OH－(aq)===SO2－3(aq)＋H2O(l) ΔH1
ClO－(aq)＋SO2－3(aq)===SO2－4(aq)＋Cl－(aq) ΔH2
CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO2－4(aq) ΔH3
则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝________。

[把脉考点]
解析：(1)NaClO2中Cl元素的化合价为＋3，其化学名称为亚氯酸钠。

(2)①分析表中数据可知，NaClO2溶液脱硝过程中主要生成Cl－和NO－3，结合电子守恒和元素守恒写出离子方程式：4NO＋3ClO－2＋4OH－===4NO－3＋3Cl－＋2H2O。

该反应中只有NO是气体，增加压强，有利于NO的吸收，NO的转化率提高。

②由于吸收SO2和NO过程中生成H＋，溶液
中c (H ＋
)不断增大，溶液的pH 逐渐减小。

③由表中数据可知，相同时间内，c (SO 2－4)比c (NO －
3)增加得多，说明脱硫反应速率大于脱硝反应速率，其原因除了SO 2和NO 在烟气中的初始浓度不同外，还可能是NO 溶解度较低或脱硝反应活化能较高。

(3)①由图可知，温度升高，SO 2和NO 的平衡分压p e 对应的－lg p e 逐渐减小，说明SO 2和NO 的平衡分压
p e 逐渐增大，则脱硫、脱硝反应逆向进行，平衡常数均减小。

②反应ClO －2＋2SO 2－
3
2－
4
＋Cl －
的平衡常数K 的表
达式为K ＝c 2
2－4c －c 2
2－3c
－2。

(4)①利用Ca(ClO)2替代NaClO 2，形成CaSO 4沉淀，反应平衡向产物方向移动，
SO 2转化率高。

②将题给三个热化学方程式分别标号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，根据盖斯定律，由Ⅰ＋Ⅱ－Ⅲ可得：SO 2(g)＋Ca
2
＋
(aq)＋ClO －(aq)＋2OH －(aq)===CaSO 4(s)＋H 2O(l)＋Cl －
(aq)，则有ΔH ＝ΔH 1＋ΔH 2－ΔH 3。

答案：(1)亚氯酸钠 (2)①4NO＋3ClO －
2＋4OH －
===4NO －
3＋3Cl －
＋2H 2O 提高 ②减小 ③大于 NO 溶解度较低或脱硝反应活化能较高 (3)①减小
②K ＝c 2
2－4c －c 2
2－3c
－2
(4)①形成CaSO 4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO 2转化率提高
②ΔH 1＋ΔH 2－ΔH 3
化学反应原理综合题是高考必考题型，常与生产、生活、科技等紧密联系的物质为背景材料，把热化学、电化学及四大平衡知识融合在一起命制，题目设问较多，涉及内容也较多，多数题目含有图像或图表，导致思维转换角度较大，对考生思维能力的要求较高。

主要考查学生的信息处理能力、学科内综合分析能力，应用反应原理解决生产实际中的具体问题，体现了“变化观念与平衡思想”的核心素养。

高考题点逐一研究——清盲点
化学反应原理综合题是高考的重点和难点，是考生主要失分点，要想顺利突破此点，需从两方面着手： 一要抓住两条知识主线：一条是能量线，由此可串联化学反应的反应热和电化学知识；另一条是平衡线，由此可串联化学平衡、电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡。

特别注意平衡移动原理适用于所有的动态平衡，可以用平衡移动原理对四大平衡进行分析比较，以加深对平衡的特点、本质及平衡移动方向等的理解，还可以借助图表来直观理解平衡移动原理，达到一提一条线，一串串一片。

二要从反应热的计算、化学平衡状态的标志及平衡移动方向的判断、平衡转化率及平衡常数的相关计算、信息图像题的综合分析四个命题角度掌握解题技法，做到举一通百，万变不离其中。

命题点一 反应热的计算
(一)求反应热的几种方法
1．从宏观角度分析计算
ΔH ＝H 1(生成物的总能量)－H 2(反应物的总能量)
2．从微观角度分析计算
ΔH ＝E 1(反应物的键能总和)－E 2(生成物的键能总和) 3．从活化能角度分析计算
ΔH ＝E 1(正反应的活化能)－E 2(逆反应的活化能) 4．根据盖斯定律计算 (1)计算步骤
(2)计算方法
(二)化学反应中反应热的大小比较
1．同一反应的比较 (1)反应物状态不同
例如：S(g)＋O 2(g)===SO 2(g) ΔH 1＜0 S(s)＋O 2(g)===SO 2(g) ΔH 2＜0
因为等量反应物S(g)比S(s)所具有的能量多，反应放出热量就多，所以ΔH 1＜ΔH 2。

(2)生成物状态不同
例如：H 2(g)＋1
2O 2(g)===H 2O(g) ΔH 1＜0
H 2(g)＋1
2
O 2(g)===H 2O(l) ΔH 2＜0
因为等量产物H 2O(g)比H 2O(l)所具有的能量多，反应放出热量少，所以ΔH 1＞ΔH 2。

(注意：ΔH 为负，放热越多，ΔH 越小) (3)化学计量数不同
例如：H 2(g)＋1
2O 2(g)===H 2O(l) ΔH 1＜0
2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH 2＜0 有2ΔH 1＝ΔH 2且ΔH 1＞ΔH 2。

2．不同反应的比较 (1)根据反应物的本性比较
等物质的量的不同物质与同一种物质反应时，越活泼的物质反应放热越多。

例如： H 2(g)＋Cl 2(g)===2HCl(g) ΔH 1 H 2(g)＋Br 2(g)===2HBr(g) ΔH 2 因Cl 2比Br 2活泼，故ΔH 1＜ΔH 2。

(2)根据反应程度不同比较
例如：C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH 1＜0 C(s)＋1
2
O 2(g)===CO(g) ΔH 2＜0
反应间存在关系，各步转化都是放热反应，第一个反应程度大，放热多，故ΔH 1＜ΔH 2。

[注意] 比较ΔH 的大小时，要将其数值和前面的符号“＋”“－”看作一个整体进行比较，不能只比较数值的大小。

[对点训练]
1．(2017·全国卷Ⅲ节选)砷(As)是第四周期ⅤA 族元素，可以形成As 2S 3、As 2O 5、H 3AsO 3、H 3AsO 4等化合物，有着广泛的用途。

已知：
As(s)＋3
2H 2(g)＋2O 2(g)===H 3AsO 4(s) ΔH 1
H 2(g)＋1
2O 2(g)===H 2O(l) ΔH 2
2As(s)＋5
2
O 2(g)===As 2O 5(s) ΔH 3
则反应As 2O 5(s)＋3H 2O(l)===2H 3AsO 4(s)的ΔH ＝________。

解析：将已知热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由①×2－②×3－③可得：As 2O 5(s)＋3H 2O(l)===2H 3AsO 4(s) ΔH ＝2ΔH 1－3ΔH 2－ΔH 3。

答案：2ΔH 1－3ΔH 2－ΔH 3
2．化学反应的焓变既可以通过实验测定，也可以根据理论计算。

(1)一氧化碳还原氧化铁是工业炼铁的原理。

已知： ①Fe 2O 3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO 2(g) ΔH 1＝－26.7 kJ·mo l －1
②3Fe 2O 3(s)＋CO(g)===2Fe 3O 4(s)＋CO 2(g) ΔH 2＝－50.8 kJ·mol －1
③Fe 3O 4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO 2(g) ΔH 3＝－36.5 kJ·mol －1 试写出
CO
气体还原固态
FeO
生成固态
Fe 和CO 2气体的热化学方程式：
________________________________________________________________________。

(2)请根据表中的数据计算ΔH 1和ΔH 2。

CO 2(g)＋4H 2(g)===CH 4(g)＋2H 2O(g)的ΔH 1＝________kJ·mol －1
；CH 4(g)＋H 2O(l)===3H 2(g)＋CO(g)的ΔH 2＝
________kJ·mol －1。

解析：(1)根据盖斯定律，由(①×3－②－③×2)×1
6得FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO 2(g) ΔH ＝(ΔH 1×3－ΔH 2
－ΔH 3×2)×16≈＋7.3 kJ·mol －1。

(2)ΔH 1＝2E (C===O)＋4E (H —H)－4E (C —H)－4E (H —O)＝(2×799＋4×436－
4×413－4×465)kJ·mol －1
＝－170 kJ·mol －1。

根据燃烧热写出如下热化学方程式：CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(l) ΔH 3＝－890.3 kJ·mol －1；H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l) ΔH 4＝－285.8 kJ·mol －1
；CO(g)＋12O 2(g)===CO 2(g) ΔH 5＝－
283.0 kJ·mol －1。

根据盖斯定律可得ΔH 2＝ΔH 3－3ΔH 4－ΔH 5＝(－890.3＋3×285.8＋283.0)kJ·mol －1
＝＋250.1 kJ·mol －1。

答案：(1)FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO 2(g) ΔH ＝＋7.3 kJ·mol －1
(2)－170 ＋250.1
3．(2018·贵阳摸底)氮及其化合物在生活及工业生产中有着重要应用。

请回答以下问题： (1)如图是N 2(g)、H 2(g)与NH 3(g)之间转化的能量关系图，则：
①N 2(g)与H 2(g)反应生成NH 3(g)的热化学方程式为
________________________________________________________________________。

②过程Ⅰ和过程Ⅱ的反应热________(填“相同”或“不同”)，原因是_________ _______________________________________________________________。

③一定温度下，在容积为1 L 的密闭容器中充入1 mol N 2(g)、3 mol H 2(g)，达到平衡时，混合气体的总量为2.8 mol ，则该条件下反应N 2(g)＋3H 2
3
(g)的平衡常数为________，H 2的平衡转化率为
_____________________________________________。

(2)用NH 3可以消除氮氧化物的污染，已知： 反应Ⅰ：4NH 3(g)＋3O 22
(g)＋6H 2O(g)
ΔH 1＝a kJ·mol －1
反应Ⅱ：N 2(g)＋O 2ΔH 2＝b kJ·mol －1
反应Ⅲ：4NH 3(g)＋2
(g)＋6H 2O(g)
ΔH 3＝c kJ·mol －1
则反应Ⅱ中的b ＝________(用含a 、c 的代数式表示)，反应Ⅲ中的ΔS ________(填“＞”“＜”或“＝”)0。

解析：(1)①由题图可确定N 2(g)与H 2(g)反应生成NH 3(g)的热化学方程式为N 2(g)＋3H 2
3
(g) ΔH ＝－
92 kJ·mol －1。

②反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关，所以过程Ⅰ和过程Ⅱ的反应热相同。

③设该条件下反应达到平衡时，有x mol N 2发生反应，根据三段式法得
N 2(g)＋3H 2(g)
2NH 3(g)
起始/mol 1 3 0 转化/mol x 3x 2x 平衡/mol 1－x 3－3x 2x
由达到平衡时，混合气体的总量为2.8 mol ，可得(1－x )＋(3－3x )＋2x ＝2.8，解得x ＝0.6。

则平衡时c (N 2)＝0.4 mol·L －1
，c (H 2)＝1.2 mol·L －1
，c (NH 3)＝1.2 mol·L －1
，平衡常数K ＝
c 2
3
c 2
c
3
2
＝
25
12。

H 2的平衡转化率为3×0.6÷3×100%＝60%。

(2)根据盖斯定律，由(反应Ⅰ－反应Ⅲ)÷3，得N 2(g)＋O 2
ΔH 2＝
a －c
3
kJ·mol －1。

反应Ⅲ中生成物气体的物质的量大于反应物气体的物质的量，所以反应Ⅲ是熵增反应，ΔS ＞0。

答案：(1)①N 2(g)＋3H 2
3
(g) ΔH ＝－92 kJ·mol －1
②相同 反应热只与反应体系的始态和终态有
关，而与反应的途径无关 ③25
12
60%
(2)
a －c
3
＞
4．(2018·黄冈调研)中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。

已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式________________________________________________________________________。

解析：根据H 2、CH 4和C 2H 4的燃烧热数据可写出热化学方程式：①H 2(g)＋1
2
O 2(g)
===H 2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ·mol －1
，②CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(l) ΔH ＝－890.3 kJ·mol －1
，③C 2H 4(g)＋3O 2(g)===2CO 2(g)＋2H 2O(l) ΔH ＝－1 411.0 kJ·mol －1
，根据盖斯定律，由②×2－③－①×2得2CH 42H 4
(g)
＋2H 2(g) ΔH ＝＋202.0 kJ·mol －1。

答案：2CH 4
2H 4
(g)＋2H 2(g) ΔH ＝＋202.0 kJ·mol －1
[或CH 4
1
2
C 2H 4(g)＋H 2(g) ΔH ＝＋101.0 kJ·mol －1
]
[题后悟道]
反应热计算中的注意事项
1.物理变化也会有热效应
在物理变化过程中，也会有能量变化，虽然不属于吸热反应或放热反应，但在进行相关反应热计算时，必须要考虑发生物理变化时的热效应，如物质的三态变化或物质的溶解过程中的能量变化等。

2.不可忽视化学键的物质的量
根据键能计算反应热时，要注意弄清各种化学键的物质的量，既要考虑热化学方程式中物质的化学计量数，又要考虑物质中各种化学键的个数，再进行计算。

反应热(ΔH )等于反应物中的键能总和减去生成物中的键能总和，即ΔH ＝ΣE 反－ΣE 生(E 表示键能)。

如反应3H 2(g)＋N 2
3
(g) ΔH ＝3E (H —H)＋E (N ≡N)－6E (N —H)。

3.严格保证热化学方程式与ΔH 变化的一致性
(1)热化学方程式乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。

(2)热化学方程式相加减时，相同状态的同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减。

(3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH 的“＋”“－”号必须随之改变。

命题点二 化学平衡状态的标志及平衡移动方向的判断
(一)化学反应速率问题
1．外界条件对化学反应速率的影响
(1)纯液体和固体浓度视为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率。

但固体颗粒的大小导致接触面积的大小发生变化，故影响反应速率。

(2)对于固体、液体物质，由于压强改变对它们的体积影响很小，因而压强对它们浓度的影响可看作不变，压强对无气体参加的化学反应的速率无影响。

(3)升高温度，不论吸热反应还是放热反应，也不论正反应速率还是逆反应速率都增大。

(4)使用催化剂催化的化学反应，由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大，反应速率才能达到最大，故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围。

(5)“惰性气体”(不参加反应的气体)对反应速率的影响。

①恒温恒容：充入“惰性气体”――→引起
总压强增大―→物质浓度不变(活化分子浓度不变)，反应速率不变。

②恒温恒压：充入“惰性气体”――→引起体积增大――→引起物质浓度减小(活化分子浓度减小)――→引起反应速率减小。

2．化学反应速率的相关计算 (1)根据图表中数据和定义计算 v (X)＝
X 的浓度变化量－1
时间的变化量或min 或
，即v (X)＝|Δc |Δt ＝|Δn |
V ·Δt
，计算时一定要注意容器或溶液的体积，不能忽
视容器或溶液的体积V ，盲目地把Δn 当作Δc 代入公式进行计算。

(2)根据化学方程式计算
对于反应“m A(g)＋n B(g)===p C(g)＋q D(g)”，有v (A)∶v (B)∶v (C)∶v (D)＝m ∶n ∶p ∶q 或
v m
＝
v n
＝
v p
＝
v q。

(二)化学平衡问题
1．化学平衡的标志
(1)直接判断依据⎩⎪⎨⎪
⎧
①v 正＝v 逆②各组分的物质的量或质量不变
③各组分的含量w 、φ不变
(2)间接判断依据
①对于有有色气体存在的反应体系，如2NO 2
2O 4
(g)等，若体系的颜色不再发生改变，则反应已达平衡状
态。

②对于有气体存在且反应前后气体的物质的量发生改变的反应，如N 2(g)＋3H 2
3
(g)，若反应体系的压
强不再发生变化或平均相对分子质量不再发生变化，则说明反应已达平衡状态。

③对于有气体存在且反应前后气体的物质的量不发生改变的反应，如
2
(g)＋I 2(g)，反应过程中的任
何时刻体系的压强、气体的物质的量、平均相对分子质量都不变，故体系压强、气体的物质的量、平均相对分子质量不变均不能说明反应已达平衡状态。

2．外界条件对化学平衡移动的影响规律
[对点训练]
1．(2017·全国卷Ⅲ节选)砷(As)是第四周期ⅤA 族元素，可以形成As 2S 3、As 2O 5、H 3AsO 3、H 3AsO 4等化合物，有着广泛的用途。

298 K 时，将20 mL 3x mol ·L －1
Na 3AsO 3、20 mL 3x mol·L －1
I 2和20 mL NaOH 溶液混合，发生反应：AsO 3－
3(aq)＋I 2(aq)＋2OH
－
3－4
(aq)＋2I －(aq)＋H 2O(l)。

溶液中c (AsO 3－
4)与反应时间(t )的关系如图所示。

(1)下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。

a ．溶液的pH 不再变化 b ．v (I －
)＝2v (AsO 3－
3)
c ．c (AsO 3－
4)/c (AsO 3－
3)不再变化 d ．c (I －
)＝y mol·L －1
(2)t m 时，v 正________v 逆(填“大于”“小于”或“等于”)。

(3)t m 时
v
逆
________t n 时v
逆
(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是
____________________________________。

(4)若平衡时溶液的pH ＝14，则该反应的平衡常数K 为______________________。

解析：(1)溶液的pH 不再变化，即OH －
的浓度不再变化，所以平衡体系中各组分的浓度均不再变化，说明反应达到平衡状态，a 项正确；当v 正(I －
)＝2v 逆(AsO 3－
3)或v 逆(I －
)＝2v 正(AsO 3－
3)时反应达到平衡状态，选项中的速率未指明是正反应速率还是逆反应速率，故b 项错误；反应达到平衡之前，c (AsO 3－
3)逐渐减小而c (AsO 3－
4)逐渐增大，故
c (AsO 3－4)/c (AsO 3－3)逐渐增大，当c (AsO 3－4)/c (AsO 3－
3)不变时反应达到平衡状态，c 项正确；根据离子方程式可知反应
体系中恒有c (I －)＝2c (AsO 3－4)，观察图像可知反应达到平衡时c (AsO 3－4)＝y mol·L －1，此时c (I －)＝2y mol·L －1
，故d 项错误。

(2)t m 时反应未达到平衡状态，所以v 正大于v 逆。

(3)从t m 到t n ，反应逐渐趋于平衡状态，反应物浓度逐渐减小而生成物浓度逐渐增大，所以正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，故t m 时v 逆小于t n 时v 逆。

(4)根据题意，起始时c (AsO 3－
3)＝c (I 2)＝x mol·L －1。

根据图像可知平衡时c (AsO 3－
4)＝y mol·L －1
，则此时c (I －
)＝2y mol·L －1
，c (AsO 3－
3)＝c (I 2)＝(x －y ) mol·L －1
，平衡时溶液的pH ＝14，则c (OH －
)＝1 m ol·L －1
，故该反应的平衡常数K ＝
c
3－4c 2
－
c 3－
3
c 2
c 2
－
＝
4y 3
x －y
2。

答案：(1)ac (2)大于 (3)小于 t m 时生成物浓度较低 (4)
4y 3
x －y
2
2．污染性气体NO 2与CO 在一定条件下的反应为2NO 2(g)＋2
(g)＋N 2(g) ΔH ＜0，某温度下，在1
L 恒容密闭容器中充入0.1 mol NO 2和0.2 mol CO ，此时容器内的压强为1个大气压，5 s 时反应达到平衡，容器内的压强变为原来的29
30。

(1)反应从开始到平衡NO 2的转化率α(NO 2)＝______，平衡常数K ＝________(只列代数式)。

(2)下列说法不能说明该反应已达到平衡状态的是____。

(填字母) A ．容器内混合气体颜色不再变化 B ．容器内的压强保持不变 C ．2v 逆(NO 2)＝v 正(N 2)
D ．容器内混合气体密度保持不变
(3)能使该反应的反应速率增大，且平衡逆向移动的是________。

(填字母) A ．及时分离出CO 2 B ．适当升高温度
C ．减小容器体积使体系压强增大
D ．选择高效催化剂
解析：(1)反应前容器内有0.3 mol 气体，容器内的压强为1个大气压，反应达到平衡时，容器内的压强变为原来的2930，即总物质的量变为原来的2930，所以平衡时容器内气体的物质的量为0.3 mol×29
30＝0.29 mol ，相对初始物质
的量减少了0.01 mol ，根据化学方程式中各物质系数关系可知，反应从开始到平衡，有0.02 mol NO 2发生反应，故NO 2的转化率α(NO 2)＝0.02 mol 0.1 mol ×100%＝20%。

根据三段式法可求出平衡常数K ＝0.01×0.044
0.082×0.164。

(2)该反应体系中只
有NO 2为有色气体，其余均无色，容器内混合气体颜色不再变化，说明NO 2的浓度不变，即反应达到平衡状态，A 不合题意；该反应为气体分子数减小的反应，恒容条件下容器内的压强不变，说明反应达到平衡状态，B 不合题意；v
逆
(NO 2)＝2v 正(N 2)时说明反应达到平衡状态，C 符合题意；容器的容积不变，气体质量不变，故气体密度一直不变，
所以，容器内混合气体密度不变不能说明反应达到平衡状态，D 符合题意。

(3)及时分离出CO 2，反应速率减小，平衡正向移动，A 错误；该反应的正反应放热，升高温度，反应速率加快，平衡逆向移动，B 正确；该反应为气体分子数减小的反应，减小容器体积使体系压强增大，反应速率加快，平衡正向移动，C 错误；催化剂能加快反应速率，但不改变平衡状态，D 错误。

答案：(1)20% 0.01×0.04
4
0.082×0.16
4 (2)CD (3)B
3．在一定温度下，向2 L 固定容积的密闭容器中通入2 mol CO 2、3 mol H 2，发生反应CO 2(g)＋3H 2
3
OH(g)
＋H 2O(g) ΔH ＜0。

回答下列问题：
(1)能说明该反应已达平衡状态的是________(填字母，下同)。

A ．CO 2的体积分数保持不变
B ．体系中n (CO 2)/n (H 2)的值保持不变
C ．混合气体的密度保持不变
D ．单位时间内有n mol H —H 键断裂，同时有n mol O —H 键生成 (2)下列措施能使n (CH 3OH)/n (CO 2)的值增大的是________。

A ．升高温度
B ．恒温恒容下，充入He
C．使用高效催化剂
D．恒温恒容下，再充入2 mol CO2、3 mol H2
(3)反应10 min时体系达到平衡状态，此时CO2的转化率为25%，该反应的反应速率v(H2)＝________，反应的平衡常数K＝________(保留三位有效数字)；若使K的值变为1，则应采取的措施是________。

A．增大压强B．恒压下加入一定量H2
C．降低温度D．升高温度
解析：(1)各物质的物质的量分数或体积分数保持不变，说明反应达到平衡状态；该反应的投料比不等于其化学计量数之比，当反应物的物质的量之比保持不变时，说明反应达到平衡状态；反应中物质的总质量和体积恒定不变，不管反应是否达到平衡，混合气体的密度都不变，无法说明反应是否达到平衡状态；H—H键的断裂和O—H键的生成都表示正反应，无法说明反应是否达到平衡状态。

(2)反应正向移动时，n(CH3OH)/n(CO2)的值增大。

升高温度，平衡逆向移动；恒温恒容下，充入He，平衡不移动；催化剂不影响化学平衡的移动；D项条件可等效为增大压强，平衡正向移动。

(3)达到平衡时CO2的转化率为25%，即CO2反应了2 mol×25%＝0.5 mol，则
CO 2(g)＋3H23OH(g)＋H2O(g)
起始/mol 2 3 0 0
转化/mol 0.5 1.5 0.5 0.5
平衡/mol 1.5 1.5 0.5 0.5
平衡时c(CO2)＝c(H2)＝0.75 mol·L－1，c(CH3OH)＝c(H2O)＝0.25 mol·L－1，v(H2)＝1.5 mol
2 L×10 min
＝0.075 mol·L
－1·min－1，平衡常数K＝0.25×0.25
0.75×0.753
≈0.198。

K只与温度有关，若使K的值变为1，则应改变温度使平衡正向移动，应采取的措施是降低温度。

答案：(1)AB (2)D
(3)0.075 mol·L－1·min－10.198 C
4．(1)在400 ℃时，向1 L的恒容反应器中充入1 mol CH
4，发生反应2CH42H4(g)＋2H2(g) Δ
H＝＋202.0 kJ·mol－1，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。

则在该温度下，其平衡常数K＝____。

按化学平衡移动原理，在图1中画出CH4的平衡转化率与温度及压强(p1＞p2)的关系曲线。

(2)在制备C 2H4时，通常存在副反应：2CH42H6(g)＋H2(g)。

在常温下，向体积为1 L的恒容反应器中充入1 mol CH4，然后不断升高温度，得到图2所示C2H4与C2H6的体积分数关系。

①在200 ℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因是_____________________________
____________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

②在600 ℃后，乙烯的体积分数减少的主要原因是_______________________________ ____________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析：(1)设平衡时转化的CH 4的物质的量为2x mol ，根据三段式法进行计算： 2CH 4(g)
C 2H 4(g)＋2H 2(g)
起始/mol 1 0 0 转化/mol 2x x 2x 平衡/mol 1－2x x 2x 则
x
1－2x ＋x ＋2x
×100%＝20.0%，解得x ＝0.25，则平衡时CH 4、C 2H 4、H 2的物质的量浓度分别为0.50 mol·L －1
、
0.25 mol·L －1
和0.50 mol·L －1
，则K ＝0.25×0.50
2
0.502
＝0.25。

该反应为吸热反应，升高温度，CH 4的平衡转化率增大；该反应为气体分子数增大的反应，温度相同时增大压强，CH 4的平衡转化率降低，据此画出图像。

(2)①题图中200 ℃时乙烷的量比乙烯多，这是因为该条件下乙烷的生成速率比乙烯的快。

②在600 ℃后，乙烯的体积分数减少，主要是因为乙烯发生了分解反应。

答案：(1)0.25 如图所示
(2)①在200 ℃时，乙烷的生成速率比乙烯的快 ②在600 ℃后，乙烯开始分解为碳和氢气 [题后悟道]
1.判断平衡状态的技巧
可逆反应达到平衡状态的两个直接标志是正逆反应速率相等、反应物与生成物浓度保持不变；间接标志是“变量不变”，可采用极端假设的方法，对比反应前和完全反应后该物理量如何变化，如果该物理量是可变的而题目给出一定条件下保持不变即可认为该条件下反应达到化学平衡状态。

如对于某恒容容器中的反应C(s)＋H 2
＋H 2(g)，未反应
时，气体的密度最小，反应物全部转化为生成物时，气体的密度最大，若一定条件下该反应体系中气体的密度不变，则说明反应达到化学平衡状态。

2.利用平衡常数判断平衡移动方向
除利用平衡移动原理确定平衡移动的方向外，还可以通过平衡常数确定，当Q ＜K ，平衡正向移动，当Q ＞K ，平衡逆向移动。

平衡正向移动时，反应物的转化率不一定都增大，如对于反应2SO 2(g)＋O 2
3
(g)，增大O 2的浓度，平衡正向移动，SO 2的转化率增大，但
O 2的转化率减小。

浓度变化一般会引起化学平衡移动，但有特殊情况，如对于反应H 2(g)＋I 2
，当容器的体积缩小时，相当于增大压强，各物质的浓度都发生改变，但
平衡不移动。

命题点三 转化率及平衡常数的相关计算
(一)化学平衡常数
1．注意事项
(1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度变化无关。

(2)反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看作“1”而不代入化学平衡常数公式。

(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。

若方程式中各物质的化学计量数等比例扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。

如N 2＋3H 23
K ＝a ，则有：
2NH 32
＋3H 2 K ′＝1
a
12N 2＋3
2H 2NH 3 K ″＝a
12
2．具体应用
(1)K 值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。

(2)若用任意状态的浓度幂之积的比值(称为浓度商，用Q 表示)与K 比较，可判断可逆反应是否达到平衡状态和反应进行的方向。

即：对于反应m A(g)＋n
p C(g)＋q D(g)，Q ＝c p
c q c m
c n。