高二化学选修4学案及例题

第二章化学平衡

一、化学反应速率

（一）概念与计算

1. 概念：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示

2. 公式：v ＝单位：或

3. 注意事项：

①可以通过直观现象（沉淀出现先后、气泡生成的剧烈程度等）来定性说明反应的快慢；

②化学反应速率是指一段时间内的，不是瞬时速率；

③一定温度下，固体和纯液体物质，单位体积的物质的量保持不变，即物质的量浓度为常数，因此它们的化学反应速率也视为常数，此时可用单位时间内物质的量得变化来表示反应速率；

④由于反应过程中，随着反应的进行，物质的浓度不断地发生变化（有时温度等也可能变化），因此在不同时间内的反应速率是不同的。一般不考虑温度对速率影响，速率的不断减小的；

⑤同一化学反应的速率可以用不同物质浓度的变化来表示，其数值不一定相同，但其意义相同。其数值之比等于。

对于反应：m A＋n B p C＋q D

V A∶V B∶V C∶V D＝m∶n∶p∶q

[例1]某温度时，2L容器中X、Y、Z三种物质的量随时

间的变化如图所示。由图中数据分析，该反应的化学方

程式为；反应开始至

2min ，Z的平均反应速率为。

[例2]在2A + B = 3C + 4D的反应中, 下列表示该反应的化学反应速率最快的是（）

A. V(A) = 0.5 mol/(L·s)

B. V(B) = 0.3 mol/(L·s)

C. V(C) = 0.8 mol/(L·s)

D. V(D) = 1 mol/(L·s)

【总结】对于同一反应，比较用不同反应物或生成物表示的反应速率大小时，要换算成同一物质表示的速率，才能比较。

[练习1]反应：N2＋3H22NH3在不同条件下，测得反应速率如下：

①V（NH3）== 0.6mol/(L·min) ②V（N2) == 0.4 mol/(L·min)

③V（H2）== 0.8 mol/(L·min)

这三种情况下，反应速率由快到满的顺序为。

[练习2]在温度不变时，恒容的容器中进行反应H22H；△H＞0，若反应浓度由0.1mol/L降到0.06mol/L 需要20s，那么由0.06mol/L降到0.036mol/L，所需时间为（）

A.10s

B.12s

C.大于12s

D.小于12s

（二）影响化学反应速率的因素

1、有效碰撞模型

（1）有效碰撞：能够发生化学反应的分子碰撞叫做有效碰撞。

（2）活化分子：能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。

（3）活化能：活化分子比普通分子高出的能量。

（4）活化分子的碰撞取向与化学反应：具有较高能量的活化分子按照合适的取向所发生的有效碰撞才能发

生化学反应。

2、内因：由参加反应的物质的性质决定。

3、外因：

（1）浓度：其它条件不变时，增大反应物（或生成物）浓度，可以反应速率。

注意：①改变固体或纯液体的量，浓度视为常数，所以对速率。

（2）温度：其它条件不变时，升高温度可反应速率；降低温度可反应速率。

注意：①一般温度每升高10℃，反应速率增大为原来的2～4倍。

[例3]把除去氧化膜的镁条放入盛有一定浓度的稀盐酸的试管中，发现

H2的生成速率v随时间t的变化关系如图，

其中0 ～ t1速率变化的原因是；

t1～t2速率变化的原因是。

（3）压强

对于有参加的反应，其它条件不变时，增大压强可以

反应速率；减小压强，可以化学反应速率。

（4）催化剂：使用合适催化剂能影响反应速率。

注意：①催化剂增大化学反应速率的原因是催化剂通过参与化学反应，改变了化学反应途径，从而改变反应的活化能，改变反应速率。

②催化剂本身在反应前后质量和性质一般保持不变。

③催化剂是同等程度改变正逆反应速率，不会导致化学平衡的移动。

④正催化剂：降低活化能，增大反应速率，负催化剂：升高活化能，减小反应速率，

（5）其他：如：颗粒纯度：与稀酸反应，粗锌比纯锌快；以及激光、射线、超声波、紫外线等

（6）惰性气体对反应速率的影响：

①恒温恒容，加入惰性气体（或不参加反应的气体），容器P增大，但各物质C不变，v不变

②恒温恒压，加入惰性气体（或不参加反应的气体），容器V增大，各物质C减小，v减小

[例4]设C+CO22CO；△H＞0；反应速率为V1，N2+3H22NH3；△H＜0，反应速率为V2，当温度升高时，V1和V2的变化情况为（）

A.同时增大

B.同时减小

C.V1增大，V2减小

D.V1减小，V2增大[例5]某化学反应2A B＋D在四种不同条件下进行，B、D起始浓度为0。反应物A的浓度（mol/L）随反应时间（min）的变化情况如下表：

根据上述数据，完成下列填空：

（1）在实验1，反应在10至20分钟时间内平均速率为mol/(L·min)。

（2）在实验2，A的初始浓度C2＝mol/L，反应经20分钟就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是。

（3）设实验3的反应速率为V3，实验1的反应速率为V1，则V3V1（填＞、＝、＜＝，且C3 1.0mol/L（填＞、＝、＜＝）

二、化学平衡

1．可逆反应：

（1）定义：在相同条件下，既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应。

（2）特征：可逆反应不能进行到底，不能实现完全转化。

2. 化学平衡状态

（1）概念：化学平衡状态是指一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。

（2）特征：逆、等、动、定、变

(g)+O2(g) 2SO3(g)加入18O2后，哪些物质中会含有18O？

[讨论] 在可逆反应体系2SO

2．平衡状态的判断

（1）V(正) === V(逆) (对于同一物质的消耗速率与生成速率相等)

（2）浓度不变：各组分的浓度不变（物质的量不变、物质的量分数不变、质量分数不变、气体的体积分数不变）

（3）对于反应前后气体分子总数发生变化的可逆反应：若总压不随时间变化，则证明达到了化学平衡。对于反应前后气体分子总数不变的可逆反应，若总压不随时间变化，不能证明达到了化学平衡。

例如：对于一定条件下的可逆反应，测定总压不随时间变化：

若反应为： N2＋ 3H22NH3，则证明达到了化学平衡。

若反应为： H2＋I2(g) 2HI ，则不能证明达到了化学平衡。

3、判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据——化学平衡状态的标志

列举反应mA(g)+nB(g)←→pC(g)+qD(g)

混合物体系中度各成分的含量

①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定平衡

②各物质的质量或各物质质量分数一定平衡

③各气体的体积或体积分数一定平衡

④总体积、总压力、总物质的量一定不一定平衡

列举反应mA(g)+nB(g)←→pC(g)+qD(g)

正、逆反应速率的关系

①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即V正=V逆平衡

②在单位时间内消耗了n mol B 同时消耗了p molC,则V正=V逆平衡

③V A:V B:V C:V D=m:n:p:q,V正不一定等于V逆不一定平衡

④在单位时间内生成了n mol B，同时消耗了q mol D，因均指V逆不一定平衡

压强

①m+n≠p+q时，总压强一定（其它条件一定）平衡

②若m+n=p+q,总压强一定（其它条件一定）不一定平衡

混合气体的平均分子量（Mr——）

①Mr——一定时，只有当m+n≠p+q时平衡

②Mr——一定时，但m+n=p+q时不一定平衡

温度

任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时（其它不变）平衡

体系的密度（ρ）

密度一定（m+n≠p+q时样例）不一定平衡

其他

如体系颜色不再变化等平衡

(g)+3H2(g) 2NH3(g)，下列情况能说明

[例8]一定温度下的密闭容器中进行可逆反应，N

反应已达平衡的

A.混合气体的总物质的量不随时间而变化

B.混合气体的压强不随时间而变化

C.混合气体的密度不随时间而变化

D.生成6molN—H键的同时有3molH —H键生成

E.生成1molN2的同时有3 molH2的生成

三、化学平衡的移动

化学平衡的建立是有条件的，暂时的，当条件改变时，平衡就有可能发生移动。1．平衡移动方向的确定

（1）条件改变时，若v正>v逆，平衡向正反应方向移动

若v正

若v正=v逆，平衡不移动

（2）勒沙特列原理：改变影响化学平衡的一个条件，平衡总是向减弱这种改变的方向移动。

2．影响化学平衡的因素

（1）浓度：增大反应物（或减小生成物）的浓度，平衡正向移动；

减小反应物（或增加生成物）的浓度，平衡逆向移动；

注意：①固体量的多少对平衡没有影响

②离子反应只有改变参与反应的离子浓度才会影响平衡

1

1③ 增加一个反应物的浓度能增大其他反应物的转化率，而其本身的转化率则减

小。

图像：

，

注意：① 压强仅对气体反应的平衡有影响。而且对气体体积相同的反应的平衡无影响。

② 若在平衡体系中充入稀有气体

在等温等容条件下，对平衡无影响

在等温等压条件下，使平衡向气体体积扩大方向移动

（3）温度： 升高温度，向吸热反应方向进行（反应速率都增大），

降低温度，向放热反应方向进行（反应速率都减小）；

图像：（同压强）

（4）催化剂： 同等程度改变正逆反应速率，但平衡不移动；

注意：① 催化剂通过参与反应改变化学反应途径加快化学反应速率

② 催化剂在化学反应前后质量保持不变

t 1

11

③催化剂中毒

3．等效平衡

可逆反应既可从正反应又可从逆反应开始，甚至正逆反应同时开始，其结果最终都是达到平衡。无论以何途径，达到平衡后，各物质的浓度对应相同，或转化率相同，则两个平衡是等效的。

(g)+3H2(g) 2NH3(g)

N

初始状态①1mol 3mol 0 平衡1

②0 0 2mol 平衡2

③2mol 6mol 0 平衡3

归纳：

①在等温等容条件下，建立等效平衡的条件是：

若为气体体积不等的反应，则初始浓度必须相同（或相当，可等效转化）

若为气体体积相等的反应，则只须初始浓度成比例即可。

②在等温等压条件下，建立等效平衡的条件是：不论哪类反应，只须初始浓度成比例即可。[例9]某温度下，在1L的密闭容器中加入1mol N2、3mol H2，使反应N2+3H22NH3达到平衡，测得平衡混合气中N2、H2、NH3分别为0.6 mol、1.8 mol、0.8 mol，如果温度不变，只改变初始加入的物质的量而要求达到平衡时N2、H2、NH3的物质的量仍分别为0.6 mol、1.8mol、0.8 mol，则N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示时应满足的条件：

（1）若X=0，Y=0，则Z=______。

（2）若X=0.75，则Y=______，Z=______。

（3）若X=0.45，则Y=______，Z=______。

（4）X、Y、Z应满足的一般条件是（用含X、Y、Z的关系式表示）______。

[例10]在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定的温度和压强，进行以下反应：

N2＋3H22NH3，已知加入1 mol N2、4 mol H2时，达到平衡后生成a mol NH3（见表中已知项），在相同温度和压强下保持平衡后各组分体积分数不变，对下列编号②～④的状态，填写表中空白。

四、化学平衡计算——“四步法”

可逆反应m A(g)＋n B(g) p C(g)＋q D(g)，假定反应物A、B起始加入量分别为a mol、b mol，

达到平衡时，设A物质转化的物质的量为mx mol。

1、模式：m A(g) ＋n B(g) p C(g) ＋q D(g)

起始量： a b 0 0

变化量：mx nx px qx

平衡量：a―mx b―nx px qx

五、合成氨适宜条件的选择

1、合成氨反应的特点N 2（g）+3H2（g）2NH3（g）；△H＝－92.4kJ/mol

正反应为气体体积缩小的放热反应。

2、合成氨适宜的条件

温度：500℃左右压强：20MPa~50Mpa 催化剂：铁触媒

【高考热点】

【例1】在密闭容器中发生如下反应：mA（g）+nB（g） pC（g），达到平衡后，保持温度不变，将气体体积缩小到原来的1/2，当达到新平衡时，C的浓度为原来的1.9倍。下列说法中正确的是（）

A、m+n＞p

B、平衡向逆反应方向移动

C、A的转化率降低

D、C的体积分数增

加

【例2】某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)+B(g) 2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下

调整，可使平衡左移的是（）

A．均减半 B．均加倍 C．均增加1 mol D．均减少1 mol

【例3】某温度下，在一个固定不变的容器中，反应2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）达到平衡时，SO2、O2、SO3的物质的量分别是4mol、2mol、4mol。

（1）保持温度不变，向容器中再加入1molO2，平衡向移动，SO2的转化率，O2的转化率。

（2）保持温度不变，向容器中再加入2molSO2、1molO2，平衡向移动，SO2的转化率。

（3）保持温度不变，向容器中再加入1mol SO3，达新平衡时SO2的转化率。

【例4】在一密闭容器中充入2molA和1molB发生反应：2A（g）+B（g） XC（g），达到平衡后C的体积分数为W%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6mol B：0.3mol C：1.4mol充

入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为W%，则X的值可能为（）

A、2

B、3

C、4

D、无法确定

【例5】在恒温、恒容下，可逆反应：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）达到平衡，向该平衡体系中充入氩气，则下列叙述正确的是（）

A．v正增大、v逆减小 B．v正、v逆均不变 C．平衡不发生移动 D．平衡向右移动

【例6】在一个定容的密闭容器中充入1molCO2和3molH2，在850℃时，气体混合物达到下式所示平衡：CO2

（g）+H 2（g） CO（g）+H2O（g）。已知达到平衡时生成0.75molCO，那么当H2改为9mol，在上述条件

下平衡时生成CO和水蒸气的物质的量之和可能为（）A、1.2mol B、1.5mol C、1.8mol D、

2.5mol

【例7】一定条件下，向一带活塞的密闭容积容器中，充入2molSO2和1molO2，发生下列反应2SO2(g)+O2(g) 2SO

3(g)达到平衡后改变下列条件，SO3气体平衡浓度不改变的是（）

A．保持温度和容器体积不变，充入1molSO3(g) B．保持温度和容器压强不变，充入1molSO3(g)

C．保持温度和容器压强不变，充入1molO2 (g) D．保持温度和容器压强不变，充入1molAr (g)

四十四、等效平衡问题及解题思路

1、等效平衡的含义在一定条件（定温、定容或定温、定压）下，只是起始加入情况不同

．．的同一

可逆反应达到平衡后，任何相同组分的分数（体积、物质的量）均相同

．．，这样的化学平衡互称等效平衡。

2、等效平衡的分类

（1）定温（T）、定容（V）条件下的等效平衡

Ⅰ类：对于一般可逆反应，在定T、V条件下，只改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相同，则二平衡等效。

Ⅱ类：在定T、V情况下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡相同，则二平衡等效。

（2）定T、P下的等效平衡（例4：与例3的相似。如将反应换成合成氨反应）Ⅲ类：在T、P相同的条件下，改变起始加入情况，只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，则达到平衡后与原平衡等效。

章末综合测试

(时间：90分钟，满分：100分)

一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分)

1．本题列举的四个选项是4位同学在学习“化学反应速率和化学平衡”一章后，联系工业生产实际所发表的观点，你认为不．正确的是()

A．化学反应速率理论是研究怎样在一定时间内快出产品

B．化学平衡理论是研究怎样使用有限原料多出产品

C．化学反应速率理论是研究怎样提高原料转化率

D．化学平衡理论是研究怎样使原料尽可能多地转化为产品

解析：选C。C项错，怎样提高原料转化率是化学平衡理论要解决的内容。

2．下列叙述中，不．能用勒夏特列原理解释的是()

A．红棕色的NO2，加压后颜色先变深后变浅

B．高压比常压有利于合成SO3的反应

C．加入催化剂有利于氨的合成

D．工业制取金属钾Na(l)＋KCl(l)NaCl(l)＋K(g)选取适宜的温度，使K变成蒸气从反应混合物中分离出来

解析：选C。勒夏特列原理是用来解释化学平衡移动的，加入催化剂，平衡不移动。

3．在恒温恒压、不做功时，反应A＋B===C＋D在下列哪种情况下，一定能自发进行() A．ΔH<0、ΔS<0B．ΔH>0、ΔS<0

C ．ΔH <0、ΔS >0

D ．ΔH >0、ΔS >0

解析：选C 。当ΔH <0，ΔS >0时，ΔH －T ΔS <0，反应一定能自发进行。

4．5.6 g 铁粉投入到盛有100 mL 2 mol/L 稀硫酸的烧杯中，2 min 时铁粉刚好溶解(溶解前后溶液体积变化忽略不计)，下列表示这个反应的速率正确的是( )

A ．v (Fe)＝0.5 mol/(L·min)

B ．v (H 2SO 4)＝1 mol/(L·min)

C ．v (H 2SO 4)＝0.5 mol/(L·min)

D ．v (FeSO 4)＝1 mol/(L·min)

解析：选C 。铁粉为固体，其物质的量浓度可视为常数，不用铁粉表示化学反应速率，A 错误；铁粉是0.1 mol ，参加反应的H 2SO 4为0.1 mol ，所以v (H 2SO 4)＝1 mol/L÷2 min ＝0.5 mol/(L·min)，v (FeSO 4)＝0.5 mol/(L·min)，B 、D 项错。

5．某温度时，N 2＋3H 22NH 3的平衡常数K ＝a ，则此温度下，NH 3

3/2H 2＋1/2N 2

的平衡常数为( )

A ．a －1/2

B ．a 1/2

C.12

a D ．a －2 解析：选A 。K ＝c 2(NH 3)c (N 2)·c 3(H 2)

＝a ， 而NH 332H 2＋12

N 2的平衡常数 K ′＝c 12(N 2)·c 32(H 2)c (NH 3)＝a －12。

6．一定温度下，在固定容积的密闭容器中，可逆反应：m A(g)＋n B(g) p C(g)＋q D(g)，当m 、n 、p 、q 为任意正整数时，下列状态：

①体系的压强不再发生变化；②生成m mol A 同时消耗q mol D ；③各组分的物质的量浓度不再改变；④体系的密度不再发生变化；⑤反应速率v (A)∶v (B)∶v (C)∶v (D)＝m ∶n ∶p ∶q ；⑥各组分的质量分数不再改变；⑦反应混合物中各物质的物质的量之比为m ∶n ∶p ∶q 。 其中一定能说明反应已达到平衡状态的是( )

A ．③④⑦

B ．①③④⑤

C ．②③⑤⑥

D ．③⑥

解析：选D 。判断一个可逆反应是否达到平衡状态的标志是v (正)＝v (逆)和各组分的含量保持不变。①中不知m ＋n 和p ＋q 的大小关系，故压强不能作为达平衡状态的判断依据。②生成m mol A 是指逆反应，消耗q mol D 也是指逆反应，故无法判断是否达平衡。③说明

反应达平衡。④ρ＝m V

始终不变，故无法判断。⑤反应速率v (A)∶v (B)∶v (C)∶v (D)＝m ∶n ∶p ∶q 在任何时刻都成立，故无法判断。⑥说明反应达平衡。⑦物质的量之比并不是等于化学计量数之比。故选D 。

7．在一定条件下，可逆反应N 2(g)＋3H 2(g) 2NH 3(g) ΔH <0，达到平衡，当单独改变下列条件后，有关叙述错误的是( )

A ．加催化剂，v 正、v 逆都发生变化且变化的倍数相等

B ．加压，v 正、v 逆都增大，且v 正增大倍数大于v 逆增大倍数

C ．降温，v 正、v 逆都减小，且v 正减小倍数小于v 逆减小倍数

D ．加入氩气，v 正、v 逆都增大，且v 正增大倍数大于v 逆增大倍数

解析：选D 。由方程式可知，该反应为气体体积减小的放热反应，使用催化剂只能同等倍数改变v 正、v 逆，平衡不移动；增大压强平衡右移；降温v 正、v 逆均减小，但v 正减小倍数小于v 逆减小倍数，平衡右移；若体积不变，充入氩气，与该反应无关，平衡不移动，若压强不变，充入氩气，v 正、v 逆都减小，则答案为D 。

8．在A ＋B(s)

C 反应中，若增大压强或降低温度，B 的转化率均增大，则反应体系应是( )

A．A是固体，C是气体，正反应吸热

B．A是气体，C是固体或液体，正反应放热

C．A是气体，C是气体，正反应放热

D．A是气体，C是气体，正反应吸热

解析：选B。增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，降低温度平衡向放热反应方向移动，结合B的转化率的变化可知，正反应为气体体积减小的放热反应，由于A与C的计量数相等，A必为气体，C为固体或液体，否则压强变化将对本反应无影响。

9．将等物质的量的X、Y气体充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平

衡：X(g)＋3Y(g)2Z(g)ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时，下

解析：选A。升温，平衡向吸热反应的方向移动，即逆向移动，X的转化率将变小，A项正确；增大压强，平衡向气体分子数减小的方向即正向移动，X的物质的量减小，但由于体积的减小，实际各组分的浓度均比原平衡大，故B项错误；增大一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，而其本身的转化率将降低，故C项错误；催化剂只能改变反应速率，但不影响平衡状态，故各物质的体积分数不变，D项错误。

10．对于可逆反应2AB3(g)2A(g)＋3B2(g)ΔH>0，下列图像不．正确的是()

解析：选D。升温，平衡正向移动，v正>v逆，A正确。B项，升温，反应速率增大，达到平衡时间缩短，平衡后AB3%减小，B正确。升温，平衡右移，AB3%减小，温度一定时增大压强，平衡左移，AB3%增大，C正确。升温，平衡正向移动，AB3的转化率将增大，即500 ℃时的转化率大于100 ℃的，则D不正确。

11．在一定温度下，向体积恒定为2 L的密闭容器里充入2 mol M和一定量的N，发生如下

反应：M(g)＋N(g)E(g)；当反应进行到4 min时达到平衡，测知M的浓度为0.2 mol/L。下列说法正确的是()

A．4 min时，M的转化率为80%

B．4 min时，用M表示的反应速率为0.8 mol·L－1·min－1

C．4 min后，向容器中充入不参与反应的稀有气体，M的物质的量减小

D．2 min时，M的物质的量浓度为0.6 mol·L－1

解析：选A。

M(g)＋N(g)E(g)

起始浓度/mol·L－1 1 0

转化浓度/mol·L－10.8 0.8

平衡浓度/mol·L－10.2 0.8

故4 min 时，M 的转化率为0.8 mol/L 1 mol/L ×100%＝80%；用M 表示的化学反应速率0.8 mol·L －

14 min

＝0.2 mol·L －1·min －1，若是匀速反应，2 min 时，反应的M 为0.2 mol·L －1·min －1×2 min ＝0.4 mol·L －1，M 的物质的量浓度为0.6 mol·L －1，但反应速率逐渐减小，2 min 时，M 的物质的

量浓度小于0.6 mol·L －1，恒容条件下，充入稀有气体，平衡不移动，M 的物质的量不变。

12．在一定条件下，对于反应m A(g)＋n c C(g)＋d D(g)，C 物质的质量分数[w (C)]与温度、压强的关系如图所示，下列判断正确的是( )

A ．ΔH <0，m ＋n

B ．ΔH >0，m ＋n >c ＋d

C ．ΔH >0，m ＋n

D ．ΔH <0，m ＋n >c ＋d

解析：选A 。先分析压强不变时，温度对平衡的影响。T 越高，w (C)越小，升温平衡向吸热方向移动，吸热方向也就是w (C)减小的方向，即逆向为吸热反应，该反应的ΔH <0。再分析压强对平衡的影响。在相同温度下，压强越大(从1.01×105 Pa →1.01×106 Pa)，w (C)越小，即逆向是气体体积减小的方向，即m ＋n

13．对达到化学平衡状态的可逆反应：A ＋B C ＋D 。若t 0时增大压强，正、逆反应速率变化如图所示(v 代表反应速率，t 代表时间)，下列有关A 、B 、C 、D 的状态叙述中正确的是( )

A ．A 、

B 、

C 是气体，

D 不是气体

B ．A 、B 是气体，

C 、

D 有一种是气体

C ．C 、

D 是气体，A 、B 有一种是气体

D ．C 、D 有一种是气体，A 、B 都不是气体

解析：选C 。t 0时加压，v 正、v 逆均增加，说明反应物和生成物中均有气体。v ′逆>v ′正，生成物气体物质的量大于反应物气体物质的量。

14．一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO 2 和1 mol O 2，发生下列反应：2SO 2(g)

＋O 2(g) 2SO 3(g)达到平衡后改变下述条件，平衡时SO 3气体的质量百分数不．

改变的是( )

A ．保持温度和容器体积不变，充入1 mol SO 3(g)

B ．保持温度和容器内压强不变，充入1 mol SO 3(g)

C ．保持温度和容器内压强不变，充入1 mol O 2(g)

D ．保持温度和容器体积不变，充入1 mol Ar(g)

解析：选B 。A 项容器体积不变充入SO 3(g)，c (SO 3)一定增大。B 项充入1 mol SO 3(g)相当于加入1 mol SO 2和0.5 mol O 2，恒压下为等效平衡，则c (SO 3)不变。C 项，恒压充入O 2，体积增大，c (SO 3)改变。D 项恒容通入Ar ，平衡不移动，SO 3的质量不变，但总气体的质量增大(包含Ar 的质量)，SO 3 的质量百分数减小。

15．在某恒温恒容的密闭容器内发生反应：2A(g)＋B(g)C(g)ΔH<0。开始充入2 mol A和2 mol B，并达到平衡状态，下列说法正确的是()

A．再充入2 mol A，平衡正移，A的转化率增大

B．如果升高温度，C的体积分数增大

C．如果增大压强，化学平衡一定向正反应方向移动，B的体积分数减小

D．再充入1 mol C，C的物质的量浓度将增大

解析：选D。A项，充入A，平衡正移，但A的转化率减小，A错；升温，平衡向吸热即逆向移动，C的体积分数减小，B错；题干中要求是在恒温恒容下发生的反应，所以C项的增大压强可能是充入了某种不反应的气体，则此时平衡不移动，所以C不正确。再充入1 mol C，平衡左移，但平衡移动的结果是削弱而不能抵消这种改变，所以C的物质的量浓度将增大。

二、非选择题(本题包括5小题，共55分)

16．(8分)在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下发生以下反应：2A(g)

＋B(g)3C(g)。

已知加入1 mol A和2 mol B且达到平衡后，生成了a mol C。

(1)达到平衡时，C在反应混合气中的体积分数是______(用含a的代数式表示)。

(2)在相同的实验条件下，若在同一容器中改为加入2 mol A 和4 mol B，达到平衡后，C的物质的量为______mol(用含a的代数式表示)。此时C在反应混合气中的体积分数与原平衡相比________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2 mol A和5 mol B，若要求平衡后C在反应混合气中的体积分数仍与原平衡相同，则还应加入________ mol C。

解析：(1)根据反应方程式，该反应是一个气体体积不变的反应，达到平衡时气体的总物质的量仍为3 mol，C的体积分数为a/3。

(2)本题达平衡时与(1)小题达平衡时，互为等效平衡，则相同组分的体积分数相同，C的物质的量是(1)平衡时的2倍，为2a mol。

(3)该反应前后气体分子数不变，欲达到等效平衡，只需所投入的A、B的物质的量之比为1∶2即可。设应加入x mol C，将x mol C完全换算成A、B后共有(2＋2x/3) mol A，(5＋x/3) mol B，由(2＋2x/3)∶(5＋x/3)＝1∶2，解得x＝1。

答案：(1)a/3(2)2a不变(3)1

17．(8分)T℃时，A气体与B气体反应生成C气体，反应过程中A、B、C浓度变化如图(Ⅰ)所示，若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，B的体积分数与时间的关系如图(Ⅱ)所示。

根据以上条件，回答下列问题：

(1)A与B反应生成C的化学方程式为________________________，正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。

(2)t1 min后，改变下列某一条件，能使平衡向逆反应方向移动的有________(填字母编号)。A．保持其他条件不变，增大压强

B．保持容器总体积不变，通入少量稀有气体

C．保持其他条件不变，升高温度

解析：(1)由图(Ⅰ)可知，A、B为反应物，C为生成物，其变化量之比Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)＝0.2∶0.6∶0.4＝1∶3∶2，所以反应方程式为A(g)＋(g)；由图(Ⅱ)可知T1>T2，升温B的体积分数增加，说明升温平衡逆向移动，则说明逆向为吸热反应，正向为放热反应。

(2)A 项，增压平衡向体积减小即正向移动。B 项，体积不变，充入稀有气体，平衡不移动。C 项，升温，平衡向吸热即逆向移动。

答案：(1)A(g)＋3B(g) 2C(g) 放热 (2)C

18．(12分)在80 ℃时，将0.40 mol 的N 2O 4气体充入2 L 已经抽空的固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N 2O 42，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：

(1)计算2024(2)计算在80 ℃时该反应的平衡常数K ＝______(请注明单位)。

(3)反应进行至100 s 后将反应混合物的温度降低，混合气体的颜色______(填“变浅”、“变深”或“不变”)。 (4)要增大该反应的K 值，可采取的措施有______(填序号)。

A ．增大N 2O 4起始浓度

B ．向混合气体中通入NO 2

C ．使用高效催化剂

D ．升高温度

(5)如图是80 ℃ 时容器中N 2O 4物质的量的变化曲线，请在该图中补画出该反应在60 ℃ 时

N 2O 4物质的量的变化曲线。 解析：(1)20 s 时，n (N 2O 4)＝0.40 mol －12

×0.24 mol ＝0.28 mol 。 v (N 2O 4)＝0.28 mol －0.20 mol 2 L ·20 s

＝0.0020 mol ·L －1·s －1。

(2)反应进行到80 s 时达到平衡状态，d ＝0.40 mol －12

×0.60 mol ＝0.10 mol 。 K ＝c 2(NO 2)c (N 2O 4)

＝????0.60 mol 2 L 20.10 mol 2 L

＝1.8 mol·L －1。 (5)该反应为吸热反应，温度降低，平衡向逆反应方向移动，N 2O 4的平衡浓度增大，据此即可做出 N 2O 4的变化曲线。

答案：(1)0.0020 (2)1.8 mol·L －1 (3)变浅 (4)D (5)如下图

19．(12分)工业上制备H 2的一种重要方法是：CO(g)＋H 22(g)＋H 2(g) ΔH ＝Q

kJ·mol －1。已知该反应的平衡常数K 与温度的关系如图所示。若在一固定的密闭容器中，

850 ℃时发生上述反应，并测得容器内各物质的浓度(mol·L －

1)随时间的变化关系如下表：

时间/min

CO(g) H 2O(g) CO 2(g) H 2(g) 0 0.200 0.300 0 0

2 0.138 0.238 0.062 0.062

3 c 1 c 2 c 3 c 4

4 c 1 c 2 c 3 c 4

已知：850 (1)下列可以判断该反应达到化学平衡状态的是______。

A ．单位时间内减少CO(g)的浓度等于生成CO 2(g)的浓度

B ．反应容器内的压强不发生变化

C ．混合气体中H 2(g)的浓度不再发生改变

D ．氢气的生成速率等于水的消耗速率

(2)Q ________0(填“>”、“＝”或“<”)。

(3)若在850 ℃时向反应容器中充入H 2O(g)，K 值________(填“增大”、“减小”或“不变”)，工业上在反应容器中通入过量H 2O(g)的作用是______________________。

(4)上表中c 2为________mol·L －1，CO(g)的转化率为________。

解析：(1)判断该反应达到化学平衡状态，主要从各组分的浓度保持不变，正逆反应速率相同来分析，正确选项是C 。(2)由图可知，升高温度，K 的值减小，平衡向着吸热反应方向移动，所以该反应为放热反应。(3)K 的值只与温度有关，与各组分的浓度无关。通入过量H 2O(g)的目的是提高反应物CO 的转化率。(4)三段式计算的应用：

CO(g)＋H 2O(g) CO 2(g)＋H 2(g)

c 始/(mol·L －1)：0.2 0.3 0 0

c 转/(mol·L －1)：0.3－c 2 0.3－c 2 0.3－c 2 0.3－c 2

c 平/(mol·L －1)：c 2－0.1 c 2 0.3－c 2 0.3－c 2

(0.3－c 2)×(0.3－c 2)(c 2－0.1)×c 2

＝K ，c 2＝0.18 mol·L －1。CO(g)的转化率为0.3－0.180.2×100%＝60%。 答案：(1)C (2)< (3)不变 提高CO 的转化率或利用率 (4)0.18 60%

20．(15分)氨的合成原理为：N 2(g)＋3H 23(g) ΔH ＝－92.4 kJ·

mol －1。在500 ℃、20 MPa 时，将N 2、H 2置于一个容积为2 L 的密闭容器中发生反应，反应过程中各物质的物质的量变化如图。回答下列问题：

(1)10 min 内以NH 3表示的平均反应速率为________；

(2)在10～20 min 内，NH 3浓度变化的原因可能是________；

A ．加了催化剂

B ．缩小容器体积

C ．降低温度

D ．增加NH 3物质的量

(3)第1次平衡：平衡常数K 1＝________(带数据的表达式)，第2次平衡时NH 3的体积分数为________；

(4)在反应进行至25 min 时：

①曲线发生变化的原因是

________________________________________________________________________， ②达第二次平衡时，新平衡的平衡常数K 2________K 1(填“大于”、“等于”或“小于”)；

(5)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N 2在催化剂(掺有少量Fe 2O 3的TiO 2)表面与水发生下列反应：

N 2(g)＋3H 2O(l)

2NH 3(g)＋32

O 2(g) ΔH ＝a kJ·mol －1 进一步研究NH 3

①此合成反应的a ②已知：N 2(g)＋3H 2(g)===2NH 3(g) ΔH ＝－92.4 kJ·mol －1

2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＝－571.6 kJ·mol －1

则常温下氮气与水反应生成氨气与氧气的热化学方程式为：______________________________________。

解析：(1)v (NH 3)＝Δc Δt ＝Δn V Δt ＝0.1 mol

2 L 10 min

＝0.005 mol·L －1·min －1。 (2)20分钟前反应未达平衡，NH 3的量继续增加，所以NH 3浓度变化的原因可能是使用了催化剂或缩小容器的体积。

(3)K 的表达式＝c 2(NH 3)c (N 2)·c 3(H 2)

(20分钟)平衡时各自的浓度分别为c (NH 3)＝0.3 mol 2 L ＝ 0.15 mol·L －1，

c (H 2)＝0.15 mol 2 L

＝0.075 mol·L －1 c (N 2)＝0.25 mol 2 L

＝0.125 mol·L －1 代入上式即可。

35 min 时再次平衡，NH 3的体积分数

＝0.250.25＋0.225＋0.075

×100%＝45.5%。 (4)25 min 时，NH 3的物质的量从0.3 mol 变为0.2 mol ，说明移走了0.1 mol NH 3。温度不变，平衡常数不变，K 1等于K 2。

(5)①温度越高，生成NH 3量越大，说明升温平衡正向移动，即正向为吸热反应，则a >0，观察方程式，可知该反应为熵增反应，即ΔS >0。

②把两个化学方程式分别编为(1)(2)，则(1)×2－(2)×3即得2N 2(g)＋6H 2O(l)===4NH 3(g)＋3O 2(g)

ΔH ＝－92.4 kJ·mol －1×2－(－571.6 kJ·mol －1×3)

＝＋1530 kJ·mol －1。

答案：(1)0.005 mol·L －1·min －1

(2)AB

(3)0.152

0.0753·0.125

45.5%或0.455 (4)①移走0.1 mol NH 3 ②等于

(5)①> >

②2N 2(g)＋6H 2O(l)===4NH 3(g)＋3O 2(g)

ΔH ＝＋1530 kJ·mol －1(或其它合理答案)