高考化学第二轮专题化学平衡

①影响因素及计算；②平衡状态的判断，影响因素；③平衡原理判断反应方向；④图象⑤转化率、平衡常数及计算。

【知识网络】

【重点知识梳理】

一物质状态和浓度对反应速率的影响

1．固体参加，固体在反应中浓度不变，因此在表示化学反应速率时，不能用固体物质。因固体物质的反应在表面的，与表面积有关，固体颗粒变小，增大表面积，加快速率。2．气体参加，改变压强，根本原因是引起浓度改变所致。区分压强改变的原因，这种改变对反应体系的浓度产生何种影响。有以下几种情况：

(1)恒温时：

增加压强――→

引起体积缩小――→引起浓度增大――→引起反应速率加快。 (2)恒容时：

①充入气体反应物――→

引起浓度增大――→引起总压增大――→引起速率加快 ②充入“惰气”――→

引起总压增大，但各分压不变，即各物质的浓度不变，反应速率不变。 (3)恒压时：

充入：“惰气”――→

引起体积增大――→引起各反应物浓度减少――→引起反应速率减慢。 二 外界条件对化学反应速率的影响

影响因素

分子总数 活化分子百分数 活化分子总数 活化分子浓度

（单位体积活化分子数） 增大浓度

增加 不变 增加 增加 增大压强

不变 不变 不变 增加 升高温度

不变 增加 增加 增加 正催化剂 不变 增加 增加 增加

三 化学反应速率的图象

1．化学反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O

(1)其他条件一定，反应速率随着c(HCl)的增大而增大，如图①。(2)其他条件一定，反应速率随着温度的升高而增大，如图②。(3)随着反应时间的延长，c(HCl)逐渐减小，化学反应速率逐渐减小，如图③。

2．化学反应2H2S(g)＋SO2(g)===3S↓(s)＋2H2O(g)（上图右） (1)其他条件一定，增大气态反应物的压强(缩小气体容器的容积)，反应速率随着压强的增大而增大。如图①。(2)其他条件一定，减小气态反应物的压强(扩大气体容器的容积)，

反应速率随着压强的减小而减小，如图②。(3)温度、容积一定，随着时间的增加，SO2、H2S物质的量逐渐减少，气体的压强逐渐减小，反应速率逐渐减小，如图③。

(4)分别在较低温度T1和较高温度T2下反应，气态反应物的压强都是逐渐增大(缩小容器容积)，反应速率随着压强的增大而增大及随着温度的升高而增大，如图④。

四化学平衡状态的特征和判断方法

1．化学平衡状态的特征：逆、等、动、定、变

(1)“逆”可逆反应。(2)“等”—即v正＝v逆，这是可逆反应达到平衡状态的重要标志。

(3)“动”—达到化学平衡状态时，反应并没有停止，即v正＝v逆≠0，是动态平衡状态。

(4)“定”—在一定条件下可逆反应一旦达到平衡，各组成成分的含量(即反应物与生成物的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数等)保持一定而不变——判断平衡状态(5)“变”—化学平衡状态与浓度、压强、温度等有关，与过程无关。条件变化，平衡变化。

例举反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 是否平衡状态

混合物体系中各成分的量①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一

定

是

②各物质的质量或各物质的质量分数一定是

③各气体的体积或体积分数一定是

④总体积、总压强、总物质的量、总浓度一定不一定

正反应速率与逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了m mol A，同时生成m mol A，即v正＝v逆

是②在单位时间内消耗了n mol B，同时消耗了p mol C，则v正＝v逆

是

③vA∶vB∶vC∶vD＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆不一定

④在单位时间内生成n mol B，同时消耗q mol D，均指v逆，v正不一定等于v逆不一定

压强

①若m＋n≠p＋q，总压强一定(其他条件不变) 是

②若m＋n＝p＋q，总压强一定(其他条件不变)

不一

定

平均相对分子质量①M r一定，只有当m＋n≠p＋q时是

②M r一定，但m＋n＝p＋q时

不一

定

温度

任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不

变的情况下，体系温度一定时

是体系的密

度密度一定

不一

定

五等效平衡

1．等效平衡

在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量分数等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡

2.等效平衡的分类

一：恒温、恒容，反应前后气体体积改变，如按化学计量转化为方程式同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，平衡状态等效。

2SO2＋O22SO3

① 2 mol 1 mol0 mol

②0 mol0 mol 2 mol

③0.5 mol0.25 mol 1.5 mol

三种配比，按计量关系转化为反应物，SO2，2 mol 、O2，1 mol，平衡状态完全相同。二：对于恒温、恒容条件，体积不变，按计量关系转化为方程式同一边的物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则平衡等效。

H2(g) ＋I2(g)2HI(g)

① 1 mol 1 mol0 mol

② 2 mol 2 mol 1 mol

按计量关系均转化为反应物，H2与I2(g)的物质的量比均为1:1，是等效的。

三：对于恒温、恒压条件下的任何气体参加的可逆反应(无论反应前后气体体积可变或不变)。如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一边的物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡是等效的。

N2＋3H2 2NH3

① 1 mol 3 mol0 mol

② 2 mol 6 mol 1 mol

③0 mol0 mol0.5mol

按计量关系转化为反应物，，N2与H2的物质的量比均1 ∶3，平衡等效。

六化学平衡移动与图像

总结：①只要增大浓度、增大压强、升高温度，新平衡都在原平衡的上方，v′正=v′逆>v 正=v逆；只要减小浓度、降低压强、降低温度，新平衡都在原平衡下方，v″正＝v″逆

②只要是浓度改变，一个速率一定是在原平衡的基础上改变；两个速率同时增大或减小(中间断开)一定是压强或温度改变。

③加入催化剂能同等程度地增大正、逆反应速率，平衡不移动。

七化学平衡常数

1．概念：(aA＋bB cC＋dD)平衡时，记作Kc

2．平衡常数意义：大小反映了化学反应进行的程度(1)K大，反应进行得越完全，反应物转化率越大(2)K小，表示反应进行得越不完全，反应物转化率越小。

3．注意事项(1)只与温度有关，与浓度无关。(2)指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。(3)在平衡常数表达式中：反应物或生成物中固体、纯液体、稀溶液中水的浓度不写。C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)，K＝c(CO)·c(H2)/c(H2O)

FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)，K＝c(CO2)/c(CO)

mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)在任意时刻反应物与生成物的浓度有如下关系：

Qc ＝cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)，Qc 叫做该反应的浓度商。

????? QcK ，反应向逆反应方向进行

(3)利用K 可判断反应的热效应：若升高温度，K 值增大，则正反应为吸热反应。 若升高温度，K 值减小，则正反应为放热反应。

【例7】放热反应CO(g)＋H2O(g) O2(g)＋H2(g)在温度t1时达到平衡，c1(CO)＝c1(H2O)＝1.0 mol/L ，其平衡常数为K1。其他条件不变升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为c2(CO)和c2(H2O)，平衡常数为K2，则( ) 答案：C

A ．若增大CO 浓度，K2和K1都增大

B ．K2＞K1

C ．c2(CO)＝c2(H2O)

D ．c1(CO)＞c2(CO)

解析：放热，升温，平衡常数变小，左移，故B 、D 错误；改变体系中任一物质的浓度，平衡常数不变，A 错；原平衡中c(CO)＝c(H2O)，两者在反应中计量数相等，故升温达到新的平衡，二者浓度依然相等，故C 项正确。

【例2】一定温度下，在2 L 的密闭容器中，X 、Y 、Z 三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图的所示．下列描述正确的是 答案：C

A ．从开始到10 s 末，用Z 表示反应速率为0.158

B ．从反应开始到10 s 末，用X 表示的反应速率为0.79

C ．从反应开始到10 s 末，Y 的转化率为79.0%

D ．该反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)=Z(g)

解析：据曲线图可判断出X 、Y 为反应物、Z 为生成物，且该反应为可逆反应．从反应开始到10 s 末，Δn(X)＝1.20 mol －0.41 mol ＝0.79 mol, Δn(Y)＝1.00 mol －0.21 mol ＝0.79 mol, Δn(Z)＝1.58 mol ，所以化学方程式为X ＋Y 2Z ，D 错误；0～10 s 内，v(Z)＝

0.158 mol 2 L×10 s ＝0.079 mol/(L·

s)，所以v(X)＝12v(Z)＝0.0395 mol/(L·s)，Y 的转化率为0.79 mol 1.00 mol ×100%＝79.0%，

【例6】反应aM(g)＋bN(g) cP(g)＋dQ(g)达到平衡时，M 的体积分数y(M)与反应条件的关系如图所示．其中z 表示反应开始时N 的物质的量与M 的物质的量之比．下列说法正确的是 (B)

解析：可逆反应中，催化剂只能改变化学反应速率，

A 错；由两个图象可知，M 的体积分数随着温度升高

而降低，即升温，平衡右移，故平衡时生成物Q 的

体积分数增加；同为650℃、z ＝2.0，压强为1.4 MPa 时，y(M)＝30%，而压强为2.1 MPa 时，y(M)＝35%，即增大压强，平衡左移，故平衡时Q 的体积分数减小，C 错；由图象可知，同温、同压时，若N 的物质的量增加，而M 的物质的量不变，则尽管z 越大，y(M)减小，平衡右移，但Q 增加的物质的量远小于加入的N 的物质的量，此时Q 的体积分数减小

A ．同温同压同z 时，加入催化剂，平衡时Q 的体积分数增加

B ．同压同z 时，升高温度，平衡时Q 的体积分数增加

C ．同温同z 时，增加压强，平衡时Q 的体积分数增加

D ．同温同压时，增加z ，平衡时Q 的体积分数增加

题型七 等效平衡

【例7】在一定温度下，把2mol SO2和1mol O2通入一定容积的密闭容器中，发生如下反应，22O SO 2 3SO 2，当此反应进行到一定程度时反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中维持温度不变，令a 、b 、c 分别代表初始时加入的322SO O SO 、、的物质的量（mol ），如果a 、b 、c 取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡状态时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完全相同。请填空：

（1）若a=0，b=0，则c=___________。

（2）若a=0.5，则b=___________，c=___________。

（3）a 、b 、c 的取值必须满足的一般条件是___________，___________。（请用两个方程式表示，其中一个只含a 和c ，另一个只含b 和c ）

解析：通过化学方程式：22O SO 2+3SO 2可以看出，这是一个化学反应前后气体分子数不等的可逆反应，在定温、定容下建立的同一化学平衡状态。起始时，无论怎样改变322SO O SO 、、的物质的量，使化学反应从正反应开始，还是从逆反应开始，或者从正、逆反应同时开始，但它们所建立起来的化学平衡状态的效果是完全相同的，即它们之间存在等效平衡关系。我们常采用“等价转换”的方法，分析和解决等效平衡问题。

（1）若a=0，b=0，这说明反应是从逆反应开始，通过化学方程式22O SO 2+3SO 2可以看出，反应从2mol SO3开始，通过反应的化学计量数之比换算成2SO 和2O 的物质的量（即等价转换），恰好跟反应从2mol SO2和1mol O2的混合物开始是等效的，故c=2。

（2）由于a=0.5<2，这表示反应从正、逆反应同时开始，通过化学方程式22O SO 2+3SO 2可以看出，要使0.5 mol SO2反应需要同时加入0.25mol O2才能进行，通过反应的化学计量数之比换算成SO3的物质的量（即等价转换）与0.5 mol SO3是等效的，这时若再加入1.5 mol SO3就与起始时加入2 mol SO3是等效的，通过等价转换可知也与起始时加入2 mol SO2和1mol O2是等效的。故b=0.25，c=1.5。

（3）题中要求2mol SO2和1mol O2要与a mol SO2、b mol O2和c mol SO3建立等效平衡。由化学方程式22O SO 2+3SO 2可知，c mol SO3等价转换后与c mol SO2和

2O mol 2c 等效，即是说，2SO mol )c a (+和2O mol )2c b (+与a mol SO2、b mol O2和c mol SO3等效，那

么也就是与2mol SO2和1mol O2等效。故有

12c b 2c a =+=+，。 题型八 化学平衡与转化率

【例8】在密闭容器中进行N2＋3H22NH3反应，起始时N2和H2分别为10 mol 和30 mol，当达到平衡时，N2的转化率为30%。若以NH3作为起始反应物，反应条件与上述反应相同时，要使其反应达到平衡时各组成成分的物质的量分数与前者相同，则NH3的起始物质的量和转化率(20 mol 70% )

N2＋3H2 2NH3

起始量10 mol30 mol0

变化量10×30%＝3 mol9 mol 6 mol

平衡量7 mol21 mol 6 mol

若正反应进行到底，可求得生成NH3 20 mol，此NH3的物质的量就是从逆向进行上述反应时，NH3的起始反应量。在同温和同一容器中进行逆向反应达到平衡时，各组成成分的物质的量与上述反应相同。

N2＋3H22NH3

起始量0020 mol

平衡量7 mol21 mol20－14＝6 mol

NH3起始量20 mol 转化率：×100%＝70%。

【2011高考试题解析】

1.（天津）向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，在一定条件下使反应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。由图可得出的正确结论是

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.△t1＝△t2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段

解析：这是一个反应前后体积不变的可逆反应，由于容器恒容，因此压强不影响反应速率，所以在本题中只考虑温度和浓度的影响。由图可以看出随着反应的进行正反应速率逐渐增大，因为只要开始反应，反应物浓度就要降低，反应速率应该降低，但此时正反应却是升高的，这说明此时温度的影响是主要的，由于容器是绝热的，因此只能是放热反应，从而导致容器内温度升高反应速率加快，所以选项C不正确；但当到达c点后正反应反而降低，这么说此时反应物浓度的影响是主要的，因为反应物浓度越来越小了。但反应不一定达到平衡状态，所以选项A、B均不正确；正反应速率越快，消耗的二氧化硫就越多，因此选项D是正确的。

答案：D

2.（四川）可逆反应①X(g)＋2Y(g )2Z(g) 、②M(g)N(g)＋p(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有无摩擦，可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示：

下列判断正确的是( )

A．反应①的正反应是吸热反应

B．达平衡(I)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为14:15

5

C．达平衡(I)时，X的转化率为11

D．在平衡(I)和平衡(II)中，M的体积分数相等

【答案】B

【解析】降温由平衡(I)向平衡(II)移动，同时X 、Y 、Z 的物质的量减少，说明平衡向右移动，正反应放热，A 项错误。达平衡(I)时的压强于开始时的体系的压强之比为：

2.8:3=14:15，B 项正确。达平衡(I)时，反应①的总物质的量由

3.0 mol 减小为2.8 mol ，设反应的X 的物质的量为△n(X)，利用差量可得：1:1=△n(X)：(3.0－2.8)，解之得：

△n(X)=0.2 mol ，则X 的转化率为：0.2mol 1.0mol ×100%=20%，C 项错误。由平衡(I)到平衡(II)，

化学反应②发生移动，M 的体积分数不会相等的，D 项错误。

3.（江苏）下列图示与对应的叙述相符的是

A.图5表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化

B.图6表示0.1000 mol·L －1NaOH 溶液滴定20.00mL0.1000 mol·L －1CH3COOH 溶液所得到的滴定曲线

C.图7表示KNO3的溶解度曲线，图中a 点所示的溶液是80 ℃时KNO3的不饱和溶液

D.图8 表示某可逆反应生成物的量随反应时间变化的曲线，由图知t 时反应物转化率最大

【答案】C

【解析】本题考查学生对化学反应热效应、酸碱中和滴定、溶解度曲线、平衡转化率等角度的理解能力。是基本理论内容的综合。高三复习要多注重这一方面的能力训练。

A.图5表示反应物总能量大于生成物总能量，是放热反应。

B.图6中起始点0.1000 mol·L －1CH3COOH 溶液pH 值不会在1以下；当NaOH 与

CH3COOH等物质的反应时，溶液因盐类水解而呈碱性，突跃会提前；终点pH值也不会是13。

C.图7通过a作一条辅助线，与KNO3的溶解度曲线有一交点在a点之上，说明a点溶液是不饱和溶液。

D.图8 表示某可逆反应生成物的量随反应时间变化的曲线，由图知t时曲线并没有达到平衡，所以反应物的转化率并不是最大。

4.（江苏）下列说法正确的是

A.一定温度下，反应MgCl2(1)＝Mg(1)＋Cl2(g)的△H＞0 △S＞0

B.水解反应NH4＋＋H2O NH3·H2O＋H＋达到平衡后，升高温度平衡逆向移动

C.铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应

D.对于反应2H2O2＝2H2O＋O2↑, 加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率【答案】AD

【解析】本题是化学反应与热效应、电化学等的简单综合题，着力考查学生对熵变、焓变，水解反应、原电池电解池、化学反应速率的影响因素等方面的能力。

A.分解反应是吸热反应，熵变、焓变都大于零，内容来源于选修四化学方向的判断。

B.水解反应是吸热反应，温度越高越水解，有利于向水解方向移动。

C.铅蓄电池放电时的负极失电子，发生氧化反应。

D.升高温度和加入正催化剂一般都能加快反应速率。

5.（江苏）700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应：CO(g)＋H2O(g) CO2＋H2(g) 反应过程中测定的部分数据见下表（表中t1＞t2）: 反应时间/min n(CO)/mol H2O/ mol

0 1.20 0.60

t1 0.80

t2 0.20

下列说法正确的是

A.反应在t1min内的平均速率为v(H2)＝0.40/t1 mol·L－1·min－1

B.保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20 molH2O，到达平衡时，n(CO2)＝0.40 mol。

C.保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率增大，H2O的体积分数增大

D.温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应

【答案】BC

【解析】本题属于基本理论中化学平衡问题，主要考查学生对速率概念与计算，平衡常数概念与计算，平衡移动等有关内容理解和掌握程度。高三复习要让学生深刻理解一些基本概念的内涵和外延。

A.反应在t1min内的平均速率应该是t1min内H2浓度变化与t1的比值，而不是H2物质的量的变化与t1的比值。

B.因为反应前后物质的量保持不变，保持其他条件不变，平衡常数不会改变，起始时向容器中充入议0.60molCO和1.20 molH2O，似乎与起始时向容器中充入0.60molH2O和

1.20 molCO效果是一致的，到达平衡时，n(CO2)＝0.40 mol。

C.保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，平衡向右移动，达到新平衡时CO转化率增大，H2O转化率减小，H2O的体积分数会增大。

D.原平衡常数可通过三段式列式计算（注意浓度代入）结果为1，温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，说明温度升高，平衡是向左移动的，那么正反应应为放热反应。

6.（安徽）电镀废液中Cr2O72－可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4)：

Cr2O72－（aq）+2Pb2＋（aq）+H2O（l） 2 PbCrO4（s）+2H＋（aq）ΔH< 0

该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是

7.（北京）已知反应：2CH3COCH3(l) 催化剂

CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量

CH3COCH3，分别在0℃和20℃下，测得其转化分数随时间变化的关系曲线（Y－t）如下图所示。下列说法正确的是

A.b代表0℃下CH3COCH3的Y－t曲线

B.反应进行到20min末，H3COCH3的

(0)

1 (20)

v C

v C

?

>

?

C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率

D.从Y=0到Y=0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的

(0)

1

(20)

n C

n C

??

=??

解析：温度高反应速率就快，到达平衡的时间就短，由图像可与看出曲线b首先到达平衡，所以曲线b表示的是20℃时的Y－t曲线，A不正确；根据图像温度越高CH3COCH3转化的越少，说明升高温度平衡向逆反应方向进行，即正方应是放热反应，C不正确；

当反应进行到反应进行到20min 时，从图像中可以看出b 曲线对应的转化分数高于a 曲线对应的转化分数，这说明b 曲线即20℃时对应的反应速率快，所以，B 不正确；根据图像可以看出当反应进行到66min 时a 、b 曲线对应的转化分数均相同，都是0.113，这说明此时生成的CH3COCH2COH(CH3)2一样多，所以从Y=0到Y=0.113，

CH3COCH2COH(CH3)2的(0)1(20)n C n C ??=??，即选项D 正确。

答案：D

8.（福建）25℃时，在含有Pb2+、Sn2+的某溶液中，加入过量金属锡（Sn ），发生反应：2()()Sn s Pb aq ++2()()Sn aq Pb s ++，体系中C(Pb2+)和C （Sn2）变化关系如右图所示。下列判断正确的是

A. 往平衡体系中加入少量金属铅后，c （Pb2+）增大

B. 往平衡体系中加入少量32()Sn NO 固体后，c （Sn2）变小

C.升高温度，平衡体系中c （Pb2+）增大，说明该反应0H ?>

D. 25℃时，该反应的平衡常数K=2.2

【答案】D

【解析】金属活泼性Sn ＞Pb ，向平衡体系中加入铅后，c(Pb2+)不变，A 错误；加入少量Sn(NO3)2固体，c(Sn2+)增大，平衡逆向移动，c(Pb2+)增大，B 错误；升温c(Pb2+)增大，说明平衡逆向移动，正反应放热，C 错误；由方程式和图示数据得平衡常数

K=c(Sn2+)c(Pb2+)=0.220.1=2.2，D 正确。

9.（大纲版）在容积可变的密闭容器中，2molN2和8molH2在一定条件下反应，达到平

衡时，H2的转化率为25％，则平衡时氨气的体积分数接近于

A.5％

B.10％

C.15％

D.20％

【解析】同温同压下，物质的量之比等于体积之比，由化学平衡计算的三阶段式有可知：反应消耗n(H2)=2mol ，n(N2)=2/3mol ，生成n(NH3)=4/3mol ，平衡时n(H2)=6mol ，n(N2)=4/3mol ，n(NH3)=4/3mol ，体积分数等于物质的量分数，则平衡时=)(2N ?(4/3)/(6+8/3)×100%≈15%

【答案】C

10、（广东）（15分）利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时，在不同催化剂（I ，II ，III ）作用下，CH4产量随光照时间的变化如图13所示。

（1）在0-30小时内，CH4的平均生成速率vI 、vII 和vIII 从大到小的顺序为 ； 反应开始后的12小时内，在第 种催化剂的作用下，收集的CH4最多。

（2）将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH4(g)+H2O(g)

CO(g)+3H2(g)，该反应的△H=+206 kJ?mol -1

①在答题卡的坐标图中，画出反应过程中体系的能量变化图（进行必要的标注）

②将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1L 恒容密闭容器，某温度下反应达到平衡，平衡常数K=27，此时测得CO 的物质的量为0.10mol ，求CH4的平衡转化率（计算结果保留两位有效数字）

（3）已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) △H=－802kJ?mol -1

写出由CO2生成CO的化学方程式

解析：此题综合考查化学反应速率、化学平衡和热化学知识。（1）分析图13,可知在0-30小时内，CH4的平均生成速率是：vIII>vII>vI，在反应开始后的12小时内，在第II种催化剂作用下，收集的CH4最多；（2）①见答案；②根据反应方程式：CH4(g)+H2O(g)

CO(g)+3H2(g)，假设起始时CH4和H2O的物质的量均为x，

CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

开始值：x x 0 0

变化值：0.1 0.1 0.1 0.3

平衡值：x-0.1 x-0.1 0.1 0.3，根据平衡常数K=27，可列式得：0.1×（0.3）3/(x-0.1)2=27，解之得x=0.11mol，可知CH4的平衡转化率=（0.1/0.11）×100%=91%；（3）根据反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+206 kJ?mol-1 ①；CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) △H=－802kJ?mol-1 ②；将反应①-反应②得：CO2(g)＋3H2O(g) === CO(g)+ 3H2(g)+2O2(g) △H=+1008kJ?mol-1。

答案：（1）vIII>vII>vI，II；（2）①；②91%；（3）CO2(g)＋3H2O(g) === CO(g)+ 3H2(g)+2O2(g) △H=+1008kJ?mol-1。

11.（全国新课标）科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2（g）、CO（g）和CH3OH （l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1。请回答下列问题：

（1）用太阳能分解10mol水消耗的能量是_____________kJ；

（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_____________；

（3）在溶积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变得情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：T1、T2均大于300℃）；

下列说法正确的是________（填序号）

①温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为：v(CH3OH)=

A

A

n

l mol·L-1·min-1

②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小

③该反应为放热反应

④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时

2

3

()

()

n H

n CH OH增大

（4）在T1温度时，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为______；

（5）在直接以甲醇为燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为________、正极的反应式为________。理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,则该燃料电池的理论效率为________（燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比）

解析：（1）氢气的燃烧热是-285.8kJ·mol-1，即每生成1mol的水就放出285.8kJ的能量，反之分解1mol的水就要消耗285.8kJ的能量，所以用太阳能分解10mol水消耗的能量是2858kJ；

（2）由CO（g）和CH3OH（l）燃烧热的热化学方程式

①CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g) △H＝-283.0kJ·mol-1；

②CH3OH(l) ＋3/2O2(g)＝CO2(g)+2 H2O(l) △H＝-726.5kJ·mol-1；

可知②－①得到CH3OH(l) ＋O2(g)＝CO(g)+2 H2O(l) △H＝-443.5kJ·mol-1；

（3）CO2和H2合成甲醇的化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)。由图像可知B曲线先得到平衡，因此温度T2＞T1，温度高平衡时甲醇的物质的量反而低，说明正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，不利于甲醇的生成，平衡常数减小，即②错③正确；温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的物质的量为A n mol，

此时甲醇的浓度为

1

2

-

?L

mol

n

A

，所以生成甲醇的平均速率为：v(CH3OH)=A

A

I

n

2

mol·L-1·min-1，因此①不正确；因为温度T2＞T1，所以A点的反应体系从T1变到T2时，平衡会向逆反应方向移动，即降低生成物浓度而增大反应物浓度，所以④正确。

。

(5)在甲醇燃料电池中，甲醇失去电子，氧气得到电子，所以负极的电极反应式是CH3OH －6e－＋H2O=CO2＋6H＋，正极的电极反应式是3/2O2＋6e－＋6H＋=3H2O；甲醇的

燃烧热是-726.5kJ·mol-1，所以该燃料电池的理论效率为

%

6.

96

%

100

5.

726

1.

702

=

?

。

答案：（1）2858；（2）CH3OH(l) ＋O2(g)＝CO(g)+2 H2O(l) △H＝-443.5kJ·mol-1；（3）③④；（4）1－a/2；

（5）CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H＋、3/2O2＋6e－＋6H＋=3H2O、96.6%

12.（大纲版）（15分）（注意：在试题卷上作答无效）反应aA（g）+bB（g）催化剂

cC

（g）（△H＜0）在等容条件下进行。改变其他反应条件，在I、II、III阶段体系中各物