6.1 化学反应速率与反应限度 第2课时（同步讲义）化学苏教版必修第二册

专题6 化学反应与能量变化 第一单元 化学反应速率与反应限度 第2课时 化学反应的限度 教学目标 1、 明确可逆反应的定义与本质特征（相同条件下正逆反应同时进行、反应物与生成物共存），能准确区分可逆反应与不可逆反应。 2、 理解化学反应限度的内涵，知晓可逆反应在一定条件下会达到化学平衡状态，掌握平衡状态的核心标志（正逆反应速率相等、各物质浓度保持不变）。 3、 了解温度、浓度、压强等外界条件对反应限度的影响，能结合简单实例说明条件控制在生产中的应用（如工业合成氨）。 4、 初步学会通过实验现象分析反应是否存在限度，掌握检验平衡体系中反应物剩余的基本方法。 重点和难点 重点：平衡状态认知：化学平衡状态的判断依据（正逆反应速率相等、浓度不变），理解平衡状态的“动态性”（反应仍在进行但宏观上无变化）。 难点：平衡标志辨析：区分“浓度不变”与“浓度相等”、“正逆反应速率相等”与“反应速率为零”等易混淆概念，准确判断平衡状态。 ◆知识点一 化学平衡的研究对象——可逆反应 1、可逆反应的定义：在同一条件下， 和 均能同时进行的化学反应称为可逆反应 2、可逆反应的特点 (1)反应不能进行到底 (2)在一定条件下反应物与生成物同时存在 (3)正、逆反应方向同时进行 3、可逆反应的表示方法：可逆反应的化学方程式中，用“”号代替“===”号 即学即练 1．在密闭容器中进行反应，下列说法不正确的是 A．升温可增大反应速率 B．平衡时反应达到最大限度 C．平衡时A的转化率达 D．平衡时A、B、C同时存在该容器中 2．在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，叫做可逆反应。下列属于可逆反应的是 A． B． C． D． 3．在化学反应的研究和实际应用中，人们要关注化学反应进行的快慢和程度，以提高生产效率，下列关于化学反应速率和程度说法正确的是 ① ② ③ ④ A．取少量图①充分反应后的溶液于试管中，若滴加KSCN溶液后溶液呈红色可以证明可逆反应存在反应进行的限度 B．若图②是将溶液一次性且快速加入到，结束反应10s，则HCl的化学反应速率为 C．图③可以探究浓度对化学反应速率的影响：左试管的速率小于右试管的速率 D．图④比较、对反应分解制氧气的化学反应速率催化效果 ◆知识点二 化学反应的限度 1、化学平衡的建立 (1)浓度对速率的影响的角度 对于可逆反应2SO2＋O22SO3，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 浓度 速率变化 v正、v逆关系 反应开始 反应物浓度 v正 生成物浓度为 v逆为 反应进行中 反应物浓度 v正 生成物浓度 v逆 反应一段时间(t1)后 反应物浓度 v正 生成物浓度 v逆 (2)利用速率—时间(v­t)图像分析 2、化学平衡状态的概念：在一定条件下，当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率 ，反应物的 和生成物的 都不再改变，达到一种表面静止的状态，称之为化学平衡状态，简称化学平衡 特别提醒 1、化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大限度，即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率 2\对于可逆反应来说，当处于化学平衡状态时，转化率、产率达到了最大限度 3、化学平衡状态的特征 (1)逆：化学平衡状态研究的对象是 反应 (2)等：平衡时，同一物质的正、逆反应速率相等，即：v正＝v逆≠0(实质) (3)动：平衡时，反应仍在不断进行，是一种 平衡 (4)定：平衡时，各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量()、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量全部恒定 (5)变：外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡移动 即学即练 1．一定温度下，将与充入恒容密闭容器中发生反应，各组分的物质的量浓度随时间的变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是 A．曲线Z表示物质B的浓度变化 B．物质C、D的物质的量浓度变化曲线重合，均为曲线X C．M点对应的状态为平衡状态 D．平衡时A的物质的量为0.5mol 2．T℃时在2L容积不变的密闭容器中发生反应：。反应过程中A、C、D的物质的量浓度变化如图所示。则下列结论不正确的是 A．曲线②代表物质C的变化 B．反应进行前2min内，用B表示的反应速率 C．a点 D．反应过程中体系压强逐渐增大 3．在一容积不变，绝热的密闭容器中发生可逆反应：，下列能表明该反应已达到化学平衡状态的是 A．容器内HF、SiF4、H2O物质的量之比等于4∶1∶2 B．容器内气体压强不再变化 C．相同时间内有4molH-O键断裂，同时有2molH-F键断裂 D．v正(H2O)=2v逆(HF) 一、化学平衡状态的判断方法 可逆反应达到平衡状态时主要有以下两个特征：①v正＝v逆；②混合物中各组分的百分含量不变(除百分含量外其他在反应过程中变化的量，达到平衡后均不再发生变化，即“变化量”达“定量”)，以上两个特征可作为判断可逆反应达平衡的标志 1、直接标志 (1)正、逆反应速率相等 ①同种物质：v正＝v逆≠0，(同一种物质的生成速率等于消耗速率) ②不同种物质：＝ a.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 b.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 ①各组分的浓度不随时间的改变而改变 ②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、间接判断依据：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例 类型 判断依据 是否是平衡状态 混合物体系中各成分的含量 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、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 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 molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆) 平衡 ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆) 不一定平衡 ④v(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 压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 平衡 ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 不一定平衡 混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时 平衡 ②一定时，但m＋n=p＋q时 不一定平衡 温度 任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 平衡 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 不一定平衡 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 平衡 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 【微点拨】 1、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则一定处于平衡状态 2、对绝热密闭容器，温度保持不变则一定处于平衡状态 3、若反应中有固体或液体，平均相对分子质量一定、密度一定则一定处于平衡状态 实践应用 1．I．在一定温度下，4 L恒容密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图所示。回答下列问题： (1)根据题中数据写出该反应的化学方程式： 。 (2)、、三个时刻中，处于平衡状态的为 (填“”“”“”)，后的某一时刻给体系升高温度，v(正)将 (填“增大”或“减小”)。 (3)平衡后容器中气体的压强和反应前气体的压强之比是 ，平衡时N的转化率为 。 II．某学习小组利用铁与稀硫酸的反应，探究影响化学反应速率的因素，结果如下表： 实验序号 铁的质量(g) 铁的形态 (mL) () 反应前溶液的温度(℃) 金属完全消失的时间(s) 1 1.0 片状 50 0.8 20 200 2 1.0 粉状 50 0.8 20 25 3 1.0 片状 50 1.0 20 125 4 1.0 片状 50 1.0 35 50 (4)实验1、2表明 对反应速率有影响。 (5)探究温度对反应速率的影响的实验是 (填实验序号)。 (6)实验开始后，会出现速率加快，一段时间后速率减慢，分析其原因 。 2．某温度时，在容积为的恒容密闭容器中发生、两种气体间的转化反应，、物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列说法正确的是 A．反应开始时，逆反应速率为0 B．时容器压强小于时对应压强 C．时间段内，的平均反应速率为 D．时间段内，反应生成a mol A同时生成2a mol B 3．一定条件下，在容积2 L的密闭容器中，将2 mol L气体和1 mol M气体混合，发生反应： ，10 s时反应达到平衡，生成0.4 mol R，测得Q的浓度为0.6 mol·L-1。计算： (1)化学方程式中a的值为 。 (2)前10 s内用M表示的化学反应速率为 ，L的转化率为 。 (3)一定能使该反应的速率增大的措施有___________(填字母，下同)。 A．其他条件不变，及时分离出产物 B．向体系中加入适量R C．保持温度不变，将容器的体积压缩 D．保持压强不变，充入气体M (4)可认定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是 。 A．体系压强不再变化                    B．混合气体的平均相对分子质量不再变化 C．体系的密度不再变化                 D． E．之比等于化学计量数之比 考点一 可逆反应和化学反应的限度 【例1】某小组同学以SO2与O2反应生成SO3为例，探究可逆反应。 信息1：一定条件下向密闭容器中充入SO2与18O2，反应一段时间后，18O存在于SO2、O2、SO3中。 信息2：密闭容器中1molSO2与0.5molO2在一定条件下发生反应，反应过程中SO3的物质的量的变化趋势如图所示。 下列说法中不正确的是 A．逆向反应可以发生的证据是18O存在于SO2中 B．信息2能充分证明相同条件下，可逆反应同时向正、逆两个方向进行 C．t1时正反应速率大于逆反应速率 D．t2时，n(SO3)＜1mol，说明在一定条件下，可逆反应存在限度 解题要点 “极端假设法”确定可逆反应各物质的浓度范围：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，注意一些量的守恒关系，从而确定它们的浓度范围。 例如，在密闭容器中进行反应X2(g)＋Y2(g)⇌ 2Z(g)，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，各物质的浓度可能的情况分析： 假设反应正向进行到底： 假设反应逆向进行到底： 平衡体系中各物质的浓度范围为0＜X2＜0.2，0.2＜Y2＜0.4，0＜Z＜0.4。 【变式1-1】在某密闭容器中，发生二氧化硫与氧气化合生成三氧化硫的反应，下列说法正确的是 A．升高温度可加快反应速率 B．与足量的反应，可得到 C．达到平衡状态时，该容器中只有三氧化硫 D．适当降低温度，可以使反应容器中硫元素的质量减小 【变式1-2】某温度下，在2L恒容密闭容器中投入一定量的A、B，发生反应；，12s时生成C的物质的量为1.2mol(过程如图所示)。下列说法正确的是 A．12s时容器内的压强为起始压强的 B． C．图中m点达到了反应进行的限度 D．0~12s时段，用C表示反应的速率为0.15mol·L-1·s-1 考点二 化学平衡状态的判断 【例2】一定温度下，在恒容密闭容器中，充入一定量的气体A和B，发生反应，三种气体物质的量随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是 A．曲线③表示气体B的物质的量随时间变化的曲线 B．M点时， C．该反应达到平衡时，每消耗同时消耗 D．时容器内的气体压强与起始时压强之比为 解题要点 化学平衡状态的判断依据 1、直接依据——根据速率关系 (1)同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。 (2)不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，如aA＋bBcC＋dD，＝。 即— 2、间接依据——根据各组分的量 首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。 即— 3、不能判断反应达到平衡状态的几种情况 (1)反应中各组分的物质的量的变化量之比(或分子个数比)等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比的状态。 (2)恒温恒容下Δn＝0(反应前后气体物质的量不变)的反应，体系的压强、总物质的量不随时间改变而改变的状态。 (3)全是气体参加且Δn＝0(反应前后气体物质的量不变)的反应，体系的平均相对分子质量不随时间的改变而改变的状态。 (4)全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变的状态。 【变式2-1】在2 L密闭容器中，800 ℃时，反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表所示。 时间/s 0 1 2 3 4 5 n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 (1)上图中，A点处v正 v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。 (2)图中表示NO2变化的曲线是 。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v= 。 (3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是 (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．容器内的密度保持不变 (4)下列能使该反应的反应速率增大的是 。 a．向容器中充入氩气      b．适当升高温度 c．增大O2的浓度      d．选择高效的催化剂 【变式2-2】化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。 (1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在400 mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值)： 时间/min 1 2 3 4 5 氢气体积/mL (标准状况) 100 240 464 576 620 ①写出锌与盐酸反应的离子方程式 。 ②哪一时间段反应速率最大 min(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)，原因是 。 ③求3～4 min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应的速率为 (设溶液体积不变)。 (2)另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积，他事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率，你认为可行的是___________(填字母)。 A．蒸馏水 B．KCl溶液 C．KNO3溶液 D．CuSO4溶液 (3)某温度下在4 L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图。 ①该反应的化学方程式是 。 ②该反应达到平衡状态的标志是 (填字母)。 A．Y的体积分数在混合气体中保持不变        B．X、Y的反应速率比为3∶1 C．容器内气体的压强保持不变                 D．容器内气体的总质量保持不变 E．生成1 mol Y的同时消耗2 mol Z 基础达标 1．恒温、恒容条件下，向密闭容器中加入1mol N2和3mol H2，发生反应，能说明反应一定处于化学平衡状态的是(反应方程：N2+3H22NH3) A．c(N2):c(H2)=1:3 B．容器内压强保持不变 C．混合气体的密度保持不变 D．v(H2)=3v(N2) 2．在恒温恒容密闭容器中，发生A物质转换为B物质的化学反应。其中A、B物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的化学方程式为 B．4min时，正反应速率等于逆反应速率 C．6min时，化学反应达到平衡状态 D．反应达到平衡后，向该容器中再通入一定量的氖气，将加快化学反应速率 3．随着现代工业的发展，空气中碳、氮的污染日益严重。科学家研究利用催化剂使CO、发生可逆反应转化为两种大气成分消除污染。关于该反应下列说法不正确的是 A．反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应并没有停止 B．单位时间内，和的物质的量消耗量之比为1：2时，反应达到平衡 C．一定条件下，1mol和足量的一氧化碳反应，可生成分子数为 D．恒温恒容时，若保持不变，该化学反应达到平衡状态 4．硫酰氯是生产医药、农药、染料的重要原料。在某恒温恒容密闭容器中，发生反应，容器中随时间的变化如表： 时间/min 0 5 10 15 20 25      2.00 X 1.50 1.44 1.40 1.40 下列说法正确的是 A．时的消耗速率小于其生成速率 B．表中X的值可能为1.80 C．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度 D．时正、逆反应速率均为0 5．一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：。当、的浓度不再变化时，下列说法不正确的是 A．全部转化为 B．该反应已达化学平衡状态 C．正、逆反应速率相等，但不等于零 D．容器中气体颜色不再发生变化 6．在一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应。下列情况下能判断该反应达到平衡状态的是 A．在混合气体中的体积分数不再改变 B．容器气体的总质量不再改变 C．生成的速率与生成的速率相等 D．和的浓度之比为 7．氨是最基本的化工原料之一，工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应原理为。下列说法正确的是 A．当投料比大于等于时，能100%参与反应 B．延长反应时间一定可以增大合成氨的反应限度 C．合成氨达到最大限度状态时，反应停止 D．提高工业生产中合成氨的效率，要从反应条件的成本和实际可能性综合考虑 8．工业上苯乙烯（）的生产主要采用乙苯（）脱氢工艺：。在一定温度下，无催化剂存在时，向反应器中充入，该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．曲线①表示的是逆反应的关系 B．t₂时刻体系处于平衡状态，反应停止 C．反应进行到时，体系中各物质的物质的量相等 D．催化剂存在时，正、逆反应速率均增大 9．如图是在一定温度下，某固定容积的密闭容器中充入一定量的气体后，发生反应，已知是红棕色气体，是无色气体。反应速率(v)与时间(t)的关系曲线。下列叙述正确的是 A．时，反应达到平衡，反应不再进行 B．过程中，若消耗，同时消耗 C．反应过程中容器内的气体颜色不变 D．反应过程中混合气体压强减小 10．水煤气制甲醇是煤炭清洁高效利用的有效途径之一。某温度下，向恒容密闭容器中通入一定量的CO和，发生反应：，各物质的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是 A．曲线2代表随时间的变化 B．时刻，正、逆反应的速率相等 C．时反应达到化学平衡 D．min，曲线1代表物质的为mol·L-1·min-1 综合应用 1．在一定条件下，将3molA和1molB两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：。2min末该反应达到平衡，生成0.8molD，并测得C的浓度为。下列判断错误的是 A． B．B的转化率为 C．2min内A的平均反应速率为 D．混合气体的平均相对分子质量保持不变，则该反应一定达到平衡状态 2．化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。回答下列问题： (1)某温度时，在4L恒容密闭容器中X、Y、Z三种气体物质随时间的变化关系曲线如图所示。 ①该反应的化学方程式为 。 ②反应开始至2min时，X的转化率为 ，0～5min内气体Y的平均反应速率为 mol/(L•min)。 ③其他条件不变，6min后Z的生成速率 (填“>”“<”或“=”)8min后Z的消耗速率。 (2)汽车尾气中含有CO、NO等有害气体，一种新型催化剂用于NO和CO的反应：。为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，如下表所示。 实验编号 t/℃ NO初始浓度/(mol/L) CO初始浓度/(mol/L) 催化剂的比表面积/(/g) Ⅰ 280 82 Ⅱ 280 b 124 Ⅲ 350 a 82 ①a= ，b= 。 ②能验证催化剂的比表面积对化学反应速率影响的是实验 (填实验编号)。 ③实验Ⅰ和实验Ⅲ中，NO的物质的量浓度c(NO)随时间t的变化曲线如图所示，其中表示实验Ⅰ的是曲线 (填“甲”或“乙”)。 (3)在容积固定的绝热容器中发生反应：，不能说明已达到平衡状态的是 (填字母)。 A．容器内混合气体温度不再变化 B．容器内的气体的总物质的量保持不变 C．容器内混合气体的密度不再变化 D． E． 3．一定条件下，恒温恒容密闭容器中发生可逆反应 。下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡的是 A．正、逆反应速率相等 B．SO2的质量保持不变 C．SO2、O2和SO3的浓度相等 D．SO3的含量保持不变 4．一定温度下，将、按物质的量之比1∶3充入恒容密闭容器中，发生可逆反应：。下列情况不能说明该反应一定达到平衡的是 A．的质量保持不变 B． C．容器内的压强保持不变 D．、的物质的量之比保持1∶3不变 5．在一定温度下，体积为的恒容密闭容器内发生某一反应，其中气体的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示，下列表述正确的是 A．该反应的化学方程式为 B．在时， C．容器内达到平衡状态时的压强与起始时的压强之比为 D．时，反应的正、逆反应速率相等，达到平衡状态 6．一定条件下，向10L恒温恒容密闭容器中充入X(g)、Y(g)和Z(g)，这三种物质的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示，下列说法正确的是 A．容器内发生反应的化学方程式为 B．4～5min内，容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变 C．当反应达到平衡状态时，向容器中通入一定量的Ar(不参与反应)，该反应的化学反应速率增大 D．反应开始时与反应达到平衡状态时的容器内气体的总物质的量之比为9∶11 7．一定温度下，在恒容密闭容器中加入等物质的量的和，发生反应：，t min后反应达到最大限度，下列说法正确的是 A．反应过程中，体系压强始终不变 B．t min时，各物质逆反应速率数值相等 C．t min时，和的浓度一定相等 D．改变温度，可以改变该反应进行的程度 8．是工业制硫酸中的一步重要反应。一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量的和发生该反应，各物质浓度c随时间t的变化曲线如图。下列说法正确的是 A．曲线3为随时间t的变化曲线 B．a点时，消耗的速率小于生成的速率 C．上述过程中容器内且保持不变 D．向容器中通入一定量的氩气，可缩短达到平衡的时间 9．T℃时在2L刚性密闭容器中使与发生反应生成。反应过程中X、Y、Z的浓度变化如图1所示；若保持其他条件不变，温度分别为和时，Y的体积百分含量与时间的关系如图2所示。则下列结论错误的是 A．温度： B．容器中发生的反应可表示为： C．反应进行的前4min内，用X表示的反应速率 D．当容器内混合气体的总压强不随时间改变时，该反应一定处于平衡状态； 10．Ⅰ．在体积均为的甲、乙两个恒容密闭容器中，分别加入相同质量的一定量炭粉和水蒸气，发生反应，在不同温度下反应的过程如下图所示： (1)甲容器中，内的平均反应速率 。 (2)甲容器中，A点正反应速率 B点的逆反应速率(填“>”、“<”或“=”)。 (3)反应过程中，两个容器温度：甲 乙(填“>”、“<”或“=”)。 (4)乙容器中C点时，的体积分数为 。(已知某物质的体积分数) Ⅱ．可用于解毒西药和织物及纸浆漂白的脱氯剂等。在实验室，我们可以用硫代硫酸钠与稀硫酸的反应来探究影响反应速率的因素。某同学设计了如表系列实验： 实验序号 反应温度/℃ 溶液 稀硫酸 ① 20 10.0 0.10 10.0 0.50 0 ② 40 0.10 0.50 ③ 20 0.10 4.0 0.50 (5)写出硫代硫酸钠与稀硫酸反应的离子方程式 。 (6)实验①、②可探究温度对反应速率的影响，则 。 (7)实验 (填序号)可探究浓度对反应速率的影响，则 。 拓展培优 1．向体积均为2L的两恒容容器中分别充入2molX和1molY发生反应：，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示，下列说法正确的是 A．该反应为吸热反应 B．气体总物质的量：n(a)>n(c) C．当时，则内，c点乙容器反应的平均速率为： D．反应速率： 2．某温度下，在2L恒容密闭容器中加入X，发生反应，有关数据见下表。下列说法正确的是 时间段 0~10s 0~20s 0~30s 0.05 0.03 0.02 A．5s时，Y的浓度等于 B．0~20s内，用X表示的平均速率为 C．反应到20s时，已经达到化学平衡状态 D．容器内气体Y的体积分数不再变化时，达到化学反应的限度 3．保持温度恒定，向某恒容容器中按体积比1：3：1充入CO2、H2和Ar。同时发生反应I：及反应II：。已知分压=总压×物质的量分数。则下列不能作为反应I达到平衡状态的判据是。 A．H2与H2O的总物质的量不再变化 B．容器的总压强不再改变 C．混合气体的平均摩尔质量不再变化 D．Ar的分压不再改变 4．氮的氧化物是造成酸雨、光化学烟雾等环境问题的成因之一，工业上常用NH3和CO等还原剂处理NO。 Ⅰ．用氨气还原NO。化学反应为（g代表气态）。某温度下，在2L恒容密闭容器中充入4molNH3和6molNO发生上述反应，测得各物质的物质的量随时间变化如下图所示。 (1)曲线d代表 （填化学式）的物质的量与时间关系。 (2)下列说法中能表明该反应一定达到平衡状态的是______（填标号）。 A．容器中气体密度不随时间变化 B．容器中气体平均摩尔质量不随时间变化 C．容器中气体总压强不随时间变化 D．容器中N2（g）和H2O（g）浓度之比不随时间变化 (3)0~6min内N2的平均反应速率v（N2）为 （可用最简分数表示）。N点时NO转化率为 %（结果保留三位有效数字）。 (4)M点正反应速率 （填“大于”“小于”或“等于”，下同）逆反应速率；正反应速率M点 N点。 Ⅱ．CO还原NO。汽车尾气中NO和CO在常温催化下反应为，在体积均为2L的恒容的甲、乙密闭容器中，均投入4molCO（g）和4molNO（g），分别在恒温、绝热条件下发生上述反应。测得气体总压强与时间关系如下图所示。 提示：绝热密闭容器指反应体系与外界没有能量交换、没有物质交换。 (5)正反应是 （填“放热”或“吸热”）反应。甲容器是 （填“恒温”或“绝热”）密闭容器。 (6)气体总物质的量a （填“>”“<”或“=”）b．a点N2的浓度为 mol·L-1。 5．恒温、恒容条件下，向容积为5L的密闭容器中充入和，发生反应：，经后达到平衡状态，测得A的浓度为、测得D的化学反应速率为。 (1)其它条件不变时，只改变下列一个条件，对反应速率的影响(填“加快”、“减慢”或“不变”) ①升高温度，反应速率 ； ②通入与反应无关的气体，则反应速率 。 (2)到达平衡后B的转化率为 ，以B的浓度变化表示该反应的平均速率 。D的化学计量数x为 。 (3)该条件下反应一段时间，下列能说明反应达到平衡状态的是_______。 A．气体的密度保持不变 B．A与C浓度保持不变的状态 C． D．气体的压强保持不变的状态 (4)到达平衡后与起始时的压强之比为 ，若起始时容器内总压强为，则平衡时气体C的分压为 (已知：气体分压=总压强×该气体的物质的量分数)。 6．在化学反应的研究和实际应用中，人们除了选择合适的化学反应以实现所期待的物质转化，还要关注化学反应进行的快慢和程度。回答下列问题： I.在一定温度下，向恒容密闭容器中投入和，反应生成。测得各物质浓度与时间关系如图1所示。 (1)该反应的化学方程式为 。 (2)，Y的平均反应速率为 。 (3)a点时X的转化率为 (保留1位小数)，此时X、Y、Z的物质的量浓度之比为 ；b点时， (填“>”“＜”或“=”)。 (4)下列能表明该反应已经达到平衡状态的是_______(填字母)。 A．保持不变 B．Z的体积分数保持不变 C．混合气体密度保持不变 D．混合气体压强保持不变 II.化学反应速率往往受到反应条件的影响。一定条件下，溶液的酸碱性对光催化染料R降解反应的影响如图2所示。 (5)在之间，时R的平均降解速率为 。 (6)根据图2所示信息，可以得到化学反应速率与溶液的酸碱性的关系为 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题6 化学反应与能量变化 第一单元 化学反应速率与反应限度 第2课时 化学反应的限度 教学目标 1、 明确可逆反应的定义与本质特征（相同条件下正逆反应同时进行、反应物与生成物共存），能准确区分可逆反应与不可逆反应。 2、 理解化学反应限度的内涵，知晓可逆反应在一定条件下会达到化学平衡状态，掌握平衡状态的核心标志（正逆反应速率相等、各物质浓度保持不变）。 3、 了解温度、浓度、压强等外界条件对反应限度的影响，能结合简单实例说明条件控制在生产中的应用（如工业合成氨）。 4、 初步学会通过实验现象分析反应是否存在限度，掌握检验平衡体系中反应物剩余的基本方法。 重点和难点 重点：平衡状态认知：化学平衡状态的判断依据（正逆反应速率相等、浓度不变），理解平衡状态的“动态性”（反应仍在进行但宏观上无变化）。 难点：平衡标志辨析：区分“浓度不变”与“浓度相等”、“正逆反应速率相等”与“反应速率为零”等易混淆概念，准确判断平衡状态。 ◆知识点一 化学平衡的研究对象——可逆反应 1、可逆反应的定义：在同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能同时进行的化学反应称为可逆反应 2、可逆反应的特点 (1)反应不能进行到底 (2)在一定条件下反应物与生成物同时存在 (3)正、逆反应方向同时进行 3、可逆反应的表示方法：可逆反应的化学方程式中，用“”号代替“===”号 即学即练 1．在密闭容器中进行反应，下列说法不正确的是 A．升温可增大反应速率 B．平衡时反应达到最大限度 C．平衡时A的转化率达 D．平衡时A、B、C同时存在该容器中 【答案】C 【详解】A．升温可增大活化分子百分数，使有效碰撞次数增加，加快反应速率，A正确； B．化学平衡状态是可逆反应在给定条件下进行到正、逆反应速率相等，反应物和生成物浓度不再变化的状态，此时反应达到了该条件下的最大限度，B正确； C．因为该反应为可逆反应，平衡时反应物和产物共存，A的转化率不可能达到100%，C错误； D．因为该反应为可逆反应，平衡时反应物和产物共存，则平衡时A、B、C同时存在该容器中，D正确； 故选C。 2．在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，叫做可逆反应。下列属于可逆反应的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．水电解生成H2和O2的条件是电解，而逆反应（H2和O2生成水）通常需要点燃或高温，条件不同，不属于可逆反应，A不符合题意； B．SO2与O2在催化剂和加热条件下生成SO3，同时SO3在相同条件下也能分解为SO2和O2，正逆反应条件相同，属于可逆反应，B正确； C．NaOH与HCl中和生成NaCl和H2O的反应是强酸强碱的中和反应，其逆反应不能在该条件下进行，C不符合题意； D．CaCO3高温分解为CaO和CO2，CO2逸出，其逆反应不能在该条件下进行，D不符合题意； 故选B。 3．在化学反应的研究和实际应用中，人们要关注化学反应进行的快慢和程度，以提高生产效率，下列关于化学反应速率和程度说法正确的是 ① ② ③ ④ A．取少量图①充分反应后的溶液于试管中，若滴加KSCN溶液后溶液呈红色可以证明可逆反应存在反应进行的限度 B．若图②是将溶液一次性且快速加入到，结束反应10s，则HCl的化学反应速率为 C．图③可以探究浓度对化学反应速率的影响：左试管的速率小于右试管的速率 D．图④比较、对反应分解制氧气的化学反应速率催化效果 【答案】A 【详解】A．10mL 0.1mol/L的KI的物质的量为n=cV=0.1mol/L×10-2L=10-3mol，2mL 0.01mol/L FeCl3的物质的量为n=cV=0.01mol/L×2×10-3L=2×10-5mol，根据反应，很明显碘化钾过量，若反应不可逆，完全反应，就不存在Fe3+，若滴加KSCN溶液后溶液呈红色，说明反应可逆且有限度，A正确； B．10mL 1mol/L HCl与10mL 1mol/L NaOH混合后，HCl浓度稀释为0.5mol/L，完全反应时Δc(HCl)=0.5mol/L，v==0.05 mol/(L·s)，B错误； C．左侧H2SO4浓度大于右侧H2SO4浓度，浓度大该反应速率大，左试管的速率大于右试管的速率，C错误； D．阴离子不同，需要控制阴离子相同，排除阴离子的干扰，D错误； 故选A。 ◆知识点二 化学反应的限度 1、化学平衡的建立 (1)浓度对速率的影响的角度 对于可逆反应2SO2＋O22SO3，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 浓度 速率变化 v正、v逆关系 反应开始 反应物浓度最大 v正最大 v正＞v逆 生成物浓度为0 v逆为0 反应进行中 反应物浓度逐渐减小 v正逐渐减小 v正＞v逆 生成物浓度逐渐增大 v逆增大 反应一段时间(t1)后 反应物浓度不再改变 v正不变 v正＝v逆≠0 生成物浓度不再改变 v逆不变 (2)利用速率—时间(v­t)图像分析 2、化学平衡状态的概念：在一定条件下，当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，达到一种表面静止的状态，称之为化学平衡状态，简称化学平衡 特别提醒 1、化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大限度，即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率 2\对于可逆反应来说，当处于化学平衡状态时，转化率、产率达到了最大限度 3、化学平衡状态的特征 (1)逆：化学平衡状态研究的对象是可逆反应 (2)等：平衡时，同一物质的正、逆反应速率相等，即：v正＝v逆≠0(实质) (3)动：平衡时，反应仍在不断进行，是一种动态平衡 (4)定：平衡时，各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量()、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量全部恒定 (5)变：外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡移动 即学即练 1．一定温度下，将与充入恒容密闭容器中发生反应，各组分的物质的量浓度随时间的变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是 A．曲线Z表示物质B的浓度变化 B．物质C、D的物质的量浓度变化曲线重合，均为曲线X C．M点对应的状态为平衡状态 D．平衡时A的物质的量为0.5mol 【答案】D 【详解】A．根据以上分析，曲线Z表示物质A的浓度变化，曲线Y表示物质B的浓度变化，故A错误； B．物质C是固体，不可用浓度表示，曲线X只能表示物质D的浓度变化，故B错误； C．浓度保持不变，可逆反应达到平衡状态，M点后该物质浓度均发生改变，M点没有达到平衡状态，故C错误； D．反应达到平衡，则，由初始浓度可知，容器体积为1L，所以，平衡时A的物质的量为0.5mol，故D正确；选D。 2．T℃时在2L容积不变的密闭容器中发生反应：。反应过程中A、C、D的物质的量浓度变化如图所示。则下列结论不正确的是 A．曲线②代表物质C的变化 B．反应进行前2min内，用B表示的反应速率 C．a点 D．反应过程中体系压强逐渐增大 【答案】B 【详解】A．根据以上分析，曲线②代表物质C的变化，故A正确； B．B是固体，不能用B的浓度变化表示反应速率，故B错误； C．a点后，A的浓度继续减小，反应正向进行，，故C正确； D．正反应气体物质的量增多，容器体积不变、温度不变，所以反应过程中体系压强逐渐增大，故D正确； 选B。 3．在一容积不变，绝热的密闭容器中发生可逆反应：，下列能表明该反应已达到化学平衡状态的是 A．容器内HF、SiF4、H2O物质的量之比等于4∶1∶2 B．容器内气体压强不再变化 C．相同时间内有4molH-O键断裂，同时有2molH-F键断裂 D．v正(H2O)=2v逆(HF) 【答案】B 【详解】A．容器内HF、SiF4、H2O物质的量之比等于4∶1∶2，这仅是化学计量数之比，不能说明各物质的量不再变化，因此无法判断是否达到平衡，A错误； B．反应前后气体总物质的量从4mol变为3mol，压强变化，当压强不再变化时，说明气体总物质的量恒定，反应达到平衡，B正确； C．正反应中每生成2mol H2O会形成4mol H-O键，逆反应中每分解2mol H2O会断裂4mol H-O键。平衡时，断裂4mol H-O键（逆反应）应对应断裂4mol H-F键（正反应）。选项C中4mol H-O键断裂对应2mol H-F键断裂，比例不符，说明正逆反应速率不等，C错误； D．v正(H2O)=2v逆(HF)，其化学反应速率之比与计量数之比不相等，显然不是平衡状态，D错误；故选B。 一、化学平衡状态的判断方法 可逆反应达到平衡状态时主要有以下两个特征：①v正＝v逆；②混合物中各组分的百分含量不变(除百分含量外其他在反应过程中变化的量，达到平衡后均不再发生变化，即“变化量”达“定量”)，以上两个特征可作为判断可逆反应达平衡的标志 1、直接标志 (1)正、逆反应速率相等 ①同种物质：v正＝v逆≠0，(同一种物质的生成速率等于消耗速率) ②不同种物质：＝ a.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 b.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 ①各组分的浓度不随时间的改变而改变 ②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、间接判断依据：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例 类型 判断依据 是否是平衡状态 混合物体系中各成分的含量 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、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 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 molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆) 平衡 ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆) 不一定平衡 ④v(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 压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 平衡 ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 不一定平衡 混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时 平衡 ②一定时，但m＋n=p＋q时 不一定平衡 温度 任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 平衡 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 不一定平衡 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 平衡 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 【微点拨】 1、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则一定处于平衡状态 2、对绝热密闭容器，温度保持不变则一定处于平衡状态 3、若反应中有固体或液体，平均相对分子质量一定、密度一定则一定处于平衡状态 实践应用 1．I．在一定温度下，4 L恒容密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图所示。回答下列问题： (1)根据题中数据写出该反应的化学方程式： 。 (2)、、三个时刻中，处于平衡状态的为 (填“”“”“”)，后的某一时刻给体系升高温度，v(正)将 (填“增大”或“减小”)。 (3)平衡后容器中气体的压强和反应前气体的压强之比是 ，平衡时N的转化率为 。 II．某学习小组利用铁与稀硫酸的反应，探究影响化学反应速率的因素，结果如下表： 实验序号 铁的质量(g) 铁的形态 (mL) () 反应前溶液的温度(℃) 金属完全消失的时间(s) 1 1.0 片状 50 0.8 20 200 2 1.0 粉状 50 0.8 20 25 3 1.0 片状 50 1.0 20 125 4 1.0 片状 50 1.0 35 50 (4)实验1、2表明 对反应速率有影响。 (5)探究温度对反应速率的影响的实验是 (填实验序号)。 (6)实验开始后，会出现速率加快，一段时间后速率减慢，分析其原因 。 【答案】(1)2N(g)⇌M(g) (2) t3 增大 (3)7:10 75%(或0.75) (4)物质的形态(或固体的表面积) (5)实验3和实验4(或实验3、4或3，4) (6)铁与稀硫酸反应为放热反应，开始时温度升高，化学反应速率加快，一段时间后随硫酸浓度降低，化学反应速率减慢 【详解】（1）小问详解： 由图可知，反应达到平衡时消耗的N为6 mol，生成的M为3 mol，物质的量之比为2：1，且N减小，为反应物、M增加，为生成物，故该反应的化学方程式。 （2）三个时刻中，只有t3时刻各物质的量不再发生改变，此时处于平衡状态；t3后的某一时刻给体系升高温度，温度升高导致v(正)将增大。 （3）根据pV=nRT，温度，容器体积不变时，压强之比为物质的量之比，所以平衡后容器中气体的压强和反应前气体的压强之比是(5+2):(2+8)=7:10；平衡时N的转化率为。 （4）实验1、2的变量为铁的形态，表明物质的形态(或固体的表面积)对反应速率有影响。 （5）实验3、4的变量为温度，故探究温度对反应速率的影响的实验是实验3、4。 （6） 由实验表格可知，温度、浓度都会影响反应的速率；实验开始后，会出现速率加快，一段时间后速率减慢，分析其原因为：铁与稀硫酸反应为放热反应，开始时温度升高，化学反应速率加快，一段时间后随硫酸浓度降低，化学反应速率减慢。 2．某温度时，在容积为的恒容密闭容器中发生、两种气体间的转化反应，、物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列说法正确的是 A．反应开始时，逆反应速率为0 B．时容器压强小于时对应压强 C．时间段内，的平均反应速率为 D．时间段内，反应生成a mol A同时生成2a mol B 【答案】B 【详解】A．反应开始时，生成物B的物质的量为0.2 mol，逆反应速率为大于0，故A错误； B．0~4 min 内A减少0.4 mol、B增加0.2 mol，反应方程式为2A⇌B，正反应气体物质的量减少，时容器压强小于时对应压强，故B正确； C．0~4 min内，B的物质的量从0.2增加到0.4 mol，浓度变化Δc(B)=0.2 mol/2 L=0.1 mol/L，平均反应速率v(B)=0.1 mol/L÷4 min=0.025 mol/(L·min)，故C错误； D．反应方程式为2A⇌B，12~16min反应达平衡，正逆反应速率比等于化学计量数之比，生成2a mol A的同时应生成a mol B，故D错误；选B。 3．一定条件下，在容积2 L的密闭容器中，将2 mol L气体和1 mol M气体混合，发生反应： ，10 s时反应达到平衡，生成0.4 mol R，测得Q的浓度为0.6 mol·L-1。计算： (1)化学方程式中a的值为 。 (2)前10 s内用M表示的化学反应速率为 ，L的转化率为 。 (3)一定能使该反应的速率增大的措施有___________(填字母，下同)。 A．其他条件不变，及时分离出产物 B．向体系中加入适量R C．保持温度不变，将容器的体积压缩 D．保持压强不变，充入气体M (4)可认定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是 。 A．体系压强不再变化                    B．混合气体的平均相对分子质量不再变化 C．体系的密度不再变化                    D． E．之比等于化学计量数之比 【答案】(1)3 (2)0.02 mol·L-1·s-1 40% (3)C (4)BC 【详解】（1）平衡时测得Q的浓度为，则Q的物质的量为，根据三段式分析，，有，解得a=3。 （2）前10 s内用M表示的化学反应速率为；L的转化率为。 （3）A．其他条件不变，及时分离出产物，气体产物浓度减小，反应速率减小，A错误； B．R为固体物质，加入适量R对反应速率无影响，B错误； C．保持温度不变，将容器的体积压缩，压强增大，气体物质浓度增大，反应速率增大，C正确； D．保持压强不变，充入气体M，容器的体积增大，L的浓度减小，反应速率不一定增大，D错误； 故选C。 （4）A．a=3，反应前后气体体积不变，体系压强不再变化，不能说明反应达到平衡状态，A错误；                    B．反应有固体生成，反应后气体质量减少，气体物质的量不变，根据可知，随反应的进行混合气体的平均相对分子质量减小，混合气体的平均相对分子质量不再变化时反应达到平衡状态，B正确； C．反应有固体生成，反应后气体质量减少，容器体积不变，根据可知，随反应的进行密度减小，体系的密度不再变化时反应达到平衡状态，C正确；    D．反应达平衡状态时，，即，，而不能表示，不能说明反应达到平衡状态，D错误； E．反应达平衡状态时，各物质的浓度保持不变，而之比等于化学计量数之比不能说明物质的浓度保持不变，不能说明反应达到平衡状态，E错误；故选BC。 考点一 可逆反应和化学反应的限度 【例1】某小组同学以SO2与O2反应生成SO3为例，探究可逆反应。 信息1：一定条件下向密闭容器中充入SO2与18O2，反应一段时间后，18O存在于SO2、O2、SO3中。 信息2：密闭容器中1molSO2与0.5molO2在一定条件下发生反应，反应过程中SO3的物质的量的变化趋势如图所示。 下列说法中不正确的是 A．逆向反应可以发生的证据是18O存在于SO2中 B．信息2能充分证明相同条件下，可逆反应同时向正、逆两个方向进行 C．t1时正反应速率大于逆反应速率 D．t2时，n(SO3)＜1mol，说明在一定条件下，可逆反应存在限度 【答案】B 【详解】A．题目中发生的反应为，一段时间后存在于、和中，说明反应可逆，A正确； B．根据信息2可以得到反应发生，由于没有任何数据，无法证明相同条件下，可逆反应同时向正、逆两个方向进行，B错误； C．时反应未达到平衡还在正移，故正反应速率大于逆反应速率，C正确； D．题目发生的反应为，若反应完全进行1mol与0.5mol会生成1mol，题目说时，说明在一定条件下，可逆反应存在限度,D正确；故选B。 解题要点 “极端假设法”确定可逆反应各物质的浓度范围 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，注意一些量的守恒关系，从而确定它们的浓度范围。 例如，在密闭容器中进行反应X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，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，各物质的浓度可能的情况分析： 假设反应正向进行到底： 假设反应逆向进行到底： 平衡体系中各物质的浓度范围为0＜X2＜0.2，0.2＜Y2＜0.4，0＜Z＜0.4。 【变式1-1】在某密闭容器中，发生二氧化硫与氧气化合生成三氧化硫的反应，下列说法正确的是 A．升高温度可加快反应速率 B．与足量的反应，可得到 C．达到平衡状态时，该容器中只有三氧化硫 D．适当降低温度，可以使反应容器中硫元素的质量减小 【答案】A 【详解】A．升高温度时，分子的能量增加，反应速率加快，A正确； B．该反应为可逆反应，反应物不可能完全转化为生成物，不能完全转化为，得到的小于，B错误； C．该反应为可逆反应，达到的化学平衡是一种动态平衡，反应物和产物共存，容器中仍有，C错误； D．密闭容器中，硫元素总质量守恒，降低温度不会改变硫元素总质量，D错误；故选A。 【变式1-2】某温度下，在2L恒容密闭容器中投入一定量的A、B，发生反应；，12s时生成C的物质的量为1.2mol(过程如图所示)。下列说法正确的是 A．12s时容器内的压强为起始压强的 B． C．图中m点达到了反应进行的限度 D．0~12s时段，用C表示反应的速率为0.15mol·L-1·s-1 【答案】A 【详解】A．根据压强之比等于物质的量之比，12s时容器内的压强为起始压强的，故A正确； B．结合分析知，0~12s，A、B、C的物质的量浓度变化量分别为0.6mol/L、0.2mol/L、0.6mol/L，则A、B、C的化学计量数之比为0.6:0.2:0.6=3:1:3，所以b:c=1:3，故B错误； C．m点时反应物A、B的物质的量浓度还在减小，A、B的消耗速率均大于自身的生成速率，反应还处于正向建立平衡的过程中，未达到化学反应的限度，故C错误； D．C的平均反应速率为0.05mol/(L·s)，故D错误；故选A。 考点二 化学平衡状态的判断 【例2】一定温度下，在恒容密闭容器中，充入一定量的气体A和B，发生反应，三种气体物质的量随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是 A．曲线③表示气体B的物质的量随时间变化的曲线 B．M点时， C．该反应达到平衡时，每消耗同时消耗 D．时容器内的气体压强与起始时压强之比为 【答案】B 【详解】A．曲线①③代表反应物，曲线②代表生成物，物质的量变化量之比等于化学计量数之比，2min内，①③②的改变值之比为1:3:3，故曲线①代表物质A，曲线②代表物质C，曲线③代表物质B，且，A正确； B．M点时，反应没有达到平衡，在正向建立平衡的过程中，，B错误； C．该反应达到平衡时，每消耗表示，同时消耗表示，且速率之比等于化学计量数之比，C正确； D．恒温恒容时，气体压强之比等于气体物质的量之比，反应前气体总物质的量为时气体总物质的量为，故时容器内的气体压强与起始时压强之比为，D正确；选B。 解题要点 化学平衡状态的判断依据 1、直接依据——根据速率关系 (1)同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。 (2)不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，如aA＋bBcC＋dD，＝。 即— 2、间接依据——根据各组分的量 首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。 即— 3、不能判断反应达到平衡状态的几种情况 (1)反应中各组分的物质的量的变化量之比(或分子个数比)等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比的状态。 (2)恒温恒容下Δn＝0(反应前后气体物质的量不变)的反应，体系的压强、总物质的量不随时间改变而改变的状态。 (3)全是气体参加且Δn＝0(反应前后气体物质的量不变)的反应，体系的平均相对分子质量不随时间的改变而改变的状态。 (4)全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变的状态。 【变式2-1】在2 L密闭容器中，800 ℃时，反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表所示。 时间/s 0 1 2 3 4 5 n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 (1)上图中，A点处v正 v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。 (2)图中表示NO2变化的曲线是 。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v= 。 (3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是 (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．容器内的密度保持不变 (4)下列能使该反应的反应速率增大的是 。 a．向容器中充入氩气      b．适当升高温度 c．增大O2的浓度      d．选择高效的催化剂 【答案】(1)大于 (2)b 1.5×10-3 mol·L-1·s-1 (3)bc (4)bcd 【解析】【小题1】图中表明A点的反应时间小于1 s，表格中数据表明在0～1 s内n(NO)呈减小状态，则反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)在向右进行，v正>v逆。 【小题2】上述反应向右进行，则c(NO)由逐渐减小到保持不变。表格中数据表明上述反应从开始到平衡，n(NO)的减小量为0.020 mol-0.007 mol=0.013 mol，则n(NO2)的增加量为0.013 mol。上述反应容器的容积为2 L，则平衡时c(NO2)=0.0065 mol·L-1，则表示NO2变化的曲线是b；表格中数据表明，在0～2 s内n(NO)减小量为0.020 mol-0.008 mol=0.012 mol，则n(O2)的减小量为0.006 mol，容器容积为2 L，反应时间为2 s，则。 【小题3】NO2的反应速率是O2的两倍均表示正反应速率，无法判断反应是否平衡，a不选；该反应气体分子数减少，所以容器内压强不变可以说明反应到达平衡，b选；NO的生成速率等于O2消耗速率的两倍可以说明反应到达平衡，c选；该容器体积不变，反应组分均为气体，所以气体密度保持不变不能说明反应平衡，d不选；故选bc。 【小题4】其他条件一定，升高温度或增大反应物的浓度或使用催化剂，都能使化学反应速率增大，而由于容器体积恒定，充入惰性气体对反应物浓度无影响，不影响反应速率，故选bcd。 【变式2-2】化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。 (1)某学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，在400 mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下(累计值)： 时间/min 1 2 3 4 5 氢气体积/mL (标准状况) 100 240 464 576 620 ①写出锌与盐酸反应的离子方程式 。 ②哪一时间段反应速率最大 min(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)，原因是 。 ③求3～4 min时间段以盐酸的浓度变化来表示的该反应的速率为 (设溶液体积不变)。 (2)另一学生为控制反应速率防止反应过快难以测量氢气体积，他事先在盐酸中加入等体积的下列溶液以减慢反应速率，你认为可行的是___________(填字母)。 A．蒸馏水 B．KCl溶液 C．KNO3溶液 D．CuSO4溶液 (3)某温度下在4 L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图。 ①该反应的化学方程式是 。 ②该反应达到平衡状态的标志是 (填字母)。 A．Y的体积分数在混合气体中保持不变        B．X、Y的反应速率比为3∶1 C．容器内气体的压强保持不变                 D．容器内气体的总质量保持不变 E．生成1 mol Y的同时消耗2 mol Z 【答案】(1)Zn+2H+=Zn2++H2↑ 2～3 该反应是放热反应，温度越高，反应速率越大，且盐酸浓度较大，所以反应速率较快 0.025 mol·L-1·min-1 (2)AB (3)3X(g)+Y(g)2Z(g) AC 【详解】（1）①锌与盐酸反应的本质是锌与氢离子的反应，生成氢气和锌离子，离子方程式为：Zn+2H+=Zn2++H2↑； ②在相同条件下，反应速率越大，相同时间内收集的气体越多；由表中数据可知，反应速率最大的时间段是2～3 min，原因是：该反应是放热反应，温度越高，反应速率越大，且盐酸浓度较大，所以反应速率较快； ③3～4分钟时间段，收集的氢气体积V(H2)=(576-464)mL=112mL，n(H2)= =0.005mol，根据Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑可知，消耗的n(HCl)=2n(H2)=2×0.005mol=0.01mol，则v(HCl)= =0.025 mol·L-1·min-1。 （2）A．加入蒸馏水，氢离子浓度减小，反应速率降低，故A可行； B．加入KCl溶液，相当于稀释，氢离子浓度降低，反应速率降低，故B可行； C．加入KNO3溶液，相当于含有硝酸，硝酸和Zn反应生成NO而不是氢气，故C不行； D．加入CuSO4溶液， Zn 可置换出 Cu，形成 Zn-Cu 原电池，反应速率加快，故D不行； 答案为AB； （3）①根据图知，随着反应进行，X、Y的物质的量减少而Z的物质的量增加，则X和Y是反应物而Z是生成物，反应达到平衡时，△n(X)=（1.0-0.4）mol=0.6mol、△n(Y)=（1.0-0.8）mol=0.2mol、△n(Z)=（0.5-0.1）mol=0.4mol，同一可逆反应中同一段时间内参加反应的各物质的物质的量变化量之比等于其化学计量数之比，X、Y、Z的化学计量数之比=0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，则该反应方程式为3X(g)+Y(g)2Z(g)； ②A．在反应中Y的体积分数是变量，Y的体积分数在混合气体中保持不变，说明各物质的量不变，反应达到平衡状态，故A选； B．X、Y的反应速率比为3：1时，如果反应速率都是指同一方向的反应速率，则该反应不一定达到平衡状态，故B不选； C．反应前后气体压强减小，当容器内气体压强保持不变时，各物质的物质的量不变，反应达到平衡状态，故C选； D．容器内气体的总质量一直保持不变，容器内气体的总质量保持不变不能说明反应达到平衡状态，故D不选； E．生成1mol Y的同时消耗2mol Z，只表示逆反应，不能说明反应达到平衡状态，故E不选； 故选AC。 基础达标 1．恒温、恒容条件下，向密闭容器中加入1mol N2和3mol H2，发生反应，能说明反应一定处于化学平衡状态的是(反应方程：N2+3H22NH3) A．c(N2):c(H2)=1:3 B．容器内压强保持不变 C．混合气体的密度保持不变 D．v(H2)=3v(N2) 【答案】B 【详解】A．由于初始投料比为1:3且与化学计量比一致，反应过程中c(N2):c(H2)始终为1:3，该比值不变不能说明平衡，A不符合题意； B．反应前后气体分子数减少，恒温恒容下压强随反应进行而变化，压强保持不变说明反应达到平衡，B符合题意； C．气体总质量不变且容器体积恒定，密度始终不变，不能作为平衡标志，C不符合题意； D．v(H2)=3v(N2)仅表示反应速率之比等于其化学计量数之比，此关系在反应过程中始终成立，未体现正逆反应速率相等，不能说明平衡，D不符合题意； 故选B。 2．在恒温恒容密闭容器中，发生A物质转换为B物质的化学反应。其中A、B物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的化学方程式为 B．4min时，正反应速率等于逆反应速率 C．6min时，化学反应达到平衡状态 D．反应达到平衡后，向该容器中再通入一定量的氖气，将加快化学反应速率 【答案】C 【详解】 A．由图知，6min后A、B物质的量保持不变，反应到达平衡，A、B都有剩余，反应为可逆反应，应当用可逆符号表达，故选项A错误； B ．正反应速率等于逆反应速率反应达到平衡，当反应达到平衡时，各物质的物质的量不再变化，由图像可见4 min时A、B的物质的量仍在变化，尚未达到平衡，故选项B错误； C．由曲线可知：从0到6 min，A、B的物质的量一直在变化，直至6 min后才趋于平衡并保持不变，因此化学反应在6 min时才达到平衡，选项C正确； D．在恒容条件下通入惰性气体(如Ne)并不影响反应物和生成物的浓度(分压)及其碰撞频次，既不改变平衡状态，也不会加快反应速率，故选项D错误； 故本题选C。 3．随着现代工业的发展，空气中碳、氮的污染日益严重。科学家研究利用催化剂使CO、发生可逆反应转化为两种大气成分消除污染。关于该反应下列说法不正确的是 A．反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应并没有停止 B．单位时间内，和的物质的量消耗量之比为1：2时，反应达到平衡 C．一定条件下，1mol和足量的一氧化碳反应，可生成分子数为 D．恒温恒容时，若保持不变，该化学反应达到平衡状态 【答案】C 【详解】A．平衡时正逆反应速率相等，但反应仍在动态进行，A正确； B．配平后的反应式为4CO+2NO2N2+4CO2，NO2消耗（正反应）与CO2消耗（逆反应），物质的量消耗量之比为1:2时，正逆反应速率相等，反应达平衡，B正确； C．反应式为4CO+2NO2N2+4CO2，可逆反应无法完全转化，故1molNO2和足量的一氧化碳反应，N2实际生成量小于理论值 ，C错误； D．恒温恒容时，c(CO2)不变，说明各物质浓度不变，反应达平衡，D正确； 故选C。 4．硫酰氯是生产医药、农药、染料的重要原料。在某恒温恒容密闭容器中，发生反应，容器中随时间的变化如表： 时间/min 0 5 10 15 20 25      2.00 X 1.50 1.44 1.40 1.40 下列说法正确的是 A．时的消耗速率小于其生成速率 B．表中X的值可能为1.80 C．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度 D．时正、逆反应速率均为0 【答案】C 【详解】A．反应从开始到平衡，Cl2物质的量减小，故由表可知，5min时Cl2的物质的量仍在减少，说明反应正向进行，此时正反应速率（消耗SO2）大于逆反应速率（生成SO2），因此，SO2的消耗速率应大于其生成速率，A错误； B．若X=1.80，则前5分钟Cl2减少0.20mol，后5分钟减少0.30mol，不符合反应速率逐渐减小的规律，B错误； C．通过改变条件（如加压），可提高反应进行的程度（平衡右移），C正确； D．20min时反应为平衡状态，正逆反应速率相等但不为零，是动态平衡，D错误； 故选C。 5．一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：。当、的浓度不再变化时，下列说法不正确的是 A．全部转化为 B．该反应已达化学平衡状态 C．正、逆反应速率相等，但不等于零 D．容器中气体颜色不再发生变化 【答案】A 【详解】A．可逆反应无法完全转化，NO2不可能全部转化为N2O4，A错误； B．当  NO2 、  N2O4 的浓度不再变化浓度，说明反应达到了化学平衡的标志，B正确； C．化学平衡是动态平衡，平衡时正逆反应速率相等且不为零，C正确； D．NO2为红棕色，其浓度不变时颜色不再变化，D正确； 故答案为：A。 6．在一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应。下列情况下能判断该反应达到平衡状态的是 A．在混合气体中的体积分数不再改变 B．容器气体的总质量不再改变 C．生成的速率与生成的速率相等 D．和的浓度之比为 【答案】A 【详解】A．SO3的体积分数与各物质的浓度相关，当其不再变化时，表明正逆反应速率相等，系统达到平衡。A符合题意； B．反应中所有物质均为气体，总质量始终守恒，无法作为平衡标志。B不符合题意； C．根据反应速率关系，正反应中生成SO3的速率为2v正，逆反应中生成O2的速率为v逆。平衡时v正=v逆，但此时v逆≠2v正，故条件不成立。C不符合题意； D．浓度比与初始条件相关，可能出现在非平衡状态，不能作为平衡依据。D不符合题意； 故选A。 7．氨是最基本的化工原料之一，工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应原理为。下列说法正确的是 A．当投料比大于等于时，能100%参与反应 B．延长反应时间一定可以增大合成氨的反应限度 C．合成氨达到最大限度状态时，反应停止 D．提高工业生产中合成氨的效率，要从反应条件的成本和实际可能性综合考虑 【答案】D 【详解】A．当投料比达到或超过1:3时，H2无法完全反应，因为该反应是可逆的，反应物不可能100%转化，A错误； B．反应限度由平衡常数决定，仅与温度有关，延长反应时间不能改变限度，B错误； C．化学平衡是动态平衡，正逆反应速率相等但未停止，C错误； D．工业合成氨需综合考虑反应速率、转化率及实际条件（如催化剂、温度、压力等），以提高效率，D正确； 故选D。 8．工业上苯乙烯（）的生产主要采用乙苯（）脱氢工艺：。在一定温度下，无催化剂存在时，向反应器中充入，该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．曲线①表示的是逆反应的关系 B．t₂时刻体系处于平衡状态，反应停止 C．反应进行到时，体系中各物质的物质的量相等 D．催化剂存在时，正、逆反应速率均增大 【答案】D 【详解】A．向反应器中充入，随着反应进行，正反应速率逐渐减小，曲线①表示正反应的关系，曲线②表示逆反应的关系，A错误； B．t2时刻反应达到平衡状态，正、逆反应速率相等，但反应未停止，是动态平衡，B错误； C．t2时刻反应达到平衡状态，体系中各物质的物质的量不一定相等，C错误； D．催化剂能降低反应的活化能，正、逆反应速率均增大，D正确； 故选D。 9．如图是在一定温度下，某固定容积的密闭容器中充入一定量的气体后，发生反应，已知是红棕色气体，是无色气体。反应速率(v)与时间(t)的关系曲线。下列叙述正确的是 A．时，反应达到平衡，反应不再进行 B．过程中，若消耗，同时消耗 C．反应过程中容器内的气体颜色不变 D．反应过程中混合气体压强减小 【答案】C 【详解】A．时，反应达到平衡，化学平衡状态是动态平衡，反应始终再进行，A错误； B．过程中，保持平衡状态，若消耗，同时消耗，B错误； C．时，反应达到平衡状态，浓度保持不变，故反应过程中容器内的气体颜色不变，C正确； D．反应过程中，各物质浓度保持不变，则气体压强也不变，D错误； 故选C。 10．水煤气制甲醇是煤炭清洁高效利用的有效途径之一。某温度下，向恒容密闭容器中通入一定量的CO和，发生反应：，各物质的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是 A．曲线2代表随时间的变化 B．时刻，正、逆反应的速率相等 C．时反应达到化学平衡 D．min，曲线1代表物质的为mol·L-1·min-1 【答案】D 【详解】A．根据分析，曲线2为c(CH3OH)随时间的变化，A错误； B．由图可知，t1时刻之后CO在不断减少，反应未达到平衡状态，正、逆反应的速率不相等，B错误； C．平衡时各组分的物质的量保持不变，而不是与系数成正比，因此=时不能判断反应达到平衡，C错误； D．0~t2时∆c(H2)=40×10-3mol/L-25×10-3mol/L=15×10-3mol/L，v(H2)==mol·L-1·min-1=mol·L-1·min-1，D正确； 故选D。 综合应用 1．在一定条件下，将3molA和1molB两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：。2min末该反应达到平衡，生成0.8molD，并测得C的浓度为。下列判断错误的是 A． B．B的转化率为 C．2min内A的平均反应速率为 D．混合气体的平均相对分子质量保持不变，则该反应一定达到平衡状态 【答案】B 【详解】A．根据分析，x=1，A正确； B．生成0.8mol D时，消耗B的物质的量为0.4mol，B的转化率为，B错误； C．消耗A的物质的量为1.2mol，浓度变化为，反应速率为，C正确； D．反应前后气体总物质的量减少，总质量不变，混合气体的平均相对分子质量一直增大，当其不变时说明反应达平衡，D正确； 故选B。 2．化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。回答下列问题： (1)某温度时，在4L恒容密闭容器中X、Y、Z三种气体物质随时间的变化关系曲线如图所示。 ①该反应的化学方程式为 。 ②反应开始至2min时，X的转化率为 ，0～5min内气体Y的平均反应速率为 mol/(L•min)。 ③其他条件不变，6min后Z的生成速率 (填“>”“<”或“=”)8min后Z的消耗速率。 (2)汽车尾气中含有CO、NO等有害气体，一种新型催化剂用于NO和CO的反应：。为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，如下表所示。 实验编号 t/℃ NO初始浓度/(mol/L) CO初始浓度/(mol/L) 催化剂的比表面积/(/g) Ⅰ 280 82 Ⅱ 280 b 124 Ⅲ 350 a 82 ①a= ，b= 。 ②能验证催化剂的比表面积对化学反应速率影响的是实验 (填实验编号)。 ③实验Ⅰ和实验Ⅲ中，NO的物质的量浓度c(NO)随时间t的变化曲线如图所示，其中表示实验Ⅰ的是曲线 (填“甲”或“乙”)。 (3)在容积固定的绝热容器中发生反应：，不能说明已达到平衡状态的是 (填字母)。 A．容器内混合气体温度不再变化 B．容器内的气体的总物质的量保持不变 C．容器内混合气体的密度不再变化 D． E． 【答案】(1)或 30% 0.01 = (2) Ⅰ和Ⅱ 甲 (3)CE 【详解】（1）①5min内X物质的量减少0.6mol、Y物质的量减少0.2mol，Z物质的量增加0.4mol，X、Y是反应物，Z是生成物，物质的量变化比等于系数比，该反应的化学方程式为。②反应开始至2min时，X的转化率为，0～5min Y的物质的量减少0.2mol，Y的平均反应速率为。③5min后反应达到了平衡，故6min时Z的生成速率等于8min后Z的消耗速率。故答案为：或；30%；0.01；=； （2）①验证温度对化学反应速率的影响，只能是温度不同，其他条件必须相同，对比实验Ⅰ和Ⅲ可知，验证催化剂的比表面积对反应速率的影响，对比实验Ⅰ和Ⅱ可知；②验证催化剂的比表面积对化学反应速率的影响，只有实验Ⅰ、Ⅱ的催化剂的比表面积不同，其他条件相同；③温度越高，反应速率越快，到达平衡的时间越短，实验Ⅰ中温度低，反应速率慢，由图可知，曲线甲的斜率小，反应慢。故答案为：；；Ⅰ和Ⅱ；甲； （3）A．反应中有热效应，导致混合气体温度随反应而变化，则容器内混合气体温度不再变化说明反应达到平衡，A不符合题意； B．容器内的气体总物质的量随反应发生变化，则当气体总物质的量保持不变说明反应已达到平衡状态，B不符合题意； C．容积固定，混合气体总质量不变，则混合气体密度为定值，不能说明反应已达到平衡状态，C符合题意； D．表示正逆反应，对不同物质来说，速率之比等于系数之比，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D不符合题意； E．，这个比例是化学计量数之比，浓度比可能在反应的任意时刻都成立，反应不一定达到了平衡，E符合题意； 故选CE。 3．一定条件下，恒温恒容密闭容器中发生可逆反应 。下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡的是 A．正、逆反应速率相等 B．SO2的质量保持不变 C．SO2、O2和SO3的浓度相等 D．SO3的含量保持不变 【答案】C 【详解】A．正、逆反应速率相等是化学平衡的本质特征，说明反应达到平衡状态，A不符合题意； B．SO2的质量保持不变，生成和消耗二氧化硫量相等，表明正逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，B不符合题意； C．SO2、O2和SO3的浓度相等可能是某一时刻的瞬时状态，无法确定浓度是否继续变化，不能作为平衡的判断依据，C符合题意； D．SO3的含量保持不变，说明各组分浓度不再变化，反应达到平衡状态，D不符合题意； 故选C。 4．一定温度下，将、按物质的量之比1∶3充入恒容密闭容器中，发生可逆反应：。下列情况不能说明该反应一定达到平衡的是 A．的质量保持不变 B． C．容器内的压强保持不变 D．、的物质的量之比保持1∶3不变 【答案】D 【详解】A．的质量保持不变，说明消耗的氨气等于生成的氨气，即正逆反应速率相等，那么反应达到了平衡状态，A不符合题意； B．同一个方向的反应速率之比等于物质的系数比，则一定存在：，当时，说明，反应达到了平衡状态，B不符合题意； C．该反应是一个正向气体的总物质的量减少的可逆反应，恒温、恒容条件下，容器内的压强与气体的总物质的量成正比，当容器内的压强保持不变时，反应达到了平衡状态，C不符合题意； D．反应物、按物质的量之比1∶3充入容器，即反应物按化学计量数比投料，反应过程中、的物质的量之比始终为1:3，因此该比值无法作为平衡的判断依据，D符合题意；故选D。 5．在一定温度下，体积为的恒容密闭容器内发生某一反应，其中气体的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示，下列表述正确的是 A．该反应的化学方程式为 B．在时， C．容器内达到平衡状态时的压强与起始时的压强之比为 D．时，反应的正、逆反应速率相等，达到平衡状态 【答案】C 【详解】A．达到平衡时Y减少8mol增加5mol，根据变化量之比是化学计量数之比可知该反应的化学方程式为，A错误； B．时，同方向反应速率比等于计量系数比，故；B错误； C．同温同压，气体压强比等于前后气体总物质的量之比，由图可知，反应前物质的量之和为10mol，平衡后物质的量之和为7mol，C正确； D．平衡时反应体系各组分的含量不变，t2之后，X、Y的量还在变化，反应未达到平衡状态，D错误； 答案选C。 6．一定条件下，向10L恒温恒容密闭容器中充入X(g)、Y(g)和Z(g)，这三种物质的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示，下列说法正确的是 A．容器内发生反应的化学方程式为 B．4～5min内，容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变 C．当反应达到平衡状态时，向容器中通入一定量的Ar(不参与反应)，该反应的化学反应速率增大 D．反应开始时与反应达到平衡状态时的容器内气体的总物质的量之比为9∶11 【答案】B 【详解】A．根据图示，X和Y是反应物，Z是生成物，X、Y、Z的变化量之比是0.4∶0.2∶0.2=2∶1∶1，最终三者同时存在，为可逆反应，反应的化学方程式为：，A错误； B．4～5min内，已达到平衡状态，容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变，B正确； C．恒容条件下，向容器中通入一定量的Ar(不参与反应)，反应物气体浓度不变，反应速率不变，C错误； D．反应开始时与反应达到平衡状态时的容器内气体的压强之比等于物质的量之比：，D错误；答案选B。 7．一定温度下，在恒容密闭容器中加入等物质的量的和，发生反应：，t min后反应达到最大限度，下列说法正确的是 A．反应过程中，体系压强始终不变 B．t min时，各物质逆反应速率数值相等 C．t min时，和的浓度一定相等 D．改变温度，可以改变该反应进行的程度 【答案】D 【详解】A．该反应的正反应为气体物质的量减少的反应，恒容下压强会减小，直到平衡时不再变化，因此反应过程中压强并非始终不变，A错误； B．平衡时各物质的逆反应速率之比等于化学计量数之比，B错误； C．t min时，反应达到平衡，但是和的浓度不一定相等，C错误； D．改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度，亦即改变该反应的化学平衡状态，故改变温度，可以改变该反应进行的程度，D正确；故选D。 8．是工业制硫酸中的一步重要反应。一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量的和发生该反应，各物质浓度c随时间t的变化曲线如图。下列说法正确的是 A．曲线3为随时间t的变化曲线 B．a点时，消耗的速率小于生成的速率 C．上述过程中容器内且保持不变 D．向容器中通入一定量的氩气，可缩短达到平衡的时间 【答案】C 【详解】A．由图可知，曲线2、3代表物质为反应物，曲线1代表物质为生成物，且0 ～ 30 min内曲线1、2、3代表物质的△c分别为0.8mol/L、(1.0 -0.2)mol/L = 0.8mol/L、(0.5-0.1)mol/L = 0.4mol/L，即浓度变化量之比分别为2∶2∶1，反应为则曲线1、2、3分别代表SO3、SO2、O2的浓度随时间t的变化，故A错误； B．由图可知，a点时反应没有达到平衡状态，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，即a点时消耗O2的速率大于生成O2的速率，故B错误； C．由图可知，起始时c(SO2):c(O2)= 1.0 mol/L : 0.5 mol/L=2∶1，反应为，即△c(SO2): △c(O2)= 2∶1，所以反应过程中容器内c(SO2): c(O2)= 2∶1且保持不变，故C正确； D．恒温恒容条件下，向容器中通入一定量的氩气，总压强增大，但反应物、生成物的浓度不变，反应速率不变，即通入一定量的氩气对反应速率无影响，不能缩短达到平衡的时间，故D错误； 故选C。 9．T℃时在2L刚性密闭容器中使与发生反应生成。反应过程中X、Y、Z的浓度变化如图1所示；若保持其他条件不变，温度分别为和时，Y的体积百分含量与时间的关系如图2所示。则下列结论错误的是 A．温度： B．容器中发生的反应可表示为： C．反应进行的前4min内，用X表示的反应速率 D．当容器内混合气体的总压强不随时间改变时，该反应一定处于平衡状态； 【答案】A 【详解】A．根据“先拐先平，数值大”，温度：，故A错误； B．0~3min内，X的物质的量减少0.6mol、Y的物质的量减少0.2mol、Z的物质的量增多0.4mol，化学计量数之比等于变化量之比，容器中发生的反应可表示为：，故B正确； C．0~4min内，X的物质的量减少0.6mol，用X表示的反应速率，故C正确； D．反应后气体物质的量减少，压强是变量，当容器内混合气体的总压强不随时间改变时，该反应一定处于平衡状态，故D正确； 选A。 10．Ⅰ．在体积均为的甲、乙两个恒容密闭容器中，分别加入相同质量的一定量炭粉和水蒸气，发生反应，在不同温度下反应的过程如下图所示： (1)甲容器中，内的平均反应速率 。 (2)甲容器中，A点正反应速率 B点的逆反应速率(填“>”、“<”或“=”)。 (3)反应过程中，两个容器温度：甲 乙(填“>”、“<”或“=”)。 (4)乙容器中C点时，的体积分数为 。(已知某物质的体积分数) Ⅱ．可用于解毒西药和织物及纸浆漂白的脱氯剂等。在实验室，我们可以用硫代硫酸钠与稀硫酸的反应来探究影响反应速率的因素。某同学设计了如表系列实验： 实验序号 反应温度/℃ 溶液 稀硫酸 ① 20 10.0 0.10 10.0 0.50 0 ② 40 0.10 0.50 ③ 20 0.10 4.0 0.50 (5)写出硫代硫酸钠与稀硫酸反应的离子方程式 。 (6)实验①、②可探究温度对反应速率的影响，则 。 (7)实验 (填序号)可探究浓度对反应速率的影响，则 。 【答案】(1) (2)> (3)> (4)30% (5) (6)10.0 (7)①、③ 6.0 【详解】（1）甲容器中，内CO的物质的量增加1.5mol，根据反应方程式，可知H2的物质的量增加1.5mol，平均反应速率 。 （2）甲容器中，A点反应物浓度大于B点反应物浓度，A点正反应速率大于B点的正反应速率，B点反应达到平衡，B点的正反应速率等于B点的逆反应速率；所以A点正反应速率大于B点的逆反应速率。 （3）两个容器温度：甲中反应速率大于乙，所以反应温度甲>乙。 （4）乙容器中C点时，CO的物质的量为1.2mol，则反应消耗1.2molH2O、同时生成1.2molH2，的体积分数为。 （5）硫代硫酸钠与稀硫酸反应生成氯酸钠、二氧化硫气体、S沉淀，反应的离子方程式为； （6）实验①、②可探究温度对反应速率的影响，根据“控制变量法”，反应物浓度相等，则10.0mL。 （7）实验①、③中硫酸浓度不同，根据“控制变量法”，实验①、③可探究浓度对反应速率的影响，实验需要硫代硫酸钠浓度相等，溶液总体积相等，则=10.0mL、6.0mL。 拓展培优 1．向体积均为2L的两恒容容器中分别充入2molX和1molY发生反应：，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示，下列说法正确的是 A．该反应为吸热反应 B．气体总物质的量：n(a)>n(c) C．当时，则内，c点乙容器反应的平均速率为： D．反应速率： 【答案】C 【详解】A．由分析可知，该反应为放热反应，A错误； B．由分析可知，该反应为放热反应，由图可知，a、c两点气体压强相同，a点的反应温度高于c点，由理想气体状态方程可知，a点气体的总物质的量小于c点，B错误； C．乙为恒温容器，初始压强2p，时压强p ，恒温恒容，压强与物质的量成正比，初始物质的量3mol（2 molX+1 molY），时物质的量为1.5mol（压强减半），设转化Y物质的量为x ，则： 反应： 总物质的量：3-2x=1.5，解得x=0.75mol，，C正确； D．c 点乙容器未达平衡（压强仍在减小），反应正向进行，；b点达平衡，，未达平衡前，逐渐增大，则，故，D错误； 故选D。 2．某温度下，在2L恒容密闭容器中加入X，发生反应，有关数据见下表。下列说法正确的是 时间段 0~10s 0~20s 0~30s 0.05 0.03 0.02 A．5s时，Y的浓度等于 B．0~20s内，用X表示的平均速率为 C．反应到20s时，已经达到化学平衡状态 D．容器内气体Y的体积分数不再变化时，达到化学反应的限度 【答案】C 【详解】A．由可知，0~10s内Y的平均速率为，但5s时的瞬时速率更高，故5s时Y的浓度应大于，A错误； B．X为固体，其浓度不参与速率计算，无法用X表示反应速率，B错误； C．20s时Z的浓度为；30s时Z的浓度为。因20s后Z的浓度不再变化，故反应在20s时已达到平衡，C正确； D．Y和Z的物质的量比始终为1:2，体积分数恒定，无法作为平衡标志，D错误；故选C。 3．保持温度恒定，向某恒容容器中按体积比1：3：1充入CO2、H2和Ar。同时发生反应I：及反应II：。已知分压=总压×物质的量分数。则下列不能作为反应I达到平衡状态的判据是。 A．H2与H2O的总物质的量不再变化 B．容器的总压强不再改变 C．混合气体的平均摩尔质量不再变化 D．Ar的分压不再改变 【答案】D 【详解】A．反应I中H2与H2O的总物质的量变化为0，但反应II中H2减少3ymol、H2O增加ymol，总减少2ymol。当总物质的量不变时，即y确定时，甲醇的浓度不再改变，反应II达到平衡，则二氧化碳、氢气、水和甲醇的浓度不再改变，根据平衡常数的定义和计算式可知，CO的浓度也不再改变，则反应I也平衡，因此A可作为判据，A不符合； B．容器的总压强不再改变反应，说明总物质的量不变，结合选项A可知，反应II和反应I均平衡，B不符合； C．气体总质量守恒，混合气体的平均摩尔质量不变，说明气体总物质的量不变，结合选项A可知，反应II和反应I均平衡，C不符合； D．设初始压强为P0，则Ar的分压，始终恒定，则与反应进程无关，D符合；综上，选D。 4．氮的氧化物是造成酸雨、光化学烟雾等环境问题的成因之一，工业上常用NH3和CO等还原剂处理NO。 Ⅰ．用氨气还原NO。化学反应为（g代表气态）。某温度下，在2L恒容密闭容器中充入4molNH3和6molNO发生上述反应，测得各物质的物质的量随时间变化如下图所示。 (1)曲线d代表 （填化学式）的物质的量与时间关系。 (2)下列说法中能表明该反应一定达到平衡状态的是______（填标号）。 A．容器中气体密度不随时间变化 B．容器中气体平均摩尔质量不随时间变化 C．容器中气体总压强不随时间变化 D．容器中N2（g）和H2O（g）浓度之比不随时间变化 (3)0~6min内N2的平均反应速率v（N2）为 （可用最简分数表示）。N点时NO转化率为 %（结果保留三位有效数字）。 (4)M点正反应速率 （填“大于”“小于”或“等于”，下同）逆反应速率；正反应速率M点 N点。 Ⅱ．CO还原NO。汽车尾气中NO和CO在常温催化下反应为，在体积均为2L的恒容的甲、乙密闭容器中，均投入4molCO（g）和4molNO（g），分别在恒温、绝热条件下发生上述反应。测得气体总压强与时间关系如下图所示。 提示：绝热密闭容器指反应体系与外界没有能量交换、没有物质交换。 (5)正反应是 （填“放热”或“吸热”）反应。甲容器是 （填“恒温”或“绝热”）密闭容器。 (6)气体总物质的量a （填“>”“<”或“=”）b．a点N2的浓度为 mol·L-1。 【答案】(1)N2 (2)BC (3) 54.5 (4)大于 大于 (5)放热 绝热 (6) > 0.5 【详解】（1）根据反应，和是反应物，物质的量减少，和是生成物，物质的量增加。由化学计量数可知，，即物质的量变化量大于。曲线a、b物质的量减少，为反应物，a减少快是，b是；曲线c、d物质的量增加，c增加多是，d是； 故答案为：； （2）A．反应中所有物质均为气态，气体总质量m不变，容器体积V不变，根据，密度始终不变，不能表明平衡，故A错误； B．气体总质量m不变，反应前后气体物质的量n变化（4+6≠5+6），平均摩尔质量，当M不随时间变化，说明n不变，反应达平衡，故B正确； C．反应前后气体物质的量变化，恒容时压强p与n成正比，总压强不随时间变化，说明n不变，反应达平衡，故C正确； D．和浓度之比等于化学计量数之比5：6，浓度比不随时间变化不能表明平衡，因为反应过程中按计量数生成，比例可能始终为5：6，故D错误； 故答案为：BC； （3）0-6min，对应的是M点，所以设的变化量为6xmol，则，M点表示和的物质的量相等，即4-4x=6x，x=0.4mol， 0~6min内N2的平均反应速率；N点时，设的变化量为6ymol，则 N点表示和的物质的量相等，即6-6y=5y，mol，NO的转化率； 故答案为：；54.5； （4）M点时反应未达平衡，M点后，反应物仍在减少，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率；从M到N，反应物浓度减小，生成物浓度增大，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，所以正反应速率M点大于N点； 故答案为：大于；大于； （5）绝热条件下温度升高，压强增大，恒温时反应气体物质的量减小，压强应减小，甲容器压强先增大后减小，开始时压强增大是因为反应放热，说明正反应是放热反应；甲容器压强先增大（因放热温度升高导致压强增大幅度超过物质的量减小幅度）后减小，所以甲是绝热密闭容器； 故答案为：放热；绝热； （6）反应，该反应放热，气体总物质的量减小，a点时甲（绝热）、乙（恒温）压强相同，但甲温度高，根据，恒容条件下温度高时物质的量n更小，所以气体总物质的量a>b；设a点时生成物质的量为x，则： 恒温时（乙容器），起始压强为8p，a点压强为7p，根据压强之比等于物质的量之比：，解得x=1mol。容器体积2L，则浓度为 故答案为：>；0.5。 5．恒温、恒容条件下，向容积为5L的密闭容器中充入和，发生反应：，经后达到平衡状态，测得A的浓度为、测得D的化学反应速率为。 (1)其它条件不变时，只改变下列一个条件，对反应速率的影响(填“加快”、“减慢”或“不变”) ①升高温度，反应速率 ； ②通入与反应无关的气体，则反应速率 。 (2)到达平衡后B的转化率为 ，以B的浓度变化表示该反应的平均速率 。D的化学计量数x为 。 (3)该条件下反应一段时间，下列能说明反应达到平衡状态的是_______。 A．气体的密度保持不变 B．A与C浓度保持不变的状态 C． D．气体的压强保持不变的状态 (4)到达平衡后与起始时的压强之比为 ，若起始时容器内总压强为，则平衡时气体C的分压为 (已知：气体分压=总压强×该气体的物质的量分数)。 【答案】(1)加快 不变 (2)75.0% 4 (3)BD (4)1.15:1 0.3p 【详解】（1）其它条件不变时，只改变下列一个条件，对反应速率的影响为： ①升高温度，反应速率加快； ②通入与反应无关的气体，恒容条件下，反应物与生成物的浓度不变，反应速率不变。 （2）根据分析，到达平衡后B的转化率为：；以B的浓度变化表示该反应的平均速率为：；根据分析，D的化学计量数x为：4。 （3）该条件下反应一段时间，下列能说明反应达到平衡状态的是： A．气体的总质量不变，容器的体积不变，则气体的密度一直不变，无法证明反应已达到平衡状态，A错误； B．A为反应物，被消耗减少，C为生成物产生增加，当A与C浓度保持不变时，可以说明反应已达到平衡状态，B正确； C．，不符合反应速率之比=计量数之比，不能证明反应已达到平衡状态，C错误； D．容器的体积不变，气体的物质的量在改变，根据，当气体的压强保持不变时，可以说明反应已达到平衡状态，D正确； 故答案为：BD。 （4）根据；若起始时容器内总压强为，则平衡时的压强为，则平衡时气体C的分压为。 6．在化学反应的研究和实际应用中，人们除了选择合适的化学反应以实现所期待的物质转化，还要关注化学反应进行的快慢和程度。回答下列问题： I.在一定温度下，向恒容密闭容器中投入和，反应生成。测得各物质浓度与时间关系如图1所示。 (1)该反应的化学方程式为 。 (2)，Y的平均反应速率为 。 (3)a点时X的转化率为 (保留1位小数)，此时X、Y、Z的物质的量浓度之比为 ；b点时， (填“>”“＜”或“=”)。 (4)下列能表明该反应已经达到平衡状态的是_______(填字母)。 A．保持不变 B．Z的体积分数保持不变 C．混合气体密度保持不变 D．混合气体压强保持不变 II.化学反应速率往往受到反应条件的影响。一定条件下，溶液的酸碱性对光催化染料R降解反应的影响如图2所示。 (5)在之间，时R的平均降解速率为 。 (6)根据图2所示信息，可以得到化学反应速率与溶液的酸碱性的关系为 。 【答案】(1) (2) (3) 33.3% 16:7:16 ＞ (4)AB (5) (6)其他条件相同时，溶液酸性越强，R的降解速率越快 【详解】（1）在一定温度下，向恒容密闭容器中投入和，反应生成，可根据图1中物质的变化量确定各物质的系数，反应10min， 可知方程式表示为：。 故答案为：。 （2）反应速率的计算公式。 故答案为：。 （3）求a点时X的转化率需列三段式，设转化了的X的浓度为 图中a点X和Z的浓度相同，即，解得； a点时X的转化率=。 此时X、Y、Z的物质的量浓度之比为 16:7:16。 b点时平衡正移，＞。 故答案为：33.3%     16:7:16     ＞。 （4）反应在恒容密闭容器中反应，在反应过程中始终变化，若保持不变则反应平衡了，A表明该反应已经达到平衡状态，A正确； Z的体积分数是Z的体积与总体积的比值，平衡正移Z的体积分数增大，逆移则减小，保持不变说明反应平衡的，B表明该反应已经达到平衡状态，B正确； 混合气体密度，该反应气体质量不变，容积不变，故密度保持不变，C不能表明该反应已经达到平衡状态，C错误； 该反应作为恒容装置，且反应前后气体系数不变，混合气体压强也始终不变，D不能表明该反应已经达到平衡状态，D错误。 故答案为：AB。 （5）图2中pH=10时，之间，R浓度的改变是， 故答案为：。 （6）根据图2所示信息，横坐标时间，纵坐标是浓度改变量，则斜率表示反应速率，图2中可看出pH越大(即酸性越小)斜率越小，可以得到化学反应速率与溶液的酸碱性的关系为其他条件相同时，溶液酸性越强，R的降解速率越快。 故答案为：其他条件相同时，溶液酸性越强，R的降解速率越快。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $