2.3 化学反应的快慢与限度 第2课时（同步讲义）化学鲁科版必修第二册

本高中化学讲义聚焦“化学反应的限度”核心知识点，系统梳理可逆反应的概念与特征，化学平衡状态的建立、特征及判断依据，以及温度、浓度、压强等外界条件对平衡移动的影响，形成“概念引入-状态分析-影响因素”的完整学习支架。 资料通过“即学即练”“实践应用”分层练习和“三段式法”计算模型，结合平衡状态判断表格等工具，培养学生证据推理与模型建构的科学思维，助力教师课堂教学效率提升，也便于学生课后回顾强化，弥补知识盲点。

第2章 化学键 化学反应规律 第3节 化学反应的快慢和限度 第2课时化学反应的限度 教学目标 1.理解可逆反应的概念、特点。 2.能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。 3.知道外界条件能影响化学平衡状态。 重点和难点 重点：可逆反应的判断 难点：判断化学反应是否达到平衡 ◆知识点一 化学反应的限度 1．可逆反应及其特征 (1)概念：在______条件下______向正、逆两个方向进行的化学反应。 (2)特征 ①相同条件下，同时向正、逆两个方向进行。 ②对于可逆反应来说，在一定条件下反应物不可能全部转化成产物，反应只能进行到一定的程度，这就是该化学反应在这个条件下所能达到的限度。 ③在可逆反应的化学方程式中，用“”代替“===”。如N2＋3H22NH3，其中氮气与氢气生成氨的反应称为正反应，氨分解为氮气和氢气的反应称为逆反应。 2．化学反应的限度 (1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到或完成的____________，即该反应进行的限度。 (2)对化学反应限度的理解 ①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大________。 ②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。 特别提醒 (1)反应不能进行彻底，反应物与产物共存的反应，才是可逆反应。 (2)化学平衡状态时，正、逆反应速率相等，但不等于零，反应正在进行。 (3)氯气与水反应为可逆反应，氯水中含有氯分子、氢离子、氯离子和次氯酸分子。 (4)正、逆反应同时发生。 (5)水结冰和冰融化为物理变化，不是可逆反应。 即学即练 1．下列说法正确的是 A．可逆反应达到最大限度后，正、逆反应速率均为0 B．对于放热反应，升高温度不能提高其化学反应速率 C．所有放热反应放出的能量都可以通过设计成原电池转化为电能 D．高炉炼铁的尾气中总是存在一定量的，这与反应过程可逆有关 2．在5 mL 0.1 mol/L KI溶液中滴加溶液5~6滴后，再进行下列实验，其中可证明反应是可逆反应的实验是 A．再滴加溶液，观察是否有AgI沉淀产生 B．加入振荡后，观察下层液体颜色 C．加入振荡后，观察下层液体颜色，再取上层清液，滴加溶液，观察是否有AgI沉淀产生 D．加入振荡后，观察下层液体颜色，再取上层清液，滴加KSCN溶液，观察是否有血红色 3．下列说法正确的是 A．任何可逆反应都有一定的限度 B．决定反应速率的主要因素是温度、催化剂、浓度等 C．化学平衡状态指的是反应物和生成物速率相等时的状态 D．物质发生化学反应，不一定都伴随有能量变化 4．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． 5．下列过程与可逆反应无关的是 A．高炉炼铁排放的尾气，随高炉的高度增加，CO的比例不变 B．氯气溶于水，溶液中既存在也存在 C．铜和浓硫酸在加热条件下能反应，不加热不能反应 D．和在接触室中反应生成 ◆知识点二 化学平衡 1．化学平衡状态的建立 (1)以反应2SO2＋O22SO3为例，在一定温度下，将0.02 mol SO2和0.01 mol O2通入1 L密闭容器中，依据反应进行阶段填空。 (2)在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率随时间的变化如图所示。 2．化学平衡状态 (1)概念：在一定条件下____________进行到一定程度时，反应物和生成物的______不再随时间的延长而发生变化，____________和____________相等，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。 (2)特征 3.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＋bBcC＋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：— 特别提醒 (1)化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度。 (2)化学反应达到化学平衡状态后反应物和反应产物的浓度不变，但不一定相等。 (3)化学反应达到化学平衡状态后，反应混合物中各组分的浓度一定.但与化学方程式中对应物质的化学计量数没有关系。 即学即练 1．一定条件下，将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生反应：。2 min末该反应达到平衡，生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列说法正确的是 A．混合气体的密度不再改变时，该反应达到平衡状态 B．A和B的物质的量之比为3：1时，该反应达到平衡状态 C．a点时， D．开始到平衡，用A表示的化学反应速率为 2．可逆反应达到平衡状态的重要特征是 A．正、逆反应的速率均为零 B．正、逆反应的速率相等 C．正逆反应继续进行 D．反应停止 3．已知工业合成氨的反应为可逆反应，下列叙述正确的是 A．混合气体的质量不变时，说明该反应一定达到平衡状态 B．将容器的体积扩大到原来的二倍，减小，增大 C．恒温恒容条件下，当混合气体的密度不再发生变化时，说明该反应一定达到平衡状态 D．恒温恒容条件下，当混合气体的平均相对分子质量不再变化时，说明该反应一定达到平衡状态 4．已知可与作用：，若该反应在一定温度下的恒容密闭容器中进行，以下情况能说明反应达到平衡状态的是 A．单位时间内消耗的同时，生成 B．NO的体积分数保持不变 C．混合气体的密度保持不变 D．NO、和的浓度之比为 5．在恒容绝热的密闭容器中，可逆反应：。不能作为达到化学平衡状态的标志的是 A．气体密度不再发生变化 B．反应体系温度不再改变 C．容器内总压强不再改变 D．A、B、C、D四种物质的物质的量之比为4：5：3：6 ◆知识点三 化学平衡移动及其影响因素 1．化学平衡移动 (1)概念：已达化学平衡的可逆反应中，当条件改变时，原来的化学平衡被破坏，并在新的条件下建立起新的化学平衡的过程。 (2)影响因素：__________________等。 2．化学平衡移动的理解 (1)化学平衡移动过程可表示为 (2)化学平衡移动的本质是不同程度地改变了v正和v逆，只有条件改变后v正≠v逆，平衡才发生移动。 3．外界条件对化学平衡的影响 （1）其他条件不变时，升高温度，平衡向___________方向移动；降低温度，平衡向___________方向移动。 （2）其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向____________方向移动。 （3）对于有气体参与的可逆反应： 特别提醒 1.平衡移动本质是正逆速率不等，催化剂、等体反应变压强平衡不移动。 2.固体纯液体、恒容充惰气不影响平衡，改变浓度才会使平衡移动。 3.压强仅作用于气体分子数不等的反应，且必须改变物质浓度才有效。 4.温度改变必使平衡移动，平衡移动只能减弱不能抵消外界变化。 即学即练 1．工业上制备硫酸的一步重要反应是： 。下列有关说法正确的是 A．为提高的平衡转化率，实际生产过程中，通入空气的量越多越好 B．为提高反应速率和平衡转化率，实际生产过程中，采用的压强越大越好 C．为提高的平衡转化率，实际生产过程中，反应温度越低越好 D．为提高原料利用率，实际生产过程中，、循环使用得越充分越好 2．一定量的气体在密闭容器中发生反应：xA(g) + yB(g)zC(g)，平衡时测得A的浓度为1.0mol/L，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的2倍，达新平衡后， 测得A的浓度降低为0.60 mol/L。下列有关判断正确的是 A．平衡向正反应方向移动 B．物质C的体积分数增大 C．x + y < z D．物质B的转化率降低 3．一定条件下，工业合成氨的反应在恒容密闭容器中进行，原理为。下列有关说法正确的是 A．达到平衡时，正反应速率为0 B．当、、的浓度比为1∶3∶2时，说明反应达到平衡 C．使用催化剂可同时加快正、逆反应速率，提高生产效率 D．混合气体的密度保持不变时，说明反应达到平衡 4．一定条件下，在的密闭容器中发生反应：。开始投入和末测得C的物质的量为。下列说法不正确的是 A．保持容器体积不变，充入氦气，反应速率不变 B． C．A的转化率为 D．通过调控反应条件，可以提高该反应的限度 5．某温度下，在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是 A．增大压强，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大 B．加入催化剂，平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大 C．恒容下，再充入一定量的H2O(g)，平衡不移动 D．恒容下，再充入一定量的CH2=CH2(g)，CH2=CH2(g)的平衡转化率减小 一、化学平衡状态的判断 反应 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 混合物体系中各成分的含量 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 ______ 各物质的质量或各物质的质量分数一定 ______ 各气体的体积或气体体积分数一定 ______ 总体积、总压强、总物质的量一定 ______ 正、逆反 应速率 的关系 在单位时间内消耗了m mol A的同时生成了m mol A ______ 在单位时间内消耗了n mol B的同时消耗了p mol C ______ v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q ______ 在单位时间内生成了n mol B的同时消耗了q mol D ______ 压强 m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件不变) ______ m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件不变) ______ 混合气体的平 均相对分子质量 当m＋n≠p＋q时，Mr一定 ______ 当m＋n＝p＋q时，Mr一定 ______ 温度 任何化学反应都伴随着能量的变化，当温度一定时(其他条件不变) ______ 体系的密度(ρ) 密度一定 ______ 其他 若体系颜色不再变化等 ______ 实践应用 1．恒温时，可逆反应在容积为的密闭容器中进行，不能说明反应已达平衡状态的是 A．气体的体积分数不再变化 B．容器内，气压不再改变 C．混合气体的平均相对分子质量不再改变 D．若为石墨，， 2．在容积不变的密闭容器中，发生反应，生成的COS(羰基硫)是一种粮食熏蒸剂，能够防止某些害虫和真菌的危害。下列情况能说明该反应一定达到化学平衡状态的是 A．正、逆反应速率都等于零 B．容器中气体的总质量不发生变化 C．消耗CO的速率与生成的速率相等 D．和的浓度均不再发生变化 3．已知（红色气体）和（无色气体）存在平衡：（放热反应），将一定量置于恒容容器中，下列分析错误的是 A．气体颜色不再改变是达到化学平衡状态的标志 B．反应过程中，生成的同时生成，能说明反应达到了限度 C．气体的密度不再改变不能判断该反应已达到平衡状态 D．反应过程中，与的浓度比为是达到化学平衡状态的标志 4．在一定温度下，反应达到平衡的标志是 A．单位时间内生成，同时生成 B．容器内的压强不随时间而变化 C．单位时间内生成，同时生成 D．、、的速率之比为 5．可逆反应达到平衡的标志是 A．混合气体的颜色不再改变 B． C．混合气体的密度保持不变 D．、、HI分子个数比为1：1：2 6．在一个不传热的固定容积的密闭容器中，可逆反应，当m、n、p、q为任意整数时，达到平衡的标志是 ①体系的密度不再改变        ②体系的温度不再改变 ③各组分的浓度不再改变        ④各组分的质量分数不再改变 ⑤反应速率 ⑥单位时间内m mol A发生断键反应，同时p mol C也发生断键反应 A．③④⑤⑥ B．②③④⑥ C．①③④⑤ D．①③④⑥ 二、化学平衡的相关计算——三段式法 (1)建立解题模式的方法：①写出有关反应的化学方程式。②找出各物质的起始量、变化量、平衡量。③根据已知条件列方程计算。 例如：　　　　 mA(g)＋nB(g)pC(g)　＋　qD(g) 起始量/mol a b c d 变化量/mol x(耗) (耗) (增) (增) 平衡量/mol a－x b－ c＋ d＋ (2)对于反应物：转化浓度＝起始浓度－平衡浓度；对于生成物：转化浓度＝平衡浓度－起始浓度。三个量中，只有转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比，起始浓度和平衡浓度则是任意的。 (3)转化率的计算：A的转化率＝×100%；“量”指物质的量、浓度、体积、质量等。 实践应用 1．在体积均为2 L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2.8 mol水蒸气，发生反应：。在不同温度下反应的过程如图所示。下列说法正确的是 A．由图像可知，甲、乙两个恒容密闭容器温度大小：甲<乙 B．甲容器中，A点正反应速率小于B点的逆反应速率 C．乙容器中，C点时，混合气体中CO的物质的量分数为30% D．达平衡时，甲容器内水蒸气的转化率约为42.9% 2．向2 L恒容密闭容器中通入A、B各10 mol，在一定温度下发生反应：，4 min时达到平衡，生成4 mol D，0~4 min内以A的浓度变化表示的平均反应速率为0.75 mol/(L·min)。下列说法错误的是 A． B．4 min时C的物质的量为4 mol C．平衡时B的转化率为20% D．0~4 min内以D的浓度变化表示的平均反应速率为0.5 mol/(L·min) 3．一定温度下，向容积为的恒容密闭容器中充入和，发生反应：，后反应达到平衡状态，此时气体的体积分数为，体系中和的浓度均为。下列说法不正确的是 A．增大的量不能使完全转化 B．平衡时的转化率为 C．平衡时体系内混合气体的总压强与起始时相等 D． 4．一定温度下在2L密闭容器中进行着某一反应，X气体、Y气体的物质的量随时间变化的曲线如图，下列叙述正确的是 A．反应的化学方程式为：3Y=2X B．t1min时，物质Y的转化率为40% C．t2min时，反应物的正反应速率等于逆反应速率 D．t3min时，反应停止 5．在催化剂作用下由粗硅制备的反应为。一定温度下，在某容积为2 L的恒容密闭容器中发生上述反应，起始加入足量的Si（s）、0.3 mol(g)和0.2 mol(g)，10 min后反应达到平衡，此时。下列说法正确的是 A．0～10 min内， B．10 min时， C．反应达到平衡时，(g)的转化率为20% D．反应达到平衡时， 6．催化氧化反应是工业上生产硫酸的关键步骤。某次实验中，向容积为5 L的恒温密闭容器中通入和，反应过程中部分物质的物质的量随反应时间变化的关系如图所示，下列说法正确的是 A．与充分反应后，转移电子的物质的量为2 mol B．2 min时的反应速率 C．2 min时， D．反应达到平衡时，的转化率为50%，则 考点一 可逆反应及其特点 【例1】下列各组反应中，属于可逆反应的一组是(　　) A.2H2O2H2↑＋O2↑，2H2＋O22H2O B.NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3，NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O C.H2＋I22HI,2HIH2＋I2 D.2Ag＋Br22AgBr,2AgBr2Ag＋Br2 解题要点三步快速解题法 写条件：分别写出题干中两个反应的完整反应条件（通电、点燃、加热、光照、催化剂、常温等） 比条件：严格对比两个反应的条件是否完全一致 定答案：条件完全一致→ 是可逆反应；条件不同→ 直接排除 【变式1-1】在密闭容器中加入2.0 mol SO2和1.0 mol O2，一定条件下发生如下反应2SO2＋O22SO3。反应达到平衡后，各物质的物质的量可能为(　　) 选项 n(SO2)/mol n(O2)/mol n(SO3)/mol A 2.0 1.0 0 B 1.0 0.8 1.0 C 0.20 0.10 1.80 D 0 0 2.0 【变式1-2】下列反应不属于可逆反应的是(　　) A．二氧化硫的催化氧化 B．氯气溶于水 C．工业合成氨 D．水电解生成H2和O2与H2在O2中的燃烧反应 考点二 化学反应的限度 【例2】已知反应：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，起始时向某密闭容器中通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反应达到平衡后，下列有关说法正确的是(　　) A．NO2中不可能含18O B．有1 mol N18O生成 C．S18O2的物质的量不可能为0.8 mol D．SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，说明该反应达到平衡 解题要点三步快速解题流程 1.先看是不是可逆反应若是：转化率＜100%，反应不停止，原子重新分布。 2.再看是否在判断平衡只认一条：各组分浓度 / 物质的量不再变化。 3.排除绝对化表述全部、完全、一定、停止、为 0 → 大概率错误。 【变式2-1】下列对于可逆反应2M(g)＋N(g)2P(g)达到平衡时的说法正确的是(　　) A.M、N全部变成了P B.反应已经停止 C.反应混合物中各组分的浓度不再改变 D.反应混合物中c(M)∶c(N)∶c(P)一定等于2∶1∶2 【变式2-2】一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。当SO2、O2、 SO3的浓度不再变化时，下列说法正确的是(　　) A．SO2和O2全部转化为SO3 B．正、逆反应速率相等且等于零 C．该反应已达化学平衡状态 D．SO2、O2、SO3的浓度一定相等 考点三 化学平衡状态的判断 【例3】煤焦与水蒸气的反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)(是吸热反应)是煤气化过程中的主要反应之一。若该反应在恒温、恒容的密闭体系中进行，仅通过以下数据可以判断t时刻反应是否达到平衡状态的是(　　) ①t时刻及其前后H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度； ②t时刻，H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度； ③t时刻，消耗H2O(g)的速率与生成CO(g)的速率； ④t时刻，生成CO(g)的速率与消耗H2(g)的速率。 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 解题要点三步解题流程 1. 1.看是否一正一逆 2. 2.看速率比是否等于系数比 3. 3.看物理量是否“变量不变” 【变式3-1】一定温度下，在某恒容的密闭容器中，建立化学平衡：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。下列叙述中不能说明该反应已达到化学平衡状态的是(　　) A．体系的压强不再发生变化 B．v正(CO)＝v逆(H2O) C．生成n mol CO的同时生成n mol H2 D．1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键 【变式3-2】一定条件下的可逆反应2NO2(红棕色)2NO(无色)＋O2(无色)，在恒压密闭容器中充入NO2，达到化学平衡状态的标志是(　　) A．反应停止了 B．NO的正反应速率与O2的逆反应速率相等 C．c(NO)∶c(O2)＝2∶1 D．气体的颜色不再变化 考点四 化学平衡移动 【例4】在一定条件下，下列可逆反应的平衡移动伴随着颜色变化，但颜色变化不受压强变化影响的是(　　) A．2NO2N2O4 B．2NO22NO＋O2 C．2HIH2＋I2 D．FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl 解题要点 1.看反应类型：气体 / 溶液 / 有无固体 2.看条件改变：浓度、压强、温度、催化剂 3.用勒夏特列原理：平衡向着减弱这种改变的方向移动 【变式4-1】工业上合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是(　　) A．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好 B．压强越高，反应速率越快，因此采取的压强越高越好 C．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂 D．可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨气溶解以提高反应速率 【变式4-2】将5 mL 0.005 mol·L－1 FeCl3溶液和5 mL 0.015 mol·L－1 KSCN溶液混合，达到平衡后呈红色，再将混合液分为5份，分别进行如下实验： 试管①：滴加4滴水，振荡 试管②：滴加4滴饱和FeCl3溶液，振荡 试管③：滴加4滴1 mol·L－1 KCl溶液，振荡 试管④：滴加4滴1 mol·L－1 KSCN溶液，振荡 试管⑤：滴加4滴1 mol·L－1 NaOH溶液，振荡 下列说法不正确的是(　　) A．对比试管①和②，为了证明增大反应物浓度，平衡正向移动 B．对比试管①和③，为了证明增大反应物浓度，平衡逆向移动 C．对比试管①和④，为了证明增大反应物浓度，平衡正向移动 D．对比试管①和⑤，为了证明减小反应物浓度，平衡逆向移动 考点五 化学平衡状态及相关计算 【例5】某温度时，在一个容积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，下列有关说法错误的是(　　) A．该反应的化学方程式为3X＋Y===2Z B．2 min时，反应达最大限度，但化学反应仍在进行 C．反应开始至2 min，Z的反应速率为0.05 mol·L－1·min－1 D．反应达到平衡时，压强是开始时的0.9倍 【变式5-1】在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于(　　)解题要点 ①写出有关反应的化学方程式。②找出各物质的起始量、变化量、平衡量。③根据已知条件列方程计算。 A.5% B.10% C.15% D.20% 【变式5-2】一定条件下，0.3 mol X(g)与0.3 mol Y(g)在容积固定的密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　) A．反应一段时间后，X与Y的物质的量之比仍为1∶1 B．达到平衡时，反应放出0.1a kJ的热量 C．达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，Z的正反应速率将不发生变化 D．X的体积分数保持不变，说明反应已达到平衡 基础达标 1．加氢转化成是综合利用实现“碳中和”的重要方式之一、一定温度下，在恒容、密闭容器中发生可逆反应：。当反应达到化学平衡状态时，下列说法正确的是 A．正、逆反应速率相等且等于零 B．的浓度不再变化 C． 和全部转化为和 D．的浓度一定相等 2．在一定条件下发生反应：，该反应的正反应为放热反应，下列有关说法不正确的是 A．升高温度能加快反应速率 B．达到平衡时， C．鼓入过量的，容器内仍含有 D．使用催化剂不能改变该反应限度 3．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 4．对于(放热反应)，下列说法中不正确的是 A．降低温度会使反应速率减小 B．使用某种新型催化剂能使完全转化为 C．达到平衡状态时，仍有与反应生成 D．反应物的总能量高于生成物的总能量 5．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 6．一定温度下，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 7．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 8．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应为。若该反应已达到化学平衡状态，则下列叙述正确的是 A．、完全转化为 B．、、的浓度一定相等 C．反应物和生成物浓度不再发生变化 D．正、逆反应速率相等且等于零 综合应用 9．合成氨是工业上的重要反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列说法不正确的是 A．增大压强既加快反应速率，又有利于平衡向合成氨方向移动 B．反应达平衡状态后，单位时间内生成1molN2的同时消耗3molH2 C．将氨分离出来，有利于平衡向合成氨方向移动 D．铁作催化剂既加快反应速率，又有利于平衡向合成氨方向移动 10．一定温度下，在恒容密闭容器中通入一定量I2和H2发生反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)，t min时反应达到平衡状态，下列说法不正确的是 A．t min前，该反应的正反应速率大于逆反应速率 B．t min时，正反应速率等于逆反应速率但不等于零 C．混合气体的颜色不再发生变化，说明反应达到平衡状态 D．t min时，n(H2)∶n(I2)∶n(HI)=1∶1∶2 11．一定条件下，在的恒容密闭容器中，充入等物质的量的和，部分物质的物质的量随时间变化如图，下列说法正确的是 A．时，的物质的量为 B．通过调控反应条件可以使完全转化为 C．时的转化率为 D．后，各物质的物质的量不再变化，说明反应已经停止 12．对于反应，下列有关说法不正确的是 A．当混合气体的平均摩尔质量不变，说明该反应达到平衡状态 B．在恒容容器内，反应达到平衡后，通入Ar，压强增大，但v(正)和v(逆)都不变 C．断裂键的同时，断裂键，说明该反应达到平衡状态 D．在容器中充入和，一定条件下充分反应，反应结束后，电子转移的物质的量为 13．一定条件下，在密闭容器中，发生合成氨反应：。下列说法错误的是 A．添加适当的催化剂可以加快化学反应速率 B．在未达到化学平衡之前正反应速率大于逆反应速率 C．与的物质的量浓度之比为1：3时，该反应一定达到化学平衡状态 D．升高温度能加快合成氨的速率 14．在一定温度下的密闭容器中，不能说明可逆反应已经达到平衡状态的标志是 A．HI的生成速率与HI的分解速率相等 B．HI的生成速率与的生成速率之比是2∶1 C．单位时间内一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂 D．单位时间里断裂2molHI的同时生成 15．工业上制取水煤气反应：。在恒容的密闭容器中充入和足量C发生反应，后测得为。下列有关说法正确的是 A．用C表示内的平均反应速率为 B．当和物质的量之比为时反应达到平衡状态 C．达到平衡时，能转化 D．增大浓度能加快反应速率 16．一定温度下，向2L密闭容器中加入足量C(s)并充入2molH2O(g)，发生反应：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，反应过程中测得如下数据，下列说法错误的是 t/min 0 2 4 6 8 10 n(H2)/mol 0 0.8 1.4 1.8 1.8 …… A．6min时，反应达到平衡状态，各组分的物质的量均不再改变 B．0min-2min时间段内，υ(H2)=0.2mol·L-1·min-1 C．该条件下，无论反应多长时间，c(H2)＜1mol·L-1 D．保持温度和体积不变，8min时向该容器中充入少量He(g)，平衡将会发生移动 拓展培优 17．实现“碳中和”，综合利用具有重要的意义。一定条件下，与制备气态甲醇（）的反应方程式为。 (1)一定温度下，在恒容密闭容器中进行该反应，当进行到某一时刻，、、、的浓度分别为、、、，反应达到平衡时，下列数据不可能出现的是__________。 A．， B．， C．， D．， (2)在容积为2L的恒温密闭容器中，充入和，测得和的物质的量随时间的变化情况如下表。 时间 0min 3min 6min 9min 12min 0 0.50 a 0.75 0.75 1 0.50 0.35 0.25 0.25 ①3~6min内，__________。 ②12min末时，混合气体中的物质的量分数为__________。已知：B的物质的量分数。 ③第3min时__________第9min时（填“”、“”或“”）。第12min时，_________。（填“”、“”或“”）。 (3)保持压强为5MPa，向密闭容器中投入一定量和发生上述反应，若投料比一定温度下发生上述反应，下列说法不能作为反应是否达到平衡的判断依据的是__________（填标号）。 a.容器内气体的密度不再变化 b.容器内气体的平均相对分子质量不再变化 c.的体积分数不再变化 d.断裂个H—H键的同时生成个水分子 e.容器中和的物质的量浓度相等 (4)甲醇燃料电池工作原理如图所示： 通入a气体的电极为原电池的________（填“正”或“负”）极，其电极反应式为________。 18．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_______。 19．在2L的恒容密闭容器中充入1mol CO和2mol ，一定条件下发生反应：，测得和的物质的量变化如图1所示，反应过程中的能量变化如图2所示。 (1)从反应开始至达到平衡，CO的平均反应速率v(CO)=___________，的平均反应速率v()=___________。平衡时的转化率为___________。 (2)下列措施能增大反应速率的是___________(填字母)。 A．升高温度 B．降低压强 C．减小的浓度 D．加入合适的催化剂 (3)下列描述中能说明上述反应达到平衡状态的是___________。 A．CO、和三种物质的浓度相等 B．混合气体的密度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．单位时间内消耗2mol 的同时生成1mol (4)该反应是___________反应(填“吸热”或“放热”)，已知断开1mol CO(g)和2mol 中的化学键需要吸收的能量为1924kJ，则断开1mol 中的化学键所需要吸收___________kJ的能量。 (5)汽车尾气(含有烃类、CO、、NO等物质)治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”，使CO和NO转化为无毒气体，其反应方程式为___________。 20．用合成燃料甲醇()是碳减排的新方向。某温度下，在体积为0.5L的密闭容器中，充入和，发生反应。 (1)该反应的能量变化如图所示。 ①该反应为_____(填“放热”或“吸热”)反应。 ②能判断该反应已达化学平衡状态的标志是_____(填字母)。 a．体积分数保持不变 b．容器中混合气体的质量保持不变 c．混合气体的平均相对分子质量保持不变 d．的生成速率与的生成速率相等 e．容器中浓度与浓度之比为1∶3 (2)合成燃料甲醇()的过程中伴随着下列副反应： 在不同温度下达到平衡，体系中、的选择性和的平衡转化率［］与温度的关系如图所示： 已知：的选择性，在250℃下反应达到平衡时容器中生成的浓度为_____，此时的平衡转化率_____。 (3)用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图： 则通入的一极是_____(填“a”或“b”)，若电路中转移电子，消耗的在标准状况下的体积为_____L。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2章 化学键 化学反应规律 第3节 化学反应的快慢和限度 第2课时化学反应的限度 教学目标 1.理解可逆反应的概念、特点。 2.能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。 3.知道外界条件能影响化学平衡状态。 重点和难点 重点：可逆反应的判断 难点：判断化学反应是否达到平衡 ◆知识点一 化学反应的限度 1．可逆反应及其特征 (1)概念：在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的化学反应。 (2)特征 ①相同条件下，同时向正、逆两个方向进行。 ②对于可逆反应来说，在一定条件下反应物不可能全部转化成产物，反应只能进行到一定的程度，这就是该化学反应在这个条件下所能达到的限度。 ③在可逆反应的化学方程式中，用“”代替“===”。如N2＋3H22NH3，其中氮气与氢气生成氨的反应称为正反应，氨分解为氮气和氢气的反应称为逆反应。 2．化学反应的限度 (1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度。 (2)对化学反应限度的理解 ①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大转化率。 ②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。 特别提醒 (1)反应不能进行彻底，反应物与产物共存的反应，才是可逆反应。 (2)化学平衡状态时，正、逆反应速率相等，但不等于零，反应正在进行。 (3)氯气与水反应为可逆反应，氯水中含有氯分子、氢离子、氯离子和次氯酸分子。 (4)正、逆反应同时发生。 (5)水结冰和冰融化为物理变化，不是可逆反应。 即学即练 1．下列说法正确的是 A．可逆反应达到最大限度后，正、逆反应速率均为0 B．对于放热反应，升高温度不能提高其化学反应速率 C．所有放热反应放出的能量都可以通过设计成原电池转化为电能 D．高炉炼铁的尾气中总是存在一定量的，这与反应过程可逆有关 【答案】D 【详解】A．可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率相等但不为0，反应处于动态平衡，A错误； B．升高温度会提高所有反应的速率（无论放热或吸热），B错误； C．只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池，非氧化还原的放热反应（如中和反应）无法实现，C错误； D．高炉炼铁中CO与Fe2O3的反应是可逆的，达到平衡后仍有CO残留，D正确； 故选D。 2．在5 mL 0.1 mol/L KI溶液中滴加溶液5~6滴后，再进行下列实验，其中可证明反应是可逆反应的实验是 A．再滴加溶液，观察是否有AgI沉淀产生 B．加入振荡后，观察下层液体颜色 C．加入振荡后，观察下层液体颜色，再取上层清液，滴加溶液，观察是否有AgI沉淀产生 D．加入振荡后，观察下层液体颜色，再取上层清液，滴加KSCN溶液，观察是否有血红色 【答案】D 【详解】A．KI本身过量，无论反应是否可逆，溶液中都存在大量I⁻，滴加溶液均会产生AgI沉淀，无法证明反应可逆，A错误； B．只要反应发生就会生成I2，加入振荡后下层均会显紫红色，无法证明反应是可逆反应，B错误； C．KI过量，无论反应是否可逆，上层清液中均存在I⁻，滴加溶液均会产生AgI沉淀，无法证明反应可逆，C错误； D．加入后下层显紫红色说明反应发生生成了I2，再取上层清液滴加KSCN溶液，若出现血红色，说明存在Fe3+，由于KI过量，仍然存在Fe3+未反应完全，可证明反应是可逆反应，D正确； 故选D。 3．下列说法正确的是 A．任何可逆反应都有一定的限度 B．决定反应速率的主要因素是温度、催化剂、浓度等 C．化学平衡状态指的是反应物和生成物速率相等时的状态 D．物质发生化学反应，不一定都伴随有能量变化 【答案】A 【详解】A．可逆反应不能完全进行到底，在一定条件下都会达到反应的最大限度（化学平衡状态），因此任何可逆反应都有一定的限度，A正确； B．决定反应速率的主要因素是反应物自身的性质，温度、浓度、催化剂只是外界影响因素，B错误； C．化学平衡状态的本质是正反应速率等于逆反应速率，不是反应物和生成物的速率相等，C错误； D．化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键生成，断键吸热、成键放热，因此所有化学反应都一定伴随能量变化，D错误； 故选A。 4．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。 5．下列过程与可逆反应无关的是 A．高炉炼铁排放的尾气，随高炉的高度增加，CO的比例不变 B．氯气溶于水，溶液中既存在也存在 C．铜和浓硫酸在加热条件下能反应，不加热不能反应 D．和在接触室中反应生成 【答案】C 【详解】A．高炉炼铁中CO比例不变说明反应达到化学平衡，属于可逆反应，A不符合题意； B．Cl2溶于水存在可逆反应：，溶液中既存在也存在，B不符合题意； C．铜与浓硫酸在加热时反应生成SO2等产物，常温下不反应，不是可逆反应，C符合题意； D．SO2与O2生成SO3是典型的可逆反应：2SO2 + O22SO3，D不符合题意； 故选C。 ◆知识点二 化学平衡 1．化学平衡状态的建立 (1)以反应2SO2＋O22SO3为例，在一定温度下，将0.02 mol SO2和0.01 mol O2通入1 L密闭容器中，依据反应进行阶段填空。 (2)在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率随时间的变化如图所示。 2．化学平衡状态 (1)概念：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化，正反应速率和逆反应速率相等，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。 (2)特征 3.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＋bBcC＋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：— 特别提醒 (1)化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度。 (2)化学反应达到化学平衡状态后反应物和反应产物的浓度不变，但不一定相等。 (3)化学反应达到化学平衡状态后，反应混合物中各组分的浓度一定.但与化学方程式中对应物质的化学计量数没有关系。 即学即练 1．一定条件下，将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生反应：。2 min末该反应达到平衡，生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列说法正确的是 A．混合气体的密度不再改变时，该反应达到平衡状态 B．A和B的物质的量之比为3：1时，该反应达到平衡状态 C．a点时， D．开始到平衡，用A表示的化学反应速率为 【答案】D 【详解】A．该反应中所有物质均为气体，反应前后总气体质量不变，容器为固定容积，体积始终不变，则混合气体密度始终保持不变，因此密度不变，不能说明反应达到平衡，A错误； B．初始投料，反应中A、B按照计量数消耗，因此任意时刻剩余恒为，不能说明反应达到平衡，B错误； C．a点时，D的物质的量仍在增大，说明反应仍正向进行，因此，C错误； D．平衡时生成，根据反应计量数，消耗A的物质的量，容器体积为，反应时间为，因此，D正确； 故选D。 2．可逆反应达到平衡状态的重要特征是 A．正、逆反应的速率均为零 B．正、逆反应的速率相等 C．正逆反应继续进行 D．反应停止 【答案】B 【详解】A．化学平衡是动态平衡，达到平衡时正、逆反应速率相等但不为零，A错误； B．可逆反应达到平衡状态的重要特征是正、逆反应的速率相等且不为0，B正确； C．正、逆反应继续进行是动态平衡的特点，但未达到平衡时正逆反应也在持续进行，不是平衡状态的独有特征，C错误； D．平衡状态下反应并未停止，只是正逆反应速率相等，反应物和生成物浓度不再改变，实际上反应仍在进行，D错误； 故选B。 3．已知工业合成氨的反应为可逆反应，下列叙述正确的是 A．混合气体的质量不变时，说明该反应一定达到平衡状态 B．将容器的体积扩大到原来的二倍，减小，增大 C．恒温恒容条件下，当混合气体的密度不再发生变化时，说明该反应一定达到平衡状态 D．恒温恒容条件下，当混合气体的平均相对分子质量不再变化时，说明该反应一定达到平衡状态 【答案】D 【详解】A．合成氨反应中反应物和生成物均为气体，根据质量守恒，反应全过程混合气体总质量始终不变，因此质量不变无法说明达到平衡状态，A错误； B．容器体积扩大到原来的二倍，体系中各物质浓度均减小，正、逆反应速率均减小，B错误； C．恒温恒容条件下，混合气体密度，反应总质量不变，容器体积不变，因此密度始终为定值，无法说明达到平衡状态，C错误； D．混合气体平均摩尔质量为，相对分子质量与其在数值上相等，反应总质量恒定，该反应为气体分子数减小的反应，未平衡时总物质的量一直变化，也随之变化，当不变时说明不再改变，反应达到平衡状态，D正确； 故选D。 4．已知可与作用：，若该反应在一定温度下的恒容密闭容器中进行，以下情况能说明反应达到平衡状态的是 A．单位时间内消耗的同时，生成 B．NO的体积分数保持不变 C．混合气体的密度保持不变 D．NO、和的浓度之比为 【答案】B 【详解】A．单位时间内消耗和生成都代表正反应方向的速率，二者计量数比为1:2，任意反应时刻都满足该比例，正逆反应速率不一定相等，不能说明反应达到平衡状态，A错误； B．的体积分数是随反应进行变化的量，当其保持不变时，说明各组分含量不再改变，反应达到平衡状态，B正确； C．恒容容器中气体总体积不变，反应前后所有物质均为气体，根据质量守恒混合气体总质量也不变，因此混合气体密度为定值，密度不变不能说明反应达到平衡状态，C错误； D．三者浓度比等于化学计量数比仅为某一时刻的特殊情况，与初始投料、转化率有关，不代表浓度不再变化，不能说明反应达到平衡状态，D错误； 故选B。 5．在恒容绝热的密闭容器中，可逆反应：。不能作为达到化学平衡状态的标志的是 A．气体密度不再发生变化 B．反应体系温度不再改变 C．容器内总压强不再改变 D．A、B、C、D四种物质的物质的量之比为4：5：3：6 【答案】D 【详解】A．反应中C为固体，恒容条件下气体体积固定，反应正向进行时气体总质量减小，密度为变量，密度不再变化说明反应达到平衡，A不符合题意； B．容器为绝热体系，与外界无热交换，该反应放热，未平衡时体系温度会随反应进行发生变化，温度不再改变说明达到平衡，B不符合题意； C．恒容条件下压强与气体总物质的量、温度均有关，未平衡时反应正向或逆向进行，温度和气体总物质的量均会变化，导致总压强改变，总压强不变说明达到平衡，C不符合题意； D．四种物质的物质的量之比等于化学计量数之比，仅为反应过程中可能出现的某一特殊状态，不能说明各组分物质的量不再变化，无法判断是否达到平衡，D符合题意； 故答案为D。 ◆知识点三 化学平衡移动及其影响因素 1．化学平衡移动 (1)概念：已达化学平衡的可逆反应中，当条件改变时，原来的化学平衡被破坏，并在新的条件下建立起新的化学平衡的过程。 (2)影响因素：温度、浓度、压强等。 2．化学平衡移动的理解 (1)化学平衡移动过程可表示为 (2)化学平衡移动的本质是不同程度地改变了v正和v逆，只有条件改变后v正≠v逆，平衡才发生移动。 3．外界条件对化学平衡的影响 （1）其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。 （2）其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动。 （3）对于有气体参与的可逆反应： 特别提醒 1.平衡移动本质是正逆速率不等，催化剂、等体反应变压强平衡不移动。 2.固体纯液体、恒容充惰气不影响平衡，改变浓度才会使平衡移动。 3.压强仅作用于气体分子数不等的反应，且必须改变物质浓度才有效。 4.温度改变必使平衡移动，平衡移动只能减弱不能抵消外界变化。 即学即练 1．工业上制备硫酸的一步重要反应是： 。下列有关说法正确的是 A．为提高的平衡转化率，实际生产过程中，通入空气的量越多越好 B．为提高反应速率和平衡转化率，实际生产过程中，采用的压强越大越好 C．为提高的平衡转化率，实际生产过程中，反应温度越低越好 D．为提高原料利用率，实际生产过程中，、循环使用得越充分越好 【答案】D 【详解】A．通入空气的量越多，氧气的浓度越大，平衡正向移动，SO2的平衡转化率增大，但通入空气的量太多会带走热量造成能源的浪费，A错误； B．增大压强会增大反应速率，但压强越大设备的要求越高，会增加生产成本，B错误； C．温度越低反应速率越慢，达到平衡所需时间越长，且该反应为放热反应，温度越低平衡正向移动，SO2的平衡转化率增大，但温度过低会影响催化剂的活性和反应速率降低，C错误； D．为提高原料利用率，实际生产过程中，SO2、O2循环使用得越充分越好，D正确； 故选D。 2．一定量的气体在密闭容器中发生反应：xA(g) + yB(g)zC(g)，平衡时测得A的浓度为1.0mol/L，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的2倍，达新平衡后， 测得A的浓度降低为0.60 mol/L。下列有关判断正确的是 A．平衡向正反应方向移动 B．物质C的体积分数增大 C．x + y < z D．物质B的转化率降低 【答案】D 【详解】A．将容器的容积扩大到原来的两倍，则瞬间A的浓度为0.5mol/L，若平衡不移动，则A的浓度应为0.5mol/L，题干中再次达到平衡时，测得A的浓度为0.6mol/L，说明体积增大，平衡逆向移动，故A错误； B．平衡逆向移动，C的体积分数减小，故B错误； C．体积增大，压强减小，化学平衡逆向移动，所以逆向是气体体积增大的反应，即x+y＞z，故C错误； D．扩容平衡逆向移动，物质B的转化率降低，故D正确； 故选：D。 3．一定条件下，工业合成氨的反应在恒容密闭容器中进行，原理为。下列有关说法正确的是 A．达到平衡时，正反应速率为0 B．当、、的浓度比为1∶3∶2时，说明反应达到平衡 C．使用催化剂可同时加快正、逆反应速率，提高生产效率 D．混合气体的密度保持不变时，说明反应达到平衡 【答案】C 【详解】A． 化学平衡是动态平衡，达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，但不等于0，故A错误； B． 当、、的浓度比为1∶3∶2时，不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故B错误； C． 使用催化剂可同时加快正、逆反应速率，可提高单位时间内氨气的产率，提高生产效率，故C正确； D． 反应前后均为气体，气体的总质量保持不变，在恒容密闭容器中进行，混合气体的密度始终保持不变，不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故D错误； 故选C。 4．一定条件下，在的密闭容器中发生反应：。开始投入和末测得C的物质的量为。下列说法不正确的是 A．保持容器体积不变，充入氦气，反应速率不变 B． C．A的转化率为 D．通过调控反应条件，可以提高该反应的限度 【答案】B 【详解】A．保持容器体积不变，充入氦气，反应体系中各物质的浓度不变，反应速率不变，A项正确； B．D为固体，不能用D表示反应速率，B项错误； C．2min末测得C的物质的量为1mol，则，速率之比等于化学计量数之比，则，A转化的物质的量为0.75mol(L·min)×1L×2min=1.5mol，故A的转化率为，C项正确； D．通过调控反应条件，例如温度、浓度、压强等，可以提高该反应的限度，D项正确； 答案选B。 5．某温度下，在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是 A．增大压强，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大 B．加入催化剂，平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大 C．恒容下，再充入一定量的H2O(g)，平衡不移动 D．恒容下，再充入一定量的CH2=CH2(g)，CH2=CH2(g)的平衡转化率减小 【答案】D 【详解】A．平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，A错误； B．加入催化剂速率加快，不会影响平衡，平衡时的浓度不变，B错误；   C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，H2O(g)浓度增大，导致平衡正向移动，C错误； D．根据勒夏特列原理可知，恒容下，充入一定量的CH2=CH2(g)，导致平衡正向移动，但是CH2=CH2(g)自身的平衡转化率减小，D正确； 故选D。 一、化学平衡状态的判断 反应 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 混合物体系中各成分的含量 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 平衡 各物质的质量或各物质的质量分数一定 平衡 各气体的体积或气体体积分数一定 平衡 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 在单位时间内消耗了m mol A的同时生成了m mol A 平衡 在单位时间内消耗了n mol B的同时消耗了p mol C 平衡 v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q 不一定平衡 在单位时间内生成了n mol B的同时消耗了q mol D 不一定平衡 压强 m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件不变) 平衡 m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件不变) 不一定平衡 混合气体的平 均相对分子质量 当m＋n≠p＋q时，Mr一定 平衡 当m＋n＝p＋q时，Mr一定 不一定平衡 温度 任何化学反应都伴随着能量的变化，当温度一定时(其他条件不变) 平衡 体系的密度(ρ) 密度一定 不一定平衡 其他 若体系颜色不再变化等 平衡 实践应用 1．恒温时，可逆反应在容积为的密闭容器中进行，不能说明反应已达平衡状态的是 A．气体的体积分数不再变化 B．容器内，气压不再改变 C．混合气体的平均相对分子质量不再改变 D．若为石墨，， 【答案】B 【详解】A．X的体积分数不再变化，说明X的物质的量保持恒定，反应达到平衡状态，A不符合题意； B．该反应前后气体计量数相等，气体总物质的量始终不变，恒温恒容条件下容器内气压始终恒定，因此气压不再改变不能说明反应达到平衡状态，B符合题意； C．混合气体的平均摩尔质量，气体的物质的量不变，但是因生成固体Z，气体总质量随反应进行而变化，当M不变时说明气体总质量恒定，反应达到平衡状态，C不符合题意； D．反应速率比等于系数比，若为石墨，，生成石墨的正反应速率为，，二者速率比为，等于反应计量数之比，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D不符合题意； 故选B。 2．在容积不变的密闭容器中，发生反应，生成的COS(羰基硫)是一种粮食熏蒸剂，能够防止某些害虫和真菌的危害。下列情况能说明该反应一定达到化学平衡状态的是 A．正、逆反应速率都等于零 B．容器中气体的总质量不发生变化 C．消耗CO的速率与生成的速率相等 D．和的浓度均不再发生变化 【答案】D 【详解】A．化学平衡为动态平衡，达到平衡时正、逆反应速率相等但不为零，A错误； B．该反应中所有反应物、生成物均为气体，根据质量守恒，反应过程中气体总质量始终不变，因此总质量不变无法说明反应达到平衡，B错误； C．消耗CO和生成COS均对应正反应方向，二者速率相等仅能体现正反应的速率关系，无法说明正、逆反应速率相等，C错误； D．反应体系中各组分的浓度不再发生变化是化学平衡状态的特征标志，可说明反应一定达到平衡，D正确； 故选D。 3．已知（红色气体）和（无色气体）存在平衡：（放热反应），将一定量置于恒容容器中，下列分析错误的是 A．气体颜色不再改变是达到化学平衡状态的标志 B．反应过程中，生成的同时生成，能说明反应达到了限度 C．气体的密度不再改变不能判断该反应已达到平衡状态 D．反应过程中，与的浓度比为是达到化学平衡状态的标志 【答案】D 【详解】A．NO2为红色气体，气体颜色不再改变时，说明NO2浓度不再发生变化，能说明反应达到化学平衡状态，A正确； B．生成2mol NO2属于逆反应方向，生成1mol N2O4属于正反应方向，正、逆反应速率满足化学计量数关系，说明正、逆反应速率相等，反应达到了反应限度，B正确； C．反应前后气体总质量不变，恒容容器的体积也不变，由可知，混合气体的密度始终不变，因此密度不再改变不能判断该反应达到平衡状态，C正确； D．NO2与N2O4的浓度比为，该比例与起始投料、反应转化率有关，不能说明正、逆反应速率相等或浓度不再改变，不是达到化学平衡状态的标志，D错误； 故选D。 4．在一定温度下，反应达到平衡的标志是 A．单位时间内生成，同时生成 B．容器内的压强不随时间而变化 C．单位时间内生成，同时生成 D．、、的速率之比为 【答案】C 【详解】A．根据方程式中的化学计量数可知，反应达到平衡状态时，单位时间内生成n mol A2（逆反应）的同时生成2n mol AB（正反应）；选项中两物质的物质的量与计量数不成正比，反应未达到平衡状态，A不符合题意； B．该反应前后气体系数和相等，总物质的量不变，压强始终不随时间变化，不能作为判断平衡的标志，B不符合题意； C．单位时间内生成2n mol AB（正反应）的同时生成n mol B2（逆反应），说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，C符合题意； D．A2、B2、AB的速率之比为1:1:2仅反映反应化学计量比，不表示正逆反应速率相等，不能作为判断平衡的标志，D不符合题意； 故答案选C。 5．可逆反应达到平衡的标志是 A．混合气体的颜色不再改变 B． C．混合气体的密度保持不变 D．、、HI分子个数比为1：1：2 【答案】A 【详解】A．HI为无色气体，为紫红色气体，当混合气体的颜色不再变化时，不变，反应达到化学平衡状态，A正确； B．未指明速率表示的反应方向，不一定平衡，B错误； C．该反应反应前后气体的体积不变，在密闭容器中气体的质量不变，气体的密度一直不变，则混合气体的密度不变，不一定达到化学平衡状态，C错误； D．、和HI的分子个数比为1：1：2时，浓度可能仍会变化，不一定达到化学平衡状态，D错误； 故选A。 6．在一个不传热的固定容积的密闭容器中，可逆反应，当m、n、p、q为任意整数时，达到平衡的标志是 ①体系的密度不再改变        ②体系的温度不再改变 ③各组分的浓度不再改变        ④各组分的质量分数不再改变 ⑤反应速率 ⑥单位时间内m mol A发生断键反应，同时p mol C也发生断键反应 A．③④⑤⑥ B．②③④⑥ C．①③④⑤ D．①③④⑥ 【答案】B 【详解】①气体总质量不变，容器的容积恒定，所以密度始终不变，则密度不变不能判断是否达到平衡状态。 ②温度不变：容器不传热，反应有热效应，温度不变说明正逆反应速率相等，达到平衡，②是平衡标志。 ③各组分浓度不变：浓度不变是化学平衡的直接标志，③是平衡标志。 ④各组分质量分数不变：质量分数不变说明各物质的量不再变化，达到平衡，④是平衡标志。 ⑤速率比 v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q：反应任何阶段速率比都等于化学计量数比，无法说明正逆速率相等，⑤不是平衡标志。 ⑥ m mol A 断键（正反应）、p mol C 断键（逆反应）：速率比等于化学计量数比，说明正逆反应速率相等，⑥是平衡标志。 综上，达到平衡的标志为②③④⑥，对应选项B。 二、化学平衡的相关计算——三段式法 (1)建立解题模式的方法：①写出有关反应的化学方程式。②找出各物质的起始量、变化量、平衡量。③根据已知条件列方程计算。 例如：　　　　 mA(g)＋nB(g)pC(g)　＋　qD(g) 起始量/mol a b c d 变化量/mol x(耗) (耗) (增) (增) 平衡量/mol a－x b－ c＋ d＋ (2)对于反应物：转化浓度＝起始浓度－平衡浓度；对于生成物：转化浓度＝平衡浓度－起始浓度。三个量中，只有转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比，起始浓度和平衡浓度则是任意的。 (3)转化率的计算：A的转化率＝×100%；“量”指物质的量、浓度、体积、质量等。 实践应用 1．在体积均为2 L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2.8 mol水蒸气，发生反应：。在不同温度下反应的过程如图所示。下列说法正确的是 A．由图像可知，甲、乙两个恒容密闭容器温度大小：甲<乙 B．甲容器中，A点正反应速率小于B点的逆反应速率 C．乙容器中，C点时，混合气体中CO的物质的量分数为30% D．达平衡时，甲容器内水蒸气的转化率约为42.9% 【答案】C 【详解】A．由图可知，甲容器中较早达到平衡状态，所以甲容器中的温度比乙容器中的温度高，A错误； B．反应开始直至平衡，正反应速率逐渐减小，A点没有达到平衡状态，B点处于平衡状态，所以A点正反应速率＞B点正反应速率=B点逆反应速率，B错误； C．乙容器中C点时生成1.2 mol CO，根据计量关系可知同时消耗1.2 mol ，生成1.2 mol ，所以平衡时容器中、CO、的物质的量分别为1.6 mol、1.2 mol、1.2 mol，CO的物质的量分数为，C正确； D．根据方程式计量关系可知达平衡时甲容器中水蒸气的物质的量=生成CO的物质的量=1.5mol，平衡时CO转化率为，D错误； 故答案选C。 2．向2 L恒容密闭容器中通入A、B各10 mol，在一定温度下发生反应：，4 min时达到平衡，生成4 mol D，0~4 min内以A的浓度变化表示的平均反应速率为0.75 mol/(L·min)。下列说法错误的是 A． B．4 min时C的物质的量为4 mol C．平衡时B的转化率为20% D．0~4 min内以D的浓度变化表示的平均反应速率为0.5 mol/(L·min) 【答案】D 【详解】A．0~4min内反应的A的物质的量为，生成D为4mol，物质的量变化量之比等于化学计量数之比，即，解得，A正确； B．反应中C和D的化学计量数均为2，生成4mol D的同时会生成4mol C，故4min时C的物质的量为4mol，B正确； C．平衡时消耗B的物质的量为，B的转化率为，C正确； D．D为固体，固体浓度视为常数，不能用固体的浓度变化表示化学反应速率，D错误； 故答案选D。 3．一定温度下，向容积为的恒容密闭容器中充入和，发生反应：，后反应达到平衡状态，此时气体的体积分数为，体系中和的浓度均为。下列说法不正确的是 A．增大的量不能使完全转化 B．平衡时的转化率为 C．平衡时体系内混合气体的总压强与起始时相等 D． 【答案】C 【详解】A．可逆反应中反应物无法完全转化，增大M的量只能提高N的转化率，不能使N完全转化，A正确； B．设消耗N的物质的量为，列出三段式：，由N的体积分数为20%可列方程，解得，消耗M的物质的量为，M的转化率为，B正确； C．恒温恒容下，气体压强与总物质的量成正比，起始总物质的量为，平衡总物质的量为，平衡压强大于起始压强，C错误； D．生成P的物质的量为，则，D正确； 故选。 4．一定温度下在2L密闭容器中进行着某一反应，X气体、Y气体的物质的量随时间变化的曲线如图，下列叙述正确的是 A．反应的化学方程式为：3Y=2X B．t1min时，物质Y的转化率为40% C．t2min时，反应物的正反应速率等于逆反应速率 D．t3min时，反应停止 【答案】B 【详解】A．根据图像可发现，反应足够长时间后，体系中X和Y同时存在，且物质的量不变，说明这是一个可逆反应，反应开始至t1时间段内，，则反应方程式应为，A错误； B．t1 min时，，则，B正确； C．t2 min时，X、Y物质的量相等，但是还未达到平衡，接下来X的物质的量仍会增加，反应朝正反应方向移动，即，C错误； D．t3 min时，X、Y物质的量不再发生变化，反应达到平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，是动态平衡，反应并未停止，D错误； 故选B。 5．在催化剂作用下由粗硅制备的反应为。一定温度下，在某容积为2 L的恒容密闭容器中发生上述反应，起始加入足量的Si（s）、0.3 mol(g)和0.2 mol(g)，10 min后反应达到平衡，此时。下列说法正确的是 A．0～10 min内， B．10 min时， C．反应达到平衡时，(g)的转化率为20% D．反应达到平衡时， 【答案】C 【分析】根据题目信息，列三段式分析，据此分析。 【详解】A．10 min=600 s，，远小于，A错误； B．根据分析，平衡时，B错误； C．的转化率为，C正确； D．平衡时，，二者相等，D错误； 故选C。 6．催化氧化反应是工业上生产硫酸的关键步骤。某次实验中，向容积为5 L的恒温密闭容器中通入和，反应过程中部分物质的物质的量随反应时间变化的关系如图所示，下列说法正确的是 A．与充分反应后，转移电子的物质的量为2 mol B．2 min时的反应速率 C．2 min时， D．反应达到平衡时，的转化率为50%，则 【答案】D 【详解】A．该反应是可逆反应，反应物不能完全转化，因此​不可能完全反应，转移电子的物质的量小于，A错误； B．如图得，0~2 min内的平均反应速率为，不是时的瞬时反应速率，B错误； C．由图可知，后​和​的物质的量仍在变化，才达到平衡，因此时反应未达平衡，，C错误； D．反应达平衡时，​的物质的量从变为，反应消耗了，根据反应计量关系，消耗​的物质的量为，已知​转化率为，转化率，解得，D正确； 故选D。 考点一 可逆反应及其特点 【例1】下列各组反应中，属于可逆反应的一组是(　　) A.2H2O2H2↑＋O2↑，2H2＋O22H2O B.NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3，NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O C.H2＋I22HI,2HIH2＋I2 D.2Ag＋Br22AgBr,2AgBr2Ag＋Br2 【答案】C 【解析】可逆反应必须是在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应，A、B、D三项中反应条件不同，都不是可逆反应，只有C满足条件，故选C。 解题要点三步快速解题法 写条件：分别写出题干中两个反应的完整反应条件（通电、点燃、加热、光照、催化剂、常温等） 比条件：严格对比两个反应的条件是否完全一致 定答案：条件完全一致→ 是可逆反应；条件不同→ 直接排除 【变式1-1】在密闭容器中加入2.0 mol SO2和1.0 mol O2，一定条件下发生如下反应2SO2＋O22SO3。反应达到平衡后，各物质的物质的量可能为(　　) 选项 n(SO2)/mol n(O2)/mol n(SO3)/mol A 2.0 1.0 0 B 1.0 0.8 1.0 C 0.20 0.10 1.80 D 0 0 2.0 【答案】C 【解析】反应2SO2＋O22SO3是可逆反应，加入2.0 mol SO2和1.0 mol O2，最终各种物质都应该存在，不能全为反应物，也不能都为生成物，所以A、D错误；反应正向进行，所以向SO2生成SO3的方向进行，SO2与O2反应的物质的量关系为2∶1，所以SO2减小1 mol，消耗氧气0.5 mol，所以应该剩余氧气物质的量为0.5 mol，不能是0.8 mol，B错误，故合理选项是C。 【变式1-2】下列反应不属于可逆反应的是(　　) A．二氧化硫的催化氧化 B．氯气溶于水 C．工业合成氨 D．水电解生成H2和O2与H2在O2中的燃烧反应 【答案】D 【解析】二氧化硫的催化氧化生成SO3是可逆反应，故A正确；氯气溶于水，氯气与水反应生成HCl和HClO，是可逆反应，故B正确；工业合成氨是可逆反应，故C正确；水电解生成H2和O2与H2在O2中的燃烧反应，反应条件不同，不是可逆反应，故D错误。 考点二 化学反应的限度 【例2】已知反应：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，起始时向某密闭容器中通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反应达到平衡后，下列有关说法正确的是(　　) A．NO2中不可能含18O B．有1 mol N18O生成 C．S18O2的物质的量不可能为0.8 mol D．SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，说明该反应达到平衡 【答案】C 【解析】该反应为可逆反应，则通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反应达到平衡后，SO2、SO3、NO、NO2均含18O，故A错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2，不可能有1 mol N18O生成，故B错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2，则NO2、S18O2消耗都小于1 mol，所以S18O2的物质的量不可能为0.8 mol，故C正确；该反应为可逆反应，SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，不能说明该反应达到平衡，故D错误。 解题要点三步快速解题流程 1.先看是不是可逆反应若是：转化率＜100%，反应不停止，原子重新分布。 2.再看是否在判断平衡只认一条：各组分浓度 / 物质的量不再变化。 3.排除绝对化表述全部、完全、一定、停止、为 0 → 大概率错误。 【变式2-1】下列对于可逆反应2M(g)＋N(g)2P(g)达到平衡时的说法正确的是(　　) A.M、N全部变成了P B.反应已经停止 C.反应混合物中各组分的浓度不再改变 D.反应混合物中c(M)∶c(N)∶c(P)一定等于2∶1∶2 【答案】C 【解析】可逆反应的转化率达不到100%，即M、N不可能全部变成P，A项错误；平衡时正、逆反应速率相等，但不为0，即反应没有停止，B项错误；平衡时反应混合物中各组分的浓度不再改变，C项正确；平衡时反应混合物中c(M)∶c(N)∶c(P)不一定等于2∶1∶2，D项错误。 【变式2-2】一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。当SO2、O2、 SO3的浓度不再变化时，下列说法正确的是(　　) A．SO2和O2全部转化为SO3 B．正、逆反应速率相等且等于零 C．该反应已达化学平衡状态 D．SO2、O2、SO3的浓度一定相等 【答案】C 【解析】A项该反应是可逆反应，无论二者以何比例混合， 反应达到平衡时，SO2、O2不能完全转化为生成物SO3，错误；B项，可逆反应达到平衡时，反应仍然在进行，正、逆反应速率相等且不等于零，错误；C项，当SO2、O2、SO3的浓度不再改变时，任何物质的消耗速率等于生成速率，说明反应已达到化学平衡状态，正确；D项，当SO2、O2、SO3的浓度不再改变时，SO2、O2、SO3的浓度可能相等，也可能不相等，与加入物质的多少、反应条件有关，错误。 考点三 化学平衡状态的判断 【例3】煤焦与水蒸气的反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)(是吸热反应)是煤气化过程中的主要反应之一。若该反应在恒温、恒容的密闭体系中进行，仅通过以下数据可以判断t时刻反应是否达到平衡状态的是(　　) ①t时刻及其前后H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度； ②t时刻，H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度； ③t时刻，消耗H2O(g)的速率与生成CO(g)的速率； ④t时刻，生成CO(g)的速率与消耗H2(g)的速率。 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 【答案】B 【解析】t时刻及其前后各种气体的浓度不变时，该反应正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故①可以判断t时刻反应是否达到平衡状态；t时刻，各种气体的浓度只是一个数值，无法判断平衡状态，故②无法判断；无论反应是否达到平衡状态都存在消耗H2O(g)的速率与生成CO(g)的速率相等，所以不能据此判断平衡状态，故③无法判断；t时刻生成CO(g)的速率是正反应，消耗H2(g)的速率是逆反应，v(正)＝v(逆)可以判断平衡状态，故④可以判断t时刻反应是否达到平衡状态。 解题要点三步解题流程 1. 1.看是否一正一逆 2. 2.看速率比是否等于系数比 3. 3.看物理量是否“变量不变” 【变式3-1】一定温度下，在某恒容的密闭容器中，建立化学平衡：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。下列叙述中不能说明该反应已达到化学平衡状态的是(　　) A．体系的压强不再发生变化 B．v正(CO)＝v逆(H2O) C．生成n mol CO的同时生成n mol H2 D．1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键 【答案】C 【解析】A项，由于该反应前后气体体积改变，当体系的压强不再发生变化时，说明反应已达到化学平衡状态；B项，CO的正反应速率等于其逆反应速率，说明反应已达到化学平衡状态；C项，生成CO、H2均表示反应向正反应方向进行，没有表示出正、逆反应速率的关系，不能说明反应已达化学平衡状态；D项，H—H键断裂和H—O键断裂是两个相反的反应方向，1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键，即消耗1 mol H2的同时消耗了1 mol H2O，可知H2的消耗量等于其生成量，说明反应已达到化学平衡状态。 【变式3-2】一定条件下的可逆反应2NO2(红棕色)2NO(无色)＋O2(无色)，在恒压密闭容器中充入NO2，达到化学平衡状态的标志是(　　) A．反应停止了 B．NO的正反应速率与O2的逆反应速率相等 C．c(NO)∶c(O2)＝2∶1 D．气体的颜色不再变化 【答案】D 【解析】A项，反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，但反应并没有停止，故错误；B项，NO的正反应速率与O2的逆反应速率之比为2∶1时才能确定反应达到平衡状态，故错误；C项，c(NO)∶c(O2)始终是2∶1，不能作为判断是否达到平衡的依据，故错误；D项，混合气体的颜色不再改变，说明NO2气体的浓度不变，则反应达到平衡状态，故正确。 考点四 化学平衡移动 【例4】在一定条件下，下列可逆反应的平衡移动伴随着颜色变化，但颜色变化不受压强变化影响的是(　　) A．2NO2N2O4 B．2NO22NO＋O2 C．2HIH2＋I2 D．FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl 【答案】D 【解析】C项是等体积反应，改变压强颜色会发生变化，但是平衡不移动；D项是在溶液中进行的反应，压强对平衡无影响。 解题要点 1.看反应类型：气体 / 溶液 / 有无固体 2.看条件改变：浓度、压强、温度、催化剂 3.用勒夏特列原理：平衡向着减弱这种改变的方向移动 【变式4-1】工业上合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是(　　) A．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好 B．压强越高，反应速率越快，因此采取的压强越高越好 C．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂 D．可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨气溶解以提高反应速率 【答案】C 【解析】A项，温度高反应速率快，但温度过高会消耗更多的燃料，因此实际生产中的温度不是越高越好，故错误；B项，压强大反应速率快，但压强过高会增加设备的成本，因此实际生产中的压强不是越高越好，故错误；C项，可选用适当的催化剂提高反应速率，故正确；D项，加入水蒸气会降低反应体系的温度，且氨气溶于水并不能提高反应速率，故错误。 【变式4-2】将5 mL 0.005 mol·L－1 FeCl3溶液和5 mL 0.015 mol·L－1 KSCN溶液混合，达到平衡后呈红色，再将混合液分为5份，分别进行如下实验： 试管①：滴加4滴水，振荡 试管②：滴加4滴饱和FeCl3溶液，振荡 试管③：滴加4滴1 mol·L－1 KCl溶液，振荡 试管④：滴加4滴1 mol·L－1 KSCN溶液，振荡 试管⑤：滴加4滴1 mol·L－1 NaOH溶液，振荡 下列说法不正确的是(　　) A．对比试管①和②，为了证明增大反应物浓度，平衡正向移动 B．对比试管①和③，为了证明增大反应物浓度，平衡逆向移动 C．对比试管①和④，为了证明增大反应物浓度，平衡正向移动 D．对比试管①和⑤，为了证明减小反应物浓度，平衡逆向移动 【答案】B 【解析】试管②与①对比，只改变了Fe3＋浓度，A正确；FeCl3溶液和KSCN溶液反应的本质是Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，改变钾离子或氯离子的浓度对平衡没有影响，B错误；试管④与①对比，只改变了反应物SCN－的浓度，C正确；在原平衡体系中加入NaOH溶液，Fe3＋与之反应生成Fe(OH)3沉淀，溶液中Fe3＋的浓度减小，D正确。 考点五 化学平衡状态及相关计算 【例5】某温度时，在一个容积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，下列有关说法错误的是(　　) A．该反应的化学方程式为3X＋Y===2Z B．2 min时，反应达最大限度，但化学反应仍在进行 C．反应开始至2 min，Z的反应速率为0.05 mol·L－1·min－1 D．反应达到平衡时，压强是开始时的0.9倍 【答案】A　 【解析】分析图知Δn(X)＝0.3 mol、Δn(Y)＝0.1 mol、Δn(Z)＝0.2 mol，所以三者化学系数之比为3∶1∶2，该反应是可逆反应，化学方程式为3X＋Y2Z，A项错误；2 min时，反应达平衡，但化学反应没有停止，仍在进行，B项正确；v(Z)＝＝＝0.05 mol·L－1·min－1，C项正确；根据图象可知，开始时气体总物质的量为2 mol；平衡后气体总物质的量为0.9 mol＋0.7 mol＋0.2 mol＝1.8 mol，＝＝＝0.9，D项正确。 解题要点 ①写出有关反应的化学方程式。②找出各物质的起始量、变化量、平衡量。③根据已知条件列方程计算。 【变式5-1】在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2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，H2转化的物质的量为8 mol×25%＝2 mol。在一定条件下，N2与H2发生反应： 　　　　　　　　　　N2＋3H2 2NH3 起始物质的量/mol 2 8 0 转化物质的量/mol 2 平衡物质的量/mol 6 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×100%≈15%。 【变式5-2】一定条件下，0.3 mol X(g)与0.3 mol Y(g)在容积固定的密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　) A．反应一段时间后，X与Y的物质的量之比仍为1∶1 B．达到平衡时，反应放出0.1a kJ的热量 C．达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，Z的正反应速率将不发生变化 D．X的体积分数保持不变，说明反应已达到平衡 【答案】C 【解析】A项，反应过程中X与Y的变化量之比是1∶3，则反应一段时间后，X与Y的物质的量之比不可能仍为1∶1，错误；B项，达到平衡时，因可逆反应不能反应完全，则反应的X小于0.1 mol，反应放出的热量小于0.1a kJ，错误；C项，恒容条件下，达到平衡后，若向平衡体系中充入稀有气体，不影响反应物和生成物的浓度，反应速率也不变，正确； D项， 　　　　　X(g)＋　3Y(g)　　2Z(g) 起始/mol 0.3 0.3 0 变化/mol x  3x 2x 变后/mol 0.3－x 0.3－3x  2x X的体积分数为×100%＝50%， X的体积分数始终保持不变，不能说明反应已达到平衡，错误。 基础达标 1．加氢转化成是综合利用实现“碳中和”的重要方式之一、一定温度下，在恒容、密闭容器中发生可逆反应：。当反应达到化学平衡状态时，下列说法正确的是 A．正、逆反应速率相等且等于零 B．的浓度不再变化 C． 和全部转化为和 D．的浓度一定相等 【答案】B 【详解】A．化学平衡是动态平衡，反应达到平衡时正、逆反应速率相等但不等于零，A错误； B．各组分浓度不再改变是反应达到化学平衡状态的典型特征，因此反应达到平衡时的浓度不再变化，B正确； C．该反应为可逆反应，反应物无法完全转化为生成物，因此平衡时和不可能全部转化为和，C错误； D．反应达到平衡时仅能说明各组分浓度不再变化，浓度是否相等与初始投料、反应转化率有关，因此的浓度不一定相等，D错误； 答案选B。 2．在一定条件下发生反应：，该反应的正反应为放热反应，下列有关说法不正确的是 A．升高温度能加快反应速率 B．达到平衡时， C．鼓入过量的，容器内仍含有 D．使用催化剂不能改变该反应限度 【答案】B 【详解】A．无论反应放热或吸热，升高温度都能加快反应速率，因为温度升高会增加活化分子百分数和有效碰撞次数，故A正确； B．根据化学方程式，达到平衡时有，故B错误； C．鼓入过量，由于反应可逆，根据勒夏特列原理平衡会向右移动，但不会被完全消耗，容器内仍有存在，故C正确； D．使用催化剂能加快反应速率，但不改变反应限度（即化学平衡状态），故D正确； 答案选B。 3．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。 4．对于(放热反应)，下列说法中不正确的是 A．降低温度会使反应速率减小 B．使用某种新型催化剂能使完全转化为 C．达到平衡状态时，仍有与反应生成 D．反应物的总能量高于生成物的总能量 【答案】B 【详解】A．降低温度会减少分子动能，正逆反应速率均减小，A正确； B．催化剂只能改变反应速率，不能使平衡移动，SO2无法完全转化，B错误； C．平衡时正逆反应仍在进行，SO2与O2继续生成SO3，C正确； D．放热反应中反应物总能量高于生成物的总能量，D正确； 故选B。 5．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 【分析】A是反应物、C和D是生成物，三条曲线中有两条浓度增大、一条浓度减小，所以①代表A的变化，浓度变化量之比等于化学计量数之比，曲线②代表物质C的变化，曲线③代表物质D的变化。 【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。 6．一定温度下，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。 7．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。 8．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应为。若该反应已达到化学平衡状态，则下列叙述正确的是 A．、完全转化为 B．、、的浓度一定相等 C．反应物和生成物浓度不再发生变化 D．正、逆反应速率相等且等于零 【答案】C 【详解】A．合成氨反应为可逆反应，可逆反应不可能完全进行，因此氮气和氢气不可能完全转化为氨气，A错误； B．反应达到平衡时，氮气、氢气和氨气的浓度保持不变，但三者的浓度不一定相等，取决于初始投料和反应条件，B错误； C．化学平衡状态的特征是各物质的浓度不再随时间变化，因此反应物和生成物浓度不再发生变化符合平衡定义，C正确； D．化学平衡为动态平衡，正、逆反应速率相等，但速率不等于零（反应仍在进行），D错误； 故选C。 综合应用 9．合成氨是工业上的重要反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列说法不正确的是 A．增大压强既加快反应速率，又有利于平衡向合成氨方向移动 B．反应达平衡状态后，单位时间内生成1molN2的同时消耗3molH2 C．将氨分离出来，有利于平衡向合成氨方向移动 D．铁作催化剂既加快反应速率，又有利于平衡向合成氨方向移动 【答案】D 【解析】A．增大压强，反应速率加快，该反应是体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动即向有利于合成氨方向移动，故A正确； B．反应达平衡状态后，各物质的物质的量不变，因此单位时间内生成1molN2，也生成了3mol H2，同时消耗3molH2，则H2的物质的量未变，故B正确； C．将氨分离出来，生成物浓度减小，平衡向正向移动即合成氨方向移动，故C正确； D．铁作催化剂能加快反应速率，但不能使平衡移动，故D错误。 综上所述，答案为D。 10．一定温度下，在恒容密闭容器中通入一定量I2和H2发生反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)，t min时反应达到平衡状态，下列说法不正确的是 A．t min前，该反应的正反应速率大于逆反应速率 B．t min时，正反应速率等于逆反应速率但不等于零 C．混合气体的颜色不再发生变化，说明反应达到平衡状态 D．t min时，n(H2)∶n(I2)∶n(HI)=1∶1∶2 【答案】D 【解析】A．tmin前该反应未达到平衡，在向正反应移动，该反应的正反应速率大于逆反应速率，故A正确； B．tmin时，该反应达到平衡，正反应速率等于逆反应速率但不等于零，故B正确； C．混合气体的颜色不再发生变化，说明I2(g)的物质的量浓度不变，说明反应达到平衡状态，故C正确； D．未告知起始的I2和H2的物质的量，无法计算平衡时候n(H2)：n(I2)：n(HI)，故D错误； 答案选D。 11．一定条件下，在的恒容密闭容器中，充入等物质的量的和，部分物质的物质的量随时间变化如图，下列说法正确的是 A．时，的物质的量为 B．通过调控反应条件可以使完全转化为 C．时的转化率为 D．后，各物质的物质的量不再变化，说明反应已经停止 【答案】C 【解析】A．在VL的恒容密闭容器中，充入等物质的量的SO2和O2，由图可知SO2和O2的起始量均为10mol，2min内SO2的变化量为5mol，根据反应：，O2的变化量为2.5mol，则2min时，O2的物质的量为10mol-2.5mol=7.5mol，A错误； B．二氧化硫与氧气为可逆反应，通过调控反应条件不可以使SO2完全转化为SO3，B错误； C．5min时，SO2的变化量为8mol，起始物质的量为10mol，则SO2的转化率为，C正确； D．5min时，各物质物质的量不再发生变化，说明反应达到平衡状态，是一种动态平衡，反应并未停止，D错误； 故选C。 12．对于反应，下列有关说法不正确的是 A．当混合气体的平均摩尔质量不变，说明该反应达到平衡状态 B．在恒容容器内，反应达到平衡后，通入Ar，压强增大，但v(正)和v(逆)都不变 C．断裂键的同时，断裂键，说明该反应达到平衡状态 D．在容器中充入和，一定条件下充分反应，反应结束后，电子转移的物质的量为 【答案】D 【解析】A．该反应过程中气体总质量不变，总物质的量减少，混合气体的平均摩尔质量变大，当混合气体的平均摩尔质量不变，说明该反应达到平衡状态，故A正确； B．在恒容容器内，反应达到平衡后，通入Ar，压强增大，各反应物和生成物的浓度都不发生变化，v(正)和v(逆)都不变，故B正确； C．断裂1 mol N-H键的同时，断裂1 mol O-H键，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，故C正确； D．该反应是可逆反应，在容器中充入4 molNH3和5 molO2 ，反应物不能完全反应，电子转移的物质的量小于20 mol，故D错误； 故选D。 13．一定条件下，在密闭容器中，发生合成氨反应：。下列说法错误的是 A．添加适当的催化剂可以加快化学反应速率 B．在未达到化学平衡之前正反应速率大于逆反应速率 C．与的物质的量浓度之比为1：3时，该反应一定达到化学平衡状态 D．升高温度能加快合成氨的速率 【答案】C 【解析】A．催化剂可以降低反应的活化能，添加适当的催化剂可以加快化学反应速率，A正确； B．反应开始时，反应物浓度最大，生成物浓度为零，所以正反应速率大于逆反应速率，到达化学平衡状态时正反应速率才等于逆反应速率，B正确； C．与的物质的量浓度之比为1：3时，不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡状态，C错误； D．升高温度，反应物获得能量，活化分子百分数增大，反应速率加快，D正确； 故选C。 14．在一定温度下的密闭容器中，不能说明可逆反应已经达到平衡状态的标志是 A．HI的生成速率与HI的分解速率相等 B．HI的生成速率与的生成速率之比是2∶1 C．单位时间内一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂 D．单位时间里断裂2molHI的同时生成 【答案】D 【解析】A．HI的生成速率与HI的分解速率相等，说明正反应速率与逆反应速率相等，即达到平衡状态，A项正确； B．HI的生成速率与H2的生成速率之比是2∶1，根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比可知，当转换成同一物质H2后能反映出正反应速率与逆反应速率相等，即可说明达到平衡状态，B项正确； C．单位时间内一个H－H键断裂的同时有两个H－I键断裂，说明正反应速率与逆反应速率相等，即达到平衡状态，C项正确； D．单位时间里断裂2 mol HI的同时生成1 mol I2，只代表逆反应方向的速率，不能说明正反应速率是否等于逆反应速率，因此不能说明反应是否达到平衡状态，D项错误； 故选D。 15．工业上制取水煤气反应：。在恒容的密闭容器中充入和足量C发生反应，后测得为。下列有关说法正确的是 A．用C表示内的平均反应速率为 B．当和物质的量之比为时反应达到平衡状态 C．达到平衡时，能转化 D．增大浓度能加快反应速率 【答案】D 【解析】A．C为固体，不能用来表示化学反应速率，A错误； B．和为生成物，比例始终为1：1，不能判断达到平衡状态，B错误； C．该反应为可逆反应，达到平衡时，不能转化，C错误； D．为反应物，增大浓度能加快反应速率，D正确； 故选D。 16．一定温度下，向2L密闭容器中加入足量C(s)并充入2molH2O(g)，发生反应：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，反应过程中测得如下数据，下列说法错误的是 t/min 0 2 4 6 8 10 n(H2)/mol 0 0.8 1.4 1.8 1.8 …… A．6min时，反应达到平衡状态，各组分的物质的量均不再改变 B．0min-2min时间段内，υ(H2)=0.2mol·L-1·min-1 C．该条件下，无论反应多长时间，c(H2)＜1mol·L-1 D．保持温度和体积不变，8min时向该容器中充入少量He(g)，平衡将会发生移动 【答案】D 【解析】A．根据表格中的数据，6min和8min中的n(H2)的物质的量相同，因此达到了平衡状态，达到平衡状态时，各组分的物质的量均不变，A项正确； B．0min-2min时间段内，，B项正确； C．2molH2O完全反应生成2molH2，氢气的浓度为1mol·L-1，但反应是可逆反应，2molH2O不能完全反应，因此无论反应多长时间，c(H2)＜1mol·L-1，C项正确； D．保持温度和体积不变，8min时向该容器中充入少量He(g)，各组分的浓度不变，平衡不移动，D项错误； 答案选D。 拓展培优 17．实现“碳中和”，综合利用具有重要的意义。一定条件下，与制备气态甲醇（）的反应方程式为。 (1)一定温度下，在恒容密闭容器中进行该反应，当进行到某一时刻，、、、的浓度分别为、、、，反应达到平衡时，下列数据不可能出现的是__________。 A．， B．， C．， D．， (2)在容积为2L的恒温密闭容器中，充入和，测得和的物质的量随时间的变化情况如下表。 时间 0min 3min 6min 9min 12min 0 0.50 a 0.75 0.75 1 0.50 0.35 0.25 0.25 ①3~6min内，__________。 ②12min末时，混合气体中的物质的量分数为__________。已知：B的物质的量分数。 ③第3min时__________第9min时（填“”、“”或“”）。第12min时，_________。（填“”、“”或“”）。 (3)保持压强为5MPa，向密闭容器中投入一定量和发生上述反应，若投料比一定温度下发生上述反应，下列说法不能作为反应是否达到平衡的判断依据的是__________（填标号）。 a.容器内气体的密度不再变化 b.容器内气体的平均相对分子质量不再变化 c.的体积分数不再变化 d.断裂个H—H键的同时生成个水分子 e.容器中和的物质的量浓度相等 (4)甲醇燃料电池工作原理如图所示： 通入a气体的电极为原电池的________（填“正”或“负”）极，其电极反应式为________。 【答案】(1)AD (2) (3)cde (4) 负 【详解】（1）一定温度下，在恒容密闭容器中进行该反应，当进行到某一时刻，、、、的浓度分别为、、、，极值转化得到数据： ，，，，选项A、D数据不在取值范围内，故答案选AD； （2）①由表格数据可知，3～6min内，，； ②12min末时，反应达到平衡状态： 混合气体中的物质的量分数为； ③上述计算可知，第3min时反应未达到平衡状态，反应正向进行，9min时反应达到平衡状态，浓度越小，反应速率越小，则第3min时＞第9min时；第12min时，，，故＜； （3）a．根据质量守恒，容器内气体的质量不变，该反应是在恒压的条件下进行，容器体积减小，则容器内气体的密度随着反应进行而增大，当容器内气体的密度不再变化，说明反应达到平衡状态，故容器内气体的密度不再变化可以作为反应达到平衡的判断依据； b．根据质量守恒，容器内气体的质量不变，该反应是气体物质的量减小的反应，容器内气体的平均相对分子质量随着反应进行而增大，当气体的平均相对分子质量不再变化，说明反应达到平衡状态，故容器内气体的平均相对分子质量不再变化可以作为反应达到平衡的判断依据； c．设起始物质的量为amol，则起始物质的量为amol，设，则，平衡，，的体积分数为，则的体积分数始终为50%，不能作为判断反应达到平衡状态的依据； d．断裂个H—H键的同时生成个水分子，都描述的是正反应方向，无法证明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡状态； e.可逆反应达到平衡状态时各物质浓度保持不变，容器中和的物质的量浓度相等不能作为判断反应达到平衡状态的依据； 故答案选cde； （4）原电池中阳离子向正极移动，根据的移动方向，可判断通入b气体的电极为原电池的正极，通入a气体的电极为原电池的负极；因为是甲醇燃料电池，氧气得电子，是正极助燃气，甲醇则是负极燃气，碳元素化合价由-2变为+4，负极电极反应式为。 18．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 【分析】I.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：。 【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。 19．在2L的恒容密闭容器中充入1mol CO和2mol ，一定条件下发生反应：，测得和的物质的量变化如图1所示，反应过程中的能量变化如图2所示。 (1)从反应开始至达到平衡，CO的平均反应速率v(CO)=___________，的平均反应速率v()=___________。平衡时的转化率为___________。 (2)下列措施能增大反应速率的是___________(填字母)。 A．升高温度 B．降低压强 C．减小的浓度 D．加入合适的催化剂 (3)下列描述中能说明上述反应达到平衡状态的是___________。 A．CO、和三种物质的浓度相等 B．混合气体的密度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．单位时间内消耗2mol 的同时生成1mol (4)该反应是___________反应(填“吸热”或“放热”)，已知断开1mol CO(g)和2mol 中的化学键需要吸收的能量为1924kJ，则断开1mol 中的化学键所需要吸收___________kJ的能量。 (5)汽车尾气(含有烃类、CO、、NO等物质)治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”，使CO和NO转化为无毒气体，其反应方程式为___________。 【答案】(1) 0.125 0.25 75％ (2)AD (3)C (4) 放热 2052.8 (5) 【详解】（1）从反应开始至达到平衡，CO的平均反应速率v(CO)= 。v(H2)= 2v(CO)=0.25；平衡时的转化率为。 （2）多种因素能影响化学反应速率，其中增大反应物的浓度、增大气体压强、使用正催化剂、升温等均能加快反应速率。则能增大反应速率的是A(升高温度)和 D(加入合适的催化剂) ，故AD符合。 （3）A．某瞬间的含量跟起始状态有关、CO、和三种物质的浓度相等、不一定说明它们不再改变、不能说明已达平衡，A不符合题意； B．气体质量始终不变、容积体积的不变，故气体密度不变不能说明已平衡，B不符合题意； C．反应中，气体的物质的量会随着反应而变化，故混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化说明反应已达平衡，C符合题意； D．单位时间内消耗2mol 的同时生成1mol ，均指正反应速率，不能说明已达平衡，D不符合题意； 故选C。 （4）该反应的生成物总能量低于反应物总能量，为放热反应，由图知： =-128.8kJ/mol=反应物总键能-生成物总键能，已知断开1mol CO(g)和2mol 中的化学键需要吸收的能量为1924kJ，则断开1mol 中的化学键所需要吸收1924kJ-(-128.8kJ/mol)=2052.8kJ。 （5）在汽车的排气管上装一个“催化转换器”，可以使CO和NO转化为无毒气体N2和CO2，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：。 20．用合成燃料甲醇()是碳减排的新方向。某温度下，在体积为0.5L的密闭容器中，充入和，发生反应。 (1)该反应的能量变化如图所示。 ①该反应为_____(填“放热”或“吸热”)反应。 ②能判断该反应已达化学平衡状态的标志是_____(填字母)。 a．体积分数保持不变 b．容器中混合气体的质量保持不变 c．混合气体的平均相对分子质量保持不变 d．的生成速率与的生成速率相等 e．容器中浓度与浓度之比为1∶3 (2)合成燃料甲醇()的过程中伴随着下列副反应： 在不同温度下达到平衡，体系中、的选择性和的平衡转化率［］与温度的关系如图所示： 已知：的选择性，在250℃下反应达到平衡时容器中生成的浓度为_____，此时的平衡转化率_____。 (3)用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图： 则通入的一极是_____(填“a”或“b”)，若电路中转移电子，消耗的在标准状况下的体积为_____L。 【答案】(1) 放热 acd (2) 0.3mol/L 20% (3) a 11.2 【详解】（1）①由图知，反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，故答案为：放热； ②a.在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0)，反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。CO2百分含量保持不变可以说明反应达到平衡状态，a符合题意； b．根据质量守恒定律可知，容器中混合气体的质量始终保持不变，则混合气体的质量不变，不能说明达到平衡状态，b不合题意； c．混合气体的平均相对分子质量保持不变，说明混合气体的物质的量保持不变，反应前后气体分子数目发生变化，说明反应达到平衡状态，c符合题意； d．CO2生成速率与H2O生成速率相等，满足反应速率之比是相应的化学计量数之比，且反应速率是相反的，因此可以说明达到平衡状态，d符合题意； e．平衡时浓度不再发生变化，但各物质的浓度之间不一定相等或满足某种关系，因此容器中CO2浓度与H2浓度之比为1∶3，不能说明反应达到平衡状态，e不合题意， 故答案为：acd； （2）合成燃料甲醇()的反应为放热反应，随着温度升高，的选择性降低，对应曲线a，250℃时，的选择性为50%，CO2的转化率为30%，即50%，解得的物质的量为0.15mol，浓度为0.15mol÷0.5L=0.3mol/L；主反应转化掉的H2的物质的量为0.45mol，转化掉的CO2为0.15mol，则副反应转化掉的CO2的物质的量为0.3mol-0.15mol=0.15mol，转化掉的H2的物质的量为0.15mol，总共转化掉的H2的物质的量为0.45mol+0.15mol=0.6mol，则H2的转化率=。 （3）根据电子流向可知，电极c为负极，甲醇失去电子，发生氧化反应；电极d为正极，氧气得到电子，发生还原反应，其电极反应式为：O2+4e-+4H+= 2H2O，1mol氧气在反应中得到4mol电子，若线路中转移2mol电子，则消耗氧气0.5mol，在标准状况下的体积为：0.5mol×22.4L/mol＝11.2L。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $