微型专题重点突破(三)
[核心素养发展目标] 1.进一步理解化学平衡是一种动态平衡，能多角度灵活运用平衡及其移动的思想分析解决实际问题。2.会用“控制变量法”分析多种因素对化学反应速率的影响，会用“三段式法”进行相关计算，会分析识别相关图像，分别建立应用的思维模型。
一、控制变量思想在比较反应速率大小中的应用
已知：O3的起始浓度为0.mol·L－1。
pHt/minT/℃3.04.05.06.
(1)pH增大能加速O3分解，表明对O3分解起催化作用的是。
(2)在30℃、pH＝4.0条件下，O3的分解速率为mol·L－1·min－1。
(3)据表中的递变规律，推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为(填字母)。
a．40℃、pH＝3.0
b．10℃、pH＝4.0
c．30℃、pH＝7.0
答案 (1)OH－ (2)1.00×10－4 (3)bac
控制变量法分析化学反应速率的影响因素
(1)先分析确定变量，即要理清影响其实验探究结果(化学反应速率)的因素有哪些。
(2)采取“定多变一”法，即控制其他因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系，这样确定一种以后，再确定另一种。
(3)通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有因素与探究问题之间的关系。
变式1 某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素，所用HNO3浓度分别为1.00mol·L－1、2.00mol·L－1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为K、K。
请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：
实验编号T/K大理石规格硝酸浓度/mol·L－1实验目的①粗颗粒2.00(Ⅰ)实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响(Ⅱ)实验①和探究温度对该反应速率的影响(Ⅲ)实验①和探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响②③④
答案 ② 粗颗粒 1.00 ③ 2.00
④ 细颗粒 2.00 (Ⅱ)③ (Ⅲ)④
解析 本题考查影响反应速率的因素的实验设计。实验①和②探究HNO3浓度对反应速率的影响，故大理石规格和反应温度应相同，而HNO3浓度不同；同理，①和③应选择不同的温度、①和④应选择不同的大理石规格，而另外2个条件相同。
二、化学平衡移动的影响因素
ΔH＝－.8kJ·mol－1，可净化汽车尾气，如果要同时提高该反应的速率和NO的转化率，采取的措施是( )
A．降低温度
B．增大压强同时加催化剂
C．升高温度同时充入N2
D．及时将CO2和N2从反应体系中移走
答案 B
解析 该反应具备气体分子数减少、向外释放热量的特征，降温，平衡正向移动，NO的转化率提高，但反应速率降低，A项错误；增大压强，平衡正向移动，NO的转化率提高，加入催化剂可大幅度加快反应速率，B项正确；升温和充入N2，平衡都逆向移动，NO的转化率降低，C项错误；移走CO2和N2，平衡正向移动，但反应速率降低，D项错误。
(1)外界条件的改变可能会使正、逆反应速率都发生变化或只有一方发生变化，而平衡移动的方向由v正和v逆的相对大小决定，条件改变时平衡有可能不发生移动。
(2)对于一般的化学平衡体系，平衡移动后对结果的影响可以借助勒·夏特列原理来判断；对于特殊的化学平衡体系，还可以借助化学平衡常数来判断。
变式2 (·西安检测)将BaO2放入密闭的真空容器中反应：2BaO2(s)2BaO(s)＋O2(g)达到平衡。保持温度不变，缩小容器容积，体系重新达到平衡。下列说法正确的是( )
A．平衡常数减小 B．BaO量不变
C．氧气压强增大 D．BaO2量增加
答案 D
解析 缩小容器的容积，相当于增大压强，平衡逆向移动。因为温度不变，所以平衡常数不变，A项错误；平衡逆向移动，BaO的量减少，BaO2的量增加，B项错误、D项正确；平衡常数不变，氧气浓度不变，压强不变，C项错误。
化学平衡移动的判断方法
(1)根据勒·夏特列原理判断
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
(2)根据图示中v正、v逆的相对大小判断
①若v正v逆，平衡向正反应方向移动(注意v正增大，平衡不一定向正反应方向移动)；
②若v正v逆，则平衡向逆反应方向移动；
③若v正＝v逆，则平衡不移动。
(3)根据平衡常数与浓度商的相对大小判断
①若KQ，则平衡向正反应方向移动；
②若KQ，则平衡向逆反应方向移动；
③若K＝Q，则平衡不移动。
三、平衡移动与转化率的变化
A．减小容器体积，平衡不移动，X的转化率不变
B．增大c(X)，X的转化率减小
C．保持容器体积不变，同时充入0.1molX和0.1molY，X的转化率不变
D．加入催化剂，正反应速率增大，Z的产率增大
解析 该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，平衡不受压强影响，减小容器体积，平衡不移动，X的转化率不变，A项正确；增大c(X)，平衡正向移动，Y的转化率增大，X的转化率减小，B项正确；同温同体，体积不变的反应，X、Y的初始物质的量之比为1∶1，再充入0.1molX和0.1molY，相当于增大压强，X的转化率不变，C项正确；催化剂不能使平衡移动，不改变产物的产率，D项错误。
平衡转化率的变化规律
(1)反应物不止一种时，如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)只增大一种反应物的浓度，该物质本身转化率减小，其他反应物转化率增大。如增大c(A)，则平衡正向移动，α(A)减小，α(B)增大。
(2)反应物只有一种时，如aA(g)bB(g)＋cC(g)，增大c(A)则平衡正向移动，其影响结果相当于增大压强，若a＝b＋c，α(A)不变；若a＞b＋c，α(A)增大；若a＜b＋c，α(A)减小。
变式3 在2L恒容密闭容器中充入2molX和1molY发生反应：2X(g)＋Y(g)3Z(g) ΔH0，反应过程持续升高温度，测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是( )
A．升高温度，平衡常数增大
B．W点X的正反应速率等于M点X的正反应速率
C．Q点时，Y的转化率最大
D．平衡时充入Z，达到新平衡时Z的体积分数比原平衡时大
答案 C
解析 此反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，A选项错误；图像中从开始到Q点，反应正向进行，Y的转化率逐渐增大，Q点时达到平衡状态，随着温度升高平衡逆向移动，Y的转化率逐渐减小，C选项正确；M点的温度高于W点的，所以M点X的正反应速率大，B选项错误；平衡时充入Z，相当于加压，平衡不移动，D选项错误。
四、化学平衡常数的应用
t/℃K1.....38
下列有关叙述不正确的是( )
A．该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
B．上述反应的正反应是放热反应
C．若在1L的密闭容器中通入CO2和H2各1mol,5min后温度升高到℃，此时测得CO为0.4mol，则该反应达到平衡状态
解析 平衡常数的表达式中，分子中的物质是生成物，分母中的物质是反应物，A项正确；由表中数据可知该反应的平衡常数随着温度的升高而降低，故该反应的正反应是放热反应，B项正确；利用化学反应方程式确定各种物质的物质的量，代入平衡常数表达式可知该反应没有达到平衡，C项不正确；将所给关系式进行变化，可知该条件下平衡常数为0.60，D项正确。
改变温度，若化学平衡向正反应方向移动，则化学平衡常数增大，反之，若化学平衡向左移动，则化学平衡常数减小。
化学平衡常数表达式及其应用
(1)平衡常数表达式书写注意的问题
①不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀溶液中水的浓度写进平衡常数表达式，但非水溶液中，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。
②同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。因此书写平衡常数表达式及数值时，要与化学反应方程式相对应。
(2)平衡常数的意义
化学平衡常数可表示反应进行的程度。K越大，反应进行的程度越大，反应物的转化率越大。K时，可以认为该反应已经进行完全。
(3)平衡常数的应用
①判断可逆反应进行的方向
②判断反应的焓变符号
若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应，反之，K值减小，则正反应为放热反应。
③用于计算平衡浓度、转化率等化学平衡的相关计算。
变式4 设反应①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g) ΔH＝akJ·mol－1，反应②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g) ΔH＝bkJ·mol－1，以上两反应的平衡常数分别为K1和K2，在不同温度下，K1、K2的值如下：
K1K...15
下列有关叙述正确的是( )
A．b0
B．在K下增大压强，K2增大
C．ab
D．在常温下反应①一定能自发进行
解析 根据温度升高时反应②的K值减小，说明温度升高平衡向逆反应方向移动，故逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，b0，A项错误；平衡常数只与温度有关，故在K下增大压强，K2不变，B项错误；由题中信息可判断a0，b0，C项正确；根据温度升高时反应①的K值增大，说明温度升高平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，但反应能量变化不是决定反应能否自发进行的唯一因素，本题中反应①在常温下不能自发进行，D项错误。
五、化学平衡常数和化学平衡的相关计算
CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g) K＝0.1
反应前CO物质的量为10mol，平衡后CO物质的量为8mol。下列说法正确的是( )
A．升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应
B．通入CO后，正反应速率逐渐增大
C．反应前H2S物质的量为7mol
D．CO的平衡转化率为80%
解析 设反应前H2S的物质的量为xmol，由题中信息可列三段式：
CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)
起始：10molxmol00
转化：2mol2mol2mol2mol
平衡：8mol(x－2)mol2mol2mol
解答这类题目的关键
(1)要掌握化学平衡常数的表示方法。不能把反应体系中的固体、纯液体及稀溶液中的水写入平衡常数的表达式中，而在非水溶液的反应体系中有水存在则需把水写入平衡常数的表达式中。
(2)采用“三段式”列出起始、转化、平衡时各物质的浓度(或物质的量)，再依据题目要求作答。
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
n(起始)/molab00
n(转化)/molmxnxpxqx
n(平衡)/mola－mxb－nxpxqx
起始、转化、平衡是化学平衡计算的“三步曲”。
变式5 已知可逆反应：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g) ΔH0，请回答下列问题。
(1)某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)＝1mol·L－1，c(N)＝2.4mol·L－1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为。
(2)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M)＝4mol·L－1，c(N)＝amol·L－1；达到平衡后，c(P)＝2mol·L－1，则a＝。
(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c(M)＝c(N)＝bmol·L－1，达到平衡后，M的转化率为。
答案 (1)25% (2)6 (3)41.4%
解析 用“平衡三段式法”，借助平衡常数来串联计算：
(1) M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)
起始/mol·L－.
变化/mol·L－10.60.60.60.6
平衡/mol·L－10.41.80.60.6
化学平衡相关计算的关系式
(1)v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q(未达到平衡时，用于确定化学方程式中未知的化学计量数)。
任意状态的生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商，用Q表示。其与K比较，当QK，v正v逆；QK，v正v逆。
六、化学反应速率和化学平衡的相关图像
答案 A
解析 从能量变化的图像分析，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，A项正确；
催化剂会同等程度地改变正、逆反应速率，所以加入催化剂，平衡不移动，C项错误；
增大c(O2)，平衡逆向移动，NO2的转化率降低，D项错误。
变式6 对于反应：2A(g)＋B(g)2C(g) ΔH0，下列图像正确的是( )
解析 首先分析该反应的特点是反应前后气体分子数减小的放热反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，B的物质的量分数减小，C的物质的量分数增大；升高温度，平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小，B的物质的量分数增大，C的物质的量分数减小。A项图像表示B的物质的量分数随温度升高而增加，符合此反应，另外，从反应开始到建立平衡，温度越高达到平衡的时间越短，A项正确；同理推知B、C、D项图像不符合题意。
方法技巧
(1)先拐先平数值大：即在含量(转化率)—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的反应速率快，表示温度较高、压强较大或有催化剂等。
(2)定一议二：即当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线(等温线、等压线)。
(3)三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。
化学平衡图像的基本类型
(1)物质的量(浓度)—时间图像(c/n－t图像)
在2L密闭容器中，某一反应有关物质A(g)、B(g)、C(g)的物质的量变化如图所示。根据图像回答下列问题：
①横坐标表示反应过程中时间变化，纵坐标表示反应过程中物质的物质的量的变化。
②该反应的化学方程式是3A(g)＋B(g)2C(g)。
③在反应达2min时，正反应速率与逆反应速率之间的关系是相等。
④若用A物质的量浓度的变化表示反应达平衡(2min)时的正反应速率是0.15mol·L－1·min－1。
(2)速率—时间图像(v－t图像)
Ⅰ.v′正突变，v′逆渐变，且v′正＞v′逆，说明是增大了反应物的浓度，使v′正突变，且平衡正向移动。
Ⅱ.v′正、v′逆都是突然减小的，且v′正＞v′逆，说明平衡正向移动，该反应的正反应可能是放热反应或气体总体积增大的反应。
Ⅲ.v′正、v′逆都是突然增大的且增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应压缩体积(即增大压强)所致。
(3)含量(转化率)—时间—温度(压强)图像
在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高或压强较大。
根据图像回答下列问题：
Ⅰ.表示T2＞T1，正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动。
Ⅱ.表示p2＞p1，压强增大，A的转化率减小，平衡逆向移动。说明正反应是气体总体积增大的反应。
Ⅲ.生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a＞b，故a可能使用了催化剂；也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a增大了压强(压缩体积)。
(4)含量(转化率)—压强—温度图像
在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义共三个量。确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系；或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系，即“定一议二”原则。解题过程中，可以作辅助线帮助分析。
例如反应aA(g)＋bB(g)cC(g)在不同温度下(T1T2)，压强(p)与混合气体中C的含量(C%)的关系图像如图所示。根据图像回答下列问题：
①T1为一条等温线，随着压强的增大，C%减小，化学平衡逆向移动，a＋bc。
②在压强一定时(如p3)，温度升高，C%增大，化学平衡正向移动，正反应是吸热反应。
(5)特殊图像
①对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH＜0，M点前，表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程，则v正＞v逆，M点为平衡点，M点后为平衡受温度的影响情况。
②如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正＞v逆的是点3，表示v正＜v逆的是点1，而点2、4表示v正＝v逆。
A．该反应氧化剂为N2，还原产物为CO
B．增加焦炭的用量，生成氮化硅的反应速率增大
C．反应中每生成0.1molSi3N4转移的电子为1.2mol
解析 在氮化硅的合成反应中，氮元素的化合价降低，所以氮气是氧化剂，碳元素的化合价升高，CO是氧化产物，故A错误；增加焦炭的用量，反应速率不变，故B错误；每生成
2．已知反应：2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)生成N2的初始速率与NO、H2的初始浓度的关系为v＝kcx(NO)cy(H2)，k是速率常数。在℃时测得的相关数据如下表所示：
初始浓度生成N2的初始速率/mol·L－1·s－1c(NO)/mol·L－1c(H2)/mol·L－.00×10－36.00×10－31.92×10－.00×10－34.80×10－.00×10－39.60×10－4
下列说法不正确的是( )
A．关系式中x＝1、y＝2
B．℃时，k的值为8×
C．若℃时，初始浓度c(NO)＝c(H2)＝4.00×10－3mol·L－1，则生成N2的初始速率为5.12×
10－3mol·L－1·s－1
D．当其他条件不变时，升高温度，速率常数将增大
×(4.00×10－3)mol·L－1·s－1＝5.12×10－3mol·L－1·s－1，故C正确；温度升高，反应速率加快，因浓度不变，故速率常数一定增大，故D正确。
3．(·天津，5)室温下，向圆底烧瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。下列有关叙述错误的是( )
A．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量
B．增大HBr浓度，有利于生成C2H5Br
C．若反应物均增大至2mol，则两种反应物平衡转化率之比不变
D．若起始温度提高至60℃，可缩短反应达到平衡的时间
解析 D错：温度提高至60℃，化学反应速率虽然加快，但溴乙烷的沸点较低，会挥发出大量的溴乙烷，导致逆反应速率减小，故无法判断达到平衡的时间；A对：加入NaOH，消耗HBr，平衡左移，乙醇的物质的量增大；B对：增大HBr浓度，平衡右移，有利于生成溴乙烷；C对：原反应物按物质的量之比1∶1加入，又因二者反应的化学计量数之比为1∶1，两者的平衡转化率之比为1∶1，若将反应物均增大至2mol，其平衡转化率之比仍为1∶1。
A．该反应的焓变ΔH0
B．图中Z的大小关系为a3b
D．温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小
5．(·大连高二期末)甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列反应合成甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。在体积为2L的密闭容器中，充入2molCO2和9molH2，测得CO2(g)和CH3OH(g)浓度随时间变化的曲线如图所示：
(1)该反应的平衡常数K的表达式为。
(2)0～10min时间内，该反应的平均反应速率v(H2O)＝，H2的转化率为。
(3)下列叙述中，能说明反应已达到化学平衡状态的是(填字母)。
A．容器内CO2、H2、CH3OH、H2O(g)的浓度之比为1∶3∶1∶1
B．v正(CO2)∶v逆(H2)＝1∶3
C．平衡常数K保持不变
D．混合气体的平均相对分子质量保持不变
(4)已知在常温常压下：
①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH1＝－.8kJ·mol－1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH2＝－.0kJ·mol－1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：。
题组一 化学反应速率及其影响因素
1．(·大连调研)在一定条件下，反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在10L恒容密闭容器中进行，测得2min内氮气的物质的量由20mol减少到8mol，则2min内氮气的化学反应速率为( )
A．1.2mol·L－1·min－1 B．0.8mol·L－1·min－1
C．1.0mol·L－1·min－1 D．0.6mol·L－1·min－1
0.6mol·L－1·min－1。
2．(·陕西安康第二次联考)对于反应X(g)＋Y(s)===2Z(g)，下列条件不能改变化学反应速率的是( )
A．升高温度 B．加入催化剂
C．扩大容器体积 D．再加入一定量的Y
解析 升高温度，反应速率加快，A错误；加入催化剂，可以改变反应速率，B错误；扩大容器体积，相当于减小气态物质的浓度，反应速率减慢，C错误；Y属于纯固体，改变其用量，浓度不变，反应速率不变，D正确。
3．等质量的铁与过量盐酸在不同的实验条件下进行反应(实验数据见下表)，c为盐酸的浓度(mol·L－1)，测定反应相同时间后产生氢气的体积V。则V值最大的是( )
选项c/mol·L－1温度/℃铁的状态A2.块状B2.5粉末CD
解析 C、D温度最高，且D使用的是铁粉，故D反应最快，相同时间内产生H2的量最多。
题组二 化学平衡及其移动
A．升高温度，K减小
B．减小压强，n(CO2)增加
C．更换高效催化剂，α(CO)增大
D．充入一定量的氮气，n(H2)增加
解析 A项，ΔH0，正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，正确；B项，化学反应前后气体的化学计量数相等，减小压强，化学平衡不移动，n(CO2)不变，错误；C项，催化剂能改变化学反应速率，但不会引起化学平衡的移动，所以α(CO)不变，错误；D项，充入一定量的氮气，但该反应前后气体体积不变，化学平衡不移动，n(H2)不变，错误。
A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变
B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快
C．平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率
D．其他条件不变，使用不同的催化剂，该反应的平衡常数不变
解析 平衡前，随反应的进行容器内压强减小；平衡时，其他条件不变，分离出S(l)，v正不变；平衡时，其他条件不变，升高温度平衡向左移动，α(SO2)减小。
6．在固定容积的密闭容器中，放入amolX，发生反应：2XY(g)＋Z(s)，并达到平衡状态，此时升高温度，气体的密度增大。下列叙述正确的是( )
A．平衡后移走部分Z，平衡正向移动
B．若X为非气态，则正反应为放热反应
C．若正反应为放热反应，则X一定为气态
D．若X为气态，再向容器中充入amolX，达到平衡后，X的体积分数增大
解析 Z为固体，移走部分Z对平衡移动无影响，A项错误；若X为非气态，容器的体积不变，密度增大，则需气体的质量增大，说明平衡正向移动，温度升高，平衡应向吸热反应方向移动，故正反应方向是吸热反应，B项错误；若正反应方向是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，要使气体质量增大，X一定为气态，C项正确；D项相当于增大压强，平衡正向移动，X的体积分数减小，错误。
7．(·天津河西期末)常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2℃，固体杂质不参与反应。
第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；
第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至℃制得高纯镍。
下列判断不正确的是( )
A．该反应达到平衡时，v分解[Ni(CO)4]＝4v消耗(CO)
B．第一阶段应选择稍高于42.2℃的反应温度
C．第二阶段，℃时Ni(CO)4分解率较高
D．其他条件不变，增加c(CO)，平衡正向移动，反应的平衡常数不变
解析 反应速率之比等于化学计量数之比，该反应达到平衡时，应满足4v分解[Ni(CO)4]＝
v消耗(CO)，A错误；第一阶段得到气态Ni(CO)4，应选择稍高于42.2℃的反应温度，B正确；℃时可得到高纯镍，说明此时Ni(CO)4分解率较高，C正确；平衡常数是温度的函数，温度不变，平衡常数不变，D正确。
题组三 化学平衡常数及其应用
8．放热反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在温度t1时达到平衡，[CO]1＝[H2O]1＝
1.0mol·L－1，其平衡常数为K1。升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为[CO]2和[H2O]2，平衡常数为K2，则( )
A．K2和K1的单位均为mol·L－1
B．K2K1
C．[CO]2[H2O]2
D．[CO]1[CO]2
9．(·江西师大附中高二期中)已知反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，在某温度下的平衡常数为。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应进行到某时刻测得各组分的浓度如下：
物质CH3OHCH3OCH3H2O浓度/mol·L－10..6
下列叙述中正确的是( )
A．该反应的平衡常数表达式为
B．该时刻正、逆反应速率的大小：v正＜v逆
C．平衡时[CH3OH]＝0.04mol·L－1
D．若加入CH3OH后，经10min反应达到平衡，该时间内反应速率v(CH3OH)＝
1.6mol·L－1·min－1
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)
起始浓度/mol·L－11.6
转化浓度/mol·L－12xxx
平衡浓度/mol·L－11.64－2xxx
10．(·攀枝花十二中月考)将0.8molI2(g)和1.2molH2(g)置于某1L密闭容器中，在一定温度下发生反应：
I2(g)＋H2(g)2HI(g) ΔH0并达到平衡。HI的体积分数随时间的变化如表格所示：
HI体积分数1min2min3min4min5min6min7min条件Ⅰ26%42%52%57%60%条件Ⅱ20%33%43%65%
下列说法中正确的是( )
A．在条件Ⅰ下，该反应的平衡常数K＝10
B．在条件Ⅰ下，从开始反应至5min，用H2表示的反应速率为0.10mol·L－1·min－1
C．在条件Ⅱ下，到达平衡时，I2(g)的转化率为81.25%
D．与条件Ⅰ相比，为达到条件Ⅱ的数据，可能改变的条件是降低压强
解析 设I2的消耗浓度为xmol·L－1，则：
I2(g)＋H2(g)2HI(g)
起始浓度mol·L－10.81.20
转化浓度mol·L－1xx2x
平衡浓度mol·L－10.8－x1.2－x2x
11．设反应①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)平衡常数为K1；②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)平衡常数为K2。
测得在不同温度下，K1、K2值如下：
....60
根据以上信息判断下列说法不正确的是( )
A．若℃时进行反应①，则CO2转化率为50%
B．℃进行反应③H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)，其平衡常数K3＝1.50
C．反应①的焓变ΔH0，反应②的焓变ΔH0
D．反应①平衡体系中通入CO2，在温度不变的条件下，达到新平衡时CO2的转化率比原平衡小
12．某温度下，在2L的密闭容器中，加入1molX(g)和2molY(g)发生反应：X(g)＋mY(g)3Z(g)。平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1molZ(g)，再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是( )
A．m＝2
B．两次平衡的平衡常数相同
C．X与Y的平衡转化率之比为1∶1
D．第二次平衡时，Z的浓度为0.4mol·L－1
解析 在2L的密闭容器中，反应达平衡时，各物质的体积分数之比等于各物质的物质的量之比，即平衡时，n(X)∶n(Y)∶n(Z)＝30%∶60%∶10%＝3∶6∶1。设第一次平衡时X消耗的物质的量为x，则
X(g) ＋ mY(g) 3Z(g)
初始 1mol 2mol 0
转化 x mx 3x
平衡1mol－x2mol－mx3x
则(1mol－x)∶(2mol－mx)∶3x＝3∶6∶1
解得x＝0.1mol、m＝2，由此可得，A、C项正确；
同理可得第二次平衡时，Z的浓度为0.2mol·L－1，D项不正确；
平衡常数只与温度有关，两次平衡时反应温度相同，故平衡常数相同，B项正确。
13．(·张家口期末)TiO2和TiCl4均为重要的工业原料。已知：
Ⅰ.TiCl4(g)＋O2(g)TiO2(s)＋2Cl2(g)ΔH1＝－.4kJ·mol－1
Ⅱ.2C(s)＋O2(g)2CO(g)ΔH2＝－.9kJ·mol－1
请回答下列问题：
(1)TiCl4(g)与CO(g)反应生成TiO2(s)、C(s)和氯气的热化学方程式为
。
升高温度对该反应的影响为
(2)若反应Ⅱ的逆反应的活化能表示为EkJ·mol－1，则E(填“＞”“＜”或“＝”).9。
(3)t℃时，向10L恒容密闭容器中充入1molTiCl4和2molO2，发生反应Ⅰ。5min达到平衡测得TiO2的物质的量为0.2mol。
①0～5min内，用Cl2表示的反应速率v(Cl2)＝。
②TiCl4的平衡转化率为。
③下列措施，既能加快逆反应速率又能增大TiCl4的平衡转化率的是(填字母)。
A．缩小容器容积 B．加入催化剂
C．分离出部分TiO2 D．增大O2浓度
能表示TiCl4平衡转化率的曲线为(填“L1”或“L2”)；M点的坐标为。
解析 (1)根据盖斯定律，由Ⅰ－Ⅱ可得，TiCl4(g)＋2CO(g)===TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s) ΔH＝－.4kJ·mol－1－(－.9kJ·mol－1)＝45.5kJ·mol－1；升高温度，反应速率加快，平衡正向移动，反应物的转化率增大。(2)反应Ⅱ的正反应为放热反应，若逆反应活化能表示为
14．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇。
反应Ⅰ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2
下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)：
温度℃℃℃0..
(1)在一定条件下将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中发生反应Ⅰ，5min后测得c(CO)＝0.4mol·L－1，计算可得此段时间的反应速率(用H2表示)为mol·L－1·min－1。
(2)由表中数据判断ΔH1(填“＞”“＜”或“＝”)0；反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH3＝(用ΔH1和ΔH2表示)。
(3)若容器容积不变，则下列措施可提高反应Ⅰ中CO转化率的是(填字母)。
a．充入CO，使体系总压强增大
b．将CH3OH(g)从体系中分离
c．充入He，使体系总压强增大
d．使用高效催化剂
(4)写出反应Ⅱ的化学平衡常数表达式：KⅡ＝；保持恒温恒容，将反应Ⅱ的平衡体系中各物质浓度均增大为原来的2倍，则化学平衡(填“正向”“逆向”或“不”)移动，平衡常数KⅡ(填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)比较这两种合成甲醇的方法，原子利用率较高的是(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
0.12mol·L－1·min－1，各物质的速率之比等于化学计量数之比，故v(H2)＝2v(CO)＝2×
15．(·全国卷Ⅱ，27)CH4—CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：
(1)CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。
已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)ΔH＝－75kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－kJ·mol－1
该催化重整反应的ΔH＝kJ·mol－1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是(填标号)。
A．高温低压 B．低温高压
C．高温高压 D．低温低压
某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为mol2·L－2。
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：
积碳反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)消碳反应CO2(g)＋C(s)===2CO(g)ΔH/kJ·mol－172活化能/kJ·mol－1催化剂X催化剂Y
①由上表判断，催化剂XY(填“优于”或“劣于”)，理由是。
在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如下图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是(填标号)。
A．K积、K消均增加 B．v积减小、v消增加
C．K积减小、K消增加 D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如下图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为。
(2)①劣于 相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大 AD ②pc(CO2)＞pb(CO2)＞pa(CO2)
解析 (1)将题给三个反应依次编号为①、②、③：
C(s)＋2H2(g)===CH4(g) ΔH＝－75kJ·mol－1①
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－kJ·mol－1②
根据盖斯定律，由③×2－①－②可得
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝kJ·mol－1
根据平衡移动的影响因素，该反应的正反应是一个吸热、气体体积增大的反应，所以高温低压有利于反应正向移动。
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)
(2)①积碳反应中，由于催化剂X的活化能比催化剂Y的活化能要小，所以催化剂X更有利于积碳反应的进行；而消碳反应中，催化剂X的活化能大于催化剂Y，所以催化剂Y更有利于消碳反应的进行；综合分析，催化剂X劣于催化剂Y。
由表格可知积碳反应、消碳反应都是吸热反应，温度升高，平衡右移，K积、K消均增加，反应速率均增大，从图像上可知，随着温度的升高，催化剂表面的积碳量是减小的，所以v消增加的倍数要比v积增加的倍数大。
②由速率方程表达式v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5可知，v与p(CO2)成反比例关系，p(CO2)越大，反应速率越小，所以pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。
(1)判断该反应达到平衡状态的标志是(填字母)。
a．SO2、O2、SO3三者的浓度之比为2∶1∶2
b．容器内气体的压强不变
c．容器内混合气体的密度保持不变
d．SO3的物质的量不再变化
e．SO2的生成速率和SO3的生成速率相等
(2)①SO2的转化率为。
②达到平衡时反应放出的热量为。
③此温度下该反应的平衡常数K＝。
(3)如图表示平衡时SO2的体积分数随压强和温度变化的曲线，则：
①温度关系：T1(填“＞”“＜”或“＝”，下同)T2。
②平衡常数关系：KAKB，KAKD。
答案 (1)bde (2)①90% ②35.28kJ ③20mol·L－1(3)①＞ ②＝ ＜
解析 (1)a项，SO2、O2、SO3三者的浓度之比为2∶1∶2，与它们的化学计量数之比相等，和反应是否达到平衡没关系，不能作为反应达到平衡状态的标志；b项，容器内气体的压强不变，这是一个恒容条件下的化学平衡，反应前后气体物质的量不相等，故压强不变，说明气体总量不变，化学反应达到了化学平衡状态；c项，容器内混合气体的密度保持不变，这是恒容条件下的化学平衡状态，反应物和生成物均为气体，则气体质量恒定，气体密度恒定，所以不能作为反应达到平衡状态的标志；d项，SO3的物质的量不再变化，说明化学反应达到了平衡状态；e项，SO2的生成速率和SO3的生成速率相等，即正、逆反应速率相等，化学反应达到了平衡状态。(2)向容积为5L的恒容密闭容器中充入0.4molSO2和0.2molO2，根据反应有：
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
起始量/mol0.40.20
转化量/mol2xx2x
平衡量/mol0.4－2x0.2－x2x
20mol·L－1。(3)该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二氧化硫的体积分数增大，则可得到温度关系：T1＞T2；化学平衡常数和温度有关，温度不变，化学平衡常数不变，KA＝KB；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K值减小，KA＜KD。