《2018-2019版高中化學 專題2 化學反應速率與化學平衡 第三單元 化學平衡的移動 第3課時學案 蘇教版選修4.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019版高中化學 專題2 化學反應速率與化學平衡 第三單元 化學平衡的移動 第3課時學案 蘇教版選修4.doc（24頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第3課時　化學平衡圖像　等效平衡 [學習目標定位]　1.認識化學反應速率、化學平衡典型圖像，學會化學平衡圖像題的分析解答方法。2.知道等效平衡的含義，學會等效平衡的分析判斷方法。 一、化學平衡圖像的基本類型 1.物質的量 (濃度)—時間圖像(n/c－t圖像) 在2 L密閉容器中，某一反應有關物質A(g)、B(g)、C(g)的物質的量變化如圖所示。根據(jù)圖像回答下列問題： (1)橫坐標表示反應過程中時間變化，縱坐標表示反應過程中物質的物質的量的變化。 (2)該反應的化學方程式是3A(g)＋B(g)2C(g)。 (3)在反應達2 min時，正反應速率與逆反應速率之間的關系是相等。 (4)若用A物質的量濃度的變化表示反應達平衡(2 min)時的正反應速率是0.15 molL－1min－1。 2.速率—時間圖像(v－t圖像) Ⅰ.v′正突變，v′逆漸變，且v′正＞v′逆，說明是增大了反應物的濃度，使v′正突變，且平衡正向移動。 Ⅱ.v′正、v′逆都是突然減小的，且v′正＞v′逆，說明平衡正向移動，該反應的正反應可能是放熱反應或氣體總體積增大的反應。 Ⅲ.v′正、v′逆都是突然增大的且增大程度相同，說明該化學平衡沒有發(fā)生移動，可能是使用了催化劑，也可能是對反應前后氣體總體積不發(fā)生變化的反應壓縮體積(即增大壓強)所致。 3.含量(轉化率)—時間—溫度(壓強)圖像 (1)在化學平衡圖像中，先出現(xiàn)拐點的反應則先達到平衡，先出現(xiàn)拐點的曲線表示的溫度較高。 根據(jù)圖像回答下列問題： Ⅰ.表示T2＞T1，正反應是放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動。 Ⅱ.表示p2＞p1，壓強增大，A的轉化率減小，平衡逆向移動。說明正反應是氣體總體積增大的反應。 Ⅲ.生成物C的百分含量不變，說明平衡不發(fā)生移動，但反應速率a＞b，故a可能使用了催化劑；也可能該反應是反應前后氣體總體積不變的可逆反應，a增大了壓強(壓縮體積)。 (2)在化學平衡圖像中，包括縱坐標、橫坐標和曲線所表示的意義共三個量。確定橫坐標所表示的量后，討論縱坐標與曲線的關系；或者確定縱坐標所表示的量，討論橫坐標與曲線的關系，即“定一議二”原則。解題過程中，可以作輔助線幫助分析。例如反應aA(g)＋bB(g)cC(g)在不同溫度下(T1”或“<”)進行到W點時放出的熱量。 (2)T2下，在0～t1時間內(nèi)，v(Y)＝ molL－1min－1。 (3)M點的正反應速率 (填“>”或“<”)N點的逆反應速率。 (4)M點時再加入一定量X，平衡后X的轉化率 (填“增大”或“減小”)。 答案　(1)<　(2)　(3)>　(4)增大 解析　根據(jù)圖像可知W點消耗的X的物質的量比M點消耗的X的物質的量大，因此反應進行到W點時放熱多些；0～t1時間內(nèi)X的濃度減小了(a－b) molL－1，則Y濃度增加0.5(a－b) molL－1，因此v(Y)＝ molL－1min－1；根據(jù)先拐先平知T1>T2，M點的反應速率大于W點的反應速率，N點沒有達到平衡，此時反應正向進行程度大，即N點的正反應速率大于逆反應速率，因此M點的正反應速率大于N點的逆反應速率；M點時，再加入一定量的X，則相當于增大壓強，平衡正向移動，X的轉化率增大。 考點　化學平衡圖像 題點　“先拐先平”分析化學平衡圖像 例2　(2017常州一中期中質量檢測)在兩個容積均為1 L的密閉容器中以不同的氫碳比[n(H2)/n(CO2)]充入H2和CO2，在一定條件下發(fā)生反應：2CO2(g)＋6H2 (g)C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH。CO2的平衡轉化率α(CO2)與溫度的關系如下圖所示。下列說法正確的是(　　) A.該反應的ΔH ＞0 B.氫碳比：x＜2.0 C.在氫碳比為2.0時，Q點v逆小于P點的v逆 D.P點溫度下，反應的平衡常數(shù)為512 答案　C 解析　隨著溫度的升高，CO2的轉化率降低，根據(jù)勒夏特列原理，正反應是放熱反應，即ΔH<0，A項錯誤；作等溫線，氫碳比為x時CO2的轉化率增大，說明增大氫氣的量，即x>2.0，B項錯誤；Q→P，CO2的轉化率增大，說明反應向正反應方向進行，即P點的逆反應速率大于Q點的逆反應速率，C項正確；設起始加入H2和CO2的物質的量分別為2 mol、1 mol， 　 　　　　 2CO2(g)＋6H2 (g)C2H4(g)＋4H2O(g) 起始/molL－1： 1 2 0 0 變化/molL－1： 0.5 1.5 0.25 1 平衡/molL－1： 0.5 0.5 0.25 1 根據(jù)平衡常數(shù)的表達式，解得K＝64，D項錯誤。 考點　化學平衡圖像 題點　轉化率—溫度圖像 二、等效平衡 化學平衡的建立與反應途徑無關，從正反應開始或逆反應開始都可以建立平衡。在一定條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)下，對同一可逆反應，起始時加入物質的物質的量不同，而達到化學平衡時，同種物質的百分含量(質量分數(shù)、體積分數(shù)、物質的量分數(shù)等)相同，這樣的平衡稱為等效平衡。 1.在恒溫恒容條件下，按下列四種情況分別建立平衡，其中為等效平衡的是①②③。 N2(g)　＋　3H2(g)2NH3 ① 1 mol 3 mol 0 mol ② 0 mol 0 mol 2 mol ③ 0.5 mol 1.5 mol 1 mol ④ 1 mol 3 mol 2 mol 解析　恒溫恒容條件下，對于反應前后氣體分子數(shù)不同的可逆反應，轉換后(按化學計量數(shù)換算成方程式同一邊的物質)，反應物或生成物的物質的量與原平衡相同，則兩平衡等效，且平衡后同種物質的物質的量相同。因為這種情況下壓強對于反應前后氣體分子數(shù)不同的可逆反應有影響，而成比例的增加反應物，相當于加壓，所以平衡會移動，必須極值等量平衡才等效。 2.若在恒溫恒壓條件下，按題1中四種情況分別建立平衡，其中為等效平衡的是①②③④。 解析　恒溫恒壓條件下，若轉換后(按化學計量數(shù)換算成方程式同一邊的物質)，反應物或生成物的物質的量的比例與原平衡相同，則兩平衡等效，且平衡后兩種物質的物質的量成倍數(shù)關系。因為這種情況下壓強不變，不管反應前后氣體分子數(shù)是否改變，對可逆反應的平衡都沒有影響，而成比例的增加反應物后體積膨脹，壓強不變，所以平衡不移動，只要極值等比則平衡等效。 3.在恒溫恒容條件下，按下列四種情況分別建立平衡，其中為等效平衡的是①②③。 　 CO(g)?。2O(g)　　CO2(g)＋　H2(g) ① 2 mol 2 mol 0 mol 0 mol ② 0 mol 0 mol 4 mol 4 mol ③ 4 mol 4 mol 2 mol 2 mol ④ 1 mol 2 mol 1 mol 2 mol 解析　恒溫恒容條件下，對于反應前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應，轉換后(按化學計量數(shù)換算成方程式同一邊的物質)，反應物或生成物的物質的量的比例與原平衡相同，則兩平衡等效，且平衡后同種物質的物質的量成倍數(shù)關系。因為這種情況下壓強對于反應前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應沒有影響，而成比例的增加反應物，相當于加壓，所以平衡不移動，只要極值等比則平衡等效。 解答等效平衡問題時，先看條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)，再看反應前后氣體分子數(shù)(相同或不同)，按“一邊倒”轉換比較。 (1)恒溫恒容條件下，對于反應前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應，要求極值等比。 (2)恒溫恒容條件下，對于反應前后氣體分子數(shù)不同的可逆反應，要求極值等量。 (3)恒溫恒壓條件下，不管反應前后氣體分子數(shù)是否改變，都只要求極值等比。 例3　(2017徐州、宿遷、連云港、淮安四市11月模擬)80 ℃時，NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)。該溫度下，在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中，投入NO2和SO2，起始濃度如下表所示，其中甲經(jīng)2 min達平衡時，NO2的轉化率為50%，下列判斷不正確的是(　　) 起始濃度 甲 乙 丙 c(NO2)/mol L－1 0.10 0.20 0.20 c(SO2)/mol L－1 0.10 0.10 0.20 A.平衡時，乙中SO2的轉化率大于50% B.當反應平衡時，丙中c(SO2)是甲中的2倍 C.溫度升至90 ℃，上述反應平衡常數(shù)為25/16，則正反應為吸熱反應 D.其他條件不變，若起始時向容器乙中充入0.10 mol L－1 NO2和0.20 mol L－1 SO2，達到平衡時c(NO)與原平衡不同 答案　D 解析　乙可以看作是在甲基礎上再加入0.1 molL－1 NO2，平衡向正反應方向移動，SO2的轉化率增大，即大于50%，A項正確；因為反應前后氣體化學計量數(shù)之和相等，丙可以看作是在甲的基礎上增大壓強，即甲和丙為等效平衡，丙中c(SO2)是甲中的2倍，B項正確； 　 　 NO2(g) ＋ SO2(g)SO3(g)＋ NO(g) 起始/molL－1: 0.10 0.10 0 0 變化/molL－1: 0.1050% 0.1050% 0.1050% 0.1050% 平衡/molL－1: 0.05 0.05 0.05 0.05 根據(jù)化學平衡常數(shù)的定義，K＝＝1，升高到90 ℃，化學平衡常數(shù)為25/16>1，說明升高溫度，平衡向正反應方向移動，即正反應是吸熱反應，C項正確；容器乙中充入0.1 molL－1 NO2、0.2 molL－1 SO2，與乙相當，即c(NO)與原平衡相同，D項錯誤。 考點　等效平衡 題點　等效平衡的綜合 例4　(雙選)(2017泰州南通高三期末)溫度為T時，向體積為2 L的恒容密閉容器中加入足量鐵粉和0.08 mol H2O(g)，發(fā)生反應3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，一段時間后達平衡，t1時刻向容器中再充入一定量的H2，再次達平衡時，H2的體積分數(shù)為20%。下列說法正確的是(　　) A.t1時刻充入H2，v′正、v′逆變化如圖 B.第一次達平衡時，H2的體積分數(shù)小于20% C.溫度為T時，起始向原容器中充入0.1 mol鐵粉、0.04 mol H2O(g)、0.1 mol Fe3O4(s)、0.005 mol H2(g)，反應向正反應方向進行 D.溫度為T時，向恒壓容器中加入足量 Fe3O4(s)和0.08 mol H2(g)，達平衡時H2(g)轉化率為20% 答案　AC 解析　t1時刻充入H2，生成物濃度迅速增大，反應物濃度不變，則逆反應速率迅速增大，正反應速率不變，圖像符合題意，A正確；t1時刻充入H2后達到的平衡與原平衡等效，所以原平衡H2的體積分數(shù)等于20%，B錯誤；根據(jù)三段式計算： 　　　　3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g) 起始濃度： 0.04 molL－1 0 轉化濃度： x x 平衡濃度： 0.04 molL－1－x x H2的體積分數(shù)等于20%，即100%＝20%，x＝0.008 molL－1，則平衡常數(shù)K＝＝，Q＝＝()4<，則該反應正向進行，C正確。 考點　等效平衡 題點　等效平衡的綜合 1.化學平衡圖像題的分析思路：看圖像，想規(guī)律，作判斷。 解題技巧：先拐先平，定一議二。 2.恒溫恒容，反應前后氣體分子數(shù)不同，量相同，等效平衡；恒溫恒容，反應前后氣體分子數(shù)相同，成比例，等效平衡；恒溫恒壓，任何氣體的可逆反應，成比例，等效平衡。 1.如圖所示是可逆反應A(g)＋2B(g)2C(g)＋3D(g)　ΔH＞0的化學反應速率與化學平衡隨外界條件改變而變化的關系圖，下列條件的改變與圖中的變化情況相符的是(　　) A.t1時，減小了A或B的物質的量濃度 B.t2時，升高了溫度 C.t2時，增大了壓強 D.t1時，加入了催化劑 答案　B 解析　由圖像可知，t1時刻，正反應速率不變，逆反應速率減小，只能是減小生成物的濃度；t2時刻，正、逆反應速率都增大，且平衡右移，結合反應的特征，只能是升高了溫度。 考點　化學平衡圖像 題點　化學平衡圖像的綜合 2.(2018海安高級中學1月月考)對于可逆反應A(s)＋3B(g)2C(g)　ΔH＞0，下列圖像中符合真實變化的是(　　) 答案　C 解析　該反應為吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，正反應速率大于逆反應速率，圖中的正、逆反應速率交叉點為平衡狀態(tài)，據(jù)圖可知，反應達到平衡后，升高溫度，逆反應速率大于正反應速率，與實際情況不符，A項錯誤；加入催化劑能同等程度的增大正、逆反應速率，正、逆反應速率相等，平衡不移動，B項錯誤；增大壓強，平衡向正反應方向移動，則C的體積分數(shù)增大，C項正確；升高溫度，平衡向正反應方向移動，A的轉化率增大，即溫度越高，A的轉化率越大，D項錯誤。 考點　化學平衡圖像 題點　化學平衡圖像的綜合 3.(2018鹽城中學高二月考)在密閉容器中，對于可逆反應M＋3N2Q(g)，平衡時Q的體積分數(shù)與溫度和壓強的關系如圖所示，下列判斷正確的是(　　) A.M和N不能都為氣體 B.由上圖可知，N一定為氣體 C.若正反應方向ΔH＞0，則T1＜T2 D.其他條件不變，壓強增大，混合氣體的平均相對分子質量減小 答案　B 解析　保持溫度不變，增大壓強，Q的體積分數(shù)增大，說明平衡正向移動，根據(jù)規(guī)律：增大壓強平衡向氣體體積縮小的方向進行，可知正反應方向為氣體體積縮小的方向，則N一定為氣體，M可為氣體也可為非氣體，所以A項錯誤，B項正確；保持壓強不變，若正反應方向ΔH＞0，從T1到T2，Q的體積分數(shù)減小，說明平衡逆向移動，即向放熱反應方向移動，所以改變的條件是降低溫度，則有T1＞T2，C項錯誤；由上分析已知：N一定為氣體，M可為氣體也可為非氣體。若M是氣體，平衡正向移動時，混合氣體的總質量不變，氣體的物質的量減小，根據(jù)M＝m/n可知混合氣體的平均相對分子質量增大；若M為非氣體，混合氣體的總質量也增大，物質的量減小，所以混合氣體的平均相對分子質量也是增大，D項錯誤。 考點　化學平衡圖像 題點　含量或轉化率的變化圖像 4.有一可逆反應：2A(g)＋3B(g)xC(g)＋4D(g)，若按下列兩種配比在同溫同體積的密閉容器中進行反應： ①0.8 mol A＋1.2 mol B＋1.2 mol C＋2.4 mol D ②1.4 mol A＋2.1 mol B＋0.6 mol C＋1.2 mol D 達平衡后，C的質量分數(shù)相等，則方程式中x的值為(　　) A.1 B.2 C.3 D.4 答案　B 解析　根據(jù)題意，①和②為等效平衡，按照化學計量數(shù)將各物質轉化成反應物或生成物，各物質的物質的量一定相等；①和②相當于是同一反應處于不同的階段，一定滿足：化學反應中物質的量變化Δn之比就等于化學計量數(shù)之比，①②之間各物質的物質的量變化為Δn(A)＝(1.4－0.8)mol＝0.6 mol、Δn(B)＝(2.1－1.2)mol＝0.9 mol、Δn(C)＝(1.2－0.6)mol＝0.6 mol、Δn(D)＝(2.4－1.2)mol＝1.2 mol，Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝0.6 mol∶0.9 mol∶0.6 mol∶1.2 mol＝2∶3∶2∶4，所以x＝2。 考點　等效平衡 題點　恒溫恒容下極值等量的等效平衡 5.某化學科研小組研究在其他條件不變時，改變某一條件對化學平衡的影響，得到如下變化規(guī)律(下圖中，p表示壓強，T表示溫度，n表示物質的量，t表示反應時間)： 根據(jù)以上規(guī)律判斷(填“＞”“＝”或“＜”)： (1)反應Ⅰ：p2 p1，ΔH 0。 (2)反應Ⅱ：T1 T2，ΔH 0。 (3)反應Ⅲ：若T2 T1，ΔH 0。 (4)反應Ⅳ：若T2 T1，ΔH 0。 答案　(1)＞?。肌?2)＞　＜　(3)＞?。?或＜?。? (4)＞?。?或＜　＜) 解析　(1)對反應Ⅰ而言，增大壓強，平衡向右移動，A的轉化率α(A)增大，所以p2＞p1；圖(a)表示隨溫度升高，α(A)減小，平衡向左移動，則正反應是放熱反應，ΔH＜0。 (2)圖(b)表示在兩種不同溫度下，C的物質的量逐漸增大至達到平衡的過程。T1溫度下n(C)增加得快，且先達到平衡，說明T1＞T2，由T1→T2，降低溫度，n(C)增大，說明平衡向右移動，ΔH＜0。 (3)圖(c)表示隨起始時n(B)的增大，在兩種不同溫度下C的體積分數(shù)φ(C)先增大后減小的變化曲線。T2時φ(C)高于T1時φ(C)，可能有兩種情況：若T2＞T1，即升溫平衡右移，ΔH＞0；若T2＜T1，即降溫平衡右移，ΔH＜0。 (4)圖(d)所呈現(xiàn)的信息是隨壓強的增大，A的平衡轉化率不變，但T2時α(A)比T1時α(A)大。若T2＞T1，則升溫平衡右移，ΔH＞0；若T1＞T2，則升溫平衡左移，ΔH＜0。 考點　化學平衡圖像 題點　化學平衡圖像的綜合 [對點訓練] 題組一　速率—時間圖像(v－t圖像) 1.已知圖一表示的是可逆反應CO(g)＋H2(g)C(s)＋H2O(g)　ΔH＞0的化學反應速率(v)與時間(t)的關系，圖二表示的是可逆反應2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＜0的濃度(c)隨時間(t)的變化情況。下列說法中正確的是(　　) A.若圖一t2時改變的條件是增大壓強，則反應的ΔH增大 B.圖一t2時改變的條件可能是升高了溫度或增大了壓強 C.圖二t1時改變的條件可能是升高了溫度或增大了壓強 D.若圖二t1時改變的條件是增大壓強，則混合氣體的平均相對分子質量將減小 答案　B 解析　A項，改變壓強不會改變焓變，錯誤；B項，升溫、增大壓強，v逆均小于v正，正確；C項，圖二t1時改變的條件應是壓縮體積，錯誤；D項，增大壓強，2NO2N2O4平衡右移，總物質的量減小，平均相對分子質量增大。 考點　化學平衡圖像 題點　速率—時間圖(v－t圖像) 2.(2017湖南衡陽一中高二月考)合成氨反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJmol－1，在反應過程中，正反應速率的變化如圖。下列說法正確的是(　　) A.t1時升高了溫度 B.t2時使用了催化劑 C.t3時增大了壓強 D.t4時降低了溫度 答案　B 解析　t1～t2，v正先增大后逐漸減小，說明平衡正向移動，而根據(jù)ΔH＜0可知，該反應的正反應為放熱反應，升高溫度，平衡應逆向移動，故t1～t2不是升高溫度，可能是增大壓強或者增大反應物濃度，A項錯誤；t2～t3，正、逆反應速率同等程度地增大，可能是使用了催化劑，B項正確；t3～t4，v正先減小后逐漸增大，而增大壓強正、逆反應速率都會增大，故C項錯誤；t4時若是降低溫度，v正在t4時刻應減小，故D項錯誤。 考點　化學平衡圖像 題點　速率—時間圖(v－t圖像) 題組二　物質的量 (濃度)—時間圖像(n/c－t圖像) 3.(2017寶應范水中學高二期末)汽車凈化的主要原理為2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＜0。若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖正確且說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是(　　) 答案　B 解析　可逆反應達化學平衡狀態(tài)時正、逆反應速率不再變化，A項錯誤；該反應正反應為放熱反應，隨反應進行溫度升高，化學平衡常數(shù)減小，到達平衡后，溫度為定值，達最高，平衡常數(shù)不變，為最小，圖像與實際符合，B項正確；對于恒容容器而言，到達平衡后，各物質的物質的量不再改變而不是反應物和生成物的物質的量相等，C項錯誤；絕熱恒容體系中，反應開始向正反應方向進行，NO的質量分數(shù)先減小，平衡后溫度升高逆向移動，NO的質量分數(shù)增大，D項錯誤。 4.(雙選)(2017揚州中學高二月考)在10 L密閉容器中，A、B、C三種氣態(tài)物質構成了可逆反應的體系；當在某一溫度時，A、B、C物質的量與時間的關系如圖一，C的百分含量與溫度的關系如圖二。 下列分析不正確的是(　　) A.0～4分鐘時，A的平均反應速率為0.02 molL－1min－1 B.該反應的平衡常數(shù)表達式K＝ C.由T1向T2變化時，v正>v逆 D.此反應的正反應為吸熱反應 答案　AD 解析　根據(jù)圖一知，隨著反應的進行，A和B的物質的量減少，C的物質的量增大，則A和B是反應物，C是生成物，反應過程中，物質的量的變化量之比等于其化學計量數(shù)之比，所以A、B和C的化學計量數(shù)之比＝(2.4－1.6) mol∶(1.6－1.2) mol∶(0.4－0) mol＝0.8 mol∶0.4 mol∶0.4 mol＝2∶1∶1。由圖二知，當反應達到T3時，再升高溫度C的含量降低，則正反應是放熱反應，該反應的方程式為2A(g)＋B(g)C(g)　ΔH＜0。0～4分鐘時，A的平均反應速率v＝＝＝0.01 molL－1min－1，A項錯誤；該反應方程式為2A(g)＋B(g)C(g)，K＝，B項正確；由T1向T2變化時，C的含量增大，反應正向移動，則正反應速率大于逆反應速率，C項正確。 考點　化學平衡圖像 題點　濃度(物質的量)—時間圖像 5.在密閉容器中進行反應CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH＞0，測得c(CH4)隨反應時間(t)的變化如圖所示。下列判斷正確的是(　　) A.10 min時，改變的外界條件可能是溫度 B.0～5 min內(nèi)，v(H2)＝0.1 molL－1min－1 C.恒溫下，縮小容器體積，平衡后c(H2)肯定減小 D.12 min時，反應達到平衡，其平衡常數(shù)一定增大 答案　A 解析　該反應正向為吸熱反應，升高溫度，平衡向右移動，CH4的濃度減小，A項正確；0～5 min內(nèi)，v(H2)＝3v(CH4)＝30.5 molL－15 min＝0.3 molL－1min－1，B項錯誤；恒溫下，縮小容器體積，各物質的濃度增大，體系壓強增大，平衡逆向移動，c(H2)減小，但c(H2)減小的程度小于因體積減小而引起的c(H2)增大的程度，即平衡后c(H2)仍然比原平衡時的大，C項錯誤；10 min時改變的條件可能是升高溫度，也可能是增大H2O(g)的濃度，平衡常數(shù)可能增大，也可能不變，D項錯誤。 考點　化學平衡圖像 題點　濃度(物質的量)—時間圖像 題組三　含量(轉化率)—溫度(壓強)圖像 6.已知可逆反應A＋aBC＋2D(a為化學計量數(shù))，其中B、C、D為氣態(tài)物質。反應過程中，當其他條件不變時，C的體積百分含量(φ)與溫度(T)和壓強(p)的關系如圖甲、乙所示。下列說法不正確的是(　　) A.T2＞T1，p2＞p1 B.該反應的正反應為放熱反應 C.若a＝2，則A為液態(tài)或固態(tài)物質 D.增加B的物質的量，該反應的ΔH絕對值增大 答案　D 解析　根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”可知T2＞T1，p2＞p1，A項正確；根據(jù)圖甲可知，T2＞T1，升高溫度C的體積百分含量降低，平衡左移，所以該反應的正反應為放熱反應，B項正確；根據(jù)圖乙可知，p2＞p1，增大壓強C的體積百分含量降低，又因B、C、D為氣態(tài)物質，若a＝2，則A為液態(tài)或固態(tài)物質才能使平衡左移，C項正確；反應的ΔH與化學計量數(shù)有關，與平衡移動無關，D項錯誤。 考點　化學平衡圖像 題點　含量或轉化率的變化圖像 7.用CO合成甲醇(CH3OH)的化學方程式為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＜0，按照相同的物質的量投料，測得CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖所示。下列說法正確的是(　　) A.溫度：T1＞T2＞T3 B.正反應速率：v(a)＞v(c)、v(b)＞v(d) C.平衡常數(shù)：K(a)＞K(c)、K(b)＝K(d) D.平均摩爾質量：M(a)＜M(c)、M(b)＞M(d) 答案　C 解析　反應CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)是氣體體積減小的放熱反應，在其他條件不變時，升高溫度，平衡向吸熱的逆反應方向移動，使反應物CO的平衡轉化率降低，故溫度：T1＜T2＜T3，A錯誤；溫度升高，化學反應速率加快，由于溫度：T3＞T1，故正反應速率：v(a)＜v(c)；在溫度不變時，增大壓強，化學反應速率加快，所以正反應速率：v(b)＞v(d)，B錯誤；升高溫度，平衡向吸熱的逆反應方向移動，溫度不變，化學平衡常數(shù)不變，所以平衡常數(shù)：K(a)＞K(c)、K(b)＝K(d)，C正確；該反應前后氣體的總質量不變，氣體的總物質的量減小，升高溫度，平衡逆向移動，氣體的物質的量增大，所以氣體的平均摩爾質量減小，所以M(a)＞M(c)；在溫度不變時，增大壓強，平衡向氣體體積減小的正反應方向移動，氣體的總物質的量減小，所以氣體的平均摩爾質量增大，M(b)＞M(d)，D錯誤。 考點　化學平衡圖像 題點　含量或轉化率的變化圖像 8.對于反應N2O42NO2，在溫度一定時，平衡體系中NO2的體積分數(shù)φ(NO2)隨壓強的變化情況如圖所示(曲線上的任何一點為對應壓強下的平衡點)。下列說法正確的是(　　) A.A、C兩點的正反應速率的關系：A>C B.A、B、C、D、E各狀態(tài)中，v正>v逆的是狀態(tài)D C.使E狀態(tài)從水平方向到達C狀態(tài)，從理論上來講，可選用的條件是從p1突然加壓至p2 D.維持p1不變，E→A所需時間為x，維持p2不變，D→C所需時間為y，則xv逆，B錯誤；由圖可知AE與DC線段的長度相等，也就是NO2的體積分數(shù)變化量相等，但由于D點的壓強大于E點的壓強，所以D點的反應速率大于E點的反應速率，則所需時間：x>y，D錯誤；對于壓強的改變，當快速加壓時，平衡未移動，但壓強迅速增大，反映在圖像上就是縱坐標不變，橫坐標不斷增大，當緩慢加壓時，平衡不斷地被破壞，但又不斷地建立新的平衡，所以緩慢加壓時，NO2的體積分數(shù)的變化應不斷地在平衡曲線上滑動，所以“使E狀態(tài)從水平方向到達C狀態(tài)”，應突然加壓，C正確。 題組四　速率、平衡圖像的綜合分析 9.(2017太湖高級中學高二期末)化學中常用圖像直觀地描述化學反應的進程或結果。只改變一個條件，則下列對圖像的解讀正確的是(　　) A.A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)，如圖①說明此反應的正反應是吸熱反應 B.4CO(g)＋2NO2(g)N2(g)＋4CO2(g)，如圖②說明NO2 的轉化率b＞a＞c C.N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，如圖③說明t s時合成氨反應達到平衡 D.2A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(? )，如圖④說明生成物D一定是氣體 答案　D 考點　化學平衡圖像 題點　化學平衡圖像的綜合 10.某化學科研小組研究在其他條件不變時，改變某一條件對反應A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)的化學平衡狀態(tài)的影響，得到如圖所示的變化規(guī)律(圖中T表示溫度，n表示物質的量)，根據(jù)圖像得出的結論正確的是(　　) ①正反應一定是放熱反應?、谶_到平衡時A2的轉化率大小為b＞a＞c　③若T2＞T1，則正反應一定是吸熱反應?、躡點時，平衡體系中A、B原子數(shù)之比接近1∶3 A.①② B.①③ C.②④ D.③④ 答案　D 解析　本題的疑難之處是如何識圖。由于T1與T2的大小不確定，所以不能確定該可逆反應的正反應是吸熱反應還是放熱反應。若T2＞T1，隨著溫度升高，平衡體系中AB3的體積分數(shù)增大，則正反應是吸熱反應；若T2＜T1，降低溫度，平衡體系中AB3的體積分數(shù)增大，則正反應是放熱反應，①錯誤，③正確。同一溫度下，加入的B2越多，平衡時A2的轉化率越大，即c＞b＞a，②錯誤。b點時，AB3的平衡體積分數(shù)最大，即起始時n(A2)∶n(B2)接近1∶3，故平衡體系中A、B原子數(shù)之比接近1∶3，④正確。本題選D。 考點　化學平衡圖像 題點　化學平衡圖像的綜合 題組五　等效平衡 11.(雙選)(2017南京期初學情調研)一定溫度下，向容積為2 L的密閉容器中充入一定量的SO2和O2，發(fā)生反應：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表(表中t1＜t2)，下列說法正確的是(　　) 反應時間/min n(SO2)/mol n(O2)/mol 0 0.10 0.060 t1 0.012 t2 0.016 A.反應在0～t1 min內(nèi)的平均速率為v(SO3)＝0.088/t1 molL－1min－1 B.保持其他條件不變，起始時向容器中充入0.10 mol SO3和0.010 mol O2，到達平衡時，n(SO2)＝0.012 mol C.保持其他條件不變，升高溫度，平衡時c(SO2)＝0.007 molL－1，則反應的ΔH＞0 D.相同溫度下，起始時向容器中充入0.050 mol SO2和0.030 mol O2，達到平衡時SO2轉化率小于88% 答案　BD 解析　0～t1 min內(nèi)，SO2減少0.10 mol－0.012 mol＝0.088 mol，v(SO3)＝v (SO2)＝0.088 mol2 Lt1 min＝0.044/t1 molL－1min－1，A項錯誤；0.10 mol SO3和0.010 mol O2相當于0.10 mol SO2和0.060 mol O2，達到平衡時，與表中相同，在t1時，SO2減小0.088 mol，則O2減小0.044 mol，平衡時O2為0.06 mol－0.044 mol＝0.016 mol，與t2相同，所以在t1時，已達平衡，則n(SO2)＝0.012 mol，B項正確；平衡時，c(SO2)＝0.012 mol/2 L＝0.006 molL－1，升高溫度時，c(SO2)增大，平衡逆向移動，所以該反應為放熱反應，C項錯誤；表中SO2的轉化率為(0.10－0.012)/0.10100%＝88%，若投入量減半，則相當于減壓，平衡逆向移動，SO2的轉化率減小，即小于88%，D項正確。 12.(雙選)(2017南通揚州等六市第二次調研)兩個容積均為2 L的密閉容器 Ⅰ 和 Ⅱ 中發(fā)生反應：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，起始物質的量見下表。實驗測得兩容器不同溫度下達到平衡時CO2的物質的量如下圖所示，下列說法正確的是(　　) 容器 起始物質的量 NO CO Ⅰ 1 mol 3 mol Ⅱ 6 mol 2 mol A.N點的平衡常數(shù)為0.04 B.M、N兩點容器內(nèi)的壓強：p(M)＞2p(N) C.若將容器Ⅰ的容積改為1 L，t1溫度下達到平衡時c(CO2)＝0.25 molL－1 D.若將容器Ⅱ改為絕熱容器，實驗起始溫度為t1，達平衡時NO的轉化率小于16.7% 答案　AD 解析　N點和M點的溫度相同，所以平衡常數(shù)相等，則： 2NO(g)＋2CO(g)N2(g)　＋　2CO2(g)， 起始 6 mol 2 mol 0 0 轉化 1 mol 1 mol 0.5 mol 1 mol 平衡 5 mol 1 mol 0.5 mol 1 mol K＝＝0.04，A項正確；容器Ⅱ中，6 mol NO和2 mol CO的投料等價于2 mol NO和 6 mol CO，Ⅱ中投入量相當于Ⅰ中的2倍，由于體積相等，故Ⅱ相當于加壓，平衡正向移動，M處壓強小于N處的2倍，B項錯誤；從圖知，溫度升高，CO2的物質的量減小，說明該反應為放熱反應，容器Ⅱ中，在t1時達到平衡，NO的轉化率為100%≈16.7%，Ⅱ改為絕熱容器，即Ⅱ中正向反應放出的熱量使Ⅱ中溫度升高，導致平衡逆向移動，所以NO的轉化率減小，D項正確。 [綜合強化] 13.如下圖所示，甲、乙、丙分別表示在不同條件下可逆反應A(g)＋B(g)xC(g)的生成物C在反應混合物中的體積分數(shù)和反應時間的關系。 (1)若甲圖中兩條曲線分別代表有催化劑和無催化劑的情況，則 曲線表示無催化劑時的情況，反應速率：a (填“大于”“小于”或“等于”)b。 (2)若乙圖表示反應達到平衡后，分別在恒溫恒壓條件下和恒溫恒容條件下向平衡混合氣體中充入氦氣后的情況，則 曲線表示恒溫恒容的情況，在恒溫恒容條件下，C的體積分數(shù) (填“變大”“變小”或“不變”)。 (3)根據(jù)丙圖可以判斷該可逆反應的正反應是 (填“放熱”或“吸熱”)反應，化學計量數(shù)x的取值范圍是 。 (4)丁圖表示在某固定容積的密閉容器中，上述可逆反應達到平衡后，某物理量隨著溫度(T)的變化情況。根據(jù)你的理解，丁圖的縱軸可以是 (填序號)。①φ(C)/%、②A的轉化率、③B的轉化率、④壓強、⑤c(A)、⑥c(B) 升溫平衡移動的方向為 (填“左移”或“右移”)。 答案　(1)b　大于　(2)a　不變　(3)吸熱　x＞2 (4)①②③④　右移 解析　(1)使用催化劑能提高反應速率，縮短達到平衡的時間，a曲線達到平衡所用時間短，b曲線達到平衡所用時間長，所以a曲線表示使用催化劑，b曲線表示未使用催化劑，反應速率a大于b。(2)恒溫恒容下，充入不反應的氣體，反應物、生成物的濃度均不變，平衡不移動，C在反應混合物中的體積分數(shù)不變。由乙圖可知，a曲線中C的體積分數(shù)不變，b曲線達到新平衡后C的體積分數(shù)變大，所以a曲線表示恒溫恒容條件下向平衡混合氣體中充入氦氣。(3)由丙圖可知，壓強相同時，溫度越高，C的體積分數(shù)越大，即升高溫度，平衡向正反應方向移動，又因升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，所以正反應為吸熱反應；溫度相同時，壓強越大，平衡時C的體積分數(shù)越小，即增大壓強，平衡向逆反應方向移動，又因增大壓強平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動，故x＞2。(4)由丁圖可知，縱軸所表示的物理量隨溫度升高而增大，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，即向右移動，C的體積分數(shù)增大；A、B的轉化率增大；A、B的濃度降低；該反應為氣體分子數(shù)增大的反應，所以隨溫度升高，容器內(nèi)壓強增大。故①②③④符合。 考點　化學平衡圖像 題點　化學平衡圖像的綜合 14.(2018啟東中學高二期中)(1)科學家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變成CO2和N2，化學方程式如下：2NO＋2CO2CO2＋N2　ΔH ＜0。為了測定在某種催化劑作用下的反應速率，在某溫度下用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如表： 時間/s 0 1 2 3 4 5 c(NO)(10－4 molL－1) 10.0 4.50 2.50 1.50 1.00 1.00 c(CO)(10－3 molL－1) 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70 請回答下列問題(均不考慮溫度變化對催化劑催化效率的影響)： ①前2 s內(nèi)的平均反應速率v(N2)＝ 。 ②假設在密閉容器中發(fā)生上述反應，達到平衡時下列措施能提高NO轉化率的是 (填字母，下同)。 A.選用更有效的催化劑 B.升高反應體系的溫度 C.降低反應體系的溫度 D.縮小容器的體積 (2)已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJmol－1 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJmol－1 ①則反應NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)的ΔH＝ kJmol－1。 ②一定條件下，將NO2與SO2以體積比1∶2置于恒容密閉容器中發(fā)生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是 。 a.體系壓強保持不變 b.混合氣體顏色保持不變 c.SO3和NO的體積比保持不變 d.每消耗1 mol SO3的同時生成1 mol NO2 ③測得上述反應平衡時NO2與SO2體積比為1∶6，則平衡常數(shù)K＝ 。 (3)CO可用于合成甲醇，反應方程式為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如下圖所示。該反應ΔH (填“>”或“ <”)0。 答案　(1)①1.8810－4 molL－1s－1?、贑D　(2)①－41.8　②b?、?/3　(3)< 解析　(1)①前2 s消耗NO的濃度為(10.010－4－2.5010－4) molL－1＝7.5010－4 molL－1，生成N2的濃度為7.510－4/2 molL－1＝3.7510－4 molL－1；根據(jù)化學反應速率數(shù)學表達式，v(N2)＝3.7510－4/2 molL－1s－1≈1.8810－4 molL－1s－1；②催化劑只加快反應速率，對化學平衡的移動無影響，A錯誤；此反應的正反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，NO的轉化率降低，B錯誤；此反應的正反應是放熱反應，降低體系溫度，平衡向正反應方向移動，NO的轉化率提高，C正確；縮小容器的體積，相當于增大壓強，平衡向正反應方向移動，NO的轉化率增大，D正確。(2)考查蓋斯定律的應用和化學平衡狀態(tài)的判斷，①Ⅰ.2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，Ⅱ.2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，根據(jù)目標反應方程式，(Ⅰ－Ⅱ)/2，得出ΔH＝(－196.6＋113.0)/2 kJmol－1＝－41.8 kJmol－1；②根據(jù)反應方程式，推出反應前后氣體計量數(shù)之和相等，因此壓強不變，不能說明反應達到平衡，a錯誤；NO2為紅棕色氣體，其余均為無色氣體，因此當氣體顏色不再改變，說明反應達到平衡，b正確；根據(jù)反應方程式，生成SO3和NO的物質的量相等，即任何時刻，SO3和NO物質的量都相等，因此SO3和NO的體積比保持不變，不能說明反應達到平衡，c錯誤；生成NO2和消耗SO3，反應都是向逆反應方向進行，不能說明反應達到平衡，d錯誤；③令NO2的物質的量為1 mol，SO2的物質的量為2 mol， 　　　　　 NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g) 起始(mol)： 1 2 0 0 變化(mol)： x x x x 平衡(mol)： 1－x 2－x x x 根據(jù)信息，測得上述反應平衡時NO2和SO2的體積比為1∶6，相同條件下，體積比等于物質的量之比，即(1－x)∶(2－x)＝1∶6，解得x＝4/5，平衡常數(shù)K＝，代入數(shù)值，解得K＝8/3。(3)等壓下，溫度升高，CO的轉化率降低，根據(jù)勒夏特列原理，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，即ΔH<0。 15.(2017海安高級中學高二10月月考)研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的測量及處理具有重要意義。 (1)降低汽車尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉化器，發(fā)生如下反應： 2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH<0 ①一定條件下，將體積比為1∶2的NO、CO氣體置于恒容密閉容器中發(fā)生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是 (填字母)。 A.體系壓強保持不變 B.混合氣體顏色保持不變 C.N2和CO2的體積比保持不變 D.v正(CO)＝2v逆(N2) ②20 min時，若改變反應條件，導致N2濃度發(fā)生如下圖1所示的變化，則改變的條件可能是 (填字母)。 A.加入催化劑 B.降低溫度 C.增加CO2量 D.縮小容器體積 (2)在一定條件下，將SO2和NO2通入絕熱恒容密閉容器中，發(fā)生反應：SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)，正反應速率隨時間變化如圖2所示。由圖可得出的正確結論是 (填字母)。 A.反應在c點達到平衡狀態(tài) B.反應物濃度：b點小于c點 C.反應物的總能量低于生成物的總能量 D.Δt1＝Δt2時，SO2的轉化率：a～b段小于b～c段 (3)采用一種新型的催化劑(主要成分是CuMn的合金)，利用CO和H2可制備二甲醚(DME)。觀察圖3回答問題。催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為 時最有利于二甲醚的合成。 (4)工業(yè)上可以用CO和H2生產(chǎn)燃料甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　 ΔH＝－92.9 kJmol－1, 300 ℃，在容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡的有關數(shù)據(jù)如下： 容器 甲 乙 丙 反應物投入量 1 mol CO、2 mol H2 1 mol CH3OH 2 mol CH3OH 平衡時的數(shù)據(jù) CH3OH/molL－1 c1 c2 c3 反應的能量變化 放出a kJ 吸收b kJ 吸收c kJ 體系壓強/Pa p1 p2 p3 反應物轉化率 α1 α2 α3 下列說法中正確的是 (填字母)。 A.2c1>c3 B.a＋b＝92.9 C.2p2＜p3 D.α1＋α3<1 答案　(1)①AD?、贐　(2)D　(3)2.0　(4)BD 解析　(1)①正反應為氣體分子數(shù)減小的反應，從正反應開始建立平衡，建立平衡的過程中氣體總物質的量減小，在恒容容器中，體系壓強減小，壓強不變說明達到平衡狀態(tài)，A項正確；該反應中氣體都呈無色，混合氣體的顏色始終保持無色，顏色不變不能作為平衡的標志，B項錯誤；N2和CO2起始都為0，轉化生成N2和CO2的體積比始終保持1∶2，N2和CO2的體積比保持不變不能作為平衡的標志，C項錯誤；用CO表示的正反應速率與用N2表示的逆反應速率之比等于2∶1，等于化學計量數(shù)之比，說明反應達到了平衡狀態(tài)，D項正確。②由圖1可見，改變條件的瞬間N2濃度沒有變化，后來N2的濃度逐漸增大達到新平衡。加入催化劑對平衡無影響，N2濃度不變，A項錯誤；降低溫度平衡正向移動，N2濃度增大，B項正確；增加CO2的量，平衡逆向移動，N2濃度減小，C項錯誤；縮小容器體積的瞬間N2濃度驟然增大，D項錯誤。(2)c點正反應速率達最大，后正反應速率逐漸減小，c點沒有達到平衡狀態(tài)，A項錯誤；從正反應開始建立平衡，隨著時間的推移在達到平衡前，反應物濃度逐漸減小，b點反應物濃度大于c點，B項錯誤；該容器為絕熱容器，則影響化學反應速率的因素有兩個：濃度和溫度，從濃度的角度看隨著時間的推移反應物濃度減小，反應速率減慢，但c點前正反應速率逐漸加快說明溫度的影響為主且是升高溫度，由此可見該反應是放熱反應，反應物的總能量高于生成物的總能量，C項錯誤；c點前隨著時間的推移，正反應速率加快，相同時間內(nèi)，正反應速率越快，SO2的轉化率越大，Δt1＝Δt2時，a～b段SO2的轉化率小于b～c段，D項正確。(3)由圖3分析，催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為2.0時，CO的轉化率最大，DME選擇性最大，CH3OH選擇性接近于0，說明催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為2.0時最有利于二甲醚的合成。(4)容器的特點為恒溫恒容，反應的特點為正反應是氣體分子數(shù)減小的反應。甲從正反應開始建立平衡，乙從逆反應開始建立平衡，用一邊倒換算之后乙的起始各物質物質的量與甲對應相等，所以甲、乙為等效平衡，則c2＝c1，a＋b＝92.9，p1＝p2，α1＋α2＝1；丙中起始投入的CH3OH物質的量為乙中兩倍，可設計一個兩倍體積的容器稱為丁，起始丁容器中加入2 mol CH3OH，在相同條件下達到平衡時，丁相當于兩個乙，則丁中平衡時的數(shù)據(jù)：CH3OH濃度與乙中相等為c2 molL－1、反應吸收的能量為2b kJ、體系壓強與乙中相等為p2、反應物的轉化率與乙中相等為α2；丙相當于在丁達到平衡后將體積壓縮為一半，增大壓強，平衡正向移動，CH3OH物質的量增大，則c3>2c2、反應吸收的能量小于2b kJ、體系壓強p22c1，A項錯誤；a＋b＝92.9，B項正確；p3<2p2，C項錯誤；α1＋α3<1，D項正確。