反应速率与化学平衡
直击高考考点
化学反应速率和化学平衡理论的初步知识是中学化学的重要基本理论。从历年高考经典聚焦也不难看出，这是每年高考都要涉及的内容。从考题难度分析，历年高考题中基础题、中档题、难题都有出现。在《考试大纲》中，它主要包涵以下基本要求：
1．了解的化学反应速率概念、定量表示方法。
2．了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
3．了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。
4．理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律。
5．了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活生产和科学研究领域中的重要作用。
从新大纲的要求预测命题趋势，这部分内容试题的难度应该趋于平缓，从2006年高考题看，化学反应速率和化学平衡的方面的题目起点水平并不是太高。复习中应该抓牢基础知识，掌握基本方法，提高复习效率。
知识网络构建
意义：表示化学反应进行快慢的量
化学反应
反
应
速
率
表示方法：用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示
单位：mol/(L?min)或mol/(L?s)
影响因素：
浓度
压强
温度
催化剂
其他因素：光、颗粒大小、溶剂等
特征：逆、动、等、定、变
移动
分析
原因：外界条件改变v（正）=v（逆）
方向：v（正）>v（逆）向正反应方向移动
v（正） 移动 的外 因 浓度 压强 温度 勒夏特列原理 化学平 衡（反 应进行 程度）化学 平衡 常数 表达式：)( ) ( ) ( ) ( B C A C D C C C K n m q p ? ? = mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 影响因素：只与温度有关 知识要点串讲 要点一.化学反应速率的定性和定量考查 (1)化学反应速率的概念及表示方法：通过计算式：v =Δc /Δt来理解其概念： ①化学反应速率与反应消耗的时间(Δt)和反应物浓度的变化(Δc)有关； ②在同一反应中，用不同的物质来表示反应速率时，数值可以相同，也可以是不同的。但这些数值所表示的都是同一个反应速率。因此，表示反应速率时，必须说明用哪种物质作为标准。用不同物质来表 示的反应速率时，其比值一定等于化学反应方程式中的化学计量数之比 ．．．．．．．。如：化学反应m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g) 的：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D) = m∶n∶p∶q ③一般来说，化学反应速率随反应进行而逐渐减慢。因此某一段时间内的化学反应速率，实际是这段时间内的平均速率，而不是瞬时速率。 (2)影响化学反应速率的因素： ①决定因素（内因）：反应物本身的性质。 ②条件因素（外因）（也是我们研究的对象）： a．浓度：其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大活化分子总数，从而加快化学反应速 率。值得注意的是，固态物质和纯液态物质的浓度可视为常数 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．； b．压强：对于气体而言，压缩气体体积，可以增大浓度，从而使化学反应速率加快。值得注意 的是，如果增大气体压强时 ．．．．．．．．．．．，则不影响化学反应速率 ．．．．．．．．．．。 ．．．．．．．．．，不能改变反应气体的浓度 c．温度：其他条件不变时，升高温度，能提高反应分子的能量，增加活化分子百分数，从而加 快化学反应速率。 d．催化剂：使用催化剂能等同地改变可逆反应的正、逆化学反应速率。 e．其他因素。如固体反应物的表面积（颗粒大小）、光、不同溶剂、超声波等。 要点二. 可逆反应达到化学平衡的标志 1．化学平衡的标志：（处于化学平衡时）： ①速率标志：v正＝v逆≠0； ②反应混合物中各组分的体积分数、物质的量分数、质量分数不再发生变化； ③反应物的转化率、生成物的产率不再发生变化； ④反应物反应时破坏的化学键与逆反应得到的反应物形成的化学键种类和数量相同； ⑤对于气体体积数不同的可逆反应，达到化学平衡时，体积和压强也不再发生变化。 2．化学平衡状态的判断： 举例反应m A(g) ＋n B(g) p C(g) ＋q D(g) 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分数一定平衡 ②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡 ③各气体的体积或体积分数一定平衡 ④总压强、总体积、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同时生成p molC，均指v正不一定平衡 ③v 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 ④在单位时间内生成了n molB，同时消耗q molD，因均指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 混合气体的平均分子量（Mr）①Mr一定时，只有当m+n≠p+q时， 平衡 ②Mr一定，但m+n=p+q时 不一定平衡 温度任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的条件下， 体系温度一定时 平衡 体系的密度密度一定不一定平衡要点三化学平衡的影响因素 1．勒夏持列原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强和温度等），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。其中包含： ①影响平衡的因素：浓度、压强、温度三种； ②原理的适用范围：只适用于一项条件发生变化的情况（即温度或压强或一种物质的浓度），当多项条件同时发生变化时，情况比较复杂； ③平衡移动的结果：只能减弱（不可能抵消）外界条件的变化。 2．平衡移动：是一个“平衡状态→不平衡状态→新的平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，可能发生平衡移动。即总结如下： 3．平衡移动与转化率的关系：不要把平衡向正反应方向移动与反应物转化率的增大等同起来．．．． 4．影响化学平衡移动的条件： 化学平衡移动：（强调一个“变”字） ①浓度、温度的改变，都能引起化学平衡移动。而改变压强则不一定能引起化学平衡移动。强调： 气体体积数发生变化的可逆反应，改变压强则能引起化学平衡移动；气体体积数不变的可逆反应，改变压强则不会引起化学平衡移动。催化剂不影响化学平衡。 ②速率与平衡移动的关系： a ．v 正== v 逆，平衡不移动； b ． v 正 > v 逆，平衡向正反应方向移动； c ． v 正 < v 逆，平衡向逆反应方向移动。 ③平衡移动原理：（勒夏特列原理）：如果改变影响平衡的一个条件（浓度、温度或压强），平衡就向 能够减弱这种改变的方向移动。 ④分析化学平衡移动的一般思路： 速率不变：如容积不变时充入惰性气体 强调：加快化学反应速率可以缩短到达化学平衡的时间，但不一定能使平衡发生移动。 5．反应物用量的改变对化学平衡影响的一般规律： (1)若反应物只有一种：a A(g) b B(g) + c C(g)，在不改变其他条件时，增加A 的量平衡向正反 应方向移动，但是A 的转化率与气体物质的计量数有关：(可用等效平衡的方法分析)。 ①若a = b + c ：A 的转化率不变； 平衡不移动 程度相同 v 正 ＝v 逆 使用催化剂或对 体积无变化的反 应改变压强 程度不同 v 正 ≠v 逆 浓度 压强 催化剂 平衡移动 条件改变 旧平衡 V 正=V 逆 平衡被打破 V 正≠V 逆 新平衡 V ’正=V ’逆 改变条件 一定时间后 条件不再变化 ②若a > b + c：A的转化率增大； ③若a < b + c A的转化率减小。 a．若反应物不只一种：a A(g) + b B(g) c C(g) + d D(g)， Ⅰ．在不改变其他条件时，只增加A的量，平衡向正反应方向移动，但是A的转化率减小，而 B的转化率增大。 Ⅱ．若按原比例同倍数地增加A和B，平衡向正反应方向移动，但是反应物的转化率与气体物质的计量数有关：如a+b = c + d，A、B的转化率都不变；如a+ b>c+ d，A、B的转化率都增大；如a + b < c + d，A、B的转化率都减小。 要点四等效平衡的判断与分析 等效平衡问题的解题思路： 1．概念：同一反应，在一定条件下所建立的两个或多个平衡中，混合物中各成分的含量相同，这样的平衡称为等效平衡。 2．等效平衡的类型 在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压），对同一可逆反应，起始时加入物质的物质的量不同，达平衡时的状态规律如下表： 条件等效条件结果 恒温恒容 （△n（g）≠0）投料换算成相同物质表 示时量相同 两次平衡时各组分百分量、n、c均相同 恒温恒容 （△n（g）=0）投料换算成相同物质表 示时等比例 两次平衡时各组分百分量相同，n、c同比例变化 恒温恒压投料换算成相同物质表 示时等比例 两次平衡时各组分百分量、c相同，n同比例变化 要点五化学平衡的图像研究 1．分析反应速度图像： (1)看起点：分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，生成物多数以原点为起点。 (2)看变化趋势：分清正反应和逆反应，分清放热反应和吸热反应。升高温度时，△V吸热＞△V放热。 (3)看终点：分清消耗浓度和增生浓度。反应物的消耗浓度与生成物的增生浓度之比等于反应方程式中 各物质的计量数之比。 (4)对于时间——速度图像，看清曲线是连续的，还是跳跃的。分清“渐变”和“突变”、“大变”和“小变”。增大反应物浓度V正突变，V逆渐变。升高温度，V吸热大增，V放热小增。 2．化学平衡图像问题的解答方法： (1)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。 (2)四要素分析法：看曲线的起点；看曲线的变化趋势；看曲线的转折点；看曲线的终点。 (3)先拐先平：对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ，在转化率——时间曲线中，先出现 拐点的曲线先达到平衡。它所代表的温度高、压强大 ．．．．．．．。这时如果转化率也较高，则反应中m+n>p+q。若转化率降低，则表示m+n (4)定一议二：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。 要点六化学平衡的计算 有关化学平衡计算的一般解题模式：化学平衡计算的基本模式：平衡“三步曲” 例：mA + nB pC + qD 起始量：a b 0 0 转化量：mx nx px qx 平衡量：a-mx b-nx px qx 注意：转化量与方程式中各物质的系数成比例 这里a、b可指：物质的量、浓度、体积等。 弄清起始浓度、平衡浓度、平衡常数和转化率四者之间的互换关系，并列出下面图解。 热点题型探究 题型一对速率和平衡图像考查 【典例1】可逆反应2A(g) B(g)；△H<0从开始至平衡后改变某一外界条件使平衡发生了移动 至重新平衡，该过程中各物质的量浓度（用c表示）随时间变化情况如图，试分析各图，指出导致平衡移动的因素和平衡移动的方向。 解析：A.项中改变平衡条件的瞬间，然后增大，减小，平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，只能是升高温度。B项中改变平衡条件的瞬间，，均增大，然后减小，增大，平衡向正反应方向移动，故只可能是给体系增加压强。C项中，与B相反，改变平衡条件 的瞬间，、均减小，然后又增大，减小，平衡向逆反应方向移动，可见C为给体系减小压强。D项中改变平衡条件的瞬间，，减小，然后减小，增大，平衡向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，即为减小生成物的浓度。 误点警示：复习中应注意审题，看清纵横坐标代表的意义，纵坐标代表各物质浓度随时间变化，不是速率的变化。一般说来解图象题的大致方法如下： (1)认准横坐标、纵坐标各表示什么量。 (2)看清曲线的起点位置及曲线的变化趋势，确定函数曲线的增减性。 (3)曲线斜率大小即曲线“平”与“陡”的意义。 (4)准确把握各特殊点包含原点、曲线的拐点最高点的含义。 (5)认准某些关键数据在解题中的特定作用。 (6)全面、准确地从图中找出直接或隐含的化等相关知识。 【变式训练】 1．下列各图是温度（或压强）对应2A(s) + 2B(g) 2C(g) + D(g)；△H>0的正、逆反应速率 的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是（） 题型二对可逆反应达到化学平衡状态考查 （g）＋B2(g) 2AB（g）达到平衡状态的标志是 【典例2】在一定温度下，反应A A．单位时间内生成n molA2，同时生成n molAB B．容器内混合气体的平均相对分子质量不随时间变化 C．单位时间内生成2n molAB，同时生成n molB2 D．单位时间内一个A－A键断裂，同时生成二个A－B键 解析：本题主要考查学生对化学平衡状态的理解，并能进行再现、辨认的思维能力。化学平衡中的正逆反应速率相等是指平衡时同一反应物或者是同一生成物而言，即对于同一反应物，正反应消耗该物质的速率等于逆反应生成该物质的速率。 答案：C 误点警示：审题要细心，看清各组分的状态，在题设条件下假设反应正向反应（或逆向）进行时，不变的量不能成为平衡的标志，变化的量则可以。 【变式训练】 C(g)+D (g)在恒容容器中进行，不能说明该反应已经达到 2．在一定温度下，反应：2A (s)+2B(g) 平衡的是 A．容器内的压强不随时间而变化B．混和气体的密度不随时间而变化 C．A的质量不再变化D．平衡混和气体的平均相对分子质量不再改变 题型三对化学平衡的影响因素的考查 【典例3】两个极易导热的密闭容器A和B，容器A容积恒定，容器B容积可变，在温度压强和起始 ，发生反应2NO2 N2O4 △H＜0，以下说 体积相同的条件下往A和B中分别充入等物质的量的NO 法正确的是 A．反应起始时，两容器中的反应速率关系是v（A）＜v（B） B．反应过程中，两容器内的反应速率关系为v（A）＜v（B） C．两容器内的反应达到平衡所需时间一定相同 D．反应达到平衡时，两容器内的压强关系是p（A）＞p（B） 解析：根据题目所给条件，反应开始那一瞬间，两容器中的NO2处于完全相同的状态，此时两容器中 的反应速率关系应该是两者相等。所以，选项A不正确：由于该反应是一个气体分子数减少的反应，随着反应的进行，B容器（可变容积）中容器体积就不断减小，从而始终保持其压强与外界压强相同。此时，若其他条件不变，则反应速率不变；而密闭容器A中的压强则随着反应的不断进行而不断减少，从而导致反应速率不断降低。这样，过程中的速率关系为：v（A）＜v（B）。所以，B正确。同理，可推断两容器的压强关系为：p（A）＜p（B），D不正确。另外，反应速率越大，达到平衡所需时间就越短。所以，B 容器中的反应较A容器中的反应先达平衡。C不正确。 答案：B 【典例4】将2mol H2O和2mol CO置于1L容器中，在一定条件下，加热至高温，发生如下可逆反应：2H 2O(g) 2H2＋O2、2CO＋O2 2CO2 (1)当上述系统达到平衡时，欲求其混合气体的平衡组成，则至少还需要知道两种气体的平衡浓度，但这两种气体不能同时是_________和_________，或_________和_________。(填它们的分子式) (2)若平衡时O2和CO2的物质的量分别为： n(O2)平＝amol， n(CO2)平＝bmol。试求n(H2O)平＝__________。(用含a、b的代数式表示) 解析:(1)根据C、H元素守恒：n(H2O)平+n(H2)平=2mol；n(CO)平+n(CO2)平=2mol 显然n(H2O)平和n(H2)平或n(CO)平和n(CO2)平，只要知道其中一个，另一个也就确定，同时知道两个是没有意义的。 (2)根据n(O2)平和n(CO2)平求n(H2O)平有以下三种方法： ①三步法：第一步反应生成的O2的平衡量看作第二步反应的O2的起始量 2H 2O(g) 2H2＋ O2 2CO ＋ O2 2CO2 起始量(mol) 2 0 0 2 0.5x 0 变化量(mol) x x 0.5x y 0.5y y 平衡量(mol) 2-x x 0.5x 2-y 0.5x-0.5y y 可得0.5x – 0.5y = a；y = b 算得x = 2a + b，n(H2O)平＝ 2-x = (2－2a－b) mol。 ②逐步逆推法：因为第二个反应的反应物O2是第一个反应的生成物，所以可以从第二个反应消耗O2的量逆推出第一个反应生成O2的量，进而推出第一个反应消耗的H2O的量。 第二个反应生成bmol CO2，说明第二个反应消耗0.5bmol的O2，所以第一个反应生成(a+0.5b)mol 的O2，第一个反应消耗(2a+b) molH2O，得n(H2O)平＝(2－2a－b) mol。 ③元素守恒法：根据起始和平衡时体系中H、C 、O三种元素原子个数不变列式求解。 由H元素守恒：n(H2O)平+n(H2)平=2mol 由C元素守恒：n(CO)平+n(CO2)平=2mol 由O元素守恒：n(H2O)平+ n(CO)平+2n(CO2)平=4mol 代入数据解得：n(H2O)平＝(2－2a－b) mol。 答案：(1)H2O、H2，CO、CO2 (2)(2－2a－b) mol 方法探究：所谓多重平衡是指同一容器中连续发生两个或多个可逆反应，这些可逆反应既有联系，又相互制约，并同时建立平衡。 多重平衡体系中，有些物质既是一个反应的生成物，又是另一个反应的反应物(如例题中的O2)，是多重平衡体系的枢纽，正是这种物质联系并制约了两个可逆反应，它平衡时的量是计算的核心。解答多重平衡的计算问题时，运用元素守恒原理，可以从整体上把握各种物质的量的关系，建立简明的关系式。 【变式训练】 (g) +CO2 (g) △H＜O， 3．在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：NO(g) +CO(g) 1/2 N 达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施是（） A．加催化剂同时升高温度B．加催化剂同时增大压强 C．升高温度同时充入N2D．降低温度同时增大压强 4．将4 mol SO3气体和4 mol NO置于2L容器中，一定条件下发生如下可逆反应(不考虑NO2和N2O4 (g) 2SO2+O2、2NO+O22NO2 之间的相互转化)：2SO (1)当上述系统达到平衡时，O2和NO2的物质的量分别为n(O2)=0.1 mol、n(NO2)=3.6 mol，则此时SO3气体的物质的量为。 (2)当上述系统达到平衡时，欲求其混合气体的平衡组成，则至少还需要知道两种气体的平衡浓度，但这两种气体不能同时是SO3和，或NO和(填它们的分子式)。 (3)在其它条件不变的情况下，若改为起始时在1 L容器中充入2 molNO2和2 molSO2， 则上述两反应达到平衡时，c (SO2)平= mol/L。 题型四对等效平衡及化学平衡的计算的考查 【典例5】一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：2A(g) + B(g) 3C(g)，若反应开始时充入2molA和2molB，达平衡后A的体积分数为a%。其它条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后A的体积分数大于a%的是 A．2mol C B．2molA、1molB和1molHe（不参加反应） C．1molB和1molC D．2molA、3molB和3molC 解析：本题考查了等效平衡原理和勒夏特列原理应用。观察反应特点，这是一个气体体积不变的可逆反应，只要转化成反应物两者相等则就是等效平衡，平衡后A的体积分数就为a%。A中转化过去n(A)∶n(B)=2∶1，对比题给信息，减少了B的量，平衡会向逆反应方向移动，A的量在增加，而气体总物质的量不变，所以平衡后A的体积分数大于a%；B中气体总量也是4mol，但B的量减少，同A。C中转化成反应 物是2/3 molA，4/3 molB，增加了B的量，平衡向正反应方向移动，A的量减少，D的分析同C。 答案：AB 方法探究：本题的关键是这是一个气体体积不变的可逆反应的等效平衡的移动。反应前后气体的总物质的量不变。 【典例6】I.恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下发应： A(g)＋B(g) C(g) (1)若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成a molC，这时A的物质的量为 ___________mol。 (2)若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为 mol。 (3)若开始时放入x molA，2molB和1molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3a mol，则x＝ mol，y＝ mol。 平衡时，B的物质的量 (选填一个编号) 甲. 大于2mol 乙. 等于2mol 丙. 小于2mol 丁. 可能大于、等于或小于2mol 作出此判断的理由是。 (4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是。 II.若维持温度不变，在一个与(1)反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应。 (5)开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成b molC。将b与(1)小题中的a进行比较 (选填一个编号)。 甲. a＜b 乙. a＞b 丙. a＝b 丁. 不能比较a和b的大小 作出此判断的理由是。 解析：Ⅰ(1) A(g) ＋ B(g) C(g) 起始量(mol) 1 1 0 变化量 a a a 平衡后 1 - a 1 – a a A的物质的量为(1-a)mol。 (2)在恒温、恒压下，若投入3 mol A和3 mol B，则所占体积为(1)中体积的3倍，由于A、B的投放比例与(1)相同，所达到的平衡状态与(1)相同，C的物质的量为(1)的3倍，即3a mol。 (3)由于达到平衡时C的物质的量为3a mol，说明所达到的平衡状态与(2)中平衡为同一平衡，则若把C的起始量完全转化为A和B，A、B的物质的量应与(2)完全相等。 A(g) ＋ B(g) C(g) 起始量(mol) x 2 1 将C 完全转化 x + 1 3 0 平衡后 y (3 – 3a) 3a 根据题意有：x + 1 = 3，x = 2mol ，y = (3 – 3a) mol ，显然平衡时，B 的物质的量也为(3-3a)mol 。若投入A 、B 、C 三种物质后，平衡不移动，C 的物质的量不变，即3a = 1mol 时，B 的物质的量为2mol ；若平衡向右移动，则3a ＞ 1mol ，B 的平衡量小于2mol ；或 平衡向左移动，则3a ＜ 1mol ，B 的平衡量大于于2mol (4) 在(3)的平衡中，再加入3mol C ，所达到的平衡状态与(1)、(2)、(3)皆为等效平衡状态，因此C 的物质的量分数为 a 2a -。 Ⅱ(5) 因为(5)小题中容器容积不变，而(1)小题中容器的容积缩小，所以(5)小题的容器中的压力小于(1)小题容器中的压力，有利于逆向反应，故反应达到平衡后a ＞b 。 答案：(1)(1－a) (2)3a (3)2，3－3a ，丁，若3a ＞1，B 的物质的量小于2mol ；若3a=1，B 的物质的量等于2mol ；若3a ＜1，B 的物质的量大于2mol (4) a 2a - (5)乙，因为(5)小题中容器容积不变，而(1)小题中容器的容积缩小，所以(5)小题的容器中的 压力小于(1)小题容器中的压力，有利于逆向反应，故反应达到平衡后a ＞b 。 方法探究：(1)小题达到的平衡是另几小题平衡的标准和参照。由于I 的反应条件是恒温、恒压，所以只要A 、B 的物质的量的比为1∶1，或任意量的C(假设C 完全转化为A 、B ，其物质的量的比也是1∶1)，都 可以与(1)建立等同平衡，平衡时C 的物质的量与起始时A 的量成正比(加入的C 全部折算成A 、B)。 【典例7】 1 mol A 气体和n mol B 气体，按下式反应生成气体C ：A(g) + n B(g) m C(g)，一段 时间后测得A 的转化率为50%，反应前气体的密度在同温同压下是反应后3/4，则n 和m 的数值可能是 ( ) A ．n=1，m=1 B ．n=2，m=2 C ．n=3，m=2 D ．n=2，m=3 解析：在同温同压条件下，气体的密度之比将等于(平均)相对分子质量之比。即 2 12 1M M = ρρ，又由于气 体物质反应前后的总质量不变，即M 1n 1=M 2n 2，即 1 22 1n n M M = 。因此 1 22 12 1 n n M M = =ρρ。 A(g) + nB(g) mC(g) 起始量(mol) 1 n 0 变化量(mol) 0.5 0.5n 0.5m 平衡量(mol) 0.5 0.5n 0.5m 由 1 22 1n n = ρρ得 ) a 1() b a 1(5.04 3+++= ，整理可得：a + 1 = 2b ，将A 、B 、C 、D 四个选项代入，可得A 、D 符 合题意。 答案：AD 方法探究：本题的一个关健就是要知道密度比在等温等压时等于相对分子质量之比。推导过程如下：由理想气体气态方程pV=nRT 及M m n =(m 为气体的质量，M 为气体的相对分子质量)得：RT M m pV = 。移项， pV= RT V m ，即RT pV ρ=。因此，在T 、p 相同时，有2 12 1M M =ρρ。 【变式训练】 5．已知甲为恒温恒压容器，乙为恒温恒容容器。两容器中均充入2mol SO 2、1mol O 2，初始时两容器 的温度体积相同。一段时间后反应达到平衡，为使两容器中的SO 2在平衡混合物的物质的量分数相同，下列措施中可行的是 A ．向甲容器中充入一定量的氦气 B ．向乙容器中充入一定量的SO 3气体 C ．升高乙容器的温度 D ．增大甲容器的压强 6．如图所示，将4mol SO 2和 2 mol O 2混合置于体积可变的等压容器中，在一定温度下发生反应2SO 2 + O 2 2SO 3(放热反应)，该反应达到平衡状态A 时，测得气体总的物质的量为4.2 mol ，若SO 2、O 2的 起始物质的量分别用a 、b 、c 表示，试回答： (1)达到平衡状态A 的容器中通入少量O 2，体系中SO 2的体积分数将_________，若要使SO 2的体积分数再变至与原平衡状态A 相同，可采用的措施有____________或___________。 (2)若起始时a = 1.2mol ，b = 0.6mol ，且达到平衡后各气体的体积分数与平衡状态A 相同，则起始时c 的取值为_____________ (3)若起始时a = 0.6mol ，c = 4.8mol ，则b = _________，在此情况下，反应起始时将向__________方向进行， (4)若原平衡状态A 是在恒温恒容下达到的，现要使反应开始时向逆方向进行，且达到 的平衡状态与A 相同，则起始时C 的取值范围为_____________。 7．在5L 的密闭容器中充入2molA 气体和1molB 气体，在一定条件下发生反应： 2A(g) + B(g) 2C(g) 达平衡时，在相同条件下测得容器内混合气体的压强是反应前的65 ，则A 的转化率为( ) A ．67％ B ．50％ C ．25％ D ．5％ 题型五平衡移动原理的应用 【典例8】平衡移动原理可解释许多化学现象和自然现象。下列两组反应能否实现？如能实现请简述实验方法： (1)4H2 + Fe3O4 3Fe + 4H2O，3Fe + 4H2O 4H2 + Fe3O4； ________________________________________________________________________ (2)SO2 + Br2+ 2H2O ＝ 2HBr + H2SO4，2HBr + H2SO4＝SO2 + Br2 + 2H2O； _______________________________________________________________________。 解析：本题考查了学生的一种学习能力和知识的应用能力。由题目所给信息，这两组反应均有一定 的可逆性，因为平衡移动原理研究对象是可逆反应，要想使反应发生必须使平衡向正反应方向进行，那就结合所学的勒夏特列原理来解释。 (1)通入H2的同时带出H2O(气)，平衡向生成Fe的方向移动，反之，平衡向生成Fe3O的方向移动，上述两个反应均能实现。 (2)同①的原理，硫酸浓度小时，平衡向生成H2SO4和HBr的方向移动，硫酸浓度大时，平衡向生 成Br2和SO2的方向移动。(**事实上是氧化还原平衡的问题) 答案：(1)通入H2的同时带出H2O(气)，平衡向生成Fe的方向移动，反之，平衡向生成Fe3O的方向移动，上述两个反应均能实现。 (2)同①的原理，硫酸浓度小时，平衡向生成H2SO4和HBr的方向移动，硫酸浓度大时，平衡向生 成Br2和SO2的方向移动。 方法探究：本题的关键是题目所给的信息，用平衡移动原理来解释实验现象，那在下面的题目中就应用勒夏特列原理使平衡向正反应方向移动。 8．在硫酸的工业生产中，通过下列反应使SO2转化为SO3：2SO2+O22SO3(正反应放热)。已知常压下SO3体积分数为91%，试回答： （1）在生产中常用过量的空气是为了。 （2）加热到400—500℃是由于。 （3）压强应采用（高压、常压）。原因是 （4）常用浓H2SO4来吸收SO3，而不是用水，是因为。 （5）尾气中的SO2必须回收，是因为。 方法技巧点拨 1．方法与技巧 相同条件下，同一可逆反应体系，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，达到平衡时，任何相同物质的含量（体积分数、质量分数或物质的量分数）都相同的化学平衡互称等效平衡。可分为“全等效”平 衡和“相似等效”平衡。判断等效平衡的方法：使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的数量是否相当 2．解题注意点 认真阅读试题，弄清题目中问的是什么？给出的条件是什么？列出解题的关键字词，是解答此类试题的关键。不少考生由于不深入地观察思考，对题设条件以点盖面、以偏盖全，忽视了题中的隐含条件，匆忙地依靠熟题效应，简单地给出答案，结果造成错误。 高考冲刺演练 一、选择题(每小题有1-2个选项符合题意) N2O4；△H＜O。在密闭容器中达到平衡，平衡时改变外界条件，使反 1．某温度下，反应2NO 应再次平衡，新平衡时，c(NO2)/c(N2O4)与原平衡相比变小了，则改变条件的可能有（）A．保持容器容积和温度不变，向容器内补充了NO2 B．保持容器容积和温度不变，向容器内补充了N2O4 C．保持温度压强不变，向容器内补充了N2 D．保持容器的容积不变，升高了温度 2．某反应在催化剂的作用下，按下列方式进行，第一步：2X＋Y＝2Z；第二步：Z＋M＝X＋N。则下列说法正确的是( ) A．Z是催化剂，M是中间产物 B．X是催化剂，化学方程式为M＋Y＝N C．X是催化剂，化学方程式为2M＋Y＝2N D．无法判断催化剂和中间产物 3．一定条件下，将10 mol H 2和1 mol N2充入一密闭容器中，发生反应：N2+3H22NH3（各物质均为气态），达到平衡时，H2的转化率可能是( ) A．25% B．30% C．35% D．75% 4．对于反应A(s)+2B(g)3C(g)；△H＞0，C%跟外界条件X、Y的关系如图所示，下列结论正确 的是 A．Y表示温度，X表示压强，且Y3＞Y2＞Y1 B．Y表示压强，X表示温度，且Y3＞Y2＞Y1 C．X表示压强，Y表示温度，且Y1＞Y2＞Y3 D、X表示温度，Y表示压强，且Y1＞Y2＞Y3 5．一定温度下，在一个容积恒定的容器中，充入2 mol A和1 mol B，发生如下反应： 2A(g)+B(g) xC(g)。达到平衡后，C的物质的量为W mol。若维持容器的体积和温度不变，按起始的 物质的量0.6 mol A、0.3 mol B和1.4 mol C充入容器后达到平衡，C的物质的量仍为W mol，则x（）A．只能为2 B．只能为3 C．可能为2可能为3 D．不能确定 6．在一定温度下，可逆反应X（气）＋3Y（气）2Z（气）达到平衡的标志是 A．Z生成的速率与Z分解的速率相等B．单位时间生成a mol X，同时生成3a mol Y C．X、Y、Z的浓度不再变化D．X、Y、Z的分子数比为1 ：3 ：2 7．某恒温恒容的容器中，建立如下平衡：2A(g) B(g)，在相同条件下，若分别再向容器中通入 一定量的A气体或B气体，重新达到平衡后，容器内A的体积分数比原平衡时 A．都增大B．都减小C．前者增大后者减小D．前者减少后者增大 8．在高温下，反应2HBr（气）H 2（气）+Br2（气）△H＞0, 达到平衡，要使混合气体颜色加深，可采取的方法是（） A．减小压强B．缩小体积C．升高温度D．增大氢气浓度 9．某温度下，向固定容积的密闭容器中充入3L A气体和2L B气体，发生如下反应： 3A(g)+2B(g)2C(g)+2D(g)。达到平衡时，C的体积分数为p%。若维持温度不变，再向容器中充入3L A 气体和2L B气体，重新达到平衡时，C的体积分数（） A．>p% B． 10．体积相同的甲、乙两个容器，分别都充等量的SO2和O2，在相同温度下发生反应： (g)+O2(g)2SO3(g)并达到平衡，在此过程中，甲维持容器的体积不变，乙维持容器的压强不变， 2SO 若甲中SO2的转化率为a%，则乙中SO2的转化率 A．等于a% B．大于a% C．小于a% D．无法判断 11．恒温、恒压 ．．．．．下，a molA和b molB在一个容积可变的容器中发生如下反应： A(g)+2B(g) 2C(g)，一段时间后达到平衡，生成n molC。则下列说法中正确的是( ) A．物质A、B的转化率之比为a∶b n) B．起始时刻和达平衡后容器中的压强比为(a+b)∶(a+b－ 2 C．若起始时放入2a molA和2b molB，则达平衡时生成2n molC D．当v正（A）＝2v逆（B）时，可确定反应达平衡 12．某温度下，密闭容器中，发生如下可逆反应：2E(g)F(g)＋x G(g)(放热反应)。 若起始时E浓度为a mol／L，F、G浓度均为0，达平衡时E浓度为0.5a mol／L；若E的起始浓度改为2a mol／L，F、G浓度仍为0，当达到新的平衡时，下列说法正确的是 ( ) A．升高温度时，正反应速率加快、逆反应速率减慢 B．若x＝l，容器体积保持不变，新平衡下E的体积分数为50％ 图1 C ．若x ＝2，容器体积保持不变，新平衡下F 的平衡浓度为0.5a mol·L －1 D ．若x ＝2，容器压强保持不变，新平衡下 E 的物质的量为a mol 13．温度为t ℃，压强为1.01×106 Pa 的条件下，某密闭容器内，下列反应达到化学平 衡：A(g) + B(g) 3C ，测得此时c (A)=0.022mol ·L －1 ；压缩容器使压强增大到2.02×106 Pa ，第二次 达到平衡时，测得c (A)=0.05mol ·L －1 ；若继续压缩容器，使压强增大到4.04×107 Pa ，第三次达到平衡时， 测得c (A)=0.75mol ·L －1 ；则下列关于C 物质状态的推测正确的是 A ．C 为非气态 B ．C 为气态 C ．第二次达到平衡时C 为气态 D ．第三次达到平衡时C 为非气态 14．T ℃时，在1L 密闭容器中A 气体与B 气体反应生成C 气体。反应过程中A 、B 、C 浓度变化如图I 所示；若保持其他条件不变，温度分别为T l 和T 2时，B 的体积百分含量与时间的关系如图Ⅱ所示。则下列结论正确的是 ( ) A ．在达平衡后，保持其他条件不变，增大压强，平衡向正反应方向移动 B ．在达平衡后，保持压强不变，通入稀有气体，平衡向正反应方向移动 C ．保持其他条件不变，若反应开始时A 、B 、C 的浓度分别为0.4mo1·L -1 、0.5 mo1·L -1 和0.2 mo1·L —1 ，则达到平衡后，C 的浓度大于0.4 mo1·L -1 D ．保持其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，且A 的转化率增大 15．一定温度下，有可逆反应：2A(g)＋2B(g) C(g)＋3D(g)；ΔH ＜0。现将2 mol A 和2 mol B 充入体积为V 的甲容器，将2 mol C 和6 mol D 充入乙容器并使乙容器在反应开始前的体积为2V (如图1)。 图2 关于两容器中反应的说法正确的是 ( ) A．甲容器中的反应先达到化学平衡状态 B．两容器中的反应均达平衡时，平衡混合物中各组份的体积百分组成相同，混合气体的平均相对分子质量也相同 C．两容器达平衡后升高相同的温度，两容器中物质D的体积分数随温度变化如图2所示 D．在甲容器中再充入2 mol A和2 mol B，平衡后甲中物质C的浓度是乙中物质C的浓度的2倍 二、填空题 16．反应A+B2C，其中A为有色气态物质，其混合物颜色深浅与反应时间，温度（T）之间的 关系如图所示（B、C均为无色物质）： (1)该反应是_______热反应； (2)若A、B、C均为气态物质，增大压强，B的转化率________，混合气体的颜色______。 (3)若A、B为气态物质，C为固态，增大压强，A的转化率__________。 17．将1molCO和1molH2O（g）充入某固定容积的反应器中，在某条件下达到平衡： CO+H2O（g）CO2+H2，此时有2/3的CO转化为CO2。 (1)该平衡混合物中CO2的体积分数为 (2)若在相同条件下，向容器中充入1molCO2、1molH2和1molH2O，则达到平衡时与（1）中平衡相比 较，平衡应向（填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不”）移动，此时平衡混合物中CO2的体积 分数可能是下列各值中的（填编号） A．22.2% B．27.55% C．33.3% D．36.8% (3)结合(2)中计算结果分析若平衡向正方向移动时，则下列说法中正确的是（填序号） ①生成物的产量一定增加；②生成物的体积分数一定增加；③反应物的转化率一定增大； ④反应物的浓度一定降低；⑤正反应速率一定大于逆反应速率；⑥一定使用了催化剂 18．向体积不变的密闭容器中充入2 mol N2和6 mol H2，一定条件下发生反应： N2（气）+ 3 H2（气） 2 NH3（气），平衡时混合气共7 mol．令a、b、c分别代表N2、H2、NH3起始加 入的物质的量，维持温度不变，使达到平衡时各成分的百分含量不变．则： ①若a＝0，b＝0，则c＝。 ②若a＝0.7，b＝2.1，则： I．c＝。Ⅱ．这时反应向进行。 Ⅲ．若要维持反应开始向该反应方向进行，c的范围是。 ③欲使起始反应维持向与②相反的方向进行，则b的范围是。 19．（2007年1月山东省临沂期末考试题）在一固定容积的密闭容器中,进行如下化学反应: CO 2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=QKJ/mol其化学平衡常数K和温度t的关系如下 请回答: (1)上述反应中Q 0 (选填“>”或“<”) (2)能判断该反应已达到化学平衡状态的依据是. a.容器中压强不变 b 反应热不变 c.v正(H2) =V逆(CO) d.. 的质量分数不变 (3)温度为850时,可逆反应 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在固定容积的密闭容器中进行,容器内物质的浓度变化如下表: 850℃时物质的浓度(mol/L)的变化 时间(min) CO H2O CO2H2 0 0.200 O.300 0 0 2 0.138 0.238 0.062 0.062 3 C1C2C3C3 4 C1C2C3C3 5 0.11 6 0.216 0.084 6 0.096 0.266 0.104 ①计算：3 min时(CO的浓度) C1 = mol/L，H2O (g)的转化率= ． ②反应在４min～５min之间,平衡向逆反应方向移动,可能的原因是(单选)表中５min～６min之间数值发生变化, 可能的原因是(单选) a . 增加水蒸气 b. 降低温度 c. 使用催化剂 d. 增加氢气浓度 20．以下是著名的碘时钟实验： 已知在酸性溶液中，碘酸钾和亚硫酸钠会发生如下一些反应 ①IO3- +3HSO3- = 3SO42- + 3H+ + I-（慢） ②IO3- +5I- +6H+ = 3I2 + 3H2O（慢） ③I2 +HSO3- + H2O = 2I- +SO42— +3H+（快） 分别配制下面三种溶液。 溶液A：0.9g碘酸钾溶于少量温水中，再稀释到500mL。 溶液B：0.45g亚硫酸钠配成溶液，稀释到500mL。 溶液C：取5g可溶性淀粉，放在小烧杯中，加入25mL冷水，搅拌成悬浊液。另取200mL水加热至沸，趁沸腾时倒入淀粉悬浊液并迅速搅拌，使淀粉糊化、溶解。到溶液冷却后边搅拌边慢慢加入12.5mL 浓硫酸，最后也稀释到500mL。 溶液D：200mL水+50mLA液+50mL C液 溶液E：225mL水+25mLA液+50mL C液 试回答下列问题、 (1) 根据实验原理，化学反应速率由那步反应决定_________________。(填①、②、③) (2) 当哪种离子耗尽时才能见到溶液变蓝色______.(选填：I—、HSO3—、H+、IO3—) (3) 在盛放D液和E液的两只烧杯里同时加入50mLB液。D、E两烧杯哪个溶液先变蓝色___________(填：D、E) (4) 为研究温度对反应速度的影响准备三份E液（各300mL，配法同上）、用三支量筒分别量取50mL B液，同时把三份B液分别加入下述不同温度的三份E液中。 a、第一份放在石棉网上加热到50℃左右， b、第二份维持在室温， c、第三份浸在冰水 里冷却到近冰点。先变蓝色的是___________。（填：a、b、c） 21．在一定温度下，向一固定容积 ．．．．的密闭容器中加入 1mol A和 2mol B，发生下述反应：A(g)+2B(g) 3C(g)+2D(s)(放热反应)。达到平衡时生成了1.8 mol C。 ⑴在相同条件下，若向该容器中改为加入0.3mol A、0.6 mol B，要使平衡混合气体中C物质的体积分数与原平衡的相同，在D足量时，则还应加入 mol的物质C。 ⑵若维持容器的体积和温度不变，反应从逆反应方向开始，按不同的配比作为起始物质，达到平衡时C仍为1.8 mol 。则D的起始物质的量n(D)应满足的条件是：n(D) 。 当改变温度或压强时，有可能改变物质的聚集状态，对平衡产生重大影响 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。 ⑶若升高平衡体系温度，当再次达到平衡后，测得两次平衡条件下混合气体的平均相对分子质量未发生改变，试解释形成这种结果的可能原因是： ；此时A、B、C、D四种物质相对分子质量之间的关系为（用Mr(A)、Mr(B)、Mr(C)、Mr(D)表示）。 ⑷若将容器改为容积可变 ．．．．的容器，在一定温度和常压下，建立上述平衡之后，A的物质的量浓度为a mol/L。现持续增大压强，当： ①当压强为原来1.5倍时，A的平衡时物质的量浓度为m mol/L，测得m=1.5a； ②当压强为原来10倍时，A的平衡时物质的量浓度为n mol/L，测得n >10 a； ③当压强为原来100倍时，A的平衡时物质的量浓度为p mol/L，测得p<100a。
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