高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)-專題八 化學(xué)反應(yīng)速率 化學(xué)平衡學(xué)案

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1.了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念、反應(yīng)速率的定量表示方法。 2.了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。 3.了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性。 4.了解化學(xué)平衡建立的過程；了解化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能夠利用化學(xué) 平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。 5.理解外界條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等)對(duì)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的 影響，認(rèn)識(shí)并能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律。 6.了解化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中 的重要作用。
考點(diǎn)一 化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素
考點(diǎn)二 全面突破化學(xué)平衡
考點(diǎn)三 全面突破化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率
考點(diǎn)四 看圖識(shí)圖 借圖破解
考點(diǎn)一 化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素
1.深度剖析速率的計(jì)算方法
用上式進(jìn)行某物質(zhì)反應(yīng)速率計(jì)算時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：①濃度變化只適用于氣體和溶液中的溶質(zhì)，不適用于固體和純液體。②化學(xué)反應(yīng)速率是某段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率，而不是即時(shí)速率，且計(jì)算時(shí)取正值。③對(duì)于可逆反應(yīng)，通常計(jì)算的是正、逆反應(yīng)抵消后的總反應(yīng)速率，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，總反應(yīng)速率為零。(注：總反應(yīng)速率也可理解為凈速率)
2.正確理解速率影響因素(1)“惰性氣體”對(duì)反應(yīng)速率的影響
(2)純液體、固體對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響在化學(xué)反應(yīng)中，純液體和固態(tài)物質(zhì)的濃度為常數(shù)，故不能用固態(tài)物質(zhì)的濃度變化來表示反應(yīng)速率，但是固態(tài)反應(yīng)物顆粒的大小是影響反應(yīng)速率的條件之一，如煤粉由于表面積大，燃燒就比煤塊快得多。(3)外界條件對(duì)可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率的影響方向是一致的，但影響程度不一定相同。①當(dāng)增大反應(yīng)物濃度時(shí)，v正增大，v逆瞬間不變，隨后也增大；②增大壓強(qiáng)，氣體分子數(shù)減小方向的反應(yīng)速率變化程度大；③對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，改變壓強(qiáng)可以同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率；
④升高溫度，v正和v逆都增大，但吸熱反應(yīng)方向的反應(yīng)速率增大的程度大；⑤使用催化劑，能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率。
3.“明辨是非”準(zhǔn)確判斷正誤判斷，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1) 表示酶催化反應(yīng)的反應(yīng)速率隨反應(yīng)溫度的變化 (2016·江蘇，10B)( )(2)探究溫度對(duì)硫代硫酸鈉與硫酸反應(yīng)速率的影響時(shí)，若先將兩種溶液混合并計(jì)時(shí)，再用水浴加熱至設(shè)定溫度，則測(cè)得的反應(yīng)速率偏高(2016·浙江理綜，8B)( )
(3)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，化學(xué)反應(yīng)速率一定逐漸減小( )(4)增大壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率一定加快( )(5)反應(yīng)H2＋Cl2===2HCl(ΔH＜0)的機(jī)理包含①Cl2―→ 2Cl(慢)、②H2＋Cl―→ HCl＋H(快)、③Cl2＋H―→ HCl＋Cl(快)，則反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②的活化能( )(6)在含有少量I－的溶液中，H2O2分解的機(jī)理為H2O2＋I(xiàn)－―→ H2O＋I(xiàn)O－(慢)，H2O2＋I(xiàn)O－―→ H2O＋O2＋I(xiàn)－(快)，則I－、IO－均為H2O2分解反應(yīng)的催化劑( )
題組一　化學(xué)反應(yīng)速率的全方位考查1.Ⅰ.一定溫度下，在2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示：
(1)從反應(yīng)開始到10 s時(shí)，用Z表示的反應(yīng)速率為________________。
0.079 ml·L－1·s－1
(2)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________。
解析　由各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的量：X為0.79 ml，Y為0.79 ml，Z為1.58 ml，可知方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為1∶1∶2，則化學(xué)方程式為X(g)＋Y(g)2Z(g)。
Ⅱ.已知：反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)，某溫度下，在 2 L 的密閉容器中投入一定量的A、B，兩種氣體的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。
(1)經(jīng)測(cè)定前4 s內(nèi)v(C)＝0.05 ml·L－1·s－1，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。
解析　前4 s內(nèi)，Δc(A)＝0.8 ml·L－1－0.5 ml·L－1＝0.3 ml·L－1，v(A)＝0.3 ml·L－1÷4 s＝0.075 ml·L－1·s－1；v(A)∶v(C)＝a∶c＝(0.075 ml·L－1·s－1)∶(0.05 ml·L－1·s－1)＝3∶2，由圖像知，在12 s時(shí)Δc(A)∶Δc(B)＝(0.6 ml·L－1)∶(0.2 ml·L－1)＝3∶1＝a∶b，則a、b、c三者之比為3∶1∶2，所以該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3A(g)＋B(g)2C(g)。
(2)請(qǐng)?jiān)趫D中將生成物C的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化曲線繪制出來。
解析　生成物C的濃度從0開始增加，到12 s時(shí)達(dá)到最大，Δc(A)∶Δc(C)＝a∶c＝3∶2，所以Δc(C)＝2×0.6 ml·L－1÷3＝0.4 ml·L－1。
(3)若上述反應(yīng)分別在甲、乙、丙三個(gè)相同的密閉容器中進(jìn)行，經(jīng)同一段時(shí)間后，測(cè)得三個(gè)容器中的反應(yīng)速率分別為甲：v(A)＝0.3 ml·L－1·s－1；乙：v(B)＝0.12 ml·L－1·s－1；丙：v(C)＝9.6 ml·L－1·min－1，則甲、乙、丙三個(gè)容器中反應(yīng)速率由快到慢的順序?yàn)開__________。
Ⅲ.密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：A(g)＋3B(g)2C(g)　ΔH＜0。根據(jù)下面速率—時(shí)間圖像，回答下列問題。
(1)下列時(shí)刻所改變的外界條件：t1__________；t3____________；t4__________。解析　t1時(shí)，v逆增大程度比v正增大程度大，說明改變的條件是升高溫度。t3時(shí)，v正、v逆同等程度地增大，說明加入了催化劑。t4時(shí)，v正、v逆都減小且v正減小的程度大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，說明改變的條件是減小壓強(qiáng)。(2)反應(yīng)速率最快的時(shí)間段是________。解析　由于在t3時(shí)刻加入的是催化劑，所以t3～t4段反應(yīng)速率最快。
Ⅳ.某學(xué)生為了探究鋅與鹽酸反應(yīng)過程中的速率變化，他在100 mL稀鹽酸中加入足量的鋅粉，用排水集氣法收集反應(yīng)放出的氫氣(氣體體積已折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況)，實(shí)驗(yàn)記錄如表(累計(jì)值)：
(1)哪一時(shí)間段反應(yīng)速率最大_________(填0～1、1～2、2～3、3～4、4～5、5～6 min，下同)，原因是____________________________________________________________。
因該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，此時(shí)溫度高，溫度對(duì)反應(yīng)
解析　從表中數(shù)據(jù)看出3～4 min收集的氫氣比其他時(shí)間段多，雖然反應(yīng)中c(H＋)下降，但主要原因是Zn置換H2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，故答案為3～4 min；因該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，此時(shí)溫度高，溫度對(duì)反應(yīng)速率影響占主導(dǎo)作用。
(2)哪一段時(shí)段的反應(yīng)速率最小________，原因是____________________________________________。解析　5～6 min收集的氫氣最少是因?yàn)殡m然反應(yīng)過程中放熱，但主要原因是c(H＋)下降，反應(yīng)物濃度越低，反應(yīng)速率越小，故答案為5～6 min；此時(shí)H＋濃度小，濃度對(duì)反應(yīng)速率影響占主導(dǎo)作用。
對(duì)反應(yīng)速率影響占主導(dǎo)作用
(3)第3～4 min時(shí)間段以鹽酸的濃度表示的該反應(yīng)速率(設(shè)溶液體積不變)是_________________________。
v(HCl)＝0.15 ml·L－1·min－1
(4)如果反應(yīng)太激烈，為了減緩反應(yīng)速率而又不減少產(chǎn)生氫氣的量，他在鹽酸中分別加入等體積的下列溶液，你認(rèn)為可行的是________(填字母)。A.蒸餾水 B.NaNO3溶液C.KCl溶液 D.Na2CO3溶液
解析　A項(xiàng)，加入蒸餾水，溶液的濃度減小，反應(yīng)速率減小，H＋的物質(zhì)的量不變，氫氣的量也不變，故A正確；B項(xiàng)，加入NaNO3溶液，鹽酸的濃度減小，但此時(shí)溶液中含有硝酸，與金屬反應(yīng)得不到氫氣，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，加入KCl溶液，相當(dāng)于加入水，溶液的濃度減小，反應(yīng)速率減小，H＋的物質(zhì)的量不變，氫氣的量也不變，故C正確；D項(xiàng)，加入Na2CO3溶液，Na2CO3能與鹽酸反應(yīng)，鹽酸的濃度減小，反應(yīng)速率減小，H＋的物質(zhì)的量減小，氫氣的量也減小，故D錯(cuò)誤。故選A、C。
1.化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算的常見錯(cuò)誤(1)不注意容器的容積。(2)漏寫單位或單位寫錯(cuò)。(3)忽略有效數(shù)字。2.比較化學(xué)反應(yīng)速率大小的注意事項(xiàng)(1)看單位是否統(tǒng)一，若不統(tǒng)一，換算成相同單位。(2)比較不同時(shí)間段內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速率大小時(shí)，可先換算成同一物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，再比較數(shù)值大小。
3.在分析影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素時(shí)，要理清主次關(guān)系。
題組二　“控制變量”思想在探究影響化學(xué)反應(yīng)速率因素中的應(yīng)用2.某同學(xué)在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請(qǐng)回答下列問題：(1)上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式有__________________________________________________。解析　分析實(shí)驗(yàn)中涉及的物質(zhì)：Zn、CuSO4、H2SO4，其中能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有2個(gè)：Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。
Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
(2)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是______________________________________________________________。解析　由于Zn與CuSO4反應(yīng)生成的Cu附著在Zn片表面，構(gòu)成銅鋅原電池，從而加快了H2產(chǎn)生的速率。(3)實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4種溶液，可與上述實(shí)驗(yàn)中CuSO4溶液起相似作用的是_______。解析　4種溶液中能與Zn發(fā)生置換反應(yīng)的只有Ag2SO4：Zn＋Ag2SO4===ZnSO4＋2Ag。
CuSO4與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu
與Zn形成銅鋅原電池，加快了H2產(chǎn)生的速率
(4)要加快上述實(shí)驗(yàn)中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有_______________________________________________________________(答兩種)。解析　根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素，則加快反應(yīng)速率的方法還有：增大反應(yīng)物濃度、升高溫度、使用催化劑、增大鋅粒的表面積等。注意：H2SO4濃度不能過大，濃硫酸與Zn反應(yīng)不生成H2。
適當(dāng)增加硫酸的濃度，增大鋅粒的表面積等(答兩種即可)
(5)為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對(duì)氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如下一系列實(shí)驗(yàn)。將表中所給的混合溶液分別加入到6個(gè)盛有過量Zn粒的反應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積氣體所需的時(shí)間。
①請(qǐng)完成此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中：V1＝____，V6＝___，V9＝_____。解析　若研究CuSO4的量對(duì)H2生成速率的影響，則實(shí)驗(yàn)中除CuSO4的量不同之外，其他物質(zhì)的量均相同，則V1＝V2＝V3＝V4＝V5＝30 mL，最終溶液總體積相同。由實(shí)驗(yàn)F可知，溶液的總體積均為50 mL，則V6＝10 mL，V9＝17.5 mL。
②反應(yīng)一段時(shí)間后，實(shí)驗(yàn)A中的金屬呈_____色，實(shí)驗(yàn)E中的金屬呈_____色。③該同學(xué)最后得出的結(jié)論為當(dāng)加入少量CuSO4溶液，生成氫氣的速率會(huì)大大提高。但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過一定量時(shí)，生成氫氣的速率反而會(huì)下降。請(qǐng)分析氫氣生成速率下降的主要原因：________________________________________________________________________________。解析　隨著CuSO4的量增大，附著在Zn片表面的Cu會(huì)越來越多，被覆蓋的Zn不能與H2SO4接觸，則H2生成速率會(huì)減慢，且Zn片表面的Cu為暗紅色。
當(dāng)加入一定量的CuSO4后，生成的
單質(zhì)Cu會(huì)沉積在Zn的表面，減少了Zn與溶液的接觸面積
3.某課外興趣小組對(duì)H2O2的分解速率做了如下實(shí)驗(yàn)探究。(1)下表是該小組研究影響過氧化氫(H2O2)分解速率的因素時(shí)采集的一組數(shù)據(jù)：用10 mL H2O2制取150 mL O2所需的時(shí)間
①該小組在設(shè)計(jì)方案時(shí)，考慮了濃度、a：_____、b：_______等因素對(duì)過氧化氫分解速率的影響。解析　從本題提供的表格中的數(shù)據(jù)和條件進(jìn)行分析可知在該小組設(shè)計(jì)方案時(shí)，考慮到了濃度、溫度和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
②從上述影響H2O2分解速率的因素a和b中任選一個(gè)，說明該因素對(duì)該反應(yīng)速率的影響：__________________________________________________________________________________________________________。解析　分析(Ⅰ)、(Ⅱ)組實(shí)驗(yàn)可以得知在其他條件不變時(shí)，升高反應(yīng)溫度，H2O2分解速率加快；分析(Ⅱ)、(Ⅲ)組實(shí)驗(yàn)可以得知在其他條件不變時(shí)使用合適的催化劑，H2O2分解速率加快。
其他條件不變，升高反應(yīng)溫度，H2O2分解速率加快(或其他條件不變，使用合適的催化劑，H2O2分解速率加快等合理答案)
(2)將質(zhì)量相同但顆粒大小不同的MnO2分別加入到5 mL 5%的雙氧水中，并用帶火星的木條測(cè)試。測(cè)定結(jié)果如下：
①寫出H2O2發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________________。②實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明催化劑作用的大小與___________________________________有關(guān)。解析　在實(shí)驗(yàn)中可以看到在其他條件不變時(shí)，MnO2的顆粒大小不同使帶火星的木條看到的現(xiàn)象不同，反應(yīng)完成需要的時(shí)間也不同，故可得答案。
催化劑的顆粒大小(或催化劑的表面積)
題組三　高考試題匯編4.(2015·海南，8改編)10 mL濃度為1 ml·L－1的鹽酸與過量的鋅粉反應(yīng)，若加入適量的下列溶液，能加快反應(yīng)速率但又不影響氫氣生成量的是(　　)A.K2SO4 D.Na2CO3
解析　鋅與稀鹽酸反應(yīng)過程中，若加入物質(zhì)使反應(yīng)速率增大，則溶液中的氫離子濃度增大，但由于不影響氫氣的生成量，故氫離子的總物質(zhì)的量不變。A項(xiàng)，硫酸鉀為強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，不發(fā)生水解，若加入其溶液，則對(duì)鹽酸產(chǎn)生稀釋作用，氫離子濃度減小，但H＋物質(zhì)的量不變，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，加入醋酸鈉，則與鹽酸反應(yīng)生成醋酸，使溶液中氫離子濃度減小，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，CH3COOH最終又完全電離，故H＋物質(zhì)的量不變，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，加入硫酸銅溶液，Cu2＋會(huì)與鋅反應(yīng)生成銅，構(gòu)成原電池，會(huì)加快反應(yīng)速率，但H＋物質(zhì)的量不變，正確；D項(xiàng)，加入碳酸鈉溶液，會(huì)與鹽酸反應(yīng)，使溶液中的氫離子的物質(zhì)的量減少，導(dǎo)致反應(yīng)速率減小，生成氫氣的量減少，錯(cuò)誤。
5.(2015·上海，20)對(duì)于合成氨反應(yīng)，達(dá)到平衡后，以下分析正確的是(　　)A.升高溫度，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大B.增大壓強(qiáng)，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大C.減小反應(yīng)物濃度，對(duì)逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大D.加入催化劑，對(duì)逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大
解析　A項(xiàng)，合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，正反應(yīng)、逆反應(yīng)的反應(yīng)速率都增大，但是溫度對(duì)吸熱反應(yīng)的速率影響更大，所以對(duì)該反應(yīng)來說，對(duì)逆反應(yīng)速率影響更大，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，合成氨的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，所以平衡正向移動(dòng)，正確；C項(xiàng)，減小反應(yīng)物濃度，使正反應(yīng)的速率減小，由于生成物的濃度沒有變化，所以逆反應(yīng)速率不變，逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，所以化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，加入催化劑，使正反應(yīng)、逆反應(yīng)速率改變的倍數(shù)相同，正反應(yīng)、逆反應(yīng)速率相同，化學(xué)平衡不發(fā)生移動(dòng)，錯(cuò)誤。
6.[2015·重慶理綜，11(3)改編]研究發(fā)現(xiàn)，腐蝕嚴(yán)重的青銅器表面大都存在CuCl。關(guān)于CuCl在青銅器腐蝕過程中的催化作用，下列敘述正確的是________。A.降低了反應(yīng)的活化能 B.降低了反應(yīng)的速率C.降低了反應(yīng)的焓變 D.增大了反應(yīng)的平衡常數(shù)
考點(diǎn)二 全面突破化學(xué)平衡
1.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志(1)速率標(biāo)志①同一物質(zhì)在同一時(shí)間內(nèi)生成速率與消耗速率相等。②不同物質(zhì)在相同時(shí)間內(nèi)代表反應(yīng)方向相反時(shí)的化學(xué)反應(yīng)速率比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。(2)物質(zhì)的數(shù)量標(biāo)志①平衡體系中各物質(zhì)的質(zhì)量、濃度、百分含量等保持不變。②反應(yīng)物消耗量達(dá)到最大值或生成物的量達(dá)到最大值(常用于圖像分析中)。③不同物質(zhì)在相同時(shí)間內(nèi)代表反應(yīng)方向相反的量(如物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、氣體體積)的變化值之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。
(3)特殊標(biāo)志①對(duì)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)目不同的可逆反應(yīng)來說，當(dāng)體系的總物質(zhì)的量、總壓強(qiáng)(恒溫恒容時(shí))、平均相對(duì)分子質(zhì)量不變。②有色體系的顏色保持不變。(4)定量依據(jù)：若Q＝K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。特別提醒　(1)若所有物質(zhì)均為氣體，則質(zhì)量不變不能作為化學(xué)平衡的標(biāo)志。(2)若是在恒容容器中進(jìn)行，則氣體體積、密度保持不變不能作為化學(xué)平衡的標(biāo)志。
2.化學(xué)平衡移動(dòng)的判斷方法(1)依據(jù)勒夏特列原理判斷通過比較平衡破壞瞬時(shí)的正、逆反應(yīng)速率的相對(duì)大小來判斷平衡移動(dòng)的方向。①若外界條件改變，引起v正＞v逆，此時(shí)正反應(yīng)占優(yōu)勢(shì)，則化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向(或向右)移動(dòng)；②若外界條件改變，引起v正＜v逆，此時(shí)逆反應(yīng)占優(yōu)勢(shì)，則化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向(或向左)移動(dòng)；③若外界條件改變，雖能引起v正和v逆變化，但變化后新的v正′和v逆′仍保持相等，則化學(xué)平衡沒有發(fā)生移動(dòng)。
(2)依據(jù)濃度商(Q)規(guī)則判斷通過比較濃度商(Q)與平衡常數(shù)(K)的大小來判斷平衡移動(dòng)的方向。①若Q＞K，平衡逆向移動(dòng)；②若Q＝K，平衡不移動(dòng)；③若Q＜K，平衡正向移動(dòng)。
3.不能用勒夏特列原理解釋的問題(1)若外界條件改變后，無論平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)或向逆反應(yīng)方向移動(dòng)都無法減弱外界條件的變化，則平衡不移動(dòng)。如對(duì)于H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，由于反應(yīng)前后氣體的分子總數(shù)不變，外界壓強(qiáng)增大或減小時(shí)，平衡無論正向或逆向移動(dòng)都不能減弱壓強(qiáng)的改變。所以對(duì)于該反應(yīng)，壓強(qiáng)改變，平衡不發(fā)生移動(dòng)。(2)催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，所以催化劑不會(huì)影響化學(xué)平衡。
題組一　多角度、全方位突破化學(xué)平衡狀態(tài)標(biāo)志的判定1.在一定溫度下的定容容器中，當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時(shí)：①混合氣體的壓強(qiáng)、②混合氣體的密度、③混合氣體的總物質(zhì)的量、④混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量、⑤混合氣體的顏色、⑥各反應(yīng)物或生成物的濃度之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比、⑦某種氣體的百分含量(均填序號(hào))(1)能說明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_________。(2)能說明I2(g)＋H2(g)2HI(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_____。(3)能說明2NO2(g)N2O4(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___________。
(4)能說明C(s)＋CO2(g)2CO(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___________。(5)能說明A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______。(6)能說明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______。(7)能說明5CO(g)＋I(xiàn)2O5(s)5CO2(g)＋I(xiàn)2(s)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______。
2.若上述題目改成一定溫度下的恒壓密閉容器，結(jié)果又如何？答案　(1)②③④⑦　(2)⑤⑦　(3)②③④⑤⑦(4)②③④⑦　(5)②④⑦　(6)②③　(7)②④⑦
3.汽車尾氣凈化的主要原理為2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＜0。若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填編號(hào))。
解析　①達(dá)到平衡時(shí)，v正應(yīng)保持不變。②由于是放熱反應(yīng)，又是絕熱容器，體系溫度升高，平衡左移，K減小。③圖中達(dá)到平衡時(shí)，CO、CO2的改變量不是1∶1。④w(NO)逐漸減小，達(dá)到平衡時(shí)保持不變。⑤因正反應(yīng)放熱，容器絕熱，故反應(yīng)開始后體系溫度升高，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，體系溫度不再發(fā)生變化。⑥ΔH是一個(gè)定值，不能用于判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)。
4.一定溫度下，將2 ml NO、1 ml CO充入1 L固定容積的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＜0。反應(yīng)過程中部分物質(zhì)濃度變化如圖所示。若15 min時(shí)再向容器中充入CO、N2各0.6 ml，該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)？試通過計(jì)算說明。解析　由圖像知，10 min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，
所以該反應(yīng)仍處于平衡狀態(tài)。
答案　該反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。
化學(xué)平衡標(biāo)志判斷“三關(guān)注”關(guān)注反應(yīng)條件，是恒溫恒容、恒溫恒壓，還是絕熱恒容容器；關(guān)注反應(yīng)特點(diǎn)，是等體積反應(yīng)，還是非等體積反應(yīng)；關(guān)注特殊情況，是否有固體參加或生成，或固體的分解反應(yīng)。
題組二　化學(xué)平衡狀態(tài)移動(dòng)方向及結(jié)果的判定5.在一定條件下，可逆反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＜0達(dá)到平衡，當(dāng)分別改變下列條件時(shí)，請(qǐng)?zhí)羁眨?1)保持容器容積不變，通入一定量NO2，則達(dá)到平衡時(shí)NO2的百分含量_____(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)；保持容器容積不變，通入一定量N2O4，則達(dá)到平衡時(shí)NO2的百分含量_____。解析　保持容器容積不變，通入一定量NO2，則增加了NO2的濃度，所以平衡正向移動(dòng)，且NO2轉(zhuǎn)化率比原來大，NO2的百分含量減小；保持容器容積不變，通入一定量N2O4，則增加了N2O4的濃度，所以平衡逆向移動(dòng)，但其進(jìn)行的程度比原來的N2O4的轉(zhuǎn)化率要小，所以NO2的百分含量減小。
(2)保持壓強(qiáng)不變，通入一定量NO2，則達(dá)到平衡時(shí)NO2的百分含量_____；保持壓強(qiáng)不變，通入一定量N2O4，則達(dá)到平衡時(shí)NO2的百分含量_____。解析　保持壓強(qiáng)不變，通入一定量NO2或N2O4，不影響平衡，所以NO2的百分含量不變。
(3)保持容器容積不變，通入一定量氖氣，則達(dá)到平衡時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率_____；保持壓強(qiáng)不變，通入氖氣使體系的容積增大一倍，則達(dá)到平衡時(shí)NO2的轉(zhuǎn)化率_____。解析　保持容器容積不變，通入一定量氖氣，此過程中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度都沒有發(fā)生改變，所以平衡不移動(dòng)，NO2的轉(zhuǎn)化率不變；保持壓強(qiáng)不變，通入氖氣使體系的容積增大一倍，則相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，所以平衡向生成NO2的方向移動(dòng)，所以NO2的轉(zhuǎn)化率會(huì)減小。
6.在溫度、容積相同的3個(gè)密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下[已知N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·ml－1]，下列說法正確的是(　　)
A.2c1＞c3 B.a＋b＞＜p3 D.α1＋α3＜1
解析　甲投入1 ml N2、3 ml H2，乙容器投入2 ml NH3，恒溫恒容條件下，甲容器與乙容器是等效平衡，各組分的物質(zhì)的量、含量、轉(zhuǎn)化率等完全相等；而甲容器投入1 ml N2、3 ml H2，丙容器加入4 ml NH3，采用極限轉(zhuǎn)化法，丙相當(dāng)于加入2 ml N2、6 ml H2，丙中加入量是甲中的二倍，如果恒溫且丙容器容積是甲容器二倍，則甲容器與丙容器為等效平衡，所以丙所到達(dá)的平衡可以看作在恒溫且容積是甲容器二倍條件下到達(dá)平衡后，再壓縮體積至與甲容器體積相等所達(dá)到的平衡，由于該反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，縮小容器體積，增大了壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，所以丙中氮?dú)?、氫氣轉(zhuǎn)化率大于甲和乙的。
A項(xiàng)，丙容器反應(yīng)物投入4 ml NH3，采用極限轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物為2 ml N2、6 ml H2，是甲中的二倍，若平衡不移動(dòng)，c3＝2c1；丙相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，所以丙中氨氣的濃度大于乙中氨氣濃度的二倍，即c3＞2c1，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，甲投入1 ml N2、3 ml H2，乙中投入2 ml NH3，則甲與乙是完全等效的，根據(jù)蓋斯定律可知，甲與乙的反應(yīng)的能量變化之和為92.4 kJ，故a＋b＝92.4，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，丙容器反應(yīng)物投入4 ml NH3，是乙的二倍，若平衡不移動(dòng)，丙中壓強(qiáng)為乙的二倍；由于丙中相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，所以丙中壓強(qiáng)減小，小于乙的2倍，即2p2＞p3，故C錯(cuò)誤；
D項(xiàng)，丙容器反應(yīng)物投入4 ml NH3，是乙的二倍，若平衡不移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率α1＋α3＝1；由于丙中相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，氨氣的轉(zhuǎn)化率減小，所以轉(zhuǎn)化率α1＋α3＜1，故D正確；故選D。
1.對(duì)于反應(yīng)物或生成物只有一種的可逆反應(yīng)而言，在改變物質(zhì)濃度而引起化學(xué)平衡移動(dòng)時(shí)應(yīng)遵循或應(yīng)用下列方法進(jìn)行分析：(1)建模法分析化學(xué)平衡當(dāng)容器Ⅱ中的投料量是容器Ⅰ中的n倍時(shí)，可通過建模思想來進(jìn)行考慮。一般解題步驟[以PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)為例]：①建模：構(gòu)建容器Ⅰ的模型：　 pⅠ(始)　　　　pⅠ(平)
②解模：將容器Ⅱ進(jìn)行拆分，構(gòu)建新的模型(用實(shí)線箭號(hào)表示狀態(tài)變化的方向，用虛線箭號(hào)表示虛擬的過程)：Ⅱ
最后將虛擬出的兩個(gè)平衡狀態(tài)進(jìn)行加壓，把體積較大的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)化為體積較小的平衡狀態(tài)。即容器Ⅱ的反應(yīng)相當(dāng)于在虛擬容器的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，容器Ⅱ相對(duì)于容器Ⅰ，PCl5的體積分?jǐn)?shù)增大。(2)在溫度、壓強(qiáng)不變的體系中加入某種氣體反應(yīng)物(或生成物)的平衡移動(dòng)問題：對(duì)于aA(g)bB(g)＋cC(g)或bB(g)＋cC(g)aA(g)，當(dāng)T、p不變時(shí)，加入A氣體，平衡移動(dòng)的最終結(jié)果與原平衡等效，相當(dāng)于平衡不移動(dòng)；而加入B或C，則平衡的移動(dòng)由濃度決定。
2.轉(zhuǎn)化率的變化分析在一恒容密閉容器中通入a ml A、b ml B發(fā)生反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)，達(dá)到平衡后，改變下列條件，分析轉(zhuǎn)化率的變化情況：(1)再通入b ml B，α(A)增大，α(B)減小。(2)再通入a ml A、b ml B：若a＋b＞c，α(A)增大、α(B)增大；若a＋b＝c，α(A)不變、α(B)不變；若a＋b＜c，α(A)減小、α(B)減小。
題組三　2016高考試題匯編7.(2016·江蘇，15改編)一定溫度下，在3個(gè)體積均為1.0 L的恒容密閉容器中反應(yīng)2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g) 達(dá)到平衡，下列說法正確的是(　　)
A.該反應(yīng)的正反應(yīng)放熱B.達(dá)到平衡時(shí)，容器Ⅰ中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率比容器Ⅱ中的大C.達(dá)到平衡時(shí)，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的兩倍D.達(dá)到平衡時(shí)，容器Ⅲ中的正反應(yīng)速率比容器Ⅰ中的小
解析　對(duì)比容器Ⅰ和Ⅲ可知兩者投料量相當(dāng)，若溫度相同，最終建立等效平衡，但Ⅲ溫度高，平衡時(shí)c(CH3OH)小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A正確；Ⅱ相對(duì)于Ⅰ成比例增加投料量，相當(dāng)于加壓，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率提高，所以Ⅱ中轉(zhuǎn)化率高，B錯(cuò)誤；不考慮溫度，Ⅱ中投料量是Ⅲ的兩倍，相當(dāng)于加壓，平衡正向移動(dòng)，所以Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中c(H2)的兩倍，且Ⅲ的溫度比Ⅱ高，相對(duì)于Ⅱ，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，c(H2)增大，C錯(cuò)誤；對(duì)比Ⅰ和Ⅲ，若溫度相同，兩者建立等效平衡，兩容器中速率相等，但Ⅲ溫度高，速率更快，D錯(cuò)誤。
8.(2016·上海，14)在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，為了有利于SO2的轉(zhuǎn)化，且能充分利用熱能，采用了中間有熱交換器的接觸室(見下圖)。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)A.a、b兩處的混合氣體成分含量相同，溫度不同B.c、d兩處的混合氣體成分含量相同，溫度不同C.熱交換器的作用是預(yù)熱待反應(yīng)的氣體，冷卻反應(yīng) 后的氣體D.c處氣體經(jīng)熱交換后再次催化氧化的目的是提高 SO2的轉(zhuǎn)化率
解析　A項(xiàng)，根據(jù)裝置圖可知，從a進(jìn)入的氣體是含有SO2、O2、N2等的冷氣，經(jīng)過熱交換器后從b處出來的是熱的氣體，成分與a處相同，正確；B項(xiàng)，在c處出來的氣體含有SO2、O2在催化劑表面發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的SO3及未反應(yīng)的SO2、O2等氣體，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，當(dāng)經(jīng)過熱交換器后被冷卻的氣體降溫，SO3變?yōu)橐簯B(tài)，故二者含有的氣體的成分不相同，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，熱交換器的作用是預(yù)熱待反應(yīng)的冷的氣體，同時(shí)冷卻反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，為SO3的吸收創(chuàng)造條件，正確；D項(xiàng)，c處氣體經(jīng)過熱交換器后再次被催化氧化，目的就是使未反應(yīng)的SO2進(jìn)一步反應(yīng)產(chǎn)生SO3，從而可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率，正確。
9.[2016·天津理綜，10(3)改編]在恒溫恒容的密閉容器中，某儲(chǔ)氫反應(yīng)：MHx(s)＋yH2(g)MHx＋2y(s)　ΔH＜0達(dá)到化學(xué)平衡。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)A.容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)保持不變B.吸收y ml H2只需1 ml MHxC.若降溫，該反應(yīng)的平衡常數(shù)減小D.若向容器內(nèi)通入少量氫氣，則v(放氫)＞v(吸氫)
解析　MHx(s)＋yH2(g)MHx＋2y(s)　ΔH＜0，該反應(yīng)屬于氣體的物質(zhì)的量減小的反應(yīng)。A項(xiàng)，平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量不變，壓強(qiáng)不變，正確；B項(xiàng)，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，吸收y ml H2需要大于1 ml MHx，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，因?yàn)樵摲磻?yīng)的正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，降溫時(shí)該反應(yīng)將向正反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)的平衡常數(shù)將增大，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，向容器內(nèi)通入少量氫氣，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，v(放氫)＜v(吸氫)，錯(cuò)誤。
10.(2016·海南，11改編)由反應(yīng)物X轉(zhuǎn)化為Y和Z的能量變化如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.由X→Y反應(yīng)的ΔH＝E5－E2B.由X→Z反應(yīng)的ΔH＞0C.降低壓強(qiáng)有利于提高Y的產(chǎn)率D.升高溫度有利于提高Z的產(chǎn)率
解析　化學(xué)反應(yīng)中的能量變化決定于反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小，由圖可知，X→Y反應(yīng)的ΔH＝E3－E2，X→Z反應(yīng)的ΔH＝E1－E2＜0，反應(yīng)放熱，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；由X生成Y的反應(yīng)，即2X(g)3Y(g)，是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，降低壓強(qiáng)、平衡正向移動(dòng)，有利于提高Y的產(chǎn)率，C正確；X→Z的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，不利于提高Z的產(chǎn)率，D錯(cuò)誤。
A.該反應(yīng)的焓變?chǔ)＞0B.圖中Z的大小為a＞3＞bC.圖中X點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡混合物中 ＝3D.溫度不變時(shí)，圖中X點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡在加壓后 φ(CH4)減小
解析　A項(xiàng)，由圖可知，隨溫度的升高，CH4的體積分?jǐn)?shù)減小，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正確；
D項(xiàng)，加壓使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CH4的體積分?jǐn)?shù)增大，錯(cuò)誤。
考點(diǎn)三 全面突破化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率
注意?、俨灰逊磻?yīng)體系中純固體、純液體以及稀水溶液中水的濃度寫進(jìn)平衡常數(shù)表達(dá)式。如：
但在非水溶液中，若有水參加或生成，則此時(shí)水的濃度不可視為常數(shù)，應(yīng)寫進(jìn)平衡常數(shù)表達(dá)式中。如：
②同一化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)方程式寫法不同，其平衡常數(shù)表達(dá)式及數(shù)值亦不同。如：
因此書寫平衡常數(shù)表達(dá)式及數(shù)值時(shí)，要與化學(xué)反應(yīng)方程式相對(duì)應(yīng)，否則意義就不明確。(2)對(duì)于氣體反應(yīng)，寫平衡常數(shù)關(guān)系式時(shí)，除可以用平衡時(shí)的物質(zhì)的量濃度表示外，也可以用平衡時(shí)各氣體的分壓來表示，例如：
注意　p(NH3)、p(N2)、p(H2)分別為NH3、N2、H2的平衡分壓，某氣體平衡分壓＝平衡時(shí)總壓×該氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。
(3)平衡常數(shù)的意義①平衡常數(shù)可表示反應(yīng)進(jìn)行的程度。K越大，反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，K＞105時(shí)，可以認(rèn)為該反應(yīng)已經(jīng)進(jìn)行完全。轉(zhuǎn)化率也能表示反應(yīng)進(jìn)行的程度，轉(zhuǎn)化率不僅與溫度有關(guān)，而且與起始條件有關(guān)。②K的大小只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物起始濃度的大小無關(guān)。(4)濃度商：可逆反應(yīng)進(jìn)行到某時(shí)刻(包括化學(xué)平衡)時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值稱為濃度商(Q)。當(dāng)Q＝K時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；Q＜K時(shí)，該反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；Q＞K時(shí)，該反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。
2.化學(xué)平衡計(jì)算中常用公式(1)有關(guān)轉(zhuǎn)化率，產(chǎn)率的計(jì)算
①由表中數(shù)據(jù)推斷，反應(yīng)Ⅰ是____(填“放”或“吸”)熱反應(yīng)。解析　升溫，K增大，平衡右移，所以該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。
②現(xiàn)有反應(yīng)Ⅲ.H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝Q3的平衡常數(shù)為K3，根據(jù)反應(yīng)Ⅰ與Ⅱ推導(dǎo)出K1、K2、K3的關(guān)系式K3＝____，該反應(yīng)為____(填“放”或“吸”)熱反應(yīng)。
升溫，K3增大，所以該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。
(2)高溫?zé)岱纸夥芍迫钨|(zhì)硫。已知：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)。在容積為2 L的密閉容器中充入10 ml H2S，H2S分解轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如下圖所示。圖中a為H2S的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系曲線，b為不同溫度下反應(yīng)經(jīng)過相同時(shí)間且未達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)H2S的轉(zhuǎn)化率。則985 ℃時(shí)H2S按上述反應(yīng)分解的平衡常數(shù)K＝______；隨溫度的升高，曲線b向曲線a逼近的原因是______________________________________________。上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率為v正＝K正x2(H2S)，逆反應(yīng)速率為v逆＝K逆x2(H2)x(S2)，其中K正、K逆為速率常數(shù)，則K逆＝____(以K和K正表示)。
溫度升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所用時(shí)間縮短
由于平衡時(shí)v正＝v逆，所以K正·x2(H2S)＝K逆·x2(H2)x(S2)
(3)在容積固定的密閉容器中，起始時(shí)充入0.2 ml SO2,0.1 ml O2，反應(yīng)體系起始總壓強(qiáng)0.1 MPa，反應(yīng)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率為90%，該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp＝__________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算；分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
2.2016·高考試題組合(1)(2016·上海，29)目前國(guó)際空間站處理CO2的一個(gè)重要方法是將CO2還原，所涉及的反應(yīng)方程式為
已知H2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加。若溫度從300 ℃升至400 ℃，重新達(dá)到平衡，判斷下列表格中各物理量的變化(選填“增大”、“減小”或“不變”)。
解析　H2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加，這說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。升高溫度正、逆反應(yīng)速率均增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小。
(2)(2016·上海，30)相同溫度時(shí)，上述反應(yīng)在不同起始濃度下分別達(dá)到平衡，各物質(zhì)的平衡濃度如下表：
a、b、c、d與m、n、x、y之間的關(guān)系式為_________。
考點(diǎn)四 看圖識(shí)圖 借圖破解
(一)基本圖像的類型與分析1.速率變化圖像反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)　ΔH＞0，反應(yīng)速率—時(shí)間(v－t)圖像中，在平衡后的某時(shí)刻t1改變某一條件后，v正與v逆的變化有兩種情況：
(1)v正、v逆同時(shí)突變
(2)v正、v逆之一漸變
2.平衡移動(dòng)圖像反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n＞p＋q，且ΔH＞0(1)速率—時(shí)間圖：
t1時(shí)增大反應(yīng)物的濃度，正反應(yīng)速率瞬間增大，然后逐漸減小，而逆反應(yīng)速率逐漸增大；t2時(shí)升高溫度，對(duì)任何反應(yīng)，正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率均增大，吸熱反應(yīng)的正反應(yīng)速率增大較快；t3時(shí)減小壓強(qiáng)，容器容積增大，濃度變小，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均減小；t4時(shí)使用催化劑，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均瞬間增大。
(2)轉(zhuǎn)化率(或含量)—時(shí)間圖：
圖甲表示壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，對(duì)于氣體反應(yīng)物化學(xué)計(jì)量數(shù)之和大于氣體生成物化學(xué)計(jì)量數(shù)之和的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；圖乙表示溫度對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，對(duì)于吸熱反應(yīng)，溫度越高，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；圖丙表示催化劑對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。
分析時(shí)可沿橫軸作一條平行于縱軸的虛線，即為等壓線或等溫線，然后分析另一條件變化對(duì)該反應(yīng)的影響。
(二)特殊圖像的類型與分析1.對(duì)于化學(xué)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M點(diǎn)前，表示從反應(yīng)物開始，v正＞v逆；M點(diǎn)為剛達(dá)到平衡點(diǎn)(如下圖)；M點(diǎn)后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A的百分含量增加或C的百分含量減少，平衡左移，故正反應(yīng)ΔH＜0。
2.對(duì)于化學(xué)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L線上所有的點(diǎn)都是平衡點(diǎn)(如下圖)。L線的左上方(E點(diǎn))，A的百分含量大于此壓強(qiáng)時(shí)平衡體系的A的百分含量，所以，E點(diǎn)v正＞v逆；則L線的右下方(F點(diǎn))，v正＜v逆。
題組一　基本圖像的識(shí)別與運(yùn)用(新課標(biāo)卷專用)1.已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0，且壓強(qiáng)p1＜p2。下列圖像中曲線變化錯(cuò)誤的是(　　)
解析　該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，SO2的轉(zhuǎn)化率降低，A項(xiàng)不符合題意；溫度不變時(shí)，增大壓強(qiáng)(減小容器體積)，平衡正向移動(dòng)，SO3的百分含量增大，B項(xiàng)不符合題意；升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，C項(xiàng)符合題意；升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均增大，平衡逆向移動(dòng)，則v逆＞v正，D項(xiàng)不符合題意。
2.在一恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)A(g)＋3B(g)nC(g)　ΔH＜0。y(某一物理量)隨溫度和壓強(qiáng)的變化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是(　　)A.n＝3，p1＜p2，則y可表示B的百分含量B.若n＝4，則y可表示混合氣體的密度C.若n＝5，p1＞p2，則y可表示A的轉(zhuǎn)化率D.y不可能表示混合氣體的平均摩爾質(zhì)量
解析　當(dāng)n＝3時(shí)，正反應(yīng)是一個(gè)氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度越高，B的百分含量越大；溫度一定時(shí)，壓強(qiáng)越大，B的百分含量越小，A項(xiàng)正確。當(dāng)n＝4時(shí)，物質(zhì)的總質(zhì)量不變，若密閉容器容積恒定，則密度始終不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤。隨溫度升高，A的轉(zhuǎn)化率降低，C項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)n＝5時(shí)，溫度升高，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量增大；溫度一定時(shí)，壓強(qiáng)增大，混合氣體為平均摩爾質(zhì)量增大，故y可能表示混合氣體的平均摩爾質(zhì)量，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
題組二　特殊圖像的識(shí)別與運(yùn)用3.據(jù)報(bào)道，一定條件下Fe2O3可被甲烷還原為“納米級(jí)”的金屬鐵。其反應(yīng)：Fe2O3＋3CH4(g)2Fe(s)＋3CO(g)＋6H2(g)　ΔH在容積均為V L的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)相同密閉容器中加入足量“納米級(jí)”的金屬鐵，然后分別充入a ml CO和2a ml H2，三個(gè)容器的反應(yīng)溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變，在其他條件相同的情況下，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)均進(jìn)行到t min時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)如圖所示，此時(shí)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)容器中一定處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是___；上述反應(yīng)的ΔH_____(填“大于”或“小于”)0。
4.研究氮氧化物的反應(yīng)機(jī)理，對(duì)于消除對(duì)環(huán)境的污染有重要意義。升高溫度絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)速率增大，但是2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的速率卻隨溫度的升高而減小。某化學(xué)小組為研究特殊現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)原因，查閱資料知2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反應(yīng)歷程分兩步：①2NO(g)N2O2(g)(快)　v1正＝k1正c2(NO)v1逆＝k1逆c(N2O2)　ΔH1＜0②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)(慢)v2正＝k2正c(N2O2)c(O2)　v2逆＝k2逆c2(NO2)　ΔH2＜0
請(qǐng)回答下列問題：(1)一定溫度下，反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)，請(qǐng)寫出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝________，根據(jù)速率方程分析，升高溫度該反應(yīng)速率減小的原因是____(填字母)。a.k2正增大，c(N2O2)增大 b.k2正減小，c(N2O2)減小c.k2正增大，c(N2O2)減小 d.k2正減小，c(N2O2)增大
解析　由反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，所以v1正＝v1逆、v2正＝v2逆，所以v1正×v2正＝v2逆×v2逆，即k1正c2(NO)×k2正c(N2O2)c(O2)＝k1逆c(N2O2)×k2逆c2(NO2)，則是
(2)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到v2正－[O2]的關(guān)系可用下圖表示。當(dāng)x點(diǎn)升高到某一溫度時(shí)，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則變?yōu)橄鄳?yīng)的點(diǎn)為___(填字母)。
解析　因?yàn)闆Q定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)速率的是反應(yīng)②，而溫度越高，k2正越大，反應(yīng)速率加快，二氧化氮的濃度減少，導(dǎo)致兩者的積減小；v2正升高到某一溫度時(shí)v2正減小，平衡逆向移動(dòng)，氧氣的濃度增大，所以反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則變?yōu)橄鄳?yīng)的點(diǎn)為a。
題組三　圖像、圖表的綜合應(yīng)用5.氨是生產(chǎn)硝酸、尿素等物質(zhì)的重要原料，工業(yè)合成氨是最重要的化工生產(chǎn)之一。(1)氨催化氧化法是工業(yè)制硝酸的主要方法。已知：2NO(g)＋3H2(g)2NH3(g)＋O2(g)　ΔH1＝－272.9 kJ·ml－1，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2＝－483.6 kJ·ml－1，則4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH3＝_______________。
－905.0 kJ·ml－1
解析　根據(jù)題意可知①2NO(g)＋3H2(g)2NH3(g)＋O2(g)　ΔH1＝－272.9 kJ·ml－1, ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH2＝ －483.6 kJ·ml－1，②×3－①×2，整理可得：4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH3＝－905.0 kJ·ml－1。
(2)恒容密閉容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng)N2(g) ＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH4 ＝－92.4 kJ·ml－1，其化學(xué)平衡常數(shù)(K)與溫度的關(guān)系如下表：
K1___(填“＞”或“＜”)K2，其判斷理由是____________________________________________________。
該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，
平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小
解析　在恒容密閉容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH4 ＝－92.4 kJ·ml－1是一個(gè)放熱反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)減小，所以K1＞K2。
(3)向氨合成塔中充入10 ml N2和40 ml H2進(jìn)行氨的合成，一定溫度(T)下平衡混合物中氨氣的體積分?jǐn)?shù)與壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如下圖所示。①下列說法正確的是________(填字母)。
A.由圖可知增大體系壓強(qiáng)(p)，有利于增大 氨氣在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)B.若圖中T＝500 ℃，則溫度為450 ℃時(shí)對(duì) 應(yīng)的曲線是bC.工業(yè)上采用500 ℃ 溫度可有效提高氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率D.當(dāng)3v正(H2)＝2v逆(NH3)時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
解析　A項(xiàng)，由于合成氨氣的反應(yīng)N2(g) ＋3H2(g)2NH3(g)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，使氨氣的含量增大，正確；B項(xiàng)，若圖中T＝500 ℃，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，氨氣的平衡含量增大，所以溫度為450 ℃時(shí)對(duì)應(yīng)的曲線是b，正確；C項(xiàng)，由于合成氨氣的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，對(duì)于提高氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率不利，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，平衡時(shí)2v正(H2)＝3v逆(NH3)，錯(cuò)誤。
②當(dāng)溫度為T、氨氣的體積分?jǐn)?shù)為25%時(shí)，N2的轉(zhuǎn)化率為_____。
解析　當(dāng)溫度為T、氨氣的體積分?jǐn)?shù)為25%時(shí)，假設(shè)反應(yīng)的N2的物質(zhì)的量是x ml，則反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量是3x ml，反應(yīng)產(chǎn)生的NH3的物質(zhì)的量是2x ml，平
衡時(shí)N2的物質(zhì)的量是(10－x)ml；H2的物質(zhì)的量是(40－3x)ml，則2x÷(50－2x)＝25%，解得x＝5，所以N2的轉(zhuǎn)化率為(5 ml÷10 ml)×100%＝50%。
(4)工業(yè)上用NH3生產(chǎn)硝酸時(shí)，將NH3和O2按體積比1∶2 混合通入某特定條件的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，所有物質(zhì)不與外界交換，最后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______。解析　工業(yè)上用NH3生產(chǎn)硝酸時(shí)，將NH3和O2按體積比1∶2 混合通入某特定條件的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，4NH3＋5O2===4NO＋6H2O,4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，將兩個(gè)方程式疊加，可得反應(yīng)方程式：NH3＋2O2===HNO3＋H2O，若所有物質(zhì)不與外界交換，最后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為[63÷(63＋18)] ×100%≈77.8%。
(5)氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]對(duì)合成尿素的反應(yīng)：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(g)＋H2O(g)有影響。T ℃時(shí)，在一定體積為2 L的恒容密閉容器中，將物質(zhì)的量之和為3 ml的NH3和CO2以不同的氨碳比進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)果如圖所示。
a、b分別表示CO2或NH3的轉(zhuǎn)化率，c表示平衡體系中尿素的體積分?jǐn)?shù)。[n(NH3)/n(CO2)]＝_____時(shí)，尿素產(chǎn)量最大；該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝_____。解析　根據(jù)圖像可知，當(dāng) ＝2時(shí)，二者的轉(zhuǎn)化率相等；在反應(yīng)開始時(shí)c(NH3)＝1 ml·L－1，c(CO2)＝0.5 ml·L－1，由于二者的轉(zhuǎn)化率是0.8，所以二者反應(yīng)產(chǎn)生的CO(NH2)2、H2O的物質(zhì)的量濃度均是0.4 ml·L－1，此時(shí)c(NH3)＝0.2 ml·L－1,c(CO2)＝0.1 ml·L－1，所以化學(xué)平衡常數(shù)K＝(0.4×0.4)÷(0.22×0.1)＝40。
題組四　2016高考試題匯編6.(2016·全國(guó)卷Ⅱ，27)丙烯腈(CH2==CHCN)是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產(chǎn)，主要副產(chǎn)物有丙烯醛(CH2==CHCHO)和乙腈(CH3CN)等?；卮鹣铝袉栴}：(1)以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副產(chǎn)物丙烯醛(C3H4O)的熱化學(xué)方程式如下：①C3H6(g)＋NH3(g)＋ O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－515 kJ·ml－1
②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)ΔH＝－353 kJ·ml－1
兩個(gè)反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢(shì)均很大，其原因是__________________________；有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應(yīng)條件是___________________；提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是_______。解析　因?yàn)樯杀╇婧捅┤┑膬蓚€(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng)，所以它們均可自發(fā)進(jìn)行且熱力學(xué)趨勢(shì)大；生成丙烯腈的反應(yīng)為氣體體積增大的放熱反應(yīng)，所以降低溫度、減小壓強(qiáng)有利于提高丙烯腈的平衡產(chǎn)率；由生成丙烯腈的反應(yīng)條件可知，提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是催化劑。
兩個(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng)
(2)圖(a)為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，最高產(chǎn)率對(duì)應(yīng)的溫度為460 ℃，低于460 ℃時(shí)，丙烯腈的產(chǎn)率______(填“是”或“不是”)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率，判斷理由是____________________________________________；高于460 ℃時(shí)，丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是_____(填標(biāo)號(hào))。A.催化劑活性降低 B.平衡常數(shù)變大C.副反應(yīng)增多 D.反應(yīng)活化能增大
該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低
解析　因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低，反應(yīng)剛開始進(jìn)行，主要向正反應(yīng)方向進(jìn)行，尚未達(dá)到平衡狀態(tài)，460 ℃以前是建立平衡的過程，故低于460 ℃時(shí)，丙烯腈的產(chǎn)率不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率；高于460 ℃時(shí)，丙烯腈產(chǎn)率降低，A項(xiàng)，催化劑在一定溫度范圍內(nèi)活性較高，若溫度過高，活性降低，正確；B項(xiàng)，平衡常數(shù)的大小不影響產(chǎn)率，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)題意，副產(chǎn)物有丙烯醛，副反應(yīng)增多導(dǎo)致產(chǎn)率下降，正確；D項(xiàng)，反應(yīng)活化能的大小不影響平衡，錯(cuò)誤。
(3)丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n(氨)/n(丙烯)的關(guān)系如圖(b)所示。由圖可知，最佳n(氨)/n(丙烯)約為___，理由是_______________________________________________，進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為__________。
該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙
解析　根據(jù)圖像知，當(dāng)n(氨)/n(丙烯)約為1.0時(shí)，該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)C3H6(g)＋NH3(g)＋ O2(g)===C3H3N(g)＋ 3H2O(g)，氨氣、氧氣、丙烯按1∶1.5∶1的體積比加入反應(yīng)達(dá)到最佳狀態(tài)，而空氣中氧氣約占20%，所以進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積約為1∶7.5∶1。
7.[2016·全國(guó)卷Ⅲ，27(2)②③(3)(4)]煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大氣，采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝，回答下列問題：(2)在鼓泡反應(yīng)器中通入含有SO2和NO的煙氣，反應(yīng)溫度323 K，NaClO2溶液濃度為5×10－3 ml·L－1。反應(yīng)一段時(shí)間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表。
②隨著吸收反應(yīng)的進(jìn)行，吸收劑溶液的pH逐漸_____(填“增大”、“不變”或“減小”)。解析　脫硝反應(yīng)消耗OH－，故隨著吸收反應(yīng)的進(jìn)行，吸收劑溶液的pH逐漸減小。
③由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，脫硫反應(yīng)速率_____脫硝反應(yīng)速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同，還可能是___________________________________。解析　根據(jù)題中表格數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)一段時(shí)間后溶液中 的離子濃度最大，說明脫硫反應(yīng)速率大于脫硝反應(yīng)速率。原因除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同，還可能是NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高。
NO溶解度較低(或脫硝反應(yīng)活化能較高)
(3)在不同溫度下，NaClO2溶液脫硫、脫硝的反應(yīng)中SO2和NO的平衡分壓pe如圖所示。①由圖分析可知，反應(yīng)溫度升高，脫硫、脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)均_____(填“增大”、“不變”或“減小”)。
解析　由圖分析可知，溫度升高，SO2或NO平衡分壓的負(fù)對(duì)數(shù)均減小，說明升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，因此脫硫、脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)均減小。
(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到較好的煙氣脫硫效果。①從化學(xué)平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的優(yōu)點(diǎn)是__________________________________________________________。解析　相對(duì)于NaClO，Ca(ClO)2能形成CaSO4沉淀，有利于平衡向脫硫方向移動(dòng)，提高了SO2的轉(zhuǎn)化率。
沉淀，反應(yīng)平衡向生成物方向移動(dòng)，SO2轉(zhuǎn)化率提高
則反應(yīng)SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq)的ΔH＝_______________。
解析　將題中的3個(gè)反應(yīng)依次標(biāo)記為①、②、③，根據(jù)蓋斯定律，①＋②－③即得所求的反應(yīng)，ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。
ΔH1＋ΔH2－ΔH3
①用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)_________________________。