第22講　化學平衡常數(shù)　化學反應(yīng)進行的方向
1．化學平衡常數(shù)(1)定義在一定________下，當一個可逆反應(yīng)達到____________時，生成物_____________與反應(yīng)物_____________的比值是一個常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)，用符號______表示?；瘜W平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。
(3)意義：K值大小反映了化學反應(yīng)進行的程度。①K值越大，正反應(yīng)進行的程度________，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率________。當K≥______時，可以認為反應(yīng)進行得較完全。②K值越小，正反應(yīng)進行的程度________，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率________。當K≤______時，認為反應(yīng)很難進行。(4)影響因素①內(nèi)因：______________的性質(zhì)。②外因：只受________影響，與________、________、__________等外界因素無關(guān)。即在一定溫度下，平衡常數(shù)保持不變。
(5)平衡常數(shù)的應(yīng)用①判斷、比較可逆反應(yīng)進行的程度一般來說，一定溫度下的一個具體的可逆反應(yīng)：
③判斷可逆反應(yīng)的反應(yīng)熱
2．平衡轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率是指平衡時轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量與轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物的量之比，用來表示反應(yīng)限度?？赡娣磻?yīng)中某一反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率可表示為：α(A)＝_______________________[c0(A)代表A的初始濃度，c平(A)代表A的平衡濃度]。
3．化學平衡的計算方法——“三段式法”化學平衡的計算模式可采取“三段式”的方式，依題意，列出化學方程式，并計算?！叭问椒ā笔怯行Ы獯鸹瘜W平衡計算題的“萬能鑰匙”。解題時要注意清楚有條理地列出起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量，按題目要求進行計算，同時還要注意單位統(tǒng)一。
(3)注意事項①注意反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系。反應(yīng)物：c(平)＝c(始)－c(變)；生成物：c(平)＝c(始)＋c(變)。
(4)化學平衡常數(shù)計算“四要求”有關(guān)K的計算要明確題目要求，一般有四種情況：①寫出K的表達式——只要求寫出化學平衡常數(shù)的表達式。②寫出K的計算式——只要求寫出K的計算式而不要求計算結(jié)果。③列式計算K——寫出K的計算式(計算過程)并求出最后計算結(jié)果。④求K的數(shù)值——只要直接給出K的計算結(jié)果即可。另外，還要注意看計算時是否要求帶單位，若無特別要求，一般不用帶單位。
使用化學平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題(1)化學平衡常數(shù)K值的大小是可逆反應(yīng)進行程度的標志，它能夠表示可逆反應(yīng)進行的程度。一個可逆反應(yīng)的K值越大，表明平衡時生成物的濃度越大，反應(yīng)物的濃度越小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率也越大?？梢哉f，化學平衡常數(shù)是在一定溫度下一個反應(yīng)本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)。(2)化學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)。
(3)反應(yīng)物或生成物中有固體和純液體存在時，其濃度可看作“1”，而不計入平衡常數(shù)表達式中。如H2O(l)的濃度、固體物質(zhì)的濃度均不寫，但水蒸氣濃度要寫。(4)化學平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變，正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)；若化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)等倍擴大或縮小，盡管是同一反應(yīng)，平衡常數(shù)也會改變。
[提示]　增大反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，但K不變化，因為K只受溫度的影響，溫度不變，K不變。
(6)平衡常數(shù)改變，化學平衡一定移動；化學平衡發(fā)生移動，平衡常數(shù)一定改變。(　　)[提示]　平衡常數(shù)只受溫度影響，平衡移動K值不一定改變；平衡常數(shù)改變，溫度一定變化，平衡一定移動。(7)K值隨溫度升高而增大，說明正反應(yīng)吸熱。(　　)[提示]　升高溫度，平衡向吸熱方向移動，K值增大。
[提示]　反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等，平衡前容器內(nèi)壓強逐漸變小。(16)對某一可逆反應(yīng)，升高溫度則化學平衡常數(shù)一定變大。(　　)[提示]　對于正反應(yīng)吸熱的反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，K增大；對于正反應(yīng)放熱的反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，K變小。
(17)化學平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率都能體現(xiàn)反應(yīng)進行的程度。(　　)[提示]　化學反應(yīng)達平衡時，各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率達最大?；瘜W平衡常數(shù)本身就是化學平衡時各物質(zhì)濃度的關(guān)系。故平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率是從兩個不同的角度來反映化學反應(yīng)進行的程度。
(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝_______。(2)若升高平衡體系的溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)會增大，則該反應(yīng)的ΔH______(填“＞”或“＜”)0。(3)相同條件下，向該密閉容器中充入各物質(zhì)的起始量如下：①均為0.2 ml；②C(s)、H2O均為0.2 ml，CO、H2均為0.1 ml，判斷該反應(yīng)進行的方向：①________________，②________________。
①結(jié)合平衡常數(shù)分析，煤氣(CO)中毒導致患者缺氧的原因？②輕微煤氣中毒患者需進入高壓氧艙進行吸氧治療，結(jié)合平衡移動原理，分析原因。③若39 ℃時，平衡常數(shù)K＝200，則該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？
[提示]?、?7 ℃時，K＝220，反應(yīng)正向進行程度較大，血紅蛋白結(jié)合O2較少，導致患者缺氧。②高壓氧艙中氧氣濃度較高，可使平衡逆向移動，促進血紅蛋白與O2結(jié)合，恢復輸氧能力。③該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而減小，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。
微考點1　化學平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率及其影響因素　　　　　 (1)(2022·陜西西安鐵一中學質(zhì)檢)(雙選)O3是一種很好的消毒劑，具有高效、潔凈、方便、經(jīng)濟等優(yōu)點。O3可溶于水，在水中易分解，產(chǎn)生的[O]為游離氧原子，有很強的殺菌消毒能力。常溫常壓下發(fā)生的反應(yīng)如下：
萃取精華：平衡常數(shù)表達式書寫的注意事項不要把反應(yīng)體系中純固體、純液體以及水溶液中水的濃度列入平衡常數(shù)的表達式中。非水溶液中發(fā)生的反應(yīng)，若有水參加或生成，則此時水的濃度不可視為常數(shù)，應(yīng)列入平衡常數(shù)的表達式中。
(1)該反應(yīng)的ΔH______(填“＞”“＝”或“＜”)0。(2)500 ℃時，若CO和H2O的起始濃度均為0.060 ml·L－1，則在該條件下，CO的平衡轉(zhuǎn)化率為________。(3)在1 000 ℃時，平衡常數(shù)K＝0.5，當CO、H2O(g)、CO2、H2的物質(zhì)的量濃度相等時，該反應(yīng)____________(填“達到平衡狀態(tài)”“正向進行”或“逆向進行”)。
明確三個量的關(guān)系①三個量：即起始量、變化量、平衡量。②關(guān)系a．對于同一反應(yīng)物，起始量－變化量＝平衡量。b．對于同一生成物，起始量＋變化量＝平衡量。c．各反應(yīng)物轉(zhuǎn)化量之比等于各反應(yīng)物的化學計量數(shù)之比。
考點二　化學反應(yīng)的方向　化學反應(yīng)的調(diào)控
1．自發(fā)反應(yīng)(1)含義：在溫度和壓強一定的條件下________________就能自發(fā)進行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。
(2)特點①體系趨向于從________狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)開_______狀態(tài)(體系對外部________或________熱量)。②在密閉條件下，體系有從________轉(zhuǎn)變?yōu)開_______的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。
2．熵、熵變(1)熵是描述體系________程度的物理量，符號為______。熵值越大，體系混亂度________。(2)影響熵大小的因素①相同條件下，物質(zhì)不同熵不同。②同一物質(zhì)的熵：氣態(tài)(g)______液態(tài)(l)______固態(tài)(s)。
(3)熵變：ΔS＝S(反應(yīng)產(chǎn)物)－S(反應(yīng)物)。(4)常見的熵增過程①同一種物質(zhì)的不同狀態(tài)：S(g)______S(l)______S(s)。②反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)。
注意：T的單位是K，不是℃。
(3)影響因素①增大合成氨反應(yīng)速率的措施：________溫度、________壓強、________反應(yīng)物濃度、______________等。②提高平衡混合氣體中氨含量的措施：________溫度、________壓強、________反應(yīng)物濃度等。
5．實際合成氨工業(yè)中選擇的生產(chǎn)條件(1)壓強：工業(yè)上合成氨一般采用的壓強為____________________。(2)溫度：一般采用的溫度為_______________。(3)催化劑：工業(yè)上合成氨普遍使用的是以______為主體的多成分催化劑，又稱__________。
10 MPa～30 MPa　
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)自發(fā)反應(yīng)一定能發(fā)生，非自發(fā)反應(yīng)一定不能發(fā)生。(　　)[提示]　某些自發(fā)反應(yīng)需要在一定條件下才能發(fā)生，非自發(fā)反應(yīng)具備了一定條件也能發(fā)生。(2)Na與H2O的反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng)，該反應(yīng)能自發(fā)進行。(　　)[提示]　該反應(yīng)符合自發(fā)反應(yīng)條件。
(3)吸熱反應(yīng)不可以自發(fā)進行。(　　)[提示]　吸熱的熵增反應(yīng)可以自發(fā)進行。(4)同種物質(zhì)氣態(tài)時熵值最大。(　　)[提示]　同一種物質(zhì)，不同狀態(tài)，熵值大小為S(g)＞S(l)＞S(s)。(5)－10 ℃水結(jié)成冰，可用熵變的判據(jù)來解釋反應(yīng)的自發(fā)性。(　　)[提示]　應(yīng)該用焓判據(jù)來解釋。
(6)某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進行，因此該反應(yīng)是熵增反應(yīng)。(　　)(7)放熱過程有自發(fā)進行的傾向性，但并不一定能自發(fā)進行，吸熱過程沒有自發(fā)進行的傾向性，但在一定條件下也可自發(fā)進行。(　　)(8)焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的唯一因素。(　　)(9)吸熱且熵增加的反應(yīng)，當溫度升高時，反應(yīng)一定能自發(fā)進行。(　　)(10)8NH3(g)＋6NO2(g)===7N2(g)＋12H2O(g)　ΔH＜0，則該反應(yīng)一定能自發(fā)進行。(　　)
[提示]　ΔH＜0、ΔS＞0時，則ΔG＜0，任何溫度下反應(yīng)都能自發(fā)進行。
(15)反應(yīng)NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行，則該反應(yīng)的ΔH＜0。(　　)(16)CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應(yīng)的ΔH＜0。(　　)[提示]　CaCO3(s)分解為吸熱反應(yīng)，ΔH＞0。
2．深度思考：(1)下列說法正確的是(　　)A．所有能自發(fā)進行的化學反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B．同一物質(zhì)固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同C．ΔH＜0，ΔS＞0的反應(yīng)可自發(fā)進行D．在其他條件不變的情況下，使用催化劑可以改變化學反應(yīng)進行的方向
(2)能自發(fā)進行的反應(yīng)一定能實際發(fā)生嗎？[提示]　不一定，化學反應(yīng)方向的判據(jù)指出的僅僅是在一定條件下化學反應(yīng)自發(fā)的趨勢，并不能說明在該條件下反應(yīng)一定能實際發(fā)生，還要考慮化學反應(yīng)的快慢問題。
[提示]?、偈覝叵?，ΔG＝ΔH－TΔS＝2 171 kJ·ml－1－298 K×635.5 ×10－3 kJ·ml－1·K－1≈1 982 kJ·ml－1。因此室溫下反應(yīng)不能自發(fā)進行。該反應(yīng)為吸熱的熵增加反應(yīng)，為使反應(yīng)能自發(fā)進行，假設(shè)反應(yīng)焓變與反應(yīng)熵變不隨溫度變化而變化，當ΔG＜0時，2 171×1 000－T×635.5＜0，T＞3 416 K。②當T＞3 416 K時，該反應(yīng)才能自發(fā)進行，而這么高的溫度在工業(yè)生產(chǎn)中一般是很難滿足的。因此，不使用焦炭還原氧化鋁制備金屬鋁。
微考點1　化學反應(yīng)的方向　　　　　 (1)(2022·江西贛州月考)下列關(guān)于化學反應(yīng)方向及其判據(jù)的說法錯誤的是(　　)A．1 ml H2O在不同狀態(tài)時的熵值：S[H2O(l)]＜S[H2O(g)]B．放熱反應(yīng)都可以自發(fā)進行，而吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進行C．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH＞0能否自發(fā)進行與溫度有關(guān)D．常溫下，反應(yīng)C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自發(fā)進行，則該反應(yīng)的ΔH＞0
[解析]　物質(zhì)聚集狀態(tài)不同，熵值不同，S(g)＞S(l)＞S(s)，則1 ml H2O的熵值：S[H2O(l)]＜S[H2O(g)]，A項正確；化學反應(yīng)能否自發(fā)進行，要綜合考慮ΔH與ΔS，只要滿足ΔG＜0，即可自發(fā)進行，B項錯誤；該反應(yīng)ΔH＞0、ΔS＞0，高溫下ΔH－TΔS＜0，反應(yīng)可自發(fā)進行，即反應(yīng)能否自發(fā)進行與溫度有關(guān)，C項正確；常溫下，該反應(yīng)不能自發(fā)進行，則ΔH－TΔS＞0，因ΔS＞0，則ΔH＞0，D項正確。
(2)①汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知該反應(yīng)的ΔH＞0，簡述該設(shè)想能否實現(xiàn)的依據(jù)：__________________________________________________ ____。
該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)，任何溫度下均不能自發(fā)進行　
[解析]?、?CO(g)===2C(s)＋O2(g)，該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)，根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG＞0，不能實現(xiàn)。②該反應(yīng)為熵減反應(yīng)，能自發(fā)進行說明ΔH＜0。
萃取精華：焓變、熵變和溫度對化學反應(yīng)方向的影響
〔對點集訓1〕　(1)下列說法不正確的是(　　)A．焓變是反應(yīng)能否自發(fā)進行的相關(guān)因素之一，放熱反應(yīng)具有自發(fā)進行的傾向B．在不同條件下同一物質(zhì)有不同的熵值，其體系的混亂程度越大，熵值越大C．自發(fā)反應(yīng)是指不需要條件就能發(fā)生的反應(yīng)D．一個反應(yīng)能否自發(fā)進行是焓變和熵變共同影響的結(jié)果
[解析]　根據(jù)ΔH－TΔS＜0時反應(yīng)能自發(fā)進行可知，一個反應(yīng)能否自發(fā)進行是焓變和熵變共同影響的結(jié)果，焓變是影響反應(yīng)能否自發(fā)進行的因素之一，放熱反應(yīng)具有自發(fā)進行的傾向，但不一定能自發(fā)進行，A、D正確；根據(jù)熵增原理，體系的混亂程度越大，熵值越大，B正確；自發(fā)反應(yīng)是指在溫度和壓強一定的條件下，不借助光、電等外部力量就能自動進行的反應(yīng)，需要一定的溫度和壓強，C錯誤。
[解析]　反應(yīng)自發(fā)進行的前提條件是反應(yīng)的ΔH－TΔS＜0，對于A項，ΔH＞0，ΔS＜0，在任何溫度下都有ΔH－TΔS＞0，即任何溫度下反應(yīng)都不能自發(fā)進行；對于B項，ΔH＜0，ΔS＜0，在較低溫度下ΔH－TΔS＜0，即反應(yīng)溫度不能過高；對于C項，ΔH＞0，ΔS＞0，若使反應(yīng)自發(fā)進行，即要求ΔH－TΔS＜0，必須提高溫度，即反應(yīng)只有在較高溫度時能自發(fā)進行；對于D項，ΔH＜0，ΔS＞0，在任何溫度下都有ΔH－TΔS＜0，即在任何溫度下反應(yīng)均能自發(fā)進行。
微考點2　化學反應(yīng)的調(diào)控　　　　　(2022·山東泰安一中月考)有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是(　　)A．增大H2的濃度，可提高H2的轉(zhuǎn)化率B．由于氨易液化，N2、H2在實際生產(chǎn)中可循環(huán)使用，所以總體來說氨的產(chǎn)率很高C．合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在400～500 ℃，目的是使化學平衡向正反應(yīng)方向移動D．合成氨廠采用的壓強是10 MPa～30 MPa，因為該壓強下鐵觸媒的活性最大
[解析]　A項，增大H2的濃度，H2的轉(zhuǎn)化率減??；C項，溫度控制在400～500 ℃主要是為了兼顧速率與平衡，且500 ℃時催化劑活性最大；D項，壓強采用10 MPa～30 MPa主要是考慮對設(shè)備材料的要求。
[解析]　該反應(yīng)是一個氣體體積減小的放熱反應(yīng)，為增加甲醇的產(chǎn)量，需使平衡正向移動，理論上可采用低溫、高壓的方式，但在實際生產(chǎn)中還需考慮反應(yīng)速率、設(shè)備承受的壓力及催化劑的活性等因素的影響，因此可采取適宜溫度、高壓和使用催化劑的條件。
萃取精華：化學反應(yīng)的調(diào)控思路
考點三　化學反應(yīng)速率和化學平衡的圖像分析
1．常見圖像及解題方法(1)物質(zhì)的量(或濃度)－時間圖像[n(或c)－t圖像]：
此類圖像說明平衡體系各組分(或某一組分)在反應(yīng)過程中的變化情況。解題原則：注意各物質(zhì)曲線的拐點(到達平衡的時刻)，各物質(zhì)濃度變化的內(nèi)在聯(lián)系及比例符合化學方程式中的化學計量數(shù)關(guān)系等情況。
(2)速率－時間圖像(v－t圖像)：
解題原則：分清正反應(yīng)、逆反應(yīng)及二者的相對大小，分清“突變”和“漸變”；正確判斷化學平衡的移動方向；熟記濃度、壓強、溫度、催化劑等對化學平衡移動的影響規(guī)律。
①圖甲中，T2＞T1，升高溫度，αA降低，平衡逆向移動，則正反應(yīng)為________反應(yīng)。②圖乙中，p1＞p2，增大壓強，αA升高，平衡正向移動，則正反應(yīng)為__________________反應(yīng)。③圖丙中，a表示使用了__________或____________(反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的可逆反應(yīng))。
注意：若縱坐標表示A的百分含量，則甲中正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，乙中正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)。解題原則——“先拐先平數(shù)值大”。先出現(xiàn)拐點的反應(yīng)即先達到平衡，速率快，溫度較高、壓強較大(如圖Ⅰ、Ⅱ)或使用了催化劑(如圖Ⅲ)。再看平臺高度，縱坐標大小與平衡狀態(tài)相對應(yīng)，將溫度高低、壓強大小與平衡狀態(tài)相聯(lián)系，即可得到反應(yīng)熱或氣體分子數(shù)信息。
解答這類圖像題時應(yīng)注意以下兩點：①“定一議一”原則：可通過分析相同溫度下不同壓強時反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率大小來判斷平衡移動的方向，從而確定反應(yīng)方程式中反應(yīng)物與生成物氣體物質(zhì)間的化學計量數(shù)的大小關(guān)系。如圖甲中任取一條溫度曲線研究可知，壓強增大，αA增大，平衡正向移動，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)；乙中任取橫坐標一點作橫坐標垂直線，也能得出相應(yīng)的結(jié)論。
②通過分析相同壓強下不同溫度時反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率的大小來判斷平衡移動的方向，從而確定反應(yīng)的熱效應(yīng)。如在甲圖中作橫坐標的垂直線可看出，溫度越高，αA越小，則升高溫度平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；乙中任取一條壓強曲線，也能分析出正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
2．化學平衡圖像題的解題方法(1)看圖像“一看”面(即縱坐標與橫坐標的意義)；“二看”線(即線的走向和變化趨勢)；“三看”點(即起點、拐點、交點、終點)；“四看”輔助線(如等溫線、等壓線、平衡線等)；“五看”量的變化(如濃度變化、溫度變化等)。(2)想規(guī)律聯(lián)想外界條件的改變對化學反應(yīng)速率和化學平衡的影響規(guī)律。
(3)用技巧①先拐先平：在轉(zhuǎn)化率—時間曲線中，先出現(xiàn)拐點的曲線先達到平衡，這表示反應(yīng)的溫度高或壓強大。②定一議二：圖像中有三個量時，先確定一個量不變，再討論另外兩個量的關(guān)系，有時還需要作輔助線。(4)作判斷根據(jù)圖像中表現(xiàn)的關(guān)系與所學規(guī)律相對比，作出符合題目要求的判斷。
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)圖①表示p2＞p1，正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)。(　　)(2)圖②表示隨溫度升高，吸熱反應(yīng)的平衡常數(shù)變化。(　　)(3)若圖③中p2＞p1，則對應(yīng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱、氣體體積減小的反應(yīng)。(　　)
下列說法中不正確的是(　　)A．該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)B．壓強p2＞p1C．X點對應(yīng)的平衡常數(shù)為0.1D．X、Y、Z三點對應(yīng)的初始反應(yīng)速率的關(guān)系為Z＞Y＞X
[提示]　根據(jù)圖像分析可知，隨溫度升高，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，因此該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A正確；在相同溫度下，p2時二氧化碳的轉(zhuǎn)化率大于p1，該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積減小的反應(yīng)，因此p2＞p1，故B正確；容器體積未知，無法求算該反應(yīng)的平衡常數(shù)，故C錯誤；X、Y、Z三點對應(yīng)的初始反應(yīng)速率的關(guān)系為Z＞Y＞X，故D正確。
[提示]　由題可知，反應(yīng)ΔH＜0，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，二氧化硫的平衡轉(zhuǎn)化率降低；壓強增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，二氧化硫的平衡轉(zhuǎn)化率升高。A項，由題圖可知：隨著X增大，二氧化硫平衡轉(zhuǎn)化率降低，故X代表溫度，L代表壓強；B項，等溫時，L1狀態(tài)下二氧化硫平衡轉(zhuǎn)化率大，所以L1＞L2；C項，A、B兩點對應(yīng)的溫度不同，所以平衡常數(shù)不同；D項，一定溫度下，混合氣中各組分濃度不變才能說明反應(yīng)達到平衡，當混合氣中n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)＝2∶1∶2時，反應(yīng)不一定達到平衡。
下列判斷正確的是(　　)A．①圖可能是加壓引起的B．②圖可能是恒壓通O2引起的C．③圖可能是升高溫度引起的D．④圖是移走部分SO3引起的
[解析]　增大壓強，正逆反應(yīng)速率都增大，但是正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，平衡正向移動，故A錯誤；恒壓條件下通入氧氣，瞬間O2濃度增大，v(正)增大，SO3濃度減小，v(逆)減小，平衡正向移動，故B錯誤；升高溫度正逆反應(yīng)速率都增大，平衡逆向移動，改變條件時逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，故C錯誤；減小三氧化硫濃度，改變條件瞬間，逆反應(yīng)速率減小、正反應(yīng)速率不變，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，平衡正向移動，故D正確。
[解析]　由圖像可知，增大壓強，正、逆反應(yīng)速率都增大，且平衡正向移動，而增大壓強時平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動，B正確。
A．依據(jù)圖a可判斷該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)B．在圖b中，虛線可表示使用了催化劑C．若正反應(yīng)的ΔH＜0，圖c可表示升高溫度使平衡向逆反應(yīng)方向移動D．由圖d中氣體平均相對分子質(zhì)量隨溫度的變化情況可推知，正反應(yīng)的ΔH＞0[答案]　D
[解析]　由圖a可以看出，升高溫度時逆反應(yīng)速率比正反應(yīng)速率增大得快，平衡逆向移動，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A正確；催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變反應(yīng)限度，即催化劑可縮短達到平衡的時間，而不能改變反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，B正確；由圖c可以看出，改變條件后，正、逆反應(yīng)速率均增大且逆反應(yīng)速率增大的幅度大，平衡逆向移動，若正反應(yīng)的ΔH＜0，則升高溫度平衡逆向移動，C正確；由圖d可以看出，升高溫度時氣體的平均相對分子質(zhì)量減小，則說明平衡逆向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即ΔH＜0，D錯誤。
萃取精華：分析速率圖像中改變的條件改變條件后速率圖像中有一個速率出現(xiàn)連續(xù)性，則改變的條件一定是濃度；對于一個反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)來說，如果正、逆反應(yīng)速率變化程度相等，改變的條件一定是催化劑；對于一個反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)來說，如果正、逆反應(yīng)速率變化程度相等，改變的條件可能是壓強，也可能是催化劑。
若“斷點”后的速率增大，且正、逆反應(yīng)速率增大程度不同，則可能是升高溫度或增大壓強；若“斷點”后的速率減小，且正、逆反應(yīng)速率減小程度不同，則可能是降低溫度或減小壓強；再利用平衡移動方向作出具體的判斷。
[解析]　T2達到平衡所需時間短，溫度較高，而C%含量低，則正反應(yīng)方向放熱；p2達到平衡所需時間短，壓強較大，而C%含量低，則n＜e＋f；催化劑不影響平衡移動。到達平衡后，若升溫，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以K減小，故A正確；使用催化劑平衡不移動，C%不變，故B錯誤；p2達到平衡時間短，壓強較大，而C%含量低，則n＜e＋f，故C錯誤；到達平衡后，若增加A的量，平衡不移動，所以B的轉(zhuǎn)化率不變，故D錯誤。
則圖中Y是指(　　)A．反應(yīng)物A的百分含量B．平衡混合氣中物質(zhì)B的百分含量C．平衡混合氣的密度D．平衡混合氣的平均摩爾質(zhì)量
[解析]　由左圖可知，在相同溫度下，增大壓強(p2＞p1)，C的百分含量增大，說明增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動，則有a＋b＞x；在相同壓強下，升高溫度(T1＞T2)，C的百分含量降低，說明升高溫度平衡逆向移動，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動，A的百分含量減小，與圖像不符，A錯誤；增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動，B的百分含量減小，與圖像不符，B錯誤；
由于反應(yīng)容器的容積不變，氣體的質(zhì)量不變，則溫度變化，平衡混合氣的密度不變，C錯誤；升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，混合氣體的物質(zhì)的量增多，質(zhì)量不變，平衡混合氣的平均摩爾質(zhì)量減小，增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，平衡混合氣的平均摩爾質(zhì)量增大，與圖像符合，D正確。
[規(guī)律方法]　有關(guān)“拐點”圖像的分析方法同一可逆反應(yīng)，若反應(yīng)條件不同，達到平衡所用的時間也可能不同，反映到圖像出現(xiàn)“拐點”的時間也就有差異。圖像中先出現(xiàn)“拐點”的反應(yīng)先達到平衡，即反應(yīng)所處的外界條件(溫度、壓強、濃度)相對要高一些，或者是加入了催化劑。
則：(1)ΔH______(填“＞”“＝”或“＜”)0。(2)在T1～T2及T4～T5兩個溫度區(qū)間，容器內(nèi)CO2氣體濃度呈現(xiàn)如圖所示的變化趨勢，其原因是_____________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]　(1)由題圖可知當溫度為T1時，反應(yīng)不是平衡狀態(tài)，隨著溫度升高反應(yīng)速率越來越快，T3時達到平衡狀態(tài)，溫度繼續(xù)升高，CO2濃度上升，平衡逆移，故正反應(yīng)放熱，ΔH＜0。
T1～T2區(qū)間，化學反應(yīng)未達到平衡，溫度越高，化學反應(yīng)速率越快，所以CO2被捕獲的量隨溫度升高而提高。T4～T5區(qū)間，化學反應(yīng)已達到平衡，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以不利于CO2捕獲　
下列說法正確的是(　　)A．若其他條件不變，曲線4一定是使用了催化劑，降低了反應(yīng)的活化能B．若ΔH＞0，其他條件不變，保持反應(yīng)絕熱，圖像可能為曲線5C．若ΔH＜0，其他條件不變，保持反應(yīng)絕熱，圖像變?yōu)榍€3，則N點的v正大于曲線2上M點的v逆D．保持溫度、體積不變，x∶y＝a∶b時對應(yīng)的體積分數(shù)φ1(D)與x∶y＞a∶b時對應(yīng)的φ2(D)大小關(guān)系為φ1(D)＜φ2(D)
[解析]　由圖像可知，曲線4和曲線2的平衡相同，但曲線4先達到平衡狀態(tài)，可能是使用了催化劑，也可能是反應(yīng)前后氣體體積相同的反應(yīng)增大了壓強，故A錯誤；若ΔH＞0，其他條件不變，保持反應(yīng)絕熱，則隨反應(yīng)的進行體系內(nèi)溫度降低，反應(yīng)速率減小、達到平衡的時間應(yīng)比曲線2長，曲線5與此不符，故B錯誤；若ΔH＜0，其他條件不變，保持反應(yīng)絕熱，則隨反應(yīng)的進行體系內(nèi)溫度升高，反應(yīng)速率增大，達到平衡的時間應(yīng)比曲線2短，曲線3與此符合，且平衡時溫度高反應(yīng)速率大，則N點的v正大于曲線2上M點的v逆，故C正確；
增大x∶y可視為保持B用量恒定條件下增大A的濃度，一定范圍內(nèi)增大A的濃度會使平衡正向移動，提高D的濃度，可能使D的百分含量增大，但大量通入A時，D的增加量不明顯，總氣體的物質(zhì)的量增大較大，反而導致D的百分含量降低，故D錯誤。
①該反應(yīng)的ΔH______(填“＞”或“＜”)0。②容器Ⅱ的體積為0.5 L，在470 ℃下進行反應(yīng)，30 s后達到平衡，0～30 s內(nèi)容器Ⅱ中O2的反應(yīng)速率為_________ml·L－1·s－1。③已知容器Ⅰ的體積為1 L,370 ℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝___________ (保留兩位有效數(shù)字)。④圖中A、B、C三點處容器內(nèi)密度最大的點是______(填“A”“B”或“C”)。
[解析]?、儆深}圖乙可知，溫度升高N2O的平衡轉(zhuǎn)化率增大，說明平衡正向移動，而溫度升高，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，即該反應(yīng)正向為吸熱反應(yīng)，ΔH＞0。
加入催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變化學反應(yīng)限度和反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，曲線b相對于曲線a，氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率增大了，所以不是加入催化劑，C項錯誤；由圖像知曲線b先達平衡，若改變的是溫度，則是升溫，又因為平衡時氮氣的濃度比曲線a低，故升溫使平衡正向移動，則正向是吸熱反應(yīng)，即ΔH＞0，D項正確。
2．化學平衡常數(shù)的三應(yīng)用(1)判斷反應(yīng)進行的程度。(2)判斷反應(yīng)進行的方向和熱效應(yīng)。(3)計算物質(zhì)的含量、轉(zhuǎn)化率、平衡濃度等。具體說明如下：
②明確三個量的關(guān)系A(chǔ)．對于同一反應(yīng)物，起始量－變化量＝平衡量。B．對于同一生成物，起始量＋變化量＝平衡量。C．各變化量之比等于各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比。

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