第二講化學平衡與化學反應的方向【課標要求】1.通過實驗探究，了解濃度、壓強、溫度對化學平衡狀態的影響。2.能運用濃度、壓強、溫度對化學平衡的影響規律，推測平衡移動方向及濃度轉化率等相關物理量的變化。3.知道化學反應是有方向的，知道化學反應的方向與反應的焓變和熵變有關。一、化學平衡狀態1.可逆反應(1)定義在同一條件下，既可以向正反應方向進行，同時又能向逆反應方向進行的化學反應。(2)特點雙向性指可逆反應分為方向相反的兩個反應：正反應和逆反應雙同性指正、逆反應是在同一條件下，同時進行共存性指反應物的轉化率<100%，反應物與生成物共存(3)表示方法：在化學方程式中用“”表示。2.化學平衡狀態(1)概念：在一定條件下的可逆反應中，當反應進行到一定程度時，正反應速率和逆反應速率相等，反應物的濃度和生成物的濃度保持不變的狀態。(2)建立：①過程對于只加入反應物從正向建立的平衡：②圖示建立過程可以用速率—時間圖像表示如下【診斷1】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“√”，錯誤的劃“×”)。(1)一個可逆反應達到的平衡狀態就是這個反應在該條件下所能達到的最大限度(√)(2)恒溫恒容條件下反應C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，當密度不變時，反應達到平衡狀態(√)(3)恒溫恒容下進行的可逆反應：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，當SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等時，反應達到平衡狀態(×)(4)在一定條件下，向密閉容器中充入1molN2和3molH2充分反應，當n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝1∶3∶2時，反應達到平衡(×)二、影響化學平衡的因素1.化學平衡的移動(1)定義：在一定條件下，當可逆反應達到化學平衡狀態后，如果改變外界條件，平衡狀態被破壞，平衡體系的物質組成也會隨著改變，直到達到新的平衡狀態。這種由原有的平衡狀態達到新的平衡狀態的過程叫做化學平衡的移動。(2)化學平衡移動方向的判斷條件改變eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(若v正＝v逆，平衡不移動；,若v正>v逆，平衡向正反應方向移動；,若v正<v逆，平衡向逆反應方向移動。))2.影響化學平衡的因素改變的條件(其他條件不變)化學平衡移動的方向濃度增大反應物濃度或減小生成物濃度向正反應方向移動減小反應物濃度或增大生成物濃度向逆反應方向移動壓強(對有氣體參加的反應)反應前后氣體分子數改變增大壓強向氣體體積減小的方向移動減小壓強向氣體體積增大的方向移動反應前后氣體分子數不變改變壓強平衡不移動溫度升高溫度向吸熱反應方向移動降低溫度向放熱反應方向移動催化劑使用催化劑平衡不移動3.勒夏特列原理(1)內容：如果改變影響平衡的條件之一(如溫度、壓強以及參加反應的化學物質的濃度)，平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。(2)適用范圍：適用于任何動態平衡(如溶解平衡、電離平衡等)，非平衡狀態不能用此來分析。(3)平衡移動的結果是“減弱”外界條件的影響，而不是“消除”外界條件的影響，更不是“扭轉”外界條件的影響。【診斷2】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“√”，錯誤的劃“×”)。(1)催化劑改變反應歷程，既可以加快反應速率，也可以使平衡移動(×)(2)向合成氨的恒容密閉體系中加入稀有氣體增大壓強，平衡正向移動(×)(3)當NH4HS(s)NH3(g)＋H2S(g)達到平衡后，移走一部分NH4HS固體，平衡向右移動(×)(4)COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)，當反應達到平衡時恒壓通入惰性氣體，提高了COCl2轉化率(√)三、化學反應的方向1.自發過程含義在一定條件下，不需要借助光、電等外力作用就能自動進行的過程特點放熱過程可能自發進行混亂度小轉變為混亂度大的過程可能自發進行2.熵和熵變(1)熵是量度體系混亂程度的物理量，符號為S。(2)影響熵大小的因素：①相同條件下，物質不同熵不同。②同一物質：S(g)>S(l)>S(s)。(3)熵變(ΔS)＝生成物的總熵—反應物的總熵。熵增反應(ΔS>0)的判斷?固態反應物生成液態或氣態生成物的反應：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。?液態反應物生成氣態生成物的反應：如：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑。?化學計量數(氣體)增大的反應：2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)。3.化學反應方向的判斷(1)焓變(ΔH)<0，有自發進行的傾向，但有些ΔH>0的反應也可自發進行。如：Ba(OH)2·8H2O晶體與NH4Cl反應是吸熱反應，但能自發進行，NaHCO3(s)與鹽酸的反應是吸熱反應，也能自發進行。因此，僅用焓變判斷反應進行的方向是不全面的。(2)熵變(ΔS)>0，有自發進行的傾向，但有些ΔS<0的反應也可自發進行。如：乙烯聚合為聚乙烯的反應是熵減的過程，但能自發進行，NO與CO反應生成N2和CO2的反應是熵減的過程，也能自發進行，故僅用熵變判斷反應進行的方向是不全面的。為開氏溫度，0℃即為273K(3)自由能(ΔG)<0，ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG<0的反應可自發進行；ΔG＝0，反應處于平衡狀態；ΔG>0，反應不能自發進行。(4)判斷方法：①ΔH<0，ΔS>0的反應在任何溫度下能自發進行。②ΔH>0，ΔS<0的反應在任何溫度下不能自發進行。③ΔH<0，ΔS<0的反應，低溫下能自發進行。④ΔH>0，ΔS>0的反應，高溫下能自發進行。【診斷3】判斷下列敘述的正誤(正確的劃“√”，錯誤的劃“×”)。(1)自發反應一定能發生，非自發反應一定不能發生(×)(2)Na與H2O的反應是熵增的放熱反應，該反應能自發進行(√)(3)吸熱反應不可以自發進行(×)(4)4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(g)=4Fe(OH)3(s)是熵減的反應，故該反應在常溫下不能自發進行(×)考點一化學平衡狀態的判斷【題組訓練】1.在一定溫度下，向2L固定容積的密閉容器中通入1molCO2、3molH2，發生反應：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH<0。能說明該反應已達到平衡狀態的是()A.混合氣體的平均相對分子質量不變B.體系中eq\f(n（CO2）,n（H2）)＝eq\f(1,3)，且保持不變C.混合氣體的密度不隨時間變化D.單位時間內有nmolH—H鍵斷裂，同時有nmolO—H鍵生成答案A解析因反應前后的氣體體積不同，混合氣體的平均相對分子質量不變，反應已達平衡，A正確；eq\f(n（CO2）,n（H2）)是不變量，不能說明反應是否達平衡，B錯誤；ρ是不變量，不能說明反應是否達平衡，C錯誤；二者均表示v正，不能說明反應是否達平衡，D錯誤。2.在一定溫度下的恒容容器中，當下列物理量不再發生變化時：①混合氣體的壓強；②混合氣體的密度；③混合氣體的總物質的量；④混合氣體的平均相對分子質量；⑤混合氣體的顏色；⑥各反應物或生成物的濃度之比等于化學計量數之比；⑦某種氣體的百分含量(1)能說明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)達到平衡狀態的是________。(2)能說明I2(g)＋H2(g)2HI(g)達到平衡狀態的是________。(3)能說明2NO2(g)N2O4(g)達到平衡狀態的是________。(4)能說明C(s)＋CO2(g)2CO(g)達到平衡狀態的是________。(5)能說明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)達到平衡狀態的是________。(6)能說明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)達到平衡狀態的是________。答案(1)①③④⑦(2)⑤⑦(3)①③④⑤⑦(4)①②③④⑦(5)①②③(6)②④⑦化學平衡狀態的判斷方法?判斷化學平衡狀態的方法——“正、逆相等，變量不變”?常見的“變量”①各物質的質量、物質的量或濃度不變。②各物質的百分含量(物質的量分數、質量分數等)不變。③溫度、轉化率或顏色(某組分有顏色)不變。④壓強、總物質的量(化學反應方程式兩邊氣體體積不相等)考點二外界條件對化學平衡移動的影響【典例】已知某密閉容器中發生反應：X(g)＋Y(g)mZ(g)ΔH＜0。反應過程中，X、Y、Z的物質的量隨時間的變化如圖所示，則t1時刻改變的條件可能是()A.升高溫度B.加入更高效的催化劑C.增大壓強D.加入一定量的Z答案A解析正反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，Z的物質的量減少，X或Y的物質的量增大，符合圖像，A正確；使用催化劑不影響化學平衡的移動，不符合圖像，B錯誤；由題圖知，反應達到平衡時，Δn(X或Y)＝amol，Δn(Z)＝2amol，參與反應的各物質的物質的量變化之比等于化學計量數之比，即m＝2，反應前后氣體物質的化學計量數之和相等，增大壓強，化學平衡不移動，不符合圖像，C錯誤；加入一定量的Z，t1時，Z的物質的量應增大，不符合圖像，D錯誤。判斷化學平衡移動方向的思維流程題組一勒夏特列原理的應用1.下列事實不能用勒夏特列原理解釋的是()A.溴水中有下列平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，當加入少量AgNO3溶液后，溶液的顏色變淺B.對于反應：2HI(g)H2(g)＋I2(g)，縮小容器的容積可使平衡體系的顏色變深C.反應：CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)ΔH<0，升高溫度可使平衡向逆反應方向移動D.對于合成NH3的反應，為提高NH3的產率，理論上應采取低溫措施答案B解析溴水中存在平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，加入少量AgNO3溶液，HBr與AgNO3反應生成AgBr沉淀，c(HBr)減小，平衡正向移動，溶液的顏色變淺，A可以用勒夏特列原理解釋；2HI(g)H2(g)＋I2(g)是反應前后氣體總分子數不變的反應，縮小容器的容積，壓強增大，平衡不移動，但c(I2)增大，導致平衡體系的顏色變深，由于平衡不移動，故B不能用勒夏特列原理解釋；反應CO(g)＋NO2(g)CO2(g)＋NO(g)的ΔH<0，升高溫度，平衡逆向移動，C可以用勒夏特列原理解釋；合成氨的反應是放熱反應，降低溫度，平衡正向移動，有利于生成NH3，D可以用勒夏特列原理解釋。2.在一定溫度下的密閉容器中發生反應：xA(g)＋yB(g)zC(g)，平衡時測得A的濃度為0.50mol·L－1。保持溫度不變，將容器的容積擴大到原來的兩倍，再達平衡時，測得A的濃度為0.30mol·L－1。下列有關判斷正確的是()A.x＋y<zB.平衡向正反應方向移動C.B的轉化率增大D.C的體積分數減小答案D解析容積擴大2倍，若不移動時c(A)＝0.25mol·L－1，但達平衡為0.30mol·L－1>0.25mol·L－1，說明減小壓強，平衡向逆反應方向移動，故x＋y>z，B轉化率減小，C的體積分數減小，D項正確。平衡移動判斷的兩種特殊情況分析?“惰性氣體”對化學平衡的影響①恒溫、恒容條件eq\x(\a\al(原平衡,體系))eq\o(→,\s\up10(充入惰性),\s\do10(氣體))eq\x(\a\al(體系總壓,強增大))→eq\x(\a\al(體系中各組分,的濃度不變))→eq\x(\a\al(平衡不,移動))②恒溫、恒壓條件?同等程度地改變平衡反應混合物中各物質的濃度時，應視為壓強的影響。題組二用“平衡移動原理”分析“v－t圖像”3.反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＜0已達平衡，如果其他條件不變時，分別改變下列條件，對化學反應速率和化學平衡產生影響，下列條件與圖像不相符的是(O～t1：v正＝v逆；t1時改變條件，t2時重新建立平衡)()答案C解析分析時要注意改變條件瞬間v正、v逆的變化。增大O2的濃度，v正增大，v逆瞬間不變，A正確；增大壓強，v正、v逆都增大，v正增大的倍數大于v逆，B正確；升高溫度，v正、v逆都瞬間增大，C錯誤；加入合適催化劑，v正、v逆同時同倍數增大，D正確。4.密閉容器中發生反應：A(g)＋3B(g)2C(g)ΔH<0，根據v－t圖像，回答下列問題：(1)下列時刻所改變的外界條件是t1____________；t3____________；t4____________。(2)反應速率最快的時間段是_____________________________________________________________________。(3)下列措施能增大正反應速率的是______。A.通入A(g) B.分離出C(g)C.降溫 D.增大容器容積答案(1)升高溫度加入催化劑減小壓強(2)t3～t4(3)A解析(1)t1時刻，改變條件，v′正、v′逆均增大，且v′逆>v′正，平衡逆向移動，說明改變的條件是升高溫度。t3時刻，改變條件，v″正、v″逆同等程度增大，且該反應是反應前后氣體物質的量不相等的反應，故改變的條件是加入催化劑。t4時刻，改變條件，v正、v逆均減小，且v逆>v正，平衡逆向移動，說明改變的條件是減小壓強。(2)t3～t4時間段內，反應使用催化劑，由圖像可知該時間段內反應速率最快。(3)降溫、增大容器容積均會使正、逆反應速率減小；分離出C(g)時，v正不變，v逆減小，隨著反應的進行v正會減小；通入A(g)，反應物的濃度增大，v正增大。常見含“斷點”的速率變化圖像分析方法圖像t1時刻所改變的條件溫度升高降低升高降低正反應為放熱反應正反應為吸熱反應壓強增大減小增大減小正反應為氣體物質的量增大的反應正反應為氣體物質的量減小的反應微專題21化學平衡圖像一、“先拐先平”解答單一變量的平衡圖像【核心歸納】已知不同溫度或壓強下，反應物的轉化率α(或百分含量)與時間的關系曲線，推斷溫度的高低及反應的熱效應或壓強的大小及氣體物質間的化學計量數的關系。[以mA(g)＋nB(g)pC(g)中反應物A的轉化率αA為例說明](1)“先拐先平，數值大”原則分析反應由開始(起始物質相同時)達到平衡所用時間的長短可推知反應條件的變化。①若為溫度變化引起，溫度較高時，反應達平衡所需時間短，如甲中T2>T1。②若為壓強變化引起，壓強較大時，反應達平衡所需時間短，如乙中p1>p2。③若為使用催化劑引起，使用適宜催化劑時，反應達平衡所需時間短。如圖丙中a使用催化劑。(2)正確掌握圖像中反應規律的判斷方法①圖甲中，T2>T1，升高溫度，αA降低，平衡逆向移動，正反應為放熱反應。②圖乙中，p1>p2，增大壓強，αA升高，平衡正向移動，則正反應為氣體體積縮小的反應③若縱坐標表示A的百分含量，則甲中正反應為吸熱反應，乙中正反應為氣體體積增大的反應。【典例1】(雙選)將1molM和2molN置于體積為2L的恒容密閉容器中，發生反應，M(s)＋2N(g)P(g)＋Q(g)ΔH。反應過程中測得P的體積分數在不同溫度下隨時間的變化如圖所示。下列說法正確的是()A.若X、Y兩點的平衡常數分別為K1、K2，則K1>K2B.溫度為T1時，N的平衡轉化率為80%，平衡常數K＝4C.無論溫度為T1還是T2，當容器中氣體密度或壓強不變時，反應達平衡狀態D.降低溫度、增大壓強、及時分離出產物均有利于提高反應物的平衡轉化率答案AB解析由圖可知，T1<T2，升高溫度，P的體積分數減小，平衡逆向移動，K減小，則K1>K2，A正確；該反應前后氣體體積不變，壓強始終不變，改變壓強平衡不移動，C、D錯誤；平衡時P的體積分數為40%，則生成P為2mol×40%＝0.8mol，消耗N為1.6mol，N的轉化率為eq\f(1.6mol,2mol)×100%＝80%，平衡常數K＝eq\f(\f(0.8,2)×\f(0.8,2),（\f(0.4,2)）2)＝4，B正確。【對點訓練1】(雙選)一定條件下，等物質的量的N2(g)和O2(g)在恒容密閉容器中反應N2(g)＋O2(g)2NO(g)，下圖曲線a表示該反應在溫度T下N2的濃度隨時間的變化，曲線b表示該反應在某一起始條件改變時N2的濃度隨時間的變化。下列敘述正確的是()A.溫度T下，該反應的平衡常數K＝eq\f(4（c0－c1）2,ceq\o\al(2,1))B.溫度T下，隨著反應的進行，混合氣體的密度不變C.曲線b對應的條件改變可能是充入氬氣D.若曲線b對應的條件改變是溫度，可判斷該反應的ΔH>0答案BD解析A項，溫度T下，各氣體的平衡濃度：NO：2(c0－c2)；N2：c2，O2：c2，故K＝eq\f(4（c0－c2）2,ceq\o\al(2,2))，錯誤；B項，因為ρ＝eq\f(m,V)，m、V均不變，ρ不變，正確；C項，恒容充氬氣，不影響平衡狀態和速率，錯誤；D項，b曲線先平衡，說明對應溫度高于T，平衡時c(N2)變小，說明正向程度大，ΔH>0，正確。二、“定一議二”解答多變量的平衡圖像【核心歸納】以反應A(g)＋B(g)C(g)ΔH<0為例(1)“定一議二”原則；可通過分析相同溫度下不同壓強時反應物A的轉化率大小來判斷平衡移動的方向，從而確定反應方程式中反應物與產物氣體物質間的化學計量數的大小關系。如乙中任取兩條壓強曲線研究，壓強增大，αA增大，平衡正向移動，正反應為氣體體積減小的反應，甲中任取一曲線，也能得出結論。(2)正確掌握圖像中反應規律的判斷方法通過分析相同壓強下不同溫度時反應物A的轉化率的大小來判斷平衡移動的方向，從而確定反應的熱效應。如利用上述分析方法，在甲中作垂直線，乙中任取一曲線，即能分析出正反應為放熱反應。【典例2】在兩個容積均為1L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)與溫度的關系如圖所示。(1)此反應的平衡常數表達式K＝_____________________________________________________________________。(2)該反應的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)，判斷的理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)氫碳比：X________2.0(填“>”“<”或“＝”)。(4)在氫碳比為2.0時，Q點v(逆)________P點的v(逆)(填“>”“<”或“＝”)。答案(1)eq\f(c（C2H4）·c4（H2O）,c2（CO2）·c6（H2）)(2)<隨溫度的升高，α(CO2)減小，說明平衡逆向移動，即逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應(3)>(4)<解析(2)隨溫度升高，α(CO2)減小，說明為放熱反應，ΔH<0；(3)在相同溫度下，X越大，n(H2)相對越多，α(CO2)越大，故X>2.0；(4)Q點為非平衡點，該溫度下，Q點到P點時α(CO2)增大，反應正向進行，Q點的v正>v逆，Q點到P點的過程中v正減小，v逆增大，故Q點的v逆<P點的v逆。平衡圖像中非平衡點的v正、v逆分析對于化學反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L線上所有的點都是平衡點。左上方(E點)，A%大于此壓強或溫度時平衡體系中的A%，E點必須向正反應方向移動才能達到平衡狀態，所以，E點v正>v逆；則右下方(F點)v正<v逆。【對點訓練2】(雙選)用CO和H2在催化劑的作用下合成甲醇，發生的反應如下：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。在體積一定的密閉容器中按物質的量之比1∶2充入CO和H2，測得平衡混合物中CH3OH的體積分數在不同壓強下隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是()A.該反應的ΔH<0，且p1>p2B.反應速率：v逆(狀態A)>v逆(狀態B)C.在C點時，CO轉化率為75%D.在恒溫恒壓條件下向密閉容器中充入不同量的CH3OH，達平衡時CH3OH的體積分數不同答案AC解析由圖可知，升高溫度，CH3OH的體積分數減小，平衡逆向移動，則該反應的ΔH<0，300℃時，增大壓強，平衡正向移動，CH3OH的體積分數增大，所以p1>p2，故A正確；B點對應的溫度和壓強均大于A點，溫度升高、增大壓強均使該反應的化學反應速率加快，因此v逆(狀態A)<v逆(狀態B)，故B錯誤；設向密閉容器中充入了1molCO和2molH2，CO的轉化率為x，則eq\a\vs4\ac\hs10\co6(,CO（g）,＋,2H2（g）,,CH3OH（g）,起始/mol,1,,2,,0,變化/mol,x,,2x,,x,平衡/mol,1－x,,2－2x,,x)在C點時，CH3OH的體積分數＝eq\f(x,1－x＋2－2x＋x)＝0.5，解得x＝0.75，故C正確；由等效平衡可知，在恒溫恒壓條件下向密閉容器中充入不同量的CH3OH，達平衡時CH3OH的體積分數都相同，故D錯誤。三、“點—線—面”三維度分析特殊平衡圖像【核心歸納】對于化學反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在相同時間段內，M點前，表示化學反應從反應物開始，則v正>v逆，未達平衡；M點為剛達到的平衡點；M點后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A%增大(C%減小)，平衡逆向移動，ΔH<0。【典例3】(1)用輝鉬礦冶煉Mo的反應為MoS2(g)＋4H2(g)＋2Na2CO3(s)Mo(s)＋2CO(g)＋4H2O(g)＋2Na2S(s)ΔH。H2的平衡轉化率隨溫度和壓強的變化如圖1所示。該反應的ΔH__________(填“>”或“<”)0；p1、p2、p3按從小到大的順序為____________。(2)工業上利用氨生產氫氰酸(HCN)的反應為CH4(g)＋NH3(g)HCN(g)＋3H2(g)ΔH>0，其他條件一定，達到平衡時NH3轉化率隨外界條件x變化的關系如圖2所示。則x可以是________(填字母序號)。a.溫度b.壓強c.催化劑d.eq\f(n（NH3）,n（CH4）)答案(1)>p1<p2<p3(2)bd化學平衡圖像的一般思路【對點訓練3】在恒壓、NO和O2的起始濃度一定的條件下，催化反應相同時間。測得不同溫度下NO轉化為NO2的轉化率如圖中實線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉化率隨溫度的變化)。下列說法不正確的是()A.反應2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH<0B.圖中X點所示條件下，延長反應時間能提高NO的轉化率C.圖中Y點所示條件下，增加O2的濃度不能提高NO的轉化率D.380℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4mol·L－1，NO的平衡轉化率為50%，則平衡常數K>2000答案C解析A項，由圖可知溫度越高NO的平衡轉化率越低，所以正反應是放熱反應，則ΔH<0，正確；B項，相同條件下，溫度越低NO的平衡轉化率越高，由圖分析可知，X點未達到平衡轉化率，即反應沒有達到平衡。所以延長時間可以提高NO的轉化率，正確；C項，Y點反應已達到平衡。增大O2濃度，平衡正向移動，能提高NO的平衡轉化率，錯誤；D項，由于NO的平衡轉化率為50%。即反應達到平衡時c(NO)＝c(NO2)，所以K＝eq\f(1,c平衡（O2）)>eq\f(1,5.0×10－4)＝2000，正確。【考題再現】[2021·浙江1月選考，T25(B)]選項目的方案設計現象和結論正誤判斷B探究KI與FeCl3反應的限度取5mL0.1mol/LKI溶液于試管中，加入1mL0.1mol/LFeCl3溶液，充分反應后滴入5滴15%的KSCN溶液若溶液變血紅色，則KI與FeCl3溶液的反應有一定限度正確[實驗設計]認識化學反應存在限度向2mL0.01mol·L－1KI溶液中加入1mol0.01mol·L－1FeCl3溶液再滴加入幾滴0.1mol·L－1KSCN溶液，你認為能觀察到什么現象？預測實驗現象實際觀察到的實驗現象結論加入KSCN溶液后無血紅色加入KSCN溶液后，出現血紅色Fe3＋沒有完全反應[實驗原理]2Fe3＋＋2I－I2＋2Fe2＋[實驗結論]FeCl3與KI的反應為可逆反應，可逆反應不能進行到底，存在一定的限度。[原因解釋]理論上Fe3＋與I－等物質的量發生反應，在KI過量的情況下，Fe3＋應該完全反應，沒有剩余。但實驗證實，即使KI過量，FeCl3也不能完全轉化成FeCl2，故該反應存在一定的限度。【遷移應用】某研究性小組決定用實驗探究的方法證明化學反應具有一定的限度。取5mL0.1mol/LKI溶液于試管中，滴加0.1mol/LFeCl3溶液2mL，發生如下反應：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2。為證明該反應具有可逆性且具有限度，他們設計了如下實驗：①取少量反應液，滴加AgNO3溶液，發現有少量黃色沉淀(AgI)，證明反應物沒有反應完全；②再取少量反應液，加入少量CCl4，振蕩，發現CCl4層顯淺紫色，證明萃取到I2，即有I2生成。綜合①②的結論，他們得出該反應具有一定的可逆性，在一定條件下會達到反應限度。(1)老師指出他們上述實驗中①不合理，你認為是__________________________________________________________________________________________________________________________________________；在不改變反應物用量的前提下，改進的方法是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)有人認為步驟②適合檢驗生成I2較多的情況下，還有一種簡便方法可以靈敏地檢驗是否生成了I2，這種方法是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)控制適合的條件，將反應2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，設計成如圖所示的原電池。①反應開始時，乙中石墨電極上發生__________(填“氧化”或“還原”)反應，電極反應式為________________。②電流計讀數為0時，反應達到平衡狀態。此時在甲中加入FeCl2固體，發現電流計又發生偏轉，則甲中的石墨作__________(填“正”或“負”)極，該電極的電極反應式為__________________。答案(1)該反應中KI過量，故不能直接檢驗是否存在I－取少量反應液，滴加KSCN溶液，若溶液變紅，則證明還有Fe3＋未完全反應(2)取少量反應液，滴加淀粉溶液，若溶液變藍，則說明生成了I2(3)①氧化2I－－2e－=I2②負Fe2＋－e－=Fe3＋解析(1)實驗①中n(KI)＝0.1mol/L×0.005L＝0.0005mol，n(FeCl3)＝0.1mol/L×0.002L＝0.0002mol，該反應中KI過量，不能直接檢驗是否含I－判斷反應的可逆性，實驗①不合理。在不改變反應物用量的前提下，要證明反應有一定的限度，應檢驗反應后的溶液中是否含Fe3＋，改進的方法是：取少量反應液，滴加KSCN溶液，若溶液變紅，則證明還有Fe3＋未完全反應，證明反應具有可逆性。(2)檢驗I2可用淀粉溶液，方法是：取少量反應液，滴加淀粉溶液，若溶液變藍，則說明生成了I2。(3)①反應開始時，甲中石墨電極上Fe3＋發生還原反應生成Fe2＋，乙中石墨電極上I－發生氧化反應生成I2，電極反應式為2I－－2e－=I2。②在甲中加入FeCl2固體，Fe2＋濃度增大，平衡向逆反應方向移動，甲中Fe2＋發生氧化反應生成Fe3＋，甲中的石墨作負極，該電極的電極反應式為：Fe2＋－e－=Fe3＋。1.(2020·浙江7月選考)一定條件下：2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0。在測定NO2的相對分子質量時，下列條件中，測定結果誤差最小的是()A.溫度0℃、壓強50kPaB.溫度130℃、壓強300kPaC.溫度25℃、壓強100kPaD.溫度130℃、壓強50kPa答案D解析測定NO2的相對分子質量時，N2O4越少越好，即使平衡逆向移動。正反應是氣體分子數減小的放熱反應，要使平衡逆向移動，需減小壓強、升高溫度，則選D項。2.(2021·遼寧卷)某溫度下，在恒容密閉容器中加入一定量X，發生反應2X(s)Y(s)＋Z(g)，一段時間后達到平衡。下列說法錯誤的是()A.升高溫度，若c(Z)增大，則ΔH>0B.加入一定量Z，達新平衡后m(Y)減小C.加入等物質的量的Y和Z，達新平衡后c(Z)增大D.加入一定量氬氣，平衡不移動答案C解析A.根據勒夏特列原理可知，升高溫度，化學平衡向著吸熱反應方向移動，而c(Z)增大，說明平衡正向移動，故ΔH>0，A正確；B.加入一定量Z，Z的濃度增大，平衡逆向移動，故達新平衡后m(Y)減小，B正確；C.加入等物質的量的Y和Z，Z的濃度增大，平衡逆向移動，由于X、Y均為固體，故K＝c(Z)，達新平衡后c(Z)不變，C錯誤；D.加入一定量氬氣，加入瞬間，X、Z的濃度保持不變，故正、逆反應速率不變，故平衡不移動，D正確。3.(雙選)(2021·湖南卷)已知：A(g)＋2B(g)3C(g)ΔH<0，向一恒溫恒容的密閉容器中充入1molA和3molB發生反應，t1時達到平衡狀態Ⅰ，在t2時改變某一條件，t3時重新達到平衡狀態Ⅱ，正反應速率隨時間的變化如圖所示。下列說法正確的是()A.容器內壓強不變，表明反應達到平衡B.t2時改變的條件：向容器中加入CC.平衡時A的體積分數φ：φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)D.平衡常數K：K(Ⅱ)<K(Ⅰ)答案BC解析該反應是反應前后氣體分子數不變的反應，隨著反應的進行，氣體的總物質的量始終不變，總壓強始終不變，A錯誤；t2時，設向容器中加入3molC，正反應速率逐漸增大，達到新的平衡后保持不變，變化情況與圖像相符，B正確；t2時，設向容器中加入3molC，相當于加入1molA和2molB，則狀態Ⅱ相當于起始投料為2molA和5molB，若是投料為2molA和6molB與狀態Ⅰ等效，即狀態Ⅱ相當于減少了B的投料，平衡逆向移動，A的體積分數變大，即φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)，C正確；化學平衡常數只與溫度有關，溫度不變，平衡常數不變，即K(Ⅱ)＝K(Ⅰ)，D錯誤。4.(1)(2021·廣東卷)中國力爭于2030年前做到碳達峰，2060年前實現碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應體系主要涉及以下反應：a)CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH1b)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2c)CH4(g)C(s)＋2H2(g)ΔH3d)2CO(g)CO2(g)＋C(s)ΔH4e)CO(g)＋H2(g)H2O(g)＋C(s)ΔH5上述反應體系在一定條件下建立平衡后，下列說法正確的有__________。A.增大CO2與CH4的濃度，反應a、b、c的正反應速率都增加B.移去部分C(s)，反應c、d、e的平衡均向右移動C.加入反應a的催化劑，可提高CH4的平衡轉化率D.降低反應溫度，反應a～e的正、逆反應速率都減小(2)(2021·湖南卷)已知該反應：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋90.8kJ·mol－1；ΔS＝198.9J·mol－1·K－1，在下列哪些溫度下反應能自發進行？________(填標號)；A.25℃ B.125℃C.225℃ D.325℃答案(1)AD(2)CD解析(1)上述反應體系在一定條件下建立平衡后，A.CO2與CH4為a、b、c反應的反應物，增大濃度，對應的正反應速率都增加，故A正確；B.移去部分C(s)，由于移除的是純固體，對平衡移動不產生影響，故B錯誤；C.催化劑只會改變化學反應速率，不會改變化學反應的限度，故C錯誤；D.降低反應溫度，所有反應速率均降低，故D正確。(2)在等溫等壓的反應中ΔG＝ΔH－TΔS＜0時，正反應能自發進行，其中ΔH＝＋90.8kJ·mol－1，ΔS＝198.9J·mol－1·K－1，則T＞eq\f(ΔH,ΔS)＝eq\f(90.8×103J/mol,198.9J·mol－1·K－1)≈456.5K＝183.5℃，選項CD正確。5.(2021·湖南卷)某興趣小組對該反應進行了實驗探究。在一定溫度和催化劑的條件下，將0.1molNH3通入3L的密閉容器中進行反應2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋90.8kJ·mol－1(此時容器內總壓為200kPa)，各物質的分壓隨時間的變化曲線如圖所示。t2時將容器體積迅速縮小至原來的一半并保持不變，圖中能正確表示壓縮后N2分壓變化趨勢的曲線是__________(用圖中a、b、c、d表示)，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案b容器體積縮小，平衡逆向移動，氮氣的分壓先迅速增大后適當減小解析容器體積迅速縮小到原來的一半，則氮氣的分壓迅速增大到原來的2倍，故cd錯誤；壓強增大，平衡向氣體總體積減小的方向移動，即平衡逆向移動，N2的分壓應比原來2倍小，故b正確，a錯誤。1.高爐煉鐵過程中發生的主要反應為：eq\f(1,3)Fe2O3(s)＋CO(g)eq\f(2,3)Fe(s)＋CO2(g)ΔH＜0，欲提高上述反應CO的平衡轉化率，可采取的措施是()A.移出部分CO2 B.提高反應溫度C.加入合適的催化劑 D.減小容器的容積答案A解析移出部分CO2，平衡正向移動，故A正確；此反應為放熱反應，提高反應溫度，平衡逆向移動，故B錯誤；加入合適的催化劑，對平衡沒有影響，故C錯誤；反應前后氣體體積不變的反應，減小容器的容積，平衡不移動，故D錯誤。2.處于平衡狀態的反應：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)ΔH>0，不改變其他條件的情況下，下列敘述正確的是()A.加入催化劑，反應途徑將發生改變，ΔH也隨之改變B.升高溫度，正、逆反應速率都增大，H2S的分解率也增大C.增大壓強，平衡向逆反應方向移動，將引起體系溫度降低D.若體系保持恒容，充入一定量H2后達到新平衡，H2的濃度將減小答案B解析加入催化劑，反應途徑將發生改變，活化能改變，但ΔH不變，A錯誤；升高溫度，活化分子百分數增大，正、逆反應速率增大；升高溫度，平衡正向移動，H2S的分解率均增大，B正確；增大壓強，平衡向逆反應方向移動，該反應的逆反應為放熱反應，反應體系的溫度升高，C錯誤；保持恒容，充入一定量H2，平衡逆向移動，根據勒夏特列原理，達到新平衡時，c(H2)仍比原平衡大，D錯誤。3.為探究濃度對化學平衡的影響，某同學進行如下實驗。下列說法不正確的是()A.該實驗通過觀察顏色變化來判斷生成物濃度的變化B.觀察到現象a比現象b中紅色更深，即可證明增加反應物濃度，平衡正向移動C.進行Ⅱ、Ⅲ對比實驗的主要目的是防止由于溶液體積變化引起各離子濃度變化而干擾實驗結論得出D.若Ⅰ中加入KSCN溶液的體積改為2mL也可以達到實驗目的答案D解析若Ⅰ中加入KSCN溶液的體積改為2mL，氯化鐵溶液過量，不僅有濃度問題，還有反應物的用量問題，故D錯誤。4.將等物質的量的X、Y氣體充入某密閉容器中，在一定條件下，發生如下反應并達到平衡：X(g)＋3Y(g)2Z(g)ΔH<0。改變某個條件并維持新條件直至達到平衡狀態，下表中關于新平衡與原平衡的比較正確的是()選項改變條件新平衡與原平衡比較A升高溫度X的轉化率變大B增大壓強X的濃度變小C充入一定量YY的轉化率增大D使用適當催化劑X的體積分數不變答案D解析升高溫度，平衡逆向移動，X的轉化率變小，A錯誤；增大壓強，平衡正向移動，消耗反應物X，增大壓強的實質是增大濃度，根據勒夏特列原理可知，平衡移動只是減弱了改變的程度，故達到新的平衡狀態時，X的濃度仍比原平衡大，B錯誤；充入一定量Y，平衡正向移動，X的轉化率增大，但Y的轉化率減小，C錯誤；使用催化劑，能改變反應速率，但平衡不移動，X的體積分數不變，D正確。5.298K時，將20mL3xmol·L－1Na3AsO3、20mL3xmol·L－1I2和20mLNaOH溶液混合，發生反應：AsOeq\o\al(3－,3)(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsOeq\o\al(3－,4)(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsOeq\o\al(3－,4))與反應時間(t)的關系如圖所示。下列不能判斷反應達到平衡的是()A.溶液的pH不再變化 B.v正(I－)＝2v逆(AsOeq\o\al(3－,3))C.eq\f(c（AsOeq\o\al(3－,4)）,c（AsOeq\o\al(3－,3)）)不再變化 D.c(I－)＝ymol·L－1答案D解析溶液的pH不再變化，即OH－的濃度不再變化，所以平衡體系中各組分的濃度均不再變化，說明反應達到平衡狀態，A項不符合題意；當v正(I－)＝2v逆(AsOeq\o\al(3－,3))或v逆(I－)＝2v正(AsOeq\o\al(3－,3))時反應達到平衡狀態，故B項不符合題意；反應達到平衡之前，c(AsOeq\o\al(3－,3))逐漸減小而c(AsOeq\o\al(3－,4))逐漸增大，故eq\f(c（AsOeq\o\al(3－,4)）,c（AsOeq\o\al(3－,3)）)逐漸增大，當eq\f(c（AsOeq\o\al(3－,4)）,c（AsOeq\o\al(3－,3)）)不變時反應達到平衡狀態，C項不符合題意；根據離子方程式可知反應體系中恒有c(I－)＝2c(AsOeq\o\al(3－,4))，觀察圖像可知反應達到平衡時c(AsOeq\o\al(3－,4))＝ymol·L－1，此時c(I－)＝2ymol·L－1，故D項符合題意。6.納米鈷(Co)常用于CO加氫反應的催化劑：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)ΔH<0。下列有關說法正確的是()A.納米技術的應用，優化了催化劑的性能，提高了反應的轉化率B.縮小容器容積，平衡向正反應方向移動，CO的濃度增大C.溫度越低，越有利于CO催化加氫D.從平衡體系中分離出H2O(g)能加快正反應速率答案B解析催化劑不能改變反應的轉化率，A項錯誤；壓強增大，平衡正向移動，但移動的結果不能抵消條件的改變，CO的濃度還是增大的，B項正確；工業生產的溫度應考慮催化劑的活性溫度，C項錯誤；從平衡體系中分離出水蒸氣，反應速率減慢，D項錯誤。7.丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備。已知：①C4H10(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=C4H8(g)＋H2O(g)ΔH1＝－119kJ·mol－1②H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH2＝－242kJ·mol－1丁烷(C4H10)脫氫制丁烯(C4H8)的熱化學方程式為C4H10(g)C4H8(g)＋H2(g)ΔH3。下列措施一定能提高該反應中丁烯產率的是()A.增大壓強，升高溫度 B.升高溫度，減小壓強C.降低溫度，增大壓強 D.減小壓強，降低溫度答案B解析根據蓋斯定律，由①－②可得：C4H10(g)C4H8(g)＋H2(g)，得ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝(－119kJ·mol－1)－(－242kJ·mol－1)＝＋123kJ·mol－1。提高該反應中丁烯的產率，應使平衡正向移動，該反應的正反應為氣體分子數增加的吸熱反應，可采取的措施是減小壓強、升高溫度。8.(2021·1月遼寧適應性考試)某溫度下，在一恒容密閉容器中進行如下兩個反應并達到平衡：①2X(g)＋Y(g)Z(s)＋2Q(g)ΔH1<0②M(g)＋N(g)R(g)＋Q(g)ΔH2>0下列敘述錯誤的是()A.加入適量Z，①和②平衡均不移動B.通入稀有氣體Ar，①平衡正向移動C.降溫時無法判斷Q濃度的增減D.通入Y，則N的濃度增大答案B解析Z為固體，加入適量Z不影響反應①的平衡移動，而反應②與Z無關，故加入Z也不影響反應②的平衡移動，A正確；通入稀有氣體Ar，由于容器體積不變，故氣體濃度不發生改變，反應①的平衡不移動，B錯誤；溫度降低，反應①正向進行，反應②逆向進行，但兩個反應中反應物的起始濃度未知，故無法判斷Q濃度的增減，C正確；通入氣體Y，反應①平衡正向移動，Q的濃度增大，導致反應②平衡逆向移動，則N的濃度增大，D正確。9.已知反應：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)。起始以物質的量之比為1∶1充入反應物，不同壓強條件下，H2的平衡轉化率隨溫度的變化情況如圖所示(M、N點標記為▲)。下列有關說法正確的是()A.上述反應的ΔH<0B.N點時的反應速率一定比M點的快C.降低溫度，H2的轉化率可達到100%D.工業上用此法制取甲烷應采用更高的壓強答案A解析根據題圖，隨著溫度的升高，H2的平衡轉化率降低，說明平衡向逆反應方向移動，故正反應為放熱反應，即ΔH<0，A項正確；N點壓強大于M點的，M點溫度高于N點的，因此無法確定兩點反應速率的快慢，B項錯誤；此反應是可逆反應，不能完全進行到底，C項錯誤；控制合適的溫度和壓強，既能保證反應速率較快，也能保證H2有較高的轉化率，采用更高的壓強對設備的要求更高，增加經濟成本，D項錯誤。10.(2021·泉州模擬)已知反應：2NO2(紅棕色)N2O4(無色)ΔH＜0。將一定量的NO2充入注射器中后封口，如圖是在拉伸和壓縮注射器的過程中氣體透光率隨時間的變化(氣體顏色越深，透光率越小)。下列說法正確的是()A.b點的操作是壓縮注射器B.d點：v正>v逆C.c點與a點相比，c(NO2)增大，c(N2O4)減小 D.若不忽略體系溫度變化，且沒有能量損失，則Tb＞Tc答案B解析A.b點開始是壓縮注射器的過程，氣體顏色變深，透光率變小，故A正確；B.c點后的拐點是拉伸注射器的過程，d點是平衡向氣體體積增大的逆向移動過程，則v正＜v逆，故B錯誤；C.c點是壓縮注射器后的情況，c(NO2)和c(N2O4)都增大，故C錯誤；D.b點開始是壓縮注射器的過程，平衡正向移動，反應放熱，導致Tb＜Tc，故D錯誤。11.氫是人們公認的清潔能源，作為低碳和零碳能源正在脫穎而出，氫的獲得及以氫為原料的工業生產工藝成為科技工作者研究的重要課題。(1)工業生產中可利用H2還原CO2制備清潔能源甲醇。①已知CO(g)和H2(g)的燃燒熱ΔH分別為－283.0kJ·mol－1、－285.8kJ·mol－1。CO與H2合成甲醇的能量變化如圖所示。則用CO2和H2(g)制備甲醇(l)的熱化學方程式為_____________________________________________________________________________________________________________________________________。②將一定量的CO2和H2充入某恒容密閉容器中發生上述反應，測得在不同催化劑作用下，相同時間內CO2的轉化率與溫度的關系如圖所示。催化效果最好的催化劑是____________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，該反應在a點達到平衡狀態，a點的轉化率比b點的高，其原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)利用CO和水蒸氣可制備H2，反應的化學方程式為CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)。將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入容積為2L的恒容密閉容器中進行上述反應，得到的三組數據如下表所示：溫度/℃起始量達到平衡n(CO)/moln(H2/molO)n(H2)/molCO轉化率時間/min650421.6690032eq\f(1,3)3①該反應的正反應為__________(填“放熱”或“吸熱”)反應。②900℃時，0～3min內反應的平均速率v(H2O)＝__________，達到平衡時c(H2)__________。(保留2位小數)答案(1)①CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(l)＋H2O(l)ΔH＝－93.8kJ·mol－1②Ⅰ該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動(2)①放熱②0.17mol·L－1·min－10.50mol·L－1解析(1)①根據CO(g)和H2(g)的燃燒熱ΔH，可寫出熱化學方程式(Ⅰ)CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1；(Ⅱ)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1。根據圖像曲線變化可寫出熱化學方程式(Ⅲ)CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(l)ΔH＝－(510－419)kJ·mol－1＝－91kJ·mol－1。根據蓋斯定律，由(Ⅱ)＋(Ⅲ)－(Ⅰ)，可得CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(l)＋H2O(l)ΔH＝－93.8kJ·mol－1。②由圖像可知催化劑I的催化效果最佳；該反應為放熱反應，達到平衡后，隨溫度升高，平衡逆向移動，CO2的轉化率降低。(2)①650℃時，根據三段式進行計算：eq\a\vs4\ac\hs10\co8(,CO（g）,＋,H2O（g）,,CO2（g）,＋,H2（g）,起始/mol,4,,2,,0,,0,轉化/mol,1.6,,1.6,,1.6,,1.6,平衡/mol,2.4,,0.4,,1.6,,1.6)故650℃時，平衡時CO轉化率為1.6÷4＝0.4>eq\f(1,3)，即溫度越高，CO平衡轉化率越低，故該反應的正反應為放熱反應。②900℃時，結合CO的平衡轉化率，根據三段式進行有關計算：eq\a\vs4\ac\hs10\co8(,CO（g）,＋,H2O（g）,,CO2（g）,＋,H2（g）,起始/mol,3,,2,,0,,0,轉化/mol,1,,1,,1,,1,平衡/mol,2,,1,,1,,1)0～3min內v(H2O)＝eq\f(1mol,2L×3min)≈0.17mol·L－1·min－1，平衡時c(H2)＝eq\f(1mol,2L)＝0.50mol·L－1。12.(2021·天津卷節選)CS2是一種重要的化工原料。工業上可以利用硫(S8)與CH4為原料制備CS2，S8受熱分解成氣態S2，發生反應2S2(g)＋CH4(g)CS2(g)＋2H2S(g)(1)某溫度下，若S8完全分解成氣態S2。在恒溫密閉容器中，S2與CH4物質的量比為2∶1時開始反應。①當CS2的體積分數為10%時，CH4的轉化率為________。②當以下數值不變時，能說明該反應達到平衡的是________(填序號)。a.氣體密度 b.氣體總壓c.CH4與S2體積比 d.CS2的體積分數(2)一定條件下，CH4與S2反應中CH4的平衡轉化率、S8分解產生S2的體積分數隨溫度的變化曲線如圖所示。據圖分析，生成CS2的反應為________(填“放熱”或“吸熱”)反應。工業上通常采用在600～650℃的條件下進行此反應，不采用低于600℃的原因是___________________________________________________。答案(1)30%d(2)放熱600℃時甲烷平衡轉化率高達99%，低于600℃時，S2濃度明顯偏小，且反應速率慢解析(1)①在恒溫密閉容器中，S2與CH4物質的量比為2∶1時開始反應，eq\a\vs4\ac\hs10\co8(,2S2,＋,CH4,,CS2,＋,2H2S,始（mol/L）,2a,,a,,0,,0,轉（mol/L）,2x,,x,,x,,2x,平（mol/L）,2a－2x,,a－x,,x,,2x)CS2的體積分數為10%，即eq\f(x,3a)＝10%，解得x＝0.3a，則CH4的轉化率為30%。②a.恒容容器，質量不變，故密度一直不變，故密度不變不一定平衡，不選；b.反應前后氣體的物質的量不變，故壓強也一直不變，故壓強不變不一定平衡，不選；c.CH4與S2體積比一直為1∶2，故不一定平衡，不選；d.CS2的體積分數不變說明反應已經達到了平衡，故選d。(2)由圖可知，隨溫度升高，甲烷的轉化率降低，故反應為放熱反應。工業上通常采用在600～650℃的條件下進行此反應，不采用低于600℃的原因是600℃時甲烷平衡轉化率高達99%，低于600℃時，S2濃度明顯偏低，且反應速率慢。13.(雙選)(2021·汕頭模擬)在密閉容器中的一定量混合氣體發生反應：xA(g)＋yB(g)zC(g)，達到平衡時，測得A的濃度為0.5mol·L－1，在溫度不變的條件下，將容器的體積擴大到兩倍，再達到平衡，測的A的濃度降低為0.35mol·L－1。下列有關判斷正確的是()A.x＋y＜zB.B的濃度增大 C.C的體積分數降低D.平衡向逆反應方向移動答案CD解析A.在溫度不變的條件下，將容器的體積擴大到兩倍瞬間，A的濃度是原來一半，為0.25mol/L，再次達到平衡時A的濃度為0.35mol/L，擴大容器體積相當于減小壓強，A的濃度增大，則平衡逆向移動，所以x＋y＞z，故A錯誤；B.平衡逆向移動，則B濃度增大，但B濃度小于原來平衡濃度，故B錯誤；C.平衡逆向移動則C的體積分數降低，故C正確；D.根據A分析知，平衡逆向移動，故D正確。14.(雙選)(2021·邵陽模擬)工業生產苯乙烯是利用乙苯的脫氫反應：eq\o(,\s\up10(560℃))(正反應吸熱)針對上述反應，在其他條件不變時，下列說法正確的是()A.在保持體積一定的條件下，充入較多的乙苯，可以提高乙苯的轉化率B.在保持壓強一定的條件下，充入稀有氣體，有利于提高苯乙烯的產率C.在保持其他條件一定的情況下，降低溫度，可以提高乙苯的轉化率D.僅從平衡移動的角度分析，工業生產苯乙烯選擇恒壓條件優于恒容條件答案BD解析A.在保持體積一定的條件下，充入較多的乙苯，反應體系的壓強增大，平衡逆向移動，乙苯的轉化率降低，故A錯誤；B.保持壓強一定的條件下，充入稀有氣體，相當于減小了各組分的濃度，生成物濃度減小的程度大，平衡正向移動，苯乙烯的產量增加，故B正確；C.該反應是吸熱反應，降低溫度，平衡向著放熱的逆向移動，乙苯的轉化率降低，故C錯誤；D.該反應是體積增大的反應，恒容體系中，隨著反應的進行，體系的壓強增大，平衡逆向移動，不利于苯乙烯的生成，故恒壓條件優于恒容條件，故D正確。15.(2021·全國甲卷節選)二氧化碳催化加氫制甲醇，有利于減少溫室氣體二氧化碳。二氧化碳加氫制甲醇的總反應可表示為：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49kJ·mol－1合成總反應在起始物n(H2)/n(CO2)＝3時，在不同條件下達到平衡，設體系中甲醇的物質的量分數為x(CH3OH)，在t＝250℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105Pa下的x(CH3OH)～t如圖所示。(1)圖中對應等壓過程的曲線是________，判斷的理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)當x(CH3OH)＝0.10時，CO2的平衡轉化率α＝____________，反應條件可能為____________________或________________。答案(1)b反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向進行，甲醇物質的量分數減小(2)33.33%5×105Pa、210℃9×105Pa、250℃解析(1)總反應的熱化學方程式：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49kJ/mol，升高溫度，平衡逆向進行，甲醇物質的量分數減小，b曲線為等壓線，反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向進行，甲醇物質的量分數減小；(2)當x(CH3OH)＝0.10時，設生成甲醇物質的量為y，三段式列式計算：eq\a\vs4\ac\hs10\co8(,CO2（g）,＋,3H2（g）,,CH3OH（g）,＋,H2O（g）,起始量（mol）,1,,3,,0,,0,變化量（mol）,y,,3y,,y,,y,平衡量（mol）,1－y,,3－3y,,y,,y)eq\f(y,4－2y)＝0.1，解得y＝eq\f(1,3)mol，CO2的平衡轉化率α＝eq\f(\f(1,3)mol,1mol)×100%≈33.33%，等溫線a上分析得到，反應條件是9×105Pa、250℃，等壓線b上，反應條件5×105Pa、210℃。熱點強化練11化工生產中的速率與平衡圖像分析1.(2021·山東六市模擬)甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料，利用合成氣(CO和H2)在催化劑的作用下合成甲醇，發生的反應為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0。一定條件下，往一密閉容器中充入一定量的CO(g)與H2(g)，該反應的平衡常數K隨溫度變化的曲線如圖1所示，反應體系中CO的平衡轉化率α(CO)與溫度和壓強的關系如圖2所示，下列說法錯誤的是()A.圖1中曲線a能正確反映該反應的平衡常數與溫度的變化關系B.圖2中p1>p2>p3C.在不同溫度、壓強下進行該反應，α(CO)不可能相等D.若α(CO)＝α(H2)(H2的平衡轉化率)，則合成氣中eq\f(n（H2）,n（CO）)＝2.0答案C解析由題干可知該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，平衡常數減小，故題圖1中曲線a能正確反映該反應的平衡常數和溫度的變化關系，A正確；該反應是氣體分子數減少的反應，增大壓強，平衡正向移動，α(CO)增大，故其他條件不變時，壓強越大，CO的平衡轉化率越大，p1>p2>p3，B正確；其他條件不變，溫度升高，CO的平衡轉化率減小，其他條件不變，壓強增大，CO的平衡轉化率增大，故在不同溫度、壓強下進行該反應，α(CO)可能相等，C錯誤；當反應物的投料比等于化學計量數之比時，反應物的轉化率相等，故eq\f(n（H2）,n（CO）)＝2.0時α(CO)＝α(H2)，D正確。2.(雙選)(2020·江蘇卷)CH4與CO2重整生成H2和CO的過程中主要發生下列反應CH4(g)＋CO2(g)2H2(g)＋2CO(g)ΔH＝＋247.1kJ·mol－1H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)ΔH＝＋41.2kJ·mol－1在恒壓、反應物起始物質的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1條件下，CH4和CO2的平衡轉化率隨溫度變化的曲線如圖所示。下列有關說法正確的是()A.升高溫度、增大壓強均有利于提高CH4的平衡轉化率B.曲線B表示CH4的平衡轉化率隨溫度的變化C.相同條件下，改用高效催化劑能使曲線A和曲線B相重疊D.恒壓、800K、n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1條件下，反應至CH4轉化率達到X點的值，改變除溫度外的特定條件繼續反應，CH4轉化率能達到Y點的值答案BD解析升高溫度有利于題中第一個反應正向進行，有利于提高CH4的平衡轉化率，但增大壓強有利于題中第一個反應逆向進行，不利于提高CH4的平衡轉化率，A項錯誤；由題述反應及起始反應物的物質的量比可知，平衡時CO2的轉化率比CH4的高，則曲線B表示CH4的平衡轉化率隨溫度的變化，B項正確；使用催化劑只能加快化學反應速率，對化學平衡無影響，即曲線A和曲線B不能相重疊，C項錯誤；恒壓、800K、n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1條件下，反應至CH4轉化率達到X點的值，通過增大n(CO2)或減小壓強繼續反應，可以使CH4的轉化率從X點提高到Y點，D項正確。3.(雙選)利用CH3OH和CO的羰基化反應可以制備CH3COOH：CH3OH(g)＋CO(g)CH3COOH(g)ΔH。T1時，在體積為2L的剛性密閉容器中通入0.20molCH3OH(g)和0.22molCO(g)發生上述反應，測得甲醇的轉化率隨溫度變化的關系如圖所示。下列有關說法正確的是()A.T1～T2內，溫度升高，平衡逆向移動，故該反應的ΔH<0B.B、C、D三點的逆反應速率：B點>C點>D點C.T1時，若保持溫度、壓強不變，則達到平衡狀態時，甲醇的轉化率α：40%<α<80%D.T2時，保持其他條件不變，向已達到平衡的容器中再通入0.08molCH3OH，0.20molCO和0.60molCH3COOH，則平衡不移動答案AD解析由題給圖像可知，溫度升高，甲醇的平衡轉化率降低，說明平衡逆向移動，該反應的ΔH<0，A項正確。B、C、D三點時反應均達到平衡，此時正逆反應速率相等，由于溫度T3>T2>T1，且B點到D點的過程中甲醇的轉化率也逐漸降低，說明反應物的濃度D點>C點>B點，故正反應速率D點>C點>B點，逆反應速率D點>C點>B點，B項錯誤。T1時，若保持溫度、壓強不變，則隨著反應的進行容器體積縮小，相較于溫度、體積不變時，平衡正向移動，甲醇的轉化率α>80%，C項錯誤。T2時，反應達到平衡狀態時甲醇的轉化率為60%，列出三段式后計算可得平衡常數K＝30；此時保持其他條件不變，再向容器中通入0.08molCH3OH，0.20molCO和0.60molCH3COOH，Qc＝30＝K，平衡不移動，D項正確。4.控制含碳、氮、硫的化合物等大氣污染物對打造宜居環境具有重要意義。用NH3消除NO污染的反應原理如下：4NH3＋6NO5N2＋6H2O，不同溫度條件下，NH3與NO的物質的量之比分別為3∶1、2∶1、1∶1時，得到NO脫除率曲線如圖所示。(1)曲線c對應NH3與NO的物質的量之比是________。(2)曲線a中NO的起始濃度為4×10－4mg·m－3，從A點到B點經過0.8s，該時間段內NO的脫除速率為____________mg·m－3·s－1。答案(1)1∶1(2)1×10－4解析(1)兩種反應物存在的反應，增大一種反應物的量可提高另一種反應物的轉化率，根據圖像，曲線c的NO脫除率最低，即NO的轉化率最低，所以NO在總反應物中的比例最高，符合的是n(NH3)∶n(NO)的物質的量之比1∶1；(2)曲線a中NO的起始濃度為4×10－4mg/m3，從A點到B點經過0.8s，根據圖像，NO的脫除率從55%上升到75%，則該段時間內NO的脫除量為c＝4×10－4mg/m3×(75%－55%)＝8×10－5mg/m3，時間間隔為Δt＝0.8s，所以該段時間內NO的脫除速率為＝eq\f(8×10－5mg/m3,0.8s)＝1.0×10－4mg/(m3·s)。5.(1)NHeq\o\al(＋,4)硝化過程的離子方程式是2NHeq\o\al(＋,4)＋3O22HNO3＋2H2O＋2H＋，恒溫時在亞硝酸菌的作用下發生該反應，實驗測得在其他條件一定時，NHeq\o\al(＋,4)硝化反應的速率隨溫度變化曲線如下圖A所示，溫度高于35℃時反應速率迅速下降的原因可能是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)亞硝酸鹽含量過高對人和動植物都會造成直接或間接的危害，因此要對亞硝酸鹽含量過高的廢水進行處理。處理亞硝酸鹽的方法之一是用次氯酸鈉將亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽，反應方程式是ClO－＋NOeq\o\al(－,2)=NOeq\o\al(－,3)＋Cl－。在25℃和35℃下，分別向NOeq\o\al(－,2)初始濃度為5×10－3mol/L的溶液中按不同的投料比eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n（ClO－）,n（NOeq\o\al(－,2)）)))加入次氯酸鈉固體(忽略溶液體積的變化)，平衡時NOeq\o\al(－,2)的去除率和溫度、投料比的關系如上圖B所示，a、b、c、d四點ClO－的轉化率由小到大的順序是________________，35℃時該反應的平衡常數K＝________(保留三位有效數字)。答案(1)溫度過高使亞硝酸菌變性(2)d、c、b、a2.67解析(1)由圖A可知35℃時反應速率迅速下降是因為反應中有亞硝酸菌參與，而溫度過高會使細菌亞硝酸菌中的蛋白質發生變性，從而導致速率變慢。(2)由圖像可知，a、b兩點溫度相同，都是25℃，由a點到b點，投料比eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(n（ClO－）,n（NOeq\o\al(－,2)）)))不斷增大，可以理解為不斷增加n(ClO－)，NOeq\o\al(－,2)的去除率不斷增大，而ClO－的轉化率不斷減小，所以ClO－的轉化率：a>b，同理可得：c>d，而b、c兩點，投料比相同，由b到c升高溫度，而NOeq\o\al(－,2)的去除率不斷減小，說明正反應是放熱反應，則ClO－的轉化率b>c，所以a、b、c、d四點ClO－的轉化率由小到大的順序是：d、c、b、a；NOeq\o\al(－,2)的初始濃度為5×10－3mol/L，35℃當投料比為2的時候，NOeq\o\al(－,2)的去除率為80%，平衡時NOeq\o\al(－,2)的轉化量為5×10－3mol/L×80%＝4×10－3mol/L，用三段式進行計算：eq\a\vs4\ac\hs10\co8(,ClO－,＋,NOeq\o\al(－,2),,NOeq\o\al(－,3),＋,Cl－,始（mol/L）,1×10－2,,5×10－3,,0,,0,轉（mol/L）,