专题九 化学反应速率 化学平衡

[考纲要求] 1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。 2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。 3.了解化学反应的可逆性。 4.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。 5.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律。 6.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。

考点一 化学反应速率及其影响因素的实验探究问题 考点一　化学反应速率及其影响因素的实验探究问题 知识精讲 用上式进行某物质反应速率计算时需注意以下几点： (1)浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。 (2)化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是即时速率，且计算时取正值。

(3)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。 (4)计算反应速率时，若给出的是物质的量的变化值，要转化为物质的量浓度的变化值(计算时一定要除以体积)，再进行计算。 (5)对于可逆反应，通常计算的是正、逆反应抵消后的总反应速率，当达到平衡时，总反应速率为零。(注：总反应速率也可理解为净速率)。

2.“四大影响因素”的深度剖析 浓度、温度、压强、催化剂是影响化学反应速率的四大外界因素，此外反应物颗粒大小对化学反应速率也有一定的影响。 (1)浓度：对有气体参加的反应或在溶液中发生的反应产生影响，在其他条件不变时都符合“浓快稀慢”的原理。 (2)压强：

注意　①压强对反应速率的影响是通过改变反应物的浓度来实现的。②压强只对有气体参加的反应产生影响。③向气体反应体系中充入不参与反应的气体时，对反应速率的影响。恒容：充入稀有气体(或非反应气体)→总压增大→物质的浓度不变(活化分子的浓度不变)→反应速率不变；恒压：充入稀有气体(或非反应气体)→体积增大→物质的浓度减小(活化分子的浓度减小)→反应速率减小。 (3)温度：温度升高，化学反应速率增大。升高温度，无论是吸热反应还是放热反应，反应速率都增大。

(4)催化剂：①催化剂能改变(增大或减小)化学反应速率，但不能使本来不会发生的反应变成可以发生的。②对可逆反应来说，正反应的催化剂同时也是逆反应的催化剂，催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，对化学平衡状态无影响，生产过程中使用催化剂主要是为了提高生产效率。 对于反应物颗粒大小：固体物质颗粒越小，总表面积越大，反应速率越快；反之越慢。

题组集训 题组一　对化学反应速率的综合考查 1.(2014·北京理综，12)一定温度下，10 mL 0.40 mol·L－1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。 t/min 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9

下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(　　) A.0～6 min的平均反应速率： v(H2O2)≈3.3×10－2 mol·L－1·min－1 B.6～10 min的平均反应速率： v(H2O2)<3.3×10－2 mol·L－1·min－1 C.反应到6 min时，c(H2O2)＝0.30 mol·L－1 D.反应到6 min时，H2O2分解了50%

答案　C

2.Ⅰ.一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示： (1)从反应开始到10 s时，用Z表示的反应速率为_____________。 (2)该反应的化学方程式为_______________________________。

(3)10 s后的某一时刻(t1)改变了外界条件，其速率随时间变化的情况如图所示。则下列说法正确的是________(填序号)。 A.t1时刻，增大了X的浓度 B.t1时刻，升高了体系温度 C.t1时刻，缩小了容器体积 D.t1时刻，使用了催化剂

Ⅱ.已知：反应aA(g)＋bB(g) cC(g)，某温度下，在2 L的密闭 容器中投入一定量的A、B，两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。 (1)经测定前4 s内v(C)＝0.05 mol·L－1·s－1，则该反应的化学方程式为___________________________________________________。

(2)请在图中将生成物C的物质的量浓度随时间的变化曲线绘制 出来。 (3)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为 甲：v(A)＝0.3 mol·L－1·s－1； 乙：v(B)＝0.12 mol·L－1·s－1 丙：v(C)＝9.6 mol·L－1·min－1； 则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为________。

解析　Ⅰ . (1)分析图像知Δc(Z)＝ ＝0.79 mol·L－1，v(Z)＝ ＝0.079 mol·L－1·s－1。 (2)由各物质转化的量：X为0.79 mol，Y为0.79 mol，Z为 1.58 mol，可知方程式中各物质的化学计量数之比为1∶1∶2，则化学方程式为X(g)＋Y(g) 2Z(g)。 (3)由图像可知，外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增大X的浓度、升高体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率，A、B错误；

由(2)中的反应方程式可知，该反应为反应前后气体体积不变的反应，缩小容器体积或增大压强，均可同等程度地增大正、逆反应速率，C正确； 使用催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率，D正确。 Ⅱ.(1)前4 s内，Δc(A)＝0.8 mol·L－1－0.5 mol·L－1＝0.3 mol·L－1，v(A)＝0.3 mol·L－1÷4 s＝0.075 mol·L－1·s－1；v(A)∶v(C)＝a∶c＝(0.075 mol·L－1·s－1)∶(0.05 mol·L－1·s－1)＝3∶2，由图像知，在12 s时Δc(A)∶Δc(B)＝(0.6 mol·L－1)∶(0.2 mol·L－1)＝3∶1＝a∶b，则a、b、c三者的比例为3∶1∶2，所以该反应的化学方程式为3A(g)＋B(g) 2C(g)。

(2)生成物C的浓度从0开始增加，到12 s时达到最大，Δc(A)∶Δc(C)＝a∶c＝3∶2，所以Δc(C)＝2×0 (2)生成物C的浓度从0开始增加，到12 s时达到最大，Δc(A)∶Δc(C)＝a∶c＝3∶2，所以Δc(C)＝2×0.6 mol·L－1÷3＝0.4 mol·L－1。

答案　Ⅰ.(1)0.079 mol·L－1·s－1　 (2)X(g)＋Y(g)===2Z(g)　 (3)CD Ⅱ.(1)3A(g)＋B(g) 2C(g) (2) (3)乙＞甲＞丙

易误警示 1.化学反应速率计算的常见错误 (1)不注意容器的容积。 (2)漏写单位或单位写错。 (3)忽略有效数字。 2.比较化学反应速率大小的注意事项 (1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同单位。 (2)比较不同时间段内的化学反应速率大小时，可先换算成同一物质表示的反应速率，再比较数值大小。

易误警示 (3)比较化学反应速率与化学计量数的比值。例如，对于一般反 应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，比较不同时间段内 的大小，若＞，则用A表示的反应速率比用B表示 的大。

题组二　“控制变量”思想在探究影响化学反应速率因素中的应用 3.(2013·安徽理综，28)某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O 转化为Cr3＋。某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下： (1)在25 ℃下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。

实验 编号 初始pH 废水样品体积/mL 草酸溶液体积/mL 蒸馏水体积/mL ① 4 60 10 30 ② 5 ③  

测得实验①和②溶液中的Cr2O 浓度随时间变化关系如图所示。 (2)上述反应后草酸被氧化为________(填化学式)。 (3)实验①和②的结果表明________；实验①中0～t1时间段反应速率v(Cr3＋)＝________mol·L－1·min－1(用代数式表示)。 (4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三： 假设一：Fe2＋起催化作用； 假设二：________； 假设三：________； ……

(5)请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。 [除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O 的浓度可用仪器测定] 实验方案 (不要求写具体操作过程) 预期实验结果和结论

解析　首先看清实验目的，确定条件改变的唯一变量，再根据图给信息进行综合分析；对于实验方案的设计也主要考虑变量的控制。 (1)要保证其他量不变，草酸用量为唯一变量，必须保证溶液的体积为100 mL，所以加入草酸和水的体积之和应为 40 mL，两者的具体体积没有要求，只需与②中数据不同即可。 (2)此反应中铬的化合价由＋6价变为＋3价，化合价降低，所以碳的化合价应升高，草酸中碳的化合价为＋3价，反应后只能变为＋4价，即生成CO2。

(3)通过图像可以明显看到，实验①的反应速率比实验②的快，故pH越小，反应速率越快，说明溶液pH对该反应的速率有影响；在0～t1时间段，Cr2O 的浓度改变了(c0－c1) mol·L－1，其反应 速率为(c0－c1)/t1 mol·L－1·min－1，所以v(Cr3＋)＝ 2(c0－c1)/t1 mol·L－1·min－1。 (4)铁明矾中除结晶水外，共有三种离子，均可能起催化作用，除Fe2＋外，还有Al3＋和SO 。

(5)要想验证假设一正确，必须确定Al3＋和SO 不起催化作用，所以可选择K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O，为了确保Al3＋和SO 的浓 度与原来的相同，所以取和铁明矾相同物质的量的 K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O。 答案　(1) (2)CO2 实验 编号 初始pH 废水样品体积/mL 草酸溶液体积/mL 蒸馏水体积/mL ③   20

(3)溶液pH对该反应的速率有影响　 (4)Al3＋起催化作用　SO 起催化作用 (5)

4.某小组利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反应来探究“条件对化学反应速率的影响”。 (1)向酸性KMnO4溶液中加入一定量的H2C2O4溶液，当溶液中的KMnO4耗尽后，溶液紫色将褪去。为确保能观察到紫色褪去，H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n(H2C2O4)∶n(KMnO4)________。

(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，该小组设计了如下实验方案： 表中x＝________ mL，理由是____________________________。 实验序号 反应温度/℃ H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 H2O V/mL c/mol·L－1 ① 25 8.0 0.20 5.0 0.010 ② 6.0 x

(3)已知50 ℃时，浓度c(H2C2O4)随反应时间t的变化曲线如下图示，若保持其他条件不变，请在坐标图中画出25 ℃时c(H2C2O4)随t的变化曲线示意图。 解析　(1)2MnO ＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O， 根据上述方程式判断，H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需满足n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥2.5。

(2)根据表中提供的数据可知，应控制，KMnO4的浓度不变，调节H2C2O4的浓度，所以x＝2.0(即总体积保持13.0 mL不变)。 (3)温度低，反应速率慢，反应达到平衡时，所用时间较长。 答案　(1)≥2.5 (2)2.0　保证其他条件不变，只改变反应物H2C2O4的浓度，从而才能达到对照实验目的 (3)如下图

思想归纳 控制变量思想是中学化学实验中常用的思想方法，对影响实验结果的因素进行控制，以达到明确各因素在实验中的作用和目的。尤其是在研究影响化学反应速率和化学平衡的因素时，由于外界影响因素较多，故要弄清某个因素的影响需控制其他因素相同或不变时再进行实验。因此，控制变量思想在这部分体现的较为充分，在近几年高考题中也考查较多，且多以探究性实验题的形式出现。

考点二 全面突破化学平衡 知识精讲 1.化学平衡状态判断的“两类标志”及“一角度” 考点二　全面突破化学平衡 知识精讲 1.化学平衡状态判断的“两类标志”及“一角度” 判断化学反应是否达到化学平衡状态，关键是看给定条件下能否推出“变量”达到“不变”。常用到的判断标志有：

(1)绝对标志

(2)相对标志 ①有气体参加的反应，气体的总压强、总体积、总物质的量不变时，当是等体积反应时，不一定达到平衡；当是不等体积反应时，达到平衡。 ②气体的密度( )、气体的平均相对分子质量 ( )不变时，要具体分析各表达式中的分子或 分母变化情况，判断是否平衡。 ③如果平衡体系中的物质有颜色，则平衡体系的颜色不变时，达到平衡。

(3)一角度 从微观的角度分析，如反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，下列各项均可说明该反应达到了平衡状态： ①断裂1 mol N≡N键的同时生成1 mol N≡N键； ②断裂1 mol N≡N键的同时生成3 mol H—H键； ③断裂1 mol N≡N键的同时断裂6 mol N—H键； ④生成1 mol N≡N键的同时生成6 mol N—H键。

2.化学平衡状态移动判断的方法和规律 (1)化学平衡移动

(2)两类方法 ①通过比较平衡破坏瞬时的正逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。 a.若外界条件改变，引起v正>v逆，此时正反应占优势，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动； b.若外界条件改变，引起v正<v逆，此时逆反应占优势，则化学平衡向逆反应方向(或向左)移动； c.若外界条件改变，虽能引起v正和v逆变化，但变化后新的v正′和v逆′仍保持相等，则化学平衡没有发生移动。

②通过比较浓度商(Q)与平衡常数(K)的大小来判断平衡移动的方向。 a.若Q>K　平衡逆向移动； b.若Q＝K　平衡不移动； c.若Q<K　平衡正向移动。 (3)外界条件对平衡移动影响的规律——勒夏特列原理 ①温度的影响：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。

②浓度的影响：增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动。 ③压强的影响：增大压强会使平衡向着气体体积减小的方向移动；减小压强会使平衡向着气体体积增大的方向移动。

(4)不能用勒夏特列原理解释的问题 ①若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。如对于H2(g)＋Br2(g) 2HBr(g)，由于反应前后气体的分子总数不变， 外界压强增大或减小时，平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变。所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。 ②催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。 ③当外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不一致时，不能用勒夏特列原理解释，如工业合成氨条件的选择。

题组集训 题组一　多角度、全方位突破化学平衡状态标志的 判定 1.在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于系数之比 (1)能说明2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)达到平衡状态的是 ________。 (2)能说明I2(g)＋H2(g) 2HI(g)达到平衡状态的是 _____。 ①③④　 ⑤

(3)能说明2NO2(g) N2O4(g)达到平衡状态的是 _________。 (4)能说明C(s)＋CO2(g) 2CO(g)达到平衡状态的是 (5)能说明A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)达到平衡状态的是 ______。 ①③④⑤　 ①②③④ ②④

2.若上述题目改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？ 答案　(1)②③④　 (2)⑤　 (3)②③④⑤　 (4)②③④ (5)②④

3.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是(　　) A.2v(NH3)＝v(CO2) B.密闭容器中c(NH3)∶c(CO2)＝2∶1 C.密闭容器中混合气体的密度不变 D.密闭容器中氨气的体积分数不变

失误防范 化学平衡标志判断“三关注” 关注反应条件，是恒容容器，还是恒压容器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成。

题组二　化学平衡状态移动方向及结果的判定 4.在一定条件下，可逆反应2NO2(g) N2O4(g)　ΔH＜0达到平 衡，当分别改变下列条件时，请填空： (1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量________________。

(2)保持压强不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量________；保持压强不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量__________。

解析　(1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，则增加了NO2的浓度，所以平衡正向移动，且NO2转化率比原来大，NO2的含量减小；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，则增加了N2O4的浓度，所以平衡逆向移动，但其进行的程度比原来的N2O4的转化率要小，所以NO2的含量减小。 (2)保持压强不变，通入一定量NO2或N2O4，不影响平衡，所以NO2的含量不变。

(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，此过程中各物质的物质的量浓度都没有发生改变，所以平衡不移动，NO2的转化率不变；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则相当于减小压强，所以平衡向生成NO2的方向移动，所以NO2的转化率会减小。 答案　(1)减小　减小　 (2)不变　不变　 (3)不变　减小

5.(2013·重庆理综，7)将E和F加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(g)＋F(s) 2G(g)。忽略固体体积，平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示。 　 压强/MPa 体积分数/% 温度/℃ 1.0 2.0 3.0 810 54.0 a b 915 c 75.0 d 1 000 e f 83.0

①b＜f　②915 ℃，2.0 MPa时E的转化率为60% ③该反应的ΔS＞0　④K(1 000 ℃)＞K(810 ℃) 上述①～④中正确的有(　　) A.4个 B.3个 C.2个 D.1个 解析　由表中数据分析得出该反应正向是吸热反应，然后逐项分析。反应E(g)＋F(s) 2G(g)是气体分子数增大的反应，压 强增大平衡逆向移动，故b<54.0；

由b到83. 0%可知转化率是增大的，温度升高，G的体积分数增大，平衡正向移动，故正反应是吸热的，由此可知f>75 由b到83.0%可知转化率是增大的，温度升高，G的体积分数增大，平衡正向移动，故正反应是吸热的，由此可知f>75.0，故b<f，①正确。 915 ℃、2.0 MPa时，G的体积分数(物质的量分数)为75.0%，设总的物质的量为4 mol，则E为1 mol，G为3 mol，根据反应E(g)＋F(s) 2G(g)可知：生成 3 mol G，消耗1.5 mol E，所以E的转化率为 ×100%＝60%，②正确。

该反应是气体分子数增大的反应，故ΔS>0，③正确。 因为该反应正向吸热，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，故④正确。 答案　A

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) 6.(2014·江苏，15改编)一定温度下，在三个体积均为1.0 L的恒容密闭容器中发生反应： 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) 容器编号 温度(℃) 起始物质的量(mol) 平衡物质的量(mol) CH3OH(g) CH3OCH3(g) H2O(g) Ⅰ 387 0.20 0.080 Ⅱ 0.40   Ⅲ 207 0.090

下列说法正确的是(双选)(　　) A.该反应的正方应为放热反应 B.达到平衡时，容器Ⅰ中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小 C.容器Ⅰ中反应到达平衡所需时间比容器Ⅲ中的长 D.若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH 0.15 mol、CH3OCH3 0.15 mol 和H2O 0.10 mol，则反应将向正反应方向进行

解析 A项，根据表格中数据，容器Ⅰ和容器Ⅲ中起始物质的量都是0. 20 mol，温度在387 ℃时，达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0 解析　A项，根据表格中数据，容器Ⅰ和容器Ⅲ中起始物质的量都是0.20 mol，温度在387 ℃时，达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0.080 mol，而温度在207 ℃时，达到平衡时CH3OCH3的物质的量为0.090 mol，说明该反应的正反应为放热反应，正确； B项，由于该反应是一个反应前后气体体积相等的反应，因此容器Ⅰ和容器Ⅱ的平衡为等效平衡，故CH3OH的体积分数一样大，错误；

C项，容器Ⅰ的温度高，反应速率快，达到平衡所需时间短，错误； D项，容器Ⅰ中的K＝ ＝4，而此时的Q＝ ≈0.67， 因此Q<K，则反应将向正反应方向进行，正确。 答案　AD

方法技巧 对于反应物或生成物只有一种的可逆反应而言，在改变物质浓度而引起化学平衡移动时应遵循或应用下列方法进行分析： (1)在温度、容积不变的容器中加入某种气体反应物(或生成物)的平衡移动问题： 对于aA(g) bB(g)＋cC(g)或bB(g)＋cC(g) aA(g)，当T、V不 变时，加入A、B、C气体，相当于给体系增大压强，但平衡移动的最终结果是由浓度决定。

方法技巧 (2)在温度、压强不变的体系中加入某种气体反应物(或生成物)的平衡移动问题： 对于aA(g) bB(g)＋cC(g)或bB(g)＋cC(g) aA(g)，当T、p不变时，加入A气体，平衡移动的最终结果与原平衡等效，相当于平衡不移动；而加入B或C，则平衡的移动由浓度决定。

考点三 全面突破化学平衡常数及转化率 知识精讲 1.化学平衡常数的全面突破 考点三　全面突破化学平衡常数及转化率 知识精讲 1.化学平衡常数的全面突破 (1)数学表达式：对于反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)来说， K＝ 注意　①不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式。如：

但在非水溶液中，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。如：

②同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。如：

因此书写平衡常数表达式及数值时，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。

(2)平衡常数的意义 ①平衡常数可表示反应进行的程度。K越大，反应进行的程度越大，K＞105时，可以认为该反应已经进行完全。转化率也能表示反应进行的程度，转化率不仅与温度有关，而且与起始条件有关。 ②K的大小只与温度有关，与反应物或生成物起始浓度的大小无关。 (3)浓度商：可逆反应进行到某时刻(包括化学平衡)时，生成物浓度的化学计量数次幂之积与反应物浓度的化学计量数次幂之积的比值称为浓度商(Q)。当Q＝K时，该反应达到平衡状态；Q＜K时，该反应向正反应方向进行；Q＞K时，该反应向逆反应方向进行。

2.转化率的全面突破 (1)转化率的计算公式 (2)转化率的变化分析： 在一恒容密闭容器中通入a mol A、b mol B发生反应aA(g)＋bB(g) cC(g)，达到平衡后，改变下列条件，分析转化率的变化情 况(用“增大”、“减小”或“不变”表示)

①再通入b mol B，α(A) ，α(B) 。 ②再通入a mol A、b mol B， 若a＋b＞c，α(A) 、α(B) ； 若a＋b＝c，α(A) 、α(B) ； 若a＋b＜c，α(A) 、α(B) 。 增大 减小 增大 增大 不变 不变 减小 减小

题组集训 1.(2014·四川理综，7)在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)＋Y(g) M(g)＋N(g)，所得实验数据如下表： 实验编号 温度/℃ 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol n(X) n(Y) n(M) ① 700 0.40 0.10 0.090 ② 800 0.080 ③ 0.20 0.30 a ④ 900 0.15 b

下列说法正确的是(　　) A.实验①中，若5 min时测得n(M)＝0.050 mol，则0至5 min 时间 内，用N表示的平均反应速率v(N)＝1.0×10－2 mol·L－1·min－1 B.实验②中，该反应的平衡常数K＝2.0 C.实验③中，达到平衡时，X的转化率为60% D.实验④中，达到平衡时，b＞0.060

假设在900 ℃时，该反应的平衡常数也为1. 0，根据实验④中的数据可知b＝0. 060，由①中数据可知在700 ℃时平衡常数约为2 假设在900 ℃时，该反应的平衡常数也为1.0，根据实验④中的数据可知b＝0.060，由①中数据可知在700 ℃时平衡常数约为2.6，结合800 ℃时平衡常数为1.0可知，温度越高，该平衡常数越小，平衡逆向移动，故b<0.060，该项错误。 答案　C

2.(2014·山东理综，29)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应： 2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g)　K1 ΔH1<0(Ⅰ) 2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g)　K2　ΔH2<0(Ⅱ) (1)4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常 数K＝________________(用K1、K2表示)。

(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0. 2 mol NO和0 (2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，10 min 时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内v(ClNO)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1，则平衡后n(Cl2)＝________ mol，NO的转化率α1＝________。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2____α1(填“>”“<”或“＝”)，平衡常数K2________(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K2减小，可采取的措施是________________________________________。

(3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2，反应为2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。含0 (3)实验室可用NaOH溶液吸收NO2，反应为2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。含0.2 mol NaOH的水溶液与0.2 mol NO2恰好完全反应得1 L溶液A，溶液B为 0.1 mol·L－1的CH3COONa溶液，则两溶液中c(NO )、c(NO )和c(CH3COO－)由大到小的顺序为________________________________________。 (已知HNO2的电离常数Ka＝7.1×10－4 mol·L－1，CH3COOH的电离常数Ka＝1.7×10－5 mol·L－1)

可使溶液A和溶液B的pH相等的方法是________。 a.向溶液A中加适量水 b.向溶液A中加适量NaOH c.向溶液B中加适量水 d.向溶液B中加适量NaOH 解析　(1)观察题给的三个方程式可知，题目所求的方程式可由(Ⅰ)×2－(Ⅱ)得到，故该反应的平衡常数K＝

(2)由题给数据可知，n(ClNO)＝7.5×10－3mol·L－1·min－1×10 min×2 L＝0.15 mol。 　　　　　　　　 2NO(g)＋ Cl2(g) 2ClNO(g) 起始物质的量/mol 0.2 0.1 0 10 min内转化的 物质的量/mol 平衡物质的量/mol 0.05 0.025 0.15 故n(Cl2)＝0.025 mol； 0.15 0.075 0.15

NO的转化率α1＝ ×100%＝75%。 其他条件保持不变，由恒容条件(2 L)改为恒压条件，因该反应是气体分子数减小的反应，平衡正向移动，NO的转化率增大，即α2>α1；平衡常数只是温度的函数，故由恒容条件改为恒压条件时平衡常数不变；要使平衡常数减小，平衡应逆向移动，因为反应(Ⅱ)是放热反应，故应升高温度。 (3)由反应方程式计算可知：c(NaNO3)＝c(NaNO2)＝0.1 mol·L－1，c(CH3COONa)＝0.1 mol·L－1；由电离平衡常数可知酸性：HNO3>HNO2>CH3COOH，酸越弱其对应盐溶液中的离子水解程度越大，则c(NO )>c(NO )>c(CH3COO－)。

由越弱越水解可知，A溶液的碱性比B溶液的碱性弱，pHA<pHB。要使pHA＝pHB，则应使pHA增大或pHB减小。 a.向溶液A中加适量水，其水解程度虽然增大，但pHA减小，不符合题意。 b.向溶液A中加适量NaOH，能使其碱性增强，pHA增大，符合题意。 c.向溶液B中加适量水，其水解程度虽然增大，但pHB减小，符合题意。 d.向溶液B中加适量NaOH，能使其碱性增强，pHB增大，不符合题意。

答案　(1)K /K2 (2)2.5×10－2　75%　>　不变　升高温度 (3)c(NO )>c(NO )>c(CH3COO－)　bc

考点四　看图识图　借图破解 知识精讲 1.图像类型 (1)浓度—时间 如A(g)＋B(g) AB(g)

(2)含量—时间—温度(压强) (C%指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数)

(3)恒压(或恒温)线 (c表示反应物的平衡浓度，α表示反应物的转化率) 图①，若p1＞p2＞p3 则正反应为气体体积 的反应，ΔH 0； 图②，若T1＞T2，则正反应为 反应。 增大 ＜ 放热

2.分析方法 (1)认清坐标系，弄清纵、横坐标所代表的意义，并与有关原理相结合。 (2)看清起点，分清反应物、生成物。浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点。 (3)看清曲线的变化趋势，注意渐变和突变，分清正、逆反应，从而判断反应特点。 (4)注意终点。例如，在浓度—时间图像上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。

(5)先拐先平。例如，在转化率—时间图像上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大。 (6)定一议二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。 3.绘图要领 一标：标原点，标横、纵坐标的物理量及单位。 二比：比照原图像，画出新图像，并标明。

题组集训 题组一　识别图像、联系规律、判断正误 1.(2014·安徽理综，10)臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为2NO2(g)＋O3(g) N2O5(g)＋O2(g)，若反应在恒容密闭容 器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是(　　) A 升高温度，平衡常数减小

0～3 s内，反应速率为v(NO2)＝0.2 mol·L－1 B 0～3 s内，反应速率为v(NO2)＝0.2 mol·L－1 C t1时仅加入催化剂，平衡正向移动 D 达平衡时，仅改变x，则x为c(O2)

解析　A项，从能量变化的图像分析，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，正确； B项，依据化学反应速率的计算公式：v(NO2)＝ ＝0.2 mol·L－1·s－1，单位不对，错误； C项，催化剂会同等程度地改变正、逆反应速率，所以加入催化剂，平衡不移动，错误； D项，增大c(O2)，平衡逆向移动，NO2的转化率降低，错误。 答案　A

2.(2014·福建理综，12)在一定条件下，N2O分解的部分实验数据如下： 下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是(　　) (注：图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间，c1、c2均表示N2O初始浓度且c1＜c2) 反应时间/min 10 20 30 40 50 c(N2O)/mol·L－1 0.100 0.090 0.080 0.070 0.060 0.050 60 70 80 90 100   0.040 0.030 0.020 0.010 0.000

解析　分析实验数据可看出，相同时间间隔内，N2O物质的量浓度变化值相同，可得出结论：N2O的分解速率与其物质的量浓度无关，故A项正确，B项错误； 分析数据可知： 0.100 mol·L－1→0.050 mol·L－1时间为50 min， 0.080 mol·L－1→0.040 mol·L－1时间为40 min， 0.060 mol·L－1→0.030 mol·L－1时间为30 min，

0.040 mol·L－1→0.020 mol·L－1时间为20 min， 0.020 mol·L－1→0.010 mol·L－1时间为10 min，所以随着N2O物质的量浓度的增大，半衰期增大，故C项错误； 转化率相等的情况下，浓度越大，所需时间越长，D项错误。 答案　A

题组二　辨别图表、提取信息、综合应用 3.2013年9月，中国华北华中地区发生了严重的雾霾天气，北京、河北、河南等地的空气污染升为6级空气污染，属于重度污染。汽车尾气、燃煤废气、冬季取暖排放的CO2等都是雾霾形成的原因。 (1)汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g) N2(g) ＋2CO2(g)　ΔH＜0，在一定温度下，在一容积固定的密闭容器中充入一定量的NO和CO，在t1时刻达到平衡状态。

①能判断该反应达到平衡状态的标志是________。 A.在单位时间内生成1 mol CO2的同时消耗了1 mol CO B.混合气体的密度不再改变 C.混合气体的平均相对分子质量不再改变 D.混合气体的压强不再变化

②在t2时刻，将容器的容积迅速扩大到原来的2倍，在其他条件不变的情况下，t3时刻达到新的平衡状态，之后不再改变条件。请在下图中补画出从t2到t4时刻正反应速率随时间的变化曲线； ③若要同时提高该反应的速率和NO的转化率，采取的措施有_______、_______。(写出2个)

(2)改变煤的利用方式可减少环境污染，通常可将水蒸气通过红热的碳得到水煤气，其反应为C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1。 该反应在______下能自发进行(填“高温”或“低温”)。 (3)已知反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，现将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到容积为2 L的恒容密闭容器中进行反应，得到如下三组数据：

实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min CO H2O H2 1 650 4 2 1.6 2.4 6 900 0.4 3 a b c d t ①实验1条件下平衡常数K＝________(保留小数点后二位)。 ②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a、b必须满足的关系是____________。

③该反应的ΔH________0(填“＜”或“＞”)；若在900 ℃时，另做一组实验，在此容器中加入10 mol CO,5 mol H2O,2 mol CO2,5 mol H2，则此时v正______v逆(填“＜”、“＞”或“＝”)。 解析　(1)①该反应为气体分子数减小的放热反应。 A项，均指正反应速率，B项，密度始终不变，A、B均不能作为标志；②扩大体积，反应物、生成物浓度均减小，正逆反应速率均减小，但正反应速率减小更多；③要提高反应速率和NO的转化率可通入CO或缩小体积。

(2)该反应为熵增的吸热反应，若要使ΔG＝ΔH－TΔS＜0，必须采取高温条件。 (3)①　　　　 　 CO(g)＋ H2O(g) CO2(g)＋H2(g) 起始(mol·L－1) 2 1 0 0 平衡(mol·L－1) 1.2 0.2 0.8 0.8 ②若a＝b，转化率相同，起始量越小，转化率越大，所以a＜b。

③实验2中，若CO、H2O起始量为4、2，则H2的平衡量为0.8，小于实验1中H2的平衡量，说明升温平衡左移，ΔH应小于0， 所以反应应向逆反应方向移动，v正＜v逆。

答案　(1)①CD ② ③增大压强　向容器中再充入CO气体(答案合理即可) (2)高温 (3)①2.67　②a＜b　③＜ ＜