第2章 化学反应的方向、限度与速率

一、选择题（本题包括15小题，每小题3分，共45分） 1.已知：CaCO3(s) ==== CaO(s)＋CO2(g) ΔH＞0，ΔS＞0，则该反应能自发进行的条件是（ ） A.低温 B.高温 C.任何温度下都能自发进行 D.任何温度下都不能自发进行

【解析】选B。ΔG＝ΔH－TΔS＜0时反应能自发进行，因ΔH＞0，ΔS＞0则在高温下ΔG可能小于零。

2.在2 L密闭容器内，某气体反应物在2 s内由8 mol变为7.2 mol，则该反应的平均反应速率为（ ） A.0.4 mol／(L·s) B.0.3 mol／(L·s) C.0.2 mol／(L·s) D.0.1 mol／(L·s) 【解析】选C。根据反应速率的计算公式v=Δc/Δt= (0.8 mol/2 L)/2 s=0.2 mol／(L·s),所以答案选C。

3.在一定温度下，可逆反应2A(g)+B (g)C (g)+ D (g)达到平衡的标志是（ ） A.C的生成速率和B的消耗速率相等 B.v正(A)=2v正(B) C.2v正(A)=v逆(B) D.反应混合物中A、B、C、D的质量分数不再发生变化

【解析】选D。C的生成速率和B的消耗速率相等，指的都是正反应方向，不能判断平衡，A错。B与A的原理相同，B错。C虽然指的是正、逆反应，但是正、逆反应速率不相等，C错。D中反应混合物中A、B、C、D的质量分数不再发生变化，说明已经到达平衡，D正确。

4.已知：C(s)＋CO2(g) 2CO(g) ΔH＞0，该反应 达到平衡后，下列条件有利于反应向正方向进行的是 （ ） A.降低温度和增大压强 B.降低温度和减小压强 C.升高温度和减小压强 D.升高温度和增大压强 【解析】选C。根据该反应的特点，该反应是一个吸热的气体分子数增大的反应，所以升高温度和减小压强有利于反应正向进行。

5.(2010·潍坊高二检测)现有下列两个图像： 下列反应中符合上述图像的是（ ） A.N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＜0 B.2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g) ΔH＞0

C.4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＜0 D.H2(g)＋CO(g) C(s)＋H2O(g) ΔH＞0 【解析】选B。由Ⅰ知升高温度，生成物浓度增加，平衡向正反应方向移动，正反应吸热；由Ⅱ知，增大压强，逆反应速率大于正反应速率，即平衡向逆反应方向移动，则该反应为气体体积增大的反应，故B项符合。

6.体积相同的甲、乙两个容器中，均充有等物质的量的 SO2和O2，在相同温度下发生反应：2SO2+O2 2SO3， 并达到平衡。在这过程中，甲容器保持体积不变，乙容 器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为p%，则乙 容器中SO2的转化率（ ） A.等于p% B.大于p% C.小于p% D.无法判断

【解析】选B。设乙容器压强保持1.01×105 Pa，因甲 容器中体积保持不变，2SO2+O2 2SO3的正反应是个 气体体积缩小的反应，达到平衡时，混合气体的总压强 小于1.01×105 Pa。甲容器相当于乙容器反应达到平衡 后又减小压强，平衡向逆反应方向移动，则甲容器中 SO2的转化率低，乙容器中（定压）SO2的转化率高。以 此得答案为B。

7.一定条件下反应N2+3H2 2NH3 ΔH＜0达平衡， 当单独改变下述条件后有关叙述一定错误的是（ ） A.加催化剂，v正和v逆都发生变化，且变化的倍数相等 B.加压，v正和v逆都增大，且v正增加倍数大于v逆增加倍数 C.降温，v正和v逆都减少，且v正减少倍数小于v逆减少倍数 D.增加c(N2)，v正和v逆都增大，且v正增加倍数大于v逆增加倍数

【解析】选D。此题可由勒·夏特列原理进行推断。加入催化剂正、逆反应速率都变化，变化倍数相等，A正确。加压，v正和v逆都增大，但是平衡向气体分子数减小的方向移动，所以v正增加倍数大于v逆增加倍数，B正确。降温，正逆反应速率都减小，但是平衡正向移动，所以v正减少倍数小于v逆减少倍数，C正确。增加c(N2)的瞬间，正反应速率增大，但是逆反应速率不变，所以D错误，可得正确选项为D。

8.将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并 在一定条件下发生反应：2A(g)＋B(g) 2C(g)，若经 2 s 后测得C的浓度为0.6 mol/L，现有下列几种说法： ①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol/(L·s) ②用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol/(L·s) ③2 s时物质A的转化率为70% ④2 s时物质B的浓度为0.7 mol/L 其中正确的是（ ） A.①③ B.①④ C.②③ D.③④

【解析】选B。根据 ， v(C)＝ ＝0.3 mol/(L·s)； v(A)＝v(C)＝0.3 mol/(L·s)； v(B)＝ v(C)＝0.15 mol/(L·s)； 2 s时消耗A的物质的量为： 0.3 mol/(L·s)×2 L×2 s＝1.2 mol， 所以A的转化率为 ， 2 s时，c(B)＝1 mol/L－0.15 mol/(L·s)×2 s＝ 0.7 mol/L。

9.将A与B的混合气体分别置于恒压容器甲和恒容容器乙 中，发生如下反应：2A（g）+2B（g） 3C（g） ΔH＜0。下列说法不正确的是（ ） A.在相同温度下，甲容器中加入2 mol A和2 mol B，乙 容器中加入3 mol C，若甲容器经30 s达到平衡状态， 则乙容器达到平衡时所需要的时间大于30 s B.在相同条件下两容器内的反应均达到化学平衡状态， 升温时甲、乙两容器中的平衡均逆向移动 C.在相同条件下两容器内的反应均达到化学平衡状态， 升温时甲、乙两容器中反应速率均增大

D.在相同的温度和压强下，用甲容器分别进行反应。第一次加入2 mol A和2 mol B；第二次加入2 mol A、 2 mol B和3 mol C；第三次加入4 mol C。分别达到化学平衡状态时，C的物质的量百分含量分别为x、y、z，则x、y、z的大小关系是x=y≠z 【解析】选D。A项两容器的配料是等效的，但是条件不同，甲相当于在乙的基础上不断加压，反应速率快故乙容器达到平衡时所需要的时间大于30 s；B项ΔH＜0说明正反应放热，升温时甲、乙两容器中的平衡均逆向移

动；C项升温，反应速率增大；D项前后3次配料可等同于第一次加入3 mol C，第二次加入6 mol C，第三次加入4 mol C，但由于甲容器是恒压容器，故达到平衡状态时与原平衡等效，x、y、z相等。

10.（2010·全国卷Ⅱ）在相同条件下，下列说法错误的是（ ） A.氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度 B.碘在碘化钾溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度 C.醋酸在醋酸溶液中电离的程度大于在纯水中电离的程度 D.工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气可提高SO2的利用率

【解析】选C。A选项由于在饱和食盐水中有大量的 Cl-，会抑制氯气与水的反应，从而降低氯气在饱和食 盐水中的溶解度，所以A说法正确；B选项由于碘化钾溶 液中存在大量的I-，存在着I2+I- I3-的平衡，碘的 溶解度增大，B选项正确；C选项对于弱电解质来说，浓 度越大电离程度越小，醋酸在醋酸溶液中电离的程度小 于在纯水中电离的程度，故C错误；D选项利用勒·夏特 列原理可知，用过量的空气相当于增大了氧气的浓度， 平衡向正反应方向移动，故可提高SO2的利用率，D说法 正确。

11.(2010·宿州高二检测)一定条件下，对于可逆反应 X(g)＋3Y(g) 2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为 c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分 别为0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.08 mol/L，则下列判断 正确的是（ ） A.c1∶c2＝3∶1 B.平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3 C.X、Y的转化率相等 D.c1的取值范围为0.04 mol/L＜c1＜0.14 mol/L

【解析】

（1）设反应是从正反应开始达到平衡状态，将Z全部转化为X和Y。 X（g） + 3Y（g） 2Z（g） 平衡（mol/L）： 0.1 0.3 0.08 转化（mol/L）：0.04 0.12 0.08 起始（mol/L）：c1=0.14 c2=0.42 c3=0

（2）假设反应是从逆反应开始达到平衡状态，将X、Y全部转化为Z。 X（g） + 3Y（g） 2Z（g） 平衡（mol/L）：0.1 0.3 0.08 转化（mol/L）：0.1 0.3 0.2 起始（mol/L）：c1=0 c2=0 c3=0.28 所以0＜c1＜0.14,0＜c2＜0.42,0＜c3＜0.28,D选项错误。

12.(2010·福州高二检测)某温度下，可逆反应m A(g)+ n B(g) p C(g)的平衡常数为K，下列对K的说法正 确的是（ ） A.K值越大，表明该反应越有利于C的生成，反应物的转 化率越大 B.若缩小反应器的容积，能使平衡正向移动，则K增大 C.温度越高，K一定越大 D.如果m+n=p，则K=1

【解析】选A。K值越大则正反应进行的程度越大，在反应物浓度不变的情况下，反应物的转化率越高，A正确。K只与温度有关，当温度不变时，其他任何条件的改变都不会引起K值的变化，B错。由于不知道反应的热量变化情况，所以温度升高或降低时无法确定平衡移动的方向，K值如何变化也就无法确定，C错。若m+n=p，则当所有的浓度均为1时K=1，其他浓度时，K值不一定等于1，D错。

13.在恒容密闭容器中存在下列平衡：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)。CO2(g)的平衡物质的量浓度［CO2］ 与温度T的关系如下图所示。下列说法错误的是（ ）

A.反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的 ΔH＞0 B.在T2时，若反应进行到状态D，则一定有v正＜v逆 C.平衡状态A与C相比，平衡状态A的［CO］小 D.若T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1＜K2

【解析】选C。由图像可知，随着温度的升高，［CO2］逐渐增大，反应正向进行，则正反应为吸热反应，ΔH＞0，A正确。若反应进行到D，必须使［CO2］减小，也就是平衡逆向移动，所以就有v正＜v逆，B正确。由于从A到C的过程是一个平衡正向移动的过程，所以是［CO］浓度逐渐减小的过程，平衡状态A的［CO］大，所以C错。由于反应吸热，所以温度越高平衡正向进行的程度越大，K值就越大，所以K1＜K2，D正确。

14.对于可逆反应N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）

【解析】选C。压强越大，反应速率越大，达到平衡所需时间越短，平衡正向移动，NH3的体积分数越大，A项错误；升高温度，平衡逆向移动，N2的转化率减小，B项错误；向平衡体系中加入N2的瞬间，正反应速率突然增大，逆反应速率逐渐增大，C项正确；使用催化剂，反应速率增大，达到平衡的时间减少，D项错误。

15.下列事实不能用勒·夏特列原理解释的是（ ） A.溴水中有平衡：Br2+H2O HBr+HBrO，当加入AgNO3 溶液后，溶液颜色变浅 B.对CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)，平衡体系增大压 强可使颜色变深 C.升高温度能够促进水的电离 D.工业上合成NH3的反应，为提高NH3的产率，理论上应 采取相对较低温度的措施

【解析】选B。当加入AgNO3溶液后，Br-和Ag+反应生成 AgBr沉淀，减小了生成物的浓度，促使平衡正向移动，所以A可以解释。B选项中的反应是气体体积不变的反应，所以增大压强，只是使有色气体的浓度增加了，平衡不会发生移动，B不可以解释。C选项由于水的电离平衡是吸热的，所以升温可以使平衡正向移动，促进了水的电离，C可以解释。因为合成氨的反应是一个放热反应，所以降低温度有利于合成氨正向进行，所以D也可以解释。

二、非选择题（本题包括6小题，共55分） 16.(8分)将等物质的量的A、B混合于2 L的密闭容器 中，发生如下反应3A(g)＋B(g) xC(g)＋2D(g)，经 5 min 后，测得D的浓度为0.5 mol/L，c(A)∶c(B)＝ 3∶5，C的平均反应速率为0.1 mol/(L·min).求： (1)此时A的浓度c(A)＝_____mol/L，反应开始前容器中 的A、B的物质的量：n(A)＝n(B)＝_____mol。 (2)B的平均反应速率v(B)＝__________mol/(L·min)。 (3)x的值为_____。

【解析】 (1) 3A(g)＋B(g) xC(g)＋2D(g) 起始(mol)： a a 0 0 5 min时(mol)：a－1.5 a－0.5 0.5×2 ，解得a＝3，即n(A)＝n(B)＝3 mol， c(A)＝ (2)v(B)＝ ＝0.05 mol/(L·min)。 (3)v(C)＝ ＝0.1 mol/(L·min)，x＝2。 答案：(1)0.75 3 (2)0.05 (3)2

17.（5分） Fe3＋和I-在水溶液中的反应如下： 2I-＋2Fe3+ 2Fe2+＋I2(水溶液) (1)当上述反应达到平衡后，加入CCl4萃取I2，且温度不 变，化学反应速率_____(填“增大”、“减小”或“不 变”)，v（正）_____v（逆）(填“＞”、“＜”或 “＝”)，平衡_____(填“向右”、“向左”或“不”) 移动。

(2)上述反应的正反应速率和I－、Fe3＋的浓度关系为： v＝k[c(I－)]m·[c(Fe3＋)]n(k为常数)。 c(I－)/mol/L c(Fe3＋)/mol/L v/mol/(L·s) ① 0.20 0.80 0.032k ② 0.60 0.40 0.144k ③ 0.80 0.20 0.128k 通过所给的数据计算得知： 在v＝k[c(I－)]m·[c(Fe3＋)]n中，m、n的值为_____. A.m＝1，n＝1 B.m＝1，n＝2 C.m＝2，n＝1 D.m＝2，n＝2

I－浓度对反应速率的影响_____(填“大于”、“小于”或“等于”)Fe3＋浓度对反应速率的影响。 【解析】(1)加入CCl4萃取了I2，减小了生成物浓度，反应速率降低，从而使得v（正）＞v（逆），导致平衡向右移动。 (2)将表中的三组数据代入公式v＝k[c(I－)]m· [c(Fe3＋)]n得m和n的值分别为2和1，所以I－浓度对反应速率的影响大。 答案：(1)减小 ＞ 向右 (2)C 大于

18.（10分）(2010·中山高二检测)在425 ℃时，1 L密 闭容器中进行反应：H2(g)+I2(g) 2HI(g)，以不同 的方式加入反应物或生成物均能达到平衡（如下图）。

（1）图示三种情况的反应物、生成物的初始浓度和平衡浓度如下，请将空格填满。

（2）以上三种情况达到化学平衡_____（填“是”或“不是”）相同平衡状态。理由是：__________。 由图中的事实可以说明化学平衡具有哪些特征？_____________。 （3）恒温、恒容条件下，要使同一可逆反应，建立相同平衡状态的条件是什么？_______________。

【解析】（1）由图像可知，三个平衡是等效平衡。所以应该满足无论反应朝哪个方向进行，最终达到化学平衡时均是同一个平衡，所以转化成同一边（如：把H2(g)和I2(g)都转化成HI(g)，或者把HI(g)都转化成H2(g)和I2(g)）时物质的量相等，达到平衡时A、B、C三个平衡对应的各种物质的物质的量应该是相等的。所以在填写表中的信息时应该满足等效平衡的相关条件。根据条件要填写表格如下：

（2）由图像可知，在相同的温度下，三个平衡对应的各种物质的物质的量是相等的，所以三个平衡状态应该是相同的。由图中的事实可以说明化学反应达到平衡状

态时v（正）=v（逆）；平衡混合物中各物质的浓度保持不变。 （3）根据以上分析，在恒温、恒容的条件下，要想建立同一个平衡，必须是投料比相当。 答案：（1）

（2）是 同一温度下，平衡时反应物和生成物浓度完全相同 一定条件下达到平衡后，v（正）=v（逆）；平衡混合物中各物质的浓度保持不变 （3）恒温、恒容时，投料比相当，能建立相同平衡

19.（10分）在一定条件下，可逆反应A+B mC的变 化如图所示。已知纵坐标表示在不同温度和压强下生成 物C在混合物中的质量分数，p为反应在T2温度时达到平 衡后向容器加压的变化情况，问：

（1）温度T1_____T2（填“大于”、“小于”或“等于”）。 （2）正反应是反应_____（填“吸热”或“放热”）。 （3）如果A、B、C均为气体，则m_____2（填“大于”、“小于”或“等于”）。 （4）当温度和容积不变时，如在平衡体系中加入一定量的某稀有气体，则体系的压强_____（填“增大”、“减小”或“不变”），平衡_____移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）。

【解析】（1）（2）由图像可知：T1时达到平衡所用的时间短，说明T1时反应速率快，T1＞T2，由T1→T2是降温过程，C%的数值增大，说明平衡右移，该反应的正反应是放热反应。 （3）由图像可知：在T2时达到平衡后加压，C%的数值减小，说明平衡左移，该反应的正反应是气体体积增大的反应，即m＞2。 （4）在恒温恒容时，加入稀有气体，则体系的压强增大，但参加反应的各物质的浓度保持不变，所以，化学平衡不移动。

答案：（1）大于 （2）放热 （3）大于 （4）增大 不

20.（12分）（2010·上海高考）接触法制硫酸工艺 中，其主反应在450 ℃并有催化剂存在下进行：2SO2＋ O2 2SO3 ΔH=-190 kJ/mol （1）该反应所用的催化剂是_____(填写化合物名称)， 该反应450 ℃时的平衡常数________500 ℃时的平衡 常数(填“大于”、“小于”或“等于”)。 （2）该热化学反应方程式的意义是__________。

（3）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是_____。 a.v（O2）正=2v（SO3）逆 b.容器中气体的平均分子量不随时间而变化 c.容器中气体的密度不随时间而变化 d.容器中气体的分子总数不随时间而变化

（4）在一个固定容积为5 L的密闭容器中充入0. 20 mol SO2和0. 10 mol O2，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO3 0 （4）在一个固定容积为5 L的密闭容器中充入0.20 mol SO2和0.10 mol O2，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO3 0.18 mol，则v（O2）=_____mol·L-1·min-1；若继续通入0.20 mol SO2和0.10 mol O2，则平衡_____移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)，再次达到平衡后，_____mol＜n(SO3)＜_____mol。

【解析】（1）工业制硫酸时二氧化硫催化氧化使用的催化剂是五氧化二钒（V2O5）；该反应正反应为放热反应，故温度越高化学平衡常数越小；（2）该热化学方程式表示的是450 ℃时，2 mol SO2气体和1 mol O2气体完全反应生成2 mol SO3气体时放出的热量为190 kJ；（3）根据化学平衡状态的特征，容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化、分子总数不随时间变化时，说明反应达到平衡状态；（4）当达到平衡时，容器中

SO3的物质的量为0.18 mol，则v（SO3）=0.072 mol· L-1·min-1，则v（O2）=0.036 mol·L-1·min-1；再继续通入0.20 mol SO2和0.10 mol O2时，平衡向正反应方向移动，再次达到平衡时，SO3的物质的量介于0.36 mol和0.40 mol之间。 答案：（1）五氧化二钒 大于 （2）在450 ℃时，2 mol SO2气体和1 mol O2气体完全反应生成2 mol SO3气体时放出的热量为190 kJ （3）b、d （4）0.036 向正反应方向 0.36 0.40

21.（10分）在2 L密闭容器中，800 ℃时反应2NO(g)＋ O2(g) 2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表： (1)写出该反应的平衡常数表达式：K＝_____。已知： K(300 ℃)＞K(350 ℃)，该反应是_____反应。

(2)如图中表示NO2的变化的曲线 是_____。用O2表示从0～2 s内 该反应的平均速率v＝_____。 (3)能说明该反应已经达到平衡 状态的是_____。 a.v(NO2)=2v(O2) b.容器内压强保持不变 c.v逆(NO)＝2v正(O2) d.容器内的密度保持不变

(4)为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是_____。 a.及时分离出NO2气体 b.适当升高温度 c.增大O2的浓度 d.选择高效的催化剂 【解析】（1）该反应的平衡常数表达式：K＝ ；平衡常数只与温度有关，平衡常数越大， 说明在该温度下反应物转化成生成物的限度越大，反应

的转化率越大，K(300 ℃)＞K(350 ℃)，说明低温有利于反应物的转化，该反应的正反应是放热反应。（2）从图上起始浓度看：反应物的浓度随时间变化越来越小，直到平衡时不再减少，图和数据表明，3秒时化学反应达到平衡。曲线c是NO的浓度随时间变化的曲线，曲线d是O2的浓度随时间变化的曲线。生成物的浓度随时间变化越来越大，直到某一时刻，达到平衡时浓度不再增大。本图中有两条从零浓度开始浓度逐渐增大的曲线，根据化学方程式中的系数关系，NO的浓度减少

等于NO2的浓度增加，从图中变化幅度看，曲线b的浓度变化符合系数关系，所以曲线b是表示NO2的浓度随时间变化的曲线。用NO表示从0～2 s内该反应的平均速率 v（NO）= =3× 10-3 mol·L-1·s-1，化学反应速率之比等于系数之比， 用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v（O2）＝ v（NO）=1.5×10-3 mol·L-1·s-1。（3）一定条件下的可逆反应，当正逆反应速率相等时，化学反应达到

平衡状态，其特征是各物质的浓度不再发生改变，对于反应前后气体体积不等的可逆反应，在密闭容器中，由于浓度不变，物质的量也不再改变，压强也不再改变，b、c正确。化学反应速率之比等于系数之比，a判断无论可逆反应达到平衡与否，都成立，不是平衡特有的条件。d判断：化学反应遵循质量守恒定律，反应前后的质量不发生改变，密闭容器体积不变，所以密度始终不发生改变，它不是平衡判断的标志。（4）a.及时分离出NO2气体，平衡向正反应方向移动了，但是随着反应

物浓度的减小，反应速率也减小了；b. 适当升高温度，虽然反应速率提高了，由于正反应是放热反应，不利于平衡的正向移动；c 物浓度的减小，反应速率也减小了；b.适当升高温度，虽然反应速率提高了，由于正反应是放热反应，不利于平衡的正向移动；c.增大O2的浓度，O2是反应物，增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动，增大浓度化学反应速率增大，符合题意；d.选择高效的催化剂，只能增大化学反应速率，平衡不会发生移动。 答案：(1) 放热 (2)b 1.5×10－3 mol/(L·s) (3)b、c (4)c

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