第12講 化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的綜合應(yīng)用及圖象

1、描述化學(xué)平衡建立的過程。知道平衡常數(shù)（濃度平衡常數(shù)）的含義及其表達(dá)式。能利用化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。
2、理解外界條（濃度，壓強(qiáng)、溫度、催化劑等）對反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響，認(rèn)識其一般規(guī)律。
3、了解化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。
　
一、化學(xué)平衡常數(shù)（濃度平衡常數(shù)）及轉(zhuǎn)化率的應(yīng)用
1、化學(xué)平衡常數(shù)
　 （1）化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式

　
（2）化學(xué)平衡常數(shù)表示的意義
　　平衡常數(shù)數(shù)值的大小可以反映可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度大小，值越大，反應(yīng)進(jìn)行越完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越高，反之則越低。
2、有關(guān)化學(xué)平衡的基本計(jì)算
(1)物質(zhì)濃度的變化關(guān)系
反應(yīng)物：平衡濃度＝起始濃度-轉(zhuǎn)化濃度
生成物：平衡濃度＝起始濃度+轉(zhuǎn)化濃度
其中，各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于它們在化學(xué)方程式中物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比。
(2)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率(α)：α＝ ×100％
(3)在密閉容器中有氣體參加的可逆反應(yīng)，在計(jì)算時(shí)經(jīng)常用到阿伏加德羅定律的兩個(gè)推論：
恒溫、恒容時(shí)： ；恒溫、恒壓時(shí)：n1/n2=V1/V2
(4)計(jì)算模式
濃度(或物質(zhì)的量) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
起始 m n O O
轉(zhuǎn)化 ax bx cx dx
平衡 m-ax n-bx cx dx
α(A)=（ax/m）×100％
ω(C)＝ ×100％
(3)化學(xué)平衡計(jì)算的關(guān)鍵是準(zhǔn)確掌握相關(guān)的基本概念及它們相互之間的關(guān)系�；瘜W(xué)平衡的計(jì)算步驟，通常是先寫出有關(guān)的化學(xué)方程式，列出反應(yīng)起始時(shí)或平衡時(shí)有關(guān)物質(zhì)的濃度或物質(zhì)的量，然后再通過相關(guān)的轉(zhuǎn)換，分別求出其他物質(zhì)的濃度或物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)化率。概括為：建立解題模式、確立平衡狀態(tài)方程。說明：
　　①反應(yīng)起始時(shí)，反應(yīng)物和生成物可能同時(shí)存在；
　�、谟捎谄鹗紳舛仁侨藶榭刂频模�故不同的物質(zhì)起始濃度不一定是化學(xué)計(jì)量數(shù)比，若反應(yīng)物起始濃度呈現(xiàn)計(jì)量數(shù)比，則隱含反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率相等，且平衡時(shí)反應(yīng)物的濃度成計(jì)量數(shù)比的條。
　�、燮鹗紳舛�，平衡濃度不一定呈現(xiàn)計(jì)量數(shù)比，但物質(zhì)之間是按計(jì)量數(shù)反應(yīng)和生成的，故各物質(zhì)的濃度變化一定成計(jì)量數(shù)比，這是計(jì)算的關(guān)鍵。
二、學(xué)習(xí)化學(xué)平衡應(yīng)注意的三個(gè)問題
1、等效平衡：在兩種不同的初始狀態(tài)下，同一個(gè)可逆反應(yīng)在一定條(定溫、定容或定溫、定壓)下分別達(dá)到平衡時(shí)，各組成成分的物質(zhì)的量(或體積)分?jǐn)?shù)相等的狀態(tài)。在恒溫恒容條下，建立等效平衡的一般條是：反應(yīng)物投料量相當(dāng)；在恒溫恒壓條下，建立等效平衡的條是：相同反應(yīng)物的投料比相等。
　　2、平衡移動(dòng)的思維基點(diǎn)：
　　(1)“先同后變”，進(jìn)行判斷時(shí)，可設(shè)置相同的平衡狀態(tài)(參照標(biāo)準(zhǔn))，再根據(jù)題設(shè)條觀察變化的趨勢；
　　(2)“不為零原則”，對于可逆反應(yīng)而言，無論使用任何外部條，都不可能使其平衡體系中的任何物質(zhì)濃度變化到零。
3、在實(shí)際生產(chǎn)中，需要綜合考慮反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、原料選擇、產(chǎn)量和設(shè)備等各方面情況，以確定最佳生產(chǎn)條。合成氨選擇的適宜條通常是：20Pa－50Pa、500℃左右、鐵觸媒；及時(shí)補(bǔ)充N2和H2，及時(shí)將生成氨分離出。

速率平衡圖象常見類型
解題策略：(1)首先要看清楚橫軸和縱軸意義(特別是縱軸。表示轉(zhuǎn)化率和表示反應(yīng)物的百分含量情況就完全相反)以及曲線本身屬等溫線還是等壓線。(當(dāng)有多余曲線及兩個(gè)以上條時(shí)，要注意“定一議二”)(2)找出曲線上的特殊點(diǎn)，并理解其含義。(如“先拐先平”)　(3)根據(jù)縱軸隨橫軸的變化情況，判定曲線正確走勢，以淘汰錯(cuò)誤的選項(xiàng)。
1、速率—時(shí)間圖
此類圖象定性地揭示了v正、v逆隨時(shí)間（含條改變對速率的影響）而變化的規(guī)律，體現(xiàn)了平衡的“動(dòng)、等、定、變”的基本特征，以及平衡移動(dòng)的方向．
例1、對達(dá)到平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)X+Y Z+W，在其他條不變的情況下，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率變化圖象如圖1所示，則圖象中關(guān)于X、Y、Z、W四種物質(zhì)的聚集狀態(tài)為（ ）
A．Z、W均為氣體，X、Y中有一種是氣體
B．Z、W中有一種是氣體，X、Y皆非氣體
C．X、Y、Z、W皆非氣體
D．X、Y均為氣體，Z、W中有一種為氣體

解析：經(jīng)常有一些同學(xué)錯(cuò)選B，認(rèn)為增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng)．其實(shí)，圖象告訴我們的是：增大壓強(qiáng)，加快了正、逆反應(yīng)，但逆反應(yīng)速率增大的幅度大于正反應(yīng)速率增大的幅度，由此而導(dǎo)致平衡向左移動(dòng)．而壓強(qiáng)的改變，只影響氣體反應(yīng)的速率，選項(xiàng)B所言的X、Y皆非氣體即其正反應(yīng)速率不受影響，故正確答案為A．
2、濃度—時(shí)間圖
此類圖象能說明各平衡體系組分（或某一成分）在反應(yīng)過程中的變化情況．解題時(shí)要注意各物質(zhì)曲線的折點(diǎn)（達(dá)平衡時(shí)刻），各物質(zhì)濃度變化的內(nèi)在聯(lián)系及比例符合化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系等情況．
例2、圖2表示800℃時(shí)A、B、C三種氣體物質(zhì)的濃度隨時(shí)間的變化情況，t1是到達(dá)平衡狀態(tài)的時(shí)間．試回答：（1）該反應(yīng)的反應(yīng)物是______；（2）反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率是______；（3）該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______．

解析：起始時(shí)A的濃度為2.0mol／L，B、C的濃度為0，隨著時(shí)間的推移，A的濃度降低為1.2mol／L，C的濃度升高為1.2mol／L，B的濃度升高為0.4mol/L．t1時(shí)刻后各物質(zhì)濃度不再變化，說明反應(yīng)已達(dá)平衡，得出A為反應(yīng)物，B、C為產(chǎn)物，它們濃度變化的差值之比為化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比．故正確答案為（1）A；（2）40％；（3）2A＝B＋C．
3、含量—時(shí)間—溫度（壓強(qiáng)）圖
這類圖象反映了反應(yīng)物或生成物的量在不同溫度（壓強(qiáng)）下對時(shí)間的關(guān)系，解題時(shí)要注意一定條下物質(zhì)含量不再改變時(shí)，應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡的特征．
例3、同壓、不同溫度下的反應(yīng)：
A（g）＋B（g） C（g）；△H
A的含量和溫度的關(guān)系如圖3所示，下列結(jié)論正確的是 （ ）

A．T1＞T2，△H>0 B．T1＜T2，△H>0 C．T1＞T2，△H<0 D．T1＜T2，△H<0
解析：在其他條不變的情況下，升高溫度加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間．由圖象可知，T1溫度下，反應(yīng)先達(dá)平衡，所以T1＞T2．在其他條不變的情況下，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，降低溫度平衡向放熱方向移動(dòng)．因?yàn)門1＞T2，達(dá)平衡時(shí)T1溫度下A的含量較大，即A的轉(zhuǎn)化率降低，所以升溫時(shí)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．因此該反應(yīng)的正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，即△H<0，故正確答案選C．
例4、 現(xiàn)有可逆反應(yīng)A（g）＋2B（g） nC（g）；△H<0，在相同溫度、不同壓強(qiáng)時(shí)，A的轉(zhuǎn)化率跟反應(yīng)時(shí)間（t）的關(guān)系如圖4，其中結(jié)論正確的是（）
A．p1＞p2，n＞3 B．p1＜p2，n＞3 C．p1＜p2，n＜3 D．p1＞p2，n=3

解析：當(dāng)其他條不變時(shí)，對于有氣體參加的可逆反應(yīng)，壓強(qiáng)越大，到達(dá)平衡的時(shí)間越短．圖象中曲線和橫軸平行，表明反應(yīng)已達(dá)平衡．由圖象知道，當(dāng)壓強(qiáng)為p2時(shí)，該反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間較短，故p1＜p2．在其他條不變的情況下，增大壓強(qiáng)會(huì)使化學(xué)平衡向著氣體體積縮小的方向移動(dòng)．因p1＜p2，且當(dāng)壓強(qiáng)為p1時(shí)，A的轉(zhuǎn)化率較大，所以正反應(yīng)為氣體體積增加的反應(yīng)，即1+2＜n，故正確答案選B．
4、恒壓（溫）線
該類圖象的縱坐標(biāo)為物質(zhì)的平衡濃度或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，橫坐標(biāo)為溫度或壓強(qiáng)．
例5 、對于反應(yīng)2A（g）＋B（g） 2C（g）；△H<0，下列圖象正確的是 （）

解析：首先要知道該反應(yīng)是氣體體積縮小的放熱反應(yīng)．此反應(yīng)的平衡體系受壓強(qiáng)的影響是：增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，A的轉(zhuǎn)化率增大，B的含量減小，C的含量增大．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，A的轉(zhuǎn)化率減小，B的含量增大，C的含量減�。瓵圖象雖表示B的含量隨溫度升高而增加，但若平衡是從C物質(zhì)開始反應(yīng)而建立的，則符合此反應(yīng)．另外，從反應(yīng)開始到建立平衡，溫度越高，到達(dá)平衡的時(shí)間越短．由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，建立平衡后，溫度越高，B的含量就應(yīng)越大．因此A、D圖象正確，符合上述平衡體系，B、C圖象不符合題意．
5．速率—溫度（壓強(qiáng)）圖
例6、 對于可逆反應(yīng)：A2（g）＋3B2（g） 2AB3（g）；△H<0，下列圖象中正確的是 （）

解析：該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積縮小且放熱的反應(yīng)．圖象A正確，因?yàn)闇囟壬�高，正逆反�?yīng)都加快，在二曲線相交處可逆反應(yīng)達(dá)到平衡，交點(diǎn)后逆反應(yīng)速率的增加更為明顯，與正反應(yīng)是放熱反應(yīng)相符．針對該反應(yīng)特點(diǎn)，只升溫而使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，A的含量增加；只加壓而使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，A的含量減少，B也正確．對可逆反應(yīng)，溫度越高，到達(dá)平衡的時(shí)間越短，C不合題意．圖象D表示的意義是：增大壓強(qiáng)逆反應(yīng)速率的加快比正反應(yīng)明顯，與本反應(yīng)是氣體體積減小的特點(diǎn)相悖，故正確答案為A，B

【例1】（2010重慶卷，10） 當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，下列措施：①升溫 ②恒容通入惰性氣體 ③增加CO的濃度 ④減壓 ⑤加催化劑 ⑥恒壓通入惰性氣體，能提高COCl2轉(zhuǎn)化率的是
A．①②④ B．①④⑥ C．②③⑥ D．③⑤⑥
答案B
【解析】本題考查化學(xué)平衡的移動(dòng)。該反應(yīng)為體積增大的吸熱反應(yīng)，所以升溫和減壓均可以促使反應(yīng)正向移動(dòng)。恒壓通入惰性氣體，相當(dāng)于減壓。恒容通入惰性氣體與加催化劑均對平衡無影響。增加CO的濃度，將導(dǎo)致平衡逆向移動(dòng)。
【方法提煉】對于恒容容器，通入稀有氣體，由于容器的體積不變，各組分的濃度保持不變，故反應(yīng)速率保持不變，平衡也即不移動(dòng)。若為恒壓容器，通入稀有氣體，容器的體積膨脹，對于反應(yīng)則相當(dāng)于減壓。
【例2】（2010四川理綜卷，13）反應(yīng)a (g)+bN(g) cP(g)+dQ(g)達(dá)到平衡時(shí)。的體積分?jǐn)?shù)y()與反應(yīng)條的關(guān)系如圖所示。其中：Z表示反應(yīng)開始時(shí)N的物質(zhì)的量與的物質(zhì)的量之比。下列說法正確的是
A.同溫同壓Z時(shí)，加入催化劑，平衡時(shí)Q的體積分?jǐn)?shù)增加
B.同壓同Z時(shí)，升高溫度，平衡時(shí)Q的體積分?jǐn)?shù)增加
C.同溫同Z時(shí)，增加壓強(qiáng)，平衡時(shí)Q的體積分?jǐn)?shù)增加
D.同溫同壓時(shí)，增加Z，平衡時(shí)Q的體積分?jǐn)?shù)增加。
答案：B
解析：本題考查了平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用。A項(xiàng)加入催化劑只能改變反應(yīng)速率，不會(huì)使平衡移動(dòng)。B項(xiàng)由圖像（1）知隨著溫度的升高的體積分?jǐn)?shù)降低，說明正反應(yīng)吸熱，所以溫度升高平衡正向移動(dòng)，Q的體積分?jǐn)?shù)增加。C項(xiàng)對比（1）（2）可以看出相同溫度條，壓強(qiáng)增大的體積分?jǐn)?shù)增大，所以正反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)Q的體積分?jǐn)?shù)減小。D項(xiàng)由C項(xiàng)可以判斷D也不對。
【例3】（2010全國卷1，27）（15分）在溶液中，反應(yīng)A+2B C分別在三種不同實(shí)驗(yàn)條下進(jìn)行，它們的起始濃度均為 、 及 。反應(yīng)物A的濃度隨時(shí)間的變化如下圖所示。

請回答下列問題：
（1）與①比較，②和③分別僅改變一種反應(yīng)條。所改變的條和判斷的理由是：
②_______________；
③_______________；
（2）實(shí)驗(yàn)②平衡時(shí)B的轉(zhuǎn)化率為_________；實(shí)驗(yàn)③平衡時(shí)C的濃度為____________；
（3）該反應(yīng)的 _________0，判斷其理由是__________________________________；
（4）該反應(yīng)進(jìn)行到4.0min時(shí)的平均反應(yīng)速度率：
實(shí)驗(yàn)②： =__________________________________；
實(shí)驗(yàn)③： =__________________________________。
【解析】（1）②使用了（正）催化劑；理由：因?yàn)閺膱D像可看出，兩者最終的平衡濃度相同，即最終的平衡狀態(tài)相同，而②比①所需要的時(shí)間短，顯然反應(yīng)速率加快了，故由影響反應(yīng)速率和影響平衡的因素可知是加入（正）催化劑；③升高溫度；理由：因?yàn)樵摲磻?yīng)是在溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，所以不可能是改變壓強(qiáng)引起速率的改變，又由于各物質(zhì)起始濃度相同，故不可能是改變濃度影響反應(yīng)速率，再由于③和①相比達(dá)平衡所需時(shí)間短，平衡時(shí)濃度更小，故不可能是改用催化劑，而只能是升高溫度影響反應(yīng)速率的
（2）不妨令溶液為1L，則②中達(dá)平衡時(shí)A轉(zhuǎn)化了0.04mol，由反應(yīng)計(jì)量數(shù)可知B轉(zhuǎn)化了0.08mol，所以B轉(zhuǎn)化率為 ；同樣在③中A轉(zhuǎn)化了0.06mol，則生成C為0.06mol,體積不變，即平衡時(shí)C(c)=0.06mol/L
(3) ?0；理由：由③和①進(jìn)行對比可知升高溫度后A的平衡濃度減小，即A的轉(zhuǎn)化率升高，平衡向正方向移動(dòng)，而升溫是向吸熱的方向移動(dòng)，所以正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)， ?0
（4）從圖上讀數(shù)，進(jìn)行到4.0min時(shí)，實(shí)驗(yàn)②的A的濃度為：0.072mol/L,則△C(A)=0.10-0.072=0.028mol/L， ,∴ =2 =0.014mol(L•min)-1；進(jìn)行到4.0mi實(shí)驗(yàn)③的A的濃度為：0.064mol/L：△C(A,) =0.10-0.064=0.036mol/L， ,∴ = =0.0089mol(L•min)-1
【答案】（1）②加催化劑；達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，平衡時(shí)A的濃度未變
③溫度升高；達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，平衡時(shí)A的濃度減小
（2）40%（或0.4）；0.06mol/L；（3）?；升高溫度向正方向移動(dòng)，故該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
（4）0.014mol(L•min)-1；0.008mol(L•min)-1
【命題意圖】考查基本理論中的化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡部分，一些具體考點(diǎn)是：易通過圖像分析比較得出影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的具體因素（如：濃度，壓強(qiáng)，溫度，催化劑等）、反應(yīng)速率的計(jì)算、平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算，平衡濃度的計(jì)算， 的判斷；以及計(jì)算能力，分析能力，觀察能力和字表述能力等的全方位考查。
【點(diǎn)評】本題所涉及的化學(xué)知識非�；�礎(chǔ)，但是能力要求非常高，觀察和分析不到位，就不能準(zhǔn)確的表述和計(jì)算，要想此題得滿分必須非常優(yōu)秀才行！此題與2009年全國卷II理綜第27題，及安微卷理綜第28題都極為相似，有異曲同工之妙，所以對考生不陌生！
【例4】（2010東卷，28）
（14分）硫一碘循環(huán)分解水制氫主要涉及下列反應(yīng)：
Ⅰ SO2+2H2O+I2===H2SO4+2HI
Ⅱ 2HI H2+I2
Ⅲ 2H2SO42===2SO2+O2+2H2O
（1）分析上述反應(yīng)，下列判斷正確的是 。
a．反應(yīng)Ⅲ易在常溫下進(jìn)行b．反應(yīng)Ⅰ中 氧化性比HI強(qiáng)
c．循環(huán)過程中需補(bǔ)充H2Od．循環(huán)過程中產(chǎn)生1mol O2的同時(shí)產(chǎn)生1mol H2
（2）一定溫度下，向1L密閉容器中加入1mol HI（g），發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，H2物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖所示。

0~2 min內(nèi)的平均放映速率v（HI）= 。該溫度下，H2（g）+I2（g） 2HI（g）的平衡常數(shù)= 。
相同溫度下，若開始加入HI（g）的物質(zhì)的量是原的2倍，則 是原的2倍。
a．平衡常數(shù) b．HI的平衡濃度 c．達(dá)到平衡的時(shí)間 d．平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)
（3）實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀硫酸制取H2，反應(yīng)時(shí)溶液中水的電離平衡 移動(dòng)（填“向左”“向右”或者“不”）；若加入少量下列試劑中的 ，產(chǎn)生H2的速率將增大。
a．NaNO3 b．CuSO4 c．Na2SO4 d．NaHSO3
（4）以H2為燃料可制成氫氧燃料電池。
已知 2H2（g）+O2（g）===2H2O(I) △H=-572J．mol-1
某氫氧燃料電池釋放228．8J電能時(shí)，生成1mol液態(tài)水，該電池的能量轉(zhuǎn)化率為 。
解析：(1)H2SO4在常溫下，很穩(wěn)定不易分解，這是常識，故a錯(cuò)；反應(yīng)Ⅰ中SO2是還原劑，HI是還原產(chǎn)物，故還原性SO2＞HI，則b錯(cuò)；將Ⅰ和Ⅱ分別乘以2和Ⅲ相加得：2H2O==2H2+O2，故c正確d錯(cuò)誤。
(2) υ (H2)=0. 1mol/1L/2min=0.05 mol•L-1•min-1，則υ (HI)=2 υ (H2)=0.1 mol•L-1•min-1；
2HI(g)==H2(g)+I2(g)
2 1 1
起始濃度/mol•L－1 1 0 0
變化濃度/mol•L－1： 0.2 0.1 0.1
平衡濃度/mol•L－1： 0.8 0.1 0.1

則H2(g)+I2(g)== 2HI(g)的平衡常數(shù)= =64mol/L。
若開始時(shí)加入HI的量是原的2倍，則建立的平衡狀態(tài)和原平衡是等比平衡，HI、H2、I2 的物質(zhì)的量、平衡濃度都是原的兩倍；各組分的百分含量、體積分?jǐn)?shù)相等，平衡常數(shù)相等（因?yàn)闇囟炔蛔儯�；因開始時(shí)的濃度增大了，反應(yīng)速率加快，達(dá)平衡時(shí)間不可能是原的兩倍，故選b.
（3）水的電離平衡為 ,硫酸電離出的 對水的電離是抑制作用，當(dāng) 消耗了 ， 減小，水的電離平衡向右移動(dòng)；若加入 ,溶液變成 的溶液了，不再生成H2；加入的 會(huì)和 反應(yīng)，降低 ，反應(yīng)速率減慢； 的加入對反應(yīng)速率無影響；加入CuSO4 后， 與置換出的Cu構(gòu)成原電池，加快了反應(yīng)速率，選b.
（4）根據(jù)反應(yīng)方程式，生成1mol水時(shí)放出熱量為：572kJ =286 kJ,故該電池的能量轉(zhuǎn)化率為
答案：（1）c
（2）0.1 mol•L-1•min-1 ；64mol/L；b
（3）向右；b
（4）80%
【例5】（2010廣東理綜卷，31）
（16分）硼酸（H3BO3）在食品、醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
(1)請完成B2H6氣體與水反應(yīng)的化學(xué)方程式：B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +________。
(2)在其他條相同時(shí)，反應(yīng)H3BO3 +3CH3OH B(OCH3)3 +3H2O中，H3BO 3的轉(zhuǎn)化率（ ）在不同溫度下隨反應(yīng)時(shí)間（t）的變化見圖12，由此圖可得出：

①溫度對應(yīng)該反應(yīng)的反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)的影響是____ ___
②該反應(yīng)的 _____0(填“<”、“=”或“>”).
(3)H3BO 3溶液中存在如下反應(yīng)：
H3BO 3（aq）+H2O（l） [B(OH)4]-( aq)+H+（aq）已知0.70 mol•L-1 H3BO 3溶液中，上述反應(yīng)于298達(dá)到平衡時(shí)，c平衡（H+）=2. 0 × 10-5mol•L-1，c平衡（H3BO 3）≈c起始（H3BO 3），水的電離可忽略不計(jì)，求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)（H2O的平衡濃度不列入的表達(dá)式中，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
解析：(1)根據(jù)元素守恒，產(chǎn)物只能是H2， 故方程式為B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +6H2。
(2)由圖像可知，溫度升高，H3BO 3的轉(zhuǎn)化率增大，故升高溫度是平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，△H＞O。
(3) = = =
答案：
(1) B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +6H2
(2) ①升高溫度，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng) ②△H＞O
(3) 或1.43
【鞏固練習(xí)1】(東聊城三中2010屆高三12月月考)在20L恒容的密閉容器中，加入3molSO3(g)和1mol氧氣，在某溫度下使其反應(yīng)，反應(yīng)至4min時(shí)，氧氣的濃度為0.06mol/L，當(dāng)反應(yīng)到8min時(shí)，反應(yīng)到達(dá)平衡。
（1）0min—4min內(nèi)生成O2的平均速率
v(O2)=________________
（2）整個(gè)過程中，各物質(zhì)的濃度與時(shí)間關(guān)系如圖所示，則該溫度下的平衡常數(shù)
=_____________________
（3）若起始時(shí)按下表數(shù)據(jù)投料，相同溫度下達(dá)到平衡時(shí)，三氧化硫濃度大于0.05mol/L的是__________，此時(shí)的平衡常數(shù)與（2）小題比較_____________（填“大于”、“小于”或“等于”）
ABCD
SO31mol3mol3mol0mol
SO22mol1.5mol0mol6mol
O¬22mol1mol0mol5mol

（4）物質(zhì)的濃度不再改變標(biāo)志該反應(yīng)已達(dá)平衡，下列還可以說明該反應(yīng)已達(dá)平衡的是_____（填序號）
①體系內(nèi)壓強(qiáng)不再改變
②容器內(nèi)氣體的密度不再改變
③混合氣體的平均分子量不再改變
④
⑤
答案（1）
（2）
（3）BD， 等于
（4）①③④
【鞏固練習(xí)2】（福建省福州三中2010屆高三上學(xué)期月考）2L容積不變的密閉容器中，加入1.0molA和2.2molB，進(jìn)行如下反應(yīng)：A（g）+2B（g） C（g）+D（g），在不同溫度下，D的物質(zhì)的量n（D）和時(shí)間t的關(guān)系如圖
試回答下列問題：

（1）800℃時(shí)。0—5min內(nèi)，以B表示的平均反應(yīng)速率為 。
（2）能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是 。
　　A．容器壓強(qiáng)不變 B．混合氣體中c（A）不變
　　C．2v正（B）=v逆（D） D．c（A）=c（C）
E. 混合氣體密度不變
（3）利用圖中數(shù)據(jù)計(jì)算800℃時(shí)的平衡常數(shù)= ，B的平衡轉(zhuǎn)化率為： 。該反應(yīng)為 反應(yīng)（填吸熱或放熱）。
（4）700℃時(shí)，另一2L容積不變的密閉容器中，測得某時(shí)刻各物質(zhì)的量如下：n（A）=2.2mol，n（B）=5.2mol，n（C）=1.8mol，n（D）=1.8mol，則此時(shí)該反應(yīng) 進(jìn)行（填“向正反應(yīng)方向”“向逆反應(yīng)方向”或“處于平衡狀態(tài)”）。

答案（1）0.12mol•L—1•min—1
（2）AB（2分，漏一個(gè)扣1分，錯(cuò)選不得分）
（3）1.8（mol•L—1）—1（單位可不寫）54.5％ 吸熱
（4）向正反應(yīng)方向
化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的綜合應(yīng)用及圖象單元測試
一、選擇題
1．100mL6mol/L的H2SO4與過量鋅粉反應(yīng)，一定溫度下，為了減緩反應(yīng)進(jìn)行的速率，但又不影響生成氫氣的總量，可向反應(yīng)物中加入適量的（　　）
　　A．Na2SO4固體　　　 C．NaOH溶液　　　 C．2SO4溶液　　　D．CuSO4固體
2．下列事實(shí)中，不能用勒•沙特列原理解釋的是（　　）
　　A．開啟啤酒后，瓶中馬上泛起大量泡沫
　　B．鋼鐵在潮濕的空氣中容易生銹
　　C．實(shí)驗(yàn)室中常用排飽和食鹽水的方法收集氯氣
　　D．工業(yè)上生產(chǎn)硫酸的過程中使用過量的空氣以提高二氧化硫的利用率
3．NO2溶于水生成硝酸的反應(yīng)為：3NO2(g)＋H2O(1) 2HNO3(1)＋NO(g)；△H<0。為了提高硝酸的產(chǎn)率，工業(yè)生產(chǎn)中常采取的措施是（　　）
　　A．升溫　　　 B．加水　　C．通往過量的氧氣　　　 D．減壓
4．將a g塊狀碳酸鈣跟足量鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)物損失的質(zhì)量隨時(shí)間的變化曲線如圖的實(shí)線所示，在相同的條下，將b g(a>b)粉末狀碳酸鈣與同濃度鹽酸反應(yīng)，則相應(yīng)的曲線(圖中虛線所示)正確的是（　�。�

5．在容積固定的密閉容器中存在如下反應(yīng)：A(g)＋3B(g) 2C(g)；△H<0。某研究小組研究了其他條不變時(shí)，改變某一條對上述反應(yīng)的影響，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出下列關(guān)系圖：

下列判斷一定錯(cuò)誤的是（　�。�
　　A．圖I研究的是不同催化劑對反應(yīng)的影響，且乙使用的催化劑效率較高
　　B．圖Ⅱ研究的是壓強(qiáng)對反應(yīng)的影響，且甲的壓強(qiáng)較高
　　C．圖Ⅱ研究的是溫度對反應(yīng)的影響，且甲的溫度較高
　　D．圖Ⅲ研究的是不同催化劑對反應(yīng)的影響，且甲使用的催化劑效率較高
6、同溫同壓下，當(dāng)反應(yīng)物分解了8％時(shí)，總體積也增加8％的是
A.2NH3(g) N2(g)+3H2(g) B.2NO(g) N2(g)+O2(g)
C.2NO3(g) 4NO2(g)+O2(g) D.2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)
7、對于反應(yīng)2SO2+O2 2SO3,下列判斷正確的是
A.2體積2SO2和足量O2反應(yīng)，必定生成2體積SO3
B.其他條不變，增大壓強(qiáng)，平衡必定向右移動(dòng)
C.平衡時(shí)，SO2消耗速度必定等于O2生成速度的兩倍
D.平衡時(shí)，SO2濃度必定等于O2濃度的兩倍
8、反應(yīng)：L（固）＋aG（氣） bR（氣）達(dá)到平衡時(shí)，溫度和壓強(qiáng)對該反應(yīng)的影響圖所示：圖中：壓強(qiáng)p1＞p2， x軸表示溫度，y軸表示平衡混合氣中G的體積分?jǐn)?shù)。據(jù)此可判斷

A.上述反應(yīng)是放熱反應(yīng) B.上述反應(yīng)是吸熱反應(yīng) Ｃ.a＞b D.a＜b
9、壓強(qiáng)變化不會(huì)使下列化學(xué)反應(yīng)的平衡發(fā)生移動(dòng)的是
A．H2(g)+ I2(g) 2 HI(g) B．3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)
C．2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) D．C(s)＋ CO2(g) 2CO(g)
10、放熱反應(yīng)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)在溫度t1時(shí)達(dá)到平衡，c1(CO)=c1(H2O)=1.0 mol/L，其平衡常數(shù)為1。升高反應(yīng)體系的溫度至t2時(shí)，反應(yīng)物的平衡濃度分別為c2(CO)和c2(H2O)，平衡常數(shù)為2，則
A．2 和1的單位均為mol/L B．2 <1
C．c2(CO)=c2(H2O) D．c1(CO)>c2(CO)
11、在一定溫度下，向a L密閉容器中加入1mol X氣體和2 mol Y氣體，發(fā)生如下反應(yīng)：X（g）＋2Y（g） 2Z（g） 此反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是
A.容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化 B.容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度不隨時(shí)間變化
C.容器內(nèi)X、Y、Z的濃度之比為1?2?2 D.單位時(shí)間消耗0.1mol X同時(shí)生成0.2mol Z
12、1mol X氣體跟a rnol Y氣體在體積可變的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：X（g）＋a Y（g） b Z（g）反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得X的轉(zhuǎn)化率為50％。而且，在同溫同壓下還測得反應(yīng)前混合氣體的密度是反應(yīng)后混合氣體密度的3/4，則a和b的數(shù)值可能是
A.a＝1，b＝1 B.a＝2，b＝1 C.a＝2，b＝2 D.a＝3，b＝2
13、在0.lmol/L的CH3COOH溶液中存在如下電離平衡：CH3COOH CH3COO－＋H＋對于該平衡，下列敘述正確的是
A.加入少量NaOH固體，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
B.加水，反應(yīng)速率增大，平衡向逆反應(yīng)力向移動(dòng)
C.滴加少量0.lmol/L HCl溶液，溶液中c（H＋）減少
D.加入少量CH3COONa固體，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
14、恒溫恒壓下，在容積可變的器血中，反應(yīng)2NO2（氣） N2O4（氣）達(dá)到平衡后，再向容器內(nèi)通入一定量NO2，又達(dá)到平衡時(shí)，N2O4的體積分?jǐn)?shù)
　　A.不變 　　B.增大 　　C.減小 　　D.無法判斷
15．哈伯因發(fā)明了由氮?dú)夂蜌錃夂铣砂睔獾姆椒ǘ�獲得1918年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)�，F(xiàn)向一密閉容器中充人1mol N2和3mol H2，在一定條下使該反應(yīng)發(fā)生。下列有關(guān)說法正確的是
A 達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，N2將完全轉(zhuǎn)化為NH3
B 達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，N2、H2和NH3的物質(zhì)的量濃度一定相等
C 達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，N2、H2和NH3的物質(zhì)的量濃度不再變化
D 達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率都為零
16．在一定溫度不同壓強(qiáng)（P1＜P2）下，可逆反應(yīng)2X(g) 2Y(g) + Z(g)中，生成物Z在反應(yīng)混合物中的體積分?jǐn)?shù)（ψ）與反應(yīng)時(shí)間（t）的關(guān)系有以下圖示，正確的是 （ ）

17、在密閉容器中，在一定條下，進(jìn)行下列反應(yīng)：NO(g) + CO(g) 1/2N2(g) + CO2(g)；△H = －373.2 J/mol，達(dá)到平衡后，為提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率，采取的正確措施是
A．加催化劑同時(shí)升高溫度 B．加催化劑同時(shí)增大壓強(qiáng)
C．升高溫度同時(shí)充入N2 D．降低溫度同時(shí)增大壓強(qiáng)
二、填空題
18、在密閉容器中，由一定起始濃度的氙(Xe)和F2反應(yīng)，可得到3種氟化物。各種生成物在平衡體系內(nèi)的分壓與反應(yīng)溫度的關(guān)系如右圖所示（己知?dú)怏w的分壓之比等于物質(zhì)的量之比）。

（1）420時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：____________________________；若反應(yīng)中消耗l mol Xe，則轉(zhuǎn)移電子______________mol。
（2）600～800時(shí)，會(huì)發(fā)生反應(yīng)：XeF6（g） ?XeF4（g）+ F2（g），其反應(yīng)熱△H _______0（填“>”“=”或“<”）。理由是____________________________________。
（3）900時(shí)，容器中存在的組分有________________________________
19、將2mol H2O和2mol CO置于1L容器中，在一定條下，加熱至高溫，發(fā)生如下可逆反應(yīng)：2H2O（g） 2H2＋O2 2CO＋O2 2CO2
（1）當(dāng)上述系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，欲求其混合氣體的平衡組成，則至少還需要知道兩種氣體的平衡濃度，但這兩種氣體不能同時(shí)是 和 ，或 和 。（填它們的分子式）
（2）若平衡時(shí)O2和CO2的物質(zhì)的量分別為 n（O2）平＝a mol， n（CO2）平＝b mol。試求n（H2O）平＝ 。（用含a、b的代數(shù)式表示）。
20、在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2（g）＋H2（g） CO（g）＋H2O（g），其化學(xué)平衡常數(shù)和溫度t的關(guān)系如下表：
t℃70080083010001200
0.60.91.01.72.6
回答下列問題：
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為＝ 。
（2）該反應(yīng)為 反應(yīng)（選填吸熱、放熱）。
（3）能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是 （多選扣分）。
（a）容器中壓強(qiáng)不變 （b）混合氣體中 c（CO）不變
（c）v正（H2）＝v逆（H2O） （d）c（CO2）＝c（CO）
（4）某溫度下，平衡濃度符合下式： c（CO2）•c（H2）＝c（CO）•c（H2O），試判斷此時(shí)的溫度為 ℃。
21．氯酸鉀和亞硫酸氫鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cl(-1價(jià))和S(＋6價(jià))的速率如圖所示，已知這個(gè)反應(yīng)速率隨著溶液中c(H+)增大而加快。

(1)反應(yīng)的離子方程式為________________。
　　(2)t1～t2時(shí)刻內(nèi)反應(yīng)速率增大的原因?yàn)開______________________________。
　　(3)t2～t3時(shí)刻內(nèi)反應(yīng)速率又減小的主要原因?yàn)開_________________________。
化學(xué)平衡移動(dòng)原理不僅在工業(yè)生產(chǎn)中有重要的指導(dǎo)作用，也能用于解釋生活中的一些現(xiàn)象或指導(dǎo)人們解決生活中的一些具體問題。下面舉例分析如下，供學(xué)習(xí)參考。
22、(1)化學(xué)平衡常數(shù)表示可逆反應(yīng)的進(jìn)行程度，值越大，表示_________________，值大小與溫度的關(guān)系是：溫度升高，值______________(填一定增大、一定減小、或可能增大也可能減小)。
（2）在一體積為10L的容器中，通人一定量的CO和H2O，在850℃時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：
CO(g)十H2O(g) CO2(g)十H2 (g) ；△H<0，
CO和H2O濃度變化如下圖，則 0—4min的平均反應(yīng)速率v(CO)＝______ mol／(L•min)

（3)t℃(高于850℃)時(shí)，在相同容器中發(fā)生上述反應(yīng)，容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化如上表。
①表中3min—4min之間反應(yīng)處于_________狀態(tài)； C1數(shù)值_________0.08 mol／L (填大于、小于或等于)。
②反應(yīng)在4min—5min問，平衡向逆方向移動(dòng)，可能的原因是________(單選)，表中5min—6min之間數(shù)值發(fā)生變化，可能的原因是__________(單選)。
a．增加水蒸氣 b．降低溫度 c．使用催化劑 d．增加氫氣濃度
23．利用天然氣合成氨的工藝流程示意如下：

依據(jù)上述流程，完成下列填空：
（1）天然氣脫硫時(shí)的化學(xué)方程式是
（2）n mol CH4經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生CO 0.9n mol、產(chǎn)生H2 mol（用含n的代數(shù)式表示）
（3）2CO3（aq）和 CO2反應(yīng)在加壓下進(jìn)行，加壓的理論依據(jù)是 （多選扣分）
（a）相似相溶原理 （b）勒沙特列原理 （c）酸堿中和原理
（4）由HCO3分解得到的CO2可以用于
（寫出CO2的一種重要用途）。
（5）整個(gè)流程有三處循環(huán)，一是Fe(OH)3循環(huán)，二是2CO3（aq）循環(huán)，請?jiān)谏鲜隽鞒虉D中標(biāo)出第三處循環(huán)（循環(huán)方向、循環(huán)物質(zhì)）。
24、鉀是—種活潑的金屬，工業(yè)上通常用金屬鈉和氯化鉀在高溫下反應(yīng)制取。該反應(yīng)為：
Na（l）＋Cl（l） NaCl（l）＋（g）；△H>0,該反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為：＝C（），各物質(zhì)的沸點(diǎn)與壓強(qiáng)的關(guān)系見右表。

（1）在常壓下金屬鉀轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)從反應(yīng)混合物中分離的最低溫度約為 ，而反應(yīng)的最高溫度應(yīng)低于 。
（2）在制取鉀的過程中，為了提高原料的轉(zhuǎn)化率可以采取的措施是 。
（3）常壓下，當(dāng)反應(yīng)溫度升高900℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為：＝

參考答案：
1、C 2 、B3 、C4、C5、AB6、A7、BC8、D9、A10、BC11、AB12、AD13、A14、A15、C16、 B 17、B
18．(1) Xe + 3 F2 === Xe F6 6 (2) ＞隨著溫度的升高，Xe F6（g）? Xe F4 (g) + F2 (g)平衡向右移動(dòng)，根據(jù)溫度升高平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)的原理，則該反應(yīng)的ΔH＞0。
(3) Xe F6 、Xe F4 、Xe F2 、Xe 、F2
19、（1）H2O H2， CO CO2 （2）(2－2a－b) mol
20、（1） （2）吸熱 （3）b、c （4）830
21、　(1)ClO3-＋3HSO3-＝Cl-＋3SO42-＋3H+　　　 (2)開始時(shí)，c(H＋)增大，反應(yīng)速率加快。(3)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)的物濃度減小，反應(yīng)速率減慢。
22．(1) 可逆反應(yīng)的進(jìn)行程度越大 可能增大也可能減小(2) 0.03 (3) ①平衡> ②d a
23、（1）3H2S＋2Fe(OH)3→Fe2S3＋6H2O （2）27n （3）b （4）生產(chǎn)純堿（或作制冷劑等，其它合理答案也給分） （5）
24、（1）770℃ 890℃ （2）降低壓強(qiáng)或移去鉀蒸氣 適當(dāng)升高溫度
（3）＝c（）/c（Na）

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