文档内容
专题 09 化学反应速率与化学平衡
1．了解化学反应速率的概念、化学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，能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向；
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
考纲
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活、生产和科学研究领域中的重要作
用。
化学反应速率与化学平衡是高中化学重要理论主干知识,试题难度一般较大,特别是
原理综合题型,将多个知识点组合在一起,客观上增加了思维容量。化学反应速率一
般考查形式如下：一是考查化学反应速率图像问题；二是考查化学反应速率的影响
因素；三是在填空题中综合考查。化学反应进行的方向和限度一般考查形式有：一
考情预测 是在选择题中某个选项考查可逆反应焓变和熵变的大小；二是考查化学平衡状态的
判断；三是与化学平衡相结合考查化学平衡常数的应用等。化学平衡的移动考查形
式固定，一般是以图像或者表格的形式为载体，考查平衡移动、化学平衡的计算、
等效平衡、平衡图像等知识点等，综合性强，难度大，为选择题中的压轴题型。在
填空题中也会结合工农业生产考查平衡状态的判断、平衡图像、化学平衡常数等。
核心素养 变化观念与平衡思想 证据推理与模型认知高频考点一 化学反应速率及影响因素
1．化学反应速率化学反应速率与化学计量数的关系。对于已知反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化学反应速率可用
不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的化学计量数之
比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。
2．影响化学反应速率的因素
(1)内因
反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系
为：v(Mg)>v(Al)。
(2)外因(其他条件不变，只改变一个条件)
3．理论解释——有效碰撞理论
(1)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。
(2)活化能：如图图中：E 为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E，E 为逆反应的活化能，反应热为E－E。
1 3 2 1 2
(3)有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
活化分子、有效碰撞与反应速率的关系。
【典例剖析】
【例1】(2022•辽宁省选择性考试)某温度下，在 恒容密闭容器中 发生反应2X(s) Y(g)
+2Z(g)，有关数据如下：
时间段/ min 产物Z的平均生成速率/ mol·L－1·min－1
0～2 0.20
0～4 0.15
0～6 0.10
下列说法错误的是( )
A．1 min时，Z的浓度大于
B．2 min时，加入 ，此时
C．3 min时，Y的体积分数约为33.3%
D．5 min时，X的物质的量为
【答案】B
【解析】A项，反应开始一段时间，随着时间的延长，反应物浓度逐渐减小，产物Z的平均生成速率逐渐
减小，则0~1 min内Z的平均生成速率大于0~2 min内的，故1 min时，Z的浓度大于0.20 mol·L-1，A正确；B项，4 min时生成的Z的物质的量为 ，6min时生成的Z的物质的量为
，故反应在4min时已达到平衡，设达到平衡时生了 ，列三段式：
根据 ，得 ，则Y的平衡浓度为0.3 mol·L-1，Z的平衡浓度为0.6 mol·L-1，平衡常数
，2min时Y的浓度为0.2 mol·L-1，Z的浓度为0.4 mol·L-1，加入 后Z的浓度变
为0.6 mol·L-1， ，反应正向进行，故 ，B错误；C项，反应生成的
Y与Z的物质的量之比恒等于1∶2，反应体系中只有Y和Z为气体，相同条件下，体积之比等于物质的量之
比， ，故Y的体积分数始终约为33.3%，C正确；D项，由B项分析可知5 min时反应处于平衡状态，
此时生成Z为0.6 mol，则X的转化量为0.6 mol，初始X的物质的量为2 mol，剩余X的物质的量为1.4 mol，
D正确；故选B。
【例2】(2022•河北省选择性考试)恒温恒容条件下，向密闭容器中加入一定量X，发生反应的方程式为
①X Y；②Y Z。反应①的速率 ，反应②的速率 ，式中 为速率常数。
图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线，图乙为反应①和②的 曲线。下列说法错误的是( )A．随 的减小，反应①、②的速率均降低
B．体系中
C．欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间
D．温度低于T 时，总反应速率由反应②决定
1
【答案】AB
【解析】由图中的信息可知，浓度随时间变化逐渐减小的代表的是X，浓度随时间变化逐渐增大的代表的
是Z，浓度随时间变化先增大后减小的代表的是Y；由图乙中的信息可知，反应①的速率常数随温度升高增大
的幅度小于反应②的。A项，由图甲中的信息可知，随c(X)的减小，c(Y) 先增大后减小，c(Z)增大，因此，反
应①的速率随c(X)的减小而减小，而反应②的速率先增大后减小，A错误；B项，根据体系中发生的反应可知，
在Y的浓度达到最大值之前，单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量，因此，v (X)= v (Y) +v(Z)，但是，
在Y的浓度达到最大值之后，单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量，故v (X) + v (Y) = v(Z)，B错误；
C项，升高温度可以可以加快反应①的速率，但是反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的，且
反应②的的速率随着Y的浓度的增大而增大，因此，欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间，C
正确；D项，由图乙信息可知，温度低于T时，k＞k，反应②为慢反应，因此，总反应速率由反应②决定，
1 2
D正确；故选AB。
【变式探究】
1．(2021•浙江6月选考)一定温度下：在NO 的四氯化碳溶液(100mL)中发生分解反应：2NO
2 5 2 5
4NO +O 。在不同时刻测量放出的O 体积，换算成NO 浓度如下表：
2 2 2 2 5
171 282
0 600 1200 2220 x
0 0
1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12
下列说法正确的是( )
A．600~1200 s，生成NO 的平均速率为5.0×10-4mol·L－1·s－1
2
B．反应2220 s时，放出的O 体积为11.8L(标准状况)
2
C．反应达到平衡时，v (N O)=2v (NO )
正 2 5 逆 2
D．推测上表中的x为3930
2．(2022•浙江省丽水市缙云中学等三校高三联考模拟)为探究HO 对HO 分解是否有催化作用，分别取
2 2 2 2
10mL30% HO (约10 mol·L-1)于四支试管中，控制其它条件相同，进行实验获得如下表数据(氧气为标准状况
2 2
下的体积)：生成氧气体积/(mL)
实验 控制温
所加药品
编号 度/℃
第1个2min 第2个2min 第3个2min
① 20 4.8 5.7 6.8
2mL0.5
② mol·L-1 30 12.8 16.7 20.2
CuSO
4
③ 40 89.6 63.0 28.0
④ 2molH O 40 2.0 3.2 4.3
2
下列有关说法不正确的是( )
A．由以上实验数据可得Cu2+对HO 分解一定有催化作用
2 2
B．温度低于40℃时，CuSO 对HO 分解催化效率随温度升高而降低
4 2 2
C．实验③第1个2min HO 的平均反应速率约为0.8
2 2
D．由实验④可得HO 分解为放热反应
2 2
3．(2021•河北选择性考试)室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：
①M+N=X+Y；②M+N=X+Z，反应①的速率可表示为v=kc2(M)，反应②的速率可表示为v=kc2(M) (k 、k
1 1 2 2 1 2
为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图，下列说法错误的是
A．0～30min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10-8mol•L-1•min-1
B．反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C．如果反应能进行到底，反应结束时62.5%的M转化为Z
D．反应①的活化能比反应②的活化能大
4．(2021•辽宁选择性考试)某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物浓度与催化剂浓度及时
间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，下列说法错误的是( )A．其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应速率越大
B．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大
C．条件①，反应速率为0.012 mol·L－1·min－1
D．条件②，降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L－1时，半衰期为62.5 min
5．(2023·陕西省长安一中高三期中)恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解2NH (g)
3
N(g)+3H(g)。测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化，如下表所示，下列说法不正
2 2
确的是( )
编号 0 20 40 60 80
① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80
② a 1.20 0.80 0.40 x
③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40
A．实验①， ，v(N )=1.0×10-5mol·L－1·min－1
2
B．实验②， 时处于平衡状态，x<0.4
C．相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大
D．相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大
分析外界因素对化学反应速率的影响时要注意以下几点
1．对于固体和纯液体反应物，其浓度可视为常数，改变用量速率不变。但固体颗粒的大小决定反应物接触面积的大小，会影响化学反应速率。
2．压强对速率的影响有以下几种情况：
(1)恒温时：增大压强――→体积缩小――→浓度增大――→化学反应速率加快。
(2)恒容时：
①充入气体反应物――→压强增大――→浓度增大――→速率加快。
②充入惰性气体――→总压强增大，但各气体物质的量浓度不变，反应速率不变。
(3)恒压时：压强不变充入惰性气体――→压强不变――→体积增大――→各物质浓度减小――→反应速
率减慢。
3．温度改变对任何反应的速率都有影响。
4．加入催化剂可以同等程度的改变正逆化学反应速率。
高频考点二 化学反应进行的方向与化学平衡状态
1．自发过程
(1)含义
在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。
(2)特点
①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。
②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
2．化学反应方向
(1)判据
(2)一般规律：
①ΔH<0，ΔS>0的反应任何温度下都能自发进行；
②ΔH>0，ΔS<0的反应任何温度下都不能自发进行；
③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。当 ΔH<0，ΔS<0时低温下反
应能自发进行；当ΔH>0，ΔS>0时，高温下反应能自发进行。
说明：对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。
2．化学平衡状态的判断(1)原则
“体系中一个变化的物理量到某一时刻不再变化”，这个物理量可作为平衡状态的“标志”。
(2)等速标志
v ＝v 是化学平衡状态的本质特征，对于等速标志的理解，要注意以下两个方面的内容：
正 逆
①用同一种物质来表示反应速率时，该物质的生成速率与消耗速率相等。
②用不同种物质来表示反应速率时必须符合两方面：a.表示两个不同的方向；b.速率之比＝浓度的变化量
之比＝物质的量的变化量之比＝化学计量数之比。
(3)浓度标志
反应混合物中各组分的浓度不变是平衡状态的宏观表现，可逆反应中各组分的物质的量、浓度、百分含量、
气体的体积分数一定时，可逆反应达到平衡状态。
(4)混合气体的平均相对分子质量()标志
①当反应物与生成物均为气体时：对于反应前后气体分子数不等的反应，为定值可作为反应达到平衡状态
的标志；对于反应前后气体分子数相等的反应，为定值不能作为反应达到平衡状态的标志。
②若有非气体参与，无论反应前后气体的分子数是否相等，为定值一定可作为反应达到平衡状态的标志。
(5)混合气体的密度(ρ)标志
①当反应物与生成物均为气体时：在恒容条件下，无论反应前后气体分子数是否相等，ρ为定值，不能作
为反应达到平衡状态的标志；在恒压条件下，对于反应前后气体分子数相等的反应，ρ为定值，不能作为反应
达到平衡状态的标志，对于反应前后气体分子数不等的反应，ρ为定值，可作为反应达到平衡状态的标志。
②当有非气体物质参与反应时：对于恒容体系，ρ为定值，可作为反应达到平衡状态的标志。
(6)混合气体的压强标志
因为恒容、恒温条件下，气体的物质的量n(g)越大则压强p就越大，则无论各成分是否均为气体，只需要
考虑Δn(g)。对于Δn(g)＝0的反应，当p为定值时，不能作为反应达到平衡状态的标志；对于Δn(g)≠0的反应，
当p为定值时，可作为反应达到平衡状态的标志。
【典例剖析】
【例1】(2022·浙江省1月选考)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)=An+(aq)
+Bn-(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质，下列说法正确的是( )
A．ΔH和ΔS均大于零 B．ΔH和ΔS均小于零
C．ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零 D．ΔH和ΔS均可能大于零或小于零
【答案】D
【解析】强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜等；有的吸热，如碳酸氢钠等，所以在水中溶解对应的ΔH
可能大于零或小于零。熵表示系统混乱程度。体系越混乱，则熵越大。AB型强电解质固体溶于水，存在熵的变化。固体转化为离子，混乱度是增加的，但离子在水中存在水合过程，这样会引发水的混乱度的变化，让水
分子会更加规则，即水的混乱度下降，所以整个溶解过程的熵变ΔS，取决于固体转化为离子的熵增与水合过
程的熵减两个作用的相对大小关系。若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即ΔS＞0，反之，熵减，即ΔS
＜0。综上所述，D项符合题意。故选D。
【例2】(2021•湖南选择性考试)(双选)已知：A(g)+2B(g) 3C(g) H＜0，向一恒温恒容的密闭容器中充
入1mol A和3mol B发生反应，t 时达到平衡状态Ⅰ，在t 时改变某一条△件，t 时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应
1 2 3
速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．容器内压强不变，表明反应达到平衡
B．t 时改变的条件：向容器中加入C
2
C．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)＞φ(Ⅰ)
D．平衡常数K：K(Ⅱ)＜K(Ⅰ)
【答案】BC
【解析】A项，为气体体积不变的反应，反应前后气体的物质的量不变，则压强始终不变，不能判定平衡
状态，故A错误；B项，t 时正反应速率瞬间不变，然后增大，可知改变的条件为向容器中加入C，故B正确；
2
C项，t 时加入C，平衡逆向移动，则平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)＞φ(I)，故C正确；D项，平衡常数与温
2
度有关，温度不变，则平衡常数K：K(Ⅱ)＝K(Ⅰ)，故D错误；故选BC。
【变式探究】
1．(2022•浙江省“七彩阳光”新高考研究联盟高三期中联考)关于化学反应的方向说法合理的是( )
A．放热反应都是自发的
B．反应产物的分子数比反应物多，则该反应ΔS＞0
C．已知某反应的ΔH>0、ΔS＞0，则温度升高反应能自发进行
D．相同温度和压强下，一种给定的物质，其 、 均为定值
2．(2022·河北省百师联盟高三第一轮复习联考)制水煤气的反应为C(s)+HO(g) CO(g)+H(g) ΔH>0，
2 2
现将一定量的原料充入一个容积不变的真空密闭容器中，在恒定温度下使其发生反应，不能说明该反应达到化
学平衡状态的是. ( )A．CO与H 的物质的量之比不变 B．H 的体积分数不再发生变化
2 2
C．混合气体压强保持不变 D．混合气体的密度不变
3．(2021•浙江6月选考)相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是( )
A．1molCH(g)＜1molH(g) B．1molHO(g)＜2molHO(g)
4 2 2 2
C．1molHO(s)＞1molHO(l) D．1molC(s，金刚石)＞1molC(s，石黑)
2 2
4．(2020•江苏卷)反应 可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正
确的是( )
A．该反应 、
B．该反应的平衡常数
C．高温下反应每生成1 mol Si需消耗
D．用E表示键能，该反应
5．(2022•浙江省丽水市缙云中学等三校高三联考模拟)在体积为2L的恒容绝热密闭容器中投入1molA和
1molB，发生反应A(s)＋B(g) C(g) ΔH＜0，2min后达到平衡，此时容器内有0.3molC。下列说法不正
确的是( )
A．若容器内混合气体压强不变，则反应达到平衡状态
B．单位时间内n(B) = n(C)
消耗 生成
生成时，则反应达到平衡状态
C．若开始时在该容器中投入1molA和2molB，则平衡时B的转化率小于30%
D．若将容器的体积压缩到原来的一半，正逆反应速率都增大
焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况
－ ＋ 永远是负值 在任何温度下过程均自发进行
＋ － 永远是正值 在任何温度下过程均非自发进行
＋ ＋ 低温为正高温为负 低温时非自发，高温时自发
－ － 低温为负高温为正 低温时自发，高温时非自发
高频考点三 化学平衡常数1．化学平衡常数
(1)概念：
在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常
数，用符号K表示。
(2)表达式：对于反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，K＝。
实例：
化学方程式 平衡常数 关系式
N(g)＋3H(g) 2NH (g) K ＝ K ＝
2 2 3 1 2
N(g)＋H(g) NH (g) K ＝ (或K )
2 2 3 2 1
2NH (g) N(g)＋3H(g) K ＝ K ＝
3 2 2 3 3
(3)意义：
①K值越大，正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大。
②K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，吸热反应，升高温度，K增大，放热反应，升高
温度，K减小。
2．平衡转化率
对于上例反应中A(g)的平衡转化率可表示为：
α(A)＝×100%{c(A)代表A的初始浓度，c (A)代表A的平衡浓度}。
0 平
【典例剖析】
【例1】(2020·三明市普通高中期末质量检测)常温常压下，O 溶于水产生的游离氧原子[O]有很强的杀菌消
3
毒能力，发生的反应如下：
反应①：O O+[O] ΔH>0 平衡常数为K
3 2 1
反应②：[O]+O 2O ΔH<0 平衡常数为K
3 2 2
总反应：2O 3O ΔH<0 平衡常数为K
3 2
下列叙述正确的是( )
A．降低温度，K减小 B．K=K +K
1 2
C．增大压强，K 减小 D．适当升温，可提高消毒效率
2
【答案】D
【解析】A项，降低温度向放热反应移动即正向移动，K增大，故A错误；B项，方程式相加，平衡常数
应该相乘，因此K=K ∙K ，故B错误；C项，增大压强，平衡向体积减小的方向移动，即逆向移动，平衡常数
1 2
不变，故C错误；D项，适当升温，反应速率加快，消毒效率提高，故D正确。故选D。
【例2】(2021•全国乙卷)一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有
机合成中的碘化剂。回答下列问题：(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是ICl，从而错过了一种新元素
的发现，该元素是_______。
(2)氯铂酸钡(BaPtCl )固体加热时部分分解为BaCl 、Pt和Cl，376.8℃时平衡常数K=1.0×104Pa2，在一硬
6 2 2 p
质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl ，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)，在376.8℃，碘蒸气初
6
始压强为 。376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则P =_______ kPa，反应2ICl(g)=I(g)
Icl 2
+Cl(g)的平衡常数K=_______(列出计算式即可)。
2
(3)McMorris测定和计算了在136~180℃范围内下列反应的平衡常数K。
p
2NO(g)+2ICl(g) 2NOCl (g)+ I (g) K
2 p1
2NOCl (g) 2NO (g)+ Cl(g) K
2 p2
得到 和 均为线性关系，如下图所示：
①由图可知，NOCl分解为NO和Cl 反应的ΔH_______0(填“大于”或“小于”)
2
②反应2ICl(g)=I (g) +Cl(g)的K=_______(用K 、K 表示)：该反应的ΔH _______0(填“大于”或“小
2 2 p1 p2
于”)，写出推理过程_______。
(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(v)光的照射下机理为：
NOCl+ →
+NOCl→2NO+Cl
2其中 表示一个光子能量， 表示NOCl的激发态。可知，分解1mol的NOCl需要吸收
_______mol光子。
【答案】(1)溴(或Br) (3)24.8
(3)①大于 ②K ·K 大于 设T/＞T，即 ，由图可知：
p1 p2
则：
，即 ，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于0
(4)0.5
【解析】(1)红棕色液体，推测为溴单质，因此错过发现的元素是溴(或Br)；
(2)由题意玻376.8℃时璃烧瓶中发生两个反应：BaPtCl (s) BaCl (s)+ Pt (s)+2 Cl (g)、Cl(g)+I (g)
6 2 2 2 2
2ICl(g)。BaPtCl (s) BaCl (s)+ Pt (s)+2 Cl (g)的平衡常数K=1.0×104Pa2，则平衡时p2(Cl )=
6 2 2 p 2
1.0×104Pa2，平衡时p(Cl )=100Pa，设到达平衡时I(g)的分压减小pkPa，则：
2 2
376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5kPa，则0.1+20.0+p=32.5，解得p=12.4，则平衡时
P =2pkPa=2×12.4kPa=24.8kPa；则平衡时，I(g)的分压为(20.0-p)kPa=(20×103-12.4×103)Pa，
Icl 2
24.8kPa=24.8×103Pa，p(Cl )=0.1kPa=100Pa，因此反应2ICl(g)=I (g) +Cl (g)的平衡常数K=
2 2 2
；(3)①结合图可知，温度越高， 越小，lgKp 越大，即Kp 越大，说明升高温
2 2
度平衡2NOCl (g) 2NO (g)+ Cl (g)正向移动，则NOCl分解为NO和Cl 反应的大于0；②Ⅰ. 2NO(g)
2 2
+2ICl(g) 2NOCl (g)+ I (g) K ；Ⅱ.2NOCl (g) 2NO (g)+ Cl (g) K ；Ⅰ+Ⅱ得2ICl(g)=I (g)
2 p1 2 p2 2+Cl(g)，则2ICl(g)=I (g) +Cl (g)的K= K ·K ；该反应的ΔH大于0；推理过程如下：设 ，即 ，
2 2 2 p1 p2
由图可知： 则：
，即 ，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于
0；(4)Ⅰ. NOCl+ → ，Ⅱ. +NOCl→2NO+Cl ，Ⅰ+Ⅱ得总反应为2NOCl+hv=2NO+Cl ，因此
2 2
2molNOCl分解需要吸收1mol光子能量，则分解1mol的NOCl需要吸收0.5mol光子。
【变式探究】
1．(2022·山东省高三第三次联考)一定温度下，反应MgCl (l) Mg(l) +Cl (g)达到平衡时，下列说法错
2 2
误的是( )
A．该反应的平衡常数K=c(Cl )
2
B．将容器体积压缩为原来一半，当体系再次达到平衡时，Cl 的浓度增大
2
C．减小氯气浓度，平衡正向移动，平衡常数不变
D．温度升高该反应的化学平衡常数K增大
2．在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的起始浓度和平衡浓度如下表，下列说法错误的是( )
物质 X Y Z
起始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.2 0
平衡浓度/(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1
A．反应达到平衡时，X的转化率为50%
B．反应可表示为X＋3Y 2Z，平衡常数为1 600
C．其他条件不变时，增大压强可使平衡常数增大
D．改变温度可以改变该反应的平衡常数
3．某温度下2 L密闭容器中3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如表所示，下列说法正确的是(
)
X Y W
n(起始状态)/mol 2 1 0
n(平衡状态)/mol 1 0.5 1．5
A．该温度下，此反应的平衡常数表达式是K＝
B．其他条件不变，升高温度，若W的体积分数减小，则此反应ΔH<0C．其他条件不变，使用催化剂，正、逆反应速率和平衡常数均增大，平衡不移动
D．其他条件不变，当密闭容器中混合气体密度不变时，表明反应已达到平衡
4．已知反应X(g)＋Y(g) R(g)＋Q(g)的平衡常数与温度的关系如表所示。830 ℃时，向一个2 L的
密闭容器中充入0.2 mol X和0.8 mol Y，反应初始4 s内v(X)＝0.005 mol/(L·s)。下列说法正确的是( )
温度/℃ 700 800 830 1 000 1 200
平衡常数 1.7 1.1 1.0 0.6 0.4
A.4 s时容器内c(Y)＝0.76 mol/L
B.830 ℃达平衡时，X的转化率为80%
C.反应达平衡后，升高温度，平衡正向移动
D.1 200 ℃时反应R(g)＋Q(g) X(g)＋Y(g)的平衡常数K＝0.4
【
5．在3种不同条件下，分别向容积为2L的恒容密闭容器中充入2molA和1molB，发生反应：2A(g)+B(g)
2C(g) ΔH=QkJ/mol。相关条件和数据见下表：
实验编号 实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ
反应温度/℃ 700 700 750
达平衡时间/min 40 5 30
平衡时n(C)/mol 1.5 1.5 1
化学平衡常数 K K K
1 2 3
下列说法正确的是( )
A．K=K v ，平衡向正反应方向移动；
正 逆
v ＝v ，反应达到平衡状态，不发生平衡移动 ；
正 逆
v v ，平衡常数增大
正 逆
B．加入催化剂，平衡时CHCHOH(g)的浓度增大
3 2
C．恒容下，充入一定量的HO(g)，平衡向正反应方向移动
2
D．恒容下，充入一定量的CH=CH (g)，CH=CH (g)的平衡转化率增大
2 2 2 2
【答案】C
【解析】A项，该反应是一个气体分子数减少的反应，增大压强可以加快化学反应速率，正反应速率增大
的幅度大于逆反应的，故v > v ，平衡向正反应方向移动，但是因为温度不变，故平衡常数不变，A不正确；
正 逆B项，催化剂不影响化学平衡状态，因此，加入催化剂不影响平衡时CHCHOH(g)的浓度，B不正确；C项，
3 2
恒容下，充入一定量的HO(g)，HO(g)的浓度增大，平衡向正反应方向移动，C正确；D项，恒容下，充入一
2 2
定量的CH=CH (g)，平衡向正反应方向移动，但是CH=CH (g)的平衡转化率减小，D不正确；故选C。
2 2 2 2
【例2】(2021•辽宁选择性考试)某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应2X(s) Y(s))
+Z(g)，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是( )
A．升高温度，若c(Z)增大，则ΔH＞0
B．加入一定量Z，达新平衡后m(Y)减小
C．加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后c(Z)增大
D．加入一定量氩气，平衡不移动
【答案】C
【解析】A项，根据勒夏特列原理可知，升高温度，化学平衡向着吸热反应方向移动，而c(Z)增大，说明
平衡正向移动，故则ΔH＞0，A正确；B项，加入一定量Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，故达新平衡后
m(Y)减小，B正确；C项，加入等物质的量的Y和Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，由于X、Y均为固体，
故K=c(Z)，达新平衡后c(Z)不变，C错误；D项，加入一定量氩气，加入瞬间，X、Z的浓度保持不变，故正、
逆反应速率不变，故平衡不移动，D正确；故选C。
【例3】(2022•全国甲卷)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法
之一是将金红石(TiO)转化为TiCl ，再进一步还原得到钛。回答下列问题：
2 4
(1) TiO 转化为TiCl 有直接氯化法和碳氯化法。在 时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
2 4
(ⅰ)直接氯化：TiO(s)＋2Cl(g)= TiCl (g)＋O(g) ΔH ＝172kJ·mol−1 Kp =1.0×10-2
2 2 4 2 1 1
(ⅱ)碳氯化：TiO(s)＋2Cl(g)+2C(s)=TiCl (g)＋2CO(g) ΔH ＝-51kJ·mol−1 Kp =1.2×1012Pa
2 2 4 2 2
①反应2C(s)+O(g)=2CO(g)的ΔH为_______ kJ·mol−1，Kp=_______Pa。
2
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是_______。
③对于碳氯化反应：增大压强，平衡_______移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化
率_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在1.0×105Pa，将TiO、C、Cl 以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量
2 2
分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。①反应C(s)+CO(g)=2CO(g)的平衡常数 _______ 。
2
②图中显示，在 平衡时TiO 几乎完全转化为TiCl ，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原
2 4
因是_______。
(3) TiO 碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于TiO -C“固—固”接触的措施是_______。
2 2
【答案】(1) ①-223 1.2×1014
②碳氯化反应气体分子数增加，∆H小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接
氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程
③向左 变小
(2) ①7.2×105 ②为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl 产品，提高效益
4
(3)将两固体粉碎后混合，同时鼓入Cl，使固体粉末“沸腾”
2
【解析】(1)①根据盖斯定律，将“反应ⅱ-反应ⅰ”得到反应2C(s)+O(g)=2CO(g)，则∆H=-51kJ/
2
mol-172kJ/mol=-223kJ/mol；则Kp= = =1.2×1014Pa；②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，因
为碳氯化反应气体分子数增加，∆H小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化
的体系气体分子数不变、且是吸热过程；③对应碳氯化反应，气体分子数增大，依据勒夏特列原理，增大压强，
平衡往气体分子数减少的方向移动，即平衡向左移动；该反应是放热反应，温度升高，平衡往吸热方向移动，
即向左移动，则平衡转化率变小。(2)①从图中可知，1400℃，体系中气体平衡组成比例CO 是0.05，TiCl 是
2 40.35，CO是0.6，反应C(s)+CO(g)=2CO(g)的平衡常数Kp(1400℃)= =
2
Pa=7.2×105Pa；②实际生产中需要综合考虑反应的速率、产率等，以达到最佳效益，实际反应温度远高于
200℃，就是为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl 产品。(3)固体颗粒越小，比表面积越大，反应
4
接触面积越大。有利于TiO – C“固-固”接触，可将两者粉碎后混合，同时鼓入Cl，使固体粉末“沸腾”，
2 2
增大接触面积。
【变式探究】
1．将等物质的量的N 、H 气体充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：N(g)＋
2 2 2
3H(g) 2NH (g) ΔH＜0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时，下表中关于新平衡与原平衡
2 3
的比较正确的是( )
选项 改变条件 新平衡与原平衡比较
A 增大压强 N 的浓度一定变小
2
B 升高温度 N 的转化率变小
2
C 充入一定量H H 的转化率不变，N 的转化率变大
2 2 2
D 使用适当催化剂 NH 的体积分数增大
3
2．(2022·辽宁省丹东市五校高三联考)NO 和NO 存在平衡：2NO (g) NO(g) ΔH＜0。下列分析
2 2 2 2 2 4
错误的是( )
A．断裂2molNO (g)中的共价键需能量小于断裂1molN O(g)中的共价键所需能量
2 2 4
B．1mol平衡混合气体中含N原子的物质的量大于1mol
C．恒容升温，由于平衡逆向移动导致气体颜色变深
D．恒温时，缩小容积，气体颜色变深是平衡正向移动导致的
3．(2022·上海市闵行区高三质量调研考试)一定温度下，在三个体积均为1L的恒容密闭容器中发生反应：
2CHOH(g) CHOCH (g)+HO(g)
3 3 3 2
起始物质的量(mol) 平衡物质的量(mol)
容器编
温度(℃)
号
CHOH(g) CHOCH (g) HO(g)
3 3 3 2
① 387 0.20 0.080 0.080
② 387 0.40
③ 207 0.20 0.090 0.090
下列说法正确的是( )
A．该反应的正反应为吸热反应B．达到平衡时，容器①中的CHOH体积分数比容器②中的小
3
C．若容器①中反应达到平衡时增大压强，则各物质浓度保持不变
D．若起始向容器①中充入CHOH 0.10mol、CHOCH 0.10mol、HO 0.10mol，则反应将向正反应方向进
3 3 3 2
行
4．(2018•江苏卷)(双选)一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反
应2SO (g)+ O (g) 2SO (g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：
2 2 3
下列说法正确的是( )
A．v< v，c< 2c B．K > K ，p> 2p
1 2 2 1 1 3 2 3
C．v< v，α(SO ) >α (SO ) D．c> 2c，α(SO )+α(SO )<1
1 3 1 2 3 2 2 3 2 3 3 2
5．(2022·浙江省6月选考)主要成分为HS的工业废气的回收利用有重要意义。
2
(1)回收单质硫。将三分之一的HS燃烧，产生的SO 与其余HS混合后反应：
2 2 2
。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为
c(H S)=2.0×10-5mol·L－1、c(SO )= 5.0×10-5mol·L－1、c(H O)=4.0×10-3mol·L－1，计算该温度下的平衡常数
2 2 2
_______。
(2)热解HS制H。根据文献，将HS和CH 的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，
2 2 2 4
发生如下反应：
Ⅰ 2HS(g) 2H(g)+ S (g) ΔH ＝170kJ·mol−1
2 2 2 1
Ⅱ CH(g)+ S (g) CS(g)+2H(g) ΔH ＝64kJ·mol−1
4 2 2 2 2
总反应：
Ⅲ 2HS(g)+CH(g) CS(g)+4H(g)
2 4 2 2
投料按体积之比V(H S)：V(CH )=2：1，并用N 稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得H 和
2 4 2 2
CS 体积分数如下表：
2
温度/℃ 950 1000 1050 1100 1150
H/V(%) 0.5 1.5 3.6 5.5 8.5
2CS/V(%) 0.0 0.0 0.1 0.4 1.8
2
请回答：
①反应Ⅲ能自发进行的条件是_______。
②下列说法正确的是_______。
A．其他条件不变时，用Ar替代N 作稀释气体，对实验结果几乎无影响
2
B．其他条件不变时，温度越高，HS的转化率越高
2
C．由实验数据推出HS中的S-H键强于CH 中的 键
2 4
D．恒温恒压下，增加N 的体积分数，H 的浓度升高
2 2
③若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图
_______。
④在1000℃，常压下，保持通入的HS体积分数不变，提高投料比[V(H S)：V(CH )]，HS的转化率不变，
2 2 4 2
原因是_______。
⑤在950℃~1150℃范围内(其他条件不变)，S(g)的体积分数随温度升高发生变化，写出该变化规律并分析
2
原因_______。
化学平衡图像题的解题流程
