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高考化学二轮专题复习：化学反应的速率与化学平衡
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这是一份高考化学二轮专题复习：化学反应的速率与化学平衡，共17页。
化学反应的速率与化学平衡
【考情分析】
一、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大作用。
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活、生产和科学研究领域中的重要作用。
二、命题趋向
化学反应速率和化学平衡部分内容与旧大纲相比，增加了“了解催化剂的作用”等要求，并且引入了“平衡常数的含义和相关计算”等新增考点，删除了“理解勒夏特列原理的含义”的要求，在知识点要求的表述上也有一些变化，主要是更加强调这部分知识在生产、生活和科学研究领域的重要作用。化学反应速率和化学平衡知识一直是高考化学中考查的热点内容，化学平衡问题也比较容易设计出综合性强、难度大的试题。在复习中一是要注意对基础知识的理解，特别是要理解好化学平衡的含义；二是要注意在做题时总结解题的基本规律，同时也要提高利用这些原理分析生产、生活和科学研究领域中具体问题的能力。
复习时要在掌握各个知识点的基础上，学会运用平衡的观点理解知识点之间的联系，建立知识网络体系，提高运用知识解决问题的能力。需要提醒考生注意的是近几年高考化学试题中均涉及到了有关平衡常数的计算和应用问题，预计在2013年高考中还会有这种题型。
【知识归纳】
（一）化学反应速率
1．表示方法：用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
v = △c/△t
2．单位：mol/(L·s) ；mol/(L·min)；mmol/(L·s)。
3．相互关系：4NH3 + 5O24NO + 6H2O(g)
v(NH3):v(O2): v(NO) : v(H2O) = 4:5:4:6
（二）影响化学反应速率的因素
1．内因：反应物本身的性质。
2．外因：浓度、压强、温度、催化剂等。
（三）化学平衡
1．概念：在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组成成分的含量保持不变的状态叫化学平衡状态。
2．特点：
“等”——处于密闭体系的可逆反应，化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等。即v(正)=v(逆)≠O。这是可逆反应达到平衡状态的重要标志。
“定”——当一定条件下可逆反应一旦达平衡(可逆反应进行到最大的程度)状态时，在平衡体系的混合物中，各组成成分的含量(即反应物与生成物的物质的量，物质的量浓度，质量分数，体积分数等)保持一定而不变(即不随时间的改变而改变)。这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要依据。
“动”——指定化学反应已达化学平衡状态时，反应并没有停止，实际上正反应与逆反应始终在进行，且正反应速率等于逆反应速率，所以化学平衡状态是动态平衡状态。
“变”——任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的(与浓度、压强、温度等有关)。而与达平衡的过程无关(化学平衡状态既可从正反应方向开始达平衡，也可以从逆反应方向开始达平衡)。当外界条件变化时，原来的化学平衡即被打破，在新的条件不再改变时，在新的条件下建立起新的化学平衡。新平衡时正、逆反应速率，各组成成分的含量均与原平衡不同。
3．化学平衡常数
（1）化学平衡常数的数学表达式：
在一定条件下，可逆反应：aA+bB=cC+dD达到化学平衡时，
（2）化学平衡常数表示的意义：平衡常数数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小，K值越大，反应进行越完全，反应物转化率越高，反之则越低。
（3）影响因素：K只是温度的函数，如果正反应为吸热反应，温度升高，K值增大；如果正反应为放热反应，温度升高，K值减小。
（四）平衡移动原理
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。它是浓度、压强和温度等外界条件对平衡移动影响的概括和总结，只适用于已经达到平衡状态的可逆反应，未处于平衡状态的体系不能用此原理分析，但它也适用于其他动态平衡体系，如溶解平衡、电离平衡和水解平衡等。催化剂能够同等程度地增加正反应速率和逆反应速率，因此它对化学平衡的移动没有影响。
（五）有关化学平衡的基本计算
(1)物质浓度的变化关系
反应物：平衡浓度＝起始浓度－转化浓度
生成物：平衡浓度＝起始浓度+转化浓度
其中，各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。
(2)反应的转化率(α)：α＝×100％
(3)在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论：
恒温、恒容时： ；恒温、恒压时：n1/n2=V1/V2
(4)计算模式
浓度(或物质的量) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
起始 m n 0 0
转化 ax bx cx dx
平衡 m-ax n-bx cx dx
α(A)=（ax/m）×100％
ω(C)＝×100％
(3)化学平衡计算的关键是准确掌握相关的基本概念及它们相互之间的关系。化学平衡的计算步骤，通常是先写出有关的化学方程式，列出反应起始时或平衡时有关物质的浓度或物质的量，然后再通过相关的转换，分别求出其他物质的浓度或物质的量和转化率。概括为：建立解题模式、确立平衡状态方程。说明：
①反应起始时，反应物和生成物可能同时存在；
②由于起始浓度是人为控制的，故不同的物质起始浓度不一定是化学计量数比，若反应物起始浓度呈现计量数比，则隐含反应物转化率相等，且平衡时反应物的浓度成计量数比的条件。
③起始浓度，平衡浓度不一定呈现计量数比，但物质之间是按计量数反应和生成的，故各物质的浓度变化一定成计量数比，这是计算的关键。
（六）几个应注意的问题
1．等效平衡：在两种不同的初始状态下，同一个可逆反应在一定条件(定温、定容或定温、定压)下分别达到平衡时，各组成成分的物质的量(或体积)分数相等的状态。在恒温恒容条件下，建立等效平衡的一般条件是：反应物投料量相当；在恒温恒压条件下，建立等效平衡的条件是：相同反应物的投料比相等。
2．平衡移动的思维基点
(1)“先同后变”，进行判断时，可设置相同的平衡状态(参照标准)，再根据题设条件观察变化的趋势；
(2)“不为零原则”，对于可逆反应而言，无论使用任何外部条件，都不可能使其平衡体系中的任何物质浓度变化到零。
3．速率平衡图象题的解题策略
首先要看清楚横轴和纵轴意义(特别是纵轴。表示转化率和表示反应物的百分含量情况就完全相反)以及曲线本身属等温线还是等压线(当有多余曲线及两个以上条件时，要注意“定一议二”)；然后找出曲线上的特殊点，并理解其含义(如“先拐先平”)；再根据纵轴随横轴的变化情况，判定曲线正确走势，以淘汰错误的选项。具体情况如下：
（1）对于化学反应速率的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：
①认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。
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抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应。升高温度时，v(吸)>v(放)，在速率-时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度，v(吸)大增，v(放)小增，增大反应物浓度，v(正)突变，v(逆)渐变。
④注意终点。例如在浓度-时间图上，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。
（2）对于化学平衡的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：
①认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒沙特列原理挂钩。
②紧扣可逆反应的特征，搞清正反应方向是吸热还是放热，体积增大还是减小、不变，有无固体、纯液体物质参加或生成等。
③看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。
④看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。
⑤先拐先平。例如，在转化率-时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。
⑥定一议二。当图象中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。
【考点例析】
例1．把下列四种X溶液分别加入盛有10 mL 2 mol·L-1盐酸的烧杯中，均加水稀释到50 mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是（ ）
A．10℃20 mL 3 moL·L-1的X溶液 B．20℃30 mL 2 moL·L-1的X溶液
C．20℃10 mL 4 moL·L-1的X溶液 D．10℃10 mL 2 moL·L-1的X溶液
解析：化学反应速率随浓度的增大而加快，随浓度的降低而减慢。当在其他条件相同的情况下，温度高化学反应速率快，温度低化学反应速率慢。对本题，要比较反应速率的大小，在其他条件不变的情况下，比较速率大小，先比较浓度的大小。此时，浓度必须是混合后的浓度，由于混合后各烧杯中盐酸浓度相等，所以只要求出X的浓度是最大者反应最快，然后比较温度的高低。因反应后溶液体积为50 mL，所以X的物质的量最大者即为浓度最大。通过观察可知，混合后，A、B选项中X的浓度最大，但是二者温度不同，A项中10℃，B项中20℃，故选项B中化学反应的速率最大。
答案：B
例2．反应E + F == G在温度T1下进行，反应M + N == K在温度T2下进行，已知T1＞T2，且E和F的浓度均大于M和N的浓度（其他条件均相同），则两者的反应速率（ ）
A．前者大 B．后者大 C．一样大 D．无法判断
解析：在比较反应速率时，应主要比较反应物的性质，即内因。例如H2与F2的反应和H2与I2的反应，即使后者浓度大且温度高，反应速率也应是前者快，这是由F2和I2的化学性质的活泼程度（或其氧化能力）决定的。所以本题应为无法判断。
答案：D
例3．一定温度下，某一密闭恒容的容器内可逆反应：A(s)+3B(g)2C(g)达到平衡状态的标志是（ ）
A．C的生成速率与C的分解速率相等 B．容器内混合气体的密度不随时间而变化
C．单位时间内生成n mol A，同时生成3n mol B D．A、B、C的分子数之比为1:3:2
解析：选项A中，C的生成速率与分解速率分别就是该反应中C的正、逆反应速率，由于相等，说明该反应已达到化学平衡；容器中气体的总质量不变，容器的容积不变，无论是否达到平衡，混合气体的密度不会改变，因此B中所述不是化学平衡状态；对于该可逆反应，不论是否平衡，只要生成n mol A的同时必然生成3n mol B，它们仅表明了该反应的逆反应速率，因此选项C不能判断是否达到化学平衡状态；而选项D并不能说明反应混合物中A、B、C浓度不变，也无法判断该反应是否达到化学平衡状态。
答案：A
例4．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如下反应：2A(s) + B(g)2C(g)，若2 s后测得C的浓度为0.6 mol/L，现有下列几种说法，其中正确的是（ ）
① 用物质A表示的反应速率的平均速率为0.3 mol/(L·s) ② 用B表示的反应的平均速率为0.6 mol/(L·s)③ 2 s时物质A的转化率为70% ④ 2 s时物质B的浓度为0.7 mol/L
A．①③ B．①④ C．②③ D．③④
解析：解题时先利用所给条件列出反应式：
2 A(s) + B(g) 2 C(g)
起始浓度 mol/L 2 1 0
变化浓度 mol/L 0.6 0.3 0.6
2s后浓度 mol/L 2-0.6 1-0.3 0.6
根据化学反应速率的定义：(A)==0.3mol/(L·s)，(B)==0.15mol/(L·s)
依据转化率的定义：A的转化率 = × 100% = × 100% = 30%
而2 s时B的浓度为0.7 mol/Ｌ
答案：B
例4.用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：
3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g) Si3N4(s)＋12HCl(g) ＋Q(Q＞0)
完成下列填空：
(1)在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为2 L，3 min后达到平衡，测得固体的质量增加了2.80 g，则H2的平均反应速率___ mol／(L·min)；该反应的平衡常数表达式K=_____
(2)上述反应达到平衡后，下列说法正确的是_。
a．其他条件不变，压强增大，平衡常数K减小
b．其他条件不变，温度升高，平衡常数K减小
c．其他条件不变，增大Si3N4物质的量平衡向左移动
d．其他条件不变，增大HCl物质的量平衡向左移动
(3)一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是__。
a．3v逆(N2)=v正(H2) b．v正(HCl)=4v正(SiCl4)
c．混合气体密度保持不变 d．c(N2)：c(H2)：c(HCl)=1：3：6
（4）若平衡时H2和HCl的物质的量之比为，保持其它条件不变，降低温度后达到新的平衡时，H2和HCl的物质的量之比___(填“＞”、“=”或“＜”)。
解析：本题考查化学反应速率与化学平衡，意在考查考生的思维能力和分析、推理能力。
(31)由方程式可知固体(Si3N2)质量增加2.80 g 时，消耗n(H2)=2.80 g/140 g·mol－1×6=0.12 mol，故v(H2)=0.12 mol/(2 L·3 min)=0.02 mol/(L·min)；利用反应方程式可直接写出反应的平衡常数表达式。
(32)因反为放热反应，故反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，b正确；温度不变，加压或改变反应物的浓度等，平衡常数不变，a错误；其它条件不变，增加固体Si3N2 ，平衡不移动，d正确。
(33)利用化学反应速率之比等于化学方程式计量系数比，可知a项叙述表示v(正）=V(逆），表示达到平衡状态；b项均表示正反应，无论反是否处于平衡状态，都成立；d项表示浓度关系，与是否达到化学平衡无关；混合气体密度不变，说明容器中气体质量不变，说明此时已达到化学平衡，c项表示达到化学平衡状态。
(34)降低温度，化学平衡向正向移动，变小
答案： 0.02 、 ； 32.bd 33.ac ； 34.＜
例5．已知A(g)＋B(g) C(g)＋D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：
|温度/ ℃
700
900
830
1000
1200
平衡常数
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
回答下列问题：
(1)该反应的平衡常数表达式K= ，DH 0(填“＜”“＞”“ =”)；
(2)830 ℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0．003 mol·L－1·s－1。，则6s时c(A)= mol·L－1， C的物质的量为 mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为 ，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为 ；
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为 (填正确选项前的字母)：
a．压强不随时间改变 b.气体的密度不随时间改变
c. c(A)不随时问改变 d.单位时间里生成c和D的物质的量相等
(4)1200 ℃时反应C(g)＋D(g) A(g)＋B(g)的平衡常数的值为 。
解析：(1)因平衡常随温度的升高而降低，因而DH＜0；(2) c(A，起)=0.20 mol/5 L=0.04 mol/L，由v(A)可得△c(A)=0.018 mol/L，c(A，末)= c(A，起)- △c(A)=0.022 mol/L；或直接写“三段式”可得计算所需数据；因体积没变，加入的氩气不引起各物质浓度变化，因而转化率不变；(3)a、b、d本来就是不会随反应变化的量，不能作为平衡的标志。(4)方程式颠倒，平衡常数为倒数关系，K=1/0.4=2.5。
答案：(1) ＜ (2)0.022 0.09 80% 80% (3)c (4)2.5
【专题训练】
一、选择题
1．对于反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0，在其他条件不变的情况下( )
A．加入催化剂，改变了反应的途径，反应的ΔH也随之改变
B．改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变
C．升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变
D．若在原电池中进行，反应放出的热量不变
解析：分析题给化学反应的特点，包括反应前后化学计量数的关系、ΔH的正负等，再结合化学平衡原理及原电池知识分析热量的变化。
A项，加入催化剂，改变了反应物和生成物的活化能，从而改变反应的途径，但反应的ΔH只与反应物、生成物的总能量有关，并不发生改变。B项，该反应前后气体的总物质的量不变，改变压强，平衡不发生移动，因此反应放出的热量不变。C项，升高温度，反应速率加快，平衡逆向移动，反应放出的热量减少。D项，原电池反应中，化学能主要转化为电能，因此反应放出的热量将减少。
答案：B
点拨：知识：外界条件(如温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响及反应过程中热量的变化；原电池反应的实质。试题难度：中等。
2．反应X(g)＋Y(g)2Z(g) ΔH<0，达到平衡时，下列说法正确的是( )
A．减小容器体积，平衡向右移动
B．加入催化剂，Z的产率增大
C．增大c(X)，X的转化率增大
D．降低温度，Y的转化率增大
解析：根据该反应的特点结合平衡移动原理逐项分析。
A．该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，平衡不受压强影响，减小容器体积，平衡不移动。B.催化剂不能使平衡移动，不改变产物的产率。C.增大c(X)，平衡正向移动，Y的转化率增大，X本身的转化率反而减小。D.该反应的正反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，Y的转化率增大。
答案：D
点拨：知识：化学平衡的影响因素、转化率问题。能力：运用所学知识分析和解决化学平衡问题的能力。试题难度：中等。
3．一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，其正反应放热。现有三个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在I中充入1 mol CO和1 mol H2O，在Ⅱ中充入1 mol CO2和1 mol H2，在Ⅲ中充入2 mol CO和2 mol H2O,700℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是( )
A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C．容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多
D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1
解析：分析题给化学方程式的特点，应用化学平衡移动原理分析、解决问题。
容器Ⅰ中反应正向进行，放出热量，容器Ⅱ中反应逆向进行，吸收热量，两个容器中反应温度不同，则Ⅰ、Ⅱ中正反应速率不相同，A错。容器Ⅲ中加入反应物的量比容器Ⅰ中多，由于该反应为放热反应，Ⅲ中放出热量比Ⅰ多，Ⅲ中反应正向进行的程度比Ⅰ小，因此容器Ⅲ中反应的化学平衡常数比Ⅰ小，B错。Ⅰ中反应正向进行，放出热量，Ⅱ中反应逆向进行，吸收热量，由于容器均为绝热容器，Ⅰ和Ⅱ中反应进行的程度均较小，则C、D均正确。
答案：CD
点拨：知识：化学平衡及移动分析。能力：考查考生的综合分析能力、逻辑推理能力。试题难度：较大。
4．某温度下，向2 L恒容密闭容器中充入1.0 mol A和1.0 mol B，反应A(g)＋B(g)C(g)，经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据如表，下列说法正确的是
t/s
0
5
15
25
35
n(A)/mol
1.0
0.85
0.81
0.80
0.80
A.反应在前5 s的平均速率v(A)＝0.17 mol·L－1·s－1
B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(A)＝0.41 mol·L－1，则反应的ΔH>0
C．相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol C，达到平衡时，C的转化率大于80%
D．相同温度下，起始时向容器中充入0.20 mol A、0.20 mol B和1.0 mol C，反应达到平衡前v(正)
答案：D
点拨：本题考查化学平衡，考查考生对化学平衡的掌握情况。难度中等。
5．在一定条件下的恒容密闭容器中发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，图1表示反应过程中能量的变化，图2表示反应过程中物质浓度的变化。下列有关说法正确的是( )
A．该反应的焓变和熵变：ΔH＞0，ΔS＜0
B．温度降低，该反应的平衡常数K增大
C．升高温度，n(CH3OH)/n(CO2)增大
D．从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率为2.25 mol/(L·min)
解析：该反应是放热反应，ΔH＜0；气体的物质的量减少，ΔS＜0，A错。温度降低，平衡正向移动、平衡常数增大，B正确。升高温度，平衡逆向移动，n(CH3OH)/n(CO2)减小，C错。从反应开始到平衡，v(CO2)＝＝0.075 mol/(L·min)，v(H2)＝3v(CO2)＝0.225 mol/(L·min)，D错。
答案：B
点拨：本题考查化学反应中的能量变化、化学平衡理论，意在考查考生的图像分析能力及综合运用相关知识解决化学问题的能力。
6．在某恒容密闭容器中进行如下可逆反应：2M(g)＋N(g)W(？)＋4Q(g) ΔH＜0，起始投料只有M和N。下列示意图正确且能表示该可逆反应达到平衡状态的是( )
解析：A项，W的状态不确定，若W为固态或液态，气体密度应逐渐变小至不变，图像错误；若W为气态，则气体密度始终不变，图像错误。B项，无论W是不是气体，容器内压强都应增大至不变；C项，反应热只与具体反应中各物质的化学计量数有关，与是否达到平衡无关；D项，无论W是不是气体，产物的气体分子数都逐渐增大，当气体分子数不变时，表明达到平衡状态，D项正确。
答案：D
点拨：本题考查化学平衡状态的判断，意在考查考生对化学平衡理论的掌握情况及图像分析能力。
7．在一个密闭绝热容器(W)中，进行如下两个可逆反应：①A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(s) ΔH1>0，②xM(g)＋N(g)3Q(g) ΔH2。反应①中各物质与反应②中各物质均不发生反应。在某容器里只进行反应②，M的转化率与温度、压强的关系如图所示。
下列对W容器中进行的反应推断合理的是( )
A．反应①一定是自发反应，反应②一定是非自发反应
B．若容器内温度保持不变，则v正(B)v逆(C)＝23
C．若恒压条件下，充入N，则C的物质的量减小
D．升高温度，两个反应的平衡常数都减小
解析：根据图像知，反应②的正反应是放热反应，ΔH2＜0，且正反应是气体分子数增大的反应，x＝1。B项，绝热容器的温度不变，说明两个反应都达到平衡状态，即v正(B):v正(C)＝2：3，v正(C)＝v逆(C)，则v正(B) :v逆(C)＝2:3，B项正确；C项，恒压条件下，充入N，反应②的平衡正向移动，则放热量增多，对反应①而言，平衡也正向移动，即C的物质的量增大，C项错误；D项，升高温度，反应①的平衡常数增大，反应②的平衡常数减小，D项错误。
答案：B
点拨：本题考查化学平衡原理和反应方向的判断，意在考查考生对知识的综合运用能力。
A．曲线b所对应的投料比为3︰1
B．M点对应的平衡常数小于Q点
C．N点对应的平衡混合气中碳酸甲乙酯的物质的量分数为0.58
D．M点和Q点对应的平衡混合气体的总物质的量之比为2︰1
解析：本题考查化学平衡知识，考查考生分析图像的能力和知识应用能力。难度较大。加入的碳酸乙酯越多，平衡正向移动，碳酸甲酯的转化率越高，故曲线b对应1:1投料，A错；由图知，温度越高，碳酸甲酯的转化率越大，平衡常数越大，M点的温度高于Q点，故M点平衡常数大，B错；因曲线b对应1:1投料，在N点时碳酸甲酯转化率与碳酸甲乙酯体积分数相等，C正确；由于反应前后气体的物质的量不变，故两者之比为1:1，D错。
答案：C
9．在一定条件下，反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)在一密闭容器中达到平衡。充入适量氢气，增大容器的体积，维持H2的浓度和容器的温度不变，跟原平衡相比较达到新平衡时CO的转化率将( )
A．增大 B．减小
C．不变 D．无法判断
解析：保持温度不变，则平衡常数不变，增大容器体积，维持H2的浓度不变，则的值不变，仍等于原平衡常数，平衡不发生移动，故CO的转化率不变，C项正确。
答案：C
10．在一定条件下，将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。2 min末该反应达到平衡，生成 0.8 mol D，并测得C的浓度为0.2 mol·L－1，下列判断正确的是( )
A．平衡常数约为0.3
B．B的转化率为60%
C．A的平均反应速率为0.3 mol/(L·min)
D．若混合气体的密度不变则表明该反应达到平衡状态
解析：平衡时，D的浓度是0.8 mol÷2 L＝0.4 mol·L－1，则x2＝0.2 mol·L－10.4 mol·L－1，故x＝1。
3A(g)＋B(g)C(g)＋2D(g)
起始时(mol·L－1) 1.5 0.5 0 0
平衡时(mol·L－1) 0.9 0.3 0.2 0.4
将平衡时各物质浓度代入平衡常数表达式，计算得K约为0.15，选项A错误；B的转化率是0.2 mol·L－1÷0.5 mol·L－1×100%＝40%，选项B错误；A的平均反应速率是0.6 mol·L－1÷2 min＝0.3 mol/(L·min)，选项C正确；各物质均是气体，且容器体积一定，故无论是否达到平衡，混合气体的密度都是定值，选项D错误。
答案：C
二、非选择题
11．(1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－94.4 kJ·mol－1。恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示。
①在1 L容器中发生反应，前20 min内，v(NH3)＝________，放出的热量为________。
②25 min时采取的措施是_______________________；
③时段Ⅲ条件下反应的平衡常数表达式为________(用具体数据表示)。
(2)电厂烟气脱离氮的主反应①：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(g)，副反应②：2NH3(g)＋8NO(g)5N2O(g)＋3H2O(g) ΔH＞0。测得平衡混合气中N2和N2O含量与温度的关系如图。在400～600 K时，平衡混合气中N2含量随温度的变化规律是________，导致这种变化规律的原因是________(任答合理的一条原因)。
(3)直接供氨式燃料电池是以NaOH溶液为电解质的。电池反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，则负极电极反应式为________。
解析：(1)由题给图像可知，前20 min氨的浓度变化为1.00 mol/L，则v(NH3)＝＝0.05 mol/(L·min)，生成NH3的物质的量为1.00 mol，由热化学方程式可知放出热量为47.2 kJ。25 min时，氨的浓度为零，而氮气和氢气的浓度瞬时不变，所以应该是将氨从反应体系中分离出去；时段Ⅲ条件下，氢气浓度为0.75 mol/L，氨气为0.5 mol/L，氮气为0.25 mol/L。(2)由图可知，N2的浓度随温度的升高而减小。(3)由电池反应可知，NH3中的N失电子，所以负极NH3发生氧化反应，正极反应为3O2＋12e－＋6H2O===12OH－，总反应减去正极反应得负极反应。
答案：(1)①0.050 mol·(L·min)－1 47.2 kJ
②将NH3从反应体系中分离出去
③
(2)随温度升高，N2的含量降低 主反应为放热反应，升温使主反应的平衡左移(或者副反应为吸热反应，升温使副反应的平衡右移，降低了NH3和NO浓度，使主反应的平衡左移)
(3)2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O
点拨：本题考查化学平衡和原电池，考查考生判断、分析、探究能力。难度中等。
12．在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g)，在一定温度进行如下反应：
A(g)B(g)＋C(g) ΔH＝＋85.1 kJ·mol－1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：
时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列问题：
(1)欲提高A的平衡转化率，应采取的措施为________。
(2)由总压强p和起始压强P0计算反应物A的转化率a(A)的表达式为________，平衡时A的转化率为________，列式并计算反应的平衡常数K________。
(3)①由总压强p和起始压强P0表示反应体系的总物质的量n(总)和反应物A的物质的量n(A)，n(总)＝________mol，n(A)＝________mol。
②下表为反应物A浓度与反应时间的数据，计算：a＝________。
反应时间t/h
0
4
8
16
c(A)/(mol·L－1)
0.10
a
0.026
0.0065
分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(t)的规律，得出的结论是________，由此规律推出反应在12 h时反应物的浓度c(A)为________mol·L－1。
解析：通过分析表格中数据，根据压强之比等于物质的量之比入手解决相关问题。
(1)要提高A的转化率，应通过改变条件使平衡正向移动，可以从浓度、温度、压强三个方面考虑，可从容器中分离出B、C或扩大容器的体积(降低压强)或升高温度。
(2)相同条件下，在密闭容器中气体的压强之比等于物质的量之比，设反应后气体的总物质的量为x，则有＝，x＝mol，而气体的物质的量的增加量等于消耗的A的物质的量，故A的转化率为×100%＝()×100%，将表中的数据代入公式中可得平衡时A的转化率为×100%≈94.1%；根据化学方程式列出平衡三段式，注意三段式中用的都是浓度，即可求得平衡常数。
(3)结合(2)的解析可知n(A)＝0.10 mol－(－0.10)mol＝0.10×mol；根据表中的数据，可知a＝0.10×(2－)mol·L－1≈0.051 mol·L－1，通过表中的数据可知，在达到平衡前每间隔4 h，A的浓度减少约一半，故反应在12 h时，A的浓度为0.5×0.026 mol·L－1＝0.013 mol·L－1。
答案：(1)升高温度、降低压强
(2)×100% 94.1%
A(g) B(g) ＋ C(g)
起始浓度/mol·L－1 0.10 0 0
转化浓度/mol·L－1 0.10×94.1% 0.10×94.1% 0.10×94.1%
平衡浓度/mol·L－1 0.10×(1－94.1%) 0.10×94.1% 0.10×94.1%
K＝≈1.5 mol·L－1
(3)①0.10× 0.10× ②0.051 达到平衡前每间隔4 h，c(A)减少约一半 0.013
点拨：知识：外界条件对平衡移动的影响、转化率与压强的关系。能力：考查考生分析数据、加工利用数据的能力以及归纳总结能力。试题难度：较大。
13．大气中的部分碘源于O3对海水中I－的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。
(1)O3将I－氧化成I2的过程由3步反应组成：
①I－(aq)＋O3(g)===IO－(aq)＋O2(g)ΔH1
②IO－(aq)＋H＋(g)===HOI(aq)ΔH2
③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq)===I2(aq)＋H2O(l)ΔH3
总反应的化学方程式为_________________________________，
其反应热ΔH＝______________。
(2)在溶液中存在化学平衡：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)，其平衡常数表达式为________。
(3)为探究Fe2＋对O3氧化I－反应的影响(反应体系如图1)，某研究小组测定两组实验中I浓度和体系pH，结果见图2和下表。
编号
反应物
反应前pH
反应前pH
第1组
O3＋I－
5.2
11.0
第2组
O3＋I－＋Fe2＋
5.2
4.1
①第1组实验中，导致反应后pH升高的原因是______________。
②图1中的A为________。由Fe3＋生成A的过程能显著提高I－的转化率，原因是____________________。
③第2组实验进行18 s后，I浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)________。
A．c(H＋)减小
B．c(I－)减小
C．I2 (g)不断生成
D．c(Fe3＋)增加
(4)据图2，计算3～18 s内第2组实验中生成I的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。
解析：利用盖斯定律、化学反应速率、化学平衡的影响因素等分析及计算，逐步解决问题。
(1)根据盖斯定律，由①＋②＋③可得总反应为2I－(aq)＋O3(g)＋2H＋(aq)===I2(aq)＋O2(g)＋H2O(l)，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。(2)所给反应的平衡常数表达式为K＝。(3)①第1组实验中，pH升高是因为反应消耗了H＋。②图1中的A为Fe2＋，由Fe3＋生成Fe2＋的过程中，I－被氧化为I2，因此I－的转化率显著提高。③导致I浓度下降的原因是c(Fe3＋)增加，使c(I－)减小，平衡I2(aq)＋I－(aq)I(aq)逆向移动。(4)v(I)＝≈5.5×10－4mol·(L·s)－1。
答案：(1)O3(g)＋2I－(aq)＋2H＋(aq)===O2(g)＋I2(aq)＋H2O(l) ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
(2)K＝ (3)①H＋被消耗，其浓度降低 ②Fe2＋ Fe3＋氧化I－生成I2，使I－的转化率显著提高 ③BD (4)反应时间：18 s－3 s＝15 s，I浓度变化：11.8×10－3mol·L－1－3.5×10－3mol·L－3mol·L－1＝8.3×10－3mol·L－1，v(I)＝≈5.5×10－4mol·(L·s)－1
点拨：知识：反应热、化学反应速率、化学平衡常数。能力：考查考生对化学反应原理的理解能力。试题难度：中等。
14．化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
(1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应：
TaS2(s)＋2I2(g)TaI4(g)＋S2(g) ΔH>0(I)
反应(Ⅰ)的平衡常数表达式K＝________，若K＝1，向某恒容容器中加入1 mol I2 (g)和足量TaS2(s)，I2 (g)的平衡转化率为________。
(2)如图所示，反应(Ⅰ)在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2 (g)，一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体，则温度T1________T2(填“>”“<”或“＝”)。上述反应体系中循环使用的物质是________。
(3)利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢样中的硫转化成H2SO3，然后用一定浓度的I2溶液进行滴定，所用指示剂为________，滴定反应的离子方程式为______________________。
(4)25℃时，H2SO3HSO＋H＋的电离常数Ka＝1×10－2mol·L－1，则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kh＝________mol·L－1，若向NaHSO3溶液中加入少量的I2，则溶液中将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析：结合题给可逆反应的特点，应用化学平衡移动原理，分析化学平衡、电离平衡和水解平衡问题。
(1)反应(Ⅰ)中，TaS2为固体，则平衡常数表达式K＝[c(TaI4)·c(S2)/c2(I2)]。设平衡时，I2转化的物质的量为x，则有
TaS2(s)＋2I2(g)TaI4(g)＋S2(g)
起始/mol 1 0 0
转化/mol x 0.5x 0.5x
平衡/mol 1－x 0.5x 0.5x
此时平衡常数K为1，则有[(0.5x)·(0.5x)]/(1－x)2＝1，从而可得x＝2/3 mol，I2(g)的转化率为(2/3 mol)/1 mol×100%≈66.7%。
(2)由题意可知，未提纯的TaS2粉末变成纯净TaS2晶体，要经过两步转化：①TaS2＋2I2===TaI4＋S2，②TaI4＋S2===TaS2＋2I2，即反应(Ⅰ)先在温度T2端正向进行，后在温度T1端逆向进行，反应(Ⅰ)的ΔH大于0，因此温度T1小于T2，该过程中循环使用的是I2。
(3)淀粉遇单质I2显蓝色，利用I2溶液滴定H2SO3时，常用淀粉作指示剂，达到终点时，溶液由无色变成蓝色，滴定反应的离子方程式为I2＋H2SO3＋H2O===4H＋＋2I－＋SO。
(4)H2SO3的电离常数Ka＝[c(HSO)·c(H＋)]/c(H2SO3)＝1×10－2 mol·L－1，水的离子积常数KW＝c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14mol2·L－2，综上可得Ka＝[c(HSO)·KW]/[c(H2SO3)·c(OH－)]。NaHSO3溶液中HSO的水解反应为HSO＋H2OH2SO3＋OH－，则水解平衡常数Kh＝[c(H2SO3)·c(OH－)]/c(HSO)＝KW/Ka＝(1×10－14mol2·L－2)/(1×10－2mol·L－1)＝1×10－12mol·L－1。NaHSO3溶液中加入少量I2，二者发生氧化还原反应，溶液中c(HSO)减小，HSO的水解程度增大，c(H2SO3)/c(HSO)将增大。
答案：(1)[c(TaI4)·c(S2)]/c2(I2) 66.7% (2)＜ I2 (3)淀粉 I2＋H2SO3＋H2O===4H＋＋2I－＋SO
(4)1×10－12 增大
点拨：知识：平衡常数及转化率；平衡移动及影响因素；氧化还原滴定及指示剂的选择；电离平衡常数和水解平衡常数的计算。能力：考查考生的综合应用能力、分析问题和解决问题的能力，以及简单计算的能力。试题难度：较大。
化学反应的速率与化学平衡
【考情分析】
一、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大作用。
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活、生产和科学研究领域中的重要作用。
二、命题趋向
化学反应速率和化学平衡部分内容与旧大纲相比，增加了“了解催化剂的作用”等要求，并且引入了“平衡常数的含义和相关计算”等新增考点，删除了“理解勒夏特列原理的含义”的要求，在知识点要求的表述上也有一些变化，主要是更加强调这部分知识在生产、生活和科学研究领域的重要作用。化学反应速率和化学平衡知识一直是高考化学中考查的热点内容，化学平衡问题也比较容易设计出综合性强、难度大的试题。在复习中一是要注意对基础知识的理解，特别是要理解好化学平衡的含义；二是要注意在做题时总结解题的基本规律，同时也要提高利用这些原理分析生产、生活和科学研究领域中具体问题的能力。
复习时要在掌握各个知识点的基础上，学会运用平衡的观点理解知识点之间的联系，建立知识网络体系，提高运用知识解决问题的能力。需要提醒考生注意的是近几年高考化学试题中均涉及到了有关平衡常数的计算和应用问题，预计在2013年高考中还会有这种题型。
【知识归纳】
（一）化学反应速率
1．表示方法：用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
v = △c/△t
2．单位：mol/(L·s) ；mol/(L·min)；mmol/(L·s)。
3．相互关系：4NH3 + 5O24NO + 6H2O(g)
v(NH3):v(O2): v(NO) : v(H2O) = 4:5:4:6
（二）影响化学反应速率的因素
1．内因：反应物本身的性质。
2．外因：浓度、压强、温度、催化剂等。
（三）化学平衡
1．概念：在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组成成分的含量保持不变的状态叫化学平衡状态。
2．特点：
“等”——处于密闭体系的可逆反应，化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等。即v(正)=v(逆)≠O。这是可逆反应达到平衡状态的重要标志。
“定”——当一定条件下可逆反应一旦达平衡(可逆反应进行到最大的程度)状态时，在平衡体系的混合物中，各组成成分的含量(即反应物与生成物的物质的量，物质的量浓度，质量分数，体积分数等)保持一定而不变(即不随时间的改变而改变)。这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要依据。
“动”——指定化学反应已达化学平衡状态时，反应并没有停止，实际上正反应与逆反应始终在进行，且正反应速率等于逆反应速率，所以化学平衡状态是动态平衡状态。
“变”——任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的(与浓度、压强、温度等有关)。而与达平衡的过程无关(化学平衡状态既可从正反应方向开始达平衡，也可以从逆反应方向开始达平衡)。当外界条件变化时，原来的化学平衡即被打破，在新的条件不再改变时，在新的条件下建立起新的化学平衡。新平衡时正、逆反应速率，各组成成分的含量均与原平衡不同。
3．化学平衡常数
（1）化学平衡常数的数学表达式：
在一定条件下，可逆反应：aA+bB=cC+dD达到化学平衡时，
（2）化学平衡常数表示的意义：平衡常数数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小，K值越大，反应进行越完全，反应物转化率越高，反之则越低。
（3）影响因素：K只是温度的函数，如果正反应为吸热反应，温度升高，K值增大；如果正反应为放热反应，温度升高，K值减小。
（四）平衡移动原理
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。它是浓度、压强和温度等外界条件对平衡移动影响的概括和总结，只适用于已经达到平衡状态的可逆反应，未处于平衡状态的体系不能用此原理分析，但它也适用于其他动态平衡体系，如溶解平衡、电离平衡和水解平衡等。催化剂能够同等程度地增加正反应速率和逆反应速率，因此它对化学平衡的移动没有影响。
（五）有关化学平衡的基本计算
(1)物质浓度的变化关系
反应物：平衡浓度＝起始浓度－转化浓度
生成物：平衡浓度＝起始浓度+转化浓度
其中，各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。
(2)反应的转化率(α)：α＝×100％
(3)在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论：
恒温、恒容时： ；恒温、恒压时：n1/n2=V1/V2
(4)计算模式
浓度(或物质的量) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
起始 m n 0 0
转化 ax bx cx dx
平衡 m-ax n-bx cx dx
α(A)=（ax/m）×100％
ω(C)＝×100％
(3)化学平衡计算的关键是准确掌握相关的基本概念及它们相互之间的关系。化学平衡的计算步骤，通常是先写出有关的化学方程式，列出反应起始时或平衡时有关物质的浓度或物质的量，然后再通过相关的转换，分别求出其他物质的浓度或物质的量和转化率。概括为：建立解题模式、确立平衡状态方程。说明：
①反应起始时，反应物和生成物可能同时存在；
②由于起始浓度是人为控制的，故不同的物质起始浓度不一定是化学计量数比，若反应物起始浓度呈现计量数比，则隐含反应物转化率相等，且平衡时反应物的浓度成计量数比的条件。
③起始浓度，平衡浓度不一定呈现计量数比，但物质之间是按计量数反应和生成的，故各物质的浓度变化一定成计量数比，这是计算的关键。
（六）几个应注意的问题
1．等效平衡：在两种不同的初始状态下，同一个可逆反应在一定条件(定温、定容或定温、定压)下分别达到平衡时，各组成成分的物质的量(或体积)分数相等的状态。在恒温恒容条件下，建立等效平衡的一般条件是：反应物投料量相当；在恒温恒压条件下，建立等效平衡的条件是：相同反应物的投料比相等。
2．平衡移动的思维基点
(1)“先同后变”，进行判断时，可设置相同的平衡状态(参照标准)，再根据题设条件观察变化的趋势；
(2)“不为零原则”，对于可逆反应而言，无论使用任何外部条件，都不可能使其平衡体系中的任何物质浓度变化到零。
3．速率平衡图象题的解题策略
首先要看清楚横轴和纵轴意义(特别是纵轴。表示转化率和表示反应物的百分含量情况就完全相反)以及曲线本身属等温线还是等压线(当有多余曲线及两个以上条件时，要注意“定一议二”)；然后找出曲线上的特殊点，并理解其含义(如“先拐先平”)；再根据纵轴随横轴的变化情况，判定曲线正确走势，以淘汰错误的选项。具体情况如下：
（1）对于化学反应速率的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：
①认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。
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抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应。升高温度时，v(吸)>v(放)，在速率-时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度，v(吸)大增，v(放)小增，增大反应物浓度，v(正)突变，v(逆)渐变。
④注意终点。例如在浓度-时间图上，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。
（2）对于化学平衡的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：
①认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒沙特列原理挂钩。
②紧扣可逆反应的特征，搞清正反应方向是吸热还是放热，体积增大还是减小、不变，有无固体、纯液体物质参加或生成等。
③看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。
④看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。
⑤先拐先平。例如，在转化率-时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。
⑥定一议二。当图象中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。
【考点例析】
例1．把下列四种X溶液分别加入盛有10 mL 2 mol·L-1盐酸的烧杯中，均加水稀释到50 mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是（ ）
A．10℃20 mL 3 moL·L-1的X溶液 B．20℃30 mL 2 moL·L-1的X溶液
C．20℃10 mL 4 moL·L-1的X溶液 D．10℃10 mL 2 moL·L-1的X溶液
解析：化学反应速率随浓度的增大而加快，随浓度的降低而减慢。当在其他条件相同的情况下，温度高化学反应速率快，温度低化学反应速率慢。对本题，要比较反应速率的大小，在其他条件不变的情况下，比较速率大小，先比较浓度的大小。此时，浓度必须是混合后的浓度，由于混合后各烧杯中盐酸浓度相等，所以只要求出X的浓度是最大者反应最快，然后比较温度的高低。因反应后溶液体积为50 mL，所以X的物质的量最大者即为浓度最大。通过观察可知，混合后，A、B选项中X的浓度最大，但是二者温度不同，A项中10℃，B项中20℃，故选项B中化学反应的速率最大。
答案：B
例2．反应E + F == G在温度T1下进行，反应M + N == K在温度T2下进行，已知T1＞T2，且E和F的浓度均大于M和N的浓度（其他条件均相同），则两者的反应速率（ ）
A．前者大 B．后者大 C．一样大 D．无法判断
解析：在比较反应速率时，应主要比较反应物的性质，即内因。例如H2与F2的反应和H2与I2的反应，即使后者浓度大且温度高，反应速率也应是前者快，这是由F2和I2的化学性质的活泼程度（或其氧化能力）决定的。所以本题应为无法判断。
答案：D
例3．一定温度下，某一密闭恒容的容器内可逆反应：A(s)+3B(g)2C(g)达到平衡状态的标志是（ ）
A．C的生成速率与C的分解速率相等 B．容器内混合气体的密度不随时间而变化
C．单位时间内生成n mol A，同时生成3n mol B D．A、B、C的分子数之比为1:3:2
解析：选项A中，C的生成速率与分解速率分别就是该反应中C的正、逆反应速率，由于相等，说明该反应已达到化学平衡；容器中气体的总质量不变，容器的容积不变，无论是否达到平衡，混合气体的密度不会改变，因此B中所述不是化学平衡状态；对于该可逆反应，不论是否平衡，只要生成n mol A的同时必然生成3n mol B，它们仅表明了该反应的逆反应速率，因此选项C不能判断是否达到化学平衡状态；而选项D并不能说明反应混合物中A、B、C浓度不变，也无法判断该反应是否达到化学平衡状态。
答案：A
例4．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如下反应：2A(s) + B(g)2C(g)，若2 s后测得C的浓度为0.6 mol/L，现有下列几种说法，其中正确的是（ ）
① 用物质A表示的反应速率的平均速率为0.3 mol/(L·s) ② 用B表示的反应的平均速率为0.6 mol/(L·s)③ 2 s时物质A的转化率为70% ④ 2 s时物质B的浓度为0.7 mol/L
A．①③ B．①④ C．②③ D．③④
解析：解题时先利用所给条件列出反应式：
2 A(s) + B(g) 2 C(g)
起始浓度 mol/L 2 1 0
变化浓度 mol/L 0.6 0.3 0.6
2s后浓度 mol/L 2-0.6 1-0.3 0.6
根据化学反应速率的定义：(A)==0.3mol/(L·s)，(B)==0.15mol/(L·s)
依据转化率的定义：A的转化率 = × 100% = × 100% = 30%
而2 s时B的浓度为0.7 mol/Ｌ
答案：B
例4.用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：
3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g) Si3N4(s)＋12HCl(g) ＋Q(Q＞0)
完成下列填空：
(1)在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为2 L，3 min后达到平衡，测得固体的质量增加了2.80 g，则H2的平均反应速率___ mol／(L·min)；该反应的平衡常数表达式K=_____
(2)上述反应达到平衡后，下列说法正确的是_。
a．其他条件不变，压强增大，平衡常数K减小
b．其他条件不变，温度升高，平衡常数K减小
c．其他条件不变，增大Si3N4物质的量平衡向左移动
d．其他条件不变，增大HCl物质的量平衡向左移动
(3)一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是__。
a．3v逆(N2)=v正(H2) b．v正(HCl)=4v正(SiCl4)
c．混合气体密度保持不变 d．c(N2)：c(H2)：c(HCl)=1：3：6
（4）若平衡时H2和HCl的物质的量之比为，保持其它条件不变，降低温度后达到新的平衡时，H2和HCl的物质的量之比___(填“＞”、“=”或“＜”)。
解析：本题考查化学反应速率与化学平衡，意在考查考生的思维能力和分析、推理能力。
(31)由方程式可知固体(Si3N2)质量增加2.80 g 时，消耗n(H2)=2.80 g/140 g·mol－1×6=0.12 mol，故v(H2)=0.12 mol/(2 L·3 min)=0.02 mol/(L·min)；利用反应方程式可直接写出反应的平衡常数表达式。
(32)因反为放热反应，故反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，b正确；温度不变，加压或改变反应物的浓度等，平衡常数不变，a错误；其它条件不变，增加固体Si3N2 ，平衡不移动，d正确。
(33)利用化学反应速率之比等于化学方程式计量系数比，可知a项叙述表示v(正）=V(逆），表示达到平衡状态；b项均表示正反应，无论反是否处于平衡状态，都成立；d项表示浓度关系，与是否达到化学平衡无关；混合气体密度不变，说明容器中气体质量不变，说明此时已达到化学平衡，c项表示达到化学平衡状态。
(34)降低温度，化学平衡向正向移动，变小
答案： 0.02 、 ； 32.bd 33.ac ； 34.＜
例5．已知A(g)＋B(g) C(g)＋D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：
|温度/ ℃
700
900
830
1000
1200
平衡常数
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
回答下列问题：
(1)该反应的平衡常数表达式K= ，DH 0(填“＜”“＞”“ =”)；
(2)830 ℃时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，如反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0．003 mol·L－1·s－1。，则6s时c(A)= mol·L－1， C的物质的量为 mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为 ，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为 ；
(3)判断该反应是否达到平衡的依据为 (填正确选项前的字母)：
a．压强不随时间改变 b.气体的密度不随时间改变
c. c(A)不随时问改变 d.单位时间里生成c和D的物质的量相等
(4)1200 ℃时反应C(g)＋D(g) A(g)＋B(g)的平衡常数的值为 。
解析：(1)因平衡常随温度的升高而降低，因而DH＜0；(2) c(A，起)=0.20 mol/5 L=0.04 mol/L，由v(A)可得△c(A)=0.018 mol/L，c(A，末)= c(A，起)- △c(A)=0.022 mol/L；或直接写“三段式”可得计算所需数据；因体积没变，加入的氩气不引起各物质浓度变化，因而转化率不变；(3)a、b、d本来就是不会随反应变化的量，不能作为平衡的标志。(4)方程式颠倒，平衡常数为倒数关系，K=1/0.4=2.5。
答案：(1) ＜ (2)0.022 0.09 80% 80% (3)c (4)2.5
【专题训练】
一、选择题
1．对于反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0，在其他条件不变的情况下( )
A．加入催化剂，改变了反应的途径，反应的ΔH也随之改变
B．改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变
C．升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变
D．若在原电池中进行，反应放出的热量不变
解析：分析题给化学反应的特点，包括反应前后化学计量数的关系、ΔH的正负等，再结合化学平衡原理及原电池知识分析热量的变化。
A项，加入催化剂，改变了反应物和生成物的活化能，从而改变反应的途径，但反应的ΔH只与反应物、生成物的总能量有关，并不发生改变。B项，该反应前后气体的总物质的量不变，改变压强，平衡不发生移动，因此反应放出的热量不变。C项，升高温度，反应速率加快，平衡逆向移动，反应放出的热量减少。D项，原电池反应中，化学能主要转化为电能，因此反应放出的热量将减少。
答案：B
点拨：知识：外界条件(如温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响及反应过程中热量的变化；原电池反应的实质。试题难度：中等。
2．反应X(g)＋Y(g)2Z(g) ΔH<0，达到平衡时，下列说法正确的是( )
A．减小容器体积，平衡向右移动
B．加入催化剂，Z的产率增大
C．增大c(X)，X的转化率增大
D．降低温度，Y的转化率增大
解析：根据该反应的特点结合平衡移动原理逐项分析。
A．该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，平衡不受压强影响，减小容器体积，平衡不移动。B.催化剂不能使平衡移动，不改变产物的产率。C.增大c(X)，平衡正向移动，Y的转化率增大，X本身的转化率反而减小。D.该反应的正反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，Y的转化率增大。
答案：D
点拨：知识：化学平衡的影响因素、转化率问题。能力：运用所学知识分析和解决化学平衡问题的能力。试题难度：中等。
3．一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，其正反应放热。现有三个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在I中充入1 mol CO和1 mol H2O，在Ⅱ中充入1 mol CO2和1 mol H2，在Ⅲ中充入2 mol CO和2 mol H2O,700℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是( )
A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C．容器Ⅰ中CO的物质的量比容器Ⅱ中的多
D．容器Ⅰ中CO的转化率与容器Ⅱ中CO2的转化率之和小于1
解析：分析题给化学方程式的特点，应用化学平衡移动原理分析、解决问题。
容器Ⅰ中反应正向进行，放出热量，容器Ⅱ中反应逆向进行，吸收热量，两个容器中反应温度不同，则Ⅰ、Ⅱ中正反应速率不相同，A错。容器Ⅲ中加入反应物的量比容器Ⅰ中多，由于该反应为放热反应，Ⅲ中放出热量比Ⅰ多，Ⅲ中反应正向进行的程度比Ⅰ小，因此容器Ⅲ中反应的化学平衡常数比Ⅰ小，B错。Ⅰ中反应正向进行，放出热量，Ⅱ中反应逆向进行，吸收热量，由于容器均为绝热容器，Ⅰ和Ⅱ中反应进行的程度均较小，则C、D均正确。
答案：CD
点拨：知识：化学平衡及移动分析。能力：考查考生的综合分析能力、逻辑推理能力。试题难度：较大。
4．某温度下，向2 L恒容密闭容器中充入1.0 mol A和1.0 mol B，反应A(g)＋B(g)C(g)，经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据如表，下列说法正确的是
t/s
0
5
15
25
35
n(A)/mol
1.0
0.85
0.81
0.80
0.80
A.反应在前5 s的平均速率v(A)＝0.17 mol·L－1·s－1
B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(A)＝0.41 mol·L－1，则反应的ΔH>0
C．相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol C，达到平衡时，C的转化率大于80%
D．相同温度下，起始时向容器中充入0.20 mol A、0.20 mol B和1.0 mol C，反应达到平衡前v(正)
答案：D
点拨：本题考查化学平衡，考查考生对化学平衡的掌握情况。难度中等。
5．在一定条件下的恒容密闭容器中发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，图1表示反应过程中能量的变化，图2表示反应过程中物质浓度的变化。下列有关说法正确的是( )
A．该反应的焓变和熵变：ΔH＞0，ΔS＜0
B．温度降低，该反应的平衡常数K增大
C．升高温度，n(CH3OH)/n(CO2)增大
D．从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率为2.25 mol/(L·min)
解析：该反应是放热反应，ΔH＜0；气体的物质的量减少，ΔS＜0，A错。温度降低，平衡正向移动、平衡常数增大，B正确。升高温度，平衡逆向移动，n(CH3OH)/n(CO2)减小，C错。从反应开始到平衡，v(CO2)＝＝0.075 mol/(L·min)，v(H2)＝3v(CO2)＝0.225 mol/(L·min)，D错。
答案：B
点拨：本题考查化学反应中的能量变化、化学平衡理论，意在考查考生的图像分析能力及综合运用相关知识解决化学问题的能力。
6．在某恒容密闭容器中进行如下可逆反应：2M(g)＋N(g)W(？)＋4Q(g) ΔH＜0，起始投料只有M和N。下列示意图正确且能表示该可逆反应达到平衡状态的是( )
解析：A项，W的状态不确定，若W为固态或液态，气体密度应逐渐变小至不变，图像错误；若W为气态，则气体密度始终不变，图像错误。B项，无论W是不是气体，容器内压强都应增大至不变；C项，反应热只与具体反应中各物质的化学计量数有关，与是否达到平衡无关；D项，无论W是不是气体，产物的气体分子数都逐渐增大，当气体分子数不变时，表明达到平衡状态，D项正确。
答案：D
点拨：本题考查化学平衡状态的判断，意在考查考生对化学平衡理论的掌握情况及图像分析能力。
7．在一个密闭绝热容器(W)中，进行如下两个可逆反应：①A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(s) ΔH1>0，②xM(g)＋N(g)3Q(g) ΔH2。反应①中各物质与反应②中各物质均不发生反应。在某容器里只进行反应②，M的转化率与温度、压强的关系如图所示。
下列对W容器中进行的反应推断合理的是( )
A．反应①一定是自发反应，反应②一定是非自发反应
B．若容器内温度保持不变，则v正(B)v逆(C)＝23
C．若恒压条件下，充入N，则C的物质的量减小
D．升高温度，两个反应的平衡常数都减小
解析：根据图像知，反应②的正反应是放热反应，ΔH2＜0，且正反应是气体分子数增大的反应，x＝1。B项，绝热容器的温度不变，说明两个反应都达到平衡状态，即v正(B):v正(C)＝2：3，v正(C)＝v逆(C)，则v正(B) :v逆(C)＝2:3，B项正确；C项，恒压条件下，充入N，反应②的平衡正向移动，则放热量增多，对反应①而言，平衡也正向移动，即C的物质的量增大，C项错误；D项，升高温度，反应①的平衡常数增大，反应②的平衡常数减小，D项错误。
答案：B
点拨：本题考查化学平衡原理和反应方向的判断，意在考查考生对知识的综合运用能力。
A．曲线b所对应的投料比为3︰1
B．M点对应的平衡常数小于Q点
C．N点对应的平衡混合气中碳酸甲乙酯的物质的量分数为0.58
D．M点和Q点对应的平衡混合气体的总物质的量之比为2︰1
解析：本题考查化学平衡知识，考查考生分析图像的能力和知识应用能力。难度较大。加入的碳酸乙酯越多，平衡正向移动，碳酸甲酯的转化率越高，故曲线b对应1:1投料，A错；由图知，温度越高，碳酸甲酯的转化率越大，平衡常数越大，M点的温度高于Q点，故M点平衡常数大，B错；因曲线b对应1:1投料，在N点时碳酸甲酯转化率与碳酸甲乙酯体积分数相等，C正确；由于反应前后气体的物质的量不变，故两者之比为1:1，D错。
答案：C
9．在一定条件下，反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)在一密闭容器中达到平衡。充入适量氢气，增大容器的体积，维持H2的浓度和容器的温度不变，跟原平衡相比较达到新平衡时CO的转化率将( )
A．增大 B．减小
C．不变 D．无法判断
解析：保持温度不变，则平衡常数不变，增大容器体积，维持H2的浓度不变，则的值不变，仍等于原平衡常数，平衡不发生移动，故CO的转化率不变，C项正确。
答案：C
10．在一定条件下，将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。2 min末该反应达到平衡，生成 0.8 mol D，并测得C的浓度为0.2 mol·L－1，下列判断正确的是( )
A．平衡常数约为0.3
B．B的转化率为60%
C．A的平均反应速率为0.3 mol/(L·min)
D．若混合气体的密度不变则表明该反应达到平衡状态
解析：平衡时，D的浓度是0.8 mol÷2 L＝0.4 mol·L－1，则x2＝0.2 mol·L－10.4 mol·L－1，故x＝1。
3A(g)＋B(g)C(g)＋2D(g)
起始时(mol·L－1) 1.5 0.5 0 0
平衡时(mol·L－1) 0.9 0.3 0.2 0.4
将平衡时各物质浓度代入平衡常数表达式，计算得K约为0.15，选项A错误；B的转化率是0.2 mol·L－1÷0.5 mol·L－1×100%＝40%，选项B错误；A的平均反应速率是0.6 mol·L－1÷2 min＝0.3 mol/(L·min)，选项C正确；各物质均是气体，且容器体积一定，故无论是否达到平衡，混合气体的密度都是定值，选项D错误。
答案：C
二、非选择题
11．(1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－94.4 kJ·mol－1。恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示。
①在1 L容器中发生反应，前20 min内，v(NH3)＝________，放出的热量为________。
②25 min时采取的措施是_______________________；
③时段Ⅲ条件下反应的平衡常数表达式为________(用具体数据表示)。
(2)电厂烟气脱离氮的主反应①：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(g)，副反应②：2NH3(g)＋8NO(g)5N2O(g)＋3H2O(g) ΔH＞0。测得平衡混合气中N2和N2O含量与温度的关系如图。在400～600 K时，平衡混合气中N2含量随温度的变化规律是________，导致这种变化规律的原因是________(任答合理的一条原因)。
(3)直接供氨式燃料电池是以NaOH溶液为电解质的。电池反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，则负极电极反应式为________。
解析：(1)由题给图像可知，前20 min氨的浓度变化为1.00 mol/L，则v(NH3)＝＝0.05 mol/(L·min)，生成NH3的物质的量为1.00 mol，由热化学方程式可知放出热量为47.2 kJ。25 min时，氨的浓度为零，而氮气和氢气的浓度瞬时不变，所以应该是将氨从反应体系中分离出去；时段Ⅲ条件下，氢气浓度为0.75 mol/L，氨气为0.5 mol/L，氮气为0.25 mol/L。(2)由图可知，N2的浓度随温度的升高而减小。(3)由电池反应可知，NH3中的N失电子，所以负极NH3发生氧化反应，正极反应为3O2＋12e－＋6H2O===12OH－，总反应减去正极反应得负极反应。
答案：(1)①0.050 mol·(L·min)－1 47.2 kJ
②将NH3从反应体系中分离出去
③
(2)随温度升高，N2的含量降低 主反应为放热反应，升温使主反应的平衡左移(或者副反应为吸热反应，升温使副反应的平衡右移，降低了NH3和NO浓度，使主反应的平衡左移)
(3)2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O
点拨：本题考查化学平衡和原电池，考查考生判断、分析、探究能力。难度中等。
12．在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g)，在一定温度进行如下反应：
A(g)B(g)＋C(g) ΔH＝＋85.1 kJ·mol－1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：
时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列问题：
(1)欲提高A的平衡转化率，应采取的措施为________。
(2)由总压强p和起始压强P0计算反应物A的转化率a(A)的表达式为________，平衡时A的转化率为________，列式并计算反应的平衡常数K________。
(3)①由总压强p和起始压强P0表示反应体系的总物质的量n(总)和反应物A的物质的量n(A)，n(总)＝________mol，n(A)＝________mol。
②下表为反应物A浓度与反应时间的数据，计算：a＝________。
反应时间t/h
0
4
8
16
c(A)/(mol·L－1)
0.10
a
0.026
0.0065
分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(t)的规律，得出的结论是________，由此规律推出反应在12 h时反应物的浓度c(A)为________mol·L－1。
解析：通过分析表格中数据，根据压强之比等于物质的量之比入手解决相关问题。
(1)要提高A的转化率，应通过改变条件使平衡正向移动，可以从浓度、温度、压强三个方面考虑，可从容器中分离出B、C或扩大容器的体积(降低压强)或升高温度。
(2)相同条件下，在密闭容器中气体的压强之比等于物质的量之比，设反应后气体的总物质的量为x，则有＝，x＝mol，而气体的物质的量的增加量等于消耗的A的物质的量，故A的转化率为×100%＝()×100%，将表中的数据代入公式中可得平衡时A的转化率为×100%≈94.1%；根据化学方程式列出平衡三段式，注意三段式中用的都是浓度，即可求得平衡常数。
(3)结合(2)的解析可知n(A)＝0.10 mol－(－0.10)mol＝0.10×mol；根据表中的数据，可知a＝0.10×(2－)mol·L－1≈0.051 mol·L－1，通过表中的数据可知，在达到平衡前每间隔4 h，A的浓度减少约一半，故反应在12 h时，A的浓度为0.5×0.026 mol·L－1＝0.013 mol·L－1。
答案：(1)升高温度、降低压强
(2)×100% 94.1%
A(g) B(g) ＋ C(g)
起始浓度/mol·L－1 0.10 0 0
转化浓度/mol·L－1 0.10×94.1% 0.10×94.1% 0.10×94.1%
平衡浓度/mol·L－1 0.10×(1－94.1%) 0.10×94.1% 0.10×94.1%
K＝≈1.5 mol·L－1
(3)①0.10× 0.10× ②0.051 达到平衡前每间隔4 h，c(A)减少约一半 0.013
点拨：知识：外界条件对平衡移动的影响、转化率与压强的关系。能力：考查考生分析数据、加工利用数据的能力以及归纳总结能力。试题难度：较大。
13．大气中的部分碘源于O3对海水中I－的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。
(1)O3将I－氧化成I2的过程由3步反应组成：
①I－(aq)＋O3(g)===IO－(aq)＋O2(g)ΔH1
②IO－(aq)＋H＋(g)===HOI(aq)ΔH2
③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq)===I2(aq)＋H2O(l)ΔH3
总反应的化学方程式为_________________________________，
其反应热ΔH＝______________。
(2)在溶液中存在化学平衡：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)，其平衡常数表达式为________。
(3)为探究Fe2＋对O3氧化I－反应的影响(反应体系如图1)，某研究小组测定两组实验中I浓度和体系pH，结果见图2和下表。
编号
反应物
反应前pH
反应前pH
第1组
O3＋I－
5.2
11.0
第2组
O3＋I－＋Fe2＋
5.2
4.1
①第1组实验中，导致反应后pH升高的原因是______________。
②图1中的A为________。由Fe3＋生成A的过程能显著提高I－的转化率，原因是____________________。
③第2组实验进行18 s后，I浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)________。
A．c(H＋)减小
B．c(I－)减小
C．I2 (g)不断生成
D．c(Fe3＋)增加
(4)据图2，计算3～18 s内第2组实验中生成I的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。
解析：利用盖斯定律、化学反应速率、化学平衡的影响因素等分析及计算，逐步解决问题。
(1)根据盖斯定律，由①＋②＋③可得总反应为2I－(aq)＋O3(g)＋2H＋(aq)===I2(aq)＋O2(g)＋H2O(l)，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。(2)所给反应的平衡常数表达式为K＝。(3)①第1组实验中，pH升高是因为反应消耗了H＋。②图1中的A为Fe2＋，由Fe3＋生成Fe2＋的过程中，I－被氧化为I2，因此I－的转化率显著提高。③导致I浓度下降的原因是c(Fe3＋)增加，使c(I－)减小，平衡I2(aq)＋I－(aq)I(aq)逆向移动。(4)v(I)＝≈5.5×10－4mol·(L·s)－1。
答案：(1)O3(g)＋2I－(aq)＋2H＋(aq)===O2(g)＋I2(aq)＋H2O(l) ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
(2)K＝ (3)①H＋被消耗，其浓度降低 ②Fe2＋ Fe3＋氧化I－生成I2，使I－的转化率显著提高 ③BD (4)反应时间：18 s－3 s＝15 s，I浓度变化：11.8×10－3mol·L－1－3.5×10－3mol·L－3mol·L－1＝8.3×10－3mol·L－1，v(I)＝≈5.5×10－4mol·(L·s)－1
点拨：知识：反应热、化学反应速率、化学平衡常数。能力：考查考生对化学反应原理的理解能力。试题难度：中等。
14．化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
(1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应：
TaS2(s)＋2I2(g)TaI4(g)＋S2(g) ΔH>0(I)
反应(Ⅰ)的平衡常数表达式K＝________，若K＝1，向某恒容容器中加入1 mol I2 (g)和足量TaS2(s)，I2 (g)的平衡转化率为________。
(2)如图所示，反应(Ⅰ)在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2 (g)，一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体，则温度T1________T2(填“>”“<”或“＝”)。上述反应体系中循环使用的物质是________。
(3)利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢样中的硫转化成H2SO3，然后用一定浓度的I2溶液进行滴定，所用指示剂为________，滴定反应的离子方程式为______________________。
(4)25℃时，H2SO3HSO＋H＋的电离常数Ka＝1×10－2mol·L－1，则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kh＝________mol·L－1，若向NaHSO3溶液中加入少量的I2，则溶液中将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析：结合题给可逆反应的特点，应用化学平衡移动原理，分析化学平衡、电离平衡和水解平衡问题。
(1)反应(Ⅰ)中，TaS2为固体，则平衡常数表达式K＝[c(TaI4)·c(S2)/c2(I2)]。设平衡时，I2转化的物质的量为x，则有
TaS2(s)＋2I2(g)TaI4(g)＋S2(g)
起始/mol 1 0 0
转化/mol x 0.5x 0.5x
平衡/mol 1－x 0.5x 0.5x
此时平衡常数K为1，则有[(0.5x)·(0.5x)]/(1－x)2＝1，从而可得x＝2/3 mol，I2(g)的转化率为(2/3 mol)/1 mol×100%≈66.7%。
(2)由题意可知，未提纯的TaS2粉末变成纯净TaS2晶体，要经过两步转化：①TaS2＋2I2===TaI4＋S2，②TaI4＋S2===TaS2＋2I2，即反应(Ⅰ)先在温度T2端正向进行，后在温度T1端逆向进行，反应(Ⅰ)的ΔH大于0，因此温度T1小于T2，该过程中循环使用的是I2。
(3)淀粉遇单质I2显蓝色，利用I2溶液滴定H2SO3时，常用淀粉作指示剂，达到终点时，溶液由无色变成蓝色，滴定反应的离子方程式为I2＋H2SO3＋H2O===4H＋＋2I－＋SO。
(4)H2SO3的电离常数Ka＝[c(HSO)·c(H＋)]/c(H2SO3)＝1×10－2 mol·L－1，水的离子积常数KW＝c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14mol2·L－2，综上可得Ka＝[c(HSO)·KW]/[c(H2SO3)·c(OH－)]。NaHSO3溶液中HSO的水解反应为HSO＋H2OH2SO3＋OH－，则水解平衡常数Kh＝[c(H2SO3)·c(OH－)]/c(HSO)＝KW/Ka＝(1×10－14mol2·L－2)/(1×10－2mol·L－1)＝1×10－12mol·L－1。NaHSO3溶液中加入少量I2，二者发生氧化还原反应，溶液中c(HSO)减小，HSO的水解程度增大，c(H2SO3)/c(HSO)将增大。
答案：(1)[c(TaI4)·c(S2)]/c2(I2) 66.7% (2)＜ I2 (3)淀粉 I2＋H2SO3＋H2O===4H＋＋2I－＋SO
(4)1×10－12 增大
点拨：知识：平衡常数及转化率；平衡移动及影响因素；氧化还原滴定及指示剂的选择；电离平衡常数和水解平衡常数的计算。能力：考查考生的综合应用能力、分析问题和解决问题的能力，以及简单计算的能力。试题难度：较大。
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