D．T1温度下的平衡常数为K1，T3温度下的平衡常数为K3，若K1>K3，则T1>T3
答案 C
解析 v（N2O5）＝
＝2.96×10－3mol·（L·s）－1，A正确；1000s后N2O5的浓度不再发生变化，即达到了化学平衡，列出两种量如下：
2N2O5
4NO2＋O2
起始（mol·L－1）5.0000
平衡（mol·L－1）2.505.001.25
则K＝
＝
＝125，
α（N2O5）＝
×100%＝50%，B正确；T2温度下平衡时N2O5的浓度大于T1温度下的，则改变温度使平衡逆向移动了，逆向是放热反应，因降低温度平衡向放热方向移动，故T2K3，则T1>T3，D正确。
5．在300mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：
Ni（s）＋4CO（g）
Ni（CO）4（g），已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表所示：
温度/℃
25
80
230
平衡常数
5×104
2
1.9×10－5
下列说法不正确的是（ ）
A．上述生成Ni（CO）4（g）的反应为放热反应
B．25℃时反应Ni（CO）4（g）
Ni（s）＋4CO（g）的平衡常数为2×10－5
C．在80℃时，测得某时刻，Ni（CO）4、CO的浓度均为0.5mol·L－1，则此时v（正）＞v（逆）
D．80℃达到平衡时，测得n（CO）＝0.3mol，则Ni（CO）4的平衡浓度为2mol·L－1
答案 C
解析 因为温度升高，平衡常数减小，所以正反应为放热反应，A正确；Ni（CO）4（g）
Ni（s）＋4CO（g）的平衡常数为Ni（s）＋4CO（g）
Ni（CO）4（g）的平衡常数的倒数，所以其应为（5×104）－1＝2×10－5，B正确；在80℃时，测得某时刻，Ni（CO）4、CO的浓度均为0.5mol·L－1，此时浓度商为8，所以反应逆向进行，此时v（正）＜v（逆），C不正确；80℃达到平衡时，测得n（CO）＝0.3mol，c（CO）＝1.0mol·L－1，利用K可求出Ni（CO）4的平衡浓度为2mol·L－1，D正确。
[题组二 高考小题]
6．（2018·江苏高考）（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2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）（正反应放热），测得反应的相关数据如下：
容器1
容器2
容器3
反应温度
T/K
700
700
800
反应物
投入量
2molSO2、
1molO2
4molSO3
2molSO2、
1molO2
平衡v正（SO2）
/mol·L－1·s－1
v1
v2
v3
平衡c（SO3）
/mol·L－1
c1
c2
c3
平衡体系
总压强p/Pa
p1
p2
p3
物质的平衡
转化率α
α1（SO2）
α2（SO3）
α3（SO2）
平衡常数K
K1
K2
K3
下列说法正确的是（ ）
A．v1＜v2，c2＜2c1
B．K1＞K3，p2＞2p3
C．v1＜v3，α1（SO2）＞α3（SO2）
D．c2＞2c3，α2（SO3）＋α3（SO2）＜1
答案 CD
解析 对比容器的特点，将容器1和容器2对比，将容器1和容器3对比。
容器2中加入4molSO3等效于在相同条件下反应物投入量为4molSO2和2molO2，容器2中起始反应物物质的量为容器1的两倍，容器2相当于在容器1达平衡后增大压强，将容器的体积缩小为原来的一半，增大压强化学反应速率加快，v2＞v1，增大压强平衡向正反应方向移动，平衡时c2＞2c1，p2＜2p1，α1（SO2）＋α2（SO3）＜1，容器1和容器2温度相同，K1＝K2；容器3相当于在容器1达到平衡后升高温度，升高温度化学反应速率加快，v3＞v1，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡时c3＜c1，p3＞p1，α3（SO2）＜α1（SO2），K3＜K1。
根据上述分析，v2＞v1，c2＞2c1，A错误；K3＜K1，p2＜2p1，p3＞p1，则p2＜2p3，B错误；v3＞v1，α3（SO2）＜α1（SO2），C正确；c2＞2c1，c3＜c1，则c2＞2c3，α1（SO2）＋α2（SO3）＜1，α3（SO2）＜α1（SO2），则α2（SO3）＋α3（SO2）＜1，D正确。
7．（2015·天津高考）某温度下，在2L的密闭容器中，加入1molX（g）和2molY（g）发生反应：
X（g）＋mY（g）
3Z（g），平衡时，X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。
在此平衡体系中加入1molZ（g），再次达到平衡后，X、Y、Z的体积分数不变。
下列叙述不正确的是（ ）
A．m＝2
B．两次平衡的平衡常数相同
C．X与Y的平衡转化率之比为1∶1
D．第二次平衡时，Z的浓度为0.4mol·L－1
答案 D
解析 运用三段式求算m。
设转化的X的物质的量为nmol。
X（g）＋mY（g）
3Z（g）
起始（mol）120
转化（mol）nmn3n
平衡（mol）（1－n）（2－mn）3n
据：
（1－n）∶（2－mn）∶3n＝30%∶60%∶10%
求得：
n＝0.1，m＝2。
由m＝2知，A项正确；二次平衡时温度相同，故平衡常数不变，则B项正确；由m和n的数值及起始量可计算出X、Y二者的平衡转化率都为10%，C项正确；第二次平衡时，c（Z）＝
＝0.2mol·L－1，D项错误。
8.（2015·安徽高考）汽车尾气中NO产生的反应为：
N2（g）＋O2（g）
2NO（g）。
一定条件下，等物质的量的N2（g）和O2（g）在恒容密闭容器中反应，如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。
下列叙述正确的是（ ）
A．温度T下，该反应的平衡常数K＝
B．温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小
C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH<0
答案 A
解析 A选项正确，达平衡时，c（N2）＝c（O2）＝c1mol·L－1，c（NO）＝2（c0－c1）mol·L－1；B选项错误，因反应前后容器体积不变，且反应中无固态（或液态）物质参加或生成，故混合气体的密度始终不变；C选项错误，催化剂只能改变到达平衡的时间，不会破坏平衡，即加入催化剂时氮气的平衡浓度不会改变；D选项错误，若曲线b对应的条件改变是升高温度，达新平衡时c（N2）减小，则平衡正向移动，故该反应应为吸热反应，即ΔH>0。
[题组三 模拟小题]
9．（2019·天津河东区调研）下列说法不正确的是（ ）
A．ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行
B．NH4HCO3（s）===NH3（g）＋H2O（g）＋CO2（g） ΔH＝＋185.57kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的速率
答案 C
解析 反应的ΔH<0、ΔS>0，则始终存在ΔH－TΔS<0，在任何温度下该反应都能自发进行，A正确。
反应NH4HCO3（s）===NH3（g）＋H2O（g）＋CO2（g）的ΔH>0、ΔS>0，则高温下存在ΔH－TΔS<0，若该反应能自发进行，说明体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，B正确。
ΔH、ΔS都与反应的自发性有关，但要根据ΔH－TΔS判断反应的自发性，不能将ΔH或ΔS单独作为反应自发性的判据，C错误。
在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变反应的活化能，从而改变反应速率，D正确。
10．（2019·上海八校联考）一定条件下合成乙烯：
6H2（g）＋2CO2（g）
CH2===CH2（g）＋4H2O（g），已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图。
下列说法正确的是（ ）
A．生成乙烯的速率：
v（M）一定小于v（N）
B．化学平衡常数：
KN>KM
C．当温度高于250℃时，升高温度，平衡向逆反应方向移动，从而使催化剂的催化效率降低
D．若投料比n（H2）∶n（CO2）＝3∶1，则图中M点时，乙烯的体积分数为7.7%
答案 D
解析 由题中图像可知，其他条件不变时升高温度，CO2平衡转化率减小，即平衡逆向移动，所以正反应是放热反应。
M点催化剂催化效率高、N点温度高，所以无法确定M、N两点的反应速率，A项错误；正反应是放热反应，所以温度越高化学平衡常数越小，B项错误；催化剂只改变反应速率而不能改变平衡移动，催化剂催化效率与平衡移动无关，催化效率降低是由温度变化引起的，C项错误；若开始投入6xmolH2、2xmolCO2，则达平衡时n（H2）＝3xmol、n（CO2）＝xmol、n（CH2===CH2）＝0.5xmol、n（H2O）＝2xmol，所以平衡时乙烯的体积分数为
×100%≈7.7%，D项正确。
11．（2018·合肥一检）一定条件下进行反应：
2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g），ΔH<0。
现有三个体积相同的密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，按如图所示投料，并在400℃条件下开始反应。
达到平衡时，下列说法正确的是（ ）
A．容器Ⅰ、Ⅲ中平衡常数相同
B．容器Ⅱ、Ⅲ中正反应速率相同
C．SO3的体积分数：
Ⅱ<Ⅲ
D．容器Ⅰ中SO2的转化率与容器Ⅱ中SO3的转化率之和小于1
答案 D
解析 容器Ⅰ是绝热容器，反应过程中温度升高，平衡逆向进行，平衡常数减小，容器Ⅰ、Ⅲ中平衡常数不相同，A错误；容器Ⅲ是恒压容器，反应过程中压强小于容器Ⅱ，反应速率小，容器Ⅱ、Ⅲ中正反应速率不相同，B错误；容器Ⅱ是恒温恒容，容器Ⅲ是恒温恒压，随着反应的进行，容器Ⅱ中压强大于容器Ⅲ，平衡正向进行，三氧化硫含量增大，SO3的体积分数：
Ⅱ>Ⅲ，C错误；若容器Ⅱ恒温恒容，容器Ⅰ也是恒温恒容时，达到相同的平衡状态，二氧化硫的转化率和三氧化硫的转化率之和为1，但实际上容器Ⅰ是绝热恒容，随反应进行温度升高，平衡逆向移动，二氧化硫的转化率减小，因此容器Ⅰ中SO2的转化率与容器Ⅱ中SO3的转化率之和小于1，D正确。
12．（2018·辽宁双基测试）将一定量的氨基甲酸铵置于恒容的密闭真空容器中（固体体积忽略不计），使其达到化学平衡：
H2NCOONH4（s）
2NH3（g）＋CO2（g）。
实验测得不同温度下的平衡数据列于表中：
温度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强/kPa
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度/（10－3mol/L）
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
下列有关叙述正确的是（ ）
A．在低温下该反应能自发进行
B．15℃时，该反应的化学平衡常数约为2.0
C．当混合气体平均相对分子质量不变时，该反应达到化学反应限度
D．恒温条件下，向原平衡体系中再充入2molNH3和1molCO2，达平衡后CO2浓度不变
答案 D
解析 根据平衡数据，温度升高，平衡总压强增大，平衡气体总浓度升高，说明平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应，ΔH>0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，因为ΔH>0，ΔS>0，所以高温下反应能自发进行，A错误；15℃时平衡气体总浓度为2.4×10－3mol/L，则平衡浓度c（NH3）＝
×2.4×10－3mol/L＝1.6×10－3mol/L，c（CO2）＝
×2.4×10－3mol/L＝0.8×10－3mol/L，K＝c2（NH3）×c（CO2）≈2×10－9，B错误；总质量和总物质的量都是相同比例变化，所以平均相对分子质量始终不变，无法判断该反应是否达到平衡，C错误；温度不变，化学平衡常数不变，即c（CO2）·c2（NH3）不变，所以恒温、恒容条件下，向原平衡体系中再充入2molNH3和1molCO2，平衡逆向移动，达平衡后CO2浓度不变，D正确。
故选D。
[题组一 基础大题]
13．25℃时，在体积为2L的密闭容器中，气态物质A、B、C的物质的量n（mol）随时间t的变化如图所示，已知达到平衡后，降低温度，A的转化率增大。
（1）根据上图数据，写出该反应的化学方程式：
___________________。
此反应的平衡常数的表达式K＝____________，从反应开始到第一次平衡时的平均速率v（A）为________。
（2）在5～7min内，若K值不变，则此处曲线变化的原因是____________。
（3）下图表示此反应的反应速率v和时间t的关系图：
各阶段的平衡常数如下表所示：
t2～t3
t4～t5
t5～t6
t7～t8
K1
K2
K3
K4
K1、K2、K3、K4之间的关系为________（用“＞”“＜”或“＝”连接）。
A的转化率最大的一段时间是________。
答案
（1）A＋2B
2C
0.05mol·L－1·min－1
（2）增大压强
（3）K1＞K2＝K3＝K4 t2～t3
解析
（1）由图中曲线变化情况可知：
A和B是反应物，C是生成物，再由物质的量的变化值可得化学计量数之比。
（2）根据已知反应达平衡后，降低温度，A的转化率增大，说明正反应是放热反应。
在5～7min内，K值不变，说明平衡移动不是由温度引起的，因此此处条件只能是增大压强。
（3）根据速率—时间图分析，t3处改变的条件是升温，t5处改变的条件是使用催化剂，t6处改变的条件是减压，因此有K1＞K2＝K3＝K4，A的转化率最大的一段时间是t2～t3。
[题组二 高考大题]
14．（2018·全国卷Ⅱ节选）CH4 CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。
回答下列问题：
（1）CH4 CO2催化重整反应为：
CH4（g）＋CO2（g）===2CO（g）＋2H2（g）。
某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为________mol2·L－2。
（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表：
①由上表判断，催化剂X________Y（填“优于”或“劣于”），理由是___________________________________________________________________。
在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催
化剂表面的积碳量随温度的变化关系如右图所示。
升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数（K）和速率（v）的叙述正确的是________（填标号）。
A．K积、K消均增加
B．v积减小，v消增加
C．K积减小，K消增加
D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p（CH4）·[p（CO2）]－0.5（k为速率常数）。
在p（CH4）一定时，不同p（CO2）下积碳量随时间的变化趋势如右图所示，则pa（CO2）、pb（CO2）、pc（CO2）从大到小的顺序为________________。
答案
（1）
（2）①劣于 相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大 AD
②pc（CO2）、pb（CO2）、pa（CO2）
解析
（1）某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行催化重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，根据方程式可知
CH4（g）＋CO2（g）===2CO（g）＋2H2（g）
10.500
0.250.250.50.5
0.750.250.50.5
所以平衡常数为
mol2·L－2＝
mol2·L－2。
（2）①根据表中数据可知相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大，所以催化剂X劣于Y。
正反应均是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向进行，因此K积、K消均增加，A正确，C错误；升高温度反应速率均增大，B错误；积碳量达到最大值以后再升高温度积碳量降低，这说明v消增加的倍数比v积增加的倍数大，D正确。
②根据反应速率方程式可知在p（CH4）一定时，生成速率随p（CO2）的升高而降低，根据图像可知pa（CO2）、pb（CO2）、pc（CO2）从大到小的顺序为pc（CO2）、pb（CO2）、pa（CO2）。
15．（2016·全国卷Ⅲ）煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。
回答下列问题：
（1）在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323K，NaClO2溶液浓度为5×10－3mol·L－1。
反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率（填“大于”或“小于”）。
原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是___________________________________________________________________。
（2）在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pe如图所示。
①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________（填“增大”“不变”或“减小”）。
②反应ClO
＋2SO
2SO
＋Cl－的平衡常数K表达式为________________________。
（3）如果采用NaClO、Ca（ClO）2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。
从化学平衡原理分析，Ca（ClO）2相比NaClO具有的优点是____________________________________________________________________。
答案
（1）大于 NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高
（2）①减小 ②
（3）形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高
解析
（1）由实验结果可知，在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多，因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率。
原因除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同外，还可能是NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高。
（2）①根据平衡分压－lgpeT图可知，反应温度升高，SO2和NO的平衡分压增大，这说明反应向逆反应方向进行，因此脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小；②根据平衡常数的定义，反应ClO
＋2SO
2SO
＋Cl－的平衡常数K表达式为：
。
（3）ClO－把SO2或SO
氧化为SO
，从化学平衡原理分析可知，Ca2＋与SO
结合生成微溶的硫酸钙，促使平衡向正反应方向进行，因此Ca（ClO）2相比NaClO具有较好的烟气脱硫效果。
[题组三 模拟大题]
16．（2019·山东日照联考）氮的化合物在生产、生活中广泛存在。
（1）键能是气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。
已知下列化学键的键能如表所示：
化学键
N≡N
O===O
N—N
N—H
O—H
键能/（kJ·mol－1）
946
497
193
391
463
写出1mol气态肼（H2N—NH2）燃烧生成氮气和水蒸气的热化学方程式：
____________________________。
（2）用焦炭还原NO的反应为2NO（g）＋C（s）
N2（g）＋CO2（g），向容积均为1L的甲、乙、丙三个恒容恒温（反应温度分别为400℃、400℃、T℃）容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO，测得各容器中n（NO）随反应时间t的变化情况如表所示。
t/min
0
10
20
30
40
n（NO）（甲容器）/mol
2.00
1.50
1.10
0.80
0.80
n
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