B．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，NH3的体积分数：
Ⅰ<Ⅱ
C．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡的标志：
气体的平均密度不再发生变化
D．t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加H2和N2的混合气
[解析] 在图像中，v正与v逆是对称的，故完整的图像如图所示。
因平衡常数是温度的函数，温度不变平衡常数不变，A项错误；t2时刻改变条件后，逆反应的瞬时速率增大，正反应的瞬时速率不变，即改变的条件为充入NH3（g），则两过程达到平衡时，NH3的体积分数：
Ⅰ<Ⅱ，B项正确；由题给信息知该反应在恒温、恒容的密闭容器中发生，且参与反应的物质均为气体，根据质量守恒，气体的平均密度为定值，不能用于平衡状态的判断，C项错误；t2时刻，若向密闭容器中充入H2和N2的混合气，正反应速率会瞬时增大，与题意不符，D项错误。
12．（2019·安徽合肥模拟）一定温度时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的SO2（g）和O2（g），发生反应：
2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g） ΔH＝－196kJ·moL－1。
一段时间后反应达到平衡状态，反应过程中测定的部分数据如表所示。
反应时间/min
n（SO2）/mol
n（O2）/mol
0
2
1
5
1.2
10
0.4
15
0.8
下列说法不正确的是（ D ）
A．前5min的平均速率为v（SO2）＝0.08mol·L－1·min－1
B．保持温度不变，向平衡后的容器中再充入0.2molSO2（g）和0.2molSO3（g）时，v正>v逆
C．保持其他条件不变，若起始时向容器中充入2molSO3（g），达到平衡状态时吸收78.4kJ的热量
D．相同温度下，起始时向容器中充入1.5molSO3（g），达到平衡状态时SO3的转化率为40%
[解析] v（SO2）＝＝＝0.08mol·L－1·min－1，A项正确；10min时，n（O2）减少0.6mol，n（SO2）减少1.2mol，剩余0.8mol，SO2的物质的量与15min时的相同，说明10min时反应已经达到平衡状态，K＝＝＝11.25，保持温度不变，K不变，向平衡后的容器中再充入0.2molSO2（g）和0.2molSO3（g）时，Qc＝＝＝9.8v逆，B项正确；保持其他条件不变，若起始时向容器中充入2molSO3（g），达到的平衡状态与题给原平衡状态等效，平衡时SO3转化了0.8mol，故吸收的热量为0.8mol×196kJ·moL－1÷2＝78.4kJ，C项正确；相同温度下，K不变，起始时向容器中充入1.5molSO3（g），若SO3的转化率为40%，Qc＝＝＝15≠K，不是平衡状态，D项错误。
13．（2019·河北衡水检测）在一定温度下，反应H2（g）＋X2（g）HX（g）的平衡常数为10。
若将1.0mol的HX（g）通入体积为1.0L的密闭容器中，在该温度时HX（g）的最大分解率接近于（ B ）
A．5% B．17%
C．25% D．33%
[解析] H2（g）＋X2（g）HX（g）的平衡常数K1为10，那么HX（g）H2（g）＋X2（g）的平衡常数K2为，2HX（g）H2（g）＋X2（g）的平衡常数K3为（）2＝0.01。
设HX（g）分解的物质的量浓度为xmol·L－1，则：
2HX（g）H2（g）＋X2（g）
起始/（mol·L－1） 1.0 0 0
消耗/（mol·L－1） x x x
平衡/（mol·L－1） 1－x x x
K3＝＝0.01，解得x≈0.17。
所以该温度时HX（g）的最大分解率接近于17%。
14．（2019·辽宁丹东二中月考）已知：
2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g） ΔH＝－197kJ·mol－1，按不同方式向甲、乙、丙三个相同容积的密闭容器中投入反应物，且保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时有关数据如下表：
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
2molSO2、1molO2
1molSO2、0．5molO2
2molSO3
平衡常数
K1
K2
K3
反应的能量变化
放出akJ
放出bkJ
吸收ckJ
气体密度
ρ1
ρ2
ρ3
反应物转化率
α1
α2
α3
下列有关的关系式正确的是（ B ）
A．K1＝K3ρ2
C．α2＋α3>1 D．2b＋c>197
[解析] 三个容器的容积相同，且保持恒温、恒容，而平衡常数只与温度有关，则平衡常数K1＝K2＝K3，A错误。
甲和丙中通入气体的质量相等，且是乙中气体质量的2倍，由于在恒容条件下进行反应，则气体密度ρ1＝ρ3>ρ2，B正确。
甲和丙中反应分别从正向、逆向开始，达到平衡时二者是等效平衡，则有α1＋α3＝1；将甲的容积增大1倍，与乙中平衡体系等效，容积增大，压强减小，平衡向逆反应方向移动，反应物转化率减小，则有α1>α2，从而可得α2＋α3<1，C错误。
由C中分析可知，甲和丙中的反应是等效平衡，且反应分别从正、逆反应方向开始，则有a＋c＝197；若甲和乙中反应物的转化率相等，则甲中反应放出热量是乙中反应放出热量的2倍，则有a＝2b，实际上甲中反应物的转化率大于乙，则有a>2b，从而可得2b＋c<197，D错误。
15．（2019·山东名校联考）工业上制备硫酸最重要的一步是SO2的氧化，反应方程式为2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g） ΔH＝－196.6kJ·mol－1。
回答下列问题：
（1）该反应在__较低温度___（填“较高温度”或“较低温度”）下能自发进行。
（2）某课外兴趣小组在实验室对该反应进行研究，部分数据如下表。
实验
反应条件
平衡后性质
催化剂
温度
（K）
容积
（L）
SO2
O2
SO3
SO2
体积
分数
吸收或
放出热
量（kJ）
SO2或
SO3的
转化率
A
V2O5
770
10
0.2
0.1
0
a1
Q1
α1
B
V2O5
770
10
0
0
0.2
a2
Q2
α2
C
V2O5
绝热
10
0
0
0.2
a3
Q3
α3
比较下列数值大小（填“>”“＝”“<”或“无法确定”）。
①a1__＝___a2；②Q1＋Q2__＝___19.66；③α1＋α3__<___1。
（3）某同学通过实验绘出如下图像。
①t1、t2、t3达到化学平衡状态的是__t2___。
②t2到t3的变化是因为改变了一个反应条件，该条件可能是__增大压强___。
（4）若α1＝0.9，计算770K时，该反应的平衡常数为__8.1×104___。
（5）工业上将SO2转化为SO3时，为了提高反应速率，并有利于SO3的吸收，需要对原料混合气体预热，同时对SO3气体降温。
通常采用如图所示的热交换器（中间为空心管道）。
下列说法正确的是（ abc ）
a．使用热交换器可以充分利用能源
b．A、B、C三处气体的组成相同
c．A、B、C、D四处的气体中均含有SO2
d．预热原料混合气主要是为了提高SO2的平衡转化率
[解析]
（1）该反应的ΔH<0，ΔS<0，若反应能自发进行，则有ΔH－TΔS<0，故该反应在较低温度下能自发进行。
（2）①实验A和实验B其他条件相同，A中通入0.2molSO2和0.1molO2，B中通入0.2molSO3，达到平衡时，二者是等效平衡，SO2的体积分数相等，则有a1＝a2。
②实验A和实验B是等效平衡，A中消耗SO2和O2的量与B中生成SO2和O2的量分别相等，则有Q1＋Q2＝19.66。
③实验A和实验B是等效平衡，SO2的转化率α1与SO3的转化率α2之和等于1，即α1＋α2＝1，实验C在绝热条件下进行，相当于将实验B中的反应温度降低，而降低温度，实验B中反应逆向进行的程度减小，SO3的转化率减小，则有α3<α2，从而推知α1＋α3<1。
（3）①达到平衡状态时，SO2的消耗速率是O2生成速率的2倍，由图可知，t2时刻该反应达到平衡状态。
②由图可知，t2到t3的变化过程中，SO2的消耗速率、O2的生成速率均增大，且SO2的消耗速率大于O2的生成速率的2倍，则平衡正向移动，故改变的条件可能是增大压强。
（4）若α1＝0.9，即SO2的平衡转化率为0.9，实验A中，开始时充入0.2molSO2和0.1molO2，则有
2SO2（g）＋ O2（g） 2SO3（g）
起始浓度/（mol·L－1） 0.02 0.01 0
转化浓度/（mol·L－1） 0.018 0.009 0.018
平衡浓度/（mol·L－1） 0.002 0.001 0.018
则770K时，该反应的平衡常数K＝＝＝8.1×104
（5）使用热交换器可以充分利用能源，a正确；从A进入的气体是含有SO2、O2、N2等的冷气，经热交换器预热后从B处流出，再从C处流入，在催化剂表面反应，故A、B、C三处气体的组成相同，b正确；该反应为可逆反应，A、B、C、D四处的气体中均含有SO2，c正确；预热原料混合气，可提高反应的温度，加快反应速率，但不能提高SO2的平衡转化率，d错误。
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