第6章 第2讲 化学反应的方向 化学平衡-【金版教程】2025年高考化学一轮复习创新方案word（新教材，创新版）

金版教程　高考科学复习创新方案　化学 第2讲　化学反应的方向　化学平衡 【复习目标】　1.知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。2.认识化学反应的可逆性及化学平衡的建立。3.掌握化学平衡状态的特征及判定方法。4.了解化学平衡常数的含义及影响因素，能利用化学平衡常数进行相关的计算。 一、化学反应的方向 1.自发过程 含义 在一定条件下，不需要借助光、电等外力作用就能自动进行的过程 特点 放热过程可能自发进行 混乱度小转变为混乱度大的过程可能自发进行 2.熵和熵变 (1)熵是度量体系混乱程度的物理量，符号为S。 (2)影响熵大小的因素 ①相同条件下，物质不同，熵不同。 ②同一物质：S(g)>S(l)>S(s)。 (3)熵变(ΔS)＝生成物的总熵－反应物的总熵。 [提醒]　常见的熵增反应(ΔS>0) (1)固态反应物生成液态或气态生成物的反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。 (2)液态反应物生成气态生成物的反应：2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)。 (3)化学计量数(气体)增大的反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)。 3.化学反应方向的判断 (1)判断依据 (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。 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1，该反应一定不能自发进行。(×) 错因：该反应的ΔS>0、ΔH>0，在高温下能自发进行。 (2)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。(×) 错因：焓变或熵变单独判断反应自发性存在不全面性，因此应用ΔH－TΔS复合判据。 (3)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方向。(×) 错因：在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，只改变反应速率，而不改变反应方向。 (4)－10 ℃的水结冰，可用熵判据来解释其自发性。(×) 错因：水结冰是熵减的过程，根据熵判据则应是非自发过程。 二、化学平衡状态 1.可逆反应 (1)定义 在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。 (2)特点 ①三同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行；c.反应物与生成物同时存在。 ②一小：任一组分的转化率都小于100%。 ③表示方法：在化学方程式中用“”表示。 2.化学平衡状态 (1)概念 在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间的改变而改变的状态，简称化学平衡。 (2)建立过程 对于只加入反应物从正向建立的平衡： 图示： (3)特征 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)2H2O2H2↑＋O2↑为可逆反应。(×) 错因：条件不同，不是可逆反应。 (2)在一恒温恒容的密闭容器中充入2 mol SO2、1 mol O2，一定条件下发生反应，在相同的容器中充入2 mol SO3，在相同条件下发生反应，二者最终达到平衡时，对应各组分的百分含量不同。(×) 错因：对应各组分的百分含量相同。 (3)可逆反应都具有一定的限度，化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变。(√) 错因：________________________________________________________________________ (4)平衡状态指的是反应静止了，不再发生反应了。(×) 错因：化学平衡是一种动态平衡。 (5)由2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1知，2 mol SO2与1 mol O2在恒压密闭容器中充分反应，可放出196.6 kJ的热量。(×) 错因：2__mol__SO2与1__mol__O2并不能完全反应，放出的热量小于196.6__kJ。 (6)对于反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，若每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2，说明反应达平衡状态。(×) 错因：消耗1__mol__SO3的同时生成1__mol__NO2均表示逆反应方向，故无法判断反应是否达到平衡状态。 (7)在恒温恒容密闭容器中发生反应A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，当压强不随时间而改变，说明反应已达平衡。(×) 错因：此反应为反应前后气体体积不变的反应，故压强始终不发生改变，因此压强不变时，无法说明反应已达平衡。 三、等效平衡 1.等效平衡的含义 在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分数、体积分数等)均相同。 2.等效平衡的判断方法 (1)恒温恒容条件下反应前后气体体积改变的反应 判断方法：极值等量即等效。 上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物，则SO2均为2 mol，O2均为1 mol，三者建立的平衡状态完全相同。 ④中a、b、c三者的关系满足：c＋a＝2，＋b＝1，即与上述平衡等效。 (2)恒温恒压条件下反应前后气体体积改变的反应 判断方法：极值等比即等效。 例如：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ① 2 mol 3 mol 0 ② 1 mol 3.5 mol 2 mol ③ a mol b mol c mol 按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物，则①②中＝，故互为等效平衡。 ③中a、b、c三者关系满足：＝，即与①②平衡等效。 (3)恒温条件下反应前后气体体积不变的反应 判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学平衡无影响。 例如：H2(g)＋I2(g)2HI(g) ① 1 mol 1 mol 0 ② 2 mol 2 mol 1 mol ③ a mol b mol c mol ①②两种情况下，n(H2)∶n(I2)＝1∶1，故互为等效平衡。 ③中a、b、c三者关系满足a∶b＝1∶1，c≥0，即与①②平衡等效。 3.等效平衡判断“四步曲” 第一步，看——观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前后气体体积不变的可逆反应还是反应前后气体体积改变的可逆反应。 第二步，挖——挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器。 第三步，倒——采用一边倒法，将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一边的物质。 第四步，联——联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否为等效平衡。 四、化学平衡常数、转化率 1.化学平衡常数 (1)概念 在一定温度下，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 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达到平衡时：平衡常数K＝。 (3)意义及影响因素 意义 K值越大 正反应进行的程度越大 反应物的转化率越大 影响 因素 内因 反应物本身的性质 外因 温度升高 ΔH<0，K值减小 ΔH>0，K值增大 [提醒]　(1)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 (2)K值的大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限度，不能预示反应达到平衡所需要的时间。 (4)平衡常数与反应方程式的关系 ①在相同温度下，对于给定的可逆反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数，即K正＝。 ②方程式乘以某个化学计量数x，则平衡常数变为原来的x次方。 ③两方程式相加得总方程式，则总方程式的平衡常数等于两分方程式平衡常数的乘积，即K总＝K1·K2。 (5)主要应用 ①判断化学反应进行的方向 对于化学反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商Q＝。 Q＜K，反应向正反应方向进行； Q＝K，反应处于平衡状态； Q＞K，反应向逆反应方向进行。 ②判断可逆反应的热效应 2.平衡转化率 平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。对于反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，反应物A的转化率可以表示为α(A)＝×100%。 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)恒温、恒容条件下，反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡，向容器中再充入1 mol SO2，平衡正向移动，化学平衡常数增大。(×) 错因：化学平衡常数仅受温度影响，与浓度无关。 (2)化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关；温度越高，化学平衡常数越大。(×) 错因：化学平衡常数受温度影响，与可逆反应吸放热有关，如可逆反应正向放热，则升高温度，平衡逆向移动，K值减小。 (3)改变条件，使反应物的平衡转化率都增大，该可逆反应的平衡常数一定增大。(×) 错因：平衡常数仅受温度影响，如从反应体系中移除生成物，反应物平衡转化率均增大，但平衡常数不变。 (4)平衡常数发生变化，化学平衡一定发生移动。(√) 错因：________________________________________________________________________ (5)一定温度下，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)与2SO3(g)O2(g)＋2SO2(g)的平衡常数互为相反数。(×) 错因：正、逆反应的平衡常数互为倒数。 考点1　分析与推测化学反应的方向 1.下列说法正确的是(　　) A.凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 B.自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小 C.常温下，反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 D.反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0 答案　C 2.下列判断错误的是(　　) ①反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH>0　 ②CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0 ③高温下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)能自发进行，则该反应的ΔH>0、ΔS>0 ④ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行 A.①③ B.②③ C.②④ D.①② 答案　D 3.(2023·浙江三地市高三教学质量检测)在298 K和100 kPa压力下，已知金刚石和石墨的熵、燃烧热和密度分别为： 物质 S/(J·K－1·mol－1) ΔH/(kJ·mol－1) ρ/(kg·m－3) C(金刚石) 2.4 －395.40 3513 C(石墨) 5.7 －393.51 2260 此条件下，对于反应C(石墨)―→C(金刚石)，下列说法正确的是(　　) A.该反应的ΔH＜0，ΔS＜0 B.由公式ΔG＝ΔH－TΔS可知，该反应ΔG＝985.29 kJ·mol－1 C.金刚石比石墨稳定 D.超高压条件下，石墨有可能变为金刚石 答案　D 解析　根据燃烧热的定义可知：C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－395.40 kJ·mol－1，C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.51 kJ·mol－1，反应C(石墨)―→C(金刚石)的ΔH＝(－393.51 kJ·mol－1)－(－395.40 kJ·mol－1)＝1.89 kJ·mol－1＞0，ΔS＝S(金刚石)－S(石墨)＝2.4 J·K－1·mol－1－5.7 J·K－1·mol－1＝－3.3 J·K－1·mol－1＜0，A错误；由公式ΔG＝ΔH－TΔS可知，该反应ΔG＝1.89 kJ·mol－1－298 K×(－3.3×10－3 kJ·K－1·mol－1)＝2.8734 kJ·mol－1，B错误；由A项分析可知，反应C(石墨)―→C(金刚石)是吸热反应，说明质量相同时，石墨的能量较低，则石墨比金刚石稳定，C错误；由于金刚石的密度比石墨大，故质量相同时，金刚石的体积小，则反应C(石墨)―→C(金刚石)是体积减小的过程，故超高压条件下，石墨有可能变为金刚石，D正确。 考点2　化学平衡状态 题组一　理解与归纳化学平衡状态的特征 1.在一个密闭容器中发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.2 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能出现的数据是(　　) A.c(SO3)＝0.4 mol·L－1 B.c(SO2)＝c(SO3)＝0.15 mol·L－1 C.c(SO2)＝0.25 mol·L－1 D.c(SO2)＋c(SO3)＝0.5 mol·L－1 答案　C 2.一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断正确的是(　　) A.c1∶c2＝3∶1 B.平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3 C.X、Y的转化率不相等 D.c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1 答案　D 题组二　辨识与探析化学平衡状态 3.在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量。 (1)能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是________(填序号，下同)。 (2)能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是________。 (3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是____________。 (4)能说明C(s)＋CO2(g) 2CO(g)达到平衡状态的是__________。 (5)能说明NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________。 (6)能说明5CO(g)＋I2O5(s) 5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________。 答案　(1)①③④⑦　(2)⑤⑦ (3)①③④⑤⑦　(4)①②③④⑦ (5)①②③　(6)②④⑦ 4.汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＜0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填序号)。 答案　②④⑤ 解析　①达到平衡时，v正应保持不变。②由于是放热反应，又是绝热容器，体系温度升高，平衡左移，K减小，当K不变时，温度不变，达到平衡状态。③图中达到平衡时，CO、CO2的改变量不是1∶1。④w(NO)逐渐减小，达到平衡时保持不变。⑤因正反应放热，容器绝热，故反应开始后体系温度升高，达到平衡状态时，体系温度不再发生变化。⑥ΔH是一个定值，不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。 判断平衡状态的两个角度 （1）等——正逆相等 ①同一物质（两种表述）：v正=v逆、断键数=成键数。 ②不同物质 (2)定——“变量不变” 如果一个量是随反应进行而改变的(即变量)，当其“不变”时反应就达到平衡状态。 ①混合体系中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度、百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等会随时间变化而变化，为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。 ②绝热体系中温度为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。 ③、ρ、p总等，不一定为变量，要根据不同情况进行判断： a. 若有非气体物质参与反应，无论Δn(g)是否等于0，均为变量，当其恒定不变时，即可判断化学反应达到平衡状态。 b. 若有非气体物质参与反应，无论Δn(g)是否等于0，ρ均为变量，若其恒定不变，则化学反应达到平衡状态。 c. 考点3　模型认知等效平衡 1.已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2 mol SO2和1 mol O2；(乙)1 mol SO2和0.5 mol O2 ；(丙)2 mol SO3。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是(　　) A.容器内压强p：p甲＝p丙>2p乙 B.SO3的质量m：m甲＝m丙>2m乙 C.c(SO2)与c(O2)之比为k：k甲＝k丙>k乙 D.反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲＝Q丙>2Q乙 答案　B 解析　因为反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在恒温、恒容的条件下进行，根据等效平衡的原理可知，甲与丙最后达到平衡时SO2、O2、SO3的物质的量、容器内的压强、SO2与O2的比值都相同；乙相当于在甲容器达到平衡后，将容器的体积瞬间扩大为原来的2倍。设甲达到平衡时容器内的压强为p甲，此时容器内压强瞬间减小为，平衡向逆反应方向移动，气体的物质的量增加，SO3的质量减小，所以容器内气体的压强增大，则p乙>，则2p乙>p甲＝p丙，SO3的质量：m甲＝m丙>2m乙，A错误，B正确；当甲容器达到平衡后瞬间将容器体积扩大2倍，平衡向逆反应方向移动，但是生成的SO2与O2的物质的量之比为2∶1，这与开始两者加入的物质的量之比相同，所以在此过程中SO2与O2的物质的量之比一直是2∶1，C错误；甲与丙为等效平衡，但达到平衡时，甲容器中SO2的转化率与丙容器中SO3的转化率不一定相等，即Q甲不一定等于Q丙，D错误。 2.在一个固定体积的密闭容器中，加入2 mol A和1 mol B，发生反应2A(g)＋B(g)2C(g)，达到平衡时，C的物质的量浓度为k mol·L－1，若维持容器体积和温度不变，按下列配比作为起始物质： ①4 mol A＋2 mol B　②2 mol A＋1 mol B＋2 mol C　③2 mol C＋1 mol B　④2 mol C ⑤1 mol A＋0.5 mol B＋1 mol C (1)达到平衡后，C的物质的量浓度仍是k mol·L－1的是________。 (2)若令a、b、c分别代表初始加入的A、B、C的物质的量，如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同，填写： Ⅰ.若a＝0，b＝0，则c＝________。 Ⅱ.若a＝0.5，则b＝________，c＝________。 Ⅲ.a、b、c的取值必须满足的一般条件是________，________。(用两个方程式表示，一个只含a、c，另一个只含b、c) 答案　(1)④⑤ (2)Ⅰ.2　Ⅱ.0.25　1.5　Ⅲ.a＋c＝2　b＋＝1 考点4　化学平衡常数、转化率 题组一　理解与应用化学平衡常数 1.对于反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH>0，下列有关说法正确的是(　　) A.平衡常数表达式为K＝ B.恒温条件下压缩容器的体积，平衡逆向移动，平衡常数K不发生变化 C.升高体系温度，平衡常数K减小 D.恒温恒压条件下，通入氦气，平衡逆向移动，平衡常数K不发生变化 答案　B 2.在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如表所示： t/℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题： (1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝________________。 (2)该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。 (3)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________ ℃。 (4)若830 ℃时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K________(填“大于”“小于”或“等于”)1.0。 (5)830 ℃时，容器中的化学反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积。平衡________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。 答案　(1)　(2)吸热　(3)700　(4)等于　(5)不 题组二　分析与计算化学平衡常数和转化率 3.加热N2O5依次发生的分解反应为①N2O5(g)N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g) N2O(g)＋O2(g)。在容积为2 L的密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol。则t ℃时反应①的平衡常数为(　　) A.10.7 B.8.5 C.9.6 D.10.2 答案　B 解析　设N2O5的转化浓度为x mol·L－1，N2O3的转化浓度为y mol·L－1。 根据题意得，所以x＝3.1，y＝1.4，所以反应①的平衡常数为K＝＝＝8.5。 4.H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g) COS(g)＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。 (1)H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。 (2)在620 K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2________α1，该反应的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。 (3)向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是________(填标号)。 A.H2S B.CO2 C.COS D.N2 答案　(1)2.5　2.8×10－3　(2)>　>　(3)B 解析　(1)设平衡时H2S转化的物质的量为x mol，列三段式： 　　　　　H2S(g)＋CO2(g) COS(g)＋H2O(g) 初始/mol 0.40 0.10 0 0 转化/mol x x x x 平衡/mol 0.40－x 0.10－x x x 由题意得：＝0.02，解得x＝0.01，H2S的平衡转化率α1＝×100%＝2.5%，K＝＝＝≈2.8×10－3。 5.(2023·济南市高三统一考试)NH3、NOx、SO2等气体易造成环境污染，合理利用就可以变废为宝，既可以减少对环境的污染，又能解决部分能源危机问题。 途径一：利用氢气治理氮氧化物的污染。 (1)一定温度下，相关反应如下： Ⅰ.2NO(g)＋5H2(g) 2NH3(g)＋2H2O(g)　ΔH1　平衡常数为K1； Ⅱ.热化学方程式已略去　ΔH2　平衡常数为K2； Ⅲ.NO(g)＋H2(g) N2(g)＋H2O(g)　ΔH3　平衡常数为K3。 已知：ΔH2＝ΔH1－2ΔH3。将反应Ⅱ的热化学方程式补充完整：_________________________ ___________　ΔH2；同时可以推出，K2＝________(用含K1、K3的式子表示)。 (2)某温度下(高于100 ℃)，将2 mol NO和3.5 mol H2充入体积为2 L的密闭容器中，体系总压强p随时间的变化如下表所示。 t/min 0 20 40 60 80 100 120 140 p/kPa 55 50.7 47.6 44.8 43.2 41.8 41 41 ①N2的分压随时间变化如图所示，则从开始至平衡时，v(N2)＝________ kPa·min－1(保留两位有效数字)。 ②该温度下，反应Ⅱ用浓度表示的平衡常数Kc＝________。 答案　(1)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　 (2)①0.045　②2.88 解析　(1)根据盖斯定律，由ΔH2＝ΔH1－2ΔH3可知，反应Ⅱ＝反应Ⅰ－2×反应Ⅲ，则K2＝。 (2)①由题图知，从开始至平衡v(N2)＝≈0.045 kPa·min－1。②根据表中数据知，反应达平衡时气体总压强为41 kPa，由＝得＝，则n平＝4.1 mol，由＝得＝，n(N2)＝0.5 mol，则n(NO)＋n(H2)＋n(N2)＋n(H2O)＋n(NH3)＝4.1 mol，n(NO)＋n(NH3)＋2n(N2)＝2 mol(氮原子守恒)，2n(H2)＋2n(H2O)＋3n(NH3)＝7 mol(氢原子守恒)，n(NO)＋n(H2O)＝2 mol(氧原子守恒)，以上各式联立可得，n(NH3)＝0.6 mol，n(H2O)＝1.6 mol，n(NO)＝0.4 mol，n(H2)＝1 mol；容器体积为2 L，则该平衡体系中c(NO)＝0.2 mol·L－1，c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(N2)＝0.25 mol·L－1，c(H2O)＝0.8 mol·L－1，c(NH3)＝0.3 mol·L－1，则反应Ⅱ的平衡常数Kc＝＝＝2.88。 化学平衡常数与转化率的计算方法 (1)“三段式”法的应用 反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。 　　　　　mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx 对于反应物：n(平)＝n(始)－n(变) 对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(变) 则①平衡常数K＝。 ②A的平衡浓度：c平(A)＝ mol·L－1。 ③A的平衡转化率：α平(A)＝×100%。 ④平衡时A的体积分数：φ(A)＝×100%。 ⑤混合气体的平均密度：ρ混＝ g·L－1。 ⑥平衡时混合气体的平均摩尔质量：M＝ g·mol－1。 (2)掌握三个百分数 ①转化率＝×100%＝×100%。 ②产率＝×100%。一般来说，转化率越高，原料利用率越高，产率也就越高。 ③平衡时混合物中某组分的百分含量＝×100%。 　压强平衡常数的计算 1.压强平衡常数(Kp) (1)当把化学平衡常数K表达式中各物质的浓度用该物质的分压来表示时，就得到该反应的压强平衡常数Kp，其表达式的意义相同。 (2)Kp仅适用于气相发生的反应。 2.计算方法 第一步：根据三段式法计算平衡体系中各组分的物质的量或物质的量浓度。 第二步：计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。 第三步：根据分压计算公式求出各气体物质的分压。 某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数) 即：pi＝p总× 第四步：根据平衡常数计算公式代入计算。 3.两种Kp的计算模板 (1)平衡总压为p0 N2(g)　 ＋ 　3H2(g)  2NH3(g)　 n(平) a b c p(分压) p0 p0 p0 Kp＝ (2)刚性容器起始压强为p0，平衡转化率为α 　　　　　　2NO2(g)　 　N2O4(g) p(始) p0 0 Δp p0α p0α p(平) p0－p0α p0α Kp＝ 1.(2023·全国乙卷节选)硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题： (1)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4(s) Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。平衡时的关系如下图所示。660 K时，该反应的平衡总压p总＝________kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)＝________(kPa)2。Kp(Ⅰ)随反应温度升高而________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，平衡时pO2＝____________(用、表示)。在929 K时，p总＝84.6 kPa，＝35.7 kPa，则＝________kPa，Kp(Ⅱ)＝________kPa(列出计算式)。 答案　(1)3　2.25　增大 (2) 　46.26　 解析　(1)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4(s) Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。由平衡时的关系图可知，660 K时，＝1.5 kPa，则＝1.5 kPa，因此，该反应的平衡总压p总＝3 kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)＝1.5 kPa×1.5 kPa＝2.25(kPa)2。由图中信息可知，pSO3随着温度升高而增大，且＝，因此，Kp(Ⅰ)随反应温度升高而增大。 (2)提高温度，题述容器中进一步发生反应2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，在同温同压下，不同气体的物质的量之比等于其分压之比，由于仅发生反应(Ⅰ)时＝，则＋2pO2＝－2pO2，因此，平衡时pO2＝。在929 K时，p总＝84.6 kPa、＝35.7 kPa，则＋＋pO2＝p总、pO2＝，代入相关数据可求出＝46.26 kPa，则pO2＝84.6 kPa－35.7 kPa－46.26 kPa＝2.64 kPa，Kp(Ⅱ)＝＝ kPa。 2.(2022·全国乙卷节选)在1470 K、100 kPa反应条件下，将n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应[2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)　ΔH＝170 kJ·mol－1]。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为________，平衡常数Kp＝________kPa。 答案　50%　4.76 解析　假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1 mol和4 mol，H2S的转化量为x mol，根据三段式可知： 　　　 2H2S(g)S2(g)＋2H2(g) 始/mol 1 0 0 变/mol x 0.5x x 平/mol 1－x 0.5x x 平衡时H2S和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1－x＝x，解得x＝0.5，所以H2S的平衡转化率为×100%＝50%，所以平衡常数Kp＝＝ ≈4.76 kPa。 3.(2021·全国乙卷节选)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)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2，376.8 ℃时平衡常数Kp′＝1.0×104 Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则pICl＝________ kPa，反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数K＝__________________(列出计算式即可)。 (2)McMorris测定和计算了在136～180 ℃范围内下列反应的平衡常数Kp： 2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I2(g)　Kp1 2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2 得到lg Kp1～和lg Kp2～均为线性关系，如下图所示： ①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。 ②反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程_______________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案　(1)24.8　 (2)①大于　②Kp1·Kp2　大于 设T′＞T，即＜，由图可知：lg Kp2(T′)－lg Kp2(T)＞|lg Kp1(T′)－lg Kp1(T)|＝lg Kp1(T)－lg Kp1(T′) 则：lg [Kp2(T′)·Kp1(T′)]＞lg [Kp2(T)·Kp1(T)]，即K(T′)＞K(T)。 因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于0 解析　(1)由题意知376.8 ℃时玻璃烧瓶中发生两个反应：BaPtCl6(s)BaCl2(s)＋Pt(s)＋2Cl2(g)、Cl2(g)＋I2(g) 2ICl(g)。BaPtCl6(s) BaCl2(s)＋Pt(s)＋2Cl2(g)的平衡常数Kp′＝1.0×104 Pa2，则平衡时p2(Cl2)＝1.0×104 Pa2，p(Cl2)＝100 Pa，设到达平衡时I2(g)的分压减小p kPa，则列三段式如下： 　　　　　 　Cl2(g)＋I2(g)　 　2ICl(g) 开始/kPa 20.0 0 变化/kPa p 2p 平衡/kPa 0.1 20.0－p 2p 376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则0.1＋20.0＋p＝32.5，解得p＝12.4，则平衡时pICl＝2p kPa＝2×12.4 kPa＝24.8 kPa；则平衡时，I2(g)的分压为(20.0－p) kPa＝(20×103－12.4×103) Pa，pICl＝24.8 kPa＝24.8×103 Pa，p(Cl2)＝100 Pa，因此反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数 K＝。 (2)①结合题图可知，温度越高，越小，lg Kp2越大，即Kp2越大，说明升高温度平衡2NOCl(g) 2NO(g)＋Cl2(g)正向移动，则NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH大于0。 ②Ⅰ.2NO(g)＋2ICl(g) 2NOCl(g)＋I2(g)　Kp1 Ⅱ.2NOCl(g) 2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2 Ⅰ＋Ⅱ得2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)， 则2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的K＝Kp1·Kp2。 1.(2022·辽宁高考)某温度下，在1 L恒容密闭容器中2.0 mol X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0.20 mol·L－1 B.2 min时，加入0.20 mol Z，此时v正(Z)＜v逆(Z) 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1.4 mol 答案　B 解析　4 min时生成的Z的物质的量为0.15 mol·L－1·min－1×4 min×1 L＝0.6 mol，6 min时生成的Z的物质的量为0.10 mol·L－1·min－1×6 min×1 L＝0.6 mol，故反应在4 min时已达到平衡，设达到平衡时生成了a mol Y，列三段式： 　　　　　　　2X(s) Y(g)＋2Z(g) 初始量/mol 2.0 0 0 转化量/mol 2a a 2a 平衡量/mol 2.0－2a a 0.6 根据2a＝0.6，得a＝0.3，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K＝c2(Z)·c(Y)＝0.108，2 min时Y的浓度为0.2 mol·L－1，Z的浓度为0.4 mol·L－1，加入0.2 mol Z后Z的浓度变为0.6 mol·L－1，Q＝c2(Z)·c(Y)＝0.072＜K，反应正向进行，故v正(Z)＞v逆(Z)，B错误。 2.(2021·湖南高考改编)已知：A(g)＋2B(g) 3C(g)　ΔH<0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应，t1时达到平衡状态Ⅰ，在t2时改变某一条件，t3时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应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.t2时改变的条件：升高温度 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　C 解析　容器内发生的反应为A(g)＋2B(g) 3C(g)，该反应是气体分子数不变的可逆反应，所以在恒温恒容条件下，气体的压强始终保持不变，则容器内压强不变，不能说明反应达到平衡状态，A错误；根据图像变化曲线可知，t2～t3过程中，t2时v正′瞬间不变，平衡过程中不断增大，则说明反应向逆反应方向移动，且不是“突变”图像，属于“渐变”过程，所以排除温度与催化剂等影响因素，改变的条件为：向容器中加入C，B错误；最初加入体系中的A和B的物质的量的比值为1∶3，当向体系中加入C时，平衡逆向移动，最终A和B各自物质的量增加的比例为1∶2，因此平衡时A的体积分数φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)，C正确；平衡常数K与温度有关，因该反应在恒温条件下进行，所以K保持不变，D错误。 3.(2023·山东卷)一定条件下，水气变换反应CO＋H2OCO2＋H2的中间产物是HCOOH。为探究该反应过程，研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应： Ⅰ.HCOOHCO＋H2O(快) Ⅱ.HCOOHCO2＋H2(慢) 研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，H＋仅对反应Ⅰ有催化加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离，其浓度视为常数。回答下列问题： (1)一定条件下，反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为ΔH1、ΔH2，则该条件下水气变换反应的焓变ΔH＝________(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)。 (2)反应Ⅰ正反应速率方程为v＝kc(H＋)·c(HCOOH)，k为反应速率常数。T1温度下，HCOOH电离平衡常数为Ka，当HCOOH平衡浓度为x mol·L－1时，H＋浓度为________mol·L－1，此时反应Ⅰ正反应速率v＝________mol·L－1·h－1(用含Ka、x和k的代数式表示)。 (3)T3温度下，在密封石英管内完全充满1.0 mol·L－1 HCOOH水溶液，使HCOOH分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。t1时刻测得CO、CO2的浓度分别为0.70 mol·L－1 、0.16 mol·L－1，反应Ⅱ达平衡时，测得H2的浓度为y mol·L－1。体系达平衡后＝________(用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为________。 相同条件下，若反应起始时溶液中同时还含有0.10 mol·L－1盐酸，则图示点a、b、c、d中，CO新的浓度峰值点可能是________(填标号)。与不含盐酸相比，CO达浓度峰值时，CO2浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)，的值________(填“增大”“减小”或“不变”)。 答案　(1)ΔH2－ΔH1　(2)　kx (3)　　a　减小　不变 解析　(2)T1温度时，HCOOH建立电离平衡： HCOOHHCOO－　＋　H＋　　 x c(HCOO－) c(H＋) Ka＝，c(HCOO－)＝c(H＋)，故c(H＋)＝ mol·L－1。 v＝kc(H＋)·c(HCOOH)＝kx mol·L－1·h－1。 (3)t1时刻时，c(CO)达到最大值，说明此时反应Ⅰ达平衡状态。此时 HCOOHCO＋H2O　 0.70 0.70 HCOOHCO2＋H2　 0.16 0.16 0.16 故t1时刻c(HCOOH)＝(1.0－0.70－0.16) mol·L－1＝0.14 mol·L－1，K(Ⅰ)＝＝＝5。设t1时刻→反应Ⅱ达平衡过程， HCOOHCO＋H2O t1时刻到反应Ⅱ平衡 转化浓度(mol·L－1) a a HCOOHCO2＋H2 b b b 则c(H2)＝(b＋0.16) mol·L－1＝y mol·L－1，b＝y－0.16，c(HCOOH)＝(0.14－a－b) mol·L－1＝(0.3－a－y) mol·L－1，c(CO)＝(a＋0.7) mol·L－1，K(Ⅰ)＝＝＝5，a＝。故＝＝， K(Ⅱ)＝＝＝。 加入0.1 mol·L－1盐酸后，H＋对反应Ⅰ起催化作用，加快反应Ⅰ的反应速率，缩短到达平衡所需时间，故CO浓度峰值提前，由于时间缩短，反应Ⅱ消耗的HCOOH减小，体系中HCOOH浓度增大，导致CO浓度大于t1时刻的峰值，故c(CO)最有可能在a处达到峰值。此时c(CO2)会小于不含盐酸的浓度，＝K(Ⅰ)，温度不变，平衡常数不变，则的值不变。 4.(2021·浙江高考节选)含硫化合物是实验室和工业上的常用化学品。请回答： (1)实验室可用铜与浓硫酸反应制备少量SO2： Cu(s)＋2H2SO4(l)===CuSO4(s)＋SO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－11.9 kJ·mol－1 判断该反应的自发性并说明理由____________________________________。 (2)已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－198 kJ·mol－1 850 K时，在一恒容密闭反应器中充入一定量的SO2和O2，当反应达到平衡后测得SO2、O2和SO3的浓度分别为6.0×10－3 mol·L－1、8.0×10－3 mol·L－1和4.4×10－2 mol·L－1。 ①该温度下反应的平衡常数为____________。 ②平衡时SO2的转化率为________。 (3)工业上主要采用接触法由含硫矿石制备硫酸。下列说法正确的是________。 A.须采用高温高压的反应条件使SO2氧化为SO3 B.进入接触室之前的气流无须净化处理 C.通入过量的空气可以提高含硫矿石和SO2的转化率 D.在吸收塔中宜采用水或稀硫酸吸收SO3以提高吸收速率 答案　(1)任何温度下都能自发，因为ΔH<0，ΔS>0　(2)①6.7×103 mol－1·L　②88%　(3)C 1.丙烯腈(C3H3N)是制备腈纶的单体。一种制备丙烯腈反应的热化学方程式为C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)C3H3N(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－515 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　) A.该反应的ΔS<0 B.该反应的平衡常数K＝ C.其他条件相同，增大压强有利于提高丙烯腈的平衡产率 D.该反应每消耗1.5 mol O2，转移电子的物质的量为3 mol 答案　B 解析　该反应为气体分子数增大的反应，ΔS>0，A错误；该反应为气体分子数增大的反应，增大压强平衡逆向移动，丙烯腈平衡产率降低，C错误；该反应中O2转化为H2O，O化合价降低2，每消耗1.5 mol O2，转移电子的物质的量为6 mol，D错误。 2.随着人们环保意识的增强，燃油汽车都已经装上了尾气处理装置。汽车尾气在催化剂作用下可发生如下反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)，下列说法不正确的是(　　) A.该反应能自发进行，ΔH<0 B.反应的平衡常数表达式为K＝ C.反应中每消耗1 mol NO，转移电子的数目约等于4×6.02×1023 D.实际应用中加入高效催化剂，燃油汽车排放的尾气对空气污染程度减小 答案　C 解析　该反应的气体分子数减少，ΔS<0，能自发进行，说明ΔH－TΔS<0，则ΔH<0，A正确；该反应的平衡常数表达式为K＝，B正确；该反应转移4e－，则每消耗1 mol NO，转移电子的数目约等于2×6.02×1023，C错误；加入高效催化剂，有利于燃油汽车排放的尾气快速转化为无毒的CO2和N2，从而减少对空气的污染，D正确。 课时作业 [建议用时：40分钟] 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1.下列有关说法中正确的是(　　) A.2CaCO3(s)＋2SO2(g)＋O2(g)===2CaSO4(s)＋2CO2(g)在低温下能自发进行，则该反应的ΔH<0 B.NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0 C.反应3Cl2(g)＋8NH3(g)===6NH4Cl(s)＋N2(g)室温下能自发进行，说明该反应的ΔH>0，ΔS<0 D.加入合适的催化剂能降低反应活化能，从而改变反应的焓变 答案　A 2.(2023·苏北四市高三统考)对于反应4Fe2O3(s)＋3CH4(g)8Fe(s)＋6H2O(g)＋3CO2(g)，下列说法正确的是(　　) A.上述反应的ΔS>0 B.上述反应的平衡常数K＝ C.增大体系压强，可提高CH4的平衡转化率 D.CH4与CO2浓度相同时，反应达到平衡状态 答案　A 解析　该反应为气体分子数增大的反应，其ΔS>0，A正确；由方程式可知，该反应的平衡常数K＝，B错误；该反应是气体分子数增大的反应，增大压强平衡向气体分子数减小的方向移动，即增大压强该反应平衡逆向移动，甲烷的平衡转化率降低，C错误；达到平衡时，二氧化碳和甲烷的浓度不一定相等，D错误。 3.在一密闭容器中进行反应：2X(g)＋Y(g)2Z(g)。已知反应过程中某一时刻X、Y、Z的浓度分别为0.3 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.4 mol·L－1，当反应达到平衡时，不可能存在的是(　　) A.c(Z)＝0.5 mol·L－1 B.c(Y)＋c(X)＝1.0 mol·L－1 C.c(Y)＋c(Z)＝0.45 mol·L－1 D.c(X)＋c(Y)＋c(Z)＝0.75 mol·L－1 答案　B 解析　假设反应向正反应方向进行到底，列三段式如下： 2X(g)＋Y(g)2Z(g)　　　 0.3 0.1 0.4 0.2 0.1 0.2 0.1 0 0.6 假设反应向逆反应方向进行到底，列三段式如下： 2X(g)＋Y(g)2Z(g)　　 0.3 0.1 0.4 0.4 0.2 0.4 0.7 0.3 0 因该反应为可逆反应，故平衡时0<c(Z)<0.6 mol·L－1，A可能存在；0.1 mol·L－1<c(Y)＋c(X)<1 mol·L－1，B不可能存在；0.3 mol·L－1<c(Y)＋c(Z)<0.6 mol·L－1，C可能存在；0.7 mol·L－1<c(X)＋c(Y)＋c(Z)<1 mol·L－1，D可能存在。 4.N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生下列反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0，T1温度下的部分实验数据如下： t/s 0 500 1000 1500 c(N2O5)/(mol·L－1) 5.00 3.52 2.50 2.50 下列说法不正确的是(　　) A.500 s内N2O5分解速率为2.96×10－3 mol·L－1·s－1 B.T1温度下的平衡常数为K1＝125，1000 s时N2O5的转化率为50% C.其他条件不变时，T2温度下反应到1000 s时测得N2O5的浓度为2.98 mol·L－1，则T1＜T2 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 5.(2023·广东四校高三综合测试)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在2 L容器中，将CO和H2S混合加热并发生反应：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)　ΔH>0，测得有关数据如下。 实验 温度/℃ 起始时 平衡时 平衡常数 n(CO)/ mol n(H2S)/ mol n(COS)/ mol n(H2)/ mol n(COS)/ mol 1 T1 0.200 0.200 0 0 n1 K1＝ 2 T2 0.200 0.200 0 0 n2＝0.04 K2 3 T2 0.400 0.400 0 0 n3 K3 下列判断错误的是(　　) A.K2＝ B.K2＝K3且n3>2n1 C.初始反应速率：实验3>实验2>实验1 D.通入CO后，正反应速率逐渐增大 答案　D 解析　设T1 ℃下达平衡时CO转化了x mol·L－1，列出下列三段式： CO(g)＋ H2S(g)COS(g)＋H2(g) 起始浓度,(mol·L－1) 0.100 0.100 0 0 转化浓度,(mol·L－1) x x x x 平衡浓度,(mol·L－1) 0.100－x 0.100－x x x 则＝，解得x＝0.01，则n1＝0.02，达到平衡时，T1 ℃下的COS浓度小于T2 ℃，说明T1 ℃→T2 ℃平衡正向移动，该反应正向为吸热反应，升高温度，平衡将正向移动，因此T1<T2。T2 ℃下达到平衡时，c(COS)＝c(H2)＝0.02 mol·L－1，则c(CO)＝c(H2S)＝0.100 mol·L－1－0.02 mol·L－1＝0.08 mol·L－1，K2＝＝＝，A正确；该反应为气体体积不变的反应，增大压强平衡不移动，则达到平衡时，n3＝2n2>2n1，平衡常数只受温度影响，因此K2＝K3，B正确；升高温度，化学反应速率增大，则v2(始)>v1(始)，增大压强，化学反应速率增大，则v3(始)>v2(始)，故v3(始)>v2(始)>v1(始)，C正确；通入CO后，c(CO)瞬间增大，正反应速率瞬间增大，平衡正向移动，随时间推移，c(CO)减小，正反应速率逐渐减小，D错误。 6.下列有关叙述中正确的是(　　) 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A M(s)===X(g)＋Y(s) ΔH>0 它是非自发反应 B W(s)＋xG(g)===2Q(g) ΔH<0，能自发反应 x可能等于1、2、3 C 4X(g)＋5Y(g)===4W(g)＋6G(g) 能自发反应 ΔH一定小于0 D 4M(s)＋N(g)＋2W(l)===4Q(s) 常温下，自发进行 ΔH>0 答案　B 7.NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体，常温常压下它们之间的反应为：CO(g)＋NO(g)===CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－374.3 kJ·mol－1，K＝2.5×1060，反应速率较小。有关该反应的说法正确的是(　　) A.K很大，NO与CO在排入大气之前就已反应完全 B.增大压强，平衡将向右移动，K>2.5×1060 C.升高温度，既增大反应速率又增大K D.选用适宜催化剂可达到尾气排放标准 答案　D 解析　平衡常数很大，表示该反应所能进行的程度大，由于NO与CO反应速率较小，则在排入大气之前没有反应完全，故A错误；平衡常数只与温度有关，增大压强，K不变，故B错误；正反应放热，升高温度，速率加快，平衡逆向移动，K减小，故C错误。 8.(2023·河南省豫北名校高三测评)在T ℃时，向一个3 L的密闭容器中通入4 mol NH3、a mol O2，发生反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)。此时NH3的平衡转化率为60%。下列说法错误的是(　　) A.当混合气体的平均摩尔质量不变时，反应达到平衡 B.当v正(NO)∶v逆(H2O)＝4∶6时，反应达到平衡 C.反应过程中分离出H2O(g)，正反应速率增大 D.平衡时，若O2的转化率为60%，则a＝5 答案　C 解析　反应过程中分离出水蒸气，生成物的浓度减小，逆反应速率减小，正反应速率随之减小，故C错误。 9.SiHCl3在催化剂作用下主要发生反应： 2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)　ΔH＝＋48 kJ·mol－1。已知：反应速率v＝v正－v逆＝k正x2(SiHCl3)－k逆x(SiH2Cl2)x(SiCl4)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，x为物质的量分数，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.343 K时反应物的平衡转化率为21% B.a点的反应速率小于b点的反应速率 C.343 K时＝ D.由323 K的平衡转化率数据，不能计算323 K的平衡常数K 答案　C 解析　根据该反应ΔH>0，可知a点所在的曲线为343 K时SiHCl3的转化率－时间曲线，b点所在的曲线为323 K时SiHCl3的转化率－时间曲线，A错误；由图可知，a、b两点的转化率相等，可认为各物质的浓度对应相等，而a点的温度更高，所以速率更快，即a点的反应速率大于b点的反应速率，B错误；由图可知，343 K时SiHCl3的转化率为22%，设起始时SiHCl3的浓度为1 mol/L，列三段式： 2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g) 起始浓度 (mol/L) 1 0 0 转化浓度 (mol/L) 0.22 0.11 0.11 平衡浓度 (mol/L) 0.78 0.11 0.11 平衡时v正＝v逆，则k正x2(SiHCl3)＝k逆x(SiH2Cl2)·x(SiCl4)，则＝＝，C正确；由C项分析，根据343 K时SiHCl3的转化率可计算该温度下的平衡常数，故由323 K的平衡转化率数据，可以计算323 K的平衡常数K，D错误。 二、非选择题 10.(2023·甘肃省金昌市高三模拟)随着环境治理深入开展，大气污染治理已见成效。回答下列问题： (1)已知：Ⅰ.N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180.5 kJ·mol－1 Ⅱ.2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJ·mol－1 Ⅲ.4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－905 kJ·mol－1 写出NH3与NO2反应生成无污染气体的热化学方程式：___________________________ _____________________________。 (2)根据NH3与NO2反应的热化学方程式，请判断该反应能否自发进行：________(填“能”或“不能”)，理由是__________________。 (3)一定条件下，将4 mol NH3和5 mol O2充入固定容积为2 L的密闭容器中，发生反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，反应体系中某组分浓度随时间的变化如图所示： ①从反应开始到平衡状态，以O2的浓度变化表示的平均反应速率为________mol·L－1·s－1，此条件下，该反应的化学平衡常数Kc＝________(列出计算式即可)，NH3的平衡转化率为________。 ②恒容条件下，下列措施能使平衡体系中增大的有________(填字母)。 a.升高温度 b.充入He气 c.再充入2 mol O2 d.使用高效催化剂 答案　(1)8NH3(g)＋6NO2(g)===7N2(g)＋12H2O(g)　ΔH＝－2734.5 kJ·mol－1 (2)能　该反应是熵增的放热反应 (3)①0.1　　40%　②c 解析　(1)根据盖斯定律，由Ⅲ×2－Ⅱ×3－Ⅰ×7得反应8NH3(g)＋6NO2(g)===7N2(g)＋12H2O(g)　ΔH＝－2734.5 kJ·mol－1。 (3)①根据图中数据可知，开始时浓度为2 mol·L－1，则应该为氨气的浓度随反应时间的变化，故从反应开始到平衡状态，以O2的浓度变化表示的平均反应速率为v(O2)＝v(NH3)＝×＝0.1 mol·L－1·s－1；根据三段式可知： 4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) 起始量(mol·L－1) 2 2.5 0 0 变化量(mol·L－1) 0.8 1 0.8 1.2 平衡量(mol·L－1) 1.2 1.5 0.8 1.2 该反应的化学平衡常数Kc＝，NH3的平衡转化率为×100%＝40%；②反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)为气体体积增大的放热反应，恒容条件下升高温度，平衡逆向移动，减小，a错误；充入He气，参与反应的气体的浓度不变，平衡不移动，不变，b错误；再充入2 mol O2，平衡正向移动，增大，c正确；使用高效催化剂，平衡不移动，不变，d错误。 11.在工业上，常用CO和H2合成甲醇，热化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝－574.4 kJ·mol－1。 (1)能说明反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)已达平衡状态的是________(填字母)。 A.单位时间内生成1 mol CH3OH(g)的同时消耗了1 mol CO(g) B.在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变 C.在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化 D.在恒温恒压的容器中，气体的平均摩尔质量不再变化 (2)在T1 ℃时，向体积为2 L的恒容容器中充入物质的量之和为3 mol的H2和CO，反应达到平衡时CH3OH的体积分数(V%)与的关系如图1所示。 ①当起始＝2时，经过5 min达到平衡，CO的转化率为60%，则0～5 min内平均反应速率v(H2)＝____________。若此时再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4 mol，达新平衡时H2的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②当起始＝3.5时，达到平衡状态后，CH3OH的体积分数可能是图像中的________点(填“D”“E”或“F”)。 (3)在一容积可变的密闭容器中充有10 mol CO和20 mol H2。CO的平衡转化率[α(CO)]与温度(T)、压强(p)的关系如图2所示。 ①A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为____________。 ②若达到平衡状态A时，容器的容积为10 L，则在平衡状态B时容器的容积为________L。 答案　(1)CD (2)①0.12 mol/(L·min)　增大　②F (3)①KA＝KB>KC　②2 解析　(2)①H2和CO总共为3 mol，起始时n(H2)∶n(CO)＝2，则H2为2 mol，CO为1 mol，5 min达到平衡时CO的转化率为0.6，则列出三段式： CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 起始(mol) 1 2 0 转化(mol) 0.6 1.2 0.6 平衡(mol) 0.4 0.8 0.6 容器的容积为2 L，则v(H2)＝＝0.12 mol/(L·min)；该温度下平衡常数K＝＝9.375，此时再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4 mol，此时浓度商Q＝＝7.8125＜K，则反应向正反应方向进行，达到新平衡时H2的转化率将增大。 ②反应物物质的量的比等于化学计量数之比时，平衡时生成物的含量最大，故当＝3.5时，达到平衡状态后，CH3OH的体积分数小于C点，则CH3OH的体积分数可能是图像中的F点。 (3)①平衡常数只与温度有关，CO与H2反应生成CH3OH的反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，KC<KA，A点与B点的温度相同，KA＝KB，所以三者的关系是KA＝KB>KC。 ②达到平衡状态A时，容器的容积为10 L，状态A与B的平衡常数相同，状态A时CO的转化率是0.5，则平衡时CO的物质的量是10 mol×(1－0.5)＝5 mol，浓度是0.5 mol/L，c(H2)＝1 mol/L，生成甲醇的物质的量是5 mol，浓度是0.5 mol/L，所以平衡常数KA＝1；设状态B时容器的容积是V L，状态B时CO的转化率是0.8，则平衡时，CO的物质的量浓度为 mol/L，氢气的物质的量浓度是 mol/L，生成甲醇的物质的量浓度是 mol/L，KB＝＝1，解得V＝2。 30 学科网（北京）股份有限公司 $$