2.2.2 化学平衡常数及其简单计算（第2课时）-【帮课堂】2024-2025学年高二化学同步学与练（人教版2019选择性必修1）

第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 第2课时 化学平衡常数及其简单计算 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量，知道化学平衡常数的含义。 2.了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的关系。 3.能进行有关化学平衡常数的相关计算和判断。 重点:化学平衡常数的含义。 难点:逐步加深对化学平衡状态及移动的理解。 一、浓度平衡常数Kc 1.概念 （1）条件：一定温度下一个可逆反应达到化学平衡状态时 （2）叙述：生成物浓度的系数次幂之积与反应物浓度的系数次幂之积的比值，叫化学平衡常数 （3）符号：Kc 2.表达式 （1）可逆反应：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g） （2）表达式：Kc＝ （固体和液体不列入平衡常数表达式） （3）单位：（mol·L－1）（c+d）－（a+b） （4）平衡常数与书写方式的关系 ①正逆反应平衡常数的关系是：Kc正·Kc逆＝1 ②化学计量数变成n倍，平衡常数变为n次方倍 ③反应③＝反应①+反应②，则：△H3＝△H1+△H2，K3＝K1·K2 ④反应③＝反应①－反应②，则：△H3＝△H1－△H2，K3＝ ⑤反应③＝a×反应①－×反应②，则：△H3＝a△H1－△H2，K3＝ （5）速率常数和平衡常数的关系 A.基元反应：a A（g）+b B（g）c C（g）+d D（g） B.速率方程 ①抽象化速率方程：笼统的正逆反应速率 v正＝k正·ca（A）·cb（B）、v逆＝k逆·cc（C）·cd（D） ②具体化速率方程：以具体物质表示的正逆反应速率 vA正＝k正·ca（A）·cb（B）、vC逆＝k逆·cc（C）·cd（D） C.速率常数和平衡常数的关系 ①抽象化：平衡条件v正＝v逆，＝＝K ①具体化：平衡条件＝， ＝×＝×Kc （4）升温对k正、k逆的影响 ①放热反应：K值减小；k正值增大，k逆值增大，k逆变化更大 ②吸热反应：K值增大；k正值增大，k逆值增大，k正变化更大 3.意义 （1）对于同类型反应，平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度； （2）平衡常数的数值越大，反应物的转化率越大，说明反应可以进行得越完全。 K值 ＜10－5 10－5～105 ＞105 反应程度 很难进行 反应可逆 进行完全 4.影响因素 （1）内因：反应物的本身性质（某一具体反应）。 （2）外因：反应体系的温度，升高温度。 5.浓度熵：Qc＝ （1）浓度为任意时刻的浓度 （2）意义：Q越大，反应逆向进行的程度越大 （3）应用：判断反应是否达到平衡或反应进行的方向 ①Q＞Kc，反应逆向进行，v正＜v逆 ②Q＝Kc，反应达到平衡状态，v正＝v逆 ③Q＜Kc，反应正向进行，v正＞v逆 6.化学平衡常数的应用 1）判断、比较可逆反应进行的程度 一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应： K值 正反应进行的程度 平衡时生成物浓度 平衡时反应物浓度 反应物转化率 越大 越大 越大 越小 越高 越小 越小 越小 越大 越低 【特别提醒】K值大小与反应程度的关系 K <10－5 10－5～105 >105 反应程度 很难进行 反应可逆 反应接近完全 2）判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向 对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，浓度商Qc＝，则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所处的状态。 3）判断可逆反应的热效应 （1）：；。 （2）：；。 4）计算平衡体系中的相关量 根据相同温度下，同一反应的平衡常数不变，计算反应物或生成物的浓度、转化率、反应速率等。 注意：计算时注意问题 ①平衡量必须为平衡时的浓度 ②等体反应：可以用平衡时的物质的量代替平衡时的浓度 ③恒压条件下：先计算平衡体积，再算平衡常数 二、压强平衡常数Kp 1.Kp含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。 2.计算技巧： 第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质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)； 第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝。 三、化学平衡的有关计算 1.解题模型 2.常用计算公式 （1）反应物的转化率：＝×100% （2）某组分的百分含量：含量＝×100% ①常见量：体积分数、物质的量分数 ②关系式：体积分数＝物质的量分数 （3）气体状态方程：PV＝nRT 条件 公式 文字叙述 同温同压 同温同容 同温同压同质量 3.计算模式——“三段式” （1）确定反应物或生成物的起始加入量。 （2）确定反应过程的变化量。 （3）确定平衡量。 （4）依据题干中的条件，建立等量关系进行计算。 反应 aA（g） + bB（g） cC（g） + dD（g） 起始量/mol m n 0 0 转化量/mol ax bx cx dx 平衡量/mol m－ax n－bx cx dx ①反应速率：v（A）＝ （时间为tmin） ②反应物转化率：（B）＝×100% ③C的体积分数：φ（C）＝_×100％ ④反应前后气体的压强比：＝＝ （恒温恒容） ⑤反应前后气体的体积比：＝＝ （恒温恒压） ⑥反应前后气体的密度比：＝＝＝ （恒温恒压） 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) （1）平衡常数大的可逆反应的平衡体系中，生成物的浓度一定大。( ) （2）增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大。( ) （3）对于某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大。( ) （4）平衡常数发生变化，化学平衡必定发生移动。( ) （5）平衡常数大的可逆反应反应物的转化率一定大。( ) （6）化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度。( ) （7）平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度。( ) （8）催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数。( ) 2．在一个容积不变的密闭容器中发生反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其平衡常数K和温度的关系如下表所示： t/℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 请填写下列空白。 （1）该反应的平衡常数表达式K= ，该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。 （2）在830℃时，向容器中充入1molCO、5molH2O，保持温度不变，反应达到平衡后，其平衡常数 1.0(填“大于”或“等于”或“小于”)。 （3）在1200℃时，在某时刻反应混合物中CO2、H2、CO、H2O浓度分别为2mol/L、2mol/L、4mol/L、4mol/L，则此时平衡移动方向为 (填“正反应方向”或“逆反应方向”或“不移动”)。 （4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)•c(H2)=5c(CO)•c(H2O)，此时的温度为 ℃。 ►问题一 化学平衡常数及其影响因素 【典例1】向一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反应：。的平衡转化率按不同投料比[]，随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的平衡常数表达式： B．投料比： C．点a、b、c对应的平衡常数： D．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态 【解题必备】理解化学平衡常数时应注意的四个问题 （1）化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。 （2）化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。 （3）反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，其浓度可看作一个常数，而不计入平衡常数表达式中。 （4）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。 【变式1-1】在某温度下，可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)平衡常数为K，下列说法正确的是 A．K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大 B．K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大 C．K随反应物浓度的改变而改变 D．K随着温度的升高而增大 【变式1-2】已知，2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的平衡常数为K，则2NO2(g)⇌2NO(g)+O2(g)的平衡常数为 A． B．-K C．K2 D．-K2 ►问题二 化学平衡常数的有关计算 【典例2】在一定条件下，在容积为2L的密闭容器中，将2molA气体和3molB气体相混合，发生如下反应：2A(g)+3B(g)⇌xC(g)+3D(g)，4s后该反应达到平衡时，生成2.4molD，并测得C的反应速率为0.1mol·L-1·s-1，下列有关叙述错误的是 A．x=1 B．0~4s内，v(B)=0.3mol·L-1·s-1 C．α(A)：α(B)=1：1 D．该反应的平衡常数为64 【解题必备】有关化学平衡计算的“3”点说明 （1）有关化学平衡的常见计算是化学平衡常数、物质的平衡浓度和平衡转化率之间的相关计算。 （2）在进行有关化学平衡的“三段式”计算时，要注意各物质的起始量、转化量和平衡量三者单位的统一。 （3）凡是气体的压强变化、密度变化均必须转化为物质的量的变化或气体的体积变化才能进行相关计算。 【变式2-1】 时，向恒容容器中加入A发生反应：①2A(g) = 4B(g) + C(g)，②2B(g) D(g) 。反应体系中A、B、C的分压随时间t的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 (对于气相反应，用某组分B的平衡分压pB代替物质的量浓度cB也可表示平衡常数Kp。pB = p总×B的物质的量分数，p总为平衡体系总压强) A．容器内压强保持不变，表明反应达到平衡状态 B．t1时刻A物质反应完全 C． 时，反应②的分压平衡常数 D．当C、D的分压相等时，反应②中B的转化率为 【变式2-2】一定条件下，分别向容积固定的密闭容器中充入A和足量的B，发生反应如下：2A(g)+B(s) ⇌2D(g)  △H<0 测得相关数据如下，下列说法不正确的是 实验I 实验II 实验III 反应温度/℃ 800 800 850 c(A)起始/mol∙L-1 1 2 1 c(A)平衡/mol∙L-1 0.5 1 0.85 放出的热量/KJ a b c A．实验Ⅲ的化学平衡常数K<1 B．实验Ⅲ在30分钟达到平衡，则反应速率V(A)=0.005mol/(L•min) C．当容器内气体密度不随时间变化时上述反应已达平衡 D．实验放出的热量关系为b>2a 1．已知：氧化制的主反应热化学方程式为：    K 该反应的历程分为如下两步： 反应①：(快反应)     反应②：(慢反应)     下列说法正确的是 A．当时，反应一定达到平衡 B．相比于提高，提高对主反应速率影响更小 C． D． 2．向密闭容器中充入和，发生反应　，测得反应在不同压强、不同温度下，平衡混合物中体积分数如图I所示，测得反应时逆反应速率与容器中关系如图Ⅱ所示。下列说法错误的是 A．压强：，平衡常数： B．图1中条件下，A和C两点反应速率： C．恒温恒压时，若反应从开始到A点达平衡，则的平衡转化率约为 D．图Ⅱ中当x点平衡体系降温至某一温度时，反应可重新达平衡状态，新平衡点可能是c 3．在25℃时，恒容密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和2min后达到平衡的浓度如表所示，下列说法不正确的是 物质 X Y Z 初始浓度 1 2 0 平衡浓度 0.5 0.5 1 A．反应可表示为 B．Y的平衡转化率为75% C．反应前后气体总压强之比为3∶2 D．化学平衡常数为4 4．在一定温度下的可逆反应X(g)2Y(g)  >0，v正=k正c(X)，v逆=k逆c2(Y)(k为速率常数)，若在该温度下的k正=10k逆，下列说法错误的是 A．该温度下的平衡常数为10 B．升高温度，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数 C．有利于测定X的相对分子质量的条件为高温低压 D．恒压条件下，向平衡体系中充入惰性气体He，X的转化率增大 5．一定条件下在容积不变的容器中充入和发生如下反应：，其他条件不变时，分别探究温度和催化剂的比表面积对上述反应的影响。实验测得与时间的关系如图所示。已知： ⅰ．起始投料比均为2：3；ⅱ．比表面积：单位质量的物质具有的总面积。 下列说法不正确的是 A．Ⅰ、Ⅱ曲线证明催化剂比表面积对上述反应有影响 B．Ⅱ中的平衡转化率为50% C．在Ⅲ的条件下，该反应的平衡常数 D．min，Ⅲ中平均反应速率 6．向体积为5L的恒容密闭容器中通入和各2mol，发生反应：。在不同温度下测得随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应ΔH<0，ΔS>0 B．T1温度下，该反应的平衡常数K=27 C．a、b两点平衡常数：Ka > Kb D．T1温度下，0到2min内，用表示的平均反应速率为 7．某温度下，可逆反应的平衡常数为K，下列对K的说法正确的是 A．温度越高，K一定越大 B．如果，则 C．若缩小反应器的容积，增大压强，则K增大 D．K值越大，表明该反应越有利于C的生成，反应物的转化率越大 8．完成下列问题。 I.（1）已知在448℃时，反应H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)的平衡常数K1为49，则该温度下反应2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)的平衡常数K2为 ；反应H2(g)+I2(g)⇌HI(g)的平衡常数K3为 。 Ⅱ．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的关系如下表所示： t/℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题： （2）该反应的化学平衡常数表达式为K= 。 （3）该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。 （4）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_______。 A．容器中压强不变 B．混合气体中c(CO)不变 C．v(H2)正=v(H2O)逆 D．c(CO2)=c(CO) （5）某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为 ℃。 （6）为了减少CO的排放，某环境研究小组以CO和为原料合成清洁能源二甲醚()，反应如下：。如图所示能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母)，其判断理由是 。 1．向一恒容密闭容器加入和一定量的，发生反应：。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A． B．反应速率： C．点a、b、c对应的平衡常数： D．a点和c点对应的的物质的量分数相等 2．探究汽车尾气中的无害化处理，催化剂作用下在容积为的容器中发生反应。向容器中充入和，经过的转化率随温度变化如图所示（不考虑温度对催化剂活性的影响）。下列说法不正确的是 A． B．温度下，容器中产生氨气的速率为 C．温度下，反应的平衡常数 D．温度下，可以通过更换高效催化剂提高的转化率 3．一定温度下，在容积恒为1L的容器中通入一定量N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0，体系中各组分浓度随时间(t)的变化如下表。 t/s 0 20 40 60 80 c(N2O4)/(mol/L) 0.100 0.062 0.048 0.040 0.040 c(NO2)/(mol/L) 0 0.076 0.104 0.120 0.120 下列说法不正确的是 A．0~60s，N2O4的平均反应速率为v=0.06mol/(L·min) B．升高温度，反应的化学平衡常数值增大 C．80s时，再充入NO2、N2O4各0.12mol，平衡不移动 D．若压缩容器使压强增大，达新平衡后混合气颜色比原平衡时浅 4．反应：2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，起始时，n( SiHCl3)=1 mol，恒容1L容器。已知：x为物质的量分数。不同温度下x(SiHCl3)随时间的变化如题图所示。 下列说法正确的是 A．T1>T2 B．该反应为吸热反应 C．K(T1)>K(T2) D．K(T1)=156.25×10－4 5．在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式： 反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)△H=﹣164.7kJ•mol﹣1；反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=41.2kJ•mol﹣1；反应Ⅲ：2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)△H=﹣247.1kJ•mol﹣1。 向恒压、密闭容器中通入1mol CO2和4mol H2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．反应II的平衡常数可表示为K= B．图中曲线B表示CO的物质的量随温度的变化 C．该反应最佳控制温度在800℃~1000℃之间 D．提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂 6．恒温恒容条件，进行如下反应：，已知、、的起始浓度分别为、、，总压强为，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的物质的量浓度或分压有可能是 A．的分压为 B．的浓度为 C．的分压为 D．Z的浓度为 7．T℃时，向2L的恒容密闭容器中加入和共5mol发生反应，下图为和按不同投料比反应达平衡时的相关数据，其中曲线a、b表示反应物转化率，曲线c表示的体积分数，下列分析不正确的是 A．曲线a表示的平衡转化率 B．当，平衡时体积分数最大 C．T℃时，该反应的平衡常数为25 D．M点对应的的体积分数小于23.5% 8．在体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：，测得CO2和CH3OH的浓度随时间的变化如图所示。 （1）从0 min到10 min， 。 （2）平衡时CO2的转化率为 。 （3）下列能说明上述反应达到平衡状态的是______（填字母）。 A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1 B．混合气体的密度不随时间的变化而变化 C．单位时间内消耗3 mol H2，同时生成1 mol H2O D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变 （4）平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是 。 （5）该反应的平衡常数 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 第2课时 化学平衡常数及其简单计算 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量，知道化学平衡常数的含义。 2.了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的关系。 3.能进行有关化学平衡常数的相关计算和判断。 重点:化学平衡常数的含义。 难点:逐步加深对化学平衡状态及移动的理解。 一、浓度平衡常数Kc 1.概念 （1）条件：一定温度下一个可逆反应达到化学平衡状态时 （2）叙述：生成物浓度的系数次幂之积与反应物浓度的系数次幂之积的比值，叫化学平衡常数 （3）符号：Kc 2.表达式 （1）可逆反应：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g） （2）表达式：Kc＝（固体和液体不列入平衡常数表达式） （3）单位：（mol·L－1）（c+d）－（a+b） （4）平衡常数与书写方式的关系 ①正逆反应平衡常数的关系是：Kc正·Kc逆＝1 ②化学计量数变成n倍，平衡常数变为n次方倍 ③反应③＝反应①+反应②，则：△H3＝△H1+△H2，K3＝K1·K2 ④反应③＝反应①－反应②，则：△H3＝△H1－△H2，K3＝ ⑤反应③＝a×反应①－×反应②，则：△H3＝a△H1－△H2，K3＝ （5）速率常数和平衡常数的关系 A.基元反应：a A（g）+b B（g）c C（g）+d D（g） B.速率方程 ①抽象化速率方程：笼统的正逆反应速率 v正＝k正·ca（A）·cb（B）、v逆＝k逆·cc（C）·cd（D） ②具体化速率方程：以具体物质表示的正逆反应速率 vA正＝k正·ca（A）·cb（B）、vC逆＝k逆·cc（C）·cd（D） C.速率常数和平衡常数的关系 ①抽象化：平衡条件v正＝v逆，＝＝Kc ①具体化：平衡条件＝， ＝×＝×Kc （4）升温对k正、k逆的影响 ①放热反应：K值减小；k正值增大，k逆值增大，k逆变化更大 ②吸热反应：K值增大；k正值增大，k逆值增大，k正变化更大 3.意义 （1）对于同类型反应，平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度； （2）平衡常数的数值越大，反应物的转化率越大，说明反应可以进行得越完全。 K值 ＜10－5 10－5～105 ＞105 反应程度 很难进行 反应可逆 进行完全 4.影响因素 （1）内因：反应物的本身性质（某一具体反应）。 （2）外因：反应体系的温度，升高温度。 5.浓度熵：Qc＝ （1）浓度为任意时刻的浓度 （2）意义：Q越大，反应逆向进行的程度越大 （3）应用：判断反应是否达到平衡或反应进行的方向 ①Q＞Kc，反应逆向进行，v正＜v逆 ②Q＝Kc，反应达到平衡状态，v正＝v逆 ③Q＜Kc，反应正向进行，v正＞v逆 6.化学平衡常数的应用 1）判断、比较可逆反应进行的程度 一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应： K值 正反应进行的程度 平衡时生成物浓度 平衡时反应物浓度 反应物转化率 越大 越大 越大 越小 越高 越小 越小 越小 越大 越低 【特别提醒】K值大小与反应程度的关系 K <10－5 10－5～105 >105 反应程度 很难进行 反应可逆 反应接近完全 2）判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向 对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，浓度商Qc＝，则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所处的状态。 3）判断可逆反应的热效应 （1）：；。 （2）：；。 4）计算平衡体系中的相关量 根据相同温度下，同一反应的平衡常数不变，计算反应物或生成物的浓度、转化率、反应速率等。 注意：计算时注意问题 ①平衡量必须为平衡时的浓度 ②等体反应：可以用平衡时的物质的量代替平衡时的浓度 ③恒压条件下：先计算平衡体积，再算平衡常数 二、压强平衡常数Kp 1.Kp含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。 2.计算技巧： 第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质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)； 第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝。 三、化学平衡的有关计算 1.解题模型 2.常用计算公式 （1）反应物的转化率：＝×100% （2）某组分的百分含量：含量＝×100% ①常见量：体积分数、物质的量分数 ②关系式：体积分数＝物质的量分数 （3）气体状态方程：PV＝nRT 条件 公式 文字叙述 同温同压 ＝＝ 气体体积比＝物质的量比＝分子数比 同温同容 ＝＝ 气体压强比＝物质的量比＝分子数比 同温同压同质量 ＝＝＝ 气体密度比＝气体体积反比 ＝物质的量反比＝分子数反比 3.计算模式——“三段式” （1）确定反应物或生成物的起始加入量。 （2）确定反应过程的变化量。 （3）确定平衡量。 （4）依据题干中的条件，建立等量关系进行计算。 反应 aA（g） + bB（g） cC（g） + dD（g） 起始量/mol m n 0 0 转化量/mol ax bx cx dx 平衡量/mol m－ax n－bx cx dx ①反应速率：v（A）＝（时间为tmin） ②反应物转化率：（B）＝×100% ③C的体积分数：φ（C）＝_×100％ ④反应前后气体的压强比：＝＝（恒温恒容） ⑤反应前后气体的体积比：＝＝（恒温恒压） ⑥反应前后气体的密度比：＝＝＝（恒温恒压） 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) （1）平衡常数大的可逆反应的平衡体系中，生成物的浓度一定大。( ) （2）增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大。( ) （3）对于某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大。( ) （4）平衡常数发生变化，化学平衡必定发生移动。( ) （5）平衡常数大的可逆反应反应物的转化率一定大。( ) （6）化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度。( ) （7）平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度。( ) （8）催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数。( ) 【答案】（1）×（2）×（3）×（4）√（5）×（6）√（7）×（8）× 2．在一个容积不变的密闭容器中发生反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其平衡常数K和温度的关系如下表所示： t/℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 请填写下列空白。 （1）该反应的平衡常数表达式K= ，该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。 （2）在830℃时，向容器中充入1molCO、5molH2O，保持温度不变，反应达到平衡后，其平衡常数 1.0(填“大于”或“等于”或“小于”)。 （3）在1200℃时，在某时刻反应混合物中CO2、H2、CO、H2O浓度分别为2mol/L、2mol/L、4mol/L、4mol/L，则此时平衡移动方向为 (填“正反应方向”或“逆反应方向”或“不移动”)。 （4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)•c(H2)=5c(CO)•c(H2O)，此时的温度为 ℃。 【答案】（1） 吸热（2）等于（3）逆反应方向（4）700 【解析】（1）平衡常数是指在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时生成物度的系数次幂之积与反应物浓度的系数次幂之积的比值，该反应的平衡常数表达式K=；由表中数据可知，温度升高，平衡常数增大，说明平衡正向移动，该反应为吸热反应。故答案为：；吸热； （2）化学平衡常数仅仅是温度的函数，在830℃时，向容器中充入1molCO、5molH2O，保持温度不变，反应达到平衡后，其平衡常数等于1.0。故答案为：等于； （3）在1200℃时，在某时刻反应混合物中CO2、H2、CO、H2O浓度分别为2mol/L、2mol/L、4mol/L、4mol/L，此时Qc==4＞K=2.6，则此时平衡移动方向为逆反应方向。故答案为：逆反应方向； （4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)•c(H2)=5c(CO)•c(H2O)，K=，此时的温度为700℃。故答案为：700。 ►问题一 化学平衡常数及其影响因素 【典例1】向一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反应：。的平衡转化率按不同投料比[]，随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的平衡常数表达式： B．投料比： C．点a、b、c对应的平衡常数： D．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态 【答案】D 【分析】由题图可知，投料比不变时，随温度的升高CH4的平衡转化率增大，所以该反应为吸热反应；在相同的温度下，投料比减小，相当于在CH4的投料量不变的情况下增大H2O的投料量，当反应物不止一种时，其他条件不变，增大其中一种气态反应物的投料量会增大其他反应物的平衡转化率，同时降低自身平衡转化率，故投料比x越小，CH4的平衡转化率越大，故投料比：。 【解析】A．平衡常数等于生成物浓度系数次方之积与反应物浓度系数次方之积的比；该反应的平衡常数表达式：，A错误；B．投料比x越小，CH4的平衡转化率越大，故投料比：，B错误；C．由分析可知，该反应为吸热反应，随温度升高，平衡常数增大，又由点b、c温度相同，则平衡常数：Ka<Kb=Kc，C错误；D．该反应为反应前后气体分子数改变的反应，恒温恒容条件下，随反应进行容器内压强改变，当压强不变时，反应达到平衡状态，D正确；故选D。 【解题必备】理解化学平衡常数时应注意的四个问题 （1）化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。 （2）化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。 （3）反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，其浓度可看作一个常数，而不计入平衡常数表达式中。 （4）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。 【变式1-1】在某温度下，可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)平衡常数为K，下列说法正确的是 A．K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大 B．K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大 C．K随反应物浓度的改变而改变 D．K随着温度的升高而增大 【答案】A 【解析】A．根据反应化学平衡常数的意义可知，K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大，A正确；B．根据反应化学平衡常数的意义可知，K越小，达到平衡时，反应进行的程度越小，即反应物的转化率越小，B错误；C．化学平衡常数仅仅是温度的函数，即K不随反应物浓度的改变而改变，仅仅随着温度的改变而改变，C错误；D．题干未告知该反应正反应为吸热反应还是放热反应，故无法判断K随着温度的升高的变化情况，D错误；故答案为：A。 【变式1-2】已知，2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的平衡常数为K，则2NO2(g)⇌2NO(g)+O2(g)的平衡常数为 A． B．-K C．K2 D．-K2 【答案】A 【解析】2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的平衡常数为，2NO2(g)⇌2NO(g)+O2(g)的平衡常数，故选A。 ►问题二 化学平衡常数的有关计算 【典例2】在一定条件下，在容积为2L的密闭容器中，将2molA气体和3molB气体相混合，发生如下反应：2A(g)+3B(g)⇌xC(g)+3D(g)，4s后该反应达到平衡时，生成2.4molD，并测得C的反应速率为0.1mol·L-1·s-1，下列有关叙述错误的是 A．x=1 B．0~4s内，v(B)=0.3mol·L-1·s-1 C．α(A)：α(B)=1：1 D．该反应的平衡常数为64 【答案】D 【解析】A．达到平衡时，测得C的反应速率0.1mol/(L·s)，求得达到平衡时，生成C的物质的量为0.1mol/(L·s)×4s×2L=0.8mol，根据反应方程式，求得x=1，故A说法正确；B．4s内消耗B的物质的量为2.4mol，则v(B)==0.3mol/(L·s)，故B说法正确；C．B的转化率为=80%，达到平衡时，消耗A的物质的量为0.8mol×2=1.6mol，则A的转化率为=80%，因此两种物质的转化率之比为1∶1，故C说法正确；D．该反应的平衡常数K==640，故D说法错误；答案为D。 【解题必备】有关化学平衡计算的“3”点说明 （1）有关化学平衡的常见计算是化学平衡常数、物质的平衡浓度和平衡转化率之间的相关计算。 （2）在进行有关化学平衡的“三段式”计算时，要注意各物质的起始量、转化量和平衡量三者单位的统一。 （3）凡是气体的压强变化、密度变化均必须转化为物质的量的变化或气体的体积变化才能进行相关计算。 【变式2-1】 时，向恒容容器中加入A发生反应：①2A(g) = 4B(g) + C(g)，②2B(g) D(g) 。反应体系中A、B、C的分压随时间t的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 (对于气相反应，用某组分B的平衡分压pB代替物质的量浓度cB也可表示平衡常数Kp。pB = p总×B的物质的量分数，p总为平衡体系总压强) A．容器内压强保持不变，表明反应达到平衡状态 B．t1时刻A物质反应完全 C． 时，反应②的分压平衡常数 D．当C、D的分压相等时，反应②中B的转化率为 【答案】D 【解析】A．最后能完全分解，反应②2B(g)D(g)，正向气体分子数减小，容器内压强保持不变，容器内气体的总物质的量不变，反应达到平衡状态，故A正确；B．由图象可知，反应到时t1时刻，A分解完全，故B正确；C．反应到t1时，A分解完全，反应②达到平衡状态，C的分压为20kPa，则反应①生成B的分压为80kPa，平衡时B的分压为16kPa，B的分解量为(80-16)kPa=64kPa，D的分压为32kPa，反应②的分压平衡常数，故C正确；D．当C、D的分压相等时，设C的分压为xkPa，则反应①生成B的分压为4xkPa，D的分压为xkPa，B的分解量为2xkPa，反应②中B的转化率为会，故D错误；故答案为：D。 【变式2-2】一定条件下，分别向容积固定的密闭容器中充入A和足量的B，发生反应如下：2A(g)+B(s) ⇌2D(g)  △H<0 测得相关数据如下，下列说法不正确的是 实验I 实验II 实验III 反应温度/℃ 800 800 850 c(A)起始/mol∙L-1 1 2 1 c(A)平衡/mol∙L-1 0.5 1 0.85 放出的热量/KJ a b c A．实验Ⅲ的化学平衡常数K<1 B．实验Ⅲ在30分钟达到平衡，则反应速率V(A)=0.005mol/(L•min) C．当容器内气体密度不随时间变化时上述反应已达平衡 D．实验放出的热量关系为b>2a 【答案】D 【解析】A．，所以该温度下反应的平衡常数K＝＝＜1，A正确；B．实验III在30min达到平衡时的速率υ(A)＝＝0.005 mol• L-1·min-1，B正确；C．密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量是变化的，而容器容积是不变的，因此当容器内气体密度不随时间而变化时上述反应达到平衡，C正确；D．由于反应前后气体分子数不变，所以实验I和实验Ⅱ的平衡是等效的，因此b＝2a，D错误；答案选D。 1．已知：氧化制的主反应热化学方程式为：    K 该反应的历程分为如下两步： 反应①：(快反应)     反应②：(慢反应)     下列说法正确的是 A．当时，反应一定达到平衡 B．相比于提高，提高对主反应速率影响更小 C． D． 【答案】D 【解析】A．反应达到平衡时，各物质的浓度不再发生改变，当时，不能说明乙烷、乙烯的浓度不再发生改变，则反应不一定达到平衡状态，A错误；B．反应②为慢反应，则总反应的反应速率取决于反应②，提高不能使反应②的速率加快，而提高可以加快反应②的速率，进而提高主反应的反应速率，因此提高对主反应速率影响更大，B错误；C．根据反应历程可知：反应①与②相加可得，因此化学平衡常数为，C错误；D．反应①与②相加可得，因此根据盖斯定律，，D正确；答案选D。 2．向密闭容器中充入和，发生反应　，测得反应在不同压强、不同温度下，平衡混合物中体积分数如图I所示，测得反应时逆反应速率与容器中关系如图Ⅱ所示。下列说法错误的是 A．压强：，平衡常数： B．图1中条件下，A和C两点反应速率： C．恒温恒压时，若反应从开始到A点达平衡，则的平衡转化率约为 D．图Ⅱ中当x点平衡体系降温至某一温度时，反应可重新达平衡状态，新平衡点可能是c 【答案】D 【解析】A．正反应体积减小，温度不变时增大压强平衡正向进行，甲醇含量增大，所以；升高温度甲醇的含量降低，说明温度升高平衡逆向进行，反应为放热反应，升高温度平衡常数减小，则K(C)>K(A)＞K(B)，A正确；B．图1中条件下，A和C两点A点的温度更高，升高温度速率加快，则反应速率：，故B正确；C．恒温恒压时，若反应从开始到A点达平衡，甲醇含有为25%； 则，a=，的平衡转化率约为，C正确； D．降低温度，正、逆反均应速率减小，反应为放热反应，平衡向逆正反应方向移动，甲醇的浓度增大，则新平衡点可能是图中a点，D错误；故选D。 3．在25℃时，恒容密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和2min后达到平衡的浓度如表所示，下列说法不正确的是 物质 X Y Z 初始浓度 1 2 0 平衡浓度 0.5 0.5 1 A．反应可表示为 B．Y的平衡转化率为75% C．反应前后气体总压强之比为3∶2 D．化学平衡常数为4 【答案】D 【解析】A．由题中表格可以得到从初始到平衡，X的浓度减小了0.5mol/L，Y的浓度减小了1.5mol/L，Z的浓度增加了1mol/L，所以反应的方程式为，A正确；B．Y的平衡转化率为，B正确；C．反应前后气体总压强之比等于反应前后气体的物质的量之比为，C正确；D．化学平衡常数为，D错误；故选D。 4．在一定温度下的可逆反应X(g)2Y(g)  >0，v正=k正c(X)，v逆=k逆c2(Y)(k为速率常数)，若在该温度下的k正=10k逆，下列说法错误的是 A．该温度下的平衡常数为10 B．升高温度，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数 C．有利于测定X的相对分子质量的条件为高温低压 D．恒压条件下，向平衡体系中充入惰性气体He，X的转化率增大 【答案】C 【解析】A．反应达到平衡时，正逆反应速率相等，v正=k正c(X)=v逆=k逆c2(Y)，K=，故A正确；B．该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，则k正增大的倍数大于k逆增大的倍数，故B正确；C．有利于测定X的相对分子质量即要求平衡逆向移动，低压不利于平衡逆向移动，故C错误；D．恒压条件下，向平衡体系中充入惰性气体He,相当于减小压强，平衡正向移动，X的转化率增大，故D正确。答案选C。 5．一定条件下在容积不变的容器中充入和发生如下反应：，其他条件不变时，分别探究温度和催化剂的比表面积对上述反应的影响。实验测得与时间的关系如图所示。已知： ⅰ．起始投料比均为2：3；ⅱ．比表面积：单位质量的物质具有的总面积。 下列说法不正确的是 A．Ⅰ、Ⅱ曲线证明催化剂比表面积对上述反应有影响 B．Ⅱ中的平衡转化率为50% C．在Ⅲ的条件下，该反应的平衡常数 D．min，Ⅲ中平均反应速率 【答案】C 【解析】A．实验为其他条件不变时，分别探究温度和催化剂的比表面积对上述反应的影响；Ⅰ、Ⅱ反应速率不同，但平衡时c(CO)相同，可知平衡未发生移动，故反应温度相同，催化剂的比表面积不同，A正确；B．起始投料比均为2：3；初始情况下c(CO)=4.00×10−3mol/L，则c(NO)=6.00×10−3mol/L，由图可知Δc(CO)=Δc(NO)=3.00×10−3mol/L，故α(NO)==50%，，B正确；C．在Ⅲ的条件下可得： ，C错误；D．结合C分析可知，min，Ⅲ中平均反应速率，D正确；故选C。 6．向体积为5L的恒容密闭容器中通入和各2mol，发生反应：。在不同温度下测得随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应ΔH<0，ΔS>0 B．T1温度下，该反应的平衡常数K=27 C．a、b两点平衡常数：Ka > Kb D．T1温度下，0到2min内，用表示的平均反应速率为 【答案】C 【解析】A．温度越高，反应越先达到平衡状态，则T1＞T2，由图可知，反应达到平衡时，n(CO)：T1＞T2，说明其它条件不变时，升高温度使平衡向正向移动，则该反应为吸热反应，ΔH>0；该方程式中，反应物气体的计量数之和小于生成物气体的计量数之和，则ΔS>0，A错误；B．可列出T1温度下的三段式： 则该反应的平衡常数，B错误；C．该反应ΔH>0，T1＞T2，升高温度，平衡向正向移动，K值增大，则K(a)＞K(b)，C正确；D．T1温度下，0到2min内，CO反应生成了1.0mol，则同时生成3.0mol，用表示的平均反应速率为：，D错误；故选C。 7．某温度下，可逆反应的平衡常数为K，下列对K的说法正确的是 A．温度越高，K一定越大 B．如果，则 C．若缩小反应器的容积，增大压强，则K增大 D．K值越大，表明该反应越有利于C的生成，反应物的转化率越大 【答案】D 【解析】A．若该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应移动，平衡常数降低，若正反应为吸热反应，升高温度平衡向正反应移动，平衡常数增大，A项错误；B．平衡常数，由于不知道平衡体系中各组分的浓度，则无论m+n是否等于p，K都无法确定1，B项错误；C．化学平衡常数只受温度影响，与浓度无关，若缩小反应器的容积，能使平衡正向移动，但温度不变，化学平衡常数不变，C项错误；D．平衡常数K越大，说明反应进行的程度越大，反应越有利于C的生成，反应物的转化率越大，D项正确；故选D。 8．完成下列问题。 I.（1）已知在448℃时，反应H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)的平衡常数K1为49，则该温度下反应2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)的平衡常数K2为 ；反应H2(g)+I2(g)⇌HI(g)的平衡常数K3为 。 Ⅱ．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的关系如下表所示： t/℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题： （2）该反应的化学平衡常数表达式为K= 。 （3）该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)。 （4）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_______。 A．容器中压强不变 B．混合气体中c(CO)不变 C．v(H2)正=v(H2O)逆 D．c(CO2)=c(CO) （5）某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为 ℃。 （6）为了减少CO的排放，某环境研究小组以CO和为原料合成清洁能源二甲醚()，反应如下：。如图所示能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母)，其判断理由是 。 【答案】（1） 7（2）（3）吸热（4）BC （5）830（6）a 该反应的，反应属于放热反应，平衡常数K随温度的升高而降低 【解析】（1）根据，则有；反应H2(g)+I2(g)⇌HI(g)的平衡常数； （2）化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比，则反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)的化学平衡常数； （3）根据表格数据可知：升高温度，化学平衡常数增大，说明升高温度，化学平衡正向移动，因此该反应的正反应为吸热反应； （4）A．该反应为气体的物质的量不变的反应，则容器中压强始终不变，不能作为判定平衡的方法，故A错误；B．混合气体中c(CO)不变，则达到化学平衡，故B正确；C．v(H2)正=v(H2O)逆，则对于氢气来说正逆反应速率相等，则达到平衡，故C正确；D．c(CO2)=c(CO)，该反应不一定达到平衡，浓度关系取决于反应物的起始量和转化率，故D错误；故选BC； （5）c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O) 时，平衡常数K=1,则此时的温度为830℃； （6）由反应：可知，该反应的，反应属于放热反应，平衡常数K随温度的升高而降低，所以能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为a。 1．向一恒容密闭容器加入和一定量的，发生反应：。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A． B．反应速率： C．点a、b、c对应的平衡常数： D．a点和c点对应的的物质的量分数相等 【答案】B 【解析】A． 加入的水蒸气的量越大，投料比x越小，CH4平衡转化率就越大，所以x1<x2，故A错误；B． b 点和 c点温度相同，CH4都是 l mol，b点 x值小，则 b点加水蒸气多，反应物浓度大，反应速率大，所以：，故B正确；C． 温度升高平衡向吸热方向移动，CH4平衡转化率增大，平衡正向移动，所以正向为吸热方向，升高温度平衡常数增大；b点和c点温度相同，所以对应的平衡常数相同，点a、b、c对应的平衡常数：，故C错误；D． a点和c点温度不同，且投料比也不相同，所以对应的的物质的量分数不相等，故D错误；故选B。 2．探究汽车尾气中的无害化处理，催化剂作用下在容积为的容器中发生反应。向容器中充入和，经过的转化率随温度变化如图所示（不考虑温度对催化剂活性的影响）。下列说法不正确的是 A． B．温度下，容器中产生氨气的速率为 C．温度下，反应的平衡常数 D．温度下，可以通过更换高效催化剂提高的转化率 【答案】B 【解析】A．由图像可知，转化率达到最大，继续升高温度，NO转化率减小，则温度升高平衡逆向移动，该反应是放热反应，故，A正确；B．温度下NO的转化率为20%，消耗的，反应速率为，由反应速率之比等于系数比，则容器中产生氨气的速率为，B错误；C．温度下，NO的转化率为80%，消耗的，列三段式：，容器体积是1L，反应的平衡常数，C正确；D．催化剂具有选择性，所以温度下，可以通过更换高效催化剂提高NO的转化率，D正确；故选B。 3．一定温度下，在容积恒为1L的容器中通入一定量N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0，体系中各组分浓度随时间(t)的变化如下表。 t/s 0 20 40 60 80 c(N2O4)/(mol/L) 0.100 0.062 0.048 0.040 0.040 c(NO2)/(mol/L) 0 0.076 0.104 0.120 0.120 下列说法不正确的是 A．0~60s，N2O4的平均反应速率为v=0.06mol/(L·min) B．升高温度，反应的化学平衡常数值增大 C．80s时，再充入NO2、N2O4各0.12mol，平衡不移动 D．若压缩容器使压强增大，达新平衡后混合气颜色比原平衡时浅 【答案】D 【解析】A．0～60s，的浓度变化量为(0.100-0.040)mol/L=0.060mol/L，根据，得，A正确；B．该反应正反应吸热，升高温度平衡常数增大，B正确；C．该温度下，平衡常数，再充入、各0.12mol，，K=Qc，平衡不移动，C正确；D．该反应为气体分子数增大的反应，压缩体积压强增大，平衡逆向进行，但是各组分浓度增加，故颜色加深，D错误；故选D。 4．反应：2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，起始时，n( SiHCl3)=1 mol，恒容1L容器。已知：x为物质的量分数。不同温度下x(SiHCl3)随时间的变化如题图所示。 下列说法正确的是 A．T1>T2 B．该反应为吸热反应 C．K(T1)>K(T2) D．K(T1)=156.25×10－4 【答案】B 【解析】A．由图像可知，T2时先达到平衡状态，由‘先拐先平者大’，则T2>T1，故A错误；B．由图像可知，T2时先达到平衡状态，对应x(SiHCl3)小，可知升高温度平衡正向移动，则正反应为吸热反应，故B正确；C．该反应为吸热反应，温度越高平衡常数越大，由T2>T1，则K(T2)>K(T1)，故C错误；D．T1温度下反应达到平衡时x(SiHCl3)不确定具体数值，无法计算K(T1)，故D错误；故选B。 5．在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式： 反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)△H=﹣164.7kJ•mol﹣1；反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=41.2kJ•mol﹣1；反应Ⅲ：2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)△H=﹣247.1kJ•mol﹣1。 向恒压、密闭容器中通入1mol CO2和4mol H2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．反应II的平衡常数可表示为K= B．图中曲线B表示CO的物质的量随温度的变化 C．该反应最佳控制温度在800℃~1000℃之间 D．提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂 【答案】D 【分析】反应Ⅰ和反应Ⅲ 均为放热反应，因此，CH4的平衡量随着温度的升高而减小，所以图中曲线A表示CH4的物质的量变化曲线；由反应Ⅱ和Ⅲ可知，温度升高反应Ⅱ正向移动，反应Ⅲ逆向移动，因此，CO在平衡时的物质的量随着温度升高而增大，故曲线C为CO的物质的量变化曲线，则曲线B为CO2的物质的量变化曲线，据此分析解答。 【解析】A．化学平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，反应Ⅱ的平衡常数为K=，故A错误；B．反应Ⅰ和反应Ⅲ均为放热反应，因此CH4的平衡量随着温度的升高而减小，所以图中曲线A表示CH4的物质的量变化曲线；由反应Ⅱ和Ⅲ可知，温度升高反应Ⅱ正向移动，反应Ⅲ逆向移动，因此CO在平衡时的物质的量随着温度升高而增大，故曲线C为CO的物质的量变化曲线，则曲线B为CO2的物质的量变化曲线，故B错误；C．由图可知，较低温度时CH4的物质的量较高，且CO的物质的量较低，因此最佳温度应在200-400℃左右，故C错误；D．反应Ⅰ和反应Ⅲ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，降低温度有利于反应Ⅰ和反应Ⅲ正向移动，反应Ⅱ逆向移动，因此在低温时CH4的平衡量较高，要提高 CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂以尽快建立化学平衡状态，故D正确；故选：D。 6．恒温恒容条件，进行如下反应：，已知、、的起始浓度分别为、、，总压强为，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的物质的量浓度或分压有可能是 A．的分压为 B．的浓度为 C．的分压为 D．Z的浓度为 【答案】B 【解析】、、的起始浓度分别为、、，由于反应物和生成物都加入，不能确定向哪个方向建立平衡，进行极端情况讨论： ①假设正向彻底进行，则、、的起始浓度分别为、、；②假设逆向彻底进行，则、、的起始浓度分别为、、；实际平衡时的数据在上述两种极端情况之间，但达不到极端值；A．第①种极端值的分压为，不能达到，故A不选；B．的浓度为，在上述两种极端情况之间，可能达到，故B选；C．第②种极端值的分压为，不能达到，故C不选；D．Z的浓度为为第①种极端值，不能达到，故D不选。答案选B。 7．T℃时，向2L的恒容密闭容器中加入和共5mol发生反应，下图为和按不同投料比反应达平衡时的相关数据，其中曲线a、b表示反应物转化率，曲线c表示的体积分数，下列分析不正确的是 A．曲线a表示的平衡转化率 B．当，平衡时体积分数最大 C．T℃时，该反应的平衡常数为25 D．M点对应的的体积分数小于23.5% 【答案】C 【解析】A．越大，CO2转化率越高，故曲线a表示的平衡转化率，A正确；B．按照化学计量数之比投入物质时，达到平衡，产物的体积分数最大，则当，平衡时体积分数最大，B正确；C．当，起始通入n(H2)= 4mol，n(CO2)=1mol，反应物转化率相等，为80%，可列三段式：， T℃时该反应的平衡常数为：，C错误；D．根据上述三段式，当时，的体积分数约为：=23.5%，当投料比等于系数比时，产物在平衡体系中的体积分数最大，故M点时，甲烷的体积分数小于23.5%，D正确；故选C。 8．在体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：，测得CO2和CH3OH的浓度随时间的变化如图所示。 （1）从0 min到10 min， 。 （2）平衡时CO2的转化率为 。 （3）下列能说明上述反应达到平衡状态的是______（填字母）。 A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1 B．混合气体的密度不随时间的变化而变化 C．单位时间内消耗3 mol H2，同时生成1 mol H2O D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变 （4）平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是 。 （5）该反应的平衡常数 。 【答案】（1）（2）75%（3）D（4）30%（5） 【解析】（1）；（2）平衡时CO2的转化率为； （3）A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1，不能说明反应达到平衡状态，A不符合题意；B．体系中物质均为气体，气体总质量不变，容器恒容密闭，根据可知，混合气体的密度始终保持不变，不能判断反应是否达到平衡状态，B不符合题意；C．单位时间内消耗3 mol H2，同时生成1 mol H2O ，均描述的是正反应速率，不能判断反应是否达到平衡，C不符合题意；D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变时，，反应达到平衡状态，D符合题意；故选D； （4）1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，由图可得三段式：，平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数等于物质的量分数是：； （5）由（4）中三段式得。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$