主题10 第2讲 第1课时 化学平衡状态 化学平衡常数（Word教师用书）-【新高考方案】2025年高考化学一轮总复习（广东专版）

第二讲　化学平衡(基础落实课) |内|容|与|目|标|　 1．认识化学平衡常数是表示反应限度的物理量，学会判断化学平衡状态；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联系。 3.了解反应速率常数，学会计算平衡分压常数等化学平衡常数。 第1课时　化学平衡状态　化学平衡常数 逐点清(一)　化学平衡状态 [再认再现·旧知新学] 1．可逆反应 2．化学平衡状态 (1)概念 在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应速率相等时，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而改变，表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 (2)建立 用“反应速率—时间”图像，表示从正反应开始建立化学平衡状态的过程。 (3)特点 [边练边学·实践提能] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)反应2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O、Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3互为可逆反应(×) (2)化学反应达到平衡后，反应物和生成物的浓度或百分含量相等(×) (3)在一定条件下，向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应，生成2 mol NH3(×) (4)化学反应的限度就是一个可逆反应达到的平衡状态，可逆反应的转化率不能达到100%(√) (5)对于反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，当密度保持不变，在恒温恒容或恒温恒压条件下，均不能作为达到化学平衡状态的标志(×) 2．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 3．工业制硫酸的反应之一为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，在1 L恒容绝热密闭容器中投入2 mol SO2和适当过量的O2，在一定条件下充分反应，如图是SO2和SO3随时间的变化曲线。 (1)10 min内，SO2的反应速率为______________；平衡时SO2的转化率为__________。 (2)下列叙述不能判断该反应达到平衡状态的是__________。 a．容器中压强不再改变 b．容器中气体密度不再改变 c．O2的物质的量浓度不再改变 d．SO3的质量不再改变 e．2v正(SO2)＝v逆(O2) 解析：(1)二氧化硫为反应物，三氧化硫为生成物，根据化学反应速率数学表达式，v(SO2)＝＝0.1 mol·L－1·min－1；达到平衡时，消耗二氧化硫物质的量为(2.0－0.6)mol＝1.4 mol，则二氧化硫的转化率为×100%＝70%; (2)a项，相同条件下，气体压强之比等于气体物质的量之比，该反应为气体物质的量减少的反应，即当容器中压强不再改变，说明反应达到平衡；b项，组分都是气体，混合气体总质量不变，容器为恒容，混合气体总体积不变，根据密度的定义，混合气体密度始终相等，因此混合气体密度不变，不能说明反应达到平衡；c项，根据化学平衡状态的定义，氧气物质的量浓度不再改变，说明反应达到平衡；d项，根据化学平衡状态的定义，三氧化硫的质量不再改变，说明反应达到平衡；e项，v正(SO2)＝2v逆(O2)说明反应达到平衡。 答案：(1)0.1 mol·L－1·min－1　70% (2)be 思维建模|判断化学平衡状态的两种方法 (1)动态标志：v正＝v逆≠0 ①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。 ②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，＝时，反应达到平衡状态。 (2)静态标志：各种“量”不变 ①各物质的质量、物质的量或浓度不变。 ②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。 ③压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。 ④绝热容器中温度不变。 ⑤密度不变(注意容器中的气体质量和体积变化)。 ⑥平均相对分子质量不变(注意气体质量与气体物质的量变化)。 逐点清(二)　化学平衡常数 [再认再现·旧知新学] 1．概念 在一定温度下，当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，即化学平衡常数，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)，当在一定温度下达到平衡时，K＝(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入化学平衡常数表达式中)。 3．影响因素 K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，与压强变化、是否使用催化剂无关。 4．意义及应用 (1)判断可逆反应进行的程度 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)判断反应是否达到平衡或进行的方向 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。 (3)判断可逆反应的热效应 微点澄清训练 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为K＝(×) (2)化学平衡发生移动，平衡常数一定发生变化(×) (3)平衡常数K越大，表示反应进行得越快(×) (4)温度不变，增大反应物浓度，平衡正向移动，平衡常数增大(×) (5)反应A(g)＋B(g)C(g)达到平衡后，温度不变，增大压强，平衡正向移动，平衡常数增大(×) 2．已知存在化学反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＝－99 kJ·mol－1。该反应的化学平衡常数K的表达式为______________________；下图中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：K＝ a　该反应为放热反应，平衡常数随温度升高而变小 [边练边学·实践提能] 一、化学平衡常数的表达式 1．已知下列反应：O2(g)＋C(s)CO2(g)　K1；2C(s)＋O2(g) 2CO(g)　K2，则反应2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)的平衡常数为(　 ) A.　　　　　　　　 B．2K1－K2 C．K·K2 D．2K1＋K2 解析：选A　将第一个反应乘以2，再减去第二个反应，即可得到反应2CO(g)＋O2(g)  2CO2(g)，根据化学平衡常数的表达式，将方程式的系数扩大2倍，则化学平衡常数变为原来的平方，将两个反应相减，则新的反应的化学平衡常数为两个反应的平衡常数相除，则反应2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)的平衡常数为。 2．找出平衡常数之间的关系，完成下表。 化学方程式 平衡常数 K的关系 ①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) K1 K2＝______ ②CO(g)＋H2(g)C(s)＋H2O(g) K2 ③nC(s)＋nH2O(g)nCO(g)＋nH2(g) K3 K3＝______ ④CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) K4 K4＝______ ⑤C(s)＋H2O(g)＋H2(g)CH3OH(g) K5 K5＝______ 答案：　K　　K1·K4 二、化学平衡常数与转化率的计算 3．已知COS氢解：H2(g)＋COS(g)H2S(g)＋CO(g)　ΔH＝＋6.2 kJ·mol－1。COS(g)氢解反应的平衡常数K与温度T的关系如图。 (1)能表示COS(g)氢解反应的直线为______(填“x”“y”或“z”)。 (2)某温度下向刚性容器中通入m mol COS(g)和n mol H2(g)发生氢解反应。已知COS(g)的平衡转化率为α，则该温度下氢解反应的平衡常数K＝______________(用m、n、α等符号表示)。 解析：(1)由题意知COS(g)氢解反应为吸热反应，T减小，增大，氢解反应向逆反应方向进行，则K减小，lg K也减小，所以直线z能表示COS(g)氢解反应。 (2)设刚性容器体积为1 L，由题意列三段式为 H2(g)＋COS(g)H2S(g)＋CO(g) 起始/(mol·L－1)　n　　　m　 　 　0 　　0 转化/(mol·L－1) mα mα　　 mα　　mα 平衡/(mol·L－1) n－mα m－mα　　mα　　mα K＝＝。 答案：(1)z　(2) 4．内酯在化工、医药、农林等领域有广泛的应用。内酯可以通过有机羧酸异构化制得。某羧酸A在0.2 mol·L－1盐酸中转化为内酯B的反应可表示为A(aq)B(aq)，忽略反应前后溶液体积变化。一定温度下，当A的起始浓度为a mol·L－1时，A的转化率随时间的变化如下表所示： t/min 0 21 36 50 65 80 100 ∞ A的转化率/% 0 13.3 20.0 27.8 33.3 40.0 45.0 75.0 (1)反应进行到100 min时，B的浓度为________mol·L－1。 (2)v正(t＝50 min)_________v逆(t＝∞ min)(填“＞”“＜”或“＝”)。 (3)增加A的起始浓度，A在t＝∞ min时转化率将______(填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)该温度下，平衡常数K＝________﹔在相同条件下，若反应开始时只加入B，B的起始浓度也为a mol·L－1，平衡时B的转化率为__________。 (5)研究发现，其他条件不变时，减小盐酸的浓度，反应速率减慢，但平衡时B的含量不变，原因是_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)100 min时，A的转化率为45%，所以c(B)＝0.45a mol·L－1。(2)一定温度下，化学反应速率受反应物浓度影响，在反应建立平衡的过程中，反应物浓度不断减小，所以v正(t＝50 min)＞v逆(t＝∞ min)＝v正(t＝∞ min)。 (3)设增加后A的起始浓度为c mol·L－1，转化率为α，列三段式得 　　　　　　 　A(aq)B(aq) 起始/(mol·L－1)　　c　　　 0 转化/(mol·L－1)　　cα　　　cα 平衡/(mol·L－1) 　c－cα　 cα K＝＝，温度一定时，K是常数，则增加A的起始浓度，A在t＝∞ min时转化率将不变。(4)由表知，该温度下，A在t＝∞ min时转化率为75%，则平衡常数K＝＝＝3；在相同条件下，若反应开始时只加入B，B的起始浓度也为a mol·L－1，则 　　　　　　 　A(aq)B(aq) 起始/(mol·L－1)　　0　　 　a 转化/(mol·L－1)　　x　　 　x 平衡/(mol·L－1)　　x　　　a－x 则K＝＝3，得x＝0.25a，平衡时B的转化率为×100%＝25%。 答案：(1)0.45a　(2)＞　(3)不变　(4)3　25% (5)盐酸是催化剂，浓度减小，反应速率减慢，催化剂不影响化学反应的限度 思维建模|化学平衡相关计算的解题模板 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的转化量为mx mol，容器容积为V L，则有以下关系： mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol 　 a　　　b　 　 0　　　0 转化/mol 　mx　 　nx　　　px　　 qx 平衡/mol　a－mx　b－nx 　 px　 　 qx 则有：①K＝。 ②c平(A)(平衡时A的浓度)＝ mol·L－1。 ③α(A)平(A的平衡转化率)＝×100%， α(A)∶α(B)＝∶＝。 ④φ(A)＝×100%(A的物质的量分数或体积分数)。 ⑤＝。 ⑥混＝ g·L－1[其中M(A)、M(B)分别为A、B的摩尔质量]。 ⑦平衡时体系的平均摩尔质量：＝ g·mol－1。 考教衔接——由教材导向看命题趋向 |教|材|导|向|(人教版选1P42“练习与应用”T6)—————— 甲醇是重要的化工原料，应用前景广阔。研究表明，二氧化碳与氢气反应可以合成甲醇，反应如下： CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 备考启示：上述材料体现了循环经济和可持续发展的时代主题。注重时代考法的新高考，命题正由原来的单纯关注“快”向“多快、好省”综合思维角度转变，命题载体由常规资源向可再生资源、非稀缺资源方向转变。 |发|掘|训|练|　 (一)原题的节选与加工 1．在550 K下，向容积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2，发生上述中的反应，测得 CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。 (1)从反应开始到平衡，平均反应速率v(H2)＝______________，CO2的平衡转化率为______，550 K下该反应的平衡常数K的数值为______(保留两位小数)。 (2)有利于提高CO2平衡转化率的措施有________。(填字母) A．使用催化剂　　　　　　B．加压 C．增大CO2和H2的初始投料比 解析：(1)从反应开始到平衡，平均反应速率v(H2)＝3v(CH3OH)＝3× mol·L－1·min－1＝0.225 mol·L－1·min－1；CO2的平衡转化率为×100%＝75%； 　　　　 　　CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 起始/(mol·L－1)　1　 　 3　　　　0　　 　　　0 转化/(mol·L－1) 0.75　 2.25　　 　0.75　 　 　0.75 平衡/(mol·L－1) 0.25　 0.75　　 　0.75 　　 　0.75 则550 K下该反应的平衡常数K的数值为＝≈5.33；(2)使用催化剂可以加快反应速率，不改变平衡移动；反应为气体分子数减小的反应，加压平衡正向移动，CO2平衡转化率提高；增大二氧化碳与氢气的投料比会提高氢气的转化率，但是会降低二氧化碳自身的转化率。 答案：(1)0.225 mol·L－1·min－1　75%　5.33　(2)B (二)类题的迁移与拓展 2．(2023·海南卷改编)工业上苯乙烯的生产主要采用乙苯脱氢工艺：C6H5CH2CH3(g)C6H5CH===CH2(g)＋H2(g)。某条件下无催化剂存在时，该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。下列说法不正确的是(　 ) A．曲线①表示的是逆反应的v­t关系 B．t2时刻体系处于平衡状态 C．反应进行到t1时，Q<K(Q为浓度商) D．催化剂存在时，v1、v2都增大 解析：选A　反应为乙苯制备苯乙烯的过程，开始反应物浓度最大，生成物浓度为0，所以曲线①表示的是正反应的v­t关系，曲线②表示的是逆反应的v­t关系，故A错误；t2时，正逆反应速率相等，体系处于平衡状态，故B正确；反应进行到t1时，反应正向进行，故Q＜K，故C正确；催化剂能降低反应的活化能，使反应的v1、v2都增大，故D正确。 3．电石(主要成分为CaC2)是重要的基本化工原料，主要用于产生乙炔。已知2 000 ℃时，电石生产原理如下： ①CaO(s)＋C(s)Ca(g)＋CO(g)ΔH1＝a kJ·mol－1　平衡常数K1 ②Ca(g)＋2C(s)CaC2(s)ΔH2＝b kJ·mol－1　平衡常数K2 以下说法不正确的是(　 ) A．反应①K1＝c(Ca)·c(CO) B．反应Ca(g)＋C(s)CaC2(s)平衡常数K＝ C．2 000 ℃时增大压强，K1减小，K2增大 D．反应2CaO(s)＋CaC2(s)===3Ca(g)＋2CO(g)　ΔH＝(2a－b)kJ·mol－1 解析：选C　由反应①可知，K1＝c(Ca)·c(CO)，故A项正确；Ca(g)＋2C(s)CaC2(s)与Ca(g)＋C(s)CaC2(s)的化学计量数为倍数关系，而K为指数关系，则反应Ca(g)＋C(s)CaC2(s)平衡常数K＝，故B项正确；K与温度有关，则2 000 ℃时增大压强，K1、K2均不变，故C项错误；由盖斯定律可知①×2－②得到2CaO(s)＋CaC2(s)===3Ca(g)＋2CO(g)，其ΔH＝(2a－b)kJ·mol－1，故D项正确。 [课时跟踪检测] A级——强基训练 1．下列关于化学平衡常数K的说法错误的是(　 ) A．对于某一可逆反应来说，K只与温度有关，与浓度无关 B．升高温度，K变小，正反应是放热反应 C．K越大，反应进行得越彻底 D．使用合适的催化剂，既可以改变反应速率，也可以改变平衡常数K 解析：选D　平衡常数只受温度影响，使用催化剂可以加快反应速率，但不影响平衡常数，D错误。 2．可逆反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中通入一定量的SO2。下列说法正确的是 (K为平衡常数，Q为浓度商) (　 ) A．Q不变，K变大，O2转化率增大 B．Q不变，K变大，SO2转化率减小 C．Q增大，K不变，O2转化率增大 D．Q变小，K不变，SO2转化率减小 解析：选D　当可逆反应2SO2(g)＋O22SO3(g)达到平衡状态后，保持温度，则平衡常数K不变；浓度商Q＝，容器容积不变，向容器中充入一定量的SO2，分母变大，所以浓度商Q减小；平衡正向移动，但由于充入了SO2，所以SO2的转化率减小。 3．下列有关平衡常数的说法中，正确的是(　 ) A．改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数一定增大 B．反应：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0，增加c(N2O4)，该反应的平衡常数增大 C．对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等 D．平衡常数为K＝的反应，化学方程式为CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) 解析：选D　平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，A、B错误；对于给定的可逆反应，温度一定时，因K正·K逆＝1，只有平衡常数等于1时，其正、逆反应的平衡常数才相等，C错误。 4．已知：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH (1)经测定不同温度下该反应的平衡常数如下： 温度/℃ 250 300 350 K 2.041 0.270 0.012 该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。 (2)250 ℃时，某时刻测得该反应的反应物与生成物浓度为c(CO)＝0.4 mol·L－1、c(H2)＝0.4 mol·L－1、c(CH3OH)＝0.8 mol·L－1，则此时v正______(填“>”“＝”或“<”)v逆。 (3)某温度下，在体积固定的2 L密闭容器中将1 mol CO和2 mol H2混合，使反应达到平衡，实验测得平衡时与起始时的气体压强比值为0.7，则该反应的平衡常数为____________(结果保留1位小数)。 解析：(1)根据数据可知，随着温度的升高，平衡常数减小，平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应。(2)对于某时刻，浓度商Q＝＝＝12.5，大于250 ℃的平衡常数，反应逆向进行，正反应速率小于逆反应速率。(3)同温同体积的情况下，压强之比等于物质的量之比，平衡时与起始时的气体压强比值为0.7，开始的物质的量为1 mol＋2 mol＝3 mol，则平衡时的物质的量为3 mol×0.7＝2.1 mol。 　 　　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 起始/mol　　1　　　2　　　 　0 转化/mol　 x　 　2x　　　　x 平衡/mol　 1－x　 2－2x　 x 1－x＋2－2x＋x＝2.1，得x＝0.45 mol；体积为2 L，则有K＝＝≈2.7。 答案：(1)放热　(2)<　(3)2.7 B级——对标高考 5．一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行如下可逆反应：C(s) ＋2NO(g)CO2(g)＋N2(g)，下列不能表明该反应已达到化学平衡状态的是(　 ) A．N2的体积分数不再变化 B．容器内气体压强不再变化 C．混合气体的密度不再变化 D．混合气体的平均相对分子质量不再变化 解析：选B　A项，N2的体积分数不再变化，则正逆反应速率相等，反应达到平衡状态；B项，反应前后气体的分子数相等，压强始终保持不变，则当容器内气体压强不再变化时，反应不一定达到平衡状态；C项，随着反应的进行，气体的质量不断发生改变，而气体的体积不变，则混合气体的密度不断发生改变，当混合气体的密度不再变化时，反应达到平衡状态；D项，混合气体的质量不断发生改变，物质的量始终不变，则平均相对分子质量不断发生改变，当混合气的平均相对分子质量不再变化时，反应达到平衡状态。 6．在恒温恒容条件下，向容积为1 L的密闭容器中充入一定量的SO3(g)，发生下列反应：2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)　ΔH>0。温度为T时，部分实验数据如表所示： t/s 0 50 100 150 c(SO3)/(mol·L－1) 4.00 2.50 2.00 2.00 下列说法错误的是(　 ) A．前50 s内SO2(g)的平均生成速率为0.03 mol·L－1·s－1 B．容器内密度不再改变说明反应已达平衡 C．150 s时，向容器中继续通入2 mol SO3、2 mol SO2、1 mol O2，则此时反应将逆向进行 D．其他条件不变，若将恒容改为恒压，则平衡时SO3的转化率增大 解析：选B　由题干表格数据可知，前50 s内SO3(g)的平均消耗速率为＝0.03 mol·L－1·s－1，根据反应速率之比等于化学计量数之比，故前50 s内SO2(g)的平均生成速率为0.03 mol·L－1·s－1，A正确；已知反应过程中气体的质量不变，容器的体积不变，即反应过程中容器内密度始终保持不变，故容器内密度不再改变不能说明反应已达平衡，B错误；由题干表格数据可知，达到化学平衡时c(SO3)＝c(SO2)＝2.00 mol·L－1，c(O2)＝1.00 mol·L－1，此时化学平衡常数K＝＝＝1,150 s时，向容器中继续通入2 mol SO3、2 mol SO2、1 mol O2，则此时Q＝＝＝2＞K，故反应将逆向进行，C正确；其他条件不变，若将恒容改为恒压，随着反应的进行容器的体积增大，相当于减小压强，平衡正向移动，则平衡时SO3的转化率增大，D正确。 7．一定温度下，反应物和生成物均为气态的平衡体系，平衡常数表达式为K＝。下列有关该平衡体系的说法不正确的是(　 ) A．升高温度，该反应的平衡常数K的变化无法判断 B．该反应逆反应的化学平衡常数为 C．该反应的化学方程式为 3Z(g)＋2W(g)X(g)＋2Y(g) D．增大X的浓度，该反应的平衡常数增大 解析：选D　A项，由于无法知道该反应是吸热反应还是放热反应，故升高温度化学平衡常数的变化无法判断，正确；B项，正反应与逆反应的化学平衡常数互为倒数，正确；C项，根据平衡常数表达式且所有反应物和生成物均为气态可知，该反应的化学方程式为3Z(g)＋2W(g)X(g)＋2Y(g)，正确；D项，改变反应物的浓度对化学平衡常数无影响，故增大X的浓度，该反应的平衡常数不变，错误。 8．25 ℃时，将20 mL 3x mol·L－1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L－1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)===AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。下列说法正确的是(　 ) A．0～t1 min用H2O表示的平均反应速率为 mol·L－1·min－1 B．当2v正(AsO)＝v逆(I－)时，反应达到平衡状态 C．a点的逆反应速率大于b点的正反应速率 D．平衡时溶液的pH＝13，则该反应的平衡常数K＝ 解析：选B　A项，一般不用纯固体、纯液体表示反应速率，错误；B项，反应速率之比等于化学计量数之比，因此当2v正(AsO)＝v逆(I－)时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，正确；C项，由图可知，a到b的过程中，反应一直正向进行，正反应速率一直减小，逆反应速率一直增大，直到增大到与正反应速率相等，反应达到平衡状态，在反应达到平衡前，逆反应速率均小于正反应速率，因此a点的逆反应速率小于b点的正反应速率，错误；D项，根据题意可知，起始时，c(AsO)＝c(I2)＝x mol·L－1，由图可知， 平衡时c(AsO)＝y mol·L－1，c(I－)＝2y mol·L－1，c(AsO)＝c(I2)＝(x－y)mol·L－1，平衡时溶液的pH＝13，则c(OH－)＝0.1 mol·L－1，反应的平衡常数K＝＝，D错误。 9．(2024·惠州一模)在体积为1 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下反应： CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。测得CO2和CH3OH的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是(　 ) A．平衡时CO2的转化率为75% B．平衡后充入惰性气体，平衡向正向移动 C．该条件下，第9 min时v逆(CH3OH)大于第3 min 时v正(CH3OH) D．混合气体的密度不随时间的变化而变化，则说明上述反应达到平衡状态 解析：选A　利用CO2初始和平衡浓度可得平衡时CO2的转化率为×100%＝75%，A正确；恒容容器充入惰性气体，与反应有关的各物质浓度不变，平衡不移动，B错误；平衡之前始终有v逆(CH3OH)<v正(CH3OH)，故该条件下，第9 min时v逆(CH3OH)小于第3 min时v正(CH3OH)，C错误；根据质量守恒定律，气体总质量不变，又该容器为恒容容器，故混合气体的密度始终不变，无法通过混合气体密度判断反应是否达到平衡状态，D错误。 10．(2024·佛山二模)在催化剂作用下，向容积为1 L的容器中加入1 mol X和3 mol Y，发生反应：X(g)＋2Y(s)2Z(s)，平衡时和反应10 min 时X的转化率α(X)随温度的变化分别如曲线Ⅰ、Ⅱ所示。下列说法错误的是(　 ) A．该反应ΔH>0 B．200 ℃时，前10 min的平均反应速率v(X)＝0.02 mol·L－1·min－1 C．400 ℃时，反应的平衡常数K＝2 D．bc段变化可能是催化剂在温度高于400 ℃时活性降低导致 解析：选C　升高温度，转化率增大，平衡正向移动，正向是吸热反应即该反应ΔH>0，故A正确；200 ℃时，前10 min的平均反应速率v(X)＝＝0.02 mol·L－1·min－1，故B正确；400 ℃时，X转化率为60%，反应的平衡常数K＝＝2.5 L·mol－1，故C错误；ab阶段随温度升高，转化率增大，bc阶段随温度升高，转化率减小，该变化可能是催化剂在温度高于400 ℃时活性降低导致，故D正确。 11．CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)===C2H4(g)＋4H2O(g) 为分析催化剂对反应的选择性，在1 L密闭容器中充入2 mol CO2和4 mol H2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示。 该催化剂在较低温度时主要选择____________(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。520 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数K＝______________(只列算式不计算)。 解析：温度较低时，CH4的物质的量多，所以该催化剂在较低温度时主要选择反应Ⅰ。 所以K＝。 答案：反应Ⅰ　 12．2­甲氧基­2­甲基丁烷(TAME)常用作汽油添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如下反应： 回答下列问题： (1)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0 mol TAME，控制温度为353 K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9.0，则平衡体系中B的物质的量为______ mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1＝________。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将________(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)，平衡时，A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)∶c(CH3OH)＝__________。 (2)为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353 K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为________(填“X”或“Y”)；t＝100 s时，反应Ⅲ的正反应速率v正______逆反应速率v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。 解析：(1)向某反应容器中加入1.0 mol TAME，控制温度为353 K，测得TAME的平衡转化率为α，则平衡时n(TAME)＝(1－α)mol，n(A)＋n(B)＝n(CH3OH)＝α mol。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9.0，则＝9.0，将该式代入上式可以求出平衡体系中B的物质的量为0.9α mol，n(A)＝0.1α mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1＝＝。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将向着分子数增大的方向移动，即逆向移动。平衡时，TAME的转化率变大，但是平衡常数不变，A与CH3OH物质的量浓度之比不变，c(A)∶c(CH3OH)＝0.1α∶α＝1∶10。(2)温度为353 K，反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9.0，＝9.0。由A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化曲线可知，X代表的平衡浓度高于Y，则代表B的变化曲线为X；由曲线的变化趋势可知，100 s以后各组分的浓度仍在变化， t＝100 s时＝≈10.2>9，因此，反应Ⅲ向逆反应方向移动，故其正反应速率v正小于逆反应速率v逆。 答案：(1)0.9α　　逆向移动　0.1　(2)X　< 学科网（北京）股份有限公司 $$