专题03 平衡常数（压强）的三大考点（常考题型）-2024-2025学年高二上学期期中化学【常考题型】全攻略（人教版2019选择性必修1）

专题03 平衡常数（压强）的三大考点（常考题型） 题型一：化学平衡常数的计算及多反应平衡常数之间的关系 1、化学平衡的有关计算:三段式法进行化学平衡的有关计算 形如：可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在体积为V的恒容密闭容器中，反应物A、B的初始加入量分别为a mol、b mol，达到化学平衡时，设A物质转化的物质的量为mx mol mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 转化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx 对于反应物：n(平)＝n(始)－n(转) 对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(转) 问题1：平衡常数K＝ 问题2：平衡时A的物质的量浓度：c(A)＝ mol·L－1。 问题3：平衡时A的转化率：α＝×100%，A、B的转化率之比为α(A)∶α(B)＝∶ 问题4：平衡时A的体积分数：φ(A)＝×100% 问题5：平衡时和开始时的压强比：＝ 问题6：混合气体的密度：ρ(混)＝ g·L－1 问题7：平衡时混合气体的平均摩尔质量：＝ g·mol－1 问题8：生成物产率＝×100% 问题9：在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论 恒温、恒容时：；恒温、恒压时： 2、化学平衡常数表达式表示及与系数之间的关系 (1)在平衡常数表达式中，水(液态)的浓度、固体物质及纯液体的浓度不写 形如：Br2＋H2OH＋＋Br－＋HBrO K＝ C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) （2）化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。 若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变 形如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为 N2(g)＋H2(g)NH3(g)的平衡常数为 NH3(g)N2(g)＋H2(g)的平衡常数为 则：K1＝K22；K2·K3＝1；K1·K32＝1 3、若两反应的平衡常数分别为K1、K2 ①若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2 ②若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝ 注意：无论该反应从正向进行还是从逆向进行，平衡时，只要温度一定，平衡常数的值近似相等 无论反应物或生成物的浓度如何改变，平衡时只要温度一定，平衡常数的值也近似相等 一、单选题 1．在一定温度下，将1molA和2molB放入容积为2L的某密闭容器中发生反应：2min后达到平衡，测得容器内C的浓度为，则下列叙述不正确的是 A．平衡时D的物质的量为0.25mol B．平衡时A的转化率为25% C．平衡时B的体积分数约为50% D．初始时的压强与平衡时的压强之比为 2．把2.5mol A和2.5mol B通入容积为2L的密闭容器里，一定温度下发生如下反应：3A(g)+B(g) ⇌xC(g)+2D(g)，经5s反应达平衡，在此5s内C的浓度改变了1 mol/L，同时生成1 mol D。下列叙述中不正确的是 A．x=4 B．达到平衡状态时容器内气体的压强与起始时压强比为6：5 C．达到平衡状态时A的转化率大于B的转化率 D．该温度下，反应的平衡常数为8 3．时，在容积均为0.5L的两个恒容密闭容器中发生反应，6min后，容器①中反应达到平衡，有关数据如下表所示，下列叙述中正确的是 容器编号 起始时各物质的物质的量 达到平衡时体系能量的变化 A B C ① 2 1 0 0.75QkJ ② 0.4 0.2 1.6 A．，容器①中 B．容器②中反应达到平衡时放出的热量为0.05QkJ C．其他条件不变，若容器②保持绝热恒容，则反应达到平衡时C的体积分数小于 D．若容器①中反应达到平衡后，再通入与0.5molB，再次平衡后A的转化率大于 4．一定温度下，在5L的恒容密闭容器中，充入0.1molCl2(g)、0.1molPCl3(g)及0.1molPCl5(g)，发生反应：。对于上述反应，下列数据合理的是 A． B．反应进行到某时刻，混合气体中(g)的物质的量分数可能为 C．若tmin后该反应达到平衡，则此时 D．若tmin后该反应达到平衡，则0～tmin内， 5．在恒容密闭容器中，将和一定量混合加热反应 ，平衡后物质的量为，化学平衡常数为0.1.下列说法正确的是 A．的转化率之比为 B．达平衡后的体积分数为 C．升高温度，浓度减小，表明该反应是吸热反应 D．平衡后，再通入，正反应速率逐渐增大 二、填空题 6．在一定条件下，向一个容积为1L的密闭容器中通入4mol气体A和5mol气体B，发生反应也是气体。随反应进行，测得如下数据： 时间/min 1 2 3 4 5 6 7 8 A的浓度/() 3 2.5 2.2 2.0 1.8 1.8 1.8 1.8 B的浓度/() 4 3.5 3.2 3.0 2.8 2.8 2.8 2.8 (1)1min末时C的浓度为 。 (2)反应第1～2min，以A的浓度变化表示的反应速率 ，反应第3～5min，以A的浓度变化表示的反应速率 ， (填“>”“<”或“=”)，解释原因： 。 (3)第6min时，v正 v逆(填“>”“<”或“=”)。 (4)平衡时C的浓度为 ，平衡混合物中C的体积分数是 。 7．已知可逆反应：  。请回答下列问题： (1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：，，平衡后，M的转化率为60％，此时N的转化率为 ，该温度时此反应的平衡常数K为 。 (2)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：，，达到平衡后，， 。 (3)若反应温度升高，K (填“增大”“减小”或“不变”)。 8．向2L恒温密闭容器中充入和，在一定条件下发生全成氨反应， 时达到平衡。测得平衡时混合气体中为。 (1)内，的平均速率为 ； (2)平衡时的转化率为 ； (3)其他条件不变，向容器中充入稀有气体He，达到平衡所需的时间 (填“大于”、“小于”或“等于”) (4)平衡时容器的压强和起始时的压强之比是 。 题型二：压强平衡常数的计算 1.压强平衡常数(Kp)的概念 在化学平衡体系中，由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，用符号Kp表示，其单位与表达式有关。 2.表达式 表达式：对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 其中：p平(A)、p平(B)、p平(C)、p平(D)表示对应物质的分压。 注意：①混合气体中某组分的分压＝总压×该组分的物质的量分数， pB＝p总×nB/n总 ②混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和，即 p总＝pA＋pB＋pC＋…。 形如：起始时，向恒容密闭容器中充入等物质的量的N2O、NO2，在某温度下达到平衡，只发生，平衡时容器总压强为p Pa， N2O的转化率为50%，则反应的Kp=_____Pa。 始 x pa x pa 0 转 0.5 x 0.5 x 1.5 x 终 0.5 x 0.5 x 1.5 x 0.5 x + 0.5 x + 1.5 x = p x = 0.4 p 一、单选题 1．某温度下，在2L的密闭容器中进行反应，若起始时加入3mol A和2mol B反应一段时间后达到平衡，则下列说法正确的是 A．增大该体系的压强，化学平衡常数增大 B．A、B的平衡转化率相等 C．时，反应达到平衡 D．该反应的化学平衡常数表达式是 二、填空题 2．合成氨的捷姆金和佩热夫速率方程式为γ=k1p(N2)-k2，γ为反应的瞬时总速率，为正反应和逆反应速率之差，k1、k2是正、逆反应速率常数。合成氨反应N2+3H2=2NH3的平衡常数Kp= (用k1，k2表示)(注：Kp用各物质平衡分压来表示)。 3．将二氧化碳转化为高附加值化学品是目前研究的热点之一，甲醇是重要的化工原料和优良的替代燃料，因此加氢制甲醇被广泛关注。在催化剂作用下主要发生以下反应。 Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)  ΔH1＝-49.4kJ·mol−1 Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)  ΔH2＝+41kJ·mol−1 Ⅲ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)  ΔH3 恒温恒容条件下，原料气CO2(g)、H2(g)以物质的量浓度1：3投料时，控制合适条件(不考虑反应Ⅲ)，甲醇的选择性为60%。已知初始压强为2Mp，c(CO2)=1.0mol·L－1，CO2平衡转化率为50%，则该条件下反应ⅡKP= 。(对于气相反应，用组分B的平衡p(B)代替c(B)，记作KP。p(B)=p·x(B)，p为平衡压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数。) 三、解答题 4．一种以CO2为碳源，在催化剂作用下催化加氢制备可再生能源甲醇的反应如下： 反应i：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  H1=-49.1kJ•mol-1 反应ii：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)  H2= + 41.1kJ•mol-1 (1)反应ii的活化能Ea(正) Ea(逆)(填“>”“<”或“=”)。 (2)反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)  ΔH= 。 (3)在CO2加氢制甲醇的体系中，下列说法正确的是 。 a．增大初始投料比，有利于提高CO2的转化率 b．当气体的平均摩尔质量保持不变时，说明反应体系已达平衡 c．平衡后，压缩容器体积，主反应平衡正向移动，副反应平衡不移动 d．选用合适的催化剂可提高CO2的平衡转化率 (4)研究合成甲醇的催化剂时，在其他条件不变仅改变催化剂种类的情况下，对反应器出口产品进行成分分析，结果如下图所示： 在以上催化剂中，该反应选择的最佳催化剂为 。 (5)若起始按=3投料，测得CO2的平衡转化率(X-CO2)和CH3OH的选择性(S–CH3OH)随温度、压强的变化如图所示[已知：S–CH3OH =] ①p1 (填“>”或“<”)p2。 ②温度高于350°C后，在压强p1和p2下，CO2的平衡转化率几乎交于一点的原因是 。 ③250°C时反应ii的压强平衡常数Kp= 。 5．常用于制取硝酸、硝基化合物等，但同时也是空气污染物。 (1)工业制硝酸时，需将转化为，现有以下两种途径： I．①； Ⅱ．②。 ③。 若已知④。计算可得 。途径Ⅱ与途径I相比，优势在于 。 (2)反应②的反应历程和能量变化如图所示，标注“*”表示在催化剂表面吸附的物质。 对总反应速率影响较大的步骤的活化能为 ，该步骤的化学方程式是 。 (3)某温度下向容器中按照体积比充入和，控制压强为，反应达到平衡状态时体系中的体积分数为0.6。 ①的平衡转化率为 。 ②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。此温度下反应的压强平衡常数 (列出计算式即可)。 (4)制硝酸的工业尾气中含有，将尾气与适量空气混合后通入到浓氨水中，可生成，反应的化学方程式为 。 6．氮及其化合物在化学工业生产中有重要的应用。 Ⅰ.在密闭容器中，通入和，若在一定条件下反应达到平衡时，容器中剩余。 (1)则达到平衡时，生成的物质的量为 mol，的转化率为 (用含x、y、z的代数式表示)。 (2)反应达到平衡后，若把容器的容积缩小一半，则正反应速率 (填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，逆反应速率 ，的转化率 。 (3)已知工业合成氨的反应为放热反应，则正反应的活化能 逆反应的活化能。(填“大于”、“小于”或“等于”) Ⅱ.研究之间的转化具有重要意义。 (4)已知：  ，将一定量气体充入恒容的密闭容器中，控制反应温度为。 ①下列可以作为反应达到平衡的判据是 。 A．    B．气体的压强不变    C．容器内气体颜色不变 D．K不变    E.容器内气体的密度不变 ②时刻反应达到平衡，混合气体平衡总压强为p，气体的平衡转化率为75%，则反应的平衡常数 。[对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作，如，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数]。 7．将CO2转化为更有价值的化工原料，正成为科学家们研究的一个重要领域。回答下列问题： (1)已知：①2H2(g)＋O2(g)2H2O(g) ΔH= − 484 kJ∙mol−1 ②2CH3OH(g)＋ 3O2(g) 2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH =−1353 kJ∙mol−1 则CO2(g)＋ 3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH = kJ∙mol−1. (2)CO2催化加氢制甲醇过程中，存在竞争的副反应主要是： CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH =＋41 kJ∙mol−1.在恒温密闭容器中，CO2的平衡转化率[α(CO2)%]和甲醇选择性[(CH3OH)%= ×100%]随着温度变化关系如下图所示。    ①分析温度高于236°C时图中曲线下降的原因 。 ②按1 mol CO2(g)、3 mol H2(g)投料反应，计算 244°C时反应生成CH3OH的物质的量为 mol。 (保留两位有效数字) ③在压强为p的反应条件下，1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)反应并达到平衡状态，CO2平衡转化率为20%，甲醇选择性为50%，该温度下主反应的平衡常数Kp= 。 (列出计算式即可) 8．利用甲烷和水蒸气生成合成气(主要成分为CO和H2)在化学工业中有极为重要的地位。其热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206.4 kJ·mol-1。 (1)工业生产中为解决合成气中H2过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO2。利用合成气在催化剂作用下合成甲醇，可能发生的反应如下： ①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH=-90.67 kJ·mol-1 ②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1 为了使合成气生成甲醇的配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳的体积比为 。 (2)CH4与CO2经过催化重整也可制得合成气，该反应的热化学方程式为 。在1.0 L密闭容器中充入1.0 mol CH4和1.0 mol CO2，在一定条件下发生上述反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。 ①比较压强大小：P1 (填“＞”、“＜”或“=”)P3。 ②若要提高CH4的平衡转化率，可采取的措施有 、 。(任写两条) ③若P4=2.0 MPa，则x点的平衡常数KP= (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 (3)研究表明二氧化碳加氢可合成甲醇，其热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.47 kJ·mol-1二氧化碳合成甲醇的原料气中加入一氧化碳可以降低CO2与H2反应的活化能。在200～360℃、9 MPa时，合成气初始组成H2、CO、CO2的物质的量之比为7：2：1的条件下研究甲醇的合成反应。CO2的平衡转化率随温度的变化如图所示，其先减小的原因是 ，后增大的原因是 。 题型三：化学平衡状态的判断方法 总方针：可逆反应达到平衡状态时主要有以下两个特征：①v正＝v逆；②混合物中各组分的百分含量不变(除百分含量外其他在反应过程中变化的量，达到平衡后均不再发生变化，即“变化量”达“定量”)，以上两个特征可作为判断可逆反应达平衡的标志 1、直接标志 (1)正、逆反应速率相等 ①同种物质：v正＝v逆≠0，(同一种物质的生成速率等于消耗速率) ②不同种物质：＝ a.在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比 b.在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比 (2)各组分的浓度保持一定 ①各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度均保持不变 ②各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变 ③反应物的转化率、产物的产率保持不变 2、常见的判断依据：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例 依据1：混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定时可以确定平衡 ②各物质的质量或各物质质量分数一定可以确定平衡 ③各气体的体积或体积分数一定可以确定平衡 ④总体积、总压强、总物质的量一定不可以确定平衡 依据2：正逆反应速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v(正)=v(逆)可以确定平衡 ②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆)可以确定平衡 ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆)不可以确定平衡 ④v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆)不可以确定平衡 依据3：压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定)可以确定平衡 ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定)不可以确定平衡 依据4：混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时可以确定平衡 ②一定时，但m＋n=p＋q时不可以确定平衡 依据5：温度 任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时可以确定平衡 依据6：颜色 反应体系内有色物质的颜色一定可以确定平衡 依据7：体系的密度 ①恒温恒容时，密度一定不可以确定平衡 ②恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时可以确定平衡 ③恒温恒压时，若m＋n==p＋q，则密度一定时不可以确定平衡 一、单选题 1．在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再变化时，表明反应，已达到平衡状态的是 A．混合气体的压强 B．混合气体的密度 C．气体的总物质的量 D．气体的分子总数 2．密闭真空容器中(假设容器容积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到平衡：。能判断该反应已经达到化学平衡的是 ① ②密闭容器中总压强不变 ③密闭容器中混合气体的密度不变 ④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变 ⑤密闭容器中混合气体的总物质的量不变 ⑥密闭容器中C的体积分数不变 ⑦反应热保持不变 A．②④⑤⑥⑦ B．③⑤⑥ C．②③⑤ D．①③④⑤⑦ 3．在一密闭容器中进行反应：已知反应过程中某一时刻的浓度分别为。当反应达到平衡时，可存在的数据是 A．浓度为 B．浓度为浓度为 C．浓度为 D．浓度为浓度为 4．一定温度下在一定体积的密闭容器中，下列叙述不能作为可逆反应达到平衡状态标志的是 ①C的生成速率与C的消耗速率相等  ②平衡常数不变  ③A、B、C的浓度不再变化  ④混合气体的密度不再变化  ⑤混合气体的平均摩尔质量不再变化  ⑥单位时间消耗a mol A，同时生成3a mol B A．②④ B．④⑥ C．①③ D．⑤⑥ 5．已知可逆反应：，向恒温恒容密闭容器中加入2mol A和1mol B发生反应，下列现象不能说明反应达到平衡的是 A．混合气体的平均摩尔质量保持不变 B．A和B的物质的量之比保持不变 C．混合气体密度不再发生变化 D． 6．CO2甲烷化对于“碳中和，碳达峰”具有重要意义，其原理为。在某密闭容器中，充入1molCO2和4molH2发生上述反应。下列叙述正确的是 A．反应物的总键能大于生成物的总键能 B．恒温恒压条件下，充入一定量的氦气，平衡将向逆反应方向移动 C．降低温度将会降低分子有效碰撞频率，因而温度越低越不利于获得甲烷 D．在恒温恒容条件下反应，若容器中气体密度不再变化，说明反应已达到平衡状态 7．对于反应  ()，下列说法正确的是 A．恒压条件下，当容器内气体密度不随时间而改变时，反应达到平衡反应 B．该反应在任意条件下均能自发进行 C．其他条件一定，恒容通Ar，增加压强，和增大 D．的焓变 二、填空题 8．目前工业上有一种方法是用来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：，如图表示该反应过程中能量(单位为)的变化： (1)该反应的 0(填“>”“=”或“<”)。 (2)为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为2L的密闭容器中，充入和，一定条件下发生反应：，经测得和的浓度随时间变化如图所示。 ①计算3min内用表示的该反应的反应速率 ；3min时，正反应速率 逆反应速率(填“>”“=”或“<”)。 ②10min反应达平衡，的转化率为 ；该反应的平衡常数 。 ③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是 (填字母)。 A．升高温度　　　　　　B．将及时液化抽出 C．选择高效催化剂　　　　D．保持容器的容积不变，再充入和 ④能说明该反应已达到化学平衡状态的是 。 A．容器中混合气体的密度不再改变　　B． C．　　　　　　　D．容器内的压强保持不变 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 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 $$ 专题03 平衡常数（压强）的三大考点（常考题型） 题型一：化学平衡常数的计算及多反应平衡常数之间的关系 1、化学平衡的有关计算:三段式法进行化学平衡的有关计算 形如：可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在体积为V的恒容密闭容器中，反应物A、B的初始加入量分别为a mol、b mol，达到化学平衡时，设A物质转化的物质的量为mx mol mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 转化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx 对于反应物：n(平)＝n(始)－n(转) 对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(转) 问题1：平衡常数K＝ 问题2：平衡时A的物质的量浓度：c(A)＝ mol·L－1。 问题3：平衡时A的转化率：α＝×100%，A、B的转化率之比为α(A)∶α(B)＝∶ 问题4：平衡时A的体积分数：φ(A)＝×100% 问题5：平衡时和开始时的压强比：＝ 问题6：混合气体的密度：ρ(混)＝ g·L－1 问题7：平衡时混合气体的平均摩尔质量：＝ g·mol－1 问题8：生成物产率＝×100% 问题9：在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论 恒温、恒容时：；恒温、恒压时： 2、化学平衡常数表达式表示及与系数之间的关系 (1)在平衡常数表达式中，水(液态)的浓度、固体物质及纯液体的浓度不写 形如：Br2＋H2OH＋＋Br－＋HBrO K＝ C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) （2）化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。 若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变 形如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为 N2(g)＋H2(g)NH3(g)的平衡常数为 NH3(g)N2(g)＋H2(g)的平衡常数为 则：K1＝K22；K2·K3＝1；K1·K32＝1 3、若两反应的平衡常数分别为K1、K2 ①若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2 ②若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝ 注意：无论该反应从正向进行还是从逆向进行，平衡时，只要温度一定，平衡常数的值近似相等 无论反应物或生成物的浓度如何改变，平衡时只要温度一定，平衡常数的值也近似相等 一、单选题 1．在一定温度下，将1molA和2molB放入容积为2L的某密闭容器中发生反应：2min后达到平衡，测得容器内C的浓度为，则下列叙述不正确的是 A．平衡时D的物质的量为0.25mol B．平衡时A的转化率为25% C．平衡时B的体积分数约为50% D．初始时的压强与平衡时的压强之比为 【答案】C 【分析】经2min后达到平衡，测得容器内C的浓度为0.25mol/L，则C的物质的量为0.5mol，根据三段式： ，据此分析解答。 【详解】A．根据分析可知，平衡时D的物质的量为0.25mol，故A正确； B．平衡时A的转化率为：，故B正确； C．平衡时混合气体中B的体积分数为：，故C错误； D．反应前后气体分子数不相等，压强之比等于气体总物质的量之比，则初始压强和平衡时压强比为3：2.75=12：11，故D正确； 故答案选C。 2．把2.5mol A和2.5mol B通入容积为2L的密闭容器里，一定温度下发生如下反应：3A(g)+B(g) ⇌xC(g)+2D(g)，经5s反应达平衡，在此5s内C的浓度改变了1 mol/L，同时生成1 mol D。下列叙述中不正确的是 A．x=4 B．达到平衡状态时容器内气体的压强与起始时压强比为6：5 C．达到平衡状态时A的转化率大于B的转化率 D．该温度下，反应的平衡常数为8 【答案】D 【分析】把2.5mol A和2.5mol B通入容积为2L的密闭容器里，一定温度下发生如下反应：3A(g)+B(g) ⇌xC(g)+2D(g)，经5s反应达平衡，在此5s内C的浓度改变了1 mol/L，生成C的物质的量为2mol，同时生成1 mol D， 。 【详解】A．5s内C的浓度改变了1 mol/L，生成C的物质的量为2mol，同时生成1 mol D，系数比等于 变化量比，所以x=4，故A正确； B．同温同体积，压强比等于物质的量之比，达到平衡状态时容器内气体的压强与起始时压强比为(1+2+2+1):(2.5+2.5)=6：5，故B正确； C．达到平衡状态时A的转化率为 ，B的转化率为，故C正确； D．该温度下，反应的平衡常数为，故D错误；选D。 3．时，在容积均为0.5L的两个恒容密闭容器中发生反应，6min后，容器①中反应达到平衡，有关数据如下表所示，下列叙述中正确的是 容器编号 起始时各物质的物质的量 达到平衡时体系能量的变化 A B C ① 2 1 0 0.75QkJ ② 0.4 0.2 1.6 A．，容器①中 B．容器②中反应达到平衡时放出的热量为0.05QkJ C．其他条件不变，若容器②保持绝热恒容，则反应达到平衡时C的体积分数小于 D．若容器①中反应达到平衡后，再通入与0.5molB，再次平衡后A的转化率大于 【答案】D 【分析】根据题表中数据可知，容器①达到平衡时，释放的热量为0.75QkJ，则参加反应的A的物质的量为1.5mol，B的物质的量为0.75mol，生成C的物质的量为1.5mol，则平衡时A、B、C的物质的量分别为0.5mol、0.25mol和1.5mol； 【详解】A．0～6min，，A错误； B．容器②中若C完全转化为A、B时，A、B的物质的量分别为2mol、1mol，且两容器的条件相同，则容器①、②中的平衡为完全等效平衡，所以容器②中的反应达到平衡时C的物质的量为1.5mol<1.6mol，即此时反应逆向进行，反应消耗0.1molC，根据题给可知，②中反应达到平衡时应吸收热量0.05QkJ，B错误； C．若两容器在相同温度下达到平衡，①、②中的平衡为完全等效平衡，平衡时②中C的体积分数与①相等，均为；容器②绝热，反应②逆向进行，反应吸热，温度降低，所以②的平衡相当于①反应达到平衡后再降低温度，平衡向正方向移动，C的体积分数增大，则达到平衡时C的体积分数大于，C错误； D．若①达平衡后，再通入1molA与0.5molB，相当于增大压强平衡向正反应方向进行，再达平衡时A的转化率增大，D正确； 故选D。 4．一定温度下，在5L的恒容密闭容器中，充入0.1molCl2(g)、0.1molPCl3(g)及0.1molPCl5(g)，发生反应：。对于上述反应，下列数据合理的是 A． B．反应进行到某时刻，混合气体中(g)的物质的量分数可能为 C．若tmin后该反应达到平衡，则此时 D．若tmin后该反应达到平衡，则0～tmin内， 【答案】B 【详解】A．0.1molCl2(g)、0.1molPCl3(g)及0.1molPCl5(g)混合，依据质量守恒定律，，则，A不合理； B．若反应向右进行，且参加反应PCl3(g)的物质的量为0.6mol，达平衡时，三种气体的物质的量分别为：0.04molCl2(g)、0.04molPCl3(g)及0.16molPCl5(g)，则混合气体中(g)的物质的量分数可能为，B合理； C．若tmin后，则此时，PCl5全部转化为反应物，这是可逆反应不可能达到的结果，所以平衡时不可能出现，C不合理； D．若tmin后该反应达到平衡，若，则PCl5的物质的量的变化量为0.04mol/L×5L=0.2mol，Cl2(g)、PCl3(g)的起始投入量只有0.1mol，这是无法达到的结果，所以不可能存在，D不合理； 故选B。 5．在恒容密闭容器中，将和一定量混合加热反应 ，平衡后物质的量为，化学平衡常数为0.1.下列说法正确的是 A．的转化率之比为 B．达平衡后的体积分数为 C．升高温度，浓度减小，表明该反应是吸热反应 D．平衡后，再通入，正反应速率逐渐增大 【答案】B 【详解】A．设起始时H2S的物质的量为，，化学平衡常数为：，解得，CO的转化率为：，H2S的转化率为：，转化率之比为：7:10，故A项错误； B．由A项三段式可知，平衡后，n(CO)=8，n(COS)=2，n(H2S)=5，n(H2)=2，则H2S的体积分数为： ，故B项正确； C．升高温度，平衡向吸热的方向移动；升高温度，COS浓度减小，平衡逆向进行，说明正向为放热反应，故C项错误； D．通入后，CO物质的量浓度突然增大，正反应速率突然增大，后来浓度减小，反应速率减小，则正反应速率突然增大后又减小，故D项错误； 故本题选B。 二、填空题 6．在一定条件下，向一个容积为1L的密闭容器中通入4mol气体A和5mol气体B，发生反应也是气体。随反应进行，测得如下数据： 时间/min 1 2 3 4 5 6 7 8 A的浓度/() 3 2.5 2.2 2.0 1.8 1.8 1.8 1.8 B的浓度/() 4 3.5 3.2 3.0 2.8 2.8 2.8 2.8 (1)1min末时C的浓度为 。 (2)反应第1～2min，以A的浓度变化表示的反应速率 ，反应第3～5min，以A的浓度变化表示的反应速率 ， (填“>”“<”或“=”)，解释原因： 。 (3)第6min时，v正 v逆(填“>”“<”或“=”)。 (4)平衡时C的浓度为 ，平衡混合物中C的体积分数是 。 【答案】(1)2(2) > 随着反应的进行，反应物浓度降低，正反应速率减小(3)(4) 【详解】（1）由表格数据可知，从开始到1min末时，A的浓度减少了1mol/L，根据方程式可知，此时C的浓度为2mol/L； （2）反应第1～2min，以A的浓度变化表示的反应速率=；反应第3～5min，以A的浓度变化表示的反应速率=，>，因为随着反应的进行，反应物浓度降低，正反应速率减小； （3）6min时反应达到平衡，v正=v逆； （4）从开始到平衡时A的A的浓度减少了(4-1.8)mol/L=2.2mol/L，根据方程式可知，平衡时C的浓度为4.4mol/L，由表格数据可知，平衡时n(A)=1.8mol，n(B)=2.8mol，n(C)=4.4mol，故平衡混合物中C的体积分数是。 7．已知可逆反应：  。请回答下列问题： (1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：，，平衡后，M的转化率为60％，此时N的转化率为 ，该温度时此反应的平衡常数K为 。 (2)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：，，达到平衡后，， 。 (3)若反应温度升高，K (填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】(1) 25% 0.5(2)6(3)增大 【详解】（1）反应物的起始浓度，平衡后，M的转化率为60％，则消耗，根据反应：可知消耗的N浓度也是0.6mol/L，此时N的转化率为，平衡时浓度，，，该温度时此反应的平衡常数K为； （2）若反应温度不变则平衡常数不变，K=0.5，反应物的起始浓度分别为：，，达到平衡后，，列三段式：，K=，解得6； （3）该反应是吸热反应，反应温度升高，平衡正向移动，K增大。 8．向2L恒温密闭容器中充入和，在一定条件下发生全成氨反应， 时达到平衡。测得平衡时混合气体中为。 (1)内，的平均速率为 ； (2)平衡时的转化率为 ； (3)其他条件不变，向容器中充入稀有气体He，达到平衡所需的时间 (填“大于”、“小于”或“等于”) (4)平衡时容器的压强和起始时的压强之比是 。 【答案】(1)(2)25%(3)等于(4)4∶5 【详解】（1）向2L恒温密闭容器中充入和，平衡时混合气体中为，根据三段式计算，，内，的平均速率为。 （2）根据三段式计算，平衡时转化的物质的量为0.5mol，的转化率为。 （3）其他条件不变，向2L容器中充入稀有气体He，反应物浓度不变，达到平衡所需的时间不变，等于。 （4）根据三段式计算，起始时总物质的量为，平衡时总物质的量为，压强之比等于物质的量之比，因此平衡时容器的压强和起始时的压强之比是4∶5。 题型二：压强平衡常数的计算 1.压强平衡常数(Kp)的概念 在化学平衡体系中，由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，用符号Kp表示，其单位与表达式有关。 2.表达式 表达式：对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 其中：p平(A)、p平(B)、p平(C)、p平(D)表示对应物质的分压。 注意：①混合气体中某组分的分压＝总压×该组分的物质的量分数， pB＝p总×nB/n总 ②混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和，即 p总＝pA＋pB＋pC＋…。 形如：起始时，向恒容密闭容器中充入等物质的量的N2O、NO2，在某温度下达到平衡，只发生，平衡时容器总压强为p Pa， N2O的转化率为50%，则反应的Kp=_____Pa。 始 x pa x pa 0 转 0.5 x 0.5 x 1.5 x 终 0.5 x 0.5 x 1.5 x 0.5 x + 0.5 x + 1.5 x = p x = 0.4 p 一、单选题 1．某温度下，在2L的密闭容器中进行反应，若起始时加入3mol A和2mol B反应一段时间后达到平衡，则下列说法正确的是 A．增大该体系的压强，化学平衡常数增大 B．A、B的平衡转化率相等 C．时，反应达到平衡 D．该反应的化学平衡常数表达式是 【答案】BC 【详解】A．化学平衡常数只受温度影响，增大该体系的压强，化学平衡常数不变，A错误； B．A、的投料满足化学计量数之比，A、转化的量也满足化学计量数之比，按定义可知，A、的平衡转化率相等，B正确； C．正逆反应速率相等，反应达到平衡，平衡时，C正确； D．C为固体，该反应的化学平衡常数表达式是，D错误； 答案选BC。 二、填空题 2．合成氨的捷姆金和佩热夫速率方程式为γ=k1p(N2)-k2，γ为反应的瞬时总速率，为正反应和逆反应速率之差，k1、k2是正、逆反应速率常数。合成氨反应N2+3H2=2NH3的平衡常数Kp= (用k1，k2表示)(注：Kp用各物质平衡分压来表示)。 【答案】 【详解】反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，则γ=k1p(N2)-k2=0，k1p(N2)=k2，整理得：Kp==。 3．将二氧化碳转化为高附加值化学品是目前研究的热点之一，甲醇是重要的化工原料和优良的替代燃料，因此加氢制甲醇被广泛关注。在催化剂作用下主要发生以下反应。 Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)  ΔH1＝-49.4kJ·mol−1 Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)  ΔH2＝+41kJ·mol−1 Ⅲ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)  ΔH3 恒温恒容条件下，原料气CO2(g)、H2(g)以物质的量浓度1：3投料时，控制合适条件(不考虑反应Ⅲ)，甲醇的选择性为60%。已知初始压强为2Mp，c(CO2)=1.0mol·L－1，CO2平衡转化率为50%，则该条件下反应ⅡKP= 。(对于气相反应，用组分B的平衡p(B)代替c(B)，记作KP。p(B)=p·x(B)，p为平衡压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数。) 【答案】0.105 【详解】设反应I消耗CO2的物质的量为xmol，反应Ⅱ消耗CO2的物质的量为ymol，根据已知条件列出“三段式”： 甲醇的选择性为=60%，CO2平衡转化率为=50%，解得x=0.3mol，y=0.2mol，平衡时所有物质的总的物质的量为n(CO2)+n(H2)+n(CO)+n(H2O)+n(CH3OH)=0.5mol+1.9mol+0.2mol+0.5mol+0.3mol=3.4mol，则平衡压强为，该条件下反应ⅡKp==≈0.105； 故答案为：0.105。 三、解答题 4．一种以CO2为碳源，在催化剂作用下催化加氢制备可再生能源甲醇的反应如下： 反应i：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  H1=-49.1kJ•mol-1 反应ii：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)  H2= + 41.1kJ•mol-1 (1)反应ii的活化能Ea(正) Ea(逆)(填“>”“<”或“=”)。 (2)反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)  ΔH= 。 (3)在CO2加氢制甲醇的体系中，下列说法正确的是 。 a．增大初始投料比，有利于提高CO2的转化率 b．当气体的平均摩尔质量保持不变时，说明反应体系已达平衡 c．平衡后，压缩容器体积，主反应平衡正向移动，副反应平衡不移动 d．选用合适的催化剂可提高CO2的平衡转化率 (4)研究合成甲醇的催化剂时，在其他条件不变仅改变催化剂种类的情况下，对反应器出口产品进行成分分析，结果如下图所示： 在以上催化剂中，该反应选择的最佳催化剂为 。 (5)若起始按=3投料，测得CO2的平衡转化率(X-CO2)和CH3OH的选择性(S–CH3OH)随温度、压强的变化如图所示[已知：S–CH3OH =] ①p1 (填“>”或“<”)p2。 ②温度高于350°C后，在压强p1和p2下，CO2的平衡转化率几乎交于一点的原因是 。 ③250°C时反应ii的压强平衡常数Kp= 。 【答案】(1)>(2)-90.2kJ•mol-1(3)b(4)ZnZrO2 (5) > 此时发生的反应以反应2为主，压强改变对平衡几乎没有影响 1/104或0.0096 【详解】（1）反应ii为吸热反应，则活化能Ea(正)>Ea(逆)； （2）由盖斯定律可知，反应i-反应ii得反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)  ΔH=（-49.1kJ•mol-1）-（+ 41.1kJ•mol-1）=-90.2kJ•mol-1； （3）a．增大初始投料比，促进氢气转化，但是二氧化碳自身转化率降低，错误； b．混合气体的平均摩尔质量为M= m/n，气体质量不变，但是气体的总物质的量随反应进行而改变，所以M会发生改变，当M不变时，反应达到平衡，正确； c．主反应为气体分子数减小的反应，平衡后，压缩容器体积，主反应平衡正向移动，导致二氧化碳减小、水量增大，也会导致副反应平衡逆向移动，错误； d．选用合适的催化剂可提高反应速率，但不影响CO2的平衡转化率，错误； 故选b； （4）使用ZnZrO2催化剂得到甲醇含量最大，同时副产物CO含量较小，故该反应选择的最佳催化剂为ZnZrO2； （5）①生成甲醇的反应为气体分子数减小的反应，相同条件下，增大压强，甲醇选择性增大，结合图示可知，p1>p2。 ②反应ii为气体分子数不变的吸热反应，升高温度利于反应ii进行，温度高于350°C后，此时发生的反应以反应ii为主，压强改变对平衡几乎没有影响，故温度高于350°C后，在压强p1和p2下，CO2的平衡转化率几乎交于一点； ③假设氢气投料3mol、二氧化碳1mol，由图，250°C时，二氧化碳转化率为20%、甲醇选择性为50%，则反应0.2mol二氧化碳、生成0.1mol甲醇； 则平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、水、一氧化碳分别为0.8mol、2.6mol、0.1mol、0.2mol、0.1mol，总的物质的量为3.8mol，反应ii的压强平衡常数Kp=1/104或0.0096。 5．常用于制取硝酸、硝基化合物等，但同时也是空气污染物。 (1)工业制硝酸时，需将转化为，现有以下两种途径： I．①； Ⅱ．②。 ③。 若已知④。计算可得 。途径Ⅱ与途径I相比，优势在于 。 (2)反应②的反应历程和能量变化如图所示，标注“*”表示在催化剂表面吸附的物质。 对总反应速率影响较大的步骤的活化能为 ，该步骤的化学方程式是 。 (3)某温度下向容器中按照体积比充入和，控制压强为，反应达到平衡状态时体系中的体积分数为0.6。 ①的平衡转化率为 。 ②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。此温度下反应的压强平衡常数 (列出计算式即可)。 (4)制硝酸的工业尾气中含有，将尾气与适量空气混合后通入到浓氨水中，可生成，反应的化学方程式为 。 【答案】(1) 途径Ⅱ的两个反应均为放热反应，相对容易进行 (2) 352 (3) (4) 【详解】（1）根据盖斯定律可得；途径Ⅱ与途径I相比，优势在于途径Ⅱ的两个反应均为放热反应，相对容易进行； 故答案为：；途径Ⅱ的两个反应均为放热反应，相对容易进行； （2）活化能是反应物平均能量与过渡态能量的差值，基元反应的活化能越大，反应速率越慢，由图象可知，对总反应速率影响较大的步骤的活化能为；该步骤的化学方程式是； （3）①设的平衡转化率为，充入为，根据题中所给数据，列三段式： ，反应达到平衡状态时体系中的体积分数为0.6，则，解得； ②由①中数据可知，平衡时的体积分数分别为0.1，0.3、0.6，则此温度下反应的压强平衡常数； （4）结合题意，可得反应的化学方程式为或。 6．氮及其化合物在化学工业生产中有重要的应用。 Ⅰ.在密闭容器中，通入和，若在一定条件下反应达到平衡时，容器中剩余。 (1)则达到平衡时，生成的物质的量为 mol，的转化率为 (用含x、y、z的代数式表示)。 (2)反应达到平衡后，若把容器的容积缩小一半，则正反应速率 (填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，逆反应速率 ，的转化率 。 (3)已知工业合成氨的反应为放热反应，则正反应的活化能 逆反应的活化能。(填“大于”、“小于”或“等于”) Ⅱ.研究之间的转化具有重要意义。 (4)已知：  ，将一定量气体充入恒容的密闭容器中，控制反应温度为。 ①下列可以作为反应达到平衡的判据是 。 A．    B．气体的压强不变    C．容器内气体颜色不变 D．K不变    E.容器内气体的密度不变 ②时刻反应达到平衡，混合气体平衡总压强为p，气体的平衡转化率为75%，则反应的平衡常数 。[对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作，如，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数]。 【答案】(1) (2) 增大 增大 增大 (3)小于(4) BC 【详解】（1）根据题干信息知，反应中消耗n（N2）=（x－z）mol，根据知，生成的n（NH3）为消耗n（N2）的2倍，为2（x－z）mol，根据方程式知，消耗n（H2）为消耗n（N2）的3倍，即消耗n（H2）=3（x－z）mol，达到平衡状态时，H2的转化率为，故答案为：； ； （2）若把容器的容积减小到原来的一半，反应物和生成物浓度都增大，则正反应速率增大、逆反应速率增大，容积减小，相当于增大压强，平衡正向移动，则N2的转化率增大，故答案为：增大；增大；增大； （3） 该反应为放热反应，则正反应的活化能小于逆反应的活化能，如图，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，故答案为：小于； （4）①A．才能表示正逆反应速率相等，故A不选； B．该反应的正反应是气体体积增大的反应，若气体的压强不变。则可以说明达到平衡状态。故B选； C．容器内气体颜色不变，可以说明达到平衡状态，故C选； D．温度不变，K一直不变，故D不选； E．恒容密闭容器，质量不变，体积不变，容器内气体的密度始终不变，故E不选； 故选BC； ②设起始加入物质的量为1mol，则的转化量为0.75mol，列三段式有则的平衡分压为，的平衡分压为，则，故答案为：。 7．将CO2转化为更有价值的化工原料，正成为科学家们研究的一个重要领域。回答下列问题： (1)已知：①2H2(g)＋O2(g)2H2O(g) ΔH= − 484 kJ∙mol−1 ②2CH3OH(g)＋ 3O2(g) 2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH =−1353 kJ∙mol−1 则CO2(g)＋ 3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH = kJ∙mol−1. (2)CO2催化加氢制甲醇过程中，存在竞争的副反应主要是： CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH =＋41 kJ∙mol−1.在恒温密闭容器中，CO2的平衡转化率[α(CO2)%]和甲醇选择性[(CH3OH)%= ×100%]随着温度变化关系如下图所示。    ①分析温度高于236°C时图中曲线下降的原因 。 ②按1 mol CO2(g)、3 mol H2(g)投料反应，计算 244°C时反应生成CH3OH的物质的量为 mol。 (保留两位有效数字) ③在压强为p的反应条件下，1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)反应并达到平衡状态，CO2平衡转化率为20%，甲醇选择性为50%，该温度下主反应的平衡常数Kp= 。 (列出计算式即可) 【答案】(1)−49.5 (2) 主反应是放热反应，副反应是吸热反应，升高温度，主反应平衡逆向移动，副反应平衡正向移动，且主反应平衡移动程度占主要因素，因而使 CO2转化率、甲醇选择性均下降 0.061 【详解】（1）根据盖斯定律，将反应①的焓变值的1.5倍减去反应②的焓变值的一半得到CO2(g)＋ 3H2(g) = CH3OH(g)＋H2O(g)， ΔH =[(− 484 kJ∙mol−1)×1.5]−[(−1353 kJ∙mol−1)÷2]=−49.5kJ∙mol−1，故答案为−49.5； （2）分析温度高于236°C时图中曲线下降的原因根据方程式分析主反应是放热反应，副反应是吸热反应，升高温度，主反应平衡逆向移动，副反应平衡正向移动，且主反应平衡移动程度占主要因素，因而使 CO2转化率、甲醇选择性均下降； 按1 mol CO2(g)、3 mol H2(g)投料反应，244°C时二氧化碳转化率是10.5%，甲醇选择性为58.3%，因此此温度下反应生成CH3OH的物质的量为1mol×10.5%×58.3%≈0.061mol，故答案为0.061； 在压强为p的反应条件下，1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)反应并达到平衡状态，CO2平衡转化率为20%，甲醇选择性为50%，，，则平衡时二氧化碳物质的量为0.8mol，氢气物质的量为2.6mol，甲醇物质的量为0.1mol，水蒸气物质的量为0.2mol，一氧化碳物质的量为0.1mol，总气体物质的量为3.8mol，则该温度下主反应的平衡常数。 8．利用甲烷和水蒸气生成合成气(主要成分为CO和H2)在化学工业中有极为重要的地位。其热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206.4 kJ·mol-1。 (1)工业生产中为解决合成气中H2过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO2。利用合成气在催化剂作用下合成甲醇，可能发生的反应如下： ①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH=-90.67 kJ·mol-1 ②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1 为了使合成气生成甲醇的配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳的体积比为 。 (2)CH4与CO2经过催化重整也可制得合成气，该反应的热化学方程式为 。在1.0 L密闭容器中充入1.0 mol CH4和1.0 mol CO2，在一定条件下发生上述反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。 ①比较压强大小：P1 (填“＞”、“＜”或“=”)P3。 ②若要提高CH4的平衡转化率，可采取的措施有 、 。(任写两条) ③若P4=2.0 MPa，则x点的平衡常数KP= (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 (3)研究表明二氧化碳加氢可合成甲醇，其热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.47 kJ·mol-1二氧化碳合成甲醇的原料气中加入一氧化碳可以降低CO2与H2反应的活化能。在200～360℃、9 MPa时，合成气初始组成H2、CO、CO2的物质的量之比为7：2：1的条件下研究甲醇的合成反应。CO2的平衡转化率随温度的变化如图所示，其先减小的原因是 ，后增大的原因是 。 【答案】(1)3：1 (2) CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)    ΔH=+247.6 kJ·mol-1 ＜ 升高温度，降低压强 充入二氧化碳气体，及时分离出部分CO或者部分H2 (MPa)2 (3) 开始时CO2和H2反应生成甲醇，该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，使CO2转化率降低 而当温度升高到一定程度后，CO2和H2反应生成CO，该反应为吸热反应使平衡正向移动，转化率升 【详解】（1）设CH4的物质的量为x mol，CO2的物质的量为y mol。根据合成气的反应可得CO的物质的量为x mol，H2的物质的量为3x mol，根据反应②，已知CO2的物质的量为y mol，消耗H2的量为y mol，生成CO的量为y mol，则最终CO的量为(x+y)mol，H2的量为(3x-y)mol，根据反应①的系数比可得：(x+y)：(3x-y)=1：2，解得x：y=3：1； （2）已知：①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)    ΔH1=+206.4 kJ·mol-1。 ②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)    ΔH=+41.2 kJ·mol-1， 根据盖斯定律，将①+②，整理可得CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.6 kJ·mol-1； ①从反应方程式CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.6 kJ·mol-1看，该反应的正反应是气体体积增大的反应。根据平衡移动原理：增大压强能够使化学平衡逆向移动，导致甲烷的转化率减小，由此得出压强为p1＜p3； ②根据图象可知：在相同压强，温度升高，甲烷的转化率升高；相同温度时，压强减小，甲烷的转化率升高；所以要提高CH4的平衡转化率，或通过改变反应物、生成物浓度的方法，可采取的措施有：升高温度、降低压强、充入二氧化碳气体，及时分离出部分CO或者部分H2； ③气体的物质的量分数等于压强分数，在x点，甲烷的转化率为50%，对于反应CH4(g) +CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)，开始时n(CH4)=n(CO2)=1 mol，由于△n(CH4)=1 mol×50%=0.5 mol，根据物质反应转化关系可知平衡时：n(CH4)=n(CO2)=0.5 mol，n(CO)=n(H2)=1 mol，平衡时气体总物质的量n(总)=0.5 mol+0.5 mol+1 mol+1 mol=3 mol，则x点化学平衡常数Kp=； （3）结合图象可知：CO2的平衡转化率随温度升高先减小后增大，可能的原因是开始时CO2和H2反应生成甲醇，该反应为放热反应，升高温度，化学平衡逆向移动，使CO2转化率降低；当温度升高到一定程度后，CO2和H2反应生成CO，该反应为吸热反应使平衡正向移动，转化率升高。 题型三：化学平衡状态的判断方法 总方针：可逆反应达到平衡状态时主要有以下两个特征：①v正＝v逆；②混合物中各组分的百分含量不变(除百分含量外其他在反应过程中变化的量，达到平衡后均不再发生变化，即“变化量”达“定量”)，以上两个特征可作为判断可逆反应达平衡的标志 1、直接标志 (1)正、逆反应速率相等 ①同种物质：v正＝v逆≠0，(同一种物质的生成速率等于消耗速率) ②不同种物质：＝ a.在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比 b.在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比 (2)各组分的浓度保持一定 ①各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度均保持不变 ②各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变 ③反应物的转化率、产物的产率保持不变 2、常见的判断依据：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例 依据1：混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定时可以确定平衡 ②各物质的质量或各物质质量分数一定可以确定平衡 ③各气体的体积或体积分数一定可以确定平衡 ④总体积、总压强、总物质的量一定不可以确定平衡 依据2：正逆反应速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v(正)=v(逆)可以确定平衡 ②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆)可以确定平衡 ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆)不可以确定平衡 ④v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆)不可以确定平衡 依据3：压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定)可以确定平衡 ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定)不可以确定平衡 依据4：混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时可以确定平衡 ②一定时，但m＋n=p＋q时不可以确定平衡 依据5：温度 任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时可以确定平衡 依据6：颜色 反应体系内有色物质的颜色一定可以确定平衡 依据7：体系的密度 ①恒温恒容时，密度一定不可以确定平衡 ②恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时可以确定平衡 ③恒温恒压时，若m＋n==p＋q，则密度一定时不可以确定平衡 一、单选题 1．在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再变化时，表明反应，已达到平衡状态的是 A．混合气体的压强 B．混合气体的密度 C．气体的总物质的量 D．气体的分子总数 【答案】B 【详解】A．该反应是反应前后气体体积不变的反应，所以反应前后容器内的压强一直不变，混合气体的压强不变不能作为平衡状态标志的判断，A错误； B．体积不变，且A为固体，则反应过程中，混合气体的密度随着反应的进行，密度一直在变化，故密度不变可以证明反应达到平衡，B正确； C．该反应是反应前后气体量不变的反应，则气体的总物质的量不是变量，则气体的总物质的量不变，不能证明反应达到平衡，C错误； D．该反应是反应前后气体量不变的反应，气体的分子总数不变，不能证明反应达到平衡，D错误； 故选B。 2．密闭真空容器中(假设容器容积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到平衡：。能判断该反应已经达到化学平衡的是 ① ②密闭容器中总压强不变 ③密闭容器中混合气体的密度不变 ④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变 ⑤密闭容器中混合气体的总物质的量不变 ⑥密闭容器中C的体积分数不变 ⑦反应热保持不变 A．②④⑤⑥⑦ B．③⑤⑥ C．②③⑤ D．①③④⑤⑦ 【答案】C 【详解】①由题干方程式可知，B为液体，通常不用固体和液体的浓度改变来计算反应速率，①不合题意； ②由题干方程式可知，密闭容器中总压强一直改变，故总压强不变能够说明反应达到化学平衡，②符合题意； ③由题干方程式可知，密闭容器中混合气体的质量一直在变即混合气体的密度一直在变，则密闭容器中混合气体的密度不变，说明反应达到化学平衡了，③符合题意； ④由题干方程式可知，密闭容器中只有C、D两种气体，且物质的量始终保持3:4，则混合气体的平均相对分子质量始终保持不变，即混合气体的平均相对分子质量不变不能说明反应达到化学平衡，④不合题意； ⑤由题干方程式可知，反应过程中密闭容器中混合气体的总物质的量一直在改变，则密闭容器中混合气体的总物质的量不变，说明反应达到化学平衡，⑤符合题意； ⑥由题干方程式可知，密闭容器中只有C、D两种气体，且物质的量始终保持3:4，即密闭容器中C的体积分数始终保持不变，则密闭容器中C的体积分数不变不能说明反应达到化学平衡，⑥不合题意； ⑦已知反应热是指1mol反应完全进行时的热效应，与反应的可逆与否和进行程度无关，则反应热保持不变不能说明反应达到化学平衡，⑦不合题意； 综上分析可知，②③⑤符合题意，故答案为：C。 3．在一密闭容器中进行反应：已知反应过程中某一时刻的浓度分别为。当反应达到平衡时，可存在的数据是 A．浓度为 B．浓度为浓度为 C．浓度为 D．浓度为浓度为 【答案】D 【分析】在一密闭容器中进行反应：，反应过程中某一时刻的浓度分别为，若正反应转化彻底，的浓度分别为，，，若逆反应转化彻底，的浓度分别为，，。该反应为可逆反应，物质浓度范围，，。 【详解】A．由分析可知，，A错误； B．若 浓度为，说明此时配合逆向移动，由方程式化学计量数关系可知，浓度为，B错误； C．由分析可知，，C错误； D．若浓度为，说明配合逆向移动，由方程式化学计量数关系可知，浓度为，D正确； 故选D。 4．一定温度下在一定体积的密闭容器中，下列叙述不能作为可逆反应达到平衡状态标志的是 ①C的生成速率与C的消耗速率相等  ②平衡常数不变  ③A、B、C的浓度不再变化  ④混合气体的密度不再变化  ⑤混合气体的平均摩尔质量不再变化  ⑥单位时间消耗a mol A，同时生成3a mol B A．②④ B．④⑥ C．①③ D．⑤⑥ 【答案】A 【详解】可逆反应A(g)+3B(g)⇌2C(g)； ①C的生成速率与C的消耗速率相等，说明反应达到平衡状态，故①项不符合题意； ②温度不变，平衡常数不变，不能说明反应达到平衡状态，故②项符合题意； ③A、B、C的浓度不再变化，说明反应达到平衡状态，故③项不符合题意； ④反应物、生成物均为气体，混合气体总质量不变，容器体积不变，则密度保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故④项符合题意； ⑤混合气体的总物质的量不再变化，反应前后气体物质的量不相同，气体总物质的量不变说明各组分浓度不变，反应达到平衡状态，故⑤项不符合题意； ⑥单位时间消耗a mol A，同时生成3a molB，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故⑥项不符合题意； 故本题选A。 5．已知可逆反应：，向恒温恒容密闭容器中加入2mol A和1mol B发生反应，下列现象不能说明反应达到平衡的是 A．混合气体的平均摩尔质量保持不变 B．A和B的物质的量之比保持不变 C．混合气体密度不再发生变化 D． 【答案】B 【详解】A．反应前后混合气体物质的量不变，混合气体质量改变，混合气体的平均摩尔质量保持不变，能据此判断平衡状态，A不符合题意； B．加入2molA和1molB ，反应按照2∶1的比例进行反应，A和B的物质的量之比始终保持不变，无法确定平衡状态，B符合题意； C．恒温恒容密闭容器中反应，容器体积始终不变，而气体总质量为变量，则混合气体的密度不变时，说明反应已达平衡，C不符合题意； D．，2个气体的正逆反应速率之比等于化学计量数之比，说明正逆反应速率相等，反应平衡，D不符合题意； 故选B。 6．CO2甲烷化对于“碳中和，碳达峰”具有重要意义，其原理为。在某密闭容器中，充入1molCO2和4molH2发生上述反应。下列叙述正确的是 A．反应物的总键能大于生成物的总键能 B．恒温恒压条件下，充入一定量的氦气，平衡将向逆反应方向移动 C．降低温度将会降低分子有效碰撞频率，因而温度越低越不利于获得甲烷 D．在恒温恒容条件下反应，若容器中气体密度不再变化，说明反应已达到平衡状态 【答案】B 【详解】A．该反应是放热反应，反应物的总键能小于生成物的总键能，A错误； B．恒温、恒压条件下，充入惰性气体，容器容积增大，压强减小，平衡逆向移动，B正确； C．降低温度可使更多的活化分子变为普通分子，活化分子的百分数减小，有效碰撞频率降低，因而反应速率减慢，但降低温度，化学平衡向放热方向即正反应方向移动，所以在一定温度范围内，温度越低不一定越不利于获得甲烷，C错误； D．在恒温、恒容条件下进行反应，反应前后气体质量和体积不变，密度始终不变，不能说明反应已达到平衡状态，D错误； 故答案为：B。 7．对于反应  ()，下列说法正确的是 A．恒压条件下，当容器内气体密度不随时间而改变时，反应达到平衡反应 B．该反应在任意条件下均能自发进行 C．其他条件一定，恒容通Ar，增加压强，和增大 D．的焓变 【答案】A 【详解】A．恒压条件下，该反应的正反应为气体体积减小的反应，容器中气体质量恒定，当容器内气体密度不变时，容器容积不变即气体体积不变，能说明反应达到平衡，A正确； B．反应 ()是气体减小的放热反应，△S<0，△H<0，则在T较小时△H-T△S<0，该反应在低温条件下能自发进行，B错误； C．其他条件一定，恒容通Ar，增加压强，各物质的浓度均不变，和均不变，C错误； D．转化为的过程放热，则放出的热量大于akJ，焓变为负值，反应的焓变，D错误； 答案选A。 二、填空题 8．目前工业上有一种方法是用来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：，如图表示该反应过程中能量(单位为)的变化： (1)该反应的 0(填“>”“=”或“<”)。 (2)为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为2L的密闭容器中，充入和，一定条件下发生反应：，经测得和的浓度随时间变化如图所示。 ①计算3min内用表示的该反应的反应速率 ；3min时，正反应速率 逆反应速率(填“>”“=”或“<”)。 ②10min反应达平衡，的转化率为 ；该反应的平衡常数 。 ③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是 (填字母)。 A．升高温度　　　　　　B．将及时液化抽出 C．选择高效催化剂　　　　D．保持容器的容积不变，再充入和 ④能说明该反应已达到化学平衡状态的是 。 A．容器中混合气体的密度不再改变　　B． C．　　　　　　　D．容器内的压强保持不变 【答案】(1)< (2) > 75% BD CD 【详解】（1）反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应，<0； （2）①3min内用表示的该反应的反应速率，由图可知二氧化碳减少2mol，则氢气减少6mol，，3min时，二氧化碳继续减少，说明正向移动，正反应速率>逆反应速率； ②10min反应达平衡，剩余1mol，反应3mol，得转化率为，剩余1mol、氢气剩余3mol、甲醇和水都是3mol，则平衡时、氢气、甲醇和水的浓度分别为0.5mol/L、1.5mol/L、1.5mol/L、1.5mol/L，代入反应的平衡常数=； ③A．该反应放热，升高温度，平衡逆向移动，不符合题意； B．将及时液化抽出，减小产物浓度，平衡正向移动，符合题意； C．选择高效催化剂，平衡不移动，不符合题意； D．保持容器的容积不变，再充入和，相当于增大压强，平衡正向移动，符合题意； 故选BD； ④A．容器中混合气体的密度不再改变，气体质量不变，容器体积不变，密度一直不变，故不能说明反应达到化学平衡，A错误； B．反应之初H2与CO2的物质的量之比为3：1，H2与CO2的系数比为3：1，因此在任何时候都存在，不能说明反应达到平衡状态，B错误； C．，说明正逆反应速率相等，能说明反应达到平衡状态，C正确； D．该反应为非等体积反应，容器内的压强保持不变，能说明反应达到平衡状态，D正确； 故选CD。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 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 $$