第46讲 化学平衡常数-【优化探究】2025年高考化学一轮复习高考总复习配套课件（苏教版2019）

第二单元 化学平衡移动原理及应用 第46讲　化学平衡常数 优化探究 大单元四　化学反应原理 专题10　化学反应速率与化学平衡 考点1　化学平衡常数的概念及意义 考点2　化学平衡常数、转化率等有关化学平衡的计算 课时作业46　化学平衡常数 考点1　化学平衡常数的概念及意义 1. 化学平衡常数的表达式 对于可逆反应： m A(g)＋ n B(g) p C(g)＋ q D(g)，化学平衡常数 K ＝ (式中各物质的浓度为 时的浓度)。 平衡　 掌握必备知识 筑牢应试根基 特别提醒：平衡常数表达式书写的注意事项 (1)不要把反应体系中纯固体、纯液体以及水溶液中水的浓度列入平衡常 数的表达式中。 (2)非水溶液中发生的反应，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视 为常数，应列入平衡常数的表达式中。 (3)若进行的反应为离子反应时，书写其化学平衡常数时应先改写成离子 反应再进行书写。如Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO的化学平衡常数为 K ＝ 。 2. 影响因素 (1) K 只与 ⁠有关。 (2)升高温度 3. 应用 (1)判断可逆反应进行的程度。 温度　 特别提醒：利用平衡常数判断反应进行的程度时关注以下问题： ①用平衡常数比较反应时，平衡常数的单位必须相同，否则不可比； ②当 K ＞105时，反应正向几乎能进行到底，不可逆； K ＜10－5时，反应 正向几乎不能进行，不可逆。这种情况下，不用关心单位是否相同。 (2)利用化学平衡常数，判断反应是否达到平衡或向何方向进行。 对于化学反应 a A(g)＋ b B(g) c C(g)＋ d D(g)的任意状态，浓度商 Q ＝ 。 Q ＜ K ，反应向 ⁠反应方向进行； Q ＝ K ，可逆反应处于 ⁠状态； Q ＞ K ，反应向 ⁠反应方向进行。 正　 平衡　 逆　 (3)利用 K 可判断反应的热效应。 升高温度 降低温度 (4)计算转化率：利用温度不变时平衡常数不变，可列方程求转化率。 (5)计算相关反应的平衡常数：若只是反应方向改变，则平衡常数变为其 倒数；若只是方程式中各物质的化学计量数等倍扩大(变为原来 n 倍)或 缩小程度相同 ，则相应的平衡常数也会变为原来的 n 次 幂或 次幂。 [正误判断] (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一时刻的浓度。 (　×　) (2)化学平衡移动，化学平衡常数一定改变。 (　×　) (3)对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大。 (　×　) (4)反应：A(g)＋3B(g) 2C(g)达平衡后，温度不变，增大压强，平衡正 向移动，平衡常数 K 增大。 (　×　) (5)化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度。 (　√　) (6)其他条件不变，使用不同催化剂，反应的平衡常数不变。 (　√　) × × × × √ √ 1. 研究发现，液态苯是优质储氢材料：C6H6(l)＋3H2(g) C6H12(l)。一定 温度下，在密闭容器中充入一定量液态苯(足量)和适量氢气，经反应达 到平衡后，测得 c (H2)＝2 mol·L－1。保持温度不变，将体积压缩至原来 的一半，达到新平衡时 c (H2)为(　B　) A. 1 mol·L－1 B. 2 mol·L－1 C. 3 mol·L－1 D. 4 mol·L－1 B 提升关键能力 应对命题方式 K ＝ ，温度不变， K 不变，则 c (H2)不变，故 c (H2)＝2 mol·L－1。 2. 在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条 件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g) Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温 度的关系如表所示。下列说法不正确的是(　C　) 温度/℃ 25 80 230 平衡常数 5×104 2 1.9×10－5 C A. 上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应 B. 25 ℃时，反应Ni(CO)4(g) Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10－5 C. 80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 mol·L－1，则此时 v 正＞ v 逆 D. 80 ℃达到平衡时，测得 n (CO)＝0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L－1 温度升高，平衡常数减小，故正反应为放热反应，A项正确；25 ℃时， 逆反应的平衡常数 K '＝ ＝ ＝2×10－5，B项正确；80 ℃时，若 Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 mol·L－1，则 Q ＝ ＝ ＝8＞ K ， v 正＜ v 逆，C项错误；80 ℃达到平衡时，若 n (CO)＝0.3 mol， c (CO) ＝1 mol·L－1，故 c [Ni(CO)4]＝ K · c 4(CO)＝(2×14) mol·L－1＝2 mol·L－1， D项正确。 3. 已知反应：FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)　Δ H ＞0。 (1)此反应的平衡常数表达式为 K ＝ ⁠。 (2)温度降低，则 K (填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)已知1 100 ℃时， K ＝0.263。若1 100 ℃时测得 c (CO2)＝0.025 mol· L－1， c (CO)＝0.01 mol·L－1，此时该反应 (填“处于”或“不处于”)化学平衡状态，化学反应速率：正反应速率 (填“＞”“＜”或“＝”)逆反应速率。 　 减小　 不处于　 ＜　 考点2　化学平衡常数、转化率等有关化学平衡的计算 1. 平衡常数的计算步骤 (1)根据有关可逆反应的化学方程式，写出平衡常数表达式。 (2)利用“三段式”确定各物质的起始浓度(或分压)、转化浓度(或分 压)、平衡浓度(或分压)。 (3)将平衡浓度(或分压)代入平衡常数表达式。 掌握必备知识 筑牢应试根基 物理量 公式 备注 反应物的转化率 ×100％＝ ×100％ ①平衡量可以是物质的量、气体的体积； ②某组分的体积分数，也可以是物质的量分数 生成物的产率 ×100％ 平衡时混合物组分 的百分含量 ×100％ 某组分的体积分数 ×100％ 2. 与平衡有关的几个计算公式 对于反应： m A(g)＋ n B(g) p C(g)＋ q D(g)，令A、B起始的物质 的量(mol)分别为 a 、 b ，达到平衡后，A的消耗量为 mx mol，容器 容积为 V L。 　　　　　　 m A(g)＋ n B(g) p C(g)＋ q D(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a － mx b － nx px qx ， Kx ＝ 则有①平衡常数： K c＝ ， K p＝ ②A的平衡浓度： c (A)＝ mol·L－1。 ③A的平衡转化率：α(A)＝ ×100％，α(A)∶α(B)＝ ∶ ＝ 。 ④平衡时A的体积分数：φ(A)＝ ×100％。 ⑤平衡压强与起始压强之比： ＝ 。 ⑥平衡时混合气体的平均密度 (混)＝ g·L－1。 ⑦平衡时混合气体的平均摩尔质量 ＝ g·mol－1。 ⑧生成物的产率：如C的产率＝ ×100％。 命题方式1　平衡常数与转化率的计算 1. 已知在密闭容器中发生可逆反应：M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g)　Δ H ＞ 0。某温度下，反应物的起始浓度分别为 c (M)＝1 mol·L－1， c (N)＝2.4 mol·L－1。 (1)若达到平衡后，M的转化率为60％，计算此时N的平衡浓度为 ⁠ ，平衡常数 K ＝ ⁠。 1.8 mol·L－1　 　 提升关键能力 应对命题方式 (1) M(g) ＋ N(g) P(g) ＋ Q(g) 起始/(mol·L－1) 1 　2.4 　　　　0 　　　　　　0 转化/(mol·L－1) 1×60％ 1×60％ 1×60％ 1×60％ 平衡/(mol·L－1) 0.4 1.8 0.6 0.6 由三段式得N的平衡浓度为1.8 mol·L－1， K ＝ ＝ 。 (2)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为 c (M)＝4 mol·L－1， c (N) ＝ a mol·L－1；达到平衡后， c (P)＝2 mol·L－1，则M的转化率为 ⁠ ，N的起始浓度为 ⁠。 (2) M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g) 起始/(mol·L－1) 4 a 0 0 转化/(mol·L－1) 2 2 2 2 平衡/(mol·L－1) 2 a －2 2 2 50 ％　 6 mol·L－1　 α(M)＝ ×100％＝50％，温度不变，平衡常数不变， K ＝ ＝ ，解得 a ＝6，即反应物N的起始浓度为6 mol·L－1。 2. 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的变化如图所示： 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)。 反应Ⅰ　 　 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。 CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g) 转化/(mol·L－1) 0.2 0.8 0.2 0.4 　　　　　　　　2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g) 转化/(mol·L－1)　　0.4　　 1.2　　 0.2　　0.8 c (CO2)＝(2－0.2－0.4) mol·L－1＝1.4 mol·L－1， c (H2)＝(4－0.8－1.2) mol·L－1＝2 mol·L－1， c (H2O)＝(0.4＋0.8) mol·L－1＝1.2 mol·L－1，所以 K ＝ 。 命题方式2　压强平衡常数( K p)的计算及应用 3. 一定温度和催化剂的条件下，将1 mol N2和3 mol H2充入压强为 p 0的 恒压容器中，测得平衡时N2的转化率为50％，该温度下的压强平衡常数 ( K p)＝ ⁠。 　　　　　N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) 起始/mol 1 3 0 变化/mol 0.5 1.5 1 平衡/mol 0.5 1.5 1 　 平衡时 p (N2)＝ p 0、 p (H2)＝ p 0、 p (NH3)＝ p 0。 K p＝ ＝ ＝ 。 4. 我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2 重整是CO2利用的研究热点之一，该重整反应体系主要涉及以下反应： (a)CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g) Δ H 1 (b)CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) Δ H 2 (c)CH4(g) C(s)＋2H2(g) Δ H 3 (d)2CO(g) CO2(g)＋C(s) Δ H 4 (e)CO(g)＋H2(g) H2O(g)＋C(s) Δ H 5 设 为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式 中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa) 除以 p 0( p 0＝100 kPa)。反应a、c、e的ln 随 (温度的倒数)的变 化如图所示。 (1)反应a、c、e中，属于吸热反应的有 (填字母)。 (1)随着温度的升高，反应a和c的ln 增大，说明 的数值增大，反应 向正反应方向进行，反应a和c为吸热反应。 ac　 (2)反应c的相对压力平衡常数表达式为 ＝ ⁠。 　 (2)用相对分压代替浓度，则反应c的平衡常数表达式 ＝ ＝ 。 (3)在图中A点对应的温度下、原料组成为 n (CO2)∶ n (CH4)＝1∶1、初始 总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压 为40 kPa。计算CH4的平衡转化率，写出计算过程。 (3)由图可知，A处对应反应c的ln ＝0，即 ＝ ＝1，解 得 ＝ p (CH4)，已知反应达到平衡时， p (H2)＝40 kPa，则 p (CH4)＝16 kPa，且初始状态时， p (CH4)＝ ×100 kPa＝50 kPa，故 CH4的平衡转化率为 ×100％＝68％。 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： 探究真题　素养提升 (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 － T 的关系如图所示。660 K时，该反应的平衡总压 p 总＝ kPa、平衡常数 K p(Ⅰ) ＝ (kPa)2。 K p(Ⅰ)随反应温度升高而 (填“增大”“减 小”或“不变”)。 3　 2.25　 增大　 (1)由反应(Ⅰ)可知，平衡体系中 ＝ ，则由题图可知，660 K时， 该反应的平衡总压 p 总＝(1.5×2) kPa ＝3.0 kPa。 K p(Ⅰ) ＝ · ＝(1.5 kPa)2＝2.25 (kPa)2。由题图可知，随反应温度升高 增大，则 K p(Ⅰ)增大。 (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 ＝ 　 　(用 、 表示)。在929 K时， p 总 ＝84.6 kPa， ＝35.7 kPa，则 ＝ kPa， K p(Ⅱ) ＝ kPa(列出计算式)。 　 46.26　 　 (2)根据2FeSO4 (s) Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)　(Ⅰ)、2SO3(g) 2SO2(g) ＋O2(g)　(Ⅱ)可知，平衡时 为反应(Ⅱ)生成的SO2的分压，而反 应(Ⅱ)中SO2和O2的化学计量数之比为2∶1，故 ＝ × ＝ 。 p 总＝ ＋ ＋ ＝ kPa＝84.6 kPa，则 ＝46.26 kPa， ＝2.64 kPa， K p(Ⅱ)＝ ＝ ＝ kPa。 2. (2023·新课标卷，节选)氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产 能力位居世界首位。 在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温 度的计算结果如图所示。其中一种进料组成为 ＝0.75、 ＝0.25， 另一种为 ＝0.675、 ＝0.225、 x Ar＝0.10 。 　 (1)图中压强由小到大的顺序为 ，判断的依据是 ⁠ ⁠ ⁠； p 1＜ p 2＜ p 3　 工业 合成氨为气体分子数减小的反应，增大压强其平衡正向移动，温度相同 时，压强越大，平衡时氨的摩尔分数越大 (1)工业合成氨为气体分子数减小的反应，当温度相同时，压强越大，平 衡正向移动，平衡时混合气体中氨的摩尔分数越大，结合题图1或题图2 均能得出压强由小到大的顺序为 p 1＜ p 2＜ p 3。 (2)进料组成中含有惰性气体Ar的图是 ⁠； 图2　 (2)Ar不参与化学反应，含Ar的进料组成中H2、N2的分压较小，导致平 衡时混合气体中氨的摩尔分数减小，结合两图可知，题图2为进料组成 中含有Ar的图像。 (3)图1中，当 p 2＝20 MPa、 ＝0.20时，氮气的转化率α＝ ⁠ 。该温度时，反应 N2(g)＋ H2(g) NH3(g)的平衡常数 K p ＝ (化为最简式)。 33.33 ％　 　 (3)结合 p 2＝20 MPa、 ＝0.20，以及题图1对应的进料组成，设进料 组成中N2和H2分别为0.25 mol和0.75 mol，设达到平衡时N2的转化量为 x mol，结合题意列三段式： N2(g)＋ H2(g) NH3(g) 起始量/mol 0.25 0.75 0 变化量/mol x 3 x 2 x 平衡量/mol 0.25－ x 0.75－3 x 2 x 则根据 ＝0.20得 ＝0.20，解得 x ＝ ， 则N2的转化率α＝ ×100％≈33.33％。此时N2、H2、NH3对应的平衡 分压分别为 p 2、 p 2、 p 2，则 K p＝ ，整理并代入数值， 得 K p＝ 。 课时作业46　化学平衡常数 一、选择题 1. 某温度下气体反应达到平衡状态，平衡常数 K ＝ ，恒 容时，若温度适当降低，F的浓度增加，下列说法正确的是(　D　) A. 增大 c (A)、 c (B)， K 增大 B. 降低温度，正反应速率增大 C. 该反应的焓变为负值 D. 该反应的化学方程式为2E(g)＋F(g) A(g)＋2B(g) D 2 3 4 5 6 7 8 9 1 平衡常数 K 只随温度的变化而变化，与浓度变化无关，A错误；降低温 度，正、逆反应速率均减小，B错误；降温时，F的浓度增大，说明平衡 逆向移动，正反应是吸热反应，则焓变为正值，C错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2. (2023·嘉善段考)反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)的平衡常数为 K 1；反应 HI(g) H2(g)＋ I2(g)的平衡常数为 K 2，则 K 1、 K 2的关系式为(平衡常 数为同温度下的测定值)(　C　) A. K 1＝2 K 2 B. K 1＝ C. K 1＝ D. K 1＝ K 2 K 1＝ ， K 2＝ ，即 K 1＝ 。 C 2 3 4 5 6 7 8 9 1 3. 用O2将HCl转化为Cl2的反应为4HCl(g)＋O2(g) 2Cl2(g)＋2H2O(g)　Δ H ＜0。在恒温恒容的条件下，测得反应过程中 c (Cl2)的实验数据如表所 示。下列说法错误的是(　A　) t /min 0 2 4 6 c (Cl2)/(10－3mol·L－1) 0 1.8 3.7 5.4 A A. 2～6 min用Cl2表示的化学反应速率为0.9 mol·L－1·min－1 B. 当容器内气体的平均摩尔质量不变时，可说明反应达到化学平衡状态 C. 化学平衡常数： K (200 ℃)＞ K (400 ℃) D. 增大压强，可以提高HCl的平衡转化率 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2～6 min c (Cl2)由1.8×10－3mol·L－1增大到5.4×10－3mol·L－1，则 v (Cl2) ＝ mol·L－1·min－1＝9×10－4mol·L－1·min－1，A错误；恒温恒容 时，平衡建立的过程中，混合气体的总质量不变，气体总的物质的量不 断变化，则气体的平均摩尔质量不断变化，当容器内气体的平均摩尔质 量不变时，说明该反应达到化学平衡状态，B正确；该反应的Δ H ＜0， 升高温度，平衡逆向移动，平衡常数 K 减小，则化学平衡常数： K (200 ℃)＞ K (400 ℃)，C正确；该反应的正反应为气体分子数减小的反应， 增大压强，平衡正向移动，则HCl的平衡转化率增大，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 4. 80 ℃时，在2 L 恒容密闭容器中充入0.40 mol N2O4，发生反应： N2O4(g) 2NO2(g)　Δ H ＝＋ Q kJ·mol－1( Q ＞0)，测得如下数据： t /s 0 20 40 60 80 100 c (NO2)/(mol·L－1) 0.00 0.12 0.20 0.26 0.30 0.30 下列判断正确的是(　C　) C A. 升高温度，该反应的平衡常数 K 减小 B. 20～40 s内， v (N2O4)＝0.004 mol·L－1·s－1 C. 反应达到平衡时，吸收的热量为0.30 Q kJ D. 100 s时再通入0.40 mol N2O4，达到新平衡时N2O4的转化率增大 2 3 4 5 6 7 8 9 1 该反应的Δ H ＞0，升高温度，平衡正向移动，平衡常数 K 增大，A错 误；20～40 s内，Δ c (NO2)＝0.08 mol·L－1，则 v (NO2)＝ mol·L－1·s－1 ＝0.004 mol·L－1·s－1， v (N2O4)＝ v (NO2)＝0.002 mol·L－1·s－1，B错 误；反应达到平衡时，生成的NO2为0.30 mol·L－1×2 L＝0.60 mol，则反 应吸收的热量为0.30 Q kJ，C正确；达到平衡后，再通入0.40 mol N2O4，相当于保持 n (N2O4)不变，缩小容器的容积，而缩小容积、增大 压强时，平衡逆向移动，N2O4的转化率减小，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 5. 在一定温度下，将各0.16 mol的气体X和气体Y充入10 L恒容密闭容器 中，发生反应：X(g)＋Y(g) 2Z(g)　Δ H ＜0，一段时间后达到平衡， 反应过程中测定的数据如表所示： t /min 2 4 7 9 n (Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10 2 3 4 5 6 7 8 9 1 下列说法正确的是(　B　) B A. 8 min时，其他条件不变，增大X的浓度，则反应速率加快，活化分 子的百分数增加 B. 该温度下，此反应的平衡常数 K ＝1.44 C. 其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前， v (逆)＞ v (正) D. 其他条件不变，再充入0.2 mol Z，平衡时X的体积分数增大 2 3 4 5 6 7 8 9 1 增大X的浓度，单位体积内活化分子数增加，则反应速率加快，但活化 分子的百分数不变，A错误； 利用三段式计算： 　　　　　　　　　　　X(g)＋Y(g) 2Z(g) 起始浓度/(mol·L－1) 0.016 0.016 0 转化浓度/(mol·L－1) 0.006 0.006 0.012 平衡浓度/(mol·L－1) 0.01 0.01 0.012 2 3 4 5 6 7 8 9 1 则该温度下，该反应的平衡常数 K ＝ ＝ ＝1.44， B正确；正反应为放热反应，其他条件不变，降低温度，平衡正向移 动，则反应达到新平衡前， v (正)＞ v (逆)，C错误；其他条件不变，再 充入0.2 mol Z，相当于保持 n (Z)不变，缩小容器容积，而该反应为反应 前后气体分子数不变的反应，缩小容器容积、增大压强，平衡不移动， 则平衡时X的体积分数不变，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 6. (2023·新邵段考)一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g) CH2 CH2(g)＋4H2O(g)；已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效 率的影响如图，下列说法不正确的是(　C　) A. 该反应的逆反应为吸热反应 B. 平衡常数： K M＞ K N C. 生成乙烯的速率： v (N)一定大于 v (M) D. 当温度高于250 ℃，升高温度，催化剂的催化效率降低 C 2 3 4 5 6 7 8 9 1 升高温度CO2的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则逆反应为吸热 反应，A正确；该反应的正反应是放热反应，升高温度平衡常数减小， B正确；化学反应速率随温度的升高而加快，催化剂在250 ℃时催化活 性最高，温度继续升高，其催化效率降低，所以 v (N)有可能小于 v (M)，C错误，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 二、非选择题 7. Ⅰ.氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。 (1)表中列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分化学平衡常数 K 的值。 反应 大气固氮：N2(g)＋ O2(g) 2NO(g) 工业固氮：N2(g)＋ 3H2(g) 2NH3(g) 温度/℃ 27 2 000 25 400 450 平衡常数 K 3.84×10－31 0.1 5×108 0.507 0.152 2 3 4 5 6 7 8 9 1 ①分析数据可知：大气固氮反应属于 (填“吸热”或“放热”) 反应。 ②分析数据可知，不适合大规模模拟大气固氮的原因是 ⁠ ⁠。 (1)①由表中数据可知，温度从27 ℃升高到2 000 ℃， K 增大，说明平衡 向正反应方向移动，说明正反应是吸热反应；②由表格数据可知， 2 000 ℃时， K ＝0.1， K 值很小，则转化率低，不适合大规模生产。 吸热　 平衡常数 K 小，正向进行的程度小(或转化率低)，不适合大规模生产　 2 3 4 5 6 7 8 9 1 (2)工业固氮反应中，在其他条件相同时，分别测定N2的平衡转化率在不 同压强( p 1、 p 2)下随温度变化的曲线如图所示，图示正确的是 (填 “A”或“B”)；比较 p 1、 p 2的大小关系： ⁠。 A　 p 1＜ p 2　 2 3 4 5 6 7 8 9 1 (2)工业固氮，随温度升高， K 减小，平衡向逆反应方向移动，N2的转化 率降低，所以A正确；取相同的温度， p 1→ p 2，N2的转化率升高，说明 平衡向正反应方向移动，正反应是气体体积减小的反应，说明压强增 大， p 1＜ p 2。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Ⅱ.目前工业合成氨的原理是N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。 (3)在一定温度下，将1 mol N2和3 mol H2混合置于体积不变的密闭容器 中发生反应，达到平衡状态时，测得气体总物质的量为2.8 mol。 ①达到平衡时，H2的转化率为 ⁠。 60％　 ②已知平衡时，容器压强为8 MPa，则平衡常数 K p＝ ⁠ (MPa)－2(用平衡分压代替浓度计算，分压＝总压×物质的量分 数)。 (或0.255或 0.26)　 2 3 4 5 6 7 8 9 1 (3) N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g) n (始)/mol 1 3 0 n (变)/mol a 3 a 2 a n (平)/mol 1－ a 3－3 a 2 a 2 3 4 5 6 7 8 9 1 有(1－ a )＋(3－3 a )＋2 a ＝2.8， a ＝0.6，H2的转化率为 ×100％＝ 60％，N2的平衡分压为 MPa，H2、NH3的平衡分压均为 MPa， K p＝ ＝ (MPa)－2。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 8. 100 kPa时，反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)中NO的平衡转化率与温度 的关系曲线如图1所示，反应2NO2(g) N2O4(g)中NO2的平衡转化率与温 度的关系曲线如图2所示。 　 2 3 4 5 6 7 8 9 1 (1)图1中A、B、C三点表示不同温度和压强下，2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)达到平衡时NO的转化率，则 ⁠点对应的压强最大。 B　 2 3 4 5 6 7 8 9 1 (1)图1中曲线为等压线，A、C在等压线下方，B在等压线上方，温度不 变时，A、C点相对于等压线，NO的平衡转化率减小，则平衡逆向移 动，减小压强所致，B点相对于等压线，NO的平衡转化率增大，则平衡 正向移动，增大压强所致，故压强最大的点为B点。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 (2)100 kPa、25 ℃时，2NO2(g) N2O4(g)平衡体系中N2O4的物质的量分 数为 ，N2O4的分压 p (N2O4)＝ kPa，列式计算平衡常 数 K p＝ ( K p用 平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。 66.7％　 66.7　 ＝ (kPa)－1≈0.06 (kPa)－1　 2 3 4 5 6 7 8 9 1 (2)100 kPa、25 ℃时，NO2的平衡转化率为80％，设起始时NO2的浓度 为 a mol·L－1，则平衡时NO2的浓度为0.2 a mol·L－1、N2O4的浓度为0.4 a mol·L－1，故平衡时N2O4的物质的量分数为 ×100％≈66.7％， N2O4的分压 p (N2O4)＝(100×66.7％) kPa＝66.7 kPa， K p＝ ＝ (kPa)－1≈0.06 (kPa)－1。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 (3)100 kPa、25℃时， V mL NO与0.5 V mL O2混合后最终气体的体积 为 mL。 0.6 V 　 2 3 4 5 6 7 8 9 1 (3)100 kPa、25℃时， V mL NO与0.5 V mL O2生成 V mL NO2，反应： 2NO2(g) N2O4(g)的平衡体系中NO2的转化率为80％，平衡时气体的体 积为 V mL×(1－80％)＋ V mL×80％× ＝0.6 V mL。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 9. (2023·安徽蚌埠统考三模)能源的合理开发和利用，低碳减排是人类正 在努力解决的大问题。2023 年2月21日，中国气候变化特使谢振华获得 首届诺贝尔可持续发展特别贡献奖，以表彰他在全球生态保护中做出的 贡献。 (1)在298 K、100 kPa时，已知： C(s，石墨)＋O2(g) CO2(g)　Δ H 1＝－393.5 kJ·mol－1； H2(g)＋ O2(g) H2O(l)　Δ H 2＝－285.8 kJ· mol－1； 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2C2H2(g)＋5O2 (g) 4CO2(g)＋2H2O(l)　 Δ H 3＝－2 599.0 kJ·mol－1。 在298 K时由C(s，石墨)和H2(g)反应生成1 mol C2H2(g) 的热化学方程式 为 ⁠。 2C(s，石墨)＋H2(g) C2H2(g)　Δ H ＝＋226.7 kJ·mol－1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 (1)设①C(s，石墨)＋O2(g) CO2(g)　　Δ H 1＝－393.5 kJ·mol－1；② H2(g)＋ O2(g) H2O(l)　Δ H 2＝－285.8 kJ· mol－1；③2C2H2(g)＋ 5O2(g) 4CO2(g)＋2H2O(l)　Δ H 3＝－2 599 kJ·mol－1；利用盖斯定律 将①×2＋②－③× 可得，2C(s，石墨)＋H2(g) C2H2(g)　Δ H ＝ [(－393.5)×2＋(－285.8)－ ×(－2 599)] kJ·mol－1＝＋226.7 kJ·mol－1。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 (2)在固相催化剂的作用下，CO2加氢合成甲烷的过程中发生以下两 个反应： 主反应：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g) 　Δ H 1＝－156.9 kJ· mol－1； 副反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　Δ H 2＝＋41.1 kJ·mol －1。 工业合成甲烷通常控制温度为500 ℃左右，其主要原因为 ⁠ ⁠ ⁠。 温度低于 500 ℃，反应速率低；温度高于500 ℃，对副反应影响较大，化学平衡 向生成CO方向的移动程度增大，均不利于甲烷的生成 2 3 4 5 6 7 8 9 1 (2)加氢合成甲烷时，温度低于500 ℃，反应速率低，温度高于500 ℃， 对于副反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，正反应吸热，平衡向生 成CO方向的移动程度增大，都不利于甲烷的生成。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 (3)向密闭容器中充入一定量的CH4(g)和NO(g)，保持总压为100 kPa，发 生反应： CH4(g)＋4NO(g) 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　Δ H ＜0。 当 ＝1时，NO的平衡转化率～ 以及 T 2时NO的平衡转化率～ 的关系如图： 2 3 4 5 6 7 8 9 1 ①能表示此反应已经达到平衡的是 (填字母)。 A. 气体总体积保持不变 B. 混合气体的平均相对分子质量保持不变 C. 不再变化 C　 2 3 4 5 6 7 8 9 1 ②表示 T 2时NO平衡转化率～ 的关系是曲线 (填“Ⅰ”或 “Ⅱ”)， T 1 (填“＞”或“＜”) T 2。 Ⅱ　 ＞　 2 3 4 5 6 7 8 9 1 ③在 ＝1、 T 2时，CH4的平衡分压为 ⁠。已知：该反 应的标准平衡常数 K θ＝ ，其中 p θ＝100 kPa， p (CH4)、 p (NO)、 p (CO2)、 p (N2)和 p (H2O)为各组分的平衡分 压，则该温度下 K θ ＝ (分压＝总压 ×物质的量分数，计算结果 用分数表示)。 45 kPa　 　 2 3 4 5 6 7 8 9 1 (3)①该反应前后气体计量系数不变，故气体体积始终不变，则气体总体积保持不变不能证明反应达到平衡，A错误；由选项A可知，该反应前后气体计量系数不变，且所有的反应物和生成物都是气体，则该反应体系的密度始终不变，则混合气体的平均相对分子质量保持不变，不能证明反应达到平衡，B错误；随着反应的进行，一氧化氮减少，氮气增多，故 不再变化可以证明反应达到平衡，C正确； 2 3 4 5 6 7 8 9 1 ②由反应：CH4(g)＋4NO(g) 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)可知，随着 的增大，即增大NO的投入量，平衡正向移动，CH4的转化率增 大而NO的转化率却减小，由题图所示信息可知，曲线Ⅱ表示 T 2 时NO的 平衡转化率～ 的关系， 2 3 4 5 6 7 8 9 1 由题干反应方程式：CH4(g)＋4NO(g) 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　Δ H ＜0可知，升高温度平衡逆向移动，则NO的转化率减小，由图中曲 线Ⅰ表示 ＝1时NO的平衡转化率～ 关系以及图中所示信息可 知， T 越大，则 越小，NO的转化率越小，故 T l＞ T 2； 2 3 4 5 6 7 8 9 1 ③由题干图示信息可知，在 ＝1、 T 2时，NO的转化率为40％，设开始时投入 n (NO)＝ n (CH4)＝ a mol－1，根据三段式分析可知， 2 3 4 5 6 7 8 9 1 　　　　　CH4(g)＋4NO(g) 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) 起始量/mol a a 0 0 0 转化量/mol 0.1 a 0.4 a 0.2 a 0.1 a 0.2 a 平衡量/mol 0.9 a 0.6 a 0.2 a 0.1 a 0.2 a 2 3 4 5 6 7 8 9 1 则此时平衡分压分别为 p (CH4)＝ kPa＝45 kPa， p (NO)＝ kPa＝30 kPa， p (CO2)＝ kPa＝5 kPa， p (N2)＝ kPa＝10 kPa， p (H2O)＝ kPa＝10 kPa，故该反 应的标准平衡常数 K θ＝ ＝ ＝ 。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 $$