2.2 化学反应的限度 第1课时（同步讲义）化学沪科版2020选择性必修1

第二章 化学反应的方向、限度和速率 第二节 化学反应的限度 第1课时 化学平衡常数 教学目标 1. 知道化学平衡常数的含义； 2. 能书写平衡常数表达式； 3. 能进行平衡常数简单计算； 4. 利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡； 5. 利用平衡常数和浓度商的关系判断平衡移动的方向。 重点和难点 1.平衡常数的计算； 2.平衡常数与浓度商的关系。 ◆知识点一 化学平衡常数的概念 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，这个常数就是该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。 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：K＝ 。 化学平衡常数（K）是表明化学反应限度的一个定量表达，在外界条件中，通常情况下只受 影响。 特别提醒/易错提醒/教材延伸 1. 浓度商Q＜K时，化学平衡正向移动。 2. 化学平衡常数表示反应进行的程度，仅与温度有关，而与其它条件无关。 3. 由于正反应、逆反应的反应物与生成物相反，则正、逆反应的平衡常数互为倒数 即学即练 1．某温度下，若反应的化学平衡常数K，则该温度下的化学平衡常数为 A． B． C． D． 2．已知相同条件下：（1） ；（2） ；（3） ，则、、的关系正确的是 A． B． C． D． 3．下列关于化学平衡常数的叙述正确的是 A．浓度商Q＜K时，平衡逆向移动 B．化学平衡常数表示反应进行的程度，与温度无关 C．化学平衡发生移动，化学平衡平衡常数一定发生改变 D．温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数 ◆知识点二 化学平衡常数的意义及影响因素 1．化学平衡常数的大小反映了一个化学反应可能进行的程度(即反应限度)，K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正反应进行的程度越大，即反应进行得越完全。 2．影响因素： 内因——反应物本身的性质； 外因——温度。 特别提醒/易错提醒/教材延伸 化学平衡常数K与化学反应本身及温度有关，加入催化剂、改变反应物浓度等均不能改变平衡常数K；平衡常数K越大，反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大 即学即练 1．25℃时，  ，  ，  ，下列有关说法正确的是 A．的电子式为 B．增加氯气浓度，可使增大 C．反应平衡常数关系为 D．相同条件下，与反应进行程度较与的大 2．下列有关平衡常数K的说法中，不正确的是 A．K的大小与起始浓度无关 B．K值越大，反应物的平衡转化率越大 C．温度越高，K值越大 D．K值越大，正向反应进行的程度越大 3．某小组查阅资料：在温度和下，和反应生成HX的平衡常数如下表： 化学方程式 43 34 已知：共价键的极性随共用电子对偏移程度的增大而增强 下列说法不正确的是 A．若，则HX的生成反应是放热反应 B．HX共价键的极性由强到弱的顺序是 C．仅依据的变化可以推断：随着卤素原子核电荷数的增加，与反应的剧烈程度逐渐减弱 D．仅依据的变化可以推断：随着卤素原子核电荷数的增加，HX的稳定性逐渐减弱 ◆知识点三 化学平衡常数的应用 1．判断可逆反应进行程度的大小 K值越大→正反应进行的程度越大→反应物的转化率越高； K值越小→正反应进行的程度越小→反应物的转化率越低。 一般来说，当K＞ 105 时，通常认为反应基本完全；当K＜ 10-5 时，通常认为这个反应很难发生。 2．判断反应的热效应 （1）升高温度 K值增大→正反应为 反应； K值减小→正反应为 反应 （2）降低温度 K值增大→正反应为 反应； K值减小→正反应为 反应 3．判断可逆反应是否平衡及不平衡时的反应方向 浓度商（Q）：对于可逆反应aA(g) + bB(g)cC(g) + dD(g)，在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，称为浓度商，常用Q表示。即Q＝__________ Q＝K，反应处于 状态； Q≠K，反应处于 状态。 特别提醒/易错提醒/教材延伸 1. K值越大→正反应进行的程度越大→反应物的转化率越高； K值越小→正反应进行的程度越小→反应物的转化率越低。 2. Q<K 平衡正向移动 Q=K 平衡不移动 Q>K 平衡逆向移动 即学即练 1．在一定温度下反应 向逆方向进行，则此时Q与K 的关系是 A．Q>K B．Q=K C．Q<K D．无法判断 2．可逆反应达到平衡状态后，保持温度、容器容积不变，向容器中充入一定量的，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，的转化率增大 B．Q不变，K变大，的转化率减小 C．Q减小，K不变，的转化率减小 D．Q增大，K不变，的转化率增大 3．氢能是一种理想的绿色能源。有科学家预言，氢能有可能成为人类未来的主要能源。 Ⅰ．工业上制取氢气时，涉及的一个重要反应：   已知：①   ②   ③   （1） (用含、、的式子表示) Ⅱ．在容积不变的密闭容器中发生反应 ，其平衡常数的倒数()和温度(t)的关系如下表所示： 700 800 830 1000 1200 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 （2）该反应的平衡常数表达式为 ； 0(填“”“”或“”) （3）能说明该反应达到平衡状态的是___________(填字母) A．单位时间内消耗，同时消耗 B．混合气体的密度不再改变 C．混合气体中的体积分数不再改变 D．混合气体的平均相对分子质量不再改变 （4）欲提高CO的转化率，可以采取的措施有 (任写两条)。 （5）830℃下，向容积为10L的密闭容器中充入和，保持温度不变，经过反应达到平衡状态。该时间段， ；平衡时CO的转化率为 。 （6）1000℃下，在某时刻反应混合物中CO、、、的浓度分别为、、、，此时 (填“”“”或“”)。 ◆知识点四 平衡转化率的简单计算 1．含义：平衡时已转化了的某反应物的“量”与转化前(初始时)该反应物的“量”之比。 2．表达式： 对于可逆反应：aA＋bBcC＋dD αA＝×100%＝×100% αA＝×100%＝×100%。 特别提醒/易错提醒/教材延伸 列三段式，寻找A物质转化的物质的量和A物质投入的总量 即学即练 1．将转化为甲醇的原理为  。500℃时，在体积为1L的固定容积的密闭容器中充入1 mol 、3 mol ，测得浓度与浓度随时间的变化如图所示，下列结论错误的是 A．500℃时该反应的平衡常数 B．平衡时的转化率为75% C．曲线可以表示或的浓度变化 D．从反应开始到10min时，的反应速率 2．将1mol 充入10L恒容密闭容器中，在一定温度下发生反应：①  ；②  。10min末，该反应达到平衡，此时，，下列说法错误的是 A． B．0～10min， C． D．反应达到平衡后，保持其他条件不变，仅充入少量氦气，则的反应速率保持不变 3．将1molN2O5充入10L恒容密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)  K1；②N2O4(g)2NO2(g)   K2(K1、K2为反应平衡常数)。10min末，该反应达到平衡，此时c(O2)=0.02mol•L-1，c(NO2)=0.06mol•L-1，下列说法正确的是 A．N2O5的物质的量分数为20% B．若反应N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)   K3，则K3= C．v(O2)=0.02mol•L-1•min-1 D．K1•K2=2×10-4 一、化学平衡常数的表达式书写 关于化学平衡常数K的表达式的书写： 1．把生成物浓度的幂的乘积写在分子上，把反应物浓度的幂的乘积写在分母上。 2．固体或液体纯物质不列入平衡常数的表达式中。 3．关于H2O的浓度问题： （1）当H2O为液态时，其浓度为固定常数，不能代入平衡常数表达式； （2）当H2O的是气态时，则需要代入平衡常数表达式。 实践应用 1．写出下列反应的化学平衡常数： （1）2SO2(g) + O2(g)2SO3(g) K = _________________________ （2）4NH3(g) + 5O2(g)4NO(g) + 6H2O(g) K = _________________________ （3）H2(g) + I2(g)2HI(g) K = _________________________ （4）C(s) + H2O(g)CO(g) + H2(g) K = _________________________ 2. 已知方程式A(g)C(g) （平衡常数为K1）和B(g)D(g)（平衡常数为K2），用K1、K2表示下列各反应的平衡常数。 （1）C(g) A(g) K3 = __________ （2）2B(g) 2D(g) K4 = __________ （3）A(g) + B(g) C(g) + D(g) K5 = __________ （4）2A(g) + D(g) B(g) + 2C(g) K6 = __________ 2、 化学平衡常数的意义 1．通常，K越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大； 2．K越小，该反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。 实践应用 1．25 ℃时， Cl2+H2 ⇌2HCl  K1= 2. 57×1033 Br2+H2 ⇌2HBr           K2= 1. 91×1019 Cl2+2HBr ⇌2HCl+Br2     K3 下列有关说法错误的是 A．增加氯气浓度， 可使K3增大 B．相同条件下， Cl2与H2反应进行程度较 Br2与 H2 的大 C．反应平衡常数关系为 K3=K1/K2 D．Cl2的氧化性大于Br2 2．下列说法中正确的是 A．平衡常数的大小与起始浓度有关 B．值越大，反应物的转化率越小 C．值越大，反应进行的程度越大 D．    3．下列关于化学平衡常数的说法正确的是 A．K越大，表明可逆反应正向进行的程度越大 B．浓度、温度变化时，平衡常数都会改变 C．K越大，反应越容易进行 D．K越大，该可逆反应的速率越快 三、化学平衡常数与方程式的关系 1．对于同一可逆反应，正反应和逆反应的平衡常数互为倒数； 2．若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍，则化学平衡常数变为原来的n次幂或1/n次幂。 3．若干方程式相加，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积；若干方程式相减，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之商。 实践应用 1．臭氧是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。臭氧可溶于水，在水中易分解，产生的为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生如下反应①：  平衡常数为，反应②：  平衡常数为，总反应  平衡常数为K。下列说法错误的是 A．降低温度，K减小 B． C．适当升温，可提高消毒效率 D．压强增大，不变 2．已知下列含硫物质间转化的化学方程式，得出的相关结论正确的是 ① ② ③ A． B． C． D． 3．O3也是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生反应如下： 反应①O3O2+[O]   ΔH1>0，平衡常数为K1 反应②[O]+O32O2 ΔH2<0，平衡常数为K2 总反应：2O33O2   ΔH<0，平衡常数为K 下列叙述正确的是 A．压强增大，K减小 B．总反应中当2v正(O2)=3v逆(O3)时，反应达到平衡 C．[O]为催化剂 D．K=K1+K2 四、化学平衡常数和平衡转化率的计算 化学平衡常数和平衡转化率的解题模式： （1）准确写出有关反应的化学方程式。 （2）在方程式下面列出起始、转化、平衡三种情况（可根据题意用物质的量、物质的量浓度、气体体积、气体压强等）。 （3）用题目中给出的条件把相关量联系起来。 实践应用 1．高炉炼铁以铁矿石(主要成分为)、焦炭、空气为原料，发生反应： 该反应在不同温度下的平衡常数如下。 温度 1000 1150 1300 平衡常数 下列说法不正确的是 A．根据表中数据判断，该反应的 B．利用空气将焦炭转化为，推测有利于增大铁的生成速率 C．增加高炉的高度可以降低平衡气体中的含量 D．时测得尾气中和的体积分数分别为和，则该反应未达到平衡状态 2．TiCl4是最重要的钛的卤化物，是生产海绵钛和钛白的重要原料，用TiO2制备TiCl4的方法有直接氯化法①和碳氯化法②，反应如下： ①： ②： 下列说法正确的是 A．的Kp=1.2×1014Pa B．对于反应②，温度升高，平衡转化率增大 C．其他条件不变，增加TiO2(s)的量能加快反应①的正反应速率 D．反应②中有非极性键的断裂和形成 3．固体放入真空恒容密闭容器中，加热至一定温度后恒温，发生下列反应 反应①： 反应②：   已知：键和键的键能分别为、(a、b、c均大于零)。平衡时，测得总压为5.0kPa，其中的分压为0.5kPa．则下列说法不正确的是 A．反应②，反应物的总能量低于生成物的总能量 B．平衡时HI的分解率为 C．断开键所需能量约为 D．若开始放入固体的量增大一倍，达到新平衡时总压增大一倍 考点一 速率常数与化学平衡常数关系 【例1】某温度下发生反应2M(g))N(g)，M和N的消耗速率与本身浓度的关系如图，已知：v消耗(M)=k1c2(M)，v消耗(N)=k2c(N)，k1和k2是速率常数。下列说法正确的是 A．曲线y代表的是 B．此温度下，该反应的平衡常数为 C．密闭容器中进行该反应，P点时反应逆向进行 D．若向1 L恒容密闭容器中通入2molM，某时刻可能存在 解题要点 先找到平衡时，物质速率之间的关系。 在带入速率常数与速率的关系求出K值与速率常数的关系。 例如上题： 当时反应达到平衡状态，即，该反应的化学平衡常数为： 【变式1-1】已知：  。实验测得速率方程为(为速率常数，只与温度、催化剂有关，与浓度无关)。向2L恒容密闭容器中充入0.8molNO(g)和1.2molO3(g)发生上述反应，测得NO的物质的量n(NO)与温度和时间的关系如图所示。下列说法正确的是 A．T2温度下达到平衡时O2的浓度为 B．a点的NO2在体系中的体积分数为10% C．温度由T2到T1，不变 D．正、逆反应活化能的大小关系为 【变式1-2】温度为时，在容积为的恒容密闭容器中发生反应：。实验测得：，为速率常数，受温度影响。不同时刻测得容器中如表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 0.20 0.10 0.08 0.065 0.06 0.06 0.10 0.05 0.04 0.0325 0.03 0.03 下列说法正确的是 A．内，该反应的平均速率 B．其他条件不变，往原容器中再通入和，则达到新的平衡时体积分数减小 C．其他条件不变，移走部分，则平衡正向移动，平衡常数增大 D．当温度改变为时，若，则 考点二 利用浓度熵与K值判定移动方向 【例2】是合成的原料，有一种制备的方法是用铁粉和水蒸气高温反应，化学方程式为：，在700、900℃的情况下，化学平衡常数值如下图所示： 温度 700℃ 900℃ K值 2.38 1.67 （1）书写该反应的化学平衡常数表达式：K= 。通过数值推断：该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。 （2）时，的密闭容器中，测得该容器中有、，则此时反应 (填“>”“<”或“=”)，说明判断理由 。 【变式2-1】在一定体积的密闭容器中，进行如下反应：，其化学平衡常数K和温度T的关系如表： 700 800 830 1000 1200 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 （1）该反应为 反应(选填“吸热”或“放热”)。 （2）写出该反应的平衡常数表达式K= 。 （3）在800℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为：CO2(g)为2 mol/L，H2(g)为2 mol/L，CO(g)为1 mol/L，H2O(g)为3 mol/L，则此时正、逆反应速率的关系为v(正) v(逆)(填“＞”、“＜”或“=”)。 【变式2-2】一定条件下，向容积为2L的密闭容器中充入和，发生如下反应：，后反应达到平衡时为，平衡时与温度关系如图所示。 （1）的平均反应速率为 。 （2）时，若反应处于状态D，则一定有 (“>”、“<”或“=”，下同)。若时的平衡常数分别为，则 。 考点三 有关压强分压Kp的应用 【例3】．雾霾主要成分为灰尘、SO2、NOx和有机碳氢化合物等粒子。烟气脱硝是治理雾霾的方法之一、 （1）以臭氧为烟气脱硝剂时，脱硝过程涉及的反应之一为：2NO2(g)+O3(g)⇌N2O5(g)+O2(g)。不同温度下，控制其它条件一定，在两个恒容容器中发生该反应，相关信息如下表及图所示： 容器 甲 乙 温度/K T1 T2 容积/L 2 起始充入量 4molNO2和2molO3 ①T1 T2(填“<"、“>”或“无法确定”)，该反应的H 0(填“<”或“>”)。 ②0~25min内乙容器中反应的平均速率：v(NO2)= 。 ③T1温度下，混合气体的起始总压为p，则达到平衡时，NO2的转化率为 ，平衡常数Kp= (以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 解题要点 根据平衡时，生成物分压幂之比除以反应物分压幂之比，写出分压常数表达式。 在根据分压=总压×物质的量分数，求出每个物质的分压，再代入计算。 【变式3-1】一定条件下，反应：CH3CH2CH3(g) CH2=CHCH3(g)+H2(g)  △H1=+123.8kJ/mol；丙烷平衡转化率x与平衡常数Kp的关系可表示为：，式中p为系统总压。p分别为0.10MPa和0.010MPa时，丙烷平衡转化率与温度的关系如图所示，其中表示0.10MPa下的关系曲线是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。570℃时，KP= MPa (保留2位有效数字)。 【变式3-2】I、的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善，回答下列问题： （1）和都是主要的温室气体。发生催化重整反应 已知时，相关物质的燃烧热数据如下表： 物质 燃烧热 反应的 （2）在恒温恒容装置中通入等体积和，发生上述反应，起始压强为p，的平衡转化率为。达平衡时，容器内总压为 。该反应的平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压×物质的量分数，用、表达，并化为最简式)。 基础达标 1．表中为卤化氢生成的平衡常数，则与反应最完全的卤素是 化学方程式 平衡常数 A． B． C． D． 2．下列能使反应的平衡常数改变的是 A．升高温度 B．加催化剂 C．增大氮气的浓度 D．增大压强 3．下列平衡常数的表达式书写正确的是 A． B． C． D． 4．在下，和在作催化剂条件下发生反应，的平衡转化率与体系压强的关系如图所示。下列说法正确的是 A．将和置于密闭容器中充分发生反应，放出的热量为 B．平衡常数 C．在恒容体系下，通入过量的空气可提高的转化率 D．平衡时，若升高温度，的比值将减小 5．反应达到平衡后，保持温度不变，再通入O2，重新达到平衡，则新平衡与旧平衡相比的值 A．变小 B．变大 C．不变 D．无法确定 6．在恒容密闭容器中反应：   ΔH=-373.4 kJ·mol-1达到平衡状态，以下说法不正确的是 A．及时分离出CO2，使Q减小，Q＜K，因此平衡正向移动 B．及时分离出N2，使Q减小，Q＜K，因此平衡正向移动 C．加入催化剂反应速率增大，∆H增大 D．增加NO浓度，使Q减小，Q＜K，因此平衡正向移动 7．某温度下，CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K1=20，在同一温度下，反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的平衡常数K2为 A．2500 B．50 C．0.02 D．0.05 8．250℃时，将一定量的碳酸氢钠固体置于真空容器中分解，达平衡时，测得体系内总压强为p。则下列叙述正确的是 A．当体系内二氧化碳的物质的量分数不变时，反应达到平衡状态 B．平衡后，继续添加碳酸氢钠，平衡右移，K增大 C．向平衡体系中加入等量的、，平衡左移，K不变 D．250℃时，该反应的化学平衡常数为 9．已知下列反应：  ；  ，则反应的平衡常数为 A． B． C． D． 10．一定温度下，将和两种气体混合放入体积为的恒容密闭容器中，发生反应，末反应达到平衡，生成，并测得的物质的量浓度为。下列说法错误的是 A． B．A的平衡转化率为 C．此温度下该反应的平衡常数 D．A和B的平衡转化率之比为 11．在恒温恒容密闭容器中，对于反应，下列说法中正确的是 A．该反应的， B．反应达到平衡后，再通入一定量，达到新平衡时，正向反应速率不变 C．其它条件相同，增大，NO的转化率下降 D．反应的平衡常数可表示为 12．甲醇是一种重要的化工原料，具有开发和应用的广阔前景。工业上使用水煤气(与的混合气体)合成甲醇，反应为。回答下列问题： （1）的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。 ①a 0(填“>”或“<”)，、的大小关系是 (填“>”“<”或“=”)。 ②A、B、C三点的平衡常数的大小关系是 。 ③下列叙述能说明上述反应已达到化学平衡状态的是 (填标号)。 A． B．的体积分数不再改变 C．混合气体的平均摩尔质量不再改变 D．同一时间内，消耗，生成 （2）在温度为T的条件下，往一容积为的密闭容器中，充入与发生反应生成，平衡时，测得物质的量为。 ①温度为T时的化学平衡常数 ，的转化率= 。 ②若以不同比例投料，测得某时刻各物质的浓度，为为、为，此时 (“>”“<”或“=”)。 综合应用 13．在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g) Y(g)，在温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是 A．正反应的活化能大于逆反应的活化能 B．T2下，在O～t1 min内，v(Y)=mol·L-1·min-1 C．M点的正反应速率v正大于W点的逆反应速率v逆 D．M点和W点的化学平衡常数：K(M)>K(W) 14．1273K时，发生反应：，反应的平衡常数（是以平衡混合气体分压表示的化学平衡常数），下列说法正确的是 A．若生成需要通入水蒸气1mol B．纯固体浓度可视为定值，将铁片改为铁粉，反应速率不变 C．若反应在水蒸气气流中进行，水蒸气气流不断带走生成物，促进反应正向进行 D．若在密闭容器中加入和，充分反应后，体系处于平衡状态 15．工业中采用双环戊二烯解聚法合成环戊二烯，反应为(g)2(g)　ΔH。将3 mol双环戊二烯通入恒温、容积为1 L的恒容密闭容器中，分别在T1和T2温度下进行反应，起始压强分别为p1和p2，n(双环戊二烯)、n(环戊二烯)随时间t的变化关系如图所示。下列说法错误的是     A．T1>T2 B．ΔH>0 C．T2温度下，当容器总压强p=1.5p2时v正>v逆 D．与恒温相比，绝热条件下的平衡常数小 16．不同温度下，在某一恒容密闭容器中充入一定量的和，发生反应  ，测得的平衡转化率的变化关系如图所示。下列说法错误的是 A．正反应速率： B．平衡常数： C．若混合气体的平均摩尔质量不再随时间改变时，表明反应达到平衡状态 D．a点时，再向容器中通入一定量的，的平衡转化率一定增大 17．一定温度下，向某1L恒容密闭容器中充入1.0mol发生反应 ，测定实验数据得到和的曲线如图所示。下列说法错误的是 A．的分解反应在高温条件下能自发进行 B．若平衡时压缩容器体积，反应重新达到平衡，曲线Ⅰ的g点可能变为c点 C．若平衡时升高温度，反应重新达到平衡，曲线Ⅱ的h点可能变为e点 D．该温度下，反应的平衡常数 18．恒温条件下向体积为的恒容密闭容器内充入和，加入催化剂后开始反应，压力计监测到容器内压强变化如下： 反应时间/min 0 5 10 15 20 30 压强/MPa 25.2 21.6 19.0 17.4 16.8 16.8 （1）下列说法正确的是_______。 A．当时，反应达到平衡 B．容器内气体的平均相对分子质量不变，则反应达到平衡 C．在恒温恒容的平衡体系中充入气，甲醇的产率升高 D．改变催化剂，反应物的平衡转化率不变 （2）从反应开始到时，CO的平均反应速率为 。 （3）其它条件不变，向容器中充入和，则的平衡转化率 A．变大　　　B．变小　　　C．不变 （4）为了研究和的最佳投料比，恒温下将置于恒容密闭容器，改变的进料量进行实验，测得平衡时甲醇的体积分数变化如图所示。判断、、三点平衡转化率的大小顺序为 。 （5）甲醇脱水可制备新型能源二甲醚。某温度下，向密闭容器中加入甲醇发生反应，时测得各组分的浓度为，，。已知该温度下的平衡常数，则时 (选填“>”、“＜”或“=”)，理由是： 。 拓展培优 19．已知反应在某条件下的速率方程为，是速率常数，与温度、催化剂有关，与浓度无关)。该反应的相对能量变化如图1所示，速率常数的对数(lgk)与温度的倒数的关系如图2所示。下列叙述错误的是 A．   B．其他条件不变，增大 逆反应的瞬时速率立即增大 C．若平衡常数，，则该条件下 D．图2中直线①代表与的关系 20．用和焦炭为原料经反应Ⅰ、Ⅱ得到，是我国科研人员提出的绿色环保新路线。 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅰ、Ⅱ的与温度的关系曲线如图所示。 下列说法错误的是 A． B．反应   C．时，的平衡常数 D．保持不变，假定密闭容器中只发生反应Ⅰ，若将容器体积压缩到原来的，重新建立平衡后，反应速率会增大 21．向某恒容密闭容器中充入等物质的量的PCl3(g)和Cl2(g)，发生如下反应：PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)，测得不同温度下PCl3(g)的转化率α与时间的关系如图所示。其速率方程为v正=k正·c(PCl3)·c(Cl2)，v逆=k逆·c(PCl5)(k正、k逆是速率常数，只与温度有关)。下列说法错误的是 A．该反应的ΔH>0 B．M点：> C．升高温度，k正增大的倍数小于k逆增大的倍数 D．T1时，若平衡体系中c(Cl2)=0.25 mol·L-1，则=16 22．二氧化碳催化加氢可以合成甲醇、乙烯等有机化合物，有利于推进“碳达峰”和“碳中和”。回答下列问题： （1）催化加氢制甲醇的总反应为  ，该反应在起始物时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为，在下的、在下的如图所示。 ①图中对应等压过程的曲线是 (填a或b)。 ②当时，的平衡转化率 ，反应条件可能为 或 。 （2）催化加氢生成乙烯和水是综合利用的热点研究领域。 ①该反应的化学方程式为，当反应达到平衡时，若增大压强，则 (填“变大”、“变小”或“不变”)。 ②理论计算表明，原料初始组成，在体系压强为，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。 图中表示的变化的曲线是 (填a、b、c或d)，根据图中点，计算该温度时反应的平衡常数 (列出计算式，以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 23．甲醇是一种重要的化工原料，具有开发和应用的广阔前景。工业上使用水煤气(CO与)的混合气体)转化成甲醇，反应为。 （1）CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。 ①A、B两点压强的大小关系是 (填“>”“<”或“=”)。 ②A、B、C三点的平衡常数的大小关系是 。 （2）在压强时，往一容积为2L的密闭容器内，充入与发生反应。 ①平衡时的体积分数是 ；平衡后再加入1.0molCO后重新到达平衡，则CO的转化率 (填“增大”“不变”或“减小”)。 ②若压强恒定为p，则平衡常数 (用气体平衡分压代替气体平衡浓度计算，分压=总压×气体的物质的量分数，整理出含p的最简表达式)。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二章 化学反应的方向、限度和速率 第二节 化学反应的限度 第1课时 化学平衡常数 教学目标 1. 知道化学平衡常数的含义； 2. 能书写平衡常数表达式； 3. 能进行平衡常数简单计算； 4. 利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡； 5. 利用平衡常数和浓度商的关系判断平衡移动的方向。 重点和难点 1.平衡常数的计算； 2.平衡常数与浓度商的关系。 ◆知识点一 化学平衡常数的概念 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，这个常数就是该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。 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：K＝ 。 化学平衡常数（K）是表明化学反应限度的一个定量表达，在外界条件中，通常情况下只受 温度 影响。 特别提醒/易错提醒/教材延伸 1. 浓度商Q＜K时，化学平衡正向移动。 2. 化学平衡常数表示反应进行的程度，仅与温度有关，而与其它条件无关。 3. 由于正反应、逆反应的反应物与生成物相反，则正、逆反应的平衡常数互为倒数 即学即练 1．某温度下，若反应的化学平衡常数K，则该温度下的化学平衡常数为 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】反应平衡常数为K，则的平衡常数为，则的平衡常数为； 故答案选B。 2．已知相同条件下：（1） ；（2） ；（3） ，则、、的关系正确的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】根据盖斯定律可得，反应③=反应①+反应② 2，则，故选C。 3．下列关于化学平衡常数的叙述正确的是 A．浓度商Q＜K时，平衡逆向移动 B．化学平衡常数表示反应进行的程度，与温度无关 C．化学平衡发生移动，化学平衡平衡常数一定发生改变 D．温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数 【答案】D 【解析】A．浓度商Q＜K时，化学平衡正向移动，A错误； B．化学平衡常数表示反应进行的程度，仅与温度有关，而与其它条件无关，B错误； C．化学平衡发生移动时，若温度不变，则化学平衡平衡常数就不变，若温度变化，则化学平衡常数就发生改变，C错误； D．温度一定时，对于确定的化学反应，其化学平衡常数不变，对于给定的化学反应，由于正反应、逆反应的反应物与生成物相反，则正、逆反应的平衡常数互为倒数，D正确； 故合理选项是D。 ◆知识点二 化学平衡常数的意义及影响因素 1．化学平衡常数的大小反映了一个化学反应可能进行的程度(即反应限度)，K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正反应进行的程度越大，即反应进行得越完全。 2．影响因素： 内因——反应物本身的性质； 外因——温度。 特别提醒/易错提醒/教材延伸 化学平衡常数K与化学反应本身及温度有关，加入催化剂、改变反应物浓度等均不能改变平衡常数K；平衡常数K越大，反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大 即学即练 1．25℃时，  ，  ，  ，下列有关说法正确的是 A．的电子式为 B．增加氯气浓度，可使增大 C．反应平衡常数关系为 D．相同条件下，与反应进行程度较与的大 【答案】D 【解析】A．是共价化合物，电子式为：，A错误； B．平衡常数只受温度影响，增加氯气浓度，不变，B错误； C．由方程式可知K1=、K2=、K3=，则，C错误； D．>，平衡常数可以表示反应进行的程度，则相同条件下，与反应进行程度较与的大，D正确； 故选D。 2．下列有关平衡常数K的说法中，不正确的是 A．K的大小与起始浓度无关 B．K值越大，反应物的平衡转化率越大 C．温度越高，K值越大 D．K值越大，正向反应进行的程度越大 【答案】C 【解析】A．对于一个确定的反应，温度一定时，平衡常数一定，平衡常数的大小与起始浓度无关，A项正确； B．K值越大，反应进行的程度越大，反应物的转化率越大，B项正确； C．对于一个放热反应，温度越高，反应物的转化率越小，K值越小，C项错误； D．对于一个反应，K值越大，反应物的转化率越大，反应进行的程度越大，D项正确； 答案选C。 3．某小组查阅资料：在温度和下，和反应生成HX的平衡常数如下表： 化学方程式 43 34 已知：共价键的极性随共用电子对偏移程度的增大而增强 下列说法不正确的是 A．若，则HX的生成反应是放热反应 B．HX共价键的极性由强到弱的顺序是 C．仅依据的变化可以推断：随着卤素原子核电荷数的增加，与反应的剧烈程度逐渐减弱 D．仅依据的变化可以推断：随着卤素原子核电荷数的增加，HX的稳定性逐渐减弱 【答案】C 【解析】A．若，则根据表中数据可知，温度越高，平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此HX的生成反应是放热反应，A正确； B．F、Cl、Br、I属于卤族元素，同主族元素，随原子序数增大，原子半径增大，非金属性减弱，则HX中共用电子对偏移程度的减小，共价键极性减小，因此共价键的极性由强到弱的顺序是，B正确； C．K值越大，说明反应正向进行的程度越大，但不能据此判断反应速率的大小，即不能判断与反应的剧烈程度，C错误； D．K值越大，说明反应正向进行的程度越大，即生成物HX越稳定，因此可以依据的变化推断：随着卤素原子核电荷数的增加，和反应生成HX的平衡常数逐渐变小，则HX的稳定性逐渐减弱，D正确； 答案选C。 ◆知识点三 化学平衡常数的应用 1．判断可逆反应进行程度的大小 K值越大→正反应进行的程度越大→反应物的转化率越高； K值越小→正反应进行的程度越小→反应物的转化率越低。 一般来说，当K＞ 105 时，通常认为反应基本完全；当K＜ 10-5 时，通常认为这个反应很难发生。 2．判断反应的热效应 （1）升高温度 K值增大→正反应为 吸热 反应； K值减小→正反应为 放热 反应 （2）降低温度 K值增大→正反应为 放热 反应； K值减小→正反应为 吸热 反应 3．判断可逆反应是否平衡及不平衡时的反应方向 浓度商（Q）：对于可逆反应aA(g) + bB(g)cC(g) + dD(g)，在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，称为浓度商，常用Q表示。即Q＝__ ________ Q＝K，反应处于 平衡 状态； Q≠K，反应处于 不平衡 状态。 特别提醒/易错提醒/教材延伸 1. K值越大→正反应进行的程度越大→反应物的转化率越高； K值越小→正反应进行的程度越小→反应物的转化率越低。 2. Q<K 平衡正向移动 Q=K 平衡不移动 Q>K 平衡逆向移动 即学即练 1．在一定温度下反应 向逆方向进行，则此时Q与K 的关系是 A．Q>K B．Q=K C．Q<K D．无法判断 【答案】A 【解析】反应 向逆方向进行，说明浓度商大于K，答案选A。 2．可逆反应达到平衡状态后，保持温度、容器容积不变，向容器中充入一定量的，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，的转化率增大 B．Q不变，K变大，的转化率减小 C．Q减小，K不变，的转化率减小 D．Q增大，K不变，的转化率增大 【答案】C 【分析】当可逆反应达到平衡状态后，保持温度不变，则平衡常数不变，浓度商，容器容积不变，向容器中充入一定量的，浓度增大，所以浓度商减小，平衡正向移动，的转化率增大，但由于充入了，所以的转化率减小。 【解析】根据分析，Q减小，K不变，的转化率增大，的转化率减小，故选C。 3．氢能是一种理想的绿色能源。有科学家预言，氢能有可能成为人类未来的主要能源。 Ⅰ．工业上制取氢气时，涉及的一个重要反应：   已知：①   ②   ③   （1） (用含、、的式子表示) Ⅱ．在容积不变的密闭容器中发生反应 ，其平衡常数的倒数()和温度(t)的关系如下表所示： 700 800 830 1000 1200 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 （2）该反应的平衡常数表达式为 ； 0(填“”“”或“”) （3）能说明该反应达到平衡状态的是___________(填字母) A．单位时间内消耗，同时消耗 B．混合气体的密度不再改变 C．混合气体中的体积分数不再改变 D．混合气体的平均相对分子质量不再改变 （4）欲提高CO的转化率，可以采取的措施有 (任写两条)。 （5）830℃下，向容积为10L的密闭容器中充入和，保持温度不变，经过反应达到平衡状态。该时间段， ；平衡时CO的转化率为 。 （6）1000℃下，在某时刻反应混合物中CO、、、的浓度分别为、、、，此时 (填“”“”或“”)。 【答案】（1） （2） （3）AC （4）降低温度、增大水蒸气的浓度、减小的浓度、减小的浓度等 （5）0.015 75% （6）> 【解析】（1）已知：①   ②   ③   根据盖斯定律，由③-①-②得反应=； （2）由方程式可知，反应的化学平衡常数表达式为K=；由表格数据可知，温度升高，平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，0； （3）A. 单位时间内消耗，同时消耗，则正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，选项A正确； B.反应Ⅰ为气体分子数减小的放热反应，恒温恒容条件下，混合气体总质量不变，容器容积不变，混合气体的密度始终不变，则密度不变不能说明反应达到平衡状态，选项B错误； C. 混合气体中的体积分数不再改变，则反应物各成分保持不变，反应达平衡状态，选项C正确； D.混合气体的总质量不变，随着反应的进行，气体的总物质的量一直也不变，则混合气体的平均相对分子质量一直不变，当平均相对分子质量不再变化时，不能说明反应达到平衡状态，选项D错误； 答案选AC； （4）欲提高CO的转化率，可以采取的措施有降低温度、增大水蒸气的浓度、减小的浓度、减小的浓度等； （5）830℃下，向容积为10L的密闭容器中充入和，保持温度不变，经过反应达到平衡状态，设CO的转化率为x，根据三段式有： K===1，解得x=75%； 该时间段，=0.015；平衡时CO的转化率为75%； （6）1000℃下，在某时刻反应混合物中CO、、、的浓度分别为、、、，则Qc===0.3<1.7=K，平衡正向移动，此时。 ◆知识点四 平衡转化率的简单计算 1．含义：平衡时已转化了的某反应物的“量”与转化前(初始时)该反应物的“量”之比。 2．表达式： 对于可逆反应：aA＋bBcC＋dD αA＝×100%＝×100% αA＝×100%＝×100%。 特别提醒/易错提醒/教材延伸 列三段式，寻找A物质转化的物质的量和A物质投入的总量 即学即练 1．将转化为甲醇的原理为  。500℃时，在体积为1L的固定容积的密闭容器中充入1 mol 、3 mol ，测得浓度与浓度随时间的变化如图所示，下列结论错误的是 A．500℃时该反应的平衡常数 B．平衡时的转化率为75% C．曲线可以表示或的浓度变化 D．从反应开始到10min时，的反应速率 【答案】A 【分析】从图中可以看出，随着反应的进行，Y的浓度逐渐减少，X的浓度逐渐增加，且相同时间两者的浓度变化量相同，故两者的化学计量数相同，根据化学方程式可知，Y为CO2(g)，X为CH3OH(g)。 【解析】A．从图中可以看出，10min达到平衡状态，达到平衡状态时，，，，平衡常数为：，A错误； B．根据A可知，平衡时，起始浓度为，氢气的转化率为，B正确； C．根据分析，X为CH3OH(g)浓度的变化，方程式中CH3OH和H2O的化学计量数相同，故曲线可以表示或的浓度变化，C正确； D．由B可知，到10min时氢气的浓度变化量为：，反应速率为：，D正确； 故选A。 2．将1mol 充入10L恒容密闭容器中，在一定温度下发生反应：①  ；②  。10min末，该反应达到平衡，此时，，下列说法错误的是 A． B．0～10min， C． D．反应达到平衡后，保持其他条件不变，仅充入少量氦气，则的反应速率保持不变 【答案】A 【分析】，平衡时，为，为，则为0.6mol，为0.1mol，氧气为0.2mol，二氧化氮为0.6mol。 【解析】A．，A错误； B．0～10min，，B正确； C．，，则，C正确； D．反应达到平衡后，保持其他条件不变，仅充入少量氦气，则参加反应的各物质的浓度保持不变，所以的反应速率保持不变，D正确； 故选A。 3．将1molN2O5充入10L恒容密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)  K1；②N2O4(g)2NO2(g)   K2(K1、K2为反应平衡常数)。10min末，该反应达到平衡，此时c(O2)=0.02mol•L-1，c(NO2)=0.06mol•L-1，下列说法正确的是 A．N2O5的物质的量分数为20% B．若反应N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)   K3，则K3= C．v(O2)=0.02mol•L-1•min-1 D．K1•K2=2×10-4 【答案】D 【分析】将1molN2O5充入10L恒容密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)  K1；②N2O4(g)2NO2(g)   K2(K1、K2为反应平衡常数)。10min末，该反应达到平衡，此时c(O2)=0.02mol•L-1，c(NO2)=0.06mol•L-1，则可建立以下三段式： 【解析】A．N2O5的物质的量分数为=40%，A不正确； B．利用盖斯定律，将反应①×+②得，反应N2O5(g)2NO2(g)+O2(g)  K3=，B不正确； C．v(O2)==0.002mol•L-1•min-1，C不正确； D．K1•K2==2×10-4，D正确； 故选D。 一、化学平衡常数的表达式书写 关于化学平衡常数K的表达式的书写： 1．把生成物浓度的幂的乘积写在分子上，把反应物浓度的幂的乘积写在分母上。 2．固体或液体纯物质不列入平衡常数的表达式中。 3．关于H2O的浓度问题： （1）当H2O为液态时，其浓度为固定常数，不能代入平衡常数表达式； （2）当H2O的是气态时，则需要代入平衡常数表达式。 实践应用 1．写出下列反应的化学平衡常数： （1）2SO2(g) + O2(g)2SO3(g) K = _________________________ （2）4NH3(g) + 5O2(g)4NO(g) + 6H2O(g) K = _________________________ （3）H2(g) + I2(g)2HI(g) K = _________________________ （4）C(s) + H2O(g)CO(g) + H2(g) K = _________________________ 【答案】（1） （2） （3） （4） 2. 已知方程式A(g)C(g) （平衡常数为K1）和B(g)D(g)（平衡常数为K2），用K1、K2表示下列各反应的平衡常数。 （1）C(g) A(g) K3 = __________ （2）2B(g) 2D(g) K4 = __________ （3）A(g) + B(g) C(g) + D(g) K5 = __________ （4）2A(g) + D(g) B(g) + 2C(g) K6 = __________ 【答案】（1）1/ K1 （2）K22 （3）K1· （4）2K1/K2 2、 化学平衡常数的意义 1．通常，K越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大； 2．K越小，该反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。 实践应用 1．25 ℃时， Cl2+H2 ⇌2HCl  K1= 2. 57×1033 Br2+H2 ⇌2HBr           K2= 1. 91×1019 Cl2+2HBr ⇌2HCl+Br2     K3 下列有关说法错误的是 A．增加氯气浓度， 可使K3增大 B．相同条件下， Cl2与H2反应进行程度较 Br2与 H2 的大 C．反应平衡常数关系为 K3=K1/K2 D．Cl2的氧化性大于Br2 【答案】A 【解析】A．平衡常数只受温度影响，增加氯气浓度，K3不变，A错误； B．K1>K2，平衡常数可以表示反应进行的程度，则相同条件下， Cl2与H2反应进行程度较 Br2与 H2 的大，B正确； C．由方程式可知K1=、K2=、K3=，则K3=K1/K2，C正确； D．K3=K1/K2=1.35×1014>105，则Cl2+2HBr ⇌2HCl+Br2可视为反应完全，Cl2为氧化剂，Br2为氧化产物，Cl2的氧化性大于Br2，D正确； 故答案选A。 2．下列说法中正确的是 A．平衡常数的大小与起始浓度有关 B．值越大，反应物的转化率越小 C．值越大，反应进行的程度越大 D．    【答案】C 【解析】A．对于一个确定的反应，平衡常数只受温度影响，温度一定时，平衡常数一定，平衡常数的大小与起始浓度无关，A错误； B．K值越大，反应进行的程度越大，反应物的转化率越大，B错误； C．对于一个反应，平衡常数为可逆化学反应达到平衡状态时生成物与反应物的浓度（方程式系数幂次方）乘积比，平衡常数K值越大，反应进行的程度越大，C正确； D．反应的平衡常数表达式为K=，D错误； 故选C。 3．下列关于化学平衡常数的说法正确的是 A．K越大，表明可逆反应正向进行的程度越大 B．浓度、温度变化时，平衡常数都会改变 C．K越大，反应越容易进行 D．K越大，该可逆反应的速率越快 【答案】A 【解析】A．根据化学平衡常数的定义可知，K越大，表明可逆反应正向进行的程度越大，A正确； B．化学平衡常数仅仅是温度的函数，即温度变化时，平衡常数会改变，但浓度改变，平衡常数不改变，B错误； C．根据化学平衡常数的定义可知，K越大，表明可逆反应正向进行的程度越大，并不代表反应越容易进行，反应越容易进行是指反应速率越快，C错误； D．由C项分析可知，K越大，并不代表该可逆反应的速率越快，D错误； 故答案为：A。 三、化学平衡常数与方程式的关系 1．对于同一可逆反应，正反应和逆反应的平衡常数互为倒数； 2．若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍，则化学平衡常数变为原来的n次幂或1/n次幂。 3．若干方程式相加，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积；若干方程式相减，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之商。 实践应用 1．臭氧是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。臭氧可溶于水，在水中易分解，产生的为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生如下反应①：  平衡常数为，反应②：  平衡常数为，总反应  平衡常数为K。下列说法错误的是 A．降低温度，K减小 B． C．适当升温，可提高消毒效率 D．压强增大，不变 【答案】A 【解析】A．总反应  ，可知正反应为放热反应，则降低温度平衡向正反应方向移动，平衡常数变大，A 错误； B．反应①+②可得总反应，则，B正确；   C．为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力；适当升温，①正向移动、②逆向移动，浓度增大，可提高消毒效率，C正确； D．平衡常数只受温度的影响，温度不变，平衡常数不变，D 正确； 故选A。 2．已知下列含硫物质间转化的化学方程式，得出的相关结论正确的是 ① ② ③ A． B． C． D． 【答案】A 【解析】③式-2×①式=②式，故，A项正确； 故选：A。 3．O3也是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生反应如下： 反应①O3O2+[O]   ΔH1>0，平衡常数为K1 反应②[O]+O32O2 ΔH2<0，平衡常数为K2 总反应：2O33O2   ΔH<0，平衡常数为K 下列叙述正确的是 A．压强增大，K减小 B．总反应中当2v正(O2)=3v逆(O3)时，反应达到平衡 C．[O]为催化剂 D．K=K1+K2 【答案】B 【解析】A．平衡常数与压强无关，压强增大，K不变，A错误； B．当正反应速率与逆反应速率相等时，，反应达到平衡，B正确； C．产生的[O]为中间产物，C错误； D．总反应=反应①+反应②，则K=K1×K2，，D错误； 故选B。 四、化学平衡常数和平衡转化率的计算 化学平衡常数和平衡转化率的解题模式： （1）准确写出有关反应的化学方程式。 （2）在方程式下面列出起始、转化、平衡三种情况（可根据题意用物质的量、物质的量浓度、气体体积、气体压强等）。 （3）用题目中给出的条件把相关量联系起来。 实践应用 1．高炉炼铁以铁矿石(主要成分为)、焦炭、空气为原料，发生反应： 该反应在不同温度下的平衡常数如下。 温度 1000 1150 1300 平衡常数 下列说法不正确的是 A．根据表中数据判断，该反应的 B．利用空气将焦炭转化为，推测有利于增大铁的生成速率 C．增加高炉的高度可以降低平衡气体中的含量 D．时测得尾气中和的体积分数分别为和，则该反应未达到平衡状态 【答案】C 【解析】A．温度升高平衡常数减小，则反应放热，ΔH<0，故A正确； B．空气将焦炭转化为CO，增大CO浓度，正反应速率增加，故B正确； C．增加高炉的高度会延长气体停留时间，但平衡状态下CO的浓度由平衡常数决定，由于反应未完全进行，CO无法被全部消耗，因此增加高度无法减少尾气中CO的含量‌，故C错误； D．1000℃时平衡常数 ，测得尾气中、，则此时，根据体积之比等于物质的量之比，则反应商，表明反应未达平衡，故D正确； 故答案为C。 2．TiCl4是最重要的钛的卤化物，是生产海绵钛和钛白的重要原料，用TiO2制备TiCl4的方法有直接氯化法①和碳氯化法②，反应如下： ①： ②： 下列说法正确的是 A．的Kp=1.2×1014Pa B．对于反应②，温度升高，平衡转化率增大 C．其他条件不变，增加TiO2(s)的量能加快反应①的正反应速率 D．反应②中有非极性键的断裂和形成 【答案】A 【解析】A．由盖斯定律可知，②-①可得的Kp=，A正确； B．反应②的小于零，为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应物的平衡转化率减小，B错误； C．TiO2(s)为固体，增加TiO2(s)的量不影响化学反应速率，C错误； D．反应②中有非极性键的断裂，但没有非极性键的形成，D错误； 故选A。 3．固体放入真空恒容密闭容器中，加热至一定温度后恒温，发生下列反应 反应①： 反应②：   已知：键和键的键能分别为、(a、b、c均大于零)。平衡时，测得总压为5.0kPa，其中的分压为0.5kPa．则下列说法不正确的是 A．反应②，反应物的总能量低于生成物的总能量 B．平衡时HI的分解率为 C．断开键所需能量约为 D．若开始放入固体的量增大一倍，达到新平衡时总压增大一倍 【答案】D 【解析】A．反应②，为吸热反应，则反应物的总能量低于生成物的总能量，故A正确。 B．已知“平衡时，的分压为0.5kPa”，则I2的分压为0.5kPa，反应②分解的HI分压为1kPa．因此，设分解得到的分压为，则平衡时HI的分压为。则可得：平衡时总压，解得。所以，平衡时HI得分分解率为，故B正确； C．反应②，则断开键所需能量约为，故C正确。 D．体系恒温，反应①的平衡常数不变，所以总压保持恒定，故D错误； 故选D。 考点一 速率常数与化学平衡常数关系 【例1】某温度下发生反应2M(g))N(g)，M和N的消耗速率与本身浓度的关系如图，已知：v消耗(M)=k1c2(M)，v消耗(N)=k2c(N)，k1和k2是速率常数。下列说法正确的是 A．曲线y代表的是 B．此温度下，该反应的平衡常数为 C．密闭容器中进行该反应，P点时反应逆向进行 D．若向1 L恒容密闭容器中通入2molM，某时刻可能存在 【答案】C 【解析】A．由方程式可知，受浓度影响大，故y曲线表示，A错误； B．依方程式可判断，当时反应达到平衡状态，即，该反应的化学平衡常数为：，B错误； C．依方程式可判断，当时反应达到平衡状态，而P点，反应逆向进行，C正确； D．向1L恒容密闭容器中通入2molM，若完全反应生成1molN，该反应为可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，故c(N)小于1mol.L-1，D错误； 答案选C。 解题要点 先找到平衡时，物质速率之间的关系。 在带入速率常数与速率的关系求出K值与速率常数的关系。 例如上题： 当时反应达到平衡状态，即，该反应的化学平衡常数为： 【变式1-1】已知：  。实验测得速率方程为(为速率常数，只与温度、催化剂有关，与浓度无关)。向2L恒容密闭容器中充入0.8molNO(g)和1.2molO3(g)发生上述反应，测得NO的物质的量n(NO)与温度和时间的关系如图所示。下列说法正确的是 A．T2温度下达到平衡时O2的浓度为 B．a点的NO2在体系中的体积分数为10% C．温度由T2到T1，不变 D．正、逆反应活化能的大小关系为 【答案】B 【解析】A．根据图示可知，在T2温度下，反应达到平衡状态时，n(NO)=0.8mol-0.2mol=0.6mol，结合转化量之比等于化学计量数之比，可知n(O2)=n(NO)=0.6mol，即O2平衡时的物质的量为0.6mol，则c(O2)==0.3mol/L，A错误； B．根据图示可知，在a点时，n(NO)=0.8mol-0.6mol=0.2mol，结合转化量之比等于化学计量数之比，可知n(O2)=n(O3)=n(NO2)=n(NO)=0.2mol，因此a点时，n(O2)=n(NO2)=0.2mol，n(O3)=1.2mol-0.2mol=1mol，此时体系中混合气体的总的物质的量n(总)=0.2mol+0.2mol+0.6mol+1mol=2mol，结合在恒温恒容条件下，气体体积之比等于物质的量之比，因此a点NO2在体系中的体积分数=×100%=×100%=10%，B正确； C．当反应达到平衡状态时，正=逆，即k正c(NO)•c(O3)=k逆c(NO2)•c(O2)，则==K，根据图示可知T1时先平衡，T1＞T2，升高温度，NO的物质的量的增大，平衡逆向移动，因此该反应正向为放热反应；当温度由T2到T1，温度升高，此时平衡逆向移动，K值减小，因此减小，C错误； D．根据C选项的分析可知，该反应正向是一个放热反应，即ΔH=Ea(正)-Ea(逆)＜0，因此Ea(正)＜Ea(逆)，D错误； 故答案为：B。 【变式1-2】温度为时，在容积为的恒容密闭容器中发生反应：。实验测得：，为速率常数，受温度影响。不同时刻测得容器中如表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 0.20 0.10 0.08 0.065 0.06 0.06 0.10 0.05 0.04 0.0325 0.03 0.03 下列说法正确的是 A．内，该反应的平均速率 B．其他条件不变，往原容器中再通入和，则达到新的平衡时体积分数减小 C．其他条件不变，移走部分，则平衡正向移动，平衡常数增大 D．当温度改变为时，若，则 【答案】A 【解析】A．根据表格数据可知：在0~2 s内，NO的物质的量由0.20 mol变为0.08 mol，，则该反应的平均速率，，A正确； B．其他条件不变，往原容器中再通入0.20 mol NO和0.10 mol O2，相当于增大体系的压强，由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，化学平衡正向移动，所以达平衡时NO2体积分数增大，B错误； C．化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变。其他条件不变，移走部分NO2，化学平衡正向移动，平衡常数不变，C错误； D．为速率常数，只受温度影响，在温度为T1时，根据表格数据，容器容积是2 L，结合物质反应关系可知平衡时各种物质的浓度，，，化学平衡常数，说明，若，则K减小，化学平衡逆向移动，由于该反应的正反应为放热反应，则改变条件是升高温度，所以温度，D错误； 故答案为：A。 考点二 利用浓度熵与K值判定移动方向 【例2】是合成的原料，有一种制备的方法是用铁粉和水蒸气高温反应，化学方程式为：，在700、900℃的情况下，化学平衡常数值如下图所示： 温度 700℃ 900℃ K值 2.38 1.67 （1）书写该反应的化学平衡常数表达式：K= 。通过数值推断：该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。 （2）时，的密闭容器中，测得该容器中有、，则此时反应 (填“>”“<”或“=”)，说明判断理由 。 【答案】（1） 放热 （2）< 时K=1.67，、的浓度分别为1mol/L、0.5mol/L，此时Qc==2＞1.67，反应逆向进行，<。 【解析】（1）该反应的化学平衡常数表达式：K=；温度升高，K值减小，说明升温，平衡逆向移动，该反应是放热反应； （2）时K=1.67，的密闭容器中，测得该容器中有、，、的浓度分别为1mol/L、0.5mol/L，此时Qc==2＞1.67，反应逆向进行，<。 【变式2-1】在一定体积的密闭容器中，进行如下反应：，其化学平衡常数K和温度T的关系如表： 700 800 830 1000 1200 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 （1）该反应为 反应(选填“吸热”或“放热”)。 （2）写出该反应的平衡常数表达式K= 。 （3）在800℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为：CO2(g)为2 mol/L，H2(g)为2 mol/L，CO(g)为1 mol/L，H2O(g)为3 mol/L，则此时正、逆反应速率的关系为v(正) v(逆)(填“＞”、“＜”或“=”)。 【答案】（1）吸热 （2） （3）＞ 【解析】（1）根据K与温度关系可知：温度升高，K增大，说明升高温度，化学平衡正向移动。根据平衡移动原理，升高温度化学平衡向吸热反应方向移动，故该反应的正反应为吸热反应； （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，则该反应的化学平衡常数表达式为K=； （3）根据化学平衡常数与温度关系可知：在800℃时，K=0.9。某一时刻浓度熵Qc==＜0.9=K，说明此时反应未达到平衡状态，反应正向进行，因此化学反应速率关系为：v(正)＞v(逆)。 【变式2-2】一定条件下，向容积为2L的密闭容器中充入和，发生如下反应：，后反应达到平衡时为，平衡时与温度关系如图所示。 （1）的平均反应速率为 。 （2）时，若反应处于状态D，则一定有 (“>”、“<”或“=”，下同)。若时的平衡常数分别为，则 。 【答案】（1） （2）> > 【解析】（1）化学反应速率之比等于化学计量数之比，则。 （2）由图可知，温度升高二氧化碳平衡浓度增大，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应，△H＜0；T2时反应处于D时，CO2浓度大于平衡时浓度，反应向CO2减少的方向进行，即V正＞V逆；温度升高，CO2的浓度减小，平衡逆向移动，K值变小，则K1＞K2。 考点三 有关压强分压Kp的应用 【例3】．雾霾主要成分为灰尘、SO2、NOx和有机碳氢化合物等粒子。烟气脱硝是治理雾霾的方法之一、 （1）以臭氧为烟气脱硝剂时，脱硝过程涉及的反应之一为：2NO2(g)+O3(g)⇌N2O5(g)+O2(g)。不同温度下，控制其它条件一定，在两个恒容容器中发生该反应，相关信息如下表及图所示： 容器 甲 乙 温度/K T1 T2 容积/L 2 起始充入量 4molNO2和2molO3 ①T1 T2(填“<"、“>”或“无法确定”)，该反应的H 0(填“<”或“>”)。 ②0~25min内乙容器中反应的平均速率：v(NO2)= 。 ③T1温度下，混合气体的起始总压为p，则达到平衡时，NO2的转化率为 ，平衡常数Kp= (以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 【答案】 > < 0.04 40% 【解析】①根据图中信息，T1温度下，甲容器先达到平衡，反应速率快，所以T 1> T2；T1温度下，N2O5百分含量低，说明升温平衡逆移，正反应放热，所以△H<0； ②0~25min内乙容器中反应的平均速率：v(N2O5)= ，根据计量系数之比，可知v(NO2)=2 v(N2O5)= 0.04； ③根据图中信息，列三段式如下： 则达到平衡时，NO2的转化率为，平衡常数Kp=； 解题要点 根据平衡时，生成物分压幂之比除以反应物分压幂之比，写出分压常数表达式。 在根据分压=总压×物质的量分数，求出每个物质的分压，再代入计算。 【变式3-1】一定条件下，反应：CH3CH2CH3(g) CH2=CHCH3(g)+H2(g)  △H1=+123.8kJ/mol；丙烷平衡转化率x与平衡常数Kp的关系可表示为：，式中p为系统总压。p分别为0.10MPa和0.010MPa时，丙烷平衡转化率与温度的关系如图所示，其中表示0.10MPa下的关系曲线是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。570℃时，KP= MPa (保留2位有效数字)。 【答案】Ⅱ 0.018 【解析】由关系式可知，温度相同时，p越大，x越小，下的关系曲线是Ⅱ；570℃、时，丙烷平衡转化率x=80%，假设丙烷起始时物质的量为amol，可得三段式： 总物质的量为1.8a，。 【变式3-2】I、的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善，回答下列问题： （1）和都是主要的温室气体。发生催化重整反应 已知时，相关物质的燃烧热数据如下表： 物质 燃烧热 反应的 （2）在恒温恒容装置中通入等体积和，发生上述反应，起始压强为p，的平衡转化率为。达平衡时，容器内总压为 。该反应的平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压×物质的量分数，用、表达，并化为最简式)。 【答案】（1）+247.3 （2） 【解析】（1）根据各物质的燃烧热可得： ①， ② ③ 根据盖斯定律，可得催化重整反应的，故答案为：+247.3； （2）①在恒温恒容装置中通入等体积CO2和CH4，发生反应：CH4(g)+CO2(g)=2H2(g)+2CO(g) △H=+247.3 kJ/mol，起始压强为p，假设反应开始时CO2和CH4的物质的量分别是1 mol，CO2的平衡转化率为α，则根据物质反应转化关系可知反应产生达平衡时，H2、CO的物质的量分别是2α mol，CO2和CH4的物质的量分别是(1-α) mol，此时容器中气体的总物质的量为，在恒温恒容条件下气体的物质的量与压强呈正比，则，解得，即平衡时容器内总压为(1+α)p； ②平衡时各种气体所占的平衡分压分别是：p(CH4)=p(CO2)== ；p(H2)=p(CO)== αp，则该反应的平衡常数Kp=，故答案为：；。 基础达标 1．表中为卤化氢生成的平衡常数，则与反应最完全的卤素是 化学方程式 平衡常数 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】K值越大，说明反应的正向程度越大，HF反应平衡常数最大，F2转化率最大，进行程度最完全，故A正确； 故选：A。 2．下列能使反应的平衡常数改变的是 A．升高温度 B．加催化剂 C．增大氮气的浓度 D．增大压强 【答案】A 【解析】平衡常数只受温度影响，能使反应的平衡常数改变的是升高温度，故选A。 3．下列平衡常数的表达式书写正确的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】化学平衡常数等于生成物的浓度幂次方的乘积与反应物浓度的幂次方的乘积比值，固体和纯液体不代入平衡常数； 【解析】A．该反应平衡常数表达式为：，故A错误； B．该反应平衡常数表达式为：，故B错误； C．该反应平衡常数表达式为：，故C正确； D．该反应平衡常数表达式为：，故D错误； 故选C。 4．在下，和在作催化剂条件下发生反应，的平衡转化率与体系压强的关系如图所示。下列说法正确的是 A．将和置于密闭容器中充分发生反应，放出的热量为 B．平衡常数 C．在恒容体系下，通入过量的空气可提高的转化率 D．平衡时，若升高温度，的比值将减小 【答案】C 【解析】A．与的反应为可逆反应，不可能完全转化，放出的热量小于，故A错误； B．A点和B点平衡时的温度相同，只是压强不同，平衡常数相同，故B错误； C．在恒容体系下，通入过量的空气，平衡正向移动，的转化率提高，故C正确； D．反应放热，升高温度，平衡逆向移动，增大，减小，故的比值将增大，故D错误； 故选C。 5．反应达到平衡后，保持温度不变，再通入O2，重新达到平衡，则新平衡与旧平衡相比的值 A．变小 B．变大 C．不变 D．无法确定 【答案】C 【解析】，K只与温度有关，温度不变，则K不变； 故选C。 6．在恒容密闭容器中反应：   ΔH=-373.4 kJ·mol-1达到平衡状态，以下说法不正确的是 A．及时分离出CO2，使Q减小，Q＜K，因此平衡正向移动 B．及时分离出N2，使Q减小，Q＜K，因此平衡正向移动 C．加入催化剂反应速率增大，∆H增大 D．增加NO浓度，使Q减小，Q＜K，因此平衡正向移动 【答案】C 【解析】A．及时分离出CO2，使生成物CO2浓度减小，N2、反应物的浓度都不变，则Q减小，Q＜K，平衡正向移动，故A项正确； B．及时分离出N2，使c(N2)减小，而其它物质的浓度不变，则Q减小，Q＜K，平衡正向移动，故B项正确； C．加入催化剂，可增大反应速率，但不影响∆H，故C项错误； D．增加NO浓度，反应物浓度增加，而其它物质的浓度不变，使Q减小，Q＜K，因此平衡正向移动，故D项正确； 答案选C。 7．某温度下，CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K1=20，在同一温度下，反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的平衡常数K2为 A．2500 B．50 C．0.02 D．0.05 【答案】D 【解析】互为可逆反应，化学平衡常数互为倒数，所以的平衡常数。 故答案选D。 8．250℃时，将一定量的碳酸氢钠固体置于真空容器中分解，达平衡时，测得体系内总压强为p。则下列叙述正确的是 A．当体系内二氧化碳的物质的量分数不变时，反应达到平衡状态 B．平衡后，继续添加碳酸氢钠，平衡右移，K增大 C．向平衡体系中加入等量的、，平衡左移，K不变 D．250℃时，该反应的化学平衡常数为 【答案】C 【分析】分解方程式为。 【解析】A．该反应属于固体分解反应，混合气体中的体积分数恒为50%，故混合气体中的体积分数不变，不能说明反应达到平衡状态，A错误； B．碳酸氢钠是固体，且根据化学平衡常数，温度不变常数不变，B错误； C．向平衡体系中加入等量的、，生成物浓度增大平衡左移，但温度不变K不变，C正确； D．反应达平衡时体系的总压强为p，则，故该温度下化学平衡常数为，D错误； 故选C。 9．已知下列反应：  ；  ，则反应的平衡常数为 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】设①O2(g)+C(s)⇌CO2(g) K=K1 ，②2C(s)+O2(g)⇌2CO(g) K=，用①×2－②可得2CO(g)+O2(g)⇌2CO2(g)，则平衡常数为，故选A。 10．一定温度下，将和两种气体混合放入体积为的恒容密闭容器中，发生反应，末反应达到平衡，生成，并测得的物质的量浓度为。下列说法错误的是 A． B．A的平衡转化率为 C．此温度下该反应的平衡常数 D．A和B的平衡转化率之比为 【答案】C 【分析】根据已知信息列出三段式。 【解析】A．平衡时C的物质的量浓度为，与D相等，则，A正确； B．平衡时消耗了，则其平衡转化率为，B正确； C．此温度下该反应的平衡常数，C错误； D．平衡时B消耗了，则其平衡转化率为，A和B的平衡转化率之比，D正确； 故选C。 11．在恒温恒容密闭容器中，对于反应，下列说法中正确的是 A．该反应的， B．反应达到平衡后，再通入一定量，达到新平衡时，正向反应速率不变 C．其它条件相同，增大，NO的转化率下降 D．反应的平衡常数可表示为 【答案】A 【解析】A．该反应为放热反应，则，该反应为熵减的反应，则，故A正确； B．反应达到平衡后，再通入一定量，则正反应速率与逆反应速率都增大，重新达到新平衡时正向反应速率增大，故B错误； C．其它条件相同，增大，NO转化率上升，故C错误； D．反应的平衡常数可表示为，故D错误； 故选A。 12．甲醇是一种重要的化工原料，具有开发和应用的广阔前景。工业上使用水煤气(与的混合气体)合成甲醇，反应为。回答下列问题： （1）的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。 ①a 0(填“>”或“<”)，、的大小关系是 (填“>”“<”或“=”)。 ②A、B、C三点的平衡常数的大小关系是 。 ③下列叙述能说明上述反应已达到化学平衡状态的是 (填标号)。 A． B．的体积分数不再改变 C．混合气体的平均摩尔质量不再改变 D．同一时间内，消耗，生成 （2）在温度为T的条件下，往一容积为的密闭容器中，充入与发生反应生成，平衡时，测得物质的量为。 ①温度为T时的化学平衡常数 ，的转化率= 。 ②若以不同比例投料，测得某时刻各物质的浓度，为为、为，此时 (“>”“<”或“=”)。 【答案】（1）＜ ＞ =＞ bc （2）400 50% ＞ 【解析】（1）①升高温度，CO的平衡转化率下降，说明平衡逆向移动，则逆向为吸热反应，正向为放热反应即a＜0，该反应是体积减小的反应，以A、B分析，A到B，CO转化率增大，平衡正向移动，则为加压，因此、的大小关系是＞；故答案为：＜；＞； ②A、B温度相同，则=，C点温度比B点高，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，＞，则A、B、C三点的平衡常数的大小关系是=＞；故答案为：=＞； ③a．，一个正向反应，一个逆向反应，但速率比不等于计量系数之比，故a不符合题意； b．的体积分数不再改变，说明甲醇的量不再改变，则能说明达到平衡，故b符合题意； c．平均摩尔质量等于气体质量除以气体物质的量，气体质量不变，气体物质的量减小，平均摩尔质量增大，当混合气体的平均摩尔质量不再改变，则达到平衡，故c符合题意；d．同一时间内，消耗，生成，都为正向，同一个方向，不能说明达到平衡，故d不符合题意； 综上所述，答案为：bc； （2）①根据得到消耗CO、H2分别为0.15mol、0.3mol，剩余CO、H2分别为0.15mol、0.1mol，的生成量为0.15mol，则温度为T时的化学平衡常数，CO的转化率=；故答案为：400；50%； ②若以不同比例投料，测得某时刻各物质的浓度，CO为0.1mol/L、H2为0.2mol/L、为0.2mol/L，＜400，则平衡要正向移动，此时＞，故答案为：＞。 综合应用 13．在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g) Y(g)，在温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是 A．正反应的活化能大于逆反应的活化能 B．T2下，在O～t1 min内，v(Y)=mol·L-1·min-1 C．M点的正反应速率v正大于W点的逆反应速率v逆 D．M点和W点的化学平衡常数：K(M)>K(W) 【答案】C 【解析】A．根据“先拐先平数值大”知，温度T1>T2，升高温度X的浓度增大，说明平衡逆向移动，则正反应是放热反应，正反应的活化能小于逆反应的活化能，A错误； B．T2下，在O～t1 min内，v(X)=mol·L-1·min-1，相同时间内v(Y)=v(X)=mol·L-1·min-1，B错误； C．随着反应进行，逆反应速率增快，正反应速率减小，同时温度越高化学反应速率越快，温度：T1>T2，M、W都是给定温度下的平衡点，各点的正、逆反应速率相等，所以M点的正反应速率v正大于W点的逆反应速率v逆，C正确； D．因为升高温度平衡逆向移动，所以温度越高平衡常数越小，又M点温度高于W点温度，所以M点和W点的化学平衡常数：K(M)<K(W)，D错误； 故选C。 14．1273K时，发生反应：，反应的平衡常数（是以平衡混合气体分压表示的化学平衡常数），下列说法正确的是 A．若生成需要通入水蒸气1mol B．纯固体浓度可视为定值，将铁片改为铁粉，反应速率不变 C．若反应在水蒸气气流中进行，水蒸气气流不断带走生成物，促进反应正向进行 D．若在密闭容器中加入和，充分反应后，体系处于平衡状态 【答案】C 【解析】A．反应为Fe(s)+H2O(g)=FeO(s)+H2(g) Kp==1.49，因为p(H2)=、p(H2O)=，所以Kp===1.49，当气相中n(H2)=1mol时，气相中还应有0.67 mol的H2O(g)存在以维持平衡，故需通入1.67mol的H2O(g)才能产生1mol H2(g)，故A错误； B．铁粉比铁片表面积更大，反应速率加快，故B错误； C．水蒸气气流带走H2，降低其分压，使Q<Kp，反应正向进行，故C正确； D．Fe的物质的量远小于水，充分反应后，体系中水的物质的量为1mol-0.1mol=0.9mol，氢气为0.1mol，Q====0.11<Kp，未达到平衡，故D错误； 故答案为C。 15．工业中采用双环戊二烯解聚法合成环戊二烯，反应为(g)2(g)　ΔH。将3 mol双环戊二烯通入恒温、容积为1 L的恒容密闭容器中，分别在T1和T2温度下进行反应，起始压强分别为p1和p2，n(双环戊二烯)、n(环戊二烯)随时间t的变化关系如图所示。下列说法错误的是     A．T1>T2 B．ΔH>0 C．T2温度下，当容器总压强p=1.5p2时v正>v逆 D．与恒温相比，绝热条件下的平衡常数小 【答案】C 【解析】A．容器的体积为1L，随着反应的正向进行，n(双环戊二烯)逐浙减小，n(环戊二烯)逐浙增大，根据图像可知，0~1.5min，温度下，(双环戊二烯)(环戊二烯)，温度下，1.5min时，n(双环戊二烯)，则0~1.5min，(双环戊二烯)，则(双环戊二稀)(双环戊二烯)，因此，A正确； B．由图像可知，温度下点处反应不一定处于平衡状态，因此达到平衡时，双环戊二烯转化的物质的量，温度下点处反应已经达到平衡，此时双环戊二稀转化的物质的量为1.5mol，说明升高温度平衡正向移动，即，B正确； C．恒温、恒容条件下，压强之比等于气体物质的量之比，温度下，当容器总压强时，容器中气体总物质的量为4.5mol，设此时双环戊二烯转化了xmol，则，，由图像可知，此时反应处于平衡状态，，C错误； D．该反应为吸热反应，温度越高，平衡常数越大，绝热条件下，随着反应的进行容器内温度逐渐降低，故绝热条件下的平衡常数小于恒温条件，D正确； 故选C。 16．不同温度下，在某一恒容密闭容器中充入一定量的和，发生反应  ，测得的平衡转化率的变化关系如图所示。下列说法错误的是 A．正反应速率： B．平衡常数： C．若混合气体的平均摩尔质量不再随时间改变时，表明反应达到平衡状态 D．a点时，再向容器中通入一定量的，的平衡转化率一定增大 【答案】D 【解析】A．该反应的正反应放热，同一压强下，降低温度，平衡正向移动，的平衡转化率增大，所以，同一压强下，升高温度，反应速率加快，所以正反应速率：，A正确； B．平衡常数只跟温度有关，该反应的正反应放热，温度降低，平衡正向移动，平衡常数增大，因，则，B正确； C．由可知，反应前后均为气体，遵循质量守恒定律，所以混合气体总质量为定值，平衡之前混合气体的总物质的量随时间改变，所以混合气体平均摩尔质量不再随时间而改变时，能说明反应达到平衡，C正确； D．点时，再向容器中通入一定量的，氢气的转化率会增大，的平衡转化率将减小，D错误； 故选D。 17．一定温度下，向某1L恒容密闭容器中充入1.0mol发生反应 ，测定实验数据得到和的曲线如图所示。下列说法错误的是 A．的分解反应在高温条件下能自发进行 B．若平衡时压缩容器体积，反应重新达到平衡，曲线Ⅰ的g点可能变为c点 C．若平衡时升高温度，反应重新达到平衡，曲线Ⅱ的h点可能变为e点 D．该温度下，反应的平衡常数 【答案】B 【解析】A．由题可知，的分解反应是熵增的吸热反应，，，根据判断，若自发进行，须在高温条件下，故A正确； B．若平衡时压缩容器体积，、都增大，则曲线Ⅰ的g点应变为b点，故B错误； C．该反应为吸热反应，升高温度，平衡正移，减小，且温度升高反应速率加快，曲线Ⅱ的h点可能变为e点，故C正确； D．根据g、h点的数据可知，该温度下反应的平衡常数，故D项正确； 故答案为B。 18．恒温条件下向体积为的恒容密闭容器内充入和，加入催化剂后开始反应，压力计监测到容器内压强变化如下： 反应时间/min 0 5 10 15 20 30 压强/MPa 25.2 21.6 19.0 17.4 16.8 16.8 （1）下列说法正确的是_______。 A．当时，反应达到平衡 B．容器内气体的平均相对分子质量不变，则反应达到平衡 C．在恒温恒容的平衡体系中充入气，甲醇的产率升高 D．改变催化剂，反应物的平衡转化率不变 （2）从反应开始到时，CO的平均反应速率为 。 （3）其它条件不变，向容器中充入和，则的平衡转化率 A．变大　　　B．变小　　　C．不变 （4）为了研究和的最佳投料比，恒温下将置于恒容密闭容器，改变的进料量进行实验，测得平衡时甲醇的体积分数变化如图所示。判断、、三点平衡转化率的大小顺序为 。 （5）甲醇脱水可制备新型能源二甲醚。某温度下，向密闭容器中加入甲醇发生反应，时测得各组分的浓度为，，。已知该温度下的平衡常数，则时 (选填“>”、“＜”或“=”)，理由是： 。 【答案】（1）BD （2） （3）A （4）c>b>a （5）＞ t min时，浓度积Q=，说明反应正向进行，故＞ 【解析】（1）A．恒容密闭容器内充入1molCO和2molH2，达到平衡状态时，各物质的物质的量之比与起始投料和反应的转化程度有关，不能说明正逆反应速率相等，不能判定反应达到平衡，A错误； B．反应无固体物质参与，正反应气体物质的量减小，平均相对分子量增大，故容器内气体的平均相对分子质量不变，则反应达到平衡，B正确； C．在恒温恒容的平衡体系中充入氩气，各物质的浓度不变，平衡不移动，甲醇的产率不变，C错误； D．催化剂不改变平衡，故改变催化剂，反应物的平衡转化率不变，D正确； 故选BD； （2）从反应开始到20min时，列出三段式： 恒容密闭容器，压强之比等于气体物质的量之比，，x=0.5mol，故从反应开始到20min时，CO的平均反应速率为v(CO)=； （3）正反应是气体体积减小的反应，恒容条件下，其它条件不变，向容器中充入2molCO和4mol H2，由于气体投入的比例相同，总物质的量增大，相当于总压强增大，有利于平衡正向移动，故CO平衡转化率提高，故选A； （4）lmol CO置于恒容密闭容器，根据勒夏特列原理，H2的进料量越大，CO平衡转化率越高，故a、b、c三点CO平衡转化率的大小顺序为c>b>a； （5）根据反应，平衡常数表达式K=，将t min时，测得的各组分浓度代入表达式得浓度积Q=，说明反应正向进行，故＞； 拓展培优 19．已知反应在某条件下的速率方程为，是速率常数，与温度、催化剂有关，与浓度无关)。该反应的相对能量变化如图1所示，速率常数的对数(lgk)与温度的倒数的关系如图2所示。下列叙述错误的是 A．   B．其他条件不变，增大 逆反应的瞬时速率立即增大 C．若平衡常数，，则该条件下 D．图2中直线①代表与的关系 【答案】D 【解析】A．由图1知，  ，A正确； B．他条件不变，增大 ，逆反应速率，增大时，瞬时增大，B正确； C．平衡时，即 ，故,代入，，得，C正确； D．由图1知，，为放热反应，降低温度，T减小，增大，平衡正向移动，增大，即增大，增大，即减小得更慢，减小得更快，由图2知，②的斜率更大，减小得更快，直线②代表与的关系，D错误； 故选D。 20．用和焦炭为原料经反应Ⅰ、Ⅱ得到，是我国科研人员提出的绿色环保新路线。 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅰ、Ⅱ的与温度的关系曲线如图所示。 下列说法错误的是 A． B．反应   C．时，的平衡常数 D．保持不变，假定密闭容器中只发生反应Ⅰ，若将容器体积压缩到原来的，重新建立平衡后，反应速率会增大 【答案】D 【解析】A．由图像可知，对于反应Ⅱ，随着温度升高，lgK增大，即平衡常数K增大。根据化学平衡移动原理，升高温度平衡向吸热方向移动，平衡常数增大说明平衡正向移动，所以正反应是吸热反应，正反应，A正确； B．根据盖斯定律，将反应反应Ⅰ：与反应Ⅱ：相加，可得，所以，B正确； C．在时，反应Ⅰ的，则；反应 Ⅱ 的，则，对于反应（由反应Ⅰ与反应Ⅱ相加得到 ），其平衡常数，C正确； D．由图可知，时反应Ⅰ的，，若将容器体积压缩到原来的，由于温度没有改变，重新建立平衡后，，故CO浓度没有改变，反应速率不变，错误； 故选D。 21．向某恒容密闭容器中充入等物质的量的PCl3(g)和Cl2(g)，发生如下反应：PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)，测得不同温度下PCl3(g)的转化率α与时间的关系如图所示。其速率方程为v正=k正·c(PCl3)·c(Cl2)，v逆=k逆·c(PCl5)(k正、k逆是速率常数，只与温度有关)。下列说法错误的是 A．该反应的ΔH>0 B．M点：> C．升高温度，k正增大的倍数小于k逆增大的倍数 D．T1时，若平衡体系中c(Cl2)=0.25 mol·L-1，则=16 【答案】A 【解析】A．由图示可知，先拐先平数值大，温度：T2>T1，温度越高PCl3的平衡转化率越低，平衡逆向移动，正反应放热，ΔH<0，A错误； B．M点还未达到平衡，反应正向进行，v正>v逆，即k正·c(PCl3)·c(Cl2)>k逆·c(PCl5)，变换得，B正确； C．正反应放热，升温平衡逆向移动，k逆增大倍数大于k正增大倍数，C正确； D． T1时，PCl3平衡转化率为80%，c(Cl2)=0.25 mol·L-1，设氯气与PCl3起始物质的量为y mol，体积为1 L，利用三段式可求： 则，D正确； 答案选A。 22．二氧化碳催化加氢可以合成甲醇、乙烯等有机化合物，有利于推进“碳达峰”和“碳中和”。回答下列问题： （1）催化加氢制甲醇的总反应为  ，该反应在起始物时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为，在下的、在下的如图所示。 ①图中对应等压过程的曲线是 (填a或b)。 ②当时，的平衡转化率 ，反应条件可能为 或 。 （2）催化加氢生成乙烯和水是综合利用的热点研究领域。 ①该反应的化学方程式为，当反应达到平衡时，若增大压强，则 (填“变大”、“变小”或“不变”)。 ②理论计算表明，原料初始组成，在体系压强为，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。 图中表示的变化的曲线是 (填a、b、c或d)，根据图中点，计算该温度时反应的平衡常数 (列出计算式，以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 【答案】（1）b （2）变大 d 【解析】（1）①该反应是气体体积的放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数减小，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的物质的量分数增大，则图中对应等压过程的曲线是b，故答案为：b； ②设起始氢气为3mol、二氧化碳为1mol，平衡时乙烯的物质的量为amol，由题意可建立如下三段式： 由甲醇的物质的量分数为0.1可得：=0.1，解得a=，则二氧化碳的转化率约为33.3%；由图可知，甲醇的物质的量分数为0.1时，恒压条件时，温度为210℃，恒温条件下，压强为9×105Pa，故答案为：33.3%；210℃、5×105Pa；250℃、9×105Pa； （2）①该反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，乙烯的物质的量变大，故答案为：变大； ②由原料初始组成中二氧化碳和氢气的物质的量比与化学计量数比相等可知，任何温度下，二氧化碳和氢气的物质的量比始终为1：3，则a、b、c、d分别表示氢气、水蒸气、二氧化碳、乙烯的变化的曲线；由图可知，氢气和水蒸气的物质的量分数都为0.39，由方程式可知，二氧化碳的物质的量分数为、乙烯的物质的量分数为，则该温度时反应的平衡常数，故答案为：d；。 23．甲醇是一种重要的化工原料，具有开发和应用的广阔前景。工业上使用水煤气(CO与)的混合气体)转化成甲醇，反应为。 （1）CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。 ①A、B两点压强的大小关系是 (填“>”“<”或“=”)。 ②A、B、C三点的平衡常数的大小关系是 。 （2）在压强时，往一容积为2L的密闭容器内，充入与发生反应。 ①平衡时的体积分数是 ；平衡后再加入1.0molCO后重新到达平衡，则CO的转化率 (填“增大”“不变”或“减小”)。 ②若压强恒定为p，则平衡常数 (用气体平衡分压代替气体平衡浓度计算，分压=总压×气体的物质的量分数，整理出含p的最简表达式)。 【答案】（1）< KA=KB>KC （2）25% 减小 【解析】（1）①反应是气体体积减小的反应，在温度相同时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，则<； ②由图可知，压强一定时，温度升高，CO的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则该反应正向，所以随着温度升高，该反应平衡常数减小，则A、B、C点平衡常数关系是KA=KB>KC； （2）①在T2℃、p2压强时，往一容积为2L的密闭容器内，充入0.3molCO与0.4molH2发生反应，平衡时CO的平衡转化率为0.5，列出三段式： ， 平衡时氢气的体积分数为；平衡后再加入1.0molCO，平衡正向移动，但CO的转化率减小； ②结合①中三段式，p(CO)=，p(H2)=，p(CH3OH)=，该温度下平衡常数Kp=。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$