专题01 化学平衡常数、转化率等的分析与计算（重难点讲义） 化学沪科版2020选择性必修1

专题01 化学平衡常数、转化率等的分析与计算 1.通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的概念，并能分析推测其相关应用 2.掌握化学平衡中三段式计算的方法 3.通过三段式，平衡常数计算物质转化率 一、化学平衡常数 1、化学平衡常数的概念与表达式 (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(简称平衡常数)，用符号K表示 (2)表达式 对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) (固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中) 2、化学平衡常数的意义 (1)平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度) (2)K值越大，表示反应进行得越完全，反应物的转化率越大，当K＞105时，该反应就进行的基本完全了。K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物的转化率越小。当K＜10－5时，该反应很难发生 3、化学平衡常数的影响因素 (1)内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素 (2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度无关，与压强无关 4、化学平衡常数表达式的书写 (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 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 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＝ 5、化学平衡常数的应用 (1)判断反应进行的程度：K值越大，该反应进行得越完全，反应物的转化率越大；反之，就越不完全，转化率越小 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 (2)判断可逆反应的热效应 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 如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数与温度的关系如下，由下表数据分析可知：温度升高，K值减小，则正反应为放热反应 T/K 373 473 573 673 773 K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103 (3)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 对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示，即Q＝ 当Q＝K时，反应处于平衡状态，v正＝v逆 当Q＜K时，反应向正反应方向进行，v正＞v逆 当Q＞K时，反应向逆反应方向进行，v正＜v逆 二、考查利用K计算平衡浓度和反应物的转化率 依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度)，从而计算反应物的转化率。对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，反应物A的转化率可以表示为α(A)＝×100%＝×100%＝×100% 三、化学平衡的有关计算——三段式法进行化学平衡的有关计算 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) ①平衡常数K＝ ②平衡时A的物质的量浓度：c(A)＝ mol·L－1。 ③平衡时A的转化率：α＝×100%，A、B的转化率之比为α(A)∶α(B)＝∶ ④平衡时A的体积分数：φ(A)＝×100% ⑤平衡时和开始时的压强比：＝ ⑥混合气体的密度：ρ(混)＝ g·L－1 ⑦平衡时混合气体的平均摩尔质量：＝ g·mol－1 ⑧生成物产率＝×100% 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： 四、平衡转化率 1.定义 某一反应物的平衡转化率α等于该物质在反应中已转化的量(如物质的量、物质的量浓度等)与该物质起始总量的比值。 2.表达式 平衡转化率α＝×100% 对于反应aA＋bBcC＋dD，反应物A的平衡转化率为α(A)＝×100%，式中c0(A)和c(A)分别表示A的初始浓度和A的平衡浓度。 3.意义 反应的平衡转化率能表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。 题型01三段式计算平衡常数 【典例】是硅生产工艺的重要中间物，制备原理为。向恒容密闭容器中充入等物质的量的和，仅发生上述反应，不同温度（）和不同投料量下，测得平衡时压强对数和的关系如图所示。 下列叙述正确的是 A． B．温度为时该反应的化学平衡常数为 C．的平衡转化率：c点大于b点 D．b点混合气体的压强是a点的10倍 【变式】利用臭氧可除去室内的HCHO(甲醛)。一定条件下，将2molHCHO(g)和2.5mol(g)充入一密闭容器中发生反应。实验测得HCHO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示，已知为用平衡分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数。下列说法错误的是 A．该反应的△H<0 B． C．M点的压强平衡常数 D．及时移出(g)可增大HCHO的平衡转化率 题型02 平衡常数的比较 【典例】在体积为和的两个密闭容器中，均充入和，光照条件下发生反应：，测得的平衡转化率随温度(T)的变化关系如图所示。下列说法错误的是 A． B．三点的平衡常数： C．℃时，往的容器中再充入和，的转化率下降 D．图中a、b点的气体压强之比为 【变式】450℃时，向某恒容密闭容器中充入、，控制适当条件使其发生反应：  ，反应在时达到平衡且此时的物质的量浓度为。下列分析错误的是 A．的平衡转化率为80% B．500℃时，该反应的平衡常数小于80 C．向平衡体系中充入和后，容器中 D．平衡时压强是反应开始前的0.75倍 题型03 转化率的计算 【典例】常温下，在溶液中加入KI溶液，发生反应：①  慢反应；②  快反应。溶液中含碘粒子浓度随变化如图所示。 下列叙述正确的是 A．代表与的关系 B．点时，转化率约为 C．在反应①中，氧化剂、还原剂的物质的量之比为2：1 D．向混合液中滴加淀粉溶液，溶液可能不变蓝 【变式】将和充入2L密闭容器中发生如下反应：，2min后达到平衡时生成，测得Q的浓度为，下列叙述正确的是 A．a的值为3 B．Y的转化率为60% C．反应速率 D．平衡时X的浓度为 题型04 多反应平衡常数间关系 【典例】氢能的开发利用是实现双碳目标的重要途径。以C、和CaO为原料制氢时，涉及主要反应(忽略其他副反应)如下： ①    △H>0     ②    △H＜0     ③    △H＜0     恒压下，反应体系达平衡时，气体CO、和的物质的量分数随温度的变化关系如图所示。图示温度范围内C(s)已完全反应，(s)在温度时完全分解，在温度时气体总物质的量为4.0mol。下列说法错误的是 A．的平衡常数 B．温度时，的物质的量为0.5mol C．当温度高于时，随温度升高CO的物质的量分数逐渐增大 D．温度时若向平衡体系中通入少量(g)，重新达平衡后，增大 【变式】氢能是清洁的绿色能源，CH4和H2O(g)催化重整是一种有效的制氢方法。主要反应原理如下： ①   ②   ③   其中反应①②的平衡常数随温度变化如图所示，下列说法正确的是 A．相同条件下， B．反应①的△H<0，反应②的ΔH>0 C．达平衡后增大反应体系压强，变小，但不变 D．生产过程中增加混合气中H2O(g)的体积分数，可提高CH4的平衡转化率 题型05 平衡常数综合题 【典例】天然气、石油钻探过程会释放出CO2、H2S等气体。某种将CO2和H2S共活化的工艺涉及如下反应： ①　 ②　 ③　 ④　 回答下列问题： (1)已知：298K时，18g气态水转化为液态水释放出44kJ的能量；H2S(g)的标准摩尔燃烧焓(△H)为-586kJ·mol-1，则COS(g)的标准摩尔燃烧焓()为 kJ·mol-1，反应②在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 (2)一定条件下，向起始压强为200kPa的恒容密闭容器中通入等物质的量的CO2(g)和H2S(g)混合气体，发生上述反应，25min时，测得体系总压强为210kPa，S2(g)的平均反应速率为 kPa·min-1.达到平衡时，测得体系总压强为230kPa，，此时H2S(g)的平衡转化率为 ，反应②的标准平衡常数 (已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中，、、、为各组分的平衡分压)。 【变式】氢能是一种非常清洁的能源，氨分解制备氢气是一种技术先进和经济可行的工艺。回答下列问题： (1)已知断裂、、分别需要吸收、、的能量。则分解生成和需要 (填“吸收”或“放出”) 的能量。 (2)一定条件下的密闭容器中，发生氨的分解反应：，下列情况能说明该反应一定达到化学平衡的是___________(填字母)。 A．的质量保持不变 B．的含量保持不变 C． D．、、的物质的量之比为 (3)恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应，测得不同起始浓度和催化剂表面积下的浓度随时间的变化如下表所示： 编号 时间/min c(NH3)/()表面积/cm2 0 20 40 60 80 I a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80 II a 1.20 0.80 0.40 x III 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40 ①实验I中，用浓度变化表示的平均反应速率 。 ②实验III达到平衡后，的体积分数约为 (保留三位有效数字)。 ③为提高该反应的速率，下列措施可行的是 (填字母)。 A．增加氨气的浓度　　　　　　　　　　　　B．适当提高反应的温度 C．增加催化剂的表面积　　　　　　　　　　D．恒温恒容充入使压强增大 【巩固训练】 1．将 和8 molH2充入容积为2L 的密闭容器中，分别在 温度下发生反应 的物质的量随时间变化关系如下表所示： T1 T2 0 5min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min 8.0mol 3.5mol 2.0 mol 2.0 mol 1.7 mol 1.5mol 1.5mol 下列说法错误的是 A．改变温度，该反应的限度随之改变 B．T1温度下，平衡时CO2的体积分数为40% C．T2温度下， 20~25 min内 D．保持其他条件不变，充入N₂使压强变大，可以加快该化学反应速率 2．CO2加氢转化为二甲醚(CH3OCH3)的主要反应(忽略其他副反应)为： Ⅰ．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH1=-49.1kJ·mol-1 Ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)   ΔH2=+41.2kJ·mol-1 Ⅲ．2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)   ΔH3=-23.4kJ·mol-1 在3.0MPa的恒压密闭容器中充入5.4mol H2和2mol CO2发生上述反应，CO2的平衡转化率、CH3OCH3和CO生成物的选择性随温度变化如图所示。已知：生成物R的选择性=×100%。下列说法不正确的是 A．曲线b表示CH3OCH3的选择性 B．高于280℃后，温度对反应Ⅱ的影响程度大于反应Ⅰ C．350℃，达到平衡时，容器内H2O的物质的量小于1.7mol D．为提高二甲醚的产率，需要研发在低温区的高效催化剂 3．将4 mol A气体和2 mol B气体置于1 L的密闭容器中，混合后发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，若经2 s后测得C的浓度为1.2 mol·L-1，下列说法正确的是 A．用物质A表示2 s末的反应速率为0.6 mol·L-1·s-1 B．反应后的压强是开始时的1.2倍 C．2 s末物质A的转化率为70% D．此时C的产率为30% 4．某温度下，将等物质的量的气体A、B混合于2L的恒容密闭容器中，发生如下反应：，经2min后测得B的物质的量分数为25%，以D表示的反应速率，下列说法正确的是 A．2min时，B的浓度为1.5mol/L B．反应时，向容器中通入氦气，容器内压强增大，化学反应速率加快 C．A、B起始物质的量均为3mol D．若混合气体的平均相对分子质量不变，则表明该反应已达到平衡状态 5．在一定条件下发生反应：2A(g)＋2B(g)xC(g)＋2D(g)，在2 L密闭容器中，把4 mol A和2 mol B混合，2 min后达到平衡时生成1.2 mol C，又测得反应速率vD=0.2 mol·L-1·min-1，下列说法正确的是 A．A和B的转化率均是20% B．x=3 C．平衡时A的物质的量为2.8 mol D．平衡时气体压强比原来减小 【答案】B 【分析】在2 L固定容积的密闭容器中，把4 molA和2molB混合，2min后达到平衡时生成1.2molC，测得反应速率v(D)=0.2mol/(L·min)，则生成D的物质的量为0.2mol/(L·min)×2min×2L=0.8mol，则可建立下列三段式： ，据此分析； 6．T温度下，在1L刚性密闭容器中投入X和Y各1mol，发生下列反应，部分物质的物质的量分数随时间的变化如图所示(近似认为反应Ⅱ建立平衡后，反应Ⅱ始终处于平衡状态)。下列说法错误的是 A．速率常数k1<k2 B．反应Ⅱ的平衡常数Kc= C．体系达到平衡后，再加入X和Y各1mol，Z的平衡产率增大 D．T温度下，使用选择性催化反应Ⅱ的催化剂，W的物质的量分数新峰值点可能是a 7．挥发性有机物的减排与控制已成为我国当前阶段大气污染治理的重点工作之一，通过催化氧化法去除乙酸乙酯的过程主反应如下：，一定温度下，将不同量的原料通入恒压密闭容器中只发生上述反应，平衡时热量变化如下表： 实验编号 初始投入量/mol 平衡时热量变化 ① 2 10 0 0 放热2akJ ② 0 0 4 5 吸热2bkJ ③ 0 0 4 4 吸热2ckJ 下列说法正确的是 A．选择高效催化剂可以提高乙酸乙酯氧化反应的选择性和平衡转化率 B．该反应低温自发 C．该反应的 D．向实验②平衡后的体系中通入，的平衡转化率比③中的大 8．某恒温环境下，体积均为的三个密闭容器甲、乙、丙中，加入催化剂后，与加热至600℃发生反应。三个容器中起始投料如表所示。下列说法正确的是 物质 甲 乙 丙 1 0 2 2 0 4 0 2 0 A．三个容器中反应的平衡常数大小不相等 B．达到平衡时，丙容器中的大于乙容器中的的2倍 C．后甲容器达到平衡，测得气体压强为反应前的90%，则内的平均反应速率为 D．若丙容器中的平衡转化率为80%，则丙容器中反应平衡常数 9．在恒温、恒容的密闭容器中发生反应：，实验测得三组数据如下： 容器编号 起始时各物质的物质的量 达到平衡时体系的能量变化 ① 1 4 0 0 0.8a ② 0.5 3.5 0.5 0.5 b ③ 1 1 2 2 c 下列说法错误的是 A．①达平衡后，的转化率为20% B．达平衡后，的体积分数：①>② C．③起始时反应速率：(正)(逆) D．达到平衡时③中能量变化： 10．是硅生产工艺的重要中间物，制备原理为。向恒容密闭容器中充入等物质的量的和，仅发生上述反应，不同温度和不同投料量下，测得平衡时压强对数和的关系如图所示。 下列叙述正确的是 A． B．温度为时该反应的化学平衡常数为 C．的平衡转化率：c点大于b点 D．b点混合气体的压强是a点的10倍 11．向某密闭容器中充入一定量的和，在催化剂作用下发生反应：，测得的转化率与温度的关系如图所示，其中两条曲线分别表示反应到时的转化率以及的平衡转化率。下列说法正确的是 A．曲线Ⅰ表示反应到时的转化率 B．反应温度为时，后，容器中的物质的量不再增加 C．在反应温度低于时，延长反应时间不能缩小图中阴影部分的面积 D．若时，测得容器中和的浓度相等，则的转化率为 12．向10 L恒容密闭容器中充入2 mol CO和1 mol SO2，发生反应：2CO(g) + SO2(g)⇌S(g) + 2CO2(g) ΔH = 8 kJ·moL−1。CO和CO2的平衡体积分数(φ)与温度(T)的变化关系如下图所示。 (1)图中表示CO的平衡体积分数与温度的变化关系的曲线为 (填“L1”或“L2”)。 (2)T1 ℃时，SO2的平衡转化率α1 = ，反应的平衡常数K1 = 。 (3)只改变下列条件，既能加快该反应的反应速率，又能增大CO的平衡转化率的是_______。 A．增大压强 B．充入一定量的H2S C．充入一定量的SO2 D．加入适当催化剂 (4)向起始温度为T1 ℃的10 L绝热容器中充入2 mol CO和1 mol SO2，发生反应，平衡常数K2 K1(填“>”、“＜”或“=”)，理由为 。 【强化训练】 13．A、B均为1L的恒容密闭容器，向容器A中充入和，向容器B中充入1mol和mol，在催化剂存在下发生反应：，测得的平衡转化率随温度的变化如图所示。已知温度为873K时，容器A中反应在5min时到达c点。下列说法正确的是 A．、两点对应的平衡常数： B．扩大容器体积可以加快反应速率，并提高的转化率 C．873K时，容器A中内CO的化学反应速率为 D．容器B中充入的物质的量 14．425℃时，在两个容积为1L的恒容密闭容器中分别发生化学反应，物质的浓度随时间的变化如图所示。下列叙述错误的是 A．图1中t0时，三种物质的物质的量相等 B．图1中平衡时，H2的转化率约为21% C．图2所表示的容器中气体由无色逐渐变为紫色 D．图1、2中，当c(HI)=3.16时，两容器中的反应均达到平衡状态 15．一碘甲烷(CH3I)热裂解可制取乙烯等低碳烯烃化工原料，CH3I热裂解时发生如下反应。 反应：   反应：   反应：   在500kPa条件下，起始投料1molCH3I(g)，发生反应、、，反应温度对平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯物质的量分数的影响如图所示。 下列说法正确的是 A．温度较低时，可以使用合适的催化剂来提高反应中乙烯的平衡转化率 B．在上述条件下，随温度升高，反应、的平衡逆向移动 C．体系温度为715K，平衡时反应、消耗乙烯的物质的量之比为3：4 D．在500kPa、1000K条件下，若向平衡体系中再通入1molCH3I(g)，重新达到平衡后，分压增大 16．T℃，在容积为2L的密闭容器中发生反应  ，平衡时C生成0.8mol；反应过程中A，B随时间的变化关系如图所示。下列说法。正确的是 A．前12s内， B．当表明反应达平衡状态 C．化学计量数之比 D．开始至平衡反应放出的热量为0.2QkJ 17．恒容密闭容器中和一定量反应：。按投料比1:3或1:3.5，的平衡转化率与温度关系如图。下列说法正确的是 A． B．反应速率： C．点对应的化学平衡常数： D．当混合气体的密度不变时，该反应达到平衡状态 18．逆水煤气变换体系中存在以下两个反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 在恒容条件下，按投料比进行反应，平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是 A．M点反应I的平衡常数 B．N点的物质的量是的3倍 C． D．若按投料，则曲线上交点M应向a点方向移动 19．制备过程中的主要反应为： 反应I： 反应Ⅱ： 其他条件不变，向恒容密闭容器中通入混合气体的转化率与温度关系曲线如图所示，曲线分别表示平衡转化率与一段时间内在催化剂作用下的转化率。下列说法正确的是 A．曲线②代表平衡转化率 B．A点反应Ⅱ的平衡常数，则平衡体系中 C．800℃时，Ar的体积分数不变，提高使的平衡转化率达到B点的值 D．900~1000℃，随着温度升高将不断增大 20．在恒温恒容密闭容器中投入一定量的Li4SiO4和CO2，发生反应：Li4SiO4(s)+CO2(g)=Li2SiO3(s)+Li2CO3(s)  ΔH。不同温度T1、T2下，c(CO2)随时间(t)的变化曲线如图所示，下列说法正确的是 A．ΔH>0 B．从体系中移出一部分Li2CO3，平衡正向移动 C．M点时再充入少量CO2，CO2的平衡转化率增大 D．达到平衡时，以CO2表示的速率：v正(T1)<v正(T2) 21．已知，在一定条件下苯乙炔(Ph-C≡CH)与HCl发生催化加成反应，得到产物a和b，反应过程中物质转化关系与能量变化如图所示。下列说法不正确的是 A．反应Ⅲ为放热反应 B．反应未达平衡，升高温度，产物b的比例会升高 C．可通过及时分离产物a的方法提高a的产率 D．平衡时产物选择性：产物a>产物b 22．将4mol A和2mol B在2L的密闭容器内混合，并在一定条件下发生如下反应：，若经2s后测得C的浓度为，现有下列几种说法，其中正确的是 A．用物质A表示的反应的平均速率为 B．用物质B表示的反应的平均速率为 C．2s末物质A的转化率为30% D．2s末物质B的浓度为 23．合成氨反应为  ，当反应器中按投料后，分别在三个不同温度下反应达到平衡时，得到混合物中的物质的量分数随压强的变化曲线a，b，c如图所示。下列说法正确的是 A．曲线a对应的温度最高 B．M点对应的转化率为75% C．加催化剂能提高的平衡转化率 D．平衡常数 24．在体积固定的密闭容器中发生反应：，化学平常衡数和温度的关系如下表所示。下列说法不正确的是 T/°C 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 A．该反应是吸热反应 B．数值越大，反应正向进行的程度越大 C．当时，反应达到化学平衡状态 D．为时，各物质的平衡浓度符合 25．恒温条件下，分别向体积为1L、2L的两个密闭容器(分别编号为Ⅰ、Ⅱ)中充入1molC2H6发生C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)，10min后测得剩余两个容器中C2H6的浓度分别为0.5mol/L、0.2mol/L，下列说法不正确的是 A．平均反应速率：I>Ⅱ B．该条件下，平衡常数的值K=0.5 C．两个均达到平衡状态 D．此条件下，容器I达到平衡时，平衡转化率为50% 26.Ⅰ.合成气(和)制醇是煤、天然气等非石油基碳资源的高值化转化的重要途径之一，已知合成气制甲醇的反应为。 (1)该反应的平衡常数表达式为 。 (2)若正反应活化能，则逆行反应活化能 (用含的代数式表示)。 (3)向四个容积均为的容器中分别充入1molCO和nmolH2，n值分别为1.4、1.7、1.8、2.0时的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。 ①表示n=1.7的是曲线 ②温度下，投料比时，反应达到平衡后混合气体中氢气的物质的量分数= %(精确到小数点后1位)。 Ⅱ．工业生产中可以以与为原料制备清洁能源甲醇：。 (4)在2L容器中充入2mol和6mol，反应10min后，CH3OH的物质的量为1mol，则0~10min内，CO2的平均反应速率为 。 (5)一定温度下，在固定容积的密闭容器中发生上述反应，下列能判断该反应达到平衡状态的是_______。 A．容器中的压强不再改变 B．混合气体的密度不再改变 C． D．与的物质的量之比保持不变 Ⅲ．氧化碳催化加氢制甲醇，能助力“碳达峰”，涉及反应有： 反应① 反应② 反应③ (6)反应③自发进行的条件是 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)。 (7)在下，和按物质的量之比为进行投料，只发生反应①和反应③，平衡时CO和在含碳产物中的物质的量分数及转化率随温度的变化如图所示。 ①图中b代表的物质是 。 ②q曲线在250℃之前随温度升高而减小的原因是因为：250℃之前反应 (填①或③)主反应。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题01 化学平衡常数、转化率等的分析与计算 1.通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的概念，并能分析推测其相关应用 2.掌握化学平衡中三段式计算的方法 3.通过三段式，平衡常数计算物质转化率 一、化学平衡常数 1、化学平衡常数的概念与表达式 (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(简称平衡常数)，用符号K表示 (2)表达式 对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) (固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中) 2、化学平衡常数的意义 (1)平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度) (2)K值越大，表示反应进行得越完全，反应物的转化率越大，当K＞105时，该反应就进行的基本完全了。K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物的转化率越小。当K＜10－5时，该反应很难发生 3、化学平衡常数的影响因素 (1)内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素 (2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度无关，与压强无关 4、化学平衡常数表达式的书写 (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 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 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＝ 5、化学平衡常数的应用 (1)判断反应进行的程度：K值越大，该反应进行得越完全，反应物的转化率越大；反之，就越不完全，转化率越小 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 (2)判断可逆反应的热效应 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 如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数与温度的关系如下，由下表数据分析可知：温度升高，K值减小，则正反应为放热反应 T/K 373 473 573 673 773 K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103 (3)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 对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示，即Q＝ 当Q＝K时，反应处于平衡状态，v正＝v逆 当Q＜K时，反应向正反应方向进行，v正＞v逆 当Q＞K时，反应向逆反应方向进行，v正＜v逆 二、考查利用K计算平衡浓度和反应物的转化率 依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度)，从而计算反应物的转化率。对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，反应物A的转化率可以表示为α(A)＝×100%＝×100%＝×100% 三、化学平衡的有关计算——三段式法进行化学平衡的有关计算 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) ①平衡常数K＝ ②平衡时A的物质的量浓度：c(A)＝ mol·L－1。 ③平衡时A的转化率：α＝×100%，A、B的转化率之比为α(A)∶α(B)＝∶ ④平衡时A的体积分数：φ(A)＝×100% ⑤平衡时和开始时的压强比：＝ ⑥混合气体的密度：ρ(混)＝ g·L－1 ⑦平衡时混合气体的平均摩尔质量：＝ g·mol－1 ⑧生成物产率＝×100% 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： 四、平衡转化率 1.定义 某一反应物的平衡转化率α等于该物质在反应中已转化的量(如物质的量、物质的量浓度等)与该物质起始总量的比值。 2.表达式 平衡转化率α＝×100% 对于反应aA＋bBcC＋dD，反应物A的平衡转化率为α(A)＝×100%，式中c0(A)和c(A)分别表示A的初始浓度和A的平衡浓度。 3.意义 反应的平衡转化率能表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。 题型01三段式计算平衡常数 【典例】是硅生产工艺的重要中间物，制备原理为。向恒容密闭容器中充入等物质的量的和，仅发生上述反应，不同温度（）和不同投料量下，测得平衡时压强对数和的关系如图所示。 下列叙述正确的是 A． B．温度为时该反应的化学平衡常数为 C．的平衡转化率：c点大于b点 D．b点混合气体的压强是a点的10倍 【答案】D 【分析】根据题干信息，可得到反应的平衡常数，回答下列问题； 【详解】A．由图可见，在同样的 p () 下，曲线上的 p (HCl) 大于 曲线，说明温度升高，化学平衡常数增大，该反应为吸热反应(ΔH > 0)，A 错误； B．时平衡常数为，B 错误； C．由A可知，该反应为吸热反应(ΔH > 0)，升高温度反应物平衡转化率增大，平衡转化率c 点大于 b 点，C错误; D．点 a 与点 b 在同一温度 下，a点，b点，故 b 点的总压恰为 a 点的 10 倍，D 正确； 故答案为：D。 【变式】利用臭氧可除去室内的HCHO(甲醛)。一定条件下，将2molHCHO(g)和2.5mol(g)充入一密闭容器中发生反应。实验测得HCHO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示，已知为用平衡分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数。下列说法错误的是 A．该反应的△H<0 B． C．M点的压强平衡常数 D．及时移出(g)可增大HCHO的平衡转化率 【答案】C 【详解】A．升高温度，HCHO的平衡转化率降低，说明升温平衡逆向移动，则该反应的△H<0，A正确； B．水是液体，该反应气体分子数减小，温度不变时，增大压强平衡正向移动，HCHO的平衡转化率增大，则p1>p2>p3，B正确； C．M点列出三段式：，平衡时气体总物质的量是，M点的压强平衡常数Kp=≈，C错误； D．及时移出O2(g)，减小生成物浓度，平衡正向移动，HCHO的平衡转化率增大，D正确； 故选C。 题型02 平衡常数的比较 【典例】在体积为和的两个密闭容器中，均充入和，光照条件下发生反应：，测得的平衡转化率随温度(T)的变化关系如图所示。下列说法错误的是 A． B．三点的平衡常数： C．℃时，往的容器中再充入和，的转化率下降 D．图中a、b点的气体压强之比为 【答案】D 【分析】根据定一议二原则，当温度一定时，改变体积，三氯甲烷转化率的变化比较V1、V2大小，再根据平衡常数的特性，比较三个点平衡常数大小，利用三段式计算增加反应物的量后转化率的变化，以及气体压强之比。 【详解】A．是个气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，转化率降低，℃时平衡转化率，则点对应的压强小，即体积，A正确； B．由图可知，升高温度平衡转化率下降，正反应放热，a、b点温度相同，平衡常数相同，c点温度降低，转化率增大，平衡正向移动，则平衡常数：，B正确； C．依据反应：的正反应是气体体积增大的反应，可知增大压强平衡逆向移动，C正确； D.、点平衡转化率分别为60%、70%， a点时：， b点时： 列三段法可得，达平衡时体系总物质的量：，，依据阿伏加德罗定律的推论，体系气体压强之比，D错误； 故选D。 【变式】450℃时，向某恒容密闭容器中充入、，控制适当条件使其发生反应：  ，反应在时达到平衡且此时的物质的量浓度为。下列分析错误的是 A．的平衡转化率为80% B．500℃时，该反应的平衡常数小于80 C．向平衡体系中充入和后，容器中 D．平衡时压强是反应开始前的0.75倍 【答案】C 【分析】设转化了xmol/L，列三段式，，平衡时，1-2x=0.2，得出x=0.4；则K=，据此分析； 【详解】A．由分析可知，转化的SO2的物质的量浓度为0.8mol/L，则SO2的转化率为，A正确； B．反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，K值减小，时，该反应的平衡常数K小于80，B正确； C．向平衡体系中充入和，此时0.2mol/L，=0.5mol/L，=1.2mol/L，Q==<K，反应正向进行，，C错误； D．恒温恒容下，反应前后压强之比等于气体的物质的量之比，也等于反应前后气体总浓度之比，=，D正确； 故选C。 题型03 转化率的计算 【典例】常温下，在溶液中加入KI溶液，发生反应：①  慢反应；②  快反应。溶液中含碘粒子浓度随变化如图所示。 下列叙述正确的是 A．代表与的关系 B．点时，转化率约为 C．在反应①中，氧化剂、还原剂的物质的量之比为2：1 D．向混合液中滴加淀粉溶液，溶液可能不变蓝 【答案】B 【分析】由图可知，只减小，故L1代表；只增大，故L2代表，代表； 【详解】A．由分析可知，L2代表与的关系，A错误； B．设转化浓度的改变分别为xmol/L、ymol/L，利用三段式法计算：①； ②，b点时：(aq)=，(aq)=，解得，，转化率约为，B正确； C．反应①一半转化成CuI，另一半→，氧化剂、还原剂的物质的量之比为1∶1，C错误； D．根据平衡移动，体系中一定有和存在，滴加淀粉溶液，溶液可能变蓝，D错误； 故选B。 【变式】将和充入2L密闭容器中发生如下反应：，2min后达到平衡时生成，测得Q的浓度为，下列叙述正确的是 A．a的值为3 B．Y的转化率为60% C．反应速率 D．平衡时X的浓度为 【答案】B 【分析】列三段式有，据此分析； 【详解】A．参加反应的不同物质的浓度变化之比等于化学计量数之比，Z与Q的浓度变化相同，所以a=2，故A错误； B．Y的转化率为，故B正确； C．反应速率，故C错误； D．平衡时X的浓度为，故D错误； 故选B。 题型04 多反应平衡常数间关系 【典例】氢能的开发利用是实现双碳目标的重要途径。以C、和CaO为原料制氢时，涉及主要反应(忽略其他副反应)如下： ①    △H>0     ②    △H＜0     ③    △H＜0     恒压下，反应体系达平衡时，气体CO、和的物质的量分数随温度的变化关系如图所示。图示温度范围内C(s)已完全反应，(s)在温度时完全分解，在温度时气体总物质的量为4.0mol。下列说法错误的是 A．的平衡常数 B．温度时，的物质的量为0.5mol C．当温度高于时，随温度升高CO的物质的量分数逐渐增大 D．温度时若向平衡体系中通入少量(g)，重新达平衡后，增大 【答案】D 【分析】由反应①、②、③可知，CO2来自CO与H2O的反应，且CO和CO2的产生都伴随H2的生成。同时，体系中的CaO可吸收CO2转化为CaCO3。因此，无论CO和CO2后续变化如何，体系中始终有H2存在，且H2含量较其它两者都高，故a线对应物种应为H2。根据信息：图示温度范围内C(s)已完全反应，CaCO3在T1温度时完全分解，故压力p下，T1温度后，体系中仅存在反应②，反应②为放热反应，随温度升高反应平衡逆向移动，由图中信息可知，T1温度后a、c线对应物质摩尔分数随温度升高逐渐降低，b线对应物质变化趋势相反。因此，可判断b线对应物质为CO，c线对应物种为CO2，据此分析解题。 【详解】A．该反应=①+②+③，故的平衡常数，A正确； B．温度为T0时，、CO、、的物质的量分数分别为：0.50、0.15、0.05、0.30，设起始状态有1molC，xmolH2O，反应①完全进行，设反应②转化amol，反应③转化bmol，可列出三段式：，，，，，，解得x=，a=，b=，则n(总)=( x+1-b)mol=mol，而在温度时气体总物质的量为4.0mol，故n(CaCO3)=，B正确； C．由分析可知，T1温度后，体系中仅存在反应②，反应②为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO的物质的量分数逐渐增大，C正确； D．压力p下，T0温度时，C(s)完全反应，CaCO3未完全分解，即体系中存在平衡②和③，反应③：CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s) 的K=，温度不变，K不变，则c(CO2)不变，D错误； 故选D。 【变式】氢能是清洁的绿色能源，CH4和H2O(g)催化重整是一种有效的制氢方法。主要反应原理如下： ①   ②   ③   其中反应①②的平衡常数随温度变化如图所示，下列说法正确的是 A．相同条件下， B．反应①的△H<0，反应②的ΔH>0 C．达平衡后增大反应体系压强，变小，但不变 D．生产过程中增加混合气中H2O(g)的体积分数，可提高CH4的平衡转化率 【答案】D 【详解】A．由题意可知，反应③=反应①+反应②，平衡常数，故A错误； B．由图可知，反应①平衡常数随温度升高而增大，说明，反应②平衡常数随温度升高而减小，说明，故B错误； C．平衡常数只与温度有关，增大压强，、都不变，故C错误； D．增加的体积分数，平衡正向移动，可提高的平衡转化率，故D正确； 故选D。 题型05 平衡常数综合题 【典例】天然气、石油钻探过程会释放出CO2、H2S等气体。某种将CO2和H2S共活化的工艺涉及如下反应： ①　 ②　 ③　 ④　 回答下列问题： (1)已知：298K时，18g气态水转化为液态水释放出44kJ的能量；H2S(g)的标准摩尔燃烧焓(△H)为-586kJ·mol-1，则COS(g)的标准摩尔燃烧焓()为 kJ·mol-1，反应②在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 (2)一定条件下，向起始压强为200kPa的恒容密闭容器中通入等物质的量的CO2(g)和H2S(g)混合气体，发生上述反应，25min时，测得体系总压强为210kPa，S2(g)的平均反应速率为 kPa·min-1.达到平衡时，测得体系总压强为230kPa，，此时H2S(g)的平衡转化率为 ，反应②的标准平衡常数 (已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中，、、、为各组分的平衡分压)。 【答案】(1) -577 高温 (2) 0.4 80% 2.7 【详解】（1）298K时，18g气态水转化为液态水释放出44kJ的能量；H2S(g)的标准摩尔燃烧焓(△H)为-586kJ·mol-1，可得：；；COS(g)的标准摩尔燃烧焓的反应为：；根据盖斯定律可知，该反应可由⑥-①-⑤得到，则；反应②正向气体分子数增加，，该反应可由③+2×④得到，则该反应，，则反应在高温条件下能自发进行； （2）由反应可知①和④反应前后气体分子数相等，则反应前后不会导致压强变化，②和③反应前后气体分子数均增加，且增加量恰好等于生成的S2(g)的物质的量，根据压强之比等于气体物质的量的之比可得，反应后体系内压强的增加量即为S2(g)的分压，则，S2(g)的平均反应速率为；设起始时CO2(g)和H2S(g)的物质的量均为1mol，则两者的起始分压均为100kPa，平衡时，测得体系总压强为230kPa，则平衡时气体的物质的量之和为2.3mol，结合以上分析可得n(S2)=0.3mol，其平衡分压为30kPa，设平衡时n(H2)=x，则n(COS)=x，n(CO2)=2x，根据S原子守恒可得：2n(S2)+n(COS)+n(H2S)平衡=n(H2S)初始，得n(H2S)平衡=(1-x-0.3×2)=(0.4-x)mol；根据氢原子守恒可得：2n(H2S)平衡+2n(H2O)+2n(H2)=2n(H2S)初始，则得2(0.4-x)+2n(H2O)+2x=2：解得：n(H2O)=0.6mol，根据C原子守恒得：n(COS)+n(CO2)平衡+n(CO)=n(CO2)初始，可得：n(CO)=(1-3x)mol，在结合O原子守恒：n(COS)+2n(CO2)平衡+n(CO)+n(H2O)=2n(CO2)初始，解得：x=0.2，则平衡时各气体的物质的量：n(CO2)=0.4mol，n(COS)=0.2mol，n(CO)=0.4mol，n(S2)=0.3mol，n(H2O)=0.6mol，n(H2S)=0.2mol，n(H2)=0.2mol，总气体为2.3mol；此时H2S(g)的平衡转化率为；反应②的标准平衡常数==2.7。 【变式】氢能是一种非常清洁的能源，氨分解制备氢气是一种技术先进和经济可行的工艺。回答下列问题： (1)已知断裂、、分别需要吸收、、的能量。则分解生成和需要 (填“吸收”或“放出”) 的能量。 (2)一定条件下的密闭容器中，发生氨的分解反应：，下列情况能说明该反应一定达到化学平衡的是___________(填字母)。 A．的质量保持不变 B．的含量保持不变 C． D．、、的物质的量之比为 (3)恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应，测得不同起始浓度和催化剂表面积下的浓度随时间的变化如下表所示： 编号 时间/min c(NH3)/()表面积/cm2 0 20 40 60 80 I a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80 II a 1.20 0.80 0.40 x III 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40 ①实验I中，用浓度变化表示的平均反应速率 。 ②实验III达到平衡后，的体积分数约为 (保留三位有效数字)。 ③为提高该反应的速率，下列措施可行的是 (填字母)。 A．增加氨气的浓度　　　　　　　　　　　　B．适当提高反应的温度 C．增加催化剂的表面积　　　　　　　　　　D．恒温恒容充入使压强增大 【答案】(1) 吸收 46 (2)AB (3) BC 【详解】（1）=反应物的总键能-生成物的总键能=，完全分解吸收的能量为92kJ，物质的量为1mol，所以吸收的热量为46； （2）A．的质量保持不变，能说明达到了平衡状态，A正确； B．的含量保持不变，能说明达到了平衡状态，B正确； C．未标明正逆反应，不能说明达到了平衡状态，C错误； D．、、的物质的量之比为，不能说明达到了平衡状态，应该为不变，D错误； 故选AB； （3）①根据表格中实验的数据可知：在20~40min，NH3的浓度由2.00×10-3mol/L变为1.60×10-3mol/L，，则； ②对实验III列三段式如下：，所以平衡时H2的体积分数为； ③A．增加氨气的浓度，化学反应速率加快，A正确； B．适当提高反应的温度，化学反应速率加快，B正确； C．增加催化剂的表面积，化学反应速率加快，C正确； D．恒温恒容充入使压强增大，不影响各组分分压，化学速率不变，D错误； 故选ABC。 【巩固训练】 1．将 和8 molH2充入容积为2L 的密闭容器中，分别在 温度下发生反应 的物质的量随时间变化关系如下表所示： T1 T2 0 5min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min 8.0mol 3.5mol 2.0 mol 2.0 mol 1.7 mol 1.5mol 1.5mol 下列说法错误的是 A．改变温度，该反应的限度随之改变 B．T1温度下，平衡时CO2的体积分数为40% C．T2温度下， 20~25 min内 D．保持其他条件不变，充入N₂使压强变大，可以加快该化学反应速率 【答案】D 【详解】A．改变温度会影响平衡常数，从而改变反应限度。由于T1和T2下H2的平衡物质的量不同，说明限度改变，故A正确； B．在T1温度下，有三段式，则CO2的平衡物质的量为4mol，总物质的量为10mol，体积分数为40%，故B正确； C．20~25min内H2减少0.2mol，体积2L，时间5min，速率为0.02mol/(L·min)，故C正确； D．充入N2虽增大总压，但各反应物浓度不变，反应速率不变，故D错误； 答案选D。 2．CO2加氢转化为二甲醚(CH3OCH3)的主要反应(忽略其他副反应)为： Ⅰ．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH1=-49.1kJ·mol-1 Ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)   ΔH2=+41.2kJ·mol-1 Ⅲ．2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)   ΔH3=-23.4kJ·mol-1 在3.0MPa的恒压密闭容器中充入5.4mol H2和2mol CO2发生上述反应，CO2的平衡转化率、CH3OCH3和CO生成物的选择性随温度变化如图所示。已知：生成物R的选择性=×100%。下列说法不正确的是 A．曲线b表示CH3OCH3的选择性 B．高于280℃后，温度对反应Ⅱ的影响程度大于反应Ⅰ C．350℃，达到平衡时，容器内H2O的物质的量小于1.7mol D．为提高二甲醚的产率，需要研发在低温区的高效催化剂 【答案】C 【分析】由题干信息可知，反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，则随着温度升高，CO的选择性增大，CH3OCH3的选择性减小，即曲线a表示CO的选择性，曲线b表示CH3OCH3的选择性，曲线c表示CO2的平衡转化率，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，曲线b表示CH3OCH3的选择性，A正确； B．由题干图像可知，高于280℃后，CO2的平衡转化率增大，CO的选择性增大，CH3OCH3的选择性减小，说明温度对反应Ⅱ（生成CO的反应）的影响程度大于反应Ⅰ，B正确； C．在350℃时，CO2的平衡转化率为85%，则参加反应的n(CO2) = 2mol×85%=1.7mol，由图像可知，此时CH3OCH3的选择性为0，即此温度下只发生反应Ⅰ、Ⅱ，生成H2O的物质的量为1.7mol，C错误； D．结合图像，低温有利于提高反应Ⅲ的选择性，为提高二甲醚的产率，需要研发在低温区的高效催化剂，D正确； 故答案为：C。 3．将4 mol A气体和2 mol B气体置于1 L的密闭容器中，混合后发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，若经2 s后测得C的浓度为1.2 mol·L-1，下列说法正确的是 A．用物质A表示2 s末的反应速率为0.6 mol·L-1·s-1 B．反应后的压强是开始时的1.2倍 C．2 s末物质A的转化率为70% D．此时C的产率为30% 【答案】D 【分析】根据三段式分析：，据此分析； 【详解】A．2 s内A的平均反应速率为=0.6molL-1·s-1，化学反应速率是平均速率，不是瞬时速率，A错误； B．恒温恒容时，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，反应后气体的总物质的量等于2.8mol＋1.4mol＋1.2mol=5.4mol，反应前气体的总物质的量为4mol＋2mol=6mol，反应后的压强是开始时的0.9倍，B错误； C．2 s末A的转化率为×100%=30%，C错误； D．假设4 molA气体和2molB气体完全反应生成C的物质的量应为4mol，2 s末物质C的物质的量为1.2mol，则C的产率为30%，D正确； 故选D。 4．某温度下，将等物质的量的气体A、B混合于2L的恒容密闭容器中，发生如下反应：，经2min后测得B的物质的量分数为25%，以D表示的反应速率，下列说法正确的是 A．2min时，B的浓度为1.5mol/L B．反应时，向容器中通入氦气，容器内压强增大，化学反应速率加快 C．A、B起始物质的量均为3mol D．若混合气体的平均相对分子质量不变，则表明该反应已达到平衡状态 【答案】C 【分析】等物质的量A、B均为amol，由题干信息结合三段式分析如下：，，据此分析解题； 【详解】A．由分析可知，2min时，B的物质的量为a-1.5=3-1.5=1.5mol，浓度为0.75mol/L，A错误； B．恒容时，向容器中通入氦气，不参与化学反应，化学反应速率不变，B错误； C．由分析可知，A、B起始物质的量均为3mol，C正确； D．反应前后气体的质量不变，物质的量也不变，故平均相对分子质量恒定不变，平均相对分子质量不变，不能表明该反应已达到平衡状态，D错误； 故选C。 10． 5．在一定条件下发生反应：2A(g)＋2B(g)xC(g)＋2D(g)，在2 L密闭容器中，把4 mol A和2 mol B混合，2 min后达到平衡时生成1.2 mol C，又测得反应速率vD=0.2 mol·L-1·min-1，下列说法正确的是 A．A和B的转化率均是20% B．x=3 C．平衡时A的物质的量为2.8 mol D．平衡时气体压强比原来减小 【答案】B 【分析】在2 L固定容积的密闭容器中，把4 molA和2molB混合，2min后达到平衡时生成1.2molC，测得反应速率v(D)=0.2mol/(L·min)，则生成D的物质的量为0.2mol/(L·min)×2min×2L=0.8mol，则可建立下列三段式： ，据此分析； 【详解】A．A的平衡转化率为=20%，B的平衡转化率为=40%，A错误； B．由物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，可建立如下关系，x=3，B正确； C．根据分析可知，平衡时A的物质的量为3.2mol，C错误； D．平衡时气体的物质的量为6.4mol，压强比原来增大，D错误； 故选B。 6．T温度下，在1L刚性密闭容器中投入X和Y各1mol，发生下列反应，部分物质的物质的量分数随时间的变化如图所示(近似认为反应Ⅱ建立平衡后，反应Ⅱ始终处于平衡状态)。下列说法错误的是 A．速率常数k1<k2 B．反应Ⅱ的平衡常数Kc= C．体系达到平衡后，再加入X和Y各1mol，Z的平衡产率增大 D．T温度下，使用选择性催化反应Ⅱ的催化剂，W的物质的量分数新峰值点可能是a 【答案】B 【详解】A．由图可知，反应起始阶段，相同时间时W的物质的量分数大于Z，说明反应Ⅰ的反应速率比反应Ⅱ慢，所以速率常数k1小于k2，故A正确； B．近似认为反应Ⅱ建立平衡后，反应Ⅱ始终处于平衡状态，由图可知，W物质的量分数最大时，反应Ⅱ达到平衡，之后反应Ⅱ始终处于平衡状态，时间为nmin时时X、Z的物质的量分数都为30%，设nmin时Z、W的物质的量分别为amol、bmol，由题意可建立如下三段式： ，，由X、Z的物质的量分数可得：=0.3，=0.3，解联立方程可得a=、b=，则1L刚性密闭容器中反应Ⅱ的平衡常数Kc==，故B错误； C．反应Ⅰ和反应Ⅱ都是气体体积减小的反应，体系达到平衡后，再加入X和Y各1mol相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，Z的平衡产率增大，故C正确； D．T温度下，使用选择性催化反应Ⅱ的催化剂，反应Ⅱ的反应速率增大，相同时间内W的物质的量增大，物质的量分数新峰值点可能是a，故D正确； 故选B。 7．挥发性有机物的减排与控制已成为我国当前阶段大气污染治理的重点工作之一，通过催化氧化法去除乙酸乙酯的过程主反应如下：，一定温度下，将不同量的原料通入恒压密闭容器中只发生上述反应，平衡时热量变化如下表： 实验编号 初始投入量/mol 平衡时热量变化 ① 2 10 0 0 放热2akJ ② 0 0 4 5 吸热2bkJ ③ 0 0 4 4 吸热2ckJ 下列说法正确的是 A．选择高效催化剂可以提高乙酸乙酯氧化反应的选择性和平衡转化率 B．该反应低温自发 C．该反应的 D．向实验②平衡后的体系中通入，的平衡转化率比③中的大 【答案】C 【详解】A．催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡转化率，A错误； B．由实验①可知，该反应正方向为放热反应，且为熵增反应，根据ΔG=ΔH-TΔS<0时反应可以自发，则该反应理论上任意温度均自发，B错误； C．该反应在恒温、恒压条件下进行，结合①的数据可知，若投入量为1mol乙酸乙酯和5mol氧气，平衡时放热akJ，此时1mol乙酸乙酯和5mol氧气没有消耗完全，，该组实验设为④，对比④和③可知，两者为量相等的等效平衡，结合表格中数据可知，③平衡时吸热2ckJ，即①中平衡时剩余物质若完全转化继续放热2ckJ/mol，则题干中反应的ΔH=−(a+2c)kJ/mol，C正确； D．该反应在恒温、恒压条件下进行，向实验②平衡后的体系中通入，与实验开始投入5molCO2和5molH2O等效，则此时和③也为等效平衡，即平衡时的平衡转化率和③中一样大，D错误； 故选C。 8．某恒温环境下，体积均为的三个密闭容器甲、乙、丙中，加入催化剂后，与加热至600℃发生反应。三个容器中起始投料如表所示。下列说法正确的是 物质 甲 乙 丙 1 0 2 2 0 4 0 2 0 A．三个容器中反应的平衡常数大小不相等 B．达到平衡时，丙容器中的大于乙容器中的的2倍 C．后甲容器达到平衡，测得气体压强为反应前的90%，则内的平均反应速率为 D．若丙容器中的平衡转化率为80%，则丙容器中反应平衡常数 【答案】D 【详解】A．温度相同，则三个容器中反应的平衡常数大小相等，A错误； B．由表，甲乙为等效平衡，丙投料较甲增大一倍，反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，则达到平衡时，丙容器中的小于乙容器中的的2倍，B错误； C．后甲容器达到平衡，测得气体压强为反应前的90%，则此时总的物质的量为3mol×90%=2.7mol，减小0.3mol，反应为气体分子数减小1的反应，则反应0.3mol氧气，内的平均反应速率为，C错误； D．若丙容器中的平衡转化率为80%，则反应1.6mol氧气、3.2mol二氧化硫、生成3.2mol三氧化硫，剩余0.4mol氧气、0.8mol二氧化硫，丙容器中反应平衡常数，D正确； 故选D。 9．在恒温、恒容的密闭容器中发生反应：，实验测得三组数据如下： 容器编号 起始时各物质的物质的量 达到平衡时体系的能量变化 ① 1 4 0 0 0.8a ② 0.5 3.5 0.5 0.5 b ③ 1 1 2 2 c 下列说法错误的是 A．①达平衡后，的转化率为20% B．达平衡后，的体积分数：①>② C．③起始时反应速率：(正)(逆) D．达到平衡时③中能量变化： 【答案】B 【分析】分析片段 【详解】A．由热化学方程式可知，消耗时可以释放出能量，而①中达到平衡时释放了能量，根据热化学方程式可知消耗的物质的量为，列三段式：，设容器体积为VL，该反应的平衡常数为，的平衡转化率为，A正确； B．②的浓度熵为：，平衡将向右移动，设转化的CO为xmol，列三段式：，由于恒温，K不变，设容器体积为VL，有，解得，平衡时，则①的体积分数为和②的体积分数为，则平衡时的体积分数：①=②，(或可以换个思路，①和②起始投虽然不同，但经过一边倒转化之后是互为等效平衡的，故平衡时的体积分数：①=②)，B错误； C．③根据浓度熵，则平衡将向逆反应方向移动，则起始时反应速率：(正)(逆)，C正确； D．根据C选项的判断，设③消耗的为xmol，列三段式：，设容器体积为VL，由平衡常数，解得，根据热化学方程式当生成1mol或消耗1mol的能量变化量为akJ，则消耗0.5mol的能量变化量：，D正确； 故答案为：B。 10．是硅生产工艺的重要中间物，制备原理为。向恒容密闭容器中充入等物质的量的和，仅发生上述反应，不同温度和不同投料量下，测得平衡时压强对数和的关系如图所示。 下列叙述正确的是 A． B．温度为时该反应的化学平衡常数为 C．的平衡转化率：c点大于b点 D．b点混合气体的压强是a点的10倍 【答案】D 【详解】A．b点平衡常数为，c点平衡常数为，且，说明升高温度平衡正向移动，，A项错误； B．温度为时，该反应的化学平衡常数为，B项错误； C．该反应，升高温度平衡正向移动，而，故的平衡转化率：c点小于b点，C项错误； D．a点时，，则，则a点的总压强点时，，则，则b点的总压强，D项正确； 故选D。 11．向某密闭容器中充入一定量的和，在催化剂作用下发生反应：，测得的转化率与温度的关系如图所示，其中两条曲线分别表示反应到时的转化率以及的平衡转化率。下列说法正确的是 A．曲线Ⅰ表示反应到时的转化率 B．反应温度为时，后，容器中的物质的量不再增加 C．在反应温度低于时，延长反应时间不能缩小图中阴影部分的面积 D．若时，测得容器中和的浓度相等，则的转化率为 【答案】B 【详解】A．平衡转化率应大于或等于时的转化率，故曲线Ⅰ表示平衡转化率，曲线Ⅱ表示反应到时的转化率，A错误； B．根据图像，当温度高于，时反应达到平衡状态，容器中的物质的量不再增加，B正确； C．在反应温度低于时，时反应未达到平衡状态，适当延长反应时间，可提高的转化率，缩小图中阴影部分的面积，C错误； D．和的起始投料比未知，不能计算时的转化率，D错误； 答案选B。 12．向10 L恒容密闭容器中充入2 mol CO和1 mol SO2，发生反应：2CO(g) + SO2(g)⇌S(g) + 2CO2(g) ΔH = 8 kJ·moL−1。CO和CO2的平衡体积分数(φ)与温度(T)的变化关系如下图所示。 (1)图中表示CO的平衡体积分数与温度的变化关系的曲线为 (填“L1”或“L2”)。 (2)T1 ℃时，SO2的平衡转化率α1 = ，反应的平衡常数K1 = 。 (3)只改变下列条件，既能加快该反应的反应速率，又能增大CO的平衡转化率的是_______。 A．增大压强 B．充入一定量的H2S C．充入一定量的SO2 D．加入适当催化剂 (4)向起始温度为T1 ℃的10 L绝热容器中充入2 mol CO和1 mol SO2，发生反应，平衡常数K2 K1(填“>”、“＜”或“=”)，理由为 。 【答案】(1)L2 (2) 50 % 1 (3)C (4) < 正反应方向吸热，由于是绝热容器，随着反应发生，体系温度逐渐降低，平衡常数减小 【详解】（1）2CO(g) + SO2(g)⇌S(g) + 2CO2(g) ΔH = 8 kJ·moL−1，正反应吸热，升高温度平衡正向移动，CO的平衡体积分数降低，所以表示CO的平衡体积分数与温度的变化关系的曲线为L2。 （2） T1 ℃时，CO和CO2的平衡体积分数相等，即，a=0.05mol/L SO2的平衡转化率α1 =，反应的平衡常数K1 =； （3）A．反应前后化学计量数之和相等，增大压强，平衡不移动，CO的平衡转化率不变，故不选A；     B．充入一定量的H2S，H2S和SO2反应生成S单质，SO2浓度降低，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，故不选B； C．充入一定量的SO2，浓度增大，反应速率加快，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，故选C；     D．加入适当催化剂，平衡不移动，CO的平衡转化率不变，故不选D； 选C。 （4）向起始温度为T1 ℃的10 L绝热容器中充入2 mol CO和1 mol SO2，正反应方向吸热，由于是绝热容器，随着反应发生，体系温度逐渐降低，平衡常数减小，平衡常数K2<K1。 【强化训练】 13．A、B均为1L的恒容密闭容器，向容器A中充入和，向容器B中充入1mol和mol，在催化剂存在下发生反应：，测得的平衡转化率随温度的变化如图所示。已知温度为873K时，容器A中反应在5min时到达c点。下列说法正确的是 A．、两点对应的平衡常数： B．扩大容器体积可以加快反应速率，并提高的转化率 C．873K时，容器A中内CO的化学反应速率为 D．容器B中充入的物质的量 【答案】D 【详解】A．化学平衡常数只与温度有关， 、两点对应的温度相同，平衡常数相等，即，A错误； B．扩大容器体积，物质的量浓度减小，化学反应速率减慢，B错误； C．由图可知，c点甲烷转化率为，由题意可建立如下“三段式”： 由“三段式”可知，内甲烷的反应速率为的化学反应速率为，C错误； D．相同温度下容器B中甲烷的转化率更高，因此容器B中充入的物质的量大于容器A中的，D项正确； 故选D。 14．425℃时，在两个容积为1L的恒容密闭容器中分别发生化学反应，物质的浓度随时间的变化如图所示。下列叙述错误的是 A．图1中t0时，三种物质的物质的量相等 B．图1中平衡时，H2的转化率约为21% C．图2所表示的容器中气体由无色逐渐变为紫色 D．图1、2中，当c(HI)=3.16时，两容器中的反应均达到平衡状态 【答案】B 【详解】A．由图1可知，同一恒容密闭容器中，t0时三种物质的物质的量浓度相等，即物质的量相等，A正确； B．由图1可知，同一恒容密闭容器中，平衡时H2的浓度为0.42mol/L，起始时H2浓度为2.00mol/L，则其转化率为，B错误； C．由图2可知，随着反应开始，HI的浓度逐渐减少，H2或I2的浓度从0开始增大，则图2所表示的容器中气体由无色逐渐变紫色，C正确； D．图1、2中，当c(HI)=3.16mol/L时，各组分的浓度不再发生改变，说明此时两容器中的反应均达到平衡状态，D正确； 故选B。 15．一碘甲烷(CH3I)热裂解可制取乙烯等低碳烯烃化工原料，CH3I热裂解时发生如下反应。 反应：   反应：   反应：   在500kPa条件下，起始投料1molCH3I(g)，发生反应、、，反应温度对平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯物质的量分数的影响如图所示。 下列说法正确的是 A．温度较低时，可以使用合适的催化剂来提高反应中乙烯的平衡转化率 B．在上述条件下，随温度升高，反应、的平衡逆向移动 C．体系温度为715K，平衡时反应、消耗乙烯的物质的量之比为3：4 D．在500kPa、1000K条件下，若向平衡体系中再通入1molCH3I(g)，重新达到平衡后，分压增大 【答案】C 【详解】A．催化剂不能使平衡移动，A错误； B．如图所示当温度低于800K时，随着温度的升高，C3H6的含量增大，反应Ⅱ的平衡正向移动（CH3I不断转化成乙烯，而乙烯又生成C3H6（主导因素）），温度高于800K时，随着温度的升高，C3H6的含量减小，反应Ⅱ的平衡逆向移动（温度为主导因素），低温下，C4H8的含量随着温度升高增大，反应Ⅲ的平衡正向移动（CH3I不断转化成乙烯，而乙烯又生成C4H8（主导因素）），随着温度继续升高，C4H8的含量减小，平衡逆向移动（温度为主导因素），B错误； C．设715K条件下达到平衡时，乙烯的物质的量为x mol,则n(C3H6)= n(C4H8)=2x mol，根据反应Ⅱ、Ⅲ的化学方程式可知，反应Ⅱ、Ⅲ消耗乙烯的物质的量分别为3x和4x，即物质的量之比为3：4，C正确； D．恒压条件下，与题干初始投料相同，达到平衡后，各组分的百分数相同，故分压不变，D错误； 故答案选C。 16．T℃，在容积为2L的密闭容器中发生反应  ，平衡时C生成0.8mol；反应过程中A，B随时间的变化关系如图所示。下列说法。正确的是 A．前12s内， B．当表明反应达平衡状态 C．化学计量数之比 D．开始至平衡反应放出的热量为0.2QkJ 【答案】D 【分析】由图可知，12s时反应达到平衡，B的浓度变化量，A的浓度变化量，生成C的物质的量为0.8mol，则，则：：=3：1：4，化学计量数之比b：c=1：4，该方程式为，以此解题。 【详解】A．前12s内，A的平均反应速率为，A错误； B．结合分析可知，当，此时正、逆反应速率相等，表明反应达平衡状态，B错误； C．由分析可知，化学计量数之比b：c=1：4，C错误； D．  表示消耗3molA，放出QkJ能量，平衡时A的消耗量为0.6mol，结合方程式可知，放出的热量为0.2Q kJ，D正确； 故选D。 17．恒容密闭容器中和一定量反应：。按投料比1:3或1:3.5，的平衡转化率与温度关系如图。下列说法正确的是 A． B．反应速率： C．点对应的化学平衡常数： D．当混合气体的密度不变时，该反应达到平衡状态 【答案】B 【详解】A．相同温度下，比值越大，甲醇转化率越小，图像分析可知甲醇平衡转化率为：x1＜x2，故，A错误； B．b点和a点温度相同，甲醇的起始物质的量都为1mol，a点x值小于b点，则a点加水多，反应物浓度大，则反应速率：Va正＞Vb正，B正确； C．升高温度，甲醇转化率增大，说明反应为吸热反应，升高温度平衡常数增大，则Kc＜Kb=Ka，C错误； D．反应前后均为气体且恒容，混合气体的密度始终不变，故混合气体的密度不变时，不能说明该反应达到平衡状态，D错误； 故选B。 18．逆水煤气变换体系中存在以下两个反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 在恒容条件下，按投料比进行反应，平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是 A．M点反应I的平衡常数 B．N点的物质的量是的3倍 C． D．若按投料，则曲线上交点M应向a点方向移动 【答案】D 【详解】A．M点：CH4的体积分数为0， CO2和CO的体积分数均为50%，说明此时只发生反应I，因起始投料比，故M点n(CO2)=n(CO)= n(H2)=n(H2O)，K=1，A正确； B．N点CO与CH4体积分数相同，结合反应方程式的系数可知，生成水的总的物质的量为甲烷的3倍，B正确； C．根据盖斯定律，反应II-反应I可得，C正确； D．n(CO2):n(H2)=1:2投料，反应Ⅰ、Ⅱ平衡正向移动， CO2的转化率增大，平衡时CO2的体积分数减小，则曲线交点位置向b点方向移动，D错误 故选D。 19．制备过程中的主要反应为： 反应I： 反应Ⅱ： 其他条件不变，向恒容密闭容器中通入混合气体的转化率与温度关系曲线如图所示，曲线分别表示平衡转化率与一段时间内在催化剂作用下的转化率。下列说法正确的是 A．曲线②代表平衡转化率 B．A点反应Ⅱ的平衡常数，则平衡体系中 C．800℃时，Ar的体积分数不变，提高使的平衡转化率达到B点的值 D．900~1000℃，随着温度升高将不断增大 【答案】D 【分析】催化剂不影响转化率，只影响速率，因此平衡转化率是该条件下的最大转化率，有无催化剂都不会超过最大转化率，曲线①的转化率始终高于曲线②说明曲线①是平衡转化率，曲线②是一段时间内在催化剂作用下的转化率，A点相较于一点，说明随着温度升高，反应速率加快，这段时间内，该反应恰好能达到平衡状态，据此解答。 【详解】A．由分析可知，曲线②是一段时间内在催化剂作用下的转化率，A错误； B．由题干信息可知，、，A点的转化率=50%，则平衡后，由硫元素守恒可知，，反应Ⅱ的平衡常数，体积为1L，由此可知，，解得，由氢元素守恒可知，，B错误； C．Ar的体积分数不变，提高使的平衡转化率下降，不会到达B点，C错误； D．反应Ⅰ是放热反应，升温平衡逆向移动，的平衡转化率下降，而900~1000℃，的平衡转化率在持续上升，说明反应Ⅱ平衡正向移动的程度大于反应Ⅰ平衡逆向移动的程度，即随着温度升高将不断增大，D正确； 故选D。 20．在恒温恒容密闭容器中投入一定量的Li4SiO4和CO2，发生反应：Li4SiO4(s)+CO2(g)=Li2SiO3(s)+Li2CO3(s)  ΔH。不同温度T1、T2下，c(CO2)随时间(t)的变化曲线如图所示，下列说法正确的是 A．ΔH>0 B．从体系中移出一部分Li2CO3，平衡正向移动 C．M点时再充入少量CO2，CO2的平衡转化率增大 D．达到平衡时，以CO2表示的速率：v正(T1)<v正(T2) 【答案】C 【详解】A．根据“先拐先平衡”可知T1＞T2，温度越高，反应物c(CO2)越大，说明温度升高时平衡逆向移动，该反应为放热反应，ΔH＜0，A错误； B．Li2CO3是固体，改变固体的量，平衡不移动，B错误； C．M点时再充入一定量CO2，相当于增大了压强，平衡向气体体积缩小的方向移动，但生成物均为固态，影响平衡移动的因素为温度，因温度不变，平衡常数K不变，c(CO2)不变，所以CO2的平衡转化率增大，C正确； D．根据选项A分析可知，温度：T1＞T2，温度越高反应速率越快，达到平衡时，以CO2表示的速率：v正(T1)＞v正(T2)，D错误； 答案选C。 21．已知，在一定条件下苯乙炔(Ph-C≡CH)与HCl发生催化加成反应，得到产物a和b，反应过程中物质转化关系与能量变化如图所示。下列说法不正确的是 A．反应Ⅲ为放热反应 B．反应未达平衡，升高温度，产物b的比例会升高 C．可通过及时分离产物a的方法提高a的产率 D．平衡时产物选择性：产物a>产物b 【答案】B 【详解】A．产物a的能量高于产物b的能量，发生反应Ⅲ时放出能量，为放热反应，A正确； B．生成产物a的反应活化能较小，升高温度时生成a的反应速率提高更多，产物a的比例会升高，B错误； C．分离产物a可促进生成a的反应的进行，可提高a的产率，C正确； D．生成产物a的反应活化能更小，平衡时产物a选择性更大，D正确； 答案选B。 22．将4mol A和2mol B在2L的密闭容器内混合，并在一定条件下发生如下反应：，若经2s后测得C的浓度为，现有下列几种说法，其中正确的是 A．用物质A表示的反应的平均速率为 B．用物质B表示的反应的平均速率为 C．2s末物质A的转化率为30% D．2s末物质B的浓度为 【答案】C 【详解】A．反应物A为固体，其浓度恒定，无法用浓度变化计算反应速率，因此不能用A表示反应速率，A错误； B．根据反应式，C的浓度变化为0.6mol/L，对应物质的量为0.6mol/L×2L=1.2mol，故B的消耗量为0.6mol，B的平均速率为，B错误； C．生成1.2molC需消耗1.2molA，A的初始物质的量为4mol，转化率为×100%=30%，C正确； D．B的初始浓度为=1mol/L，消耗=0.3mol/L后，剩余浓度为1-0.3=0.7mol/L，D错误； 故选C。 23．合成氨反应为  ，当反应器中按投料后，分别在三个不同温度下反应达到平衡时，得到混合物中的物质的量分数随压强的变化曲线a，b，c如图所示。下列说法正确的是 A．曲线a对应的温度最高 B．M点对应的转化率为75% C．加催化剂能提高的平衡转化率 D．平衡常数 【答案】B 【详解】A．正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，氨气的含量减小，而曲线a对应的氨的体积分数最大，所以曲线c对应的反应温度最高、曲线a对应的反应温度最低，A项错误； B．M点的物质的量分数为60%，反应器中按投料，则有三段式为：，可知，解得，对应的转化率为=75%，B项正确； C．加催化剂能提高的反应速率，但是不会改变平衡状态，即平衡转化率不变，C项错误； D．K只受温度影响，温度不变平衡常数不变，所以，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，M点的温度低于N，所以，D项错误； 答案选B。 24．在体积固定的密闭容器中发生反应：，化学平常衡数和温度的关系如下表所示。下列说法不正确的是 T/°C 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 A．该反应是吸热反应 B．数值越大，反应正向进行的程度越大 C．当时，反应达到化学平衡状态 D．为时，各物质的平衡浓度符合 【答案】C 【详解】A．温度升高，K增大，说明正反应为吸热反应，故A正确； B．K值越大，产物浓度比例越高，反应正向进行的程度越大，故B正确； C．平衡状态由浓度商等于K决定，仅由无法确保整体浓度商等于K，故C错误； D．700℃时K=0.6，代入等式验证3c(CO₂)·c(H₂)=5c(CO)·c(H₂O)成立，故D正确； 答案选C。 25．恒温条件下，分别向体积为1L、2L的两个密闭容器(分别编号为Ⅰ、Ⅱ)中充入1molC2H6发生C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)，10min后测得剩余两个容器中C2H6的浓度分别为0.5mol/L、0.2mol/L，下列说法不正确的是 A．平均反应速率：I>Ⅱ B．该条件下，平衡常数的值K=0.5 C．两个均达到平衡状态 D．此条件下，容器I达到平衡时，平衡转化率为50% 【答案】C 【详解】A．反应速率与浓度变化成正比，容器Ⅰ和Ⅱ中C2H6的浓度变化分别为0.5mol/L和0.3mol/L，时间相同，故速率Ⅰ>Ⅱ，A正确； B．10min内消耗的物质的量分别为0.5mol、0.6mol，容器Ⅰ的体积小，压强大，但在10min内消耗的物质的量却不是最大，只有一种可能就是压强大导致平衡逆移，因此可以判断容器Ⅰ中10min时必然处于平衡状态，平衡常数的值，B正确； C．平衡常数K=0.5，只与温度有关，10min后容器Ⅱ的，说明反应未达到平衡状态，C错误； D．容器Ⅰ中平衡时转化率为，D正确； 故选C。 26.Ⅰ.合成气(和)制醇是煤、天然气等非石油基碳资源的高值化转化的重要途径之一，已知合成气制甲醇的反应为。 (1)该反应的平衡常数表达式为 。 (2)若正反应活化能，则逆行反应活化能 (用含的代数式表示)。 (3)向四个容积均为的容器中分别充入1molCO和nmolH2，n值分别为1.4、1.7、1.8、2.0时的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。 ①表示n=1.7的是曲线 ②温度下，投料比时，反应达到平衡后混合气体中氢气的物质的量分数= %(精确到小数点后1位)。 Ⅱ．工业生产中可以以与为原料制备清洁能源甲醇：。 (4)在2L容器中充入2mol和6mol，反应10min后，CH3OH的物质的量为1mol，则0~10min内，CO2的平均反应速率为 。 (5)一定温度下，在固定容积的密闭容器中发生上述反应，下列能判断该反应达到平衡状态的是_______。 A．容器中的压强不再改变 B．混合气体的密度不再改变 C． D．与的物质的量之比保持不变 Ⅲ．氧化碳催化加氢制甲醇，能助力“碳达峰”，涉及反应有： 反应① 反应② 反应③ (6)反应③自发进行的条件是 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)。 (7)在下，和按物质的量之比为进行投料，只发生反应①和反应③，平衡时CO和在含碳产物中的物质的量分数及转化率随温度的变化如图所示。 ①图中b代表的物质是 。 ②q曲线在250℃之前随温度升高而减小的原因是因为：250℃之前反应 (填①或③)主反应。 【答案】(1)K= (2)a+b (3) c 16.7 (4)0.05 mol/(L·min) (5)AD (6)低温 (7) CO ③ 【详解】（1）化学平衡常数是可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比值，该反应的平衡常数K= （2）由∆H=Ea正-Ea逆=b-Ea逆=-akJ/mol，可得Ea逆=(a+b)kJ/mol； （3）①当H2的物质的量小于2mol时，相当于CO过量，则转化率低于H2的物质的量等于2mol时，且n值越小，CO转化率越低，因此n=1.7的是曲线c； ②T1温度下，投料比n(CO)：n(H2)=10:17时，即曲线c，反应达到平衡时CO转化率为75%，列三段式 可知混合气体中甲醇的物质的量分数x(H2)=； （4）v(CO2)=v(CH3OH)==0.05mol/(L∙min)； （5）A．该反应是气体体积减小的反应，平衡建立过程中容器内压强减小，则容器内压强保持不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，A符合题意 B．由质量守恒定律可知，反应过程中气体的总质量始终不变，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度保持不变不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，B不符合题意； C．反应速率之比等于化学计量数之比，因此3v正(CH3OH)=v正(H2)，等式没有体现出逆反应，因此不能判断平衡，C不符合题意； D．反应中二氧化碳的物质的量减小，水蒸气的物质的量增大，则CO2与H2O的物质的量之比保持不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，D符合题意； 故选AD； （6）∆H3=∆H1+∆H2=+41kJ/mol+(-90kJ/mol)=-49kJ/mol，反应③的△H＜0，△S＜0，若∆G=∆H-T∆S＜0，需满足低温，因此需要低温自发； （7）①反应①为吸热反应，反应③为放热反应，平衡后升高温度，甲醇的物质的量减少，CO的物质的量增加，且平衡时CO和CH3OH在含碳产物中的物质的量分数之和等于1，a曲线代表甲醇，b曲线代表CO，q曲线代表CO2的转化率随温度的变化； ②250°C之前以反应③为主，升高温度，反应③逆向移动，CO2的转化率降低，250°C之后以反应①为主，升高温度，反应①正向移动，CO2的转化率增大。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$