第二单元 化学反应的方向与限度（专项训练）化学苏教版2019选择性必修1

第二单元　化学反应的方向与限度 题型01 自发反应 题型02 反应焓变与反应方向 题型03 反应熵变与反应方向 题型04 焓变、熵变对反应方向的共同影响 题型05 可逆反应概念的理解 题型06 化学平衡状态 题型07 化学平衡状态的判断 题型08 化学平衡常数及影响因素 题型09 平衡常数之间的关系 题型10 平衡常数和平衡转化率的相关计算 题型11 化学平衡常数的应用 题型12 压强平衡常数 题型13 化学平衡常数与速率常数的关系 题型01 自发反应 1．自发过程 自然界中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。例如：水总是自发地从高处流向低处，而相反的过程却不能自发进行。 2．自发反应 (1)概念：在一定条件下能自动进行的反应，我们称之为自发反应。 (2)特点：具有方向性，即许多化学反应的正反应能自动进行，而其逆反应无法自动进行。 【典例1】下列关于自发过程的叙述中，正确的是(　　) A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B．需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程 C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发进行的可能 D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 【变式1-1】下列不属于自发进行的变化是 (　　) A.红墨水加到清水使整杯水变红 B.冰在室温下融化成水 C.NaHCO3转化为Na2CO3 D.铁器在潮湿的空气中生锈 【变式1-2】已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝74.9 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　) A．该反应中熵变、焓变皆大于0 B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此在任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 题型02 反应焓变与反应方向 1.放热反应：绝大多数都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得越多，反应越完全。 2.吸热反应：有些也能自发进行。 3.结论：反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。 【典例2】以下反应均为正向自发反应，其中不能用焓判据解释的是(　　) A．2Na(s)＋Cl2(g)===2NaCl(s)　ΔH＜0 B．C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＜0 C．2NH4Cl(s)＋Ca(OH)2(s)===2NH3(g)＋CaCl2(s)＋2H2O(l)　ΔH＞0 D．2Mg(s)＋O2(g)=== 2MgO(s)　ΔH＜0 【变式2-1】下列关于焓变与反应方向的叙述正确的是(　　) A．化学反应的焓变与其反应的方向无关 B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向 C．反应焓变为正值时不利于反应正向自发进行 D．焓变为负值的反应都能正向自发进行 【变式2-2】下列自发反应可用焓判据来解释的是(　　) A.2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝56.7 kJ· mol－1 B.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝74.9 kJ· mol－1 C.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－572 kJ· mol－1 D.CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝178.2 kJ· mol－1 题型03 反应熵变与反应方向 1.熵 (1)定义：衡量一个体系混乱度的物理量，其符号为S，单位为J·__mol－1·K－1。 (2)特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。 (3)影响因素 ①同一物质：S(高温)>S(低温)；S(g)>S(l)>S(s)。 ②相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。 ③S(混合物)>S(纯净物)。 2.熵变 (1)定义：反应前后体系熵值的变化，记为ΔS。 (2)计算式：ΔS＝S(反应产物)－S(反应物)。 (3)熵增或熵减的判断 ①物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，ΔS>0，是熵增加的过程。 ②气体体积增大的反应，熵变通常都是ΔS>0，是熵增加的反应。 ③气体体积减小的反应，熵变通常都是ΔS<0，是熵减小的反应。 3.熵变与反应方向 (1)熵增加有利于反应的自发进行。 (2)某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。 结论：反应的熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。 【典例3】下列有关化学反应方向及其判据的说法错误的是(　　) A．1 mol H2O在不同状态时的熵值： S[H2O(s)]＜S[H2O(g)] B．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小 C．反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)能否正向自发进行，主要由ΔS决定 D．反应NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝185.57 kJ·mol－1，能正向自发进行是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向 【变式3-1】“熵”表示体系的混乱度，它的符号是“S”。下列变化中，ΔS＜0的是(　　) A．3Fe(s)＋4H2O(g)===Fe3O4(s)＋4H2(g) B．2NO2(g)===N2O4(l) C．2IBr(l)===I2(s)＋Br2(g) D．(NH4)2CO3(s)===2NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(g) 【变式3-2】下图甲中的两个集气瓶中分别盛有H2、Cl2，当抽出两集气瓶之间的玻璃片一段时间后，如图乙所示，可以观察到两个集气瓶中的颜色相同。下列判断正确的是(　　) A.甲中两个集气瓶中气体的混乱度比乙中的大 B.两个集气瓶中的气体扩散后变为有序排列 C.反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)可自发进行 D.反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)属于熵增反应 【变式3-3】下列变化过程中，ΔS＞0的是(　　) A.Na2O(s)和CO2(g)化合生成Na2CO3(s) B.氯气的液化 C.氯化钠固体溶于水 D.氨气与氯化氢化合成氯化铵固体 题型04 焓变、熵变对反应方向的共同影响 1.化学反应方向的判断 (1)焓变和熵变都与反应自发性有关，又都不能独立地作为反应自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。 (2)可以利用以下公式进行判断，ΔH－TΔS。 ΔH－TΔS<0，反应能自发进行； ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态； ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。 2.温度对化学反应方向的影响 当焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性的作用，温度与反应方向的关系如图所示： 【典例4】下列内容与结论相对应的是(　　) 选项 内容 结论 A H2O(g)变成H2O(l) ΔS>0 B 硝酸铵溶于水可自发进行 ΔS>0 C 一个反应的ΔH>0，ΔS>0 反应一定不能自发进行 D H2(g)＋F2(g)===2HF(g)的ΔH＝－546.6 kJ·mol－1 ΔS＝8 J·mol－1·K－1 反应在任意温度下都不能自发进行 【变式4-1】反应：CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列正确的是(　　) A．ΔH＞0，ΔH－TΔS<0 B．ΔH<0，ΔH－TΔS＞0 C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0 D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0 【变式4-2】下列说法正确的是(　　) A.反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)常温下可自发进行，该反应为吸热反应 B.反应H2S(g)＋ZnO(s)===H2O(g)＋ZnS(s)在一定条件下可自发进行，且ΔS<0，则ΔH>0 C.反应3Si(s)＋2N2(g)===Si3N4(s)能自发进行，则该反应为放热反应 D.反应CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)在一定条件下能自发进行，该反应一定为放热反应 【变式4-3】回答下列问题： (1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH________(填“＞”“＜”或“＝”)0，ΔS____________(填“＞”“＜”或“＝”)0，在低温下，该反应____________(填“能”或“不能”)自发进行。 (2)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH＞0，ΔS＞0，则： ①该反应常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。 ②据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。 (3)已知CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)，ΔH＝＋218 kJ/mol，该反应能够自发进行的反应条件是________。 (4)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS________(填“＞”或“＜”)0。 题型05 可逆反应概念的理解 1.定义 在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。 2.表示方法 可逆反应方程式常用“”连接，把从左向右进行的反应称为正反应，把从右向左进行的反应称为逆反应。 3.特点 (1)同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。 (2)反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。 (3)反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存于同一反应体系。 (4)反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。 【典例5】一定条件下，在一密闭容器中进行反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能存在的情况是(　　) A．SO2为0.4 mol·L－1，O2为0.2 mol·L－1 B．SO2为0.25 mol·L－1 C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1 D．SO3为0.4 mol·L－1 【变式5-1】下列有关可逆反应的说法不正确的是(　　) A．可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应 B．2HIH2＋I2是可逆反应 C．2H2＋O22H2O与2H2O2H2↑＋O2↑互为可逆反应 D．可逆反应中反应物和生成物同时存在 【变式5-2】在一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，在催化剂作用下发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1，当达到化学平衡时，下列说法中正确的是(　　) A．生成SO3 2 mol B．SO2和SO3共2 mol C．放出197 kJ热量 D．含氧原子共8 mol 题型06 化学平衡状态 1．化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 2．化学平衡状态的特征 【典例6】一定条件下，向密闭容器中充入1 mol NO和1 mol CO进行反应：NO(g)＋CO(g) N2(g)＋CO2(g)，测得化学反应速率随时间的变化关系如图所示，其中处于化学平衡状态的点是(　　) A．d点 B．b点 C．c点 D．a点 【变式6-1】14CO2与碳在高温条件下发生反应：14CO2＋C2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有(　　) A．14CO2 B．14CO2、14CO C．14CO2、14CO、14C D．14CO 【变式6-2】在1 273 K、100.0 kPa条件下，乙烷生成乙烯的反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)达到平衡后(　　) A．C2H6的浓度保持不变 B．C2H6仍在不断分解，其浓度不断减少 C．C2H6的分解速率大于生成速率 D．C2H4仍在不断生成，其浓度不断增加 【变式6-3】在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列表述正确的是(　　) A．化学方程式：2MN B．t2时，正、逆反应速率相等，达到平衡 C．t3时，正反应速率大于逆反应速率 D．t1时，N的浓度是M的浓度的2倍 题型07 化学平衡状态的判断 1．用本质特征判断 判断依据：正反应速率与逆反应速率相等，即v正＝v逆。 (1)同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。 (2)不同的物质：速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。 2．用宏观特征判断 判断依据：反应混合物中各组成成分的浓度、含量保持不变。 (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。 3．用“总压强、混合气体的密度、平均摩尔质量”判断平衡状态的注意事项 (1)恒温恒容条件下，用“总压强、平均摩尔质量”判断平衡状态时，要特别关注反应前后气体分子总数的变化，如： mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 是否平衡 压强 当m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 是 当m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 不一定 混合气体的 当m＋n≠p＋q时，一定 是 当m＋n＝p＋q时，一定 不一定 (2)恒温恒容条件下，用“混合气体的密度”判断平衡状态时，要特别关注反应前后是否有非气态物质参与反应，如 关注各物质的状态 是否平衡 密度 C(s)＋CO2(g) 2CO(g)(ρ一定) 是 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)(ρ一定) 不一定 H2(g)＋I2(g) 2HI(g)(ρ一定) 不一定 【典例7】在一个绝热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(s)，当m、n、p、q为任意整数时，一定可以作为反应达到平衡状态的标志是(　　) ①体系的压强不再改变　②体系的温度不再改变　③体系的密度不再变化　④各组分质量分数不再改变 A．①②③ B．①②③④ C．②③④ D．③④ 【变式7-1】下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是(　　) A．H2(g)＋Br2(g) 2HBr(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变 B．2NO2(g) N2O4(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变 C．CaCO3(s) CO2(g)＋CaO(s)恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变 D．3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1 【变式7-2】某温度下，在一恒容容器中进行如下反应 A(g)＋3B(g) 2C(g)，下列情况一定能说明反应已达到平衡的是(　　) ①单位时间内，有1 mol B反应，同时有2 mol C生成 ②容器内压强不随时间而变化 ③单位时间内，有2 mol C生成，同时有1 mol A生成 ④用 A、B、C表示的该反应的化学反应速率之比为 1∶3∶2 ⑤气体的平均摩尔质量不随时间而变化 ⑥气体的密度不随时间而变化 A.①④⑥ B.①②③ C.①②⑥ D.②③⑤ 【变式7-3】在恒温恒容密闭容器中加入足量的Fe2O3和CO，模拟高炉炼铁的反应：Fe2O3(s)＋3CO(g) 2Fe(s)＋3CO2(g)。下列情况表明该可逆反应达到平衡状态的是(　　) A.容器中气体的压强不再改变 B.容器中气体的密度不再改变 C.CO和CO2的正反应速率相等 D.CO和CO2物质的量之比为1∶1 题型08 化学平衡常数及影响因素 1.定义式 对于可逆反应：aA＋bBcC＋dD，在一定温度下，反应达到平衡后，将各物质的物质的量浓度代入表示式K＝，得到的结果是一个定值，称为该反应的化学平衡常数。 例如，一定温度下，反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)达平衡时的化学平衡常数K＝。 2.意义 K值越大，反应进行的程度越大，反应物转化率越大。一般地，K＞105时，认为该反应进行得就基本完全了。 3.影响因素 K只受温度影响，与反应物和生成物的浓度无关。 【典例8】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.K值越大,反应物的平衡转化率越小 C.通常,K值越大,反应进行的程度越大 D.温度越高,K值越大 【变式8-1】已知可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),其平衡常数表达式正确的是(　　) A.K=　　　　B.K= C.K=　　　　D.K= 【变式8-2】某温度下，将含有H2 和I2各0.10 mol的气态混合物充入容积为10 L的密闭容器中，发生反应H2（g）＋I2（g）2HI（g），达到平衡后测得c（H2）＝0.008 0 mol·L－1，则此温度下该反应的平衡常数为（　　） A.0.25 B.0.5 C.2 D.4 【变式8-3】在相同的温度下，已知：反应①N2(g)＋O2(g)2NO(g)的平衡常数为3.84×10-31，反应②2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常数为3.10×1026(mol·L-1)-1。则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为 A．①>② B．①<② C．①=② D．不能确定 题型09 平衡常数之间的关系 (1)化学平衡常数表达式书写注意事项 ①化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体、纯液体或水溶液中水的浓度。 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＋3H22NH3，K＝a，则有： 2NH3N2＋3H2，K′＝。 N2＋H2NH3，K″＝a。 (2)已知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＝。 【典例9】反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数为K1,反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的平衡常数为K2,则K1、K2的关系为(平衡常数为同温度下的测定值)(　　) A.K1=2K2　　　　B.K1=　 C.K1=　　　　D.K1=K2 【变式9-1】某可逆反应aA＋bBcC在某温度下的平衡常数为K(K≠1)，反应热为ΔH。保持温度不变，将化学方程式的书写做如下改变，则ΔH和K数值的相应变化为(　　) A.写成2aA＋2bB2cC，ΔH值、K均扩大了1倍 B.写成2aA＋2bB2cC，ΔH值扩大了1倍，K保持不变 C.写成cCaA＋bB，ΔH值、K变为原来的相反数 D.写成cCaA＋bB，ΔH值变为原来的相反数，K变为原来的倒数 【变式9-2】某温度时，反应：SO2(g)＋O2(g) SO3(g)的平衡常数K＝50。在同一温度下，反应：2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g)的平衡常数K1应为(　　) A.2 500 B.100 C.4×10－4 D.2×10－2 题型10 平衡常数和平衡转化率的相关计算 1.步骤： ①写出有关化学反应的方程式。 ②确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。 ③根据已知条件建立等式关系进行解答。 2.方法： 如mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L－1。 3.计算： 【典例10】H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g) COS(g)＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。 (1)平衡时CO2的浓度为________。 (2)H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。 【变式10-1】在密闭容器中，给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热，在催化剂存在下发生反应：CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)。在500 ℃时，平衡常数K=9，若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02 mol·L-1，则在此条件下CO的转化率为 A．25% B．50% C．75% D．80% 【变式10-2】将6 mol A和5 mol B混合于4 L密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)nC(g)＋2D(g)，5 s后反应达到平衡状态，生成2 mol D和2 mol C，则下列结论中不正确的是 A．该温度下反应的化学平衡常数为 B．n值等于2 C．平衡时B的浓度为1 mol·L-1 D．平衡时B的转化率为50 % 【变式10-3】（24-25高二上·浙江嘉兴·期中）在恒容密闭容器中，加入1mol CO和1mol发生反应：，一定温度下，达到平衡时测得，下列说法不正确的是 A．在该温度下，反应的平衡常数 B．在平衡后的容器中，继续加入1mol CO，重新达到平衡后，所得平衡常数增大 C．CO的平衡转化率为50% D．平衡时为0.5mol 题型11 化学平衡常数的应用 1.判断反应进行的方向 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在任意状态时，生成物与反应物的浓度幂之积的比值称为浓度商，用Q表示，即Q＝，则 2.判断反应的热效应 若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。 【典例11】甲胺(CH3NH2)是合成太阳能敏化剂的原料。一定温度下，向容积为2.0 L的恒容密闭容器中投入反应物，发生反应CH3OH(g)＋NH3(g)CH3NH2(g)＋H2O(g)，测得有关实验数据如下： 温度/K 530 起始物质的量/mol CH3OH(g) 0.40 NH3(g) 0.40 CH3NH2(g) 0 H2O(g) 0 平衡时物质的量/mol CH3NH2(g) 0.30 H2O(g) 530 K时，若起始时向容器中充入0.10 mol CH3OH、0.15 mol NH3、0.10 mol CH3NH2、0.10 mol H2O，则反应将向________(填“正”或“逆”)反应方向进行。 【变式11-1】1 000 K下，反应C(s)＋2H2(g)CH4(g)的平衡常数K=8.28×107(mol·L-1)-1。当各气体的物质的量浓度分别为H2：0.7 mol·L-1，CH4：0.2 mol·L-1时，上述反应 A．正向进行 B．逆向进行 C．达到平衡 D．无法确定 【变式11-2】（24-25高二上·四川泸州·期中）平衡常数能表明化学反应的限度，下列说法正确的是 A．越大，反应的速率越快，反应进行得越彻底 B．升高温度，增大 C．当浓度商大于时，平衡向逆反应方向移动 D．在一定温度下，反应达到平衡时，该反应的 【变式11-3】（24-25高二上·浙江杭州·期末）在体积固定的密闭容器中，放入足量镍粉并充入一定量的气体，一定条件下发生反应：，已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表： 温度/℃ 25 80 230 平衡常数 2 下列说法正确的是 A．上述反应的正反应活化能大于逆反应活化能 B．25℃时反应的平衡常数为 C．在80℃时，测得某时刻、的浓度均为，则此时 D．80℃达到平衡时，往体系中再充入一定量的，再次达到平衡后的体积分数增大 题型12 压强平衡常数 1.含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压代替平衡浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。 2.分压计算公式：某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数（或物质的量分数）。 3.压强平衡常数计算公式。例如，N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），压强平衡常数表达式为Kp＝　　。 4.Kp的计算流程 【典例12】已知：C2H6（g）C2H4（g）＋H2（g）。容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下（p）发生上述反应，乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡常数Kp＝（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。 【变式12-1】（24-25高二上·重庆·期末）工业上用乙烯氧化法制备环氧乙烷(化学式为)，主要涉及反应： 反应I：   反应II：   在恒容密闭容器中充入乙烯和含的净化空气(只含和，的体积分数为20%)，发生、两个反应，反应相同时间后测得乙烯的转化率及的分压随温度变化如图所示，已知时测得环氧乙烷的选择性为()。则下列说法正确的是 A．反应I在高温时自发进行 B．a点时，乙烯的消耗速率小于生成速率 C．c点容器内的总压强为 D．时反应I的平衡常数为(以各气体的分压代替浓度计算) 【变式12-2】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Kp）。已知反应CH4（g）＋2H2O（g）CO2（g）＋4H2（g），在t ℃时的平衡常数Kp＝a，则下列说法正确的是（　　） A.Kp＝ B.升高温度，若Kp增大，则该反应为放热反应 C.该反应达到平衡状态后，增大压强，平衡向左移动，Kp增大 D.t ℃时，反应CH4（g）＋H2O（g）CO2（g）＋2H2（g）的平衡常数Kp＝a 【变式12-3】（24-25高二上·湖北武汉·期中）两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。 反应1：NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)      p1=3.6×104Pa 反应2：2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)    p2=4×103Pa 该温度下，刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体，平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是 A．平衡后总压强为4.36×105Pa B．缩小体积，平衡后总压强不变 C．反应2的平衡常数Kp为4×106 D．通入NH3，再次平衡后总压强不变 题型13 化学平衡常数与速率常数的关系 K与k正、k逆的定量关系 一定温度下的基元反应：aA（g）＋bB（g）gG（g）＋dD（g），反应达到平衡状态时，v正＝k正·ca（A）·cb（B），v逆＝k逆·cg（G）·cd（D），因反应达平衡时v正＝v逆，则k正·ca（A）·cb（B）＝k逆·cg（G）·cd（D），＝＝K。 【典例13】利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反应如下： 4NH3（g）＋6NO（g）5N2（g）＋6H2O（l）　ΔH＜0 已知该反应速率v正＝k正·c4（NH3）·c6 （NO），v逆＝k逆·cx（N2）·cy（H2O） （k正、k逆分别是正、逆反应速率常数），该反应的平衡常数K＝，则x＝，y＝。 【变式13-1】N2O4与NO2之间存在反应N2O4（g）2NO2（g）　ΔH＞0。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，在一定条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v（N2O4）＝k1·p（N2O4），v（NO2）＝k2·p2（NO2），其中k1、k2是与反应温度有关的常数。下列说法正确的是（　　） A.升高温度，k1增大，k2减小 B.该反应正反应的活化能高于逆反应的活化能 C.速率常数k只受温度影响，加入催化剂速率常数k不发生变化 D.一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1＝Kp·k2 【变式13-2】已知2NO（g）＋2H2（g）2H2O（g）＋N2（g）的速率方程为v正＝k正·cα（NO）·cβ（H2），在800 ℃下测定了不同初始浓度及正反应速率的关系，数据如表，则下列说法中正确的是（　　） 实验 c（NO）/（mol·L－1） c（H2）/（mol·L－1） v正 1 1 1 v 2 2 1 4v 3 1 2 2v 4 2 x 16v A.α、β的值分别为1、2 B.表中的x为4 C.降低温度，k正可能增大 D.若v逆＝k逆·c2（H2O）·c（N2），则K＝ 【变式13-3】（24-25高二上·山东菏泽·期中）光气广泛应用于农药、医药、精细化学品等领域，由与CO合成它的反应机理如下(为只与温度有关的速率常数、K为平衡常数)：①快反应；②快反应；③慢反应。其中反应②存在。下列说法错误的是 A．总反应的化学反应速率由反应③决定 B．反应②的 C．三个反应中，反应②的活化能最大 D．反应①属于焓增、熵增的变化 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二单元　化学反应的方向与限度 题型01 自发反应 题型02 反应焓变与反应方向 题型03 反应熵变与反应方向 题型04 焓变、熵变对反应方向的共同影响 题型05 可逆反应概念的理解 题型06 化学平衡状态 题型07 化学平衡状态的判断 题型08 化学平衡常数及影响因素 题型09 平衡常数之间的关系 题型10 平衡常数和平衡转化率的相关计算 题型11 化学平衡常数的应用 题型12 压强平衡常数 题型13 化学平衡常数与速率常数的关系 题型01 自发反应 1．自发过程 自然界中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。例如：水总是自发地从高处流向低处，而相反的过程却不能自发进行。 2．自发反应 (1)概念：在一定条件下能自动进行的反应，我们称之为自发反应。 (2)特点：具有方向性，即许多化学反应的正反应能自动进行，而其逆反应无法自动进行。 【典例1】下列关于自发过程的叙述中，正确的是(　　) A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B．需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程 C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发进行的可能 D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 【答案】C 【解析】在一定条件下，不用借助外力即可自发进行的过程为自发过程，所以自发过程也是需要特定的条件，A、B项错误；可逆反应在不同的条件下，可以向不同方向自发进行，C项正确；改变条件，可以使非自发过程转变为自发过程，D项错误。 【变式1-1】下列不属于自发进行的变化是 (　　) A.红墨水加到清水使整杯水变红 B.冰在室温下融化成水 C.NaHCO3转化为Na2CO3 D.铁器在潮湿的空气中生锈 【答案】C 【解析】红墨水浓度大于水，微粒向浓度低的方向分散是自发进行的物理变化，A项错误；冰的熔点为0 ℃，水常温是液体，冰在室温下融化成水，是自发进行的物理变化，B项错误；NaHCO3 转化为 Na2CO3是需要一定条件或试剂实现转化，变化过程不是自发进行的变化，C项正确；铁在潮湿的空气中生锈是因为发生了电化学腐蚀，发生了吸氧腐蚀，是自发进行的变化，D项错误。 【变式1-2】已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝74.9 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　) A．该反应中熵变、焓变皆大于0 B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此在任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 【答案】A 【解析】根据化学方程式可知该反应中熵变、焓变都大于0，A项正确；该反应是吸热反应，但也是熵增加的反应，所以有可能自发进行，B项错误；碳酸盐分解反应中熵增加，但不是在任何条件下碳酸盐分解都能够自发进行，如CaCO3的分解仅在高温下能自发进行，C项错误；能自发进行的反应不一定是放热反应，不能自发进行的反应也不一定是吸热反应，D项错误。 题型02 反应焓变与反应方向 1.放热反应：绝大多数都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得越多，反应越完全。 2.吸热反应：有些也能自发进行。 3.结论：反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。 【典例2】以下反应均为正向自发反应，其中不能用焓判据解释的是(　　) A．2Na(s)＋Cl2(g)===2NaCl(s)　ΔH＜0 B．C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＜0 C．2NH4Cl(s)＋Ca(OH)2(s)===2NH3(g)＋CaCl2(s)＋2H2O(l)　ΔH＞0 D．2Mg(s)＋O2(g)=== 2MgO(s)　ΔH＜0 【答案】C 【解析】C项反应的ΔH＞0，由焓判据可知该反应不能自发进行，而题给条件是能自发进行，所以C项中的反应不能用焓判据解释。 【变式2-1】下列关于焓变与反应方向的叙述正确的是(　　) A．化学反应的焓变与其反应的方向无关 B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向 C．反应焓变为正值时不利于反应正向自发进行 D．焓变为负值的反应都能正向自发进行 【答案】C 【解析】大多数ΔH＜0的化学反应是正向自发进行的，也有少数ΔH＞0的化学反应可以正向自发进行，正反应吸热，不利于反应的正向进行。 【变式2-2】下列自发反应可用焓判据来解释的是(　　) A.2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝56.7 kJ· mol－1 B.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝74.9 kJ· mol－1 C.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－572 kJ· mol－1 D.CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝178.2 kJ· mol－1 【答案】C 【解析】焓判据是指ΔH<0的反应，一般是自发的。只有C项符合题意。 题型03 反应熵变与反应方向 1.熵 (1)定义：衡量一个体系混乱度的物理量，其符号为S，单位为J·__mol－1·K－1。 (2)特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。 (3)影响因素 ①同一物质：S(高温)>S(低温)；S(g)>S(l)>S(s)。 ②相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。 ③S(混合物)>S(纯净物)。 2.熵变 (1)定义：反应前后体系熵值的变化，记为ΔS。 (2)计算式：ΔS＝S(反应产物)－S(反应物)。 (3)熵增或熵减的判断 ①物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，ΔS>0，是熵增加的过程。 ②气体体积增大的反应，熵变通常都是ΔS>0，是熵增加的反应。 ③气体体积减小的反应，熵变通常都是ΔS<0，是熵减小的反应。 3.熵变与反应方向 (1)熵增加有利于反应的自发进行。 (2)某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。 结论：反应的熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。 【典例3】下列有关化学反应方向及其判据的说法错误的是(　　) A．1 mol H2O在不同状态时的熵值： S[H2O(s)]＜S[H2O(g)] B．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小 C．反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)能否正向自发进行，主要由ΔS决定 D．反应NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝185.57 kJ·mol－1，能正向自发进行是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向 【答案】B 【解析】混乱度越大，熵值越大，则1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(s)]＜S[H2O(g)]，故A正确；焓变和熵变共同决定反应是否能自发进行，故B错误；碳酸钙分解属于吸热反应，ΔH＞0，CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)，固体分解得到气体，混乱度增大，ΔS＞0，在高温条件下ΔH－TΔS＜0，反应正向自发进行，可以说ΔS越大，自发反应所需温度越低，故C正确。 【变式3-1】“熵”表示体系的混乱度，它的符号是“S”。下列变化中，ΔS＜0的是(　　) A．3Fe(s)＋4H2O(g)===Fe3O4(s)＋4H2(g) B．2NO2(g)===N2O4(l) C．2IBr(l)===I2(s)＋Br2(g) D．(NH4)2CO3(s)===2NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(g) 【答案】B 【解析】选项B中的反应是由气体转化为液体，混乱度减小，ΔS＜0。 【变式3-2】下图甲中的两个集气瓶中分别盛有H2、Cl2，当抽出两集气瓶之间的玻璃片一段时间后，如图乙所示，可以观察到两个集气瓶中的颜色相同。下列判断正确的是(　　) A.甲中两个集气瓶中气体的混乱度比乙中的大 B.两个集气瓶中的气体扩散后变为有序排列 C.反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)可自发进行 D.反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)属于熵增反应 【答案】C 【解析】气体扩散过程中，混乱度增大，此过程自发地从有序向无序进行，A、B项错误；反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)可自发进行，其反应前后气体的分子数不变，不属于熵增反应，C项正确，D项错误。 【变式3-3】下列变化过程中，ΔS＞0的是(　　) A.Na2O(s)和CO2(g)化合生成Na2CO3(s) B.氯气的液化 C.氯化钠固体溶于水 D.氨气与氯化氢化合成氯化铵固体 【答案】C 【解析】该反应中气体的物质的量减小，ΔS＜0，A项错误；气体转化为液体，气体的物质的量减小，ΔS＜0，B项错误；氯化钠溶于水电离出自由移动的阴、阳离子，混乱度增大，ΔS＞0，C项正确；氨气和HCl反应生成氯化铵固体，气体的物质的量减小，则ΔS＜0，D项错误。 题型04 焓变、熵变对反应方向的共同影响 1.化学反应方向的判断 (1)焓变和熵变都与反应自发性有关，又都不能独立地作为反应自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。 (2)可以利用以下公式进行判断，ΔH－TΔS。 ΔH－TΔS<0，反应能自发进行； ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态； ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。 2.温度对化学反应方向的影响 当焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性的作用，温度与反应方向的关系如图所示： 【典例4】下列内容与结论相对应的是(　　) 选项 内容 结论 A H2O(g)变成H2O(l) ΔS>0 B 硝酸铵溶于水可自发进行 ΔS>0 C 一个反应的ΔH>0，ΔS>0 反应一定不能自发进行 D H2(g)＋F2(g)===2HF(g)的ΔH＝－546.6 kJ·mol－1 ΔS＝8 J·mol－1·K－1 反应在任意温度下都不能自发进行 【答案】B 【解析】物质由气态变为液态，混乱度减小，即ΔS＜0，A项不符合题意；硝酸铵溶于水是吸热的熵增加过程，ΔS＞0，反应可自发进行，B项符合题意；ΔH＞0，ΔS＞0，根据复合判据可知，高温时ΔH－TΔS＜0，即高温条件下，反应能自发进行，C项不符合题意；由ΔH＜0，ΔS＞0知，ΔH－TΔS＜0，故该反应在任意温度下都能自发进行，D项不符合题意。 【变式4-1】反应：CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列正确的是(　　) A．ΔH＞0，ΔH－TΔS<0 B．ΔH<0，ΔH－TΔS＞0 C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0 D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0 【答案】A 【解析】该反应在一定温度下能够自发的向右进行，这说明ΔH－TΔS一定小于0，根据方程式可知该反应的ΔS＞0，所以如果ΔH＜0，则该反应在任何温度下都是自发进行的，而该反应在一定温度下能够自发的向右进行，因此该反应的反应热ΔH＞0，故选A。 【变式4-2】下列说法正确的是(　　) A.反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)常温下可自发进行，该反应为吸热反应 B.反应H2S(g)＋ZnO(s)===H2O(g)＋ZnS(s)在一定条件下可自发进行，且ΔS<0，则ΔH>0 C.反应3Si(s)＋2N2(g)===Si3N4(s)能自发进行，则该反应为放热反应 D.反应CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)在一定条件下能自发进行，该反应一定为放热反应 【答案】C 【解析】A项中该反应ΔS<0, 不利于自发，现在常温下能自发进行，则ΔH必须有利于自发，即ΔH<0，反应放热，A项错误； B项中若ΔS<0、ΔH>0，都是不利于自发的，所以该反应一定不能自发进行，B项错误； C项中该反应ΔS<0, 不利于自发，现在能自发进行， 则ΔH必须有利于自发，即ΔH<0，为放热反应，C项正确；D项中反应熵变ΔS>0, 有利于自发，则不能确定焓变大小，D项错误。 【变式4-3】回答下列问题： (1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH________(填“＞”“＜”或“＝”)0，ΔS____________(填“＞”“＜”或“＝”)0，在低温下，该反应____________(填“能”或“不能”)自发进行。 (2)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH＞0，ΔS＞0，则： ①该反应常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。 ②据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。 (3)已知CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)，ΔH＝＋218 kJ/mol，该反应能够自发进行的反应条件是________。 (4)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS________(填“＞”或“＜”)0。 【答案】(1)＞　＞　不能　(2)①不能　②能　(3)高温　(4)＞ 【解析】(1)由于CO燃烧生成CO2为放热反应，则CO2分解生成CO和O2为吸热反应，ΔH＞0，根据反应式可知，ΔS＞0，故低温下ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行；(2)①根据ΔH－TΔS＜0时自发进行，已知ΔH＞0，ΔS＞0，则常温下不能自发进行；②T＝ΔH/ΔS，则升高温度可自发进行，温度能成为反应方向的决定因素；(3)根据ΔH－TΔS＜0，已知该反应ΔS＞0，ΔH＞0，则高温时自发进行；(4)已知某吸热反应能自发进行，即ΔH－TΔS＜0，ΔH＞0，则ΔS＞0。 题型05 可逆反应概念的理解 1.定义 在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。 2.表示方法 可逆反应方程式常用“”连接，把从左向右进行的反应称为正反应，把从右向左进行的反应称为逆反应。 3.特点 (1)同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。 (2)反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。 (3)反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存于同一反应体系。 (4)反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。 【典例5】一定条件下，在一密闭容器中进行反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能存在的情况是(　　) A．SO2为0.4 mol·L－1，O2为0.2 mol·L－1 B．SO2为0.25 mol·L－1 C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1 D．SO3为0.4 mol·L－1 【答案】B 【解析】SO2和O2的浓度增大，说明反应从逆反应方向建立平衡，若SO3完全反应，则SO2和O2的浓度变化分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1，因该反应为可逆反应，实际变化应小于该值，所以达到平衡时SO2小于0.4 mol·L－1，O2小于0.2 mol·L－1，故A错误；该项中SO2浓度实际变化为0.05 mol·L－1，小于0.2 mol·L－1，故B正确；反应物、生成物的浓度不可能同时减小，故C错误；SO3的浓度增大，说明该反应从正反应方向建立平衡，若二氧化硫和氧气完全反应，SO3的浓度变化为0.2 mol·L－1，实际变化应小于该值，故D错误。 【变式5-1】下列有关可逆反应的说法不正确的是(　　) A．可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应 B．2HIH2＋I2是可逆反应 C．2H2＋O22H2O与2H2O2H2↑＋O2↑互为可逆反应 D．可逆反应中反应物和生成物同时存在 【答案】C 【解析】C项中两个反应是在不同的条件下进行的，故不能称为可逆反应，C项不正确。 【变式5-2】在一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，在催化剂作用下发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1，当达到化学平衡时，下列说法中正确的是(　　) A．生成SO3 2 mol B．SO2和SO3共2 mol C．放出197 kJ热量 D．含氧原子共8 mol 【答案】B 【解析】可逆反应存在反应限度，反应物不可能完全转化为生成物，当正、逆反应速率相等时，反应达到平衡状态，所以将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，SO2和O2不可能完全转化为SO3，A错误；化学反应中原子守恒，所以化学平衡时SO2和SO3中硫原子的总物质的量等于反应初始时SO2的物质的量，B正确；由A项分析可知，2 mol SO2和1 mol O2不可能完全转化为2 mol SO3，故放出的热量小于197 kJ，C错误；化学反应中原子守恒，平衡时含有的氧原子的物质的量等于初始时SO2和O2中氧原子的总物质的量6 mol，D错误。 题型06 化学平衡状态 1．化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 2．化学平衡状态的特征 【典例6】一定条件下，向密闭容器中充入1 mol NO和1 mol CO进行反应：NO(g)＋CO(g) N2(g)＋CO2(g)，测得化学反应速率随时间的变化关系如图所示，其中处于化学平衡状态的点是(　　) A．d点 B．b点 C．c点 D．a点 【答案】A 【解析】由图可知，a、b、c点的正反应速率均大于逆反应速率，都未达到平衡状态；只有d点正、逆反应速率相等，由正、逆反应速率相等的状态为平衡状态可知，图中处于化学平衡状态的点是d点，选项A正确。 【变式6-1】14CO2与碳在高温条件下发生反应：14CO2＋C2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有(　　) A．14CO2 B．14CO2、14CO C．14CO2、14CO、14C D．14CO 【答案】C 【解析】当可逆反应达到平衡状态时，反应并没停止，是一种动态平衡，所以在三种物质中都含有14C。 【变式6-2】在1 273 K、100.0 kPa条件下，乙烷生成乙烯的反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)达到平衡后(　　) A．C2H6的浓度保持不变 B．C2H6仍在不断分解，其浓度不断减少 C．C2H6的分解速率大于生成速率 D．C2H4仍在不断生成，其浓度不断增加 【答案】A 【解析】达到平衡后，正、逆反应速率相等，各物质的浓度不再变化，但各种物质仍在反应。 【变式6-3】在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列表述正确的是(　　) A．化学方程式：2MN B．t2时，正、逆反应速率相等，达到平衡 C．t3时，正反应速率大于逆反应速率 D．t1时，N的浓度是M的浓度的2倍 【答案】D 【解析】由图像可知N为反应物，M为生成物，然后找出在相同时间内变化的M、N的物质的量之比(与是否达到平衡无关)以确定M、N在化学方程式中的化学计量数之比，即该反应的化学方程式是2NM，A错误；t2时，M、N的物质的量相等，但此时M、N的物质的量仍在发生变化，反应未达到平衡状态，因此正反应速率不等于逆反应速率，B错误；t3时及t3时之后，M、N的物质的量不再改变，证明已达平衡状态，此时正、逆反应速率相等，C错误；t1时，N的物质的量为6 mol，M的物质的量为3 mol，在相同体积下，N的浓度为M的浓度的2倍，D正确。 题型07 化学平衡状态的判断 1．用本质特征判断 判断依据：正反应速率与逆反应速率相等，即v正＝v逆。 (1)同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。 (2)不同的物质：速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。 2．用宏观特征判断 判断依据：反应混合物中各组成成分的浓度、含量保持不变。 (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。 3．用“总压强、混合气体的密度、平均摩尔质量”判断平衡状态的注意事项 (1)恒温恒容条件下，用“总压强、平均摩尔质量”判断平衡状态时，要特别关注反应前后气体分子总数的变化，如： mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 是否平衡 压强 当m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 是 当m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 不一定 混合气体的 当m＋n≠p＋q时，一定 是 当m＋n＝p＋q时，一定 不一定 (2)恒温恒容条件下，用“混合气体的密度”判断平衡状态时，要特别关注反应前后是否有非气态物质参与反应，如 关注各物质的状态 是否平衡 密度 C(s)＋CO2(g) 2CO(g)(ρ一定) 是 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)(ρ一定) 不一定 H2(g)＋I2(g) 2HI(g)(ρ一定) 不一定 【典例7】在一个绝热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(s)，当m、n、p、q为任意整数时，一定可以作为反应达到平衡状态的标志是(　　) ①体系的压强不再改变　②体系的温度不再改变　③体系的密度不再变化　④各组分质量分数不再改变 A．①②③ B．①②③④ C．②③④ D．③④ 【答案】C 【解析】无法判断反应前后气体体积的关系，则无法确定压强是否为变量，无法根据体系的压强判断平衡状态，①错误；在一个绝热的固定容积的密闭容器中，体系的温度为变量，温度不再改变，说明正、逆反应速率相等，能据此判断反应达到平衡状态，②正确；D为固态，混合气体的质量为变量，容器容积为定值，则密度为变量，当混合气体密度不变时，说明反应达到平衡状态，③正确；各组分的质量分数不再改变，表明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，④正确。 【变式7-1】下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是(　　) A．H2(g)＋Br2(g) 2HBr(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变 B．2NO2(g) N2O4(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变 C．CaCO3(s) CO2(g)＋CaO(s)恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变 D．3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1 【答案】D 【解析】D项，如果刚开始加入氢气和氮气的物质的量之比为3∶1或开始加入的是氨气，反应的任何时刻氢气和氮气的物质的量之比始终是3∶1，因此氢气和氮气的物质的量之比为3∶1时，反应不一定达到平衡。 【变式7-2】某温度下，在一恒容容器中进行如下反应 A(g)＋3B(g) 2C(g)，下列情况一定能说明反应已达到平衡的是(　　) ①单位时间内，有1 mol B反应，同时有2 mol C生成 ②容器内压强不随时间而变化 ③单位时间内，有2 mol C生成，同时有1 mol A生成 ④用 A、B、C表示的该反应的化学反应速率之比为 1∶3∶2 ⑤气体的平均摩尔质量不随时间而变化 ⑥气体的密度不随时间而变化 A.①④⑥ B.①②③ C.①②⑥ D.②③⑤ 【答案】D 【解析】单位时间内，有1 mol B反应，同时有2 mol C生成均表示正反应，无法说明反应已达到平衡，且不符合计量数关系，①错误；正反应为气体体积减小的反应，在恒容容器中压强为变化的量，则容器内压强不随时间而变化说明反应已达到平衡，②正确；单位时间内，有2 mol C生成，同时有1 mol A生成说明正、逆反应速率相等，反应已达到平衡，③正确；用 A、B、C表示的该反应的化学反应速率之比为 1∶3∶2，化学反应速率之比始终等于化学计量数之比，无法说明反应已达到平衡，④错误；气体的质量不变，正反应为物质的量减少的反应，故气体的平均摩尔质量为变量，当气体的平均摩尔质量不随时间而变化，则反应已达到平衡，⑤正确；恒容容器气体体积不变，质量不变，则气体的密度为定值，无法说明反应已达到平衡，⑥错误。 【变式7-3】在恒温恒容密闭容器中加入足量的Fe2O3和CO，模拟高炉炼铁的反应：Fe2O3(s)＋3CO(g) 2Fe(s)＋3CO2(g)。下列情况表明该可逆反应达到平衡状态的是(　　) A.容器中气体的压强不再改变 B.容器中气体的密度不再改变 C.CO和CO2的正反应速率相等 D.CO和CO2物质的量之比为1∶1 【答案】B 【解析】该反应是反应前后气体物质的量不变的反应，反应在恒温恒容密闭容器中进行，则反应前后气体的压强始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，A不符合题意；该反应有固体参加，则质量发生变化，恒容下，体积不变，则密度不变，说明反应达到平衡状态，B符合题意；由于方程式中CO和CO2的化学计量数相等，则二者的正反应速率始终相等，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，C不符合题意；容器中CO和CO2的物质的量之比为1∶1，不能说明气体物质中任何一组分的物质的量不变，反应不一定达到了平衡状态，D不符合题意。 题型08 化学平衡常数及影响因素 1.定义式 对于可逆反应：aA＋bBcC＋dD，在一定温度下，反应达到平衡后，将各物质的物质的量浓度代入表示式K＝，得到的结果是一个定值，称为该反应的化学平衡常数。 例如，一定温度下，反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)达平衡时的化学平衡常数K＝。 2.意义 K值越大，反应进行的程度越大，反应物转化率越大。一般地，K＞105时，认为该反应进行得就基本完全了。 3.影响因素 K只受温度影响，与反应物和生成物的浓度无关。 【典例8】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.K值越大,反应物的平衡转化率越小 C.通常,K值越大,反应进行的程度越大 D.温度越高,K值越大 【答案】C　 【解析】对于一个确定的反应,平衡常数的大小只与温度有关,与起始浓度无关,A错误;通常,K值越大,反应进行的程度越大,反应物的平衡转化率越大,B错误、C正确;对于一个放热反应,温度越高,反应物的平衡转化率越小,K值越小,D错误。 【变式8-1】已知可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),其平衡常数表达式正确的是(　　) A.K=　　　　B.K= C.K=　　　　D.K= 【答案】C　 【解析】化学平衡常数是利用平衡状态下物质的平衡浓度计算的,K=。 【变式8-2】某温度下，将含有H2 和I2各0.10 mol的气态混合物充入容积为10 L的密闭容器中，发生反应H2（g）＋I2（g）2HI（g），达到平衡后测得c（H2）＝0.008 0 mol·L－1，则此温度下该反应的平衡常数为（　　） A.0.25 B.0.5 C.2 D.4 【答案】A 【解析】根据题给信息列三段式： 　　　　　　　　　H2（g）＋I2（g）2HI（g） 起始/（mol·L－1） 0.010 0.010 0 改变/（mol·L－1） 0.002 0 0.002 0 0.004 0 平衡/（mol·L－1） 0.008 0 0.008 0 0.004 0 此时K＝＝＝0.25，A项正确。 【变式8-3】在相同的温度下，已知：反应①N2(g)＋O2(g)2NO(g)的平衡常数为3.84×10-31，反应②2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常数为3.10×1026(mol·L-1)-1。则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为 A．①>② B．①<② C．①=② D．不能确定 【答案】B 【解析】平衡常数（K）越大，反应进行的程度越大。反应①的K=3.84×10-31（极小），表明反应几乎不进行；反应②的K=3.10×1026（极大），表明反应进行程度很高。直接比较K值可知，①的K远小于②，因此反应程度①＜②； 故选B。 题型09 平衡常数之间的关系 (1)化学平衡常数表达式书写注意事项 ①化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体、纯液体或水溶液中水的浓度。 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＋3H22NH3，K＝a，则有： 2NH3N2＋3H2，K′＝。 N2＋H2NH3，K″＝a。 (2)已知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＝。 【典例9】反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数为K1,反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的平衡常数为K2,则K1、K2的关系为(平衡常数为同温度下的测定值)(　　) A.K1=2K2　　　　B.K1=　 C.K1=　　　　D.K1=K2 【答案】C　 【解析】反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数为K1,则相同温度下,反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的平衡常数K2=1/K1,C项正确。 【变式9-1】某可逆反应aA＋bBcC在某温度下的平衡常数为K(K≠1)，反应热为ΔH。保持温度不变，将化学方程式的书写做如下改变，则ΔH和K数值的相应变化为(　　) A.写成2aA＋2bB2cC，ΔH值、K均扩大了1倍 B.写成2aA＋2bB2cC，ΔH值扩大了1倍，K保持不变 C.写成cCaA＋bB，ΔH值、K变为原来的相反数 D.写成cCaA＋bB，ΔH值变为原来的相反数，K变为原来的倒数 【答案】D 【解析】化学方程式系数扩大两倍，K变为K2，A错误；化学方程式系数扩大两倍，K变为K2，B错误；化学方程式中反应物和生成物互换，K变为原来的倒数，C错误；化学方程式中反应物和生成物互换，ΔH值变为原来的相反数，K变为原来的倒数，D正确。 【变式9-2】某温度时，反应：SO2(g)＋O2(g) SO3(g)的平衡常数K＝50。在同一温度下，反应：2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g)的平衡常数K1应为(　　) A.2 500 B.100 C.4×10－4 D.2×10－2 【答案】C 【解析】K＝，K1＝，K1＝＝4×10－4。 题型10 平衡常数和平衡转化率的相关计算 1.步骤： ①写出有关化学反应的方程式。 ②确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。 ③根据已知条件建立等式关系进行解答。 2.方法： 如mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L－1。 3.计算： 【典例10】H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g) COS(g)＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。 (1)平衡时CO2的浓度为________。 (2)H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。 【答案】(1)0.036 mol·L－1　(2)2.5　0.002 85 【解析】对于反应 反应平衡后水的物质的量分数为0.02，则＝0.02，x＝0.01。 H2S的平衡转化率α1＝×100%＝2.5%。 钢瓶的体积为2.5 L，则平衡时各物质的浓度分别为c(H2S)＝0.156 mol·L－1，c(CO2)＝0.036 mol·L－1，c(COS)＝c(H2O)＝0.004 mol·L－1，则K＝≈0.002 85。 【变式10-1】在密闭容器中，给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热，在催化剂存在下发生反应：CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)。在500 ℃时，平衡常数K=9，若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02 mol·L-1，则在此条件下CO的转化率为 A．25% B．50% C．75% D．80% 【答案】C 【解析】设CO的转化量为amol/L，则： ，a=0.015，则CO转化率为，故选C。 【变式10-2】将6 mol A和5 mol B混合于4 L密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)nC(g)＋2D(g)，5 s后反应达到平衡状态，生成2 mol D和2 mol C，则下列结论中不正确的是 A．该温度下反应的化学平衡常数为 B．n值等于2 C．平衡时B的浓度为1 mol·L-1 D．平衡时B的转化率为50 % 【答案】D 【解析】反应速率比等于系数比，5 s后反应达到平衡状态，生成2 mol D和2 mol C，则CD系数相同，n=2； A．由三段式： 则化学平衡常数为，A正确； B．生成C和D的物质的量相等，反应计量数比为1:1，故n=2，B正确； C．由A分析，平衡时B的浓度为1.25mol/L - 0.25mol/L = 1mol/L，C正确； D．由A分析，B的转化率为，D错误； 故选D。 【变式10-3】（24-25高二上·浙江嘉兴·期中）在恒容密闭容器中，加入1mol CO和1mol发生反应：，一定温度下，达到平衡时测得，下列说法不正确的是 A．在该温度下，反应的平衡常数 B．在平衡后的容器中，继续加入1mol CO，重新达到平衡后，所得平衡常数增大 C．CO的平衡转化率为50% D．平衡时为0.5mol 【答案】B 【解析】A．设容器的体积为V，由题干的数据可知，平衡时各种组分的物质的量都为0.5mol，K===1，故A正确； B．平衡常数只与温度有关，温度不改变，平衡常数不变，故B错误； C．由题干可知，消耗的CO为0.5mol，CO的平衡转化率为=50%，故C正确； D．达到平衡时测得，消耗的H2O为0.5mol，故平衡时为0.5mol，故D正确； 答案选B。 题型11 化学平衡常数的应用 1.判断反应进行的方向 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在任意状态时，生成物与反应物的浓度幂之积的比值称为浓度商，用Q表示，即Q＝，则 2.判断反应的热效应 若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。 【典例11】甲胺(CH3NH2)是合成太阳能敏化剂的原料。一定温度下，向容积为2.0 L的恒容密闭容器中投入反应物，发生反应CH3OH(g)＋NH3(g)CH3NH2(g)＋H2O(g)，测得有关实验数据如下： 温度/K 530 起始物质的量/mol CH3OH(g) 0.40 NH3(g) 0.40 CH3NH2(g) 0 H2O(g) 0 平衡时物质的量/mol CH3NH2(g) 0.30 H2O(g) 530 K时，若起始时向容器中充入0.10 mol CH3OH、0.15 mol NH3、0.10 mol CH3NH2、0.10 mol H2O，则反应将向________(填“正”或“逆”)反应方向进行。 【答案】正 【解析】由表可知530 K时，K＝＝9，改变初始加入的物质的量，浓度商Q＝＝<K，反应向正反应方向进行。 【变式11-1】1 000 K下，反应C(s)＋2H2(g)CH4(g)的平衡常数K=8.28×107(mol·L-1)-1。当各气体的物质的量浓度分别为H2：0.7 mol·L-1，CH4：0.2 mol·L-1时，上述反应 A．正向进行 B．逆向进行 C．达到平衡 D．无法确定 【答案】A 【解析】对于反应，平衡常数表达式是：，当各气体的物质的量浓度分别为时，此时的浓度商，反应未达到平衡，反应向正反应方向进行。 故选A。 【变式11-2】（24-25高二上·四川泸州·期中）平衡常数能表明化学反应的限度，下列说法正确的是 A．越大，反应的速率越快，反应进行得越彻底 B．升高温度，增大 C．当浓度商大于时，平衡向逆反应方向移动 D．在一定温度下，反应达到平衡时，该反应的 【答案】C 【解析】A．越大，反应物转化率越大，反应进行得越彻底，A错误； B．放热反应，升高温度K减小，吸热反应，升高温度K增大，B错误； C．当浓度商大于时，产物浓度大于平衡时，平衡向逆反应方向移动，C正确； D．在一定温度下，反应达到平衡时，该反应的，固体和纯液体直接忽略不带入计算，D错误； 故选C。 【变式11-3】（24-25高二上·浙江杭州·期末）在体积固定的密闭容器中，放入足量镍粉并充入一定量的气体，一定条件下发生反应：，已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表： 温度/℃ 25 80 230 平衡常数 2 下列说法正确的是 A．上述反应的正反应活化能大于逆反应活化能 B．25℃时反应的平衡常数为 C．在80℃时，测得某时刻、的浓度均为，则此时 D．80℃达到平衡时，往体系中再充入一定量的，再次达到平衡后的体积分数增大 【答案】C 【分析】由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡逆向移动，即反应的，据此分析； 【解析】A．正反应活化能小于逆反应活化能，A错误； B．相同温度下，对于同一可逆反应的正、逆反应平衡常数互为倒数，故25℃时，反应的平衡常数为，B错误； C．在80℃时，测得某时刻，、CO浓度均为，则，说明反应向正反应方向进行，此时，C正确； D．80℃达到平衡时，保持体积不变，往体系中充入一定量的CO，相当于增大压强，平衡向正反应方向进行，达到平衡CO的体积分数减小，D错误； 故选C。 题型12 压强平衡常数 1.含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压代替平衡浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。 2.分压计算公式：某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数（或物质的量分数）。 3.压强平衡常数计算公式。例如，N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），压强平衡常数表达式为Kp＝　　。 4.Kp的计算流程 【典例12】已知：C2H6（g）C2H4（g）＋H2（g）。容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下（p）发生上述反应，乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡常数Kp＝　　（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。 【答案】p 【解析】设起始时C2H6和H2的物质的量均为1 mol，列出三段式： 平衡时C2H6、C2H4和H2对应的分压分别为p、p和p，则该反应的平衡常数Kp＝＝＝p。 【变式12-1】（24-25高二上·重庆·期末）工业上用乙烯氧化法制备环氧乙烷(化学式为)，主要涉及反应： 反应I：   反应II：   在恒容密闭容器中充入乙烯和含的净化空气(只含和，的体积分数为20%)，发生、两个反应，反应相同时间后测得乙烯的转化率及的分压随温度变化如图所示，已知时测得环氧乙烷的选择性为()。则下列说法正确的是 A．反应I在高温时自发进行 B．a点时，乙烯的消耗速率小于生成速率 C．c点容器内的总压强为 D．时反应I的平衡常数为(以各气体的分压代替浓度计算) 【答案】C 【解析】A. 反应I：  ，反应的，该反应的气体分子数减小，即。根据反应自发进行的条件，低温时自发进行，A项错误； B. 由图可知，a点时乙烯的转化率还未达到最大值，说明反应正向进行，所以乙烯的消耗速率大于生成速率，B项错误； C. 充入乙烯和含的净化空气(只含和，的体积分数为20%)，则n(N2)= 4mol。c点时乙烯的转化率为60%，则有0.6mol乙烯参加反应，环氧乙烷的选择性为，则有0.4mol乙烯转化为环氧乙烷。即 则平衡时，，，，，平衡时气体总物质的量为n总=0.4mol + 0.2mol + 0.4mol + 0.4mol + 0.4mol + 4mol = 5.8mol。恒容密闭容器中，压强之比等于物质的量之比，按氧气的分压列式，，C项正确； D. 根据C选项的数据可得： 时反应I的平衡常数，D项错误； 答案选C。 【变式12-2】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Kp）。已知反应CH4（g）＋2H2O（g）CO2（g）＋4H2（g），在t ℃时的平衡常数Kp＝a，则下列说法正确的是（　　） A.Kp＝ B.升高温度，若Kp增大，则该反应为放热反应 C.该反应达到平衡状态后，增大压强，平衡向左移动，Kp增大 D.t ℃时，反应CH4（g）＋H2O（g）CO2（g）＋2H2（g）的平衡常数Kp＝a 【答案】A 【解析】根据化学方程式可知，Kp＝，A正确；升高温度，若Kp增大，正反应为吸热反应，B错误；平衡常数只与温度有关，与其他因素无关，故增大压强时Kp不变，C错误；当化学方程式中的系数变为原来的一半时，平衡常数应为原平衡常数的次方，即Kp＝，D错误。 【变式12-3】（24-25高二上·湖北武汉·期中）两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。 反应1：NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)      p1=3.6×104Pa 反应2：2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)    p2=4×103Pa 该温度下，刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体，平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是 A．平衡后总压强为4.36×105Pa B．缩小体积，平衡后总压强不变 C．反应2的平衡常数Kp为4×106 D．通入NH3，再次平衡后总压强不变 【答案】C 【解析】A．对于反应2平衡体系，2种等量气体总压强为4×103Pa可知，p(CO2)=p(H2O)=2×103，反应1平衡时，p(CO2)=p(H2O)=p(NH3)=1.2×104，=，平衡时p(CO2)=p(H2O)，结合，则平衡时(NH3)= Pa，所以总压强为p(NH3)+p(CO2)+p(H2O)= Pa，A正确； B．缩小体积，温度不变，则Kp不变，，，故各气体分压不变，平衡后总压强不变，B正确； C．反应2的平衡常数为，C错误； D．刚性密闭容器，温度不变，则平衡常数不变，，，通入NH3，再次达到平衡后，气体的分压不变，则总压强不变，D正确； 故选C。 题型13 化学平衡常数与速率常数的关系 K与k正、k逆的定量关系 一定温度下的基元反应：aA（g）＋bB（g）gG（g）＋dD（g），反应达到平衡状态时，v正＝k正·ca（A）·cb（B），v逆＝k逆·cg（G）·cd（D），因反应达平衡时v正＝v逆，则k正·ca（A）·cb（B）＝k逆·cg（G）·cd（D），＝＝K。 【典例13】利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反应如下： 4NH3（g）＋6NO（g）5N2（g）＋6H2O（l）　ΔH＜0 已知该反应速率v正＝k正·c4（NH3）·c6 （NO），v逆＝k逆·cx（N2）·cy（H2O） （k正、k逆分别是正、逆反应速率常数），该反应的平衡常数K＝，则x＝ ，y＝ 。 【答案】5 0 【解析】当反应达到平衡时有v正＝v逆，即k正·c4（NH3）·c6（NO）＝k逆·cx（N2）·cy（H2O），变换可得＝，该反应的平衡常数K＝，平衡状态下K＝，所以x＝5，y＝0。 【变式13-1】N2O4与NO2之间存在反应N2O4（g）2NO2（g）　ΔH＞0。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，在一定条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v（N2O4）＝k1·p（N2O4），v（NO2）＝k2·p2（NO2），其中k1、k2是与反应温度有关的常数。下列说法正确的是（　　） A.升高温度，k1增大，k2减小 B.该反应正反应的活化能高于逆反应的活化能 C.速率常数k只受温度影响，加入催化剂速率常数k不发生变化 D.一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1＝Kp·k2 【答案】B 【解析】速率常数是温度的函数，温度升高，速率常数k1和k2均增大，A错误；由反应N2O4（g）2NO2（g）　ΔH＞0可知，反应吸热，正反应的活化能高于逆反应的活化能，B正确；速率常数与温度、催化剂表面积、溶剂的性质等有关，加入催化剂，速率常数k发生变化，C错误；N2O4与NO2的消耗速率满足2∶1时反应达到平衡，即2v（N2O4）＝2k1·p（N2O4）＝v（NO2）＝k2·p2（NO2），所以2k1＝Kp·k2，D错误。 【变式13-2】已知2NO（g）＋2H2（g）2H2O（g）＋N2（g）的速率方程为v正＝k正·cα（NO）·cβ（H2），在800 ℃下测定了不同初始浓度及正反应速率的关系，数据如表，则下列说法中正确的是（　　） 实验 c（NO）/（mol·L－1） c（H2）/（mol·L－1） v正 1 1 1 v 2 2 1 4v 3 1 2 2v 4 2 x 16v A.α、β的值分别为1、2 B.表中的x为4 C.降低温度，k正可能增大 D.若v逆＝k逆·c2（H2O）·c（N2），则K＝ 【答案】B 【解析】比较表中实验1、2两组的数据可知，NO浓度变为原来的2倍，反应速率变为原来的4倍，故α＝2，比较实验1、3两组数据可知，H2的浓度变为原来的2倍，反应速率变为原来的2倍，故β＝1，A错误；根据A的分析可知，α＝2，β＝1，结合v正＝k正·cα（NO）·cβ（H2）和表中数据可知，表中的x为4，B正确；降低温度，反应速率减慢，故k正不可能增大，只能减小，C错误；若v逆＝k逆·c2（H2O）·c（N2），平衡时v正＝v逆，即k正·c2（NO）·c （H2）＝k逆·c2（H2O）·c（N2），则K＝＝，D错误。 【变式13-3】（24-25高二上·山东菏泽·期中）光气广泛应用于农药、医药、精细化学品等领域，由与CO合成它的反应机理如下(为只与温度有关的速率常数、K为平衡常数)：①快反应；②快反应；③慢反应。其中反应②存在。下列说法错误的是 A．总反应的化学反应速率由反应③决定 B．反应②的 C．三个反应中，反应②的活化能最大 D．反应①属于焓增、熵增的变化 【答案】C 【解析】A．慢反应速率决定总反应速率，总反应的化学反应速率由反应③决定，故A正确；     B．反应②达到平衡，即，故B正确； C．活化能越大，反应速率越慢，三个反应中，反应③是慢反应，反应③的活化能最大，故C错误； D．反应①Cl-Cl键断裂，气体物质的量增多，断键吸热，反应①属于焓增、熵增的变化，故D正确； 选C。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$