第2章 第2节 第1课时 化学平衡状态 化学平衡常数(教用Word)-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（人教版）

第二节　化学平衡 第1课时　化学平衡状态　化学平衡常数 学习目标 课程标准 1．了解化学反应的可逆性，了解可逆反应的概念。 2．通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡。 3．能根据化学平衡状态的特征，判断化学平衡状态的标志。 4．理解化学平衡常数的概念及意义。 5．能够利用化学平衡常数进行简单的计算。 6．理解化学平衡常数对化学反应进行的程度判断。 1．了解化学反应的可逆性，了解可逆反应的概念。 2．通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡。 3．认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量，知道化学平衡常数的含义及应用。 4．能够利用化学平衡常数进行简单的计算。 5．理解化学平衡常数对化学反应进行程度的判断。 知识点一　化学平衡状态 一、可逆反应 二、化学平衡状态 1．化学平衡的建立 (1)利用浓度变化理解化学平衡建立过程中速率的变化。 在一定条件下，把1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中 N2＋3H22NH3 反应物浓度 v正 生成物浓度 v逆 开始时 c(N2)__最大__ c(H2)__最大__ __最大__ __0__ __0__ 进行中 c(N2)__减小__ c(H2)__减小__ __减小__ __增大__ __增大__ 平衡时 c(N2)__不变__ c(H2)__不变__ __不变__ __不变__ __不变__ (2)利用浓度—时间(c－t)图像理解化学平衡建立的过程。 　 (3)利用速率—时间(v－t)图像理解化学平衡建立的过程。 　 2．化学平衡状态 (1)定义：化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率__相等__，反应混合物中各组分的浓度保持__不变__的状态。 (2)化学平衡的特征 1．下列各组两个反应互为可逆反应的是(　　) ①H2＋Cl22HCl与2HClH2↑＋Cl2↑ ②H2SO4(浓)＋2HBr===2H2O＋Br2＋SO2↑与Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4 ③2NO2===N2O4与N2O4===2NO2 ④2SO2＋O22SO3与2SO32SO2＋O2 A．①②　　　　　　　　 B．②③ C．③④ D．②④ 【解析】　可逆反应要求的是相同条件，①②呈现的反应条件不同，③④条件相同，故③④均互为可逆反应。 【答案】　C 2．下列为四个同学对“化学平衡状态”的理解，其中理解正确的是(　　) 【答案】　B 1．在一定条件下，可逆反应2A(g)B(g)＋3C(g)，在下列几种状态中，达到平衡状态的是________(填序号)。 ①正反应速率v(A)＝2 mol·L－1·min－1，逆反应速率v(A)＝2 mol·L－1·min－1 ②正反应速率v(A)＝2 mol·L－1·min－1，逆反应速率v(B)＝1 mol·L－1·min－1 ③正反应速率v(A)＝2 mol·L－1·min－1，正反应速率v(B)＝1 mol·L－1·min－1 ④正反应速率v(A)＝2 mol·L－1·min－1，逆反应速率v(C)＝2 mol·L－1·min－1 对比②③，对比②④分别可得出利用反应速率判断是否达到平衡状态的哪些注意事项？ 提示　①②　对比②③可得出反应速率不能全为同一方向的速率，应一正一逆。对比②④可得出不同物质表示的一正一逆速率数值不一定相等，而应是转化成同一物质表示的速率相等或速率比等于化学计量数之比。 2．一定温度下，密闭容器中进行的可逆反应：A(g)＋2B(g)C(g)＋D(g)的哪些物理量不再改变时，表明该反应处于平衡状态？ 提示　各组分的百分含量、浓度、物质的量不变；气体的压强不变；混合气体的平均相对分子质量不变。 3．一定温度下，恒容密闭容器中进行的可逆反应：A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)的哪些物理量不再改变时，表明该反应处于平衡状态？ 提示　除A外的各组分(B、C、D)的百分含量、浓度、物质的量不变；混合气体的密度不变；混合气体的平均相对分子质量不变。 判断可逆反应是否达到平衡状态的方法 1．直接判据： (1)v正＝v逆 (2)反应混合物中各组分质量和浓度保持不变。 2．间接判据： (1)常用物理量：气体总的物质的量、压强、混合气体的平均密度(ρ＝)、平均摩尔质量(＝)。 (2)判断方法：“变量不变即为平”即假设反应向正反应方向进行时，该物理量若发生变化，则某时刻该物理量不再改变时，即认为达到平衡状态。若该物理量为一直不变的量，则无法用于判断。 考点一　化学平衡的含义及特征 1．已知298 K时，合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.0 kJ·mol－1，将此温度下的1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应。测得反应放出的热量(假设测量过程中没有能量损失)(　　) A．一定小于92.0 kJ B．一定大于92.0 kJ C．一定等于92.0 kJ D．无法确定 【解析】　可逆反应不能进行到底，故放出的热量一定小于92.0 kJ。 【答案】　A 2．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0.1 mol/L、0.05 mol/L、0.3 mol/L。当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　　) A．SO2为0.4 mol/L，O2为0.2 mol/L B．SO2、SO3均为0.8 mol/L C．SO3为0.4 mol/L D．SO2为0.35 mol/L 【解析】　　2SO2(g)　＋　O2(g)　　2SO3(g) 某时刻 0.1 mol/L 0.05 mol/L 0.3 mol/L 极限转化 0.4 mol/L 0.2 mol/L 0 极限转化 0 0 0.4 mol/L 该反应为可逆反应，物质浓度范围：0＜c(SO2)＜0.4 mol/L，0＜c(O2)＜0.2 mol/L，0＜c(SO3)＜0.4 mol/L。 【答案】　D 考点二　化学平衡状态的判断 3．下列说法不正确的是(　　) A．当平衡体系中各物质的浓度相等时，化学反应一定达到平衡状态 B．对某一可逆反应，当正、逆反应速率相等时，各组分的浓度一定保持不变 C．甲、乙两个容积相同、温度恒定且密闭容器中，分别充入2 mol NH3、1 mol N2和3 mol H2，平衡时，甲和乙的压强是相同的 D．化学平衡建立前，v(正)≠v(逆)，达到化学平衡后v(正)＝v(逆) 【解析】　A．达到化学平衡状态时各组分浓度保持不变，但不一定相等，A错误；B．可逆反应正、逆反应速率相等时，达到平衡状态，各组分浓度保持不变，B正确；C．两容器中是加入不同物质建立的等效平衡，达到平衡状态时，两容器中压强相等，C正确；D．化学平衡建立前正、逆反应速率不等，但达到平衡状态时正、逆反应速率相等，D正确；故选A。 【答案】　A 4．可逆反应：2NO22NO＋O2在恒容的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是(　　) ①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO ③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A．①④⑥⑦　　　　　　　 B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部 【解析】　依据v正＝v逆≠0判断：①单位时间内生成n mol O2的同时必消耗2n mol NO2，能说明反应已达到平衡；②描述的均是正反应速率，无法判断；③无论反应是否达到平衡，均有此关系；④NO2(红棕色)为有颜色的气体，颜色不变能说明反应体系中NO2浓度一定，反应已达到平衡；⑤因ρ＝，反应前后，m、V均不变，ρ也不变，不能说明反应达到平衡；这是一个反应前后气体分子数发生改变的反应，⑥⑦均能说明反应已达平衡。 【答案】　A 知识点二　化学平衡常数 1．含义 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 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，平衡常数的表达式为：K＝　　。 3．化学平衡常数的意义 (1)化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行的完全程度。可以说，化学平衡常数是一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。 (2)K值越大，说明反应进行的程度越__完全__，反应物转化率__越大__；反之，反应进行的程度就越__不完全__，转化率就__越小__。一般来说，当K>__105__时，该反应就进行得基本完全了。 (3)对只有固体、纯液体(如液态水)参加或生成的反应来说，固体和纯液体的浓度视为“1”。 (4)K只受__温度__影响，与反应物或生成物的__浓度__无关。 1．对于3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为(　　) A．K＝ B．K＝ C．K＝ D．K＝ 【解析】　平衡常数等于生成物浓度系数次幂之积除以反应物浓度系数次幂之积，由于固体和纯液体在反应中浓度不变，所以它们的浓度看作1，即不列入表达式，在反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)中，铁和四氧化三铁是固体，所以该反应的平衡常数的表达式为K＝，故选C。 【答案】　C 2．下列能使反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)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 同一个化学反应，由于书写方式不同，各反应物、生成物的化学计量数不同，平衡常数相同吗？如合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，K N2(g)＋H2(g)NH3(g)，K′ 2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，K″ 若K＝a，则K′、K″与a的关系是什么？ 提示　写出表达式K＝， K″＝ 则K′＝，K″＝。 1．未知方程式③(K3)与已知方程式①(K1)和②(K2)的关系： 若③＝2×①，则K3＝K； 若③＝×①，则K3＝； 若③＝－①，则K3＝； 若③＝①＋②，则K3＝K1×K2； 若③＝①－②，则K3＝。 2．化学平衡常数的应用 (1)判断反应进行的程度。 化学平衡常数能够表示可逆反应进行的完全程度。一个反应的K值越大，表明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物的转化率也越大。 (2)判断反应所处的状态。 对于一般的可逆反应 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 浓度商：在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示。 ①当Q＝K时，反应处于平衡状态， ②当Q＜K时，反应向正反应方向进行， ③当Q＞K时，反应向逆反应方向进行。 考点一　化学平衡常数 1．在一定条件下，有下列分子数之比相同的可逆反应，其平衡常数K值分别是 ①H2＋F22HF　K＝1047 ②H2＋Cl22HCl　K＝1017 ③H2＋Br22HBr　K＝109 ④H2＋I22HI　K＝1 比较K值大小，可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是(　　) A．①②③④ B．④②③① C．①④③② D．无法确定 【解析】　化学平衡常数越大，表示该反应的正反应进行的程度越大，故A正确。 【答案】　A 2．当把晶体N2O4放入密闭容器中使之变为气态，并建立了N2O4(g)2NO2(g)平衡后，保持温度不变，再通入若干N2O4气体，待反应达到新的平衡时，则新平衡与旧平衡相比，的值(　　) A．变大 B．不变 C．变小 D．无法确定 【解析】　温度不变，K值不变。 【答案】　B 考点二　化学平衡常数的计算 3．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 【解析】　由题意知，该温度下，K＝，K1＝，则K1＝＝4×10－4。 【答案】　C 4．将4 mol SO2与2 mol O2充入4 L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol·L－1。则此条件下的平衡常数K为(　　) A．4 B．0.25 C．0.4 D．0.2 【解析】　　　　2SO2＋O22SO3 初始/mol 4 2 0 转化/mol 2 1 2 平衡/mol 2 1 2 平衡时c(SO2)＝0.5 mol/L，c(O2)＝0.25 mol/L，c(SO2)＝0.5 mol/L，K＝＝4。 【答案】　A 5．在某温度下，将H2和I2各0.1 mol的气态混合物充入10 L的密闭容器中，发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，连续测定c(I2)的变化，5 s时测定c(I2)＝0.008 0 mol·L－1并保持不变。 (1)则此温度下，平衡常数值为多少？ 提示　0.25。c(I2)＝0.008 0 mol·L－1 c(H2)＝0.008 0 mol·L－1　c(HI)＝0.004 0 mol·L－1 K＝＝0.25。 (2)若在此温度下，在10 L的密闭容器中充入0.2 mol HI气体，达到平衡时，HI的转化率为多少？ 提示　80%。设生成的H2的浓度为x mol·L－1， 　　　　　　 　2HI(g)H2(g)＋I2(g) 起始(mol·L－1) 0.02 0 0 平衡(mol·L－1) 0.02－2x x x K′＝＝，x＝0.008，α(HI)＝×100%＝80% 归纳与论证 1．以生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2是一种低耗能、高效率的制H2方法。该方法由气化炉制造H2和燃烧炉再生CaO两步构成。气化炉中涉及的反应为 Ⅰ.C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　K1； Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　K2； Ⅲ.CaO(s)＋CO2(g)CaCO3(s)　K3； 该工艺制H2总反应可表示为C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s)CaCO3(s)＋2H2(g)，用K1、K2、K3的代数式表示此反应的平衡常数K。 提示　已知： Ⅰ：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　K1， Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　K2， Ⅲ：CaO(s)＋CO2(g)CaCO3(s)　K3， 反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ之和为反应 C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s)CaCO3(s)＋2H2(g)， 则K＝K1·K2·K3。 2．在化学平衡体系中，各气体物质的分压(分压＝总压×该气体的体积分数或物质的量分数)代替浓度，计算的平衡常数叫做压强平衡常数。单位与表达式有关。如反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，p(A)＝×p总，Kp＝。 对于在恒压容器中进行的反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，若起始投料为N2 1 mol、H2 3 mol，转化率为50%，压强平衡常数Kp是多少？(大气压为p0) 提示　列出“三段式”如下： N2(g)　＋　3H2(g)2NH3(g) 起始 1 mol 3 mol 0 转化 0.5 mol 1.5 mol 1 mol 平衡 0.5 mol 1.5 mol 1 mol， 则Kp＝＝＝。 【归纳总结】 Kp的计算技巧 (1)Kp含义：在化学平衡体系中，各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。单位与表达式有关。 (2)计算技巧：第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度；第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；第三步，根据分压计算方式求出各气体物质的分压，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)；第四步，根据平衡常数表达式代入计算。 1．利用废弃的H2S的热分解产生H2：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)现将0.20 mol H2S(g)通入某恒压(压强p＝a MPa)密闭容器中，温度为T时，H2S的平衡转化率为40%，该反应的平衡常数Kp＝________(用含a的代数式表示)。 【解析】　 2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) 起始： 0.2 0 0 转化：0.2×40%＝0.08 0.08 0.08 0.04 平衡： 0.12 0.08 0.04 平衡时总物质的量为：0.12 mol＋0.08 mol＋0.04 mol＝0.24 mol， 则Kp＝＝ MPa。 【答案】　 MPa 2．如图所示，隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动，M、N两个容器中均发生反应：A(g)＋3B(g)2C(g)　ΔH＝－192 kJ·mol－1。向M、N中，分别通入x mol A和y mol B的混合气体，初始M、N容积相同，保持温度不变。下列说法正确的是(　　) A．若平衡时A气体在两容器中的体积分数相等，则x一定等于y B．若x∶y＝1∶2，则平衡时M中的转化率：A>B C．若x∶y＝1∶3，当M中放出热量172.8 kJ时，A的转化率为90% D．若x＝1.4，y＝1，N中达到平衡时容积为2 L，C为0.4 mol，则反应起始时N的容积为2.6 L 【解析】　设平衡时M中消耗了a mol A，N中消耗了b mol A，有＝，0<a<x,0<b<x，无论a、b取何值此式均成立，则x＝y，A正确；设平衡时M中消耗了a mol A，则A的转化率为×100%，B的转化率为×100%，转化率A<B，B错误；设M中放热172.8 kJ时消耗A的物质的量为c mol，则有＝，解得c＝0.9，但x的值不确定，故不能计算A的转化率，C错误；由“三段式”法可得： A(g)＋3B(g) 2C(g) 起始量(mol) 1.4　　1　　　 0 转化量(mol) 0.2　 0.6　　 0.4 平衡量(mol) 1.2　 0.4　　 0.4 所以反应起始时N的容积为×2 L＝2.4 L，D错误。 【答案】　A 1．下列关于化学平衡常数的叙述正确的是(　　) A．化学平衡常数表示反应进行的程度，与温度无关 B．两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数均相同 C．化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值 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 【解析】　一个确定的化学反应，其化学平衡常数通常情况下只与反应体系的温度有关，A项错误；相同物质的反应，书写的化学方程式不同时，化学计量数发生改变，平衡常数可能改变，B项错误；化学平衡常数为平衡时生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，C项错误；在一定温度下，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数，D项正确。 【答案】　D 2．对可逆反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，下列叙述正确的是(　　) A．达到化学平衡时，4v正(O2)＝5v逆(NO) B．若单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3，则反应达到平衡状态 C．达到化学平衡时，若增大容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大 D．化学反应速率关系是：2v正(NH3)＝3v正(H2O) 【解析】　4v正(O2)＝5v正(NO)＝5v逆(NO)，正、逆反应速率相等，故A正确；若单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3，都体现正反应方向，未体现正与逆的关系，故B错误；达到化学平衡时，若增大容器体积，则物质的浓度减小，正、逆反应速率均减小，故C错误；化学平衡时应有3v正(NH3)＝2v正(H2O)，故D错误。 【答案】　A 3．在一定温度和压强下，在密闭容器中充入H2、N2、NH3，开始时其物质的量之比为3∶1∶1，反应达平衡后，H2、N2、NH3的物质的量之比为9∶3∶4，则此时氮气的转化率为(　　) A．10%　　　　　　 B．20% C．15% D．30% 【解析】　由题意设H2、N2、NH3的物质的量分别为3 mol、1 mol、1 mol。平衡时N2转化了a mol，根据三段式知： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 起始量(mol)　 1　　　3　 　　1 变化量(mol)　 a　　　3a　 　　2a 平衡量(mol) 1－a　 3－3a　　1＋2a 则＝，解之得a＝0.1 mol N2的转化率为a(N2)＝×100%＝10%； 答案选A。 【答案】　A 4．某温度下，将3 mol A和2 mol B充入2 L一密闭容器中，发生反应：A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5 min后达到平衡。已知该温度下其平衡常数K＝1，下列选项正确的是(　　) A．C平衡浓度为1.2 mol/L B．速率v(B)＝0.08 mol/(L·min) C．A的转化率为40% D．B的转化率为40% 【解析】　设A的变化量为x mol/L，则 　　　　　　　　A(g)＋B(g)C(g)＋D(g) 起始量(mol/L) 1.5 1 0 0 变化量(mol/L) x x x x 平衡量(mol/L) 1.5－x 1－x x x 则有＝1，解得x＝0.6。C平衡浓度为0.6 mol/L，速率v(B)＝＝0.12 mol/(L·min)，A的转化率为×100%＝40%，B的转化率为×100%＝60%。 【答案】　C 5．在某一容积为5 L的密闭容器内，加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O，在催化剂存在的条件下加热至高温，发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH>0。反应中CO2的浓度随时间变化情况如图： (1)根据图中数据，反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为________；反应达到平衡时，c(H2)＝________。 (2)判断该反应达到平衡的依据是________。 ①CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等 ②CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等 ③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化 ④正、逆反应速率都为零 (3)此温度下，该反应的平衡常数的值为________。 【解析】　(1)由题图可知10 min时达到平衡，v(CO)＝v(CO2)＝＝＝0.003 mol·L－1·min－1。由化学方程式得c(H2)＝c(CO2)＝0.03 mol·L－1。 (2)达到平衡的标志是各物质的百分含量不变，浓度不变，正、逆反应速率相等且不为零，CO减少的化学反应速率是正反应速率，CO2减少的化学反应速率是逆反应速率，所以①③可作为判断反应达到平衡的依据。 (3)　　　CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 0.04 0.04 0 0 0.03 0.03 0.03 0.03 0.01 0.01 0.03 0.03 该反应的平衡常数K＝＝9。 【答案】　(1)0.003 mol·L－1·min－1　0.03 mol·L－1　(2)①③　(3)9 课时作业(六) 1．反应X(s)＋2Y(g)2W(g) ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)，一定温度下，在恒容的密闭容器中，加入1 mol X和2 mol Y发生反应，下列说法正确的是(　　) A．充分反应后，放出的热量为a kJ B．当Y与W的物质的量浓度之比为1∶1时，表明该反应一定已达到平衡状态 C．当容器内气体的密度不再改变时，表明该反应一定已达到平衡 D．当达到平衡状态时，X和Y的转化率之比为1∶2 【解析】　可逆反应中反应物不能完全转化为生成物，则充分反应后，放出的热量小于a kJ，A错误；不能确定平衡时Y与W的物质的量浓度之比，B错误；X为固体，反应过程中气体的质量一直在变化，容器的容积不变，当反应达到平衡状态时，气体的质量不再变化，则容器内气体的密度不变时能说明反应达到平衡状态，C正确；按照化学计量数之比加入原料，X和Y的转化率相等，D错误。 【答案】　C 2．已知下列反应的平衡常数： H2(g)＋S(s)H2S(g)，K1； S(s)＋O2(g)SO2(g)，K2。 则反应：H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数为(　　) A．K1＋K2　　　　　　　 B．K1－K2 C．K1×K2 D． 【解析】　H2(g)＋S(s)H2S(g)的平衡常数K1＝，S(s)＋O2(g)SO2(g)的平衡常数K2＝，反应H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数K＝＝。 【答案】　D 3．在固定容积的密闭容器中，进行如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，其化学平衡常数K与温度的关系如表。下列说法正确的是(　　) 温度(℃) 25 125 225 …… 平衡常数 4.1×106 K1 K2 …… A．2v(H2)(正) ＝3v(NH3)(逆) 能说明反应已达平衡 B．平衡常数K1＝K2 C．混合气体的平均摩尔质量不再改变不能说明反应已达平衡 D．压强增大，速率一定增大 【解析】　A．用不同物质的反应速率判断达到平衡，要求反应方向是相反，且反应速率之比等于化学计量数之比，即2v(H2)(正) ＝3v(NH3)(逆) ，能说明反应达到平衡，故A正确；B．化学平衡常数只与温度有关，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向进行，平衡常数减小，即平衡常数K1>K2，故B错误；C．组分都是气体，混合气体总质量始终不变，该反应为气体物质的量减小的反应，因此混合气体的平均摩尔质量不变，说明反应达到平衡，故C错误；D．如果是恒容充惰性气体压强增大，但是速率不变，故D错误；故答案为A。 【答案】　A 4．将0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合，充分反应后，取混合溶液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2的是(　　) 实验编号 实验操作 实验现象 ① 滴入KSCN溶液 溶液变为红色 ② 滴入AgNO3溶液 有黄色沉淀生成 ③ 滴入K3[Fe(CN)6]溶液 有蓝色沉淀生成 ④ 滴入淀粉溶液 溶液变为蓝色 A．① B．②和④ C．③和④ D．①和② 【解析】　将0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，I－过量，若不是可逆反应，Fe3＋全部转化为Fe2＋，则溶液中无Fe3＋，故只需要证明溶液中含Fe3＋即可。①向溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红，则说明溶液中有Fe3＋，能说明反应存在化学平衡，正确；②向溶液中滴入AgNO3溶液有黄色沉淀生成，充分反应后的溶液中I－过量，无论是否存在平衡，都会有黄色沉淀生成，所以不能说明反应存在平衡，错误；③无论反应存不存在平衡，溶液中均存在Fe2＋，滴入K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀生成，错误；④无论反应存不存在平衡，溶液中均有I2，滴入淀粉溶液，溶液变为蓝色不能证明反应存在化学平衡，错误。 【答案】　A 5．一定温度下，反应N2O4(g)2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒容密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　) 【解析】　因为容器是恒容的，且反应遵循质量守恒定律，所以整个反应过程中，气体的密度始终保持不变，图像表示有误，且也不能说明反应达到平衡状态，故A错误；ΔH不随时间的变化而变化，所以焓变不变不能说明已达到平衡状态，故B错误；化学反应达到平衡时正、逆反应速率相等，而图中表示的都是正反应速率，所以不能说明反应达到平衡状态，故C错误；开始时正反应速率大于逆反应速率，N2O4的转化率不断增大，当N2O4的转化率不变时，说明正、逆反应速率相等，也说明化学反应达到了平衡状态，故D正确。 【答案】　D 6．在一定条件下，向密闭容器中充入30 mL CO和20 mL水蒸气，使其反应，当反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)达到平衡时，水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等，则下列叙述错误的是(　　) A．平衡后CO的体积分数为40% B．平衡后CO的转化率为25% C．平衡后水的转化率为50% D．平衡后混合气体的平均相对分子质量为24 【解析】　设达到平衡时，反应掉CO的体积为x。 　　　　CO(g)　＋　H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 起始： 30 mL 20 mL 0 0 变化： x x x x 平衡： 30 mL－x 20 mL－x x x 由题意知：20 mL－x＝x，故x＝10 mL，故平衡后CO的体积分数为×100%＝40%，CO的转化率为×100%≈33.3%，H2O的转化率为×100%＝50%，平衡后混合气体的平均相对分子质量不变，仍为＝24。 【答案】　B 7．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，在一定条件下发生反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g) ，正反应速率随时间变化的示意图如下，下列结论中正确的个数为(　　) ①反应在c点到达平衡 ②SO2浓度：a点小于c点 ③反应物的总能量高于生成物的总能量 ④混合物颜色不再变化，说明反应达到平衡 ⑤体系压强不再变化，说明反应达到平衡 A．2个　　　　　　 B．3个 C．4个 D．5个 【解析】　①由题干图示信息可知，c点正反应速率还在改变，达到平衡时是正逆反应速率相等且不再变化，即反应在c点未到达平衡，错误；②随着反应的进行，SO2浓度越来越小，即SO2浓度：a点大于c点，错误；③从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高、对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，故反应物的总能量高于生成物的总能量，正确；④混合物颜色不再变化，说明NO2的浓度不再变化，可以说明反应达到平衡，正确；⑤体系压强不再变化，已知反应前后气体的系数之和不变，即恒容绝热密闭容器中气体压强一直在变，故体系压强不变，说明体系温度不变了，说明反应达到平衡，正确；综上所述只有③④⑤三个正确，故答案为：B。 【答案】　B 8．已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝，在不同的温度下该反应的平衡常数如下表所示： t/℃ 700 800 830 1000 1200 K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38 下列有关叙述不正确的是(　　) A．该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) B．如果在一定体积的密闭容器中加入CO2和H2各1 mol，5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO2为0.4 mol时，该反应达到平衡状态 C．某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式：＝，判断此时的温度是1 000 ℃ D．升高温度，正逆反应速率均增大 【解析】　aA＋bBcC＋dD，K＝，根据K＝可知化学方程式为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，A正确； 依据三段式列式计算： CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 起始量(mol) 0 0 1 1 变化量(mol) 0.4 0.4 0.4 0.4 平衡量(mol) 0.4 0.4 0.6 0.6 Q＝＝2.25≠1，反应没有达到平衡状态，B错误；＝时，K＝＝0.6，与1 000 ℃时平衡常数相同，C正确。 【答案】　B 9．(双选)100 ℃时，把0.5 mol N2O4通入容积为5 L的真空密闭容器中，立即出现红棕色。反应进行到2 s时，NO2的浓度为0.02 mol·L－1。60 s时，反应已达到平衡状态，此时容器内的压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是(　　) A．0～2 s内用N2O4表示的反应速率为0.01 mol·L－1·s－1 B．在2 s时容器内的压强为开始时的1.1倍 C．平衡时，n(N2O4)＝0.2 mol D．平衡时，N2O4的转化率为40% 【解析】　N2O4和NO2之间存在转化关系： N2O4(g)　　2NO2(g) 起始物质的量/mol 0.5 0 转化物质的量/mol 0.05 0.02×5 2 s时物质的量/mol 0.5－0.05 0.02×5 v(N2O4)＝＝0.005 mol·L－1·s－1，A项错误；2 s时气体总的物质的量为0.5 mol－0.05 mol＋0.02 mol·L－1×5 L＝0.55 mol，则2 s时容器内的压强与开始时容器内的压强之比为0.55∶0.5＝11∶10，B项正确；反应达到平衡状态时，设有x mol N2O4参加反应，则 N2O4(g)　　2NO2(g) 起始物质的量/mol 0.5 0 转化物质的是/mol x 2x 平衡物质的量/mol 0.5－x 2x 达到平衡状态时，气体总的物质的量为0.5 mol－x mol＋2x mol＝(0.5＋x)mol，则＝1.6，解得x＝0.3，平衡体系中含0.2 mol N2O4，C项正确；平衡时，N2O4的转化率为×100%＝60%，D项错误。 【答案】　BC 10．298 K时将10 mL a mol·L－1 Na3AsO3溶液、10 mL a mol·L－1 I2溶液和10 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)，溶液中c(I－)与反应时间(t)的关系如图所示。下列不能判断反应达到平衡状态的是(　　) A．溶液的pH不再变化 B．v正(I－)＝2v逆(AsO) C．不再变化 D．c(AsO)＝2b mol·L－1 【解析】　OH－参加反应导致溶液中pH发生变化，当溶液的pH不再变化时，说明溶液中c(OH－)不变，反应达到平衡状态；当v正(I－)＝2v逆(AsO)时，碘离子的正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态；随着反应的进行，增大，当不变时，说明各离子浓度不变，反应达到平衡状态；c(AsO)＝2b mol·L－1时该反应没有达到平衡状态。 【答案】　D 11．Ⅰ.在一定条件下，向V L密闭容器中充入a mol SO2和b mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。 (1)当反应进行到v正与v逆___________时，此时可逆反应达到最大限度，若保持外界条件不变时，混合物中各组分的物质的量、浓度、质量分数、体积分数及总压强都___________。 Ⅱ.NO2与SO2混合可发生放热反应：NO2＋SO2SO3＋NO。在100 ℃下将1 mol NO2与1 mol SO2的混合气体置于绝热(不与外界进行热交换)恒容密闭容器中发生上述反应。 (2)SO2的正反应速率随时间变化的趋势如图所示，则下列说法正确的是___________(填字母，下同)。 A．反应在c点达到平衡状态 B．反应物浓度：a点小于b点 C．当Δt1＝Δt2时，SO2的平均反应速率：ab段小于bc段 D．当Δt1＝Δt2时，SO2的消耗量：ab段大于bc段 (3)判断此反应达到平衡状态的标志是___________。 A．体系的压强不再发生变化 B．混合气体的密度不变 C．混合气体的平均相对分子质量不变 D．各组分的物质的量浓度不再改变 E．体系的温度不再发生变化 F．v正(NO2)＝v逆(NO) 【解析】　(1)可逆反应发生时，当v正＝v逆，反应达到最大限度，即达到平衡状态，此时各组分的物质的量、浓度、质量分数及总压强都保持不变。 (2)反应达到平衡状态时，反应速率应保持不变，A项错误；随着反应的进行，反应物浓度越来越小，所以反应物浓度：a点大于b点，B项错误；由图可知，Δt1＝Δt2时，ab段的平均反应速率小于bc段，SO2的消耗量：ab段小于bc段，C项正确，D项错误。故选C。 (3)该反应为气体体积不变的放热反应，在绝热的条件下进行，则体系的温度是不断升高的，直至平衡状态。根据上面的分析可知，反应过程中温度升高，体积不变，则体系压强增大，当体系的压强不再发生变化，则说明反应已经处于平衡状态，A项正确；该反应中混合气体的体积不变，质量不变，所以混合气体的密度不随反应的进行而改变，故不能作为达到平衡状态的标志，B项错误；反应前后混合气体的质量和物质的量都不变，所以混合气体的平均相对分子质量不随反应的进行而改变，故不能作为达到平衡状态的标志，C项错误；各组分的物质的量浓度不再改变，则反应处于平衡状态，D项正确；根据上面的分析可知，当体系的温度不再发生变化，则反应处于平衡状态，E项正确；v正(NO2)＝v逆(NO)，则反应处于平衡状态，F项正确。故选ADEF。 【答案】　(1)相等　保持不变 (2)C (3)ADEF 12．在某温度下，将H2和I2各0.1 mol的气态混合物充入10 L的密闭容器中，发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，连续测定c(I2)的变化，5 s时测定c(I2)＝0.008 0 mol·L－1并保持不变。则： (1)反应的平衡常数的表达式是K＝________。 (2)此温度下，平衡常数值为________。 (3)若在此温度下，在10 L的密闭容器中充入0.2 mol HI气体，达到平衡时，HI的转化率为________。 【解析】　(2)c(I2)＝0.008 0 mol·L－1，c(H2)＝0.008 0 mol·L－1，c(HI)＝0.004 0 mol·L－1，K＝＝0.25。 (3)设生成的H2的浓度为x mol·L－1。 　　　　　　　 　2HI(g)　　H2(g)＋I2(g) 起始/mol·L－1 0.02 0 0 转化/mol·L－1 2x x x 平衡/mol·L－1 0.02－2x x x K′＝＝，x＝0.008，α(HI)＝×100%＝80%。 【答案】　(1)　(2)0.25　(3)80% 13．(Ⅰ)已知在448 ℃时，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数K1为49，则该温度下反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)的平衡常数K2为________；反应H2(g)＋I2(g)HI(g)的平衡常数K3为________。 (Ⅱ)在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示： t/℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题： (1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝________。 (2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。 A．容器中压强不变 B．混合气体中c(CO)不变 C．v正(H2)＝v逆(H2O) D．c(CO2)＝c(CO) (3)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________℃。 (4)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c(CO2)为2 mol·L－1，c(H2)为1.5 mol·L－1，c(CO)为1 mol·L－1，c(H2O)为3 mol·L－1，此时反应________达到平衡(填“是”或“否”)。 【解析】　(Ⅰ)第2个反应是第1个反应的逆反应，平衡常数互为倒数关系，第3个反应的化学计量数与第1个相比，缩小为原来的一半，平衡常数也会发生变化，得K3＝。 (Ⅱ)(3)当c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)时，K＝1，由表中数据可知此时温度为830 ℃。(4)可根据Q与K的大小关系判断，此时刻下，Q＝＝1＞0.9，所以反应未达到平衡。 【答案】　(Ⅰ)　7 (Ⅱ)(1)　(2)BC (3)830　(4)否 14．可逆反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在密闭容器中建立了平衡。当温度为749 K时，K＝，则： (1)当CO和H2O的起始浓度均为2 mol·L－1时，CO的转化率为________。 (2)当CO的起始浓度仍为2 mol·L－1，H2O的起始浓度为6 mol·L－1时，CO的转化率为________。 【解析】　(1)设转化的CO的物质的量浓度为x mol·L－1， CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 起始浓度(mol·L－1) 2 2 0 0 转化浓度(mol·L－1) x x x x 平衡浓度(mol·L－1) 2－x 2－x x x K＝＝，解得x＝1.2，CO的转化率为×100%＝60%。 (2)设转化的CO的物质的量浓度为y mol·L－1， CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 起始浓度(mol·L－1) 2 6 0 0 转化浓度(mol·L－1) y y y y 平衡浓度(mol·L－1) 2－y 6－y y y K＝＝，解得y≈1.7，CO的转化率为×100%＝85%。 【答案】　(1)60%　(2)85% 学科网（北京）股份有限公司 $$