第44讲 化学平衡常数的综合计算-【优化探究】2026高考化学一轮复习高考总复习配套课件（苏教版）

优化探究 大单元四　化学反应原理 专题11　化学反应速率与化学平衡 第44讲　化学平衡常数的综合计算　 1 [导航·复习目标]　1.了解压强平衡常数的含义，了解平衡常数与速率常数的关系。2.掌握平衡常数和平衡转化率计算的一般方法。 2 考点一　压强平衡常数及相关计算 考点二　化学平衡常数与速率常数的关系 练真题 明考向 课时作业44　化学平衡常数的综合计算 3 考点一　压强平衡常数及相关计算 4 1.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。 2.表达式 对于一般可逆反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到平衡时其压强平衡常数Kp可表示为Kp=。 梳理 必备知识 5 3.分压、总压的计算 (1)分压=总压×物质的量分数。 (2)p(总)=p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)。 6 4.计算Kp的两套模板[以N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)为例] 模板1： 平衡时总压为p0 　　　　　　　N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g) n(始)/mol 1 3 0 Δn/mol 0.5 1.5 1 n(平)/mol 0.5 1.5 1 p(X) p0 p0 p0 Kp= 7 模板2： 刚性反应容器中 　　　　　　N2(g)　＋　3H2(g)⥫⥬2NH3(g) p(始) p0 3p0 0 Δp p' 3p' 2p' p(平) p0－p' 3p0－3p' 2p' Kp= 8 5.掌握四个常用公式 (1)反应物的转化率=×100%=×100%。 (2)生成物的产率：实际产量占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。产率=×100%。 (3)某气体组分的体积分数=。 (4)平衡时混合物组分的百分含量=×100%。 9 1.将E和F加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(g)＋F(s)⥫⥬2G(g)。忽略固体体积，平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示，已知Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数。 提升 关键能力 温度/℃ 压强/MPa 1.0 2.0 3.0 810 54.0 a b 915 c 75.0 d 1 000 e f 83.0 10 下列说法正确的是(　　) A.b＞f B.平衡常数K(1 000 ℃)＜K(810 ℃) C.915 ℃、2.0 MPa时该反应的平衡常数为Kp=4.5 MPa D.1 000 ℃、3.0 MPa时E的转化率为83% C 11 解析：正反应是气体体积增大的反应，温度相同时，增大压强平衡逆向移动，G的体积分数减小，所以在810 ℃ 时，不同压强下G的体积分数a、b都要小于54.0%，故54.0%＞a＞b；从压强为2.0 MPa时可以看出温度升高G的体积分数增大，正反应是吸热反应，则f＞a，故b＜f，A错误；根据以上分析可知正反应是吸热反应，则升高温度平衡常数增大，所以K(1 000 ℃)＞K(810 ℃)，B错误；915 ℃、2.0 MPa时G的体积分数为75.0%，设E起始的物质的量为a mol，反应了b mol，则有： 12 　　　　　　E(g)＋F(s)⥫⥬2G(g) n起始/mol a 0 n变化/mol b 2b n平衡/mol a－b 2b 则×100%=75.0%，解得b=0.6a，所以平衡常数Kp==4.5 MPa，C正确； 13 1 000 ℃、3.0 MPa 时设E起始的物质的量为n mol，反应了x mol，则有： 　　　　　E(g)＋　F(s)⥫⥬　2G(g) n起始/mol n 0 n变化/mol x 2x n平衡/mol n－x 2x ×100%=83.0%，x≈0.709n，所以E的转化率约为70.9%，D错误。 14 2.某温度下，等物质的量的碘和环戊烯( )在刚性容器内发生反应： (g)＋I2(g)⥫⥬ (g)＋2HI(g)　ΔH＞0，起始总压为105 Pa， 平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为________，该反应的平衡常数Kp=_____________Pa。  40%　 3.56×104 15 解析：设容器中起始加入I2(g)和环戊烯的物质的量均为a mol，平衡时转化的环戊烯的物质的量为x mol，列出三段式： (g)　＋　I2(g)⥫⥬ (g)＋2HI(g) 起始/mol a a 　0 0 转化/mol x x 　x 2x 平衡/mol a－x a－x 　x 2x 根据平衡时总压增加了20%，且恒温恒容时，压强之比等于气体物质的量之比，得 16 =，解得x=0.4a，则环戊烯的转化率为× 100%=40%，平衡时 (g)、I2(g)、 (g)、HI(g)的分压分别为 ，则Kp==p总，根据p总=1.2×105 Pa，可得Kp=×1.2×105 Pa≈3.56×104 Pa。 17 3.如图为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系(图中的压强分别为104 Pa和105 Pa)。(已知：丙烷脱氢制丙烯为强吸热过程) 18 (1)104 Pa时，图中表示丙烯的曲线是 ________(填“ⅰ”“ⅱ”“ⅲ”或 “ⅳ”)。   ⅰ 解析：丙烷脱氢制丙烯为气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，丙烯的平衡体积分数减小；该反应为吸热反应，温度升高，平衡向正反应方向移动，丙烯的平衡体积分数增大，故曲线ⅰ代表104 Pa时丙烯的平衡体积分数。 19 (2)104 Pa、500 ℃时，主反应用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=______________(已知：气体分压=气体总压×体积分数)。  3.3×103 Pa 20 解析：104 Pa、500 ℃时，丙烯的平衡体积 分数为33%，设起始丙烷为1 mol，转化率 为x，由题意建立如下三段式： 　　　　　C3H8(g)⥫⥬C3H6(g)＋H2(g) 起始(mol) 1 0 0 变化(mol) x x x 平衡(mol) 1－x x x 则由丙烯的平衡体积分数为33%可得，=0.33，解得x≈0.5，丙烷、丙烯和氢气的分压均为104 Pa×，则用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp= Pa=104× Pa≈3.3×103 Pa。 21 压强平衡常数(Kp)的计算流程 22 考点二　 化学平衡常数与速率常数的关系 23 化学平衡常数与速率常数的关系推导 已知反应aA(g)＋bB(g)⥫⥬cC(g)，反应速率v正=k正·ca(A)·cb(B)，v逆= k逆·cc(C)，当v正=v逆时，反应达到平衡，即k正·ca(A)·cb(B)= k逆·cc(C)，故==K。 梳理 必备知识 24 1.T1 ℃时在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)＋O2(g) ⥫⥬2NO2(g)　ΔH＜0。实验测得：v正=v消耗(NO)=2v消耗(O2)= k正c2(NO)·c(O2)，v逆=v消耗(NO2)=k逆c2(NO2)，k正、k逆为速率常数，只受温度影响。不同时刻测得容器中n(NO)、n(O2)如表： 提升 关键能力 时间/s 0 1 2 3 4 5 n(NO)/mol 1 0.6 0.4 0.2 0.2 0.2 n(O2)/mol 0.6 0.4 0.3 0.2 0.2 0.2 (1)T1 ℃时，=________。  160 25 解析：根据v正=v消耗(NO)=2v消耗(O2)=k正c2(NO)·c(O2)，得出k正=，根据v逆=v消耗(NO2)=k逆c2(NO2)，得出k逆=，因为v消耗(NO)=v消耗(NO2)，所以==K，表格中初始物质的量：n(NO)=1 mol，n(O2)=0.6 mol，体积为2 L，则列出三段式如下： 　　　　　　　　　 2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g) 起始/(mol·L－1) 0.5 0.3 0 转化/(mol·L－1) 0.4 0.2 0.4 平衡/(mol·L－1) 0.1 0.1 0.4 K===160。 26 (2)若将容器的温度改变为T2 ℃时，其k正=k逆，则T2________(填“＞” “＜”或“=”)T1。  解析：若将容器的温度改变为T2 ℃时，其k正=k逆，则K=1＜160，因反应：2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)　ΔH＜0，K值减小，则对应的温度升高，即T2＞T1。 ＞ 27 2.无色气体N2O4是一种强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)⥫⥬2NO2(g)　ΔH=24.4 kJ·mol－1。上述反应中，正反应速率v正=k正·p(N2O4)，逆反应速率v逆= k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，则Kp为________(以k正、k逆表示)。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298 K、压强100 kPa)，已知该条件下k正=4.8×104 s－1，当N2O4分解10%时，v正 ≈____________kPa·s－1。  　 3.9×106 28 解析：题述反应中，正反应速率v正=k正·p(N2O4)，逆反应速率v逆= k逆·p2(NO2)，其中k正、k逆为速率常数，平衡时，v正=v逆， k正·p(N2O4)=k逆·p2(NO2)，Kp为。若将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298 K、压强100 kPa)，已知该条件下k正=4.8× 104 s－1，当N2O4分解10%时，v正=4.8×104 s－1×100 kPa×≈3.9× 106 kPa·s－1。 29 3.2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)的反应历程如下： 反应Ⅰ：2NO(g)⥫⥬N2O2(g)(快)　ΔH1＜0， v1正=k1正·c2(NO)，v1逆=k1逆·c(N2O2)； 反应Ⅱ：N2O2(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)(慢)　ΔH2＜0，v2正 =k2正·c(N2O2)·c(O2)，v2逆=k2逆·c2(NO2)。 (1)一定条件下，反应2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)达到平衡状态，平衡常 数K=_______________(用含k1正、k1逆、k2正、k2逆的代数式表示)。反应Ⅰ的活化能EⅠ________(填“＞”“＜”或“=”)反应Ⅱ的活化能EⅡ。  ＜ 30 解析：因为反应达到平衡状态，所以v1正=v1逆、v2正=v2逆，所以v1正· v2正=v1逆·v2逆，即k1正·c2(NO)·k2正·c(N2O2)·c(O2)=k1逆· c(N2O2)·k2逆·c2(NO2)，则有：K==；因为决定2NO(g)＋O2(g)⥫⥬2NO2(g)速率的是反应Ⅱ，所以反应Ⅰ的活化能EⅠ小于反应Ⅱ的活化能EⅡ。 31 (2)已知反应速率常数k随温度升高而增大，则升高温度后k2正增大的倍数________(填“大于”“小于”或“等于”)k2逆增大的倍数。  解析：KⅡ=，随温度的升高KⅡ减小，则升高温度后k2正增大的倍数小于k2逆增大的倍数。 小于 32 4.(1)NO2可发生二聚反应生成N2O4，化学方 程式为2NO2(g) N2O4(g)，上述反应达 到平衡后，升高温度可使体系颜色加深，则 该反应的ΔH________(填“＞”或“＜”)0。  已知该反应的正反应速率方程为v正= k正·c2(NO2)，逆反应速率方程为v逆= k逆·c(N2O4)，其中k正、k逆分别为正、逆反应 的速率常数。则如图(lg k表示速率常数的对数；表示温度的倒数)所示①、②、③、④四条斜线中，能表示lg k正随变化关系的是斜线________，能表示lg k逆随变化关系的是斜线________。  ＜　 ③　 ④ 33 解析：升高温度体系颜色加深，平衡逆向移 动，则正反应为放热反应，ΔH＜0；化学反 应速率和温度成正比，随着温度降低，增 大，正逆反应速率减小，则lg k正和lg k逆均 减小，由于温度降低平衡正向移动，v正＞v逆， 则降低相同温度时lg k逆减小更快，则③是表 示lg k正随变化关系的斜线，④是表示lg k逆随变化关系的斜线。 34 (2)图中A、B、C、D点的纵坐标分别为a＋1.5、a＋0.5、a－0.5、a－1.5， 则温度T1时化学平衡常数K=________。已知温度T1时，某时刻恒容密闭 容器中NO2、N2O4浓度均为0.2 mol·L－1，此时v正________(填“＞”或 “＜”)v逆。  10　 ＞ 35 解析：化学平衡常数K== ×=×===10；NO2、N2O4 浓度均为0.2 mol·L－1，则浓度商Q==5＜ K，则平衡正向移动，v正＞v逆。 36 练真题 明考向 37 1.(2024·河北卷，节选)硫酰氯常 用作氯化剂和氯磺化剂，工业上制 备原理如下：SO2(g)＋Cl2(g)⥫⥬ SO2Cl2(g)　ΔH=－67.59 kJ·mol－1。 恒容密闭容器中按不同进料比充入 SO2(g)和Cl2(g)，测定T1、T2、T3温 度下体系达平衡时的Δp(Δp=p0－p， p0为体系初始压强，p0=240 kPa，p为体系平衡压强)，结果如图。 M点Cl2的转化率为________，T1温度下用分压表示的平衡常数Kp=________ kPa－1。  75%　 0.03 38 解析：由题图中M点可知，进料比为n∶n=2，平衡时Δp=60 kPa，已知恒温恒容情况下，容器内气体物质的量之比等于压强之比，可据此列出三段式。 　　　　　 SO2(g)＋Cl2(g)⥫⥬SO2Cl2(g)　Δp 起始压强/kPa　160　 80 转化压强/kPa　 60 60　　　60　　　60 平衡压强/kPa　100 20　　　60 可计算得α=×100%=75%，Kp===0.03 kPa－1。 39 2.(2024·贵州卷)973 K、100 kPa下，在某密闭容器中按n∶n=1∶5充入气体，发生反应C6H6(g)＋CH4(g) C7H8(g)＋H2(g)，平衡时C6H6与C7H8的分压比为4∶1，则C6H6的平衡转 化率为________，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，列出计算式即可)。  20%　 　 40 解析：973 K、100 kPa下，在某密闭容器中按 n(C6H6)∶n=1∶5充 入气体，发生反应C6H6(g)＋CH4(g)C7H8(g)＋H2(g)，平衡时C6H6与 C7H8的分压比为4∶1，设起始时C6H6的物质的量为1 mol，CH4的物质 的量为5 mol，参加反应C6H6的物质的量为x mol，则可建立如下三段式： C6H6(g)＋CH4(g)⥫⥬C7H8(g)＋H2(g) 起始量(mol)　1　　　　5　　　　0　　　0 变化量(mol)　x　　　　x　　 　　x　　　x 平衡量(mol)　1－x　　5－x　 　　x　　　x 依题意，=，解得x=0.2，平衡时，n(C6H6)=0.8 mol，n(CH4)= 4.8 mol，n(C7H8)=0.2 mol，n(H2)=0.2 mol，则C6H6的平衡转化 率为×100%=20%，平衡常数Kp=。 41 3.(2024·湖北卷，节选)用BaCO3和焦炭为原料， 经反应Ⅰ、Ⅱ得到BaC2，再制备乙炔是我国科研人 员提出的绿色环保新路线。 反应Ⅰ：BaCO3(s)＋C(s)⥫⥬BaO(s)＋2CO(g) 反应Ⅱ：BaO(s)＋3C(s)⥫⥬BaC2(s)＋CO(g) 回答下列问题： (1)写出BaC2与水反应的化学方程式______________________________________。  BaC2＋2H2OBa(OH)2＋HC≡CH↑ 解析： Ba、Ca元素同主族，所以BaC2与水的反应和CaC2与水的反应相似，其反应的化学方程式为BaC2＋2H2OBa(OH)2＋HC≡CH↑。 42 (2)已知Kp=(pCO)n、K=(n是CO的化学计量 系数)。反应Ⅰ、Ⅱ的lg K与温度的关系曲线如图。 ①反应BaCO3(s)＋4C(s)⥫⥬BaC2(s)＋3CO(g)在 1 585 K 的Kp=________Pa3。  1016 解析：反应Ⅰ＋反应Ⅱ得BaCO3(s)＋4C(s)⥫⥬BaC2(s)＋3CO(g)，所以其平衡常数K=KⅠ×KⅡ=，由题图可知，1 585 K时KⅠ=102.5，KⅡ=10－1.5，即=102.5×10－1.5=10，所以(pCO)3=10×(105 Pa)3=1016 Pa3，则Kp=(pCO)3=1016 Pa3； 43 ②保持1 320 K不变，假定恒容容器中只发生反 应Ⅰ，达到平衡时pCO=__________Pa，若将容器 体积压缩到原来的，重新建立平衡后pCO= __________Pa。  105　 105 解析：由题图可知，1 320 K时反应Ⅰ的KⅠ=100=1，即KⅠ==1，所以(pCO)2=(105 Pa)2，即pCO=105 Pa；若将容器体积压缩到原来的，由于温度不变、平衡常数不变，重新建立平衡后pCO应不变，即pCO=105 Pa。 44 4.(2024·新课标卷，节选)在总压分别为 0.10、0.50、1.0、2.0 MPa下，Ni(s)和 CO(g)反应达平衡时，Ni(CO)4体积分数 x与温度的关系如图所示。反应Ni(s)＋ 4CO(g)====Ni(CO)4(g)的ΔH______(填 “大于”或“小于”)0。从热力学角度 考虑，_____________________有利于 Ni(CO)4的生成(写出两点)。p3、100 ℃时CO的平衡转化率α=____________，该温度下平衡常数Kp=________(MPa)－3。  小于 降低温度、增大压强 97.3% 9 000 45 解析：随着温度升高，平衡时Ni(CO)4的体积分数减小，说明温度升高平衡逆移，因此该反应的ΔH＜0；该反应的正反应是气体总分子数减小的放热反应，因此降低温度和增大压强均有利于Ni(CO)4的生成。由上述分析知，温度相同时，增大压强平衡正向移动，对应的平衡体系中Ni(CO)4的体积分数增大，则压强：p4＞p3＞p2＞p1，即p3对应的压强是1.0 MPa。 46 由题图可知，p3、100 ℃条件下达到平衡时， CO和Ni(CO)4的体积分数分别为0.1、0.9， 设初始投入的CO为4 mol，反应生成的 Ni(CO)4为x mol，可得三段式： 　　　　　　Ni(s)＋4CO(g)====Ni(CO)4(g) 起始 4 0 转化 4x x 平衡 4－4x x 47 反应后总物质的量为(4－3x) mol，根据阿 伏加德罗定律，其他条件相同时，气体的 体积分数即为其物质的量分数，因此有 =0.9，解得x=，因此达到平衡时 n转化(CO)=4× mol，CO的平衡转化率 α=×100%≈97.3%；气体的分压= 总压强×该气体的物质的量分数，则该温度下的压强平衡常数Kp====9 000 (MPa)－3。 48 课时作业44　 化学平衡常数的综合计算 49 一、选择题(每小题3分) 1.T1温度下，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中发生如下反应：2NO2(g)⥫⥬2NO(g)＋O2(g)　ΔH＞0。实验测得：v正=v(NO2)消耗=k正c2，v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 容器 编号 物质的起始浓度/(mol·L－1) 物质的平衡浓度/(mol·L－1) c(NO2) c(NO) c(O2) c(O2) Ⅰ 0.6 0 0 0.2 Ⅱ 0.3 0.5 0.2   Ⅲ 0 0.5 0.35   50 下列说法正确的是(　　) A.设K为该反应的化学平衡常数，则有K= B.若改变温度为T2，且T2＞T1，则k正∶k逆＜0.8 C.容器Ⅱ中起始时平衡正向移动，达平衡时，容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的大 D.达平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比大于20∶17 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 D 51 解析：根据反应方程式和容器Ⅰ中O2的平衡浓度可知：平衡时，c(NO)=0.4 mol·L－1，c(NO2)=0.2 mol·L－1，则T1温度下，该反应的平衡常数K===0.8。A项，平衡时，正、逆反应速率相等，则有k正c2(NO2)=k逆c2(NO)·c(O2)，所以K==，A错误；B项，由于该反应正反应是吸热反应，温度T2＞T1，所以T2时平衡常数增大，则k正∶k逆＞0.8，B错误；C项，针对容器Ⅰ内反应可知：NO2的转化率为=，容器Ⅱ中起始时平衡正向移动，假设容器Ⅱ中NO2的转化率也为，则： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 52 　　　　　　　　2NO2⥫⥬2NO　＋　O2 开始(mol/L) 0.3 0.5 0.2 转化(mol/L) 0.2 0.2 0.1 平衡(mol/L) 0.1 0.7 0.3 浓度商Qc==14.7＞0.8，所以容器Ⅱ中NO2的转化率小于，即容器Ⅱ中起始平衡正向移动，达平衡时，容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小，C错误；D项，T1温度下，该反应的平衡常数K=0.8，容器Ⅱ中浓度商Qc==0.56＜0.8，反应正向移动，气体的总物质的量大于1 mol，而容器Ⅲ中反应向左进行，气体的总物质的量小于0.85 mol，所以达平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比大于20∶17，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 53 2.(2025·江苏南京模拟)T1时，在1 L的密闭容器中进行反应：2A(g)＋ B(g)⥫⥬2C(g)。A、B的起始浓度分别为0.40 mol·L－1、0.96 mol·L－1， 起始压强为p0，反应达到平衡状态时压强为p，=。下列说法错误的 是(　　) A.T1时，A的平衡转化率为80% B.T1时，K=20，Kp= C.T1达到平衡时，再充入0.08 mol C和0.20 mol B，则平衡将正向移动 D.T2时(T2＞T1)，平衡常数为10，可知该反应为放热反应 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 C 54 解析：设反应达平衡时，C的浓度为2x mol·L－1，则 　　　　　　 　　2A(g)　＋　B(g)　⥫⥬　2C(g) 起始/(mol·L－1) 0.40 0.96 0 转化/(mol·L－1) 2x x 2x 平衡/(mol·L－1) 0.40－2x 0.96－x 2x 恒温恒容时，压强之比等于物质的量之比，则= ，解得x=0.16，故A的平衡转化率为×100%=80%，A项正确； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 55 平衡时，K==20，A、B、C的平衡分压分别为p =p、p=p、p=p，则Kp= =，B项正确；保持体积不变，混合气体中再充入0.08 mol C和0.20 mol B，则C和B的浓度分别为0.40 mol·L－1和1.00 mol·L－1，故Qc==25＞K，平衡逆向移动，C项错误；温度升高，K减小，可知平衡逆向移动，则该反应为放热反应，D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 56 3.(2023·河北卷)在恒温恒容密闭容器中充入一定量W(g)，发生如下 反应： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 反应②和③的速率方程分别为v2=k2c2(X)和v3=k3c(Z)，其中k2、k3分别为反应②和③的速率常数，反应③的活化能大于反应②。测得W(g)的浓度随时间的变化如下表。 t/min 0 1 2 3 4 5 c(W)/(mol·L－1) 0.160 0.113 0.080 0.056 0.040 0.028 57 下列说法正确的是(　　) A.0~2 min内，X的平均反应速率为0.080 mol·L－1·min－1 B.若增大容器容积，平衡时Y的产率增大 C.若k2=k3，平衡时c(Z)=c(X) D.若升高温度，平衡时c(Z)减小 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 D 58 解析：根据题表中数据计算可得，0~2 min内反应①中v(X)=2v(W) =0.080 mol·L－1·min－1，但是X还参与了反应②和反应③，反应体系中X的平均反应速率并不等于其在反应①中的平均反应速率，A错误；该体系中Y只参与了反应①，最终体系达平衡时，反应①进行到底，W全部转化为X和Y，因此增大容器容积不影响Y的产率，B错误；X转化为Z的反应为可逆反应，达平衡时正、逆反应速率相等，v2=v3，若k2=k3，则c(Z)=c2(X)，C错误；反应③的活化能大于反应②，ΔH=正反应活化能－逆反应活化能＜0，则4X(g)⥫⥬2Z(g)　ΔH＜0，该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则平衡时c减小，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 59 4.(2025·河北唐山模拟)氨基甲酸铵发生分解的化学方程式为NH2COONH4(s)⥫⥬2NH3(g)＋CO2(g)。利用如图装置测定不同温度下该反应以分压表示的化学平衡常数Kp。 步骤Ⅰ：关闭K3，打开K1和K2，开启真空 泵抽气至测压仪数值稳定后关闭K1； 步骤Ⅱ：关闭K2，缓慢开启K3至U形管两 边液面相平并保持不变，读取压强数值。 记录25 ℃、30 ℃下压强分别为12.0 kPa、17.1 kPa。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 60 下列说法错误的是(　　) A.氨基甲酸铵分解反应的ΔH＞0 B.该反应25 ℃时的化学平衡常数Kp= 2.56×1011 Pa3 C.步骤Ⅰ中测压仪数值未稳定即关闭K1， Kp测量值偏小 D.步骤Ⅱ中读数时U形管左侧液面偏高，Kp测量值偏大 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 C 61 解析：升高温度平衡右移，正反应为吸热 反应，A项正确；25 ℃平衡时，p(NH3)= 12.0 kPa×=8 kPa，p(CO2)=12.0 kPa×= 4 kPa，Kp=(8 000 Pa)2×4 000 Pa=2.56× 1011 Pa3，B项正确；步骤Ⅰ中测压仪数值 未稳定即关闭K1，说明未抽成真空状态，装置中留有空气，最终测压仪所测压强偏大，Kp测量值偏大，C项错误；步骤Ⅱ中读数时U形管左侧液面偏高，说明U形管右侧压强较大，即所测压强偏大，Kp测量值偏大，D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 62 5.(2025·江苏南通模拟)T ℃时，向容积为2 L的刚性容器中充入1 mol CO2和一定量的H2发生反应：CO2(g)＋2H2(g)⥫⥬HCHO(g)＋H2O(g)，达到平衡时，HCHO的分压(分压=总压×物质的量分数)与起始的关系如图所示。已知：初始加入2 mol H2时，容器内气体的总压强为 1.2p kPa。下列说法错误的是(　　) A.5 min时反应到达c点，v(H2)=0.1 mol·L－1·min－1 B.随增大，HCHO的平衡压强不断增大 C.b点时反应的平衡常数Kp= kPa－1 D.c点时，再加入CO2(g)和H2O(g)，使二者分压均 增大0.2p kPa，平衡不移动 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 B 63 解析：设c点平衡时转化了x mol CO2，列三段式： 　　　　　CO2(g)＋2H2(g)⥫⥬HCHO(g)＋H2O(g) 起始/mol 1 2 0 0 转化/mol x 2x x x 平衡/mol 1－x 2－2x x x 则平衡时容器内气体的压强为p(平衡)=×1.2p kPa，故有p(HCHO)=×p(平衡)=××1.2p kPa=0.2p kPa，解得x=0.5，故p(平衡)=p kPa。起始时容器内气体总压强为1.2p kPa，若5 min时反应 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 64 到达c点，由分析可知，则v(H2)== 0.1 mol·L－1·min－1，A正确；随增大，平 衡正向移动，CO2的转化率增大，若H2的物质的量 无限增大，则HCHO的平衡压强肯定减小，即 HCHO的平衡压强不是不断增大，B错误；温度不变，化学平衡常数不变，故b点时反应的化学平衡常数与c点对应的平衡常数相等，由分析可知，c点平衡下，p(CO2)=×p kPa=0.2p kPa，同理：p(H2)= 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 65 0.4p kPa，p(HCHO)=p(H2O)=0.2p kPa，故 Kp== kPa－1= kPa－1， C正确；c点时，再加入CO2(g)和H2O(g)，使二者分 压均增大0.2p kPa，则此时Qp== kPa－1= kPa－1=Kp，平衡不移动，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 66 6.利用CO生产甲醇的反应为2H2(g)＋ CO(g)⥫⥬CH3OH(g)，在密闭容器中 按物质的量之比为2∶1充入H2和CO， 测得平衡混合物中CH3OH的体积分数 在不同压强下随温度的变化情况如图 所示。已知：①v正=k正·x(CO)· x2(H2)，v逆=k逆·x(CH3OH)，其中v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为速率常数，x为各组分的体积分数。②Kp为以分压表示的平衡常数，气体分压=气体总压×体积分数。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 67 下列相关说法错误的是(　　) A.该反应的ΔH＜0 B.B点与C点的平衡常数关系为KB=KC C.增大体系压强，k正－k逆的值将增大 D.C点对应的平衡常数Kp= 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 C 68 解析：从图像上可以看出温度越高，甲醇的体积分数越小，说明升温，平衡逆向移动，该反应的ΔH＜0，A项正确；B点与C点温度相同，平衡常数相等，B项正确；C点时，甲醇的体积分数是50%，假设起始n(CO)=1 mol，n(H2)=2 mol，消耗的CO的物质的量为x mol，则列三段式： 　　　　　　2H2(g)＋CO(g)⥫⥬CH3OH(g) 初始/mol 2 1 0 转化/mol 2x x x 平衡/mol 2－2x 1－x x 甲醇的体积分数为=50%， x=0.75，平衡常数Kp==， D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 69 二、非选择题 7.(3分)SO2与Cl2反应可制得磺酰氯(SO2Cl2)， 反应为SO2(g)＋Cl2(g)⥫⥬SO2Cl2(g)。按投料 比1∶1把SO2与Cl2充入一恒压的密闭容器中 发生上述反应，SO2的转化率与温度T的关系 如图所示： 若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的压强平衡常数 Kp=________(用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×体积分数)。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 70 解析：据图可知M点SO2的转化率为50%，不妨设初始投料为2 mol SO2和2 mol Cl2，则列三段式： 　　　　　　SO2(g)＋Cl2(g)⥫⥬SO2Cl2(g) 起始/mol 2 2 0 转化/mol 1 1 1 平衡/mol 1 1 1 相同条件下气体压强之比等于物质的量之比， 所以p(SO2)=p(Cl2)=p(SO2Cl2)=p，所以Kp==。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 71 8.(8分)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和 1 mol H2O(g)，起始压强为0.2 MPa时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ.C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g)　ΔH1=131.4 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)　ΔH2=－41.1 kJ·mol－1 反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1 mol。此时， 整个体系________(填“吸收”或“放出”)热量________kJ，反应Ⅰ的平 衡常数Kp=___________(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 吸收　 31.2　 0.02 MPa 72 解析：反应达到平衡时，H2O(g)的转化率为50%，则水的变化量为 0.5 mol，水的平衡量也是0.5 mol，由于CO的物质的量为0.1 mol，CO和CO2中的O均来自H2O中，则根据O原子守恒可知CO2的物质的量为 0.2 mol，生成0.2 mol CO2时消耗了0.2 mol CO，故在反应Ⅰ实际生成了0.3 mol CO。根据相关反应的热化学方程式可知，整个体系的热量变化为(131.4 kJ·mol－1×0.3 mol)＋(－41.1 kJ·mol－1×0.2 mol)=31.2 kJ，即整个体系吸收热量31.2 kJ；由H原子守恒可知，平衡时H2的物质的量为0.5 mol，CO的物质的量为0.1 mol，CO2的物质的量为0.2 mol，水的物质的量为0.5 mol，则平衡时气体的总物质的量为0.5 mol＋0.1 mol＋0.2 mol＋0.5 mol=1.3 mol，在同温同体积条件下，气体的总压之比等于气体的总物质的量之比，则平衡体系的总压为0.2 MPa×1.3=0.26 MPa，反应Ⅰ的平衡常数Kp==×p总=×0.26 MPa=0.02 MPa。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 73 9.(6分)N2O5在一定条件下可发生分解：2N2O5(g)⥫⥬4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0。向恒容密闭容器加入N2O5。某温度下测得恒容密闭容器中N2O5浓度随时间的变化如下表： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 t/min 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 c(N2O5)/(mol·L－1) 1.00 0.71 0.50 0.35 0.35 0.35 反应开始时体系压强为p0，第3.00 min时体系压强为p1，则p1∶p0 =________。该温度下反应的平衡常数Kp=___________________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量的分数，请列出用p0表示的平衡常数表达式，不用计算)。  1.975　 74 解析：恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，第3.00 min时， c(N2O5)=0.35 mol·L－1，c(NO2)=1.30 mol·L－1，c(O2)=0.325 mol·L－1， 设容器的体积为V L，==1.975；根据 表中数据可知3 min时达到平衡状态，且上一步计算得到平衡时总压为 1.975p0； 　　　　　　　　2N2O5(g)⥫⥬4NO2(g)＋O2(g) 开始/(mol·L－1) 1.00 0.00 0.00 转化/(mol·L－1) 0.65 1.30 0.325 平衡/(mol·L－1) 0.35 1.30 0.325 该温度下平衡常数 Kp==。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 75 10.(6分)在恒容密闭容器中，加入足量的MoS2 和O2，仅发生反应：2MoS2(s)＋7O2(g) ⥫⥬ 2MoO3(s)＋4SO2(g)　ΔH。 测得氧气的平衡转化率与起始压强、温度的 关系如图所示： (1)p1、p2、p3的大小：____________。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 p1＞p2＞p3 解析：该反应的正反应是一个反应前后气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，氧气的平衡转化率增大，所以压强：p1＞p2＞p3。 76 (2)若初始时通入7.0 mol O2，p2为7.0 kPa，则A点平衡常数 Kp=____________(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，写出计算式即可)。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 (kPa 77 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 解析：若初始时通入7.0 mol O2，p2为7.0 kPa， A点氧气转化率为50%，则A点n(O2)=7.0 mol× (1－50%)=3.5 mol，生成n(SO2)=×4 = 2 mol，恒温恒容条件下气体压强之比等于物质的 量之比，所以A点压强为×7.0 kPa=5.5 kPa，p(O2)=× 5.5 kPa=3.5 kPa，p(SO2)=(5.5－3.5) kPa=2 kPa，则A点平衡常数Kp== (kPa= (kPa。 78 11.(15分)氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位，回答下列问题： 在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。其中一种进料组成为=0.75、=0.25，另一种为=0.675、=0.225、xAr=0.10。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 79 (1)图中压强由小到大的顺序为______________，判断的依据是___________________________________________________________________________________________________________ 。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 p1＜p2＜p3 合成氨的反应为气体分子数减小的反应，增大压强其平衡正向移动，温度相同时，压强越大，平衡时氨的摩尔分数越大　 80 解析：合成氨的反应中，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。由图中信息可知，在相同温度下，反应达平衡时氨的摩尔分数：p1＜p2＜p3，因此，图中压强由小到大的顺序为p1＜p2＜p3。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 81 (2)进料组成中含有惰性气体Ar的图是___________。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 图2 解析：该反应为气体分子数减小的反应，在相同温度和相同压强下，惰性气体Ar不利于合成氨，进料组成中含有惰性气体Ar的图是图2。 82 (3)图1中，当p2=20 MPa、=0.20时，氮气的转化率α=__________。 该温度时，反应N2(g)＋H2(g)⥫⥬NH3(g)的平衡常数Kp=____________ (MPa)－1(化为最简式)。  2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 33.33% 83 解析：图1中，进料组成为=0.75、=0.25，两者物质的量之比为3∶1。假设进料中氢气和氮气的物质的量分别为3 mol和1 mol，达到平衡时氮气的变化量为x mol，则有： 　　　　　N2(g)＋3H2(g) ⥫⥬2NH3(g) 始/mol　 1 3 0 变/mol x 3x 2x 平/mol 1－x 3－3x 2x 当p2=20 MPa、=0.20时，==0.20，解得x=， 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 84 则氮气的转化率α=≈33.33%，平衡时N2、H2、 NH3的物质的量分别为 mol、2 mol、 mol，其 物质的量分数分别为，则该温度下K'p= = (MPa，因此，该温度时反应N2(g)＋H2(g) ⥫⥬NH3(g)的平衡常数Kp== (MPa)－1。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 85 $$