第2章 第2节 第1课时 化学平衡常数 平衡转化率(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(鲁科版)
2025-09-20
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学鲁科版选择性必修1 化学反应原理 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第2节 化学反应的限度 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 257 KB |
| 发布时间 | 2025-09-20 |
| 更新时间 | 2025-09-20 |
| 作者 | 梁山启智教育图书有限公司 |
| 品牌系列 | 金榜题名·高中同步学案 |
| 审核时间 | 2025-08-26 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53610876.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本讲义聚焦化学反应限度的核心知识点,系统梳理化学平衡常数的概念、表达式及温度对其的影响,通过对比不同反应方程式书写下K的关系建立认知,进而衔接平衡转化率计算,以三段式模型为支架连接概念理解与定量应用。
资料以模型认知和科学思维为特色,设计思考探究(如K1、K2、K3的关系分析)和典例计算(结合数据表格判断反应方向),助力学生构建平衡常数应用模型。课堂检测与课时作业结合,课中辅助教师突破重难点,课后帮助学生查漏补缺,提升解决实际问题的能力。
内容正文:
第2节 化学反应的限度
第1课时 化学平衡常数 平衡转化率
学习目标
核心素养
1.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。了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系。
2.能书写平衡常数表达式,能进行平衡常数、转化率的简单计算,能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡及平衡移动的方向。
模型认知:通过三段式分析推理的方法,建立平衡常数表达式的认知模型,并能根据模型解释本质的规律。
知识点一 化学平衡常数
1.平衡常数
(1)概念:在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡状态时,生成物平衡浓度的化学计量数次幂之积与反应物平衡浓度的化学计量数次幂之积的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用符号K表示。
(2)表达式
对于某一个可逆反应,mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g),在一定温度下其平衡常数表达式为K=。
(3)意义
平衡常数的大小反映化学反应可能进行的程度。平衡常数的数值越大,说明反应可以进行得越完全。
(4)影响平衡常数的因素
K只受温度的影响,当ΔH>0时,升温K值增大;当ΔH<0时,升温K值减小。
2.化学平衡常数的应用
(1)判断可逆反应进行程度的大小
K
<10-5
10-5~105
>105
反应程度
很难进行
反应可逆
反应可接近完全
(2)判断可逆反应的热效应
(3)判断可逆反应是否平衡及不平衡时的反应方向计算某可逆反应在一定温度下的任意时刻的浓度商,
Q=
[思考探究]
写出下列反应的化学平衡常数表达式及单位,并回答下列问题。
①N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)
K1=,单位:(mol·L-1)-2或mol-2·L2。
②N2(g)+H2(g)⥫⥬NH3(g)
K2=,单位:(mol·L-1)-1或mol-1·L。
③2NH3(g)⥫⥬N2(g)+3H2(g)
K3=,单位:(mol·L-1)2或mol2·L-2。
1.对于某一个反应,其平衡常数的表达式是唯一的吗?平衡常数表达式的书写哪些因素有关?
提示:不唯一;对于某一化学反应,化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关,由于方程式书写方式不同,各反应物、生成物的系数不同,化学平衡常数表达式就不同。对于有纯固体或纯液体参与的反应,纯固体或纯液体不列入化学平衡常数表达式中。
2.由K1、K3可知,正向反应和逆向反应的平衡常数有什么关系?
提示:互为倒数(或K1·K3=1)
3.由K1、K2可知,化学方程式的化学计量数变为原来的倍,化学平衡常数K1、K2有何关系?
提示:K2=K1
对化学平衡常数的理解
(1)化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。
(2)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,由于其浓度可看作常数“1”而不列入表达式。
(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变,则平衡常数改变;若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。如:
化学方程式
平衡常数
关系式
N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)
K1=
N2(g)+H2(g)⥫⥬NH3(g)
K2=
2NH3(g)⥫⥬N2(g)+3H2(g)
K3=
K2=
K3=
计算K利用的是物质的平衡浓度,而不是任意时刻浓度,也不能用物质的量。固体和纯液体物质的浓度视为常数,通常不列入平衡常数表达式中。
[典例1] 在一定体积的密闭容器中进行化学反应:
CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数和温度的关系如下表所示:
t/℃
700
800
830
1000
1 200
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)该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)某温度下,平衡浓度符合下式c平(CO2)·c平(H2)=c平(CO)·c平(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)=2 mol·L-1,c(H2)=1.5 mol·L-1,c(CO) =1 mol·L-1,c(H2O)=3 mol·L-1,则下一时刻,反应________(填“正向”或“逆向”)进行。
[解析] (2)由表中数据可知温度升高,K增大,故升高温度,平衡正向移动,则正反应为吸热反应。
(3)当c平 (CO2)·c平(H2)=c平(CO)·c平(H2O)时,即K=1,对应表中温度为830 ℃。
(4)Q==
=1>0.9,Q>K,反应逆向进行。
[答案] (1)
(2)吸热 (3)830 (4)逆向
1.对于反应3Fe(s)+4H2O(g)⥫⥬Fe3O4(s)+4H2(g)的平衡常数,下列说法正确的是( )
A.K=
B.K=
C.增大c(H2O)或减小c(H2),会使该反应平衡常数减小
D.改变反应的温度,平衡常数不一定变化
解析:选B 固体反应物或生成物,其浓度可视为常数,在平衡常数表达式中不写,A错误,B正确;化学平衡常数只与温度有关,而与反应物、生成物的浓度变化无关,故增大c(H2O)或减小c(H2),该反应的平衡常数不变,但温度改变,平衡常数一定改变,C、D错误。
知识点二 平衡转化率
1.表达式
对于化学反应aA+bB⥫⥬cC+dD,反应物A的平衡转化率可以表示为
α(A)=×100%=×100%=×100%。
2.规律
(1)同一反应的不同反应物,其转化率可能不同;当按照反应系数之比投入反应物时,反应物转化率相同。
(2)多种反应物参加反应时,提高一种反应物的物质的量,可以提高其他反应物的转化率,而该反应物本身的转化率会降低。。
注意:若求某一时刻的转化率,只要把平衡时的反应物物质的量改为某一时刻的反应物物质的量即可。
[思考探究]
1.对于一定温度下A、B、C三个密闭容器中发生反应:H2(g)+CO2(g)⥫⥬H2O(g)+CO(g)。
初始浓度/
mol·L-1
平衡浓度/
mol·L-1
平衡转化率/%
H2
CO2
H2
CO2
H2
CO2
A
0.10
0.10
0.040
0.040
60
60
B
0.12
0.10
0.055
0.035
54
65
C
0.10
0.20
0.022
0.122
78
39
(1)反应物的初始浓度及相应平衡转化率,完成上表。
(2)比较A、B两容器中的初始浓度及平衡转化率,可得出的结论是:
增大H2的浓度,可提高CO2的平衡转化率,但本身的平衡转化率降低。
(3)比较A、C两容器中的初始浓度及平衡转化率,可得出的结论是:
增大CO2的浓度,可提高H2的平衡转化率,但本身的平衡转化率降低。
2.一定温度下,用4 mol SO2与2 mol O2进行反应:2SO2(g)+O2(g) ⥫⥬2SO3(g) ΔH=-196.640 kJ·mol-1,当达到平衡时放出314.624 kJ热量,该温度下SO2的平衡转化率为__________。
答案:根据放出314.624 kJ的热量可知参加反应的SO2的物质的量为×2=3.2 mol,则SO2的平衡转化率为×100%=80%。
1.模式——三段式
mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g) +qD(g)
初始浓度/(mol·L-1) a b 0 0
转化浓度/(mol·L-1) mx nx px qx
平衡浓度/(mol·L-1) a-mx b-nx px qx
2.物质浓度的变化关系
(1)反应物:平衡浓度=初始浓度-转化浓度;
(2)反应产物:平衡浓度=初始浓度+转化浓度;
(3)转化浓度之比等于化学方程式中各物质系数之比。
3.化学平衡常数和平衡转化率的区别与联系
(1)对某一个具体反应,在温度一定时,只有一个化学平衡常数;但不同反应物的平衡转化率可能不同。故必须指明是哪一反应物的平衡转化率。
(2)平衡常数和平衡转化率都能定量表示化学反应的限度。平衡常数只与温度有关,而平衡转化率的影响因素有温度、浓度、压强等。
(3)温度一定,平衡常数越大,平衡转化率不一定越大。
[典例2] X、Y、Z三种气体,取X和Y按1∶1的物质的量之比混合,放入密闭容器中发生如下反应:X+2Y⥫⥬2Z,达到平衡后,测得混合气体中反应物剩余的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2,则Y的转化率最接近于( )
A.33% B.40%
C.50% D.66%
[解析] 根据题给信息.可设开始加入X和Y的物质的量为a,达到平衡时消耗X的物质的量为b,则消耗Y的物质的量为2b,生成Z的物质的量为2b,则:
X + 2Y⥫⥬2Z
起始量(mol) a a 0
变化量(mol) b 2b 2b
平衡量(mol) a-b a-2b 2b
由题意可得=,b=。
Y的转化率为×100%≈66.7%。
[答案] D
2.在密闭容器中,给A和B的气体混合物加热,在催化剂存在下发生反应:A(g)+B(g)⥫⥬C(g)+D(g)。在500℃时,平衡常数K=9若反应开始时,A和B的浓度都是0.02 mol·L-1,则在此条件下A的转化率为( )
A.25% B.50%
C.75% D.80%
解析:选C 依据化学平衡,设A消耗的浓度为x mol·L-1,分析三段式列式计算:
A(g) + B(g)⥫⥬C(g)+D(g)
起始量(mol·L-1) 0.02 0.02 0 0
变化量(mol·L-1) x x x x
平衡量(mol·L-1) 0.02-x 0.02-x x x
平衡常数K===9,解得:
x=0.015,A的转化率=×100%=75%。
[课堂检测]
1.关于化学平衡常数的叙述正确的是( )
A.温度一定,一个化学反应的平衡常数不是一个常数
B.两种物质反应,不管怎样书写化学方程式,平衡常数不变
C.温度一定时,对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数
D.生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值小于K时,反应逆向进行
解析:选C K是温度的函数,平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。正、逆反应的平衡常数互为倒数,如H2(g)+I2(g)⥫⥬2HI(g),K正=,K逆=,所以K正=。生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值小于K,反应正向进行。
2.在恒容密闭容器中,CO与H2发生反应CO(g)+2H2(g)⥫⥬CH3OH(g) ΔH<0,达到平衡后,若只改变某一条件,下列示意图正确的是( )
解析:选B 平衡常数只与温度有关。
3.在25 ℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示:
物质
X
Y
Z
初始浓度/mol·L-1
0.1
0.2
0
平衡浓度/mol·L-1
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是( )
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X(g)+3Y(g)⥫⥬2Z(g),其平衡常数为1 600
C.反应前后压强之比为2∶3
D.改变温度可以改变反应的平衡常数
解析:选C X、Y、Z的浓度变化量分别为0.05 mol·L-1、0.15 mol·L-1、0.1 mol·L-1,且X、Y的浓度减小,Z的浓度增大,所以该反应的化学方程式为X(g)+3Y(g)⥫⥬2Z(g);X的转化率为×100%=50%,平衡常数K==1600;平衡常数只受温度的影响反应前后压强之比为3∶2。
4.在一定温度下,将100 mol N2、H2的混合气体充入密闭的恒压容器中反应,达平衡时,测得反应后混合气体的密度是反应前混合气体密度的1.25倍,且反应后混合气体的平均式量为15.5,则平衡时,N2转化的百分率为( )
A.20% B.25%
C.30% D.40%
解析:选B 设起始时N2物质的量为a,H2物质的量为b,反应掉N2物质的量为x,依题意:
N2 + 3H2(g) 2NH3
起始(mol) a b 0
转化(mol) x 3x 2x
平衡(mol) a-x b-3x 2x
a+b=100,a+b=1.25(a+b-2x),28 g·mol-1 a+2 g·mol-1 b=15.5 g·mol-1 (a+b-2x);解得a=40 mol,b=60 mol,x=10 mol,α(N2)=×100%=25%。
5.将固体A置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:
①A(s)⥫⥬B(g)+C(g);
②2C(g)⥫⥬D(g)+E(g)。
达到平衡时,c(D)=0.5 mol·L-1,c(C)=4 mol·L-1,则此温度下反应①的平衡常数为( )
A.25 mol2·L-2
B.20 mol2·L-2
C.16 mol2·L-2
D.9 mol2·L-2
解析:选B 依题意得,平衡时c(C)=4 mol/L,C分解生成的D的浓度为0.5 mol/L,A分解生成的C的浓度为4 mol/L+2×0.5 mol/L=5 mol/L,故A分解生成的B的浓度为5 mol/L,所以反应①的平衡常数K=c(B)·c(C)=5×4 mol2·L-2=20 mol2·L-2。
6.高炉炼铁中发生的基本反应之一如下:
FeO(s)+CO(g)⥫⥬Fe(s)+CO2(g) ΔH>0
其平衡常数可表示为K=,已知1100 ℃时K=0.263。化学平衡常数只与温度有关,不随浓度和压强的变化而变化。
(1)温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO2和CO的体积比________,平衡常数K________(以上均填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)1100 ℃时测得高炉中c(CO2)=0.025 mol·L-1、c(CO)=0.1 mol·L-1,在这种情况下,该反应是否处于化学平衡状态?______(填“是”或“否”),此时反应向________(填“正反应”或,“逆反应”)方向进行,其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:若生成物的浓度幂之积与反应物的浓度幂之积的比值Q=K,则可逆反应达到平衡状态;若Q<K,反应向右进行;若Q>K,反应向左进行。
(1)FeO(s)+CO(g)⥫⥬Fe(s)+CO2(g) ΔH>0,正反应是吸热反应,升高温度,平衡常数增大,增大,则增大。
(2)1100 ℃时测得高炉中c(Co2)=0.025 mol·L-1,c(CO)=0.1 mol·L-1,Q==0.25<K=0.263,反应未达到平衡状态。反应向正反应方向进行。
答案:(1)增大 增大
(2)否 正反应 Q==0.25<0.263=K课时作业(九) 化学平衡常数 平衡转化率
一、选择题
1.可逆反应:N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是( )
A.3v正(N2)=v正(H2)
B.v正(N2)=v逆(NH3)
C.2v正(H2)=3v逆(NH3)
D.v正(N2)=3v逆(H2)
解析:选C 可逆反应达到化学平衡状态的主要特征之一是v正=v逆,而3v正(N2)=v正(H2)并未反映出v正=v逆的关系,即A项不正确。在N2与H2合成NH3的反应中,v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2,分析时一要注意二者应分别代表正反应速率和逆反应速率,二要注意不同物质的速率之比等于化学计量数之比。
2.在某温度下,可逆反应:mA(g)+nB(g)⥫⥬pC(g)+qD(g)的平衡常数为K,下列说法正确的是( )
A.K越大,达到平衡时,反应正向进行的程度越大
B.K越小,达到平衡时,反应物的转化率越大
C.K随反应物浓度的改变而改变
D.K随温度和压强的改变而改变
解析:选A K越大,表示反应达到平衡时,反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越大,反之,反应物的转化率越小,K只与温度有关,与浓度、压强无关。
3.下列关于平衡常数K的说法中,正确的是( )
①平衡常数K只与反应本身及温度有关 ②改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K ③加入催化剂不改变平衡常数K ④平衡常数K只与温度有关,与反应的本身及浓度、压强无关
A.①② B.②③
C.③④ D.①③
解析:选D 平衡常数K是一个温度常数,只与反应本身及温度有关,催化剂不能改变化学平衡,故加入催化剂不改变平衡常数K。
4.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.K1/K2
解析:选D 在反应中应注意S为固体,与平衡常数无关,则K1=,K2=。则反应H2(g)+SO2(g)⥫⥬O2(g)+H2S(g)的平衡常数为=。
5.298 K时,各反应的平衡常数如下:
①N2(g)+O2(g)⥫⥬2NO(g)
K=1×10-30
②2H2(g)+O2(g)⥫⥬2H2O(g)
K=2×1081
③2CO2(g)⥫⥬2CO(g)+O2(g) K=4×10-92,则常温下,NO、H2O、CO2这三种化合物分解放氧的倾向最大的是( )
A.① B.②
C.③ D.无法确定
解析:选A 要判断NO、H2O、CO2这三种化合物分解放氧的倾向大小,则必须求出各个分解放氧反应的平衡常数,然后比较大小。由计算可知:
①2NO(g)⥫⥬N2(g)+O2(g)
K=1×1030
②2H2O(g)⥫⥬2H2(g)+O2(g)
K=5×10-82
③2CO2(g)⥫⥬2CO(g)+O2(g)
K=4×10-92
平衡常数越大,表示反应进行得越彻底,因此反应①,即NO分解放氧的倾向最大。
6.下列有关平衡常数的说法中,正确的是( )
A.改变条件,反应物的转化率增大,平衡常数一定增大
B.反应:2NO2(g)⥫⥬N2O4(g) ΔH<0,升高温度该反应的平衡常数增大
C.对于给定的可逆反应,温度一定时,其正、逆反应的平衡常数相等
D.平衡常数为K=的反应,化学方程式为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
解析:选D 改变条件,反应物的转化率增大,若温度不变,则平衡常数不变,A项错误;正反应是放热反应,温度升高,反应逆向进行,K变小,B项错误;对于给定的可逆反应,温度一定时,因K正·K逆=1,只有平衡常数等于1时,其正、逆反应的平衡常数才相等,C项错误;CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数表达式为K=,D项正确。
7.反应Fe(s)+CO2(g)⥫⥬FeO(s)+CO(g),700 ℃时平衡常数为1.47,900 ℃时平衡常数为2.15。下列说法正确的是( )
A.升高温度,该反应的正反应速率增大,逆反应速率减小
B.该反应的化学平衡常数表达式为K=
C.该反应的正反应是放热反应
D.增大CO2浓度,平衡常数增大
解析:选B A项,升高温度,正、逆反应速率均增大,不正确;B项,该反应的化学平衡常数表达式为K=,正确;C项,升高温度,平衡常数增大,表明平衡向正反应方向移动,即正反应为吸热反应,不正确;D项,增大反应物浓度,平衡常数不变,不正确。
8.已知反应H2(g)+CO2⥫⥬(g)H2O(g)+CO(g)在1 200 ℃时的平衡常数K为2.25。在该温度下,往体积为1 L的密闭容器中注入1 mol H2和2 mol CO2,反应开始一段时间后,测得CO的物质的量为0.5 mol时,上述反应进行的方向为( )
A.正向进行 B.逆向进行
C.达到平衡 D.无法判断
解析:选A
H2(g)+CO2(g)⥫⥬H2O(g)+CO(g)
始(mol·L-1) 1 2 0 0
变(mol·L-1) 0.5 0.5 0.5 0.5
末(mol·L-1) 0.5 1.5 0.5 0.5
Q==<K=2.25,故反应正向进行。
9.O3是一种很好的消毒剂,具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水,在水中易分解,产生的[O]为游离氧原子,有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下:
反应① O3⥫⥬O2+[O] ΔH>0
平衡常数为K1;
反应② [O]+O3⥫⥬2O2 ΔH<0
平衡常数为K2;
总反应:2O3⥫⥬3O2 ΔH<0 平衡常数为K。
下列叙述正确的是( )
A.降低温度,总反应的平衡常数K减小
B.K=K1+K2
C.适当升温,可提高消毒效率
D.增大压强,K2减小
解析:选C 降低温度,总反应平衡正向移动,K增大,A项错误;K1=,K2=,K==K1·K2,B项错误;适当升高温度,反应①平衡正向移动,反应②平衡逆向移动,c([O])增大,可提高消毒效率,C项正确;对于给定的反应,平衡常数只与温度有关,D项错误。
10.煤焦与水蒸气的反应C(s)+H2O(g)⥫⥬CO(g)+H2(g) ΔH>0是煤气化过程中的主要反应之一。若该反应在恒温、恒容的密闭体系中进行,仅通过以下数据可以判断t时刻反应是否达到平衡状态的是( )
①t时刻及其前后H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度
②t时刻,H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度
③t时刻,消耗H2O(g)的速率与生成CO(g)的速率
④t时刻,生成CO(g)的速率与消耗H2(g)的速率
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
解析:选B ①t时刻及其以后各种气体的浓度不变时,该反应正逆反应速率相等,反应达到平衡状态;②t时刻,各种气体的浓度只是一个数值,无法判断是否达平衡状态;③无论反应是否达到平衡状态都存在消耗H2O(g)的速率与生成CO(g)的速率相等,所以不能据此判断是否达平衡状态;④t时刻生成CO(g)的速率代表正反应速率,消耗H2(g)的速率是逆反应速率,v正=v逆可以判断反应达到平衡状态。
11.(双选)某密闭容器中存在2NO(g)+O2(g)⥫⥬2NO2(g)反应,平衡时NO的转化率与温度变化关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态),下列说法中正确的是( )
A.该反应的正反应是放热反应
B.若温度为T1、T3时的平衡常数分别为K1、K3,则K1<K3
C.T1时,当反应处于D点,则该反应的逆反应速度大于正反应速率
D.如果缩小容器体积,则平衡时表示NO转化率与温度变化关系的曲线在原曲线上方
解析:选AD 升高温度,一氧化氮的转化率降低,平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,故A项正确;升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,则K1>K3,故B项错误;T1时,当反应处于D点,该反应没有达到平衡状态,NO转化率小于同温度平衡时转化率,要使该反应达到平衡状态,则反应向正反应方向进行,则该反应的正反应速率大于逆反应速率,故C项错误;缩小体积,压强增大,平衡向正反应方向移动,NO的转化率增大,故平衡时表示NO转化率与温度变化关系的曲线在原曲线上方,故D项正确。
二、非选择题
12.合成氨反应:N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g),在某温度时,K=0.4(mol·L-1)-2。
(1)若出现下列状态,反应将向哪个方向进行以达到平衡状态(在横线上填“向左进行”“向右进行”或“已经达平衡状态”)。
①c(N2)=c(H2)=1 mol·L-1,c(NH3)=0.5 mol·L-1________可以达到平衡。
②c(N2)=0.3 mol·L-1,c(H2)=0.1 mol·L-1,c(NH3)=0.03 mol·L-1,________可以达到平衡。
(2)若该反应升高温度再达到平衡时,K为0.2(mol·L-1)-2,则正反应为________反应。
解析:(1)Q===0.25(mol·L-1)-2<K,所以反应要达到平衡状态,应向右进行。
同理②Q==3(mol·L-1)-2>K,故反应向左进行,可以达到平衡。
(2)升高温度再达到化学平衡时,K=0.2(mol·L-1)-2<0.4(mol·L-1)-2,可知,正反应是放热反应。
答案:(1)①向右进行 ②向左进行
(2)放热
13.硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g) +O2(g)2SO3(g) ΔH<0。某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。
根据图示回答下列问题:
(1)反应达到平衡时,平衡常数表达式K=________,升高温度,K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)①将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中,反应达到平衡后,体系总压强为0.10 MPa。该反应的平衡常数等于________。
②平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)________(填“>”“<”或“=”)K(B)。
解析:(1)对于放热反应,升高温度,K值减小。
(2)①由图可知,0.10 MPa时:c(SO2)=2.0 mol×(1-0.80)÷10 L=0.04 mol·L-1,c(O2)=(1.0 mol-1.6 mol×)÷10 L=0.02 mol·L-1,c(SO3)=1.6 mol÷10 L=0.16 mol·L-1,K===800。
②由A到B,温度不变,只增大压强,K值不变。
答案:(1) 减小
(2)①800 ②=
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