第40讲 化学平衡常数（Kc、Kp）及其相关计算（讲义+练习）-备战2026年高考化学【一轮·夯基提能】精讲精练复习讲义（新教材新高考）

备战2026年高考化学【一轮·夯基提能】精讲精练复习讲义 第40讲 化学平衡常数（Kc、Kp）及其相关计算（讲义） 讲义 夯基·知识精讲 【知识点1】化学平衡常数（Kc）的含义及应用+5道例题 【知识点2】化学平衡常数（Kc）的计算+5道例题 【知识点3】压强平衡常数（Kp）的计算+5道例题 【知识点4】平衡转化率、体积分数等有关计算+5道例题 【知识点5】速率常数与平衡常数的计算+5道例题 练习 提能·课后精练 选择题： 15 题 非选择题： 5 题 建议时长： 75 分钟 实际时长： 分钟 【知识点1】化学平衡常数（Kc）的含义及应用 1．化学平衡常数表达式：对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定温度下，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，用符号K表示。 K＝， 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。如： ①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) K＝ ②Fe3＋(aq)＋3H2O(l)Fe(OH)3(s)＋3H＋(aq) K＝ ③Br2＋H2OH＋＋Br－＋HBrO K＝ ④C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) 2．化学平衡常数的意义及影响因素 (1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。K值的大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限度，不能预示反应达到平衡所需要的时间。 K <10－5 10－5～105 >105 反应程度 很难进行 反应可逆 反应接近完全 (2)K值只受温度的影响，与物质的浓度、压强等的变化无关。 影响因素 内因 反应物本身的性质 外因 温度升高 ΔH<0，K值减小 ΔH>0，K值增大 3．平衡常数与方程式的关系 (1)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，在相同温度下，对于给定的可逆反应，正逆反应的平衡常数互为倒数，即K正＝。 (2)方程式乘以某个系数x，则平衡常数变为原来的x次方。 (3)两方程式相加得总方程式，则总方程式的平衡常数等于两分方程式平衡常数的乘积，即K总＝K1·K2。 化学方程式 平衡常数表达式 相互关系 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) K1＝K22 K2·K3＝1 K1·K32＝1 N2(g)＋H2(g)NH3(g) NH3(g)N2(g)＋H2(g) 4．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)对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)的任意状态，浓度商Q＝。 根据浓度商与平衡常数的大小关系，可以判断化学平衡移动的方向： 当Q<K时，反应向正反应方向进行，直至达到新的平衡状态； 当Q＝K时，反应处于平衡状态； 当Q>K时，反应向逆反应方向进行，直至达到新的平衡状态。 (3)判断可逆反应的反应热 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 【例1】已知工业上制粗硅的其中一步反应：SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)。下列说法正确的是 A．该反应 B．该反应的平衡常数表达式 C．用E表示键能，该反应 D．该过程需要在常温且无水条件下进行 【答案】C 【详解】A．正反应为气体分子数增加的反应，则该反应的ΔS>0，A错误； B．平衡常数表达式中固体物质不应出现，该反应的平衡常数表达式为，B错误； C．ΔH=反应物的键能总和－生成物的键能总和=3E(Si-Cl)＋E(Si-H)＋E(H-H)－3E(H-Cl)－2E(Si-Si)，表达式正确，C正确； D．工业制粗硅需高温条件，常温无法进行，D错误； 故选C。 【例2】在CuCl2溶液中存在平衡：[Cu(H2O)4]2＋(蓝色)＋4Cl-[CuCl4]2-(黄色)＋4H2O　ΔH>0，下列说法正确的是 A．该反应的反应类型为氧化还原反应 B．该反应的平衡常数表达式为 C．仅增大[Cu(H2O)4]2＋的浓度，反应达到平衡后，该反应的平衡常数增大 D．适当升高温度，该反应的平衡常数增大 【答案】D 【详解】A．反应中没有元素化合价变化，不属于氧化还原反应，A错误； B．平衡常数表达式中H2O的浓度作为溶剂不参与，正确表达式应为，B错误； C．平衡常数仅与温度有关，浓度变化不影响K值，C错误； D．ΔH>0为吸热反应，升温使平衡正向移动，K值增大，D正确； 故选D。 【例3】一定温度下，在恒容密闭容器中充入1 mol草酸镁，发生反应：。下列叙述正确的是 A．当混合气体中CO体积分数不变时不一定达到平衡状态 B．平衡时充入0.1 molCO和达到新平衡时浓度大于原平衡 C．平衡时充入氩气，正反应速率大于逆反应速率 D．如果分离平衡向正反应方向移动，平衡常数增大 【答案】A 【详解】A．根据反应可知，CO、CO2体积比始终为1∶1，CO体积分数始终不变，混合气体中CO体积分数不变时不一定达到平衡状态，A正确； B．平衡时充入的CO和CO2物质的量相同，则达到新平衡时这两种气体的浓度也相同，只有产物有气体，温度不变，平衡常数不变，平衡时CO、CO2浓度等于原平衡，B错误； C．体积不变，充入氩气，CO、CO2浓度不变，平衡不移动，正、逆反应速率相等，C错误； D．平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，D错误； 故选A。 【例4】对于反应N2O4(g)2NO2(g)，H = +57kJ/mol，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A．正反应速率：A>C B．气体的颜色：A深、C浅 C．混合气体的平均相对分子质量：A＞B D．平衡常数：KA＞KB 【答案】D 【详解】对于反应N2O4(g)2NO2(g)，H = +57kJ/mol这是一个吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，NO2的体积分数增大，即T2＞T1；增大压强，平衡向气体体积减小的方向，即逆反应方向移动，NO2的体积分数减小，据此分析解题。 A．压强越大，反应体系物质浓度越大，反应速率越快，由题干图示可知，C点的压强大于A点的压强，所以正反应速率：C > A，A错误； B．由题干图示可知，C点压强比A点大，增大压强，平衡逆向移动，但平衡移动的结果是减弱而不是抵消，C点相对于A点，虽然平衡逆向移动，但NO2的浓度仍然比A点大，所以气体的颜色：C深、A浅，B错误； C．混合气体的平均相对分子质量=，压强不变，A点到B点，m不变， A点对应的NO2体积分数更大，即A到B点，平衡逆向移动，n减小，则增大，所以混合气体的平均相对分子质量：A＜B，C错误； D．平衡常数只与温度有关，由分析可知，T2＞T1，升高温度平衡正向移动，化学平衡常数增大，所以平衡常数KA＞KB，D正确； 故答案为：D。 【例5】是合成的原料，有一种制备的方法是用铁粉和水蒸气高温反应，化学方程式为：，在700、900℃的情况下，化学平衡常数值如下图所示： 温度 700℃ 900℃ K值 2.38 1.67 (1)书写该反应的化学平衡常数表达式：K= 。通过数值推断：该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。 (2)时，的密闭容器中，测得该容器中有、，则此时反应 (填“>”“<”或“=”)，说明判断理由 。 【答案】 (1) 放热 (2)< 时K=1.67，、的浓度分别为1mol/L、0.5mol/L，此时Qc==2＞1.67，反应逆向进行，<。 【详解】（1）该反应的化学平衡常数表达式：K=；温度升高，K值减小，说明升温，平衡逆向移动，该反应是放热反应； （2）时K=1.67，的密闭容器中，测得该容器中有、，、的浓度分别为1mol/L、0.5mol/L，此时Qc==2＞1.67，反应逆向进行，<。 【知识点2】化学平衡常数（Kc）的计算 对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为amol、bmol，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx 平衡常数：K＝。 【例1】I．时，在1L恒温恒容的密闭容器中，通入，发生反应：  ，和的浓度随时间变化情况如图所示。 (1)在内，以表示的平均反应速率为 。 (2)根据图中有关数据，计算时该反应的平衡常数 。若其他条件不变，升高温度至，达到新平衡时的平衡常数是，则 (填“>”、“<”或“=”)。 (3)反应进行到100s时，若只有一项条件发生变化，则变化的条件可能是___________。 A．降低温度 B．通入氦气 C．又往容器中充入 D．增大容器容积 【答案】(1)0.001 (或 ) (2) (3)A 【详解】（1）由图可知，在内，的浓度变化量，故其平均反应速率； （2）平衡常数表达式。由图可知，反应在60s时，达到第一个平衡，因此；反应：  是吸热反应，K值只与温度有关，升高温度至，平衡正移，生成物浓度变大，反应物浓度变小，因此K值变大，； （3）反应进行到100s后，浓度逐渐增加，浓度逐渐减少，平衡逆向移动，由此进行判断。 降低温度，平衡向逆向移动，浓度逐渐增加，浓度逐渐减少，A正确； 通入氦气，恒温恒容条件下，对反应没有影响，浓度和浓度均不发生变化，B错误； 又往容器中充入，浓度会突然增加，浓度也会逐渐增加，C错误； 增大容器容积，粒子数目不变，反应物和生成物的浓度均会突然变少，D错误； 【例2】加氢制甲醇不仅减少了排放，而且缓解了能源短缺的问题。该过程发生的主要反应如下。 反应Ⅰ：  ； 反应Ⅱ：  。 回答下列问题： (1)已知：标准摩尔生成焓是指在由稳定态单质生成化合物时的焓变。该反应中的相关物质的标准摩尔生成焓()数据如表所示。 物质 0 则 。 (2)向密闭容器中加入和，合成。已知反应Ⅰ的正反应速率可表示为，逆反应速率可表示为，其中为速率常数。 ①图1中能够代表的曲线为 (填“”“”“”或“”)。 ②温度为时，反应Ⅰ的化学平衡常数 。 【答案】(1)-49kJ·mol-1 (2)L1 1.6 【详解】（1）由表中各物质的标准摩尔生成焓，可得出如下热化学方程式：③H2(g)+O2(g)=H2O(g)  ΔH3=-242kJ·mol-1；④C(s)+  O2(g)=CO2(g)    ΔH4=-394kJ·mol-1；⑤C(s)+  2H2(g)+O2(g)=CH3OH(g)  ΔH5=-201kJ·mol-1；依据盖斯定律，③-④+⑤可得CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH1=ΔH3-ΔH4+ΔH5=(-242kJ·mol-1)-(-394kJ·mol-1)+(-201kJ·mol-1)=-49kJ·mol-1。 （2）①对于反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH1=-49kJ·mol-1，升高温度，平衡逆向移动，则k正<k逆，k逆增大的程度更大，所以图1中能够代表k逆的曲线为L1.②从图1中可以看出，温度为T1  K时，k正=0.8a、k逆=0.5a，反应Ⅰ的化学平衡常数K===1.6。 【例3】丙烯腈是三大合成材料的重要原料，主要用于生产聚丙烯腈纤维、ABS塑料、AS塑料等，可用丙烯与氨气、氧气合成丙烯腈。 回答下列问题： (1)已知一氧化碳和丙烯的燃烧热()分别为、， 。则的 ，该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 (2)由丙烷氧化脱氢法制备丙烯涉及如下反应： I． II． 在一定温度下，将和通入2L恒容密闭容器中发生上述反应，测得平衡时，，则丙烷的平衡转化率是 ，该温度下反应I的平衡常数 (用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)。 【答案】 (1)-250.1 任意温度 (2)60% 3.75 【详解】（1）依题可列出如下四个热化学方程式： ，根据盖斯定律可知；已知该反应△S>0，△H<0，即△G=△H－T△S<0，故该反应在任意温度都能自发进行； （2）平衡时C3H6的物质的量为2mol，依题可列如下三段式： ，平衡丙烷的转化率为；平衡时n(总)=9mol，； 【例4】某科研团队利用和反应使之转化为水煤气，对争取2060年前实现“碳中和”、减缓燃料危机和减轻温室效应具有重要的意义。请回答下列问题： (1)均为的恒容密闭容器，向容器中充入和，向容器中充入和，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甲所示。 ①容器中在温度为时，到达点，用表示内的化学反应速率为 ，此时的化学平衡常数为 (保留两位小数)，若在此温度下时向容器的平衡体系中再充入各各，重新达到平衡前， (填““”或)。 ②点时该反应的平衡常数为，则 (填“>”“<”或“=”)。 ③两点处容器内气体总压强分别是，则的大小顺序为 。 【答案】0.12mol/(L·min) < < p(b)>p(a) 【详解】①由图可知，c点甲烷转化率为60%，由题意可建立如下三段式： 由三段式数据可知，0∼5min内甲烷的反应速率为=0.12mol/(L·min)，反应的平衡常数K1==，若在此温度下时向A容器的平衡体系中再充入二氧化碳、甲烷各0.4mol，一氧化碳、氢气各1.2mol相当于增大压强，该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，则逆反应速率大于正反应速率，故答案为：0.12mol/(L·min)；；<； ②由图可知，升高温度，甲烷的转化率增大，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，a点反应温度低于c点，则平衡常数K2小于K1，故答案为：＜； ③该反应是气体分子总数增大的反应，由图可知，相同温度时，a点甲烷的转化率小于b点，则气体物质的量a点小于b点，a点混合气体压强小于b点，故答案为：p(b)>p(a)。 【例5】达成“双碳”目标的重要途径是实现碳的固定。利用CO、和可以合成生物质能源甲醇： 反应1： 反应2： 反应3： 回答下列问题： (1)时，向一体积为1L的恒容密闭容器中充入1molCO、和，在一定条件下发生上述3个反应，达到平衡时得到和，此时平衡转化率为50%。该温度下，反应1的平衡常数K= 。(列出计算式) 【答案】 【详解】(1)时，向一体积为1L的恒容密闭容器中充入1molCO、和，在一定条件下发生上述3个反应，达到平衡时得到和，此时平衡转化率为50%，则平衡时CO的物质的量为1mol-0.5×1mol=0.5mol，根据H原子守恒可知，平衡时H2的物质的量为3mol-0.5mol-0.8mol×2=0.9mol，反应1的平衡常数K=。 【知识点3】压强平衡常数(Kp)的计算 1．气体的分压p(B) 相同温度下，当某组分气体B单独存在且具有与混合气体总体积相同的体积时，该气体B所具有的压强，称为气体B的分压强，简称气体B的分压，符号为p(B)，单位为Pa或kPa或MPa。 气体B的分压p(B) ＝气体总压p×B的体积分数＝气体总压p×B的物质的量分数。 2．压强平衡常数 对于有气体参与的化学反应，写平衡常数表达式时，用平衡时各气体的分压代替浓度，计算所得到的平衡常数称为压强平衡常数(Kp)。如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)： Kp＝ [其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示反应物和生成物的分压]。 3．计算步骤及模板 （1）计算步骤 ①根据三段式法计算平衡体系中各组分的物质的量或物质的量浓度。 ②计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。 ③根据分压计算公式求出各气体物质的分压。 ④根据平衡常数计算公式代入计算。 （2）两种Kp的计算模板： 模板一 模板二 ①平衡总压为p0 N2(g)　＋　3H2(g) 2NH3(g) n(平) a b c p(分压) p0 p0 p0 Kp＝ ②刚性容器起始压强为p0，平衡转化率为α。 　2NO2(g)N2O4(g) p(始) p0 0 Δp p0α p0α p(平) p0－p0α p0α Kp＝ 【例1】甲酸甲酯(HCOOCH3)是一种重要的有机合成中间体，可通过甲醇催化脱氢法制备，其工艺过程包含以下反应： 反应I：2CH3OH(g)=HCOOCH3(g)+2H2(g) K1，H1=+51.2kJ•mol-1 反应Ⅱ：CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) K2，H2=+90.1kJ•mol-1 回答下列问题： (1)在400kPa、铜基催化剂存在下，向密闭容器中通入CH3OH进行I、Ⅱ两个反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。 ②550K时，反应2CH3OH(g)=HCOOCH3(g)+2H2(g)的平衡常数Kp= kPa， 【答案】64 【详解】(1)②在400kPa铜基催化剂存在下，密闭容器中发生反应I：2CH3OH(g)=HCOOCH3(g)+2H2(g)和反应Ⅱ：CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g)，550K时CH3OH的物质的量分数等于H2的物质的量分数等于0.4，CO的物质的量分数为0.04，则HCOOCH3的物质的量分数等于1-0.4-0.4-0.04=0.16，==0.4×400=160kPa，P(CO)=0.04×400=16 kPa，=0.16×400=64 kPa，Kp==； 【例2】二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 (1)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。 ③250℃时，反应①的平衡常数 (为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 【答案】 【详解】(1)ΔH3=ΔH1+ΔH2=-49kJ/mol，反应①为吸热反应，反应③为放热反应，平衡后升高温度，反应①正向移动，反应③逆向移动，甲醇的物质的量减少，CO的物质的量增加，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； 250°C时，二氧化碳的转化率为20%，CO和CH3OH的物质的量分数相等，发生反应①和③，设CO2和H2投料分别为5mol、17mol，平衡时CO和CH3OH的物质的量均为x，则： 由二氧化碳的转化率为20%得出：5×20%=2x，x=0.5mol，平衡后各物质的物质的量为：n(CO2)=4mol，n(H2)=17-4x=15mol，n(CO)=0.5mol，n(H2O)=2x=1mol，n(CH3OH)=0.5mol，n(总)=(4+15+0.5+0.5+1)mol=21mol，Kp==。 【例3】I、的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善，回答下列问题： (1)和都是主要的温室气体。发生催化重整反应 已知时，相关物质的燃烧热数据如下表： 物质 燃烧热 反应的 (2)在恒温恒容装置中通入等体积和，发生上述反应，起始压强为p，的平衡转化率为。达平衡时，容器内总压为 。该反应的平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压×物质的量分数，用、表达，并化为最简式)。 【答案】(1)+247.3 (2) 【详解】(1)根据各物质的燃烧热可得： ①， ② ③ 根据盖斯定律，可得催化重整反应的，故答案为：+247.3； (2)①在恒温恒容装置中通入等体积CO2和CH4，发生反应：CH4(g)+CO2(g)=2H2(g)+2CO(g) △H=+247.3 kJ/mol，起始压强为p，假设反应开始时CO2和CH4的物质的量分别是1 mol，CO2的平衡转化率为α，则根据物质反应转化关系可知反应产生达平衡时，H2、CO的物质的量分别是2α mol，CO2和CH4的物质的量分别是(1-α) mol，此时容器中气体的总物质的量为，在恒温恒容条件下气体的物质的量与压强呈正比，则，解得，即平衡时容器内总压为(1+α)p； ②平衡时各种气体所占的平衡分压分别是：p(CH4)=p(CO2)== ；p(H2)=p(CO)== αp，则该反应的平衡常数Kp=，故答案为：；。 【例4】(2024·吉林·模拟预测)氢能是一种重要的绿色能源，在实现“碳中和”与“碳达峰”目标中起到重要作用。乙醇与水催化重整制氢发生以下反应： 反应I： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 回答下列问题： (1)压强为100下，1和3发生上述反应，平衡时和的选择性、乙醇的转化率随温度的升高曲线如图所示。[已知：的选择性] ①573K时，10分钟反应达到平衡，则乙醇的物质的量的变化量 。 ②表示选择性的曲线是 (填标号)。 ③573K时，反应Ⅱ的 (保留到小数点后两位)。 【答案】-0.6 c 14.04 【详解】①反应I、Ⅲ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，随着温度的升高，反应I、Ⅲ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，反应Ⅱ逆向移动CO2转化为CO，故温度升高CO的选择性增大，CO2的选择性减小，由于CO的选择性+CO2的选择性=1，则表示CO2选择性的曲线为a，表示选择性的曲线是c，表示乙醇的转化率的曲线是b．573K时，10分钟反应达到平衡，则乙醇的物质的量的变化量-1mol=-0.6。 ②结合①中分析知，表示选择性的曲线是c。 ③573K时，CO2的选择性为85%，CO的选择性为15%，乙醇的转化率为0.6，则平衡时n(CO2)+n(CO)=1mol×0.6×2=1.2mol，n(CO)= 1.2mol×15%= 0.18mol，n(CO2)= 1.2mol×85%= 1.02mol，设反应I中转化了xmol，反应Ⅱ中CO转化了ymol，反应Ⅲ中转化了zmol，则，，，那么x+z=0.6，2x-y=0.18，y+2z=1.02，平衡时n(H2O)=3-x-y-3z=3-(x+z)-(y+2z)=3-0.6-1.02=1.38mol，n(H2)=4x+y+6z=4(x+z)+(y+2z)=2.4+1.02=3.42mol，气体的总物质的量为0.4+1.38+1.02+0.18+3.42=6.4mol，故反应Ⅱ的。 【例5】四氯化钛是生产金属钛及其化合物的重要中间体，工业上以高钛渣(主要成分为)为原料生产的化学反应原理为 。请回答下列问题： (1)T℃时，将足量的、C加入某恒容密闭容器中，并通入一定量的和(不参与反应)只发生反应：，测得容器内总压强()和的转化率()随时间的变化关系如图所示： ①T℃时，反应的平衡常数 kPa(为以各组分的平衡分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 ②保持温度和起始总压相同，若向恒容密闭容器中通入的中不含氮气，与含有氮气相比，的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)，其原因为 。 【答案】1458 减小 保持总压不变，不含氮气时，相当于增大压强，平衡逆向移动 【详解】①设起始有xmol和ymol，起始压强为80kPa，平衡时总压强为98kPa，的转化率为90%，反应氯气0.9xmol，则平衡时有0.1xmol氯气，0.9xmol一氧化碳，0.45xmol四氯化钛，ymol氮气，共有1.45xmol+ymol，恒温恒容，压强之比等于物质的量之比，总的物质的量增加0.45xmol、压强增加18kPa，则可得，平衡时氯气、一氧化碳、四氯化钛分压分别为、、，该反应的平衡常数； ②保持温度和起始总压相同，若向恒容密闭容器中通入的中不含氮气，与含有氮气相比，的平衡转化率减小； ③原因：保持总压不变，不含氮气时，相当于增大压强，平衡逆向移动。 【知识点4】平衡转化率、体积分数等有关计算 1、掌握一个方法——“三段式”法 “三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。 对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为amol、bmol，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx 2、掌握以下公式 公式 A的转化率 α(A)＝×100% （转化率＝×100%＝×100%） A的平衡浓度 c(A)＝ mol·L－1 A的体积分数 φ(A)＝×100% （某组分的体积分数＝×100%） 平衡混合物中某组分 的百分含量 ×100% 平衡压强与起始压强之比 ＝ 混合气体的平均密度 ρ混＝ g·L－1 混合气体的平均摩尔质量 ＝ g·mol－1 【例1】回答下列问题。 (1)在1470 K、100 kPa反应条件下，将n(H2S)∶n(Ar)=1∶4的混合气进行H2S热分解反应2H2S(g)=S2(g)＋2H2(g)。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为 ，平衡常数Kp= kPa。 (2)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】(1)50% 4.76 (2) 【详解】（1）假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1 mol和4 mol，根据三段式可知： 平衡时H2S和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1-x=x，解得x=0.5，所以H2S的平衡转化率为×100%=50%，平衡时、、所以平衡常数Kp===4.76 kPa； （2）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==。 【例2】甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题： (1)电喷雾电离等方法得到的(等)与反应可得。与反应能高选择性地生成甲醇。分别在和下(其他反应条件相同)进行反应，结果如下图所示。图中的曲线是 (填“a”或“b”。、时的转化率为 (列出算式)。 【答案】b 【详解】根据图示信息可知，纵坐标表示-lg()，即与MO+的微粒分布系数成反比，与M+的微粒分布系数成正比。则同一时间内，b曲线生成M+的物质的量浓度比a曲线的小，证明化学反应速率慢，又因同一条件下降低温度化学反应速率减慢，所以曲线b表示的是300 K条件下的反应，、时-lg()=0.1，则=10-0.1，利用数学关系式可求出，根据反应可知，生成的M+即为转化的，则的转化率为；故答案为：b；。 【例3】H2用于工业合成氨：N2＋3H22NH3。将n(N2)：n(H2)＝1：3的混合气体，匀速通过装有催化剂的反应器反应，反应器温度变化与从反应器排出气体中NH3的体积分数φ(NH3)关系如图。 (1)反应器温度升高NH3的体积分数φ(NH3)先增大后减小的原因是 。 (2)某温度下，n(N2)：n(H2)＝1：3的混合气体在刚性容器内发生反应，起始气体总压为2×l07Pa，平衡时总压为开始的90%，则H2的转化率为 ，气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)，此温度下，该反应的化学平衡常数Kp＝ (分压列计算式、不化简) 【答案】 (1)温度低于T0时未达平衡，温度升高、反应速率加快，NH3的体积分数增大；高于T0时反应达平衡，由于该反应是放热反应，温度升高平衡常数减小，NH3的体积分数减小 (2)20% Pa-2 【详解】（1）温度低于T0时未达平衡，温度升高、反应速率加快，NH3的体积分数增大；高于T0时反应达平衡，由于该反应是放热反应，温度升高平衡常数减小，NH3的体积分数减小。 （2）温度低于T0时未达平衡，温度升高、反应速率加快，NH3的体积分数增大；高于T0时反应达平衡，由于该反应是放热反应，温度升高平衡常数减小，NH3的体积分数减小；设初始加入的N2为1 mol、H2为3 mol ，温度、体积一定时气体物质的量之比等于压强之比，气体物质的量减少4×10 % =0.4 mol； ； 4-(4-2x)=0.4mol，得x=0.2，H2的转化率为=20%，其中p0=2×l07Pa×0.9=1.8×107Pa；平衡常数=Pa-2。 【例4】为减少CO2对环境造成的影响，可采用“CO2催化加氢制甲醇”方法将其资源化利用。恒温恒压密闭容器中，加入2molCO2和4molH2，发生下列反应： I．CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)   ΔH1 II．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)   ΔH2 初始压强为p0，在300℃发生反应，反应达平衡时，CO2的转化率为50%，容器体积减小20%，则达到平衡时H2的转化率为 ，反应II的平衡常数K＝ (保留两位有效数字)。 【答案】55% 0.22 【详解】由于发生反应I，容器容积减小，设参加反应I的二氧化碳的物质的量为xmol，则有关系式： ， 解得x=0.6mol，则参加反应I的氢气的物质的量为1.8mol，生成甲醇的物质的量为0.6mol，生成水蒸气的物质的量为0.6mol，而二氧化碳的转化率为50%，则参加反应II的二氧化碳的物质的量为0.4mol，反应II消耗氢气0.4mol，生成一氧化碳0.4mol，生成水蒸气0.4mol，平衡时容器中有二氧化碳1mol，氢气1.8mol，甲醇0.6mol，水蒸气1mol，一氧化碳0.4mol，氢气转化率为，设平衡时容器体积为V，则反应II的平衡常数≈0.22。 【例5】甲醇水蒸气催化重整是当前制取清洁能源氢气的主要方法，其反应方程式为。回答下列问题： (1)将一定量的甲醇气体和水蒸气混合反应，a、b、c、d对应四种不同催化剂。测得在300℃、320℃、340℃和360℃温度下反应甲醇转化率变化如图所示。在使用催化剂b时保持反应温度为340℃，反应甲醇的转化率为 ，判断依据是 。 (2)甲醇气体和水蒸气混合充入恒容密闭容器中，控制反应温度为300℃、起始压强为下进行反应，存在副反应：。平衡时容器中，此时的浓度为 ，甲醇的转化率为 ，则甲醇水蒸气重整反应的平衡常数 (结果保留一位小数)。 【答案】 (1)90% 该反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，甲醇转化率增大，则代表的温度为，由题图可得转化率为90% (2) 90% 【详解】（1）题给反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，甲醇转化率增大，则代表的温度为，由题图可读出使用催化剂b时，甲醇转化率为。 （2）根据题意，反应体系中同时进行两个反应，设甲醇转化的物质的量为，平衡时物质的量为， 平衡时容器中，则，则，此时的物质的量为，其浓度为；甲醇的转化率为；平衡时，，平衡时体系总物质的量为，恒温恒容条件下，气体的压强之比等于其物质的量之比，设平衡时总压强为，则，，，，，，则甲醇水蒸气重整反应的平衡常数。 【知识点5】速率常数与平衡常数的计算　 1．速率常数 速率常数(k)是指在给一定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反应速率，在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。 化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。 2、速率方程 一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。 对于基元反应(能够一步完成的反应)：aA＋bB===gG＋hH，则v＝kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。如 ①SO2Cl2SO2＋Cl2　v＝k1c(SO2Cl2) ②2NO22NO＋O2　v＝k2c2(NO2) ③2H2＋2NON2＋2H2O　v＝k3c2(H2)·c2(NO) 3、速率常数的影响因素 温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，通常反应速率常数越大，反应进行的越快。同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。 4．相同温度下，正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系 （1）K与k正、k逆的关系 对于反应：aA(g)＋bB(g)pC(g)＋qD(g)， 则：v正＝k正·ca(A)·cb(B) (k正为正反应速率常数) v逆＝k逆·cp(C)·cq(D) (k逆为逆反应速率常数) 反应达到平衡时v正＝v逆，此时：k正·ca(A)·cb(B)=k逆·cp(C)·cq(D)，即： （2）Kp与k正、k逆的关系 以2NO2N2O4为例，v正＝k正·p2(NO2)，v逆＝k逆·p(N2O4) 反应达到平衡时v正＝v逆，此时：k正·p2(NO2)＝k逆·p(N2O4)＝＝Kp，即：Kp＝ 【例1】已知：实验测得速率方程为为速率常数，只与温度、催化剂有关，与浓度无关)。向2L恒容密闭容器中充入0.4 mol NO(g)和发生上述反应，测得NO的体积分数x(NO)与温度和时间的关系如图所示。下列说法错误的是 A．化学反应速率：vc(正)>vb(逆)>va(逆) B．T1温度下的温度下的 C．b点NO的转化率为70% D．正、逆反应活化能的大小关系为(逆) 【答案】C 【详解】T1>T2，温度高T1的时x(NO)大，说明升高温度平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，△H<0。 A．T1>T2，c点未达平衡，b点达平衡正逆反应速率相等且小于c点，b点温度和反应物浓度均大于a点，反应速率大于a点，故化学反应速率：vc(正)＞vb(逆)＞vₐ(逆)，A正确； B．，，T1>T2，△H<0，温度高时K值反而小，则T1温度下的温度下的，B正确； C．b点NO的体积分数x(NO)=0.2，设NO的转化率为y，根据三段式有： 则有，解得y=0.5=50%，C错误； D．反应为放热反应，△H<0，故正、逆反应活化能的大小关系为Ea(正)<Ea(逆)，D正确 故选C。 【例2】向容积均为的恒容密闭容器M(恒温)、N(起始，绝热)中分别加入和及相同催化剂发生反应：。实验测得两个容器中的物质的量随时间的变化关系如表所示。该反应的反应速率、(、分别是正、逆反应的速率常数)。下列说法错误的是 时间/s 0 100 200 300 400 容器①中 容器②中 A．容器②表示容器N B．该反应为放热反应 C．0~100s内，容器①中的平均反应速率 D．当容器①中反应进行到时 【答案】D 【详解】A．表中容器②比容器①先达到平衡说明容器②温度高，而容器②中转化率比较低，说明升高温度，平衡逆向移动，反应为放热反应，故容器②表示容器N，A正确； B．容器②中转化率比较低，说明升高温度，平衡逆向移动，反应为放热反应，B正确； C．平均反应速率，C正确； D．时达到平衡状态，等于，依据三段式可知 x=0.025， =，，D错误； 故选D。 【例3】是一种强温室气体，且易形成颗粒性污染物，研究的分解对环境保护有重要意义。碘蒸气的存在能大幅度提高的分解速率，反应历程如下： 第一步（快反应） 第二步（慢反应） 第三步（快反应） 实验表明，含碘时的分解速率方程（k为速率常数）。下列表述正确的是 A．IO为反应的中间产物 B．第一步对总反应速率起决定作用 C．浓度与分解速率无关 D．第二步活化能比第三步小 【答案】A 【详解】A．IO在反应过程中生成又消耗，是中间产物，故A正确； B．慢反应是决速步骤，则第二步对总反应速率起决定作用，故B错误； C．根据反应历程可知碘单质是该反应的催化剂，浓度与分解速率有关，故C错误； D．活化能越大反应越慢，第二步活化能比第三步大，故D错误； 故选A。 【例4】对于基元反应，如aA＋bBcC＋dD，反应速率v正=k正·ca(A)·cb(B)，v逆=k逆·cc(C)·cd(D)，其中k正、k逆是速率常数，仅受温度影响。 已知 反应I　4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)  ΔH1=-902 kJ·mol-1 反应Ⅱ　8NH3(g)＋6NO2(g)7N2(g)＋12H2O(g)  ΔH2=-2740 kJ·mol-1 反应Ⅲ　N2(g)＋O2(g)2NO(g)  ΔH3=＋182.6 kJ·mol-1 对于基元反应Ⅳ　2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)  ΔH4，在653 K时，速率常数k正=2.6×103 L2·mol-2·s-1，k逆=4.1×103 L·mol-1·s-1。 (1)ΔH4= kJ·mol-1。 (2)计算653 K时的平衡常数K= ，若升高温度， (填“k正”或“k逆”)增大的倍数较大。 (3)653 K时，若NO的浓度为0.006 mol·L-1，O2的浓度为0.290 mol·L-1，则正反应速率为 mol·L-1·s-1。 【答案】(1)-114.1 (2) k逆 (3)2.7×10-2 【详解】（1）根据盖斯定律，由×(反应Ⅰ×2-反应Ⅱ-反应Ⅲ×7)得反应Ⅳ，故ΔH4=×(ΔH1×2-ΔH2-ΔH3×7)≈-114.1 kJ·mol-1.； （2）653 K反应达到平衡时，v正=k正·c2(NO)·c(O2)=v逆=k逆·c2(NO2)，该温度下的平衡常数K==。升温，K减小，减小，k逆增大的倍数较大； （3）正反应速率v正=k正·c2(NO)·c(O2)，将数据代入，计算得到v正=2.6×103×0.0062×0.290 mol·L-1·s-1≈2.7×10-2 mol·L-1·s-1。 【例5】在机动车发动机中，燃料燃烧产生的高温会使空气中的氮气和氧气反应，生成氮氧化物，某些硝酸盐分解，也会产生氮氧化物，已知如下反应： ① ② 实验测得，，为速率常数且只受温度影响。则化学平衡常数K与速率常数的数学关系是 。若将容器的温度改变为时，其，则 (填“>”“<”或“=”)。 【答案】 < 【详解】由反应达到平衡时，正逆反应速率相等可得：，整理可得：，由三段式数据可知，反应的平衡常数，若将容器的温度改变为时，其，则下平衡常数，平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，则； 第40讲 化学平衡常数（Kc、Kp）及其相关计算（练习） 一、选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求． 1．在容积不变的密闭容器中，将2.0mol CO与10mol 混合加热到830℃，达到下列平衡：。此时该反应的K为1.0。求达到平衡时CO转化为的转化率 A．30% B．60% C．75% D．83% 【答案】D 【详解】设的转化量为，根据三段式计算 ， 平衡常数表达式为： CO的转化率为：，故D正确； 故答案为：D。 2．快速消除烟气中的的反应原理为：  。反应装置示意图如图所示。下列关于该反应的说法不正确的是 A．该反应 B．上述反应平衡常数 C．选择高效催化剂可降低反应的焓变 D．增大压强可提高的转化率 【答案】C 【详解】A．根据反应方程式可知，反应物气体系数之和小于生成物气体系数之和，即该反应ΔS＞0，故A说法正确； B．根据平衡常数的定义可得 ，故B说法正确； C．使用催化剂，可以降低活化能，但不能降低反应焓变，故C说法错误； D．随着压强增大，水变为液体，该反应变为气体分子数减小的反应，则增大压强平衡正向移动，可提高的转化率，故D说法正确； 故答案为C。 3．工业上生产苯乙烯主要采用乙苯脱氢工艺：。某条件下无催化剂存在时，在恒容容器中充入，该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．加入催化剂，时可能达到平衡状态 B．曲线①表示的是逆反应的v-t关系 C．时间内，容器内气体的平均摩尔质量增大 D．时，向容器中再充入，反应再次达到平衡时的转化率增大 【答案】A 【详解】A．加入催化剂能同等程度加快正逆反应速率，缩短达到平衡的时间，无催化剂时平衡在达到，加入催化剂后达到平衡时间提前，可能达到平衡，A正确； B．反应为乙苯制备苯乙烯的过程，开始反应物浓度最大，生成物浓度为0，反应开始时正反应速率最大，逆反应速率为0，随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，因此曲线①为正反应速率，曲线②为逆反应速率，B错误； C．时间内反应正向进行，气体总质量不变，气体总物质的量增大，气体平均摩尔质量减小，C错误； D．时再充入乙苯，恒容下相当于增大压强，平衡逆向移动，乙苯转化率减小，D错误； 故答案选A。 4．生物质合成气可用于合成燃料甲醇。某化学学习小组用和模拟工业合成甲醇。已知：  。学习小组考查了其他条件不变的情况下，温度和压强对反应的影响，实验结果如下图所示。      下列说法正确的是 A．， B．的平衡转化率， C．化学反应速率， D．化学平衡常数， 【答案】B 【详解】A．温度越高，反应速率越快，由图，T2温度下反应更快到达平衡，故T2>T1，压强越大，浓度越大，反应速率越快，由图，P2压强下反应更快到达平衡，故P2>P1，A错误； B．正反应放热，温度升高，平衡逆向移动，CO平衡转化率减小，故CO的平衡转化率：T1>T2，正反应气体物质的量减小，故压强增大有利于正反应，即CO的平衡转化率：P1<P2，B正确； C．温度、压强越大，反应速率越大，化学反应速率，，C错误； D．平衡常数仅与温度有关，故KC=KD，D错误； 故选B。 5．将与放入的密闭容器中，在一定条件下反应：达到平衡，测得平衡时的浓度为。则此条件下反应：的平衡常数K为 A．2 B．1 C．0.5 D．0.25 【答案】C 【详解】根据题干信息，根据三段式可知： 反应平衡常数：； 逆反应平衡常数：； 答案选C。 6．在恒容密闭容器中发生反应：  ，测得的平衡转化率与起始投料比[，分别为、、]、温度关系如图所示。下列说法错误的是 A． B．曲线代表的投料比为 C．若下，测得点对应的总压强为，则分压 D．保持不变，向点反应体系中再加入和，平衡后转化率小于 【答案】D 【详解】二氧化碳浓度不变时增大氨气的浓度，平衡正向移动二氧化碳转化率增大，则a、b、c分别代表的投料比为1：1、2：1、3：1，据此解答： A．同一投料比下，升高温度，CO2转化率减小，平衡逆向移动，正反应放热，ΔH<0，故A正确； B．据分析，曲线a代表的投料比为1：1，故B正确； C．曲线c投料比为3：1，假设NH3和CO2初始物质的量分别为3mol和1mol，平衡时CO2转化率为x，则平衡时NH3的物质的量为(3-2x)mol，CO2的物质的量为(1-x)mol，T1℃下，M点总压强为，因此分压，故C正确； D．N点初始投料比为2：1，假设NH3和CO2初始物质的量分别为2mol和1mol，可计算，向点反应体系中再加入和，假设压强不变，则，但此时压强大于，平衡应正向移动，平衡后转化率大于y，故D错误； 故答案为D。 7．向体积均为1L的两恒容密闭容器中分别充入2molX和1molY发生反应：  ，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．甲容器的反应速率比乙容器小 B．c点Y的转化率为50% C．a点气体平均相对分子质量比c点小 D．a点平衡常数比b点小 【答案】D 【详解】A．甲容器为绝热过程，该反应放热导致温度高于恒温的乙容器，温度越高反应速率越快，故甲的反应速率比乙快，A错误； B．由三段式分析可知，，c点压强为起始时的一半，则有2-x+1-0.5x+0.5x=1.5mol，解得x=1.5mol，则Y的转化率为=75%，B错误； C．气体平均相对分子质量M=m/n(m不变)，n越小M越大，甲容器因绝热温度高，平衡逆向移动(放热反应升温逆向)，n(a)(甲平衡总物质的量)大于乙平衡n(b)，则M(a)<M(b)，若c点为乙未平衡点，n(c)>n(b)，则M(c)<M(b)，此时M(a)与M(c)大小不确定，C错误； D．平衡常数K只与温度有关，该反应放热(ΔH<0)，温度升高K减小，甲容器绝热温度高于乙(恒温)，故a点(甲平衡)K比b点(乙平衡)小，D正确； 故答案为：D。 8．臭氧层中能发生反应：，该反应历程Ⅰ、Ⅱ如图所示，下列说法正确的是 A．催化反应①②均为放热反应 B．催化反应过程中，决定分解反应速率的是反应② C．是反应①对应的正反应的活化能，是反应②对应的逆反应的活化能 D．温度升高，总反应的正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡常数减小 【答案】C 【详解】A．由图可知，催化反应①为吸热反应，②为放热反应，故A错误； B．由图可知，反应①活化能大于反应②，则催化反应过程中，决定O3分解反应速率的是反应①，故B错误； C．正反应的活化能=过渡态能量-反应物能量，逆反应活化能=过渡态能量-生成物能量，则E1是反应①对应的正反应的活化能，(E2+E3)是反应②对应的逆反应的活化能，故C正确； D．温度升高，总反应的正反应速率、逆反应速率均增大，该反应为放热反应，平衡逆向移动，平衡常数减小，故D错误； 故选：C。 9．逆水煤气变换反应：  。一定压力下，将1mol和充入初始体积为的密闭容器中，测得、温度下的摩尔分数随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是 A． B．温度下达平衡时反应的平衡常数为2.5 C．平衡常数： D．平衡时的气体体积： 【答案】B 【详解】A．温度升高（），H2的摩尔分数减小，说明升温平衡正向移动，正向为吸热反应，ΔH>0，A正确； B．该反应气体分子总数不变，温度下，设平衡时H2转化量为x，初始n(H2)=n(CO2)=1mol，总物质的量n=2mol。由图知平衡时H2摩尔分数为0.2，即，解得x=0.6mol，平衡时n(H2)=n(CO2)=0.4mol，n(CO)=n(H2O)=0.6mol，各成分的浓度比等于物质的量之比，则，B错误； C．ΔH>0，升温平衡正向移动，平衡常数增大，故，C正确； D．反应前后气体分子数不变，总n=2mol。恒压下V=nRT/P，，则，D正确； 故选B。 10．已知甲烷分解反应 。其正反应速率方程为，逆反应速率方程为(和为速率常数，只受温度影响)，1000℃达平衡时，。下列说法不正确的是 A．为提高化学反应速率，应选择适合高温条件的催化剂 B．其他条件不变，降温再次达到平衡时，可能存在 C．恒温恒压下通入气体，平衡正向移动，减小 D．根据该反应可推测，合成氨工业用熟铁作衬里代替钢铁是避免高压下氢气与碳反应 【答案】B 【详解】A．温度升高可以提升化学反应速率，催化剂可以提高化学反应速率，但催化剂对温度有要求，故选择适合高温条件的催化剂，提高化学反应速率，A正确； B．1000℃达平衡时，，其他条件不变，降温再次达到平衡时，可能存在，反应为吸热反应，温度降低，K值减小，B错误； C．恒温恒压下通入气体，增加容积减小，相当于减压，平衡正向移动， C正确； D．根据该反应可推测，合成氨工业用熟铁（含碳量低于钢铁）作衬里代替钢铁是避免高压下氢气与碳反应，产生杂质，D正确； 故选B。 11．以作催化剂发生如下反应： 。下列说法正确的是 A．该反应可以在低温条件下自发进行 B．该反应的平衡常数 C．催化剂能降低该反应的活化能，改变反应的焓变 D．该反应中每消耗，转移电子数约为 【答案】A 【详解】A．该反应ΔH＜0且ΔS＜0（气体分子数减少），根据ΔG=ΔH−TΔS，低温时ΔG＜0，反应可自发进行，A正确； B．平衡常数表达式应包含所有反应物浓度，方程式中水为气态水，不能省略，则，B错误； C．催化剂降低活化能，但焓变ΔH由反应物和生成物决定，催化剂不改变ΔH，C错误； D．每消耗2molCH3CHO转移2mol电子（1mol被氧化，1mol被还原），故1molCH3CHO转移1mol电子，D错误； 故选A。 12．汽车尾气的排放会对环境造成污染，利用催化剂处理汽车尾气中的与，反应为  。一定温度下，在1L恒容密闭容器中加入和发生上述反应，达到平衡时，测得，下列说法正确的是 A．汽车尾气中的、是因汽油不充分燃烧产生的 B．催化剂能加快反应速率，但不能改变汽车尾气中的含量 C．反应达到平衡时，的体积分数为 D．向平衡体系中再充入和，平衡向左移动 【答案】C 【详解】A．汽车尾气中的汽油不充分燃烧产生，是气缸中的氮气和氧气在高温下产生，A错误； B．催化剂能加快反应速率，但可以通过加快反应速率改变汽车尾气中的含量，B错误； C．1L恒容密闭容器中加入和，达到平衡时，测得，故平衡时，列出三段式，反应达到平衡时，的体积分数等于物质的量分数，为，C正确； D．由C项分析计算，该反应的平衡常数，向平衡体系中再充入和时，，平衡向右移动，D错误； 故答案选C。 13．为消除的污染，某实验小组研究用活性炭进行处理，发生反应：，一定温度下，向体积不等的密闭容器中分别加入足量活性炭和，反应相同时间后测得的转化率与容器体积的关系如图所示。下列有关说法正确的是 A．容器内的压强 B．bc段上述反应达到平衡状态 C．c点状态下v(正)<v(逆) D．该温度下反应的平衡常数K= 【答案】D 【详解】反应相同时间后，图中b点NO2的转化率最高，则b点恰好达到平衡状态，由于ab曲线上对应容器的体积小于b点，NO2的浓度均大于b点，NO2的浓度越大，反应速率越大，达到平衡的时间越短，所以ab曲线上反应均先于b点达到平衡状态，反应正向是气体体积增大的反应，随着容器体积的增大，NO2的转化率逐渐增大，b点达到最大；b点以后，随着容器体积的增大，压强越小，反应往正方向移动，NO2的起始浓度减小，反应速率减慢，达到平衡的时间延长，所以bc曲线上反应均未达到平衡状态，由于NO2的起始浓度低，则反应正向进行，据此分析； A．为1mol，a点反应0.4mol二氧化氮、b点反应0.8mol二氧化氮，反应为气体分子数增加1的反应，结合反应，ab反应后总的物质的量为1mol+0.4mol=1.2mol、1mol+0.8mol=1.4mol，由于V1＜V2，则，A错误； B．由分析，bc曲线上反应均未达到平衡状态，B错误； C．由分析，c点反应往正方向移动，c点状态下v(正)>v(逆)，C错误； D．a点时反应达到平衡，a点反应0.4mol二氧化氮，结合方程式，生成氮气、二氧化碳分别为0.2mol、0.4mol，平衡时二氧化氮0.6mol，则，D正确； 故选D。 14．含氮化合物在生活、生产、研究领域至关重要。我国学者在容积不变的刚性容器中按投料比发生反应  ，不同催化剂条件下，反应相同时间测得转化率与温度的关系如图所示。且研究表明该反应，其中k为速率常数。下列说法正确的是 A．使用催化剂乙时，温度高于350℃转化率下降是由于反应放热，达到平衡后，升高温度使平衡逆向移动 B．使用催化剂甲比使用催化剂乙正反应的更小 C．对于该平衡反应其他条件不变，加压或降温均能使平衡正向移动，平衡常数增大 D．℃的初始速率为，当转化率为50%时，反应速率为，由此可知 【答案】D 【详解】A．温度高于350℃时NO转化率下降，可能是催化剂乙在高温下失活导致反应速率减慢，而非一定达到平衡后平衡逆向移动（无法排除催化剂失活的影响），A错误； B．焓变ΔH只与反应的始态和终态有关，与催化剂无关，使用不同催化剂不改变ΔH，B错误； C．该反应为气体分子数减小的放热反应，加压平衡正向移动，但平衡常数K仅与温度有关，加压时K不变；降温平衡正向移动，K增大，故“加压使平衡常数增大”错误，C错误； D．初始投料比=1，设初始浓度c(H2)=c(NO)=c，初始速率v0=kcm(H2)c2(NO)=kcm+2。H2转化率50%时，c(H2)=c(NO)=0.5c，此时速率v=k(0.5c)m(0.5c)2=kcm+2·0.5m+2=v₀·0.5m+2。已知v=0.0625v₀=v₀·(0.5)4，故0.5m+2=0.54，解得m=2，D正确； 故本题选D。 15．二氧化碳可氧化乙烷制备乙烯，主要发生如下两个反应： Ⅰ．   Ⅱ．   向10L的恒容密闭容器中投入2mol C2H6和3mol CO2，不同温度下，测得5min时(反应均未达到平衡)的相关数据如下表，下列说法错误的是 温度/K T1 T2 T3 乙烷转化率/% 2.0 12.0 20.0 乙烯选择性/% 95.0 75.0 60.0 注：乙烯选择性 A．反应Ⅰ的平衡常数： B．温度升高对反应Ⅱ更有利 C．其他条件不变，容器内改为恒压，乙烷平衡转化率增大 D．T2 K时，0~5min内， 【答案】D 【详解】A．反应Ⅰ的，反应Ⅱ的，均为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大，乙烯的转化率升高，由表格数据可知T1＜T2＜T3，所以，故A正确； B．由表格数据可知，升高温度，乙烷转化率增大，但是乙烯选择性降低，说明升高温度对反应Ⅱ更有利，故B正确； C．其他条件不变，容器内改为恒压，相对于恒容容器，相当于减小压强，反应Ⅰ、反应Ⅱ平衡正向移动，乙烷的平衡转化率增大，故C正确； D．T2 K时，乙烷的转化率为12.0%，可得转化的乙烷的总物质的量为2mol×12.0%=0.24mol，而此温度下乙烯的选择性为75%，则转化为乙烯的乙烷的物质的量为0.24mol×75%=0.18mol，故转化为CO的乙烷的物质的量为，根据反应方程式可得，生成CO的物质的量为0.24mol，则0~5min内，，故D错误； 故选D。 二、非选择题：本题共5小题，共55分。 16．硫化氢是一种剧毒化合物，广泛存在于石油化工、冶金等行业的废气中，需要回收处理并加以利用。 (1)已知反应：①   ②   则反应③的 。任意写出2条能使反应③中平衡转化率增大的措施： 。 (2)硫化氢与甲醇合成甲硫醇()，比较沸点：甲硫醇 (填“”或“<”)甲醇。 (3)可用于高效制取氢气，发生的反应为  。开始时，当与混合，在及不同温度下反应达平衡时、及的体积分数如图所示。 ①曲线表示的物质是 ， (填“>”或“<”)0。 ②该反应在点对应温度下的平衡常数 (为以分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数)。 ③、点对应温度下，起始时若的物质的量为，的平衡转化率明显降低，其原因是 。 【答案】 (1) 升高温度，减小压强，增大二氧化碳浓度，分离出生成物 (2)< (3) > 1.01 恒温恒压条件下，的物质的量减小，则的分压增大，平衡向压强减小的方向移动，即平衡逆向移动 【详解】（1）由盖斯定律可知，。该反应为反应后气体分子数增大的吸热反应，所以能提高反应③中平衡转化率的措施有升高温度、减小压强、增大二氧化碳浓度或分离出生成物等； （2）由于氧原子电负性较强，所以甲醇分子间存在氢键，故甲硫醇沸点小于甲醇； （3）①反应中，、的变化趋势相同，且的物质的量为的两倍，故图中曲线表示的物质是，曲线表示的物质是，曲线表示的物质是。随着温度的升高，的体积分数逐渐减小，平衡正向移动，说明正反应为吸热反应； ②点时，和的平衡体积分数相等，列三段式： ，解得，，，则平衡常数； ③恒温恒压条件下，的物质的量减小，则的分压增大，平衡向压强减小的方向移动，即平衡逆向移动。 17．尿素是目前使用量较大的一种化学氮肥。工业上用氨气和二氧化碳在一定条件下合成尿素，反应原理为。回答下列问题： (1)研究发现，合成尿素的反应机理分两步： Ⅰ．  (快反应) Ⅱ．  (慢反应) ①反应   。 ②下列图像能表示上述反应历程能量变化的是 (填字母)。 (2)一定温度时，在固定体积的密闭容器中按的物质的量之比加入和，测得反应过程中某些物质的浓度的变化曲线如图所示。 ①曲线p表示的是 (填物质名称)的浓度变化。 ②在内，的平均反应速率为 。 (3)HN=C=O是合成尿素的中间体，在一定温度下，向固定体积的某密闭容器中加入等量的和，发生反应：(反应物的能量总和大于生成物的)。测得两种不同温度下，平衡时[表示氨气的分压，分压总压该组分的物质的量分数，单位为]与的关系如图所示。 ①图中 (填“>”“<”或“=”)。 ②在时，此反应的标准平衡常数 。 已知：，标准平衡常数，。，，分别为各组分的平衡分压。 (4)我国科学家设计电催化二氧化碳和某酸性废水(含)在常温下合成尿素。通入二氧化碳到酸性废水(含)中达到饱和，则通入二氧化碳的电极名称是 (填“阳极”或“阴极”)，电极反应式为 。 【答案】 (1)-87 C (2)二氧化碳 0.005 (3)＜ (4)阴极 【详解】（1）①Ⅰ．  (快反应) Ⅱ．  (慢反应) 根据盖斯定律Ⅰ+Ⅱ得反应，则。 ②第一步为放热反应，第二步为吸热反应，总反应放热；第二步反应为慢速反应，则第一步的活化能小于第二步的活化能，能表示尿素合成塔中发生反应的能量变化历程的是C； （2）①氨气和反应产物的浓度变化量比为2:1，二氧化碳和反应产物的浓度变化量比为1:1，根据图像可知，曲线p表示的是二氧化碳的浓度变化。 ②在内，二氧化碳的浓度降低0.05mol/L，则氨气的浓度降低0.1mol/L，的平均反应速率为。 （3）①正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，含量降低，减小，所以<。 ②根据标准平衡常数的表达式，时、，代入数据，可得； （4）在阴极上得电子生成，通入二氧化碳的电极名称是阴极；氮元素的化合价由+5降至-3，故生成尿素的电极反应式为：。 18．一氧化碳在冶金工业、有机化工产品合成中有广泛的应用。 (1)一种含钴催化剂能催化甲酸得到高纯度的CO，基态Co原子的价层电子轨道表示式为 。 I．甲酸有两种可能的分解反应： ①   ②   (2)反应的 。 (3)一定温度下，向恒容密闭容器中通入一定量的，发生上述两个分解反应下列说法中能表明反应达到平衡状态的是 (填标号)。 a．气体密度不变    b．气体总压强不变    c．的浓度不变    d．CO和的物质的量相等 (4)一定温度下，使用某催化剂时反应历程如下图，反应①的选择性接近，原因是 ；升高温度，反应历程不变，反应①的选择性下降，可能的原因是 。 II．甲烷和二氧化碳重整是制取合成气和的重要方法，主要反应有： ③ ④ ⑤ (5)恒温恒容条件下，可提高转化率的措施有 (填标号)。 a．增加原料中的量        b．增加原料中的量        c．通入气 (6)恒温恒压密闭容器中，投入不同物质的量之比的混合气，投料组成与和的平衡转化率之间的关系如下图。 i．投料组成中Ar含量下降，平衡体系中的值将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ii．若平衡时Ar的分压为p kPa，根据a、b两点计算反应⑤的平衡常数 ()(用含p的代数式表示，是用分压代替浓度计算的平衡常数，分压=总压物质的量分数)。 【答案】 (1) (2)-41.2 (3)bc (4)原因是反应①的活化能低，反应②活化能高，反应②进行的速率慢 催化剂在升温时活性降低或升温时催化剂对反应②更有利 (5)b (6)增大 【详解】（1）钴（）的原子序数为27，其基态原子的电子排布为。价层电子轨道表示式为 （2）由盖斯定律，②－①可以得到目标反应，则； （3）a．气体质量是定值，体积是固定的，密度始终不变，气体密度不变，不能说明达到平衡状态；b．两个反应均为气体体积增大的反应，则随着反应进行，压强变大，压强不变是平衡状态；c．气体浓度不变是平衡状态的标志，则浓度不变，是平衡状态；d．CO和物质的量相等，不能说明其浓度不变，不能判断达到平衡状态；故选bc； （4）反应①的选择性接近100%，原因是反应①的活化能低，反应②活化能高，反应②进行的速率慢，所以反应①的选择性接近100%；反应①是吸热反应，升高温度平衡会正向移动，会有利于反应①，但反应①选择性下降，可能原因是催化剂在升温时活性降低或升温时催化剂对反应②更有利； （5）a．增加原料中的量，自身转化率降低；b．增大原料中的量，转化率增大；c．通入Ar，各物质浓度不变，平衡不移动，转化率不变；故选b； （6）i．如图可知，恒压时，随着Ar含量上升(图像从右到左)，反应物的分压减小，相当于减压，平衡正向移动，压强不影响反应④平衡移动；则随着Ar含量下降，反应③和⑤平衡逆向移动，但甲烷的转化率下降的更快，而反应①甲烷二氧化碳转化率相同，说明反应⑤逆移程度稍小，但CO减小的少，则增大； ii．设初始投料：，平衡时，甲烷转化率为20%，二氧化碳的转化率为30%，则平衡时： ； ； 根据碳元素守恒：； 根据氧元素守恒：； 根据氢元素守恒：； 平衡时，气体总物质的量；Ar的分压为p kPa，则总压为5.8p kPa，、、、，反应⑤的平衡常数 。 19．一碘甲烷热裂解可制取乙烯等低碳烯烃，热裂解时发生如下反应： 反应I：   反应II：   反应III：   (1)反应IV：   。 (2)已知(K为平衡常数，R和C为常数)。lnK与的关系如图所示．反应II对应的曲线为 (填标号，下同)，反应III对应的曲线为 。 (3)TK时2L的刚性容器投入，发生反应I和II，测得随时间的变化如下表： t/min 0 1 2 3 4 5      0.320 0.226 0.160 0.112 0.080 0.056 ①2~4min内，HI的平均生成速率为 。 ②2min时，测得，则此时压强与起始压强之比为 。 (4)500kPa时投入，发生反应I、II、III。平衡时，温度对乙烯、丙烯和丁烯物质的量分数的影响如图所示。 ①随着温度升高，平衡物质的量分数先增大的原因是 。 ②温度为715K时，反应I的 。 ③715K时，保持压强不变，若向平衡体系中再通入，重新达到平衡后，分压将 (填“增大”、“减小”或“不变”)，将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 【答案】 (1)+66 (2)④ ③ (3)0.02 mol∙L-1∙min-1 19：16 (4)升高温度，反应I正向移动使分压增大，)分压增大对反应II的影响大于升高温度对反应II的影响，使反应II正向移动 320kPa 不变 不变 【详解】（1）由盖斯定律可知，1.5×I+0.5×II可得 。 （2）已知，因为反应Ⅱ和Ⅲ的，为放热反应，升高温度，K值减小，所以lnK的斜率为正。的绝对值越大，斜率越大。故表示反应Ⅱ的曲线编号为④、表示反应Ⅲ的曲线编号为③。 （3）①2~4min的过程中，在2L的容器中反应了2min，减少了0.08mol，同时生成了0.08molHI，。 ②2min时，容器中存在，，反应了，产生0.16molHI，同时生成，剩余。时容器中气体的总物质的量为：，初始气体总物质的量为0.32mol。故此时压强与初始压强之比为。 （4）①升高温度，反应Ⅰ正向移动使分压增大（或浓度增大），分压增大对反应Ⅱ的影响大于升高温度对反应Ⅱ的影响，使反应Ⅱ正向移动； ②温度升高，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ、Ⅲ逆向移动，则的物质的量分数一直增大，可知温度为715K时，的物质的量分数为4%，的物质的量分数为8%，的物质的量分数为。设平衡时，则，则，，由，解得。此时总物质的量为：，平衡时，，； ③恒压条件，再通入，与题干投料方式相同，达平衡后，各物质百分数相同，因此分压不变，也不变，因此也不变。 20．2024年，中国汽车全年产销超过3100万辆，连续16年稳居全球第一。人们在享受便利的同时，汽车尾气对大气环境造成了严重污染。减少汽车尾气的排放是环境保护的重要内容之一，请回答下列问题： (1)已知生成尾气的相关热化学方程式： I.   II.   ①对于反应I，其 0(填“>”或“<”)。 ②若某反应的平衡常数表达式为，则此反应的热化学方程式为 。 (2)是一种清洁的高能燃料，某研究团队利用乙醇和水催化重整制取氢气，反应如下： 反应III：   反应IV：   压强为100kPa时，的平衡产率与温度、起始投料比的关系如图所示(每条曲线上)的平衡产率相等)。 ①b、c两点的平衡产率相等的原因是 。 ②下列说法错误的是 (填序号)。 A．反应速率： B．反应Ⅲ的平衡常数： C．的平衡转化率： D．和的浓度之比不再变化可以作为平衡的标志 ③TK时，将和的混合气体投入恒容密闭容器中发生反应，初始压强为100kPa，平衡时容器内压强为120kPa，的物质的量为2.6mol。平衡时的分压= kPa，反应IV的平衡常数 (保留3位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 (3)光催化燃料电池(PFC)被认为是一种极具潜力的新能源技术，其工作原理如图所示(忽略溶液体积的变化)。光照时，光阳极会产生和空穴，能直接将燃料氧化，e则通过外电路的形式导出到阴极形成电流或者发生反应。 ①电池工作时，溶液中的会向 (填“光阳极”或“Pt电极”)迁移。 ②光阳极上发生的化学反应为 。 【答案】 (1)> (2)c点温度高于b点，升高温度，反应Ⅲ正向移动生成的量等于反应IV逆向移动消耗的量 AC 65 0.385 (3)Pt电极 【详解】（1）①反应I是的反应，根据，故其>0； ②若某反应的平衡常数表达式为，平衡常数为生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积，故K中的指数就是反应物中的系数，方程式可写为，再根据盖斯定律。 （2）①b、c点中，的平衡产率相等，而c点温度高于b点，反应III吸热，正向反应会生成，反应IV放热，逆向反应会消耗，故升高温度，反应III平衡正向移动生成的量等于反应IV逆向移动消耗的量导致b、c两点的平衡产率相等； ②A．温度越高速率越快，故反应速率：，A错误； B．反应III是吸热反应，温度越高平衡正移，K值越大，平衡常数：，B正确； C．投料比：，增大量，反应III平衡正向移动，平衡转化率增大，即乙醇平衡转化率：；升高温度，反应III平衡正向移动，乙醇转化率：，故乙醇平衡转化率：；的平衡转化率：，C错误； D．和的浓度之比不再变化可以作为平衡的标志，D正确。 故选AC。 ③TK时，将和的混合气体投入恒容密闭容器中发生反应，初始压强为100kPa，平衡时容器内压强为120kPa，的物质的量为2.6mol。 ，，平衡时的物质的量为2.6mol，根据PV=nRT，物质的量之比等于分压之比，平衡时的分压； 根据PV=nRT，物质的量之比等于分压之比，列三段式： 平衡时的分压，起始时的分压=75kPa，故，再有总压=，可得，，平衡时、、、，反应IV的平衡常数 （3）光照时，光阳极会产生和空穴，能直接将燃料氧化作负极，Pt作正极。 ①电池工作时，阳离子移向正极，故溶液中的会向Pt电极移动； ②光阳极上发生的化学反应为。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $ 备战2026年高考化学【一轮·夯基提能】精讲精练复习讲义 第40讲 化学平衡常数（Kc、Kp）及其相关计算（讲义） 讲义 夯基·知识精讲 【知识点1】化学平衡常数（Kc）的含义及应用+5道例题 【知识点2】化学平衡常数（Kc）的计算+5道例题 【知识点3】压强平衡常数（Kp）的计算+5道例题 【知识点4】平衡转化率、体积分数等有关计算+5道例题 【知识点5】速率常数与平衡常数的计算+5道例题 练习 提能·课后精练 选择题： 15 题 非选择题： 5 题 建议时长： 75 分钟 实际时长： 分钟 【知识点1】化学平衡常数（Kc）的含义及应用 1．化学平衡常数表达式：对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定温度下，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，用符号K表示。 K＝， 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。如： ①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) K＝ ②Fe3＋(aq)＋3H2O(l)Fe(OH)3(s)＋3H＋(aq) K＝ ③Br2＋H2OH＋＋Br－＋HBrO K＝ ④C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) 2．化学平衡常数的意义及影响因素 (1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。K值的大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限度，不能预示反应达到平衡所需要的时间。 K <10－5 10－5～105 >105 反应程度 很难进行 反应可逆 反应接近完全 (2)K值只受温度的影响，与物质的浓度、压强等的变化无关。 影响因素 内因 反应物本身的性质 外因 温度升高 ΔH<0，K值减小 ΔH>0，K值增大 3．平衡常数与方程式的关系 (1)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，在相同温度下，对于给定的可逆反应，正逆反应的平衡常数互为倒数，即K正＝。 (2)方程式乘以某个系数x，则平衡常数变为原来的x次方。 (3)两方程式相加得总方程式，则总方程式的平衡常数等于两分方程式平衡常数的乘积，即K总＝K1·K2。 化学方程式 平衡常数表达式 相互关系 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) K1＝K22 K2·K3＝1 K1·K32＝1 N2(g)＋H2(g)NH3(g) NH3(g)N2(g)＋H2(g) 4．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)对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)的任意状态，浓度商Q＝。 根据浓度商与平衡常数的大小关系，可以判断化学平衡移动的方向： 当Q<K时，反应向正反应方向进行，直至达到新的平衡状态； 当Q＝K时，反应处于平衡状态； 当Q>K时，反应向逆反应方向进行，直至达到新的平衡状态。 (3)判断可逆反应的反应热 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 【例1】已知工业上制粗硅的其中一步反应：SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)。下列说法正确的是 A．该反应 B．该反应的平衡常数表达式 C．用E表示键能，该反应 D．该过程需要在常温且无水条件下进行 【例2】在CuCl2溶液中存在平衡：[Cu(H2O)4]2＋(蓝色)＋4Cl-[CuCl4]2-(黄色)＋4H2O　ΔH>0，下列说法正确的是 A．该反应的反应类型为氧化还原反应 B．该反应的平衡常数表达式为 C．仅增大[Cu(H2O)4]2＋的浓度，反应达到平衡后，该反应的平衡常数增大 D．适当升高温度，该反应的平衡常数增大 【例3】一定温度下，在恒容密闭容器中充入1 mol草酸镁，发生反应：。下列叙述正确的是 A．当混合气体中CO体积分数不变时不一定达到平衡状态 B．平衡时充入0.1 molCO和达到新平衡时浓度大于原平衡 C．平衡时充入氩气，正反应速率大于逆反应速率 D．如果分离平衡向正反应方向移动，平衡常数增大 【例4】对于反应N2O4(g)2NO2(g)，H = +57kJ/mol，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A．正反应速率：A>C B．气体的颜色：A深、C浅 C．混合气体的平均相对分子质量：A＞B D．平衡常数：KA＞KB 【例5】是合成的原料，有一种制备的方法是用铁粉和水蒸气高温反应，化学方程式为：，在700、900℃的情况下，化学平衡常数值如下图所示： 温度 700℃ 900℃ K值 2.38 1.67 (1)书写该反应的化学平衡常数表达式：K= 。通过数值推断：该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。 (2)时，的密闭容器中，测得该容器中有、，则此时反应 (填“>”“<”或“=”)，说明判断理由 。 【知识点2】化学平衡常数（Kc）的计算 对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为amol、bmol，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx 平衡常数：K＝。 【例1】I．时，在1L恒温恒容的密闭容器中，通入，发生反应：  ，和的浓度随时间变化情况如图所示。 (1)在内，以表示的平均反应速率为 。 (2)根据图中有关数据，计算时该反应的平衡常数 。若其他条件不变，升高温度至，达到新平衡时的平衡常数是，则 (填“>”、“<”或“=”)。 (3)反应进行到100s时，若只有一项条件发生变化，则变化的条件可能是___________。 A．降低温度 B．通入氦气 C．又往容器中充入 D．增大容器容积 【例2】加氢制甲醇不仅减少了排放，而且缓解了能源短缺的问题。该过程发生的主要反应如下。 反应Ⅰ：  ； 反应Ⅱ：  。 回答下列问题： (1)已知：标准摩尔生成焓是指在由稳定态单质生成化合物时的焓变。该反应中的相关物质的标准摩尔生成焓()数据如表所示。 物质 0 则 。 (2)向密闭容器中加入和，合成。已知反应Ⅰ的正反应速率可表示为，逆反应速率可表示为，其中为速率常数。 ①图1中能够代表的曲线为 (填“”“”“”或“”)。 ②温度为时，反应Ⅰ的化学平衡常数 。 【例3】丙烯腈是三大合成材料的重要原料，主要用于生产聚丙烯腈纤维、ABS塑料、AS塑料等，可用丙烯与氨气、氧气合成丙烯腈。 回答下列问题： (1)已知一氧化碳和丙烯的燃烧热()分别为、， 。则的 ，该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 (2)由丙烷氧化脱氢法制备丙烯涉及如下反应： I． II． 在一定温度下，将和通入2L恒容密闭容器中发生上述反应，测得平衡时，，则丙烷的平衡转化率是 ，该温度下反应I的平衡常数 (用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)。 【例4】某科研团队利用和反应使之转化为水煤气，对争取2060年前实现“碳中和”、减缓燃料危机和减轻温室效应具有重要的意义。请回答下列问题： (1)均为的恒容密闭容器，向容器中充入和，向容器中充入和，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甲所示。 ①容器中在温度为时，到达点，用表示内的化学反应速率为 ，此时的化学平衡常数为 (保留两位小数)，若在此温度下时向容器的平衡体系中再充入各各，重新达到平衡前， (填““”或)。 ②点时该反应的平衡常数为，则 (填“>”“<”或“=”)。 ③两点处容器内气体总压强分别是，则的大小顺序为 。 【例5】达成“双碳”目标的重要途径是实现碳的固定。利用CO、和可以合成生物质能源甲醇： 反应1： 反应2： 反应3： 回答下列问题： (1)时，向一体积为1L的恒容密闭容器中充入1molCO、和，在一定条件下发生上述3个反应，达到平衡时得到和，此时平衡转化率为50%。该温度下，反应1的平衡常数K= 。(列出计算式) 【知识点3】压强平衡常数(Kp)的计算 1．气体的分压p(B) 相同温度下，当某组分气体B单独存在且具有与混合气体总体积相同的体积时，该气体B所具有的压强，称为气体B的分压强，简称气体B的分压，符号为p(B)，单位为Pa或kPa或MPa。 气体B的分压p(B) ＝气体总压p×B的体积分数＝气体总压p×B的物质的量分数。 2．压强平衡常数 对于有气体参与的化学反应，写平衡常数表达式时，用平衡时各气体的分压代替浓度，计算所得到的平衡常数称为压强平衡常数(Kp)。如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)： Kp＝ [其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示反应物和生成物的分压]。 3．计算步骤及模板 （1）计算步骤 ①根据三段式法计算平衡体系中各组分的物质的量或物质的量浓度。 ②计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。 ③根据分压计算公式求出各气体物质的分压。 ④根据平衡常数计算公式代入计算。 （2）两种Kp的计算模板： 模板一 模板二 ①平衡总压为p0 N2(g)　＋　3H2(g) 2NH3(g) n(平) a b c p(分压) p0 p0 p0 Kp＝ ②刚性容器起始压强为p0，平衡转化率为α。 　2NO2(g)N2O4(g) p(始) p0 0 Δp p0α p0α p(平) p0－p0α p0α Kp＝ 【例1】甲酸甲酯(HCOOCH3)是一种重要的有机合成中间体，可通过甲醇催化脱氢法制备，其工艺过程包含以下反应： 反应I：2CH3OH(g)=HCOOCH3(g)+2H2(g) K1，H1=+51.2kJ•mol-1 反应Ⅱ：CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) K2，H2=+90.1kJ•mol-1 回答下列问题： (1)在400kPa、铜基催化剂存在下，向密闭容器中通入CH3OH进行I、Ⅱ两个反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。 ②550K时，反应2CH3OH(g)=HCOOCH3(g)+2H2(g)的平衡常数Kp= kPa， 【例2】二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 (1)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。 ③250℃时，反应①的平衡常数 (为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 【例3】I、的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善，回答下列问题： (1)和都是主要的温室气体。发生催化重整反应 已知时，相关物质的燃烧热数据如下表： 物质 燃烧热 反应的 (2)在恒温恒容装置中通入等体积和，发生上述反应，起始压强为p，的平衡转化率为。达平衡时，容器内总压为 。该反应的平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压×物质的量分数，用、表达，并化为最简式)。 【例4】(2024·吉林·模拟预测)氢能是一种重要的绿色能源，在实现“碳中和”与“碳达峰”目标中起到重要作用。乙醇与水催化重整制氢发生以下反应： 反应I： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 回答下列问题： (1)压强为100下，1和3发生上述反应，平衡时和的选择性、乙醇的转化率随温度的升高曲线如图所示。[已知：的选择性] ①573K时，10分钟反应达到平衡，则乙醇的物质的量的变化量 。 ②表示选择性的曲线是 (填标号)。 ③573K时，反应Ⅱ的 (保留到小数点后两位)。 【例5】四氯化钛是生产金属钛及其化合物的重要中间体，工业上以高钛渣(主要成分为)为原料生产的化学反应原理为 。请回答下列问题： (1)T℃时，将足量的、C加入某恒容密闭容器中，并通入一定量的和(不参与反应)只发生反应：，测得容器内总压强()和的转化率()随时间的变化关系如图所示： ①T℃时，反应的平衡常数 kPa(为以各组分的平衡分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 ②保持温度和起始总压相同，若向恒容密闭容器中通入的中不含氮气，与含有氮气相比，的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)，其原因为 。 【知识点4】平衡转化率、体积分数等有关计算 1、掌握一个方法——“三段式”法 “三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。 对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为amol、bmol，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx 2、掌握以下公式 公式 A的转化率 α(A)＝×100% （转化率＝×100%＝×100%） A的平衡浓度 c(A)＝ mol·L－1 A的体积分数 φ(A)＝×100% （某组分的体积分数＝×100%） 平衡混合物中某组分 的百分含量 ×100% 平衡压强与起始压强之比 ＝ 混合气体的平均密度 ρ混＝ g·L－1 混合气体的平均摩尔质量 ＝ g·mol－1 【例1】回答下列问题。 (1)在1470 K、100 kPa反应条件下，将n(H2S)∶n(Ar)=1∶4的混合气进行H2S热分解反应2H2S(g)=S2(g)＋2H2(g)。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为 ，平衡常数Kp= kPa。 (2)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)。 【例2】甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题： (1)电喷雾电离等方法得到的(等)与反应可得。与反应能高选择性地生成甲醇。分别在和下(其他反应条件相同)进行反应，结果如下图所示。图中的曲线是 (填“a”或“b”。、时的转化率为 (列出算式)。 【例3】H2用于工业合成氨：N2＋3H22NH3。将n(N2)：n(H2)＝1：3的混合气体，匀速通过装有催化剂的反应器反应，反应器温度变化与从反应器排出气体中NH3的体积分数φ(NH3)关系如图。 (1)反应器温度升高NH3的体积分数φ(NH3)先增大后减小的原因是 。 (2)某温度下，n(N2)：n(H2)＝1：3的混合气体在刚性容器内发生反应，起始气体总压为2×l07Pa，平衡时总压为开始的90%，则H2的转化率为 ，气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)，此温度下，该反应的化学平衡常数Kp＝ (分压列计算式、不化简) 【例4】为减少CO2对环境造成的影响，可采用“CO2催化加氢制甲醇”方法将其资源化利用。恒温恒压密闭容器中，加入2molCO2和4molH2，发生下列反应： I．CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)   ΔH1 II．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)   ΔH2 初始压强为p0，在300℃发生反应，反应达平衡时，CO2的转化率为50%，容器体积减小20%，则达到平衡时H2的转化率为 ，反应II的平衡常数K＝ (保留两位有效数字)。 【例5】甲醇水蒸气催化重整是当前制取清洁能源氢气的主要方法，其反应方程式为。回答下列问题： (1)将一定量的甲醇气体和水蒸气混合反应，a、b、c、d对应四种不同催化剂。测得在300℃、320℃、340℃和360℃温度下反应甲醇转化率变化如图所示。在使用催化剂b时保持反应温度为340℃，反应甲醇的转化率为 ，判断依据是 。 (2)甲醇气体和水蒸气混合充入恒容密闭容器中，控制反应温度为300℃、起始压强为下进行反应，存在副反应：。平衡时容器中，此时的浓度为 ，甲醇的转化率为 ，则甲醇水蒸气重整反应的平衡常数 (结果保留一位小数)。 【知识点5】速率常数与平衡常数的计算　 1．速率常数 速率常数(k)是指在给一定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反应速率，在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。 化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。 2、速率方程 一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。 对于基元反应(能够一步完成的反应)：aA＋bB===gG＋hH，则v＝kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。如 ①SO2Cl2SO2＋Cl2　v＝k1c(SO2Cl2) ②2NO22NO＋O2　v＝k2c2(NO2) ③2H2＋2NON2＋2H2O　v＝k3c2(H2)·c2(NO) 3、速率常数的影响因素 温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，通常反应速率常数越大，反应进行的越快。同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。 4．相同温度下，正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系 （1）K与k正、k逆的关系 对于反应：aA(g)＋bB(g)pC(g)＋qD(g)， 则：v正＝k正·ca(A)·cb(B) (k正为正反应速率常数) v逆＝k逆·cp(C)·cq(D) (k逆为逆反应速率常数) 反应达到平衡时v正＝v逆，此时：k正·ca(A)·cb(B)=k逆·cp(C)·cq(D)，即： （2）Kp与k正、k逆的关系 以2NO2N2O4为例，v正＝k正·p2(NO2)，v逆＝k逆·p(N2O4) 反应达到平衡时v正＝v逆，此时：k正·p2(NO2)＝k逆·p(N2O4)＝＝Kp，即：Kp＝ 【例1】已知：实验测得速率方程为为速率常数，只与温度、催化剂有关，与浓度无关)。向2L恒容密闭容器中充入0.4 mol NO(g)和发生上述反应，测得NO的体积分数x(NO)与温度和时间的关系如图所示。下列说法错误的是 A．化学反应速率：vc(正)>vb(逆)>va(逆) B．T1温度下的温度下的 C．b点NO的转化率为70% D．正、逆反应活化能的大小关系为(逆) 【例2】向容积均为的恒容密闭容器M(恒温)、N(起始，绝热)中分别加入和及相同催化剂发生反应：。实验测得两个容器中的物质的量随时间的变化关系如表所示。该反应的反应速率、(、分别是正、逆反应的速率常数)。下列说法错误的是 时间/s 0 100 200 300 400 容器①中 容器②中 A．容器②表示容器N B．该反应为放热反应 C．0~100s内，容器①中的平均反应速率 D．当容器①中反应进行到时 【例3】是一种强温室气体，且易形成颗粒性污染物，研究的分解对环境保护有重要意义。碘蒸气的存在能大幅度提高的分解速率，反应历程如下： 第一步（快反应） 第二步（慢反应） 第三步（快反应） 实验表明，含碘时的分解速率方程（k为速率常数）。下列表述正确的是 A．IO为反应的中间产物 B．第一步对总反应速率起决定作用 C．浓度与分解速率无关 D．第二步活化能比第三步小 【例4】对于基元反应，如aA＋bBcC＋dD，反应速率v正=k正·ca(A)·cb(B)，v逆=k逆·cc(C)·cd(D)，其中k正、k逆是速率常数，仅受温度影响。 已知 反应I　4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)  ΔH1=-902 kJ·mol-1 反应Ⅱ　8NH3(g)＋6NO2(g)7N2(g)＋12H2O(g)  ΔH2=-2740 kJ·mol-1 反应Ⅲ　N2(g)＋O2(g)2NO(g)  ΔH3=＋182.6 kJ·mol-1 对于基元反应Ⅳ　2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)  ΔH4，在653 K时，速率常数k正=2.6×103 L2·mol-2·s-1，k逆=4.1×103 L·mol-1·s-1。 (1)ΔH4= kJ·mol-1。 (2)计算653 K时的平衡常数K= ，若升高温度， (填“k正”或“k逆”)增大的倍数较大。 (3)653 K时，若NO的浓度为0.006 mol·L-1，O2的浓度为0.290 mol·L-1，则正反应速率为 mol·L-1·s-1。 【例5】在机动车发动机中，燃料燃烧产生的高温会使空气中的氮气和氧气反应，生成氮氧化物，某些硝酸盐分解，也会产生氮氧化物，已知如下反应： ① ② 实验测得，，为速率常数且只受温度影响。则化学平衡常数K与速率常数的数学关系是 。若将容器的温度改变为时，其，则 (填“>”“<”或“=”)。 第40讲 化学平衡常数（Kc、Kp）及其相关计算（练习） 一、选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求． 1．在容积不变的密闭容器中，将2.0mol CO与10mol 混合加热到830℃，达到下列平衡：。此时该反应的K为1.0。求达到平衡时CO转化为的转化率 A．30% B．60% C．75% D．83% 2．快速消除烟气中的的反应原理为：  。反应装置示意图如图所示。下列关于该反应的说法不正确的是 A．该反应 B．上述反应平衡常数 C．选择高效催化剂可降低反应的焓变 D．增大压强可提高的转化率 3．工业上生产苯乙烯主要采用乙苯脱氢工艺：。某条件下无催化剂存在时，在恒容容器中充入，该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．加入催化剂，时可能达到平衡状态 B．曲线①表示的是逆反应的v-t关系 C．时间内，容器内气体的平均摩尔质量增大 D．时，向容器中再充入，反应再次达到平衡时的转化率增大 4．生物质合成气可用于合成燃料甲醇。某化学学习小组用和模拟工业合成甲醇。已知：  。学习小组考查了其他条件不变的情况下，温度和压强对反应的影响，实验结果如下图所示。      下列说法正确的是 A．， B．的平衡转化率， C．化学反应速率， D．化学平衡常数， 5．将与放入的密闭容器中，在一定条件下反应：达到平衡，测得平衡时的浓度为。则此条件下反应：的平衡常数K为 A．2 B．1 C．0.5 D．0.25 6．在恒容密闭容器中发生反应：  ，测得的平衡转化率与起始投料比[，分别为、、]、温度关系如图所示。下列说法错误的是 A． B．曲线代表的投料比为 C．若下，测得点对应的总压强为，则分压 D．保持不变，向点反应体系中再加入和，平衡后转化率小于 7．向体积均为1L的两恒容密闭容器中分别充入2molX和1molY发生反应：  ，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．甲容器的反应速率比乙容器小 B．c点Y的转化率为50% C．a点气体平均相对分子质量比c点小 D．a点平衡常数比b点小 8．臭氧层中能发生反应：，该反应历程Ⅰ、Ⅱ如图所示，下列说法正确的是 A．催化反应①②均为放热反应 B．催化反应过程中，决定分解反应速率的是反应② C．是反应①对应的正反应的活化能，是反应②对应的逆反应的活化能 D．温度升高，总反应的正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡常数减小 9．逆水煤气变换反应：  。一定压力下，将1mol和充入初始体积为的密闭容器中，测得、温度下的摩尔分数随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是 A． B．温度下达平衡时反应的平衡常数为2.5 C．平衡常数： D．平衡时的气体体积： 10．已知甲烷分解反应 。其正反应速率方程为，逆反应速率方程为(和为速率常数，只受温度影响)，1000℃达平衡时，。下列说法不正确的是 A．为提高化学反应速率，应选择适合高温条件的催化剂 B．其他条件不变，降温再次达到平衡时，可能存在 C．恒温恒压下通入气体，平衡正向移动，减小 D．根据该反应可推测，合成氨工业用熟铁作衬里代替钢铁是避免高压下氢气与碳反应 11．以作催化剂发生如下反应： 。下列说法正确的是 A．该反应可以在低温条件下自发进行 B．该反应的平衡常数 C．催化剂能降低该反应的活化能，改变反应的焓变 D．该反应中每消耗，转移电子数约为 12．汽车尾气的排放会对环境造成污染，利用催化剂处理汽车尾气中的与，反应为  。一定温度下，在1L恒容密闭容器中加入和发生上述反应，达到平衡时，测得，下列说法正确的是 A．汽车尾气中的、是因汽油不充分燃烧产生的 B．催化剂能加快反应速率，但不能改变汽车尾气中的含量 C．反应达到平衡时，的体积分数为 D．向平衡体系中再充入和，平衡向左移动 13．为消除的污染，某实验小组研究用活性炭进行处理，发生反应：，一定温度下，向体积不等的密闭容器中分别加入足量活性炭和，反应相同时间后测得的转化率与容器体积的关系如图所示。下列有关说法正确的是 A．容器内的压强 B．bc段上述反应达到平衡状态 C．c点状态下v(正)<v(逆) D．该温度下反应的平衡常数K= 14．含氮化合物在生活、生产、研究领域至关重要。我国学者在容积不变的刚性容器中按投料比发生反应  ，不同催化剂条件下，反应相同时间测得转化率与温度的关系如图所示。且研究表明该反应，其中k为速率常数。下列说法正确的是 A．使用催化剂乙时，温度高于350℃转化率下降是由于反应放热，达到平衡后，升高温度使平衡逆向移动 B．使用催化剂甲比使用催化剂乙正反应的更小 C．对于该平衡反应其他条件不变，加压或降温均能使平衡正向移动，平衡常数增大 D．℃的初始速率为，当转化率为50%时，反应速率为，由此可知 15．二氧化碳可氧化乙烷制备乙烯，主要发生如下两个反应： Ⅰ．   Ⅱ．   向10L的恒容密闭容器中投入2mol C2H6和3mol CO2，不同温度下，测得5min时(反应均未达到平衡)的相关数据如下表，下列说法错误的是 温度/K T1 T2 T3 乙烷转化率/% 2.0 12.0 20.0 乙烯选择性/% 95.0 75.0 60.0 注：乙烯选择性 A．反应Ⅰ的平衡常数： B．温度升高对反应Ⅱ更有利 C．其他条件不变，容器内改为恒压，乙烷平衡转化率增大 D．T2 K时，0~5min内， 二、非选择题：本题共5小题，共55分。 16．硫化氢是一种剧毒化合物，广泛存在于石油化工、冶金等行业的废气中，需要回收处理并加以利用。 (1)已知反应：①   ②   则反应③的 。任意写出2条能使反应③中平衡转化率增大的措施： 。 (2)硫化氢与甲醇合成甲硫醇()，比较沸点：甲硫醇 (填“”或“<”)甲醇。 (3)可用于高效制取氢气，发生的反应为  。开始时，当与混合，在及不同温度下反应达平衡时、及的体积分数如图所示。 ①曲线表示的物质是 ， (填“>”或“<”)0。 ②该反应在点对应温度下的平衡常数 (为以分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数)。 ③、点对应温度下，起始时若的物质的量为，的平衡转化率明显降低，其原因是 。 17．尿素是目前使用量较大的一种化学氮肥。工业上用氨气和二氧化碳在一定条件下合成尿素，反应原理为。回答下列问题： (1)研究发现，合成尿素的反应机理分两步： Ⅰ．  (快反应) Ⅱ．  (慢反应) ①反应   。 ②下列图像能表示上述反应历程能量变化的是 (填字母)。 (2)一定温度时，在固定体积的密闭容器中按的物质的量之比加入和，测得反应过程中某些物质的浓度的变化曲线如图所示。 ①曲线p表示的是 (填物质名称)的浓度变化。 ②在内，的平均反应速率为 。 (3)HN=C=O是合成尿素的中间体，在一定温度下，向固定体积的某密闭容器中加入等量的和，发生反应：(反应物的能量总和大于生成物的)。测得两种不同温度下，平衡时[表示氨气的分压，分压总压该组分的物质的量分数，单位为]与的关系如图所示。 ①图中 (填“>”“<”或“=”)。 ②在时，此反应的标准平衡常数 。 已知：，标准平衡常数，。，，分别为各组分的平衡分压。 (4)我国科学家设计电催化二氧化碳和某酸性废水(含)在常温下合成尿素。通入二氧化碳到酸性废水(含)中达到饱和，则通入二氧化碳的电极名称是 (填“阳极”或“阴极”)，电极反应式为 。 18．一氧化碳在冶金工业、有机化工产品合成中有广泛的应用。 (1)一种含钴催化剂能催化甲酸得到高纯度的CO，基态Co原子的价层电子轨道表示式为 。 I．甲酸有两种可能的分解反应： ①   ②   (2)反应的 。 (3)一定温度下，向恒容密闭容器中通入一定量的，发生上述两个分解反应下列说法中能表明反应达到平衡状态的是 (填标号)。 a．气体密度不变    b．气体总压强不变    c．的浓度不变    d．CO和的物质的量相等 (4)一定温度下，使用某催化剂时反应历程如下图，反应①的选择性接近，原因是 ；升高温度，反应历程不变，反应①的选择性下降，可能的原因是 。 II．甲烷和二氧化碳重整是制取合成气和的重要方法，主要反应有： ③ ④ ⑤ (5)恒温恒容条件下，可提高转化率的措施有 (填标号)。 a．增加原料中的量        b．增加原料中的量        c．通入气 (6)恒温恒压密闭容器中，投入不同物质的量之比的混合气，投料组成与和的平衡转化率之间的关系如下图。 i．投料组成中Ar含量下降，平衡体系中的值将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ii．若平衡时Ar的分压为p kPa，根据a、b两点计算反应⑤的平衡常数 ()(用含p的代数式表示，是用分压代替浓度计算的平衡常数，分压=总压物质的量分数)。 19．一碘甲烷热裂解可制取乙烯等低碳烯烃，热裂解时发生如下反应： 反应I：   反应II：   反应III：   (1)反应IV：   。 (2)已知(K为平衡常数，R和C为常数)。lnK与的关系如图所示．反应II对应的曲线为 (填标号，下同)，反应III对应的曲线为 。 (3)TK时2L的刚性容器投入，发生反应I和II，测得随时间的变化如下表： t/min 0 1 2 3 4 5      0.320 0.226 0.160 0.112 0.080 0.056 ①2~4min内，HI的平均生成速率为 。 ②2min时，测得，则此时压强与起始压强之比为 。 (4)500kPa时投入，发生反应I、II、III。平衡时，温度对乙烯、丙烯和丁烯物质的量分数的影响如图所示。 ①随着温度升高，平衡物质的量分数先增大的原因是 。 ②温度为715K时，反应I的 。 ③715K时，保持压强不变，若向平衡体系中再通入，重新达到平衡后，分压将 (填“增大”、“减小”或“不变”)，将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 20．2024年，中国汽车全年产销超过3100万辆，连续16年稳居全球第一。人们在享受便利的同时，汽车尾气对大气环境造成了严重污染。减少汽车尾气的排放是环境保护的重要内容之一，请回答下列问题： (1)已知生成尾气的相关热化学方程式： I.   II.   ①对于反应I，其 0(填“>”或“<”)。 ②若某反应的平衡常数表达式为，则此反应的热化学方程式为 。 (2)是一种清洁的高能燃料，某研究团队利用乙醇和水催化重整制取氢气，反应如下： 反应III：   反应IV：   压强为100kPa时，的平衡产率与温度、起始投料比的关系如图所示(每条曲线上)的平衡产率相等)。 ①b、c两点的平衡产率相等的原因是 。 ②下列说法错误的是 (填序号)。 A．反应速率： B．反应Ⅲ的平衡常数： C．的平衡转化率： D．和的浓度之比不再变化可以作为平衡的标志 ③TK时，将和的混合气体投入恒容密闭容器中发生反应，初始压强为100kPa，平衡时容器内压强为120kPa，的物质的量为2.6mol。平衡时的分压= kPa，反应IV的平衡常数 (保留3位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 (3)光催化燃料电池(PFC)被认为是一种极具潜力的新能源技术，其工作原理如图所示(忽略溶液体积的变化)。光照时，光阳极会产生和空穴，能直接将燃料氧化，e则通过外电路的形式导出到阴极形成电流或者发生反应。 ①电池工作时，溶液中的会向 (填“光阳极”或“Pt电极”)迁移。 ②光阳极上发生的化学反应为 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $