第23讲　化学平衡状态　化学平衡常数 学案-2027届高三化学一轮复习

该高中化学高考复习学案系统覆盖化学平衡状态与平衡常数核心考点，以可逆反应为基础，构建平衡建立、状态判断、常数计算及速率常数关系的递进式知识网络，通过课前预习判断正误、知识梳理填空等问题导向设计，引导学生自主梳理概念逻辑，形成系统认知。 亮点在于自主诊断与科学思维培养，开篇设置8道判断正误题帮助学生定位薄弱点，“三段式”计算法、平衡状态多反应类型判断等方法指导，结合高考真题演练，培养证据推理与模型建构素养。教师可通过学情数据精准指导，助力学生自主提升，实现个性化复习。

第23讲　化学平衡状态　化学平衡常数 学习 目标 1.可逆反应与平衡建立:理解化学反应的可逆性,能结合图像、数据描述化学平衡的建立过程 2.化学平衡的含义与判断:理解化学平衡的含义,能根据反应情况判断可逆反应是否达到平衡状态 3.平衡常数与计算:知道化学平衡常数的含义及表示方法,会用“三段式”法计算平衡常数与平衡转化率 4.平衡常数与速率常数:了解二者关系,能进行简单计算 知识 网络 【课前预习】 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)2H2O2H2↑+O2↑为可逆反应。 (　　) (2)化学反应达到平衡状态时,各组分的浓度、百分含量保持不变,但不一定相等。 (　　) (3)一定条件下反应N2+3H22NH3达到平衡时,3v正(H2)=2v逆(NH3)。 (　　) (4)对于反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g),当消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2时,说明反应达到平衡状态。 (　　) (5)增大反应物的浓度,平衡正向移动,化学平衡常数增大。 (　　) (6)对于某一可逆反应,升高温度则化学平衡常数一定变大。 (　　) (7)平衡常数发生变化,化学平衡必发生移动。(　　) (8)反应A(g)+3B(g)2C(g)达平衡状态后,温度不变,增大压强,平衡正向移动,平衡常数增大。 (　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× (7)√　(8)× 2.CO2经催化加氢可以生成低碳烃,主要有以下两个竞争反应: 反应 Ⅰ :CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) 反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) 为分析催化剂对反应的选择性,在1 L密闭容器中充入2 mol CO2和4 mol H2,测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示。 该催化剂在较低温度时主要选择　　　　(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。520 ℃时,反应Ⅰ的平衡常数K=　　　　(只列算式,不计算结果)。   答案　反应Ⅰ　 解析　温度较低时,CH4的物质的量多,所以该催化剂在较低温度时主要选择反应Ⅰ。平衡时有如下关系: 　　　　　　　　C　　　O2(g)+4　　　H2(g)C　　　H4(g)+2　　　H2O(g) 转化/(mol·L-1)　　0.2　　0.8　　0.2　　0.4 　　　　　　　　2　　　CO2(g)+6　　　H2(g)C　　　2H4(g)+4　　　H2O(g) 转化/(mol·L-1)　　0.4　　1.2　　0.2　　0.8 c(CO2)=(2-0.2-0.4) mol·L-1=1.4 mol·L-1,c(H2)=(4-0.8-1.2) mol·L-1=2 mol·L-1,c(H2O)=(0.4+0.8) mol·L-1=1.2 mol·L-1,所以K=。 考点1　可逆反应与化学平衡状态 (3年62卷18考) 【知识梳理】 知识点1　化学平衡研究的对象——可逆反应 知识点2　化学平衡状态 1.概念:一定条件下的可逆反应,当反应进行到一定程度,正、逆反应的速率⑥　　　　时,反应物和生成物的浓度⑦　　　　　　,即体系的组成不随时间的变化而改变,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。化学平衡是一种动态平衡。  2.建立过程:在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入恒容的密闭容器中。反应过程如下: 以上过程可用下图表示: 3.特征 答案　①正反应　②逆反应　③同时　④小于　⑤　⑥相等　⑦均保持不变　⑧可逆　⑨=　⑩浓度或百分含量 【能力突破】 能力1　可逆反应的特征 1.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断正确的是 (　　) A.c1∶c2=3∶1 B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3 C.X、Y的转化率不相等 D.c1的取值范围为0<c1<0.14 mol·L-1 答案　D 解析　反应物的平衡浓度之比为1∶3,与反应的化学计量数之比相等,则反应物的转化浓度之比亦为1∶3,X、Y的转化率相等,故c1∶c2=1∶3,A、C两项均错误;Y生成速率表示逆反应速率,Z生成速率表示正反应速率,且平衡时v生成(Y)∶v生成(Z)=3∶2,B项错误;由可逆反应的特点可知,0<c1<0.14 mol·L-1,D项正确。 能力2　化学平衡状态的判断 2.在一定温度下的恒容密闭容器中,当下列物理量不再发生变化时:①混合气体的压强;②混合气体的密度;③混合气体的总物质的量;④混合气体的平均相对分子质量;⑤混合气体的颜色;⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比;⑦某种气体的百分含量。 (1)能说明反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是　　　　　　　(填序号,下同)。  (2)能说明反应I2(g)+H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是　　　　　　　。  (3)能说明反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是　　　　　　　。  (4)能说明反应C(s)+CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是　　　　　　　。  (5)能说明反应NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)达到平衡状态的是　　　　　　　。  (6)能说明反应5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)达到平衡状态的是　　　　　　　。  答案　(1)①③④⑦　(2)⑤⑦　(3)①③④⑤⑦ (4)①②③④⑦　(5)①②③　(6)②④⑦ 3.若题2改成一定温度下的恒压密闭容器,结果又如何? (1)　　　　。  (2)　　　　。  (3)　　　　。  (4)　　　　。  答案　(1)②③④⑦　(2)⑤⑦　(3)②③④⑤⑦ (4)②③④⑦ 4.汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)　ΔH<0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是　　　　(填序号)。  答案　②④⑤ 解析　①达到平衡时,v正应保持不变;②由于该反应是在绝热容器中发生的放热反应,体系温度升高,平衡左移,K减小,当K不变时,温度不变,反应达到平衡状态;③达到平衡时,CO、CO2的物质的量的改变量之比应为1∶1;④w(NO)逐渐减小,达到平衡时保持不变;⑤因正反应放热,容器绝热,故反应开始后体系温度升高,达到平衡状态时,体系温度不再发生变化;⑥ΔH是一个定值,不能用于判断可逆反应是否达到平衡状态。 【方法技巧】 判断化学平衡状态的两种方法 (1)动态标志:v正=v逆≠0 ①同种物质:生成速率等于消耗速率。 ②不同物质:必须标明是异向的反应速率关系。如aA+bBcC+dD,当=时,反应达到平衡状态。 (2)静态标志:变量不变 在未达到平衡时不断变化、在达到平衡时不再发生变化的各种物理量(如各物质的质量、物质的量、浓度、百分含量,压强,密度或颜色等),如果不再发生变化,即达到平衡状态。可简单总结为“正逆相等,变量不变”。 考点2　化学平衡常数及应用 (3年62卷15考) 【知识梳理】 知识点1　化学平衡常数概念及影响因素 1.概念 在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物①　　　浓度幂之积　与反应物②　浓度幂之积　的比值是一个常数,用符号③　K　表示。  2.表达式 对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),K=。 【易错归纳】 ①固体、液体纯物质或稀溶液中水的浓度均不列入化学平衡常数表达式中,但是水蒸气的浓度要列入其中。 ②在非水溶液中进行的反应,若有水参加或生成,则水的浓度不可视为常数,应列入化学平衡常数表达式中。 3.意义及影响因素 (1)K越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越大。 (2)K只受④　温度　影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。  知识点2　平衡常数的应用 1.判断可逆反应进行的程度 2.判断反应是否达到平衡或向何方向进行 对于化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意状态,浓度商Q=。 Q<K,反应向⑤　正　反应方向进行;  Q=K,反应处于⑥　平衡　状态;  Q>K,反应向⑦　逆　反应方向进行。  3.判断可逆反应的热效应 答案　①浓度幂之积　②浓度幂之积　③K　④温度　⑤正　⑥平衡　⑦逆 【能力突破】 能力1　化学平衡常数表达式 1.(走近教材:链接人教选择性必修1 P35)同温度下,反应Ⅰ:H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数为K1。反应Ⅱ:HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数为K2。则K1、K2的关系为 (　　) A.K1=K2　　　　　　　　B.K1= C.K1=K2　　D.K1=2K2 答案　B 解析　K1=,K2=,K1=。 2. (走向高考:2023·全国甲卷,节选)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: 已知下列反应的热化学方程式: ①3O2(g)2O3(g)　K1 ΔH1=+285 kJ·mol-1 ②2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(l)　K2 ΔH2=-329 kJ·mol-1 反应③CH4(g)+O3(g)CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3=　　　　kJ·mol-1,平衡常数K3=　　　　(用K1、K2表示)。   答案　-307　 解析　根据盖斯定律可知,(反应②-反应①)÷2=反应③,则ΔH3=(-329-285) kJ·mol-1÷2=-307 kJ·mol-1,根据平衡常数表达式与热化学方程式之间的关系可知,反应③的化学平衡常数K3=或。 【学后总结】 平衡常数与化学方程式的关系 (1)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)化学方程式乘以某个系数x,则平衡常数变为原来的x次方。 (3)两化学方程式相加得总化学方程式,则总化学方程式的平衡常数等于两分化学方程式平衡常数的乘积,即K总=K1·K2。 能力2　化学平衡常数的影响因素及应用 3.(链接人教选择性必修1 P42 T5)在容积不变的密闭容器中,一定量的SO2与O2发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。温度分别为T1和T2时,SO3的体积分数随时间的变化如图所示。下列判断错误的是 (　　) A.反应温度T1<T2 B.该反应的ΔH<0 C.若T1和T2时的平衡常数分别为K1和K2,则K1<K2 D.若T1和T2使用相同的催化剂,其催化效果可能不同 答案　C 解析　由图可知,T2条件下反应先达到平衡状态,说明温度T2>T1,A项正确;T2条件下反应达到平衡状态时的三氧化硫体积分数小于T1时的,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,该反应为放热反应,ΔH<0,B项正确;升高温度,平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小,则平衡常数K1>K2,C项错误;催化剂需要一定的活化温度,故若T1和T2使用相同的催化剂,其催化效果可能不同,D项正确。 4.在一定容积的密闭容器中,发生反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如表所示: t/℃ 700 800 830 1 000 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)该反应的正反应为　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。  (3)某温度下,各物质的平衡浓度符合关系式3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为　　　　。  (4)830 ℃时,向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O,反应达到平衡状态后,其化学平衡常数K　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)1.0。  (5)830 ℃时,容器中的反应已达到平衡状态。在其他条件不变的情况下,扩大容器的容积,平衡　　　　　　　　(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。  (6)1 200 ℃时,在某时刻反应体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol·L-1、2 mol·L-1、4 mol·L-1、4 mol·L-1,则此时上述反应　　　　　(填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”)。答案　(1)　(2)吸热　(3)700 ℃  (4)等于　(5)不 (6)向逆反应方向进行 解析　(2)根据题干中的表格数据可知,随着温度的升高,平衡常数逐渐增大,说明该反应的正反应为吸热反应。(3)某温度下,各物质的平衡浓度存在关系3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),根据平衡常数表达式K=可知,此时K==0.6,平衡常数只与温度有关,温度一定,平衡常数为定值,所以此时反应对应的温度为700 ℃。(4)化学平衡常数只与温度有关,与反应物和生成物的浓度无关,所以只要在830 ℃条件下,该反应平衡常数都为1.0。(5)由于该反应为反应前后气体分子数不变的反应,830 ℃时反应达到平衡状态,扩大容器容积使体系内压强减小,反应物和生成物的浓度都减小相同的倍数,平衡不移动。(6)1 200 ℃时,Q==4,而此温度下的平衡常数为2.6,即Q>K,所以此时该反应向逆反应方向进行。 考点3　与化学平衡常数相关的计算 (3年62卷62考) 命题点1　平衡常数与转化率的相关计算 1.化学平衡计算的一般方法——“三段式”法 如反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始的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,可列如下三段式: 　　　mA(g)+　　　nB(g)　　　pC(g)+　　　qD(g) c始/(mol·L-1)　　a　　b　　0　　0 c转/(mol·L-1)　　mx　　nx　　px　　qx c平/(mol·L-1)　　a-mx　　b-nx　　px　　qx K=。 2.常用的四个公式 公式 备注 反应物的转化率 ×100%=×100% ①平衡量可以是物质的量、气体的体积 ②某组分的体积分数,也可以是物质的量分数 生成物的产率 ×100% 平衡时混合物组分的百分含量 ×100% 某组分的体积分数 ×100% (2017·全国Ⅰ卷,节选)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)H2S的平衡转化率α1=　　　　%,反应平衡常数K=　　　　(保留三位有效数字)。  (2)在620 K时重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率α2　　　　(填“>”“<”或“=”,下同)α1,该反应的ΔH　　　　0。  答案　(1)2.5　0.002 85 (2)>　> 解析　设转化的H2S的物质的量为x mol,列三段式如下: 　　　H2S(g)+　　　CO2(g)　　　COS(g)+　　　H2O(g) 初始/mol　　0.40　　0.10　　　0　　　0 转化/mol　　 x　　 x　　　x　　　x 平衡/mol　　0.40-x　　0.10-x　　　x　　　x 平衡后气体的总物质的量为0.5 mol,水的物质的量分数为0.02,则=0.02,x=0.01。(1)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平(H2S)=0.156 mol·L-1,c平(CO2)=0.036 mol·L-1,c平(COS)=c平(H2O)=0.004 mol·L-1,则K=≈0.002 85。(2)由题意可知,温度由610 K升高到620 K时,平衡后水的物质的量分数由0.02变为0.03,所以H2S的转化率增大,α2>α1;根据题意可知,升高温度,化学平衡向正反应方向移动,所以该反应的正反应为吸热反应,故ΔH>0。 (2024·新课标卷,节选)在总压分别为0.10 MPa、0.50 MPa、1.0 MPa、2.0 MPa下,反应Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)达平衡时,Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图所示。该反应的ΔH　　　　(填“大于”或“小于”)0。从热力学角度考虑,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写出两点)有利于Ni(CO)4的生成。p3、100 ℃时CO的平衡转化率α=　　　　(结果精确到0.1%),该温度下平衡常数Kp=　　　　MPa-3。  答案　小于　降低温度、增大压强　97.3%　9 000 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向移动,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。由图可知,p3、100 ℃条件下该反应达到平衡时,CO和Ni(CO)4的物质的量分数分别为0.1和0.9,设初始投入的CO为4 mol,反应生成的Ni(CO)4为x mol,可列三段式: 　　　　　Ni(s)+　　　4CO(g)Ni(C　　　O)4(g) 起始/mol　　4　　0 转化/mol　　4x　　x 平衡/mol　　4-4x　　x 反应后气体的总物质的量为(4-3x) mol,根据阿伏加德罗定律可知,其他条件相同时,气体的体积分数等于其物质的量分数,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。 【思维模型】 压强平衡常数(Kp)的计算流程 命题点2　化学反应速率常数及其应用 速率 常数 含义 在给定温度下,反应物浓度皆为1 mol·L-1时的反应速率 意义 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 速率 方程 含义 通常一定温度下,对于基元反应,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 表达 式 一定温度下,可逆基元反应aA(g)+bB(g)gG(g)+hH(g),v正=k正·ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cg(G)·ch(H)(其中k正和k逆分别为正反应和逆反应的速率常数) 速率常 数与化 学平衡 常数之 间的 关系 推导 平衡时v正=v逆,则上述反应k正·ca(A)·cb(B)=k逆·cg(G)·ch(H) 关系 = =K 模仿工业上用反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)得到硫酸,除去工业废气中的SO2。现在一容积固定为1 L的密闭容器中进行该反应,测得相关数据如表所示: 实验 组 温度 /℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达平衡 所需时 间/min SO2 O2 SO3 1 550 2 1 0.5 10 2 650 1 0.5 0.4 4 (1)分析第1组和第2组实验数据,可以得出有关反应速率的结论是　　　　。  (2)已知,反应中v正=k1c2(SO2)·c(O2),v逆=k2c2(SO3),k1、k2为速率常数。若实验组2中1 min时n(SO3)=0.2 mol,则=　　　　,=　　　　。  答案　(1)温度升高,反应速率增大　(2)　 解析　(2)依据实验组2的反应数据,列三段式: 　　　　　　　　　　2SO2(g)+　　　O2(g)　　　2SO3(g) 起始/mol　　1　　0.5　　0 转化/mol　　0.4　　0.2　　0.4 平衡/mol　　0.6　　0.3　　0.4 体积为1 L,则平衡时c(SO2)=0.6 mol·L-1、c(O2)=0.3 mol·L-1、c(SO3)=0.4 mol·L-1,平衡时v正=k1c2(SO2)·c(O2)=v逆=k2c2(SO3),则=,解得=。实验组2中,1 min时n(SO3)=0.2 mol,列三段式: 　　　　　　　　　　2SO2(g)+　　　O2(g)　　　2SO3(g) 起始/mol　　1　　0.5　　0 转化/mol　　0.2　　0.1　　0.2 1 min时/mol　　0.8　　0.4　　0.2 ==×=×=。 肌肉中的肌红蛋白(Mb)与O2结合生成MbO2,其反应原理可表示为Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq),该反应的平衡常数可表示为K=。在37 ℃条件下达到平衡时,测得肌红蛋白的结合度(α)与p(O2)的关系如图所示α=×100%。研究表明正反应速率v正=k正·c(Mb)·p(O2),逆反应速率v逆=k逆·c(MbO2)(其中k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数)。 (1)平衡常数K与速率常数k正、k逆之间的关系式为K=　　　　(用含有k正、k逆的式子表示)。  (2)试求出图中c点时,上述反应的平衡常数K=　　　　 kPa-1。已知k逆=60 s-1·kPa-1,则速率常数k正=　　　　s-1·kPa-1。  答案　(1)　(2)2　120 解析　(1)可逆反应达到平衡状态时,v正=v逆,所以k正·c(Mb)·p(O2)=k逆·c(MbO2),==K。(2)c点时,p(O2)=4.50 kPa,肌红蛋白的结合度α=90%,设初始的c(Mb)=a mol·L-1,代入平衡常数表达式中可得K== kPa-1=2 kPa-1;K=,则k正=K·k逆=2×60 s-1·kPa-1=120 s-1· kPa-1。 【高考联接】 1.(2025·安徽卷,节选)通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应: ①HCOOH(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1=+26.3 kJ·mol-1 ②HCOOH(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-14.9 kJ·mol-1 一定温度下,向恒容密闭容器中通入一定量的HCOOH(g),发生上述两个分解反应。下列说法能表明反应达到平衡状态的是　　　　(填字母)。  a.气体密度不变 b.气体总压强不变 c.H2O(g)的浓度不变 d.CO和CO2的物质的量相等 答案　bc 解析　a项,气体质量是定值,体积是固定的,气体密度始终不变,气体密度不变,不能说明反应达到平衡状态;b项,两个反应均为气体分子数增大的反应,随着反应进行,压强逐渐变大,压强不变说明反应达到平衡状态;c项,气体浓度不变是反应达到平衡状态的标志,则H2O(g)的浓度不变,说明反应达到平衡状态;d项,CO和CO2的物质的量相等,不能说明其浓度不变,不能说明反应达到平衡状态。 2.(2024·甘肃卷,节选)在催化剂作用下由粗硅制备SiHCl3:3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)。773 K、2 L密闭容器中,经不同方式处理的粗硅和催化剂混合物与0.4 mol H2和0.1 mol SiCl4气体反应,SiCl4转化率随时间的变化如图所示: ①0~50 min,经方式　　　　处理后的反应速率最大;在此期间,经方式丙处理后的平均反应速率v(SiHCl3)=　　　　mol·L-1·min-1。  ②当反应达平衡时,H2的浓度为　　　　　mol·L-1,平衡常数K的计算式为　　　　　。  ③增大容器体积,反应平衡向　　　　　移动。  答案　①甲　5.6×10-5　②0.195 1　　③逆反应方向 解析　①由SiCl4转化率图像可知,0~50 min,经方式甲处理后反应速率最大;经方式丙处理后,50 min时SiCl4的转化率为4.2%,反应的SiCl4的物质的量为0.1 mol×4.2%=0.004 2 mol,根据化学计量数关系可得反应生成的SiHCl3的物质的量为0.004 2 mol×=0.005 6 mol,平均反应速率v(SiHCl3)==5.6×10-5 mol·L-1·min-1。 ②反应达到平衡时,SiCl4的转化率为14.6%,则反应的SiCl4的物质的量为0.1 mol×14.6%=0.014 6 mol,其物质的量浓度为=0.007 3 mol·L-1,列出三段式: 　　　　　　　　　　　　　　3SiCl4(g)+　　　2H2(g)+Si(s)　　　4SiHCl3(g) 起始浓度/(mol·L-1)　　0.05　　0.2　　0 转化浓度/(mol·L-1)　　0.007 3　　0.004 9　　0.009 7 平衡浓度/(mol·L-1)　　0.042 7　　0.195 1　　0.009 7 当反应达平衡时,H2的浓度约为0.195 1 mol·L-1,平衡常数K的计算式为。 ③增大容器体积,压强减小,平衡向气体体积增大的方向移动,即平衡向逆反应方向移动。 【拓新视角】 (考法创新题)煤焦与水蒸气的反应是煤气化过程中的主要反应,具体反应是C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) 。700 K时,向2 L 恒容密闭容器中加入2 mol C(s) 和3 mol H2O(g),测得体系中气体密度(ρ)与时间(t)的关系如图所示(t2 min 时,瞬间缩小容器体积为1 L)。下列说法正确的是 (　　) A.M点时,体系未达平衡状态 B.0~t1 min 内,用C(s) 表示的平均反应速率为 mol·L-1·min-1 C.700 K 时,该反应的平衡常数K=0.25 D.N点时,向容器中同时充入1 mol H2O 和1 mol H2,则v正>v逆 答案　C 解析　M点对应t1时刻,此前气体密度ρ随时间的增加而增大,说明反应正向进行,t1~t2 ρ恒定,表明反应达到平衡状态,则M点时体系已达平衡状态,A项错误;固体C的浓度可视为常数,无法用其浓度变化表示反应速率,B项错误;平衡时气体密度ρ=0.033 g·cm-3,容器体积为2 L,气体总质量为0.033 g·cm-3×2 000 cm3=66 g,初始气体的质量为3 mol H2O的质量,为54 g,气体的质量增加12 g,则消耗了1 mol C和1 mol H2O,平衡时c(H2O)=1 mol·L-1,c(CO)=0.5 mol·L-1,c(H2)=0.5 mol·L-1,K==0.25,C项正确;N点为缩小容器体积后反应达到的新平衡,气体质量为64 g,说明气体减少2 g,反应逆向移动并生成 mol C,此时c(H2O)= mol·L-1,c(CO)= mol·L-1,c(H2)= mol·L-1,充入1 mol H2O和1 mol H2,则Q=≈0.482>0.25,平衡逆向移动,v逆>v正,D项错误。 1 学科网（北京）股份有限公司 $